ÁRVÉDELMI TÖLTÉSEK SZIVÁRGÁSHIDRAULIKAI MODELLEZÉSE

ÁRVÉDELMI

TÖLTÉSEK

SZIVÁRGÁSHIDRAULIKAI

MODELLEZÉSE

Cél az árvízi védvonalak

- töltés és altalaj -

biztonságánaktervezése és ellenőrzéseszivárgáshidraulikai szempontból

Töltésszakadás

várható, ha az árvízszint magasabb, mint a töltéskorona szintje.

Ekkor jön a homokzsák, és egyebek

De az is elég, hakisebb a védvonal

teherbírása, mint a terhelése:

Még gyakoribb, hogy semmiféle

meghibásodás nincs,mégis

többszáz hektárt önt el a víza mentett oldalon(fakadóvizes sáv)

A biztonság növelése érdekében

csökkenteni kell a terhelést,(Vásárhelyi terv)

növelni a terherbírást.(Ezzel nem szoktak törődni)

Számítási rendszerek

a teherbírás meghatározására,

a szivárgásból származó töltésszakadás értékelésére

Félanalitikus, illetve tapasztalati úton levezetett összefüggések:

Galli László: Az árvízvédelem földműveinek állékonysági vizsgálata. OVH Kiadvány.

Budapest, 1976.

Kovács-Hálek: GNV Közös Egyezményes Terv. Egységes Tervezési irányelvek, VI-11 kötet: A szivárgás elleni intézkedések számítási módja.

Budapest-Pozsony, 1978.

A Galli-féle összefüggéseken alapultöbb Szabvány (pl. MSZ 15 292)

és Műszaki Irányelv (pl. MI-10-422-85)

Ezek a négy leggyengébb helybiztonsági tényezőjének számítását ajánlják:

- fedőréteg felszakadása - buzgárveszély - hidraulikus talajtörés a vízvezető rétegben - a mentett oldali rézsű állékonysága

A numerikus modellezés

több lehetőséget ad

Ezt alkalmazzák világszerte…

100 %

0 %

Vízzáró fekü

Szivárgáshidraulikai modell rácshálója véges differencia módszerrel

A szivárgó vízmozgás a hullámtérből indulva a mentett oldal zavartalan vízszintjéig tart.

A töltéstestben és az altalajon keresztül is zajlik.

100 %

42,5

95,0

97,5

90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0

45,0

0 %

Potenciál- és áramvonalak homogén és izotróp térben

Homogén és izotróp térben az áramlási és potenciálvonalak egymásra merőlegesek.

Ilyen a valóságban sosem fordul elő.

40,0

45,0

50,0

100 %

95,0

90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0

0 %

Lambda = 5

Potenciál- és áramvonalak anizotróp térben

Anizotrópia esetén a mentett oldali töltéslábnál a gradiens megnő, a nyomások alig változnak.

37,5

55,0

100 %

95,0

90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 45,050,0

40,0

0 %

Potenciál- és áramvonalak agyagmag esetén

A vízoldali agyagmag nyomáscsökkentő hatású, de ha lehetőség van altalajszivárgásra, akkor kevéssé hatékony.

100 %

95,0

90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 50,055,0

2,5

5,0

30,0

97,5

45,0 40,0 25,035,0 20,0 15,0 10,0

0 %

Potenciál- és áramvonalak a mentett oldali töltésláb közelében lévő sekély drénnel

Az egyetlen hatékony megoldás.

De a drén vizét valahova el kellene vezetni!

82,0 81,0

83,0

93,0

94,0

95,0

91,0 90,0 89,0 88,0 87,0 86,0 85,0 84,0

92,0

100 %

0 %

Potenciál- és áramvonalak jó vízvezető altalaj esetén

Homokos vagy kavicsos altalaj esetén nagyon magas nyomásokkal juthat át a víz a mentett oldalra.

Próbálkozásokegy tényleges szelvényen:

Tisza jobbpart, 84+500 – 87+500 tkm-ek között

Mértékadó árvízszint = 89,13 mB

Az altalaj rétegei

Töltéstest

Töltéserösítés vízzáró anyagból Töltéstest cseréje kevésbé vízzáró anyagból

Homokos kaviccsal kitöltött belső drénárok

Zárt szivárgó homokos kavicsból

0 10 20 30 40 50 m

Jellemző keresztszelvény

a Tisza jp. 84+500 – 87+500 tkm-ek között


Az altalaj rétegei

Töltéstest

Töltéserösítés vízzáró anyagból Töltéstest cseréje kevésbé vízzáró anyagból



0 10 20 30 40 50 m

Modellszelvény


87.888,088,288,488,688,8 87,6 87,4 87,2 87,0 86,8 86,6 86.4 86,289.089,1

0 10 20 30 40 50 m

89,13 mB

A talajvíz felszínvonal alakulása [1]

(homogén védvonal, szivárgók nélkül)

Elégtelen biztonság, széles fakadóvizes sáv

89.0 88,488,8 88,0 87,287,6 86,8 86.4 86.0

85.4

85.6

0 10 20 30 40 50 m

89,13 mB


(sekély szivárgó a mentett oldalon)

Ha a sekély szivárgó közelebb lenne a töltéslábhoz, megfelelne

89.0 88,488,8 88,0 87,287,6 86,8 86.4 86,0

85,6

0 10 20 30 40 50 m

89,13 mB


(mély belső drén a korona mentett oldaláról indítva)

Ebben a szelvényben a belső drén hatékony

87.889.0 88,8 88,6 88,2 86,687,4 87,0 86,2

0 10 20 30 40 50 m

89,13 mB


(vízoldali töltéserősítés vízzáró anyagból)

A töltéserösítés szinte hatástalan

89.0 88,488,8 88,0 87,287,6 86,8 86.4 86,0 85,6

85,2

0 10 20 30 40 50 m

89,13 mB


(védvonal a tervezett állapotban)

„Mindent bele” típusú szelvény

Még két szelvény:


Töltéserösítés

vízzáró anyagból



Töltéstest

Átmeneti réteg

Homok

Fedőréteg

0 10 20 30 40 50 m

Modellszelvény


85.2


0 10 20 30 40 50 m

85.485.685.886.086.286.486.686.887.087.2

87.4

87.6

88.0



Modellezési eredmények



Az altalaj rétegei

Töltéstest

Töltéstest cseréje kevésbé vízzáró anyagból


Szivárgó árok

0 10 20 30 40 50 m

Modellszelvény



88.290.4 89.490.2 89.8 89.0 88.6 86.687.8

86.4

87.087.4

0 10 20 30 40 50 m


Szivárgó árok

Modellezési eredmények


A modellezés előnyeihez

több paramétert

kellene ismerni, mint az analitikus rendszerekben

Ami leginkább hiányzik:

Belépési (és kilépési) ellenállások a felszíni vizekhez történő csatlakozásoknál és a dréneknél

De minden más is hiányzik!

Még a szivárgási tényezőket sem ismerjük, sőt a töltéstestben kialakult

felszínvonalakat sem

Ha eredményeket akarunk, akkor

mérések és modellkalibrálás

szükséges

Egy kalibrálható szelvény

a 2001-es árvíz idején:

Tisza jobbpart, 98+100 tkm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 m

88

89

90

91

92 mB

87

86

85

88.51

87.81 87.4486.6

0,15 m3/d fm

Mért szintek és drénhozam 2001. márc. 23-án

Tisza jp. 98+100

Erről a szelvényről a 10.03 árvédelmi szakasz 2001. évi zárójelentésében a következő olvasható:

„a mentett oldali töltésláb jelentősen felvizesedett (felpuhult) és egyre jobban húzódott a korona irányába. Később ez a töltésvonal

teljességgel járhatatlanná vált.”

87,8

87,6

88,0

88,2

88,4 87,4

88,51

87,5

87,787,9

88,1

88,3

0 5 10 15 20 25 30 m

Modelleredmények a 2001. márc. 23-i állapotra

Tisza jp. 98+100

A teljes szelvényen átáramló vízmennyiség:

0,49 m3/d fm (drén, töltéstest és altalaj)

A 98+100 szelvény számított vízforgalma [m3/d.fm]

folyóból: 0,49

drénbe: 0,12

mentett oldalra: 0,37

mért adat: 0,15

A vízhozamok ismerete segít,

de a modellkalibráláshoz fontosabb volna

a töltéstesten belüli potenciáleloszlás mérése

Észlelőkutakata töltésekbe

!

89,1

87,988,3

88,588,7

88,1 88,0 87,8 87,787,6

87,587,3

87,8088,25Vízzáró burkolattal

88,588,3 88,2 88,188,4

88,688,7

88,8

88,0 87,9

89,1

87,8

88,2888,55Vízzáró burkolat nélkül

A legolcsóbb:

rövidszűrős kútpár

a vízoldalon

1 m

A

B

C

A

B

C

0.8

M=2.5-3.5 m

1.8

241 mm

80 mm

bronz szitaszövetszűrő

tölté

skor

ona

betonozás

kavicsolás (1-3 mm)

0.40.4

1.0 m

mentettoldalfolyó

0.40.5

betongallér

a legmélyebb kutak szűrőzése közvetlenül a töltéstalp szintje alatt

homokszórás

0.2

zárható csősapka

perforált fenéklemezszitaszövettel

M=

1.8

mM

=2.

5-3.

5 m

0.4

D

D

0.1

(50 cm perforálva)241 mm, acél

acél béléscső

acél szűrőrakat

központosító

Más is elképzelhető…

0 5 10 15 20 25 30 35 m

86,04

87,96

88,98

86,26

1-es szelvény, 98+080 tkm

1A

1B

1C 1D

5.60 m

3.03 m 3.47 m

90,6690,6690,66 90,74

Az elkészült kutak fontosabb paraméterei a 98+ 080 szelvényben

…van, ami el is készült

20 cm-es szűrő

kiképzése, központosítóval

Így néz ki egy szelvény, ami 2002-ben elkészült

Észlelőkutakata töltésekbe

?(Csak ha mérik őket)

Az előadás anyaga megjelent a Hidrológiai Közlöny

2008. januári számában

Documents

ÁRVÉDELMI TÖLTÉSEK SZIVÁRGÁSHIDRAULIKAI MODELLEZÉSE