Hidrológiai tájékoztató, 1972

Kvasz Jenő: Korszerű esőztető öntözőfürtök tervezése elektronikus számítógép alkalmazásával

Korszerű esőztető öntözőfürtök tervezése elektronikus számítógép alkalmazásával Kvasz Jenő Tiszántúli Vízügyi Igazgatóság, Debrecen 1. öntözésfejlesztés a tiszalöki öntözőrendszer területén A Tisza II. Vízlépcső és öntözőrendszerének üzembe helyezése nagymértékű öntözésfejlesztést tesz lehetővé hazánkban. A Tiszántúli Vízügyi Igazgatóság, és ezen belül Hajdú-Bihar megye területe a Vízlépcső közvetett hatásterületéhez tartozik. Tekintettel arra, hogy a főművek üzembe helyezése után az I. Tiszai Vízlépcső hatásterületéről a vízleadási kötelezettség lényegesen csökken, valamint az uralkodóvá vált permetező öntözési mód kisebb víznormája következtében felszabaduló öntözővíz kapacitás ezen a területen is lényeges öntözésfejlesztést tesz lehetővé. Az így számításba vett öntözésfejlesztés volumene 45—50 000 kh, amelynek tanulmányterveit a Tiszántúli Vízügyi Igazgatóság Műszaki Tervezési Osztálya az 1968—69. évek során elkészítette. Ezek kivétel nélkül félstabil, felszínalatti azbesztcement nyomócsőhálózatra készültek. Az ac. hálózat méretezése hagyományos kézi számítással történt. 1968. év végén, valamint 1969-ben mintegy 24 000 kh összterületű öntözőfürtre elkészültek a beruházási programok, részben pedig a kiviteli tervek. Ezeknél a felszínalatti csőhálózat hidraulikai méretezése azonban már elektronikus számítógéppel történt. 2. Nyomócsőhálózat méretezési problémái Jóllehet az érdeklődők előtt nyilvánvaló a nyomócsőhálózatok méretezésének problematikája, a teljesség kedvéért vázolom azt. Adott csőátmérő és hossz esetén, meghatározott Q vízszállítás mellett a Hazen- Williams vagy Colebrook- White formuláikkal viszonylag egyszerűen számítható a csősúrlódási veszteség. Több szakaszból álló, és különösen elágazó csőhálózat esetében azonban a H hv feltételeit kielégítő átmérő összetétel meghatározása a feladat. Ennek végtelen sok megoldása lehetséges. Ha azonban a cél az — márpedig konkrét esetben mindig — hogy a hálózat költsége minimális legyen, akkor a feltételt csak egyetlen megoldás elégíti ki. Ennek meghatározása a hagyományos módszerekkel igen nehéz, illetve hosszadalmas feladat volt. Kezdetben többszöri ismétléssel igyekeztek megközelíteni az optimumot, azonban annak elérése csak véletlenszerű volt. 1965-ben Gábri M. és Szikra L. (1) tanulmányukban foglalkoztak az esőztető öntözőfürtök tipizált tervezésével, valamint a csővezetékméretezés tipizálásával is. A kidolgozott anyag azonban nem volt általános érvényű és általánosan alkalmazható. Fenti eljárások legfőbb hiányossága az, hogy alkalmazásuk viszonylag hosszadalmas, és egzakt módon nem mutatható ki a költségminimum. Az ismertetés első részében közölt öntözésfejlesztési volumenek esetében fokozottabban előtérbe kerülnek a gazdaságossági kérdések. Tekintettel arra, hogy esőztető fürtök esetében a felszínalatti nyomócsőhálózat teszi ki a beruházási költségek jelentős hányadát, így annak gazdaságos műszaki méretezése a tervezési munka egyik súlyponti kérdése. Jelen Ismertetés a Magyar Hidrológiai Társaság Debreceni Csoportja rendezésében. 1970. március 12-én a cikk írója által tartott előadás kivonatát tartalmazza. (Szerk.) 3. Optimális átmérő összetétel meghatározása A továbbiakban azokról az eljárásokról lesz szó, amelyekkel — egzakt módon bizonyíthatóan — a költségminimumot eredményező csőátmérő összetétel meghatározható. Ezen eljárásokat dr. Ijjas István egyetemi adjunktus dolgozta ki (2, 3, 4.), és a gyakorlati tervezési munkában a TIVlZIG Műszaki Tervezési Osztály alkalmazta elsőként (1968), és a legtöbb alkalommal. 3. 1 Kézi számítás Ahhoz, hogy a gépi számítás elve megérthető legyen, szükséges a „modern" kézi számítás ismertetése. Az egyszerűség kedvéért induljunk ki egy elágazás nélküli mellékvezeték méretezéséből. A gazdaságos műszaki méretezéshez szükséges a mellékvezeték költségminimum poligonjának előállítása. A költségminimum (poligon) segítségével megállapítható a mellékvezeték optimális átmérő összetétele, valamint az annak megfelelő minimális beruházási költség a vezeték két végpontja között megengedett nyomásveszteség függvényében. Az 1. ábrán látható egy 3 szakaszos mellékvezeték költségminimum poligonjának grafikus előállítása, valamint a nem költségminimumot eredményező lehetséges megoldások halmaza. Tételezzük fel, hogy meghatározott vízsebesség határok mellett az egyes vezetékszakaszokon 3—3 különböző átmérőjű cső alkalmazható. Az ábra bal alsó sarkában az egyes vezetékszakaszok költségminimum poligonjai láthatók. A szakasznak legkisebb nyomásvesztesége (és legnagyobb fektetési költsége) akkor lesz, ha a legnagyobb átmérőt alkalmazzuk. Kisebb átmérő nagyobb nyomásveszteséget, és kisebb fektetési költséget eredményez. A két pontot összekötő egyenes iránytangense az egységnyi nyomásveszteségre eső fektetési (beruházási) költség változását (AB/Ah) fejezi ki átmérő változtatás esetén. Ezeket az értékeket az ábrán 1—9 számok jelölik. A mellékvezetékben keletkező nyomásveszteség akkor minimális, ha minden szakaszát a maximális étmérővel (az alkalmazhatók közül) készítjük, viszont ez adja a maximális beruházási költséget. Az ábrán ezt az „A" pont jelöli. Ha a nyomásveszteség ennél nagyobb lehet, akkor valalmelyik szakaszon átmérőt csökkenthetünk. Az ábráról jól láthatóan az lesz a leggazdaságosabb, ha a „legmeredekebb ereszkedés" szerint járunk el, vagyis ott csökkentünk, • ahol az említett AB/'Ah érték a legnagyobb. (Az ábra szerint 5 jelzésű szakasz.) A továbbiakban ugyanezt az elvet követve jutunk el a „B" ponthoz, amely az alkalmazható legkisebb átmérő összetételhez tartozó minimális költséget és maximális nyomásveszteséget eredményezi. Az ábra tanúsága szerint „A" és „B" pontok között igen sok átmérő összetétel létezik még, de ezek mind eltérnek az optimumtól. A leggazdaságtalanabb összetételt a 7—8—9 számozású poligon eredményezi. A költségminimumtól történő lehetséges legnagyobb eltérések %-os értékét különböző nyomásveszteségeknél az ábra felső része szemlélteti. A költségminimum poligon koordinátáit célszerű numerikus formában, forma nyomtatványon elkészíteni. Az 1. táblázat egy négyszakaszos mellékvezeték számítását mutatja be. A felső sor az egyes szakaszok jelzését, vízszállítását és hosszát tartalmazza. Az egyes szakaszok oszlopaiban a V = 0,5—2,5 m/sec 1972.