Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)

6. szám - Dobos Alajos - Szolnoky Csaba : Átmeneti műtárgyak laboratóriumi vizsgálata

433 Hidrológiai Közlöny 1959. 6. sz. HIDRAULIKA Átmeneti műtárgyak laboratóriumi vizsgálata DOBOS ALAJO S—S ZOLJOIT CSABA A hazai belvízrendezésnek, öntözésnek, tógazdaságnak és az ezekkel kapcsolatos gépi vízemelésnek az elmúlt tíz évben történt nagymértékű fejlesztése igen sok kisműtárgy (csőáteresz, bujtató szivattyús, vagy szivornyás vízkivételi mű stb.) építését tette szükségessé. Ezeket a műtárgyakat áramlástani és szerkezeti szempontból rendszerint három részre oszthatjuk, amelyek közül a műtárgy tulajdonképpeni rendeltetésének betöltését, a víz átvezetését, a középső rész (például cső) biztosítja. Az első és a harmadik műtárgyrész feladata pedig a csatorna és a középső rész közötti, áramlástani szempontból megfelelő, átmenet biztosítása. Ezeken a szerkezeti részeken belül a vízmozgás is egymástól eltérő, jellegzetes sajátosságokkal rendelkezik. Ennek megfelelően a műtárgyak szerkezeti és áramlástani szempontból jellemző egységet képező, az átmenetet biztosító, gyakran önálló egységet alkotó részét (pl. szívóakna vagy nyomóakna) átmenti műtárgynak nevezzük. Az átmeneti műtárgyak szerepe — amint az az előzők alapján is megállapítható — a cél megvalósítása szempontjából tehát csak másodlagos, mert előkészítő, illetve befejező feladatot oldanak meg. Hidraulikai és üzemi szempontból azonban elsősorban ezekkel kell foglalkoznunk, mert az a célunk, hogy a víz átvezetésével kapcsolatos nyomásveszteségek minél kisebbek legyenek. A fejlődés nagy üteme azonban a fenti műtárgyak egy részénél elsősorban a gyors és olcsó előállíthatóság szempontjait állította előtérbe. Emiatt a műtárgyak egy részénél jelentékeny nyomásveszteség keletkezik vagy más kedvezőtlen jelenségek (kimosás, a gépi berendezések csökkentett hatásfoka, légbeszívás stb.) tapasztalhatók. Ezek a megfigyelések és tapasztalatok arra hívják fel a figyelmet, hogy az ilyen műtárgyak működését mielőbb felül kell vizsgálni. Ennek szükségességére és népgazdasági jelentőségére mutatott rá Simonfai László főmérnök is a Hidrológiai Társaság egyik szakosztályi ülésén.* Ezeket a vizsgálatokat a meglévő műtárgyakon végzett megfigyelésekre és a hidraulikai kérdések részletekbe menő felderítésére kell kiterjeszteni. Vagyis az átmeneti műtárgyak hidraulikai kérdéseivel a jövőben — elméleti, gyakorlati és kutatási vonalon egyaránt — az eddiginél sokkal behatóbban kell foglalkoznunk. Ily módon válik lehetővé az, hogy a műtárgyakat tudományos szempontból is megalapozottabb módszerekkel tervezhessük. Ennek a nagy munkának egyik részletét jelenti az a laboratóriumi kismintakísérlet, amelyet az Országos Vízügyi Főigazgatóság megbízásából az 1958. évben kezdtünk el az Építőipari * Simonfai László : Aa átmeneti műtárgyak. Előadás a Magyar Hidrológiai Társaság Hidraulikai és Mezőgazdasági Vízgazdálkodási Szakosztályának 1958. ápr. 29-én tartott ülésén. és Közlekedési Műszaki Egyetem I. sz. Vízépítéstani Tanszékének Hidraulikai Laboratóriumában. (Tanszékvezető : Dr. Németh Endre.) Kísérleti munkánk a következő kérdéscsoportok vizsgálatára terjedt ki : 1. szívóakna vizsgálata vízszintes, ferde és függőleges szívócsővel, 2. nyomóakna vizsgálata vízszintes, ferde és függőleges szívócsővel, 3. nagy átmérőjű rövid cső vizsgálata nyomás alatti átfolyás esetén, 4. műtárgy és trapézszelvényű csatorna csatlakozásának vizsgálata vízszintes cső esetén. Az eddig elvégzett kísérleti munkát — a meglévő anyag nagy terjedelmére tekintettel •— több részletben kívánjuk ismertetni. Jeleidegi tanulmányunkban csak a vízszintes csövek ki- és befolyási oldalának, valamint a kifolyási oldal különböző utófenékmegoldásainak kérdésével foglalkozunk. Hidraulikai szempontok a műtárgyak vizsgálatához Ebben a fejezetben az átmeneti műtárgyak hidraulikájának csupán csak néhány kérdésével kívánunk foglalkozni azért, hogy a műtárgyban keletkező legfontosabb áramlási folyamatokat és veszteségek okát feltárhassuk. A vizsgálat során feltárt, de a gyakorlat számára még megoldatlan eseteket ugyanis kisminta kísérlettel, annak hiányában pedig hidraulikai szemlélettel kell megoldanunk. A megoldás során mindig arra kell törekednünk, hogy az áramlási veszteségeket addig a mértékig csökkentsük, amíg célszerű, liidraulikailag helyes, könnyen kivitelezhető stb., azaz gazdaságos műtárgyat nem kapunk. A gyakorlat számára tehát hidraulikai szempontból megfelelő és ugyanakkor gazdaságosan megvalósítható műtárgyak szükségesek. A következőkben röviden összefoglaljuk az áramlási veszteségek keletkezésének nagyrészt közismert okait és hatásait, hogy csökkentésük lehetőségeit a vizsgált műtárgyaknál tanulmányozhassuk. A veszteségeket két nagy csoportba foglalhatjuk: hosszmenti (súrlódási) és helyi veszteségek. Ezek a veszteségek a sebesség négyzetével arányosak. A súrlódási veszteségek elsősorban a meder, a burkolat, a műtárgy stb. anyagától függenek. Ezért a súrlódási veszteségek túlnyomórészt az ezekkel érintkező vízrétegben, az ún. határrétegben keletkeznek, míg a csatorna belsejében levő áramlás gyakorlatilag már veszetségmentesnek tekinthető. (Benőtt medrek esetén ez a feltétel nem áll fenn.) A súrlódási veszteségek miatt a csatornában egyenletes áramlást csak úgy tudunk biztosítani, ha annak megfelelő — a veszteségmagasságot fedező — esést adunk. A súrlódási veszteség csök-