Hidrológiai Közlöny 1975 (55. évfolyam)
11. szám - Dr. Rákóczi László: Vegyes szemcseösszetételű hordalék kritikus sebességének meghatározása
486 Hidrológiai Közlöny 1975. 11. sz. Dr. Rákóczi L.: Vegyes szemcseösszetételű hordalék Turbulens áramlás a fenék köze/ében ' ^ífc-áoeo íz 40 60 80100 200 400 700 1000 7000 4000 70001000 Csúsztató sebesség Reynolds száma ^- = Re t. 5. ábra. A Shields-féle ellenállási tényező összefüggése a esúsztatósebesség Reynolds számával Fig. 5. Gorrelation of the Shields-parameter and Re t A közelítően azonos szemösszetétel esetén laboratóriumban mért Vfc értékekből adódó görbéken kívül a szerző feltüntette az izotóppal jelzett szemesefrakciók természetes mederben, vegyes szemösszetétel esetén mért V/ c értékeit is. Látható, hogy a kritikus fenéksebesség keverékben jóformán független a szemátmérőtől. Ami a vegyes szemösszetételű hordalék kritikus csúsztató feszültségét illeti, az Amerikai Kultúrmérnök Egyesület a Shields-féle dimenzió nélküli csúsztató feszültség, r% e =f e használatát javasolja [1] : t c 4 T* C = (Yh-y)d a = 3CD(a,+ 5,75lgO,6W ^ ahol Cp nevezetlen ellenállási tényező, melynek értékét a legtöbb hidraulikai kézikönyv grafikusan adja meg az iilepedési sebesség (w) Reynolds száma függvényében (.Re w = wd gjv), a r tényező, melynek értéke a csúsztató sebesség Reynolds-számának függvénye. A (26) összefüggés azon a feltételezésen alapul, hogy a kritikus állapotban a szemcsére ható fenéksebesség egyenlő a szemcse tiszta vízben mérhető iilepedési sebességével. 3 és 12 mm közé eső szemcseátmérők esetén (7D= 0,4 és a r= 8,5, így r*(. = 0,06 lesz. Ez megegyezik a csúsztató sebesség = = Ygh f) Reynolds-számának, Re^ — v^dg/r-nek nagyol)!) (2000 fölötti) értékeinél Shields által mért t* c értékével. Az Re* csökkenésével a r és Cp értéke növekszik, így r* c csökken és mintegy Re* = — 10-nél éri el minimumát 0,03-t (5. ábra). Meg kell jegyezni, hogy Shields nem görbével egyenlítette ki mérési eredményeit, hanem — éppen az észlelt paraméterek szórása miatt — jelentős szélességű sávot tüntetett fel. Shields túlnyomórészt egyenletes szemösszetételű hordalékokat vizsgált, ezeknél a szemcseméret értelmezése nyilvánvaló, keverékek esetén pedig a d 5 0-et használta d g helyett. Lényegében Shields eredményeihez jut más úton Egiazarov, aki a vegyes szemösszetételű hordalék egyes szemcsefrakcióinak (</,) kritikus csúsztató feszültségére vonatkozóan ad összefüggést [4]; (27) (yh - y)di A szerző feltételezi, hogv a szemcsék gömb alakúak, továbbá, hogy CD = 0,4, vagyis a turbulencia teljes. Egyenletes szemösszetétel esetén di = d g és ekkor az egyenlet jobb oldala a fent említett 0,06-ra redukálódik. A (27) összefüggés alakja viszonylag egyszerű, nehézkes azonban a d g átlagos jellemző szemátmérő meghatározása, mivel az Egiazarov megfogalmazása szerint a mederanyag, valamint a görgetett hordalék átlagos szemcseátmérőinek számtani középértéke. A mederanyag, de különösen a görgetett hordalék-mintavétel eredményeinek közismerten nagyfokú szórását tekintve, a d g meghatározása természetes vízfolyásokon a legtöbb esetben igen nehézkes és megbízhatósága kicsiny. Egiazarov megállapítja, hogy di>d g esetén <0,06, tehát a szemcse könnyebben kimozdul helyéből, mint ha di = d g lenne; di<d g esetén pedig T* c>0,06, azaz a szemcse kevésbé mozdítható ki helyéből, mint a di homogén szemcsefrakcióban. Ennélfogva a durvább szemcsefrakciók az első esetben elősegítik a hordalék mozgás megindulását, a másodikban pedig többé-kevésbé leárnyékolják a náluk kisebb szemcséket és így gátolják azok kimozdulását [4]. A keverék egészének kritikus csúsztatófeszültségét Egiazarov úgy fejezi ki, hogy a (27) összefüggésbe di helyére a görgetett hordalék r/ 5 0-ét helyettesíti. Megállapítja, hogy mivel a d 5 0ld g arány rendszerint jóval kisebb 1-nél, a leárnyékoló hatások következtében a keverék magasabb r c értéknél indul mozgásnak, mint a homogén szemcseösszetételű hordalék.
