Hordalékgazdálkodási módszerek vizsgálata a folyóhelyreállítás érdekében / Assessment of Sediment Management Methods for River Restoration

Elsődleges fülek

Nyilvántartási szám: 
24/21
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
baranya.sandor@emk.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 

A hordalék dinamikája fontos szerepet játszik a folyók hidrológiai, hidromorfológiai és ökológiai állapotában. A hordalékmozgás folytonossága peremfeltétele a folyók egészséges működésének, akár az ökológiai állapotra (mint biodiverzitás vagy átjárhatóság), akár gazdasági vagy társadalmi célú használatra (pl. hajózás vagy energiatermelés) gondolunk. Hagyományos folyószabályozási és folyóhelyreállítási feladatoknál ezt a szempontot mindezidáig nem, vagy alig vették figyelembe. Közelmúltbeli kutatások és a doktori témát befogadó tanszék nemzetközi együttműködési projektjei rámutattak a folyami hordalékgazdálkodás szükségességére, de azt is igazolták, hogy újszerű, a hagyományos beavatkozási módszerekkel sokszor ellentétes megközelítésű mérnöki megoldások kellenek a hordalékfolytonosság biztosításához (pl. mellékágak lezárása helyett azok megnyitása, a folyópartok stabilizálása helyett a partbiztosítás elbontása stb.).
A tervezett doktori kutatás fő célja, hogy feltárjon, kidolgozzon, teszteljen és értékeljen különböző hordalékgazdálkodási módszereket, amelyek hosszú távon, fenntartható módon segítik elő az ökológiai szempontból degradálódott folyók helyreállítását. A kutatás elsősorban a Duna vízgyűjtőre összpontosít, de más vízgyűjtőkön alkalmazott megoldások adaptálhatóságát is vizsgálni kell.

A kutatás javasolt felépítése a következő:
1. A közelmúltban, nagy folyókon megvalósult hordalékszempontú beavatkozások irodalmi feltárása, szintetizálása, szükség szerinti adatelemzések végrehajtása, tapasztalatok összegyűjtése, alkalmazhatósági korlátok, feltételek megadása, következtetések levonása.
2. Hazai, hordalékvándorlás szempontjából problémás és reprezentatív mintaterületek kiválasztása, előzmények felkutatása, a problémák bemutatása, vizsgálati eszközök kiválasztása.
3. A hordalékgazdálkodás társadalmi aspektusainak vizsgálata, ehhez kapcsolódóan közösségi tudomány eszközök alkalmazása. A hordalékgazdálkodás releváns érdekcsoportjainak beazonosítása, érdekeik feltárása és értékelése. A kiválasztott mintaterületekhez kapcsolódó érdekeltek bevonása, közös probléma feltárás, lehetséges megoldások beazonosítása.
4. A mintaterületekhez kapcsolódó víz-, hordalékjárási és medermorfológiai adatok összegyűjtése, értékelő elemzése, hordalékfolytonossági problémák beazonosítása. A vizsgálat léptékéhez illeszkedő hidrodinamikai és hordalékvándorlási szimulációs modellek felépítése, igazolása és a hordalékfolytonosságot javító beavatkozási alternatívák modellvizsgálata.
5. A vizsgálatok eredményeinek számszerű bemutatása, a vizsgált hordalékgazdálkodási módszerek értékelő elemzése, felskálázási és más folyókon való replikálási lehetőségeinek vizsgálata.

A doktori kutatás során szükség esetén a meglévő vizsgálati módszerek továbbfejlesztése lehet szükséges, mint például a számítógépes hordalékmodell adaptálása a mintaterületre. A kutatás eredményeként tudományos alapokon nyugvó hordalékgazdálkodási megoldások kerülnek kidolgozásra, amelyek a folyók menti élőhelyek minőségének javítását szolgálják úgy, hogy közben nem rontják a folyók egyéb, a társadalom számára fontos hasznosítási lehetőségeit.

A téma meghatározó irodalma: 

1. Wohl, E., Bledsoe, B. P., Jacobson, R. B., Poff, N. L., Rathburn, S. L., Walters, D. M., & Wilcox, A. C. (2015). The Natural Sediment Regime in Rivers: Broadening the Foundation for Ecosystem Management. BioScience, 65(4), 358–371. https://doi.org/10.1093/biosci/biv002
2. Parker, G. (1990). Surface-based bedload transport relation for gravel rivers. Journal of Hydraulic Research, 28(4), 417–436. https://doi.org/10.1080/00221689009499058
3. Pandey, M., Gupta, A. K., & Oliveto, G. (Eds.). (2023). River, Sediment and Hydrological Extremes: Causes, Impacts and Management. Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-99-4811-6
4. Bracken, L. J., Turnbull, L., Wainwright, J., & Bogaart, P. (2015). Sediment connectivity: A framework for understanding sediment transfer at multiple scales. Earth Surface Processes and Landforms, 40(2), 177–188. https://doi.org/10.1002/esp.3635
5. Kondolf, G. M., Gao, Y., Annandale, G. W., Morris, G. L., Jiang, E., Zhang, J., Cao, Y., Carling, P., Fu, K., Guo, Q., Hotchkiss, R., Peteuil, C., Sumi, T., Wang, H.-W., Wang, Z., Wei, Z., Wu, B., Wu, C., & Yang, C. T. (2014). Sustainable sediment management in reservoirs and regulated rivers: Experiences from five continents. Earth’s Future, 2(5), 256–280. https://doi.org/10.1002/2013EF000184
6. Wohl, E., Angermeier, P. L., Bledsoe, B., Kondolf, G. M., MacDonnell, L., Merritt, D. M., Palmer, M. A., Poff, N. L., & Tarboton, D. (2005). River restoration. Water Resources Research, 41(10). https://doi.org/10.1029/2005WR003985
7. Bernhardt, E. S., Sudduth, E. B., Palmer, M. A., Allan, J. D., Meyer, J. L., Alexander, G., Follastad-Shah, J., Hassett, B., Jenkinson, R., Lave, R., Rumps, J., & Pagano, L. (2007). Restoring Rivers One Reach at a Time: Results from a Survey of U.S. River Restoration Practitioners. Restoration Ecology, 15(3), 482–493. https://doi.org/10.1111/j.1526-100X.2007.00244.x

A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 

1. River Research and Applications (2023 Q2)
2. Ecohydrology (2023 Q1)
3. International Journal of Sediment Research (2023 Q1)
4. Journal of Hydraulic Research (2023 Q2)
5. Water Resources Research (2023 Q1)
6. Flow Measurement and Instrumentation (2023 Q2)
7. WATER (2023 Q1)
8. Geomorphology (2023 Q1)
9. Advances in Water Resources (2023 Q1)

A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 

1. Baranya, S. 2024. Quantification of bedload transport in the Hungarian Danube using multiple analysis methods, International Journal of Sediment Research, Volume 39, Issue 6, 2024, Pages 1015-1026, ISSN 1001-6279, https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2024.09.005.
2. Muste, M., You, H., Kim, D., Fleit, G., Baranya, S., Tsubaki, R., et al. (2023). On the capabilities of emerging nonintrusive methods to estimate bedform characteristics and bedload rates. Water Resources Research, 59, e2022WR034266. https://doi.org/10.1029/2022WR034266
3. S. Baranya, G. Fleit, M. Muste, R. Tsubaki, J. Józsa. 2023. Bedload estimation in large sand-bed rivers using Acoustic Mapping Velocimetry (AMV), Geomorphology, Volume 424, 2023, 108562, ISSN 0169-555X, https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2022.108562.
4. Baranya S, Fleit G, Józsa J, et al. 2018. Habitat mapping of riverine fish by means of hydromorphological tools. Ecohydrology. 2018; 11:e2009. https://doi.org/10.1002/eco.2009
5. Fleit G, Baranya S, Krámer T, Bihs H, Józsa J. 2019 A practical framework to assess the hydrodynamic impact of ship waves on river banks. River Res Applic. 2019; 35: 1428–1442. https://doi.org/10.1002/rra.3522

A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 

1. Baranya, S. 2024. Quantification of bedload transport in the Hungarian Danube using multiple analysis methods, International Journal of Sediment Research, Volume 39, Issue 6, 2024, Pages 1015-1026, ISSN 1001-6279, https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2024.09.005
2. Muste, M., You, H., Kim, D., Fleit, G., Baranya, S., Tsubaki, R., et al. (2023). On the capabilities of emerging nonintrusive methods to estimate bedform characteristics and bedload rates. Water Resources Research, 59, e2022WR034266. https://doi.org/10.1029/2022WR034266
3. S. Baranya, G. Fleit, M. Muste, R. Tsubaki, J. Józsa. 2023. Bedload estimation in large sand-bed rivers using Acoustic Mapping Velocimetry (AMV), Geomorphology, Volume 424, 2023, 108562, ISSN 0169-555X, https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2022.108562.
4. Baranya S, Fleit G, Józsa J, et al. 2018. Habitat mapping of riverine fish by means of hydromorphological tools. Ecohydrology. 2018; 11:e2009. https://doi.org/10.1002/eco.2009
5. Török, Gergely T., Sándor Baranya, and Nils Rüther. 2017. "3D CFD Modeling of Local Scouring, Bed Armoring and Sediment Deposition" Water 9, no. 1: 56. https://doi.org/10.3390/

A témavezető eddigi doktoranduszai

Fleit Gábor (2017/2021/2022)
Török Gergely Tihamér (2013/2016/2018)
Pomázi Flóra (2018/2022/2024)
Ermilov Alexander Anatol (2018/2022/2024)
Dara Hawez (2022//)
Státusz: 
elfogadott