Hidrológiai Közlöny 1979 (59. évfolyam)

12. szám - dr. Haszpra Ottó–Ujfaludi László: A Nagymarosi Vízlépcső parti környezetében várható szivárgások laboratóriumi vizsgálata

Hidrológiai Közlöny 1979. 11. sz. 535 A Nagymarosi Vízlépcső parti környezetében várható szivárgások laboratóriumi vizsgálata DB. HAS Z PK. A OTTÓ' egyetemi tanár, a műszaki tudományok doktora UJFALUDI LÁSZLÓ« A Gabcikovo-Nagymarosi vízlépcsőrendszer tervezése, a műtárgyak építése és üzemi állapota vonatkozásában egyaránt, igen érdekes, a biztonság és gazdaságosság, sőt a funkcionálás szempontjából sem elhanyagolható szivárgási jelenségek tisztázását kívánta meg. E szivárgási jelenségek kifejezetten háromdimenziós mivolta, a szabad felszínű és nyomás alatti tartományok váltakozása és a rézsűn való kilépéssel kapcsolatos erózió veszélye — ezek kölcsönhatása folytán — a feladat szabatos matematikai megoldását kilátástalanná tették, sőt az eredménnyel kecsegtető modellezési módszerek tekintetében is új megoldásokat követeltek. A következőkben a vízlépcsőrendszer szivárgási problémái közül a Nagymarosi Vízlépcsővel kapcsolatos feladatok kísérleti megoldását ismertetjük. A vizsgálatokat a VIZITERV megbízásából 1975—76-ban a VITUKI akkori Hidromechanikai Főosztályának, jelenlegi II. Vízépítési Intézetének, Kvassay Jenő Hidraulikai Laboratóriumában a Szivárgás-hidraulikai Csoport végezte. A vizsgálatok a magyar—csehszlovák közös egyezményes terv alapjául szolgáltak, s ezért a vizsgálatok előrehaladását és az azokról készült jelentéseket a magyar és a csehszlovák fél szakértői közös konzultációkon megvitatták és jóváhagyták. 1. A feladat A Nagymarosi vízlépcső a magyarországi Dunavölgy legszűkebb szakaszán fog megépülni. A magyar-csehszlovák Közös mérnök-geológiai jelentés [1] szerint a vízlépcső építési helyének környezetében nagy kiterjedésű andezit és andezittufa kőzettömeg fölött néhány méter vastag homokos kavics, majd efölött néhány méter vastag, löszből és mállástermékekből álló fedőréteg helyezkedik el. Az andezit és azandezittufa a területet ért bonyolult tektonikai hatások miatt repedezett. A repedések azonban a feltételezések szerint nem mélyrehatók, egymással általában nincsenek kapcsolatban, legnagyobb részüket kalcit vagy kaolinos agyag tölti ki. Az építés során nagyobb csurgásokat okozó repedések injektálását a tervező előirányozta. A Vízlépcső környezetének helyszínrajza építési állapotban az 1. ábrán látható a modellkísérletek során később meghatározott szivárgási tartományhatárok bejelölésével. Az építés kezdete előtt a jelenlegi Duna-medret a jobbparton kiszélesítik, az eredeti meder-szakaszt szádfallal bélelt körtöltéssel elzárják, maj az így kialakított munkatérből a vizet kiszivattyúzzák. A szádfal a szikla alapzatig ér le. A körülzárást ily módon vízzárónak tekintve szivárgás csak a szádfal balparti bekötési helyeinek (az 1. ábrán A és B pont) környezetében várható. A szivárgó víz mennyiségét és sebességét mindkét helyen ezekkel a parti vízvezető rétegbe benyúló szádfalakkal kívánják csökkenteni. A modellkísérletek során 50 m, 75 m és 100 m hosszú szádfalak hatását vizsgáltuk. "•Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Központ, Budapest. A tervező kellő adatok híján egyelőre a sziklakőzeten és a szádfalon, illetve az alatt előálló szivárgás, valamint a csapadékból beszivárgó vizek tekintetében nem adott feladatot. Ezekre vonatkozóan becslésszerű számításokat végzett. A modellkísérletben ezeket zérusnak tekintettük. Végleges üzemi állapotban (2. ábra) a hajózsilip oldala és a duzzasztómű jobbparti végződése környezetében várható szivárgás. A duzzasztóműtől kiindulva a jobbparti vízvezető réteg vízáteresztését 100 m hosszan benyúló szádfallal csökkentik. A jellemző talajszelvényeket a 3. ábrán adjuk meg (a szelvények az 1. ábra A, C', B és C pontjaiban a vízlépcső C—C' tengelyével párhuzamos síkokban értendők). A rétegek jellemzői: A szikla tökéletesen vízzárónak tekinthető, a homokos kavics szivárgási tényezője k =1 • 10"

3 m/s; az iszapos talajréteg szivárgási tényezője k = 1-105 m/s; a végleges feltöltések anyaga a mederkotrásból származó homokos kavics, amelynek — a természetesnél kisebb tömörsége miatt — becsült szivárgási tényezője k =3 • 10 ~ 3 m/s. A szemcsés réteget a tervező szerint izotrópnak lehetett feltételezni. A vízszintek: építési állapotban a felvízszintek (a munkatér-elzáráson kívül levő mértékadó dunai vízszintek): 106,20 mB, illetve 101,80 mB; az alvízszint (a munkatér fenékszintje) 96,00 mB; végleges állapotban a felvízszint 107,83 mB; az alvízszintek 98,00 mB, illetve 100,85 mB. A fenti alapadatok figyelembevételével meg kellett határozni építési és végleges állapotban az átszivárgó vízhozamokat, a szivárgó víz szabadfelszínének alakját és az alvízoldali részük talajtörés elleni stabilitását, minden esetben permanens szivárgó vízmozgás feltételezésével. 2. A modellezés módszerei A Vízlépcső környezetében vízszintes kiterjedésükhöz képest igen vékony talajrétegek vannak (3. ábra), amelyekben azonban építési és végleges állapotban egyaránt háromdimenziós szabadfelszínű szivárgás jön létre. (A továbbiakban azonban a felső, kevésbé áteresztő réteget vízzárónak tételeztük fel, az így létrejövő szivárgás részben nyomás alatti, részben szabadfelszínű; erről később még részletesebben lesz szó.) Mivel szabadfelszínű szivárgásnál a felszín alakja kezdetben ismeretlen határfeltétel, ezt a többi mozgásjellemzővel együtt kísérleti úton kell meghatározni. Kétdimenziós esetben ez a legegyszerűbben Hele— Shaw-féle résmodell vagy homokmodell segítségével történhet. Vékony vízvezető rétegek esetében azonban ezek a modellek már kétdimenziós szivárgásnál sem alkalmazhatók a mérési hiba relatív