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 25 folyadékokra érvényes folytonossági és a Reynolds- átlagolt Navier-Stokes egyenleteket oldja még véges differencia módszerrel. A hullámzások numerikus vizsgálatánál az áramlási sebességek pontos reprodukálásán túlmenően kiemelt fontosságú a szabadfelszín helyzetének korrekt kezelése, mely jelen esetben az ún. level set method-dal (LSM) történik (Osher és társai 1988), mely az alkalmazott kétfázisú modell esetén alkalmas a víz és levegő fázisok közt kialakuló komplex szabadfelszín numerikus reprodukálására is. A számítógépes modellhez szükséges digitális terepmodell a terepi mérések során végzett ultrahangos mélységmérések, illetve a sekély területeken végzett RTK-GPS mérések alapján került felépítésre. Az áramlási megoldó lehetőséget biztosít irreguláris hullámok bemeneti peremfeltételként való kezelésére, melyet a terepi mérések alapján számított vízfelszínmozgások spektruma alapján paramétereztünk fel. A modellben gerjesztett hullámzás hatására kialakuló áramlási sebességeket összevetve a mért sebességadatsorokkal megbizonyosodhatunk róla, hogy a modellünk kellő részletességgel és pontossággal leírja-e a valós körülményeket. A modell sikeres igazolását követően a modellező feljogosítva érezheti magát, hogy olyan állapotok vizsgálatát is elvégezze, melyre nem áll, vagy nem tud rendelkezésre állni adat, pl. egy tervezett folyószabályozás hatásvizsgálata. Hasonlóan, - a számítási kapacitás függvényében - olyan tér- és időléptékű vizsgálatok végzésére is lehetőségünk nyílik, melyek terepi, de akár laboratóriumi mérésére is kivitelezhetetlen lenne, pl. a hullámtörés jelenségének részletes áramlástani vizsgálata (7. ábra). t=0.0s t = 0.1 s t = 0.2 s t = 0.9 s l = 1.0 s 1 = 1.1 s 7. ábra. Hullámtörés számítógépes szimulációja; a víz a partirányú áramlási sebesség nagyság szerint került kifestésre Figure 7. Numerical simulation of wave breaking; the water is colored based on the horizontal velocity component AZ EREDMÉNYEK ÉLŐHELYH1DRAULIKAI ÉRTELMEZÉSE A nagy időbeli felbontású ADV mérések feldolgozásának végeredményeként tehát előállítható az áramlási sebességekben megjelenő, hullámzáshoz köthető növekmények idősora. Ezen idősorok akár közvetlenül is összekapcsolhatók ökológiai paraméterekkel, például különböző halfajok, adott életszakaszra jellemző úszási- vagy megiramodási sebességeivel. Ha a kialakuló áramlási sebességek, hosszú időn keresztül meghaladják a hal úszási sebességeit, akkor egy idő után nem lesz képes ellenállni az áramlásnak és elsodródik. Kisodródhat akár a partra is, vagy olyan nagy háttéráramlási sebességű területekre, ahol túlélési esélye minimális. A halak úszási képessége laboratóriumi körülmények közt mérhető (Flore és Keckeis 1998), így közvetlenül össze is vethető a mért sebesség-idősorokkal. Példaként, a hivatkozott dolgozatban vizsgált és a tanulmányterületen is megtalálható halfajra, a paducra, annak két méretére (15 mm és 46 mm) kapcsoljuk össze a hullámzásból adódó többlet áramlási sebességeket a halak megiramodási sebességével (8. ábra). 0.25-0.25 1-------------‘-------------1-------------1-------------1---------------------------‘-------------'-------------1-------------'------------■0.25 -0,2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 UPC1 (Waves) 8. ábra. Hullámzáshoz köthető horizontális áramlási sebességek összevetése a 15 mm-es (piros kör) és 46 mm-es paduc (zöld kör) úszási képességével Figure 8. Comparison of wave related horizontal velocities with the swimming performances of 15 mm (red circle) and 46 mm (green circle) nase
