Hidrológiai Közlöny 1967 (47. évfolyam)
5. szám - Dr. Hankó Zoltán: A nagymarosi vízlépcsőkismintakísérlete
Dr. Hankó Z.: A nagymarosi kismintakísérlet Hidrológiai Közlöny 1967. 5. sz. 267 az érdesség leképzésében nem követünk el durva hibát, akkor a vízhozam kismértékű módosításával előállítható a kívánt vízállás. E nagyméretű szabadtéri modellen a vízfelszín több pontjának észlelése nagyarányú feladat elé állította a kísérletezőt. A szokásos, vízszintmérőtűvel való észlelés részben megoldhatatlannak, részben nehézkesnek bizonyult. Mérőtűvel ugyanis csak teljes szélcsend esetén lehet dolgozni, mert a vízfelszín légáramlat, szél okozta fodrozódása esetén már nem lehet kielégítő pontosságot elérni. Légáramlat azonban még teljes szélcsend esetén is volt a modell körül. A nehézségek miatt más megoldást kellett választanunk. Nagykiterjedésű vízfelület mérésére a nyomásméréssel való észlelés jól járható útnak bizonyult, ha a vízmélység viszonylag kicsi (torzítatlan folyómodell) és ha a mozgás sebessége sem nagy, mint esetünkben. A nyomásmérés céljára be kell építeni a mederbe a vizsgált felszíni pont függőlegesébe egy szelencét, melynek fedőlapja a mederfenékkel színei. A szelence fedlapján a fedlap vastagságával azonos átmérőjű, vagy annál kisebb furat van. A szelencéhez csőcsonk segítségével 3 mm belső átmérőjű félkemény PVC cső csatlakozik. Ez a cső közvetíti a nyomás értékét a vizsgált helyről a modellen kívül elhelyezett nyomástábla üvegcsövéhez a közlekedő edények törvénye alapján. Külön feladatot jelentett a nyomástáblán való észlelés megoldása is. Ha a Duna átlagos esését 10 cm/km-nek vesszük, a megépített folyószakaszon ez kereken 80 cm esést jelent. Ez az 1:75 arányban lekicsinyített modellben alig több 1 cmnél. Ebből következik, hogy a közvetlen, hosszmérő eszközzel való mérés pontossága nem elégséges. A mérést a nyomástáblával szemben katetométer állványon felállított Wild N. III. típusú szintező műszerrel végeztük. E műszer 0,1 mm osztású optikai leolvasó berendezéssel rendelkezik, melyen 0,01 mm-t még becsülni lehet. A mérés így kielégítő pontossággal megoldható, csak a nyomástáblán való észlelés pontosságát kellett fokozni. A nyomástábla üvegcsövei ugyanis nem köszörült, szabatosan azonos átmérőjű hengeres csövek, hanem sorozatgyártásból származó húzott áru. A különböző d átmérőjű üvegcsövekben a kapilláris eleváció mértéke is különböző. Az ismert irodalmi adatot többízben ellenőriztük, az üvegcsöveket közös edényre kötve s miután kielégítő egyezést tapasztaltunk a Ah [mm] = 30/(Z [mm] összefüggés alapján végeztük el a mérési adatok redukcióját. A leírt módszerrel a max. 1300 m 2 kiterjedésű vízfelület 66 pontjában tudtuk a vízállást észlelni, a valóságra vonatkozóan ±0,5 cm-es a posteriori középhibával. Ezt a mérési módot a vízfelszín gyenge fodrozódása nem zavarta, mert a nyomástábla üvegcsöveiben kiegyenlített középvízállás jelentkezett. A hullámzásból származó lengést ugyanis a szélső esetben 80 m hosszú 3 mm-es PVC cső súrlódási ellenállása lefékezte. A tapasztalatok szerint 2 Beaufort fok szélerősségig tudtuk a méréseket folytatni, ha a széllökések erőssége nem érte el a 3 Beaufort fokot. Ez a légmozgás az áramlási viszonyokat sem módosította észrevehetően. A sebességviszonyok ismerete elsősorban a modell bearányosításához szükséges. A VITUKI I. Osztálya ugyanis a vizsgált szakasz különböző szelvényeiben, különböző vízállások és vízhozamok mellett végzett sebességmérést a természetben. A megfelelő helyeken és megfelelő esetekben a modellben is lehet méréseket végezni. Ha a megfelelő sebességábrák egybevágóak, ez újabb bizonyíték arra, hogy a modell geometriailag és hidraulikailag megfelelője a természetnek, durva hibát a leképzés során nem követtünk el. A beépítés utáni állapotban (körülzárás, műtárgy) a modellben mért sebességértékekből lehet következtetni a valóságban várható viszonyokra. A sebességmérés eszköze a Pitot-cső. Tekintettel arra azonban, hogy a cm, ill. dm rendű modellsebességek miatt a dinamikus és statikus csőben levő vízoszlopok különbsége mm rendű, a mérés céljára ugyanazt a Wild N. III. szintezőműszert használtuk, melyet a vízszintrögzítés alkalmával a nyomástábla leolvasására vettünk igénybe. A szekunder áramlások kielégítő mértékű alakulásának ellenőrzésére szolgálhat a modellben a görgetett hordalék mozgásának ellenőrzése. Ezért ennek lehetőségét biztosítani kell. Dr. Bogárdi János a VITUKI 1954. évi Beszámolójában egy tanulmány keretében foglalkozott — egyebek között — a nagymarosi szelvény görgetett hordalékmozgásának kérdésével. E tanulmány alapján megállapítható, hogy a görgetett hordalékhozam a vízhozamhoz viszonyítva 2000— —3000 m 3/s vízhozamnál válik jelentékenyebbé. E vízhozam kb. Vt v = 1,00 m/s középsebességgel mozog. A Froude modelltörvénv szerint ennek megfelelő modellsebesség vnm =11,5 cm/s. Kalmár Gyula a II. Vízépítéstani tanszéken végzett vizsgálatai alapján 1,54 g/cm 3 fajsúlyú széndarát megindító fenéksebesség és a szemátmérő között összefüggést állapított meg. Vizsgálatai szerint a szemcsét megindító fenéksebesség, ha d < 1,3 mm v 0f [cm/s] =11,3 •d °2 7 [mm]. Ha 0,5 mm 0 széndarát tételezünk fel, akkor ez v 0f= 9,4cm/s sebességnél indul meg. Az előbbiek szerint a legkisebb modell-középsebesség, melynél a görgetett hordalék mozgását ellenőrizni kellene % m=ll,5 cm/s. Ha feltételezzük, hogy a fenéksebesség a középsebesség 60— —80%-a, akkor a fenéksebesség a modellben v f m = 6,9—9,2 cm/s. Egybevetve a két értéket megállapítható, hogy a szükséges fenéksebesség valamivel nagyobb a rendelkezésre állónál. A 0,5 mm átmérőjű széndarát mégis elfogadtuk a görgetett hordalék mozgásának ellenőrzésére, miután a rendelkezésre álló szén fajsúlya mintegy 15%-kal kisebb, mint amivel Kalmár Gyula vizsgálatait végezte, s ezért feltehetően e kisebb fenéksebesség is képes megindítani. Természetesen nagyobb vízhozamoknál a hordalékmozgás intenzitása növekszik. A segédberendezések közül még megemlítjük a modell vízellátására létesített körforgó rendszert. Az 500 mm 0 acél nyomóeső a Laboratórium, kísérleti csarnokának magastartályából indul, s az épület falát áttörve
