Vízügyi Közlemények, 1942 (24. évfolyam)

3-4. szám - II. HORDALÉKMOZGÁS A FOLYÓSZABÁLYOZÁSBAN. írta: Dr. techn. Rogárdi János

HORDALÉK MOZGÁS A FOLYÓSZABÁLYOZÁSBAN 209 Az (1) képlettel bevezetett S hordalékmozgató erő tulajdonképen a mederfenék és a határréteg között fellépő nyíró erő. Vízszálas mozgásnál ez a két réteg között fellépő súrlódás, vagyis területegységenként dv (3) S = [i —, dm dv ahol fi az abszolút viszkozitás együtthatója, — pedig a sebesség gradiens (a sebesdm ség mélység szerinti fajlagos változása) a mederfenék közelében. Turbulens mozgásnál, ha az állandó и helyett a változó M

2, a ,,keveredési együtthatót" (Austausch coeff.) vezetjük be, a. nyíró erőt az előbbihez hasonlóan fejezhetjük ki: (4) = Л dm Azonban a viszkózus súrlódás, tekintet nélkül arra, hogy a mozgás vízszálas vagy turbulens-e, mindig fellép, s így a teljes nyíró erő a (3) és (4) egyenlettel megadott nyíróerők összege lesz. A turbulencia mértékét a sebességingadozásokkal fejezhetjük ki. Bármely pontnál az elhaladó vízrészecskék örvényléséből következik, hogy a mozgás sebességvektorához még további sebesség-vektorok adandók, általánosságban a fősebesség irányában és erre merőlegesen (vertikálisan és horizontálisan) fellépő pillanatnyi sebességek vektorai. Egy adott pontnál tehát az eredő sebesség pillanatról-pillanatra változik. Ennek következtében kis folyadéktömegek mozdulnak ki eredeti mozgási irányukból olymódon, hogy változó vertikális mozgást végeznek. Ily módon mozgásmennyiséget, tehát energiát visznek eredeti helyzetükből az újonnan elfoglalt rétegekbe. A „turbulencia" ugyanis természetesen energiát fogyaszt a vízfolyás teljes energiáját tekintve, de ugyanakkor a turbulens mozgásnál a sebességingadozások a fősebességből számított energián felül további kinetikai energiát jelentenek. A természetben minden nyilt medrű vízfolyás turbulens, vagyis mindig fellépnek vertikális erők is. A vertikális erők a vízfolyás belső erői, amelyek a hordalékszemre a fősebesség irányában ható erővel együttesen hatnak. Ily módon a hordalékszem a fősebesség irányában végzett mozgása mellett fölfelé irányuló mozgást, emelkedést is végez. Az eddigiekben a hordalékszemekre ható erőket állapítottuk meg. Bizonyos körülmények mellett a hordalékszeni mozgásba jön. A hordalékszem mozgása általában háromféle lehet: a) görgetett, b) ugráló, lüktetésszerű és c) lebegtetett. A görgetett bordalékmozgásnál (rolling) a hordalékszem az egyenetlen érdes mederfenéken mozog, mozgása tehát semmiképen sem azonos a tiszta gördülő mozgással. A görgetett hordalékszem állandóan érintkezésben van a mederfenékkel. A hordalékszem ebben az esetben a szemcsés mederfenéken úgy mozog, hogy az egyenetlenségeken, a mederfenék egyes kiálló szemcséin átgördül, vagy átcsúszik, de olymódon, hogy az érintkezés állandóan fennáll. 2 Botissinesq: „Essai sur la théorie des eaux courantes." Mémoires de l'académie des sciences de France (Sciences math, et phys.), XXII. Paris, 1877. Vízügyi Közlemények. 14