Hidrológiai Közlöny 1960 (40. évfolyam)

3. szám - V. Nagy Imre–Karádi Gábor: A görgetett hordalék mozgásával kapcsolatos vizsgálatok újabb eredményei

180 Hidrológiai Közlöny 1960. 3. sz. V. Nagy—Karádi: A görgetett hordalék mozgásának vizsgálata Velikanov, M. A. [18] elméleti és kísérleti vizsgálatainak eredményeképpen azt tapasztalta, hogy a szemcseátmérőtől függően, két tartomány különböztethető meg. Amint a 4. ábrából is kitűnik d>\ mm szemátmérők esetén a megindító (kritikus középsebesség és a szemátmérő között a v

2 — =14 d + 5,8 g összefüggés áll fenn. á<l mm-es szemcsék esetében ez az összefüggés nem érvényes, a megindító sebesség független a szemcseátmérőtől (később rámutatunk arra, hogy a hidraulikailag kicsiny szemcsék tartományában ettől eltérő törvényszerűséget tapasztalunk). Velikanov vizsgálatai tehát kiterjedtek arra a tartományra is, amelyre a lamináris hártyán keresztül történő erőátadás jellemző. Ahhoz azonban, hogy a hordalékmegindulás jelenségének egész tartományára kiterjedő vizsgálatot végezzünk, az elméleti fejtegetéseink során leszűrt következtetéseinkből kell kiindulni. Mint megállapítottuk, a szemcsék megindulása szoros kapcsolatban áll a fenék kis környezetében kialakuló hidrodinamikai viszonyokkal. A szemcsék kimozdulása függ tehát a kimozdító erő nagyságától, a r

0d

2lr)-tó\, a vízbe merült szemcse 71 súlyától, (y—y») —- d

3-tól, valamint a szemcse viszonylagos nagyságától, a d/d értéktől (ő a lamináris hártya vastagsága). Ha a szemcsére ható erő és a vízbe merült szemcse súlya egy bizonyos határértéket elér, a szemcse kimozdul egyensúlyi helyzetéből. A viszonylagos kimozdító erő, r*-/(y— y

v) d nyilvánvalóan d/d függvénye, vagyis i^='(4) <"> így tehát gondolatmenetünkkel a Schields által kijelölt útra jutottunk el [17]. A (11) összefüggésre támaszkodva dolgoztuk fel Kalmár Gy. hordalékszemcsék megindulásával kapcsolatban végzett kísérleteinek adatait [11, 16]. A feldolgozás eredményeképpen az 5. ábrán található grafikont kaptuk. Ebből az ábrából kitűnik, hogy a hordalékszemcse megindulása három tartományra különíthető el. a) A d/ő< 1 viszonylagos szemnagyságok tartományát kettős logaritmikus léptékben egyeti.ímm] 0.20 nes jellemzi. Ebben a tartományban a szemcsére való erőátadás a lamináris hártya közvetítésével történik. Ezt a kapcsolatot a T k y—7«I/j5 67 ]ldö [kg/m

2] (12) egyenlet jellemzi, amely tehát a hidraulikailag kicsiny szemcsék stabilitási viszonyait fejezi ki. Ez az eredmény arra mutat, hogy Velikanov vizsgálataitól eltérően [18], a hidraulikailag kicsiny szemcsék tartományában is függ a kritikus elmozdító feszültség (illetve a kritikus fenéksebesség) a hordalékszemcse átmérőjétől. b) Ha l<d/ő<10 a lamináris hártya a szemcsék mögött leszakad és egyre fokozottabban érvényesül a zárt örvények erőátadó hatása. Ebben a tartományban djö — 2 mellett a T k (y—yv)d viszonyszám eléri a minimális értékét. c) A c£/ő> 100 értékek esetében a szemcsére való erőátadásban már kizárólag a zárt örvények hatása érvényesül. Ebben a tartományban T* = 0,055 (y — y„) d [kg/m

2], (13) vagyis a hidraulikailag nagy szemcsék stabilitása független d/b-tói. 4. A hordalékmozgás állapotai A fenékhordalék mozgása, mint korábban már említettük, a mederfenék különböző alakulása mellett következhet be. Ez e téren végzett elméleti vizsgálatok mindmáig nem vezettek elfogadható eredményre. Csupán néhány részletkérdés elméleti úton való megközelítése járt sikerrel [7]. Az általános, a mederfenék alakulását minden mozgás állapotában egységesen megmagyarázó elméleti vizsgálat azonban még nem áll rendelkezésünkre, aminek az a magyarázata, hogy a hordalékmozgás alapkérdései sem tekinthetők tisztázottnak. Éppen ezért a különböző kutatók a kérdést kísérleti úton igyekeznek megközelíteni. Az első figyelemre méltó eredmény Liu, H. K. [13], illetve Albertson, M. L.. Simons, D. B. és Richardson, E. V. [1] nevéhez fűződik. Az említett szerzők a hordalékmozgás különböző állapotait vizsgálva, határozott kapcsolatot találtak az u

x/w io'

! 2 < e sio~' 2 i e 8)0° 2 te ü. ábra. A viszonylagos elmozdító erő és a hordalékszemcse viszonylagos nagysága közti összefüggés <t>ue. 5. 3aeucuM0cmb Mexcdy 0mH0cumenbHOü eAeicyufeü CUAOÜ U omHocumeAbHoü ecAUHUHoií HÜHOCHOÜ Hacmuijbi Fig. 5 Relationship betueen the relatívz drag force and the relatíve partiele size