Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)

8. szám - Dr. Szalay Miklós: Folyók vízhozamadatainak javítása vízállásadatok felhasználásával

338 Hidrológiai Közlöny 1978. 8. sz. Dr. Szalay M.: Folyók vízhozamadatai Ebben az egyenletben még megmaradt a nem­permanens mozgásra jellemző vízállásváltozási se­besség, amelynek figyelembevétele elsősorban a heves víz járású folyók esetében indokolt. Ha az el­lenőrző számítások azt mutatják, hogy a vízállás­változási sebesség a kapott végeredményt csak elhanyagolható mértékben befolyásolja, akkor át­térhetünk a fokozatosan változó permanens moz­gás alábbi egyenletének használatára: Q=Q 0 dh dx S n BQl JÄ* (3) Végül, ha a fenékesés" és a felszínesés eltérése nagyon kicsiny, akkor (3)-ban a nevező második tagja elhanyagolható és úgy a jól ismert Q = Q o dh áx *S'n (4) közelítő képlethez jutunk. A meder érdességi vi­szonyai az (1)—(4) képletekben Q 0 révén jutnak ki­fejezésre. Folyókban a fenékesés szelvényről szelvényre változik éppúgy, mint a keresztszelvény alakja. Ezért természetes medrekben csupán permanens fokozatosan változó mozgással számolhatunk még állandó vízhozam esetén is. így a felszínesés nem­csak nem egyenlő a fenékeséssel, hanem attól eltér a pillanatnyi vízhozamtól függő mértékben. A vízhozamgörbék szerkesztéséhez használt mé­rések idején — előírásszerűen — közel permanens állapot uralkodik, a vízállásváltozási sebesség ele­gendően kicsiny és így az ilyenkor mért Q vízhozam valamint a permanens egyenletes mozgás Q 0 víz­hozama között a (3) egyenlet, vagy az annak in­verzeként felírható Q 0=Qs BQ) dh 0 \ d/i n (5) + ­áx egyenlet megszabta összefüggés áll fenn. A szokásos Q (Aj-görbék az egyenlet jobb oldalán álló, mért Q s-értékeket szolgáltatják s ezek az (5) egyenlet segítségével redukálhatok a vizsgált keresztszel­vényben S 0 fenékesés (és felszínesés) mellett elő­álló, a permanens egyenletes mozgásra jellemző Q 0 vízhozamértékre, ami a (2) egyenletben a további­akban felhasználásra kerül. Az (5) egyenletben szereplő dh 0/dx a permanens fokozatosan változó mozgásra jellemző — a víz­hozammérések alkalmával előírásszerűen fenn­álló — felszínesés mértéke, amelynek meghatáro­zási módjára ugyancsak kitérünk. A felszínesés Az előzőekben bemutatott képletekből egyön­tetűen kiviláglik, hogy a pillanatnyi Q vízhozam a h vízálláson (vízszinten) kívül a felszínesés, a víz­állásváltozási sebesség és a vízhozamváltozási se­besség függvénye. Ez utóbbi három változót fon­tossági sorrendjüknek megfelelően soroltuk fel, s így a legnagyobb figyelmet; az elsőre kell fordíta­nunk. Vizsgálataink részben elvi, részben matemati­kai jellegűek lesznek. Kezdjük az elvi kérdésekkel. A hidraulikai absztrakciókon iskolázott elme számára a felszínesés fogalma (a felszínesés a fel­színgörbe érintőjének iránytangense vagy hajlás­szöge) — annyira természetes, hogy gondolkodás nélkül átsiklik rajta. A probléma akkor kezdődik, amikor a felszíngörbét próbáljuk definiálni. A ter­mészetes folyók felszíne három térkoordinátával és az időkoordinátával leírható négydimenziós felü­let, amelynek még rögzített időpillanathoz tartozó állapota is sokkal bonyolultabb, semmint, hogy azt egy síkgörbével — a felszíngörbével — egyér­telműen jellemezni lehetne. A centrifugális erő, a Coriolis-erő a sebességtől (vízhozamtól) függő egy­oldali keresztirányú eséseket idéz elő, míg a fő­meder és a hullámtér eltérő érdessége miatt egy­mástól különböző árhullámlevonulási sebességek kétirányú keresztesést hoznak létre. A hullám­teret keresztező közúti és vasúti töltések, valamint maguk a hidak is, a vízfelszín térbeli jellegű alak­zatait hozzák létre környezetükben. Nagyobb folyók két partja közt egyazon szelvényben dm­nagyságrendű vízszintkülönbség is előfordulhat. A felszíngörbe és ezzel együtt a felszínesés abszt­rakcióját — a felsorolt nehézségek ellenére — nem tudjuk nélkülözni. Csupán a belőlük származó hi­bák csökkentésére törekedhetünk és egyúttal meg­állapodhatunk abban, hogy az említett nehézségek mellett is a felszínesés számításbavétele lényegesen fokozni tudja vízhozamadataink pontosságát, az eddigi primitívebb módszerekhez képest. A következőkben felszíngörbeként azt a Lagrange­féle interpolációs polinomot fogadjuk el, amelyet három vagy négy, egymástól ismert távolságban levő vízmércén egyidejűleg észlelt vízszintek határoznak meg. Felszínesésként pedig az előbbi görbe vizsgált pontbeli első deriváltját fogjuk tekinteni. Három vízmérce egyidejű adatainak felhaszná­lása másodfokú, négy mércéé harmadfokú közelí­tést tesz lehetővé. A másodfokú közelítés egysze­rűbb s gyakran az egyedül megvalósítható lehető­ség, de természeténél fogva nem alkalmas a fel­színgörbe időszakonként megjelenő inflexiós pont­jának figyelembevételére. Ezért, ahol lehet, a har­madfokú Lagrange-polinom használatára kell töre­kedni. E polinomok mibenlétét ismertnek tételez­zük fel [2], Az 1. ábra szerinti jelölésekkel élve, a közbülső vízmérceszelvényben a felszínesés nagy­sága : 7 7—7 7 l-ity ílo Inl ln S — 12 „, "12 yo 7 7 0 1 yi~ 7 Vi— ^02^12 (6) Ebben az egyenletben yi a vízfelszín valamely pontjának geodéziai magasságát jelöli. A gyakorlat szempontjából előnyösebb a mérceleolvasás hasz­nálata. Mivel yi = Yi + hi, ahol Y{ a mérce nulla­pontjának magassága, hi pedig a (méterben ki­fejezett) mérceleolvasás, azért a (6) egyenlet hasz­nálatra javasolt alakja: ahol

Next

/
Oldalképek
Tartalom