Hidrológiai Közlöny 1947 (27. évfolyam)

9-12. szám - ÉRTEKEZÉSEK - Dr. BOGÁRDI JÁNOS: A lebegtetett hordalék töménysége

122 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY XXVII. évf. 19/,7. 9—12. szám. ülepedési sebességet. Ismerve a fentieket, az ábrából kivehető az egyensúlyi feltételek mellett lehetséges hordaléktöménység C

t. Ha a valóságban a töménység nél nagyobb, akkor a lebegtetett hordalék fölös része leülepszik, ha kisebb, akkor megindul a meder <o C, kimélyülése. Ha tehát az és a hozzátartozó C, V r

0/

? értékpárt ábrázoló pont a görbe fölé esik, feltöltődés, ha a görbe alá, kimélyülés várható. Előre következtethetünk tehát bizonyos mértékig a lebegtetett hordalék mozgására. Ennek a körülménynek a vízimérnöki gyakorlat szempontjából óriási jelentőségét felesleges részletezni. Az 5. ábra szerint, ha t To/? értéke közel van az egységhez, gyakorlatilag alig szállít lebegtetett hordalékot a vízfolyás, t kis értékeinél viszont igen nagy lehet a lebegtetve szállított hordalék töménysége, t értéke kicsiny, ha a.) ugyanazon súrlódási sebesség esetén « kicsiny, vagyis igen finom hordalékről van sző, vagy b.) változatlan szemnagyságot (vagyis w-t) tételezve fel, a súrlódási sebesség és vele együtt a hordalékszállitóképesség nagy. Az 5. ábrába a tiszai méréseket is beraktuk. Sajnos olyan mérés, amelynél a meder anyagának részletes elemzése és egyidejű részletes vízmintavétel történt volna, elég kevés van. Mégis 3 nagyvízi és 3 kisvízi értékpárt sikerült meghatározni. A pontok az ábrából kivehetően elég jól megfelelnek a levezetett összefüggésnek. Feltűnő, hogy valamennyi tiszai adatot ábrázoló pont a görbe alá esik, ami arra mutat, hogy a meder a mérési helyen inkább kimélyülő, mint, feltöltődő jellegű. Ez a körülmény természetesnek tűnik, ha arra gondolunk, hogy a Tiszavíz általában soha sincsen hordalékkal telítve. Kalinskes később Hsia kínai mérnökkel végzett laboratóriumi kísérletei alapján azt találta, C, hogy a összefüggés nem tekinthető álatalános érvényűnek.

s Az adatok kiértékelése azt mutatta, hogy a \ súrlódási sebesség befolyása a C

l / Cj viszonyra a figyelembevett mértéknél nagyobb, sőt az is lehetséges, — mivel az újabb kísérletek igen kis szemnagyságokra vonatkoznak, — hogy a finomszemcséjű anyag viselkedése eltérő a durva hordalékétól. Bármi legyen is az ok, az első próbálkozás adta összefüggést helyesbíteni kellett. A helyesbítés azonban nem is annyira az eredeti összefüggés érvényességét érinti, mint inkább annak kiterjesztését és általánosítását vonja maga után. Lane és Kalinske az első összefüggés meghatározásakor teljesen kifejlődött örvénylő vízmozgást tételeztek fel, vagyis, .hogy az örvénylés egészen a fenékanyagig lehatol. Ez nagy nyíróerők és durva fenékanyag esetén valószínűleg igaz is, de érvénytelen kis nyíróeröknél és finomszemcséjű anyagnál. Ilyen esetben ugyanis vékony határréteg képződhet, amely megakadályozhatja, hogy az örvénylés a fenékanyag részecskéit lebegésbe hozza. Kalinske A. A.—Hsia C. H.: Study of Transportation oí Fine Sediments by Flowing Water. University of lowa Studies in Engineering. Bulletin No. 29. Iowa City, 1945. Ezért Kalinske újabb vizsgálatánál a viszkozitás hatását más módon is igyekezett figyelembe venni. Szerinte diffúziós jelenség útján T (Cy— CM a mértéke a lebegésbe kerülő hordalékmennyiségnek. T valamiféle diffúziós együtthatót jelöl, Cj és C

l pedig az előző értelmezés szerint a fenékanyag és a lebegtetett hordalék töménységét jelenti. Egyensúly esetén a lebegésbe kerülő és a lesüllyedő hordalékmennyiségek mértéke egyenlő lesz, vagyis T(C

f C/j — «> C/ ami azt mutatja, hogy a viszony az függvénye. -/ T, mint Lane és Kalinske már kimutatták, a súrlódási sebességtől, | 1

H J p -tói és a határréteg <>" vastagságától, valamint a hordalék d szemnagyságától függ. T tehát kifejezhető mint V l

0 / y és a dl <>' viszony függvénye. A hidrodinamikából tudjuk, hogy a határréteg vastagsága a viszonnyal aráfV? a kinematikai viszkozitás együtthatónyos, ahol ját jelöli. Végeredményben feltehetjük, hogy , í d \ T OC vagyis T arányosan változik a sulódási sebesség és valamilyen <p' függvény szorzatával. C, . Ezekután világos, hogy viszony két nevezetlen Cf kifejezés függvényeként határozható meg: V ' V/e (ö) Vagy az bevezetve d I T„/e = t és a — = P jelölést ^ tt P) (9') -f Kalinske a három paraméter összefüggését görbesereggel ábrázolta (6. ábra) éspedig olymódon, hogy Ct az ugyanazon P értékhez tartozó —- és t értékpárok Cf pontjait folytonos vonallal kötötte össze. Az ilyen görbesereg, ha további laboratóriumi kísérletekkel és természetes vízfolyásokon végzett mérésekkel igazolják, módot ad a lebegtetett hordalék mennyiségének a kiszámitására. Meghatározható a P érték, majd a megfelelő görbén í kiszámítása és Cy megállapítása után kiadódik a keresett hordaléktöménység, Ci A töménység ismeretében, a töménység változásának törvényszerűsége szerint megkaphatjuk a lebegtetve szállított hordalék mennyiségét. Az előzőkben elmondottak alapján az is kiderül, hogy feltöltődés, vagy kimélyülés várható-e a kérdéses szakaszon. Végeredményben láthatjuk, hogy a görbesereg az 5. ábrán feltüntetett összefüggéshez hasonló módon használható. ,,