Hidrológiai Közlöny 2009 (89. évfolyam)

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

HUiGU^^S^^^lszín^ízfbl^ásd 17 kai tényezőkkel azonosítottam be. Ezek a hidrológiai viszonyok alapján független változóként meghatározzák a többi tényezőt. így elsősorban azokat az állapotjellemzőket vettem figyelembe, amelyek alapadatként szerepelnek (pl. átlagsebesség, vízhozam stb.). Valamennyi keresztszelvény esetében elegendő volt két főkomponens a varianciák több, mint 80%-ának magyarázatához. A főbb megállapítások összegzése: Kismarjai mintaterület - Az egész éves és az első féléves analízisek azonos jellegű összefüggéseket mutatnak. Az első főkomponensben a vízhozam szerepel nagy faktorsúllyal, mellette meghatározók még a medergeometriai tényezők és az energiaveszteségek is, amelyek alacsony vízállások esetében egymással arányosan változnak. A 2004-2005. hidrológiai évben, amikor a magas vízállású időszakok jóval gyakoribbak voltak, a súrlódási és az összes energiaveszteség fordított arányosságot mutatott a többi változóval, jelezve, hogy a hullámtér magasabban fekvő részein a mederérdességek jóval kisebbek, mint a kisvízi mederben. A súrlódási veszteségek, és az összes energiaveszteség szoros kapcsolata arra enged következtetni, hogy a helyi energiaveszteségeknek alárendelt szerepük van a hosszanti, lefolyási veszteségekkel szemben. - A második főkomponens egyértelműen az áramlással kapcsolatos tényezők, a sebesség, a nyíróerők, a teljesítmény, a Froude-szám szoros kapcsolatát mutatja. A vizsgált keresztszelvények között ez az egyetlen, amelyben az átlagos vízsebesség mindig a második főkomponensben szerepelt nagyobb számított értékkel. A Reynolds-szám az első főkomponensben szignifikáns, a másodikban gyenge, 0,55 értékkel van jelen. - A második, a nyári időszakban egymástól jelentősen eltérő jellegű félévek elemzése azt jelzi, hogy alacsony vízállású periódusban a Froude-szám és az E-vonal esése átkerül az első főkomponensbe, de ellentétesen változnak, az összes energiaveszteség pedig átkerült a 2. főkomponensbe, az átlagsebesség, a nyírófeszültség és a teljesítmény közé. A gyakori nagyvízi időszakokban az összes energiaveszteség mindkét komponensben megjelenik, de gyenge súllyal. Pocsaji mintaterület - A V alakúnak tekinthető szelvényben a hidrológiai tényezők csoportjainak elkülönülése nem éles. Az első főkomponensben egyedül a vízhozam az a változó, a mely egyértelműen itt szerepelt. - Nagy vízhozamok idején a hidraulikai sugár és a vele szignifikánsan együtt változó hidraulikai mélység, alacsony vízállás idején a súrlódási veszteségek, és az öszszes energiaveszteség alkotja a második főkomponenst. - A többi tényező, így a Reynolds és a Froude-szám is, mindkét komponensben előfordul a még értékelhető 0.7 körüli, vagy annál nagyobb faktorsúllyal. Berettyóújfalui mintaterület -A szabályos, összetett trapéz alakú keresztszelvényben az egész éves és az első féléves analízisek hasonló eredményeket hoztak. Az első főkomponensbe tartozott valamennyi vizsgált állapotjellemző, kivéve a hidraulikai sugarat és mélységet, amelyek a második komponenst alkották. Ez a víztükörszélesség és a periméter ugrásszerű változásának tudható be. - A 2003 nyarán bekövetkezett tartós kisvízi időszakban a súrlódási és az összes energiaveszteség egyértelműen átkerült a második komponensbe, a hidraulikai sugarat és mélységet meghatározó, velük fordított arányosságban levő nedvesített keresztszelvényi kerület (periméter) és víztükör-szélesség is inkább ide tartozott, bár esetükben az elkülönülés nem volt éles, az eredeti helyükön is az értékelhetőség határán szerepeltek. Bakonszegi mintaterület - Ebben a keresztszelvényben a vízfolyás-típus tartósan vízugrás körüli (2002-2003), és tartósan rohanó (2004-2005) volt. A főkomponens-analízis eredményei is ezt tükrözik. - Vízugrás körüli állapotban, az első főkomponensben szoros összefüggés mutatható ki valamennyi változó között. Itt csak a Froude-szám válik el második főkomponensként a többi vizsgált tényezőtől. Meg kell jegyezni, hogy nagyobb vízhozamok esetében (2002-2003 első hidraulikai félév) a súrlódási és az összes energiaveszteség egy harmadik főkomponenst alkotva függetlenedik a többitől, de ez a faktor a varianciáknak csak 14.5 %-át magyarázza meg. - Amikor a Froude-szám és a vízsebesség nőtt, az adatsorok szétválása markánsabb lett. Az első főkomponens jelentősége lecsökkent, a másodiké jelentősen megnőtt. A vízsebesség, a teljesítmény és a nyírás egyértelműen átkerült a második faktort addig egyedül reprezentáló Froude-szám mellé. Mindkét komponensben megjelent a vízhozam és az összes energiaveszteség a másodikban a szignifikáns határértéket (0.73-0.76) meghaladva, míg az elsőben azt megközelítve (0.65-0.67). Az öszszes energia változását, valamint a teljesítményt itt elsődlegesen a sebesség dönti el, míg a súrlódási veszteségekért a szélsőséges medergeometriai viszonyok (kis hidraulikus mélység és sugár, nagy víztükörszélesség ill. nedvesített keresztszelvényi kerület) a felelősek. A Reynolds-szám az első főkomponensbe tartozik. Szeghalmi mintaterület - Nagyvízi időszakokban a hidrológiai viszonyokat a medergeometria és a vízhozam határozza meg, a hidraulikai sugár és mélység, valamint a tagoltsági mutató került át a viszonylag kis jelentőségű második főkomponensbe. Eszerint az egész éves, és az első féléves analízis a szintén összetett trapéz keresztmetszetű Berettyóújfalui szelvény eredményeihez hasonlít. - Tartós kisvízi időszakban az energetikai jellegű változók egyértelműen átkerülnek a megnövekedett jelentőségű második főkomponensbe. A vízsebesség súlya az első főkomponensben lecsökken 0.78-ra, és 0.6 értékkel megjelenik a második főkomponensben is. A nyírás és a teljesítmény gyenge, de értékelhető faktorsúllyal szerepel minkét komponensben, a Froude- és a Reynoldsszám szignifikánsan az első főkomponensbe tartozik, bár az utóbbi gyenge, 0.54 értékkel megjelenik a másodikban is. Összegzés - A kismarjai (U-trapéz átmenet), pocsaji (V) és a bakonszegi (U) keresztszelvényben az első főkomponens értéke (a varianciák %-os magyarázata) kisvízi időszakban nagy, és magasabb vízállás esetén csökken, amikor a második főkomponens értéke megnő. A berettyóújfalui