Hidrológiai Közlöny 1967 (47. évfolyam)

12. szám - Rákóczi László: Újabb irányzatok a hordalékmozgás laboratóriumi kutatásában

Rákóczi, L.: A hordalékmozgás laboratóriumi kutatása Hidrológiai Közlöny 1967. 12. sz. 531 mind a hat keveréket beépítettük a 13 m hosszú, 0,5 m széles, egyenes kísérleti csatornába, és vízszintes feneket alakítottunk ki abban. A csatornában áramló víz sebességét fokozatosan növeltük úgy, hogy minden fokozatban megvártuk a permanens mozgásállapot kialakulását. A lumineszcens szemcsék mozgásának kezdetét ibolyántúli fényt adó kézilámpa segítségével könnyen és jól megfigyelhettük. A lámpa különleges fényszűrő üvegből készített búrája a belsejében levő közepes nyomású higanygőzlámpa által előállított fényspektrumból csak a lumineszcens bevonat gerjesztéséhez szükséges hullámhosszúságú ibolyántúli fénytartományba eső sugárzást engedi át, a látható fényt pedig majdnem teljesen visszatartja. A szemcsék megindulását két fázisban rögzítettük : 1. egy-két szemcse szabálytalan időközben megmozdul, majd több másodperces szünet után mások mozdulnak ki helyükből („kimozdulási állapot"); 2. a mozgás szaporább, a kimozduló szemcsék rövid időközökben követik egymást, de a mozgás még nem általános („kritikus állapot"). Az első mozgásállapothoz tartozó középsebességet , ,kimozdítási sebesség"-nek, a másodikhoz tartozót „kritikus sebesség"-nek neveztük. Miután mind a hat keveréket a leírt módon megvizsgáltuk és az egyes jelzett frakciók mozgásállapotaihoz tartozó hidraulikai jellemzőket megmértük, ugyanabba a kísérleti csatornába egymás után beépítettük a három — közelítően homogén eloszlásúnak tekinthető — lumineszcens szemcsefrakciót is, és a vizsgálatot megismételtük. A kapott eredmények — melyek az elmondottak alapján legalábbis egymás között feltétlenül összehasonlíthatók — világosan mutatják azt a hatást, amelyet az egyes frakciókba tartozó szemcsék megindulására —

1 azt elősegítő vagy hátráltató értelemben — a környezetükben levő, náluk nagyobb és kisebb szemcsék kifejtenek. A kimozdítási és a kritikus középsebességek ábráját szemügyre véve (2. ábra) az egyik legérdekesebb megállapítás az, hogy míg önálló beépítés esetén a sárga, kék és piros jelzett frakciók kritikus mozgásállapotai jól elkülönülve és az előbbi sorrendben követték egymást, addig keverékben minden esetben a középső (kék) frakció szemcséi érték el elsőnek a kimozdulási állapotot, mégpedig gyakorlatilag ugyanazon középsebességnél, mint önálló beépítés mellett. A szemnagyságban egymástól lényegesen eltérő sárga és piros frakció szemcséi egy ennél kb. 15%-kal nagyobb középsebességnél egyszerre mozdultak ki helyükből. Ez a középsebesség 77%-kal nagyobb, mint a sárga frakció önálló beépítés mellett mért kimozdítási középsebessége, és 14%-kal nagyobb, mint a piros frakció önálló kimozdulási középsebessége. Tehát a finom homok szemcsék keverékben lényegesen nehezebben, az apró kavics szemek pedig könnyebben mozdulnak ki helyükből, mint amidőn kizárólag azonos nagyságú szemcsék társaságában vannak. A középső, durva homok frakció szemcséinek kimozdulását a keverék többi szemcséi nem befolyásolják m 75 22 A • * f.. JELMA GYARMATI mozgása/lopat A Piros homogén fr & Kék homogén fr Sórgo homogén fr A Piros frakció tM9-2J0mm) ° K$k frakció HJS-WSmm) a Sargofrvkái (0M-0tf)mm) II. mozgási Ha pof ± Piros homogén fr * Kék homogén fr *Sörg. ' >W 0,125 0,200 0300 0,i00 0,500 0,600 0,700 Relatív szórás j^J 2. ábra. A kimozdítási és a kritikus középsebességek a függvényében Fig. 2. Pick-up and critical mean relocities in terms of d„ számottevő mértékben. A vizsgált keverékeket, mint szemcsehalmazokat, középértékükkel (d

g) matematikai statisztikai kifejezéssel élve az elsőrendű centrális nyomatékkal, valamint szórásukkal (a), azaz a másodrendű centrális nyomatékból vont négyzetgyökkel jellemeztük. Egjazarov, aki ugyan nem végzett erre vonatkozóan kísérleteket, beható elméleti vizsgálatainak eredményeit a közelmúltban több tanulmányban tette közzé [10,11]. Egjazarov nem az általunk is alkalmazott és hazánkban általánosan elterjedt d

g átlagos szemcseátmérőt használja tanulmányában, hanem az adott vízhozamnál görgetett hordalék és a mederanyag átlagos szemcseátmérőinek számtani középértékét. Megállapítja, hogy amennyiben a keverék vizsgált frakciója kissebb, mint az említett értelmű átlagos szemátmérő, a frakció szemcséinek mozgathatósága kissebb, mint egyenletes szemösszetétel esetén, viszont ha a vizsgált frakció szemcséinek mérete nagyobb az átlagosénál, mozgathatósága nagyobb, mint egyenletes szemösszetételben. Ennélfogva az átlagosnál nagyobb szemcsék kimozdulása mintegy gyorsítja a keverék mozgását, az átlagosnál kisebb szemcsék kimozdulását viszont ezek a nagyobb szemcsék akadályozzák, árnyékoló hatásuk következtében. Kísérleteink eredményei összhangban vannak Egjazarov megállapításaival, azonban a mozgathatóságra bevezetett képlete nem minden esetben ad méréseinkkel megegyező eredményt. A Shieldsféle paraméterrel jellemzett mozgathatóság érté-