Hidrológiai Közlöny, 2019 (99. évfolyam)
2019 / 4. szám
52 Hidrológiai Közlöny 2019. 99. évf. 4. sz. Légi felvételezés alkalmazhatósága sekély tavi növényzetfoltok hidrodinamikai hatásainak meghatározására Szilágyi Mariann*, Zsugyel Márton** és Krámer Tamás* * Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Építőmérnöki Kar, Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék, 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3. (Email: szilagyi.mariann@epito.bme.hu; kramer.tamas@epito.bme.hu) ** MTA-BME Vízgazdálkodási Kutatócsoport, 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3. (Email: zsugyel.marton@epito.bme.hu) Kivonat A tavi növényzetfoltok és a hidrodinamikai folyamatok egymásra gyakorolt hatásának vizsgálata hosszú ideje foglalkoztatja a kutatókat. A kölcsönhatás terepi kiméréséhez elengedhetetlen, hogy feltárjuk a térbeli áramlási struktúrákat. A hagyományos in situ áramlásmérő berendezések adatainak területi kiterjesztésére egy tavakban még kevéssé alkalmazott légi felmérési és részecskekövető módszert teszteltünk, mégpedig a Fertő tó egy kákafoltokkal tarkított területén. Ezzel az ún. LSPTV technológiával Lagrange-i megközelítésben vizsgálható a vízfelszínen úszó nyomjelzők mozgása, ami a felszíni sebességmező lenyomatát adja. Jelen cikkben a módszer alkalmazhatóságát vizsgáljuk. Célunk, hogy meghatározzuk a mérés érzékeny paramétereit, az időbeli felbontás változtatásának hatását, illetve drón által vízfelszín felett rögzített képek tájékozásának pontosságát. Kulcsszavak Képalkotáson alapuló nagyléptékű részecske-sebesség mérés, légi LSPTV, terepi áramlástani felmérés, vízfelszíni áramkép Application of airborne surveys to determine hydrodynamic impact of vegetation patches in shallow lakes Abstract The interaction between lake macrophytes and hydrodynamic processes has been long investigated. It was necessary to explore spatial flow structures to measure this interaction. The information obtained by classical in situ current meters spatially using an airborne video survey coupled with particle tracking in a vegetated part of Lake Fertő was extended. This LSPTV technology allows us to investigate the Lagrangian motion of tracers on the water surface, characterising the surface flow field. The applicability of the method was studied in this paper. Namely, our goal was to identify the sensitive parameters of the survey, determine the impact of the temporal resolution and the accuracy of orthorectification during the post-processing. Keywords Large-scale particle image velocimetry, airborne LSPTV, hydrodynamic field survey, surface flow' field. BEVEZETÉS A Fertő, a Velencei-tó, a Kis-Balaton és sok más sekély tó nádborítottsága nemcsak a partközeli sávra korlátozódik, hanem a teljes területén meghatározó a víztest vízgazdálkodására és ökológiai viszonyaira. A nádas és egyéb, vízfelszín fölé emelkedő vízi növényzet áramlástani hatása egy nemzetközileg is sokat kutatott téma. Tudvalevő, hogy a vízből kiemelkedő, porózus közegként jellemezhető növényzetfoltok mind a szélviszonyokat, mind a tó hidrodinamikaijelenségeit - a hullámzást, az áramlást és a hordaléktranszportot - közvetlenül befolyásolják. A csoportosan előforduló növényzetfoltok együttes hidrodinamikai hatását számos laboratóriumi, terepi és numerikus vizsgálat kutatta. Többek között Folkard (2005) numerikus úton vizsgálta a növényzetfoltok uralkodó áramlási iránnyal szemben mutatott hatását, Kondziolka és Nepf (2014) pedig kör alakú növényzetfoltok egyedi és kollektív hatásának visszacsatolását a növényzet növekedésére. Metre és társai (2014) emellett laboratóriumi kísérletek segítségével is elemezte a kör alakú foltok együttes tulajdonságait. Minden folt leárnyékolt alvízi oldalán a lebegtetett üledék lerakódása dominál, sőt, bizonyos foltsűrűség esetén az egyedi lerakódások alvizén egy egyesült, másodlagos lerakodási zóna is kialakul. A növényzet végül ezekre a sekélyebbé váló területekre tovább terjeszkedik. Az idézett vizsgálatok mellett továbbiak is fontos megállapításokat tettek a növényzetfoltok körül kialakuló áramlástani folyamatokról, azonban ezek túlnyomó többsége gravitációs eredetű, egyirányú és permanens peremfeltételekre vonatkozik. Az átfolyásos vízi élőhelyekkel szemben a tavi áramlásokat elsősorban a szél kelti, és ehhez kötődve a hullámzás is megjelenik, mint az üledéket lebegésben tartó turbulenciaforrás és a növényzetet időnként romboló erőhatás. További alapvető különbség, hogy a háttéráramlás és a hullámzás iránya a helyi széljárásnak megfelelően változékony. Mivel a növényzet és az áramlástan közötti kölcsönhatás hosszú időskálán zajlik és nehezen paraméterezhető, ezért a folyamatok elemzésének különösen fontos eleme a terepi megfigyelés. A folyamatok gyakorisági jellemzéshez a meghatározó változók - a szél, a tavi áramlások, a hullámzás és a turbulencia - hosszú idejű idősorára és azok statisztikai feldolgozására van szükség. Ezen változók térbeli, de legalább síkbeli eloszlásának folyamatos követésére egyelőre nem állnak rendelkezésünkre kellően finom felbontású távérzékelési módszerek, így egyidejű in situ mérésekre kell hagyatkoznunk. Egy ilyen, alsó légrétegben és vízben működő mérőhálózat elemeinek számát márpedig erősen korlátozza a kutatások költségvetési kerete, így igény van a pontbeli mérések területi kiterjesztésére.
