Hidrológiai Közlöny, 2015 (95. évfolyam)
2015 / 4. szám - Rátky István: Módszer az árvízi szükségtározók térfogatának és vízkivételének hidraulikai méretezéséhez
33 Módszer az árvízi szükségtározók térfogatának és vízkivételének hidraulikai méretezéséhez Rátky István 1125. Budapest, Galgóczy u. 44/B. iratky@gmail.com Kivonat: Az árvízi sziikségtározás sikerének alapja, hogy megfelelő méretű tározó és megfelelő kapacitású vizkivételi mű álljon rendelkezésre. E tanulmányban ezek tervezéséhez adunk egy olyan eljárást, amely megpróbálja egyesíteni a hidrológiai és hidraulikai módszerek előnyeit. Az egyesítés filozófiája', a tározás folyamatában résztvevő elemek (folyó, vízkivételi mű, tározó) egymásra ható működésénél mindent, amit tudunk determinisztikusán (függvénykapcsolattal) közelítünk, amit a véletlenek befolyásolnak azt hidrológiai-statisztikai módon írjuk le. A tervezés során Numerikus-szimulációs-módszer-e 1 (NSM) közelítjük a tározási folyamatot. A módszer egyedi tározónál és egymásra ható tározórendszereknél is alkalmazható. A számításnál figyelembe vesszük a méretezendő változót befolyásoló leglényegesebb hatásokat. Az egymásra hatást függvénykapcsolatokkal, hidraulikai (bearányosítható, determinisztikus 1D és 2D) alapon írjuk le. Például vízkivételnél a tározóbeli vízszint visszahatását a bevezetésre; a tározóbeli vízmozgás hatását a műtárgy tározóbeli alvízére és ennek hatását a felvízre, a folyó vízszintjére. A határfeltételek leglényegesebb változóit (a tetőzö-vízszinteket és vízhozamokat) mért adatokból meghatározott valószínűségi eloszlások alapján becsüljük. A módszert - bizonyos egyszerűsítésekkel - a Tisza záhonyi vízmérce szelvényére tervezett fiktív szükségtározón mutatjuk be. Kulcsszavak: árvízi szükségtározó, hidraulikai módszer, numerikus hidraulika, Tisza. 1. Előzmények, célkitűzés A tározók, a tározás nemzetközi és hazai szakirodaima óriási. Szerényebb, de még mindig jelentős a szűkebb szakterület, a szükségtározással kapcsolatos irodalom, a- mely a szükségtározáshoz tartozó igen széles témákört é- rint. így többek között: a szükségtározás árvízvédekezésben elfoglalt helye, a hazai szükségtározási lehetőségek, a tározótervezés, építés, üzemeltetés, hatás a folyórendszerre, kialakuló hidraulikai jelenségek, működési tapasztalatok, esettanulmányok stb. Itt nem célunk a szükség- vagy árvízi tározás nemzetközi és hazai szakirodaimának áttekintése. Az irodalom akár csak vázlatos ismertetése is messze meghaladná e tanulmány keretét. Ezt azért sem szükséges megtennünk, mert az 'Árvédelmi szükségtározók tervezése, építése és üzemelése’ címmel (Szlávik 1980) hazánkban megjelent első átfogó szakmai anyag részletesen elemzi a címben foglaltakat, és átfogó képet ad az 1980-as évekig a szükségtározással kapcsolatban megjelent irodalmakról. Meg kell még említeni Schultz (1975) ’ Vízgazdálkodási tározók tervezése' összefoglaló tanulmányát, amely a címnek megfelelően nem csak az árvízi tározás tervezési kérdéseivel foglalkozik átfogóan, az i- gen részletes idegen nyelvű irodalmi jegyzéke is hasznos. A ’70-as évek második felétől kezdve hazánkban már számos tanulmány jelent meg, melyek elsősorban a szükségtározást kiváltó hidrológiai eseményekkel, az ü- zemeltetéssel, a számítógéppel támogatott üzemirányítással foglalkoztak. A teljesség igénye nélkül említünk néhány tanulmányt: Némethy-Gábos 1974, Szalay 1975, 1976, Szalay-Bakonyi 1976/a, 1976/b, Szlávik 1978, 1980, Rátky-Berecz 1982-83, BME 1988, Rátky-Csoma 1996, Rátky 1997, 1998/a, 1998/b, 1999/a, 1999/b, 2000, Rátky’-Szlávik 1999, 2004, Consult-lnfo 2000/a, 2000/b, 2001, BMGE 2004/a, 2004/b, Szigyártó 2005 /c, Lauri- nyecz-Szlüvik-Krámer 2009, Kiss 2009, Szabó-Illés-Lu- cza 2010, Kiers-Farkas-Rosza 2011, Balogh-Bogárdi- Koncsos 2012. E tanulmányhoz szorosan kapcsolódó tervezéssel, már kevesebb írás foglalkozott: Bukovszky 1972 (egyes fejezetei), Schultz 1975 (egyes fejezetei), Némethy-Szalay 1977, Szlávik 1980, 1982, 1983, Mosonyi (1994, 2005) HÍDROMETRA 2001, 2002, Rátky 2004, 2010, BME 2004, VIZITERV2004/a, 2004/b, 2004/c, Szíjártó 2005 /b, 2010, 2015, Szigyártó-Rátky 2005, 2006, 2008, Vára- dy 2005, VITUKI 2007/a, 2007/b, Rátky-Rátky 2010/a, 2010/b, 2010/c, Vízmérleg- VKKI2010. Az utóbbi időben, a szakmában kétféle szükségtározó tervezési módszer terjedt el. Nagyon röviden ezeket hidrológiai és hidraulikai alapon történő tervezésnek lehet nevezni. E tanulmányban a hidraulikai alapon történő tervezés egy kis részletét mutatjuk be. A műtárgyak hidraulikai számításokon alapuló tervezésének bemutatásánál nem hagyhatjuk ki Mosonyi Emil (1994, 2005) magyarul is megjelent munkáját. A „hidrodinamikai számítások és modellkísérletek tapasztalatait” felhasználó módszerrel — számítógép használata nélkül, explicit megoldás érdekében több feltételezéssel (egyszerűsítéssel) élve - közvetlen számítással határozta meg a töltési- és ürítési-időt, a vízhozamokat, a műtárgyak szabad nyílásának szélességét. E két utóbbit modellkísérlettel pontosította. Fizikai modellkísérlettel vizsgálta a vízkivételi mű általános elrendezésének legjobb kialakítását: a kőszórást, az energiatörő-fogak, a csillapítómedence méreteit, a pillérek kialakítását (Theodor-Rehbock Laboratory of River Hydraulics, Karlsruhe, Germany). A számítási módszer megadásán kívül hasznos, általános tanácsokat adott a vízkivételi mű tervezési szempontjaira is (Mosonyi 1994, 2005). Az általunk alkalmazott módszer már nem mondható újnak, tudomásunk szerint elsőként e tanulmány szerzője alkalmazott meglévő tározók vízbeeresztő műtárgyainak tervezése alátámasztására 1D és 2D hidraulikai modellszámítást, a Körösök vízrendszerében, a Mályvádi- és a Kisdelta-szükségtározóknál (Rátky 2010, Rátky-Rátky 2010/a, 2010/b, 2010/c). Az idézett szakvéleményekben és cikkekben, az itt kitűzött célnál sokkal többet adtunk - nem csak a vízbeve- zető-mű vízhozamát, hanem - a szükséges főbb geometriai méretekre is tettünk ajánlást: a többnyílású, nyílásonként kettős szegmenstáblás elzárás küszöbszintjét, nyílásméretét, tábla-magasságát, szélességét, vízemésztését, az tározó-üzemeltetés folyóra gyakorolt vízszint-csök- kentését és a hatástávolságot is számítottuk. A beeresztő műtárgyak és a tározóból a folyóba vizet visszavezető műtárgyak közvetlen környezetének kialakítását is pon- tosítottuk 2D numerikus modellszámítással, így: a vízbeeresztést (szárnyfalak helye, hossza, hajlása, magassága),
