Hidrológiai Közlöny 1953 (33. évfolyam)

1-2. szám - Maurer Gyula: Egy a vízöblítéses földfejtéssel kapcsolatos hidraulikai kérdés vizsgálata

Ifi Maurer Gy.: A vízöblítéses földfejtés hidraulikája Hidrológiai Közlöny 33. évf. 1953. 1—2. S2. szemcsék ne ülepedhessenek le útközben. Minthogy azonban a csővezetékben a sebesség négyzetével arányosan növekszik az ellenállásként jelentkező csősúrlódási nyomásveszteség, a túlzottan nagy sebességgel való szállítás igen sok energiát fogyaszt és a csővezeték is rendkívül gyorsan elkopik. Tehát meg kell találni azt a leggazdaságosabb áramlási sebességet, amely a szilárd anyagot még biztosan szállítja, de a költségeket sem növeli meg túlságosan. A most felvetett kérdés, vagyis a csővezeték ellenállásainak kiértékelése és ennek alapján a csővezeték gazdaságos teljesítőképességének vizsgálata, szintén érdekes gyakorlati alkalmazása a hidraulikának, mégis nem képezi jelen értekezés tárgyát. Vizsgálódásaink tárgya most csupán a vízsugarakkal való földfejtéssel kapcsolatos kérdések kiértékelése. Földfejtés víz alatt Az előzőkben ismertetett esetben a föld lazítása, illetőleg szétaprítása céljából kilövelt vízsugár igen kis ellenállású közegen, a szabad levegőn keresztül teszi meg az utat a sugárcsőből (vízágyúból) való kilépéstől a talaj felületbe való ütközésig. Ezzel szemben az úszókotróknál, melyek szívócsöve a víz alá nyúlik le, a víz alatt kell a kotrandó földet a szívónyílás előtt fellazítani, s ez sokkal nehezebb feladat. és jut a szívócsövön, szivattyún és nyomócsővezetéken keresztül az ürítőhelyre. Azt azonban igen nehéz szabályozni, hogy a szívónyíláson beáramló víz mennyi szilárd anyagot ragadjon magával, s ennek következtében milyen tömény 3. ábra. Vízpuskákkal körülvett szívófej. Az általános elrendezés az, hogy a kotróhajó elejéről nyúlik le ferdén a víz alá a vastag szívócsövet magában foglaló meríték. Közvetlenül a szívócső alá van szerelve a vékonyabb nyomócső, mely a talaj lazítására és aprítására szükséges nagynyomású vizet vezeti a szívófejhez. A szívófej tulajdonképpen nem egyéb, mint a szívócső kitágított (néha egészen kiöblösített) vége: a szívónyílás, körülvéve a lazítóvizet elosztó gyűrűvel (3. ábra) vagy csőrendszerrel (4. ábra), mely a vízsugarak kilövelését végző kis sugárcsővégződésekbe: a vízpuskákba vezeti a lazítóvizet (lásd az 4. ábrát). A vízpuskákból kilövelő nagynyomású vízsugarak fellazítják, felkavarják a földet, melyet a szívónyíláson beáramló hatalmas vízár'azután magával ragad. A szívókotrókon a hajótestbe épített zagyszivattyú teljesítménye megszabja, hogy mennyi víz áramlik be másodpercenként a szívónyíláson 4. ábra. Az „Április 4." nevű kotróhajó szívófeje a vízsugarakkal. (sűrű) legyen a szivattyúzott zagy. Mindenesetre igen alaposan fel kell a szívónyílás előtt kavarni a földet vagy homokot, hogy kellő mennyiségben keveredjék a vízhez és ne haszontalanul fecséreljük el a szivattyú teljesítményét csaknem tiszta víz szállításával. Általában 10% szilárd anyagot szoktunk a zaggyal szállítani, de ez az arány egyenletes, finom szemcsékből álló talaj esetében 20—30%, sőt kivételesen 50%-ig is megnövelhető. A föld fellazításához szükséges erő A föld fellazításához, fejtéséhez szükséges vízsugár ereje két tényezőtől függ: a vízhozamtól és a vízsugár nyomásától. Előbbivel egyenesen arányos a kifejtett föld mennyisége: kétszer annyi víz kétszer annyi talajt képes kimosni, ugyanolyan nyomás mellett. A vízsugaras földfejtés sokkal lényegesebb tényezője azonban a víz nyomása, illetőleg a sugárcső elhagyása után a sebessége. A föld fejtésének munkáját, az összetapadt szemcsék közötti kohézió legyőzését és a szemcséknek eredeti helyzetükből való kimozdítását a víz eleven-ereje végzi, mégpedig annak nem a teljes nagysága a mérvadó, hanem csak a talajfelület egységére eső elevenerő. Ha az elevenerő kisebb a kohézióerőnél, akkor nem képes a vízsugár a talajt megbontani; s ilyen esetben teljesen céltalan lenne a vízhozam szaporítását megkísérelni, mert azzal nem növeljük a fe lületegységre jutó elevenerőt, hanem csak az öszszes egyidejűleg megtámadott felületegység menynyiségét szaporítanánk. Régebben nem lehetett az irodalomban kielégítő választ találni arra az önként felvetődő kérdésre, hogy mennyi energia szükséges a talaj megbontásához, illetőleg milyen nyomású (sebességű) vízsugár képes a különböző kötöttségű talajokat megbontani. Az újabb szovjet szakirodalom már mind többet foglalkozik ezzel a