Vízügyi Közlemények, 1987 (69. évfolyam)

4. füzet - Bakonyi Péter: A jégtorlaszképződés numerikus modellezése

Vízügyi Közlemények, LXIX. évfolyam 1987. évi 4. füzet A JÉGTORLASZKÉPZŐDÉS NUMERIKUS MODELLEZÉSE

1 DR. BAKONYI PÉTER

2 A jégzajlás egyik legveszélyesebb következménye a jégtorlaszképződés, mely elsősorban a tavaszi jégfelszakadáskor, másodsorban pedig a fagyási időszakban következhet be. A jégtorlasz feletti szakaszon a gyorsan emelkedő vízszintek átszakíthatnak árvízvédelmi töltéseket, elöntéssel fenyegethetnek értékes mezőgazdasági, ipari vagy lakott területeket, tönkretehetnek vízépítési műtárgyakat. A jégtorlasz alatti szakaszon pedig a legkisebb észlelt vízszinteknél is alacsonyabb szintek alakulhatnak ki, veszélyeztetve ezáltal az itt levő vízkivételek üzemét. A jeges árvizek kártételeinek elhárítására, illetőleg a jeges árvízszintek előrejelzése már régóta kiterjedt kutatások tárgya. Tekintettel a probléma rendkívüli bonyolultságára, a legnagyobb vízszintek előrejelzését eddig az egyensúlyi állapotban levő jégtorlaszok esetén tudták elvégezni. A továbbiakban egy olyan matematikai modellt kívánunk bemutatni, melynek segítségével lehetőségünk nyílik folyamatosan figyelemmel kísérni a jégtorlasz kialakulását, illetőleg nyomon követni a torlasz felépülése közben létrejövő vízszintváltozások időbeli alakulását. A folyamatok időbeli követése lehetőséget ad arra, hogy meghatározhassuk a legnagyobb vízszintek kialakulásának időpontját, a veszélyes állapotok (legnagyobb vagy legkisebb vízszintek) előállásáig rendelkezésre álló időelőnyt ill. ezek időtartamát. 1. A matematikai modell A jégtorlaszképződés matematikai modelljének felállításánál két anyag: a víz és a jég dinamikus egymásrahatását kell figyelembe venni. Többek között a hidraulikai viszonyok határozzák meg - megfelelő sűrűségű jégzajlás esetén -, hogy az elakadt jégtáblák sík jégmezőt vagy jégtorlaszt alkotnak-e. Jégtorlasz kialakulása esetén szintén az áramlási viszonyok határozzák meg a jégtorlasz egyensúlyi vastagságát és felépülési sebességét. Másrészről a kialakuló jégtorlasz megnöveli a meder hidraulikai ellenállását, ami erőszakosan megváltoztatja az áramlási viszonyokat. Mivel a két jelenség ilyen szorosan összefügg, a matematikai modellben egyszerre kell megoldani a víz és a jég (dinamikus) viselkedését leíró egyenleteket. A jégtorlasz kialakulása természetes vízfolyásokon rendkívül összetett jelenség. A torlasz felépülhet aláfordulással vagy összeroppanással, vastagsága és hosszmetszete annak függvénye, hogy „széles" vagy „keskeny" vízfolyáson alakul ki (Starosolszky 1969). 1 A kézirat érkezett 1987. VIII. 10. 2 Dr. Bakonyi Péter oki. mérnök, a Vízgazdálkodási Tudományos Kutatóközpont (VITUKI, Budapest) Hidraulikai Intézetének tudományos főmunkatársa, igazgatóhelyettes.