Folyami áramlás és mederfenék kölcsönhatásának vizsgálata

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.

Nyilvántartási szám:

17/25

Témavezető neve:

Dr. Baranya Sándor

Témavezető e-mail címe:

baranya.sandor@emk.bme.hu

A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:

MTMT

A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése:

A doktori kutatás célja, hogy új terepi méréstechnikai eljárásra építve és számítógépes modellkísérletek alapján új tudományos eredményeket mutasson be a folyók áramlástani jellemzői, a folyómedrek szemösszetételi paraméterei és a folyómedrek alakja közötti kölcsönhatás-mechanizmusáról. Az eredmények alapján eddig nem ismert alaptulajdonságait ismerhetjük meg a fenti jellemzők közötti kapcsolatoknak, amelyek a folyók ún. hidromorfológiai állapotát alapvetően meghatározzák. A méréstechnológiai fejlesztéssel az eddigi ismereteinkhez képest nagyságrendekkel finomabb területi és időbeli felbontással tudjuk majd a fenti jellemzőket és a közöttük jellemző kölcsönhatásokat feltárni. Önmagában a feltárás és adatelemzés is új tudományos eredményekkel kecsegtet, de a folyók jövőbeli hidromorfológiai állapotának előrejelzésére a számítógépes modellek alkalmasak. A modellek megbízhatósága és részletgazdagsága a paraméterezéshez és igazoláshoz nélkülözhetetlen terepi adatok minőségétől függ, amihez a tervezett kutatás a finom felbontású eredményekkel jelentősen hozzájárul.

A doktori kutatás során a következő feladatrészeket kell kidolgozni:

- Végrehajtani egy méréstechnikai fejlesztést, ami egy videó alapú eljárásra építve a folyómedrek felszínének szemösszetételéről az eddig elérhető pontbeli információhoz képest jelentősen részletesebb, területi eloszlásokat tudunk előállítani

- Egy mintaterületen (a Duna felső-magyarországi szakaszán) végrehajtott terepi méréseken keresztül igazolni, hogy a mederanyag szemcseösszetétele (átlagos szemátmérő, szórás, szemösszetételi görbe alakja) szoros kapcsolatban áll a folyó áramlási viszonyaival és a folyómeder alakjával

- Finom térbeli felbontású 3D számítógépes modellezési eljárással megvizsgálni a mederanyagban lévő hordalékszemcsék és az áramlások közötti kölcsönhatást, ezzel támogatva az új terepi módszer segítségével feltárt és kielemzett folyamatokat

A téma meghatározó irodalma:

1. M. Liedermann, Michael Tritthart, Helmut Habersack (2013). Particle path characteristics at the large gravel-bed river Danube: results from a tracer study and numerical modelling. Earth surface processes and landforms 38 (5), pp 512-22.

2. Aberle, J., and Nikora, V. (2006). Statistical properties of armored gravel bed surfaces." Water Resour. Res., 42, W11414, doi:11410.11029/12005WR004674.

3. Graham, D.J., Rice, S.P. and Reid, I. (2005). A transferable method for the automated grain sizing of river gravels. Water Resources Research, 41: W07020

4. D.V. Tarrío, L. Borgniet, F.Liébault, A. Recking (2017). Using UAS optical imagery and SfM photogrammetry to characterize the surface grain size of gravel bars in a braided river (Vénéon River, French Alps). Geomorphology (285). Pp. 94-105.

5. Lukerchenko, N., Piatsevich, S., Chara, Z., et al. (2009). 3D Numerical Model of the Spherical Particle Saltation in a Channel with a Rough Fixed Bed. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 57(2), pp. 100-112. Retrieved 30 Nov. 2017, from doi:10.2478/v10098-009-0009-x

A téma hazai és nemzetközi folyóiratai:

1. Journal of Hydraulic Engineering

2. Journal of Hydraulic Research

3. Water Resources Research

4. Flow Measurement and Instrumentation

5. WATER

6. Journal of Hydrology and Hydromechanics

7. Advances in Water Resources

8. River Research and Applications

A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja:

1. Massimo Guerrero, Nils Rüther, Stefan Haun, Sandor Baranya. A combined use of acoustic and optical devices to investigate suspended sediment in rivers. ADVANCES IN WATER RESOURCES 102: pp. 1-12. (2017)

2. Marian Muste, Sándor Baranya, Ryota Tsubaki, Dongsu Kim, Howard Ho, Heng-Wei Tsai, Danielle Law. Acoustic Mapping Velocimetry. WATER RESOURCES RESEARCH 52:(5) pp. 4132-4150. (2016)

3. S Baranya, NRB Olsen, J Józsa. Flow analysis of a river confluence with field measurements and RANS model with nested grid approach. RIVER RESEARCH AND APPLICATIONS 31:(1) pp. 28-41. (2015)

4. S Baranya, NRB Olsen, T Stoesser, TW Sturm. A nested grid based CFD model to predict bridge pier scour. PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF CIVIL ENGINEERS-WATER MANAGEMENT 167:(5) pp. 259-268. (2013)

5. S Baranya, J Józsa. Estimation of suspended sediment concentrations with ADCP in River Danube. JOURNAL OF HYDROLOGY AND HYDROMECHANICS 61:(3) pp. 232-240. (2013)

A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye:

1. Gergely T Török, Sándor Baranya, Nils Rüther. 3D CFD modeling of local scouring, bed armoring and sediment deposition. WATER 9:(1) Paper 56. 23 p. (2017)

2. Massimo Guerrero, Nils Rüther, Stefan Haun, Sandor Baranya. A combined use of acoustic and optical devices to investigate suspended sediment in rivers

ADVANCES IN WATER RESOURCES 102: pp. 1-12. (2017)

3. Dongsu Kim, Hao-Che Ho, Sandor Baranya, Marian Muste. Qualitative and quantitative acoustic mapping of bedform dynamics. FLOW MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION 50: pp. 80-89. (2016)

4. Marian Muste, Sándor Baranya, Ryota Tsubaki, Dongsu Kim, Howard Ho, Heng-Wei Tsai, Danielle Law. Acoustic Mapping Velocimetry. WATER RESOURCES RESEARCH 52:(5) pp. 4132-4150. (2016)

5. S Baranya, NRB Olsen, J Józsa. Flow analysis of a river confluence with field measurements and RANS model with nested grid approach. RIVER RESEARCH AND APPLICATIONS 31:(1) pp. 28-41. (2015)

Hallgató:

Ermilov Alexander Anatol