Starosolszky Ödön: Vízépítési hidraulika (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970)
V. A mederszelvény változásai
A természetes és mesterséges medrek szelvénye folyásirány szerint, tehát hely szerint gyakran változó, akár a természet, akár az emberi akarat következtében. Minden ilyen változás — csakúgy, mint a csővezetékekbeli helyi ellenállások — energiaveszteséget okoz és a mederváltozás helyén a Navier-Stokes-egyenlet veszteségi tagja különösen jelentőssé válik. Ugyanakkor a helyi gyorsulások és lassulások az energiaeloszlás megváltoztatását is eredményezik. A mederváltozások a gyakorlat szempontjából többféleképp osztályozhatók, mi a következő gyakorlati beosztást követjük: a) kanyarulatok, ahol az ún. kanyarulati veszteség áll elő és a vízszínben keresztirányú esés keletkezik; b) elágazások, amelyeknél a vízhozam eloszlása érdekes kérdés; c) szűkületek és bővületek, ahol az energiaveszteség és a vízszállító képesség meghatározása a fontos feladat; d) hídszűkületek, ahol részben a szűkítés—bővítés, részben a mederbe épült pillérek és cölöpök okoznak energiaveszteséget és amelyek vízszállító képességének a meder vízszállításával arányban kell lennie; e) a vízfolyás lefolyási viszonyait javítani hivatott terelő—vezető művek, amelyekkel a vízszállító képesség javítható. Tulajdonképpen helyi szűkületeket jelentenek a különböző műtárgyak (bukók, zsilipek, átereszek), amelyek duzzasztásával és vízszállításával külön fejezetekben foglalkozunk. A helyi szelvényváltozások egyéb hidraulikai jelenségeket (sebességeloszlás változása, hidrodinamikus nyomás változása, mederkimosás stb.) is előidéznek, amelyekről más fejezetekben teszünk említést. A mederváltozások előtt — figyelemmel a magyar viszonyokra — általában áramló vízmozgást tételezünk fel és csak egyes helyeken térünk ki a rohanás különleges eseteire. 1. Kanyarulatok A nyílt felszínű vízfolyások kanyarulataiban mozgó víz törvényszerűsége, hogy az áramvonalak nem párhuzamosak, hanem spirál áramlások és keresztirányú hullámok jönnek létre (V-l. ábra). A centrifugális erő következtében a kanyarulat külső ívén a vízállás megemelkedik és a belső íven süllyed, azaz keresztirányú víz- színesés jön létre. A belső áramlásokban a folyásirányú sebességvektoron kívül jelentős keresztirányú sebességvektorok is észlelhetők. Ennek következtében a sebesség eloszlása szabálytalan és az a diszperziós tényező jóval nagyobb mint 1. Áramló vízmozgás esetében a vízfelszín sima és a vízszín keresztirányú esése enyhe és folyamatos. Rohanó vízmozgás esetében a kereszthullámok zavarják fel a felszínt és szaggatják meg a vízszín keresztirányú esését. Ennek megfelelően áramló mozgásnál a Reynolds-, míg rohanó mozgásnál a Froude-szám szerepe jelentős. Az íves kanyarulatokban a vízmozgás célszerűen ún. hengerkoordinátarendszerben írható le. Vezessük be a következő egyszerűsítéseket: p = yh, 1 dp q dr dz0 g dr g/r’ (5/1) 234
