Hidrológiai Közlöny 1978 (58. évfolyam)

12. szám - Dr. Haszpra O.: Háromdimenziós szabadfelszínű szivárgás fokozatos közelítő meghatározása elektrolitos analóg modellel

542 Hidrológiai Közlöny 1978. 12. sz. i Háromdimenziós szabadfelszínű szivárgás fokozatos közelítő meghatározása elektrolitos analóg modellel DR. HASZPEA OTTÓ* a műszaki tudományok doktora Az elektromos analógia elektrolitos módszere [1, 2] széles körben használatos permanens szivárgási jelenségek vizsgálatára mindazokban a két- és háromdimenziós esetekben, amelyeknél az áramlás határfelületei egyértelműen adottak és az áteresztőképességi tényező csak viszonylag szűk határok között változik. Az anizotrópia egyszerűbb esetei is figyelembe vehetők. IIa a szivárgási tér határai között szabad felszín is van, az elektrolitos analógmodell kétdimenziós áramlás esetén sem alkalmas közvetlen megoldásra. A gyakorlatban ilyenkor a szabad felszín meghatározására résmodellt (Hele—Shaw modellt) szoktak alkalmazni [1], amely a szabad felszín alakját egyértelműen megadja, kisebb eltérés csupán abból származik, hogy a résmodellben a kapilláris emelkedés és a szabadba való kilépés kis környezetének áramlási viszonyai elvileg nem követik a modell és a főkivitel között egyébként érvényes hasonlósági törvényt. Korrekciókkal azonban az eltérés — egyéb hibaforrások hatásához képest — elhanyagolhatóvá tehető, azaz kétdimenziós szivárgásra a résmodellből kapott szabad felszínt határfeltételként az analógiás elektrolitmodellbe átvíve, ott az áramlás tetszőleges közbülső pontjára, ill. egészére minden szükséges információ (potenciál-, nyomás- és sebességeloszlás, vízhozam) meghatározható. A háromdimenziós szabad felszínű szivárgással kapcsolatban a feladat lényegesen nehezebb. Az irodalomban és a VITUKI korábbi gyakorlatában [3, 4] csak olyan esetekkel foglalkoztak, amelyekben az áramlás mélységi kiterjedése viszonylag jelentős volt, a legintenzívebb áramlási zóna nyomás alatt állt, a szabad felszín pedig vagy kisebb vízszállítású zónát határolt, vagy pontos helyzetének nem volt jelentős befolyása az áramlás egészére. Találhatunk olyan eseteket is, amikor a talajvízszín pontos helyzete jelentős kölcsönhatásban van a szivárgás egészével, de — nem kellő megfontoltsággal — elhanyagolhatónak tekintették. Megjegyezzük, hogy az említett kifogások ellenére az analóg modellek az áramlás térbeli jellegét elég jól reprodukálták, míg a hasonló problémák digitális számítógépi megoldása, vagy RC-modellek alkalmazása során a rácspontok túl nagy számának elkerülése végett kifejezetten kétdimenziós közelítést alkalmaznak. Az utóbbi megoldások előnye, hogy használhatók nem permanens jelenségek vizsgálatára is, amire az elektrolitos vagy vezetőpapíros modellek még két dimenzióban sem alkalmasak. Ha azonban az áramlás háromdimenziós jellege akár csupán a tér egyes tartományaiban jelentős, a kétdimenziós közelítések mennyiségileg, sőt minőségileg is torzított eredményeket szolgáltathatnak. A szabad felszín pontos helyzete tipikusan nem elhanyagolható tényező vízáteresztő talajjal körülvett, de vízzáró talajig leérő műtárgyak, szivárgásgátló falak körüli szivárgás esetén, amilyen például jó közelítéssel a nagymarosi vízlépcső körüli szivárgás mind az építés alatt, mind pedig a műtárgy elkészülte után [5]. Éppen ez a feladat késztetett bennünket arra, hogy a háromdimenziós szabad felszínű szivárgás elektrolitos analóg modellezésé* Vízgazdálkodási Tudományos Kutató (VITUKI), Budapest. Központ 1 ábra. Porózus hasábon keresztül szivárgó áramlás szabad felszínének fokozatos közelítése elektrolitos analóg modellel Puc. 7. npuöAuxceHHbiü paciem ceoőodnoü noeepxHocmu 6e3Hanopnoü (ßuAbtnpaiiuu nepe3 npu3My nopucmoü cpedbi Ha 3AeicmpoAumnoü Modena 9TJJA Fig. 1. Successive approximation to the unconfined surface of seepage through a porous prism, using an electrolyte analog model