Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)

5-6. szám - Török László: A műtárgyak közelében keletkező kimosások vizsgálata

Jegyzőkönyv Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 5. sz. 357 UTl'YR A TTT TT7" \ A szerző új megvilágításban foglalkozik a műtárgyak közelében AXU-^L\r\ U L/lIVrl keletkező kimosások kérdésével. Rámutat a régebbi elméletekben mutatkozó hiányosságokra és lefekteti a kérdés helyes vizsgálatának elméletj alapjait. A műtárgyak közelében keletkező kimosások vizsgálata TÖRÖK L kS Z LŐ Szemcsés hordalékú természetes vízfolyás medrébe épített mű (hídpillér, sarkantyú, duzzasztómű stb.) körül rövid idő elmúltával jelentős méretű kimosások keletkezhetnek. Ez arra mutat, hogy a beépített mű az eredeti áramképben olyan változtatásokat eredményezett, amelyek elősegítik a szemcséknek az egyensúlyi helyzetükből történő kimozdulását, illetőleg ezek elszállítását. Ennek a tanulmánynak a célja ezeknek a változásoknak a vizsgálata az egyes hatások nagyságrendi érzékeltetése útján. Az eddigi kimosás-elméletek kritikai vizsgálata Az eddigi kimosás-elméletek általában abból indulnak ki, hogy a mederfeneket alkotó szemcse akkor mozdul ki egyensúlyi állapotából, ha a szemcse közvetlen környezetében a pillanatnyi sebesség meghaladja a kimosás szempontjából kritikus halársebességet. A mederbe épített mű hatására a szemcse közvetlen környezetében levő sebesség még változatlan középsebesség esetén is többszöröse lehet a mű megépítése előtti sebesség értékeknek [2], A mű ugyanis egyrészt olyan módon változtathatja meg a függőleges menti sebességeloszlást, (1. ábra) hogy ezzel megnövekedhetik a fenék menti átlagsebességértéke, másrészt erősebb turbulenciát és a sebesség nagyobb mértékben előálló pulzálását eredményezheti és ezzel a pillanatnyi sebesség értéke újra megnövekszik a már egyszer növelt átlag értékhez képest (2. ábra). Sok esetben azonban még az ilyen módon 3—5-szörösre növekedett helyi sebesség sem okolja meg az erős kimosást. Különösen ez a helyzet pl. a már kialakult kimosási tölcsérek további megbontása esetén (3. ábra). Fel kell tennünk, hogy a művek a helyi sebességek növelésén felüli egyéb hatást is gyakorolnak az áramlásra. 1. ' 2. 1. ábra. A sebességábra változása a fenéksebesség jelentős nevekedését eredményezheti. <J>ue. 1. H3MeHenueM 3nwpu cKopocmu Moxcem SMJWsambCH 3Hamime/ibHoe yseAimemie ÖOHHOÜ cKopocmu Fig. 1. Changes in velocity distribution may increase bottom velocities significantly. Az áramló folyadékban levő szilárd szemcsére haló erők Az áramló folyadékban levő szilárd szemcsére a következő erők hatnak : 1. a szemcse önsúlya, 2. a szemcse által eltérített vízszálak hidrodinamikus nyomása (alaki ellenállás), 3. a szemcse felületén átadódó súrlódó erő (súrlódási ellenállás), 4. a főáramlás nyomáseloszlása miatt a szemcsére átadódó erő. 5. a mederről átadódó reakció. A szemcse önsúlya az áramlástól függetlenül mindig hat. A 2—4. pontok alatt felsorolt aktív erők közül lamináris áramlásban vagy a turbulens mozgás lamináris határrétegében a súrlódási ellenállás, turbulens mozgásban az alaki ellenállás szerepe a döntő. A kimosás szempontjából „kritikus határsebesség" képletének meghatározásánál a fenéken levő szemcsére aktív erőként általában csak a súrlódási és alaki ellenállásnak megfelelő erőket 2. ábra. A maximális helyi sebesség lényegesen felülmúlhatja az átlagértéket. Que. 2. MancuMOAbHaa MecmHan CKopocmb cyufecmeenno Moytcem npeebiuiamb cpednww eeAUiuny Fig. 2. Maximum local velocities may be greatly in excess of the mean value. 3. ábra. A sebességeloszlás a kialakuló kimosási tölcsér helyén nem okolja meg a további kimosást. <t>ui. 3. PacnpedeAeHueM cKopocmu na Mecme eopoHKu pa3Mbi«a He oöocnoebieaemcH daAbneüuiuü pa3Mbie Fig. 3. Velocity distribution at developed scours fails to explain further extensions of the latter.