Hidrológiai Közlöny 1967 (47. évfolyam)
12. szám - Rákóczi László: Újabb irányzatok a hordalékmozgás laboratóriumi kutatásában
532 Hidrológiai Közlöny 1967. 12. sz. Rákóczi L.: A hordalékmozgás laboratóriumi kutatása két az alábbi képlettel számítja: TIU 0,1 fki = (yh-yv)di ahol tici= a di átmérőjű szemcsét kimozdító kritikus csúsztató feszültség [g/cm 2], yn — a hordalékanyag fajsúlya [g/cm 3], y v= a folyadék fajsúlya [g/cm 3], di= a keverék tetszőleges szemcséinek átmérője. A vizsgált keveréknél a finom homok (sárga) frakció esetében— = 0,313; /JH=0,0625.Ezzelszemd g ben méréseinknél a sárga frakció szemcséi az apró kavics szemcsék kimozdulása nyomán, közelítően f 0= 0,053 értéknél kezdtek mozogni (3. ábra). A középső (kék) frakció esetében — = 1 és ezért fu = d g di = 0,06 , az apró kavics (piros) frakció esetén— = dg = 1,40 és f ki = 0,049. Mindkét utóbbi érték jól megközelíti a mérési eredményekből számított kimozdíthatósági értékeket, bár kissé alatta marad azoknak. A képlet feltehetően jó eredményeket szolgáltatna az első esetben is, ha a finom homok szemcsék a náluk nagyobb szemcsefrakcióktól függetlenül indulnának mozgásnak. Az eltérések másik oka a d g számításában mutatkozó különbség lehet. Az ismertetett kísérletsorozatot — hasonló eljárást követve — még két keverék csoporttal Wj 0,080,070,060,05• m 0,03 om0,01 I i 1 4 \ i ( 1. II. III. IV. V. JELMAGYARAZAl I mozgósállapot A Piros homogén fr B kek homogén fr Sárga homogén fr * A Piros frakció (2/S-iS0mm) ° Kék frakció (t 3S-1,86mm) D SórgafrakáóW-tMm) ^ II. mazgásóllopol Piros homogén fr * Kék homogén fr * Só iga homogén fr 0,125 0,700 0J00 0M>0 0,500 0,600 0,700 Relatív száras j^j 3. ábra. A Shields-féle mozgathatósági paraméter a függvényében Fig. 3. Shield's mobility parameter plotted against d a megismételtük. Az egyik esetben a vizsgált hordalékanyagok kizárólag a finom és durva homokszemcsék tartományába estek, és a közös átlagos szemátmérőjük 0,5 mm volt. A második esetben 5,0 mm átlagos szemátmérőjű kavicskeverékeket vizsgáltunk, melyek közül csak kettő tartalmazott homokfrakciót. A mérési eredmények lényegében megegyeztek az első kísérletsorozat eredményeivel: a d g-1 magába foglaló középső jelzett frakció szemcséi mozdultak ki elsőként a keverékekben, közvetlenül nyomukban a keverékek 1—20%-os szemátmérőjét jelentő finomabb jelzett frakció szemcséi, majd 15—20%-kal nagyobb középsebességnél a keverékek 90—95 súlyszázalékához tartozó durvaszemű jelzett frakció szemcséi kezdtek mozogni. A 0,5 mm középértékkel (cZ^-vel) jellemzett homokanyagoknál mind a középső, mind a durva homok jelzett frakció szemcséinek kimozdítási középsebességei határozottan, jelentősen (20—25%kal) növekedtek a szemcsehalmaz szórásának növekedésével. Az 1,6 mm középértékű homokos, kavics keverékcsoportnál ez a növekedés már csak a második mozgásállapotban és főleg a kavics frakciónál volt észrevehető, de kisebb mértékben (4—5%). Az 5 mm középértékű kavics-keverékek esetében ugyanilyen mértékű, de ellentétes értelmű változást tapasztaltunk: a kimozdítási, ilL a kritikus sebességek csökkentek a növekvő szórás, függvényében. Ez a jelenség feltehetően a szemcséket burkoló lamináris hártya többé, ill. kevésbé ép, összefüggő voltával van összefüggésben. A lamináris hártya állapotát jellemző d/ö' viszonyszám értéke azt mutatja, hogy az első keverékcsoportnál a hártya még folyamatosan burkolja a szemcséket (d/ö' = 0,4—2,8), a középsőnél már kezd felszakadozni (d/b' = 2—8), a kavics csoportnál pedig egyre inkább megszűnik szerepe a szemcsékre ható erők közvetítésében (djb'= 8—32). A zárt örvények és a függőleges pulzációs sebességösszetevők hatása egyre jobban érvényesül, és ezek —- kísérleti eredményeink bizonysága szerint — könnyebben kimozdítják az adott eltérő szemcsét, ha az nem csak hozzá hasonló, hanem tőle jelentősen eltérő nagyságú szemcsék szomszédságában helyezkedik el (vagyis, ha a keverék szórása nagyobb). Kísérletsorozatunknak a felsorolt megállapításokon kívül legfontosabb tanulsága, hogy vegyes összetételű szemcsehalmaz sem egyetlen szemátmérővel (d g, d 5 0, d 3 5 stb.), sem a szemátmérők különböző viszonyszámaival (d 6 0/d 1 0, d mn X/d g stb.), sem a szemeloszlási görbe alatti területtel, annak részeivel stb. nem jellemezhető egyértelműen. A jellemzés egyetlen szabatos módja a szemcsehalmaz középértékének és szórásának együttes használata. A szakirodalomban található és a kritikus középsebességre vonatkozó képletekkel végzett ellenőrző számításaink azt mutatták, hogy a vegyes szemösszetételű hordalékra alkalmazható képletek csak egy-két esetben adtak a mért középsebességértékekhez közelálló eredményeket. A közepes és a durva jelzett frakciók első mozgásállapotára Bogárdi i'k = 30 d 0' 4 5 [cm/s] képlete; második mozgás-
