Hidrológiai Közlöny 1974 (54. évfolyam)

2. szám - Dr. Kozák Miklós: Szabadfelszínű nempermanens vízmozgások közelítő számítása összetett szelvényű medrekben

Dr. Kozák M.: Szabadfelszínű nempermanens vízmozgások Hidrológiai Közlöny 1974. 2. sz. 53 Arodes v/N>////mnt?i, wvm? >'>///

ft Timmn BlO / \ Közelítés 720 77777777^/. Hz * U 2. ábra. Keresztirányú esések, áradáskor, illetve apadáskor Fig. 2. Transverse slopes at times of rising- and falling stages még az a körülmény is, hogy a hullámtéren gyakran elburjánzanak a cserjék, amelyek megnövelik az érdességet. A megnövekedett érdesség tovább csökkenti a sebességet és a hordalékdús árhullám egyre több lebegtetett hordalékot rak le a hullámtéren. A hullámtér keresztirányú érdességének növekedése is tény és ez is növeli a vízállásokat. Általános tapasztalat, hogy a feliszapolódás hatására a hullámtér fenékszintje évről-évre emelkedik, a növényzet elburjánzása miatt pedig érdessége is növekszik. Évről-évre csökken tehát a hullámterek vízvezetőképessége. Különösen régebbi ártér begátolásoknál helyenként kedvezőtlenül összeszűkítették a hullámteret, ami energiaveszteséggel, vagyis vízállásnövekedéssel jár. E tanulmányban olyan új közelítő számítási eljárást dolgozunk ki, amely alkalmas a) az összetett szelvényű medrekben kialakuló hu llámok közelítő számítására; b) a hullámtér érdességi viszonyainak rendezéssel történő megváltoztatásával velejáró vízállásváltozási hatásának kimutatására (a tanulmányban most erre adunk számpéldát); c) és gátszakadások okozta vízállásváltozások hatásának számítására. 2. A számítás nehézségei és a közelítés Nempermanens áramlás esetén az egyik alapvető nehézség, hogy a dinamikai egyenlet a közéspsebességre épül. A nempermanens áramlásoknál ui. a leglényegesebb sajátosság a tovaterjedés, ami a nedvesített szelvényterület minden egyes függőleges elemi sávjában a helyi sebességtől (v/) és a függély középmélységétől (7i) függ. Nyilvánvaló, hogy a teljes összetett szelvényre vonatkozó középsebesség és középmélység nem fejezheti ki szabatosan a nempermanens jelenség tovaterjedését. Az ilyen medrekben különösen figyelemre méltó, hogy a főmederben úgy a sebesség, mint a vízmélység jóval nagyobb, mint a hullámtéren. Ezért, áradásnál a hullám előresiet a főmederben, ahol magasabb lesz a vízszint, mint a két oldalsó hullámtéren. o. -V Éf 2[m] J ^/^Mmter/br^ í i 2 f\ „ i Főmeder | % i t[idö] 3. ábra. Az árhullámkép jellege összetett szelvényű mederben Fig. 3. Character of the flood liydrograph in compound channel cross-sections Az összetett szelvényű medrekben kialakuló nempermanens vízmozgások közelítő számítására jelenleg egy közelítő elmélet ismeretes [2], Ennek lényege, hogy csak a főmederre írják fel a két alapegyenletet. A hullámtér feltöltődését és kiürülését a q lineáris terheléssel veszik figyelembe. Itt nincs figyelembevéve közvetlenül a hullámtér érdessége, ezért ezt az eljárást a továbbiakban félsztatikus elméletnek fogjuk nevezni. A 3. alatt kerül ismertetésre egy közelítő eljárás, melyet féldinamikus eljárásnak fogunk nevezni. Ezen eljárás lényege, hogy egyrészt mind a főmederben, mind a hullámtéren, az ellenállási viszonyoknak megfelelően áramlást tételez fel. 3. A javasolt közelítő eljárás elméleti alapjai A fél-dinamikus eljárás lényege a következőképpen fogalmazható meg: a főmederben és a hullámtéren — a helyi érdességi viszonyoknak megfelelően — egymással közel párhuzamos irányú áramlást tételezünk fel; az érdességek és hidraulikai viszonyok különbözősége ellenére keresztirányban azonos vízszinteket tételezünk fel úgy a főmederben, mint a hullámtéren; a dinamikai viszonyokból és a szivárgásból adódó folytonosság bel i különbségeket a q— fajlagos vízhozamokkal vesszük figyelembe, de e vízhozamok keresztirányú szállításához szükséges eséseket elhanyagoljuk (J

k = 0). Az elmondottakat úgy próbáljuk figyelembe venni, hogy úgy a főmederre, mint a jobb és balol-