Hidrológiai Közlöny 1975 (55. évfolyam)
12. szám - Dr. Rákóczi László: Vegyes szemcseösszetételű hordalék kritikus sebességének meghatározása
548 Hidrológiai Közlöny 1975. 12. sz. Dr. Rákóczi L.: Vegyes szemcseösszetételű hordalék Jelmagyarázat a 7. ábrán 0,06- — iT 10,05 W -SP 0,04I 0,030,02 0,01© © ©® O 1,6-2,2 mm o 4,6- 5,5 mm A 7,0-10,0mm Egiazarov8,0 mm Shields d-5,0mm Egiazarov d^5,0mm Egiazarovd* 1,6 mm 'Shields d-1,9mm © © 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,6 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0. A szemcse-keverék szórása 0 [mm] 13. ábra. A jelzett szemcsefrakciók kritikus csúsztatófeszültségének változása a szemcse-keverék szórásának függvényében (dg—5 mm ) Fig. 13. Critical shear-stresses for the marked grain fractions as function of grain-size standard deviation (dg=5 mm ) jelzett frakció második mozgási fázisához tartozó középsebességek kismértékű ingadozásainak (12. ábra) átlagolása útján állnak elő. Feltűnő, hogy alig különböznek az 1,42 mm dg-jíí keverékcsoportra elfogadott vkc = = 44,5 cm/s kritikus közópsebességtől. Az egyes keverékek rc értékeinek átlaga (0,17 kg/m 2) is közel áll az említett keverékcsoport kritikus csúsztatófeszültségéhez (0,165 kg/m 2). Levi képlete (15) ebben az esetben is csak a legvegyesebb szemösszetótelű keverék esetén adott a mért vicchez közelálló kritikus közópsebesség-órtéket, a Stugyenyicsnyikov-képlet (21) pedig túlzottan magas (55 cm/s körüli) értékeket szolgáltatott. III. A szakirodalmi adatok és a kísérletek alapján levonható következtetések Az előzőekben részletesen ismertetett hazai jelzőanyagos kísérletekhez hasonló célzattal, de a lumineszcens méréstechnika igénybevétele nélkül külföldön Pantelopulos [15,16] és Neill [14] végzett laboratóriumi vizsgálatokat. Előbbi 1—30 mm mérethatárok között szén és homok-kavics anyagú hordalékokat, utóbbi 1—50 mm mérethatárok között szén- és üvegszemcséket (gömböket) vizsgált. Főbb megállapításaik az alábbiak: 1. A vegyes szemösszetételű mederanyag középső szemcsefrakciója közelítően azonos f e értéknél kezd mozogni, mint homogén frakcióként. 2. A közepesnél kisebb szemcsék a leárnyékolás következtében az 1. pont alattinál nagyobb, a közepesnél nagyobb szemcsék pedig annál kisebb f c értéknél indulnak mozgásnak. 3. Az egész szemcsekeverék mozgásának kezdetét a keverék közepes szemcseátmérőjének (d i 0) homogén frakcióként kialakuló kritikus/,, értékével jellemezhetjük. Ezek a megállapítások csak a d e = 1,5 mm átlagos szemcseátmérőjű hat keverék esetében fedik pontosan kísérleti eredményeinket. A d g = Q,5 mm átlagos szemcseátmérőjű öt keverékben ugyanis a d g-1 tartalmazó szemcsefrakció a homogén állapotbelinél 2%-kal alacsonyabb, illetve 17%-kal magasabb középsebességnél indult mozgásnak. A d g = 5,0 mm átlagos szemátmérőjű hat keverékben pedig a d gnél durvább frakció első kritikus sebességi állapota jellemzi legjobban az egész keverék csoport mozgásának kezdetét (2. táblázat). Az említett szerzők különböző összetételű, de nem azonos d g-jű szemcse-keverékeket vizsgáltak, így a Vkc, vagy a r e változásának irányzatára nézve (a szemösszetétel szórásának függvényében) nem adnak támpontot. Visszatérve a hazai kísérleti eredményeket összefoglaló 2. táblázatra, azt látjuk, hogy a nyugvásban levő vegyes szemösszetételű mederanyag csak a teljesen a homok-tartományba tartozó, 0,5 mm d g-jű keverék esetében kezdődik a legfinomabb szemcsefrakciók kimosódásával. A homokos kavics és a csaknem teljesen kavics tartományba eső 1,5 és 5,0 mm d g-jű keverékcsoportoknál az átlagos szemcseátmérő körüli frakció mosódik ki a legkönnyebben és a finomabb szemek csak ezek, vagy a még durvább szemcsék kimozdulása nyomán hagyják el nyugalmi helyzetüket. Ezt az 1. mozgásállapotot a 7—13. ábrák szerint a kritikus középsebessóg értékek jobban jellemzik, mint a kritikus csúsztatófeszültségek, mert keverékbeli értékeik jobban eltérnek a 2. mozgásállapotnál mért középsebességektől, mint a csúsztatófeszültségek (1. táblázat). Teljesen ez a megállapítás sem általánosítható, mivel a dg — 5,0 mm átlagos szemátmérőjű kavics-keverékek esetében ez a különbség mindössze 1,42 cm/s, viszont a csúsztatófeszültségek különbsége az „1" és az ,,5" mederanyag kivételével aránylag nagy (0,009 p/em 2). E kezdeti kimosás továbbfejlődése, tehát a 2. mozgásállapot a meder önburkolatának kialakulása szempontjából jelentős. Ehhez az 1. táblázat szerint a homok és homokos kavics anyagoknál viszonylag nagy (6—9 cm/s) középsebessóg-növekedós szükséges. A kavics-keverékeknél a középsebesség csak kis [mértékben (1,5—2,5 cm/s) növekszik az l. és 2. mozgásállapot között mindhárom vizsgált szemcsefrakciónál, míg a csúsztatófeszültségek különbsége itt fele akkora a dg-1 tartalmazó frakció esetében, mint a másik kettőnél (0,008—0,017 p/cm 2). A vizsgált szemcsetartományba (0,10—10,0 mm) tartozó, kohézió nélküli vegyes szemösszetételű medrek önburkolatának kialakulására vonatkozóan tehát az alábbi következtetéseket vonhatjuk le: 1. A kimosás megindulása szempontjából a vegyes szemösszetételű medrek jól jellemezhetők átlagos átmérőjű szemcséik kritikus középsebességével. A kimosást még nem okozó határsebességre nézve homok és homokos kavics medreknél Hjulström középérték görbéjéből a d g-nél leolvasható sebességérték jó közelítéssel elfogadható. Kavics medreknél Hjulström alsó határgörbéje is túlzottan magas értéket ad, ezért a d g-hez tartozó középsebesség 10%-os csökkentését javasoljuk.
