Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

1. szám - Pregun Csaba: Felszíni vízfolyások digitális hidrológiai modellezésének alkalmazása a vízminősítésben

12 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2009. 89. ÉVF. 1. SZ. Átlagos vízsebesség (m/s) Jelentősége: Passzív és aktív mozgások, helyhez kötött élőlények, hordalék, meder alakítása, oxigéntartalom V = —; ill. v = c* R* S (Chézy képlet - 1775), A S = az energiavonal (-vízszint) átlagos esése a vizsgált szakaszon, C = k *R'

6 sebességtényező [m

12 /

s], k = Manning-féle medersimasági tényező, n = 1/k Manningféle meder-érdességi tényező (tapasztalati adatok alapján, a Manning-féle táblázatból) azaz: C= 1/n * R"

6 v= 1/n • R

2'

3* S

1/

2 A vízhozam és az átlagos sebesség szerinti tipizálást a Dévai et al. (2003) által ajánlott módszertan felhasználásával végeztem el, a 2. és 3. táblázat szerint. 2. táblázat: A felszíni vízfolyások vízhozam szerinti felosztása Közepes vízhozam -KQ < 1 m

3/sec 1-5 m

3/sec 5-50 m

3/sec 50-250 m

3/sec > 250 m

3/sec Jellemzés Igen kis vízhozamú vízfolyás Kis vízhozamú vízfolyás Közepes vízhozamú vízfolyás Nagy vízhozamú vízfolyás Igen nagy vízhozamú vízfolyás 3. táblázat: Javasolt sebességi osztályok az alföldi vízfolyásokra Sebességi osztályok Kategóriák 1 2 3 4 5 Átlagos sebesség (m/s) >1.00 0,75-1,00 0,50-0,75 0,25-0,50 0-0,25 Név Gyors Gyorsuló Sebes n Mérsékelten sebes Lassú A vízfolyás fontosabb energetikai jellemzői: Nyírófeszültség (súrlódási feszültség) 17 A dv F F ~T]A ; vagy r = i D ; vagy r = dy A F = nyíróerő (N) t= nyírófeszültség (N/m

2) h = dinamikai viszkozitás (Pa*s), a gyakorlatban 1 cP (centiPoise) = 1 mPa*s) dv = sebességváltozás - a folyadékrétegek elmozdulási sebessége (m/s) dy = a sebesség irányára merőleges hossz — a folyadékrétegek távolsága (m) D = a sebesség gradiens: D=

dJ is

1) dy Jelentősége: Passzív és aktív mozgások, helyhez kötött élőlények, rheobiont, rheofil, rheoxen (rheofób) fajokjelenléte ill. hiánya. Hordalék mozgása, meder alakítása, meanderezés Összes energia: A helyzeti (geodéziai) és mozgási energiák összege a vízfolyásban. Teljesítmény: Az adott keresztszelvényen egy időegység alatt átáramló víz energiája (munkavégzés vagy E-változás). A hidraulikus teljesítmény átalakulhat mechanikus teljesítménnyé, és viszont. Az energiavonal esése: A helyzeti, a nyomási, és a mozgási energia egységnyi hosszra vonatkozó változása. A vízfolyás iránya mentén csak eshet. A vízfelszín reprezentálja. Súrlódási energiaveszteség: Hordalék, meder alakítása, meanderezés Teljes energiaveszteség (h

v) h

v = S S = az energiavonal (-vízszint) átlagos esése a vizsgált szakaszon Dx = a vizsgált szakasz hossza - a két vizsgált szelvény távolsága h = C R Ax Q = a vízhozam A = a nedvesített keresztszelvényi terület R = a hidraulikus sugár C = a Chézy-féle sebességi tényező C = k * R 1

6 (Manning-Strickler összefüggés, 1. feljebb) A Froude-szám és a Reynolds-szám jelentősége (a vízfolyás típusának és áramlási viszonyainak meghatározása): Froude-szám (F

r) Fr = V* gl v = átl. sebesség g = gravitációs gyorsulás 1 = átlagos mélység - hidraulikus sugár (Rhidr) Jelentősége: A hidrológiai rendszerekben lejátszódó jelenségek homológ mennyiségei közötti kapcsolatok kifejezése, a folyástípusjellegének megállapítása. Reynolds-szám (Re) A Reynolds-féle számot a vízhőmérséklet, a hidraulikus sugár, a dinamikai és a kinematikai viszkozitás öszszefüggéseiből számoltam ki, a víz sűrűségét konstansnak (1000 kg/m

3) véve (4. ábra, 4. táblázat). A trendet 0 °C és 30°C között állapítottam meg, mivel a Berettyó vízhőmérséklete a vizsgált periódusokban e határok között mozgott. vR, Re = xhidr V v = átl. sebesség n = kinematikai viszkozitás (m"/s); a gyakorlatban cm

2/s (Stokes); lm

2/s= 10

4 Stokes n v = — p