Hajók keltette partközeli hullámok átfogó elemzése mérési és numerikus modellezési módszerekkel
Mára már nem kérdéses, hogy a hajókkal történi áru- és személyszállítás napjaink egyik legkörnyezetkímélőbb fuvarozási formája, mindazonáltal az esetleges káros (pl. élőhelyre kifejtett) hatások nem hagyhatók figyelmen kívül. Ezen hatások felderítése és különböző aspektusokból való vizsgálata aktuális és releváns kutatási téma számos tudományág keretein belül. A témában született tanulmányok alapján egy dolog kijelenthető: a hullámjelenségek hatásának átfogó vizsgálatához és a problémák megoldásához több tudományág képviselőinek összehangolt munkája szükséges, vagyis interdiszciplináris megközelítés szükséges, melyben pl. építőmérnök, ökológus, halbiológus, hajómérnök együtt dolgozik. Ehhez azonban az egyes feleknek legjobb tudásuk szerint kell megvizsgálni a saját szemszögükből fontos hatásokat és következményeket, továbbá elvárásként fogalmazandó meg a legmodernebb mérési és adatfeldolgozási módszerek alkalmazása is.
Jelen dolgozatban a hajók keltette hullámok partközelben megjelenő áramlástani hatásait vizsgáltuk, különös tekintettel a mederfenék közeli áramlási viszonyokra. A hullámok okozta megnövekvő fenéksúrlódás pl. hatással van a mederfenéken élő makrogerinctelenekre, valamint a halak ívóhelyére. Túl nagy fenék-csúsztatófeszültség értékek esetén pl. ezek az élőlények elsodródhatnak olyan nagy áramlási sebességek uralta területekre, ahol túlélési esélyük zérushoz közeli. Külföldi tanulmányokban már található példa a probléma ökológiai szempontú vizsgálatára, de mérnöki szempontú célirányos áramlástani vizsgálatok alig állnak rendelkezésre, hazai szinten a kutatási téma pedig egyértelműen hiánypótló.
Tavalyi TDK dolgozatomban megvizsgáltam, hogy a rendelkezésünkre álló mérési és adatfeldolgozási módszerek hogyan állíthatók szolgálatba ilyen elemzésekhez. Akusztikus Doppler-elvű sebességmérő műszerekkel (ADV) vizsgáltuk az áramlási sebességek dinamikus változását a mederfenék közeli rétegben, továbbá a Large Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV) képfeldolgozáson alapuló eljárás egy újszerű alkalmazása is bemutatásra került, mellyel az part közelébe érkező és ott megtörő hullámok felszíni sebességviszonyait elemeztük. A tavaly szerzett tapasztalatok alapján mind terepi mérések kivitelezését, mind az adatfeldolgozási eljárásokat továbbfejlesztettük, valamint egy új, korábban még nem használt, sebességprofil mérésére alkalmas műszer is bevetésre került. A vizsgálatokat továbbá kiegészítettük numerikus áramlástani modellezéssel is, melynek segítségével még egy lépéssel közelebb kerültünk a hajók keltette hullámzások áramlástani hatásainak megértéséhez.
Az esettanulmányként kiválasztott folyószakasz partközeli szakaszának védelmére készült tervek szerint egy kavicspad kerülne megépítésre, mely mérsékelné a hajók keltette hullámzások káros hatásait, így biztonságos élőhelyet nyújtana a mederfenéken élő makrogerincteleneknek valamint a halak számára is stabilabb ívó helyet biztosítana. A mű kedvező hatásának számszerű értékelésére korábban nem volt lehetőségünk, most azonban egy új, a hullámok mozgását is szimulálni képes számítógépes áramlási modell, valamint a BME szuperszámítógépének (Superman) munkába állításával erre is lehetőségünk nyílt.
Az előállított eredményeket felhasználva élőhely szempontú mintaalkalmazásokat mutattunk be, mellyel felkínáljuk a közös vizsgálatok lehetőségét a témát gondozó biológusok számára is.
szerző
-
Fleit Gábor Dr.
Infrastruktúra-építőmérnök mesterszak (MSc)
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
helyezés
Egyetemi Hallgatói Képviselet I. helyezett