Hidrológiai tájékoztató, 1976

Fehér Ferenc: Árvízzel elöntött területek víztelenítésének hidraulikai kérdései

rendű, az elöntésben levő vízmennyiség 10 millió m

3 nagyságrendű, de meghaladhatja a 100 millió m

3-t is. Ilyen mennyiségű víz visszaveeztése szivattyúk és belvíz leeresztő műtárgyak segítségével nem lehetséges. Ezért minden esetben szükség volt az árvédelmi töltés megnyitására, illetve, ahol az átvágás már korábban megtörtént, az átvágáson keresztül történő gravitációs vízvisszavezetésre. Az átvágások hossza általában 50 m körüli, a minimális átvágás nagysága 25 m, a maximális hossz meghaladta a 120 m-t. A vízvisszavezetés minimális ideje 7 nap körüli, de elérheti az egyhónapos időtartamot is. A fenti adatokból látható, hogy gyors víztelenítést csak gravitációsan, a töltések megnyitásával lehet elérni. A vízvisszavezetést, amint a vízfolyás vízszintje megengedi, azonnal meg kell kezdeni (illetve magától megindul). A visszavezetés helyét az elöntött terület terepviszonyainak figyelembevételével ki kell jelölni, és a szükséges előkészítő munkát el kell végezni. A fenti, tájékoztató adatok alapján, a vízfolyás szintjének kedvező alakulása esetén 20—150 m

3/s vízhozamra számíthatunk. A gravitációs visszavezetés mindaddig fenntartandó, amíg a visszafolyó vízhozam az 1—2 m

3/s határérték alá nem csökken. (Ez a gyakorlat szerint egy ideiglenesen elhelyezett szivattyúcsoport kapacitásának felel meg.) Gravitációs visszavezetés tehát külön erre a célra készített töltésátvágáson, meglevő töltésszakadáson, illetve vésztározás céljából létesített töltésátvágáson és beeresztő műtárgyakon keresztül lehetséges. A gravitációs visszavezetés lehetőségét alapvetően a folyó árhullámának alakulása befolyásolja. Töltésszakadáson, illetve vésztározás céljából létesített töltésátvágáson történő vízvisszavezetés során elsősorban a kedvező hidraulikai viszonyok kialakítása fontos. Vésztározás megnyitásánál törekedni lehet a szabályozott töltés megnyitására [5], az átvágás szelvényének folyamatos vizsgálata azonban azt bizonyítja, hogy a folyóból történő kiáramláskor a kimosódás (kopolya) a folyó folyásirányában alakul ki. Vízvisszavezetéskor az átvágási „mederkép" hidraulikailag nagyon kedvezőtlen, ezért a hidraulikailag kedvező viszonyok kialakítása nagyon fontos. A kedvező hidraulikai körülmények kialakításának fontosságát az 1974. körösvölgyi árvíz egyetlen körülményéből is látni lehet. A Fekete-Fehér-Körös delta víztelenítése során a Fehér-Körös jobbparti átvágásában a visszavezetett vízhozam a kedvezőtlen hidraulikai körülmények miatt mintegy 70%-kal csökkent. A mélységi viszonyok felderítése, az áramlást befolyásoló „kiálló" töltésmaradványok feltérképezése után javaslatot tettünk arra, hogy kotrással és robbantással teremtsenek kedvezőbb hidraulikai viszonyokat a visszavezetéshez. E beavatkozások után a visszavezetett vízhozam nagysága az eredeti értékre állt vissza. A fenti körülmények tehát arra figyelmeztetnek, hogy gyors vízvisszavezetést töltésátvágáson keresztül csak a kedvező hidraulikai körülmények megteremtésével lehet elérni. Minden ilyen esetben tehát ha mód van rá, az átvágás mélységi, sebesség, áramlási viszonyait fel kell deríteni és a beavatkozásokat ennek megfelelően haladéktalanul meg kell tenni. Ha az átvágást nem lehet felmérni, akkor is törekedni kell a visszaáramlást akadályozó két „sarok levágásra". Ezzel a vízvisszavezetés idejét mintegy felére-harmadára lehet csökkenteni. Abban az esetben, ha a töltés átvágása kifejezetten a víz visszavezetése érdekében történik, a kedvező hidraulikai körülmények kialakítását az átvágás megnyitásától szem előtt lehet tartani. Műtárgyon keresztül történő vízvisszavezetésnél a kedvező hidraulikai feltételek adottak, így csak azok folyamatos fenntartása és ellenőrzése követelmény. 4. A vízvisszavezetés matematikai leírása A vízvisszavezetés megkezdésekor a területen V m

3 víz található. Általában ennek eltávolítása gravitációsan és szivattyúsán történhet, tehát a vízmennyiség egy részét V

g gravitációsan, egy részét szivattyúsán V

s

z távolítjuk el, és számítani kell párolgási és elszivárgási „veszteségekre" is V

v. így a teljes elöntésben levő vízmennyiség V = V

B + V

8

Z + V

v (1) részekből áll. A gravitációsan visszavezethető víztömeget a tározási görbéből és az átvágás szintjéből meghatározhatjuk. A töltésátvágáson történő átfolyás hidraulikailag tökéletlen átbukással jellemezhető [6]. Az átfolyó vízhozamot azonban fel lehet írni a tökéletes átbukás képletéhez hasonlóan Q = /ii b J<Tg (h—z) 3P = Di (h—z) 3/

2 = DiH

3/

2 (2) ahol j«l = f I ~ Z ) (3) l z — zb; itt h a tározóbeli, z a vízfolyásbeli vízállás (H a két vízállás különbsége), b az átvágás hossza, Zb az átvágás fenékszintje, Q pedig az átfolyó vízhozam. Ha egy At időnek átlagos vízhozamát akarjuk kiszámítani, feltételezve H egyenletes változását, a közepes átbukási magasság fogalmát bevezetve H = — (Ht + H

t + dt) 2 Q = Di H

3/

2 (4) ahol Q a At időszak alatt kifolyó vízhozam. A At időszak alatt kifolyt vízhozam a tározóbeli vízmennyiséget AV-vel csökkenti, tehát Q At = — AV illetve Q AV At A (4) és (6) egyenletekből felírható a _-áY= Di H

3/

2 At (5) (6) (7) egyenlet. Ha átrendezzük és A helyére d-t írunk, a következő differenciálegyenletet kapjuk — dV = Di H 3/

2 dt (8) Az egyenlet lényegében a tározott vízmennyiség, a vízvisszavezetés ideje és a kifolyási körülmények között teremt kapcsolatot. Ha feltételezzük, hogy Di időben állandó, H pedig időben változó, a (8) egyenletet megoldhatjuk a V = Díj 3/

2 (t) dt (9) alakban, ahol az integrált H ismeretében és H időbeli változásának ismeretében numerikusan megoldhatjuk. Lényegesen komplikáltabb, de a valósághoz közelebb álló megoldás, ha változóként írjuk fel: _ V = J Di (t) H 3/

2 (t) dt (10) A (9) és (10) egyenletek megoldása a H (t) és a Di (t) függvények megismerése után lehetséges. A gravitációs vízvisszavezetés lehetőségeit alapvetően megszabja a befogadó (vízfolyás) vízállása. Lényegében két alapesetet különböztetünk meg: a vízfolyáson már a tározóban (elöntésben levő) vízszintnél lényegesen kisebb a vízállás [pl. a 2. fejezet a) esete, esetleg a d) eset], A másik alapeset, ha a visszavezetés kezdetekor a vízfolyásban nagy vízállás van, és így a tározóbeli vízállás a folyó vízálláscsökkenésének ütemében csökken [pl. a 2. fejezet b) és c) esete]. 54