Hidrológiai Közlöny 1965 (45. évfolyam)

2. szám - Vágás István: Árhullámok időkvantum-elmélete

Vágás I.: Árhullámok időkvantum-elmélete Hidrológiai Közlöny 1965. 2. sz. 67 Tanulmányunkban — bár inkább a hidraulikai szemlélet talaján álltunk — igyekeztünk a kétfajta szemlélet legelőnyösebb vonatkozásait hasznosítani : hangsúlyoztuk az adatgyűjtés fontosságát, s bár az árhullámterjedés és ellapulás törvényszerűségeit a hidraulika okkereső módszereivel igyekeztünk megközelíteni, alapadatainkat, az árhullámfüggvényeket nem elvonatkoztatással, hanem tapasztalati úton, tényleges esetekből mérésekkel, észlelésekkel határoztuk meg, kerülve a mechanikus számítási módokat. Időkvantum-elméletünk kifejtése után azonban feltétlenül megjegyzéseket kell fűznünk az árhullámok értékelésének jelenlegi elméletében és gyakorlatában rejlő néhány módszerhez : így elsősorban a „mércekapcsolati-elv" merev alkalmazásához, valamint az árhullámlevonulási-sebességnek a tetőző vízállás vagy vízhozam értékekkel való értelmezéséhez. Permanens vízmozgás esetén kétségtelenül egyértelmű és jól jellemző kapcsolatokat állapíthatunk meg a vízfolyás különböző szelvényeiben elhelyezett vízmércék adatai között, s kiterjeszthetjük ezeknek a kapcsolatoknak érvényességét a nem-permanens vízmozgást tükröző árhullámoknak azokra a válfajaira is, amelyeknél Q

e = = const., vagyis amelyek nem ellapulóak. A mércekapcsolati összefüggések megalkotásánál és használatánál azonban eddig senki sem kísérelte meg a r <[ T, illetve a t T eseteknek megfelelő adatok szétválasztását, pedig az el nem lapuló szakaszt jellemző adatoknak az ellapuló szakaszra vonatkozóakkal való összehasonlítása, továbbá az ellapuló szakasz különböző szelvényeiben mért adatok egymás közti összehasonlítása semmiképpen sem lehet egyértelmű, és Q

e, valamint főképpen T ismeretének hiányában helytelen általánosításokra is vezethet. A „levonulási sebesség" meghatározásában is súlyos elvi következetlenségre vezethet a r < T és a r> y esetek összekeverése. A r<T esetekben a tetőző vízhozam elméletileg állandó, a gyakorlatban pedig a másodlagos hatásoktól gyakran véletlen jellegűen függ. A vizsgálat tehát megbízhatatlan. De megbízhatatlan a r > T esetekben is ! Az árhullám ugyanis itt már ellapul, s az ellapulás sebességét és mértékét ugyanolyan jellegű áradási alapárhullámág esetében is a T érték, pontosabban : a T és r értékek viszonya befolyásolja. Az előbb tett megjegyzések szükségessé teszik a használatban álló árhullámelméletek felülvizsgálatát és eredményeik bizonyos mértékű átértékelését. Másrészt: tudományos programként is meghirdethetjük a hidrológia és hidraulika tárgykörétől látszólag távoli szakágazatok tapasztalatainak és módszereinek az analógiák megkeresése útján történő hasznosítását. A fizika a XX. század elején sikeresen meghaladta klasszikus szemléletét. A hidrológia és a hidraulika sem nélkülözheti a modern fizika gondolkodásmódját és eredményeit. Lehetséges, hogy egyes feladatokat kizárólag csak ezen az úton oldhatunk meg. Reméljük ezért, hogy jelen kísérletünk és programunk megértésre és követésre talál. Összefoglalás A tanulmány a természetes vízmozgások árhullámait — a vízgyűjtőkarakterisztika és az egységnyi árhullámkép módszerét és elvét kiterjesztve — a levonulás során fokozatosan elnyúló, de egymást nagyjából azonos időkülönbséggel követő áradó árhullámág és apadóárhullámág különbségeként fogja fel. Megállapítja továbbá, hogy a vízfolyás adott szelvényében tetszőleges U időpontban mért vízhozam [<?(£;)] függ ugyan a megelőző időpontokban mérhető vízhozamoktól, de ezeknek nem mindegyikétől, hanem csupán azokhoz az időpontokhoz tartozóktól, amelyek a ti-tői valamilyen T időérték egész számú többszöröseiben különböznek. Ezt a T időértéket — a Planck-féle energiakvantumhoz hasonló szerepe és viselkedése miatt — időkvantumnak nevezzük és az árhullám levonulás vizsgálatában kulcsfontosságú jellegadatnak tekintjük. Az, hogy valamely árhullám levonulása során ellapulóvá válik-e, vagy sem (Q»,-mel jelölt tetőző vízhozamai fokozatosan csökkennek-e, vagy értékük állandó, Q

e marad), s az, hogy a folyó melyik „kritikus" szelvényében indul meg az ellapulás folyamata, elsősorban a T időkvantum értékétől, illetőleg annak az árhullámelnyúlást kifejező értékekhez (r, tg a) való viszonyától függ, amint azt a (8), (14), (16) és (18) egyenletek is mutatják. Gyakorlati példák igazolták, hogy a Dunafolyam legutóbbi nagy árvizeinél a vízhozamok közel lineáris törvényszerűség szerint kapcsolódtak az áradásba. Mint tudományos kutatási irányzatnak, nagy fontosságot tulajdonítunk a fizika más ágazataiban kidolgozott elméletek hidraulikai hasznosításának az analógiák megkeresése és értékelése útján. E tekintetben a modern fizika gondolkodásmódjának hidraulikai meghonosítása is érdekes eredményeket ígér. IRODALOM [1] Agroszkin I. /., Dmitrijev O. T. ós Pikálov F. I. : Hidraulika. Tankönyvkiadó, Budapest, 1952. [2] Bogdánfy Ödön: Hidraulika. Budapest, 1904. [3] Dr. Horváth János : Termodinamika és statisztikai mechanika. Tankönyvkiadó, Budapest, 1960. 14] Dr. Károlyi Zoltán : A jövőben mértékadó dunai árvízszint megállapítása. Vízügyi Közlemények, 1955. 1—2. füzet. [5] Dr. Károlyi Zoltán: A mércekapcsolati vonalak szerkesztésének megbízhatósága. Hidrológiai Közlöny, 1956. 3. [6] Dr. Kovács György : Az árhullámok levonulására jellemző hidrológiai mennyiségek meghatározása. Hidrológiai Közlöny, 1955. 11—12. [7] Dr. Kozák Miklós: Néhány, a nempermanens szabadfelszínű vízmozgás számítására szolgáló eljárás ismertetése. Hidrológiai Közlöny, 1956. 1. [8] Dr. Lászlóffy Woldemár: Árvízi hozamok számítása. Mérnöki Továbbképző Int. 2098., Budapest, 1953. [9] Dr. Lászlóffy Woldemár: Az árvíz előrejelzése. Vízügyi Közlemények, 1955. 1—2. füzet. [10] Muszkalay László és Vágás István: Ülepítőmedencék áramlástani hatásfokának megállapítása. Hidrológiai Közlöny, 1954. 11—12. [11] Dr. Németh Endre: Hidrológia és hidrometria. Tankönyvkiadó, Budapest, 1954.