Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)
3. szám - V. Nagy Imre–Karádi Gábor: A görgetett hordalék mozgásával kapcsolatos vizsgálatok újabb eredményei
178 Hidrológiai Közlöny 1960. 3. sz. V. Nagy—Karádi: A görgetett hordalék mozgásának vizsgálata 2. A lamináris határréteg szerepe Ismeretes, hogy vízfolyásban a szilárd határoló felülethez csatlakozó folyadékréteg az alapáramlástól eltérő hidraulikai tulajdonságokkal rendelkezik. A két közeg határán kelétkező belső molekuláris feszültségek hatására ugyanis a legszélső folyadékréteg a szilárd felülethez tapad, vagyis a sebességek az itt érvényes zérus értékről egy meghatározott távolságon belül növekednek fel. Ezt a réteget nevezzük határrétegnek. A határréteg és a hordalékszemcse egymásrahatásától függ a megindulás kezdete. Mindaddig, míg a határréteg (jelen esetben a lamináris hártya) a mederfeneket folytonosan beborítja, az alapáramlás az erőt a lamináris hártya közvetítésével adja át a hordalékszemcsére. Azokat a szemcséket, amelyeket a lamináris hártya teljesen beborít, hidrauliJcailag kicsiny szemcséknek nevezzük. Ha a szemcse a lamináris hártyához viszonyítva egyre növekszik, bekövetkezik az a határhelyzet, amikor a lamináris hártya nem képes követni a szemcsék görbültségét és a szemcsék mögött zárt örvények leválása figyelhető meg. Ebben a helyzetben az alapáramlás erőátadása a lamináris hártyán kívül a zárt örvények közvetítésével is történik. Az olyan szemcséket, amelyekre az erőátadást a lamináris hártya és a zárt örvények egyaránt biztosítják, hidraulikailag átmeneti nagyságút szemcséknek nevezzük. A hordalékszemcse viszonylagos nagyságnak további növekedésével a leválás fokozódik és a szemcsék közti teret teljesen a zárt örvények töltik ki, tehát az alapáramlás által kiválasztott erőt már kizárólag a zárt örvények közvetítik a hordalék szemcsékre. Ezeket a szemcséket hidraulikailag nagy hordalékszemcséknek nevezzük. Az erőátadás fentiekben ismertetett alakulásának megfelelően, a hordalékszemcse egyensúlya is változik és természetesen számottevően módosulnak az egyensúly megbomlásának, vagyis a hordalékszemcse megindulásának körülményei is. Mindaddig, amíg az erőátadás a lamináris hártyán keresztül történik, a hidrodinamikus felhajtóerő a szemcsére nem működhet. A kimozdítóerőt a lamináris hártya csúsztató feszültsége képezi. Ha a szemcsék mögött a leválás miatt turbulens örvénytér alakul ki, indokolt a hidrodinamikus felhajtóerő működésének feltételezése. A zárt örvények által képviselt erő ugyanis nem párhuzamos a 1. ábra. A felhajtó erő karjának szerepe a hordalékszemese stabilitásában 0U2. 7. PoAb njena npomueodaeAeHun nomoKa e ycmomueocmu Hacmnifbi HÜHOCÜ Fig. 1 The signifieance of the lever arm of the uplift force for the stability of the partiele mederfenékkel, hanem az áramlás belseje felé mutat. Ennek az erőnek a függőleges komponense képezi a hidrodinamikus felhajtóerőt, vízszintes komponense pedig a torlónyomást, illetve annak egy részét (átmeneti nagyságú szemcsék esetében). A felhajtóerő szerepével kapcsolatosan rá kell mutatnunk arra, hogy a kutatók álláspontja még nem egységes ebben a kérdésben. Többen — így például White [15] — a hidrodinamikus felhajtóerőt nem veszik figyelembe, míg mások — Velikanov [18] —, Goncsarov [8] — a felhajtóerő szerepét számottevőnek tekintik. Vanoni szintén rámutat a felhajtóerő szerepének tisztázatlan voltára [10]. A fenti fejtegetéseink értelmében a hidrodinamikai felhajtóerő létezése a mozgó folyadéktömeg és a szilárd fal kölcsönhatásának meghatározott helyzetében vitathatatlan. Ezt egyébként számos kísérlet is igazolja [8, 10]. A felhajtóerőnek a hordalékszemcse egyensúlyát befolyásoló szerepével kapcsolatosan azonban már több kétség merülhet fel. Nem kívánunk ezzel a kérdéssel, részletesen foglalkozni, hanem csak arra mutatunk rá, hogy véleményünk szerint a szemcsére ható erők kimozdítási nyomatékában elfoglalt szerepe nem számottevő, mert a felhajtóerő nagysága és a karja kisebb, mint a többi hatóerőé (1. ábra), tehát az erő és a kar szorzata, (Py-e), a nyomaték igen jelentéktelen. 3. A fenékhordalék mozgásának kezdete A fenékhordalék egyensúlyának vizsgálatával igen sok kutató foglalkozott. Nem kívánunk a végrehajtott vizsgálatokra részletesen kitérni, hanem utalunk Bogárdi J. tanulmányaira [2, 3, 4] amelyek világos, összefoglaló képet adnak az addig elért eredményekről. JL h Uf Pt J D Meúerfenék •777tft7777rf rwvAV/V/'/V/W/'/ 2. ábra. A hordalékszemcsére ható erők 0ue. 2. CUAU, deűcmeywuiue na tacmuiiy uaHOcoe Fig. 2 Forces acting upon a sediment partiele Vizsgálataink helyes felépítése érdekében azonban, ismertetnünk kell néhány újabb, hazánkban még kevésbé ismert eredményt és csak ezután térhetünk át saját vizsgálataink előadására. Az előző fejtegetéseink értelmében a kimozdítást előidéző erőhatás két összetevőre bontható. Az egyik a torlónyomás P t, a másik a felhajtóerő P/ (2. ábra). A fenéken fekvő szemcse elmozdulását a szemcse súlya igyekszik meggátolni : 0 = gV{Qy — e) (i) o, — a szemcse sűrűsége, V — a szemcse térfogata.
