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

Átírás

1 EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK V Í Z H A S Z N O S Í T Á S BMEEOVVASF2 segédlet a BME Építő mérnöki Kar hallgatói részére Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése HEFOP/2004/3.3.1/

2 2

3 1. BEVEZETÉS Vízgazdálkodás: akkor ott annyi olyan víz legyen amikor ahol amennyi amilyen szükséges KINEK? akkor : nyár eleje: aszály ősz eleje: dunai árhullám ott : nyár eleje: Alföldön aszály Balatonon vízeresztés annyi : Balaton: vízeresztés? vízpótlás? olyan : a Balaton iható 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 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 ritka 3

4 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 : fix mozgó vegyes 2. erőtelep energiatermelés 3. hajózsilip vízi közlekedés 4. vízkivételi mű használat, átvezetés, hajózás 5. hallépcső természet Kivitelezés: ált, átvágásban, szárazon Vízlépcső rendszer: szoros, laza, átfedéses 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 kialakítás: zárt / pilléres anyaga: beton / vb. / kő üzembiztos hidraulikai méretezés/állékonyság bukóként: előfenék = szélesség (B) = koronaszint (Z 0 ) = max. vízszint (Z max ) gáttest = min. vízszint (Z min ) = vízszállítás (Q) gátkorona szádfalak hátfal szárnyfal oldalfal küszöb vízláda (sülly. utófenék) körömfal 4 burlolat utóágyazat 4

5 gáttest: hidr. profil / gyak. szelvény hidr. profil : vízszintes hajítás, 1.79 z x 0.75H m = gátalak pl.: = H m H m 0.125H m szádfal: szivárgásszabályozás felvízi/alvízi oldalon = cél: hidr. állékonyság, nyomáseloszlás, felhajtóerő, H m = számítás: pl. Lane: L 1 ; H h f Lvízsz. C = = ha, L = H S L függ. + 3 teljes szivárgási úthossz: L = a + 2t1 + l / 3 + 2t2 + a szivárgási úthossz 1. pontig: L 1 = a + 2t1 ; 2. pontig: L2 = a + 2t1 + l / 3 = nyomáseloszlás: H f 1 = h f + a L1 γ L H f 2 = h f + a L2 γ L f1 + f2 = felhajtóerő: F = l 2 helyzeti állékonyság elcsúszás, felúszás (elbillenés) lásd Vízépítés &Vízgazdálkodás talajfeszültség függ. erők: = R = G + V, excentrikus nyomás: p V 1, 2 R 6e = 1 ± l l 6Hk vízsz. víznyomás: ph 1,2 = m 2 l σ1 = pv 1 + ph 1 f1 talajreakció: σ = p + p f 2 V 2 H 2 h 2 H m 2.3. MOZGÓ GÁTAK Alapok fix részek: meder- és parti pillérek küszöb mozgó részek: elzáró szerkezet = mozgatása függőleges v. forgó = alsó/felső vízátbocsátás ideiglenes elzárás KOMBINÁCIÓK! 5

6 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 süllyeszthető gátak 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 Tiltó fogaskerék fogasléc acél pánt deszka vezető horony nyílás mozgatás: = csúszás: súrlódás = görgő : görgőkocsi + sín = túl széles : beszorul függőleges megosztás (több nyílás) H/4 hajtókar A A húzott karú nyomott karú süllyeszthető csukló középpont közelében : = mozgatás önsúly és csapsúrlódás ellen mozgató berendezés: = csörlő / hidraulika H/4 H/4 H/4 hengerfelületű lemez támasztó kar pillérhez csuklósan rögzítve hidr-stat. méretezés : mint sík jég, uszadék gyakran kombinált 6

7 c./ billenőlapok 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 Halhas alakú billenőtábla hátfal kereszttartó d./ hengeres gátak henger +... csőrös: vízsugár nem tapad a hengerre (lüktető, szívó hatás) billenőlap : uszadék mozgatás: = pillér 2 oldalán fogassín, = hengeren fogas koszorú, = egy oldalon felhúzószerk. (pl. lánc+csörlő) alkalmazás: nagy fesztáv, kis magasság anyag: acél egyszerü csőrös 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 üresen tömlő tele szabályozó akna 3: két főtartós, billenőlapos sík tábla 4. három övű, billenőlapos gát 5. zárt szekrénytartós, három övű, billenőlapos gát 7

8 g./ magas küszöbű gátak vegyes gátak: = magas fix küszöb + mozgatható gát ált. kis magasság, nagy fesztáv dobos gátak h./ egyebek Szektorgát nyerges gátak tűsgát: elavult automatikus vízszintszabályozók: ellensúllyal egyedi nagyműtárgyak : pl. tengeri viharkapuk Mozgatás függőleges mozgás: csúszás: = csavarorsós = fogasléc+ fogaskerék gördülés: görgő/görgőkocsi + = csörlő kábellel v. lánccal olajhidraulika : hidr. emelő/sajtó: lassú mozgatás 8

9 Forgó mozgás csörlő kábellel v. lánccal olajhidraulika víznyomás nyomatéka? Működtetés: kézi: csavarorsó, fogasléc gépi: fogasléc, lánc, hidraulika 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 Általános Alaplemez = Lemez + küszöb + energiatörés Pillér fülkékkel Átmenetek Alaplemez Lemez Cél: = mederbiztosítás = teherelosztás = fő/ideiglenes elzárásnak megtámasztás Szerkezet: ált. monolit, betonozás: tömbönként 9

10 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

11 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 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??? Szivárgásgátlás mint fix gát / Vízépítés 11

12 Egyebek kezelőhíd : üzemi közúti daru : teherbírás vízmérce: alvízben/felvízben hágcsó, korlát, stb EGYÉB MŰVEK 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 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

13 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 Erőtelep : lásd máshol Hajózsilip : lásd később 3. TÁROZÁS, VÖLGYZÁRÓ GÁTAK vízfolyás 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. 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) völgyzárógát tározótér 3.2. RENDSZEREZÉS 13

14 Melyiket hol? 3.3. BETONGÁTAK Jellemzők merev gáttest koncentrált terhelés az altalajra kb. 300 m magasságig első emlék: Előnyök: szűk völgybe alkalmas kisebb gáttérfogat építés kevésbé időjárásfüggő, mint földmű meredek fal = kisebb hullámfelfutás = kisebb biztonság elég Gáttípusok Lásd az ábrán! = Kr.e. 4000, Jordánia : = 1 m széles fal kőhányással megtámasztva = kb. 9 m magas, 94 m hosszú Hátrányok: süllyedésre érzékeny földrengésre érzékeny (kiv. íves gát) egyes gáttípusok építése/üzeme spec. gépet/személyzetet igényel későbbi magasságnövelés bonyolult tájképbe nehezen illeszthető 3.4. SÚLYGÁTAK 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 Üreges súlygát (Hohlmauer/ Zellenmauer ill. hollow gravity dam) Jellemzők: súlygát üreggel = elemek sorozata hiányzó résznek statikai szerepe nincs 14

15 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 Könnyített szerkezetek Pilléres gát (Pfeilerplattenmauer ill. slab deck buttress dam) Jellemzők: üreges súlygátból, könnyítés hiányzó önsúlyt a nagy víznyomás kihajlásbiztos pillér+vízoldali betonlemez helyettesíti lemez a megtámasztásnál fogazott + max pillértáv: 6 m (vb.).. 12 m (feszített.) szigeteléssel ellátott Ambursen-gátnak is nevezik előny: lásd pont, valamint igen lecsökkentett talpazati víznyomás vízoldalon nincs húzófeszültség egyszerű, áttekinthető statika hátrány: vasalás szükséges minőségi betont igényel pillér oldalsó elmozdulásra érzékeny alkalmazás: gyakori (több, mint 400) kb. 100 m magasságig nagyszámú azonos műtárgyelem (előreill. sorozatgyártás) vízzárás az elemek illesztésénél kivitelezés: szakmunka nagy, koncentrált talajfeszültség széles völgy altalaj süllyedésre nem érzékeny Pillérgát (Pfeilerkopfmauer ill. massive head buttress dam) Jellemzők: előző továbbfejlesztése, pillértáv kisebb pillérfő: = sík : egyszerű = törtvonalú : könnyű kivitelezés = lekerekített : jó teherelosztás = kettős : állékony előny: vízoldalon nincs húzófeszültség (repedés, korrózió) betontakarékos (súlygát 40 %-a) beton teherbírása kihasználva lényegesen lecsökkentett talpazati víznyomás kisebb pillértáv kisebb talpnyomás alkalmazás: 150 m magasságig hátrány: télen nagy hőmérsékleti eltérés a pillér 2 oldalán pillérfők közötti vízzárás bonyolult egyenetlen süllyedést nem viseli el kivitelezés magas minőségi elvárással 15

16 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 alkalmazás: max. 150 m adalékanyag korlátozott mennyiségben hátrány: bonyolult kivitelezés összetett statika jó teherbíró altalaj üzemi műtárgyak a gáton kívül 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

17 3.6. ÍVES GÁTAK 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 L általában: korona 5 H 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

18 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 alkalmazás: magas duzzasztás szűk völgyben építés alatt vízfolyás elterelendő általában L korona 1 6 H 3.7. PÉLDÁK név hely típus cél max. korona B, m Ató Vtár Vgát épült H, m L, m kor. talp ha mill.m3 mill.m3 Grande Svájc, súlygát energiat Dixence Wallis Ancipa Abelardo Rodriguez Roselend Daniel Johnson Hoover Tignes Vaiont Olaszo., Szicília Mexikó, Tijuana Franciao., Szavoja Kanada, Quebec USA, Nevada / Arizona Franciao., Szavoja Olaszo., Veneto üreges súlygát energiat., öntözés pilléres ivóvíz pillér + íves hengeres pillér íves súlygát energiat. pill. 57 max energiat energiat., vízellát hengeres energiat kétirányban ívelt energiat KŐ- ÉS FÖLDGÁTAK (STAUDÄMME ILL. EMBANKMENT DAMS) Általános Jellemzők: legrégebbi/legegyszerűbb gáttípus lassú kivitelezés konszolidáció rugalmas, hajlékony szerkezet előny: laza talajon is kialakítható süllyedésre nem érzékeny földrengésre nem érzékeny hátrány: hullámverésre bármely DV-nél érzékeny nagy magassági biztonság szükséges üzemi/árapasztó mtgy. szerkezetileg külön mentett oldali rézsű erózióra érzékeny alkalmazás: világszerte a gátak kb. 60 %-a mérete miatt jó teherelosztó völgyfenék/oldal bármilyen lehet vízzáró + támasztó test egyszerű kivitelezés egyszerű továbbfejlesztés/emelés tájba jól illeszkedik kivitelezés időjárásfüggő nagy tömegű = anyag szállítása = süllyedés magasság: 330 m 18

19 anyag: föld kavics kőhányás Földgátak lásd Vízépítés 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 hátrány: bonyolult vízzárás alkalmazás: viszonylag ritka átbukás gáton megoldható 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

20 4.2. TISZA-KÖRÖSVÖLGYI EGYÜTTMÜKÖDŐ VÍZGAZDÁLKODÁSI RENDSZER 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 Tiszalöki rendszer Tiszalöki vízlépcső Elkészült: Duzz. mű: háromövű, billenőlapos Erőtelep Medertározás KFCS kiágazás: Tisza fkm Tiszavasvári vízbeeresztő és hajózsilipek KFCS fkm KFCS felé: egy műtárggyal megoldva = víz és hajó beeresztés (hajózsilip) Keleti-főcsatorna (KFCS) Kb. 100 km hosszú Névleges kap. a NYFCS fölött 60 m 3 /s Mélység 3 4 m Szabályozás: T.vasvári, Balmazújváros, Bakonszeg 200 ezer ha öntözés 4 ezer ha tógazdaság Nyugati-főcsatorna (NYFCS) Hossz: 70 km Névleges kap. 25 m 3 /s Kiskörei rendszer Kiskörei vízlépcső Lásd kirándulás Nagykunsági-főcsatorna (NK) Nyugati + keleti Hossz: 75 km (NY ág) +18 km (K ág) Névleges kap. 80 m 3 /s 126 ezer ha öntözés = árvízkapu = felső fő sík tábla, alsó fő támkapu NYFCS felé: szegmens beeresztő zsilip Vízátadások: = H B: kb. 5 m 3 /s = Körös-rendszerbe 8 m 3 /s Debrecenbe ivóvíz Balmazújvárosig hajózható (700 t uszály) Tiszatáji vízikörút Főként halastavak Felső vezérlésű rsz. Vízátadás: = K ágon H - B-ba 10 m 3 /s = NY ágon Hármas-Körösbe 5 m 3 /s Alsó vezérlésű 20

21 Hortobágy Hortobágy-Berettyó (HB) Természetes eredetű Torkolat: árvízkapu Esetenként időszakos volt = Hajózás Mezőtúr Túrkeve között Belvíz főcsatorna = Hármas-Körös árvizeinek kizárása Körös-völgy Saját vízkészlet megtartása Átvezetett víz visszatartása Békésszentandrás Hármas-Körös 47 fkm között épült 2 nyílás, kettős kampós gát Békés Kettős-Körös fkm ban épült 2 nyílás, billenőtábla Körösladány Sebes-Körös fkm épült között 2x18 m-es nyílású billenő táblás Gyula Fehér-Körös fkm ban épült tűsgát rekonstrukció: tömlős gát Bökény: tűsgát, hajózás, üzemen kívül Vízátadás Körös-Maros közbe Hármas-Körösön hajózás mozgatás láncokkal történik hajózsilip medertározás 25.3 millió m 3 mozgatás gall lánccal a tározott vízmennyiség: 4.7 millió m 3 olajhidraulikus mozgatású a tározott vízmennyiség 2.0 millió m 3 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) 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

22 4.4. DUNA-VÖLGYI RENDSZER Ráckevei-(Soroksári) Duna (RSD) 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 = erőtelep megrongálódott, elbontva = vízleeresztés hajózsilipen RSD hasznosítása = Belvízbefogadó: Gyáli rendszer, DTCS, I. árapasztó, névleges kapacitás Σ30 m 3 /s = Vízbázis : DTCS, I. árapasztó, KÖF névleges kapacitás. Σ30 m 3 /s = Vízerőhasznosítás = Hajózás (főként szabadidős), üdülés, sport Ideiglenes üzem 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 Duna-völgyi főcsatorna (DVCS) Dunával párhuzamos Hátság lábánál belvízcsatorna = Felső rész elmocsarasodás, alulról árvíz bejuthat = Átfogó megoldás : 2 zsilippel lezárni épült as évek tokokat: Baja, zuhogón visszavezetett Q 5-6 m 3 /s, 22

23 Kiskunsági öntöző főcsatorna (KÖF) egykori fokmedrek összefűzésével RSD-ből Tassnál grav. vízkiv. zsilip 16 m 3 /s böge: km hossz épült: 1960-as évek 4.5. TAVI VÍZPÓTLÓ RENDSZEREK Általában Velencei-tó, Balaton Aszálykárelhárítás? Jóléti hasznosítás? Mi az állami/vízügyi feladat, mi az önkormányzati feladat és mi az üzleti haszon? Velencei-tó Vízgyűjtő: 600 km 2 Térfogat: 46 mill.m 3 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 km Vízgyűjtő: 248 km 2 Pátkai (1974) 1 : a Velencei-tó vízszintjének szabályozása 2. halasítás, horgásztóként történő üzemeltetés Császárvíz km célok: = öntözés = 1600 km 2 csatorna- és holtág rsz. ökol. vízigénye = Duna-völgy vízpótlása Baja fölött Térfogat : = ÜV: 4.5 millió m 3, 272 ha = Max: 7.8 millió m 3, 383 ha vízgyűjtő 351 km 2. ÜV: 7.85 millió m 3, 312 ha Max: 9.45 millió m 3, 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 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 m 3 átlagos mélysége 3.3 m általában befagy, = átl. jégvastagság cm fő tápláló vízfolyás: Zala = teljes vízgyűjtő 45%-a Balatonkiliti duzzasztó: esztétika 23

24 leeresztés: = Siófoki zsilip ( ) Sió = 2 nyílású sík tábla (névl. 80 m 3 /s) = Hajózsilip (kb m 3 /s) = Alvízi meder: tényl. kb. 50 m 3 /s Vízszintszabályozás Déli-vasút biztonsága Évszakonként változó Egyre szűkebb sáv Most 40 cm H, cm Sió: = torkolati vízgyűjtő: km 2 = ebből Balaton + Zala km 2 = Kapos 3242 km2 = Nádor + Velencei-tó 3450 km 2 Szabályozási sáv szélső szintek opt. szint hó I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. Vízkészletek: C : a tóra hulló csapadék H : felszíni hozzáfolyás P : vízfelszín párolgása V h : közvetlen vízelhasználás K : a tó vízkészletváltozása L : levezetés a Sió keresztül 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 VÍZHÁZTARTÁSI TÉNYEZŐK (MM/ÉV), C H P KT L V h minimum átlag maximum

25 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 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 energiatermelés vízeresztéskor + hajózás mellékvízek (Kapos, Nádor) rendezése Duna minősége??? tó áramlása megfordul? 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? 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 hossz csőben mederben idegen víz energia-igény egyéb 1 karszt jó din. kevés nincs rövid saját víz kevés vissza-tölt. 2 talajvíz, rossz, hévíz más kevés?? idegen? 3 mest. eső bizonytalan 4 Duna rossz bő nincs sió idegen sok Sió lépcsőzés 5a Dráva K jó bő nagyon hosszú hosszú utazik sok határ 5b Dráva NY jó bő hosszú hosszú utazik sok határ 6 Mura jó elég hosszú hosszú Zalában utazik sok határ 7a Rába Zalában jó épp elég rövid hosszú grav. utazik nincs grav. 7b Rába sziv. tározás rontja tározással elég rövid hosszú NEM SZÜKSÉGES!!!!! tavasz: Balaton 115 cm fölött kb. 1 hónapig Zalában utazik vissza-nyerhető 25

26 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 Összehasonlítás: közút/vasút/víziút (Forrás: Szövetségi Hajózási Felügyelet, Németország, ) Pályaellenállás: közút : N/t vasút : N/t víziút : 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 Hátrány: kis sebesség feladó/leadó állomásig el kell juttatni átrakás (konténer nem minden esetben lehet) kötött vonalvezetés meteorológiai/hidrológiai viszonyok korlátozhatják 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

27 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 Mederszűkítés okozta formaellenállás Oldalsúrlódás Egybe kezelve: W = g( k Ah + ξo) v r (tapasztalati) W, N : hajóellenállás v r, m/s : a hajónak az áramló vízhez k, - : hajó alaki tényezője, k = viszonyított relatív sebessége, A h, m 2 : a hajó vízbe merült keresztmetszete n Acs v r = ( vh ± v), és n = ξ, - : a hajó felületének súrlódási tényezője, n 1 Ah ξ = O, m 2 v h, m/s : a hajó állóvízi sebessége : a hajótest nedvesített felülete A cs, m 2 : a csatorna keresztmetszete v, m/s : a víz áramlási sebessége Hullámzás Orr: duzzasztás (hullámhegy) Hajó mellett: visszaáramlás Hajó az orr irányában megdől t : többlet merülés Függ: hajó sebessége mélység hajóút szélessége 5.4. VÍZIUTAK JELLEMZŐI, KÖZLEKEDÉSI SZABÁLYOK Hajóút geometriai jellemzői Cél: biztonság hatékonyság : W min. döntő: v r h d Mélység (h), merülés (d): 0. 3 h A Terület: n = cs 5 Ah Szélesség (B): ahol a mélység biztosított 27

28 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 β hegy < β völgy Biztonsági sáv, szélesítés Egyenes és ív között = nagy R: nem szüks. átmenet = kis R: kell átmenet Magasság: hidak, kábelek 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: 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 Hajóosztályok, karavánok Az európai közlekedési miniszterek konferenciája alapján 28

29 5.5. VÍZIUTAK TÍPUSAI 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 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 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 Hajó- és hajózható csatornák Hajócsatorna: egycélú (pl. RMD) Hajózható csatorna: több célú (pl. KFCS) 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 Vízszintes vonalvezetés: minél rövidebb legyen minél több települést érintsen alkalmazkodjon a domborzathoz hosszú, egyenes szakaszokból szoros átfedéses: = végig duzzasztott = eredeti KV emelve nagy görbületi sugarú ívek ívek között min. 200 m egyenes uralkodó széliránnyal nem párhuzamos állékony, nem folyósodó altalaj 29

30 Magassági vonalvezetés: magas vagy mély Általános elvek: vízszintes v. kis esésű ( ) = 2 zsilip közt 1 zsilipelésnyi idő a minimális földmunka torlódások elkerülésére max. 30 m bevágás legfelső böge: gerinctartály csatornaszint talajvízszint = elég térfogat a zsilipelés vízveszteséghez = túl magas csat. szint: elszivárog közúti/vasúti keresztezés hajózsilip alvízében = túl mély csat. szint: víztelenít keresztezés vízfolyással: = kötött talaj: szűk hatásterület = csat. szintje alatt: csatornahíd = laza talaj: széles hatáster. = szintben: bújtató hajózsilipek kiosztása: egyenletes = fölötte: víz felhasználható zsilipeléshez = magasságilag = hajózható: átjárás biztosítandó = vízszintesen 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 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: = költséges földmunka = bonyolult kivitelezés = TV viszonyok erősen változhatnak = TV beáramlás rézsűállékonyság = nagy rézsűről hordalékbemosódás = út/vasút nagy bevágást keresztez = kikötés/rakodás bevágásban nehézkes = nagy terület Keresztszelvény Alak: trapéz, tört trapéz, csésze, négyszög, Méret: minél nagyobb, mert ellenállást csökkent n=a cs /A h egyjáratú : n min = 3.5 kétjáratú : n min = 5 30

31 Csatornaszélesség (B) a megterhelt hajó fenékszintjén: egyjáratú : B > b m kétjáratú : B > 2b m 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 Csatornák különleges szakaszai, elemei Csatorna: csak egy-, vagy többirányú közlekedésre Különleges szakasz, elem: manőverezés = megállás, várakozás = kikerülés, előzés = megfordulás = ki/behajózás valahova Mélység: hajófenék alatt min m nagy mélység: ellenállást + eróziót csökkent vmi keresztezése biztonsági berendezések szintkülönbség leküzdése (5.6. pont) kikötés/rakodás (5.7. pont) 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

32 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 Hajózsilipek A hajózsilip folyami v. csatorna műtárgy szintkülönbség max m méret alapján: = bárka/csónak zsilip = hajózsilip = hajóvonat zsilip zsilipelés: = kamra szintje felvízzel vagy alvízzel megegyező = töltéshez felvíz fogy!!! = csatorna vízpótlás! 32

33 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 ( pont) = takarékmedencés = édes/sós = árvízkapu csak folyó felé: árvíz alatt hajózás nincs mindkét oldalon: árvíz alatt lehet hajózás 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

34 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 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 támkapu: leggyakoribb 2 db függ. tengelyű acélszerk. sík tábla zárva zsiliptengellyel 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 mozgatás módja: függ. tengely körül: = támkapu, szektor vízsz. tengely körül: = billenő, szegmens függőlegesen: = merülő, emelhető vízszintesen: = tolókapu mozgatóberendezés: mechanikus olajhidraulika 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

35 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 mozgatás nagy fülke: helyigény 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 tolókapu kis zsilip nagy helyigény ritka 35

36 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 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 Egyéb berendezések Töltő/ürítő berendezés elzárószerkezete: tiltó, szegmens tábla, Ideiglenes elzárás: mint duzzasztómű ( pont) Kikötőbak kamrában kb. 15 m-ként, = változó vízszint miatt fali 1.5 m-ként vagy úszó hágcsó: minden második fali baksornál Különleges hajózsilipek Takarékmedencés korlátozott vízellátású csatorna + magas (nagy vízigényű) zsilip ált. fenéktöltés nagyrészt takarékmedencéből, kisebb részben felvízből 36

37 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 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 méretezés: vízzel tele, hajó nélkül! teknő vízszintesen tartandó alvízi elzárás teknő - meder csatlakozás: = vízzárás alsó/felső várakozó terek 37

38 Hajósiklók alkalmazás: mint hajóemelő domborzat indokolja csat. tengellyel = párhuzamosan = merőlegesen 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 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

39 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 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

40 Folyami és csatornakikötők 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) (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 hossz part szakasz km Függőleges, magas partfal 2.1 bal Szabadság-híd - Déli ök.vasúti híd Rézsűs, kőburkolatú part 11.0 bal Szt. István park fölött jobb Árpád-híd - Margit-híd - Margit-sziget, Hajógyári-sziget egy szakasza Kétszintű függőleges rakpart 4.6 bal Parlament - Erzsébet-híd, Szabadság-híd alatt jobb Margit-hídnál, Batthány-tér - Erzsébet-híd Lépcsős alsó, függ. felső rkp. 2.0 bal Margit-híd - Parlament jobb Erzsébet-híd - Szabadság-híd Rézsűs alsó, függ. felső rkp. 2.4 bal Szt. István park - Margit-híd jobb Szabadság-híd - Petőfi-híd Lépcsős alsó és felső rkp. 0.8 bal Erzsébet-híd - Szabadság-híd Rézsűs alsó és felső rkp. 1.5 bal Szt. István park jobb Petőfi-híd - Déli ök.vasúti híd Medencés kikötők nagy forgalom esetén bejárat: = mint kiágazás, homorú oldali ívben ( pont) = szélesség: max. karaván + bizt. = erős szélnek kitett: bizt. nagyobb = vitorlás: (2..3.5)mértékadó hajóhossz = zajló jég ne jusson be medence: = ha lehet, természetes eredetű = alak: hosszú téglalap = hossz: mint partfal ( pont) = szélesség: 1 hajó megfordul VILÁGÖRÖKSÉG! = ha keskenyebb: fordító = túl hosszú helyett inkább több medence = medencék közti rész: rakodási igény 40