189024. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vízfolyások mederszelvényének függélymenti átlagsebességének, szelvénymenti átlagsebességeloszlásának és átlagsebességirányának, valamint felszíni átlagsebességének és átlagsebességirányának meghatározására
189 024 A találmány tárgya eljárás vízfolyások mederszelvényének függélymenti átlagsebességének, szelvénymenti átlagsebességeloszlásának és átlagsebességirányának, valamint felszíni átlagsebességének és átlagsebességirányának felszálló úszókkal történő meghatározására. Az eljárás alkalmazásával lehetőség nyílik az említett hidraulikai jellemzők távérzékeléssel történő mérésére is. A vízfolyások sebességének, mélységének, vízhozamának, függély- és szelvénymenti, valamint felszíni átlagsebességének és átlagsebességirányának meghatározására számos bevált eljárás ismert. Ezek azonban bizonyos körülmények között, pl. részleges jégborítottság idején, árvízkor, vagy egyes műtárgyak közvetlen közelében, esetleg harci cselekmények idején nehezen vagy egyáltalán nem alkalmazhatók. A folyók szárazföldi úton való megközelíthetetlensége esetén pedig, a felsorolt jellemzők meghatározására - tudomásunk szerint — semmilyen eljárás sem ismert. A felmérni kívánt, nehezen megközelíthető folyószakasz hidraulikai jellemzőinek egy része meghatározható úgy, hogy vizi- vagy légijármüről, esetleg más módon, a vízfelszínre vagy a mederfenékre juttatott, és onnan indított úszó testek,’ festék, légbuborék vagy egyéb jelzőanyag mozgásából következtetnek a vízfolyások főbb hidraulikai jellemzőire. A felszínről indított jelzőanyagok mozgásából a vízfolyásnak csak a felszíni jellemzőire lehet következtetni. Általánosabb következtetéseket csak a mederfenékről indított jelzőanyag mozgásából lehet levonni. A mederfenékről történő indításnál ismerni kell az indulás helyét, ami jelentősen megnehezíti az eljárás alkalmazását. Az indulás helyét azonban nem kell ismerni, ha két különböző sűrűségű úszó mozgásából vonjuk le következtetéseinket (Hajós, S.: Neues Verfahren zur Messung Kleiner Wassergeschwindigkeiten. Zentralblatt der Bauverwaltung. Vol. 25., No. 44., 1904., pp. 281-283.). Az idevágó szakirodalom (H. Liu and L. D. Martin: Analysis of integrating - float measurement, J. Hydraulics Devision, ASCE, 94. No HY 5, Sept. 1968., pp. 1245- 1260.; Odar, F. and Hamilton W. S.: Forces on a Sphere Accelerating in a Viscosus Fluid, Journal of fluid mechanics. Vol. 18., 1964. pp. 302-314.; Rusakov, V. E. : Investigations of Liquid Integrating Floats in Streamflow, Soviet Hydrology, Selected Papers, No. 4., 1964., pp. 428-429.) részletesen foglalkozik a felszálló - általában gömb alakú — úszók mozgástörvényeivel. A felsorolt irodalom főleg az elméleti alapokat tisztázza, A. I., Dyer: River Discharge Measurement by the Rising float Technique, journal of Hydrology, 11. 1970., pp. 201-212. - munkájában pedig, egy hídról történő felszálló bójás vízhozamméréshez felhasznált kísérleti felszerelést is ismertet, amellyel csak l~2m széles és néhány méter hosszú területen valósítható meg a sebességmérés. A bóják indításához híd szükséges, a bóják felbukkanási helyének meghatározása pedig egy, a viz felszínén úszó hálózat segítségével történik. A leírt kísérlet és kísérleti berendezés célja az alkalmazott sebességmérési eljárás pontosságának vizsgálata volt A találmány célja egy olyan eljárás kidolgozása, 5 mellyel a mederfenékről indított felszálló úszók felbukkanás! helyének, a felbukkanások között eltelt idő és a felbukkant úszók továbbhaladási irányának mérésével, a mederszélesség ismeretében, meghatározható a vízfolyások mederszelvénye, víz- 10 hozama, függélymenti átlagsebessége és átlagsebességiránya, szelvénymenti átlagsebességeloszlása, valamint felszíni átlagsebessége és átlagsebességiránya. Mivel egyes különleges esetekben a vizsgált fo- 15 iyószakasz szárazföldi, vagy vízi úton meg sem közelíthető, ezért a fejlesztés során törekedtünk arra, hogy a mérés távérzékeléssel (pl. repülőgépről) is végrehajtható legyen. A találmány szerinti eljárás alapja az a felis- 20 mérés, hogy a meder valamely pontjáról (az egyszerűség kedvéért azonosnak tekintett pontjáról) egyidöben elinduló, két különböző sűrűségű, egyébként azonos geometriájú úszó, a feiszállási sebességek különbsége miatt egymástól Ax távolságra ér- 25 kezik a felszínre, amely távolság, valamint a két úszó felbukkanása között eltelt At idő pl. filmezéssel rögzíthető és így mérhető. Legyen a kisebb sűrűségű úszó felszálló sebessége v,, a nagyobb sűrűség§é pedig v2. Az áramlás 30 átlagsebessége legyen u. Áz úszók t, és t2 idő alatt érik el a felszánt, mialatt vízszintes irányban x, lés x2 távolságra mozdulnak el. így h b 35 Xj = } u dt és x2 - j u dt 0 0 Ha a feiszállási sebességet állandónak tekintjük és a vízmélység z, akkor 40 és ezzel 45 50 Z 0 a teljes vízhozam pedig y y Q = v, J x, dy és Q = v2 fx2 dy 0 0 ahol Y a folyó szélessége. Bevezetve a Ax = x2-x, összefüggést és figyelembe véve, hogy 65 v,x, =- v2x2 2
