Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)
8-9. szám - Dr. Rákóczi László: Tapasztalatok az empirikus és fél-empirikus görgetett hordalékhozam összefüggésekkel kapcsolatban
Dr. Rákóczi L.: Tapasztalatok az empirikus Hidrológiai Közlöny 1971. 8—9. sz. 403 A fenti képletekben Qi az egyes vízhozammérési és rjgi a hozzájuk tartozó hordalék mérési eredményeket jelenti, n pedig a mérések számát. A szerző az Enns folyón végzett igen kiterjedt hordalékmérései alapján az alábbi összefüggést kapta a keresztszelvény hordalék- és vízhozamai között: ff„=C(Q-Q 0)» (5) Ez az egyenlet a C-7000/ / 2 ]/d és n— 1 100 10 1,0 helyettesítésekkel élve a Schoklitsch-íé\e képletet adja. Az eljárás csak a mért vízhozam és hordalékhozam tartományában ad többé-kevésbé megbízható kapcsolatot, melynek kiterjesztése a mederalakulás szempontjából nagy jelentőségű árvízi tartományra bizonytalan. 2. A csúsztatóerő-többleten alapuló összefüggések Számos empirikus, vagy félig empirikus képlet tartalmazza a meder felszínén fellépő tényleges T nyíróerő és a hordalékmozgás kezdetéhez tartozó T 0 kritikus nyíróerő különbségét, vagy hányadosát. Egyes esetekben a csúsztató sebességet alkalmazzák a TQ mértékeként és a i'^/w; aránnyal jellemzik a szemcse mozgat hatóságát (w az ülepedési sebesség). Az immár klasszikussá vált Du Boys képlet [10] ^ = 99 T( T_ T o) [kg/m-s], (6) melyben a tényezők mértékegysége cp [m 3/kg-s] és T [kg/m 2], több hasonló felépítésű összefüggés alapjául szolgált. A h vízmélységgel kifejezett r — yhJ, illetve T 0= yh 0I felhasználásával széles, viszonylag sekély medrű és közelítően állandó esésű folyók esetében a képlet így alakítható: g g=<p'h(h-h 0). (7) Donát, egészen más matematikai feltételzésekkel élve hasonló g g—Cr(r — T„) összefüggést vezet le [11]. A teljes meder görgetett hordalékszállítása Chang képletével [12] G G=~ T(T-T 0), (8) To ahol n a Manning-féle érdességi tényező. Az USWES összefüggése [13]: ö f=-(r-T 0) M, ahol m= 1,5-1,8. (9) 71 A fp tényező értéke főleg a hordalékszemcsék átmérőjétől és fajsúlyától függ. Meghatározására sokan végeztek laboratóriumi kísérleteket. A legismertebb ezek közül Straub vizsgálatsorozata [14], mely 4 mm alatti szemcseátmérőkre vonatkozik. A Du Uoj/s-típusú képletek alkalmazása természetes vízfolyásokon nehézségekbe ütközik. Ezek oka részben az, hogy a viszonylag kisméretű üvegcsatornákban meghatározott tényezők nem érvényesek természetes vízfolyásokon, másrészt az alap0,10 \ \ \ \ \ X - Vo oN —cr^ 0,01 0,1 A j 1,0 m 10 1. ábra. A Du Boys hordalékösszefüggés <p tényezőjének változása a dg/J függvényében [75] Puc. 1. H3MeHenue KO300uifuenma cp 3aeucuMocmu JJyGoa ÓAH HüHOCoe e (pyHKtfuu om d g/l (15) Fig. 1. Variation of the coefficient <p involved in the Du Boys bed-load relationsliip, with dg/I [i.5] feltételezések (a meder egész szélességére kiterjedő és egymás fölött több rétegben kizárólag a csúsztató erő hatására kifejlődő hordalékmozgás) a valóságban nem teljesülnek. Ezért ritkán és főleg durvaszemű, egyenletes összetételű medrek, nagyobb áramlási sebességek esetén használják. A korlátozott alkalmazhatóság ellenére a Du Boys képlet alapvető jelentőségű és a r 0, valamint a 9? értékek megfelelő megválasztásával egy adott folyószakaszra használhatóvá tehető. Tényleges görgetett hordalékmérések és a hozzájuk tartozó folyami hidraulikai paraméterek ismerete alapján Erkek úgy találta [15], hogy a cp egy-egy folyón sem állandó értékű. A mértékadó szemcseátmérő függvényében cp nagymértékben szóródik, de a dg/I viszonyszámmal közelítően lineáris kapcsolatvan van (1. ábra). Shields dimenzió nélküli összefüggése [16] tánrL l 0 (T-TQ ) 0 ) qi (yi>-y)h más hordalékhozam-képletekkel összehasonlítva általában túl nagy értékeket ad, meghaladva a Du Boys képlet eredményeit is (y a víz, y/, a hordalék fajsúlya). Eltérően a legtöbb tapasztalati összefüggéstől, dimenzió szempontjából helyes Meyer—Peter és Müller képlete is [17], melynek fő érdeme, hogy a legkülönbözőbb hordalékszemcseméretekkel, különféle nagyságú kísérleti csatornákban végzett átfogó vizsgálatokon alapul, továbbá, hogy követi a Froude-féle hasonlósági törvényt. Közismert általános alakja: ^ yRI=0M7(yh-yK,+0,25p^| (11) ahol g a nehézségi gyorsulás [m -s2], R a hidraulikai sugár [m], g' g a vízben mért fajlagos hordalék-
