Vízügyi Közlemények, Az 1998. évi árvíz, 2003 (különszám)

IV. kötet: Elemző és módszertani tanulmányok az 1998-2001. évi ár- és belvizekről - Szlávik Lajos-Bakonyi Péter-Józsa János-Kovács Lajos-Krámer Tamás: Az új árvízvédelmi lokalizációs tervek kidolgozásának módszertani alapjai

Az új árvízvédelmi lokalizációs tervek kidolgozásának módszertani alapjai 219 szelvény, mind a többnyire száraz terepen terjedő elöntési hullámfront környezetében erősen háromdimenziós jellegű, tehát a függély menti nyomáseloszlás a jelentős függőleges gyorsulások miatt nem tekinthető hidrosztatikusnak. A vízmozgás továbbá erősen turbulens, és nagy eróziós kapacitásának következtében növényborítottság hiányában a talajt jelentős mértékben kimoshatja. Az említett, viszonylag kis kiterjedésű zónákon kívül azonban a függély menti sebességeloszlás hidrosztatikusnak tekinthető, a függély menti sebességeloszlás nem mutat jelentős egyenlőtlenségeket, hanem követi a turbulens szabadfelszínű áramlások logaritmikus sebességeloszlását, és lehetőséget ad arra, hogy az elöntés hidrodinamikai folyamatát jó közelítéssel a vízmélység mentén integrált formában, más szóval függélyközépértékekkel írjuk le. A mélység menti integrálás útján nyert ún. sekélyvízi áramlások parciális differenciálegyenleteivel, melyekben ismeretlenként a vízszint (ill. vízmélység) és a két, egymásra merőleges fajlagos vízhozam (ill. függély-középsebesség) összetevői szerepelnek. A nemzetközi gyakorlatban a hetvenes évek végétől egészen napjainkig az ártéri öblözetek elöntési folyamatainak gyakorlati szempontú matematikai leírására és numerikus modellezésére ez utóbbi összefüggéseket használatosak (Xanthopoulos-Kutitas 1976, Hromadka-Yen 1986, Testa et al. 1998). A számítási eljárásokban a szakadási szelvény és hullámfront közelében ahol a háromdimenziós folyamatok közvetlen modellezése jelenleg még messze nincs a gyakorlati alkalmazhatóság stádiumban - általában fél-tapasztalati hidraulikai összefüggéseket vezetnek be. A kétdimenziós számítási eljárás nem igényli az áramlás útvonalának, az ártéri terep mélyedései elárasztási sorrendjének előzetes ismeretét; az elöntés folyamata az öblözetben a terep- és simasági viszonyok függvényében követhető válik. 6.2. Az ártér kétdimenziós modellje 6.2.1. A vízmozgás kétdimenziós leírásának matematikai alapösszefüggései. A szakadási szelvényen keresztül kiömlő víztömegek terepen való mozgásának mélységintegrált, kétdimenziós hidrodinamikai közelítésében változóként a vízszint (ill. ebből a terepszintet kivonva a vízmélység) valamint a fajlagos vízhozam, mint kétdimenziós vektormennyiség (melyből a függély-középsebesség a vízmélységgel való osztással származtatható) célszerűen két egymásra merőleges összetevője szerepel. Ezeknek a mennyiségek a térbeli eloszlását és annak nempermanens változását a vízmozgás térfogat- és impulzus-megmaradását kifejező alábbi törvényszerűségek írják le: öt дx ду Ö£o дх dt дх{ h ) ду{ h ) l^ő* dh_ 8 у д у dq д — + — dt ду V

4 dh őz„

4 + - (д'р +I±L ду

1) р ( д

2 Я [дх

2 р