Hidrológiai Közlöny 1950 (30. évfolyam)

7-8. szám - Értekezések - Mosonyi Emil dr.: A vízfolyásokban való jégképződés elméletének fejlődése a szovjet kutatások alapján

tegye. (A kristályképződés zónájában tehát meghatározott termikus gradiensnek kell lennie.) 3. A nyilt felszín párolgásával és a hősugárzással kapcsolatos felszíni vízréteg lehűlésével kezdődik a jelenségek sorozata. Szerepet játszik a jégképződésnél a víz és a meder közötti hőátadás is. 4. A jégképződés lefolyása szempontjából lényeges körülmények : a víz tulajdonságai és egyéb befolyásoló jelenségek : napsütés, széljárás, hullámzás stl). 5. A jégképződés kezdete — függetlenül attól, hogy a kristályosodási középpont környezetében mi hozza létre a szükséges termikus gradienst — mindig az elemi kristály. 6. A kristályképződésnek kétféle lefolyása különböztethető meg : sztatikus és dinamikus körülmények között. (Kis tavak, vízfolyások és nagy tavak.) 7. Mozdulatlan vagy csak kissé hullámzó állóvízben a felszínen keletkező jégkristályok összetapadásával szilárd jégkéreg keletkezik. 8. Folyóvizekben a felszínen keletkezett kristályok egyrészét a turbulens áramlás az alsóbb rétegekbe viszi le. 9. Az áramlás a felső, túlhűtött vízrészeket leviszi, ezzel hűti az alsóbb rétegeket és a medret, a mélyebben levő részek pedig felszínre kerülve leadják a hőtöbbletüket. A hőkiegyenlítődés a turbulencia mértékétől függ. 10. A túlhűtött víz által szállított kristályok a) a mélybe sodródván rátapadhatnak a mederfenékre vagy elsüllyedt tárgyra ; így képződik a fenékjég. b) A felszínen mozgó, vagy oda-vissza sodort kristályok hozzátapadhatnak a felszíni jégtakaróhoz. c) A közbenső rétegekbe sodort kristályok a csendesebb folyószakasz jégtakarója alá kerülvén dugót képző gomolyokká egyesülhetnek. Altberg kísérletei még jobban megvilágítják a kérdést és magyarázattal szolgálnak a korábbi kutatók s többek között Timonov által sem kellőképpen tisztázott jelenségekre. Altberg kísérletekkel igazolta, hogy Barnes és követőinek »radiációs« teóriája nem helytálló, mert a fenékjégképződés a meder hőkisugárzásával nincs kapcsolatban. A mederfenék által 0 C°-nál kibocsátható hosszú hullámokkal szemben a víz átnemeresztő, s így a fizikai feltétele sincs meg annak az elgondolásnak, hogy a mederfenék kisugárzás által való túlhűlése a fenékjég keletkezésének feltétele lehetne. Altberg is rámutatott arra, hogy a jégképződés két legfontosabb tényezője : a víz mozgása és túlhűlése. A 10 éven át végzett többezer mérés kétségkívül rávilágít arra, hogy a túlhűtött állapot minden esetben megvolt a jégképződésnél, s az utóbbinak intenzitása a túlhűlés fokától függött. Laboratóriumban és folyókon végzett mérések egyaránt igazolták azt, hogy a jégképződés meghatározott túlhűlésnél indul meg, majd a jégképződéskor felszabaduló rejtett (latens) hő a vízhőmérsékletet megemeli, megközelítvén a 0 fokot. Altberg különlegesen elrendezett más kísérletei minden kétséget kizárólag megerősítették azt a tényt is, hogy a vízfelszín alatti jégképződéshez nem szükséges a felszínről eredő víz-, ill. jégelemek jelenléte ; másszóval megfelelő hőmérsékleti viszonyok között a vízfolyás minden mélységbeli rétegében megindulhat a jégképződés az ii. n. kristályosodási középpontok körül. Számos fizikus kutatásai nyomán megállapítható, hogy a jégkristályok nem keletkezhetnek abszolút tiszta vízben, a kristályosodási középpont vagy vízben lebegő valamilyen szemcse, vagy a meder határfalának egy-egy kiemelkedő részecskéje. Altberg megfigyelései szerint nagy sebességgel mozgó folyókban a vízfelszín alatt keletkező jég a felszíni jég tömegének 3—4-szerese is lehet. A jégképződésnél legnagyobb szerepe van a hővezetésnek. Makkavejev vizsgálatai szerint a nagysebességű folyók turbulens hővezetése 100.000-szerese a molekuláris hővezetésnek. A vízalatti jég képződésének tehát az aléibbi feltételei vannak : 1. A víz lehűlése, ill. túlhűlése ; 2. A kristályosodási középpontok jelenléte (a víz beoltása) ; 3. A felszabaduló rejtett (latens) hő elvezetése a szabad levegőre, mert különben a kristályosodás fennakad. Ha egy üzemvízcsatornában nagymennyiségű felszínalatti jégképződés indul meg, abból igen hátrányos következmények származhatnak. A felszakadt fenékjégen kívül — amely a felszínen úszik tovább — mindenfajta felszínalatti jégképződés káros lehet. A megtelepedett fenékjég csökkenti az átfolyási szelvényt, vagy a felszíni jég későbbi beállása után válik el a fenékről és a csatornafő felé sodródik. A felszín alatt keletkező és sem a fenékre nem rakódó, sem nagyobb tömeggé össze nem verődött jég — jégtű, jéglemez, kásajég — nem kerül a felszínre, hanem azt a nagysebességű turbulens áramlás az egész keresztmetszetben szétosztva szállíthatja. Ez a jég igen veszedelmes, mert a turbinák előtti finom gerebeknek, sőt a turbinalapátoknak eltömődését, befagyását, végeredményben az üzem szünetelését okozhatja, nem beszélve a turbinák korrodálása révén előidézett kárról. A fentiek alapján a felszín alatti jég képződésének megakadályozására az alábbi eljárásokhoz lehet folyamodni : 1. A víz túlhűlése és a kristályosodás közben a felszabaduló látens hő elvezetődése ellen egyaránt alkalrnas védekezés a felszíni jégtakarónak már a téli időszak elején való létrehozása. Ez a csatorna bőséges méretezésével rendszerint elérhető. A fedőjégtakaró keletkezését elősegíteni lehet a csatornában több helyen elhelyezett vízcsendesítő gerendával, gerendalánccal, tutajokkal. A bőségesen méretezett és eléggé mély csatornában a turbidens hőátadás a fenék és a levegő között kicsi, e szerint még jégtakaró nélkül is előnyös az áramlás sebességének csökkentése. 2. A kristályosodási középpontok számával, azaz a lebegtetett iszap mennyiségének növekedésével együtt fokozódik — erős lehűlés esetében — a felszín alatti jég képződése. A vízkivételi mű helyes kiképzésének, a megfelelő iilepítésnek van e tekintetben jelentősége. Északi tapasztalatok szerint a kása-, ill. fenékjég képződésének, s ezzel az eljegesedés veszélyének kevésbbé vannak kitéve a legészakibb, leghidegebb területen fekvő erőművek, hanem inkább azok, 255