Hidrológiai Közlöny 1979 (59. évfolyam)
4. szám - Dr. Kozák Miklós–Bakonyi Péter: Árterek rendezésének számítása
152 Hidrológiai Közlöny 1979. 3. sz. Árterek rendezésének számítása DR. KOZÁK MIKLÓS* a műszaki tudományok doktora, egyetemi tanár — BAKONYI PÍIEB' Bevezető A síkvidéki folyók, a topográfiai viszonyoktól függően alsó és középső szakaszukon általában szétterülnek és hatalmas, értékes területeket elöntve ártereket hoznak létre. A nagyvízi folyószabályozás egyik fontos feladata az árterek begátolása, és az árvédelmi töltések helyzetének ésszerű megválasztása. Ez a feladat végeredményben a jobb és bal oldali hullámtér szélességének gazdaságos meghatározására vezet. A feladat megoldása megnyugtató módon csakis a nempermanens vízmozgások számításának elméletével oldható meg. A tanulmány ezt és azt a tényt bizonyítja, hogy a régebbi számítási módszerek miért megbízhatatlanok. Következtetéseinket olyan számpéldákkal támasztjuk alá, melyeket számítógépen futtattunk le. Az eredmények egyértelműen azt bizonyítják, hogy az árterek begátolásának hatása megnyugtató módon csakis a nempermanens áramlások számítási módszerének alkalmazásával lehetséges. 1. Árhullámok levonulása ártereken A szabályozatlan síkvidéki folyók árvizei rendszerint széles árterületeket öntenek el. A keresztszelvény jellegzetessége, hogy az ártér szélessége (Bá) többszöröse a főmeder szélességének (b). Ha bevezetjük az ártér relatív szétterülésének r = B^jb arányszámát, akkor egyes folyóknál az r értéke elérheti az r = 10—100 értéket is ábra). Közismert, hogy minél szélesebb az ártér, ugyanaz a Q = Q(t) jelleggörbéjű árhullám annál jobban ellapul. A nagyvízi folyószabályozás egyik feladata, hogy a mezőgazdaságilag értékes ártér egy részét visszahódítsa termőterületnek. Ezt az ártér begátolás&val lehet elérni. Az ártér a begátolás eredményeként leszűkül és helyette jobb és bal oldali hullámtér ill. öblözet keletkezik (1. ábra). Az árhullámok a begátolást követően a hullámtéren vonulnak le. Az öblözetek mentesülnek az árvíztől és így mezőgazdaságilag értékesíthetők. Mivel a hullámtéri szélessége (B h) általában jóval kisebb, mint az eredeti ártér szélessége (B h -C Bá), a begátolás után ugyanaz a Q = Q(t) árhullám magasabb vízállásokkal vonul le, mint a begátolás előtt. Igen jó hazai példa erre * Budapesti Műszaki Egyetem. 1. ábra. Az ártér begátolásának hatása Puc. 1. BnuHHue oGeanoeanun noÜMU Fig. 1. The effect of flood levees a Tisza folyó múlt század végén elkezdett begátolása, amelynek eredményeként az árvizek szintjei számottevően megnövekedtek. A széles árterületeken tehát az árhullám jobban ellapul. Apadáskor a lefolyásra kerülő vízkészletet csökkentik a lefolyástalan területeken visszamaradt és beszivárgó vizek is. Ugyanakkor az árterek begátolásánál ezek a hatások csökkennek és fokozódik a meder és a hullámterek terhelése, megváltoznak a folyó vízállásainak tartósságai is. Az ártér érdességi viszonyai is rendkívül változóak és befolyásolják az árvíz levonulását. 2. Árterek begátolásának klasszikus számítása Az ártéren levonuló maximáis árvízhozamot (Qm&x) általában úgy számítják, mint a tetőző állapothoz tartozó permanens vízhozamot. A teljes keresztmetszeten átfolyó vízhozam (Q míí x) a számítás klasszikus módja szerint három részből tevődik össze: Qm&x = Qf+Qb+Qj, (1) ahol Qf és Qh, illetve Qj a főmeder, és a bal oldali, ill. jobb oldali ártér (ill. hullámtér) által szállított vízhozam. Feltételezik továbbá, hogy érvényes a Manning— Strickler-féle összefüggés és hogy a hosszirányú felszíni esés (J) értéke úgy a főmederben, mint az ártéren (hullámtéren) azonos. Tehát: v = kR^YT, (2) ahol v — a középsebesség, R — a hidraulikus sugár és k — a meder simasági tényezője. Bevezetve a K = kFR 2l 3 (3) fajlagos vízszállítási képességi tényezőt, az (1) alatti összefüggés így írható fel: Qm^ = (K f+K b+Kj)yj\ (4) ill. a (3) összefüggéssel és az R % H, ill. R ^ h feltételezéssel (1. ábra): Qma* = [(kFH^)f+ (kFh 2> 3)b + (kFh^yJ\ (5) ahol a / és b ill. ^ indexe a főmeder és bal, ill. a jobb oldali ártér (ill. hullámtér) megfelelő változóira utal. Számításkor az (5) egyenlet jobb oldalának minden geometriai változóját (F, //, h) mérések adataiból ismertnek tételezik fel, a meder simasági tényezőit pedig becsléssel állapítják meg. A számítás eredményeként megkapjuk az ártéren levonuló árhullám tetőzővízálláshoz tartozó vízhozamot ö(max). A klasszikus számítási módszer alapelve szerint az ártér begátolása után ugyanaz a maximális ár-
