A Magyar Hidrológiai Társaság XXXI. Országos Vándorgyűlése (Gödöllő, 2013. július 3-5.)

4. szekció. A VÍZKÁRELHÁRÍTÁS SZAKTERÜLETÉNEK IDŐSZERŰ FELADATAI - 22. Dr. Rátky István - Rárky Éva (nyugdíjas / Golder ZRt.): Görgetett hordalék térfogatáram Felső-Dunai mérések alapján

GÖRGETETT HORDALÉK TÉRFOGATÁRAM FELSŐ-DUNAI MÉRÉSEK ALAPJÁN

Dr. Rátky István PhD2, Rátky Éva2 1 ny. egy. docens, 2 GOLDER Zrt.

1. Bevezető, célkitűzés

Napjainkban merész vállalkozásnak tűnik egy új görgetett hordalék térfogatáram (tömegáram, hozam) számítási összefüggés létrehozása. Az utóbbi 50-60 évben egyre több összefüggés jelent meg. Ennek oka az, hogy egyik sem megfelelő. Még mindig igaz az a kijelentés, hogy „A hordalék hozamok megállapítására, ..., alig találunk általánosítható módszert.” (Bogárdi 1969 68. o.). Ez nem meglepő, ha a hordalék megmozdulás és szállítási folyamat összetettségére gondolunk. A befolyásoló tényezőket három nagy csoportba oszthatjuk: a szállító közeg a folyadék, a szállított anyag a hordalék és a kölcsönhatások csoportja. Ez utóbbiba egyrészt a folyadék és a hordalék közötti, másrészt a különböző hordalékszemek közötti kölcsönhatást is értjük. A befolyásoló tényezők közül néhány lényegest kiemelve: ismerni kell a folyadék térben és időben változó pontbeli sebességét és turbulenciáját. Nem lehet csak egy szelvényközép-, vagy függély-középsebességgel, vízmélységgel, vízfelszíneséssel, jellemezni azt a folyadék teret, ahol a görgetett hordalék mozgása - a fenék közelében - történik. A görgetett hordalék elmozdulását (mozgás kezdetét), majd a mozgását döntően befolyásolja a térben és időben változó hordalék szemösszetétele, szemeloszlása, a szemek alakja a szemek egymáshoz viszonyított helyzete, leámyékoltsága, kitettsége. Nem ritka az olyan alluviális meder, amelyben a görgetett hordalék adja a teljes szállított hozam meghatározó mennyiségét (ami a morfológiai változás szempontjából is a leglényegesebb) mégsem hanyagolható el, hogy jelentős lehet a meder és a szállított anyag homoktartalma is.

A hidrodinamikai folyamatokat determinisztikus 3D-s modellekkel lehet számítani, bár a megfelelő pontossághoz nagy mennyiségű, reprezentatív adat szükséges és a számítás idő igénye is tetemes. Lényeg, hogy van lehetőség a pontbeli jellemzők: sebesség és turbulencia elfogadható pontosságú meghatározására. Ha feltételezzük, hogy ismerjük a hordalékmozgás törvényszerűségeit és azt matematikailag le tudjuk írni (pl. a hordalék elmozdulását, a szállítását, az osztályozódását, a mederfenék-szint és anyag összetétel változását), akkor elég lenne csak a már említett jellemzők kezdeti állapotának, térbeli eloszlásának ismerete (mint morfológiai kezdeti feltétel), így az időben változó morfológiai jelenséget is tudnánk számolni. A hordalékmozgást meghatározó törvényszerűségek hiányos ismerete, a befolyásoló jellemzők nagy változékonysága (szórása) miatt kénytelenek vagyunk azokat statisztikailag jellemezni. A probléma az, hogy a statisztikában szokásos néhány paraméter (középérték, szórás, eloszlás paraméterei stb.) nem ad a hordalékmozgás szempontjából elegendő információt. Pl. D50 értéke és a szemeloszlás szórása nem adhat Dw-re, Dgo-re vagy a teljes keverék mozgására - egyedüli - jellemző értéket.

Az utóbbi évtizedekben több olyan összefüggést dolgoztak ki, amely nem csak az azonos nagyságú szemekből álló, homogén mederanyaggal számol, hanem közelítőleg figyelembe próbálja venni a természet