Hidrológiai Közlöny, 2021 (101. évfolyam)
2021 / 1. szám
Szilágyi M. és társai: Nádassziget hullámzásmódosító hatása - numerikus vizsgálatok 69 12. ábra. 323-11-50 (vízszintes meder) modellváltozat eredményei: hullámmagasság- és periódusidő-mező Figure 12. Results of mode! version 323-11-50 (horizontal bed): distribution of wave height and wave period A nádassziget ámyékterébe beáramló lebegtetett üledék részleges kiülepedése, és ezáltal a nádas medermorfológiai hatása függ attól, hogy ott milyen mértékű az üledéket lebegésben tartó turbulencia csillapodása. Időben a nagy üledéktöménység általában élénk hullámzással esik egybe, ezért még a mélyvízi hullámok is hozzájárulnak a turbulencia erősségéhez a felső vízrétegekben (Torma és Krámer 2017). A következőkben azt vizsgáljuk, hogy a hullámzás energiája hogyan hatol be oldalról a nádas ámyékterébe, és ehhez a hullámterjedés irányának területi eloszlását fogjuk elemezni a különböző forgatókönyvi változatokra. Egyszerre két jelenség, a mélységkülönbségek okozta refrakció és az akadályok mögötti diffrakció is elhajlítja a hullámenergia terjedési irányát: a) A nádassziget körüli mederesés (5. ábra) egyenlőtlenné teszi a vízmélységet és ezáltal a közeg hullámvezető képességét, ennek megfelelően egy időintervallum alatt a hullámgerinc nagyobb utat tesz meg mély vízben, így végül a hullámterjedés iránya a sekélyebb rész felé fordul el. Ez a refrakció jelensége. b) Maga a sziget jelenléte is megváltoztatja a hullámterjedési irányokat a szélvédett oldalon. A sziget mellett elhaladó hullámok a diffrakció következtében elhajlanak, behatolnak az árnyéktérbe és ott körkörös alakú hullámgerinc-mintázatot hoznak létre. (A diffrakció különösen kikötők szűk bejárata mögött látványos.) A sziget két oldaláról bekanyarodó hullámgerincek hol összeadódnak, hol pedig kioltják egymást (Holthuijsen 2007). A valós meder esetén a refrakció és a diffrakció együttesen jelenik meg. Célunk e két jelenség hatásának a szétválasztása, és ezzel betekintést nyerni a nádas mögötti mederfeltöltődés visszacsatoló szerepébe. Mivel a refrakció csupán egyenlőtlen meder esetén lép fel, ezért ennek elkülönítésére a vízszintes mederrel számított alváltozatokat alkalmaztuk. A hullámterjedési irányok megváltozásait a szélirányhoz viszonyítottuk, mivel egyenletes, akadálymentes közegben a hullámterjedési irány és a szélirány egybevág. A teljes irányeltérést, azaz a sziget okozta refrakció (R) és diffrakció (D), valamint az öböl szigettől távolabbi részein bekövetkező refrakció (r) és diffrakció (d) együttes hatásából fakadó irányeltérést a modellháló egyes pontjaiban az alábbi különbséggel számítottuk (majd minden különbségnél figyelembe vettük a 360 fokos ciklikusságot): *pD+R+d+r ösz — Ö, (3) ahol 0SZ a szélirány (változatonként konstans), 0 pedig a valós mederrel számolt hullámterjedési irány az egyes pontokban. Vízszintessé tett mederrel kapott modelleredményekből a refrakció hatása kiküszöbölhető: 0D+d+r = ^sz — ®i, (4) ebben az esetben 0Í kizárólag a nádas mögött vízszintes mederrel számolt hullámterjedési irány. Azzal az egyszerűsítő feltételezéssel élve, hogy a hullámjelenségek hatása egymásra halmozható, a nádassziget okozta refrakció hatását a két mező különbségeként közelítjük: 0« * 4>D+R+d+r ~ ^pD+d+r — 0i~ 0. (5) A nádassziget okozta diffrakció leválasztásához két további alváltozat szükséges. A második a teljes öbölben vízszintes mederrel számol, (pD+d = 0SZ — 02, a harmadik pedig ezen felül a szigetet nem tartalmazza, azaz a sziget területét is bevonja a számítási hálóba és a teljes hálón vízszintes medret ír elő: fa — &sz — ö3. Ezekben az egyenletekben 02 és 03 az értelemszerű alváltozatokkal kapott hullámterjedési irány. Az elhajlások különbségéből közelíthető a nádassziget okozta diffrakció hatása: 0D 50 4>D+d — 0d — ö3 — 02- (6) A bemutatott irányeltérések mezőszerű ábrázolását a 323-11-50 jelű modellváltozatra a 13. ábra mutatja be. Megállapítható, hogy a nádasszigetre a széllel közel párhuzamos irányból érkezik a hullámzás az öböl belseje felől, majd a sziget ámyékterében az elvárt módon hajlik el az ámyéktér szimmetriatengelye felé. Az öböl nádasszegélyének kiszögellései szintén okoznak elhajlást, és ez elsősorban diffrakció megnyilvánulása, hiszen a mederdomborzat viszonylag egyenletes. A teljes elhajlásról a fentebb ismertetett eljárással leválasztottuk a nádassziget hatását. Arra következtethetünk a 13. ábra középső és jobb oldali mezője alapján, hogy az árnyéktérben uralkodóan a diffrakció felelős az irányváltoztatásért, a feltöltődés okozta refrakció jóval gyengébb.
