MOLNÁR FERENC VÍZGAZDÁLKODÁS TESZTEK HIDROLÓGIAI ÉS HIDRAULIKAI SZÁMÍTÁSOK PETRISZK TISZK

Átírás

1 MOLNÁR FERENC VÍZGAZDÁLKODÁS TESZTEK HIDROLÓGIAI ÉS HIDRAULIKAI SZÁMÍTÁSOK PETRISZK TISZK 2012

2 ELŐSZÓ A jegyzet a környezetvédő technikus hallgatók számára készült. Az I. rész a vízgazdálkodás alapfogalmait tárolja. Megadja a fogalmak, mennyiségek, mértékegységek definícióját. Magyarázatokkal szolgál a tesztek megoldásához. A tesztek rámutatnak a fontos azonosságokra, különbségekre, jellemző tulajdonságokra és elősegítik az adott tananyagrész feldolgozását és rögzítését. A II. rész a hidrológiai számításokat mutatja be. Foglalkozik a szabadfelszínű vízmorgásokkal: a csatornák vízszállításával, méretezésével és a műtárgyak (zsilipek, bukók, kutak, a vízben úszó testek) jellemzőivel. A III. rész a hidraulikai számításokat foglalja össze. Foglalkozik a csőben nyomás hatására áramló folyadékok tulajdonságaival. A számtani feladatok fejezetei rövid elméleti összefoglalóval kezdődnek. Rögzítjük a legfontosabb ismeretelemeket: a fogalmakat, mennyiségeket, mértékegységeket és összefüggéseket. Ezeket félkövér betűkkel kiemeljük. Megadunk kidolgozott mintapéldákat, amelyek bemutatják a megoldás lépéseit, algoritmusát, esetenként magyarázatokkal kiegészítve. megadunk olyan feladatokat, ahol csak a megoldás lépéseit közöljük: ezek a feladatok átvezetnek az önálló munkához. Több esetben megfogalmazzuk, hogy mit miért és hogyan kell kiszámolni. A válaszokat dőlt betűvel szedjük. A mintapéldák tanulmányozása és a feladatok megoldása elősegíti a számolási készség fejlesztését és a jártasságok kialakítását a számítások körében. Elmélyítik az elméleti ismereteket, konkrét adatokat (méretek, teljesítmények, hozamok stb.) szolgáltatnak. csakis mérték és szám szerinti számítások alapján hatolhatunk valóban a különböző tételek mélyére, és néhány példa kiszámításának árán megkapjuk jutalmul azt, hogy a tételt nagyobb érdeklődéssel olvassuk el és könnyebben emlékezetünkben tartjuk. /Wartha Vince/ 2

3 I. RÉSZ VÍZGAZDÁLKODÁS TESZTEK 1. Vízháztartás 2. A vízfolyások alaktana 3. Vízállás, vízmélység 4. Jellemző vízállások 5. Felszín alatti vizek 6. A felszíni víz biológiai minősége 7. A vízhozam mérése 8. A csapadék intenzitása, hozama 9. A csapadék lefolyása 3

4 1. VÍZHÁZTARTÁS A VÍZKÉSZLET a felszíni és a felszín alatti vizek összege. A vízkészlet változását a vízháztartási egyenlettel fejezzük ki. A VÍZHÁZTARTÁSI EGYENLET CS = P + B + L +T CS a kiválasztott területre lehullott csapadék, P az elpárolgó csapadék, B a talajba beszivárgó csapadék, L az adott területről lefolyó csapadék, T a felszínen tárolt csapadék mennyisége. Csapadékos évben nagyobb a lehullott csapadék, mint az elpárolgó csapadék mennyisége: CS > P, nő a vízkészlet. Aszályos évben a csapadék kevés, a párolgás intenzív, a vízkészlet csökken. A vízháztartási egyenlet egy kiválasztott területre és általában egy hidrológiai évre írja le a vízkészlet változását. A hidrológiai év december 1-től november 30-ig tart. Azért választották ezeket az időpontokat, mert a felszíni és a felszín alatti vízkészlet december elejétől fokozatosan feltöltődik, majd november végéig (nyáron és ősszel) csökken. A/ A CSAPADÉK A csapadék mennyisége, h adott idő alatt 1 m 2 felületre lehullott csapadék mm magassága. A csapadék intenzitása, I mm/s időegység alatt lehullott csapadék magassága. A csapadékhozam, q dm 3 /s m 2 időegység alatt, egységnyi felületre lehullott csapadék térfogata. 4

5 B/ A PÁROLGÁS A csapadék párolog a levegőben (esés közben), a burkolt felületeken (tető, aszfalt ), a növények levelein át és a talaj csatornáiból, pórusaiból. A párolgás mértéke függ - a levegő és a talaj hőmérsékletétől, - a levegő páratartalmától, - a légáramlatok (szél, feláramlás) sebességétől. C/ A BESZIVÁRGÁS Mértékét elsősorban a talaj vízáteresztő képessége határozza meg. Vízzáró talajok: nagy agyagtartalmú talajok Félig vízzáró talajok: kisebb agyagtartalmú talajok Vízáteresztő talajok: kavicsos, homokos talajtípusok. Befolyásolja még: - a talaj tömörsége, - a víztartó réteg vastagsága, víztartalma, - a növénytakaró fajtája, gyökérzete, - a települések burkolt felületének aránya. A beszivárgási kapacitás, Bk megadja, hogy a víz milyen hosszú utat tesz meg a talajban időegység alatt. Mértékegysége: m/s (m/h, m/a). D/ A LEFOLYÁS A víz először a természetes vápákban gyűlik össze. A vápák olyan természetes mélyedések, barázdák, amelyek összegyűjtik és levezetik a vizet a völgyek felé. A víz ezután a természetes vagy mesterséges árkokba, csatornákba, patakokba, folyókba jut. A vízgyűjtő terület az a terület, ahonnan a csapadékból lefolyó víz összegyülekezik a vízelvezető rendszeren egy célszerűen kiválasztott keresztmetszetig. A vízválasztó vonalak a vízgyűjtő terület határait jelölik ki: - hegyvidéken a hegyek gerincvonala, - sík vidéken a mesterséges tereptárgyak, pl. árvízvédelmi gátak, autópályák. 5

6 Az összegyülekezési idő, t az az időtartam, amely alatt a lefolyó víz a vízgyűjtő terület legtávolabbi pontjából eljut a vízelvezető meder kijelölt keresztmetszetéig. Az összegyülekezési idő két időtartam összege: - lefolyási idő a nyílt terepen és - a vízlevezető medrekben. A vízhozam, Q a vízlevezető meder kijelölt keresztmetszetén időegység alatt átáramlott víz térfogata. Mértékegysége: m 3 /s, (m 3 /h). A fajlagos vízhozam, q egységnyi vízgyűjtő területről időegység alatt lefolyt víz térfogata. Mértékegysége: m 3 /km 2 s, (dm 3 /m 2 s, dm 3 /ha s) E/ TÁROLÁS Nedvesítési tározás a különböző felületeken megkötött vékony vízréteg. (Tetőcserép, aszfalt stb.: 1-2 mm, növényzet: 5-10 mm) Medertározás a medrekben mozgó víztömeg a lefolyás időszakában FELADAT Jelölje meg a jó választ! (Több válasz is jó lehet) 1. A vízkészlet _ a/ a folyók és a tavak vizének összege, b/ a kutakkal kitermelhető víz, c/ a felszíni és a felszín alatti víz együtt, d/ a kutak és források vízhozama. 2. Mitől függ a lehullott csapadék párolgása? _ a/ a levegő és a talaj hőmérsékletétől, b/ a levegő páratartalmától, c/ a szél sebességétől, d/ az eső időtartamától. 6

7 3. Mi befolyásolja a csapadék beszivárgását? _ a/ a csapadék szennyezőinek koncentrációja, b/ a talaj vízáteresztő képessége, c/ a burkolt felületek aránya, d/ a növénytakaró fajtája. 4. Az összegyülekezési idő függ: _ a/ a leghosszabb lefolyási út hosszától. b/ a vízgyűjtő terület kiterjedésétől. c/ a leghosszabb lefolyási út lejtésétől. d/ a csapadék lehullásának idejétől. 5. Az összegyülekezési idő: _ a/ számítható, ha a csapadék intenzitását osztjuk a csapadék mennyiségével b/ az az időtartam, amely alatt az adott vízgyűjtő terület legtávolabbi pontjáról is a vizsgált szelvénybe jut a lefolyó víz c/ a csapadékhullás időtartama befolyásolja d/ valamely vízgyűjtő terület lefolyásának, főként nagyvízi lefolyásának fontos jellemzője 6. Mi a befogadó? a/ A vízgyűjtőterület határa, ahonnan a vizek már két különböző befogadóba folynak le. b/ A vízgyűjtőterület legmélyebb részein lévő időszakos vagy állandó vízfolyás, ahová a vízgyűjtőterületről az összes víz lefolyik. c/ A vízgyűjtőterületeket elválasztó mély terepalakulatok. d/ Vápák FELADAT Írja a megnevezések mellé a megfelelő fogalom betűjelét! 1. A/ Lefolyás B/ Beszivárgás C/ Mindkettő D/ Egyik sem 1. A víz természetes körforgásának eleme _ 2. Nagy vízáteresztő képességű talajoknál nő a mértéke _ 7

8 3. A felszíni vízkészletet növeli _ 4. Liziméterrel mérhető _ 5. A talaj vízáteresztő képessége határozza meg _ 6. A települések burkolt felülete csökkenti _ 7. Jellemzője az összegyülekezési idő _ 8. A felszín alatti vízkészletet növeli _ 9. A növényzet csökkenti _ 10. Mértékét a fajlagos vízhozammal adjuk meg _ 11. A folyamat részesei a vápák _ 12. Mértékegysége a m/s (m/h) _ 1.3. FELADAT Nevezze meg a vízháztartási egyenlet betűit! CS = P + B + L + T 1. CS 2. P _ 3. B _ 4. L _ 5. T _ 1.4. FELADAT Jelölje meg a jó választ! (Több válasz is jó lehet.) 1. A vízháztartási egyenlet: _ a/ egy hidrológiai évre vonatkozik. b/ megadja, hogy a lehullott csapadék milyen folyamatokban vesz részt. c/ CS P = B + L + T alakra átrendezve a baloldal a vízkészletet növelő és csökkentő, a jobb oldal a vízkészletet jellemző tényezőket tartalmazza. d/ a felszín alatti vízkészlet mennyiségének változását írja le. 8

9 2. A vízgyűjtő terület: _ a/ a hegy gerincvonalától a völgyig terjed. b/ ahonnan a csapadékból lefolyó víz összegyülekezik a vízlevezető meder egy kiválasztott keresztmetszetéig, c/ a nagyobb vízhozamú folyók jobb és bal partja az ártér határáig. d/ a mellékfolyók által átszegdelt terület. 3. A vízválasztó vonalak _ a/ a vízgyűjtő terület határait jelölik ki. b/ a hegyek gerincvonala. c/ mesterséges tereptárgyak is lehetnek (árvízvédelmi gátak, autópályák stb.). d/ nagyobb vízhozamú folyók FELADAT Töltse ki a táblázatot! Mennyiség Jel Mértékegység A csapadék mennyisége A csapadék intenzitása A csapadékhozam A beszivárgási kapacitás A folyók vízhozama A vízgyűjtő terület fajlagos vízhozama Q q 9

10 2. A VÍZFOLYÁSOK ALAKATANA 2.1. FELADAT Az ábra egy meder keresztmetszetét mutatja. Nevezze meg a számokkal jelölt részeket! M A meder: természetes vagy mesterséges mélyedés, ahol a víz folyik. A kisvízi meder: amit a folyóvíz kis vízálláskor is megtölt. A középvízi meder: amit a folyóvíz közepes vízálláskor tölt meg. A víz felszíne nem emelkedik a partélek (3) fölé. A közepes árvíz: a vízszint a partélek fölött van. Védelmet a nyári gát (5) nyújt. A legnagyobb árvíz: kitölti a magas part (8) és az árvízvédelmi töltés (7) közötti területet. A hullámtér: a középvízi meder partjától az árvízvédelmi töltésig és a magaspartig tart. Az árvízi meder, a középvízi meder és a hullámtér együtt. A mentesített terület: az árvízvédelmi töltés jobb oldalán van. Az ártér: az árvízi meder és a védett terület együtt. 10

11 Írja a számok mellé a megfelelő megnevezéseket! FELADAT Írja a számok (megnevezések) mellé a megfelelő betűket (fogalmak)! 1. Közepes árvíz 2. Legnagyobb árvíz 3. Hullámtér 4. Ártér a/ A magaspart és az árvízvédelmi töltés közötti területet tölti ki. (Az árvízi medret tölti fel.) b/ A középvízi meder partéle fölött, a nyári gát koronája alatt tetőzik. c/ Az árvízi meder és a védett terület együtt. d/ A középvízi meder partéle és az árvízvédelmi töltés között helyezkedik el. 1. _ 2. _ 3. _ 4. _ 2.3. FELADAT A rajz egy vízfolyást ábrázol felülnézetben. Nevezze meg a számokkal jelölt részeket! M A vízfolyás irányában állva megkülönböztetünk jobb partot és bal partot. A vízfolyás tengelyvonala minden szelvényben egyforma távolságra van a jobb- és a bal parttól. A vízfolyás sodorvonala a legnagyobb áramlási sebességek pontjait összekötő vonal. Nem esik egybe a középvonallal. A vízfolyás közepe felől nézve megkülönböztetünk 11

12 homorú partot és domború partot. A homorú part mentén nagyobb a víz áramlási sebessége, alámossa a partot, ezért szakadó partnak is hívjuk. A domború part mentén kisebb a víz sebessége, lerakja a hordalékot, ezért lankás partszakasz alakul ki. Örvények vagy forgók keletkeznek, ha a mederben akadályok vannak FELADAT Jelölje meg az összetartozó párokat! A/ A homorú part mentén _ B/ A domború part mentén _ 1. nagyobb a víz sebessége 2. lerakja a hordalékot 3. alámossa a partot 4. kisebb a víz sebessége 5. szakadó partnak is hívjuk 6. kevésbé meredek 2.5. FELADAT Jelölje meg a jó választ! (Több válasz is jó lehet.) 1. Hol található egy természetes vízfolyás sodorvonala? a/ mindig a vízfolyás középvonalában b/ a legmélyebb mederszakaszban, kanyarokban a homorú part felé tolódva c/ a legnagyobb sebességű pontokat összekötő vonal, kanyarokban a domború part felé tolódva d/ a legnagyobb sebességű pontokat összekötő vonal, a kanyarokban a homorú part felé tolódva 2. A homorú partot a/ szakadó partnak is nevezik. b/ magaspartnak is nevezik. 12

13 c/ hordalék lerakásról ismerjük fel. 3. Egy természetes vízfolyás domború partja a/ meredek, alámosott szakadó part. b/ feltöltődő, lassan, fokozatosan mélyülő part. c/ mindig a bal part. d/ mindig a jobb part. 4. A szakadó part mindig: a/ a bal parton alakul ki b/az inflexiós pontnál alakul ki c/ a domború parton található d/ a homorú parton található 5. A sodorvonal: _ a/ a vízfolyás szimmetriatengelye b/ a kanyarulatokban a homorú parthoz közeledik c/ soha nem metszi a tengelyvonalat d/ a vízfolyás legnagyobb sebességű pontjait összekötő vonal 2.6. FELADAT Töltse ki a táblázatot! A vízfolyás három szakaszának jellemzői Felső szakasz Középső szakasz Alsó szakasz A mederfenék lejtése A víz energiája (sebessége) A hordalék mozgása A meder mérete, alakja széles, sekély M Felsőszakasz jellegű vízfolyás: A nagy fenéklejtés miatt a víznek nagy a mozgási energiája, így a meder anyagát képes megmozdítani és szállítani, lebegtetett vagy görgetett hordalék formájában. A vízfolyás viszonylag keskeny, mély V alakú meder keletkezik. Középszakasz jellegű vízfolyás: A fenéklejtés kisebb, min a felső szakaszon, de 13

14 akkora az áramló víz mozgási energiája, hogy a lerakott és elszállított hordalék egyensúlyban van, egyensúlyi meder alakul ki. A meder alakja csészeszerű, kisebb vízmélységgel, mint a felső szakaszon. Alsószakasz jellegű vízfolyás: Itt a kis lejtés miatt a víz mozgási energiája annyira lecsökken, hogy a felsőbb szakaszokról hozott hordalékát lerakja és feltölti a medret. Ágakra is szakadhat a vízfolyás, a torkolatok környéke alsószakasz jellegű FELADAT A keresztszelvény szelvényszáma A keresztszelvény (keresztmetszet) a vízfolyás medrének a sodorvonalra merőleges metszete. A keresztszelvények távolságát és számát a torkolattól számítjuk felfelé, a forrás felé. A szelvényszám első számjegye az 1000 métereket, a következő három számjegy a métereket fejezi ki, pl.: a torkolat keresztszelvénye: m-re a torkolattól: m-re a torkolattól: m-re a torkolattól: A/ FELADAT Számítsa ki a vízfelszín lejtését két vízmérce között! Az alsó vízmérce szelvényszáma , a vízállás h1 = 350 cm A felső vízmérce szelvényszáma , a vízállás h2 = 420 cm A vízmércék 0 pontja azonos magasságban van. A vízszint lejtése I = h/l A vízállás különbség h = 420 cm 350 cm = 70 cm A vízmércék távolsága L = 8100 m 5200 m = 2900 m A felszín lejtése: I = h/l = 0,7 m/2900 m = 0,00024 A lejtés: I = 0,00024 = 0,24 14

15 B/ FELADAT Olajfolt úszik a víz felületén. Mennyi idő alatt ér el a torkolatig? ADATOK a folyó vízhozama: Q = 65 m 3 /s a meder átlagos keresztmetszete: A = 130 m 2 az olajszennyezés helye: szelvény Ki kell számítani az áramlás sebességét és a megtett úthoz tartozó időt. a/ Az áramlás sebessége A térfogatáram: Q = va m 3 /s => v = Q/A m/s v = b/ A megtett út a szelvényig: l = A lefolyás időtartama: t = út/sebesség t = l/v = Az olajfolt lefolyásának időtartama _ óra. 15

16 3. VÍZÁLLÁS, VÍZMÉLYSÉG A vízállás a vízfolyás vagy állóvíz vízszintjének magassága a lapvízmérce 0 pontjától mérve. A lapvízmérce 0 pontjának helyzetét célszerű úgy megválasztani, hogy a legkisebb vízállásnál is alacsonyabb szintre kerüljön. Telepítésekor meg kell határozni a 0 pont tengerszint feletti (abszolút) magasságát. Az álló lapvízmércét dm-es (10 cm-es) mezőkre osztjuk be, minden dm-en 2-2 cm-es fekete-fehér beosztással, és a dm-ek számát írjuk fel. A leolvasáskor ezt 10-zel kell megszorozni, hogy a vízállást cm-ben kapjuk meg. A fekvő lapvízmércét adott rézsűhajlással fektetjük a folyó partjára (töltésére). A beosztást úgy kell meghatározni, hogy az 2 cm függőleges vízszintváltozást mutasson. A vízállás nem egyenlő a vízmélységgel. A vízmélység a medencefenék és a vízszint közötti távolság, amit cm-ben adunk meg. A vízmélység a keresztmetszet különböző helyén eltérő érték. Az álló vízmércét a 3.1. ábrán, a fekvő és a többtagú vízmércét a 3.2. ábrán tanulmányozhatjuk. 16

17 3.1.ábra Az álló lapvízmérce Álló lapvízmérce A vízmércét dm-es (10 cm-es) mezőkre osztjuk fel. Minden mezőben 2-2 cm-es fekete-fehér beosztást alkalmazunk. Így 3 fekete és 2 fehér beosztás ad 10 cm-t. A dm-ek számát írjuk a lapra. Leolvasáskor ezt meg kell szorozni 10-zel, hogy a vízállást cm-ben kapjuk meg. A 26-os szám 260 cm-t jelent. A jelölt vízállás 267 cm. PÉLDA Olvassa le a bejelölt vízállásokat! Vízállások: cm = 320 cm = 4 cm 2. _ cm cm A vízszint a vízmérce 0 szintje alatt van 3 cm-rel. Célszerű a vízmércét úgy rögzíteni, hogy a 0 szintje a legkisebb vízszint alatt legyen: ekkor nem kapunk negatív vízállást. 17

18 3.2.ábra A fekvő és a többtagú lapvízmérce Fekvő lapvízmérce (1) A fekvő vízmércét adott rézsűhajlással fektetjük le a folyó partjára és a töltésre. A beosztást úgy kell meghatározni, hogy az 2 cm függőleges vízszintváltozást mutasson. Rézsűhajlás 1:1 (ρ=1) az a = 2 cm, a b is 2 cm A Pitagorasz tételből: l = Többtagú lapvízmérce (1) 18

19 3.1. PÉLDA Fekvő lapvízmérce beosztása A csatorna töltésének rézsűhajlása ρ = 2. Erre fektetünk egy fekvő vízmércét. Milyen beosztást kell alkalmazni, hogy 2 cm-es függőleges vízszintváltozást mutasson? MEGOLDÁS A rézsűhajlás ρ = 2. A függőleges és a vízszintes távolság aránya 1:2, a vízszintes a függőleges kétszerese. Az a függőleges vízszintváltozás 2 cm, a b vízszintes 2 2 = 4 cm. l = = = 4,47 cm A fekvő vízmércén 4,47 cm széles fekete-fehér beosztásokat kell készíteni. Egy beosztás jelent 2 cm vízszintváltozást. MEGJEGYZÉS A b értékét az a szorzat adja: 2 2 = 4 l = = = 4,47 cm 3.2. FELADAT Határozza meg egy = 1,5 rézsűhajlású fekvő vízmérce beosztását, hogy 2 cm függőleges vízszintváltozást mutasson! 3.3. FELADAT Határozza meg a 45 -os rézsűn elhelyezett, fekvő vízmércén egy beosztás értékét cm-ben, hogy 2 cm függőleges vízszintváltozást mutasson! 3.4. FELADAT Jelölje meg a jó választ! 1. A vízmélység _ a/ a meder keresztszelvény minden pontjában azonos érték. b/ a meder keresztszelvény minden pontjában más lehet. c/ mérésére vízmércét alkalmazunk. 19

20 2. Mi a vízmélység? _ a/ A vízmérce nulla beosztása és a vízszint közötti függőleges távolság. b/ A keresztszelvényben mért legnagyobb vízmélység. c/ A keresztszelvényben az észleléskor mért legnagyobb vízmélység. d/ A vízszint és a mederfenék közötti függőleges távolság. 3. A vízállás _ a/ a vízfelszín távolsága a mederfenéktől. b/ a vízfelszín távolsága a vízmérce 0 pontjától. c/ a keresztszelvény minden pontjában más és más érték. d/ a keresztszelvény minden pontjában azonos érték. 4. A vízállás, a vízfolyás vagy állóvíz vízszintjének magassága: _ a/ a vízmérce szelvényében, a mederfenékhez képest b/ a vízmérce szelvényében, a vízmérce 0 pontjától mérve c/ a vízmérce szelvényében, a legmélyebb ponton mérve 5. A vízállás mérésére alkalmas eszköz: _ a/ ombrométer b/ higrométer c/ vízmérce 6. Mennyi a 45 -os rézsűn elhelyezett fekvő vízmércén egy beosztás értéke? _ a/ = 1,4 cm b/ 2 cm c/ cm d/ 2 cm vízálláskülönbségnek megfelelő hosszúságú beosztás 20

21 3.5. FELADAT Írja az állítások mellé a megfelelő fogalom betűjelét! A/ vízmélység B/ vízállás C/ mindkettő D/ egyik sem 1. A vízfelszín és a mederfenék közötti függőleges távolság _ 2. A hidrometria fogalmi körébe tartozik _ 3. A vízmérce 0 pontja és a mederfenék közötti függőleges távolság _ 4. A vízmérce 0 pontja és a vízszint közötti függőleges távolság _ 5. Értéke egy adott keresztszelvényben és egy adott időpontban állandó _ 6. Mért értékeit a hidrográfia dolgozza fel _ 7. Mérőeszköze a lapvízmérce is lehet _ 8. Mérőeszköze a regisztráló vízmérce is lehet _ 21

22 4. A JELLEMZŐ VÍZÁLLÁSOK Egy vízfolyás adott keresztmetszeténél megadhatjuk - a kis-, nagy- és közép-vízállást egy vizsgált időszakon belül (pl. egy adott évben), - a legkisebb és legnagyobb vízállást a mérés kezdetétől számítva. KV KISVÍZ: egy vizsgált időszakon belül mért legalacsonyabb vízállás (pl. 1 év alatt) NV NAGYVÍZ: egy vizsgált időszakon belül mért legnagyobb vízállás KÖV KÖZÉPVÍZ: egy vizsgát időszak valamennyi mért vízállásainak számtani középértéke (pl. Nagymaros KÖV 1951 = 211 cm, 1951-ben minden nap reggel 7 órakor mért vízállások átlaga) KKV KÖZEPES KISVÍZ: hosszabb időszak kisvizeinek (KV) számtani középértéke (pl. 10 év alatt) KNV KÖZEPES NAGYVÍZ: hosszabb időszak nagyvizeinek (NV) számtani középértéke LKV LEGKISEBB VÍZ: a mérés kezdetétől észlelt legkisebb vízállás (A valaha mért legkisebb.) LNV LEGNAGYOBB VÍZ: a mérés kezdetétől észlelt legnagyobb vízállás (A valaha mért legnagyobb.) KQ KISVÍZHOZAM: a legkisebb vízhozam adott időszakon belül NQ NAGYVÍZHOZAM: a legnagyobb vízhozam adott időszakon belül KÖQ KÖZÉPVÍZHOZAM: a vízhozamok számtani középértéke a vizsgált időszakon belül LKQ LEGKISEBB VÍZHOZAM: a legkisebb vízhozam a mérés kezdete óta LNQ LEGNAGYOBB VÍZHOZAM: a legnagyobb vízhozam a mérés kezdete óta A jellemző vízállások jelét bekeretezzük: - folytonos vonallal jeges észleléskor, - szaggatott vonallal jégzajlás időszakában. A vízjáték a legnagyobb víz és a legkisebb víz különbsége: LNV LKV. A vízjáték eltér a folyó egymást követő vízmércéinél, mert eltérnek a meder adatai. 22

23 100-zal. A vízfok (hidrográd, Hgr) a napi vízállás és a legkisebb vízállás különbsége osztva a vízjátékkal és szorozva PÉLDA A napi vízállás 328 cm, a legkisebb vízállás 51cm, a legnagyobb vízállás 845 cm 4.1. FELADAT Jelölje meg a jó választ! _ 1. Mit fejez ki a jellemző vízállások megnevezésében a legnagyobb és a legkisebb szó, és a jelben az L betű? a/ A vizsgált időszak alatt mért érték. b/ Hosszabb időszak alatt mért érték. c/ A mérés kezdetétől eltelt idő alatt mért érték. 2. Mit fejez ki a jellemző vízállások megnevezésében a középvíz (nem a közepes!) szó? _ a/ Hosszabb időszak kisvizeinek számtani középértéke. b/ Hosszabb időszak nagyvizeinek számtani középértéke. c/ A vizsgált időszak valamennyi mért vízállásainak számtani középértéke FELADAT Jelölje meg a megfelelő párokat! 1. Kisvíz a/ NV 1._c_ 2. Legkisebb víz b/ LNV 2. _ 3. Nagyvíz c/ KV 3. _ 4. Legnagyobb víz d/ LKV 4. _ 5. Középvíz e/ KÖV 5. _ 6. Közepes kisvíz f/ KNV 6. _ 7. Közepes nagyvíz g/ KKV 7. _ 23

24 4.3. FELADAT Hogyan számítható ki a maximális vízjáték értéke? a/ NV - KVB b/ LKV - LNV c/ LNV - LKV d/ KNV - KKV A vízjáték: _ 4.4. FELADAT A rajz egy vízmércét ábrázol. Olvassa le a jelölt vízállást! A jelölt vízállás: _ Nevezze meg az alábbi jellemző vízállásokat és adja meg a fogalmi meghatározásukat! LKV _ NV _ KÖV _ 4.5. FELADAT Nevezze meg a jellemző vízállásokat és adja meg a fogalmi meghatározásukat! LNV _ KV _ KKV _ KNV _ 24

25 4.6. FELADAT Egy folyó adott vízmércéjén leolvasott napi vízállás H n = 215 cm. A legnagyobb vízállás 620 cm, a legkisebb vízállás 120 cm volt. Számítsa ki - a vízjátékot: LNV LKV cm _ - a vízfokot _ 4.7. FELADAT Mekkora a hidrográd (vízfok), ha - a vízmércén valaha mért legnagyobb vízállás 518 cm - a vízmércén valaha mért legkisebb vízállás -10 cm - a mért napi vízállás 116 cm 25

26 5. FELSZÍN ALATTI VIZEK A talajban víztartó (vízadó) és vízzáró (nem vízadó) rétegek ismétlődnek. A RÉTEGVÍZ a szemcsés víztartó rétegekben található. A víztartó rétegek egymás alatt helyezkednek el, a vízzáró rétegekkel elválasztva, gyakran több ezer méter mélységig. A TALAJVÍZ a felszín alatt, az első vízzáró réteg felett, az első víztartó rétegben található rétegvíz. Mennyiségét meghatározza - a talajba beszivárgó csapadék - és a párolgás a talaj szintje felett, a talaj pórusain (kapillárisain) át. A talajvíz szintje általában követi a talaj felszínét. Dombvidéken lejt és a talajvíz mozog a völgy felé. A HASADÉKVÍZ a talaj nagyobb repedéseiben, hasadékaiban, a gravitáció hatására áramló víz. A mészkő és dolomit kőzetek oldódnak a vízben, a hasadékok üregekké, barlangokká öblösödnek. A KARSZTVÍZ a dolomit és mészkő kőzetek járatait tölti ki. Különleges, nagy oldott sótartalmú, kemény és hideg hasadékvíz. Karsztforrás: ahol a karsztvíz a felszínre kerül. Nyílt karszt: a mészkő vagy dolomit kőzet a levegővel érintkezik. Fedett karszt: a karsztos víztartó réteget valamilyen vízzáró réteg fedi. Sekély karszt: a víz viszonylag rövid úton a felszínre juthat, a forrás hozamát a csapadékviszonyok határozzák meg. Mély karszt: a víztároló képessége nagy és összefüggő, nagyobb kiterjedésű vízszintje van. Nagyobb üregekben, barlangokban alakul ki. 26

27 AZ ARTÉZI VÍZ két vízzáró réteg között, nyomás alatt álló rétegvíz. A víztartó rétegbe fúrt kutakkal feltárható. Ha a felfelé mutató rétegnyomás nagyobb, mint a kutakban kialakuló vízoszlop lefelé ható hidrosztatikai nyomása, a víz a felszín fölé emelkedik. Pozitív artézi kút: a vizet a rétegnyomás a felszínre juttatja. Negatív artézi kút: a víz az eredeti víztartó réteg fölé emelkedik, de nem éri el a felszínt. Ezt a szubartézi vizet szivattyúval kell kiemelni. A HÉVÍZ a 30 C-nál melegebb rétegvíz. A hévizek egy része ásványi összetétele miatt alkalmas pl. a mozgásszervi megbetegedések (reuma, ízületi problémák ) gyógyítására. A gyógyvízzé minősítés függ a víz minőségi mutatóitól és a gyógyító környezet kialakításától (gyógyfürdők ). A geotermikus gradiens megadja, hogy a föld hőmérséklete hány méterenként nő 1 C-kal. Átlagos középértéke 33m. A Dél-Alföldi térségben m. A FORRÁS VIZE valamilyen rétegvíz, amely természetes úton a felszínre jut. A forrástaglalás: a források vizét összegyűjtő, elvezető és védő műtárgy. 27

28 5.1.ábra A felső víztartó réteg szerkezete A felső zóna háromfázisú: talaj - víz - levegő. A víz (pára) és a levegő a talajszemcsék közötti csatornákban (kapillárisokban) található. A talajvíz párolgása függ a talaj hőmérsékletétől, a levegő páratartalmától és a légáramlatok sebességétől. A talajvizet fogyasztja a növényzet is: részben beépíti a sejtjeibe, részben elpárologtatja a levelek felületén (evapotranspiráció). Az alsó zóna kétfázisú: talaj - víz. A pórusokat teljesen kitölti a talajvíz. A felszíntől adott mélységben kialakul a talajvíz szintje. Ez a réteg táplálja talajvízzel a felső párolgási zónát a kapillárisokon át (mint a közlekedő edényekben). A talajvizet a beszivárgó csapadék pótolja. A talajvíz szintje változik az évszakkal. Más a csapadékos és az aszályos években. 28

29 5.1. FELADAT Jelölje meg a jó választ! 1. A rétegvíz: _ a/ a vízzáró rétegekben található b/ felszíni víz c/ a szemcsés víztartó rétegekben található d/ mélységi víz 2. A talajvíz: _ a/ felszíni rétegvíz b/ az első vízzáró réteg és a talaj felszíne között található felszínalatti víz c/ az első vízzáró réteg alatt található rétegvíz d/ felszíne követi a talaj felszínét 3. A karsztvíz: _ a/ magas hőmérsékletű rétegvíz b/ nagy keménységű felszínalatti rétegvíz c/ nagy keménységű felszíni víz d/ mészkő és dolomit kőzetek hasadékaiban található rétegvíz 4. Az artézi víz: _ a/ a rétegvizek közé tartozik b/ egy különleges talajvízféleség c/ nyomással rendelkezik a vízadó rétegben d/ 32 C-nál nagyobb hőmérséklettel rendelkezik a vízadó rétegekben 5. A hévíz: _ a/ mélységi víz b/ rétegvíz c/ hőmérséklete 30 C-nál nagyobb d/ mennyisége függ a csapadéktól 6. Mi az artézi víz legjellemzőbb tulajdonsága? _ a/ nyomással rendelkezik b/ magas a hőmérséklete c/ gáztartalmú d/ nagyon kemény víz 29

30 5.2. FELADAT Írja az állítások mellé a fogalom betűjelét! I. A/ talajvíz B/ karsztvíz C/ mindkettő D/ egyik sem 1. Felszín alatti víz _ 2. Mélyebb rétegekben összefüggő felülete van _ 3. Az első vízzáró réteg feletti víz _ 4. Hasadékvíz _ 5. Legtöbbször a mészkőhegységek barlangjaiban található _ 6. Mennyisége függ a csapadék mennyiségétől _ 7. Általában nagyon kemény és hideg víz _ 8. Hőmérséklete 30 C-nál nagyobb _ II. A/ artézi víz B/ hévíz C/ mindkettő D/ egyik sem 1. A felszín alatti vízkészlethez tartozik _ 2. Nyomással rendelkező talajvízfajta _ 3. Leggyakrabban a mészkőhegységek barlangjaiban található _ 4. Hőmérséklete 30 C-nál nagyobb _ 5. Az első vízzáró réteg felett található _ 6. Mennyisége változik az évszakokkal _ 7. Rétegvíz _ 8. Nagyrészük gyógyító hatású _ 30

31 5.3. FELADAT Válaszoljon a talajvizet érintő kérdésekre! Tanulmányozza az 5.1. ábrát! 1. Hány zónára osztjuk a felső víztartó réteget? _ 2. A felső zóna fázisai: _ 3. Az alsó zóna fázisai: _ 4. Melyik a párolgási zóna? _ 5. Mitől függ a párolgás mértéke? a/ b/ c/ 6. Hogyan jut a talajvíz a felső zónába? _ 7. Hol alakul ki a talajvízszint? _ (A felső vagy az alsó zónában?) 8. Hogyan változik a talajvíz szintje az évszakokkal? a/ Mikor nagyobb? _ b/ Mikor kisebb? _ 9. Milyen folyamatok határozzák meg a talajvíz szintjét? a/ b/ c/ 10. A kapilláris zónában milyen irányú a vízszivárgás? _ a/ Felfelé mozog a víz a kapilláris zónában. b/ Lefelé mozog a víz a kapilláris zónában. c/ Közel vízszintes a vízmozgás iránya. d/ A vízmozgás különböző irányú lehet a kapilláris zónában. 31

32 6. A FELSZÍNI VÍZ BIOLÓGIAI MINŐSÉGE 6.1. FELADAT Írja az állítások mellé a megfelelő fogalom betűjelét! A/ trofitás B/ szaprobitás C/ halobitás D/ toxicitás 1. A víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai jellemzőinek összessége _ 2. Algaszámból is meghatározhatjuk _ 3. A vízi ökoszisztéma szerves anyag lebontó képessége _ 4. A víz szerves anyag termelésének mértéke _ 5. Konduktométerrel határozzuk meg _ 6. KOI és BOI méréssel is meghatározhatjuk _ 7. A víz mérgezőképessége _ 8. Függ a vízgyűjtő terület és a meder geológiai tulajdonságaitól _ 9. Klorofil-tartalomból is meghatározhatjuk _ 10. Vizsgálata teszt élőlényekkel is megtörténhet _ M A biológiai vízminőség jellemzői négy tulajdonság-csoportba sorolható. 1. halobitás 2. trofitás 3. szaprobitás 4. toxicitás A HALOBITÁS a víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonságait jelenti. A halobitást a víz oldott összes sótartalmával és a víz vezetőképességével fejezzük ki. A víz sókat old ki a vízgyűjtő terület és a meder talajából a lefolyás során. Az édesvíz (limnikus víz) összes oldott sótartalma maximum 500 mg/dm 3 lehet. A TROFITÁS a vízi ökoszisztéma szervesanyag-termelő képessége. 32

33 A szerves anyag termelés alapja a fotoszintézis. Feltétele - az elegendő napfény, - a megfelelő hőmérséklet, - szervetlen növényi tápanyag (NPK-nitrogén, foszfor, kálium), - klorofiltartalmú alga vagy vízinövény társulás. A növekvő trofitással együtt nő - az oldott oxigén mennyisége, - a zavarosság mértéke, - az összes foszfor, nitrogén és kálium tartalom, - és az algaszám. Az algaszám alapján megkülönböztetünk - oligotrofikus vizet (növényi tápanyagokban szegény, kis algaszám), - mezotrofikus vizet (kedvező algaszám), - eutrofikus vizet (növényi tápanyagban dús, nagy algaszám). Az eutrofizáció a növényi tápanyag mennyiségének növekedését jelenti, ami az algák és a vízinövények elszaporodásához vezet. A SZAPROBITÁS a vízi élővilág szerves anyag lebontó képessége. A lebontáshoz bomlóképes szerves anyag, megfelelő mikroorganizmusok és oxigén kell. A lebontás a víz oldott oxigén koncentrációját csökkenti. A víz szaprobitás fokára az oldott oxigéntartalom ad felvilágosítást. Ha a szervesanyag terhelés meghaladja a lebontó képességet, a víz öntisztulási folyamata lassul. A trofitás és a szaprobitás a vízi élővilág két ellentétes folyamata. Az a szerencsés állapot, ha egyensúlyban vannak. A TOXICITÁS a víz mérgezőképességét fejezi ki. A vízben oldott mérgező anyagok (arzén, nitrát stb.) okozzák. A toxicitás mértékét különböző biológiai tesztekkel határozzuk meg. 33

34 6.2. FELADAT Írja az állítások mellé a megfelelő fogalom betűjelét! I. A/ Halobitás B/ Trofitás C/ Szaprobitás D/ Toxicitás 1. A vízi élővilág szervesanyag-termelő képessége _ 2. A víz mérgezőképessége _ 3. A vízi élővilág szerves anyag lebontó képessége _ 4. A víz biológiai szempontból fontos szervetlen kémiai tulajdonsága _ II. A/ Halobitás B/ Trofitás C/ Mindkettő D/ Egyik sem 1. Értéke függ a vízgyűjtő geológiai adottságaitól _ 2. A fizikai vízminőség alapja _ 3. Algaszámmal is meghatározhatjuk _ 4. Alapja a fotoszintézis _ 5. Mértéke megállapításánál 9 fokozatot különböztetünk meg _ 6. Vezetőképesség méréssel határozzuk meg _ 7. Növeli a zavarosság mértékét _ 8. Az édesvízben kisebb _ 6.3. FELADAT Jelölje meg a jó válaszokat! (Több jó válasz is lehet.) 1. Halobitás _ a/ A vezetőképesség mérésével határozzuk meg. b/ Jellemzője a klorofil tartalom. c/ Függ a vízgyűjtő terület és a meder talajától. d/mértékét kifejezi a BOI 5. 34

35 2. Trofitás _ a/ Jellemzője a víz oldott sótartalma. b/ Alapja a fotoszintézis. c/ Jellemzője az algaszám. d/ A folyamatban részt vesznek a baktériumok. 3. Szaprobitás _ a/ Csökkenti a víz oldott oxigéntartalmát. b/ A folyamat részesei a mikroorganizmusok. c/ Ellentétes folyamata a trofitás. d/ Az értékét konduktométerrel mérjük. 4. Toxicitás _ a/ A víz mérgezőképességét fejezi ki. b/ A KOI mérésével határozzuk meg. c/ Szerepe van a szerves anyagok lebontásában. d/ Biológiai tesztekkel határozzuk meg FELADAT Írja az állítások mellé a megfelelő fogalom betűjelét! 1. TOC _ 2. BOI 5 _ 3. KOI _ A/ Biológiai oxigénigény: a mikroorganizmusok által lebontható oldott szerves anyag aerob oxidációjához szükséges oxigén mennyisége. B/ Az oldott szerves anyag összes széntartalma. C/ Kémiai oxigénigény: oxidáló szerekkel lebontható oldott szervetlen és szerves anyag oxidációjához szükséges oxigén mennyisége. M A felszíni vizekben és a szennyvizekben sokféle oldott szerves vegyület (fehérjék, szénhidrátok ) találhatók. Ezek egy része biológiai úton, mikroorganizmusok közreműködésével lebonthatók, másik részüket csak erélyes oxidálószerek bontják el. A biológiai lebontás jelenti a felszíni vizek öntisztulását. Ez a folyamat felhasználja a víz oldott oxigéntartalmának egy részét. Ha nagy az oldott szerves 35

36 anyag koncentrációja, az oldott oxigén mennyiségének csökkenése veszélyezteti a vizekben élő állatok életfeltételeit. A sokféle szerves vegyület koncentrációjának megadása helyett célszerű meghatározni az oxigénnek azt a mennyiségét, amely a lebontáshoz kell. A BIOLÓGIAI OXIGÉNIGÉNY BOI 5, BOI 20 a mikroorganizmusok által lebontható oldott szerves anyag aerob oxidációjához szükséges oxigén mennyisége. Mértékegysége: mg O 2 /dm 3. Öt vagy 20 nap alatt felhasznált oxigén mennyiségét határozzuk meg. A KÉMIAI OXIGÉNIGÉNY, KOI az oxidáló szerekkel lebontható oldott szerves és szervetlen anyag oxidációjához szükséges oxigén mennyisége. Mértékegysége: mg O 2 /dm 3. Az oxidáló szer kálim-dikromát (K 2 Cr 2 O 2 ) vagy kálium-permanganát (KMnO 4 ). A TELJES SZERVES SZÉNTARTALOM, TOC (total organic carbon) az oldott szerves vegyület összes széntartalma FELADAT Jelölje meg a helyes sorrendet a vízben oldott szerves anyag koncentrációját kifejező mennyiségek között! _ 1. KOI < BOI 5 < BOI 20 < TOC 2. BOI 5 < BOI 20 < KOI < TOC 3. BOI 20 < BOI 5 < KOI < TOC 4. TOC < BOI 5 < BOI 20 < KOI 6.6. FELADAT Írja be az állítások mellé a megfelelő fogalom betűjelét! A/ TOC B/ BOI C/ KOI D/ Mindegyik E/ Egyik sem 1. Az oxidáló szerekkel lebontható oldott szerves anyag mennyiségét fejezi ki. _ 2. Vezetőképesség mérésével határozzuk meg. _ 36

37 3. Az oldott szerves anyag összes széntartalma. _ 4. Biológiai úton lebontható oldott szerves anyag mennyiségét fejezi ki. _ 5. Az oldott szerves anyag mennyiségére jellemző. _ 6. Öt vagy 20 nap időtartam alatt vizsgáljuk. _ 7. Kálium-dikromáttal vagy kálium-permanganáttal határozzuk meg. _ 8. A folyamatot mikroorganizmusok végzik. _ 9. Egy adott szennyezett vízmintában értéke a legnagyobb. _ 10. Függ a vízgyűjtő terület és a meder ásványi összetételétől. _ 6.7. FELADAT Jelölje meg a jó választ! (Több jó válasz is lehet.) 1. A halobitás _ a/ a szervetlen kémiai tulajdonságok összessége. b/ a vizek szervesanyag-lebontását jelenti. c/ a vízgyűjtő geológiai adottságai határozzák meg. d/ mértékére algaszám meghatározással következtetünk. 2. A víz nagy szerves anyag tartalmára utal, _ a/ ha nagy az oxigénfogyasztása. b/ ha ózonnal tisztították. c/ ha nagy a BOI5 értéke. d/ ha nagy az oldott oxigéntartalma. 3. Az eutrofizálódás okai _ a/ Növényi tápanyagok feldúsulása. b/ Szervetlen nitrogén- és foszforvegyületek feldúsulása a vízben. c/ Szennyvízterhelés. d/ A vízgyűjtő területen alkalmazott helytelen műtrágyázás. 4. A vizek öntisztuló képessége _ a/ Az aerob baktériumok anyagcseréjének eredménye. b/ Zöld növények szerves anyag fogyasztásának eredménye. c/ Az oldott oxigén oxidáló hatásának eredménye. d/ Anaerob baktériumok anyagcseréjének eredménye. 5. A víz vas- és mangán-ion tartalma: _ a/egészségre nem ártalmas, de kicsapódva esztétikai vízminőségi problémákat okoz 37

38 b/ a levegő oxigénjének hatására mérgező csapadékot képez c/ csapadéka lerakódásokat okoz a vízhálózatban d/ korróziót okozhat a víztárolókban 6. Az ivóvíz nitrát szennyeződése _ a/ A csecsemőkre életveszélyes. b/ Methemoglobinémia képződéséhez vezet. c/ Kommunális szennyvizekből és mezőgazdasági tevékenységekből származik. d/ Felnőtt szervezetben bélrendszeri daganatokat okoz FELADAT Írja az állítások mellé a megfelelő fogalom betűjelét! A/ Heterotróf szervezetek B/ Autotróf szervezetek C/ Mindkettő D/ Egyik sem 1. Szerves anyagot lebontó szervezetek. _ 2. Szervetlen növényi tápanyagokat állítanak elő. _ 3. Szerves anyagot előállító szervezetek. _ 4. A napfény energiáját hasznosítják. _ 5. Mikroorganizmusok. _ 6. Befolyásolják a víz fizikai tulajdonságait. _ 7. Növelik a víz trofitás fokát. _ 8. Növelik az eutrofizációt. _ 9. Növelik a víz szaprofitás fokát. _ M A heterotróf szervezetek a szerves anyagokat lebontják, nitrogént, foszfort, káliumot állítanak elő. Nő a növényi tápanyagok koncentrációja, a víz termőképessége. Az autotróf szervezetek szerves anyagokat állítanak elő szén-dioxid felhasználásával fotoszintézis útján. eutrofizáció: növényi tápanyagdúsulás (elnövényesedés) trofitás: termőképesség szaprobitás: a szerves anyag lebontó képesség 38

39 7. A VÍZHOZAM MÉRÉSE A VÍZHOZAM, Q a vízfolyás kiválasztott keresztmetszetén időegység alatt átfolyó víz térfogata. Mértékegysége: m 3 /s, dm 3 /s (m 3 /h) A FAJLAGOS VÍZHOZAM, q a keresztszelvényen átfolyó víz térfogatának és a szelvényhez tartozó vízgyűjtő terület nagyságának hányadosa. Mértékegysége: m 3 /s km 2, dm 3 /ha (dm 3 /m 2 ) A fajlagos vízhozam megmutatja, hogy az egységnyi vízgyűjtő területről (km 2, ha, m 2 ) egységnyi idő alatt (s, min, h) mennyi víz folyik le (m 3, dm 3 ). A lehullott csapadéknak csak egy része folyik le, mert egy másik része beszivárog a talajba. A közvetett vízhozamméréshez meg kell határoznia keresztszelvény felületét (A, m 2 ) és az áramlás sebességét (v k, m/s). A vízhozam: Q = v k A m 3 /s A közvetlen vízhozammérés több módszerrel lehetséges KÖBÖZÉS Kisebb vízhozamok mérésekor alkalmazzuk, ha a víz egy csövön vagy csatornán egy vízsugárban folyik ki. A méréshez kell egy l-es vödör és egy stopper FELADAT Vízhozammérés köbözéssel ADATOK A 10 l-es vödör megtelt 20 s alatt. V = 10 l, t = 20 s A vízhozam: Q = V/t = 10 l/20 s = 0,5 l/s 39

40 7.2. FELADAT Vízhozammérés köbözéssel ADATOK 10 s alatt 12 l víz folyt ki a csatornából. t = 10 s, V = 12 l Számítsa ki a vízhozamot: Q = 7.2. HÍGULÁSOS VÍZHOZAMMÉRÉS A módszer elve: a folyóvízhez ismert koncentrációjú jelzőfolyadékot adunk, meghatározott térfogatárammal, amely a folyás irányában elkeveredik és felhígul. A jelzés helyétől távolabb mintát veszünk és meghatározzuk a koncentrációt. A folyamat anyagmérlege: c 1 q = c 2 (q + Q) c 1 a jelzőfolyadék koncentrációja, g/dm 3 c 2 a folyóból vett minta koncentrációja, g/dm 3 q a jelzőfolyadék adagolásának térfogatárama, dm 3 /s Az anyagmérlegben csak a folyó vízhozama ismeretlen. dm 3 /s Az anyagmérlegben a szorzat az időegység alatt beadagolt jelzőanyag tömegét adja meg: g/dm 3 dm 3 /s = g/s. Ez az anyagmennyiség nem vész el, át kell áramlania a mintavétel szelvényén is, nagyobb térfogatban felhígulva. Ha a mérőfolyadék térfogatárama elhanyagolható a folyó vízhozamához képest, az anyagmérleg egyszerűsíthető: Q => alkalmazzuk. A módszert általában sekély vizű vagy nagyobb sebességű vízfolyásoknál 40

41 7.3. FELADAT Hígulásos vízhozammérés Határozza meg egy patak vízhozamát! A patakhoz 100 dm 3 jelzőfolyadékot adunk 30 perc alatt egy adagoló edényből. A koncentráció 20 %. A patakból vett minta koncentrációja 4 %. ADATOK c 1 = 20 % = 0,2 c 2 = 4 % = 0,04 V = 100 dm 3 t = 30 min = 1800 s MEGOLDÁS Az anyagmérleg: c 1 q = c 2 (q + Q) A jelzőfolyadék térfogatárama: Q = V/t = 100 dm 3 /1800 s = 0,055 dm 3 /s A patak vízhozama: 0,2695 dm 3 /s A vízhozam: 0,2695 dm 3 /s = ,2 dm 3 /h = 36,97 m 3 /s 7.4. FELADAT Hígulásos vízhozammérés A patakhoz 60 dm 3 jelzőfolyadékot adunk 15 perc alatt, amelynek a koncentrációja 20 %. Az elkeveredés távolságában vett minta koncentrációja 3 %. Számítsa ki a patak vízhozamát dm 3 /s, dm 3 /h és m 3 /h mértékegységben! 7.3. VÍZHOZAMMÉRÉS MÉRŐBUKÓVAL A mérőbukó a szabad felszínű vízfolyás medrébe keresztbe beépített fal, amelyen a víz csak átbukással áramolhat tovább. A víz különböző profilú szelvényen bukhat át. Elterjedtek a Bazin- és a Thomson-féle mérőbukók. A vízhozamot a mérőbukóhoz tartozó képlettel számítjuk ki. Bazin bukó Thomson bukó Q = 0,666µb Q = 0,533µtg 41

42 h az átbukó vízsugár magassága (m), b a bukóprofil szélessége, α a hajlásszög, µ a vízhozamtényező, amit a mérőbukó hitelesítésekor kell meghatározni. A mérőbukókat általában a nagyobb esésű, kisebb szélességű folyószakaszon telepítjük. A hordozható változatot a 7.1. ábra mutatja be ábra Vízhozam mérése mérőbukóval Hordozható Bazin-féle bukó (1) A mérőbukó fémlemezből készül (általában 4 mm vastag alumínium lemezből), telepített vagy hordozható kivitelben. A bukót merőlegesen kell elhelyezni az áramlás irányára. Gondoskodni kell arról, hogy a bukó és a meder érintkezésénél a víz ne juthasson át. A bukó visszaduzzasztja a vizet. A h értékét felvízi oldalon telepített vízmércével is meghatározhatjuk. A bukónyílás koronája éles szélű, hogy az átbukó vízsugár ne tapadjon az alvízi oldalhoz. Az alvíz szintje a bukónyílás koronája alatt legyen. 42

43 7.5. FELADAT Vízhozammérés Thomson mérőbukóval Határozza meg egy 2 m széles csatorna vízhozamát! Telepítsen egy hordozható Thomson mérőbukót és olvassa le a bukónyíláson átfolyó vízsugár magasságát! ADATOK A bukónyílás hajlásszöge: α = 90 A vízhozamtényező: µ = 0,6 Az átbukó vízsugár magassága: h = 0,1 m MEGOLDÁS A vízhozam: Q = 0,533µtg m 3 /s tg, = = 1 Q = 0,533 = 4,479 m 3 /s Q = 0, m 3 /s = 16,1 m 3 /h 7.6. FELADAT Vízhozammérés Thomson mérőbukóval A csatorna vízhozamát Thomson bukóval határozzuk meg. Adja meg a vízhozamot m 3 /s, dm 3 /s és m 3 /h egységben! ADATOK A bukónyílás hajlásszöge: 90 A vízhozamtényező: 0,6 Az átbukó vízsugár magassága: 15 cm 7.4. DANAIDÁS VÍZHOZAMMÉRÉS A danaida mérőedény alján egy ismert keresztmetszetű kifolyónyílás van. Ha a befolyó és a kifolyó víz térfogatárama egyenlő, a víz egy adott szinten beáll a mérőedényben. Ha megnő a befolyó víz térfogatárama, emelkedik a vízszint, ezért megnő a víz 43

44 hidrosztatikai nyomása és a kifolyó víz térfogatárama is. A víz egy új, nagyobb szinten újra beáll. A danaida mérőedényben a víz szintje a térfogatáram függvénye, ezért alkalmas a vízhozam mérésére. A vízhozam: Q = µa m 3 /s h a víz szintje a mérőedényben (m), A a kifolyónyílás keresztmetszete (m 2 ), µ a vízhozamtényező, ami a kifolyónyílás kialakításától függ (a mérőedény hitelesítésekor lehet meghatározni) FELADAT Danaidás vízhozammérés A danaida mérőedény kifolyónyílásának átmérője 100 mm. Az állandósult vízszint 30 cm. A vízhozamtényező 0,9. Határozza meg a csatorna vízhozamát! ADATOK d = 100 mm = 0,1 m, h = 30 cm = 0,3 m µ = 0,9 MEGOLDÁS A kifolyónyílás keresztmetszete: A vízhozam: Q = µa = 0,9 m 3 /s Q = 0,017 m 3 /s = 17 dm 3 /s 7.7. FELADAT Danaidás vízhozammérés A 7.7. feladatban alkalmazott danaida mérőedényben a vízszint 40 cm-re növekedett. Számítsa ki a megnövekedett vízhozamot! 44

45 7.5.VÍZHOZAMMÉRÉS MÉRŐCSATORNÁVAL A mérőcsatorna leszűkíti az áramlás útját, a víz a kisebb keresztmetszeten felgyorsul. A visszaduzzasztott felvíz szintje független az alvíz szintjétől. Elegendő csak a felvíz vízmélységét megmérni. A vízhozam: µ a vízhozamtényező h a felvíz vízmélysége b a szűkítés szélessége A mérőcsatornákat általában a kisebb lejtésű vízfolyásoknál alkalmazzuk: előnyösebb, mint a bukóél, mert rövidebb a visszaduzzasztás szakasza. Leggyakrabban a Ventúri csatornát alkalmazzuk, amely konfúzor (1), torok (2), és diffúzor (3) szakaszokból áll. A négyszög keresztmetszetű torokkal készített Ventúri csatorna a Parshall csatorna FELADAT Vízhozammérés Ventúri csatornával A Ventúri csatornában a torok szélessége b = 0,5 m. A felvíz vízmélysége: h = 1,5 m A vízhozamtényező: µ = 0,8 Számítsa ki a vízhozamot! m 3 /s 7.9. FELADAT Vízhozammérés Ventúri csatornával A 7.8. feladatban alkalmazott Ventúri csatorna a megnövekedett vízhozam miatt a felvíz mélységét 2 m-re növeli. µ = 0,8, b = 0,5 m, h = 2 m Számítsa ki a vízhozamot! 45

46 7.10. FELADAT Jelölje meg a jó választ! (Több válasz is jó lehet.) 1. A vízhozam _ a/ mérése történhet köbözéssel. b/ mértékegysége m 2 /s. c/ a vizsgált keresztszelvényben időegység alatt átfolyt vízmennyiség. d/ számítása a összefüggéssel történik. 2. A közvetett vízhozammérés _ a/ végrehajtható mérőbukóval. b/ a danadidás mérés. c/ része a sebességmérés. d/ része a keresztszelvény felületének meghatározása. 3. Milyen eszközökre van szükségünk a köbözéssel történő vízhozzammérés végrehajtásához? _ a/ Ismert térfogatú mérőedényre. b/ Stopperórára. c/ Kifolyó nyílással ellátott mérőedényre. d/ Ismert koncentrációjú mérőoldatra. 4. Milyen eszközre van szükségünk a danaidás vízhozam mérés végrehajtásához? a/ Ismert térfogatú mérőedény b/ Stopperóra c/ Kifolyó nyílással ellátott mérőedény d/ Ismert koncentrációjú mérőoldat 5. A vízállást mérhetjük: _ a/ álló vízmércével, b/ fekvő vízmércével, c/ regisztráló (rajzoló) vízmércével, d/ köbözéssel. 6. Mire van szükség a hígításos vízhozam méréshez? _ a/ Ismert koncentrációjú mérőoldat. b/ Kifolyó nyílással rendelkező mérőedény. c/ A folyóból vett vízminta. d/ A koncentrációt mérő műszer. 46

47 7.11. FELADAT Írja a kifejezések mellé a fogalom betűjelét! A/ Vízállás B/ Vízhozam C/ Mindkettő D/ Egyik sem 1. Mérési adatainak rendszerezése, feldolgozása a hidrográfia (vízrajz) szakterülete _ 2. Mérési eljárásai közvetlen és közvett mérési csoportokba sorolhatók _ 3. Mérése a célnak megfelelően kialakított bukóval is történhet _ 4. Mérésnél széles hullámtér esetén a szelvényben két mérőeszközt is el kell helyezni 5. Liziméterrel mérhető _ 6. Ombrométerrel méterrel _ 7. Rajzoló vízmércével mérhető _ 8. Mértékegysége a m 3 /s _ 9. A v k A szorzattal kiszámítható _ 10. Fekvő vízmércével is mérhető _ 47

48 8. A CSAPADÉK INTENZITÁSA, HOZAMA A/ MENNYISÉGEK, MÉRTÉKEGYSÉGEK - CSAPADÉKMAGASSÁG, h a leesett vízréteg magassága. Mértékegysége: mm - CSAPADÉKINTENZITÁS, i időegység alatt leesett csapadékmagasság. i = h/t mm/s, mm/h, mm/d, mm/a - CSAPADÉKHOZAM, Q adott felületre egységnyi idő alatt leesett víz térfogata. Q = ia m 2 => m 3 /s A - az eső által áztatott terület, m 2 - FAJLAGOS CSAPADÉKHOZAM, q egységnyi felületre egységnyi idő alatt leesett víz térfogata. q = Q/A => m 3 /s km 2, m 3 /s ha - CSAPADÉKTÉRFOGAT, V adott felületen, adott magasságú víz térfogata. V = ha m m 2 = m 3 A CSAPADÉK MÉRÉSE A csapadékmérő eszközök két típusa: - nem regisztráló csapadékmérő (ombrométer) - regisztráló csapadékmérő (ombrográf) súlymérésen alapuló csapadékíró, úszós csapadékíró A csapadékmérés két típusát a 8.1. ábra mutatja be. 48

49 8.1.ábra Csapadékmérők Csapadékmérő ombrométer Csapadékíró ombrográf A csapadékmérőben a fémből készült gyűjtőedény fogja fel a csapadékot. Az összegyűjtött vizet naponta általában egyszer (reggel 7 órakor) öntjük a mérőhengerbe, amellyel tizedmilliméter pontossággal olvashatjuk le a csapadék magasságát. Hó alakjában lehullott csapadék esetében a csapadékmérőt meleg helyiségbe visszük és megvárjuk, míg a hó elolvad. A csapadékíró úszót, rajzoló szerkezetet és óraművet tartalmaz. A forgó hengerre naponta vagy hetente egy adatlapot erősítünk, amelyről leolvashatjuk a csapadék magasságát és időtartamát, és meghatározhatjuk a csapadék eloszlását az idő függvényében, a csapadék hevességét. 49