Hidrológiai Közlöny 1993 (73. évfolyam)
5. szám - Papp Gábor: Törttengelyű energiatörő medencerendszer kismintavizsgálata
265 Törttengelyű energiatörő medencerendszer kismintavizsgálata Papp Gábor Budapesti Műszaki Egyetem Vízépítési Tanszék, 1111 Műegyetem rakpart 3. Kivonat: A tanulmány egy 7 m átmérőjű alagúthoz csatlakozó, alaprajzilag törttengelyű, derékszögű négyszögkeresztmetszetűenergiatörő medencerendszer hidraulikai kismintavizsgálatát, alaprajzi elrendezését, szerkezetét és méretének meghatározását ismerteti. Könnyen kezelhetó'en a felvízi-alvízi medencetengelyek törésszögéhez grafikusan hozzárendeli azt a felvízi medence-alagúttengely közötti vízszintes távolságot, a felvízi bukókorona függőleges síkú hajlását, amelyek együttesen a felvízi medencével párhuzamosan érkező, körkeresztmetszetű, szuperkritikus sebességű vízsugarat a leghatásosabban a csatlakozó meder irányába terelik, a sebességelosztást a csatlakozó mederhez igazodóan egyenletessé teszik, a 21,05 m/s nagyságú középsebességet pl. a medencetengelyek 90°-os törésszöge esetén 2,75 m/s középsebességre csökkentik. A medencerendszer egyes műtárgyelemeiben bemutatja a mértékadó vízhozamhoz tartozó vízfelszin, nyomás és sebesség viszonyokat, az extrém sebességek helyét, nagyságát, nyomás- és sebességpulzációját. Négy különböző szélességű felvízi medencében öt-öt vízhozamhoz meghatározza a vízugrás összetartozó mélységének és hosszának egyeneseit, kimutatja az egyes medenceszélességek visszaduzzasztó hatását. Medenceszélességenként meghatározza az egyenlő visszaduzzasztást okozó vízhozamot, majd a geometriai azonosságokból a medencerendszer teljes méretsorát. Végül a 21,05 m/s belépési középsebesség rögzítésével és a kísérlet során legjobbnak bizonyult változat geometriai arányának betartásával útmutatást ad a 7 m-nél kisebb átmérőjűalagutakhozcsatlakozó medencerendszerek méreteinek a meghatározására is. Kulcsszavak: energiatörő medencerendszer, kismintavizsgálat, árvízi túlfolyó, utófenék, hidraulika 1. Bevezetés Az 1981/82. években végzett export munkák során dr. Haszpra Ottó egyetemi tanár javaslatára egy eredetileg tervezett, de a funkcióját teljesíteni nem tudó, alaprajzilag törttengelyű energiatörő' medencerendszert (.AGROCOMPLECT, 1978; DUHOK DAM, 1980) átalakítottuk úgy, hogy a medencetengelyek tervezett törésszögét meghagytuk, de a felvízi medencét az alagút tengelyétől az alvíz irányába helyeztük. A két medence közötti felvízi bukó tengelyét alaprajzilag az alvízi medence tengelyére merőlegesen helyeztük el, a koronáját függőleges síkban balról-jobbra lejtéssel képeztük ki. Az alvízi medence tengelyét fokozatos szűkítéssel csatlakoztattuk az alvízi mederhez, a fenéklemezét pedig fogaztuk. Az újszerűen kialakított medencerendszer a felvízi medence tengelyével párhuzamosan érkező vízsugarat egyrészt a csatlakozó meder irányába terelte, másrészt a kinetikus energiájának kb. 80 %-át, mérnöki szempontból kárt nem okozó hő-, hangenergiává alakította. Összhatásként a műtárgy kilépési szelvényében a 4-5 m/s nagyságú sebesség egyenletes eloszlás formájában állt elő (HASZPRA, 1982). Az átalakítás sikerétől, továbbá attól lelkesülve, hogy a törttengelyű medencerendszer a legváltozatosabb alaprajzú mederviszonyokhoz is előnyösen alkalmazható és a hagyományos egyenestengelyűhöz képest gazdaságosabb megoldást jelent (DUHOK DAM, 1980), valamint attól is, hogy a témában áttanulmányozott és dokumentált 246 irodalom közül csak ACKERSO'GARRA (1982); (AGROCOMPECT, 1978) ismertetett alaprajzüag törttengelyűt, határoztuk el, hogy a körkeresztmetszetű vízsugár betorkollású, alaprajzilag törttengelyű derékszögű négyszögkeresztmetszetű medencerendszerre a tengelyek törésszögének változtatásával általánosítható jellegű kismintavizsgálatokat végzünk. 2. A kisminta rövid leírása A kisminta kialakításánál és méretarányának megválasztásánál az említett és részletesen vizsgált duhoki műtárggyal való összehasonlíthatóságot tartottuk szem előtt, ennek megfelelően a duhoki műtárgy főbb méreteit megtartottuk, a méretarányt pedig 1:140-ben állapítottuk meg. Ezt véve alapul a maximális vízhozam is a duhoki 810 m 3/s-nek felelt meg. A kisminta főbb szerkezeti részei: a 7 m átmérőjű, 2 % esésű alagút, a hozzá csatlakozó derékszögű négyszögkeresztmetszetű felvízi-alvízi medence, a két medence közötti felvízi- és az alvízi medence végén elhelyezett alvízi bukó (küszöb), továbbá a szintén derékszögű négyszögkeresztmetszetű csatlakozó meder. Alaprajzát, metszeteit és méreteit, továbbá a tolózár-, a vízhozamot mérő „Vena Contracta" megcsapolásé mérőperem-, valamint az alvízszint önszabályozását végző Thompson-típusú bukó helyét is az 1. ábra mutatja. Az ábrán az is látható, hogy a vizsgálat célkitűzéseinek megfelelően a felvízi-alvízi medencék tengelyeinek törésszöge a betétlemezek segítségével 0°; 22,5°; 45°; 67,5° és 90°-ra volt beállítható. Az élesszélű felvízi bukót alaprajzilag az alvízi medence tengelyére merőlegesen helyeztük el, a koronáját pedig függőleges síkban balról-jobbra lejtéssel képeztük ki (1. ábra, b metszet). Megjegyezzük, hogy a duhoki műtárgy ugyan trapézszelvényű volt, a kisminta pedig derékszögű négyszögszelvényű, de ez a különbség megállapításainkat kevésbé befolyásolta.
