Hidrológiai Közlöny 1964 (44. évfolyam)

7. szám - Dr. Hankó Zoltán: Nyílt felszínű vízfolyások hordalékszállító-képessége

Hankó Z.: Hordalékszállító-képesség Hidrológiai Közlöny 1964. 7. sz. 309 = 0,0001. Kérdés, milyen szemnagyságú kavics anyagból kell a medret kiképezni, hogy kimosás ne keletkezzék. Kérdés továbbá, hogy mekkora hordaléktöménység engedhető meg az üzemvízcsatornában leülepedés, feltöltődés veszélye nélkül. (A hordalék fajsúlya : y\ = yk = 2,65 g/cm

3 ; a folyadék fajsúlya : yt = yv — 1,00 g/cm

3.) Az üzemvízcsatornában áramló víz elragadó ereje : T

0 = y

thl = 1-500.0,0001 = 0,05 g/cm

2. Kimosás nem keletkezik, ha az elragadó erő kisebb, mint a kritikus hordalékmozgató erő. Határesetben a kettő egyenlő egymással, azaz T„ = T*2, tehát a (7) egyenletből 0,05 = (2,65—1) 0,04691 d

g, ahol dg — a görgethető mederanyag szemátmérőjét jelenti. A mederanyag nyugalomban marad, ha 0,05 d

a ^ = 0,646 cm. 0 (2,65 — 1)0,04691 Kimosás tehát nem keletkezik, ha a mederanyag szemátmérője legalább 6,5 mm. A megengedhető hordalóktömónység meghatározásához a Laursen-invariánst használjuk fel. Tételezzük fel, hogy a lebegtetett hordalék szemátmérője : di = 0,005 cm < 0,0145 cmEhhez a szemátmérőhöz tartozó kritikus hordalékmozgató erőt a (6) egyenlettel számíthatjuk : Tkl = (2,65—1) -0,001103-0,005°

,U

8 = 0,00097 g/cm

2. Hogy a Laursen-invariánsnak a kérdéses esetre vonatkozó számértókét meghatározhassuk (a 2. ábrát használhassuk), ki kell számítani a T o 0,05 0 0,0303 cm VhVI 2,651 értéket. A Vh— Vt = 0,0303 cm és a di = 0,005 cm koordinátákkal jellemzett pontot a 2. ábrán felkeresve, megállapíthatjuk, hogy a Laurseninvariáns értéke : L ^ 16. A (12) és a (13) egyenletek átrendezésével felírhatjuk, hogy a megengedhető hordaléktöménysóg : c ^ 10

6= 10

6 • 16 • Tkl I 0,005 \

7/«/ 0,05 N — 1= 1190 g/m

3 V 500 1 V 0,00097 ) Feltöltődós tehát nem keletkezik, ha az üzemvízcsatornában áramló víz hordaléktöménysége kisebb, mint 1,2 kg/m\ A kísérleti vizsgálatok túlnyomó többségét kvarc-hordalékkal és vízzel végezték. Az ettől eltérő fajsúlyok esetében nagyobb hiba várható. Megfontolásokkal igazolható, hogy a folyadék hőmérséklete (viszkozitása) ugyancsak befolyásolja a jelenséget, de ennek hatását számítással jelenleg még nem tudjuk figyelembe-venni. Geschiebcfiihrungsfaliigkcit der Freispiegel-Wasserlauíe Dr. Z. Hankó Die Geschiebefülirungsfáhigkeit der FreispiegelWasserláufe ist die Funktion der hydraulischen und geometrischen Kennwerte. Der Geschiebedurchfluss hangt von den Naturgegebenheiten ab, und seine Bestimmung ist Aufgabe der Hydrometrie. Die spezifische Schleppkraft (Ráumkraft) eines beliebigen Freispiegel-Wasserlaufs kann mit der Formel(l) berechnet werden, in welchor r

0 = die Ráumkraft, yf — das spezifische Gewicht der strömenden Flüssigkeit, h — die Tiefe der Flüssigkeitsbewegung und I — die hydraulische Geffálle ist. Die zum Ingangsetzen der Bewegung notwendige kritische Schleppkraft ist in erster Reihe die Funktion des massgebenden Geschiebe-Korndurchmessers und des spezifischen Gewichtsunterschiedes zwischen dem Geschiebe und der Flüssigkeit. Die Gleichungen (6) und (7) zeigen den Zusammenhang zwischen der kritischen Schleppkraft und dem massgebenden GeschiebeKorndurchmesser, wo TA- die kritische Schleppkraft und yh das spezifische Gewicht des Gescliiebes ist. Der Zustand der an der Sohle vor sich gehenden Geschiebebewegung, kann veschiedenartig sein. Das Verháltnis zwischen der Schleppkraft und dem massgebenden Korndurchmesser des Geschiebes, habén wir — in den verschiedenen Phasen der Bewegung — in Abb.l veranschaulicht. Gleichung (12) ist eine, von den Laursen-schen Versuchsbeobachtungen unterstützte, auf Grund theoretischer Überlegungen abgeleitete Invariante, die zur Charakterisierung sámtlicher lieferbaren Geschiebedurchflüsse dient. In diesem Zusammenhang bedeutet c\h ausser den bereits bekannten Zeichen sámtlichen Geschiebedurchfluss der gleichbreiten Streifen des Wasserlaufes und q/ den Flüssigkeitsdurchfluss einund derselben Zone. Der Záhler des Invarianten ist eigentlich die Schwebstoffkonzentration, welche wir in der üblichen (g/m

3) Dimension erhalten, wenn wir dieselbe mit 10

6 multiplizieren (Gleichung 13). Den Zusammenhang zwischen den zur Charakterisierung der Schleppkraft, des massgebenden Geschiebe-Korndurch messers und des lieferbaren sámtlichen Geschiebedurchflusses dienenden Laursen-schen Invarianten enthált Abb.2. The Sediment Transporting Capacity of Open Walercourses By Dr. Z. Hankó The sediment transporting capacity of open watercourses is controlled by hydraulic and geometric parameters. Sediment transportation is a function of natural conditions and its determination is the task of hydrometry. The specific sediment moving force (pick-up force) of an open watercourse can be calculated from Eq.(l), where r

0 is the pick-up force, vf is the specific gravity of the transporting fluid, h is the depth of flow and I is the hydraulic gradient. The critical sediment moving force required for starting movement depends primarily on the effective partiele size of the sediment material and the difference between the specific gravities of the sediment and the transporting fluid. The relationship between the critical sediment moving force and the effective partiele size is given by Eqs. (6) and (7), where Tk is the critical sediment moving force and yh is the specific gravity of the sediment. Bed load may be transported at different regimes along the bottom. The relationship between the sediment moving force and the effective partiele size of the sediment is represented for different regimes of movement in Fig. 1. The invariant developed by Laursen on the basis of theoretical considerations supported by experimentál observations for deseribing the totál quantity of sediment that can be transported is given by Eq. (12). In this equation besides the notations introduced already qh is the totál sediment transportation in a strip of unit width of the watercourse, while q/ is the totál fluid discharge in the same strip. The denominator of the invariant is essentially the sediment concentration which is obtained in the convential g/cu. m units by multiplication with 10

6 as in Eq. (13). The relationship between the sediment moving force, the effective partiele size of the sediment and Laursen's invariant for deseribing the totál sediment which can be transported is shown in Fig. 2.