Talajbeszivárgás hatása folyók árhullámaira / Effect of soil infiltration on river floods

Elsődleges fülek

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám: 
17/32
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
kramer.tamas@emk.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 
A folyók árvizeiből számottevő vízhozam szivároghat el a talajba, ami sokrétű jótékony hatással jár: többek között biztosítja a hullámtéri/nyílt ártéri élővilág talajnedvesség-igényét, a talajt ásványi anyagokkal is dúsítja, valamint hozzájárul a rendkívüli árvizek csillapításához. 
A felszíni vizek és a talajnedvesség kapcsolata vízgyűjtőkön, belvízi öblözetekben és öntözött mezőgazdasági területeken lényegi eleme a vízmérleg felírásának és ennek megfelelően régóta kutatott téma (Clemmens & Bautista 2009, Tayfur 1993). Vízfolyások völgyében a kutatások a talajra és ezen keresztül az élőhelyekre vagy a felszínalatti vízkészletre (Sorman et al. 1995) gyakorolt hatásra irányultak, a kölcsönhatás ellenkező irányával viszont kevesen foglalkoztak (pl. városi villámárvizekre Bateman et al. 2010). Ennek ellenére elméleti megfontolások és közvetett vízrajzi tapasztalatok (pl. a Felső-Rábán vagy a Felső-Dunán) is arra mutatnak, hogy tartós árvíz hatására a talajba szivárgó vízhozam számottevően mérsékli a felszíni lefolyás vízszintjeit. 
Az elszivárgás függőleges és vízszintes folyamatra bontható: 
    • az elöntött területeken a felszíni víz telíti a felső telítetlen talajréteget (Sorman et al. 1995), 
    • emellett a talajvíz-felszín oldalirányban megemelkedik (Ubell 1964, Kukucska et al. 2015).
A két folyamat között jelentős különbség, hogy a függőleges elszivárgás a felszíni vizek szempontjából maradandó veszteségként jelentkezik, ugyanakkor a vízszintes talajvízhullám egy jelentős része csak ideiglenesen tározódik a talajban és az árvíz apadó ágában késleltetve visszatér a vízfolyásba. A folyamatok együttesen a vízfolyások árhullámait késleltetik, csillapítják, és részben felemésztik. 
A kutatás fő célja 
    • feltárni a folyó és a talaj kölcsönhatásának következményeit a folyó árvízi dinamikájára, majd 
    • általános módszertant javasolni a következmények figyelembe vételére az árvízi veszély­értékelésben.
A célok elérését szolgáló lépések:
    • Felszíni és felszínalatti vízrajzi adatsorokból megbecsülni az elszivárgás mértékét,
    • Különböző bonyolultságú fizikai és numerikus modellek kombinációival reprodukálni a folyamatokat és közülük kiválasztani azokat, amelyeknél legkedvezőbb viszony érhető el a paraméterezési igény, a számítási költség és az elérhető pontosság között. 
    • Folyók szélesebb körére megbecsülni a hatás mértékét, a paraméterérzékenységet és a bizonytalanságot (pl. Rousseau et al. 2012 valószínűségi eljárásából kiindulva) 
 
A téma meghatározó irodalma: 
1. Rousseau, M., Cerdan, O., Ern, A., Le Maitre, O., & Sochala, P. (2012). Study of overland flow with uncertain infiltration using stochastic tools. Advances in Water Resources, 38, 1-12. 
2. Tayfur, G., Kavvas, M. L., Govindaraju, R. S., & Storm, D. E. (1993). Applicability of St. Venant equations for two-dimensional overland flows over rough infiltrating surfaces. Journal of Hydraulic Engineering, 119(1), 51-63.
3. Fiedler, F. R., & Ramirez, J. A. (2000). A numerical method for simulating discontinuous shallow flow over an infiltrating surface. International journal for numerical methods in fluids, 32(2), 219-239.
4. Sorman, A. U., Abdulrazzak, M. J., & Ugas, M. A. S. (1995). Application of infiltration models to field data from Wadi Tabalah, Saudi Arabia. Proc. Application of tracers in arid zone hydrology, Vienna, Austria, August 1994. IAHS Publication no. 232, UK. 
5. Clemmens, A. J., Bautista, E. (2009). Toward physically based estimation of surface irrigation infiltration. Journal of irrigation and drainage engineering, 135(5), 588-596.
6. Kukucska P., Csoma R., & Gálos M. (2015). Tározódás talajban dunai árhullámok esetén. Mérnökgeológia-Kőzetmechanika 2015. (Szerk: Török Á. et al.), 25-40.
7. Ubell K. (1964), A folyó- és talajvíz összefüggése a Duna mentén. Hidrológiai Közlöny, 44(5) 193-200.
8. Mishra, S. K., Tyagi, J. V., & Singh, V. P. (2003). Comparison of infiltration models. Hydrological Processes, 17(13), 2629-2652.
 
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
1. Hidrológiai Közlöny
2. Periodica Polytechnica. Civil Engineering
3. Advances in Water Resources*
4. Water Resources Research*
5. Water*
 
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
1. Krámer T, Józsa J (2007): Solution-adaptivity in modelling complex shallow flows. Computers and Fluids 36:(3) pp. 562-577.
2. Pattantyús-Ábrahám, M., Tél, T., Krámer, T., & Józsa, J. (2008). Mixing properties of a shallow basin due to wind-induced chaotic flow. Advances in Water Resources, 31(3), 525-534.
3. L Jiang, A G L Borthwick, T Krámer, J Józsa (2011): Variable density bore interaction with block obstacles. International Journal Of Computational Fluid Dynamics 25:(4) pp. 223-237.
4. K Homoródi, J Józsa, T Krámer, G Ciraolo, C Nasello (2012). Identifying wave and turbulence components in wind-driven shallow basins. Periodica Polytechnica-Civil Engineering 56:(1) pp. 87-95.
5. Torma, P., & Krámer, T. (2017). Modeling the Effect of Waves on the Diurnal Temperature Stratification of a Shallow Lake. Periodica Polytechnica. Civil Engineering, 61(2), 165.
 
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
1. Pattantyús-Ábrahám, M., Tél, T., Krámer, T., & Józsa, J. (2008). Mixing properties of a shallow basin due to wind-induced chaotic flow. Advances in Water Resources, 31(3), 525-534.
2. Torma, P., & Krámer, T. (2017). Wind shear stress interpolation over lake surface from routine weather data considering the IBL development. Periodica Polytechnica. Civil Engineering, 61(1), 14.
3. Fleit, G., Baranya, S., Rüther, N., Bihs, H., Krámer, T., & Józsa, J. (2016). Investigation of the Effects of Ship Induced Waves on the Littoral Zone with Field Measurements and CFD Modeling. Water, 8(7), 300.
4. Pattantús-Ábrahám M, Tél T, Krámer T, Józsa J (2008). A kaotikus advekció vizsgálata sekély tavakban a klímaváltozás figyelembevételével: módszertan és alkalmazás. Hidrológiai Közlöny 88:(4) pp. 40-46.
5. Torma, P., & Krámer, T. (2017). Modeling the Effect of Waves on the Diurnal Temperature Stratification of a Shallow Lake. Periodica Polytechnica. Civil Engineering, 61(2), 165.
 

A témavezető eddigi doktoranduszai

Státusz: 
elfogadott