Vízügyi Közlemények, 1989 (71. évfolyam)

1. füzet - Rákóczi László: Vízlépcsők hatása a hordalék- és mederviszonyokra

14 Rákóczi László 3.1. A középsebességeken alapuló számítás A nem permanens áramlási viszonyok gépi számítása egydimenziós matematikai modell segítségével történt, amely szelvény-középsebességeket szolgáltat. A szelvényen belüli sebességeloszlás hiányában a középsebességek hordalék lebegtetés, ill. mederkimosódás szempontjából vett határértékeit vettük alapul. A szakirodalomból jmert és elfogadott sebességkritériumok alapján a lebegtetett hordalék számottevő lerakódása v

k = 0,15 m/s középsebességnél indul meg, és ezalatt egyre növekvő üteművé válik. Másrészt a 0,5 m/s középsebesség a lebegtetésbe kerülhető teljes szemcsetartományt megmozdítja, sőt a 3-4 mm átmérőjű finom kavicsszemektől kezdve a kohézióra hajlamos 0,06 mm alatti finom szemcséket is kimossa. Tekintettel arra, hogy a Duna lebegtetett hordalékának több mint fele ez utóbbi homokliszt és agyag tartományba esik, a 0,5 m/sot fogadtuk el kimosási középsebesség-határértékként ( VITUKI 1985b). A számítógépen félórás időközökre számítottuk szelvényenként a középsebességek alakulását a teljes napi energiatermelési ciklusban. A számításokat a terv szerinti 900/700, a 2000/700 és a 3000/700 csúcsenergia termelési sémákra vonatkozóan végeztük el. Külön program segítségével kiírattuk, illetve grafikusan felrakattuk azokat az időszakokat, amelyek alatt a középsebesség folyamatosan 0,15 m/s alatt, illetve 0,5 m/s felett volt egy-egy szelvényben, valamint a kimosási és lerakodási időszakok elhelyezkedését a napi energiatermelési ciklusban. Az előbbi meggondolások alapján feltételeztük, hogy ahol legalább 3 óra hosszat u

k = 0,15 m/s vagy legalább két egymást követő számítási időpontban t>

k = 0,5m/s, ott a teljes szelvényben várható lerakódás, illetve kimosódás. A legnagyobb lerakódás azokban a szelvényekben várható, amelyekben az előbbi feltétel huzamosabb ideig teljesül, de az utóbbi nem. 3.2. A csúsztatófeszültségeken alapuló számítás Tekintettel arra a körülményre, hogy a nem permanens áramlási viszonyok gépi számítása nemcsak a szelvény-középsebességeket, hanem a szelvények egyéb hidraulikai jellemzőit, így a vízfelszínt, a hidraulikus sugarat, valamint a két szomszédos szelvény közötti vízszínesést is szolgáltatja, kiszámítottuk az egyes keresztszelvényekben előálló csúsztatófeszültség értékeket is. Ennek közismert, egyszerű képlete : r = 1000- 10 h -I [N/m

2], ahol 1000 - a víz sűrűségének közelítő értéke [kg/m

3]; h - a vízmélység [m], (a 10-es szorzóra azért van szükség, hogy az eredményt ne kg/m

2-ben, hanem N/m

2-ben kapjuk); /-a vízfelszín esése [m/m], A h átlagos vízmélységet az egyébként is számított R hidraulikus sugárral vettük egyenlőnek. Szakirodalmi adatok alapján a r = 0,01 kg/m

2 (azaz 0,1 N/m

2), illetve a г = 0,05 kg/m

2 (azaz 0,5 N/m

2) értékeket fogadtuk el a lerakódás, illetve a lebegtetett hordalékból lerakódott üledék újbóli kimosódásának határértékeiként. Az előbbi alatt gyakorlatilag minden ásványi szemcse kiülepszik, az utóbbinál az 1 mm alatti átmérőjű szemcsék kimosódnak, efölött pedig a durva homok- és apró kavicsszemcsék is, tehát felső-dunai mederanyag. A középsebességeknél elmondottakhoz hasonlóan számítottuk azokat az időszakokat, amelyek alatt egy-egy szelvényben a csúsztatófeszültség a fenti alsó határérték alatt, illetve a felső felett folyamatosan előállt.