Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)

4. szám - Bozóky-Szeszich Károly: Vékony lepelben mozgó víz hidraulika vizsgálata

Bozóky-Szeszich K.: Vékony lepelben mozgó víz Hidrológiai Közlöny 1959. 4. sz. 271 nak, mert ezeket az egyéb tényezőket nem vettük figyelembe. Ezért megvizsgáltuk azt, hogy jobban sűrűsödnek-e a mérési eredmények pontjai valamely kiegyenlítő vonal körül, ha a vízmélységen kívül más mennyiségeket is figyelembe veszünk. Több összefüggést vizsgálva nagyon jó kapcsolatot mutatott az e = / (e

0, h, Re, I) összefüggés. Az összefüggés összetartozó értékpárjait az 5. ábrán tüntettük fel. A kiegyenlítő egyenesek egyenlete e = 0,4595 + 34,28 • 10"« sűrű növényzet, illetőleg e = 0,1782 + 7,59 A^l. 10~

6 (10) (11) az alapon vezette le sebesség-képleteit. Nagy Reynolds-s>7Áva esetében, főleg a tiszta négyzetes tartományban, Colebroolc és White összefüggéséből is levezethető egy ilyen kapcsolat, ha a Reynoldsszám hatását elhanyagoljuk. Eszerint = —2log(o, y x 0676 K e = 14,79 R num log (12) ritka növényzet esetén. A képletekben e centiméter, h méter, v m/sec dimenziójú. A (10) összefüggést átalakítva az / ^ e = 0,4595 + 34,28 —• 10"

6 vl összefüggésre jutunk. A (10) és a (11) összefüggés szerint, ha a vízmélység vagy a sebesség zérus, tehát nincs mozgás, az érdesség mértékének akkor is van zérustól különböző számértéke. Ez az érték az abszolút érdesség, mely a talaj szemnagyságától, valamint a növényzet sűrűségétől függő, azok együttes hatását kifejező, helyettesítő szemnagyság mértéke. Ha van vízmélység és van vízszínesés, tehát van mozgás, a növényzet hatására ennek a helyettesítő szemnagyságnak növekednie kell. A növekedés a vízmélységgel és a sebességgel egyenes arányban történik. A vízmélység növekedésével ugyanis növekszik á növényszálak és vízréteg érintkezési hossza, a sebességgel viszont növekszenek a szálak környezetében fellépő szekundér áramlások, melyek a súrlódás, illetőleg az érdesség növekedését vonják maguk után. Nehezebb megnyugató választ adni arra, hogy az esés változása miért vonja magával az érdesség ellenkező értelmű változását. Kérdés, mi az oka annak, hogy az 5. ábrán feltüntetett értékpárok a kiegyenlítő egyenes körül nagymértékben szóródnak. Ennek az a magyarázata, hogy az alapérdesség [a (10) és (11) összefüggések összeadó állandója] esetleg nem volt azonos valamennyi mérés esetében, a homoktalaj kisebb megmozdulása, felszíni egyenetlensége miatt. Ez a körülmény megállapításaink egy részének számszerűségét ronthatja, a minőségi következtetéseket azonban nem befolyásolja. Nincs azonban mennyiségi hatása az (1)—(6) összefüggésekre, mert azokat az egyes mérési eseteknek megfelelő tényleges érdességi viszonyok figyelembe vételével vezettük le. Az érdesség mérőszámának vizsgálatánál a A ellenállási tényező függvényében az e/J? relatív érdesség változását is vizsgálni lehet. Tulajdonképpen ezt a vizsgálatot végezte el Bretting és ezen amelyből a relatív érdesség az ellenállási tényező függvényében kifejezhető. Ha a hidraulikus sugár zérus, akkor a (12) összefüggés szerint e is zérus. A (12) összefüggés tehát a hidraulikai érdességet adja meg, amely, ha nincs mozgás, valóban zérus. Összefoglalás Méréseink azt mutatták, hogy Bretting idézett sebességi képlete kis Reynolds-számok esetén is érvényes, mivel Colebroolc és White függvényábrájának megfelelően elengendően nagy relatív érdesség mellett kis Reynolds-számok esetén is független az ellenállási tényező a Reynolds-számtól. Vizsgálataink továbbá megmutatták, hogy növényzet esetén az érdesség mértékének (e) eddig megszokott értelmezésétől el kell tekintenünk. Két további olyan megállapításra kell még rámutatni, amelyekről eddig még nem volt szó. Mérési eredményeink egy részénél a Reynoldsszám kisebb volt, mint 1000, sőt egyes esetekben 400—500 körüli érték volt, tehát a vízmozgás a lamináris tartományba esett. A mozgás azonban növényzettel borított terep esetében ezekben az esetekben szemmel láthatólag mégsem volt lamináris. Ezt mutatta egyébként az ellenállási tényező és Reynolds-szám értékpárjainak ábrázolása is. Összefüggést ezekre a mérési eredményekre nem vezettünk le, mivel az érdesség Colebroolc és White összefüggése alapján már nem volt meghatározható, mivel ezen összefüggés érvényességi tartománya az 1000 alatti Reynolds-számokra nem terjed ki. Más módon, például Mosonyi Emil módszerével, viszont nem tudtuk az érdességet meghatározni a homoktalaj elsodrása nélkül. Ezek a mérési eredmények tehát azt mutatták, hogy a turbulens vízmozgás alsó határa növényzettel borított terep esetében jóval az eddig ismert, növényzet nélküli esetre megállapított határérték alatt van. Ennek a jelenségnek a vizsgálta elméleti szempontból hasznos lehet, éppen ezért tervbe is vettük, hogy ezt a vizsgálatot olyan viszonyok esetén végezzük el, amikor a talaj elmozdulásától nem kell tartani, tehát az érdesség meghatározására szolgáló közvetlen módszer alkalmazható. Befejezésül köszönetet mondok dr. Németh Endre tanszékvezető egyetemi tanárnak, Salamin Pál egyetemi docensnek és Öllős Géza tudományos