Starosolszky Ödön: Vízépítési hidraulika (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970)

XIV. Hordalékszállítás

6. Kimosások műtárgyak környezetében

Vízépítési műtárgyak általában megváltoztatják a hordalékszállítási viszonyokat. Részben a természetes állapothoz képest megváltoztatják az esési és sebességviszonyokat, részben ennek hatásaként a többnyire előttük leülepedő hordalék következményeként csökken a rajtuk átfolyó víz hordalékszállítása. így az alvízben — ahol nagyobb a turbulencia — általában nagyobb a hordalékszállító képesség, ugyanakkor az érkező víz kevesebb hordalékot tartalmaz.

Az egyensúlyi állapotra törekvő vízfolyás tehát a mederből hordalékot vesz fel, amelyből egy részt, mivel a szállítóképesség esetleg rövidesen csökken, ismét lerak, így a műtárgyak környezetében bonyolult kép alakul ki, amely esetenként változó és többnyire csak mozgómedrű kisminta segítségével követhető.

A különféle műtárgyakra vonatkozó kimosási vizsgálatokat átfogó elmélet hiányában nehéz összefoglalóan tárgyalni, ezért inkább csak néhány példát mutatunk be. A példák közül mintaként kissé részletesen tárgyaljuk a cső-műtárgyakból sugár- szerííen kibukó víz révén bekövetkező kimosás esetét.

A kimosás mértéke alluviális medrekben háromdimenziós sugár hatására elsősorban a következő tényezők függvénye:

a) a sugár kinetikus energiája a mederrel való érintkezés pillanatában,

b) a mederanyag jellemzői, mint a közepes ülepedési sebesség és az ülepedési sebességnek a szemcseeloszlásból következő szórása.

A kimosást ennek megfelelően szabályozni lehet

a) a kinetikus energia csillapításával,

b) a meder burkolásával, illetve megfelelő szemcseszerkezet előállításával.

Rouse, H. a mély, nyomott vízsugár okozta kimosást vizsgálta és a következő

következtetésekre jutott:

1. A kimosás mélysége az időben exponenciálisan változó függvényt mutat.

2. A kimosás két határértéke: legnagyobb sugárelterülés (~180°), továbbá a fenékkel párhuzamos sugár. Érdekes, hogy a nagyobb kimosást a legkisebb sugárelterülés esetében figyelte meg.

3. A kimosás mélysége — ha egyenletes a mederanyag — függ a sugár méretétől és sebességétől, a hordalék wm ülepedési sebességétől, valamint a kimosás időtartamától.

4. Ha | * — 1 j —0, a kimosás is közelít a zérushoz. Ezért a tényleges ülepedési

sebesség wm növelése viszonylag stabil medret eredményez.

Doddiah kísérletei szerint van egy olyan kritikus alvízi mélység, amelynél akár nagyobb, akár kisebb az alvíz, a kimosás egyaránt csökken.

Thomas különböző mélységű vízre hulló, kétdimenziós szabadon eső sugár hatását vizsgálta. A mederanyag közepes szemcsenagyságát állandó értéken tartották, de a szemcseszerkezeti görbe változott. Legfontosabb megállapításai:

1. a vízhozam növelése a meder mélyülésére nagyobb hatású, mint a hasonló arányú vízlépcső (esésmagasság) növelése, vagy az alvízállás csökkentése;

2. a Doddiah-féle kritikus alvízi mélység szintén kimutatható volt.

Hallmark, tovább fejlesztve Thomas kísérleteit, kimutatta, hogy

1. viszonylag kis mennyiségű felszíni védőanyag a kimosást nagy arányban csökkenti;

2. az egyenetlen szemcseeloszlás előnyösebb védelmet biztosít, mint az egyenletes;

3. a védőanyag növelése a kimosás helyén azonnal csökkenti a kimosást;

668