Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)
2018 / Különszám - SZAKCIKKEK - Fleit Gábor, Baranya Sándor, Józsa János: Hajók keltette hullámzás hatásának feltárása terepi mérési és számítógépes modellezési eszközökkel a litorális zónában
Fleit G. és társai: Hajók keltette hullámzás hatásának feltárása terepi mérési és számítógépes modellezési eszközökkel a litorális zónában 23 folyik a teljes vízhozam közel kétharmada, így ez szolgál hajózási útvonalként is. A vizsgált szakaszon több hajózási célú folyószabályozás is történt a múltban, a legközelebbi sarkantyúpár a vizsgált partszakasztól 1 km- re felvízi irányban található. A terepi mérésket a partvonal közvetlen közelében, a litorális zónában végeztük, ahol a hajóhullámok ökológiai hatása vélhetően a legjelentősebb. 1. ábra. A vizsgálati terület ortofotója és a part közeli zóna medertérképe Figure 1. Orthophoto of the study area, and the digital elevation model of the near-bank region A mérési kampányt 2017. június 19-én egy középvízi állapotban tartottuk. Az egynapos mérés során összesen 16 hajó elhaladtát követő hullámeseményt rögzítettünk. Annak érdekében, hogy a hajóhullámok áramlástani hatásait a lehető legrészletesebben feltárjuk, több pontban egyidejűleg végeztünk nyomás- és sebességméréseket. A parthoz legközelebb elhelyezett akusztikus áramlásmérőműszerrel (ADV) 16 Hz-es mintavételi frekvencián rögzítettünk áramlásméréseket 43 cm-es teljes vízmélységben, a meder felett 8 cm-el. A második ADV 65 cm-es teljes mélységű függélyben került elhelyezésre és a meder felett 17 cm-rel mintázott áramlási sebességeket és hidrodinamikai nyomásmagasságokat 16 Hz-en. A harmadik akusztikus műszer (ADCP) 102 cm-es teljes vizmélységben került elhelyezésre a mederfenéken, ahol 8 Hz-en végzett nyomás és függélymenti sebességeloszlás méréseket. A korszerű mérőműszerekből álló installációt kiegészítettük egy GoPro HERO 4 típusú, széleslátószögű kamerával is (2. ábra). A videófelvételeket képfeldolgozáson alapuló módszerekkel elemeztük. A következőkben az akusztikus, a nyomásalapú és a videó alapú mérések feldolgozási módszereit és legfontosabb eredményeit mutatjuk be, majd rátérünk a számítógépes mo- dellvizsgálatokra. Akusztikus és nyomásalapú mérések Az áramlási sebességmérések feldolgozásának első lépése a hibás, az adatsorokból tipikusan tüskeszerüen (spike) kiugró sebességértékek kiszűrése, melyet az ún. phase-space thresholding (PTM) módszerrel végeztünk el (Goring és Nikora 2002). A következő lépésekben a mért sebesség-idősorból azt a komponenst keressük, amelyik pusztán a hullámzást fejezi ki. Ehhez elsőként a folyó áramlásából származó, a mérés ideje alatt közel állandónak tekinthető háttéráramlás hatását választjuk le, amelyet a sebesség-adatsorok konstans trendmentesítésével értük el, majd a hajók leszívó hatásából eredő, nagy periódusidejű (~l-2 perc) vízlengés hatását Butterworth- filterrel szűrtük ki. Ezen idősorok főkomponens elemzésével előálltak a tisztán hullámzáshoz köthető áramlási sebességvektor-idősorok. A feldolgozás egyes lépéseihez tartozó, vízszintes áramlási sebességeket szemlélteti a 3. ábra egy mért hullámesemény példáján. 2. ábra. A terepi mérési elrendezés fényképe Figure 2. Photograph of the field measurement setup-0.2 0 C UEasl[m/Sl #3 Frekvencia szerinti s-0.2 0 02 , [m/s]-0.2 U„ 02 [m/s] 3. ábra. Vízszintes síkba eső, pontbeli áramlási sebességek feldolgozásának lépései Figure 3. Steps of progressing horizontal, single-point velocity time series A nagyfrekvenciájú nyomásmérések alapján lehetőségünk van a vízfelszín vizsgált fuggélybeli mozgásának számszerűsítésére, ami alapján a különböző hullámparaméterek időbeli változására adhatunk becslést. A hullámzás hatására kialakuló függőleges gyorsulások miatt, nem lehet a mért, hidrodinamikus nyomásértékeket közvetlenül a vízszint becslésére felhasználni (mint ahogy azt tehetnénk hidrosztatikus állapotban). A nyomás adatsorok spektrumát ezért egy frekvenciától függő, kompenzációs tényezővel kell módosítanunk (Massel 1996). Tavi, illetve óceáni hullámzások esetén, tipikus, hogy hosszabb, akár több órás vagy napos időtartamra vonatkoztatnak egy vízszint ingadozás spektrumot, a hajók által keltett, időben gyorsan változó paraméterekkel jellemezhető hullámzások esetén azonban más megközelítés szükséges. Annak érdekében, hogy képet
