Folyami élőhely-hidraulikai vizsgálati módszerek fejlesztése

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám: 
16/24
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
baranya.sandor@epito.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 

A folyókban kialakuló áramlási- és hordalékvándorlási (vagy összekapcsolva: hidromorfológiai) folyamatok meghatározó szerepet játszanak a folyó menti élőhelyek jellemzésénél. Ahhoz, hogy a fizikai folyamatokat leíró abiotikus, és a biológiai jellemzéshez alkalmas biotikus paramétereket összekapcsolva vizsgálhassuk, a folyót, mint élőhelyet ún. élőhely (habitat) modellekkel írhatjuk le. A modellek bemenő paraméterei a hidromorfológiai változók (pl. áramlási sebesség, vízmélység, fenék-csúsztatófeszültség, lebegtetett hordaléktöménység, mederanyag szemösszetétel) és pl. a halak viselkedését leíró megfelelőségi függvények, kimeneti paraméterei pedig megfelelőségi zónák. Az élőhely modellek alkalmazhatóságát döntően befolyásolja a hidromorfológiai folyamatok leírásának pontossága, ezért törekednünk kell azok minél finomabb léptékű térbeli és időbeli feltárására. Vizsgálati eszközökként az utóbbi időkben ugrásszerű fejlődésen keresztül ment folyami áramlási és hordaléktranszport mérési módszerek és az egyre részletgazdagabb eredményeket szolgáltató fizikai alapú számítógépes modellek merülnek fel.
A doktori kutatás célja egy olyan vizsgálati módszertan kidolgozása, amely alkalmas a finom léptékű hidromorfológiai folyamatok számszerű leírására és összekapcsolható élőhely modellekkel, ezzel hozzájárulva az áramlástani folyamatok és a fauna kapcsolatának pontosabb megértéséhez és értékeléséhez. A kidolgozandó módszertan elsősorban az emberi beavatkozásokkal érintett, pl. szabályozott vagy jelentős hajóforgalommal jellemezhető folyószakaszokra összpontosít, mert egyúttal jövőbeli mérnöki beavatkozások hatásvizsgálatához kíván vizsgálati eszközt nyújtani.
A doktori kutatás két pillérre épül. Egyfelől, a jelenleg elérhető legkorszerűbb terepi adatgyűjtési eljárásokat fogja célirányosan ötvözni és azokból az élőhely jellemzés számára releváns paramétereket számszerűsíteni. A módszerek között megjelenik az akusztikus elvű sebességmérés (ADCP, ADV), a videó alapú sebességmérés (LSPIV) és különböző indirekt (optikai és akusztikus) hordalékmérési eljárások. Másfelől, nagy térbeli és időbeli felbontású, terepi adatokkal igazolt számítógépes modellel vizsgálja az áramlási és hordalékvándorlási folyamatok közötti kölcsönhatást, amellyel nem mérhető (pl. múltbeli vagy jövőbeli) állapotok kiértékelése is végrehajtható. A modellnek alkalmasnak kell lennie időben változó 3D áramlási mező számítására, az áramlási mező, a finom hordalék és a mederanyag közötti kölcsönhatások leírására és a komplex szabadfelszínű esetek (pl. hullám megtörése) kezelésére.
A kidolgozott módszertan felhasználható lesz folyószabályozási művek környezetében kialakuló egyedi hidromorfológiai folyamatok elemzésére, pl. a finom hordalék csapdázódásának vagy a műveknél kialakuló lokális medermélyülésnek a leírására, de olyan áramlástani szempontból összetett jelenségek számszerűsítésére is, mint a hajók által keltett hullámok part közeli megtörése és annak hordalékfelkeverő hatása. A módszertan kidolgozása mellett elvárt annak egy esettanulmányon keresztüli tesztalkalmazása is, amit célszerűen a hazai és nemzetközi szempontból is kiemelt fontosságú Duna egy szakaszára mutat be a kutató.
A jelölttől elvárt, hogy ismerje a különböző mérési eljárásokat és alkalmazás szinten ismerjen áramlási modelleket. A kutatás során szükség lesz egyszerűbb rutinok programozására. Felvételt nyerve, a kutatáson túl az oktatómunkában, elsősorban a terepgyakorlatokban is kívánatos a részvétel.

A téma meghatározó irodalma: 
  • Hauer, C., Unfer, G., Tritthart, G., Formann, E., Habersack, H.: Variability of mesohabitat characteristics in riffle-pool reaches: testing an integrative evaluation concept (FGC) fer MEM-application. River Res. Applic. 27: 403-430 (2011)
  • Habersack, H., Tritthart, M., Liedermann, M., Hauer, C.: Efficiency and uncertainities in micro and mesoscale habitat modelling in large rivers. Hydrobiologia (2014) 729:33-48
  • Gabel F. (2012): Impacts of ship-induced waves on benthic macroinvertebrates. PhD Thesis, Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin.
  • Ian Maddock, Atle Harby, Paul Kemp, Paul Wood (2013): Ecohydraulics: An Integrated Approach, John Wiley & Sons, Ltd
  • M Guerrero, RN Szupiany, M Amsler (2011): Comparison of acoustic backscattering techniques for suspended sediments investigation Flow measurement and Instrumentation 22 (5), 392-401
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
  • Journal of Hydraulic Engineering>
  • Journal of Hydraulic Research
  • Water Resources Research
  • River Research and Applications
  • Flow Measurement and Instrumentation
  • WATER
  • Journal of Hydrology and Hydromechanics>
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
  • Marian Muste, Sándor Baranya, Ryota Tsubaki, Dongsu Kim, Howard Ho, Heng-Wei Tsai, Danielle Law (2016). Acoustic Mapping Velocimetry. WATER RESOURCES RESEARCH 52:(&&) p. &&. 29 p. (2016)
  • Massimo Guerrero, Nils Rüther, Ricardo Szupiany, Stefan Haun, Sandor Baranya, Francisco Latosinski (2016). The Acoustic Properties of Suspended Sediment in Large Rivers: Consequences on ADCP Methods Applicability. WATER 8:(1) Paper 13. 22 p. (2016)
  • S Baranya, NRB Olsen, J Józsa (2015). 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)
  • Stefan Haun, Nils Rüther, Sándor Baranya, Massimo Guerrero (2015). Comparison of real time suspended sediment transport measurements in river environment by LISST instruments in stationary and moving operation mode. FLOW MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION 41: pp. 10-17. (2015)
  • S Baranya, NRB Olsen, T Stoesser, TW Sturm (2013). 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)
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
  • Dongsu Kim, Hao-Che Ho, Sandor Baranya, Marian Muste (2016) Qualitative and quantitative acoustic mapping of bedform dynamics. FLOW MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION 50 pp. 80-89. (2016)
  • Marian Muste, Sándor Baranya, Ryota Tsubaki, Dongsu Kim, Howard Ho, Heng-Wei Tsai, Danielle Law (2016). Acoustic Mapping Velocimetry. WATER RESOURCES RESEARCH 52. (5) pp. 4132-4150. (2016)
  • Massimo Guerrero, Nils Rüther, Ricardo Szupiany, Stefan Haun, Sandor Baranya, Francisco Latosinski (2016). The Acoustic Properties of Suspended Sediment in Large Rivers: Consequences on ADCP Methods Applicability. WATER 8:(1) Paper 13. 22 p. (2016)
  • S Baranya, NRB Olsen, J Józsa (2015). 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)
  • Stefan Haun, Nils Rüther, Sándor Baranya, Massimo Guerrero (2015). Comparison of real time suspended sediment transport measurements in river environment by LISST instruments in stationary and moving operation mode. FLOW MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION 41: pp. 10-17. (2015)
Hallgató: 

A témavezető eddigi doktoranduszai

Fleit Gábor (2017//)
Török Gergely Tihamér (2013/2016/2018)
Státusz: 
elfogadott