Vízügyi Közlemények, 1996 (78. évfolyam)

2. füzet - Starosolszky Ödön: Gondolatok a hidraulika modellezéséről

Gondolatok a hidraulikai modellezésről 167 — a vízépítési beavatkozásoknak a természeti folyamatokra gyakorolt hatásának előrejelzése, — a vízi létesítmények kedvező kialakítása változatok elemzése révén, — a jelenségek számszerűsítéséhez szükséges paraméterek meghatározása, — a kedvezőtlen állapotok elhárítása érdekében szükséges beavatkozások megtervezése. A jelenségek kismintabeli hasonlóságát ún. kisminta törvények segítségével biztosították, vízépítési feladatoknál alapvetően a Froude és a Reynolds modelltörvények révén. A helyigény és a vízmozgás jellegének megtartása behatárolja a méretarányt, azaz a modell csökkentését, sőt a vízmozgás jellegének megtartása nélkülözhetetlenné teszi a mélységek torzítását, azaz a mélység kisebb mértékű kicsinyítését, mint a hossz és szélesség esetén. A folyószabályozás, főleg alluviális medrekben, többnyire kitart a kisminták mellett és megfelelő méretarány lehetősége esetén ez a módszer versenyképes a numerikus modellezéssel. A folyószabályozás céljából végzett kismintakísérleteknek hazánkban immár jelentős múltja van. A modellek méretezését és az eredmények számszerűsítését azonban a szakértők különbözően ítélik meg. A kisminták hasonlóságát tekintve a méretaránynak jelentős szerepe van és ebből eredően általában előáll a modell torzításának szükségessége, elsősorban a vízmozgás turbulens jellegének megőrzése érdekében. Az alluviális meder alakulásának nyomonkövetését szolgálják a mozgó mederrel épített kisminták, amelyek torzítása a mederanyag különleges megválasztását igényli. A gyakorlati modellezők körében a kisminta tervezésének két fontos kérdése merül fel: — mekkora az a méretarány, amely mellett meg lehet bízni a kismintáról származó, számszerűen átszámított eredményekben; — a mozgó medrü modellezésnél alkalmazott mederanyagok esetében a modellben kialakuló folyamatok (mederváltozások) milyen időléptékkel vihetők át a valóságba. A két kérdés a valóságban bonyolult választ igényel, mivel univerzális modell nincs, minden modellnek megvannak a maga korlátai. Azaz kellő korlátok között bizonyos kérdésre megfelelnek a fizikai modellek kellő pontossággal, de nem feltétlenül számszerűsíthetők az eredmények, és különösen a jelenségek időbeli alakulását igen nehéz számszerűsíteni. A folyószabályozásban érvényes az, hogy a fizikai kisminták még mindig jobban képesek leírni a háromdimenziós jelenségeket, mint egyes numerikus modellek, mert utóbbiak olyan paramétereket és verifikációt igényelnének, amelyek előállítása meghaladja a lehetőségeket. A szakértők munkájából egyértelműen következnek az alábbiak: Az álló medrü modellek kicsinyítésének igénye a vízmozgás turbulens voltának a modellben való megőrzése szempontjából korlátozott. A modell függőleges méretarányának növelése segíthet a turbulens jelleg megőrzésében, de káros lehet az áramlások térbeliségét tekintve. Ezeket figyelembe véve a hazai vízfolyásokra 1:100 - 1:150 méretarányú modell ideális, és ehhez képest az 1:2 arányú mélységi torzítás általában megtűrhető.