Kozák Miklós: A szabadfelszínű nempermanens vízmozgások számítása digitális számítógépek felhasználásával (Akadémiai Kiadó, Budapest, 1977)
Első rész. A szabadfelszínű permanens és nempermanens vízmozgások elmélete - 1. A szabadfelszínű permanens és nempermanens vízmozgások
az a szakasza, amelyre a nempermanens áramlás kiterjedt. A permanens állapotot megzavaró áramlási folyamatot perturbációnak nevezzük. Azt a sebességet, amely a perturbáció tovaterjedését jellemzi, a hullám vagy perturbáció terjedési sebességének nevezzük. A vízfolyással azonos irányban terjedő hullámot azonosnak, az ellenkező irányban haladót pedig ellentétes hullámnak nevezzük. A vízszint emelkedésének (vagyis a vízhozam növekedésének) pozitív, süllyedésének (a vízhozam csökkenésének) pedig negatív hullám felel meg. Egy vízfolyás zsilipje által keltett egyirányú (vagy egyszerű) hullámok különböző megjelenési formáit az 1.2 — 1. ábrán foglaltuk össze. A fokozatosan változó nempermanens vízmozgás hullámainak további jellegzetessége a hullám felszínének enyhe görbülete, a kis amplitúdó és a nagy hullámhosszúság. A hullámelmélet ezeket a hullámokat hosszú hullámoknak nevezi, mivel hosszúságuk és magasságuk aránya igen nagy [1]. Az azonos előjelű vízhozamváltozás szuperponálásából adódó hullámot azonosan összetett hullámnak nevezzük. A vízhozam többszöri, különböző értelmű változásának eredményeként alakul ki a bonyolultabb, vegyesen összetett hullám [175]. A folyami és üzemvízcsatomás vízerőművekkel kapcsolatos nempermanens áramlási jelenségekben vegyesen összetett hullámok fordulnak elő. A hullám egyre bonyolultabbá válik, ha a vízfolyás fő- és mellékágakból áll [13]. 1.2.2. A NEMPERMANENS VlZMOZGÁSOK FONTOSABB HIDRAULIKAI JELLEMZŐI Hidraulikailag a permanens és nempermanens vízmozgás között számos olyan alapvető különbség van, melyek közül a legfontosabbakkal feltétlenül meg kell ismerkednünk, ha a nempermanens vízmozgásra vonatkozó számítási eredményeket feldolgozni, és az így kapott jelleggörbéket elméletileg szabatosan értékelni akarjuk. A törvényszerűségek részletes bizonyítását, melyet sokan, köztük a szerző is elvégzett, mellőzzük [99]. A következőkben röviden összefoglaljuk az árhullámképre, a különböző jelleggörbékre, a vízhozamgörbékre, a hullám ellapulására és a levonulási sebességekre vonatkozó legfontosabb ismereteket. 1.2.2.1. A vízhozamgörbe és az árhullámkép A szabadfelszínű vízmozgások egyik legfontosabb hidraulikai jellemzője a Q = Q[h) (1.2-3) vízhozamgörbe, mely még változatlan meder- és érdességi viszonyok mellett, nempermanens vízmozgás esetén — a felszíni esés változása következtében — nem határozható meg egyértelműen. Ez azt jelenti, hogy amíg permanens vízmozgás esetén, adott h vízállásnál — az egyértelműségi feltételektől függően — csak egyetlen, addig a nempermanens vízmozgás esetén végtelen sok értékű Q vízhozam folyhat le. Ha egy folyón magányos árhullám vonul le, és valamely szelvényben rögzítjük a h vízállások idő menti változását, akkor az 1.2—2a ábrához hasonló h = h(t) jelleggörbét — Sherman szerint [166] — árhullámképet kapunk. Köztudomású, hogy valamely árhullámképnek megfelelő vízhozamgörbét 38
