Hidrológiai Közlöny 1959 (39. évfolyam)

6. szám - Ivicsics Lajos : A hordalékmozgás kezdetének jellemzése invariáns mennyiségcsoporttal, görgetett hordalék esetén

425 Hidrológiai Közlöny 1959. 6. sz. HIDROLÓGIA A hordalékmozgás kezdetének jellemzése invariáns mennyiségcsoporttal, görgetett hordalék esetén* 1VICSICS LAJOS a műszaki tudományok kandidátusa A vízépítési létesítményeket tervező mérnöknek számos esetben kell a görgetett hordalék mozgásával kapcsolatos feladatokat megoldania. Folyószabályozási létesítmények (sarkantyúk, párhuzamművek, átvágások, partbiztosítások, mederelzárások), duzzasztóművek, vízerőtelepek, öntöző-, valamint üzemvízcsatorna-kiágazások, homokfogók, ülepítőmedencék, vízmosáskötő gátak, fenéklépcsők stb. tervezése során a hordalékmozgási feladatoknak nagyszámú változata vetődik fel. A mozgómedrű vízépítési kismintákkal végzett vizsgálatok során is igen sok esetben van szükségünk a görgetett hordalék mozgását jellemző mennyiségek közötti kapcsolatok ismeretére. Gyakran kerül szembe a mérnök a hordalékmozgási feladatok egyik legfontosabbikával, a meghatározott hordalékanyag megindulása szempontjából kritikus sebesség (rendszerint középsebesség) megállapításának feladatával is. A görgetett hordalék mozgásának kezdetét jellemző kritikus sebesség meghatározásával számos kutató foglalkozott. Méréseik, számításaik, megfigyeléseik eredményeit táblázatokba, képletekbe, grafikonokba foglalták. A hidromechanikai szakirodalomban számos ilyen tárgyú tanulmányt, közleményt találunk. A vizsgálati eredmények nagy számát tekintve arra gondolhatnánk, hogy ezen a területen már tisztázottak a kérdések és a kutatómérnöknek nem sok teendője van. Azonban a szakirodalmi adatokat vizsgálva azt tapasztaljuk, hogy azoknak meghatározása (a képletek, táblázatok szerkesztése) sokszor nagyon különböző esetekre vonatkozó mérési eredmények alapján történt, és más viszonyokra (az éppen megoldandó feladatokra) való alkalmazásuknál sokszor csupán tájékoztató jellegű eredményeket kapunk a kritikus sebességre vonatkozólag. Azt a körülményt, hogy a különböző képletek, táblázatok azonos esetre vonatkozólag különböző, egymástól sokszor nagymértékben eltérő eredményeket adnak, a mérési eredmények általánosítási lehetőségeinek korlátozottságával magyarázhatjuk. Ennek következtében az eddigi kiterjedt kutatások ellenére is számos kérdést kell ezen a területen tisztázni. A kutatómunka végső eredményeképpen a jelenséget jellemző mennyiségek közötti összefüggést kell megállapítani oly módon, hogy az a kritikus sebességnek kellő pontosságú meghatározására a görgetett hordalék mozgásának azokban a gyakorlatilag fontos eseteiben is alkalmas legyen, amelyekre a mérések közvetlenül nem terjedtek ki. * Az 1959 októberében Brünnben tartott vízépítési konferenciára küldött tanulmány. A mérési eredmények általánosítása és a megbízható eredményeket szolgáltató összefüggés meghatározása főképpen azért nehéz, mert a jelenség nagyon bonyolult, ennek következtében aránylag sok változó jellemzi. A változók közötti összefüggés matematikai alakban történő kifejezése a változók számának növekedésével egyre nehezebbé válik. Ezenkívül a változók nagy száma a meghatározásukra irányuló méréseket is bonyolulttá teszi. A kutatók a mérési, valamint a képletmeghatározási nehézségek csökkentése céljából rendszerint aránylag csekély számú változót vettek figyelembe. A számításba nem vett jellemző mennyiségek hatása legfeljebb a képletek állandóiban jutott, bizonyos érvényességi határok között, kisebb-nagyobb mértékben kifejezésre. Az aránylag kicsiny számú változó figyelembevételének eredményeképpen az ilyen képletek aránylag szűk határok között érvényesek. Az egyes kutatók a görgetett hordalék mozgásának kezdetét jellemző összefüggések levezetésénél a kritikus sebességen és a szemátmérőn kívül különböző jellemző mennyiségeket vettek figyelembe. Ennek megfelelően különböző matematikai alakú összefüggéseket határoztak meg. Ezeknek érvényességi határai is különbözők. Példaképpen a képletek változatos alakjára és a figyelembe vett változókra, az 1. táblázatban a szakirodalom alapján felsoroltunk néhány képletet. (Csak a szelvényközépsebesség kiszámítására használható képleteket tüntettük fel.) A táblázatra tekintve láthatjuk, hogy M. A. Velikanov az 1,0 mm-nél kisebb szemekre vonatkozó kritikus sebességet csupán a 24—25 cm/s értékkel jellemzi (2. képlet) [1]. I. I. Levi azonos méretű szemekből összetett hordalékra vonatkozó képletében a kritikus sebességen és a szemátmérőn kívül a vízmélység és a nehézségi gyorsulás is kifejezésre jut (3. és 4. képlet), vegyes szemű hordalék esetén érvényes képletében (5. és 6. képlet) pedig az átlagos szemátmérő és a legnagyobb szemek mérete szerepel a szemösszetétel jellemzésére [Íj. Bogárdi J. és C. H. Yen, valamint Kalmár Gy. meghatározott hordalékfajsúlyra vonatkozólag a kritikus sebesség és az átlagos szemátmérő között fejez ki összefüggést (7., 8., 9. és 10. képlet) [1], É. A. Zamarin képleteiben (20—25. képletek) a kritikus sebesség és a hidraulikus sugár szerepel [2] stb. A képletek matematikai alakja is eléggé változatos. A két változó kapcsolatát kifejező hatványkifejezéstől (pl. a 10. képlet) a több változót összekapcsoló logaritmikus kifejezésig (pl. a 12. képlet) többféle alakú összefüggést találunk. Arról,