Hidrológiai Közlöny, 2015 (95. évfolyam)

2015 / 3. szám - Fleit Gábor - Baranya Sándor - Krámer Tamás - Józsa János: Hajók keltette hullámzás hatásának terepi feltárása a litorális zónában

35

^LEIT^GjísjntsaiüJajókj^eltetteJiullámzí^

nyék ellenőrzésére jelenleg azonban nincs közvetlen lehetőség. Mindazonáltal fontos megemlíteni, hogy már folyamatban van a megtörő hullámok dinamikájának numerikus modellekkel történő vizsgálata, mely ezt a hiányt is pótolhatja. A megtörő hullámok sebességének ismerete alapot nyújthat a hullámok energiatartalmának meghatározására, amiből szintén az eróziós hatásra tehetünk becslést, vagyis az akusztikus és képelemzés alapú sebességmérési módszerek együttes alkalmazásával a teljes parti sávra elvégezhetjük a hullámok hatásának kvantitatív értékelését.

7. Diszkusszió

A hajók keltette hullámzás kedvezőtlen hatása a folyók part közeli területeire a halbiológiai kutatások alapján már felismerésre került, de kézzelfogható kapcsolat felállítására a jelenséget meghatározó hidrodinamikai paraméterekkel alig találunk külföldi példát, hazai szinten pedig még nem foglalkoztak a témával. A jelen tanulmányban bemutatott eredmények világossá tették, hogy a hullámok által gerjesztett áramlási sebesség-növekmények és a lokális fenék-csúsztatófeszültség átmeneti jelentős növekedése számszerűsíthető, sőt a megtörő hullámok dinamikája az LSPIV módszer segítségével szintén detektálható és kvantitatív módon értékelhető. Munkánknak értelemszerűen nem volt célja, hogy összekapcsolja a hullámzás fizikai paramétereit a vizsgált területre jellemző élőlények viselkedésével, de a témát gondozó biológus és ökológus kutatók számára felkínálja a mélyebbre ható összekapcsolt vizsgálatok lehetőségét.

A vizsgálat során számos kérdés és jövőbeli kutatási irány (pl. további mérési módszerek alkalmazása, a jelenségek vizsgálata numerikus hidrodinamikai modellezéssel) fogalmazódott meg. Emellett, a jövőben célszerűnek tartanánk kiterjeszteni a méréseket eltérő vízjárási állapotokra, eltérő mederanyaggal és eltérő áramlási viszonyokkal jellemezhető folyópartra, hogy a módszer általános alkalmazhatóságát igazoljuk. Az LSPIV módszer használatánál több méréstechnikai finomítást lesz célszerű elvégezni (képbeállítás, állvány átalakítás, stb.), és indokolt további érzékenységvizsgálat végrehajtása is a számításban szereplő paraméterekre, mint pl. vizsgálati cella (IA) mérete, keresési téglalap (SA) mérete, stb. Az eljárás eredményeként kapott sebességmezőket a jövőben elragadó erők becslésre kívánjuk felhasználni, ahogyan azt az ADV alapú méréseknél is tettük. A megtört hullámok eróziós hatásának számszerűsítése azonban nem kézenfekvő feladat, további kutatást igényel. A kutatás folytatásában tervezzük a vizsgált hajók különböző geometriai és hajódinamikai mozgási paramétereinek hatását is vizsgálni, mint pl. merülési mélység, szélesség, hosszúság, hajócsavar típusa, orr kialakítása, elhaladás sebesség, parttól való távolság, stb.

A bemutatott korszerű terepi mérési és adatfeldolgozási módszerek kivétel nélkül támogatják a jelenségek számítógépes modellezéssel történő tanulmányozását. A megtörő hullámok ilyen jellegű vizsgálata már folyamatban van egy, a Norwegian University of Science and Technology (NTNU) egyetemen fejlesztett több fázisú rendszerek kezelésére is alkalmas REEF3D nevű három- dimenziós hidrodinamikai modellel (Bihs, 2015). A modell korszerű szabad felszín számítási eljárása lehetőséget nyújt ilyen komplexitású áramlások pontos és stabil kezelésére is. A modellel számított eredmények ellenőrzésére az ADV-k sebesség idősorait használjuk, továbbá az LSPIV módszerrel számított eredmények is alkalmasak kölcsönös ellenőrzések végrehajtására. A modell ígéretes eszköznek bizonyul a hajók keltette hullámzások részletes vizsgálatára, mely azonban további terepi méréseket igényel. A 15. ábra egy, a mérések alapján paraméterezett modellel számított hullám megtörését mutatja be, hangsúlyozva a numerikus modellek alkalmazhatóságát a témában.

t = (1.0 s 1 = 0.1 s

15. ábra - Megtörő hullám szimulációja REEF3D-vel Az említett modell folyamatos fejlesztés alatt ál, jelenleg a víztérfogatban mozgó testek numerikus szimulációja már teszt fázisban van, mellyel lehetőség nyílhat a hajók geometriájának, merülésének illetve haladási sebességének hatásvizsgálatára is.

8. Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönik a BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék két munkatársának, Tóth Károlynak és Pozsgai Istvánnak a terepi mérések során nyújtott segítséget. Köszönjük továbbá az MTA Bolyai János kutatói ösztöndíj által nyújtott támogatást, melyben dr. Baranya Sándor részesült.

9. Irodalom

1. Bihs H. (2015): REEF3D :: User Guide vl5.04

2. Gabel F. (2012): Impacts of ship-induced waves on benthic macroinvertebrates. PhD Thesis, Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin

3. Joeau M., Hauet A., Le Coz J. (2013): Fudaa-LSPIV 1.3.2 - User guide. (Version v03 07-15-2013)

4. Jonsson I.G. (1966): Wave boundary layers and friction factors. Proceedings of the 10th International Conference on Coastal Engineering, Tokyo, Japan, ASCE, pp 127-148

5. Krouzecky N., Fenton J.D., Huber B., Kiasz G. (2013): Investigations of ship-induced waves on the Austrian Danube in the Donau- Auen National Park. 5th Symposium for Research in Protected Areas 10 to 12 June 2013, Mittersil pages 425-430

6. Liedermann M, Tritthart M., Hoyer H., Schludermann E., Keckeis H., Habersack H. (2009): Effects of vessel-induced waves on different bank types and their impact on the 0+ fish fauna. 7th ISE & 8th HIC, Chile

7. Musté M., Fujita I., Hauet A. (2008): Large-Scale Particle Image Velocimetry for measurements in riverine environments. Water Resources Research Vol. 44(4)

8. Pleskachevsky A., Gayer G., Horstmann J., Rosenthal W. (2005): Synergy of satellite remote sensing and numerical modeling for