Az Alsó-Duna 2013. évi lebegtetett hordalékszállítása Sziebert János Alsó-Duna-völgyi Vízügyi Igazgatóság – Eötvös József Főiskola Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék
Bevezetés A kb. 10 éve folyó ADCP-s dunai vízhozammérések nagymértékben megkönnyítették és meggyorsították a vízhozammérést. Ebben a folyamatban a lebegtetett hordalék mintavétel még mindig „kakuktojás”, hiszen hagyományos úton folyik: a lehorgonyzás, a mélységmérés után, csörlő és mérősúly segítségével a szívócső végét a mintavételi pontba juttatva függélyenként 10 x 1 l mintát veszünk, majd ebből átlagminta keverése történik. A függély helyzetét lézer távmérővel határozzuk meg. Egy vízhozamméréskor 7 függélyben veszünk mintát. amelynek reprezentálni kellene a folyó lebegtetett hordalékviszonyait. Ez a gyakorlatban 50-80 m-enkénti függély kiosztást jelent. Még ilyen kevés függély – minta esetén is a mintavétel ideje lényegesen meghaladja a vízhozammérés idejét, így annak hatékonyságát csökkenti. A hordalékadatok feldolgozása sem hatékony folyamat: a mintákat először 1 l-re dekantáljuk, majd laboratóriumban bepároljuk és meghatározzuk a szárazanyag tartalmát. Ebből koncentrációt számítunk. A szárazanyag szemeloszlási vizsgálatát módosított Attenberg-féle ülepítő berendezésben 6 frakcióra bontva határozzuk meg, amely újabb 6 bepárlást is jelent egyben. Egy laboráns napi 2-5 minta vizsgálatát tudja elvégezni az ülepítő berendezés munkahely számának függvényében. A hordalékhozam számítása során első lépésben az ADCP „raw” fileből ASCII „text” és „sum” filet konvertálunk, majd a Hüse-féle ADCP konverter programmal az átmeneti filekből a „HOZAM” programmal kezelhető filet állítunk elő. Ekkor figyelni kell arra, hogy a mintavételi függélyekben is legyen számítási függély. A lebegtetett hordalékhozam a „HOZAM” programmal kerül meghatározásra, amely más számítási metódust alkalmaz a vízhozam meghatározására, mint az ADCP-t kezelő WINRIVER program, így az eredmény sem lesz teljesen azonos. A hordalékhozam számítás a vízhozam számításra épül. Ezzel ellentmondás kerül az eredmények közé. A szakemberek régi törekvése, hogy a mintavételi, feldolgozási folyamatot is meggyorsítsák. A vizsgálatok korai szakaszában már felvetődött, hogy az ADCP mérési adatok tartalmazzák az egyes cellákról visszaverődő ultrahang hullám intenzitását, amely kapcsolatban lehet a hordalék koncentrációval is (és még számos paraméterrel, mint vízhőmérséklet, hordalék töménység, szemcseméret, szemcsealak, víz sótartalma, pH értéke, stb.). A kérdés külföldi kutatók nagyrész tengerparti területek és kikötők hordalékmozgásának leírására behatóan vizsgálták. Folyami hordalékmozgás leírására kevés példa található. Hazánkban a BME Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszékén Józsa János, Baranya Sándor foglakozott ezzel a kérdéssel (Hidrológiai Közlöny 2010/3. szám). A cikkben említett mintavételezést az Eötvös József Főiskola Vízépítési és Vízgazdálkodási Intézet és az ADUVÍZIG munkatársai végezték. Az ADCP-s mérési adatok kiértékelésére valószínűleg a szerzők saját fejlesztésű szoftvert használtak. A 2009-ben végzett mintavételezést nem követte további vizsgálat, pedig az eredmények biztatóak voltak. Az EJF 2010-ben vásárolt egy holland fejlesztésű (AquaVision) szoftvert (VISEA PLUME DETECTION TOOLBOX), amely alkalmasnak tűnt arra a feladatra, hogy hitelesítő mérések segítségével ADCP mérési adatokból lebegtetett hordalékhozamot számoljon. A szoftver elvi működése megegyezik a Józsa – Baranya szerzőpáros cikkében leírtakkal. A szoftver leírása viszonylag szegényes, az alkalmazhatóság körülményeit nem taglalja, így nem lehet tudni, hogy folyami lebegtetett hordalékszállítás számítására alkalmas-e, ha igen, akkor térben és időben milyen kiterjesztéssel lehet használni. A fejlesztő ezen kérdésekre nem válaszolt, valószínűleg nem rendelkezik elegendő tapasztalattal folyami alkalmazásokra (az AquaVision elsősorban tengeri, óceáni alkalmazásokat fejleszt). A főiskola rendszeres mérési adatok és egyéb erőforrások híján a szoftvert nem vette rendszeres alkalmazásba, így azzal nincsenek kellő felhasználói tapasztalatok. Osztályunk együttműködési megállapodás keretében vállalta, hogy kísérleti mérések segítségével feltárjuk a szoftver használhatóságát folyami lebegtetett hordalékhozam számítására.
1
A vizsgálat célja, hogy az alábbi kérdésekre válasz kapjunk:
a szoftver folyami lebegtetett hordalékszállítás számítására milyen mértékben alkalmas,
milyen mérési, mintavételi, kalibrálási feltételek mellett működik a szoftver,
milyen a mérés pontossága, reprodukálhatósága,
a szoftver erőforrásigénye és kezelhetősége milyen
térben és időben milyen kiterjesztéssel lehet használni a szoftvert
A program Az AquaVision fejlesztésű VISEA PLUME DETECTION TOOLBOX szoftver két részből áll: az ADCP-t kezelő, vízhozamot számító modul és a lebegtetett hordalékszámítást kezelő modul. Ez utóbbi befejezetlennek tűnt a használat során, mivel az eredmények ugyan grafikusan jól megjeleníthetők, de digitálisan numerikus eredmény exportálás nem található a modulban. A programmal az ADCP online kezelése mellett lehetőség van a már meglévő mérési adatok utólagos újrafeldolgozására is (postprocessing). A program a lebegtetett hordalékszámítás elvi alapjait csak szakirodalmi hivatkozásként adja meg, így ezzel nem foglalkozunk részleteiben. A továbbiakban nem a program használati útmutatójában lévő menürendszer ismertetését adjuk meg (mert az a program használati kézikönyvében fellelhető), hanem az egyes feldolgozási lépések célszerű sorrendjét és a program használata során keletkezett tapasztalatokat ismertetjük. A program használata során többször nekifutottunk a feldolgozásnak, számtalanszor zsákutcába jutottunk, amelyek részben a hiányos használati kézikönyvnek, részben a program időnkénti lehetetlenül lassú működésének, vagy beállítási hiányosságainak tudhatók be. Az online adatgyűjtést nem használtuk, így arról nincs tapasztalat. Az előzetes tanulmányozás során megállapítottuk, hogy az online adatgyűjtő modulban - egy kivételével - nincsenek olyan plussz funkciók, amelyek a WINRIVER programban ne lennének meg. Ugyanakkor nincsenek meg azok az export funkciók, amelyek ugyanazt a feldolgozási lehetőséget biztosítanák, mint amit WINRIVER-ben lévő export funkciók során mentett ASCII filekre épülő további feldolgozások lehetővé tesznek. Az egyetlen plusz szolgáltatás: elektromos mintavevő szivattyú vezérlésének lehetősége kiegészítő elektronika birtokában. Mivel sem elektromos szivattyúval, sem vezérlő elektronikával nem rendelkeztünk, így ez az opcionális lehetőségen nem állt módunkban kipróbálni. A program telepítése a rendszerlemezről egy lépésben megtehető. A hardverkulcs csatlakoztatása után a program indítható. A következő képernyőkép az ADCP műszer kezelőpanelje lesz, amely online adatgyűjtést, illetve utófeldolgozást tesz lehetővé. A menürendszerben a szükséges adatátviveli és egyéb beállítások megtehetők. A lebegtetett hordalékmérés funkció a főmenüből hívható meg. Előtte azonban léte kell hozni egy, a használati útmutatóban leírt könyvtársruktúrát (1-2. ábra) projektenként, ahol a mérési alapadatok és az eredmények kerülnek tárolásra.
2. ábra A projekt létrehozása és használatsorán létrejövő további alkönyvtárak
1. ábra A VISEA PDT működéséhez létrehozandó könyvtárstruktúra
A szükséges könyvtárstruktúra létrehozása után nyitunk egy kalibrációs és egy mérési projektet a menürendszerből, ezzel a beállított könyvtárstruktúrákat a program „használatba veszi”. A projekteket a megfelelő könyvtárstruktúra [PDT PojectsRT] alkönyvtárba kell menteni. A következő lépésben a
2
használatban lévő projektben beállítjuk a víz és a lebegtetett hordalék fizikai jellemzőit tartalmazó paramétereket, valamint a méréshez használt ADCP műszerfej paramétereket a megfelelő menüpontokban. Ezt projektenként meg kell tenni! A kalibráció alatt rögzített WINRIVER fileokat raw formátumban elmentjük a kalibrációs projekt [RawDataPP] alkönyvtárba. Ugyanígy járunk el a mérési projektben a vízhozammérések során rögzített átmenetek raw formátumba konvertált fileivel is. A kalibrációs eljáráshoz az elmentett raw fileokat az utófeldolgozó menüpontban lefuttatjuk, így azok eredményei bekerülnek a programba. A mintavételek koncentráció eredményeit hozzárendeljük a megfelelő raw file megadott mélységű normalizált visszhangjeléhez. Ezt a SampleData menüpontban tehetjük meg. A beolvasott adatfilek között a [↑ ↓] nyilakkal lehet navigálni. Az adatfilen belül a következő pingelés eredményei a [← →] nyilakkal érhetők el. A kalibráláshoz a lebegtetett hordalékminták laboratóriumban kiértékelt koncentrációját mg/l mértékegységben kell megadni a mintavételi mélységgel együtt (3. ábra).
3. ábra A kalibrációs adatok megadása A kalibrációs adatok megadása után koncentrációk és a normalizált visszhang erőssége közötti kapcsolat megteremtése következik. A számítások a legkisebb négyzetek módszerével egy iterációs eljárás keretén belül történik. Az eredmény numerikusan és grafikusan is megjeleníthető (4-5. ábra). A kapcsolat paramétereinek érékelése és a kapcsolat erősségét jelző korrelációs tényező (R) értékelése után azokat lejegyezzük. Ezek lesznek a mérési projekt bemenő paraméterei. A mérési projekt futtatása során először bevisszük a szükséges paramétereket. A program úgy is működik, hogy a 4. ábrán lévő ablakban numerikusan megadjuk a paramétereket. Ekkor természetesen a korrelációszámítást nem végezzük el, a kalibrációs adatok nincsenek benne a projektben!
4. ábra Kapcsolat a normalizált visszhang erősség és a hordalékkoncentráció között Mohács mérőszelvényben 2013-ban
3
5. ábra Grafikus kapcsolat a normalizált visszhang erősség és a hordalékkoncentráció között Mohács mérőszelvényben 2013-ban
A vízhozammérés során rögzített átmeneteket a VISEA DAS programmodulban utófeldolgozásként lefuttatjuk, majd a VISEA PDT programban megtekinthetjük a lebegtetett hordalékszámítási eredményeket grafikusan (6. ábra), illetve a képernyőn numerikusan (7. ábra).
6. ábra Lebegtetett hordalék koncentráció eloszlása Duna – Mohács 2013.6.15-én
7. ábra Átmenetek lebegtetett hordalék koncentráció eloszlása Duna – Mohács 2013.
4
A program használata során gyűjtött tapasztalatok alapján néhány tanulság leszűrhető:
egy projekten belül egyféle ADCP műszer beállítás tehető meg,
a postprocessing számítás során a pingelések átlagolási beállítása egyféle lehet: ebből az következik, hogy a kalibrációt és a méréseket különválasztva kell kezelni, mert a kalibrációs mintavétel idejében mért pingelések visszhang erősség normalizált átlagát csak így tudjuk képezni, míg a lebegtetett hordalékmérésekhez ajánlatos pingelésenkénti számítást alkalmazni,
a kalibrációs mintavételek alatti ADCP mérést - a könnyebb kezelhetőség érdekében – mintavételenként ajánlott külön – külön fileba rögzíteni,
A mintavételezés során szerencsésebb lett volna egy függélyben venni a két kalibrációs mintát, egyet a felszín közeléből, egyet a fenék közeléből, így a koncentráció adatok szélesebb skálán mozogtak volna, talán jobb lenne a kapcsolat,
a program a hosszú és sok átmenettel nehezen birkózik meg, az újraszámítási idők sokszor 5 perc fölé nőnek, ezért célszerű a feldolgozást, e miatt is, két részre - projektre bontani:
o
kalibrációs adatok feldolgozása
o
mérési adatok feldolgozása a kalibrációs egyenlet kézi bevitelével
a numerikus áttekintő eredmények képernyőmentéssel lehetséges
kinyerése
csak
kézi
másolással,
vagy
A program használatához felhasznált mintavételezések és mérések A VISEA PLUME DETECTION TOOLBOX program kalibrálásához és a használhatóságának vizsgálatához párhuzamosan vettünk lebegtetett hordalék mintákat:
program
PDT szoftver a kalibrálásához 2 függélyben 2 m mélységből,
az összehasonlító méréshez a vízrajzi gyakorlatban szokásos módszerrel 7 függélyben, függélyenként 10 pontból vettünk mintát.
A mintavételezésre a vízhozammérést követően került sor, amelyet Teledyne RIO GRANDE ADCP berendezéssel oldottunk meg. A VISEA DAS PDT alkalmazás során mintavételezés – lebegtetett hordalékszámítás kulcskérdése, hogy az összetartozó értékpárok – a minta és a mintavételezés helyéről származó visszaverődő jel erőssége térben és időben azonos helyről származzon. Ezért a mintavételezésre mérési utasítást dolgoztunk ki, amely hivatott biztosítani az egyidejűséget. Az ADCP mérést továbbra is a WINRIVER szoftverrel végeztük, mert a mérőszemélyzet készség szintjén, jól begyakorlottan használja. A mérési utasítás:
az ADCP felszerelése és üzembe helyezése,
a vízhozammérés végrehajtása,
a hordalék mintavételhez gém, csörlő, mérősúly, szivattyú, szívófej, tömlő felszerelése,
beállás a mintavételi függélybe,
mérősúly leeresztése 2 m mélységbe a szivattyú szívófejével,
szivattyú indítása, tömlő átöblítése, áramlási sebesség ellenőrzése,
ADCP adatrögzítés és mintavételezés egyidejű indítása, 10 l minta vételezése, mérés, mintavételezés befejezésével leállítás,
jegyzőkönyvezés, feljegyzendők: dátum, időpont, vízfolyás, állomás, függély, mélység, mintavételi kanna jele, ADCP gyári száma, mérősugár sorszáma, ADCP-file neve, pingelés sorszáma a mintavételezés kezdetén, végén
5
2013-ban a Duna Mohácsi szelvényében 16 vízhozammérés volt, amelyből 11 árvízi készültségben történt. A 16 vízhozammérésből hagyományos módszerrel 8 alkalommal határoztuk meg a lebegtetett hordalékhozamot (több esetben az árvízi áramlási viszonyok hiúsították meg a mintavételt). A vízhozammérés és a lebegtetett hordalékhozam mérés eredményeit az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat A Duna Mohács állomás vízhozam („VISEA DAS” – „HOZAM”) és lebegtetett hordalékhozam mérések eredményei 2013-ban Dátum 2013.03.03 2013.05.16 2013.06.06 2013.06.08 2013.06.10 2013.06.11 2013.06.12 2013.06.13 2013.06.14 2013.06.15 2013.06.16 2013.06.18 2013.06.20 2013.07.04 2013.09.05 2013.11.07
„VISEA DAS PDT” Q (m3/s) G (kg/s) 2 909.43 255.06 3 875.98 337.00 5 439.00 885.13 6 474.37 1 152.32 7 920.40 1 533.83 8 281.33 1 602.01 8 138.38 1 531.99 7 538.72 1 560.41 7 651.17 1 279.91 7 271.72 1 298.70 6 781.45 1 061.40 6 199.52 783.52 5 291.77 552.52 3 851.18 284.45 1 869.85 82.89 1 782.20 73.33
„HOZAM” Q (m3/s) G (kg/s) 2 860.00 221.16 5 440.00
574.58
7 710.00
1 909.14
8 190.00
1 216.73
7 110.00
1 192.75
5 280.00
332.31
1 840.00 1 720.00
54.51 22.38
2013-ban a Duna Dombori szelvényében 20 vízhozammérés volt, amelyből 15 árvízi készültségben történt. Az árvízi készültség alatt 7 alkalommal az ATIVÍZIG munkatársai mértek. A 20 vízhozammérésből hagyományos módszerrel 3 alkalommal határoztuk meg a lebegtetett hordalékhozamot (több esetben az árvízi áramlási viszonyok hiúsították meg a mintavételt). A vízhozammérés és a lebegtetett hordalékhozam mérés eredményeit az 2-3. táblázat tartalmazza. 2. táblázat A Duna Dombori állomás vízhozam („VISEA DAS” – „HOZAM”) és lebegtetett hordalékhozam mérések eredményei 2013-ban Dátum 2013.03.06 2013.05.22 2013.06.05 2013.06.07 2013.06.09 2013.06.13 2013.06.15 2013.06.17 2013.06.19 2013.06.20 2013.07.02 2013.09.04 2013.11.07
„VISEA DAS PDT” Q (m3/s) G (kg/s) 2 958.13 217.04 3 056.88 240.94 5 934.52 629.29 7 133.55 790.65 7 993.25 1 050.69 8 078.50 942.23 5 814.83 494.74 5 814.83 494.74 5 045.02 394.62 4 769.93 359.84 4 031.95 306.35 1 852.65 126.70 1 687.70 130.88
6
„HOZAM” Q (m3/s) G (kg/s) 2 770.00 199.75
4 580.00
311.65
1 810.00
45.68
3. táblázat A Duna Dombori állomás ATIVÍZIG által mért vízhozam („VISEA DAS” – „HOZAM”) és lebegtetett hordalékhozam mérések eredményei 2013-ban Dátum 2013.06.10 2013.06.11 2013.06.12 2013.06.13 2013.06.14 2013.06.15 2013.06.16
„VISEA DAS PDT” Q (m3/s) G (kg/s) 7 825.40 1 011.37 7 770.40 1 032.21 7 792.35 1 034.76 7 519.90 936.49 6 983.04 831.63 6 563.68 720.41 6 137.20 629.86
2013-ban a Duna Dunaújváros szelvényében 14 vízhozammérés volt, amelyből 11 árvízi készültségben történt. Az árvízi készültség alatt 6 alkalommal az ATIVÍZIG munkatársai mértek. A 14 vízhozammérésből hagyományos módszerrel 2 alkalommal határoztuk meg a lebegtetett hordalékhozamot (több esetben az árvízi áramlási viszonyok hiúsították meg a mintavételt). A vízhozammérés és a lebegtetett hordalékhozam mérés eredményeit az 4-5. táblázat tartalmazza.
4. táblázat A Duna Dunaújváros állomás vízhozam („VISEA DAS” – „HOZAM”) és lebegtetett hordalékhozam mérések eredményei 2013-ban Dátum 2013.03.05 2013.06.05 2013.06.07 2013.06.09 2013.06.17 2013.06.19 2013.09.03 2013.11.04
„VISEA DAS PDT” Q (m3/s) G (kg/s) 2 988.80 231.83 6 268.43 706.75 7 623.80 889.15 9 274.50 1 280.55 5 503.98 500.52 4 753.70 429.71 1 823.98 83.90 1 639.70 80.73
„HOZAM” Q (m3/s) G (kg/s) 2 819.82 220.20
1 863.24
50.28
3. táblázat A Duna Dunaújváros állomás ATIVÍZIG által mért vízhozam („VISEA DAS” – „HOZAM”) és lebegtetett hordalékhozam mérések eredményei 2013-ban Dátum 2013.06.10 2013.06.11 2013.06.11 2013.06.13 2013.06.14 2013.06.15
„VISEA DAS PDT” Q (m3/s) G (kg/s) 8 632.98 831.07 8 192.08 834.31 8 192.08 834.31 7 192.18 716.34 6 549.78 644.71 6 274.13 590.84
A lebegtetett hordalék mintavételezések hozzárendelését és a VISEA DAS PDT programmal szerkesztett normalizált visszhang – lebegtetett hordalék koncentráció kapcsolatokat a Duna Mohácsi állomásra a 4. táblázat és a 8-9. ábrák, a Dombori állomásra a 5. táblázat és a 10-11. ábrák, a Dunaújváros állomásra a 6. táblázat és a 12-13. ábrák tartalmazzák.
7
4. táblázat A Duna Mohács állomás mintavételezés alatti ADCP filek és lebegtetett hordalékkoncentrációk összevetése 2013-ban
8. ábra A Duna Mohács állomás kalibrációs adatai a 2013-as árvízi vízhozammérésen
9. ábra A Duna Mohács állomás normalizált visszhang – lebegtetett hordalékkoncentráció összefüggése a 2013-as árvízi vízhozamméréseken
8
5. táblázat A Duna Dombori állomás mintavételezés alatti ADCP filek és lebegtetett hordalékkoncentrációk összevetése 2013-ban
10. ábra A Duna Dombori állomás kalibrációs adatai a 2013-as árvízi vízhozammérésen
11. ábra A Duna Dombori állomás normalizált visszhang – lebegtetett hordalékkoncentráció összefüggése a 2013-as árvízi vízhozamméréseken
9
5. táblázat A Duna Dunaújváros állomás mintavételezés alatti ADCP filek és lebegtetett hordalékkoncentrációk összevetése 2013-ban
12. ábra A Duna Dunaújváros állomás kalibrációs adatai a 2013-as árvízi vízhozammérésen
13. ábra A Duna Dunaújváros állomás normalizált visszhang – lebegtetett hordalékkoncentráció összefüggése a 2013-as árvízi vízhozamméréseken Az ATIVÍZIG mérési adatai és lebegtetett hordalék mintavételezések hozzárendelését és a VISEA DAS PDT programmal szerkesztett normalizált visszhang – lebegtetett hordalék koncentráció
10
kapcsolatokat a Duna Dombori állomásra a 6. táblázat és a 14-15. ábrák, a Dunaújváros állomásra a 7. táblázat és a 16-17. ábrák tartalmazzák. 6. táblázat Az ATIVÍZIG Duna Dombori állomás mintavételezés alatti ADCP filek és lebegtetett hordalékkoncentrációk összevetése 2013-ban
14. ábra A Duna Dombori állomás kalibrációs adatai az ATIVÍZIG 2013-as árvízi vízhozammérésén
15. ábra A Duna Dombori állomás normalizált visszhang – lebegtetett hordalékkoncentráció összefüggése a 2013-as árvízi vízhozamméréseken
11
7. táblázat Az ATIVÍZIG Duna Dunaújváros állomás mintavételezés alatti ADCP filek és lebegtetett hordalékkoncentrációk összevetése 2013-ban
16. ábra A Duna Dunaújváros állomás kalibrációs adatai az ATIVÍZIG 2013-as árvízi vízhozammérésein
17. ábra A Duna Dunaújváros állomás normalizált visszhang – lebegtetett hordalékkoncentráció összefüggése az ATIVÍZIG 2013-as árvízi vízhozammérésein
12
Az eredmények A normalizált visszhang erősség és a hordalék koncentráció közötti kapcsolat több esetben elég gyenge. Ez valószínűleg egyrészt az alacsony kalibrációs mintaszámra vezethető vissza, másrészt egyéb, még nem ismert tényezőkre. Ezek vizsgálatához a program működési sajátosságainak ismeretlen tényezőit is fel kell tárni. Az eredmények elemzése során összehasonlítottuk a ”HOZAM” és a „VISEA DAS PDT” programmal számított vízhozamokat és hordalékhozamokat, valamint megszerkesztettük a különféle mérési adatokból a hordalékhozam görbéket, amelyeket összehasonlításra alkalmas módon ábrázoltunk (18-26. ábrák). A vízhozamok viszonylag jól illeszkednek a „HOZAM” programmal számított értékhez annak ellenére, hogy a számítás módszere más.. Ha az eltérés jelentősebb, esetenként vizsgálat tárgyát kell képezze. A „HOZAM” illetve a „VISEA DAS PDT” programmal az ADCP adatokból számított hordalékhozamok már jelentősebb eltérést mutatnak. Ennek sokféle oka lehet: a mintavételi módtól kezdve program működésbeli hiányosságáig bezárólag. Ezeknek a hibáknak a feltárásához további mérések, számítások, vizsgálatok szükségesek. A mérési adatokból az egyes szelvényekre számított hordalékhozam görbék nem mutatnak nagyobb szórást, mint a hagyományos módon mintázott, számított hordalékhozam görbék. A „HOZAM” illetve a „VISEA DAS PDT” programmal számított adatokból képzett hordalékhozam görbék egyezése is – figyelembe véve a nem túl magas adatszámot – elfogadható. A ADUVÍZIG illetve az ATIVÍZIG által mért görbék jól egybevágnak, így valószínűleg nem okoz gondot az, hogy egy szelvényben többféle műszerrel mérünk, ha van elegendő kalibrációs mérés. A mérési adatokat egy hidrológiai helyzetben az adott szelvényben megtett átmenetek átlagából számítottuk. Az átlagok mellett a szórást és a relatív szórást is meghatároztuk. A relatív szórás 1-2%, ami azt jelenti, hogy a VISEA DAS PDT program jól reprodukálható eredményeket szolgáltat. A 27. ábrán az éves hordalék szállítási adatokat adjuk meg. A Dunaújvárosi szelvényben 5 895 000 000 t/év, a Dombori szelvényben 6 912 000 000 t/év, a Mohácsi szelvényben 7 245 000 000 t/év lebegtetett hordalékhozam folyt át 2013-ban. Az ábrából leolvasható a hordalékszállítás évi változása is. 9000
Duna - Mohács 2013. vízhozammérési eredmények összehasonlítása "HOZAM" - "VISEA DAS PLUME DETECTION TOOLBOX"
8000
VISEA DAS PDT Q (m3/s)
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 0
1000
2000
3000
4000
5000
"Hozam" Q (m3/s)
18. ábra
13
6000
7000
8000
9000
Törölt: Eyeknek
Törölt: okor Törölt: múszerrel
2000
Duna - Mohács 2013. lebegtetett hordalékmérési eredmények összehasonlítása "HOZAM" - "VISEA DAS PLUME DETECTION TOOLBOX"
1800 1600
VISEA DAS PDT G (kg/s)
1400 1200 1000 800 áradó ág apadó ág
600 400 200 0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
"Hozam" G (kg/s)
19. ábra 10000
hordalékhozam G (kg/s)
lebe "HOZAM
1000
y
100
20. ábra 5000
Duna - Dombori 2013. vízhozammérési eredmények összehasonlítása "HOZAM" - "VISEA DAS PLUME DETECTION TOOLBOX"
4500 4000
10 0
Törölt:
VISEA DAS PDT Q (m3/s)
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
500
1000
1500
2000
2500 "Hozam" Q (m3/s)
21. ábra
14
3000
3500
4000
4500
5000
1000
2000
Duna - Dombori 2013. lebegtetett hordalékmérési eredmények összehasonlítása "HOZAM" - "VISEA DAS PLUME DETECTION TOOLBOX"
1800
1600
VISEA DAS PDT G (kg/s)
1400
1200
1000
800
apadó ág 600
400
200
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
"Hozam" G (kg/s)
22. ábra 10000
hordalékhozam G (kg/s)
leb "HOZAM valamint " 1000
y=8 R
100
23. ábra 5000
Duna - Dunaújváros 2013. vízhozammérési eredmények összehasonlítása "HOZAM" - "VISEA DAS PLUME DETECTION TOOLBOX"
4500 4000
10 0
Törölt:
VISEA DAS PDT Q (m3/s)
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0
500
1000
1500
2000
2500 "Hozam" Q (m3/s)
24. ábra
15
3000
3500
4000
4500
5000
1000
2000
Duna - Dunaújváros 2013. lebegtetett hordalékmérési eredmények összehasonlítása "HOZAM" - "VISEA DAS PLUME DETECTION TOOLBOX"
1800
1600
VISEA DAS PDT G (kg/s)
1400
1200
1000
800
apadó ág 600
400
200
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
"Hozam" G (kg/s)
25. ábra 10000
hordalékhozam G (kg/s)
leb "HOZAM valamint " 1000
y = 57 R2
100
26. ábra 8 000 000 G (t/d)
160 000
140 000
120 000
7 245 millió t/év
6 000 000
80 000 Dunaújváros, 000547 Mohács, 000831 Dombori, 000550
60 000
40 000
20 000
összegzett lebegtetett hordalékmennyiség (t)
100 000
5 000 000
4 000 000
3 000 000
2 000 000
1 000 000
1. 31.
3. 2.
4. 1.
5. 1.
5. 31.
0
6 912 millió t/év
5 895 millió t/év
0 1. 1.
10
7 000 000
Duna lebegtetett hordalékszállítás 2013
6. 30.
7. 30.
dátum
27. ábra
16
8. 29.
9. 28.
10. 28.
11. 27.
0 12. 27.
Törölt:
1000
Értékelés A vizsgálat kezdetén az alábbi kérdésekre keresztünk választ:
a szoftver folyami lebegtetett hordalékszállítás számítására milyen mértékben alkalmas,
milyen mérési, mintavételi, kalibrálási feltételek mellett működik a szoftver,
milyen a mérés pontossága, reprodukálhatósága,
a szoftver erőforrásigénye és kezelhetősége milyen
térben és időben mekkora kiterjesztéssel lehet használni a szoftvert
Az egyes kérdésekre lényegében választ tudunk adni:
a szoftver folyami lebegtetett hordalékszámításra alkalmas, használatában azonban még mindig vannak megválaszolatlan kérdések.
A mintavételezés – kalibrálás gondos előkészítő munkát igényel. Nagyon fontos az ADCP mérés és a mintavételezés egyidejűségének biztosítása, a mérési, mintavételezési adatok dokumentálása. Szerencsésebb lett volna, ha nem több függélyben 1-1 mintát veszünk 2 m mélységből, hanem egy függély különböző koncentrációkat tartalmazó mélységéből mintát venni. A hagyományos lebegtetett hordalékmintavételezéssel meghatározott hordalékhozam eredménye esetenként eltért a VISEA DAS PDT programmal számított értékektől. A miértre még nem kaptunk válasz. Ennek részben oka lehet, hogy a 3 mintavételezési szelvényből 2-ben kevés számú összehasonlító adat áll rendelkezésünkre.
A szoftver erőforrás igénye nem nagy, viszont megmagyarázhatatlan várakozási idők, esetenként programlefagyás észlelhető. A kezelhetősége nem felel meg a mai elvárásoknak. Dokumentáltsága nem kielégítő.
Arra a kérdésre, hogy térben és időben milyen a kiterjeszthetősége a szoftvernek, még nem tudunk teljes körű választ adni. Az már nagy valószínűséggel biztos, hogy különféle ADCP műszerekkel is lehet egy szelvényben mérni, de mindegyik alkalmazott műszernek külön-külön kell kalibrációs méréseket biztosítani megfelelő számban. A 3 vizsgált állomást külön kell kezelni, mert kalibrációs egyenletük jelentősen eltér egymástól.
Törölt: e Törölt: J
Általános javaslatok A vizsgálatokat tovább kell folytatni, mert a kalibrációs adatszám még nem elegendő ahhoz, hogy határozott kijelentéseket tegyünk. Jelen ismeretünk szerint a tapasztalatgyűjtésre van szükség.
szoftvert
nem
biztos,
hogy
érdemes
megvenni,
további
Meg kell annak lehetőségét fontolni, hogy az ismert elvi alapokon működő, a feladatra jobban orientált szoftver fejlesztésébe fogjunk. Továbbra is kérdés, hogy kiváltható-e a kalibráció hagyományos (mintavételes-laborálós) technikája korszerűbb eszközökkel. Tudomásunk szerint léteznek olyan lézeroptikai berendezések, amelyek alkalmasak a lebegtetett hordalék koncentrációjának (esetleg szemeloszlásának) a közvetlen meghatározására. Sajnos ezekkel a mérőszondákkal kapcsolatosan a hazai tapasztalatok még nagyon szegényesek. Ezzel együtt javasolható ezek bevonása a vizsgálat kérdéskörébe és megfontolandó ilyen eszközök beszerzése az ágazati tapasztalatszerzés érdekében (is).
17
Törölt: nem Törölt: jobbam
