Hidrológiai Közlöny 1999 (79. évfolyam)

1. szám - Tamás Enikő: A Dunaújváros–Mohács közötti Duna-szakasz lebegtetett hordalék járásának vizsgálata

42 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1999. 79. ÉVF. 1. SZ. u*/v

s

s>0,10 a görgetett hordalékszállítás megindulása; u*/^ > 0,40 a lebegtetett hordalékszállítás megindulása, ahol u. = yfghl (Gráf, 1971). A vízfolyások hordalékszállítását összefüggések alkalmazásával, helyszíni mérésekkel vagy fizikai modellek alkalmazásával határozhatjuk meg. A különböző hordalékszállítási formákat a vízhozammal kapcsolatba kell hozni. A szilárd fázis számítására használt összefüggésekkel határozható meg a hordalékszállító képesség, vagyis adott hidraulikai feltételek mellett kiszámíthatjuk a vízfolyás hordalékszállító kapacitását. Megállapítható a ténylegesen szállított hordalék mennyiségének és a hordalékszállító kapacitásnak a viszonyából, hogy ha a kapacitás nagyobb a szállításnál, erózió és transzport, ha a kapacitás kisebb a szállításnál, hordaléklerakás és transzport; ha a kapacitás és a szállított mennyiség egyenlő, csak transzport megy végbe. Burkolt meder esetén a horda-lékszállítási kapacitás nem meghatározott. 3. táblázat A hordalékszállítás fajtái a mederfenékkel. A lebegtetett hordalékszállítás zónája: Zs

b < z < h. A lebegtetett hordalékszállítást tárgyalhatjuk a görgetett hordalékszállításból kiindulva, de az elemzések módszere miatt nem engedhető meg, hogy a két szállítási módot egyetlen kapcsolattal íijuk le. A lebegtetett hordalékszállítás megmagyarázható a diffúzió-áramlás elve alapján, ami a lebegtetve szállított részecskék helyi koncentrációjának függőleges eloszlását (c

s(z)) adja (Gráf 1993). Permanens egyenletes vízmozgás esetén a c

s(z), fuggély menti töménységeloszlás a folyadékban leírható a diffúzió-konvekció egydimenziós egyenletével. 0 = v

s

sdc

s/dz + d/dz(£ sdcjdz) (2.1) ahol c

s(z) a pontbeli töménység, e

s a folyadékban szuszpenzióban lévő szilárd részecskék diffiizívitása, v^ a részecskék ülepedési sebessége. Ez az egyenlet a szilárd részecskék turbulens diffúzióból (felfelé) és gravitációs mozgásból (lefelé) származó vertikális cserélődését mutatja, melyet a szedimentációs sebességgel (v^) fejez ki. A kapcsolat kis koncentrációk esetén érvényes: (l-c

s) = 1; c

s < 0,1 % (2.2) Ha az előző egyenletet integráljuk, a következő adódik. VhA + £ sdc

s/dz = C,

e = 0 (2.3) (Teljes hordalékszállítás a, = q

s

b + q

sJ Mederanyagból származó hordalékszállítás q» (Bed matenal load) Állandóan lebegtetett hordalék szállítása q™ (Wash load) (d < 0,06 mm) Görgetett hordalék q»b Lebegtetett hordalék q

M (d < 0,2 mm) Állandóan lebegtetett hordalék szállítása q™ (Wash load) (d < 0,06 mm) 2. ábra 3. ábra Ha a Qe konstans 0; akkor c

s = 0 a felszínen, és e

s = 0. Ebből a kifejezésből látszik, hogy bármely z^ < z < h mélység esetén vertikális egyensúly áll fenn a gravitációs mozgás és a koncentrációval adott mozgás között. Az is igaz, hogy a részecskék egységnyi térfogatra jutó szedimentációjának az aránya egyenlő a turbulens diffúziónak az egységnyi térfogatra eső arányával. Nagy koncentrációk esetén a következő feltevés áll fenn (Gráf 1971): VssC

s( 1 -c

s) + £ sdc

s/dz = 0 (2.4) 4. ábra A szuszpenzióban lévő szilárd részecskék és az oldható anyagok diffúzívitása között a következő a kapcsolat: Lebegtetett hordalék Lebegtetett hordalékszállításnak a hordalékszállítás azon módját nevezzük, ahol a részecskék a víz sebességével haladnak, esetenként leülepedve kapcsolatba kerülnek e

s = P

s.e

t (2.5) ahol [3

S arányossági tényező. Az apró szilárd részecskéknél, amelyek elég jól követik a folyadékrészecskék mozgását, p

s-t l-nek vesszük, a nagyobb szilárd részecskék e-