Hidrológiai Közlöny 1964 (44. évfolyam)

8. szám - Muszkalay László–Starosolszky Ödön: A szél hatására létrejövő mozgások a Balatonon

342 Hidrológiai Közlöny 1964. 8. sz. Muszkalay L.—Starosolszky ö.: A szél hatása a Balatonon változó. Észalci szél esetén általában az áramlás iránya a Zala torkolata felé mutat. A lengések hatására elsősorban a helyenként érvényesülő maximális, illetve különböző építmények szempontjából mértékadó vízszintek megállapításánál kell figyelemmel lenni. A lengések az áramlásokkal együtt nagy hatással vannak a mederalakulásra is, részint kimosást, részint pedig iszapvándorlást okozva. A lengés okozta iszapvándorlás különösen jelentős az egyes öblözetek, a hajókikötők és a strandok feliszapolódásával kapcsolatban. A szél másik hatása a hullámzás. A Balatonon jellegzetes sekélyvízi hullámzás alakul ki [7]. Itt a hullámok magassága a szélnek kitett vízfelület hosszától, az ún. meghajtási hossztól, a szél sebességétől, turbulenciájától, időtartamától és a kezdetétől eltelt időtől, valamint a vízmélységtől és a hullámvisszaverődésből származó interferencia mértékétől függ. Ez utóbbiak jelentenek eltérést a mélyvízi hullámzáshoz képest. A hullámok rövidek és meredekek, hamar megtörnek, hosszú hullámfrontok nem alakulnak ki, a hullámfront tagjai egymástól igen eltérőek, a szélerősség változásának közvetlen hatására és az interferencia következtében (7. ábra). Az eddigi mérések arra a meglepő eredményre vezettek, hogy a legnagyobb balatoni hullámmagasság alaposan meghaladja az eddig feltételezett 1 m-es magasságot. Eddigi méréseink szerint Balatonszemesnél kh. 2 m-es mélységben, 28 m/s-os északi széllökéseknél a hullámmagasság 1,8 m-t ért el (7. ábra). A hullámzás kialakulásának és csillapodásának menetét az 5. ábra szemlélteti. A 7. ábrán feltüntetett hullámzás erősen változó amplitúdója mutatja, hogy a nagyméretű hullámok kialakulásában nagy szerepe volt a szél erős turbulenciájának és a hullám interferenciának. A Balaton területén a mértékadó hullámmagasságokban jelentős eltérések mutatkoznak részint a már felsorolt hatások következtében, részint pedig a számításoknál nehezen figyelembe vehető orografikus hatások miatt, mint pl. a tihanyi szükület környékén. Ezek tisztítázásához és a valószínűségi viszonyok megállapításához még hosszú idejű, több helyen végzett, rendszeres mérések szükségesek. A hullámzás mértékének megállapítása a partvonalat rongáló erő meghatározása, a fenék iszap felkavarása, a hajózás biztonsága, a hullámtörők magasságának megállapítása, és a mértékadó vízszint-számítás szempontjából jelentős. 30 W 1963. VII. 8.17" 5' 7. ábra. Hullámidősor Balatonszemesnél <t>ueypa 7. rpacpuK eom y BaAamoHceMeui Abb. 7. Wellendauerlinie bei Balatonszemes így pl. Balatonaligán a lengés és a hullámzás kedvezőtlen találkozása esetén a vízszint 1,5 m-rel is a statikus vízállás fölé emelkedhet. Az adatok feldolgozásánál és az általánosításánál fellépő nehézségek A tavi mérőállások évenkénti újbóli beépítése és őszi kiemelése, a műszerek és a hajózási szempontból szükséges kivilágítás kezelése — néha csak nagy nehézségekkel — biztosítható. A begyűjtött adatokból általános érvényű törvényszerűségek levezetésénél is újabb nehézségek jelentkeznek. Karausev szovjet tudós 1960-ban megjelent ,,8zintlengési jelenségek a víztárolókon és tavakon" című összefoglaló munkájában [8] elméletileg is megalapozott eljárásokat közöl a vízszintlengések számítására, az eljárások alapjai azonban minden esetben a jól meghatározott kísérleti állandók. A vízszint és a szél hatására mozgó légtömegek kölcsönhatása a turbulencia kicserélődés törvényszerűségei szerint megy végbe. A két fázis érintkező felületén fellépő csúsztató feszültség a hidrodinamika alapösszefüggései alapján a kinematikus (vagy dinamikus) nyúlóssággal (viszkozitással) hozható összefüggésbe, amely egy-egy fázisra megbízhatóan meg is határozható és tisztának tekinthető víz esetén csupán a víz hőmérsékletétől függ. A víz és levegő határfelületén fellépő csúsztató feszültség azonban függ a vízfelület „érdességétől", azaz a hullámzástól, vagy pontosabban Karausev vizsgálatai szerint a Indiám és a felette mozgó légréteg sebességétől. A kísérleti tényező értékéhez a szárazföldön és a 10 m magasságban mért szél sebességét a vízfelszín közelére kell redukálni. A szélsebesség felszínközeli eloszlására a meteorológiában ismeri logaritmikus összefüggést vagy az Egyesült Államok Időjárási Hivatalának és a Partvédő Szolgálatának kísérleti eredményeiből levezetett összefüggést lehet alkalmazni. Az állandósult, vagy állandónak tekinthető széláramlások hatására statikus állapotot feltételezve különböző egyszerűsítő feltételezések alapján vezethető le a legnagyobb kilendülés képlete, amely szerint a kilendülést a vízfelszínen érvényesülő szélsebességgel, a meghajtási hosszal és a viszkozitással egyenesen, a közepes vízmélységgel fordítva arányos prizmatikus mederben. A viszkozitásra vonatkozóan az USA Partvédő Szolgálata közölt kísérleti értékeket [9j. A nem állandósult vízlengések számítására Karausev az általános hidrodinamikai alapegyenletekből különböző egyszerűsítésekkel és elhanyagolásokkal számítási eljárást dolgozott ki, amelyet a cimljanszki víztározón végzett megfigyelésekkel igazolt. Eljárásának fontosságot ad az a körülmény, hogy segítségével a vízszintlengésből és hullámzásból következő áramlások hordalékmozgató képességét is figyelembe lehet venni. Ezzel méréseink alapján a balatoni kikötők feliszapolódásának mértékét számíthatjuk, ami megkönnyítheti az ellene való védekezés megtervezését. A balatoni vizsgálatok következtében a viszonylag bonyolult számítási eljárások egyszerűsítése,