Folyami lebegtetett hordalékvándorlás vizsgálata

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám: 
17/24
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 vándorló hordalék térbeli és időbeli alakulása fontos szerepet játszik számos, a folyó használatával kapcsolatos tevékenységben, mint pl. folyó menti élőhelyek védelme, hajózás, ivóvízkivétel vagy árvízlevezetés. A hordalékmozgás jelentős szerepe ellenére, ismereteink korlátosak a jelenség összetettsége miatt és általánosan alkalmazható mérési és előrejelzési módszerek a hordalék mennyiségi vizsgálatára nem állnak rendelkezésre. A méréstechnika és a számítógépi erőforrások rohamos fejlődésével az utóbbi időkben azonban új mérőműszerek és modellezési eljárások fejlesztései kezdődtek meg nemzetközi szinten, ami jelen doktori kutatás alapjául fog szolgálni. A jelölt a kutatása során hazai környezetben, a befogadó tanszék által biztosított infrastruktúra segítségével új, több eltérő módszerre épülő lebegtetett hordalékmonitoring eljárást fog kidolgozni, amelynek segítségével pontosabb képet kaphatunk a térben és időben nagy változékonyságot mutató hordaléktöménység eloszlásról. A különböző módszerek egymást kiegészítve eredményeznek majd a hagyományos eljárásokhoz képest pontosabb és részletgazdagabb információkat a finom hordalék folyóban való vándorlásáról. Az új terepi monitoring eljárás a következő méréstechnikai megoldásokat veszi alapul: i) izokinetikus, pontbeli vízmintavétel; ii) optikai elven működő pontbeli zavarosságmérő (Optical Backscatter Sensor – OBS); iii) akusztikus pontbeli és függélymenti mérőműszerek (Acoustic Backscatter Sensor – ABS, Acoustic Doppler Current Profiler – ADCP). A terepi adatgyűjtésen túl a kutatás részét képezi a hordalékminták laboratóriumi elemzésének módszertani vizsgálata is, amelyben a hagyományos vízminta szűrés, kiszárítás, tömegmérés mellett a lézeres elvű töménységmérést is, és annak a hordalék különböző fizikai jellemzőire való érzékenységét is értékelni szükséges. A kutatás során a Duna felső-magyarországi szakaszára, a befogadó tanszék részvételével kialakításra kerülő hordalékmonitoring állomást, mint esettanulmányt alkalmazza a jelölt, de lehetőség szerint egy kisebb, a hidrológiai és hordalékjellemzők alapján eltérő folyóra is végrehajtja a vizsgálatokat. Mint kiegészítő vizsgálati eszköz, a hordalékvándorlás 3D számítógépes szimulációja összekapcsolandó a terepi adatgyűjtéssel, mivel a hordalékmozgás előrejelzését csak modellezési eljárásokkal végezhetjük el. A számítógépes modell a terepi adatok alapján paraméterezhető és igazolható, tehát a mérésekre épül, de vissza is hat a monitoring eljárás fejlesztésére, hiszen nem mért állapotokra előrejelzés tehető és a mérés jobban tervezhetővé válik. Jelölt a numerikus modellezéshez meglévő, szabadon elérhető szoftver(eke)t tesztel, esetleg továbbfejleszt.
A jelölttől elvárt, hogy ismerje a különböző mérési eljárásokat és alkalmazás szinten ismerjen áramlási modelleket. Felvételt nyerve, a kutatáson túl az oktatómunkában, elsősorban a terepgyakorlatokban is kívánatos a részvétel. Ajánlott továbbá egy féléves külföldi tanulmányúton való részvétel, amely a kutatáshoz szorosan kapcsolódik, a befogadó tanszék nemzetközi kutatási együttműködéseihez illeszkedve.  
 
A téma meghatározó irodalma: 
1. M. HAIMANN, M. LIEDERMANN, P. LALK, H. HABERSACK. An integrated suspended sediment transport monitoring and analysis concept. International Journal of Sediment Research. 29 (2). Pp 135-148 
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. Stefan Haun, Nils Rüther, Sándor Baranya, Massimo Guerrero. 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)
4. Y. C. Agrawal, D. M. Hanes. The implications of laser-diffraction measurements of sediment size distributions in a river to the potential use of acoustic backscatter for sediment measurements. Water Resources Research 51(11). Pp 8854–8867
5. Agrawal, Y. C., A. Whitmire, O. A. Mikkelsen, and H. C. Pottsmith (2008), Light scattering by random shaped particles and consequences on measuring suspended sediments by laser diffraction, J. Geophys. Res., 113, C04023,
 
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: 

A témavezető eddigi doktoranduszai

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