Hidrológiai tájékoztató, 2013
DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Török Gergely Tihamér: Vegyes szemcseösszetételű folyómedrek numerikus vizsgálata
Mederpáncélozódás jelensége Tartós kisvizek, valamint árhullámok apadó ágánál figyelhető meg az ún. szelektív eróziós folyamat, melynek hatására az áramlás fokozatosan elragadja a mederfelszínről a finomabb frakciókat (Rákóczi, 1981). A durvább frakciók részarányának növekedése, valamint a finomabb szemcsék leárnyékoltsága miatt végül egy stabilabb mederalakzat, ún. mederpáncél alakul ki. Egy nagyobb árhullám okozta mederpáncél felszakadása jelentős mederváltozásokat eredményezhet. Wilcock és Crowe eljárásának bemutatása A szemcsék kritikus állapotán azt az állapotot értjük, aminél a szemcsét az áramlás éppen elragadja a mederfenékről. Adott méretű szemcse kritikus állapotát az áramlás indukálta, ún. kritikus fenék-csúsztatófeszültséggel szokás jellemezni. Az implementált eljárás kidolgozói laboratóriumi vizsgálataik során azt tapasztalták, hogy ezt a kritikus feszültséget az eltérő méretű szemcsék közötti kölcsönhatások jelentősen befolyásolják. Ennek megfelelően az algoritmus egy sarkalatos és egyedülálló pontja, hogy a kritikus fenék-csúsztatófeszültség becslését a mederanyag teljes szemcseeloszlása figyelembevételével végzi (Wilcock et Crowe, 2003). Ez az eljárás így már számításba veszi egy bepáncélozódott meder szemcséinek stabilabb állapotát. Hordaléktranszport algoritmus implementálása Wilcock et Crowe eljárását egy SSIIM nevű 3D áram- lásmodell DLL mappájába programoztam C programnyelven. Egy számítási időlépésben először az áramlás- modell számítja az áramlási jellemzőket, mint pl. a turbulens kinetikus energiát, amiből a fenék-csúsztatófeszültség becsülhető. A hordaléktranszportot becslő eljárás a csúsztatófeszültség alapján becsli az egyes frakciók hordalékhozamát, majd a pontbeli mederváltozásokat. Ha a mederváltozás elér egy bizonyos határértéket, akkor ez az iterációs lépés újraindul. Hordaléktranszport-modell tesztelése A hordaléktranszport-modell mederpáncélozódás jellegbeli vizsgálatához egy egyenes, téglalap szelvényű, Duna léptékű tesztcsatomát állítottam fel, amibe egy sarkantyút helyeztem el (2. ábra). A csatorna mederanyagának egy kétffakciós, kavics-homok keveréket állítottam be. Vizsgáltam a kavicsfrakció részarány-, illetve mederváltozást egy 5000 m3/s-al tetőző árhullám esetén. A 2. ábrán jelzett három jellegzetes pontból vett kavicsffak- ció részarányának idősorát és az árhullámképet a 3. ábra szemlélteti. Megjegyezném, hogy a kavicsffakció feldú- sulása a mederfelszín feldurvulását jelenti, azaz a mederpáncél kialakulására utal. F olyásirány Idősorok pontjai 383 nap Mederváltozás [m] I häsM 600 800 X[m] 2. ábra. Az idősorok lekérdezési pontjai----Sarkantyú mögött-----Sarkantyú orránál • •••Sodorvonalban <-----»Árhullámkép 6000 5000 p—. ro 4000 E, a 3000 £ fö 2000 O _c 1000 > 0 3. ábra. Kavicsarány idősorok a vizsgált pontokban 23
