Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)
4. szám - Starosolszky Ödön: Kisebb vízkivételi műtárgyak vízszállítása
Starosolszky ö.: Vízkivételi műtárgyak vízszállítása Hidrológiai Közlöny 1959. 4. sz. 263 ségét — hosszabb-rövidebb időre majdnem mindig előáll. Mivel a csőbe belátni nem lehet, a vízszállítás számításához szükséges mérőmagasságot (jelen esetben a felvízszin és a kontrahált szelvény vízszintes tengelyvonalának magasságkülönbségét) észlelni sem lehet. Az V—VIII. esetben a csőben a víz már telt, vagy látszólag telt szelvénnyel folyik. Az V—VI. esetben ún. szabad kifolyás van, vagyis a mérőmagasságot nem a vízszintkülönbség, hanem a felvíz és az alvízi csőtengelyvonal szintkülönbsége adja meg. Az V. eset különösen kedvezőtlen. A műtárgy a felvíz felől légörvényeket szív be, amelyek a csőszelvény felső részében vándorolnak. A kiváló levegő, amely általában szívás alatt áll, gyakran (különösen ha az elzáró szerkezet kissé benyúlik a csőszelvénybe) a vízkivételi nyílásnál megreked és pulzáló légteret idéz elő. A légtér esetleg a rohanó mozgás, vízugrás létrejöttét is lehetővé teszi. Az átfolyó vízhozam esetleg hangjelenségek kíséretében ingadozik, lüktet. Mérésre ez az eset nem alkalmas. A tökéletes nyomás alatti átfolyásnál (VIII. eset) a fel víz és az alvíz szintkülönbsége a teljesen telt keresztszelvénnyel történő átfolyásra jellemző. Sajnos még ennek a mérésre legkedvezőbb esetnek is van veszélye, amit a VII. eset jelképez. A csőben — ha a leválások következtében előálló örvénylések folytán levegő jut be — légtér és vízugrás keletkezhet. Ekkor pedig a vízszállításra már nem a h vízszintkülönbség, hanem a h' magasságkülönbség jellemző, sőt a vízhozam és mérőmagasság közötti négyzetgyökös összefüggés is megváltozik. Ezek szerint a tökéletes nyomásalatti átfolyást esetleg örvényléstgátló berendezésekkel is elő kell segíteni. Erre a berendezésre nagytömegű külföldi kísérleti adatunk van [3]. A fentiek értelmében nyomatékosan felhívjuk a figyelmet arra, hogy mérésre csak tökéletes nyomás alatti átfolyás használható fel. A vízszintkülönbséget közvetlenül (és nem vízmércékben) észlelő vízőröket erre a tényre ki kell oktatni. Ha a vízállás akár a felvíznél, akár az alvíznél a csőáteresz záradékvonala alá süllyed, a vízkivételi naplóba be kell vezettetni. Kísérleteink szerint ahhoz, hogy a tökéletes nyomás alatti átfolyásra számíthassunk, az alvíznek a kifolyó cső záradékvonala felett legalább D/4—Z)/6-al magasabbnak kell lennie (D = a cső átmérője). A nyomás alatti átfolyás számítása A nyomás alatti átfolyás jellemzésére fl], [2], [3], [4] szolgáló alapegyenlet Q=CF}Í2gh (1) ahol Q a vízhozam, F a cső szelvényterülete, h a mérőmagasság (az alvíz és felvíz szintkülönbsége), g a nehézségi gyorsulás és C a műtárgy szerkezetétől és méretviszonyaitól függő vízhozamtényező. A vízhozamtényező felvétele, illetve kiszámítása a vízhozam meghatározásának alapkérdése. A vízhozamtényező egyenes csőáteresz esetén a csőrendszerek hidraulikájában ismert módon : c= 1 —i- (2) i<' ft +4 + f, ]/« összefüggésből a fj belépési, A l/D csősurlódási és kilépési veszteségtényezőkkel fejezhetők ki. A kilépési veszteségtényező legnagyobb, tehát kedvezőtlenebb értéke 1,0, ami a teljes kilépési sebességmagasság elvesztését tételezi fel. Sajnos hidraulikailag kedvezőtlenül kialakított műtárgyaink esetében értéke ennél nem sokkal kisebb. Joggal tételezhetjük fel a legkedvezőtlenebb esetre számítva, hogy értéke valóban 1. A csősurlódást számításba vevő ^ jj veszteségtényező értékében a A ellenállástényező változó [7]. Értéke a használatos csőátmérők, az előforduló vízhőfok és nyomásesés esetén 0,020— 0,040 között változik. (A laboratóriumi kísérleteknél egyes értékek még ennél nagyobbra is adódtak.) Pontos számbavétele a gyakorlatban előforduló 5—30 l/D viszonyszám esetében felesleges, minthogy a belépési és kilépési veszteségtényezőben jóval nagyobb hibát követhetünk el, mint amekkorát a súrlódási veszteségtényező ad. így középértékűi megfelel a Schewior-féle nomogrammon is felhasznált A = 0,024 érték. Ha a fs -f- fk értékét 1,5-nek választjuk az l/D = 10-hez képest a vízhozamban l\í) = 30 esetén 13%, + £k = 2,5 esetében 8% eltérést kapunk. Eszerint a gyakorlati számításokban számolhatunk l/D = 10-zel, figyelembevéve, hogy így hosszú csöveknél kissé nagyobb, rövid csöveknél valamivel kisebb vízhozamot kapunk. Az Öntözésügyi Hivatal által szerkesztett vízhozamgörbék a Schewior-félénél jóval kisebb vízhozamértékeket adnak, mivel a számításokban felhasznált 30 cm csőátmérőnél 6,6, a 60 cm csőátmérőnél 4,0. Ezek a veszteségtényező értékek mind a külföldi, mind a hazai mérések szerint valószínűtlenül nagyok és feltehető, hogy az alapul szolgáló adatok régi típusú sebességmérő szárnnyal történő vízhozammérésből származnak, mely kis szelvényben, kis sebességek esetén a valóságnál jóval kisebb vízhozamot eredményezett. Ezen kívül föltehetően a cső hossza is túl nagy lehetett. A belépési veszteségre a múltban általában a csőhidraulikában is használatos 0,5 értéket választották. Ez az érték általában alacsony [3]. A belépési veszteséget befolyásolja (2. ábra) [3], [5], [8] : 1. a vízkivételi cső benyúlása, 2. a vízkivétel szöge (kanyarulati veszteség), 3. a vízhozamok megoszlása a tápcsatorna és a vízkivétel között, 4. a vízkivételi cső fejének lekerekítése (figyelembevétele 20% eltérést is eredményez), 5. a vízkivételi műtárgy szárnyfalának kialakítása, 6. az örvénylések és leválások. Ilyen szempontokból a vízkivétel akkor a legkedvezőbb, ha a műtárgy a. tápcsatorna egyenes folytatása, ha minden víz rajta megy keresztül, (10)
