Hidrológiai tájékoztató, 1989

1. szám, április - ÁLTALÁNOS VONATKOZÁSÚ CIKKEK - Dr. Thoma Frigyes: A szeleplemezes párolgáscsökkentő szerkezetek szél és hullámzás elleni védelme

A szeleplemezes párolgáscsökkentő szerkezetek szél és hullámzás elleni védelme DR. THOMA FRIGYES Bevezetés A Hidrológiai Tájékoztatóban — és egy újabb szabadalom kapcsán — a „szeleplemezes párolgáscsökkentő rendszer"-rel kapcsolatban számos közlemény, illetve egy új szabadalmi leírás jelent meg [1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12], Mind ez ideig azonban nem foglalkoztunk kellő részletességgel a rendszer szél és hullámzás elleni védelmével. Pedig ez e rendszer egyik sarkalatos feladata. Hogy pedig erre most kerül sor, az részben annak a következménye, hogy a szakemberek kétkedő magatartása (mely szerintünk teljes mértékben indokolt volt mind ez ideig) mielőbb feloldásra vár. Elsősorban a fenti szempontok vezettek arra, hogy a jelen rövid tanulmányt megírjam. A szél és a hullámzás várható hatásai A szél esetében elsősorban az 1—2 m/s sebességnél nagyobb szél, azontúl az orkánszerű változó, lökésszerű légmozgások, valamint a forgószelek hatását kell vizsgálat tárgyává tenni. A hullámzás tekintetében főleg a parti hullámzások rendszerünkre veszélyes hatását kell tanulmányozni.. A várható hatások általános jellemzése. Közvetlen hatás. A szél közvetlen hatása elsősorbant abban nyilvánul meg, hogy a tározó felett folyamatos légcserét okoz, vagyis a víz felett elhelyezkedő párás légréteg a szél által szállított szárazabb légtömeggel cserélődik ki. A párolgáscsökkentő szerkezet szempontjából „közvetlen hatásnak" tekinthető a szél azon további hatása mely a szelep lemez alatti páradús levegőréteget a lemez alól kifújja, így a lemez alatti molekuláris diffúzió turbulens diffúzióba megy át. Egy párahidraulikailag is méretezett szerkezetnél természetesen nem mindegy, hogy molekuláris vagy turbulens diffúzióval kell számolnunk. Hiszen a turbulens diffúzió a molekuláris diffúzió többszöröse (5—6 szorosa) is lehet. Közvetett hatás. Nyílt vízfelszínű tározók, csatornák vízfelületei nem mondhatók „sima felületűteknek, amikor a légmozgás okozta hullámzás szünetel. A gyakorlatban sosem fordul elő, hogy a hullámzás kinetikai energiája a víz belső súrlódása révén teljesen felemésztődik. Közismert tény, hogy a hullámzás egyik oka a vízszín feletti légmozgás felkeverő hatása, a másik pedig a vízen mozgó tárgyak, illetve a rájuk ható szél következtében keltett hullámzás hatása. Bármelyik, előbbiekben jellemzett közvetlen vagy közvetett hatást tekintjük, mindenképpen számolni kell a szerkezetre ható hátrányos következményekkel [13]. Az említett hátrányos következmények a mi esetünkben a bójákra és a szeleplemezekre vonatkozólag elsősorban statikai problémákat vetnek fel, de ugyanakkor befolyásolhatják a berendezés hatásosságát is. A szél időtartama alatt ugyanis — szabályozási lehetőség hiányában — megváltozik a megadott párahidraulikai paraméterek által szerkesztett berendezés párolgáscsökkentő hatásának %-os értéke is. Az alkalmazható védekezések számbavétele és főbb jellemzői 1. A párolgáscsökkentő rendszer (szeleplemezek és bólyák) kialakítása. A párolgáscsökkentés hatékonysága (turbulens diffúzióval szembeni védelme is) jóformán már a bójákon úszó szeleplemez szerkezet kialakításánál, a tervezéskor eldől. Ezzel bővebben itt most nem foglalkozunk, mivel ezt egy korábbi cikkben [5] „A szeleplemez s annak elvi működése" alcím alatt részben ismertettük, és az ott bemutatott 4. ábrán egy olyan — bólyával egybeépített — szeleplemezt javasoltunk, mélynél a lemez és a vízfelszín közötti turbulens diffúzió gyakorlatilag ki van küszöbölve. A szél a hosszirányú, lemezéi menti bólyák miatt ugyanis nem tud „befújni" a szeleplemez alá. 2. A szerkezet kihorgonyzása. A bólyákon úszó szeleplemezrendszer önmagában védelmet nyújt a párolgás ellen. De a szerkezet légmozgások (szél, forgószél, vihar stb.) hatására elmozdulhat a megkívánt helyéről, sőt a partnak ütődhet és károsodást szenvedhet. Ezt megelőzendő, természetesen olyan kihorgonyzásra van szükség, melyek egymástól megfelelő távolságokra elhelyezve kikötik a szerkezetet a parthoz. A kihorgonyzó szerkezetnek nyilván olyannak kell lenni, hogy a vízszín ingadozásának megfelelően a kihorgonyzás hossza időnként utána állítható legyen. 3. Tározó körüli fásítás (erdősávok). Kisebb víztározók szélei mentén alkalmazott fásítás, néhány fasorból kialakított ún. „erdősávok" ugyancsak jól szolgálhatják a szél elleni védelmet. Az erdősávokkal végzett indiai kísérletek és az ebből levont tapasztalatok [2] azt mutatták, hogy a nyílt vízfelület párolgása — a lombfelületnek szélsebességcsökkentő hatása révén — a fák minőségétől (lombfelület és annak sűrűsége) függően akár 10—12%-kal csökkenthető. Mégpedig, a „H" magasságú fáktól „2H", „5H", illetve „ÍOH" távolságban vizsgálva csökkenő mértékben. A párolgásmérő kádakkal végzett mérések szerint pl. 10 m magas (Cassia Siamea) fasortól — a széltől védett oldalon — 20 m, illetve 50 m távol a párolgás 10%-kal, illetve 8%-kal csökkent. Minthogy a fasorok elterelik (felfelé irányítják) a szél útját a víz felszínéről, s ezáltal ott a légcserét csökkentik —, nemcsak a turbulens diffúzió hatása s így a párolgás mértéke csökken, hanem a párolgáscsökkentő szerkezetre ható elmozdító erő, annak elsodró hatása is lényegesen mérséklődik. A levegőcserét megakadályozó fasor védőhatása tehát amint az 1. ábrán is látható, fásítás esetében két módon jön létre: a) a fasorok a vízfelszín feletti párás légréteg kicserélődését (ami a turbulens diffúzió létrejöttének egyik 1. ábra. A szél hatásával kapcsolatos védekezési szempontok a) A levegőcserét akadályozó fasor (erdősáv) védőhatása („A" részlet); b) A tározó tájolásának hatása 14