Hidrológiai Közlöny 1967 (47. évfolyam)

4. szám - Dr. Bogárdi János: Kapcsolatok elméleti vizsgálata a vízfolyások hordalékszállításánál

Hidrológiai Közlöny 1967. 4. sz. 215 Kapcsolatok elméleti vizsgálata a vízfolyások hordalékszállításánál DB. BOGÁRDI JÁNOS az MTA lev. tagja* Bevezetés A vízfolyások hidraulikájának közismerten egyik legbonyolultabb fejezete a hordalékmozgás. A hordalékmozgás jelensége a folyószabályozás mellett csaknem valamennyi vízimunkálatnál figyelembe veendő. Ez a körülmény magyarázza, hogy mind szélesebb körben szükséges hordalékkutatásokat végezni. Nehéz lenne hiánytalanul felsorolni a hordalékmozgással kapcsolatos valamennyi feladatot, mivel ezek a vízimunkálatok gyakorlati megoldásai szerint és ehhez igazodva a legkülönbözőbb formában jelentkeznek. Vannak persze alapvető kérdések, amelyek bár a hordalékmozgást, mint fizikai jelenséget szinte elméleti alapokon jellemzik, mégis gyakorlati feladatok megoldásánál is nélkülözhetetlenek. Ilyenek pl. a hordalékanyanvagra jellemző kritikus állapot, amely tulajdonképpen a nyugvás-mozgás határállapota, valamint a szállítható, illetve a ténylegesen szállított hordalékmennyiség, vagyis a hordalékhozam, végül a mozgó hordalék megállásának, illetve leülepedésének állapota. Alapvető az a kérdés is, hogy a hordalék a fenéken gördülve, vagy a vízben lebegtetve mozog-e. Mindezeket különböző módon lehet meghatározni. A kritikus állapotot jellemezhetjük a sebességekkel vagy a hordalékmozgató erővel. A liordalékhozamot, a hordalékszállítást is lehetséges a sebességekkel, a hordalékmozgató erővel, vagy a vízhozamokkal kifejezni. Különböző módszereket választhatunk annak eldöntésére is, hogy görgetett, vagy lebegtetett hordalékmozgással kell-e számolnunk. Az ülepedést is természetesen sokféleképpen határozhatjuk meg. Az alapkérdések tisztázásánál az egyes fizikailag értelmezett mennyiségek mellett, mint a sebesség, a hordalékmozgató erő, más, a folyadékmozgást jellemző sajátosságokat is figyelembe kell venni. így a vízmozgás milyensége, a turbulencia mértéke és sok más körülmény is szerephez juthat. Az alapkérdések megoldása sem egyszerű feladat tehát és általában csak bonyolult kapcsolatok segítségével lehetséges. Az alapvető kérdések mellett nyilván számos további fontos részletet is ismernünk kellene. Elegendő itt a mederformák milyenségére rámutatni [1]. A hordalékmozgás történhet sima mederfenéknél, de mozoghat a hordalék úgyis, hogy hullámbarázdák, dünék jelentkeznek. Az is nyilvánvaló, hogy a mederformák méreteik, kiterjedésük és szerepük szerint nagyon különbözők lehetnek. Ma már nagyon célszerű különbséget tenni a makro-, mező- és mikro-formák között. Míg a makro-formák, de esetenként még a mezo-formák is a legtöbb vízimunkálatnál erősen éreztetik ha* Építőipari és Közlekedési Műszaki Egyetem, Vízépítési Tanszék. tásukat, a mikro-formák elsősorban a jelenség fizikai lefolyását befolyásolják. Bonyolítja a kérdést az a körülmény is, hogy a hordalékmozgás nagymértékben befolyásolja magát a vízmozgást, a vízszállítást is. A kutatások kezdeti szakaszában meg kellett elégedni azzal, hogy az érdességet és mederviszonyokat egy-egy összetett sebesség-, vagy vízhozam tényezővel fejezzék csak ki. Később felmerült a hordalék, illetőleg a mederanyag milyenségének a figyelembevétele, míg a legújabb vizsgálatok világosan mutatják a hordalék mozgás milyenségének és a mederformák sajátságainak a befolyását is. Csakúgy, mint minden más hidraulikai feladatnál, a hordalékmozgással kapcsolatos valamennyi kérdésnél is gyakorlatilag könnyen alkalmazható kapcsolatokra, összefüggésekre van szükségünk. A hordalékmozgást napjainkig nagyon sok kapcsolattal jellemezték. A kapcsolatok egy része elméleti megfontolásokon alapszik, egy jelentős része pedig fizikai alapok nélkül, csupán a keresett függő változónak bizonyos független változóval, vagy változókkal adott észlelési körülmények mellett mutatkozó viszonylag szoros korrelációján nyugszik. Ismeretesek természetesen azok a harmadik csoportba sorozható és nyilván a legértékesebb kapcsolatok is, amelyek elméletileg levezetett és kísérletileg igazolt összefüggéseket határoznak meg. A gyakorlati feladatok megoldásához természetesen a legmegbízhatóbb és viszonylag a legpontosabb kapcsolatokat kell használnunk. Ebből a célból tehát szinte valamennyi közreadott és ismert kapcsolatot felül kell vizsgálnunk. A felülvizsgálatnak ki kell terjednie a kapcsolatok fizikai megalapozottságára, de a kísérleti eredményekkel való megegyezésére is. A kapcsolatok fizikai alapjai több esetben még elméleti alapokon levezetett összefüggések esetén sem teljesen tisztázottak. Az irodalomból ismert módszerek segítségével meghatározott kapcsolatoknál többször bizonytalanság, rendszertelenség mutatkozik abból a szempontból is, hogy a „független" változók nem mindegyike független valójában egymástól. Mindezeket figyelembevéve legelőször is a kapcsolatok elméleti alapjainak, a kapcsolatok formai összetételének és alakjának tisztázásával foglalkozunk. Ennek kapcsán új módszert vezetünk be a fizikai jelenségeket meghatározó kapcsolatok felállítására. Végül megemlítjük, hogy a tanulmány szerves részét képezi ,,A hordalékszállítás alapjelenségeinek és öszszefüggéseinek meghatározása" című átfogó akadémiai témának. Az ezzel a témával kapcsolatos kutatásokkal a MTA keretében működő kutatócsoport és ennek a VTTUKI-hoz kihelyezett részlege foglalkozik. ígv a