Hidrológiai tájékoztató, 2011

DIPLOMAMUNKA PÁLYÁZATOK - Török Gergely Tihamér: Partvédőművekre ható hullámterhelés számszerűsítése a Balatonon 2D numerikus hullámzásmodell segítségével

Partvédőművekre ható hullámterhelés számszerűsítése a Balatonon 2D numerikus hullámzásmodell segítségével* TOROK GERGELY TIHAMÉR Diplomamunkámban a hullámjellemzők becslésére a numerikus modellezési módszertan előnyeit, megbízható alkalmazhatóságát mutatom be a partvédőművekre ható hullámterhelés számszerűsítése példáján keresztül. Bevezetés, célok A tavak fölött fújó szelek összetett és fizikai tulajdonságaiban nehezen meghatározható hullámzást keltenek. Többek között a mederüledék szállításának, a part rombolásának és a víz fizikai és kémiai minőségének vizsgálatához elengedhetetlen a szél keltette hullámzás jellemzőinek pontos becslése. Célom az volt, hogy rámutassak a numerikus hullámzásmodell alkalmazásának előnyeire, szemben a tapasztalati eljárásokkal. Ehhez a korábbi TDK kutatásomban (Török Gergely Tihamér, 2009) már alkalmazott Simulating Waves Nearshore (SWAN) hullámzásmodellt használtam fel. A partvédőművek tervezéséhez szükséges hullámfelfutás becslésén keresztül mutattam be a numerikus modellezési módszertan egy lehetséges alkalmazását. Empirikus módszerek hullámjellemzők becslésére Rákóczi László (1987) által a Vízügyi Közleményekben publikált, a Holland Meteorológiai Szolgálat nomogramján kívül további három tapasztalati eljárást mutattam be a hullámjellemzők meghatározására. Előnyük, hogy viszonylag gyorsan és egyszerűen számolhatjuk a hullámjellemzőket, de nagy bizonytalansággal, vizsgálataim alapján ezeket inkább csak közelítéseknek vehetjük. A SWAN numerikus hullámzásmodell A numerikus hullámzásmodellek a hullámzás keltését, a hullámok terjedését és változását befolyásoló folyamatokat képesek leképezni. A SWAN alapegyenlete egy energia megmaradást leíró egyenlet, ami a hullámenergia időbeni, térbeli és irányok menti változását számolja a forrástagban szereplő azaz, a rendszerrel közölt és az abból távozó energiák függvényében (

Leo H. Holthuysen, 2007). SWAN numerikus hullámzásmodellel alkalmazása a Balatonra A SWAN hullámzásmodell balatoni viszonyok közötti megbízható alkalmazásához validálnom, majd igazolnom kellett a modellt, amihez a rendelkezésemre álló fenyvesi szél és hullámzásmérések szolgáltak referenciaként (Krámer-Peltoniemi, 2000). A modell paraméterezését és rácshálójának elkészítését előkészítő vizsgálatok előzték meg. Az igazolt modellből származó hullámjellemzők már lehetőséget biztosítottak a hullámfelfutás becslésére, amit a Balaton Ny-i öblében felvett öt part menti pontban (Vonyarc, Badacsony, Berény, Fenyves, Fonyód) mutattam be. 1. ábra. A hullámfelfutás becslésének helyei Györké Olivér méréseiből megrajzolt szélrózsák {Györké Olivér, 1973) segítségével meghatároztam hat mértékadónak feltételezett szélirányt (ENy, EENy, E, EEK, DNy, DDNy) és a fenyvesi mérésekből származó szél-idősor alapján pedig egy átlagos (8 m/s) és egy maximális (12 m/s) szélsebességet. A hullámzásmodellbe a lehetséges szélirány-szélsebesség párosokat beállítva permanens futtatással a hullámjellemzőket kaptam. 2. ábra. Terjedési irány mezője ÉNy-i széllel A 2. ábra alapján látható, ahogy Vonyarc térségében, a széllel közel párhuzamosan haladó hullámok a hullámrefrakció miatt befordulnak a part felé. A hullámspektrumok megjelenítésével lehetőség nyílik többek között a déli partnál a marás hullámtörő hatásának vizsgálatára. A 3. ábra és 4. ábrán látható, hogy a nagyobb energiájú hullámok a szél irányába haladnak. * A 2010. évi Lászlóffy Woldemár diplomamunka pályázaton alapképzés kategóriában könyvjutalmat nyert diplomamunka kivonata. 18