A Magyar Hidrológiai Társaság XXXIV. Országos Vándorgyűlése (Debrecen, 2016. július 6-8.)

2. szekció. A VÍZKÁRELHÁRÍTÁS IDŐSZERŰ FELADATAI - 22. Dr. Rátky István (nyugdíjas): Csatornahálózatokban a lebegtetett hordalék mozgás-nyugvás határállapot vizsgálata

9

Érzékenység vizsgálat

Fent megadtuk azokat a paraméter értékeket (v, A, ps, A, h és c), melyekkel számítottuk a 2.ábra görbéit. Az említett bizonytalanságok, az egyes paraméterek vcr-re való hatásának mértéke alapvető fontosságú a csatornahálózat bővítését, rekonstrukciójának tervezését, vagy az üzemeltetési beavatkozásokat számító modellek adat-előállításánál.

A minimális és maximális kritikus sebességeket számító kiválasztott függvények nem tartalmazzák a c-t és közvetlenül a h-1 sem, így azokra vonatkozóan nem kellett érzékenység vizsgálatot végezni. A ú-tól való közvetlen függetlenség nem meglepő - Bogárdi (1971) mutatta ki, hogy egy laboratóriumi ~7 cm-es és egy dunai ~240 cm-es vízmélység esetén közel azonos volt a vizsgált hordalékszem kritikus sebessége. Megjegyezzük, hogy Tadaoki-Tsutomu (1980) összefüggése tartalmazza ezeket a paramétereket, de véleményünk szerint nagy c és h érékek esetén kb. d> 50 pm fölött túlságosan nagy v„ értékeket adnak. A koncentráció ilyen domináns hatása ellentmond annak az ismert összefüggésnek, ami c-nek az ülepedési sebességre való hatását fejezi ki. Irodalmi adatok (Breusers-Raudkivi 1991) alapján, D»< 40 esetén, cos = (1 -c)4’65co0 (ahol co0 a hordalék-mentes vízben az ülepedési sebesség). Ezen összefüggés alapján általában csatornahálózatban előforduló koncentrációknál c hatása elhanyagolható. Ugyanakkor ez az egy összefüggés veszi közvetlenül figyelembe a turbulencia hatását; a középsebesség növekedésével nő a turbulencia, aminek csökkenteni kellene a v„-t (azt a sebességet, aminél megmozdul, vagy szállítás állapotába jut a hordalékszem). A lejátszódó folyamat összetettségét hangsúlyozandó, meg kell említeni, hogy a nagyobb hordalékszemek esetén lehet, hogy a nagyobb tömegerő (gravitációs erő) dominál a turbulencia helyett.

Ahhoz, hogy csökkentsük az érzékenység vizsgálatnál a vc,-ra közvetlenül ható (figyelembe vett) paraméterek számát, először a csősúrlódási tényező vizsgálatát végeztük el. ’Tiszta’ nem hordalékos víz esetén köztudott, hogy a csősúrlódási tényező a csőfal relatív érdességétől (k/D, k a Nikuradse-féle homok-érdesség, D a csőátmérő) és a Reynolds-számtól (Re) függ ('Nikuradse-féle hárfa’, Moody-diagram). Az ismert diagramban a Re-szám foglalja magába a szelvény-középsebességet (v) és a viszkozitást, ami a hőmérséklettől, '/'-tői függ. A gyakorlatban a v és a T lehet ismert, ezért meghatároztuk a A = f(7) és a A = f(v) függvények diszkrét pontjait. A számítást Blasius- és Nikuradse közelítő összefüggéseit felhasználva végeztük el, (MI-10-291 3-85). A felvett értékek:

csőátmérő, D = 0,1; 0,4 és 0,7 m,

szelvény középsebesség, v = 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 0,75 és 1,0 m/s, hőmérséklet, T= 5; 10; 20; 30; 40 és 50 °C.

A 3.ábrán a függvény jellege mellett a számított értékeket táblázatosán is megadtuk. A vizsgált d < 200 pm hordalékszem-méretek esetén csak v < 0,2 m/s mellett lesz a hordalék a mozgás-nyugvás határán (lásd 2.ábra). Ekkor A = 0,0146 - 0,0445 intervallumban fog mozogni. Ugyanakkor nem szabad elfelejteni, hogy hordalékos vízről van szó, és amennyiben már leülepedés van, akkor a csőfal sem olyan sima, mint amit az alkalmazott (Blasius- és Nikuradse-) összefüggések (akár huzamosabb ideig használt csöveknél) feltételeznek.

Csatornahálózatoknál reális feltételezhető csősúrlódási tényező intervallum ismerete után végeztük el vc,-re az érzékenység vizsgálatot. A 4.ábrán szemléltetjük a hőmérséklet ( T, °C), a hordalék sűrűség (ps, kg/m3) és a csősúrlódási tényező (A) hatását a vcr,„;cn-ra és a vcr,„„„-re. (A d-tői való hatást maga a független változó mutatja.) A hőmérséklet egyrészt közvetlenül a ki-