A homok és kavics frakciók kölcsönhatásának morfodinamikai jelentősége természetes folyómedrekben / The Morphodynamic Significance of Sand–Gravel Interactions in Natural River Channels

Primary tabs

Nyilvántartási szám: 
25/19
Témavezető neve: 
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 

A jelölt kutatásának célja a homokos–kavicsos medrű folyószakaszok morfodinamikai viselkedésének vizsgálata, különös tekintettel a két frakció kölcsönhatására, valamint ennek mederstabilitásra, hordaléktranszportra és a medergeometria változásaira gyakorolt szerepére. Nemzetközi kutatások elsősorban laboratóriumi körülmények között vizsgálták a jelenséget, azonban a valós folyószakaszokon végzett megfigyelések még hiányosak, különösen a homok–kavics átmenetek nagyléptékű, hosszú távú dinamikája tekintetében. A jelölt feladata egy olyan célirányos kutatási program végrehajtása, amely lehetővé teszi a valós folyószakaszokon zajló folyamatok pontosabb feltárását és megbízhatóbb kvantitatív értékelését.
A kutatás első lépése a homok–kavics kölcsönhatás és a finom frakció meghatározásával kapcsolatos jelenlegi tudományos eredmények feltárása és elsajátítása. A befogadó tanszék nemzetközi kapcsolatai révén a jelölt közvetlenül kapcsolatba léphet a terület nemzetközi vezető kutatóival, lehetőséget kapva a legmodernebb módszerek és tapasztalatok hazai adaptálására.
A jelölt feladata a kutatás során egy valós folyószakasz (célterület) kijelölése, ahol rendszeres és részletes mérések valósulnak meg. A mérések során az áramlás és a mederhordalék közötti kölcsönhatásának, valamint a mederváltozások monitorozása történik. A befogadó tanszék teljes infrastrukturális háttérrel rendelkezik a szükséges terepi mérések elvégzéséhez, valamint szükség esetén kiegészítő laboratóriumi mérések is kivitelezhetők lesznek a tervezett laborfelújítást követően. így a jelölt a terepi, vagy akár laboratóriumi adatok gyűjtését és feldolgozását saját kutatási programja keretében végezi el.
A kutatás központi eleme a homok és kavics frakciók kölcsönhatásának pontosabb megértése valós folyószakaszokon. A jelölt feladata a terepi mérések eredményeinek feldolgozása és elemzése annak érdekében, hogy a finom és durva frakciók közötti dinamikus kölcsönhatások pontosabban leírhatók legyenek. Ezen ismeretek alapján egy hordaléktranszport modell kerül fejlesztésre és validálásra, amelyet aztán numerikus modellbe implementálva végez morfodinamikai vizsgálatot. Az alkalmazás célja annak bemutatása, hogyan befolyásolja a homok–kavics kölcsönhatás a morfodinamikai folyamatokat, például antropogén hatások okozta homokcsökkenés a medergeometriát és a vízszinteket.

***
The candidate’s research aims to investigate the morphodynamic behavior of gravel–sand river reaches, with a particular focus on the interactions between the two sediment fractions and their roles in channel stability, sediment transport, and changes in channel geometry. While international studies have primarily examined this phenomenon under laboratory conditions, observations in natural river reaches remain limited, especially regarding the large-scale, long-term dynamics of gravel–sand transitions. The candidate’s task is to conduct a targeted research program that enables a more accurate understanding of the processes occurring in real river reaches and allows for a more reliable quantitative evaluation.
The first step of the research involves exploring and assimilating the current scientific knowledge concerning gravel–sand interactions and the definition of the fine sediment fraction. Through the host department’s international collaborations, the candidate will have direct contact with leading international researchers in the field, gaining the opportunity to adapt state-of-the-art methods and experiences to local conditions.
During the research, the candidate will select a real river reach (target site) where regular and detailed measurements will be conducted. These measurements will focus on monitoring the interactions between flow and bed sediment, as well as changes in the channel morphology. The host department provides full infrastructural support for conducting the necessary field measurements, and additional laboratory analyses can also be carried out following the planned laboratory renovation. In this way, the candidate will collect and process both field and, if needed, laboratory data within the framework of their own research program.
A central element of the research is to achieve a more precise understanding of the interactions between sand and gravel fractions in real river reaches. The candidate’s task is to process and analyze field measurement data to better describe the dynamic interactions between fine and coarse sediment fractions. Based on these insights, a sediment transport model will be developed and validated, which will then be implemented in a numerical model to conduct morphodynamic analyses. The application aims to demonstrate how gravel-sand interactions influence morphodynamic processes, for example, how anthropogenically induced sand reduction affects channel geometry and water levels.

A téma meghatározó irodalma: 

1 An, C.-G., Fu, X.-D., Venditti, J. G., & Hassan, M. (2024). Downstream fining in gravel-sand rivers: Autogenic formation of bimodal grain size distribution and gravel-sand transition. Geophysical Research Letters, 51.
2 Haddadchi, A., Bind, J., Hoyle, J., & Hicks, M. (2023). Quantifying the contribution of bank erosion to a suspended sediment budget using boat-mounted LiDAR and high-frequency suspended sediment monitoring. Earth Surface Processes and Landforms, 48(14).
3 Hassan, M. A., Parker, G., Hassan, Y., An, C.-G., Fu, X.-D., & Venditti, J. G. (2024). The roles of geometry and viscosity in the mobilization of coarse sediment by finer sediment. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(38).
4 He, Z., Sun, Z., Zhou, W., Li, Y., & Hu, Y. (2023). Gravel-sand transition of the Yangtze River: Human disturbances, migration processes, and controlling factors. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 128, e2022JF006984.
5 Parker, G., An, C.-G., Lamb, M. P., Garcia, M. H., Dingle, E. H., & Venditti, J. G. (2024). The grain size 2 mm plays a special role in river sediment transport and morphology. Earth Surface Dynamics, 12(1), 367–380.
6 Lamb, M. P., & Venditti, J. G. (2016). The grain size gap and abrupt gravel-sand transitions in rivers due to suspension fallout. Geophysical Research Letters, 43, 3777–3785. https://doi.org/10.1002/2016GL068713
7 Wilcock, P. R., & Crowe, J. C. (2003). Surface-based transport model for mixed-size sediment. Journal of Hydraulic Engineering, 129, 120–128. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2003)129:2(120)
8 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
9 Bogárdi, János (1971). Vízfolyások hordalékszállítása. Akadémiai Kiadó. ISBN: 2310005174100

A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 

1. Journal of Geophysical Research: Earth Surface (2024 Q1)
2. Journal of Hydraulic Engineering (2024 Q2)
3. Journal of Hydraulic Research (2024 Q2)
4. Geomorphology (2024 Q1)
5. Geophysical Research Letters (2024 Q1)
6. WATER (2024 Q1)
7. Hidrológiai Közlöny (-)
8. Periodica Polytechnica Civil Engineering (2024 Q2)
9. Communications Earth & Environment (2024 Q1)
10. Scientific Reports (2024 Q1)

A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 

1. Török, G. T., Baranya, S., & Rüther, N. (2017). 3D CFD modeling of local scouring, bed armoring and sediment deposition. Water, 9(1), 56.

2. Török, G. T., Józsa, J., & Baranya, S. (2019). A shear Reynolds number-based classification method of the nonuniform bed load transport. Water, 11(1), 73.

3. Török, G. T., & Parker, G. (2022). The influence of riparian woody vegetation on bankfull alluvial river morphodynamics. Scientific Reports, 12(1), 18141.

4. Török, G. T., & Parker, G. (2025). Wing dam effects on water and bed levels in rivers are influenced by bedload type. Communications Earth & Environment, 6(1), 778.

5. Kiss, T., Tóth, M., Baranya, S., Sági, R., & Török, G. T. (2025). Centurial changes in channel processes and their contribution to the sediment budget of a lowland river: The influence of river regulations. Geomorphology, Article 109873.

A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 

1. Török, G. T., & Baranya, S. (2017). Morphological investigation of a critical reach of the upper Hungarian Danube. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 61(4), 752–761.
2. Török, G. T., & Parker, G. (2022). The influence of riparian woody vegetation on bankfull alluvial river morphodynamics. Scientific Reports, 12(1), 18141.
3. Török, G. T., Baranya, S., & Rüther, N. (2023). 3D CFD modeling of local scouring, bed armoring and sediment deposition. Water, 9(1), 56.
4. Török, G. T., & Parker, G. (2025). Wing dam effects on water and bed levels in rivers are influenced by bedload type. Communications Earth & Environment, 6(1), 778.
5. Török, G. T., Józsa, J., & Baranya, S. (2019). A shear Reynolds number-based classification method of the nonuniform bed load transport. Water, 11(1), 73.

Státusz: 
elfogadott