HU226392B1 - Eljárás árvízi vésztározók üzemeltetésére - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás árvédelmi töltéssel ellátott folyók valamelyik oldalán, a töltéssel védett területen kialakított és zsilipes vízbevezető műtárggyal ellátott árvízi vésztározók és vésztározórendszerek üzemeltetésére.

Amióta csak az értékes területeket az árvizek ellen töltésekkel védik, esetenként előfordul, hogy a töltések méretei egy-egy magas árhullám hatásának kivédésére nem elégségesek. Ilyenkor a megáradt folyó az árvédelmi töltést átszakíthatja, és az árvíz a védett területet elöntve, nagy károkat okoz.

Az így okozott károk nagyságának csökkentésére először az terjedt el, hogy - ha már az árvédelmi töltéssel védett területnek vagy e terület egy részének az elöntése elkerülhetetlen - a töltést (esetenkénti megfontolás alapján) ott vágják át, ahol a töltés mögötti területre kivezetett árvíz legalább csak a kevésbé értékes területeket önti el. Később azután ezeket a nagy veszély esetén elárasztható területeket gondos megfontolás alapján előre kijelölték. Az így kijelölt területeket, amennyiben arra szükség volt, töltéssel határolták, és gondoskodtak arról, hogy ott a terület elárasztása miatt jelentős károk valóban ne keletkezhessenek. Igy jöttek azután létre az „árvízi vésztározók” vagy más néven „árvízi szükségtározók”, illetve „árvízi tározók”.

Ezek a vésztározók kialakításuk szerint alapvetően két csoportba sorolhatók.

Az egyik csoportba tartoznak az úgynevezett „átfolyásos vésztározók”, vagyis az olyan vésztározók, amelyek területe a folyó két oldalán helyezkedik el, és rajtuk a folyó mindig átfolyik. Az ilyen típusú vésztározók szükség szerinti elárasztását (s így azokban az áradó folyón levonuló vízmennyiségek egy részének az időszakos tárolását) a folyót a tározó alsó végén keresztező zárógát zsilipjének a lezárásával, a víz visszaduzzasztásával oldják meg. Ezeket a tározókat olyan helyeken szokás kialakítani, ahol a folyó egy nem túlzottan széles völgyben folyik, és így lehetőség nyílik arra, hogy a völgyet keresztező, tározó alatti zárógátat közvetlenül bekössék a völgy két oldalán levő magaspartba.

A vésztározók azonban kialakíthatók úgynevezett „oldaltározó”-ként is. Az ilyen típusú vésztározók egy adott folyószakaszon a folyónak csak az egyik oldalán helyezkednek el, és rajtuk a folyó sohasem folyik át. Ezeket a vésztározókat olyan helyeken (általában sík vidéken) alakítják ki, ahol a folyó mentén árvédelmi töltések húzódnak, és lehetőség van arra, hogy az egyik oldali töltésen túl, a töltés által az árvíztől mentesített területen, erre a célra egy kellő nagyságú területet szabadítsanak fel. Elhelyezkedésükből adódóan ezeknek a vésztározóknak az esetenkénti feltöltésére a folyó felől, oldalirányból, az árvédelmi töltésen keresztül kerül sor.

Az oldaltározóként megépített árvízi vésztározókat sok helyen még a mai napig is a folyó és a vésztározó között húzódó árvédelmi töltés erre kijelölt helyén, robbantással nyitják meg. Ezzel azután tulajdonképpen tovább él az a néhol alkalmazott régi gyakorlat, amelynek során a vizet végveszélyben, esetenkénti döntés alapján, a töltés felrobbantásával vezették az elárasztandó területre. Ez a megnyitási gyakorlat (vagyis üzemeltetési mód) azonban két alapvető hátránnyal jár. Mindenekelőtt a legnagyobb körültekintéssel sem lehet elérni azt, hogy a robbantással a töltésen valóban az előirányzott nagyságú nyílást hozzák létre. A töltésen létrehozott nyílás nagyságának a bizonytalansága pedig maga után vonja a kivezetett víz mennyiségének a bizonytalanságát is. Ezért a robbantásos nyitás hatása is mindig bizonytalan. A robbantásos nyitás másik jelentős hátránya az, hogy a következményei visszafordíthatatlanok, A tározó megnyitását követően akárhogyan is alakul a tározóhoz érkező másodpercenkénti vízmennyiség, vagyis a vízhozam időbeli változása, a megnyitott töltés majd csak az árhullám levonulása után állítható helyre. Következésképpen ilyen esetben a megnyitás felől dönteni csak a vízjárás várható alakulásának ismeretében, a vízállás-előrejelzésre támaszkodva szabad, annak érdekében, hogy a folyó vízszintjének a csökkentésére a tározó feltöltését valóban a leghatásosabban lehessen felhasználni. Megbízható előrejelzés hiányában ugyanis könnyen előfordulhat az, hogy a tározót egy kisebb veszély megelőzésére nyitják ki, s az (részben vagy teljesen feltöltődve) már nem lesz alkalmas egy később bekövetkező, igen magas víz által okozott, sokkal nagyobb veszély elhárítására.

A megnyitás nagyságának fent említett bizonytalanságát csökkenteni lehet például oly módon, hogy a vésztározóba a vizet az árvédelmi töltésbe e célra beépített zsilipen keresztül engedik be, vagy erre a célra, amint az például az US 2004/0190992 sz. szabadalmi leírásban olvasható, szivattyúkat használnak fel. Ez utóbbi megoldás szerint árvíz idején az áradó folyó vizének egy részét szivattyúk segítségével emelik át a folyó közelében kialakított vésztározóba, és ezt a vizet az árvíz levonulása után szintén szivattyúk segítségével juttatják vissza onnan a folyóba. A vésztározó ily módon végzett üzemeltetése valóban javít a korábbi helyzeten, mivel megszűnik a bevezetett víz mennyiségével kapcsolatos bizonytalanság. A DE 102 57 712 sz. szabadalmi leírás a szivattyúk felhasználásával még a vésztározók kialakításának a szükségességét is igyekszik kiküszöbölni oly módon, hogy az árvíz által veszélyeztetett terület előtt kiszivattyúzzák a víztömeg egy részét a folyóból, és azt egy nyomóvezetéken keresztül a folyó egy alsóbb, az árvíz által kevésbé veszélyeztetett tartományába juttatják ki. A szivattyúk alkalmazása azonban jelentős gépészeti és energetikai többletráfordítást igényel, emellett egyes esetekben a vízelvezetési kapacitásuk is korlátozott. Emiatt ez az üzemeltetési mód sokkal kevésbé terjedt el és kerül alkalmazásra, mint a zsilipes üzemeltetés.

Ugyanakkor viszont a zsilipes vízbevezető műtárggyal ellátott vésztározók esetében, amelyeknél az árvédelmi töltést tulajdonképpen ugyancsak megnyitják, lényegében nem változtattak a megnyitás hagyományos módján. Ez azt jelenti, hogy amikor a vésztározó igénybevételét szükségesnek ítélik, a bevezetőzsilipet teljesen kinyitva vezetik a tározóba a vizet, alapvetően abból a meggondolásból, hogy minél előbb és mi2

HU 226 392 Β1 nél nagyobb mértékben tehermentesítsék az árvédelmi töltéseket. Emellett a nyitásra (és az újabb lehetőséggel élve, a zárásra) továbbra is a vízállás-előrejelzésekre támaszkodva, esetenkénti mérlegelés alapján, szükségképpen bizonytalanságokkal terhelve kerül sor. Ennek következtében nincs biztosítva a tározótér optimális kihasználtsága, vagyis az, hogy abba akkor és csak annyi vizet vezessenek, amennyi feltétlenül szükséges, s így a tározóteret az árhullám levonulását követően, egy újabb védekezés céljára a lehető leghamarabb, újból igénybe lehessen venni.

A jelen találmány kifejezetten a mentett területen oldaltározóként kialakított, zsilipes vízbevezető műtárggyal ellátott árvízi vésztározók üzemeltetési módjával foglalkozik, pontosabban fogalmazva azzal, hogy ha ez szükségessé válik - miként vezessék be a folyóból e vésztározókba a vizet.

A találmány által megoldandó feladat tehát ezen oldaltározóként kialakított, zsilipes vízbevezető műtárggyal ellátott árvízi vésztározók üzemeltetésének a továbbfejlesztése oly módon, hogy a tározótér kapacitása optimálisan kihasználható legyen, vagyis ezek beeresztőzsilipjét úgy lehessen szabályozni, hogy a vésztározóba rajta keresztül mindig akkor és csak annyi víz kerüljön, amennyi feltétlenül szükséges ahhoz, hogy az általa védett folyószakaszon a folyó vízszintje ne haladja meg a már veszélyesnek ítélt, kritikus értéket, így tehát egyegy árhullám levonulása során a vésztározóba mindig csak az elengedhetetlenül szükséges vízmennyiség legyen bevezetve. Ez egyúttal azt is biztosítaná, hogy ezt a tározót az árhullám levonulását követően, a benne tározott víz lecsapolásával, egy újabb védekezés céljára a lehető leghamarabb, újból igénybe lehessen venni.

Mindezek figyelembevételével a találmány alapja az a felismerés, hogy a vésztározó mozgatható táblákkal ellátott zsilipjét fel lehet használni a folyó helyi vízszintjének folyamatos szabályozására. Ez azt jelenti, hogy abban az esetben, amikor a folyó emelkedő vízszintje eléri azt a szintet, amely felett az már a vésztározóval védendő töltésszakaszra veszélyes lenne, a tározót megnyitjuk, és ezt követően a zsilipen keresztül a tározóba bevezetett (és egyúttal a folyóban tovább folyó) vízhozam szabályozásával a folyó vízszintjét mindaddig állandósíthatjuk, amíg a vízgyűjtő területről a tározóhoz érkező vízhozam már annyira le nem csökken, hogy annak teljes mennyisége már veszély nélkül a folyóban hagyható, és így a tározóba történő vízbevezetésre továbbá már nincs szükség.

A fenti felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy veszélyesen magas árhullámok levonulása során az oldaltározóként kialakított, zsilipes vízbevezető műtárggyal ellátott árvízi vésztározók zsilipjének megfelelő mozgatásával, vagyis szükség szerinti mértékű megemelésével vagy lesüllyesztésével a vízbevezető műtárgy folyóoldali vízszintjét, vagyis annak felvízszintjét egy előírt magasságon tartjuk, és ezzel a folyó ottani vízszintjét időben állandósítjuk egy olyan szinten, hogy az így állandósított vízszint már ne legyen veszélyes a folyó menti, védendő töltésszakasz állékonyságára.

Tekintettel arra, hogy egy árvédelmi töltés adott szakaszára különböző körülmények között más és más magasságú vízszint lehet a veszélyes, és e körülmények az időben változhatnak, ezért célszerű, ha a vésztározóba vizet bevezető műtárgy tartandó felvízszintjének a magasságát szükség szerint, időről időre változtatva hozzáigazítjuk az árvédekezés ugyancsak időben változó feltételeihez.

Ugyancsak célszerű, ha az állandó kézi beavatkozás szükségességének a kiiktatásához a vésztározó zsilipjének környezetében megfelelő eszközökkel folyamatosan érzékeljük a vízbevezető műtárgy felvízszintjének a magasságát, és az érzékelt adatok függvényében egy állandó felvízszint fenntartását biztosító módon, automatikusan szabályozzuk a zsilip nyitásának vagy zárásának a mértékét.

A fentiekben vázolt, találmány szerinti üzemelési eljárás gyakorlati alkalmazása a következő, elengedhetetlen intézkedéseket igényli:

- A vésztározót olyan, megfelelő méretű zsilippel kell ellátni, amellyel a folyóból a tározóba bevezetett (és így a folyóban hagyott) vízhozamot folyamatosan szabályozni lehet.

- Meg kell határozni a zsilip folyó felőli oldalán, a zsilipes vízbevezető műtárgy felvizében azt a „tartandó felvízszintet”, amely fölé adott körülmények között a folyó vízszintje már nem emelkedhet anélkül, hogy a tározó által védendő töltésszakasz valamely helyén a víz el ne érje azt a „kritikus szintet, amelynél az árvédelmi töltés a magas vízszint veszélyes hatásai ellen már biztonságosan nem védhető meg.

- Megfelelő automatika beépítésével vagy alkalmas szervezéssel el kell érni azt, hogy a védendő töltésre veszélyes árhullámok levonulásakor a tározó vízbevezető műtárgyának a felvize (s így a folyó ottani vízszintje) a tartandó felvízszinten mindaddig állandósuljon, amíg az árhullám apadó ágán a folyónak a vízbevezető műtárgyhoz érkező, csökkenő vízszintje ismét el nem éri a tartandó vízszintet.

- Meg kell végül szervezni azt is, hogy ezt követően a tározó minél hamarabb lecsapolásra kerüljön, s így készen álljon egy újabb, veszélyesen magas árhullám hatásának a kivédésére.

A találmány szerinti üzemeltetési eljárás gyakorlati felhasználását az igényelt árvízi biztonság megteremtésére egy veszélyes, nagy árhullám alkalmával, az árvédelmi töltés vésztározóval védett szakaszán, példaként az alábbi megvalósítási mód bemutatásával szemléltetjük részletesebben.

Amikor a folyó vízszintje emelkedni kezd, és a rendelkezésre álló adatok alapján várható, hogy az eredményes árvédekezés érdekében a vésztározóra szükség lesz, felkészülünk a vésztározó üzembe állítására, vagyis az áradó folyóvíz egy részének a vésztározóba való bevezetésére egy vízbevezető műtárgy zsilipjén keresztül.

Ennek során tájékozódunk a vésztározó által védett töltésszakasz pillanatnyi állapota és az ottani meteoro3

HU 226 392 Β1 lógiai viszonyok (elsősorban a szél- és csapadékviszonyok) felől. Ez alapján - az ide vágó előírások felhasználásával - meghatározzuk a műtárggyal az adott körülmények között tartandó felvízszintet, továbbá azt az (általában plusz-mínusz néhány centiméteres) hibatartományt, amelyből a vízszint tartása közben a felvízszint nem léphet ki.

Amikor a vésztározó vízbevezető műtárgyánál (pontosabban a folyó mentén, közvetlenül a műtárgy alatt) a műtárgy felvize, s így a folyó vízszintje megközelíti a tartandó vízszintet, bekapcsoljuk a vízszinttartó automatikát.

Abban az esetben, ha a műtárgy vízszinttartó automatikával nincs felszerelve, megvárjuk, amíg a folyó vízszintje eléri, s kezdi meghaladni a tartandó felvízszintet, és megnyitjuk a tározó zsilipjét. Ezt követően a zsilip táblájának fel-le mozgatásával elérjük azt, hogy miközben egyre több és több vizet engedünk a tározóba - a műtárgy felvízszintje a megengedett hibahatáron belül állandósul.

A vízszinttartás módjától (az automatika használatától, illetve a kézi vezérléstől) függetlenül a tározóba bevezetett vízhozam a maximumát az árhullám tetőzésének környékén éri el. Ettől kezdve a bevezetett vízhozam csökken, majd akkor, amikor az árhullám apadó ágán a folyó mentén a tározó műtárgya feletti vízszint is lecsökken a tartandó vízszint értékére, a zsilipet teljesen lezárjuk.

Amennyiben a tározó bevezetőműtárgya vízszinttartó automatikával is el van látva, a zsilip lezáródását követően kikapcsoljuk az automatikát.

A továbbiak folyamán, miközben a folyó vízszintje folyamatosan csökken, amint a folyó és a tározó vízszintje azonos magasságúvá válik, lassan megnyitjuk a tározó bevezető zsilipjét, hogy így megkezdődhessen a tározó leürítése. Ezt követően pedig - ügyelve arra, hogy a műtárgy felvize a tározóból kivezetett víz hatására se haladhassa meg a tartandó vízszintet - a zsilipet a lehető leggyorsabban kinyitjuk, hogy a leürítés minél nagyobb ütemben folytatódhasson.

Ha a tározóból a teljesen kinyitott bevezetőműtárgyon keresztül több vizet a folyóba vezetni már nem lehet, a műtárgyat ismét lezárjuk, és felkészítjük az árvizet követő utólagos ellenőrzésre, karbantartásra, illetve a műtárgy üzemeltetése közben esetleg észlelt hibák kijavítására.

Ezzel egyidejűleg az erre a célra kialakított műtárgyakon keresztül a tározóban még maradt pangó vizeket is visszavezetjük a folyóba, majd ezt a műtárgyat is lezárjuk.

A szóban forgó vésztározók találmány szerinti üzemeltetésével a tározótér kihasználtsága tehát bizonyosan optimálissá tehető. Emellett azonban ennek az üzemelési módnak még a következő előnyei is vannak:

- Mivel a védendő árvédelmi töltés mentén a még megengedhető kritikus vízszint beállítását zsilippel végezzük el, nincs szükség drágán üzemeltethető szivattyúk alkalmazására.

- Mivel a védendő árvédelmi töltés mentén a vízszinttartás eredményeként kialakuló vízfelszín függ a levonuló vízhozamtól és a mederérdesség szezonális változásától, (s így a tartandó vízszint meghatározására végzett számítás eredménye mindig csak közelítő jellegű), ugyanakkor pedig a víznek a védett szakaszon a vízszinttartás eredményeként kialakuló felszíne mindenkor közvetlenül megfigyelhető, nincs akadálya annak, hogy a változó vízhozam- és mederérdességi viszonyokhoz a tartandó vízszint magasságát minden számítás nélkül, közvetlenül hozzáigazítsuk.

- Mivel a tartandó felvízszint magassága bármikor megváltoztatható - a töltés mindenkori állapotát és a meteorológiai viszonyokat figyelembe véve - a megváltozott adottságokhoz igazodva, a védendő árvédelmi töltés mentén kialakuló, kívánatos vízfelszínmagassághoz a tartott vízszint mindenkor hozzáigazítható.

- Mivel a vésztározó zsilipjének a szükséges nyitása a zsilip helyén csak a folyó vízszintjétől, s annak változásától függ, a tározó folyamatos üzemeltetéséhez nincs szükség vízállás-előrejelzésekre.

- Mivel a vésztározó zsilipjének a szükséges nyitása nem függ attól, hogy felvizének (vagyis a folyó ottani vízszintjének) adott magassága és annak változása miért állt elő, egy több tározóból álló tározórendszer egyes tározói egymástól teljesen függetlenül üzemeltethetők. így van ez annak ellenére, hogy a folyó felsőbb szakaszain levő vésztározókba bevezetett vízhozamok nyilvánvaló módon befolyásolják az alsóbb szakaszok vízszintjét, és így az ottani vésztározók vízbevezető műtárgyainak felvízszintjét és üzemeltetését is.

- Mivel nincs akadálya annak, hogy a vésztározó zsilipjének tartandó felvízszintje (akár üzem közben is) változzék, ez az üzemmód lehetőséget nyújt arra, hogy igazodjék a megváltozott viszonyokhoz (például ahhoz, hogy a felerősödő szél miatt a töltés állékonyságának a védelméhez már egy alacsonyabb felvízszintet kell tartani).

- Mivel a vésztározó zsilipjének a szükséges nyitása egy jól meghatározott helyen (a zsilipes vízbevezető műtárgy felvizében) mérhető vízállástól és annak változásától függ, a már rendelkezésre álló eszközökkel egyszerűen megoldható e zsilipek üzemének az automatizálása is.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás árvédelmi töltéssel ellátott folyók valamelyik oldalán, a töltéssel védett területen kialakított és zsilipes vízbevezető műtárggyal ellátott árvízi vésztározók és vésztározórendszerek üzemeltetésére veszélyesen magas árhullámok levonulása során, amikor a folyóból a víz egy részét a zsilipen keresztül a vésztározóba engedjük, azzal jellemezve, hogy a vésztározó zsilipjének megfelelő mozgatásával, vagyis szükség szerinti mértékű megemelésével vagy lesüllyesztésével a vízbevezető műtárgy folyó felőli vízszintjét, vagyis

   HU 226 392 Β1 annak felvízszintjét egy előírt magasságon tartjuk, és ezzel a folyó ottani vízszintjét időben állandósítjuk egy olyan szinten, amely már nem veszélyes a folyó menti, védendő töltésszakasz állékonyságára.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, 5 hogy a tartandó felvízszint magasságát szükség szerint, időről időre változtatva hozzáigazítjuk az árvédekezés ugyancsak időben változó feltételeihez.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vésztározó zsilipjének környezetében megfelelő eszközökkel folyamatosan érzékeljük a vízbevezető műtárgy felvízszintjének a magasságát, és az érzékelt adatok függvényében egy állandó felvízszint fenntartását biztosító módon, automatikusan szabályozzuk a zsilip nyitásának vagy zárásának a mértékét.