Hidrológiai Közlöny 1964 (44. évfolyam)
7. szám - Dr. Hankó Zoltán: Nyílt felszínű vízfolyások hordalékszállító-képessége
307 Hidrológiai Közlöny 1964. 7. sz. HIDRAULIKA Nyílt felszínű vízfolyások hordalékszállító-képessége DE, HANKŐ ZOLTÁN* A vízfolyásoknak azt a képességét, hogy szilárd részeket, hordalékot képesek magukkal ragadni, hordalékszállító-képességiíek nevezzük. A hordalékszállító-képesség a vízfolyás hidraulikai és geometriai jellemzőinek a függvénye. A nyílt felszínű vízfolyások tényleges hordalékhozama a természeti körülményektől függ. A hordalékhozam meghatározása a hidrometria feladata. A továbbiakban csak a nyílt felszínű vízfolyások hordalékszállító-képességének meghatározásával foglalkozunk. A kérdésnek kiterjedt irodalma van, amelyet mi Bogárdi János vizsgálatainak felhasználásával foglalunk össze. Bogárdi János kutatásai során — egyebek között — felhasználta H. K. Liu, M. L. Albertson, D. B. Simons ós E. V. Richardson amerikai kutatók elméleti és kísérleti vizsgálatait is. Valamely nyílt felszíni vízfolyás fajlagos hordalékmozgató erejét, (amely csak arányos, de nem egyenlő a hordalékszemre ható erővel) a következő összefüggésből számíthatjuk : T 0 = y,R I = y/hl, (1) ahol T 0 — a fajlagos hordalékmozgató erő [g/cm 2], y t — az áramló folyadék fajsúlya [g/cm 3], R — a keresztszelvény hidraulikai sugara [cm], I — a hidraulikai esés [—'], h — a folyadókmozgás mélysége, amellyel — szóles, lapos meder esetében — a hidraulikai sugarat felcserélhetjük [cm], A meder fenekét képező hordalék mozgását tekintve több állapotot különböztethetünk meg. Nyugalmi állapot esetén az elragadó erő kisebb, mint a hordalék megindításához szükséges kritikus hordalékmozgató erő. Ha az elragadó erő a kritikusnál nagyobb, a görgetett hordalék megindul. A mozgás kialakulhat: sima fenékkel, hullámbarázdákkal, dünékkel, átmeneti jelleggel ós antidünékkel. Elméleti megfontolások alapján levezethető és kísérleti megfigyelésekkel igazolható, hogy a mozgásállapotot jellemző hordalékmozgató erő — egyebek között — függ a hordalék szemátmérőjének valamilyen hatványától, a hordaléknak a folyadékban mérhető fajsúlyától és a mozgásállapot jellegétől. Különösen érdekes a nyugvásmozgás határát jellemző kritikus hordalékmozgató erő: Tk = fk[d n, ( Y h~ Y l),X)], (2) ahol rle — a nyugvás-mozgás határát jellemző kritikus hordalékmozgató erő [g/cm 2], d — a hordalék szemátmérője [cm], n — a hatványkitevő [—], y h — a hordalók fajsúlya [g/cm 3], y f —a folyadék fajsúlya [g/cm 3], X — a hordalókszem alakjától, a hordalék szemösszetételétől, a folyadék viszkozitásától stb. függő mennyiség. * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. A kísérleti vizsgálatok tapasztalatai szerint, ha a hordalék kvarc-kavics, amelynek a fajsúlya yh = yie — 2,65 g/cm 3 és a folyadék víz, amelynek a fajsúlya y/ = y v = 1 g/cm 3, akkor a kritikus hordalékmozgató erő, ha d ^ 0,0145 cm ; r^ [g/cm 2] = 0,00182 dfc™ (3) es 0,0145 cm ; r^g/cm 2] = 0,0774 d lcm ]. (4) Ha a hordalék és a folyadék fajsúlya yh, ill. yf, azaz nem kvarc-kavicsról és vízről van szó, akkor a kritikus hordalékmozgató erő értékét a (3) és a (4) egyenletek segítségével meghatározhatjuk, csak a faj súlykülönbséget figyelembe kell venni: yh — y i , rle — T. y t — yv 1 (5) ahol T|. — a vízáramlásban kvarc kavicsra ható kritikus hordalókmozgató erő [g/cm 2], t k — tetszőleges folyadékáramlásban, tetszőleges fajsúlyú hordalékszemre ható kritikus hordalókmozgató erő [g/cm 2], yk = 2,65 g/cm 3 — a kvarc kavics fajsúlya, yv — 1,00 g/cm 3 — a víz fajsúlya, yh — a hordalék fajsúlya [g/cm 3], yf — a folyadék fajsúlya [g/cm 3]. Ezt is figyelembe véve, ha d ^ 0,0145 cm ; r k l 0,118 [cml = 0,001103 d , , yh yf J [cm] es Ti 2 yh — yi d ^ 0,0145 cm; [cm] = 0,04691 d [ Cm](6) (?) A (6) és a (7) egyenletet az 1. ábrán 1 és 2 számmal jelöltük. A kísérletek alapján a mozgás különböző állapotait elválasztó függvények is meghatározhatók : A sima fenék és a hullámbarázdák kialakulásával járó mozgásállapot közötti határ : Tm l [cm] = 0,00188 d°/ U* yh — y/ L J r c mi (8) A hullámbarázdás és a dűnés mozgásállapot közötti határ : -ÜÜL_[cm] = 0,00918 yh — y i (9) A dűnés és az átmeneti mozgásállapot közötti határ: T " [cm] = 0,02547 (10) y h y/ L J [cml V '
