Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)
3. szám - Baranya Sándor–Józsa János: ADCP alkalmazása lebegtetett hordalék-koncentráció becslésére
20 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2010. 90. ÉVF. 3. SZ. néhány kivétellel szinte konstans töménység volt tapasztalható a vizsgált szakaszon. A minták laboratóriumi kiértékelése után azt tapasztaltuk, hogy mindössze a mederfenék közvetlen közelében vett minták esetén jelentkeznek nagyobb értékek, az itt végrehajtott mintavételezés azonban nem célirányosan történt, így csak néhány olyan függély adódott, ahol a töménység értékek nagyobb tartományt fedtek le. A becslési eljárás kalibrálásához ezért kiválasztottuk két keresztszelvény adatait, melyeknél mederfenék közeli mérések is történtek és ezeket használtuk fel a továbbiakban. Az előző lépésekben előállított RB értékek és az azonos helyeken mért hordalék töménységek tízes alapú logaritmusai által alkotott adat párokkal elvégeztük a legkisebb négyzetek módszerével a regressziós egyenes illesztését (hiszen ha a cikk első egyenletének mindkét oldalának vesszük a tízes alapú logaritmusát, a következőt kapjuk: log ig SSC — A- B • RB), melyből származtattuk A és B paramétereket. Az így kapott függvényparaméterekkel elvégeztük az ADCP adatokból a hordalék töménység számítását, mely során a mért adatokkal elfogadható egyezést (4. ábra), H= 10 mg/l, átlagos hibát kaptunk. A hibaszámítást az alábbi módszerrel végeztük: y , SSC m (í r t - SSC ADC P H = n 0.2 0.18 0.16 0.14 ü * 0.12 u ® § 0, M , 0.08 6 0.06 ««'oo & 0.04 0.02 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 SSC™«, g/l 4. ábra. Mért és ADCP adatokból becsült lebegtetett hordalék koncentráció. A mederfenék közeli gyengébb kapcsolat egyik okozója az ADCP négy, egymástól eltávolodó hangnyalábja, mely a nagyobb mélységekben egyre távolabbi pontok adatait rögzíti, így a négy adat átlagolása bizonyos mértékű hibát eredményezhet. Eltérés származhat továbbá az egyenetlen mederfenék miatt is, mely szintén kiátlagolásra kerül a négy letapogatott értékből. Egy kiragadott keresztszelvényben mért és az ismertetett eljárással becsült hordalék töménység függőleges menti eloszlásait mutatja be az 5. ábra. 5. Mérési bizonytalanságból és adat átlagolásból származó hiba vizsgálata A mederfenék közelében az ADCP műszerek működési elvéből adódóan nagyobb bizonytalansággal terhelt a mérés, aminek mértékét nem ismerjük pontosan, de a hordalék töménység, így a hordalék hozamának meghatározására is kihat. Hasonlóképp, a vízfelszín közelében - a műszer merüléséből s a vak zónából adódóan - hiányzó adatok is valamilyen mértékű hibával terhelik a módszert. 0.05 0.1 0.15 0.2 5. ábra. Mért (pontok) és ADCP adatokból becsült (vonal) lebegtetett hordalék koncentráció (x-teng.: koncentráció, g/l; y-teng.:mélység, m ). A következőkben azt vizsgáljuk, hogy az említett rétegekben felmerülő mérési bizonytalanságok milyen mértékben terhelik a hordalékhozam meghatározását. A tesztszámításokhoz kiválasztottunk egy, a vizsgált szakaszt jól reprezentáló mélységgel, sebességeloszlással és visszavert jelerősséggel jellemezhető függélyt. A 10 perces ADCP mérésből előállított sebességeloszlás jól követi az analitikus, logaritmus függvénnyel leírható alakot, így a mért pontokra logaritmikus profil illesztettünk, hogy becslést tehessünk a meder- és vízfelszín közeli sebességviszonyokra (6/a ábra). A mért visszhang intenzitás profilok esetén a legalsó és legfelső rétegekben az ott jellemző intenzitás gradienseket alapul véve extrapoláltuk a mederfenéknél és a vízfelszínnél kialakuló értékeket (6^ ábra). A fenti kalibráló eljárás során kapott regressziós paraméterekkel becsültük a hordalék töménység értékeket (6/c ábra). A sebesség és töménység adatok függély mentén való összeszorzásával előállítottuk a függélyre jellemző időátlagolt hordalékhozam eloszlást (6/d ábra). Az ábrasorozaton az előbb leírtak szerint előállított eloszlásokat, mint referencia profilokat vettük figyelembe (R-rel jelölve). A függélyátlagolt hordalékhozamot a sebesség és töménység szorzatának mélység menti integrál átlagával adtuk meg: H F= — Jc(z)v(z>/z 0 Négy tesztváltozatot különböztettünk meg az érzékenységvizsgálathoz. Az első két esetben a vízoszlop mederfenék közeli 20%-ában módosítottuk a mért jelerősség értékeket. Az első esetben (TI) a mederfenék kö-
