Hidrológiai Közlöny, 2019 (99. évfolyam)
2019 / 2. szám
Rátky István: Módszer egy mértékadó árhullám meghatározására 15 folyó mellett a töltéssel védett mentett-oldali víztelenítő rendszernél, ha ismerjük a talaj szerkezetét, vízvezető tulajdonságait, szivárgó helyét stb. a szivárgó-víz átemelésére hivatott szivattyú kapacitásának meghatározásához (méretezéséhez) döntően a folyón levonuló árhullám mérete, alakja lesz a mértékadó. (Ismételten hangsúlyozva azt, hogy a több más ható tényező mellett van ez a legnagyobb súlyú hatás). E tanulmányban ilyen értelemben, megszorításokkal használjuk a mű egy elemének méretét meghatározó számításához szükséges a mértékadó szakkifejezést. Az utóbbi években egyre sürgetőbb igény van arra, hogy tervezéskor ne csak egyetlen mennyiségértékkel megadott feltételre végezzük a méretezést megalapozó számításokat. Az igényt természetesen a lehetőségek bővülése is indukálta, gondoljunk csak a számítástechnika fejlődésére. Ma már a tervezést megalapozó számításoknál egyre inkább valamilyen valószínűséggel a létesítményre ható, összetett jelenség közelítő modellezése a felelős tervezői hozzáállás. Ugyanakkor a szabványok, rendeletek nem tartalmazzák azokat a módszereket, amelyek egyértelmű útmutatást adnak a tervezőknek. Ennek egyik oka az, hogy nem is lehet minden műtárgyra, létesítményre részletes tervezői előírást adni, gondoljunk csak a legkülönbözőbb művekre: töltés, vízfolyás, csatorna, tározó, szivárgó rendszer stb. és egy konkrét műnél a külső körülmények, igények változatosságára. Célként inkább azt kell kitűzni, hogy megfelelő irányelvek segítsék a tervezőt, - ami nem csak ismert általánosságok gyűjteménye. Igen hasznos információkat útmutatásokat találhatunk a különböző ismertető írásokban: tervezési általános szabályok, követelmények, méretezési alapelvek, irányelvek (Kovács 1985). Ezek mellett szükség van konkrét műtárgy vagy létesítmény csoportokra alkalmazható előírásokra is. Kevés olyan területe van a vízügyi szakmának, ahol széles konszenzus alakult ki a számításokhoz szükséges mértékadó állapot felvétele tekintetében (Szigyártó 2015, Rátky 2015). Árvédelmi töltések mentett-oldali talajvízszint szabályozásának tervezése is az a terület, ahol különböző folyóbeli mértékadó állapotokkal számolnak (pl. BMGE 2017, Völgyesi 2018). E tanulmányban egy módszert mutatunk be a mértékadó árhullám meghatározására, amely egy folyó mentettoldali talajvízszint változását számitó numerikus modellhez nélkülözhetetlen. A módszert a Duna Római-parti térségnél figyelembe vehető árhullámok példáján keresztül mutatjuk be, amelyek a Csillaghegyi-öblözet tervezett védműveinek kialakítását, méretét befolyásolják. AZ ADATOK ÉS A MÓDSZER A figyelembe vett árhullámok kiválasztása, idő szerinti transzformálása Rendelkezésünkre állt a Duna Vigadótér-i vízmércéjének vízállás észlelési adatai 1876-2018 évek között. 142 év adataiból kiválasztottuk azon éveket, ahol legalább 5 napig volt a vízállás az I. fok (620 cm) felett. Külön árhullámként egy 3 hónapos időintervallumot tekintetünk. A kitűzött célunk szempontjából logikus volt, ha egy évben több alkalommal is előfordult, hogy egy 3 hónapos időtartamot tekintve a vízállás 4 napon túl meghaladta a 620 cm-t, akkor azt is külön árhullámként kezeltük, így 4 évben két darab függetlennek feltételezett árhullámmal is számoltunk. A fenti feltételeknek 33 árhullám felelt meg. A római-parti térség talajvizszint változásának modellezéséhez a vigadótéri vízállásokat ’áttranszformáltuk’ a Duna 1656,4 fkm-es szelvényére (amelyre továbbiakban Római névvel hivatkozunk). Továbbiakban csak a Római vízszinteket (Z = Zró) vizsgáltuk. Az árhullámokat relatív időpont skálára transzformáltuk, ahol To a tetőzési időnek felel meg, az ezt megelőző napokat (áradó ág) ehhez viszonyítva mínusszal 7Vvel / = -45-ig, az ezt követőeket (apadó ág) 7Vvel i = +45-ig jelöltük. A számításokat Excel táblázatkezelővel végeztük. Az alkalmazott módszer lépéseit a 1. táblázatban konkrét számokon lehet követni. A táblázatban a tényleges számításunk egy részletét adtuk meg, az eredeti Excel táblázatból az áttekinthetőség miatt kihagytunk sorokat és oszlopokat. A lépések szöveges ismertetése után azok táblázatbeli megfelelőjére utalunk - minden alfejezet után. A leírt feltételeknek megfelelő, a Zmax értékeivel közös To időpontra transzformált árhullámok Z értékeit a táblázat B3:K37 tömbjében láthatjuk. Az 1. sorban az árhullám sorszáma, a 2. sorban az év, a 3.-37. sorokban - az A oszlopban jelölt napoknak megfelelő - vízszintek vannak. Az átlagos árhullám előállítása és alakjának jellemzése Meghatároztuk a 33 db árhullám azonos T, napjaihoz tartozó vízszintek átlagát (minden évben a teljes vizsgált - 45 - +45 napra). Az átlagos-árhullám alakját az L27 cellában kapott (Zo^ZmaDátiagos = 103,48 mB.f. érték arányával/százalékával jellemeztük. Pl. Z.//Zo= 103,33/103,48 —> 99,86, hasonlóan ZJZo, Z-3IZ0 stb. arányokat is kiszámítottuk (így pl. a T-i. napon lévő átlagos vízszint a maximális szint 99,86%-a; stb.) Az átlagos alak minden Z-je a Zmax függvényében ismert százalék. Tehát bármekkora Zmax-hoz elő tudjuk állítani - a vizsgált 33 db árhullámhoz - alakra hasonló árhullámot. Jogosnak érezzük, hogy a mértékadó árhullám (MAR) alakja megegyezzen a 33 db árhullám átlagának alakjával (átlagos alakjával). A 1. táblázat L3:L37 cellatartományában számítottuk ki az átlagos árhullám Z értékeit és az M3:M37 cellatartományban adtuk meg annak %-os jellemzését. A térség talajvízszintjének alakulását (pl. a szivárgó szivattyújának kapacitás-igényét) alapvetően a dunai vízszintek magassága és alakja, a tetőzés előtti szintek tartóssága befolyásolja. A mentett-oldali felszínalatti terület pólustér feltöltéséhez megfelelő (magas) dunai vízszintek és idő szükséges, ilyent tartós szintek eredményeznek. A Dunához közeli talajtérségben a pillanatnyi talajvízszintet legnagyobb súllyal a pillanatnyi dunai szint befolyásolja, az egy nappal korábbi vízszint is lényeges, de kisebb súllyal, hiszen az egy nappal előbb már feltöltött pórustér talajvize - pontosabba annak egy része - már egy a Dunától messzebb lévő területre szivároghatott át, (ott töltve fel a pórusteret), a két nappal korábbi vízszint tovább csökkentett hatással bír, és így tovább. A valóságban lejátszódó jelenséget erre a gondolatsorra alapozva próbáltuk modellezni. Előállítottuk a vizsgált árhullámok tetőpont közeli vízszintjeinek súlyozott öszszegét, ZZ-1. A súlyozás a fenti logika alapján a tényleges
