Hidrológiai Közlöny 1976 (56. évfolyam)

7. szám - Dr. Szalay Miklós: Kis ártéri öblözetek elöntésének szimulációja

296 Hidrológiai Közlöny 1976. 7. sz. Kis ártéri öblözetek elöntésének szimulációja Dr. SZALAY MIKLÓS* a műszaki tudományok kandidátusa Hazánk töltésekkel védett ártéri öblözetei között többféle típussal találkozunk, amelyek egymástól főleg méreteikben és a terep esésviszonyaiban különböznek. Ha ezek az öblözetek töltésszakadás folytán elöntés alá kerülnek, az elöntés időbeli folyamatát leíró fizikai modellt a tényleges adottságok figyelembe vételével más és más módon kell felállítani. A jelen tanulmány keretében arra teszünk kísérletet, hogy egy, lokalizáló vonalakkal kis kazettákra osztott, viszonylag kis terepesésű terület — a Fekete-, Kettős- és Sebes-Körös köze elöntési folyamatának egyik lehetséges modelljét felállítva, annak működését vizsgáljuk. (A vizsgált ártér és rész-öblözeteinek vázlatát az 1. ábra mutatja.) Ezt követően levonjuk az eredményekből a védelemvezetés számára hasznosítható tanulságokat. A modell működéséhez szükséges alapadatok A modell felállításához a következő alapadatokra van szükség: 1. A mértékadó árhullám vízállásgörbéje valamennyi feltételezett töltésszakadás helyén; 2. ugyanezen árhullám vízhozam-menetgörbéje a szakadások helyén; 3. az egyes rész-öblözeteket elválasztó lokalizáló vonalak hossz-szelvénye; 4. a fő védelmi vonalak hossz-szelvénye; 5. az egyes rész-öblözetek V = V(z) tározási és F=F(z) elöntési görbéi. Alapfeltevések A modell megfogalmazásával kapcsolatban szükség volt bizonyos, nagyrészt a számítások nehézségeinek kiküszöbölését célzó feltevésekre. Ha ezek egynémelyike vitatható is, ezidőszerint nem látunk módot jobbal való helyettesítésükre. E feltevések az alábbiak: 1. A fő védvonal átszakadása az árhullám tetőzésekor következik be. 2. A szakadási nyílás töltéstengely-menti szelvénye másodfokú parabola, amelynek csúcsa a töltés terepszintjén fekszik (3. ábra). A szakadást követő időszakban létrejövő méretnövekedéseket a számítási program figyelembe veszi. A parabolaalakra a megoldandó egyenletek fokszámának csökkentése érdekében voit szükség. E feltevés egyúttal azt is magában foglalja, hogy ha a szakadásnál kopolya keletkezik is, annak vízszállítását a benne keletkező vízszintes tengelyű henger miatt joggal elhanyagolhatjuk. 3. A vízállásgörbe apadó ága egyenessel helyettesíthető a számunkra érdekes tartományban. Ezt a Körös-rendszer számos árhullámának vizsgálata igazolja (2. ábra). * BME Vízgazdálkodási és Vízépítési Intézet, Budapest. 4. A vízhozam-menetgörbe apadó ágát jól helyettesíthetjük egy alkalmasan választott másodfokú parabola-szakasszal (7. ábra). A 3. és 4. feltevésre azért volt szükség, hogy a vízállás és vízhozam időbeli változásait egyszerű analitikus kifejezésekkel írhassuk le a pontosság sérelme nélkül. 5. Elhanyagoltuk azt az időt, amelyre a víznek szüksége van, hogy a főtöltés vagy lokalizáló vonal meghágásának pillanatától az éppen elöntésre kerülő rész-öblözet legmélyebb helyére jusson. Ez a feltevés a szóbanforgó és ahhoz hasonló terepviszonyok mellett megengedhető, hosszan elnyúló, nagy kiterjedésű dunai és tiszai öblözetek esetében azonban nyilvánvalóan nem lenne elfogadható. 6. Az egyes rész-öblözeteken belül elhanyagoltuk a vízfelszín esését, ami — részben a nagy területen mozgó kis vízhozam, részben a viszonylag kicsiny rész-öblözetek miatt — ugyancsak nem okoz észrevehető hibát. 7. Feltettük, hogy minden lokalizáló vonalat tartani lehet addig az időpontig, amíg a víz a védvonal legalacsonyabb koronaszintű pontját (túlcsordulási szintjét) el nem éri. 8. Feltettük, hogy minden egyes elöntött részöblözet vízszintje túlcsordulásának pillanatától kezdve változatlan marad mindaddig, míg az időben soron következő szomszédos részöblözet(ek) ugyanerre a szintre fel nem töltődnek és létre nem jön a vízszintkiegyenlítődés, vagy meg nem szűnik a folyóból történő vízutánpótlás. Más szóval ez azt jelenti, hogy ha a legelőször elöntött részöblözet vagy a későbbiekben az ezzel egyszer már kiegyenlítődött vízszínű és így együttdolgozó további rész-öblözetek túlcsordulási állapotban vannak, akkor a legelső öblözetre nézve a hozzáfolyás és elfolyás egyenlő. Ez a feltevés a rendszer bizonyos mértékű önszabályozását is feltételezi: ha az első rész-öblözet szintje valamiért csökkenne, ezzel növelné a hozzáfolyást, csökkentené az elfolyást és így igyekeznék visszaállítani a korábbi magasabb vízszintet. Az önszabályozás természetesen ellenkező előjellel is igaz. 9. A valóságban kialakuló töltésszakadás mérete a víz sebessége és a kiömlési nyílásra megengedhető határsebesség egyenlősége alapján kialakuló egyensúlyi helyzettől függ. Minthogy ezt nem ismerjük, de ugyanakkor ki akarjuk használni a modellnek azt az előnyét, hogy segítségével a legkülönfélébb eshetőségekre előre szimulálhatjuk az elöntés időbeli folyamatát, azért szükség van a szakadáson kiömlő vízhozam felülről történő korlátozására. Ez olyankor lép működésbe, ha a szakadás feltételezett mérete már irreálisan nagy hányadát vezetné el a folyó felülről érkező vízhozamának. A szakadáson még elvezethető hányadot a teljes vízhozam felében, illetőleg harmadában állapítottuk meg.