Vízügyi Közlemények, 2003 (85. évfolyam)

2. füzet - Rátky I.-Farkas P.: A növényzet hatása a hullámtér vízszállító képességére

A növényzet hatása a hullámtér vízszállító képességére 257 Úgy tűnik, hogy fás vegetáció esetében van elméletileg megalapozott, laboratóriumi és természetbeni mérésekkel is igazolt módszer a fák okozta érdesség meghatározására. Füves, bokros, cserjés vegetáció esetén azonban még nincs ilyen egyszerű módszer. Ennek valószínűleg két fő oka van. Az egyik, hogy a fűszálak, vékony lágyszárú bokrok geometriai és más műszaki jellemzőit (pl. keresztszelvény alak, szárátmérő, felület egységre eső darabszám, stb.) nem lehet könnyen meghatározni. A másik alapvető különbség a fatörzsekhez viszonyítva, hogy ez a lágyszárú vegetáció a vízáramlás hatására elhajlik, esetleg teljesen 'lefekszik'. Mechanikailag az egyszerű merevtestre ható közegellenállás helyett a növény rugalmas és esetleg maradó alakváltozást is szenved, ami természetesen energetikailag más, mint egy merev ütközés. A jelenség visszahatása a folyadékmozgásra is jelentősebb, mint az általában ritkább merev fák esetében. Az utóbbi időben már arra is vannak próbálkozások, hogy a egy-egy növény rugalmasságát is figyelembe vegyék az érdesség meghatározásánál (

Rahmeyer et al. 1999, Copeland 2000, Freeman et al. 2000). Először csak az egyedül álló növényeket vizsgálva az alap ötlet az volt, hogy a növény ellenállása számítható a közegellenállási erőből és ez egyenlővé tehető a felület egységre eső fenék csúsztató feszültséggel. (Az ötlet nem új, hiszen Petryk—Bosmajian (1975) elméleti levezetésükben is ebből indultak ki.) Egy adott növényre a közegellenállási erő ismert összefüggését alkalmazva, abban csak a közegellenállási tényező (Cd) az ismeretlen. Fizikai megfontolásokra, tapasztalatokra alapozva feltételezhető, hogy a közegellenállási tényező elsősorban a következő jellemzőktől függ: Cd = f(Re, H, h, növény típusa, alakja, rugalmassága, felületi sűrűsége). A jelölések értelmezése az 5. ábrán látható. Lényeges újdonsága a módszernek, hogy a növény elhajlását, rugalmasságát is figyelembe veszi. Laboratóriumban mérték a növény 45°-os elhajlításához szükséges erőt és ebből számoltak egy rugalmassági együtthatót (E

s, „elaszticitási modulust", N/m

2). A közegellenállási tényező meghatározására dimenzió analízis felhasználásával a lényeges jellemzőkből négy dimenziótlan paramétert hoztak létre, majd laboratóriumi mérések eredményeiből számították e paramétereket és ezekre függvényt illesztettek. Külön függvény kapcsolatot határoz5. ábra. Elvi ábra a növény jellemzőinek meghatározásához (Copeland 2000 alapján) Figure 5. A scheme for determining the characteristics of plants (after Copeland, 2000) Bild 5. Prinzipskizze zur Bestimmung der Pßanzencharakteristika (nach Copeland 2000) рис. 5. Объяснителное изображение для определения характеристик растения (по Copeland 2000)