BMEEOVVASF2 segédlet a BME Építő mérnöki Kar hallgatói részére. Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése

EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK

V Í Z H A S Z N O S Í T Á S

BMEEOVVASF2 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére

„Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése” HEFOP/2004/3.3.1/0001.01

Vízhasznosítás Kód:BMEEOVVASF2

2


1. BEVEZETÉS Vízgazdálkodás: akkor ott annyi olyan amikor ahol amennyi amilyen akkor : 2007. nyár eleje: aszály ott : 2007. nyár eleje: Alföldön aszály annyi : Balaton: vízeresztés? olyan : a Balaton iható

víz legyen szükséges……KINEK? ősz eleje: dunai árhullám Balatonon vízeresztés vízpótlás? habzik a Rába

Eszköz : ⇒ Rendezés: védelmet nyújtani embernek, víznek, környezetnek ⇒ Hasznosítás: víz adta lehetőségek kiaknázása RENDEZÉS

HASZNOSÍTÁS

eszköz

patak- folyó- és tószabályozás (árvízvédelem)

vízi közlekedés

folyami vízépítés

belvíz, erózió, aszály

öntözés, tógazdálkodás

mezőgazdasági vízgazd.

energiatörő létesítmények

vízerőhasznosítás

vízenergetika

csatornázás

ivó/ipari vízellátás

vízi közművek

víztájvédelem

gyógyászat, szabadidő, sport, látvány

tájgazdálkodás

Hasznosítás: ⌦ meglevő (természetes) készlet : térben, időben, mennyiségben, minőségben elegendő ritka ⌦ módosított (általában megnövelt) készlet : a lefolyás szabályozása víz visszatartása vízgyűjtőn (erdő- és mezőgazd.) vízfolyásban : TÁROZÁS víz elosztása ÁTVEZETÉS 2. DUZZASZTÁS 2.1. ALAPFOGALMAK A lefolyás szabályozása : víz visszatartása vízfolyásban : duzzasztás Duzzasztómű : duzzasztás: mederben, ár/hullámtéren kisebb magasság + térfogat max. DV ≈ LNV hossz ≈ meder Völgyzárógát: duzzasztás völgyben nagyobb magasság + térfogat max. DV >>> LNV (lásd később) Duzzasztás: vízszintemelkedés alacsony: = árvízszint alatt = árvíz idején NINCS duzzasztás

3


magas: = árvízszint fölött, állandó duzzasztás = talajvíz!!! tározási lehetőség: = középvízi mederben, pl. Tiszalök = hullámtéren is, pl. Kisköre duzzasztás határa: = kisebb Q-nál távolabb = nagyobb Q-nál közelebb = mellékágak Sebesség, hordalék, jég felvíz: sebesség kicsi = fokozatos lerakódás (görgetett, lebegtetett) = tározótér csökken = erőteljesebb hőmérsékleti rétegződés gyorsabb jégképződés kásajég kevesebb : vékonyabb tábla zajlás nehezebben indul jeges üzemelés alvíz: sebesség nagy = hordalék kevés ⇒ elragadás = medermélyülés, alámosás Általános elrendezés 1. duzzasztómű : 2. erőtelep 3. hajózsilip 4. vízkivételi mű 5. hallépcső

fix ↔ mozgó ↔ vegyes energiatermelés vízi közlekedés használat, átvezetés, hajózás természet

Kivitelezés: ált, átvágásban, szárazon

1

3

2

5

Vízlépcső rendszer: szoros, laza, átfedéses 2.2. FIX GÁTAK jellemzők: keresztbe épített, nem mozdítható fal = nem lehet szabályozni = vízhozamtól függő felvízszint = felvízben emelkedik az árvízszint ált. merőleges, de lehet ferde v. oldalbukó szárnyfal kialakítás: zárt / pilléres anyaga: beton / vb. / kő oldalfal üzembiztos gátkorona hátfal hidraulikai méretezés/állékonyság előfenék küszöb bukóként: vízláda (sülly. = szélesség (B) utófenék) = koronaszint (Z0) = max. vízszint (Zmax) körömfal gáttest = min. vízszint (Zmin) szádfalak = vízszállítás (Q)

4

4

burlolat

utóágyazat


gáttest: hidr. profil / gyak. szelvény hidr. profil : ≈ vízszintes hajítás , = gátalak pl.:

⎛ x ⎞ z ⎟⎟ = 0.477 ⎜⎜ Hm ⎝ Hm ⎠

Hm

1.79

szádfal: szivárgásszabályozás felvízi/alvízi oldalon = cél: hidr. állékonyság, nyomáseloszlás, felhajtóerő, ... = számítás: pl. Lane:

0.75Hm 0.125Hm

∑

Lvízsz . L 1 = ; ∆H = h f − ha , L = L függ . + 3 ∆H S teljes szivárgási úthossz: L =a + 2t1 + l / 3 + 2t2 + a szivárgási úthossz 1. pontig: L1 =a + 2t1 ;

∑

C≤

0.3Hm

2. pontig: L2 =a + 2t1 + l / 3

= nyomáseloszlás: ∆H ⎞ ⎛ f 1 = ⎜ h f +a − L1 ⎟γ L ⎝ ⎠ ∆H ⎞ ⎛ L2 ⎟γ f 2 = ⎜ h f +a − L ⎝ ⎠ f + f = felhajtóerő: F = 1 2 l 2

helyzeti állékonyság elcsúszás, felúszás (elbillenés) lásd Vízépítés &Vízgazdálkodás talajfeszültség függ. erők: = R = G + V , excentrikus nyomás: pV 1,2 =

6e ⎞ R⎛ ⎜1 ± ⎟ l ⎠ l ⎝

6 Hkh l2 σ 1 = pV 1 + pH 1 − f1

vízsz. víznyomás: talajreakció:

pH 1,2 = m

σ 2 = pV 2 + pH 2 − f 2

2.3. MOZGÓ GÁTAK 2.3.1. Alapok fix részek: meder- és parti pillérek küszöb mozgó részek: elzáró szerkezet = mozgatása függőleges v. forgó = alsó/felső vízátbocsátás ideiglenes elzárás KOMBINÁCIÓK!

5


2.3.2. Mozgó gátak főbb típusai a./ sík táblák b./ szegmensgátak c./ billenőlapok d./ hengeres gátak e./ tömlős gát f./ kombinációk g./ magas küszöbű gátak h./ egyebek a./ sík táblák víznyomásnak ellenáll : sík lap teherviselő: = nyílt: vízszintes tartók (csavarás) = zárt szekrény anyag: fa, acél, ... szélesség: nyílás + 2×horony tak

Sik tábla

Tiltó fogaskerék

hajtókar

fogasléc acél pánt

deszka

A

A

vezető horony nyílás

süllyeszthető gátak

mozgatás: = csúszás: súrlódás = görgő : görgőkocsi + sín = túl széles : beszorul ⇒ függőleges megosztás (több nyílás) kettős kampós gát

felhúzószerkezet: = fogasléc + fogaskerék = csörlő+ kábel, lánc = szimmetrikus!!! vízszintes megosztás: = külön mozgatható 2 tábla egymás fölött = felső süllyeszthető : jég, uszadék oldaltömítés hidr. méretezés : zsilip + vízugrás tábla stat. méretezés : főtartókra azonos terhelés b./ szegmensgátak H/4 H/4

nyomott karú

H/4 H/4 húzott karú süllyeszthető

csukló középpont közelében : = mozgatás önsúly és csapsúrlódás ellen mozgató berendezés: = csörlő / hidraulika

6

hengerfelületű lemez támasztó kar pillérhez csuklósan rögzítve hidr-stat. méretezés : mint sík jég, uszadék gyakran kombinált


c./ billenőlapok Halhas alakú billenőtábla íves lemez küszöbhöz alul csuklóval rögzítve = megtámasztás a legnagyobb terhelés helyén mozgató berendezés: csörlő / hidraulika teljes nyitás: lefektetve lemez hidr. méretezés : bukó + vízugrás hordalék??? gyakori kiegészítő

kereszttartó

hátfal

d./ hengeres gátak henger + ... csőrös: vízsugár nem tapad a hengerre (lüktető, szívó hatás) billenőlap : uszadék mozgatás:

egyszerü

csőrös

= pillér 2 oldalán fogassín, = hengeren fogas koszorú, = egy oldalon felhúzószerk. (pl. lánc+csörlő) alkalmazás: nagy fesztáv, kis magasság anyag: acél

sülly. csőrös

billenőlapos

pajzsos

e./ tömlős gát spec. hengeres gát műanyag tömlő vízzel/levegővel töltve szabályozás: nyomás beton küszöbbe rögzítve sugárvető egyre népszerűbb f./ kombinációk alsó/felső vízátbocsátás álló/mozgó gát 1: billenőlapos szegmens 2: kettős kampós szegmens

tömlő tele

tömlő üresen

szabályozó akna

3: két főtartós, billenőlapos sík tábla 4. három övű, billenőlapos gát 5. zárt szekrénytartós, három övű, billenőlapos gát

7


g./ magas küszöbű gátak vegyes gátak: = magas fix küszöb + mozgatható gát ált. kis magasság, nagy fesztáv

dobos gátak

h./ egyebek nyerges gátak Szektorgát

tűsgát: elavult automatikus vízszintszabályozók: ellensúllyal egyedi nagyműtárgyak : pl. tengeri viharkapuk 2.3.3. Mozgatás függőleges mozgás: csúszás: = csavarorsós = fogasléc+ fogaskerék gördülés: görgő/görgőkocsi + … = csörlő kábellel v. lánccal

olajhidraulika : hidr. emelő/sajtó: lassú mozgatás

8


Forgó mozgás csörlő kábellel v. lánccal olajhidraulika víznyomás nyomatéka? Működtetés: kézi: csavarorsó, fogasléc gépi: fogasléc, lánc, hidraulika 2.3.4. Ideiglenes elzárások kisebb műtárgyak: földgát v. pallók = vízátbocsátás: mobil szivattyú + tömlő tömlős gát : ritka horony + betétgerenda/tábla = mozgatás: kézi/gépi (darupálya) = tárolás

Schön-bak = nagy fesztáv = keret +táblák = keret állandóan víz alatt = felállítás: búvár 2.4. MOZGÓ GÁTAK BETONÉPÍTMÉNYEI 2.4.1.Általános Alaplemez = Lemez + küszöb + energiatörés Pillér fülkékkel Átmenetek 2.4.2. Alaplemez Lemez Cél: = mederbiztosítás = teherelosztás = fő/ideiglenes elzárásnak megtámasztás Szerkezet: ált. monolit, betonozás: tömbönként

9


terhek és hatások: = önsúly, víz súlya = felhajtóerő = pillérektől átadott erő?? = normál üzem + leürített műtárgy = több nyílás ? küszöb ált. alsó vízátbocsátás esetén elzárószerkezet felfekvése terhelés nyitáskor kopásálló energiatöréssel együtt energiatörés Rohanó-áramló átmenet Süllyesztett utófenék = Függőleges lezárással = Lépcsős lezárással Energiatörő = Fal = Borda = Áttört borda = Lebegő gerenda = Rehbock-fog Fenékérdesítés

10


2.4.3. Pillér Parti/meder Cél: = Szabad nyílás tagolása = Elzárószerkezet terheinek felvétele = Mozgatóberendezés elhelyezése = Teherátadás altalajra/alaplemezre? = Kezelőhíd megtámasztása = Berendezések megközelítése Kialakítás: = Fülkék, csaptámasz, stb. elférjen = Áramvonalas = Főelzárás kiemelhető Terhek és hatások: = Önsúly, víznyomás = Felhajtóerő = Elzárószerkezetből adódó terhelés = Szélnyomás (kiemelt táblával) = Jégnyomás = Kezelőhíd/közúti teher Fülkék, fészkek = Gyengíti a pillért = Terhelést ad át a pillérnek = Különleges kezelést igények 2.4.4. Átmenetek Elvárások: Kis energiaveszteség Burkolt, ezért kis hossz Ne alakuljon ki örvénylés/leválás Állékony, egyszerűen kivitelezhető Sík felületű: merőleges szárnyfal párhuzamos szárnyfal = sípfej tört lapok egyszerűen kivitelezhető Torzfelületű Hidraulikailag kedvező Kivitelezése bonyolult Egyenes vezérgörbével Inflexiós vezérgörbével Összetett Sík + torz Csatlakozások??? 2.4.5. Szivárgásgátlás mint fix gát / Vízépítés

11


2.4.6. Egyebek kezelőhíd : üzemi … közúti daru : teherbírás vízmérce: alvízben/felvízben hágcsó, korlát, stb. 2.5. EGYÉB MŰVEK 2.5.1. Hallépcső követelmények: egész évben járható árvíztől, feliszapolódástól védett fő áramlástól max. 45°-ban eltérő csalivíz jelzi bejárat/kijárat elég mélyen KV idején is közbenső medence, ha szükséges kitorkollás nyugodt vízbe megoldások: teljes műtárgy átjárható (pl. surrantó) részben átjárható (pl. pillérben medencesor) műtárgy megkerülése egyedi megoldások főbb típusok: medencesoros = bukó/búvó nyílás = függőleges nyílás érdesített meder = mesterséges érdesítés beton, rugalmas műanyag = természetes terméskő halzsilip, hallift 2.5.2. Vízkivételi mű kapcsolódó v. önálló feladata: víz hidr. kedvező kivezetése üzemvíz menny. szabályozása hordalék, jég, uszadék visszatartása helye: íves szakasz végén homorú oldalon terelő sarkantyú elhelyezkedés: oldalsó, homlok, fenék részei: torkolati küszöb : hordalék visszatartás hordalék csúsztató pad _ hordalék alvízbe merülőfal +gereb : jég, uszadék visszatartás

csatornaküszöb :hordalék elterelés öblítő csatorna + zsilip : hordalék alvízbe beeresztő zsilip : szabályozás

12


2.5.3. Hullámtéri duzzasztómű árvízlevezetés a tározótérből norm. üzem: zárva, ritkán nyitva egyszerű, üzembiztos 1. sík táblás főelzárás 2. felvízi ideiglenes elzárás (alvízi nem szükséges) 3. daru a táblák (fő és ideigl.) mozgatására 4. kezelőhíd 5. szivárgásgátlás : résfal 2.5.5. Hajózsilip : lásd később

2.5.4. Erőtelep : lásd máshol

vízfolyás

3. TÁROZÁS, VÖLGYZÁRÓ GÁTAK 3.1. ALAPFOGALMAK Időbeli & mennyiségi egyensúly igény & készlet között Síkvidéken: meder/hullámtér, (kör)töltés (lásd előbb) Domb/hegyvidék: völgyzárógátas tározás Völgyzárógát: duzzasztás a teljes völgyben nagyobb magasság + térfogat

max. DV >>> LNV

cél: vízellátás (ivó, ipari, stb.) mezőgazdaság (öntözés, halászat, vízi szárnyas) energiatermelés árvízvédelem (visszatartás) hordalékvisszatartás horgászat, üdülés, vízi sport, stb.

tározótér völgyzárógát

kedvezőtlen hatások: a teljes völgy átalakítása (flóra, fauna) talajvízviszonyok átalakítása beavatkozás a lebegtetett és görgetett hordalékviszonyokba vízhőfok megváltozik tározótér: igénytől függő, méretezés: Hidrológia (KOKOWIN 7. fejezet) művek: völgyzárógát + árapasztó + üzemi vízkivétel + fenékleürítő (Vízépítés) 3.2. RENDSZEREZÉS

13


Melyiket hol?

3.3. BETONGÁTAK 3.3.1. Jellemzők merev gáttest koncentrált terhelés az altalajra kb. 300 m magasságig

= Kr.e. 4000, Jordánia : = 1 m széles fal kőhányással megtámasztva = kb. 9 m magas, 94 m hosszú

első emlék: Előnyök: szűk völgybe alkalmas kisebb gáttérfogat építés kevésbé időjárásfüggő, mint földmű meredek fal = kisebb hullámfelfutás = kisebb biztonság elég 3.3.2. Gáttípusok

Hátrányok: süllyedésre érzékeny földrengésre érzékeny (kiv. íves gát) egyes gáttípusok építése/üzeme spec. gépet/személyzetet igényel későbbi magasságnövelés bonyolult tájképbe nehezen illeszthető

Lásd az ábrán!

3.4. SÚLYGÁTAK 3.4.1. Tömör súlygát (Vollmauer/Gewichtsstaumauer ill. solid gravity dam) Jellemzők: monolitikus, merev fal vasalatlan tömegbeton + durva adalék külső erőknek a súlyával áll ellen eredő a belső magon belül előny: gáton nagy árvízhozam átvezethető koronán út egyszerű tudatos rombolásnak ellenálló nem fagyérzékeny hátrány: szigorú elvárások: kúszás, zsugorodás kihasználatlan betonszilárdság alkalmazás: igen gyakori kb. 300 m magasságig sziklás altalajon teknő alakú völgy, bármely szélességgel 3.4.2. Üreges súlygát (Hohlmauer/ Zellenmauer ill. hollow gravity dam) Jellemzők: súlygát üreggel = elemek sorozata „hiányzó” résznek statikai szerepe nincs

14


gát alatt szivárgó víz nyomott felülete kisebb előny: anyagtakarékos, jobb anyagkihasználás kedvezőbb szivárgási viszonyok ferde hátfal biztonságosabb hátrány: meredek völgyoldal pillérek alapozási síkja eltérő összetettebb statikai viszonyok ált. vasbeton bonyolultabb kivitelezés elemek közötti függőleges szigetelés alkalmazás: viszonylag ritka 3.4.3. Könnyített szerkezetek 3.4.3.1. Pilléres gát (Pfeilerplattenmauer ill. slab deck buttress dam) Jellemzők: hiányzó önsúlyt a nagy víznyomás üreges súlygátból, könnyítés helyettesíti kihajlásbiztos pillér+vízoldali betonlemez max pillértáv: 6 m (vb.) .. 12 m (feszített.) lemez a megtámasztásnál fogazott + Ambursen-gátnak is nevezik szigeteléssel ellátott előny: lásd 3.4.2. pont, valamint igen lecsökkentett talpazati víznyomás vízoldalon nincs húzófeszültség egyszerű, áttekinthető statika

nagyszámú azonos műtárgyelem (előreill. sorozatgyártás)

hátrány: vasalás szükséges minőségi betont igényel pillér oldalsó elmozdulásra érzékeny

vízzárás az elemek illesztésénél kivitelezés: szakmunka nagy, koncentrált talajfeszültség

alkalmazás: gyakori (több, mint 400) kb. 100 m magasságig

széles völgy altalaj süllyedésre nem érzékeny

3.4.3.2. Pillérgát (Pfeilerkopfmauer ill. massive head buttress dam) Jellemzők: előző továbbfejlesztése, pillértáv kisebb pillérfő: = sík : egyszerű = törtvonalú : könnyű kivitelezés = lekerekített : jó teherelosztás = kettős : állékony hátrány: előny: vízoldalon nincs húzófeszültség (repedés, télen nagy hőmérsékleti eltérés a pillér 2 korrózió) oldalán betontakarékos (súlygát 40 %-a) pillérfők közötti vízzárás bonyolult beton teherbírása kihasználva egyenetlen süllyedést nem viseli el lényegesen lecsökkentett talpazati víznyomás kivitelezés magas minőségi elvárással kisebb pillértáv kisebb talpnyomás alkalmazás: 150 m magasságig

15


3.3.3.3. Hengeres pilléres gát (Gewölbereihen-/Kuppelreihenmauer ill. multiple arch dam) Jellemzők: leggyakoribb pilléres gát hengeres (ábra) v. 2 irányban ívelt legnagyobb pillértáv erősen dőlt vízoldal : állékonyság növelése előny: betontakarékos (súlygát 40-70%-a) ív jó teherelosztó nincs vízoldali függőleges vízzárás mentett oldal könnyen bejárható látványos

hátrány: bonyolult kivitelezés összetett statika jó teherbíró altalaj üzemi műtárgyak a gáton kívül

alkalmazás: max. 150 m adalékanyag korlátozott mennyiségben

3.5. ÍVES SÚLYGÁT (BOGENGEWICHTSMAUER ILL. ARCH GRAVITY DAM) Jellemzők: átmenet : súlygát/íves gát erőátadás: fenék + rézsű völgyoldali változó talpszélességet jól követi előny: anyagtakarékos súlygáthoz képest teherbírás kihasználva egyenletes tehereloszlás fenéken és oldalt ív miatt kevesebb vízoldali zsugorodási repedés víz- és mentett oldali hőmérsékletkülönbségből kisebb feszültség üzemi műtárgyak gáttesten, gáttestben. út koronán hátrány: ??

alkalmazás: nagy gátmagasság, széles völgy völgy teherbírása gyenge

16


3.6. ÍVES GÁTAK 3.6.1. Egy irányban íves (Bogen/ Gewölbestaumauer ill. arch dam) Jellemzők: víznyomást az ív a völgyoldalnak adja át görbület olyan, hogy csak nyomás lehetséges függőleges hatás csak a gát önsúlya kialakítás állandó sugarú : függőleges vízoldal állandó (kb.133°) nyílásszögű : középen függőleges mentett oldal változó sugarú és nyílásszögű : középen függőleges mentett oldal előny: állandó sugár: egyszerű zsaluzat anyagtakarékos (súlygát kb.60%) kisebb tömeg = gyorsabb építés rugalmas szerkezet földrengésre kevésbé érzékeny hőmérsékletváltozás okozta deformációra nem érzékeny kihasznált betonteherbírás alacsony talpazati víznyomás zsugorodási hő jól elvezethető hozzáférhető mentett oldal hátrány: csak teherbíró talajra munkahézagok gondos kialakítása vasalás ált. szükséges állandó nyílásszögű: vízoldal nehezen hozzáférhető (építés) építés alatt vízfolyás elterelendő út keskeny gátkoronán csak ha feltétlenül szüks. alkalmazás: állandó sugarú: U alakú völgyben, közepes magassággal állandó nyílásszögű: V alakú völgyben általában:

Lkorona 〈5 H

3.5.2. Két irányban íves (Kuppelstaumauer ill. dome-shaped dam) Jellemzők: állandó nyílásszögű gát továbbfejlesztése függ. tengely körül forgási, vízsz. hiperboloidlemez nincs függőleges falszakasz korona mentett oldalon a fal fölé hajlik teljes magasságában keskeny

17


előny: mint íves rugalmas, alakváltozást jól viseli kis tömeg, jól kihasznált betonteherbírás hátrány: különleges betonminőség (magas cementarány) kémiailag agresszív vízzel szemben sérülékeny bonyolult statika és kivitelezés falon nem lehet nyílás gáton átbukás rezgésmentes

építés alatt vízfolyás elterelendő

alkalmazás: magas duzzasztás szűk völgyben

általában

Lkorona ≈ 1÷ 6 H

3.7. PÉLDÁK név

hely

Grande Dixence

Svájc, Wallis Olaszo., Szicília Mexikó, Tijuana Franciao., Szavoja Kanada, Quebec USA, Nevada / Arizona Franciao., Szavoja Olaszo., Veneto

Ancipa Abelardo Rodriguez Roselend Daniel Johnson Hoover Tignes Vaiont

típus

cél

max. H, m

korona L, m

súlygát

energiat.

285

695

15

198

üreges súlygát

energiat., öntözés

105

253

4.5

pilléres

ivóvíz

57

579

5.7

energiat.

pill. 57 max.105

806

energiat.

214

366

5.2

47

íves súlygát

energiat., vízellát.

221

380

13.7

201

hengeres

energiat.

180

375

14

kétirányban ívelt

energiat.

262

190

2.9

pillér + íves hengeres pillér

B, m kor. talp

Ató ha

Vtár mill.m3

Vgát mill.m3

épült

400

400

6

1962

94

30.4

0.36

1953

67

137 320

1937 0.95

1961

141800

2.3

1968

63900

35200

2.5

1936

45

280

230

0.64

1953

22.1

270

169

0.35

1960 1963

3.8. KŐ- ÉS FÖLDGÁTAK (STAUDÄMME ILL. EMBANKMENT DAMS) 3.8.1. Általános Jellemzők: mérete miatt jó teherelosztó legrégebbi/legegyszerűbb gáttípus völgyfenék/oldal bármilyen lehet lassú kivitelezés konszolidáció vízzáró + támasztó test rugalmas, hajlékony szerkezet előny: laza talajon is kialakítható süllyedésre nem érzékeny földrengésre nem érzékeny

egyszerű kivitelezés egyszerű továbbfejlesztés/emelés tájba jól illeszkedik

hátrány: hullámverésre bármely DV-nél érzékeny nagy magassági biztonság szükséges üzemi/árapasztó mtgy. szerkezetileg külön mentett oldali rézsű erózióra érzékeny

kivitelezés időjárásfüggő nagy tömegű = anyag szállítása = süllyedés

alkalmazás: világszerte a gátak kb. 60 %-a

magasság: …330 m

18


anyag: föld kavics kőhányás 3.8.2. Földgátak lásd Vízépítés 3.8.3. Kőgátak Jellemzők: anyag: kavics, görgeteg, zúzottkő szórt (ritkán rakott) részek jól elválnak ált. homlokszigetelés előny: gépesíthető kivitelezés (szállítószalag) belső súrlódás miatt meredekebb rézsű nagy pórusméret : könnyen vízteleníthető

átbukás gáton megoldható

hátrány: bonyolult vízzárás alkalmazás: viszonylag ritka 4. VÍZÁTVEZETÉSEK 4.1. ALAPFOGALMAK meder: szállít + műtárgy: szabályoz, emel, szétoszt Célok: Vízellátás (komm, mg, ipari, ökol, jóléti) Q Hajózás H Energiatermelés Q×H Feladat: vízmennyiség/vízszint biztosítása Vízkormányzás: víz eljuttatása a vízkivételtől a szolg.helyig, szétosztás, csurgalékvíz el Vezérlés nélkül: állandó Q be, haszn., maradék el Alsó vezérlés: fővízkivétel annyi vizet ad a rendszerbe, amennyi elfogy, azaz igény alulról, felhasználó általvezérelt, nincs fölös víz Felső vezérlés: fővízkivétel szolgáltat, felhasználó hozzá igazodik, fölösleg el Vegyes vezérlés: kettő együtt + tározó a kiegyenlítéshez Böge: két vízszintszabályozó közötti mederszakasz Szabályozás: folyamat valamely jellemzőjét addig változatni, amíg az egy adott, megkívánt állapottól eltér (pl. vízszint-szabályozás) Vezérlés: megkívánt állapot elérése egy másik jellemző változtatásával (pl. vízhozam) Statikus szint: Q =0 esetén, az alvízszinttartó mtgy. által meghatározott szintű vízszintes felszín Dinamikus szint: max. Q-hoz tartozó felszín Magas vezetésű csatorna: vízszint a terep fölött (ált. öntöző) Mély vezetésű csatorna: vízszint a terep alatt (ált. belvíz)

19


4.2. TISZA-KÖRÖSVÖLGYI EGYÜTTMÜKÖDŐ VÍZGAZDÁLKODÁSI RENDSZER

4.2.1. Jellemzők Vízfolyások, csatornák (önt, belvíz, kettős műk.) és műtárgyak összetett vízkormányzási rendszere Cél: Tiszántúl (főként mg.) vízellátása Körös-völgy vízpótlása Eredete: 1930-as évek Fő részei: Tiszalök + Keleti-főcsatorna rsz. Kisköre + Nagykunsági-főcsat. rsz. Hortobágy, Hortobány-Berettyó Vízlépcsők a Körösökön 4.2.2. Tiszalöki rendszer 4.2.2.1. Tiszalöki vízlépcső Elkészült: 1954 – 1957Duzz. mű: háromövű, billenőlapos Erőtelep Medertározás KFCS kiágazás: Tisza 519+300 fkm 4.2.2.2. Tiszavasvári vízbeeresztő és hajózsilipek KFCS 4+700 fkm KFCS felé: egy műtárggyal megoldva = víz és hajó beeresztés (hajózsilip) 4.2.2.3. Keleti-főcsatorna (KFCS) Kb. 100 km hosszú Névleges kap. a NYFCS fölött 60 m3/s Mélység 3 – 4 m Szabályozás: T.vasvári, Balmazújváros, Bakonszeg 200 ezer ha öntözés 4 ezer ha tógazdaság 4.2.2.4.Nyugati-főcsatorna (NYFCS) Hossz: 70 km Névleges kap. 25 m3/s

= árvízkapu = felső fő sík tábla, alsó fő támkapu NYFCS felé: szegmens beeresztő zsilip Vízátadások: = H – B: kb. 5 m3/s = Körös-rendszerbe 8 m3/s Debrecenbe ivóvíz Balmazújvárosig hajózható (700 t uszály) Tiszatáji vízikörút

Főként halastavak Felső vezérlésű rsz.

4.2.3. Kiskörei rendszer 4.2.3.1. Kiskörei vízlépcső Lásd kirándulás 4.2.3.2. Nagykunsági-főcsatorna (NK) Nyugati + keleti Hossz: 75 km (NY ág) +18 km (K ág) Névleges kap. 80 m3/s 126 ezer ha öntözés

Vízátadás: = K ágon H - B-ba 10 m3/s = NY ágon Hármas-Körösbe 5 m3/s Alsó vezérlésű

20


4.2.4. Hortobágy – Hortobágy-Berettyó (HB) Torkolat: árvízkapu Természetes eredetű = Hajózás Mezőtúr – Túrkeve között Esetenként időszakos volt = Hármas-Körös árvizeinek kizárása Belvíz főcsatorna 4.2.5. Körös-völgy Saját vízkészlet megtartása Átvezetett víz visszatartása

Vízátadás Körös-Maros közbe Hármas-Körösön hajózás

Békésszentandrás Hármas-Körös 47 fkm 1937-42 között épült 2 nyílás, kettős kampós gát

mozgatás láncokkal történik hajózsilip medertározás 25.3 millió m3

Békés Kettős-Körös 26+310 fkm 1967-68-ban épült 2 nyílás, billenőtábla Körösladány Sebes-Körös 1+367 fkm épült 1974-77 között 2x18 m-es nyílású billenő táblás Gyula Fehér-Körös 7+042 fkm 1895-96-ban épült tűsgát 1997-98. rekonstrukció: tömlős gát Bökény: tűsgát, hajózás, üzemen kívül

mozgatás gall lánccal a tározott vízmennyiség: 4.7 millió m3

olajhidraulikus mozgatású a tározott vízmennyiség 2.0 millió m3 Öntözővíz, ökológiai és esztétikai víz Gyula, Békéscsaba, Békés

4.3. JÁSZSÁGI-FŐCSATORNA eredeti elképzelés szerint Kisköre Zagyva+Tarna (+ Tápió) völgy vízpótlása akkor nem valósult meg 1990-es évek szárazabb időszaka : = előtérbe kerül javaslat: meglevő JFCS-től = Zagyváig grav. főág (JFCS-Z ág) = kb. középen kiágazás + sziv.telep + grav. csatorna Tarnáig (JFCS-T ág) Z ágak: Hanyi-érig (kb.6 km) magas,utána: = Z1 : mély vezetésű, 34 km, terület súlypontján át = Z2 : ált. mély vezetésű, 36 km hosszú, táblásításhoz jól igazodik = Z3 : magas vezetésű, 34 km, terepadottságok miatt legdélebbre T ágak: 2 változat, bármely Z ághoz = T1 : Z ágtól alsó sz. + sziv. (H =7.65 m) + 2.1 km nyomócső + 16 km ált. magas vez.csat. = T2 : Z ágtól alsó sz. + sziv (H =5.35 m) +0.7 km nyomócső + 15 km ált. mély vez.csat. mindösszesen 6 vonalvezetési változat, csésze szelvény, 3 vízhozamváltozat AZÓTA SEM VALÓSULT MEG

21


4.4. DUNA-VÖLGYI RENDSZER 4.4.1. Ráckevei-(Soroksári) Duna (RSD) 1838. árvíz nyomán = meder szűkítése (Kopaszi-zátony) = főág vízszállításának megnövelésére = Gubacsi-híd környékén földgát+zsilip Kvassay- zsilip: = hajózsilip (1913) = beeresztő zsilip (sík tábla, 3 nyílás, 1927) = erőtelep (1967), szivattyú is! Tassi zsilip (1927) = hajózsilip = vízerőtelep vízleeresztővel egybe = 1956. erőtelep megrongálódott, elbontva = vízleeresztés hajózsilipen RSD hasznosítása = Belvízbefogadó: Gyáli rendszer, DTCS, I. árapasztó, névleges kapacitás Σ30 m3/s = Vízbázis : DTCS, I. árapasztó, KÖF névleges kapacitás . Σ30 m3/s = Vízerőhasznosítás = Hajózás (főként szabadidős), üdülés, sport „Ideiglenes” üzem

= Felső rész elmocsarasodás, alulról árvíz bejuthat = Átfogó megoldás : 2 zsilippel lezárni

4.4.2. Duna-Tisza csatorna (DTCS) 1715: A Tiszát a Dunával „öszvekaptsoló ujj hajókázható Tsatorna” (Dillher báró felterjesztése, 1715) cél: (akkor…azóta) = szállítás = területfejlesztés = energiatermelés = hátsági vízpótlás = tiszai vízátvezetés napjainkig rengeteg változat = magas- és mélyvezetéssel = egycélú/többcélú megépült: (1948) = Dunaharaszti - Sári = fél szelvénnyel 4.4.3. Duna-völgyi főcsatorna (DVCS) Dunával párhuzamos Hátság lábánál belvízcsatorna

épült 1920-30-as évek tokokat: Baja, zuhogón visszavezetett Q ≈ 5-6 m3/s,

22


4.4.4. Kiskunsági öntöző főcsatorna (KÖF) egykori fokmedrek összefűzésével RSD-ből Tassnál grav. vízkiv. zsilip 16 m3/s böge: 10-15 km hossz épült: 1960-as évek

célok: = öntözés = 1600 km2 csatorna- és holtág rsz. ökol. vízigénye = Duna-völgy vízpótlása Baja fölött

4.5. TAVI VÍZPÓTLÓ RENDSZEREK 4.5.1. Általában Velencei-tó, Balaton Aszálykárelhárítás? Jóléti hasznosítás? Mi az állami/vízügyi feladat, mi az önkormányzati feladat és mi az üzleti haszon? 4.5.2. Velencei-tó Vízgyűjtő: 600 km2 Térfogat: 46 mill.m3 Táplálja: K : Vereb-Pázmándi vf., NY : Császárvíz Leeresztés: Dinnyés-Kajtori csatorna Nádor-csatorna Sió Vízpótlás: = Zámolyi és Pátkai tározók: „saját víz” = karszt (Rákhegy) Zámolyi (1971) Árvízcsúcs-csökkentése (tó túltöltődése) kialakuló vízhiányok pótlása Császárvíz 15+610 km Vízgyűjtő: 248 km2

Térfogat : = ÜV: 4.5 millió m3 , 272 ha = Max: 7.8 millió m3, 383 ha

Pátkai (1974) 1 : a Velencei-tó vízszintjének szabályozása 2. halasítás, horgásztóként történő üzemeltetés Császárvíz 9+470 km

vízgyűjtő 351 km2. ÜV: 7.85 millió m3, 312 ha Max: 9.45 millió m3 , 328 ha

a vízállás mesterséges növelésére jelenleg további beavatkozásra lehetőség nincs vízminőség az elmúlt években elfogadható ( a vízgyűjtőn, a tó környéki településeken tett intézkedések – csatornázás hatása) a tóparton a „közérzet” javítására fokozott karbantartás többéves csapadékszegény ciklusok bármikor lehet vizsgálandó: szabad-e, kell-e és milyen feltételek mellett mesterségesen vízpótlás tisztázandók a vízpótlás műszaki-hidrológiai, gazdasági feltételei (pl. többlet víz karsztból, más vízkészlet, költségek, megosztásuk) Velencei- tavi kistérség 4.5.3. Balaton vízfelülete: 600 km2 vízgyűjtő területe:5800 km2 part hossz (kikötőkkel) 235 km. tó hossza 78 km átlagos szélessége 7.7 km víztömege kb. 2 milliárd m3

átlagos mélysége 3.3 m általában befagy, = átl. jégvastagság 20-25 cm fő tápláló vízfolyás: Zala = teljes vízgyűjtő 45%-a Balatonkiliti duzzasztó: esztétika

23


Sió: = torkolati vízgyűjtő: 14728 km2 = ebből Balaton + Zala 5.775.km2 = Kapos 3242 km2 = Nádor + Velencei-tó 3450 km2

leeresztés: = Siófoki zsilip (1942-47) Sió = 2 nyílású sík tábla (névl. 80 m3/s) = Hajózsilip (kb. 10 – 15 m3/s) = Alvízi meder: tényl. kb. 50 m3/s Vízszintszabályozás Déli-vasút biztonsága Évszakonként változó Egyre szűkebb sáv Most 40 cm

120

H, cm

Szabályozási sáv

110 100 szélső szintek

90

opt. szint 80 70

hó

Vízkészletek: C : a tóra hulló csapadék H : felszíni hozzáfolyás P : vízfelszín párolgása Vh : közvetlen vízelhasználás ∆K : a tó vízkészletváltozása L : levezetés a Sió keresztül

XII.

XI.

X.

IX.

VIII.

VII.

VI.

V.

IV.

III.

II.

I.

60

VÍZHÁZTARTÁSI TÉNYEZŐK (MM/ÉV), 1921-2003. C H P L Vh ∆KT minimum 433 293 723 -180 0 15 átlag 617 886 902 601 590 32 maximum 905 1974 1073 2031 1791 51

Vizpótlás ? 1. Karszt HIDEG + meleg karszt bauxitbányászat: néhol 100 m sülly. elapadt források: hozzáf. csökken felhagyás : visszatöltődés ivóvíz vízpótláshoz még kevés Balatonba juttatás: = meglevő patakok, megoszló 2. Talajvíz, hévíz kevés minősége nem megfelelő 3. Mesterséges csapadék megbízhatatlan nemzetközi jogilag rendezetlen

24


4. Duna a Sió megfordítása 4 további vízlépcső: Siójut, Ozora, Sárszentlőrinc, Sióagárd 6 reverzibilis sziv.telep: előzőek + Siófok + Szekszárd (torkolat) 5. Dráva : mennyiség bőséges minőség megfelelő a./ keleti: = Barcstól 55 km nyomócső vízvál.ig = kisvízfolyásokon át Fonyód körny. = betáplálás nem a Keszthelyi–öbölbe 6. Mura mennyiség bőséges minőség parti szűréssel megfelelő emelni kell határfolyó

2

karszt talajvíz, hévíz

3

mest. eső

4

Duna

5a

Dráva K

emelni kell határfolyó b./ nyugati: = Mura tork. alatt 11 km üv.csat, 15 km nyomócső vízválasztóig = kiegyenlítő tározó = 40 km kisvízfolyásokon át Zalába Murakeresztúrtól 25 km nyomócső kisvízfolyásokon át Kis-Balatonba = patakok rendezése = Kis-Balaton elviseli?

7. Rába mennyiség épp elég minőség elfogadható a./ gravitációs = vízkivétel Körmendnél = 15 km kisvízfolyásban = 5 km grav. alagút vízválasztó alatt = 1.5 km csatorna, = 15 km Sárvíz, 72 km Zala = nincs gépészeti berendezés b./ szivattyús 1

energiatermelés vízeresztéskor + hajózás mellékvízek (Kapos, Nádor) rendezése Duna minősége??? tó áramlása megfordul?

magasabban van, mint a Zala vízválasztó közel = vízkivétel Körmendnél = kisvízfolyás + tározóban = sziv.emelés vízválasztón felső tározóba = erőtelep + alvízcsatorna = 15 km Sárvíz, 72 km Zala = energia visszanyerhető

minő-ség

mennyi-ség

jó rossz, más

din. kevés

csőben nincs

kevés

?

?

rossz

bő

jó

bő

5b Dráva NY

jó

bő

nagyon hosszú hosszú

6

jó

elég

hosszú

hosszú

jó

épp elég

rövid

hosszú

tározás rontja

tározással elég

rövid

hosszú

Mura

Rába grav. Rába 7b sziv. 7a

nincs

hossz mederben rövid

idegen víz

energia-igény

egyéb

saját víz

kevés

vissza-tölt.

idegen

? bizonytalan Sió lépcsőzés

sió

idegen

sok

hosszú

utazik

sok

határ

hosszú

utazik Zalában utazik Zalában utazik Zalában utazik

sok

határ

sok

határ

nincs

grav.

vissza-nyerhető

NEM SZÜKSÉGES!!!!! 2007. tavasz: Balaton 115 cm fölött kb. 1 hónapig

25


5. VÍZI KÖZLEKEDÉS 5.1. FŐBB JELLEMZŐK Előny: nagy tömegű árú egyedi alak/méret/súly csekély pályaellenállás kedvező önsúly/raksúly arány természetes víziút létesítés/fenntartás alacsony költségű kisebb menetrendi kötöttség

Hátrány: kis sebesség feladó/leadó állomásig el kell juttatni átrakás (konténer nem minden esetben lehet) kötött vonalvezetés meteorológiai/hidrológiai viszonyok korlátozhatják

Összehasonlítás: közút/vasút/víziút (Forrás: Szövetségi Hajózási Felügyelet, Németország, 1997 … 2007) Pályaellenállás: közút : 120 – 150 N/t vasút : 30 – 50 N/t víziút : 12 - 20 N/t Baleset okozta károk: közút : 1.78 DM/tkm vasút : 0.12 DM/tkm víziút : 0.01 DM/tkm 1 db 1500 t-s önjáró uszály helyettesíthető 38 db 40 t-s vasúti kocsival 50 db 30 t-s teherautóval Zaj-, talaj- és vízvédelem ktg. közút : 0.87 DM/tkm vasút : 0.70 DM/tkm víziút : 0.01 DM/tkm 5.2. JÁRMŰVEK hajó : belvízi ↔ tengeri géphajó: saját géppel hajtva = lapátkerekes (gőzgép) = hajócsavarral = légpárnás: légcsavar, víz fölött lebeg = hordszárnyas: bemerülő szárnyra ható erő kiemeli a vízből kishajó: hossza < 20 m, kivéve = ha nem kishajót mozgat = a komp, = ha >12 főt engedélyezték; komp: víziúton átkelésre : önjáró, vontatott, köteles úszó munkagép: önjáró, vízi munkára, pl. kotró, cölöpverő, daru úszómű: helyváltoztatásra nem szolgáló, úszó létesítmény

26


uszály : vontatni bárka : tolni karaván: vontatott: géphajó (vontató) + uszály(ok) tolt: merev kötelék, legalább egy a géphajó (tolóhajó) előtt mellévett alakzat: oldalukkal csatolt kötelék, egyik tag sem lehet a géphajó előtt speciális hajók: sárdereglye : kotrási anyag önürítő uszály: víz alatti folyószab. művek kivitelezése dokkhajó: hajójavítás jégtörő hajó: excentrikus súlyok mozgatása 5.3. HAJÓELLENÁLLÁS, MERÜLÉS 5.3.1. Mederszűkítés okozta formaellenállás 5.3.2. Oldalsúrlódás 2.25 Egybe kezelve: W = g (k ⋅ Ah + ξO )vr (tapasztalati) vr, m/s : a hajónak az áramló vízhez W, N : hajóellenállás viszonyított relatív sebessége, k, : hajó alaki tényezője, k = 1.7 … 3.5 Ah, m2 : a hajó vízbe merült keresztmetszete n (vh ± v ), és n = Acs vr = ξ, : a hajó felületének súrlódási tényezője, n −1 Ah ξ = 0.14 … 0.3 vh, m/s : a hajó állóvízi sebessége O, m2 : a hajótest nedvesített felülete A , m2 : a csatorna keresztmetszete cs

v, m/s

: a víz áramlási sebessége

5.3.3. Hullámzás Orr: duzzasztás (hullámhegy) Hajó mellett: visszaáramlás Hajó az orr irányában megdől ∆t : többlet merülés hajó sebessége Függ: mélység hajóút szélessége 5.4. VÍZIUTAK JELLEMZŐI, KÖZLEKEDÉSI SZABÁLYOK

5.4.1. Hajóút geometriai jellemzői Cél: biztonság hatékonyság : W min. döntő: vr Mélység (h), merülés (d): Terület: n =

h−d ≥ 0.3 h

Acs ≥5 Ah

Szélesség (B): ahol a mélység biztosított

27


Kanyarulati sugár (R): Centrifugális hatások miatt a hajó tengelye NEM az ív érintője! Elfordulás NEM a középpont körül Forgási középpont ≈ első harmad Kilendülés szöge β ≈ 5 … 18° βhegy < βvölgy Biztonsági sáv, szélesítés Egyenes és ív között = nagy R: nem szüks. átmenet = kis R: kell átmenet Magasság: hidak, kábelek 5.4.2. Hajóút kitűzése és jelzései kitűzés: egyezményes jelekkel megjelölni = hajóút iránya, széle, mélysége, = hajózási akadályok, korlátok = hajóműveletek helye, stb. parti és úszó jelek, táblák, bóják fény- és hangjelzések

Néhány példa, táblaméret: = négyzet: 1×1 m, = téglalap: 1×1.5 m Hajózási szabályzat: a hajóút jobb/bal oldala/partja a völgymeneti hajó szerint = jobb: henger alakú, vörös bóják = bal: kúp alakú zöld bóják

Nemzetközi Dunabizottság: 11 tagállam egyezménye a dunai hajózás szabályozására 5.4.3. Hajóosztályok, karavánok Az európai közlekedési miniszterek konferenciája alapján

28


5.5. VÍZIUTAK TÍPUSAI 5.5.1. Hajózási célú folyószabályozás Hajózást korlátozza: árvíz, kisvíz, jég Szabályozás: űrszelvény biztosítása Kisvízi (KV) szabályozás: mellékág lezárás mélység növelés szabályozási művel (párhuzammű, sarkantyú, stb.) éles kanyarulatok megszüntetése 5.5.2. Hajózás csatornázott vízfolyásokon egymáshoz kapcsolódó vízlépcsőkkel hajózási mélység biztosítása kanyarulati sugár NEM nő!! általában többcélú művek (vízerőhasznosítás, vízátvezetés) Vízlépcsőkiosztás: Kisvízi felszíngörbe szerint laza: = van duzzasztás nélküli szakasz = KV szabályozás szükséges

szoros átfedéses: = végig duzzasztott = eredeti KV emelve

Duzzasztás: Kisebb sebesség Kisebb menetellenállás Rövidebb utazási idő Hidraulikai hatások: (lásd 2.1. pont) vízállástartósság változik árhullám ellapulás erősebb korábbi állójég vékonyabb jégtakaró hordalékmozgás: alvíz kimosás, felvíz kiülepedés 5.5.3. Hajó- és hajózható csatornák Hajócsatorna: egycélú (pl. RMD) Hajózható csatorna: több célú (pl. KFCS) 5.5.3.1. Elhelyezkedés: Oldalcsatorna: párhuzamosan egy nem vagy nehezen hajózható vízfolyással Megkerülő csatorna: műszaki, gazdasági v. egyéb eredetű hajózási akadályt kerül ki Kiágazó csatorna: valami megközelítésére Összekötő csatorna: vízrendszerek között, gyakran vízválasztón keresztül 5.5.3.2. Vízszintes vonalvezetés: minél rövidebb legyen minél több települést érintsen alkalmazkodjon a domborzathoz hosszú, egyenes szakaszokból

nagy görbületi sugarú ívek ívek között min. 200 m egyenes uralkodó széliránnyal nem párhuzamos állékony, nem folyósodó altalaj

29


5.5.3.3. Magassági vonalvezetés: magas vagy mély Általános elvek: = 2 zsilip közt 1 zsilipelésnyi idő a vízszintes v. kis esésű (0.2 – 0.5‰) torlódások elkerülésére minimális földmunka legfelső böge: gerinctartály max. 30 m bevágás = elég térfogat a zsilipelés vízveszteséghez csatornaszint talajvízszint közúti/vasúti keresztezés hajózsilip alvízében = túl magas csat. szint: elszivárog keresztezés vízfolyással: = túl mély csat. szint: víztelenít = csat. szintje alatt: csatornahíd = kötött talaj: szűk hatásterület = szintben: bújtató = laza talaj: széles hatáster. = fölötte: víz felhasználható zsilipeléshez hajózsilipek kiosztása: egyenletes = hajózható: átjárás biztosítandó = magasságilag = vízszintesen 5.5.3.4. Magas vezetésű: terephez igazodik vízválasztóhoz emelni kell felső szakasz vízpótlása egylejtésű/kétlejtésű előny: = kisebb földmunka = egyszerűbb kivitelezés = jobban illeszkedik a terephez = talajvizet kevésbé befolyásolja = kikötés/rakodás egyszerűbb = út/vasút keresztezés egyszerű = kisebb a területe hátrány = sok/magas hajózsilip = gerinctartály vízellátása = ált. nem többcélú 5.5.3.5. Mély vezetésű: a két összekötendő vízfolyás magasságához igazodik magasabbtól az alacsonyabb felé lejt nagy bevágás, kevés/semmi műtárgy előny: = egyszerűbb fenntartás/üzemeltetés = vízellátása megoldott = többcélú hátrány: = nagy rézsűről hordalékbemosódás = költséges földmunka = út/vasút nagy bevágást keresztez = bonyolult kivitelezés = kikötés/rakodás bevágásban nehézkes = TV viszonyok erősen változhatnak = nagy terület = TV beáramlás rézsűállékonyság

5.5.3.6. Keresztszelvény Alak: trapéz, tört trapéz, csésze, négyszög, … Méret: minél nagyobb, mert ellenállást csökkent n=Acs/Ah egyjáratú : nmin = 3.5 kétjáratú : nmin = 5

30


Csatornaszélesség (B) a megterhelt hajó fenékszintjén: egyjáratú : B > b + 4..6 m kétjáratú : B > 2b + 6..9 m

Mélység: hajófenék alatt min. 1 – 1.5 m nagy mélység: ellenállást + eróziót csökkent

Rézsűhajlás: partállékonyság Rézsűvédelem - burkolat: hullámverés (hajó+szél) ellen: = felfutó + visszafolyó víz = üzemvízszinten ( ± 1 m) = kavics/kőterítés = nád: nem nőhet bele a hajóútba = gyepesítés: visszafolyás burkolat: TV szabályozás is = zárt burkolat : vízzáró = agyag aljzat: kolmatáció = szivárgó árok 5.5.4. Csatornák különleges szakaszai, elemei Csatorna: csak egy-, vagy többirányú közlekedésre Különleges szakasz, elem: vmi keresztezése manőverezés biztonsági berendezések = megállás, várakozás szintkülönbség leküzdése (5.6. pont) = kikerülés, előzés kikötés/rakodás (5.7. pont) = megfordulás = ki/behajózás valahova Várakozótér: elágazásoknál, kikötőknél (5.7 pont), zsilipnél (5.6 pont) megszakítás nélküli hosszú szakaszon kikötőbak, lépcső, csatlakozó közlekedés Mindkettő: Irányító / jelzőrendszer

Kitérő: egyjáratú (forgalmas többj.)csatornán találkozás, előzés hely: forgalomtól függő méret: szabványhajó több járatra

Hajófordító elágazásoknál, kikötőknél (5.7 pont) várakozóknál (5.6 pont) megszakítás nélküli hosszú szakaszon hajóutat ne zavarja alak: ∆ méret : ≈1.5 mértékadó hajó

31


Csatorna elágazása minden ág hajózható

minden irányban átjárható

Csatornatorkolat folyó + csatorna szerelvény: = részben már kis sebességű v. álló csatornában = részben term. sebességű folyóban behajózás: = áramlásiránnyal ellentétesen = hegyes szögben : partra sodródás veszélye! kiágazás: = homorú (mélyülő) parton, tetőpont alatt = hordalékbejutás csavaráramlással minimum! = szűk bejárat, utána kiszélesedés: hord. csapda árvíz: hordalékot juttat be, apadás: részben kimossa = csatorna függetlenítése: árvízkapu Keresztezések áteresz: magas vezetésű csatorna alatt bújtató: megszakítja a hord.szállítás hord.fogó kábelátvezetés híd: űrszelvénynek megfelelő / nyitható alagút a csatorna alatt (aquaduct) = ha a híd túl magas lenne = rakomány v. árboc nem fér el = gyakori nyitás akadályozza a közúti forgalmat csatornahíd = domborzat indokolja = vízzárás = ne okozzon szűkítést navigációs/távbeszélő rsz. biztonsági kapu: magas vezetésű csat. leürülése ellen 5.6. VÍZIUTAK MŰTÁRGYAI 5.6.1. Hajózsilipek 5.6.1.1. A hajózsilip folyami v. csatorna műtárgy szintkülönbség max. 30 – 40 m méret alapján: = bárka/csónak zsilip = hajózsilip = hajóvonat zsilip zsilipelés: = kamra szintje felvízzel vagy alvízzel megegyező = töltéshez felvíz fogy!!! = csatorna vízpótlás!

32


5.6.1.2. A zsilip típusai Elhelyezkedés: duzzasztóművel együtt: = főelzárás tengelye fölé vagy alá = hajóút/sodorvonal = árvízlevezetés üzemvízcsatornában v. külön csatornában. Típusok: kamrás zsilip: = kisebb magasság = alsó kapu a felvízig ér aknás zsilip = túl magas alsó kapu = alvízi oldalon űrszelvény fölött fix fal zsiliplépcsők = egy zsilip túl magas lenne = kamrák közvetlen egymást követve = csatornaszakaszokkal megszakítva: egyszerűbb közlek. szervezés középkapus: = változatos hajóméretek = víztakarékos akármelyik fenti lehet = egyedi = kettős: egymástól független = iker: egyik tölt/másik ürít (víztakarékos) különleges (5.6.1.7. pont) = takarékmedencés = édes/sós = árvízkapu csak folyó felé: árvíz alatt hajózás nincs mindkét oldalon: árvíz alatt lehet hajózás 5.6.1.3. A zsilipkamra Függőleges falú, U szelv. mtgy. beton súlytámfal = stabil, magas = benne hely töltéshez vb. keret, talpas támfal = stabil, magas szádfalas/résfalas = rugalmas, korlátozott magasság tégla v. kő falazat : régi, alacsony ritkán rézsűs kamrafalban/falon + fenéklemezben: töltő/ürítő rendszer elemei = csatornák, aknák, nyílások = szabályozó/elzáró/mozgató berendezések

33


felszerelések: = kikötőbak: parti, fali (egymás alatt ≈1.5 m-ként), úszó = hágcsó, világítás, forgalomirányítás = biztonsági: ütköző gerenda: oldalt + kapun hajófogó : alsó támkaput védi az ütközéstől gyakran egybe zsilipfővel + berendezéseivel 5.6.1.4. A zsilipfők és a zsilipkapuk zsilipfő feladata: zsilipkapu rögzítése mozgatóberendezés elhelyezése zsilipkapu feladata: duzzasztás tartása áthaladás biztosítása egyebek (esetleges) = töltés - ürítés = víz/árvízlevetetés = árvíz kizárása

elzárószerkezet: támkapu görgős síktábla kettős tábla billenő tábla szegmenstábla szektorgát egyéb fő + ideiglenes elzárás

mozgatás módja: függ. tengely körül: = támkapu, szektor vízsz. tengely körül: = billenő, szegmens függőlegesen: = merülő, emelhető vízszintesen: = tolókapu mozgatóberendezés: mechanikus olajhidraulika

támkapu: leggyakoribb 2 db függ. tengelyű acélszerk. sík tábla zárva zsiliptengellyel 60 – 70°-os szög felvíz zárt állapotban segít nyitni csak ha nincs szintkülönbség áramló vízben nem mozgatható nyitva kamrafalba simul nyitási idő: ált. 2 – 4 min. kamra töltés/ürítésre nem alkalmas (tiltó a kapuban) alkalmazható felső/alsó kapuként merülőkapu: általában csatorna csak felső főben magas küszöbszint töltés lehet egyéb (vízleeresztés) lehet acélszerk. görgős sík tábla emelőkapu: általában csatorna inkább csak alsó főben magas, aknás zsilipben ürítés nem lehet acélszerk. görgős sík tábla emelhető/süllyeszthető kapuk 1. magas küszöbű (ált. csatorna. felső főbe): töltés : emelés; áthajózás : süllyesztés; 2. alacsony küszöbű (kettős kampós: osztrák Duna-szakaszon), felső főben, árvízlevezetés is

34


billenőtáblák felső főben töltés, vízlebocsátás (Tass) csatorna vagy folyami szegmens emelhető vagy süllyeszthető töltés, vízlebocsátás kis mozgatóerő csat. vagy folyami szektor: függőleges tengelyű töltésre/ürítésre is víznyomás eredője tengelyen át nagy fülke: helyigény

mozgatás

tolókapu kis zsilip nagy helyigény ritka

5.6.1.5. A zsilip töltése/ürítése követelmények: szintváltozás megfelelő (≈1 m/min) hullámzás minimális vízlengés minimális ütközés egymáshoz/falhoz elkerülhető hajót rögzítő kötél ereje elfogadható: rövid zsilipelési idő töltési/ürítési módok: homloktöltés megkerülő csatorna küszöb alatti körülfutó oldalcsatornás fenékcsatornás blokkos Homloktöltés zsilipfő töltésre alkalmas tiltó a kapuban egyszerű kamra két vége között szintkülönbség hullámzás, vízszintlengés energiatörés

35


Megkerülő csatorna küszöb körül/alatt küszöb oldalsó/alsó kikerülése csatorna a zsilipfőben + elzárás alacsony zsilip kamra szádfalas is lehet koncentrált töltés / ürítés a kamra végén Oldalcsatorna csatorna a kamrafalban végig + beömlőnyílások hossz irányban egyenletes keresztben egymást dinamikai hatását csökkentő vízsugarak gyakori, főleg alacsonyabb, szélesebb folyami esetben Fenékcsatorna töltő/ürítővíz nem a zsilipöbölből/be egyenletes, gyors bonyolult, drága fenékcsatorna rsz. hozzáférés/javítás nehéz kettő kombinációja: oldalcsatorna + rá merőleges elosztócsatorna a kamrafenékben blokkos: mint küszöb alatti, de… a vizet nem a zsilipfőből kapja,

NAGYOBB (JELENTŐSÉGŰ) ZSILIPEK: KISMINTA

5.6.1.6. A zsilipöböl (előkikötő, várakozó tér) cél: ki/behajózás segítése rávezetés, várakozás karaván: vontatási alakzatból/ba zsilipelési alakzatba/ba vezetőmű csekély vízmozgás: vb. oszlopsor + áthidalás erőteljes vízmozgás (pl. erőtelep alvíz): vb. fal hágcsó/lépcső, kikötőbak, stb. 5.6.1.7. Egyéb berendezések Töltő/ürítő berendezés elzárószerkezete: tiltó, szegmens tábla, … Ideiglenes elzárás: mint duzzasztómű (2.3.4. pont) Kikötőbak kamrában kb. 15 m-ként, = változó vízszint miatt fali 1.5 m-ként vagy úszó hágcsó: minden második fali baksornál 5.6.1.8. Különleges hajózsilipek Takarékmedencés korlátozott vízellátású csatorna + magas (nagy vízigényű) zsilip ált. fenéktöltés nagyrészt takarékmedencéből, kisebb részben felvízből

36


ürítés = nagyrészt medencébe = kisebb részben alvízbe Hajózsilip édesvíz – sósvíz határán Cél: sós víz ne kerüljön az édes oldalra Kamra: édes várakozó térben perforált fenék + oldalnyílás csatlakozás sós = alacsony tározóhoz = magas tározóhoz Zsilipelés sós oldalról: 1. behajózás sós oldalról 2. sós oldali kapu zár 3. kamra ürítés fenéken át a. alacsony tározóba kiegyenlítődésig b. szivattyúzás magas tározóba későbbi töltéshez 4. fenéken sós víz további ürítése és oldalnyíláson édes víz töltése 5. édesvíz kamrafenék alá süllyed, így édes oldali kapu nyitható 6. kihajózás édes oldalra 5.6.2. Hajóemelők alkalmazás: hajó(ható) csatornán nagy szintkülönbség szűkös felvíz utánpótlás gazdasági megfontolás részei: csatornahíd+ felvízi elzárás teknő (ált. acél) = 1 vagy 2 db = 2 oldalán zárás emelőszerkezet: lehetőleg csak súrlódás = ellensúlyos: kábel + orsó súly (pl. fémtömb) 2 teknő egymás ellensúlya = dugattyús = úszós műtárgy alatt vízzel tölthető akna benne úszó teknő úszóra támaszkodik oszlopon vezetősín

teknő vízszintesen tartandó alvízi elzárás teknő - meder csatlakozás: = vízzárás alsó/felső várakozó terek

teknő méretezés: vízzel tele, hajó nélkül! 37


5.6.3. Hajósiklók alkalmazás: mint hajóemelő domborzat indokolja csat. tengellyel = párhuzamosan = merőlegesen 5.6.4. Kishajózás műtárgyai Csónakátemelők: duzasztóműnél: hajócsatornánál Egyedi megoldások pl. Falkirk Wheel: Skócia két víziút összekötése átmérő: 35 m, hossz: 30 m hordképesség: = max. 600 t (II. oszt.), = 8 kishajó áthaladási idő: 15 min

5.7. KIKÖTŐK 5.7.1. Alapfogalmak Kikötő: személy/áruforgalom, vízi jármű kezelése/javítása v. egyéb célokra kialakított védett, kikötésre, rakodásra alkalmas hely + berendezések + csatlakozó parti területek Rakodó: átrakodásra kialakított partszakasz + berendezések Téli kikötő: kiépítve a jégzajlás elleni védelemre Hajómenhely: nem kiépített, jégzajlás v. egyéb elleni védelmet nyújtó nyugodtabb öblözet (pl. lezárt mellékág/holtág alsó szakasza) Móló: parthoz csatlakozó járható gát, kikötőt védi feliszapolódástól, hullámveréstől, kikötött jármű megközelítését lehetővé teszi Hullámtörő: parthoz csatlakozó v. független gát tavi kikötők hullámverés elleni védelmére Partfal: függőleges v. meredek fal hajózási, folyamszabályozási, védelmi (árvíz ellen, műtárgyat, stb.), esztétikai céllal Partburkolat: előzőek, de rézsűsen

38


Kikötőfal: spec. partfal/burkolat, felszerelve vízi járművek védelmére, rögzítésére és megközelítésére szolgáló eszközökkel/berendezésekkel Rakpart: előző + hozzá csatlakozó parti sáv Sólya: parti szerelőtér a vízbe vezető lejtős pályával 5.7.2. Kikötők osztályozása és fő részei Földrajzi: tengeri: pl. Trieszt, Marseille folyam-tengeri: pl. Hamburg belvízi: folyami, csatorna, tavi Folyami: fekvés szerint: = parti rakodók: pl. budapesti rakpartok = medencés kikötők: természetes, mesterséges hajózási vízszint szerint: = nyílt: vízszint = folyó szintje = zárt: hajózsilippel állandó kikötőszint Csatorna: parti kikötő: = párhuzamos = háromszög medencés: = ferdén kiágazó = merőlegesen kiágazó Tavi: mólós: Balaton, északi part medencés: Balaton, déli part Rendeltetés szerinti kereskedelmi : személy (Vigadó tér), teher: (Szabadkikötő) ipari : pl. Dunaújváros sport: pl. Balatonfüred halász: pl. Siófok üzemi: hajógyári/javító : pl. Hajógyári–sziget (volt), téli kikötő: Újpest, Palotai-öböl komp: Tihany, Szántód hadi: dunai flottilla (Újpest) Fő feladatok és részek vízfelület, közlekedés = bejárat = közlek. útvonalak = medencék = fordítóhelyek rakodás: = rakpart: part-víz kapcs. = rakodó berendezések hajóból partra, vasútra, közútra, hajóba és fordítva (gépészet)

tárolás = rakodótér: rövid idejű = raktár, hűtőház, siló, tartály igazgatás, üzemvitel, működtetés = irodák, jóléti, hatósági épületek = irányító/jelző berendezés és központ = közműellátás

szárazföldi szállítás = belső = csatlakozás országos rendszerhez kikötői üzemek = hajójavító = szárazdokk, sólyatér = üzemanyag feltöltés

39


5.7.3. Folyami és csatornakikötők 5.7.3.1. Parti kikötők Alkalmazható: egyenes, széles kellő mélységű nem várható feliszapolódás (homorú part) hajóutat nem zavarja a rakodás hajó hulláma nem zavarja a rakodást elég hely karaván szét/összekapcs. hossz: n×1.2×mért. hajóhossz mélység: max. merülés+50 cm hajóútnál ne legyen mélyebb, mert feliszapolódik JÉG??? bővítési lehetőség: rézsűs part: rakodó ponk Budapesti rakpartok: épült: 1853 (Lánchíd, pesti oldal) - 1954 (Óbuda) hossza a 2 vasúti híd között: ≈25 km (kikötők nélkül) 2 szintes, alsó: rakodás, felső : árvízvédelem lábazat: kőszórás padkával, rézsű: kőlépcső v. kőburkolat függőleges fal: rakott kő, víz felőli oldalon mészkő komoly meghibásodás: Vámház-tér típus Függőleges, magas partfal Rézsűs, kőburkolatú part

Kétszintű függőleges rakpart Lépcsős alsó, függ. felső rkp. Rézsűs alsó, függ. felső rkp. Lépcsős alsó és felső rkp. Rézsűs alsó és felső rkp.

VILÁGÖRÖKSÉG!

hossz part szakasz km 2.1 bal Szabadság-híd - Déli ök.vasúti híd 11.0 bal Szt. István park fölött jobb Árpád-híd - Margit-híd - Margit-sziget, Hajógyári-sziget egy szakasza 4.6 bal Parlament - Erzsébet-híd, Szabadság-híd alatt jobb Margit-hídnál, Batthány-tér - Erzsébet-híd 2.0 bal Margit-híd - Parlament jobb Erzsébet-híd - Szabadság-híd 2.4 bal Szt. István park - Margit-híd jobb Szabadság-híd - Petőfi-híd 0.8 bal Erzsébet-híd - Szabadság-híd 1.5 bal Szt. István park jobb Petőfi-híd - Déli ök.vasúti híd

5.7.3.2. Medencés kikötők nagy forgalom esetén bejárat: = mint kiágazás, homorú oldali ívben (5.5.4. pont) = szélesség: max. karaván + bizt. = erős szélnek kitett: bizt. nagyobb = vitorlás: (2 ..3.5)mértékadó hajóhossz = zajló jég ne jusson be medence: = ha keskenyebb: fordító = ha lehet, természetes eredetű = túl hosszú helyett inkább több medence = alak: hosszú téglalap = medencék közti rész: rakodási igény = hossz: mint partfal (5.7.3.1. pont) = szélesség: 1 hajó megfordul

40


5.7.3.3. Kikötőfalak, partfalak függőleges, rézsűs, kombinált magasság: = LNV fölött: árvízmentes, drága (beruházás, üzemelés) = LNV alatt: árvíz, jég: áttelepítés/rakodás + kár +üzemszünet árvízkapu : üzembiztos, drága = csatorna: max. ÜV + bizt. = tó: mint csat. + hullámzás legfontosabb terhek: = önsúly, földnyomás = víznyomás, jégnyomás, esetleg hullámzás = manőverezés, kikötés (dinamikus) = kikötőbak terhelése: koncentrált = rakodás: daru+pálya, szállítószalag, vagon, stb. = tárolt árú súlya függőleges partfal típusok: = súlytámfal: régi, de megbízható tömör fal: beton, kő üreges: beton + ha stat.szüks. olcsó, de nehéz kitöltőanyag ellenkonzollal: konzol fölötti talaj stabilizál súlytámfal szekrény alappal = szögtámfal ellenkonzollal v. konzol nélkül szekrény alappal v. cölöp alapozással Szekrényszerkezetek = Kihorgonyzott: szádpallós (acél), résfalas = kombinált és egyedi megoldások egyéb műtárgyelemek és szerelvények = kikötőbak (lásd előbb) = korlát = hágcsó (lásd előbb) = lépcső 5.7.4. Tavi kikötők medencés kikötő: zárt term. öböl v. hullámtörővel védve uralkodó szélirány a víz felől mólós : nyitott partról kiágazó horgonyzóhely uralkodó szélirány a part felől

jelentős hullámverésnek kitéve Balaton déli part csekély hullámverésnek kitéve Balaton északi part

Móló/hullámtörő részei: kikötőfej + bejáró hullámzástól véd ⇒ refrakció kikötési lehetőséget biztosít jelentős dinamikai terhet kaphat további terhek: ált. mint partfal anyag: kőhányás/kőrakat falszerkezet pilléren álló (csak kikötéshez)

41


5.7.5. Berendezések Rakodó, emelő, szállító Hajó javító: = dokkhajó, szárazdokk = sólya : kis lejtésű pálya vízszint alá, sólyaszék mozgatása: görgő, csúszópálya, sín vízre bocsátás: kis sebességgel

5.8. FONTOSABB VÍZIUTAK 5.8.1. A hazai víziúthálózat Összesen: kb. 1700 km ebből 400 km időszakos 1300 km állandó o Ebből 417 km IV. oszt. Külön dunai és tiszai

5.8.2. Európai víziútfejlesztés TEN-V: Transzeurópai hálózat : 30 fő közlek. útvonal fejlesztése 2013-ig Ebből vasút: 19 db, közút: 3 db, kombi (közút/vasút): 3 db tengeri: 1 db belvízi: 2 db műholdas 1 db légi: 1 db Az egyik belvízi: Rajna - RMD csatorna – Duna fejlesztése

42


6. Mezőgazdasági vízhasznosítás Bevezetés Magyarország földrajzi elhelyezkedése miatt a vízgazdálkodás mindig komoly szerepet játszott az ország gazdasági életében. Persze így van ez minden ország esetében, mert a vízből vagy sok van, vagy kevés s ez időnként mindenhol problémát jelenthet, de kevés ország van a világon, ahol az ország felszíni vízkészletének 96 %-a külföldről származik. A trianoni békediktátum után Magyarország ilyen helyzetbe került, így a külföldtől való függés fokozottan jelentkezik mind a bővizű, mind a vízhiányos időszakokban. A Kárpát-medence zártsága miatt az aszályos időszakok gyakorisága és tartóssága rendkívüli mértékben károsíthatja az egyébként kiváló természeti adottságokkal rendelkező mezőgazdaságunkat. Az elmúlt esztendőkben erre többször volt példa, de ezek közül is kiemelkedett a 2007-es esztendő. Az aszály ellen, az imádságon kívül egyetlen ellenszer van: a helyes agrotechnikai és vízgazdálkodási tevékenység, amelynek egyik leghatékonyabb eljárása az öntözés. Mivel hazánk nem tartozik a feltétlen öntözések zónájába, ezért az évek jelentős részében szárazgazdálkodással is lehet jó terméseredményeket elérni. A nagyobb vízigényű növények esetében viszont öntözés nélkül szinte lehetetlen jó eredményeket elérni. Magyarország ariditási térképén (1-1. ábra) jól látható, hogy az ország területének egy jelentős része kedvezőtlen helyzetben van. Az ariditási tényező (a) a lehetséges párolgás (P0) és a csapadék (C) hányadosa. Amennyiben ez az érték 1-nél nagyobb, az azt jelenti, hogy kevesebb csapadék hullik, mint amennyi elpárologhatna. Nem véletlen, hogy az elmúlt évszázad öntözésfejlesztési munkálatai (duzzasztóművek, öntözőcsatornák, szivattyútelepek, stb.) a Tisza és a Körösök vidékén mentek végbe.

1-1. ábra: Az ariditási tényező sokévi átlaga Magyarország folyóinak vízgyűjtő területén

A hazai öntözésfejlesztési tervek a legutolsó (1984-es) Vízgazdálkodási Kerettervben is csak az ország mezőgazdaságilag művelhető területének 10-15 %-át (800.000-1.200.000 hektár) javasolták öntözni. Az ebből megvalósult legnagyobb érték 450.000 hektár volt, amely az elmúlt két évtizedben fokozatosan csökkent a hazai mezőgazdaság mélyrepülése miatt. Az elmúlt években ténylegesen öntözött területek nagysága 100.000-200.000 hektár között volt csak. Ezek a sajnálatos események olyan felelőtlen döntések eredményeképpen következtek be, amelyek felelőseit („felelőtlenjeit”) sajnos soha nem fogják felelősségre vonni.

43


Mindezek ellenére számítani lehet a hazai öntözési tevékenység fejlődésére, reneszánszára, ugyanis a XXI. századot a „víz évszázadának” is nevezik, ami a „globális felmelegedés” és az egyre szélsőségesebbé váló időjárás miatt indokolt is. Álljon itt egy rövid kivonat a www.vizugy.hu honlapról szó szerint: „Aszály A jelenlegi vízgazdálkodási helyzetet az ország egészére általánosan meghatározza a négy év óta tartó csapadékszegény időszak. Az elmúlt évek csapadékhiánya összesen 600-800 mm közé tehető. A csapadékszegény időjárás következtében a talajvízszintek általában 2080, helyenként 100 cm-rel vannak mélyebben a sokévi átlagnál. Környezetvédelmi és Vízügyi Igazgatóságok (KÖVIZIG) nagy része a szokásosnál jóval korábban megkezdte a Tisza-völgy jelentősebb holtágainak, főcsatornáinak feltöltését. Mind a tározókban, mind a csatornákban igyekeznek a károkozás nélküli lehető legmagasabb vízszinteket tartani. A Duna-Tisza köze területén a káros belvizeket vízkormányzással, valamint a mély fekvésű területeken való vízvisszatartás mellett engedik le. „ A mezőgazdasági vízhasznosítási tevékenység alapvetően két fő részre: • Öntözésre és • Halastó-gazdálkodásra osztható. A mezőgazdasági üzemek, állattartó telepek vízellátási tevékenységével itt nem foglalkozunk, mert ezekhez a feladatokhoz a Közművek tantárgy keretein belül kellő ismereteket szereztek a hallgatók. 6.1. Öntözés Az öntözés célja és területi egységei Az öntözés olyan agrotechnikai művelet, amelynek célja a területen termelt növények részére az optimális vízszükséglet biztosítása. A növények életfolyamataiban lejátszódó anyagcsere csak vizes oldatban jöhet létre. A növények a táplálékot a víz közvetítésével (vízben oldva) a hajszálgyökereik útján veszik fel. A táplálék felhasználása közben/után a vizet, leveleiken keresztül elpárologtatják. Ezt a folyamatot, amelyet transpirációnak nevezünk, a növényi sejtek szabályozzák. Szükséges tehát, hogy a talajban a növények által felszabadítható víz legyen, s ezt biztosítjuk öntözéssel. Az öntözés területi egységei közül a legkisebb a tábla, amelyen általában egyfajta növényt termesztenek. A táblaméretek a rendszerváltás utáni birtokviszony-változások következtében, széles skálán oszlanak meg. A néhány hektáros (ha) mérettől a 150-200 ha-ig találhatunk táblaméreteket. Több táblából állnak az öntözőtelepek, több öntözőtelep alkothat egy öntözőfürtöt, s ezek csoportja alkotja az öntözőrendszert. Egy-egy öntözőrendszer egy-egy nagyobb víznyerő helyhez kapcsolódik, pl. a Kiskörei Vízlépcső hatásterületén található Nagykunsági Öntözőrendszer a Nagykunsági Főcsatornához, a Jászsági Öntözőrendszer a Jászsági Főcsatornához, stb. 1990 után bekövetkezett politikai és gazdasági változások jelentős mértékben érintették a mezőgazdaság korábbi szerkezetét. Sok, korábban nagy területen működő termelőszövetkezet felbomlott illetve csökkentett területen működött tovább, s ez azt is

44


eredményezte, hogy a korábban kialakított nagyüzemi mezőgazdasági táblák megszűntek, több kisebb egységre osztódtak. Ez sok helyen negatívan befolyásolta a korábban kialakított vízelvezető hálózatot, de legalább annyi problémát jelentett a nagy kiterjedésű öntözőgazdaságoknál is. A tervezéskor fennálló birtokviszonyokhoz és táblaméretekhez épített öntözőtelepeken bonyolulttá, sok esetben lehetetlenné vált a kidolgozott üzemelési rend. A kisebb mezőgazdasági egységek is lehetővé teszik nagyobb „főművek” gazdaságos üzemeltetését. Dél-Franciaországban, a provence-i vízgazdálkodási rendszerben nagy, államilag épített öntözőrendszereket működtetnek úgy, hogy azok a kisebb fogyasztók részére is tudják biztosítani a kívánt öntöző vízmennyiséget egy előzetesen bejelentett igény szerint. Az öntözővíz minősége Az öntözővíz minőségi követelményeinek meghatározásánál az öntözendő talajok adottságait, a termesztendő növényféleségeket, az adagolandó öntözővíz mennyiségét és az öntözés módját kell figyelembe venni. Az öntözővíz minőségét csak a víz - talaj növény hármas viszonyának ismeretében állapíthatjuk meg helyesen. A vizsgálatoknak a vízben lévő összes sótartalom, a nátriumsók, a szódatartalom és a magnéziumtartalom meghatározására kell kiterjednie. Ha a víz összes sótartalma 500 mg/l-nél, az összes sótartalomra vonatkoztatott Na% 35-nél, és a szódában kifejezett fenoftalein lúgossága 110 mg/l-nél kisebb, akkor öntözésre általában felhasználható. A hazai vizeink közül az élő vízfolyások, a dunántúli talajvizek általában megfelelőek az öntözésre, a tavak és tározók vizei csak bizonyos előírások betartása esetén, a Duna-Tisza közi talajvizek az esetek többségében szintén jók öntözésre, míg a tiszántúli talajvizek – a gyakori sziksós szennyezés miatt – általában nem használhatók. Az öntözővíz mennyisége Az öntözővíz mennyiségét az öntözendő terület nagysága, az öntözendő növények vízigénye, az öntözési forduló, a napi üzemidő és a szállítás során keletkező veszteségek határozzák meg. A növények öntözővíz igényét, amely a növényi vízigények és a csapadék különbsége, az öntözővíz normák segítségével határozhatjuk meg. Az öntözővíz norma valamely növénynek a teljes öntözési idényre (idénynorma), vagy egyetlen öntözésre (öntözési norma) vonatkoztatott, az adott talajfelszín párolgási veszteségének megfelelően növelt öntözővíz igénye. A vízigény növényfajták szerint változó. A növényeket vízigényük szerint a következőképpen csoportosítják: Kis vízigényű növények: egyéves takarmányok, korán érő ipari növények, kalászosok (200-250 mm); Közepes vízigényű növények: évelő takarmányok és zöldségfélék (500-700 mm); Állandó vízborítást igénylő növények: rizs, gyékény, nád, stb. (1000-3000 mm). Az idénynormának megfelelő vízmennyiséget nem egyszerre, hanem 2-5 részre elosztva adjuk ki a növényeknek (öntözési norma). Az öntözési normának a vízszerzési és felhasználási hely közötti veszteségekkel növelt értéke – időegységre vonatkoztatva – a vízszükséglet, amely a következő képlettel számítható (a veszteséget nem tartalmazza):

45


Q = 2.78

F ∗h [l / s] , ahol T ∗t

F - az öntözendő terület nagysága (ha), h - az öntözési norma (mm), T - az öntözési forduló (nap), t - a napi üzemidő (óra/nap). Az öntözővíz beszerezhető felszíni (vízfolyások, tavak, tározók) és felszín alatti (talajvíz, rétegvíz) vízkészletekből. A vízkivétel történhet gravitációsan (duzzasztott víztérből, magas vezetésű csatornából) illetve szivattyúk (esetleg szivornyák) segítségével. A vízbeszerzést megelőzően vízkészlet-gazdálkodási és vízháztartási vizsgálatokat valamint számításokat kell végezni, betartva a vonatkozó jogszabályokat, különös tekintettel az EU Víz Keretirányelvére. Szennyvizet is lehet öntözésre használni, de ehhez az ÁNTSZ engedélye és a vonatkozó egészségügyi és más jogszabályok betartása szintén elengedhetetlen. Az öntözővíz szállítása

Az öntözővíz szállítása történhet nyílt - sokszor szigetelt - csatornákban vagy különböző anyagú csövekben. Az öntözőcsatornákat többféle módon osztályozhatjuk: • Rendeltetésük szerint: főcsatornák, mellékcsatornák, osztócsatornák, öntözőcsatornák. • Építési módjuk szerint: földcsatornák, burkolt- vagy szigetelt csatornák, vasbeton vagy más anyagból készült csatornák (un. héjcsatornák). • Jellegük szerint: Állandó vagy ideiglenes csatornák, Öntözési célú és kettős hasznosítású (öntöző- és belvíz szállítására egyaránt alkalmas) csatornák. Ez utóbbi megoldást annak ellenére alkalmazzák, hogy időnként sok probléma adódik abból, hogy az öntözési célból feltöltött csatornák nagyobb csapadékok idején nem képesek azonnal a belvízvédelmi funkciót ellátni. A csővezetékben való szállítás elsősorban az esőszerű és a mikroöntözések esetében történik, de a másik két öntözési módnál is vannak olyan berendezések, amelyek esetében szintén alkalmaznak csöveket. A csővezetékek anyaga korábban többnyire azbesztcement volt, de rákkeltő hatása miatt ezeket már nem alkalmazzák. Ma már általában műanyag (KPE – kemény polietilén, vagy KM-PVC – kemény polivinilklorid), de közlekedési létesítményekkel való kereszteződéseknél acélcsöveket alkalmaznak, s a közlekedési létesítmény fontossága függvényében védőcsőben helyezik el ezeket is. Az építési engedélyekben előírják a szükséges biztonsági intézkedéseket. Az esőztető és a felületi öntözőberendezéseknél flexibilis tömlőket is alkalmaznak, amelyek a típustól függően nagy nyomások esetén is alkalmazhatók. Az esőztető szárnyvezetékek anyaga sok esetben alumínium is lehet. A KPE-csövekben keletkező nyomásveszteségek közelítő meghatározásához ad segítséget a következő nomogram. (1-2. ábra) 46


1-2. ábra: KPE-csövekben keletkező nyomásveszteségek

Öntözési módok

•

Esőszerű öntözés • Mozgatható (mobil) öntözőberendezések. Az öntözőberendezés minden szerkezete (szivattyú, tápvezeték, szárnyvezeték) áttelepíthető. • Vegyes csővezetékű (félstabil) öntözőberendezések. Az öntözőberendezés egyes részei - szivattyútelep, felszín alatti csőhálózat (fő- és mellékvezetékek) - fixen vannak beépítve, a szárnyvezetékek mozgathatók • Beépített (stabil) öntözőberendezések (minden fixen a helyén marad).

•

Felületi öntözés • Árasztásos öntözés (rizs, legelő) • Sávos csörgedeztető öntözés • Barázdás öntözés • Héjcsatornás öntözés • Tömlős öntözés

•

Altalajöntözés • Nyílt-csatornás (mélybarázdás) öntözés

47


Láptalajoknál alkalmazzák, ahol a csatorna (mélybarázda) vízszintjét szabályozva, a víz a szivacsszerű láptalajban, oldalirányban és a kapillaritás révén felfelé emelkedve jut a növényzet gyökeréhez. • Csöves öntözés A művelési réteg alá 40-60 cm-re (esetleg mélyebbre) helyezett perforált csövekből jut ki a víz az altalajba, s emelkedik felfelé a kapilláris erő hatására a növényzet gyökeréhez. •

Mikroöntözés Egy víztakarékos öntözési mód, ahol kis vízadagokat juttatnak a növényzet gyökérzónájához a felszín felett és a felszín alatt is, a berendezés típusától függően. Elsősorban gyümölcsösökben vagy kertészetekben alkalmazzák. Típusai: • Csepegtető v. cseppenkénti öntözés • Kortyogtató v. kortyonkénti öntözés • Vízsugaras öntözés Valamennyi berendezés közös jellemzője, hogy vízkivételi műből (szivattyútelep, szivattyú-gépcsoport, zsilipek, tiltók, stb.), vízszállító elemekből (fővezeték, főcsatorna, mellékvezeték, mellékcsatorna) és vízszétosztó elemekből (szárnyvezetékek, barázdák, stb.) állnak. A berendezéseket tervezési módszer szerint az alábbiak szerint csoportosíthatjuk:

egyszerű vízszállító hálózatú berendezések, összetett vízszállító hálózatú berendezések. Egyszerű vízszállító hálózatú berendezések: Mozgatható (mobil) csővezetékes esőztető berendezések Mozgatható (mobil) csővezetékes felületi öntözőberendezések Héjcsatornás felületi öntözőberendezések Földcsatornás felületi öntözőberendezések Járműre, hajóra, traktorra, stb. szerelt esőztető-, és Földcsatornás altalaj öntözőberendezések.

Az egyszerű vízszállító hálózatú öntözőberendezéseket a mozgatható (mobil) csővezetékes esőztető berendezéseken keresztül mutatjuk be. Jellemvonásuk, hogy minden elemük mozgatható (szivattyús gépcsoport, fővezeték és a szórófejekkel felszerelt szárnyvezeték). Az 1-3. ábrán egy olyan öntözőberendezés típust mutatunk be üzemelési vázlat formájában, amelyen két szárnyvezeték üzemel egyidejűleg, miközben a harmadikat áttelepítik ill. szerelik (2+1-es üzemrend). A szárnyvezetékek és a fővezeték 6 méter hosszúságú gyorskapcsolású csőtagokból állnak, s áttelepítésük emberi erővel, úgynevezett kézi áttelepítéssel történik. A nehéz fizikai munka kiváltása érdekében az elmúlt évtizedekben számos, korszerű, gépi mozgatású öntözőberendezést (szárnyvezetéket) fejlesztettek ki. Ezek elhelyezési vázlatára mutat példát az 1-4. ábra, ahol a szárnyvezetékek olyan csévélhető csővezetékű berendezések, amelyek egy-egy állásban 2-3 ha nagyságú területet is megöntöznek, majd rövid idő alatt (néhány 10 perc) áttelepíthetők egy másik állásba. Ezeknél nincs szükség „tartalék” berendezésre a folyamatos üzemeltetéshez.

48


1-3. ábra: kézi áttelepítésű mozgatható öntözőberendezés üzemelési vázlata

1-4. ábra: csévélhető szárnyvezetékkel működő mozgatható öntözőberendezés üzemelési vázlata

A mozgatható öntözőberendezések elhelyezési vázlatait mutatja az 1-5. ábra, ahol a csatornából ill. a csőkútból történő vízkivétel esetére láthatunk példákat. A felületi öntözőberendezések elhelyezési vázlata hasonló, de a gravitációs vízvezetés miatt a terep legtöbb esetben rendezést igényel, amely biztosítja, hogy a víz úgy mozog a terepen ill. a barázdákban, ahogy a tervező szeretné. Az 1-6. ábrán kétféle elhelyezési vázlatot láthatunk a terepesés függvényében.

1-5. ábra: Mozgatható esőztető öntözőberendezések elhelyezési vázlatai

.

1-6. ábra: Földcsatornás felületi öntözőberendezések elhelyezési vázlatai

Összetett vízszállító hálózatú berendezések: Gerincvezetékes(-csatornás) esőztető-, ill. felületi öntözőberendezések, Vegyes csővezetékű esőztető-, ill. felületi öntözőberendezések,

49


Beépített vezetékű esőztető- és csepegtető-, valamint csöves altalaj öntözőberendezések. A felületi öntözésnél a barázdás öntözés az egyik legelterjedtebb öntözési eljárás, ahol a vizet a növénysorok közötti barázdákba juttatják. A barázdák esése az 1-6. ábrán látható irányú, a terepesés függvényében 100-200 m hosszban vezetik a vizet, miközben a talaj vízvezető képessége függvényében oldal és függőleges irányban beszivárog a növények gyökérzónájához (1-7. ábrák).

barázda

barázda

Vízzáró réteg

1-7. ábrák: Az öntözővíz beszivárgása a növények gyökérzónája felé. A jobboldali ábrán a vízzáró réteg közel van a felszínhez.

A víz az osztócsatornákból különböző módon juttatható a barázdákba. A következő két ábrán (1-8, 1-9. ábrák) nyílásokkal ellátott tömlőből illetve szivornyák segítségével az osztócsatornából jut a víz a barázdákba.

1-8. ábra: Vízkivétel lyuggatott tömlőből

1-9. ábra: Vízkivétel szivornyák segítségével

Az alábbiakban a vegyes csővezetékű esőztető öntözőberendezést mutatjuk be az 110. ábrán. (lásd a mellékletben). Az öntözőberendezés részei: tápcsatorna vagy tápvezeték, amely a víznyerő helyről juttatja a vizet, a nyomásközponthoz (szivattyútelephez). A szivattyútelepen, párhuzamosan dolgozó szivattyúk egy nagyátmérőjű nyomócsőbe nyomják a vizet, amelyből a kiágazó felszín alatti fővezetékeken keresztül jut a csőhálózatba a víz, a méretezés alapjául szolgáló nyomáson. A fővezetékekből ágaznak ki a szintén felszín alatti mellékvezetékek, amelyeken a szárnyvezetékek típusától függő távolságonként úgynevezett hidránsokat - vízkivételi csapokat - építenek be (1-11. ábra). Ezekre a vízkivételi csapokra csatlakoztatják a szárnyvezetékeket, amelyek kézi vagy gépi mozgatással helyezhetők át az üzemelési rend szerinti állásokba. A hidránstávolság nem változtatható meg, csak úgy, ha átépítik a hálózatot, ezért gondot jelenthet, ha más paraméterű szárnyvezetékeket akarnak 50


alkalmazni az adott öntözőtelepen, mint amire méretezték. Erre az elmúlt évtizedekben számos példa volt.

Jelmagyarázat 1 – nyomócső 2 – Gibault-kötés 3 – Karimás T-idom 4 – Karimás egyenes cső 5 – Karimás szűkítő gyorskapcsolóval 6 – Alátámasztó betontömb 7 – Megtámasztó betongallér 8 – Betongyűrű 9 – Kavicsszivárgó 10 – Oválisházú éktolózár

1-11. ábra: Hidráns metszete

KPE-cső KPE-cső

KPE-cső KPE-cső

1-12. ábra: Tolózár kútgyűrűvel védve Jelmagyarázat: 1 – oválisházú éktolózár 2 – Egykarimás csatlakozó idom 3 – Gibault-kötés 4 – Beépítési készlet 5 – Kerti csapszekrény 6 - Kútgyűrű

1-13. ábra: Tolózár aknában Jelmagyarázat: 1 – oválisházú éktolózár 2 – kétkarimás csatlakozó idom 3 – egykarimás csatlakozó idom 4 – Gibault-kötés 5 – Záró nyílás sapkával 6 – kör alakú aknakeret és fedél 7 – Vb. akna 8 – vb. fedlap

A vegyes csővezetékű öntözőberendezések tartozékai, szerelvényei a tolózárak (1-12. és 1-13. ábrák), légtelenítők, víztelenítők és nyomólégüstök. A szivattyúk ezeknél a berendezéseknél elektromos meghajtásúak, ezért a megfelelő energiaellátásról is gondoskodni kell. Ezen kívül burkolt vagy megfelelő szilárdságúra javított bekötőútra is szükség lehet, a szivattyútelep elhelyezésétől függően. A szivattyútelepekkel a 3. fejezetben foglalkozunk részletesebben.

51


Mikroöntözés A mikroöntözés azokban az országokban fejlődött ki, ahol a korlátozott mértékben rendelkezésre álló vízkészletek miatt csak víztakarékos öntözési módot alkalmazhatnak. Természetesen a többi öntözési módnál is törekedni kell a víztakarékosságra, amit általában be is tartanak, hiszen a vízpazarlás a gazdasági hátrányokon kívül az EU vízpolitikájával is ellentétes. A mikroöntözés hazánkban is elterjedt, főleg a gyümölcsösökben. A csőhálózat méretezése hasonló elven történik, mint az esőszerű öntözésnél, csak jóval kisebb méretekről és nyomásokról van szó. A szivattyúteleptől kiinduló fővezetékekről ágaznak ki a mellékvezetékek, ezekből az osztóvezetékek, s végül a szárnyvezetékek. Ezen kívül lényeges eltérést jelent a hálózaton belüli pontosabb nyomásszabályozás, de különösen az öntözővíz minőségével szembeni követelmény, ugyanis a szennyeződésekkel teli víz a berendezés eldugulásához vezethet. Ezért a mikro-öntözőberendezések elengedhetetlen tartozéka a szűrő. A szárnyvezeték elhelyezése történhet a földre fektetve (1-14. ábra) vagy a felszín fölött cca. 1 m-re (vízsugaras öntözőfejek esetén), de van felszín alá helyezett is. A szárnyvezetékek és az öntözőfejek (csepegtetőfejek) távolsága a gyümölcsös sor- (5-7 m) és fatávolságától (3-5 m) függ. Zöldségfélék öntözésénél ezek a távolságok jóval kisebbek.

1-14. ábra: Mikroöntözés (csepegtető) osztó- és szárnyvezetékei. A jobb oldali képen mikro-szórófejjel öntözött gyümölcsfa látható (www.hetnap.co.yu/uj/images/12_06/08-1-1.jpg)

Esőszerű öntözés

Az esőszerű öntözés esetén a vizet több bar nyomással szállítják csővezetékben, s az öntöző berendezés (szárnyvezeték) típusától függően más-más módszerrel, szórófejeken keresztül juttatják ki a vizet a növényzethez. A több bar nyomást vagy szivattyúk, vagy magas tartályok (víztornyok) biztosítják. A szükséges öntöző víznorma kiadagolásához a berendezések hidraulikai méretezését el kell végezni. Szórófejek

Esőztető szórófejek: az utolsó elemek, amelyeken keresztül a víz elhagyja az öntöző berendezést (szárnyvezetéket). A szórófejek feladata az, hogy meghatározott vízhozamot, megfelelő intenzitással és cseppnagysággal, egyenletesen adagolják ki az öntözendő területre.

52


A szórófej vízhozamának képlete: Q = µ ∗ A 2 gH

[m /s] 3

ahol µ - a szórófej szerkezeti tényezője (együtthatója), 0.90-0.95 közötti érték A – a szórófej fúvókanyílásának területe (m2) g – a nehézségi gyorsulás (m/s2) H – a szórófejnél rendelkezésre álló nyomás vízoszlopméterben (m). A szórófejek szórási sugarának meghatározása a fúvókaátmérőtől függő képletek segítségével történhet (Dobos): d = 4-7 mm között (H=10-50 m) R = (2*d – 0.5) + 0.18*H (m) d = 8-10 mm között (H=15-50 m) R = 1.4*d + 0.03*d*H (m) d = 11-36 mm között (H=20-80 m) R = (d+2) + 0.35*H (m), ahol d-t mm-ben, H-t m-ben kell behelyettesíteni! A nyomás-vízhozam összefüggést a Q-H jelleggörbékkel lehet ábrázolni (1-15. ábra, a sraffozott terület a javasolt üzemelési tartományt jelöli), a kiadagolt csapadék szórási sugár menti eloszlását a h-R (i-R) ábra (1-16. ábra) mutatja.

1-15. ábra: Szórófejek Q-H jelegörbéi

1-16. ábra: Szórófej h-R ábrája

Az esőztető szórófejek skálája rendkívül széles, vannak egy- és többfúvókás szórófejek is. Az 1-17. ábrán különböző szórófejek láthatók. Az egészen kis méretűtől (1 mm) a vízágyú méretig (40-50 mm) megtalálhatók a gyártó cégek árukínálatában. A cégek által javasolt paraméterek elfogadhatóak, mert ezt az EU-szabványok biztosítják. A nagyon kicsi méretű

53


szórófejeket (öntözőfejeket) a mikroöntözésnél használják, ahol nagyon kell vigyázni az öntözővíz minőségére az eltömődés veszélye miatt.

1-17. ábra: Különböző típusú hazai szórófejek

Szárnyvezetékek

Valamennyi öntözési módnál vannak szárnyvezetékek. Ezek kialakítása az öntözendő terület adottságaitól függ, méretezésük a hidraulikában tanultak szerint végezhető el. Minden szárnyvezeték típushoz megadják a gyártó cégek azokat a paramétereket, amelyek alapján a tervező eligazodhat a típus kiválasztásában. Igaz, a gyártó cégek különböző kedvezményekkel „csábíthatják” a beruházót és a tervezőt az ő gyártmányuk alkalmazására. A továbbiakban az esőztető szárnyvezetékekkel foglalkozunk részletesebben. Esőztető szárnyvezeték típusok • Hagyományos kézi áttelepítésű szárnyvezetékek • Gépi áttelepítésű szárnyvezetékek: - vontatható (1-22. ábra) - frontálisan haladó (gördíthető (1-23. ábra), gördülő, Lineár (1-18. ábra) - körbe forgó - körbe járó (1-20. ábra) - csévélhető szárnyvezetékek (1-19 és 1-21. ábra). A kézi áttelepítésű szárnyvezetékek gyorskapcsolású csövekből összeállított berendezések, amelyek általában kisebb területek öntözését teszik lehetővé. A kézi áttelepítésű szárnyvezetékekkel üzemeltetett mozgatható öntözőberendezést az 1-3. ábrán mutattuk be. A kézi áttelepítésű és a gépesített szárnyvezetékeknél a szórófejek kötésméretei úgy határozandók meg, hogy a szórásképek alapján a megfelelő átfedés meglegyen. Ez általában az alábbiak szerint számítható: R ≥ 1 .1 ∗

ahol: R - a szórási sugár (m), D – négyzetes kötésnél az átmérő (m) 54

D 2

,


A gépesített áttelepítésű szárnyvezetékek skálája szintén rendkívül széles. A két legnagyobb európai gyártó cég az osztrák BAUER és a francia IRRIFRANCE honlapján minden információ megtalálható az alkalmazható berendezésekről. A hallgatók megfelelő ismeretének kialakításához az egyik leggyakrabban alkalmazott típussal, a csévélhető szárnyvezetékű esőztető öntözőberendezéssel foglalkozunk részletesebben, megjegyezve, hogy minden esetben azt a berendezést kell alkalmazni, amelyik az adott feladat elvégzéséhez a legalkalmasabb műszaki gazdaságossági és környezetvédelmi szempontból.

1-18. ábra: Linear típusú szárnyvezeték

1-19. ábra: Csévélhető konzolos berendezés

1-20. ábra: Körbejáró szárnyvezeték közelről (bal oldali kép) és távolról (jobb oldali kép, USA)

1-21/a ábra: RainStar csévélhető öntöző szárnyvezeték működő és szállítási állapotban

55


1-21/b. ábra: Csévélhető kisméretű (RainBoy) szárnyvezeték sportpályák öntözésére lett kifejlesztve

1-22. ábra: vontatható szárnyvezeték

1-23. ábra: Gördíthető szárnyvezeték

Vegyes csővezetékű esőztető berendezés tervezési lépései

A hazai gyakorlatban a vegyes csővezetékű esőztető berendezéseket az alábbi tervezési alapadatokhoz igazodva tervezik és méretezik: Öntözési forduló (T): 18-21 nap Egy tábla öntözési ideje (T/3, T/4): 4.5-7 nap Öntözési norma (h): 60 mm (ennél kisebb értékre is terveznek) Napi üzemidő (t): 16-22 óra/nap Átlagos intenzitás (i): 7.5-12 mm/óra (a korszerű berendezések sok esetben ennél nagyobb intenzitással adják ki az öntözővizet, s ezt minden esetben a talajadottságok függvényében kell meghatározni). Az alkalmazandó szárnyvezetékek típusa. Ez rendkívül változatos lehet. Ezek kiválasztása nemcsak műszaki, hanem gazdasági kérdés is. Az öntözendő terület elhelyezkedése és méretei alapján vonalvezetési változatokat kell kidolgozni. Ezeknél a változatoknál figyelemmel kell lenni a birtokviszonyokra, a területen

56


esetleg megtalálható védett élőhelyekre, a vízbeszerzési lehetőségekre, a közlekedési és egyéb létesítményekre. A szivattyútelep lehet az öntözendő terület súlypontjában (1-24. ábra), de ugyanilyen területfelosztás esetén, a terület szélén is. Az ábrán sraffozott részek jelentik a csőhálózat-méretezéshez szükséges mértékadó üzemállapotokban egyidejűleg öntözött területrészeket. Az Fö=1/3F azt jelenti, hogy az F-nagyságú öntözendő terület egyharmadát 6 nap alatt kell megöntözni, ha az öntözési forduló (T) 18 nap. A területek általában nem alakíthatóak ki ennyire szabályosan, de a területfelosztás és méretezés szempontjából könnyebben megérthetők az elvek.

1-24 ábra: Az öntözendő terület felosztási lehetőségeinek egy része

Az 1-24. ábrán látható felosztásnál feltételeztünk szárnyvezeték hosszakat (L), - amelyektől a mellékvezetékek (az ábrán látható merőleges vonalak) egymástól való távolsága függ -, s olyan hidránstávolságokat, amelyek a szárnyvezeték által, egy állásban megöntözött terület szélességétől (b) függ. A szárnyvezeték méretezése a fejezet végén lévő mellékletben található. A méretezést egy szórófej-nyomáshoz (H) mutatjuk be egy fúvókaátmérő (d) esetén, de ezek széleskörű variációját kell kidolgozni ahhoz, hogy egy adott területet minél jobban le lehessen fedni. A méretezés végeredményeként kapott hidránsnyomás (Hh) a csőhálózat méretezésének egyik legfontosabb alapadata. De a további alapadatok: sávhossz (L), sávszélesség (hidránstávolság, b), valamint a szárnyvezeték vízszállítása (Q) ugyanannyira fontosak ill. szükségesek a csőhálózat méretezéséhez. Az egyes változatok közül azt kell kiválasztani, amelyik költséghatékonyság és egyszerű üzemelési rend szerint a legjobbnak bizonyul. A költséghatékonyság meghatározásához az egyik alap a csőhálózat méretezése, amely az elmúlt évtizedekben kidolgozott módszerek segítségével történhet. Az úgynevezett minimális építési költségpoligon segítségével történő méretezés alapjait és módszereit a francia Yves Labye és Ijjas István dolgozták ki. A méretezés matematikai alapjai a szakirodalomban megtalálhatók. A féléves feladat méretezését a legegyszerűbb (egyébként komoly matematikai programozást igénylő) módszerrel az un. NDP-programmal (elágazó csőhálózatok méretezése diszkrét, dekompoziciós, dinamikus programozással) végzik a hallgatók. Ennek adat-előkészítő segédprogramja az ELONDP,.

57


A méretezés alapadatai

A csővezetékben megengedett minimális (vmin =0.5 m/s) és maximális (vmax =2.5 m/s) sebesség, az alkalmazható csőátmérők, ezek fajlagos költségei (külön-külön fő- és mellékvezetékek esetén, ezek a költségek már tartalmazzák a földmunka és a szerelvények költségeit is), a csövek Hazen-Williams-képletben használt α -tényezője. A HazenWilliams-képlet:

ε = 0.21 * α * Q 1.85 * D − 4.86 , ahol: ε - a fajlagos nyomásveszteség (m/100 m), α - a csővezeték anyagától függő tényező (KPE-csöveknél: α = 0.55), Q – a csőben áramló vízhozam (térfogatáram) (m3/s) D – a csőátmérő (m). A továbbiakban meg kell adni a szivattyúzási vízszintet, a legnagyobb számmal jelölt fővezeték számát, a szivattyú emelőmagasságokat, a szivattyútelep belső veszteségét, valamint az egyes csőszakaszok adatait. A csőszakaszok adatait arra az esetre kell a méretezésnél megadni, amikor a legkedvezőtlenebb (mértékadó) üzemállapot áll fenn. Ennél kedvezőtlenebb állapot az üzemelési szabályzatban leírtak szerint nem fordulhat elő, mert olyan esetekben nem biztosítható minden helyzetben a szükséges, minimális nyomás a hidránsoknál. A csőszakaszok adatai a következők: A szakasz száma A szakasz hossza (m), A szakasz által szállítandó vízhozam (l/s), A szakasz végén biztosítandó nyomás (hidránsnyomás) (m), A szakasz végén lévő terepmagasság (mBf). A méretezés eredményeképpen a megkapjuk az egyes szivattyútelepi emelőmagasságokhoz tartozó optimális csőátmérőket valamennyi szakaszra, a minimális építési költségpoligon sarokpontjait, és a csőhálózat beruházási költségét. A mellékletben megadunk egy mintafeladathoz tartozó helyszínrajzot, annak méretezését ill. eredményeit. A kapott eredmények alapján az évi (becsült) üzemelési költségek figyelembevételével kiválasztható az a szivattyútelep emelőmagasság, amely esetén az összköltségek optimálisnak tekinthetők. Megjegyezzük, hogy az energiaköltségek változása jelentős mértékben befolyásolhatja a korábban számított értékeket, így ez a fajta optimalizálás sem ad „tökéletes” eredményt. Amennyiben a méretezésnél figyelembe vett mértékadó üzemállapottól eltérő – kedvezőtlenebb – üzemállapotot akarnak megvalósítani, akkor hidraulikai szimulációval lehet megvizsgálni az ebből származó esetleges hidraulikai problémákat (hátrányokat, pl. nem áll rendelkezésre kellő nyomás a szárnyvezetéknél). Ilyen vizsgálatokhoz is készült szoftver (NETSIM), amely kellő támogatást nyújthat az üzemeltetőknek A vegyes csővezetékű esőztető berendezés (öntözőtelep) tartozékai még az elvezető árkok (csatornák), a burkolt és burkolatlan utak és egyéb olyan létesítmények, amelyek a területen való gazdálkodást segítik. A szivattyútelepekkel a 3. fejezetben foglalkozunk.

58


Öntözési cél szerinti felosztás • Kelesztő öntözés • Fagyvédelmi öntözés • Színező öntözés • Frissítő öntözés • Szennyvízöntözés Ezzel a témakörrel – időhiány miatt - itt nem foglalkozunk.

1. Melléklet A feladat: egy vegyes csővezetékű esőztető öntözőtelep tervezése csévélhető szárnyvezeték alkalmazása esetén

Az elvégzendő feladat a következő: A kiadott helyszínrajzon (1:25 000) egy kb. 800-1500 ha kiterjedésű területet kell megöntözni csévélhető szárnyvezetékű esőztető öntözőberendezésekkel. Alapadatok: d – a csévélhető szárnyvezeték fúvókájának átmérője (mm), H - a szórófejnél rendelkezésre álló nyomómagasság (m), t – a napi öntözési idő (óra), T- öntözési forduló (18-21 nap) h- egy állásban kiadagolandó öntözővíz norma (mm), µ - a szórófej szerkezeti tényezője (együtthatója), 0.93, D – a csévélhető szárnyvezeték KPE-csövének átmérője, B - a csévélhető szárnyvezeték KPE-csövének „súrlódást kifejező” együtthatója. A számítás menete a következő: 1. A fúvókaátmérő és a nyomómagasság függvényében kiszámítják a szórófej vízhozamát (Q) Q = µ ∗ A 2 gH

[m /s] 3

(1)

2. Meghatározzák a szórófej szórási sugarát (R):

R = (d+2)+0.35*H (m),

(2)

ahol: d – a szórófej fúvókájának átmérője (mm)!!! H - a szórófejnél rendelkezésre álló nyomómagasság (m). 3. Meghatározzák az öntözhető sáv szélességét (b) (kerek méterre kell lefelé kerekíteni!), amely a hidránstávolsággal fog megegyezni:

59


b = 0.95R 3 (m) , ahol: R – a szórófej szórási sugara (m) 4. Meghatározzák a csévélhető csővezetékben keletkező nyomásveszteséget (hvl ): hvl = λ

l v2 l Q2 =λ = Bl Q 2 D 2g D A2 2 g

[m]

(3)

ahol: 1 ) az egyes csőátmérők esetében a következő: DA 2 2 g B75=10.6*10-4 B90=6.1*10-4 B110 = 2*10-4 B125= 8*10-5 l - a csővezeték hossza (m) Q – a csővezetékben áramló vízhozam (dm3/s) (liter per szekundum)!!! D – a csővezeték átmérője (a B-tényezőben szerepel!), A – a csővezeték keresztmetszeti területe (a B-tényezőben szerepel!).

B-tényező ( B = λ

5. Meghatározzuk a hidránsnyomást (Hhidr) Hhidr= H + hvl + hcsatlakozó tömlő + Hszórófejállvány +- hgeod 6. A kapott b hidránstávolság figyelembe vételével az öntözendő terület felosztásával (harmadolás, negyedelés, hatodolás, nyolcadolás) megtervezzük a csőhálózat helyszínrajzi változatait, s kiválasztjuk a legjobb(ak)nak tűnő(ke)t, s összeállítjuk a méretezési vázlatokat. 7. Az ELONDP és NDP programok segítségével elvégezzük a csőhálózat méretezést. A méretezési eredményeket értékeljük, s kiválasztjuk a megvalósításra javasoltat. 8. Egy A/3 –as lapon elkészítjük az 1: 25.000-es léptékben a helyszínrajzot, feltüntetve a megvalósításra javasolt változat méretezése során kapott csőátmérőket és hosszakat csőszakaszonként.

60


2. Melléklet: Vegyes csővezetékű esőztető öntözőtelep méretezése

1-10. ábra: az öntözőtelep helyszínrajzi vázlata

Az NDP-programmal végzett futtatás alapadatai és eredményei N E T D P X T 1 9 8 7 B M E - V V I VERZIO : 1.01 A L A P A D A T O K : MEGENGEDETT MAXIMALIS SEBESSEG A CSOBEN MEGENGEDETT MINIMALIS SEBESSEG A CSOBEN FOVEZETEKBEN KELETKEZO HELYI VESZTESEG MELLEKVEZETEKBEN KELETK.HELYI VESZTESEG VIZ KINEMATIKAI VISZKOZITASA ALKALMAZHATO CSOATMEROK MAXIMALIS SZAMA

CSOATMERO (MM) 100.00 125.00 150.00 200.00 250.00 300.00

ERDESSEGI

FOVEZETEK

: : : : : :

2.50 .50 .00 .00 .00 13

MELL.VEZETEK

JELL.(HAZEN) EPITESI KTS. EPITESI KTS. .55 .55 .55 .70 .70 .70

550.00 690.00 920.00

390.00 410.00 430.00 570.00 720.00 950.00

61


400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 1000.00

.70 .70 .70 .70 .70 .70 .70

1300.00 1900.00 2400.00 3400.00 4600.00 6200.00 8200.00

A NETDP JELU PROGRAM MINTAFELADATA

1978 DECEMBER HO

LEGNAGYOBB SZAMMAL JELOLT FOVEZETEK SZIVATTYUZASI VIZSZINT(M) SZIVATTYU EMELOMAGASSAGOK SZAMA SZIVATTYUTELEP BELSO VESZTESEGE(M)


S Z A K A S Z O K

: : : :

5 95.60 3 4.00

1978 DECEMBER HO

A D A T A I

VEZETEK SZAMA: 21 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 21 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 604.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.41 570 .000 250. 1.22 .694 4.19 720 11.025 300. .85 .286 1.73 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 22 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 22 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 604.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.41 570 .000 250. 1.22 .694 4.19 720 11.025 300. .85 .286 1.73 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 2 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 600.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.33 550 .000 250. 1.22 .694 4.16 690 10.290 300. .85 .286 1.71 920 56.378

62


VEZETEK SZAMA: 23 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 23 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 604.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.41 570 .000 250. 1.22 .694 4.19 720 11.025 300. .85 .286 1.73 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 24 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 24 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 604.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.41 570 .000 250. 1.22 .694 4.19 720 11.025 300. .85 .286 1.73 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 2 Q(L/S)= 120.00 L(M)= 600.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 250. 2.44 2.501 15.00 690 .000 300. 1.70 1.030 6.18 920 15.639 400. .95 .254 1.52 1300 48.979 500. .61 .086 .51 1900 356.598 VEZETEK SZAMA: 25 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 25 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 604.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.41 570 .000 250. 1.22 .694 4.19 720 11.025 300. .85 .286 1.73 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 26 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744

63


VEZETEK SZAMA: 26 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 604.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.41 570 .000 250. 1.22 .694 4.19 720 11.025 300. .85 .286 1.73 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 2 Q(L/S)= 180.00 L(M)= 310.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 400. 1.43 .538 1.67 1300 .000 500. .92 .182 .56 1900 168.427 600. .64 .075 .23 2400 468.100 VEZETEK SZAMA: 51 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 51 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 928.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 19.06 570 .000 250. 1.22 .694 6.44 720 11.025 300. .85 .286 2.65 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 52 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 52 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 280.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 5.75 570 .000 250. 1.22 .694 1.94 720 11.025 300. .85 .286 .80 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 5 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 600.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 12.33 550 .000 250. 1.22 .694 4.16 690 10.290 300. .85 .286 1.71 920 56.378 VEZETEK SZAMA: 53 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: D V

64

53

Q(L/S)= EPSZ

60.00 H

L(M)= 928.00 B ALFA


(MM) 200. 250. 300.

(M/S) (M/100M) 1.91 2.054 1.22 .694 .85 .286

(M) 19.06 6.44 2.65

(FT/M) (1000FT/M) 570 .000 720 11.025 950 56.378

VEZETEK SZAMA: 54 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 54 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 280.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 5.75 570 .000 250. 1.22 .694 1.94 720 11.025 300. .85 .286 .80 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 5 Q(L/S)= 120.00 L(M)= 300.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 250. 2.44 2.501 7.50 690 .000 300. 1.70 1.030 3.09 920 15.639 400. .95 .254 .76 1300 48.979 500. .61 .086 .26 1900 356.598 VEZETEK SZAMA: 41 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 41 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 928.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 19.06 570 .000 250. 1.22 .694 6.44 720 11.025 300. .85 .286 2.65 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 42 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 42 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 280.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 5.75 570 .000 250. 1.22 .694 1.94 720 11.025 300. .85 .286 .80 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 4 Q(L/S)= D V EPSZ (MM) (M/S) (M/100M)

60.00 L(M)= 600.00 H B ALFA (M) (FT/M) (1000FT/M)

65


200. 250. 300.

1.91 1.22 .85

2.054 .694 .286

12.33 4.16 1.71

550 690 920

.000 10.290 56.378

VEZETEK SZAMA: 43 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 43 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 928.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 19.06 570 .000 250. 1.22 .694 6.44 720 11.025 300. .85 .286 2.65 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 44 Q(L/S)= 30.00 L(M)= 324.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 125. 2.44 4.407 14.28 410 .000 150. 1.70 1.815 5.88 430 .772 200. .95 .570 1.85 570 11.243 250. .61 .192 .62 720 39.744 VEZETEK SZAMA: 44 Q(L/S)= 60.00 L(M)= 280.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 200. 1.91 2.054 5.75 570 .000 250. 1.22 .694 1.94 720 11.025 300. .85 .286 .80 950 56.378 VEZETEK SZAMA: 4 Q(L/S)= 120.00 L(M)= 300.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 250. 2.44 2.501 7.50 690 .000 300. 1.70 1.030 3.09 920 15.639 400. .95 .254 .76 1300 48.979 500. .61 .086 .26 1900 356.598 VEZETEK SZAMA: 3 Q(L/S)= 240.00 L(M)=1158.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 400. 1.91 .916 10.60 1300 .000 500. 1.22 .309 3.58 1900 98.918 600. .85 .127 1.47 2400 274.917 700. .62 .060 .70 3400 1488.103 VEZETEK SZAMA: 1 Q(L/S)= 420.00 L(M)=1230.00 D V EPSZ H B ALFA (MM) (M/S) (M/100M) (M) (FT/M) (1000FT/M) 500. 2.14 .871 10.71 1900 .000 600. 1.49 .359 4.41 2400 97.630 700. 1.09 .169 2.08 3400 528.460 800. .84 .088 1.09 4600 1482.589 900. .66 .050 .61 6200 4146.356 1000. .53 .030 .37 8200 9998.174 KOLTSEG POLIGON SAROKPONTJAINAK SZAMA

66

51



1978 DECEMBER HO

MINIMALIS EPITESI KOLTSEGEK POLIGONJA N

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

SZIV.TELEP SZIV.TELEP ALFA EMELOMAG. NYOM.SZ. (M) (MAF) (1000FT/M) 118.88 117.88 111.61 110.79 110.49 110.29 106.56 103.44 102.40 102.32 98.47 98.16 94.23 93.75 93.73 93.00 88.84 88.34 86.40 85.28 84.91 84.60 78.30 77.78 77.17 74.95 70.89 70.75 70.39 68.77 68.31 67.93 66.86 66.50 65.60 65.47 65.14 64.79 64.52 62.41 62.27 62.20 62.18 59.85 59.75 59.58 58.59 58.38 57.81 57.33

210.48 209.48 203.21 202.39 202.09 201.89 198.16 195.04 194.00 193.92 190.07 189.76 185.83 185.35 185.33 184.60 180.44 179.94 178.00 176.88 176.51 176.20 169.90 169.38 168.77 166.55 162.49 162.35 161.99 160.37 159.91 159.53 158.46 158.10 157.20 157.07 156.74 156.39 156.12 154.01 153.87 153.80 153.78 151.45 151.35 151.18 150.19 149.98 149.41 148.93

.000 .772 1.543 11.061 11.833 21.351 22.122 23.666 24.401 33.147 33.882 35.425 43.110 44.617 57.438 59.737 61.280 62.052 62.824 88.211 88.429 96.382 97.630 106.635 122.510 124.053 144.559 144.777 148.097 148.315 168.821 169.593 184.509 188.954 199.207 212.792 213.228 213.446 223.699 345.946 490.628 496.019 520.075 528.460 530.328 530.764 1482.589 1583.624 1589.015 4146.356

EPITESI KOLTSEG (1000FT) 12743.080 12743.850 12753.540 12762.530 12766.160 12770.290 12852.890 12926.660 12952.210 12954.600 13085.220 13096.080 13265.490 13287.010 13288.030 13331.860 13586.900 13617.930 13739.310 13838.030 13871.400 13901.060 14516.060 14571.860 14646.820 14922.080 15508.440 15528.280 15582.030 15822.760 15900.710 15964.900 16162.570 16229.540 16409.180 16436.240 16507.230 16582.400 16642.260 17370.860 17440.980 17475.660 17485.840 18715.840 18772.910 18860.340 20336.350 20665.880 21571.750 23539.770

67


51

57.09

148.69

9998.174

25999.800

OPTIMALIS EPITESI KOLTSEGEK SZIV.TELEP SZIV.TELEP EMELOMAG. NYOMASSZINT (M) (MAF) 83.00 78.00 73.00

174.60 169.60 164.60

EPITESI KOLTSEG (1000FT)

14057.230 14548.080 15203.420


1978 DECEMBER HO

SZIVATTYUTELEP NYOMASSZINTJE(MAF) SZIVATTYUTELEP EMELOMAGASSAGA (M) O P T I M A L I S VEZETEK ATMERO SZAMA (MM) 1 3 4 44 44 43 43 4 42 42 41 41 5 54 54 53 53 5 52 52 51 51 2 26 26 25 25 2 24 24 23 23 2 22 22 21 21

68

174.60 83.00

C S O A T M E R O K

HOSSZ (M)

ATMERO (MM)

HOSSZ (M)

600. 312.33 400. 1158.00 300. 300.00 200. 280.00 150. 144.15 250. 672.47 150. 324.00 250. 600.00 200. 280.00 150. 324.00 250. 928.00 200. 55.02 400. 232.55 200. 280.00 150. 93.83 250. 539.86 150. 324.00 250. 600.00 200. 280.00 150. 254.39 250. 928.00 150. 242.25 400. 310.00 200. 604.00 125. 324.00 200. 604.00 125. 324.00 300. 600.00 200. 604.00 150. 194.60 200. 604.00 150. 194.60 250. 600.00 250. 22.62 150. 324.00 250. 59.37 150. 324.00

500.

917.67

125. 200.

179.85 255.53

150. 300.

268.98 67.45

125. 200.

230.17 388.14

125.

69.61

125.

81.75

125.

129.40

125.

129.40

200.

581.38

200.

544.63

NYOMAS SZINT (M) 165.49 154.88 151.79 146.04 135.50 141.88 136.00 147.63 141.88 136.00 141.20 136.00 153.60 147.85 136.00 141.88 136.00 149.44 143.69 136.00 143.00 135.00 163.82 151.41 137.14 151.41 137.14 157.64 145.23 136.00 145.23 136.00 153.48 141.38 135.50 141.88 136.00

MARADEK NYOMAS (M)

1.14 10.41 1.14



1978 DECEMBER HO

SZIVATTYUTELEP NYOMASSZINTJE(MAF) SZIVATTYUTELEP EMELOMAGASSAGA (M) FOVEZETEKEK CSOKIMUTATASA ATMERO HOSSZ EP.KOLT. (MM) (M) (1000FT)

250. 300. 400. 500. 600.

1800.00 967.45 1700.55 917.67 312.33

1242.000 890.050 2210.721 1743.568 749.598

OSSZESEN

5698.00

6835.937

174.60 83.00

MELLEKVEZETEKEK CSOKIMUTATSA ATMERO HOSSZ EP.KOLT. (MM) (M) (1000FT) 125. 1468.19 601.956 150. 3012.79 1295.502 200. 5360.70 3055.597 250. 3150.32 2268.233

OSSZESEN

12992.00

7221.287

C S O K I M U T A T A S ATMERO (MM) 125. 150. 200. 250. 300. 400. 500. 600. OSSZESEN

HOSSZ EPIT.KOLT. (M) (1000FT) 1468.19 601.956 3012.79 1295.502 5360.70 3055.597 4950.32 3510.233 967.45 890.050 1700.55 2210.721 917.67 1743.568 312.33 749.598 18690.00


14057.220

1978 DECEMBER HO

SZIVATTYUTELEP NYOMASSZINTJE(MAF) SZIVATTYUTELEP EMELOMAGASSAGA (M) O P T I M A L I S VEZETEK ATMERO SZAMA (MM) 1 3 4 44 44 43 43 4 42 42 41 41 5 54

HOSSZ (M)

600. 1230.00 400. 1158.00 300. 300.00 200. 280.00 150. 155.73 250. 694.54 150. 324.00 250. 600.00 250. 22.07 150. 324.00 250. 928.00 200. 79.13 400. 271.26 200. 280.00

169.60 78.00

C S O A T M E R O K ATMERO (MM)

HOSSZ (M)

125. 200.

168.27 233.46

200.

257.93

150. 300.

244.87 28.74

NYOMAS SZINT (M) 165.19 154.58 151.49 145.74 135.50 141.88 136.00 147.33 141.88 136.00 140.90 136.00 153.60 147.85

MARADEK NYOMAS (M)

69


54 53 53 5 52 52 51 51 2 26 26 25 25 2 24 24 23 23 2 22 22 21 21

150. 250. 150. 250. 200. 150. 250. 150. 400. 200. 125. 200. 125. 300. 200. 150. 200. 150. 250. 250. 150. 250. 150.

93.83 539.86 324.00 600.00 280.00 254.39 928.00 242.25 310.00 604.00 324.00 604.00 324.00 600.00 604.00 206.18 604.00 206.18 600.00 44.69 324.00 81.44 324.00

125. 200.

230.17 388.14

125.

69.61

125.

81.75

125.

117.82

125.

117.82

200.

559.31

200.

522.56


FOVEZETEKEK CSOKIMUTATASA ATMERO HOSSZ EP.KOLT. (MM) (M) (1000FT)

1800.00 928.74 1739.26 1230.00

1242.000 854.445 2261.033 2952.000

OSSZESEN

5698.00

7309.478

169.60 78.00


OSSZESEN

12992.00

C S O K I M U T A T A S ATMERO (MM) 125. 150. 200. 250. 300. 400. 600. OSSZESEN

HOSSZ EPIT.KOLT. (M) (1000FT) 1433.43 587.708 3023.43 1300.077 5296.53 3019.025 5038.60 3573.790 928.74 854.445 1739.26 2261.033 1230.00 2952.000 18690.00


70

.83 10.11 .83

1978 DECEMBER HO

SZIVATTYUTELEP NYOMASSZINTJE(MAF) SZIVATTYUTELEP EMELOMAGASSAGA (M)

250. 300. 400. 600.

136.00 141.88 136.00 149.44 143.69 136.00 143.00 135.00 163.52 151.11 136.83 151.11 136.83 157.34 144.93 136.00 144.93 136.00 153.18 141.38 135.50 141.88 136.00

14548.080

1978 DECEMBER HO

7238.600


SZIVATTYUTELEP NYOMASSZINTJE(MAF) SZIVATTYUTELEP EMELOMAGASSAGA (M) O P T I M A L I S VEZETEK ATMERO SZAMA (MM) 1 3 4 44 44 43 43 4 42 42 41 41 5 54 54 53 53 5 52 52 51 51 2 26 26 25 25 2 24 24 23 23 2 22 22 21 21

HOSSZ (M)

600. 1230.00 500. 787.55 300. 300.00 200. 280.00 150. 164.33 250. 710.93 150. 324.00 250. 600.00 250. 38.46 150. 324.00 250. 928.00 200. 97.04 400. 300.00 200. 280.00 150. 93.83 250. 539.86 150. 324.00 250. 600.00 200. 280.00 150. 254.39 250. 928.00 150. 242.25 400. 310.00 200. 604.00 150. 160.69 200. 604.00 150. 160.69 300. 600.00 250. 143.04 150. 324.00 250. 143.04 150. 324.00 250. 600.00 250. 412.17 150. 324.00 250. 448.92 150. 324.00

C S O A T M E R O K ATMERO (MM)

HOSSZ (M)

400.

370.45

125. 200.

159.67 217.07

200.

241.54

150.

226.96

125. 200.

230.17 388.14

125.

69.61

125.

81.75

125. 125.

163.31 146.11 163.31

200.

460.96

200.

460.96

200.

191.83

200.

155.08


FOVEZETEKEK CSOKIMUTATASA ATMERO HOSSZ EP.KOLT. (MM) (M) (1000FT)

1800.00 900.00

1242.000 828.000

NYOMAS SZINT (M) 160.19 154.36 151.27 145.52 135.50 141.88 136.00 147.11 141.88 136.00 140.67 136.00 153.60 147.85 136.00 141.88 136.00 149.44 143.69 136.00 143.00 135.00 158.52 146.11 136.00 5.11 136.00 152.34 141.88 136.00 141.88 136.00 148.18 141.38 135.50 141.88 136.00

MARADEK NYOMAS (M)

1978 DECEMBER HO

SZIVATTYUTELEP NYOMASSZINTJE(MAF) SZIVATTYUTELEP EMELOMAGASSAGA (M)

250. 300.

164.60 73.00

164.60 73.00


71


400. 500. 600.

980.45 787.55 1230.00

1274.586 1496.343 2952.000

OSSZESEN

5698.00

7792.930

OSSZESEN

12992.00

C S O K I M U T A T A S ATMERO (MM) 125. 150. 200. 250. 300. 400. 500. 600. OSSZESEN

HOSSZ EPIT.KOLT. (M) (1000FT) 867.82 355.806 3571.14 1535.591 4260.61 2428.547 6092.43 4332.551 900.00 828.000 980.45 1274.586 787.55 1496.343 1230.00 2952.000 18690.00

NEM ALKALMAZOTT CSOATMEROK (MM) FOVEZETEK MELLEKVEZETEK 100.00 125.00 150.00 200.00

700.00 800.00 900.00 1000.00

72

100.00

300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 1000.00

15203.420

7410.494


6.2. Halastavak, tógazdaságok

Magyarország valamikor édesvízi „halnagyhatalom” volt. A természetes vízviszonyokban történt többnyire szükségszerű beavatkozások azt eredményezték, hogy a halak természetes élettere jelentősen lecsökkent, ami óhatatlanul a halállomány csökkenéséhez vezetett. A fogyasztási igények kielégítése érdekében, már a XIX. század végétől hoztak létre mesterséges halastavakat (Biharugra, Fancsikapuszta, Hortobágy, stb). Ezek a halastavak ma is működnek, s a gazdasági jelentőségüket sok esetben meghaladják a természetvédelmi szempontból betöltött szerepük A Hortobágyi-halastavak a világörökség részét képezik, emellett az ott „termelt” halak a „bio” minőségi követelményeknek is megfelelnek. Magyarország területén jelenleg cca: 23 ezer hektár* kiterjedésű tógazdaság található. Továbbá közel 30 ezer hektárnyi tó a horgászati igényeket elégíti ki, de komoly szerepet játszanak a hazai édesvízi halellátásban. A természetes vizekből kifogott (hivatalos) halmennyiség messze alatta van a mesterséges halastavakból származó halhúsnak. Ez elsősorban a már említett élőhely csökkenés miatt van, de komoly szerepet játszanak azok az emberi beavatkozások, amelyek a vízszennyezésből fakadnak, ugyanakkor a hidromorfológiai változásokat előidéző emberi tevékenységek is jelentős hatással jártak és járnak a halállomány alakulására. A továbbiakban a halastavaknak (tározóknak) azon problémáival foglalkozunk, amelyek az építőmérnöki tevékenység körébe tartoznak. Nem foglakozunk a különböző halfajtákkal, ezek biológiai kérdéseivel. *

Megjegyzés: a fenti adat a Agrárgazdasági Kutató Intézet 2005. évi adataiból származik. Más források szerint (www.fvm.hu) a különböző szervezetek által használt, üzemeltetett vízfelületek a Balaton nélkül közel 70 ezer hektár.

A továbbiakban kimondottan az emberi tevékenység által létrehozott tógazdaságokkal foglalkozunk. A tógazdaság mesterséges tavakból álló gazdasági egység, amelyben tervszerű haltenyésztés és halhús termelés folyik a műszaki és a vízgazdálkodási feltételek biztosítása alapján. A tógazdaságokat többféle szempont szerint csoportosítják: Hőmérséklet szerint: • Hideg vizű tógazdaságok (általában pisztrángos tavak), amelyekben a természetes tápláléknak alig van jelentősége, a termelés intenzív, fehérjében dús takarmányozáson alapul. A vízhőmérséklet egész évben 18o alatt marad. • Meleg vizű tógazdaságok, amelyekben jelentős mértékben a vízben kifejlődő természetes táplálékot hasznosítják kiegészítő takarmányozással. Nagyság szerint: • kisüzemi (<50 ha), • középüzemi (50-300 ha között) és • nagyüzemi (300 ha feletti) gazdaságok. Rendeltetés szerint: • halszaporító és ivadéknevelő, • étkezési halat termelő • teljes üzemű és • különleges rendeltetésű tógazdaság.

A helyszínrajzi adottságok szerint három plusz egy csoportba sorolják:

73


• völgyzárógátas • hossztöltéses és • körtöltéses halastavakra. A negyedik típus a holtágakból kialakított halastó. A völgyzárógátas (2-1. ábra) tavak előnye a viszonylag kis földmunka, hátrányuk viszont több is van: • a tavak táplálása és lecsapolása egymástól nem függetleníthető, • a völgyön átfolyó minden víz átvezetését biztosítani kell, • a vízfolyás folytonosságát megszakítja, • az árvízi biztonság érdekellentétben áll a haltermeléshez szükséges vízszint biztosításával.

2-1. ábra: völgyzárógátas tógazdaság

2-2. ábra: a Bicskei halastavak űrfelvételen látható képe (Google.maps)

74


A hossztöltéses halastó (2-3. ábra) a tenyésztés szempontjából is előnyösebb a völgyzárógátasnál, mivel a vízbetáplálást és a leürítést is függetleníteni lehet, s nem okoz gondot az árvíz levezetése. Hátránya, hogy építése drágább a völgyfenéken építendő magas hossztöltés miatt. A környezetvédelmi hatóságok is szívesebben adnak ilyen típusokra engedélyt. A tavak feltöltése a nagyvízi időszakban lehetséges. A körtöltéses halastó (2-4. ábra) a síkvidék jellegzetes tórendszere. A tavak egymástól függetlenített táplálása, leürítése és az egyes tavak nagysága tetszőlegesen alakítható ki.

2-3. ábra: Hossztöltéses halastó

2-4. ábra: Körtöltéses halastó

A holtágak („rekeszelt érmedrek”) a folyószabályozás során felhagyott medrek, amelyekben a keresztgátak között alakíthatók ki a halastavak. A táp- és lecsapoló csatornákat a körtöltéses halastavakhoz hasonlóan alakítják ki. Megjegyezzük, hogy az EU Víz Keretirányelv különös figyelmet fordít ezekre a víztestekre, ezért az ide vonatkozó szabályokat szigorúan be kell tartani. A tógazdaságok technológiai létesítményeivel és problémáival időhiány miatt nem foglalkozunk. A szakirodalomban bőséges anyag áll rendelkezésre azok számára, akik ilyen jellegű feladatot akarnak megoldani. A tavak műszaki tervezéséhez és építéséhez szükséges fontosabb ismeretekről röviden tárgyalunk. Vízellátás

A tógazdaságok létesítésének alapfeltétele, hogy a szükséges vízmennyiség minden körülmények között kellő időben rendelkezésre álljon.

75


A vízbeszerzés történhet felszíni és/vagy felszín alatti vizekből. Megtervezéséhez megfelelő hidrológiai és hidrogeológiai vizsgálatokat kell végezni. Vízfolyásokból történő vízkivétel esetén meg kell vizsgálni külön a feltöltés és külön a vízpótlás időszakában kivehető vízhozamokat, valamint vízszinteket.

A vízbeszerzés-feltöltés lehet gravitációs és/vagy szivattyús üzemű. Szennyvízből való vízbeszerzésre is van lehetőség, de ilyen esetben is gondoskodni kell a mechanikai tisztításról, illetve arról, hogy egészségre ártalmas vagy mérgező anyag ne legyen a vízben. A tavak feltöltésének ideje lehetőleg ne haladja meg az 50 napot, a feltöltési időszak XI.1.-IV.15.-i intervallum. Az idénynorma erősen vízzáró talajnál 1000 mm, közepesen vízzárónál 1300 mm, kevésbé vízzárónál 1600 mm.

A halastavak belvíz- vagy árvíztározóként való felhasználása esetén, a feltöltés ütemét, módját és maximális üzemvízszintjét a vízjogi engedélyben rögzíteni kell. A tavak vízpótlása

A párolgási veszteségek pontosabb hidrológiai vizsgálat hiánya esetén az alábbiak szerint veendők figyelembe (a veszteség az összes párolgás és a tófelületre hullott csapadék különbsége): Hónap Május Június Július Augusztus Szeptember Összesen

Veszteség (mm) 60 80 100 100 60 400

Ezt a veszteséget kell pótolni. Erősen vízzáró talaj esetén (400 mm), míg közepesen vízzáró talajnál (600 mm), kevésbé vízzáró talajnál (1000 mm) a pótlandó vízmennyiség. A vízfolyáson lefolyó és a halastavak vízszükségletének fedezésére felhasználható vízmennyiséget minden esetben külön-külön kell meghatározni a feltöltési (téli) és a vízutánpótlási (nyári) időszakra. Ezeknek a hidrológia számításoknak a lehetőségekhez képest pontosnak kell lenniük, mert a vízhiány csak minimális mértékben engedhető meg. Közelítő számításokhoz felhasználhatók azok a térképek, segédletek, amelyek az egyes „műhelyekben” (VITUKI, BME) készültek. A 2-5 és 2-6. ábrákon a VITUKI által készített fajlagos lefolyást ábrázoló térképek láthatók a XII-IV. és a VI-VIII. hónapokban 50 %-os valószínűséggel lefolyó fajlagos vízmennyiségek (1000 m3/km2).

76


2-5. ábra: XII-IV. hónapokban lefolyó vízmennyiségek (VITUKI)

2-6. ábra: VI-VIII. hónapokban lefolyó vízmennyiségek (VITUKI)

Teleltető és raktártavak A teleltető és raktártavak vízigénye a feltöltésükhöz szükséges vízmennyiségből és a halak oxigénszükségletét biztosító átfolyó vízmennyiségből tevődik össze. Közelítő 77


számításhoz az átfolyó vízmennyiségre 1 tonna halra 1 l/s értéket javasol a szakirodalom. A 2-7. ábra alapján a halmennyiség, a vízhőmérséklet, az oxigénfogyasztás (1 kg hal fogyasztása cm3/h-ban) és az oxigéntelítettség függvényében meghatározható a tápláló vízhozam mennyisége.

2-7. ábra: Teleltetők oxigénbiztosítása

A tavak vízvesztesége csökkenthető a káros vízi növényzet irtásával, szélvédő erdősávok telepítésével, a szivárgási veszteség csökkentésével, az őszi lehalászáskor a víz visszatartásával (amennyiben a minőség megfelelő). A tavak leürítése

Minden tóhoz külön-külön is, és az egész tógazdasághoz is meg kell építeni a leürítő rendszert, amely bármikor lehetővé teszi a tavak gyors és teljes leüríthetőségét. A leürítés gravitációsan, kivételesen szivattyúzással is történhet. Földművek

A halastavak töltéseinek építéséhez általában helyi talajokat kell felhasználni. A töltések méretét és keresztmetszeti kialakítását a töltés anyagától függően kell megállapítani. A

78


töltéskeresztszelvények kialakítására a 2-8. ábra ad útmutatást. A töltések hullámverés elleni védelmére is ügyelni kell. Ideiglenes védműveket láthatunk a 2-9. ábrán.

2-8. ábra: Töltés keresztszelvények

2-9. ábra: Ideiglenes hullámvédelem

Tápcsatornák

A tápcsatorna rendeltetése a feltöltés és a vízpótlás vízmennyiségének a fő vízkivételtől az egyes tavakig való vezetése, esetleg a vízi közlekedés (bárkázás) lehetővé tétele. A vízszintes vonalvezetésnél törekedni kell arra, hogy a nyomvonal a legrövidebb legyen, lehetőleg minden egyes tóba közvetlenül lehessen eljuttatni a vizet, hidraulikailag kedvező kialakítású legyen. A magassági vonalvezetésnél a víz a tó vízszintjénél legalább 0.10 m-rel magasabb szinttel érkezzen. A beeresztő ill. vízszintszabályozó műtárgyak duzzasztását is figyelembe kell venni a kellő töltésbiztonság meghatározásához. A tápcsatorna vízszállító képességét úgy kell meghatározni, hogy a tavak feltöltése a korábban ismertetett idő alatt megtörténhessen. A tápcsatornák keresztszelvényének kialakításához a 2-10. ábra ad segítséget. Leürítő (lecsapoló) csatornák

A csatornák helyszínrajzi vonalvezetését úgy kell megtervezni, hogy mindegyik tó külön leüríthető legyen, és víz a lehető legrövidebb úton jusson a befogadóba. Gravitációs leürítéskor a csatorna legkisebb vízszintje a lecsapoló zsilipek kitorkollásánál legalább 0.20 m-rel a halágy illetve a teleltetők legmélyebb fenékszintje alatt legyen. Az üzemi vízszint megállapításához a műtárgyak által okozott magasságveszteségeket is figyelembe kell venni. A befogadóba való csatlakozásnál kívánatos a fenéklépcső olyan kialakítása, hogy a leürítő csatorna teljesen kiürüljön. A lecsapoló csatornák keresztszelvényének kialakításához nyújt segítséget a 2-11. ábra.

79


2-10. ábra: Tápcsatorna keresztszelvények

2-11. ábra: Lecsapoló csatornák keresztszelvényei

Szivárgó árkok

A szivárgó árkok védik a szomszédos területeket a halastavakból és a tápcsatornából elszivárgó víz kártételeitől. Belső leürítő árokhálózat

Rendeltetése, hogy a tavon belüli lefolyástalan terepmélyedésekből a vizet a lecsapoló zsiliphez, s ezzel együtt a halakat a belső vagy külső halágyhoz vezesse. Halágyak

A lehalászás érdekében minden tóhoz a leürítő zsilip mellett, a töltés belső vagy külső oldalán halágyat kell létesíteni. A belső halágy egy, a külső halágy általában több tó lehalászását biztosítja. Mindkét esetben szükséges a frissítő víz biztosítása a lehalászás alatt. A halágyak szükséges fenékterülete 30-40 m2/ha, szélességük 10-25 m, hosszúságuk 50-200 m közötti érték lehet a helyi adottságok függvényében. A magassági kialakításnál ügyelni kell arra, hogy a víz be- és kivezetése biztosítható legyen. A halágyak mélysége a terepszint alatt 0.6-1.0 m közötti értékű még akkor is, ha a leürítés csak szivattyúval lehetséges. Műtárgyak

A halastavak vízellátását és leürítését biztosító műtárgyaknál a be- és kifolyó víz mennyiségi mérését biztosítani kell. Völgyzárógátas tavaknál elegendő a leürített vízmennyiség mérése.

80


Barátzsilip

A barátzsilip különleges kialakítású csőzsilip, melynek aknarésze a víz felőli oldalon teljesen nyitott. Zárása két sor betétpallóval történik, előtte halrács helyezhető el. A halrács megfelelő elhelyezésével biztosítható az alsó vagy felső vízréteg leeresztése. Az aknarész kialakítása lehet orros vagy szabadon álló 2-12. ábrák. A szokásos méretek: • kör keresztmetszetnél: 0.40, 0.60 és 0.80 m átmérő. • Négyszög keresztmetszetnél: 0.80*1.10, 1.00*1.20 és 1.20*1.40 m.

2-12. ábra: Barátzsilipek

2-13. ábra: Nyílt zsilipek

Nyílt zsilip

Nyílt zsilip alkalmazása szükséges lehet akkor, ha vízi jármű (bárka, nádvágó, csónak, stb.) kell, hogy áthaladjon rajta. Amennyiben a zsilip fölött üzemi vagy közúti közlekedés igénye merül fel, a műtárgy átkötő lemezzel, kerékvető bordával építhető meg. (2-13. ábra) Teleltető tápzsilipek

A teleltető tápzsilipnek általában téli időszakban, kis mennyiségben tápvizet kell szolgáltatnia, de folyamatosan. A szolgáltatott tápvíznek oxigénben dúsnak kell lennie. (214. ábra).

81


2-14. ábra: Teleltető tápzsilip

Tógazdasági szivattyútelepek

A tógazdasági szivattyútelepek a tavak vízellátását, lecsapolását, esetleg – víztakarékossági szempontok miatt szükséges – vízforgatását biztosítják. A szivattyútelepeknél általában a téli üzemet is biztosítani kell a teleltetők vízellátása miatt. Árapasztók

Az árapasztók a dombvidéki, völgyzárógátas halastavak üzeméhez szükségesek. Rendeltetésük, hogy a völgyön lefolyó árvizeket károkozás nélkül vezessék le oly módon, hogy a tavak üzemvízszintje biztosítva maradjon, és a halak a tórendszerből ne szökhessenek el. Az árapasztók méretezéséhez a mértékadó vízhozamot az esetleges gátszakadás által veszélyeztetett területek, létesítmények jellege határozza meg. Amennyiben a halkáron kívül más nincs, akkor a mértékadó árvízhozamot a 10 %-os előfordulási valószínűséggel, mezőgazdasági károkozás esetén 3 %-os előfordulási valószínűséggel, lakó- vagy iparterületek veszélyeztetése esetén 1 %-os előfordulási valószínűséggel kell meghatározni. Az árapasztók készülhetnek földből is, de általában vasbetonból készítik őket (2-15. és 216. ábrák). Az árapasztók méretezése a hidraulikában tanultak szerint végezhető el. Általános esetben ellenőrzésként az alábbi képlet használható: Q = M * B * H3/2 , ahol Q – az árapasztó által levezetett vízhozam (m3/s), B – a bukóél szélessége (m), H – a tó maximális árvízszintje és az árapasztó bukási küszöbszintje közötti magasságkülönbség (m), M – a vízhozam tényező, értéke: föld árapasztónál: H=0.6-ig: 1.44, betétpallós zsilipnél: H=1.5 m-ig: 2.00

82


2-15. ábra: Fix küszöbű vasbeton árapasztó

2-16.ábra: Süllyesztett küszöbű vasbeton árapasztó

Halrácsok

A különböző korú és méretű halak megszökése illetve vadhalak elleni védelme érdekében halrácsokat, kisebb halaknál (ivadékoknál) szitaszövettel ellátott halrácsokat kell alkalmazni. A halrács kiemelhető vagy billenthető kivitelben készülhet. A tógazdaságokhoz tartoznak még a szállítási és közlekedési létesítmények, valamint az üzemi épületek. Ezekkel itt nem foglalkozunk. Ugyancsak nem foglalkozunk a halastavak többcélú hasznosításával, de megemlítjük, hogy a belvíztározás, az öntözővíz tározás, valamint vízi szárnyas tenyésztés is gyakran együtt végezhető tevékenységek.

A természetes vizek és víztározók halzsákmányát 2005-ben a következő táblázatban lehet megtekinteni.

83


A természetes vizek és víztározók halzsákmánya 2005-ben Zsákmány (tonna) Nemes hal Fehérhal Összesen Ebből: étkezésicélra Balaton, Kis-Balaton 62 841 312 208 520 468 Egyéb állami 2 207 1 149 84 1233 1 233 Mg.-i szövetkezetek 3 903 4 12 16 16 Önkormányzatok 2 796 33 25 58 54 Halászati szövetkezetek, Kft.-k 33 247 656 331 987 802 Horgász-szervezetek 29 132 .. .. .. .. - üzemi halászat .. 165 22 188 148 - horgász-zsákmány .. 3 343 1 191 4 534 4 534 Kistermelők 2 054 63 11 74 62 Összesen: 136 180 5 725 1 884 7 609 7 317 2004. évi mutatók 136 456 5 314 1 928 7 242 6 817 2005/2004, % 99,8 107,7 97,7 105,1 107,3 Szektor

Forrás: AKII (www.fvm.hu)

84

Hektár


6.3. Szivattyúk, szivattyútelepek

A szivattyúk a folyadékok munkavégző képességét növelő gépek. A katalógusok kezeléséhez, a megfelelő gépek kiválasztásához és az üzemeltetéshez szükséges adatokat és tudnivalókat az alábbiak szerint lehet csoportosítani: • Felhasználási terület: tisztavíz-szállítás, szennyvízátemelés, belvízátemelés, öntözés, stb. • Szállított anyag jellemzői: fajta, hőmérséklet, sűrűség, szennyezettség, stb. • Rendelkezésre álló hajtóenergia: kézi, villamos motor, belsőégésű motor, stb. • Teljesítményadatok: szállítóképesség, nyomás, szállítómagasság, teljesítményfelvétel, jelleggörbék alakja, hatásfok, szívóképesség, fordulatszám. • Kialakítás és beépítés: méretek, súly, tengelyelrendezés, szétszerelhetőség, hajtóerőátvitel, motorcsatlakozás, alapozás, szívó- és nyomóoldal kiképzése, kezelési pontok, tömszelencék, csapágykenés és hűtés, stb. • Működési elv és szerkezet: dugattyús-, csiga-, örvény-, aprító-, stb. szivattyúk • Anyag: acélöntvény, acéllemez, műanyag, gumibélésű, bronz, stb. • Gyártó cég, forgalmazó. A katalógusok a szivattyúkat elsősorban felhasználási területek szokásos igényei alapján csoportosítják. Az öntözési célra gyártott szivattyúk, jellemzőik és alkalmazási területük, a gyártó cégek katalógusai, valamint az interneten keresztül is beszerezhető információk alapján válaszhatók ki. A végzendő szivattyúzási feladat (technológiai folyamat) és a szivattyú számszerű energetikai-hidraulikai jellemzőit a vízgazdálkodásban teljesítményadatoknak nevezzük. A „belső” teljesítményadatok a szivattyúkat jellemzik, a „külső” adatok a technológiai folyamat szivattyúzási folyamatából adódnak. Ezek összhangba hozása a szivattyúválasztás alapvető művelete. A „belső” adatok és a gépválasztás menetének főbb mozzanatai a következők: Belső teljesítményadatok: Q – folyadékszállítás m3/s, l/s, l/min, l/h, H – manometrikus emelőmagasság m, P – nyomás N/cm2, bar, kp/cm2, Hs – szívómagasság m, M – hajtónyomaték Nm, kpm, P, N – hajtóteljesítmény kW, LE N – fordulatszám 1/min, η - hatásfok (hasznos teljesítmény, kW/ bevezetett teljesítmény, kW) %, Az értéktartományok célszerűen választott, összefüggő értékpár sorozatokkal vagy folyamatos jelleggörbékkel adhatók meg (3-1. ábra). Az öntözési tervezésnél a Q-H jelleggörbe a számunkra legfontosabb. A Q-H jelleggörbe lehet meredek, ilyen esetben a szivattyút „vízszállító-tartónak” nevezik, ugyanis a nagy nyomásváltozás esetén is csak kis vízszállítás ingadozással reagál. Ezért más szivattyúkkal való együttes üzemeltetése egyszerű automatikával vezérelhető (pl. víztermelő csőkút-rendszer). A lapos Q-H jelleggörbéjű szivattyú, változó fogyasztásnál is „nyomástartó”. A csővezetékben fellépő nyomásingadozás hatására erélyes vízszállítás-változtatással reagál. Az ilyen gépekből álló szivattyútelepek automatizálása és stabil működésének biztosítása összetettebb feladat (pl. az esőztető öntözőtelepek nyomásközpontjainál). A korábban tervezett és épített hazai öntözőtelepek főszivattyúi között az USN- típusú volt az egyik legelterjedtebb, ennek jelleggörbéi láthatók a 3-2. ábrán. 85


3-1. ábra: Jellemző szivattyú jelleggörbék

3-2. ábra: USN-szivattyúk jelleggörbéi

A szivattyúk kiválasztásához mindenféleképpen ebben jártas szakembereket (gépészmérnök) kell bevonni. A szivattyúválasztás menetének főbb lépései 1. Feladat-vázlat készítése Q-H kívánalmak számszerű meghatározásával, az adott technológiai folyamat összes szóba jöhető üzemállapotára.

86


2. Külső teljesítményadatok meghatározása: csővezeték Q-h’ jelleggörbe megrajzolása (h’= idom-, szerelvény-, csőellenállás (szívóoldalon is!)), illetve szabad felszínű csatorna esetén a leszívási és duzzasztási szintek meghatározása. 3. A szóba jöhető szivattyúk Q-H görbéinek „hozzápróbálása” a csővezeték jelleggörbéhez, ill. a különböző al- és felvízszint-lefolyási görbékhez. Ehhez felhasználható ismeretek: • Párhuzamosan kapcsolt szivattyúk vízszállítása, sorba kapcsoltak szállítómagassága összegződik, • Fordulatszám változtatásával a kb. azonos hatásfokú szivattyú-jelleggörbe pont a szállítómagassággal négyzetesen, a vízszállítással arányosan tolódik el, • Állítható elemekkel (járókerék lapát, előterelő lapát) rendelkező szivattyú üzemtechnikailag több, különböző nagyságú gépet helyettesíthet. 4. A megengedett szívómagasság ellenőrzése a kiválasztott gépek gyári adataival. A szivattyú szívóképessége a szívócsonkjára vonatkozik és nemcsak a geodetikus szívómagasság terheli, hanem a szívócső, szívóakna teljes vesztesége és a belépési veszteség is. 5. Hajtóteljesítmény-igény meghatározása. Ha nincs előírva a katalógusban, akkor a N=

Q ∗γ ∗ H 102 ∗η

képletből számítható, ahol N – a tengelyteljesítmény, kW, Q – a szállított vízhozam, m3/s, 3 γ - a fajsúly, kp/m , H – a manometrikus emelőmagasság, m η - a szivattyú hatásfoka, %. 6. Minden adat ellenőrzése szélső üzemállapotokban. A szivattyúzási feladat „külső”, valamint a szivattyú és hajtómotor „belső” teljesítményadatainak nemcsak egy pontban, hanem minden előfordulható kombinációban összhangban kell lenniük (pl. szállítómagasság változásai, fojtásos üzem, alvízszint ingadozás, fordulatszám változás, indítás átmeneti jelenségei, stb.). A „külső” és „belső” teljesítményadatok többszörös összefüggésben vannak (pl. a vízszállítás és a szállítómagasság összefüggései mások a különböző üzemelő csőágak veszteségei szerint). Ezek a problémák jelentkeznek például az esőztető öntözőberendezéseknél, ahol a szárnyvezeték-állások legkedvezőtlenebb esetére kell méretezni a csőhálózatot és a szivattyúk emelőmagasságát, de ez az üzemállapot csak nagyon ritkán áll elő. Az öntözést szolgáló szivattyúzási helyek felosztása

Az öntözést szolgáló szivattyúzási helyek közül a szivattyúállások és a szivattyútelepek vízfolyásokból, csatornákból, tavakból, tározókból az öntözőhálózatba, az átemelő szivattyúk, pedig az öntözőhálózatból a magasabb területeket ellátó hálózatba emelik a vizet. Esőztető rendszerek esetén a vízemelés nagynyomású szivattyúkkal csőhálózatba történik. Erre a célra készülnek a nyomásközpontok. Szivattyútelepről akkor beszélünk, ha a szivattyúzási hely mély- és magasépítményei, gépi berendezései véglegesen beépítettek. Szivattyúállás alkalmazásakor a gépi berendezést csak az üzemelési időtartamra telepítik a szivattyúzási helyre, ahol nagyobb kapacitású berendezés esetén a gépcsoportok elhelyezésére 87


és az üzem biztosítására állandó létesítményeket építenek. Kisebb szivattyús gépcsoportok (pl. a mozgatható esőztető berendezések egy része) sok esetben nem igényelnek a szivattyúzási helyen végleges létesítményt. A nagyobb öntözőrendszerek vízellátására a Tiszán is és a Körösökön is számos állandó folyami szivattyútelep létesült. Ezeknél úgy alakították ki, hogy a legkisebb vízállások esetén is tudjanak vizet emelni az öntöző ill. tápcsatornákba, miközben az árvízvédelmi töltés biztonságát nem veszélyeztetik. Van közöttük olyan létesítmény is – pl. az 1950-ben épített tiszakeszi szivattyútelep – amelyik kettős működésű, az öntözővíz és a haltenyésztési célra kivett víz mellett, a belvizes időszakban a Tiszába emeli be a vizet. Úszó szivattyútelepek is vannak, amelyek követik a vízállás változásait. Beruházási költségük természetesen kisebb az állandó beépítésűnél, de élettartamuk is jelentősen rövidebb. A nyomócsőhöz csuklós szerkezettel kapcsolódnak, amely biztosítja a vízzárást. Az árvízvédelmi töltés biztonsága itt is fő szempont. A töltésen átemelt vizet fogadó csillapító akna készülhet vasbetonból vagy burkolt földmederből. Az öntözővíz továbbvezetésére szolgáló különböző „rendű” csatornákban (fő-, mellék-, öntözőcsatornák) történő vízkormányzást vízszintszabályozó műtárgyakkal, helyenként átemelő szivattyúkkal szabályozzák, s így juttatják el a szivattyúállásokhoz, szivattyútelepekhez. Nyomásközpontok

A nyomásközpont zárt, egyszerűsített felépítményű vagy nyitott szivattyútelep az esőztető öntözéshez szükséges nyomásviszonyok előállításához és az öntözővíz igények kielégítéséhez. A nyomásközpontok gépészeti berendezéseit az alábbi fő rendszerekbe lehet sorolni: • Az alapnyomás fenntartó rendszer feladata az öntözőhálózat alapnyomáson tartása az öntözési szünetekben. Elemei: Nyomólégüstök, Alapnyomás fenntartó szivattyúk, Légkompresszor, Nyomástávadó. • Az öntözést biztosító rendszer elemei az alapnyomás fenntartó (harmadoló, felező) és a főszivattyúk. A szivattyúk automatikus együttműködését a vezérlő rendszer biztosítja, de kézi működtetésre is lehetőség van az automatikus rendszer meghibásodása esetén. A 3-3. ábrán egy olyan szivattyútelep automatikus kapcsolási pontjait is jelöltük a jelleggörbéken, ahol a két db. harmadoló szivattyú és hat db. főszivattyú „dolgozik” együtt. • A vízmérő, vezérlő rendszer részei a Venturi-cső (csövek, nagyobb telepeknél általában 2 db-ot építenek be) és a nyomás- ill. mennyiség távadók. • A csőhálózati rendszer (a nyomásközponton belüli!) a szivattyúk nyomócsonkja és az öntöző csőhálózat közötti csővezetékeket és szerelvényeket jelenti. • A segédüzemi rendszer (daru, elzárások, víztelenítő berendezés, stb.) berendezései biztosítják a nyomásközpont üzemi berendezéseinek zavartalan működtetését. A 3-4. ábrán a Mezőhék I. öntözőtelep nyomásközpontjának vázlatos helyszínrajza látható. A 3-5. ábrán egy olyan nyomásközpont metszete és felülnézete látható, ahol két db. alapnyomás fenntartó és két db. főszivattyút építettek be.

88


3-3. ábra: az automatikus szabályozású nyomásközpont összesített jelleggörbéi

3-4. ábra: A Mezőhék I. öntözőtelep vázlatos helyszínrajza

89


3-5. ábra: Nyomásközpont metszete és felülnézete

90


7. Vízerőhasznosítás

A vízerőhasznosítás a felszíni vizek mechanikai energiájának elektromos energiává történő átalakítással foglalkozik. Azokat a létesítményeket, amelyek a víz potenciális energiáját villamos energiává alakítják át, vízerőtelepeknek nevezzük. A hazai médiumok által felerősített vízlépcső-ellenesség ellenére a világtendencia az, hogy a vízi energia termelése – ahol lehetséges – egyre jobban növekszik. Főleg azokban az országokban, ahol még jelentős mértékben kihasználatlanok a vízerőkészletek. Európában a potenciális vízerőkészletek kihasználtsága a többi földrészhez képest nagyobb arányú, de még itt is vannak jelentős tartalékok. Ugyanakkor Magyarország, amelynek adottságai nem a legjobbak a síkvidéki jelleg miatt, még azt a potenciális készletet sem használja ki, ami pedig gazdaságosan kihasználható lenne. Az 1. táblázatból látható, hogy hazánk mennyire elmaradott a kihasználtság területén. Ez, bizonyos természetvédelmi megközelítés szerint előnyösnek is mondható, de a vízerőkészletnek, mint folytonosan megújuló energiaforrásnak ilyen mértékű kihasználatlansága, végeredményben környezetkárosításnak is tekinthető. Ugyanis energiaigényeink így csak olyan forrásokból elégíthetők ki, amelyek környezetkárosító hatása sokkal nagyobb. Az elmúlt több mint 130 év, amióta vízi energia termelés folyik a világon, azt bizonyította, hogy a vízerőművek hosszú élettartama miatt gazdaságossági szempontból is előnyösebbek a legtöbb energiatermelési módnál. Hiába a magasabb beruházási költség, a folytonosan megújuló, ingyenesen rendelkezésre álló energiaforrás miatt aránylag rövid idő alatt megtérül a többletköltség. 1. táblázat: a világ vízerőkészlete és kihasználtsága

Elméleti Összes Műszaki Műszakilag Vízenergia Vízenergia vízerőkészlet vízerővillamos hasznosítható termelés készlet energiatermelés aránya % hasznosítottsága TWh TWh Twh TWh % Európa

4360

1430

2599

453

18

32

ÉszakAmerika

6150

3120

3202

642

20

21

LatinAmerika

5670

3780

370

281

76

7

Afrika

10120

3140

234

49

21

2

Ázsia

20430

7530

3475

564

16

7

Óceánia

1500

390

161

39

24

10

19390

9962

2028

20

11

Összesen 18230

Magyarország elméleti, műszakilag hasznosítható vízerőkészletére többféle adat található a szakirodalomban, 1000-1400 MW teljesítmény közötti értékeket írnak a különböző szakemberek. Ebből jelenleg 50 MW teljesítmény épült ki, ami 3-5 %-os kihasználtságot jelent. A vízerőhasznosítás alapelvei

A vízben felhalmozódó helyzeti energia forrása a Nap. A napsugárzás tartja fenn a természetben a hidrológiai körfolyamatot, amelynek során a Föld felszínéről, különösen a melegégövi tengerekből, nagy mennyiségű víz párolog el és emelkedik a magasba, miközben 91


helyzeti energiát nyer. A páradús levegő a magasban lehűl, a víz kicsapódik és lehull a felszínre, ahol helyzeti energiájának jelentős része elvész ugyan, de a tengerszint feletti magasságtól függően még megmarad egy jelentős mennyiség. A víz egy része beszivárog a talajba ill. elpárolog, de egy jelentős része vízfolyások formájában jut vissza a tengerekbe. A mederben a nehézségi erő hatására, a súrlódási erő ellenében mozog a víz a magasabb geodéziai szinttől az alacsonyabb felé. A vízerőhasznosítás alapelve, hogy a mederellenállást csökkentjük, s az így felszabaduló energiát hasznos munkára fordítjuk. A súrlódási munka csökkentésére két lehetőség van: - völgyzárógát vagy duzzasztómű segítségével megnöveljük a vízmélységet, ami által csökken a sebesség s ezzel együtt a súrlódási veszteség. A víz kisebb veszteséggel vezethető tovább, s a duzzasztóműnél H esést nyerünk. A 7-1. a. ábrán hv-vel jelölt esésnek megfelelő potenciális többlet biztosítja a víz lefolyását, amely elvész a csökkentett mederellenállás legyőzése során. - a vízfolyás vizének egy részét egy mesterséges csatornába vezetjük, amelyben kedvezőbb viszonyokat biztosítunk a lefolyás számára, mint amilyen a főmederben van. Ezt általában egy szabályos, burkolt, kisebb ellenállású meder kialakításával érjük el. Így az üzemvíz a főmeder esésénél (S0) kisebb eséssel (Sü) vezethető el, s jelentős vízszintkülönbség (H) keletkezik az üzemvízcsatornában és a vízfolyásban áramló víz között. (7-1.b. ábra)

7- 1. ábra:A súrlódási munka csökkentése folyami (a) és üzemvízcsatornás (b) vízerőhasznosítás esetén

92


A vízi energia mértékegységeiként az alábbiakat használják: Teljesítmény: 1 kilowatt (kW) 1 megawatt (MW) 1 gigawatt (GW) 1 terawatt (TW)

= = = =

103 Watt 106 Watt 109 Watt 1012 Watt

Energia: 1 kilowattóra (kWh) 1 megawattóra (MWh) 1 gigawatt (GW) 1 terawatt (TW)

= = =

103 kWh 106 kWh 109 kWh

= = =

103 kW 106 kW 109 kW

A vízfolyások potenciális energiáját a 7-2. ábra segítségével határozhatjuk meg. Vizsgáljuk meg az L hosszúságú folyószakasz energiájának hossz menti változását. Az 1. szelvényhez Q m3/s vízhozam érkezik P1 teljesítménnyel:

a 2. szelvényben

P1 = γ ∗ Q ∗ ( H1 +

v12 ), 2g

P2 = γ ∗ Q ∗ ( H 2 +

v22 ) 2g

A vizsgált L hosszúságú H0 = H1 – H2 magasságkülönbséggel jellemzett állandó vízszintek között áramló Q vízhozammal tehát másodpercenként P0 = P1 − P2 = γ ∗ Q ∗ H 0 + (

v12 − v22 ) 2g

csökkenés következik be az 1-2 szakaszon. Ez a mederellenállás legyőzésére fordított teljesítmény, mely hasznosítás nélkül elvész. Mivel

v2 << H 2g

, tekintsünk el a sebességváltozástól.

Ebben az esetben: P0 = γ ∗ Q ∗ H 0 , SI rendszerben P0 = 9.8 ∗ Q ∗ H 0 (kW ) . A P0 tehát a H0 esésű folyószakasz, Q vízhozamhoz tartozó teljes, elméleti, vagyis potenciális teljesítménye vagy vízerőkészlete. A gyakorlati számításokban figyelembe kell venni a turbina és a generátor működése során fellépő veszteségeket is, ennek megfelelően a fenti képlet az alábbiak szerint alakul: P0 = 9.8ηt ∗ η g ∗ Q ∗ H 0 (kW ) ,

ahol ηt a turbina hatásfokát, η g a generátor hatásfokát jelenti. Feltéve, hogy ηt ∗η g = 0.8, a H0 esésű folyószakasz elektromos energiává alakítható teljesítménye közelítően: P0 = 8 ∗ Q ∗ H 0 (kW ) .

93


7- 2. ábra: Egy folyószakasz elméleti (a) és műszakilag hasznosítható (b) teljesítményének meghatározása

A 7-2.b. ábrán egy duzzasztómű beépítésével előállított vízszintkülönbség (H = H0-hv) az energiatermelésre fordítható tényleges, hasznos esés, ugyanis a hv energiaveszteség a súrlódás legyőzésére fordítódik, így a műszakilag hasznosítható vízerőkészlet: P = 8 ∗ Q ∗ H (kW ) .

A vízerőművek csoportosítása A vízerőműveket számos szempont szerint lehet csoportosítani. Ezek közül mi a vízfolyásokon létesíthető vízerőművekkel foglalkozunk, de megemlítjük, hogy a tengerek és a tavak vízenergiájának hasznosítására is találunk számos példát. Ilyenek: - az árapály erőművek - a depressziós erőművek - hullámerőművek. Tekintettel arra, hogy hazánkban ilyen erőműveket nem építenek, ezért ezekkel nem foglalkozunk. A továbbiakban a hasznos esés (H) nagysága szerinti csoportosítással foglalkozunk. A hasznos esés alapján három csoportot különböztetünk meg (7-3. ábra): • Kisesésű vízerőművek: H < 15 m, • Közepes esésű vízerőművek: 15 m < H < 50 m, • Nagyesésű vízerőművek: H > 50 m. Ezek a határértékek nem jelentenek éles elkülönítést. A kisesésű vízerőművek főbb jellemzői: - a vízfolyás síkvidéki szakaszán, rendszerint laza üledékes talajon létesül, - a medret duzzasztóművel zárják le, - viszonylag nagy vízhozamot hasznosít, - szárnylapátos (Kaplan- esetleg Francis-turbinával) szerelik fel, - csak kisméretű tározás lehetséges, ezért az energiatermelés ingadozó vagy szakaszos, - a termelési önköltség viszonylag nagy. A nagyesésű vízerőművek jellemzői: - a vízfolyás hegyvidéki szakaszán, rendszerint szilárd kőzeten épül, 94


- völgyzárógáttal vagy alacsony fix-, esetleg vegyes gáttal végzik a duzzasztást, - viszonylag kis vízhozamot hasznosít, de igen nagy eséssel, - Francis- vagy Pelton-turbinával működik, - a duzzasztómű mögött rendszerint jelentős a tározott vízmennyiség, - az önköltség viszonylag alacsonyabb. A közepes esésű vízerőművek átmenetet képeznek a kis- és nagyesésű erőművek között. Hazai viszonylatban található vízerőművek a kisesésűek közé tartozik, a kesznyéteni erőmű esése is mindössze H = 13.8 m.

7-3. ábra: Kis- (a), közepes- (b) és nagyesésű (c és d) vízerőművek jellegzetes főmetszetei

Kis- és középesésű vízerőműveknek nevezzük a vízfolyás medrében, vagy átvágásban épült vízlépcsőt – ha kizárólag, vagy elsősorban az energiatermelés céljából épült – összes műtárgyával együtt folyami vízerőműnek nevezzük. Az ilyen létesítmények tervezése rendkívül körültekintő gondosságot igényel, sokoldalú környezeti hatása miatt. Az EU Víz Keretirányelve (VKI) és a Stratégiai Környezeti Vizsgálat (SKV) szerint is – amennyiben ezt is el kell végezni – meg kell felelni az előírásoknak. A vízerőművek tervezésének alapja a vízerőgazdálkodási terv, amelynek feladata a vízerőhasznosítás alapvető adatainak meghatározása. Ez ad segítséget a kivitelre javasolt változat kiválasztásához, amellyel igazolni lehet annak gazdaságosságát, s meg kell adni az üzemi jellemzőit. Ez a tevékenység rendkívül összetett, mert a hidrológiai számítások mellett egyéb, kiterjedt vizsgálatot is kell végezni, s ami talán a legfontosabb: a társadalommal is el kell fogadtatni (ez egyébként a VKI szerint alapvető követelmény). A 7-4. ábrán látható a folyami vízerőmű duzzasztási görbéje, haszonesés ábrája és teljesítménygörbéje.

95


7-4. ábra: folyami duzzasztómű duzzasztási görbéje, haszonesés ábrája és teljesítmény görbéje Jelmagyarázat: a - duzzasztási görbe, b - haszonesés ábra, c - teljesítmény görbe

A vízerőgazdálkodási terv (E/t) teljesítmény görbéjével napról napra meghatározhatjuk a teljesítmény pillanatnyi értékét bármely évre (hónapra), ha ismerjük a vízállások évi (havi) változásait. Az energiagazdálkodási gyakorlatban egy száraz, egy nedves és egy átlagos évre szokás meghatározni az éves energiatermelési diagramokat. Mivel a duzzasztási vízszint a legtöbb esetben kisebb, mint az LNV, ezért az energiatermelés évi értéke nedves években általában kevesebb, mint szárazabb esztendőkben. Az energiatermelés évi értéke döntően a tartóssági görbe alakjától függ (7-5. ábra)

96


7-5. ábra: A tartóssági görbe hatása a hasznos esések alakulására

A hasznosítás változatai különbözőek lehetnek: egy-egy vízfolyáson „magányosan” álló erőmű, vagy erőműlánc-szerűen épített több vízlépcső. Átfolyásos erőművek vagy csúcsra járatott erőművek. A vízerőművek nagy előnye más erőművekkel szemben, hogy perceken belül üzembe helyezhetők, így könnyen tudnak igazodni a az energiafogyasztás változásaihoz. Folyami vízlépcsők részei: a duzzasztómű, a vízerőtelep, a hajózsilip és egyéb létesítmények (hajózsilip, vízkivételi mű, közúti híd, stb.) A folyami vízerőművek típusai: - egységes vízerőtelep eredeti mederszélességben, - öblözetbe épített egységes vízerőtelep, - sziget vízerőtelep (a vízfolyás közepén) megosztott duzzasztóval, - pillérekre megosztott vízerőtelep, - gáttérbe épített vízerőtelep. A különböző elrendezésű vízerőtelepeknél ügyelni kell arra, hogy az áramlási viszonyok ne okozzanak káros kimosódásokat vagy feliszapolódást ott, ahol nem kell. Üzemvíz-csatornás vízerőműveknek nevezzük azokat az erőműveket, ahol a turbinákat tápláló vízhozamot – az üzemvizet – a vízfolyásból egy hosszabb, mesterséges csatornába vezetik, s a vízerőtelepet a csatornába építik. Ilyen például a Bős-Nagymarosi Vízlépcsőrendszer felső, megépült része, ahol az eredeti terv szerint is, a Dunakilitinél megépült vízlépcsőtől vezetett volna üzemvíz-csatorna Bősig. Mivel Magyarország nem helyezte üzembe a dunakiliti duzzasztót, ezért a szlovákok az üzemvíz-csatorna meghosszabbításával a Dunacsúnynál megépített vízlépcsőtől juttatják a vizet az üzemvíz-csatornán keresztül a bősi vízlépcsőig (76. ábra). Egyébként a hajózási útvonal is átkerült az üzemvíz-csatornába. A 7-7-től 7-12-ig számozott ábrákon illetve fényképeken a Dunán épített vízlépcsők láthatók. Az vízerőtelepek elhelyezése is különböző, a teljesítményük nagymértékű szórást mutat. A műtárgyak kialakításán is látható, hogy az első osztrák (a németekkel közös) vízlépcső (Jochenstein, 1956) és az 1998-ban átadott tizedik (Fraudenau) közötti különbség.

97


7-6. ábra: A bősi vízlépcső látképe az alvíz felől

7-7. ábra: A bősi- (bal oldali ábra) és a tervezett nagymarosi (jobb oldali ábra) vízerőtelep metszete

7-8. ábra: A Geisling-i vízlépcső

7-10. ábra: Az Ybbs-Persenbeug-i vízlépcső

98

7-9. ábra: a Jochenstein-i vízlépcső

7-11. ábra: a Freudenau-i vízlépcső


7-12. ábra: Az osztrák Duna-szakaszra tervezett vízlépcsők a kiépített teljesítménnyel és az évi megtermelt energiamennyiséggel. A bécsi (Wien-Freudenau) már megépült.

Az üzemvízcsatornás vízerőművek általános elrendezése a 7-13. ábrán látható.

7-13. ábra: Haszonesések tartósságának szerkesztése üzemvíz-csatornás vízerőművek esetén.

A vízerőtelepek részei: - az előcsatorna, - a csigaház - a turbina (7-14. ábra) - a szívócsatorna - valamint az erőtelep felépítményei (gépterem, vezénylőterem, kapcsolótér, akkumulátorhelyiség, transzformátortér, szolgálati és egyéb helyiségek).

99


A vízerőtelepek legfontosabb gépei a turbina és a generátor, amely a turbinára ömlő víz energiáját alakítja át elektromos energiává. A turbinák kezdetben a malomkerekekből fejlődtek ki. Ma három fő típus használatos: • Szárnylapátos turbinák (Kaplan-turbina, 7-14. a ábra), • Rekeszes turbinák (Francis-turbina, 7-14. b ábra), • A Pelton-kerekek (7-14. c ábra).

7-14. ábra: Szárnylapátos (Kaplan, a), rekeszes (Francis, b) turbinák és a Pelton-turbina (kerék, c) és javasolt üzemi tartományuk (jobb oldali ábra)

Az energiatermelés gazdaságosságára való törekvés eredményeként fejlődtek ki a vízszintes tengelyű csőturbinák. Ezeknél a vízáramlás iránya csaknem egyenletes, ami a hatásfok szempontjából kedvező. A csőturbinák fő jellemzői: a vízszintes vagy enyhén ferde tengelyelrendezés, csigaház nélküli egyenes, vagy enyhén íves turbinacsatornák, lehetőleg egyenes szívócsatornák, propeller- vagy kaplan-turbinák, különleges, az elrendezésnek megfelelően szerkesztett generátorok. Ez utóbbiaknak három jellegzetes típusa van: csőturbina koszorúgenerátorral, aknába épített generátorral vagy körüláramoltatott (köpenyes) generátorral. A legnagyobb problémát ezeknél a berendezéseknél a tömítés jelentette, jelenti.

7-15. ábra: Vízszintes tengelyű csőturbina (Freudenau)

100

7-16. ábra: Függőleges tengelyű turbina metszete


A nagyesésű vízerőművek csoportosítása: Üzemvízcsatornás, nagyesésű vízerőmű. Részei: a duzzasztómű, a vízkivételi mű, a felvízcsatorna, a csatornafő, az alvízcsatorna, Nyomóalagutas vízerőművek részei: a vízkivételi mű, a nyomóalagút, a kiegyenlítő medence, a nyomócső, Völgyzárógátas vízerőmű (gáterőmű)

A nagyesésű vízerőművek nemcsak műszaki (kivitelezési, üzemeltetési) szempontból jelentenek komoly teljesítményt, de a közvélemény megfelelő tájékoztatása céljából idegenforgalmi látványosságnak is számítanak. Kirándulási célpontok is lehetnek, ahogy ez tapasztalható az egyesült államokbeli Hower-gátnál vagy a svájci Grande-Dixence-nál, amelyet mint a világ legmagasabb gátjaként tartanak nyilván. A Grande-Dixence-gát Svájc déli részén található, Az 1960-as években adták át, 285 m magas súlygát, 6 millió m3 betonból épült, tározótérfogata 400 millió m3, s a közel 1800 m-es esésmagasságból adódóan évi 1.6 milliárd kWh (1.6 TWh) energiát termelnek. A létesítmény szivattyús energiatározóként is működik, mert a környék völgyeiben összegyűjtött vizet helyenként több száz méter magasságot emelve juttatják el a fő tározóba (7-17. és 7-18. ábra).

7-17. ábra: A Grande Dixence vízerőmű rendszer működési sémája

7-18. ábra: A Grande Dixence vízerőmű betongátja és tározója

Szivattyús energiatározók

A villamos energia rendszerek együttműködése nem egyszerű feladat, mert a különböző típusú (atom-, hő-, szél,- és vízerőművek) erőművek által különböző helyeken, eltérő időpontban és kapacitással megtermelt energiát kell hozzáigazítani a fogyasztáshoz, amely 101


mind napon, mind évszakokon belül változik. Különösen a napon belüli fogyasztási ingadozások követése okoz problémát, mert az alaperőműként üzemelő hő- és atomerőművek termelése egyenletesnek nevezhető, leállításuk ill. újraindításuk időigényes beavatkozás. A fogyasztási mélypontok idején megtermelt energia tározására az egyedüli lehetőség a szivattyús (hidraulikus) energiatározás. Ez annyiból áll, hogy az adott időszakban fel nem használt energiával, szivattyúk segítségével egy magasabb helyre – felső tározóba - nyomják fel vizet, vagyis helyzeti energiává alakítják az olcsó energiát, majd csúcsidőszakban turbinákon keresztül engedik vissza az alsó tározóba. Az egész tevékenység természetesen energiaveszteséggel jár, de a vízemelésre felhasznált – fölös – energiánál 3-4-szeresen nagyobb értékű csúcsenergiát nyernek.

Jelmagyarázat: VE – vízerőmű, AE – atomerőmű, HE – hőerőmű, ET – szivattyús energiatározó 7-19. ábra: A szivattyús energiatározóval együttműködő erőműrendszerek és a fogyasztók kapcsolata

A 7-19. ábrán nem szereplő – hazánkban egyre jobban elterjedő – szélerőművek által termelt energia tárolása is csak a szivattyús energiatározás lehet az egyetlen megoldás. Magyarországon egyelőre nem építettek ilyen létesítményeket, holott a világ legtöbb országában sikeresen működnek. A Dunakanyarba tervezett prédikálószéki tározót környezet- és tájvédelmi indokokkal akadályozták meg. Az elmúlt években több mint 30 helyet tartottak alkalmasnak ilyen erőművek létesítésére, s ebből a legkomolyabban a zempléni-hegységbe építendő erőművek megvalósítása került szóba, de bizonyos „környezetvédő” körök erősen támadják a beruházásokat. A szivattyús energiatározó működési elve a 7-20. ábrán látható. A rendszer főbb részei: a felső és alsó tározó, a nyomócső és az erőtelep. A felső tározó kialakítására mutat változatokat a 7-21. ábra. A felső tározó kialakításánál a biztonsági szempontokra ugyanúgy kell ügyelni, mint a többi, hasonló kivitelű tározóknál. Amennyiben a medencés kialakítást választják, akkor különösen kell ügyelni a szivárgás meggátlására, mert a biztonsági kockázatokon (gátszakadás, földcsuszamlás, stb.) kívül a gazdasági veszteség sem lehet közömbös, hiszen minden köbméter víz energiahordozó is. A felső tározó leürítési lehetőségéről gondoskodni kell. Az alsó tározó hasonló kivitelű lehet a felsőhöz, de lehet vízfolyás vagy tó is. Ilyen esetekben különösen kell vizsgálni az ökológiai hatásokat is.

102


7-20. ábra: Szivattyús energiatározó vázlata változatai

7-21. ábra: a felső tározók kialakításának

Az erőtelep és a nyomócső (nyomócsövek) képezik a további egységeit a szivattyús energiatározási rendszernek. A rendszer üzemét a felső tározó feltöltésekor a szivattyúzás, az energiatermelés idején a turbinaüzem jellemzi. A szivattyúzáshoz nagy emelőmagasságú szivattyúk, míg az áramtermeléshez nagyesésű turbinák szükségesek. Sok esetben ezek a berendezések reverzibilis egységként készülnek, amikor a generátor és a szivattyút hajtó motor ugyanaz a gép. A nyomócsövekben kialakuló sebességek az átmérőtől és a csőben áramló vízhozamtól függnek, s hiába a kis sebességek előnye, a nagyobb átmérők alkalmazásának a költségek szabnak határt. A szivattyús energiatározás energetikai hatásfoka kétszeresen kisebb, mint az egyszerű vízerőműveké. Az eredő hatásfok sok tényezőtől függ, de alapvetően a szivattyúzás ( η1 ) és a turbinaüzem ( η2 ) hatásfoka határozza meg. Az eredő hatásfok ( η ): η = η1 * η2 , amely ma már eléri az η = 0.7-et, vagyis a 70 %-ot is. Ez még mindig sokkal gazdaságosabb, mint a jelenleg csúcsenergia termelésre rendszeresített gázturbinás erőművek.

103

BMEEOVVASF2 segédlet a BME Építő mérnöki Kar hallgatói részére. Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése

Recommend Documents