Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 1. szám
Rátky István: Egydimenziós nempermanens számításhoz szükséges minimális folyóhossz közelítő meghatározása. 2. rész 35 A számítást, minden folyóhossz esetében azonos típusú peremfeltétel mellett végeztük. Felső határfeltételként - a legfelső szelvényben - a Q(t) vízhozamot koszinusz függvénnyel közelítettük. Ennek általános formáját „A feladat és annak elméleti megoldási lehetősége” alcímű tanulmányunkban adtuk meg. A vízhozam áradási idő TQárad 2-10 nap között változott, az apadási idő általában (2-3)*Tgárad volt, (de volt egy-két számítás 4*7gárarf idővel is). A minimális és maximális vízhozamokat (Qpr .min, Qpr.max') az előre felvett vízmélységekhez (Hpr.mín, Hpr.max) permanens állapotot feltételezve határoztuk meg. Az átfogott vízmélység és vízhozam intervallumok: 1-14.5 m és 25-8938 m3/s voltak. Alsó határfeltétel a vízhozamhoz és a fenékeséshez tartozó normál mélység volt - ami most megegyezik a permanens Q-H görbével. Kezdeti feltétel minden változatnál a fenékesésnek és a geometriának megfelelő //m,„ és Qpr.min-hoz tartozó permanens egyenletes állapot volt. A nempermanens számítás előtt, a felvett permanens változókból még egy jellemzőt származtattunk, az áradás intenzitását int = (Hpr.max- Hpr,min)/TQárad összefüggésből számítottuk (int = 0,5-5.5 m/d). Meg kell jegyezni, hogy ezek az értékek a teljes áradási időre vonatkozó átlagos értékek, a pillanatnyi intenzitás értékek ezektől nagyon eltérőek lehetnek. A számított vízmélység változás eltér a tényleges nempermanens H„p.maX-Fl„p,mi„ értéktől. A nempermanens hurokgörbe természetéből adódóan a Hnp.max mindig kisebb, min Hpr.max (lásd az előző tanulmány 3. ábráját). A TQárad a maximális vízhozam áradás idejére vonatkozik, ami szintén eltér a maximális nempermanens vízszint értékek áradási idejétől. Összességében a nempermanens vízszintekre vonatkozó átlagos intenzitás érték mindig kisebb lenne, mint a fenti módon megadott érték. A számítási változatok meder-geometriai és a nempermanens peremfeltételi adatait a 2-4. táblázatok az 1-13. oszlopaiban láthatjuk. Az adatok alapján megkülönböztetett változatok száma 58 db, ugyanakkor több változatnál nem csak az 500 km-es számítást végeztük el, hanem 100, 200, 300 km-est is, így több mint 120 db 1D nempermanens számítást végeztünk. A NEM PERMANENS SZÁMÍTÁS EREDMÉNYEI A hullám levonulási sebességek szempontjából érdemes külön vizsgálni három jelenséget:- a csak a főmederben levonuló, „Egyszerű",- a főmederből induló, de a hullámtérre is kijutó, „Fmbői induló" és- a csak a hullámtéren levonuló „csakHullámtér” árhullámokat, melyekre a továbbiakban az idézőjeles nevekkel hivatkozunk. A 2-4. táblázatokban összefoglaltuk a vizsgált változatok főbb jellemzőit és a lényegesebb eredményeket is. A táblázatok szerkezete hasonló, kisebb eltérés csak a hullámtér léte vagy nem léte miatt van. Úgy gondoljuk, hogy a fejlécben megadott jelölések egyértelműen azonosítják az oszlop tartalmát. Az első 13 oszlopban, a sorszám mellett, az 1. táblázattal kapcsolatban már ismertetett változók vannak, melyek - geometriailag és a peremfeltételek szempontjából - egyértelműen azonosítják a változatokat. Ezek, a részletes számítások előtt felvett változók egy vastagított függőleges, szaggatott vonallal vannak elválasztva a nempermanens számításokból kapott értékektől. A nempermanens számításokból a középsebességek a szelvényrészekre és a teljes keresztszelvényre lettek meghatározva, Vmin, V max, Vfrn,0> Vtol,0, Vtot, max, Vht.max, ahol az alsó indexekjelentése: m,„ és a szélső értékekre, /,„ a főmederre, hi a hullámtérre, o a kezdeti értékre, tol a teljes keresztszelvény középsebességére utal, (az Egyszerű mederalaknál külön nem jelöltük/m-et). A következő oszlopban a Tziets.soo a felső határfeltételi szelvényben (500. km) a vízszint tetőzésének idejét adjuk meg. A „nempermanencia” miatt ennek mindig nagyobbnak kell lenni, mint a vízhozam tetőzést TQárad előírt értéke (lásd a nempermanens Q-H görbén az előző tanulmányunk 3. ábráján). A Véi fejlécű oszlopban az előbb hivatkozott tanulmányunkban definiált hulláméi számított levonulási sebességeit adtuk meg. A koszinusz függvénnyel közelített felső határfeltétel különösen akkor, amikor TQárad >3 d, lassan, több napon keresztül kevesebb, mint 1 cm-t emeli a vízszintet (pontosabban most a hidraulikus középmélységet). Ennek eredményeként - ilyen esetben - az első 3-6 napon az általunk definiált hulláméi még „nem indult el”. Példaként az 7. ábrán bemutatjuk egy TQárad = 2 d és egy TQárad = 7 d változat esetén - a felső határfeltételi szelvény alatt - 100 km-ig érvényesnek tekintett a vn meghatározását. A függőleges tengelyre a hulláméi 500. km-től számított relatív helyét (xn), a vízszintes tengelyre az oda érkezés időpontját (téi) adtuk meg. Láthatjuk, hogy 7 napos áradásnál (xe/_7a7jelű görbe) kb. 5 óra után jelenik meg az 500. km alatti első szelvényben (zfx=1000 m volt) az 1 cm-es vízszintemelkedés (hidraulikus sugár növekedése). A trendvonalat mindig attól az időponttól indítottuk, amikor valóban történt már vízszintemelkedés, így kaptuk a lineáris trend iránytangenséből 100 km-ig érvényesnek tekinthető Véi értéket. A xél_Tá2 jelű görbe azt mutatja, hogy 100 km-en túl már általában csökken a hulláméi előrehaladási sebessége az ellapulás miatt (az adott változatnál lényegesen, 9,3 km/h-ról 5,5-6,0 km/h értékre). A tetőpont előrehaladási sebessége sokkal kiegyenlítettebb. A 2. ábrán bemutatjuk a már említett áradásidejű TQárad = 2 d és TQárad = 7 d változatoknál a vle„j származtatását. A gyorsabb áradásnál 100 km után most is lassul a tetőpont előrehaladása (2,31 km/h-ról 350 km után már csak 1,16 km/h).
