Kulcsszó:
Az árvízvédelmi gátszakadásokat sok irányból meg lehet szakailag közelíteni, a gátszakadás fizikai modellezésén, a kiömlött víz szétterülésén, a keletkezett károkon át a történelmi adatok feldolgozásáig.
A történelmi adatok, a Kárpát-medence több, mint 2500 gátszakadása elég sok ismeretet, műszaki adatot, értékelési lehetőséget tartalmaz ahhoz, hogy a mai árvízvédekezők is hasznos tapasztalatokat szerezhessenek belőle. Ezek alapján a tudományos értékelés célul tűzheti ki a gátszakadás mechanizmusának jobb megismerését, a morfológiai körülmények általánosítását, valamint a talajjellemzők és kopolyaképződés megalapozását.
Tanszék: Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék
Kar: BME-ÉMK
Kulcsszó:
Hazánkban a természeti adottságok következtében a domboldalak lejtői a hasznosítható területek jelentős részét képezik, így gyakran építkezünk ezeken a lejtőkön. A természet-átalakító tevékenység egyre nagyobb a méreteiben is, a gazdaságosnak vélt kialakításhoz újabb és újabb területeket kell kialakítani hasznosítás céljára, és ez a dombokkal és hegyekkel szabdalt területeken csak egyre mélyebb bevágások és egyre magasabb feltöltések, valamint egyre tekintélyesebb méretű gátak kialakításával lehetséges. Az emberi alkotások és beavatkozások biztonságának és tartósságának a szavatolása a mérnökök kiemelt feladata, a geotechnika területén talán az egyik legszebb és legösszetettebb munka a rézsűállékonysági biztonság meghatározása és a megbízhatósági elven történő méretezés.
Azonban felszín közeli talajmozgás bekövetkezhet emberi beavatkozás nélkül is, hiszen a felszín folyamatosan változik a természeti erők és a meteorológiai hatások következtében. A téma aktualitását igazolják a dunai és balatoni magaspartok újra és újra előkerülő károsodásai, amelyek egy része humán beavatkozás nélkül is létrejönne, de kétségtelen, hogy az emberi tevékenység felgyorsítja kialakulásukat és növeli a kiterjedésüket.
Ezek alapján a tudományos értékelés célul tűzheti ki a rézsűkárosodások mechanizmusának jobb megismerését, a károsodások csoportosításának egységesítését, a bekövetkezett hazai rézsűkárosodások összegyűjtését és tudományos rendszerezését, a kialakulásuk körülményeinek jellemzését, valamint az állékonyságvizsgálati módszerek összehasonlítását és a tönkremeneteli valószínűség becslési módszereinek kidolgozását.
Tanszék: Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék
Kar: BME-ÉMK
Kulcsszó:
A dunai és a Balaton melletti magaspartok mozgásai a partközeli sávok beépítésének növekedésével egyre több gondot okoznak az érintett településeknek. A több évtizede észlelt és vizsgált mozgások mind lakó, mind ipari területeket érintettek a Duna Budapest és a szerb határ közötti szakaszán. A partfalak mozgásaiból származó károk esetenként igen jelentősek voltak, a szükségessé váló beavatkozások költségei helyenként többszörösen meghaladták az érintett települések gazdasági lehetőségeit. A múlt század egyik legnagyobb partfal mozgása - mint ismeretes - Dunaújváros környezetében volt, lakott és ipari területet érintve. A több millió m3 volumenű földtömeget érintő partfalmozgás okozta károkat nagy költséggel helyreállították, a partfal geometriáján, a terep víztelenítésénél jelentős átalakításokat végeztek a későbbi, esetleges károsodások megakadályozására.
Az említett nagy károsodás környezetében a későbbiekben és a közelmúltban is nagykiterjedésű part-fal mozgások jöttek létre a part menti sávok intenzív beépítése után.
A Duna Budapest alatti szakaszán történt egyéb partfal károsodások mellett a Duna magyarországi déli szakaszán, valamint a Balaton melletti területeken az utóbbi évtizedben több milló m3 tömegű partfal rogyott le vagy mozdult meg (Ercsi, Rácalmás, Dunaújváros, Dunasszentmiklós, Dunaföldvár, Dunaszekcső, Kulcs, Tihany, Balatonakarattya, Balatonvilágos, Fonyód stb.). A mozgás közvetlen környezetében szinte mindenhol beépített területek találhatóak. A mozgások évről évre több helyen kiújulnak és újabb területek, partfal szakaszok lesznek érintettek.
A magaspartok, partfalak vizsgálata, a megelőzés és stabilizálás lehetőségei komoly feladatot rónak a szakemberekre.
Többek között alábbi feladatok vizsgálatára, kutatására van szükség:
Tanszék: Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék
Kar: BME-ÉMK
Kulcsszó:
1980-ban a Körösökön két teljesen váratlan gátszakadás következett be olyan szelvényekben, ahol a veszélyt semmilyen "árvízi jelenség" korábban nem jelezte, ahol a szelvény méretei teljes biztonságot ígértek. Mindkét szakadás okát sikerült tisztázni: egyik egy buzgáros talajtörés volt egy ősmeder keresztezésében, másik pedig a hazánkban akkor legelőször kimutatott diszperzív talaj okozta azt, hogy a máskülönben jól kivédhető talpcsurgások szakadáshoz vezettek.
Diszperzív az a kötött talaj, melyben a belső felületi erők kicsik. Az ilyen talaj szemcséi könnyen szétválnak egymástól, a talaj felszínét a víz könnyen erodálja. A diszperzív talajt tehát legkönnyebben az árulja el, hogy szabad felszínét a csapadékvíz könnyen erodálja, benne mély hasadékokat, járatokat hoz létre. Ezt még gyepesítéssel sem lehet megakadályozni. Jól egyezett a gyakorlati tapasztalatokkal az azóta nálunk is rendszeresített "tűszúrás vizsgálat", mely magát a kritikus jelenséget, egy szűk nyílásban átfolyó víz erodáló hatását érzékeli. A gáton keresztül valamilyen járaton vagy repedésen meginduló vízszivárgás a járatot erodálhatja olyan gyorsan, hogy a gát megmentésére már nincs idő. Több tucat külföldi földgát szakadt már el így és 1980 óta erre már hazai példát is ismerünk.
A vizsgálatok egyik célja kimutatni, hogy a geotechnikai megközelítés milyen módon hasonló a talajtani alkalmazással, a diszperz talajok és a szikes talajok átfedése milyen mértékű. Ehhez kiegészítő információkat szolgáltat a Galli-féle mértékadó hézagtényező vizsgálata. A diszperzív talajok helyszíni gyors azonosítása árvízvédelmi gátaknál roncsolás mentes módszerrel megoldható. Ez lehetővé tenné a XIX. században szikesnek nevezett töltésszakaszok felkutatását, azonosítását, vizsgálatát. A kutatással elérendő célokat, vizsgálatokat és várható eredményeket a mellékelt táblázat mutatja.
Tanszék: Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék
Kar: BME-ÉMK
Kulcsszó:
A buzgárképződés, a hidraulikus talajtörés az árvízvédelmi gátak tönkremenetelének műszakilag talán a legérdekesebb és a suvadással együtt a “leglátványosabb” módja. A folyók vízszintjének emelkedése, és az ezt követő gátmagasítások várhatóan egyre több buzgár megjelenését okozzák. A buzgárképződés folyamata, a talajtörést kiváltó három tényező bonyolult összhangot alkot. Egyenként egyre jobban paraméterbe tudjuk foglalni a buzgárképződés kritériumait, meg tudjuk egyértelműen előre határozni azt, hogy mely szakaszokon várható buzgár és azt is, milyen vízállásnál lehet számítani a védképesség ilyen irányú kimerülésére. Azonban azt, hogy hol kell katasztrófára számítanunk nem lehet megmondani, mert függ a védekezők aktivitásától is. Vannak biztos eljárásaink, mind árvízvédekezésre, mind a biztonság növelésére (szivárgási úthossz növelése, szabályozott vízkivezetés, vízzárófal alkalmazása, stb.) melyek alkalmazása elkerülhetővé teszi a katasztrófa kialakulását. A buzgár képződés kutatásánál fontos a geometriai (talajrétegződés), hidraulikai és szemeloszlási kritériumainak szétválasztása, majd újrafogalmazása kölcsönhatásuk alapján.
Árvízvédekezés szempontjából a buzgárok, buzgárveszélyes helyek előjelezhetősége a legfontosabb kérdés. Hol várható buzgár megjelenése? Ez a kérdés már jelenleg is megválaszolható. Ahol korábbi évek árvizei alatt volt buzgár és az árvizet nem követte gáterősítés, ott továbbra is mindenhol nagy valószínűséggel kell buzgárra számítani. Számos példa van arra, hogy a korábban intenzív fakadóvizes területen egy újabb, magasabb árvíznél buzgár alakul ki. De az ellenpélda is van, a korábbi buzgár helyén egy következő árvíznél nincs jelenség. Végül nagy általánosságban megállapítható, hogy hordalékkúpon és holtágkeresztezésben várható a leggyakrabban buzgár megjelenése. Ezt a megállapítást erőteljesen ki kell használni egy a jövőben alkalmazandó buzgár térképezésnél. Ezeket a vizsgálatokat indokolja az élet is, a 2013. évi árvizeknél jó sok buzgár volt.
Sem a hidraulikai, sem az anyagszerkezeti kritériuma egy buzgárnak nem teljesen feltárt. Bizonyos paraméterekről tudjuk, hogy szerepük van a buzgár kialakulásában, azonban hatásukat még nem lehet számszerűsíteni. A korábbi kutatások alapján meg tudjuk fogalmazni, hogy milyen szemeloszlás frakciók mosódnak ki és tudjuk jellemezni azt is, milyen frakciók kimosódása nem várható. Szemeloszlási görbék alapján le tudjuk határolni a kimosódásra legveszélyesebb tartományokat.
Tanszék: Geotechnika és Mérnökgeológia Tanszék
Kar: BME-ÉMK
Kulcsszó:
Ideiglenes, mobilis árvízvédelmi gát egy lehetséges megoldása a vízzel töltött ponyvaszerkezetű tömlő alkalmazása, melyre az utóbbi időben számos javaslat született. A szerkezet hatékony alkalmazhatóságához – számos technológiai probléma megoldása mellett – szükséges az is, hogy a tömlő alakjának és a ponyvában ébredő erőknek a meghatározása megfelelő pontossággal történjen. Minthogy a ponyva extrém nagy alakváltozásokat végez mind vízzel való feltöltése, mind a külső vízterhelés alatt, a hagyományos mérnöki erőtani számítási módszerek kevéssé alkalmazhatóak. Speciális számítási eljárásokra van szükség, melyek megfelelően képesek modellezni a ponyva és víz kölcsönhatásaként kialakuló térbeli geometriát, erőjátékot, és a nagy elmozdulásokat. A kutatás célja analitikus és numerikus számítási módszerek kidolgozása és alkalmazása különféle lehetséges szerkezeti kialakítások esetén. Az eredmények és tapasztalatok alapján optimális kialakítású szerkezetek tervezhetőek.
Tanszék: Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék
Kar: BME-ÉMK
Kulcsszó:
A magaspartok, töltések, gátak terhelés alatt igen erős nyírási hatásnak vannak kitéve. Ezen hatások következménye lehet a magaspartok és töltések repedezése, leomlása, illetve gátak szakadása. A kritikus szakaszoknak az ilyen események megelőzése érdekében végzett, minél pontosabb mérése és modellezése komoly feladat elé állítja a szakértőket. A legfontosabb vizsgálati módszerek, vagyis az igen pontos helybeli mérések és a nagy teljesítményű számítógépes leírás mind anyagilag, mind a ráfordított idő szempontjából igen erőforrás-igényesek, ezért fontos, hogy szemcse alapú szimulációkkal ezeket az eljárásokat megtámogassuk és továbbfejlesszük.
Az állékonyságvizsgálat leggyakrabban alkalmazott technikája a végeselem módszer. Ezen módszer bemeneti adatait legtöbbször konkrét mérésekből származó paraméterek adják, azonban fontos lehet annak figyelembe vétele, hogy az anyag lokális változásai, károsodása milyen hatással vannak az adott paraméterekre, anélkül, hogy az adott károsodást valóban megvalósítanánk. Kutatócsoportunknak, több sikeres projektje volt, melynek során sikerült éppen ilyen jellegű feladatot végrehajtani üvegek[1], illetve pára hatására összeragadó szemcsék esetében[2, 3].
A szemcse alapú szimuláció azonban arra is alkalmas, hogy gyorsan és költséghatékonyan új eljárások hasznosságát vizsgáljuk. Ennek egyik közelmúltbeli példája az új típusú betonaljak vizsgálata volt [4, 5], amelyben bizonyítottuk, hogy ilyen egyszerűsítettnek tűnő szimulációk meglepően pontos, mérhető eredményeket tudnak adni. A szemcse alapú szimuláció lehetőséget ad arra is, hogy konkrét előrejelzést adjunk, a bekövetkező nyírási sávok várható helyéről, illetve, hogy miként lehet azokat megakadályozni. Ilyen projektjeink külön vonzó vonatkozása, hogy kiváló lehetőséget nyújtanak a természettudományi és mérnöki karok tudományos együttműködésére.
Tanszék: Elméleti Fizika Tanszék
Kar: BME-TTK
Kulcsszó:
A különböző töltések, rézsűk, természetes vagy épített gátak stabilitásának folyamatos monitorozása létfontosságú egy árvíz esetén. Ebben tudnak segítségünkre lenni az olyan szenzorok, amelyek a talaj, vagy akár a homokzsákokból épített gátszakaszok különböző paramétereit monitorozzák, majd a mért adatokat a távoli katasztrófavédelmi központba továbbítják. Ma már megjelentek olyan hatékony rádiós technológiák (pl. LoRa), melyek segítségével 10-15 kilométeres távolságok is áthidalhatók nagyon alacsony energiafelhasználás mellett, ezért az előre telepített, vagy akár az árvíz idején ad-hoc módon kihelyezett szenzorok is képesek hónapokon vagy akár éveken keresztül is stabilan működni.
Tanszék: Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
Kar: BME-VIK
