Vízügyi Közlemények, 1980 (62. évfolyam)
1. füzet - Stelczer Károly: A görgetett hordalék mozgása. I. rész
10 Stelczer Károly Karausev (1957) Samov eredményeit a kritikus szelvény középsebességekre (üszkc) is kiterjesztette. Mirchulava (1967) szerint viszont a kritikus fenéksebességekre a "fcmax = a "fcmin = !> 4 1 "fcmin (4) összefüggés áll fenn. Egész más szempontból próbálta Shields (1936) jellemezni a görgetett hordalék mozgásának kezdetét, a kritikus állapotot. A különböző „hordalékmozgató erőhöz" meghatározta — a kritikus értéken felüli — egységnyi idő alatt szállított hordalékmennyiségeket és az így nyert összefüggést extrapolálta a csökkenő „hordalékmozgató erők" irányába addig a pontig, ahol a hordalékhozam nullára csökken. Ehhez a ponthoz tartozó „hordalékmozgató erőt" „kritikus hordalékmozgató erőnek" nevezte el és fogadta el a mozgás kezdetének. Összefoglalóan megállapíthatjuk, hogy a kritikus állapotot a kutatók igen különbözőképpen értelmezték. Az eltérő értelmezés egyben azt is jelentette, hogy a hozzárendelt, kimozdításhoz szükséges erő (kritikus vízsebesség vagy kritikus hordalékmozgató erő) nagysága is eltérő. Igen lényeges tehát a kritikus állapotnak az egységes értelmezése. 2. A kritikus állapot szabatos jellemzése A kritikus állapot jellemzésére általánosan alkalmazott kritikus sebesség vagy kritikus „hordalékmozgató erő" tulajdonképpen egy közepes értéket jelent. Ez egyenesen következik abból a módszerből, amellyel a laboratóriumokban a vizsgálatokat végrehajtották. Egy adott szemnagyságú hordalék megindulásához tartozó kritikus vízsebességet (hordalékmozgató erőt) üvegcsatornában általában úgy állapítanak meg, hogy a kísérletet többször megismételve minden egyes esetben meghatározzák azt a kritikus sebességet (kritikus hordalékmozgató erőt), amely mellett a hordalékszem megindul és ezen kritikus sebességek (hordalékmozgató erők) középértékét fogadják el az adott szemnagyságú hordalék kritikus állapotát jellemző kritikus sebességének (kritikus hordalékmozgató erőnek). A mérési eredmények (a mintaelemek) véletlen jellegű ingadozást mutatnak, jelezve, hogy egy adott kavicsszem megindulása véletlen jelenség. Üvegcsatornában a megindulást befolyásoló paraméter (pulzáció, vízmélység stb.) hatása soknál kisebb, mint természetes vízfolyásokban és a mintaelemek kis szóródása (véletlen jellegű ingadozása) következtében természetesnek adódott az adott kavicsszemnagysághoz egy átlagos vízsebességérték meghatározása. Könnyen belátható, hogy természetes vízfolyásokban (főként a nagyobb pulzáció és a csavaráramlás hatására), továbbá vegyes szemszerkezetű görgetett hordaléknál a kritikus vízsebességek (fenéksebességek) nagyobb értékekkel szóródnak az átlagos érték körül (a mintaelemek véletlen jellegű ingadozása nagyobb), mint az üvegcsatornában végrehajtott kísérleteknél. Ebben az esetben csak az átlagértékek figyelembevétele igen nagy hibákat, ill. bizonytalanságokat okozhat. A természetbeni mérések eredményei (Stelczer, 1979) is azt mutatták, hogy egy adott szemnagysághoz egy olyan minimális fenéksebesség tartozik, amelynél kisebb sebesség mellett nincs mozgás, az adott szemnagyságú hordalékszemek állnak, és létezik olyan fenéksebesség is, amely mellett az adott szemnagyságú görgetett hordalékszemek mind mozgásba kerülnek. A kritikus állapot kezdeti (egy-egy kavicsszem megindulása) szakaszát jellemző vízsebességet (adott szemnagyság mellett) a kritikus fenéksebesség minimális értéke (elmozdulást nem okozó kritikus fenéksebesség) tffcmin adja.
