Hidrológiai Közlöny 1964 (44. évfolyam)

6. szám - Haszpra Ottó: A felületi mérőfej alkalmazása szabadfelszínű csatornákban és csőszerű műtárgyakban

HIDROLOGIAI KÖZLÖNY 44. ÉVFOLYAM 6. SZAM 237—284 oldal Budapest, 1964. június HIDRAULIKA A felületi mérőfej alkalmazása szabadfelszínű csatornákban és csőszerű műtárgyakban* HASZPKA OTTÓ** Előző tanulmányunkban [1] újtípusú, ún. felületi mérőfej kísérleti vizsgálatát ismertettük csővezetékekben folyó víz (általánosabban : bármely cseppfolyós vagy légnemű közeg) hozamának mérésére. Ezeket a vizsgálatokat a továbbiakban, de még ugyancsak 1960 folyamán, szabadfelszínű csatornákra és csőszerű műtárgyakra is kiterjesztettük. A vizsgálatok a VITUKI laboratóriumában folytak. Jelenlegi tanulmányunkban ez utóbbi kutatásaink eredményeit ismertetjük. A mérőfej (félgömb, félhenger vagy torlasztólap) a cső vagy csatorna falára épül. Méretei igen kicsinyek (a nedvesített keresztmetszet néhány százalékát vagy ezrelékét foglalja el). Így a folyadék mozgásállapotát csak közvetlen környezetében változtatja meg, s jelentéktelen energiaveszteséget okoz. A vízhozam csövekben a mérőfej két megcsapolási pontja között jelentkező nyomáskülönbség észlelése alapján határozható meg. Az észlelt nyomáskülönbség a esőbeli közópsebesség 1,8—2,3-ik hatványával arányos, és minthogy a csőkeresztmetszet állandó, egymagában meghatározza az átáramló vízhozamot. Nyíltfelszínű csatornák esetében a keresztmetszet nem állandó, hiszen a vízmélység változó, ezért a vízhozam meghatározására a fej két megcsapolási pontja közt ébredő nyomáskülönbség egymagában nem elegendő. A nyíltfelszínű áramlásba helyezett mérőfejeket két csatornában vizsgáltuk. Az egyik esetben a 30 cm mély csatorna keresztmetszete változtatható volt, a másik esetben a 60 cm mély csatorna keresztmetszete állandó volt. Vizsgáltunk csőátereszbe épített mérőfejet is. * A Hidrológiai Társaság Mezőgazdasági Vízgazdálkodási Szakosztályának 1962. dec. 12-i ülésén elhangzott előadás második része. ** Építőipari és Közlekedési Műszaki Egyetem, Vízépítési Tanszék. A felületi mérőfej vizsgálata 30 cm mély csatornában Vizsgálataink első csoportjánál a csatorna hossza 12,97 m, fenékszélessége 0 és 30 cm között, rézsűhajlása 1:2 és a függőleges között változtatható. A vizsgálatok során a csatorna kiképzése a következő volt : 1. Fenékszélesség 15 cm, rézsűhajlás 2 : 1 (1. kép). 2. Fenékszélesség 7,5 cm, rézsűhajlás 2:1. 3. Fenékszélesség 30 cm, rézsűhajlás 1 : 2. 4. Az előbbi csatornába beépített, a teljes szelvényre kiterjedő szűkület (1. ábra). 5. Ugyanabba a csatornába beépített fenékszűkület (2. kép). 6. Hazai típusú, A2C2-jelű Venturi-csatorna (3. kép). A vizsgálatok során a felsorolt csatornákba különféle mérőfejtípusokat építettünk be a csatorna rézsűjére. Ily módon a fej nem jelent akadályt a görgetett hordalék levonulásában. Fenékreépítés esetében ugyanis egyrészt kismértékű feltöltődést okozna, másrészt saját eltömődését idézné elő. Méréseink során, a csatorna fenekébe épített piezometrikus megcsapolás-sorozat segítségével, mindig teljes hossz-szelvényt (2. ábra) is fölvettünk, de főcélunk a mérőfejek megcsapolásain jelentkező piezometrikus nyomások és a vízhozam közti kapcsolat meghatározása volt. Minthogy a csatorna nedvesített keresztszelvénye — ellentétben a esőbeli vizsgálatokkal — nem állandó, természetesen a vízhozamot nem lehet egyszerűen a mérőfejek által mutatott nyomáskülönbség függvényeként meghatározni. Tulajdonképpen