Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)
1. szám - Kiss Melinda: Gátszakadáskor kialakuló sebességmezők feltárása részecskekövető laboratóriumi méréssel és numerikus modellezéssel
22 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2010. 90. ÉVF. 1. SZ. lemérve, és az abból számított energiavonalat illetve HEC-RAS-szal különböző simaság esetére modellezett energiavonalakat összevetve meghatározható a simasági együttható. (6. ábra). Legkisebb négyzetek módszerével megállapítható volt, hogy k = 85 m' / 3/s-nál legjobb az illeszkedés, így ezt tekintettük jellemző simaságnak . 6. ábra: A laboratóriumi terep simaságának meghatározása mért és modellezett energiavonalak összevetésével (függőleges osztás m-ben) 5. Idealizált geometriájú laboratóriumi modellben végzett mérések és elemzésük A fizikai modellezésnél alkalmazott modell-láda a BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszékének Vízépítési Laboratóriumában került kialakításra (7. ábra). A medence 5,2 m széles, téglalap keresztszelvényű. Egy felvízi és egy alvízi részből áll, melyeket egymástól egy 10 cm széles, függőleges falú töltés választ el. A felvízi tározótér hossza átlagosan 4 m. Ezt 20 cm-es vízoszlopmagasságra feltöltve 4,4 m' víztérfogat áll rendelkezésre az alvízi elöntés vizsgálatához. A töltés középső részén egy kivehető kapu lett beépítve, melynek szélességét változtatni tudtuk. 20, 40 és 60 cm-es szélesség esetén végeztünk méréseket. Az alvízi rész hossza 4,5 m, ennek végén szabad átbukás biztosított. A medencefenék gyakorlatilag horizontális kialakítású, simasága az előzőkben ismertetett vizsgálatokból k = 85 m" 3/s. A medence felületét feketére festettük, segítendő a fehér jelzőanyagrészecskék egyértelmű képi azonosítását. 4.5 0.1 4.4 7. ábra: Idealizált geometriájú medencekialakítás Miután a felvízi medenceteret feltöltöttük a kívánt vízszintig, a jelzőanyag-részecskéket megfelelő sűrűségben eloszlattuk a vizsgált tartományban. A cél az volt, hogy közel egyenletes legyen a jelzőanyagok eloszlása, ne maradjon részecskementes terület a felvétel folyamán, ahol így információt a lokális sebességekről nem is várhatnánk. Az alvízi oldalon is végeztünk részecskeszórást, ezek segítségével vizsgáltuk a hullámfront terjedését. Nagy hangsúlyt kellett fektetni a fényviszonyok beállítására, azért, hogy a monokróm kamera felvételén a fehér jelzőanyag-részecskék minél jobban elkülönüljenek a sötét hátértől. A legkedvezőbb megvilágítást a szórt fény jelentette, ezért a laboratórium falán függő reflektorok fényének falról való visszaverődését használtuk megvilágításként, amit aztán a felvízi oldalon felállított reflektorral tovább növeltünk. A mozgatható reflektor azért került a felvíz-oldalra, mert egyedül ebben az esetben nem jelentkezett a kamera felvételében a hullámokon visszatükröződő fénynek elemzést zavaró hatása. A felvételeket az elzáró tábla eltávolításakor indítottuk. A tározóteret az alvíztől elválasztó kapu kinyitása a Vischer és Hager (1998) kritérium alapján akkor tekinthető egy pillanat alatt történő gátszakításnak, ha a nyitási idő eleget tesz a h 0 kezdeti felvízi vízmélységből következő alábbi feltételnek: ^ 1,25 K 8 A kapu-eltávolítás csaknem minden esetben 3 képkocka felvételéig tartott, azaz 0,09 s-ot vett igénybe, így még a kisebb vízmélységeknél is eleget tettünk ennek a kritériumnak (például h 0 = 0,1 m esetén t o p - 0,13 s). A kamera által felvett képkockákat digitálisan számítógépre rögzítettük, majd utólagos feldolgozás során a képelemzés külön szoftverrel történt (Sokoray-Varga, 2008), melynek eredményeképpen a PTV algoritmus segítségével sebességvektor-mezőt állítottam elő (8. ábra) . 8. ábra: PTV módszerrel meghatározott elsődleges sebességmező A mérések folyamán - főként a nagyobb vízmélységeknél - technikai nehézséget jelentett, hogy a kapu kiemelését követően az alsóbb vízrétegek indultak mozgásnak először, és csak utána áramlott át a nyíláson a jelzőanyagokat tartalmazó felszínközeli vízréteg. Emellett a negatív nyitási hullám, illetve a kiemelt kapuról leváló vízfilm kis mértékben eltávolította a jelzőanyagokat a kapu közeléből, amelynek következtében a kezdeti másodpercekben alig került felvételre részecske. Bár az alvízi oldalon eloszlatott jelzőanyagok jól kirajzolták az elöntési frontot, mögötte egy viszonylag nagy zóna mégis részecskementes és így vektormentes maradt az elöntési hullám kezdeti szakaszán. Ez a jelenség a 20 cm-es nyílásnál 20 cm-es kezdeti vízmélység esetén már olyan mértékűvé vált, hogy ezekkel a paraméterekkel nem sikerült megfelelően feldolgozható kísérletet megvalósítani, így erre az esetre mérési eredményt sem közlök.
