Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÉpítőmérnöki Kar - építőmérnök képzés 1782 óta

A doktori kutatás célja felszíni vizek vízminőségi állapotának komplex elemzése korszerű in-situ monitoring eszközök, laboratóriumi mérések és numerikus modellezési módszerek integrált alkalmazásával. A kutatás három pillérre épül:
(1) Nagyfelbontású, valós idejű méréseket lehetővé tevő in-situ vízminőségi szondák alkalmazásával tér- és időbeli változások feltárása különböző felszíni vizekben, illetve azok egyes szakaszain. A terepi adatgyűjtés kiegészül hagyományos kézi mintavételes és laboratóriumi analitikai vizsgálatokkal.
(2) A korszerű többparaméteres mérőműszerek teljesítményének és alkalmazhatóságának értékelése terepi és laboratóriumi mérésekkel. A különböző típusú (pl. optikai elven működő, ionszelektív) in-situ szenzorok pontosságának, megbízhatóságának és alkalmazhatósági korlátjainak vizsgálata természetes vízi környezetben. Az összehasonlító elemzés célja a megbízhatóság vizsgálata és a terepi mérési stratégiák optimalizálása.
(3) A vízminőség változását meghatározó folyamatok leírása numerikus modellekkel, validálás terepen mért és laboratóriumban ellenőrzött adatok felhasználásával, érzékenység vizsgálat és a terhelések és hatások összefüggéseinek feltárása. A terepen mért és laboratóriumban ellenőrzött adatok felhasználásával vízminőségi modellek felépítése, kalibrálása és validálása. A modellek segítségével különböző terhelési szcenáriók hatásának vizsgálata, beavatkozási lehetőségek modellezése. A bemeneti adatok és modellparaméterek érzékenységvizsgálata.

A kutatásban alkalmazandó módszerek:
• Terepi mérési kampányok szervezése különböző hidrometeorológiai körülmények között,
• Online mérésekre telepített vízminőségi monitoring állomások felügyelete,
• In-situ mérési adatok és laboratóriumi eredmények összehasonlítása,
• Statisztikai kiértékelés (hibaanalízis, megbízhatóság), idősorok elemzése,
• Numerikus eszközök (determinisztíkus, szrochasztikus modellek, tanuló algoritmusok) alkalmazása,
• Eredmények validálása és érzékenységvizsgálat.

A kutatás során vizsgált kérdések és elemzések:
• Tér- és időbeli vízminőségi mintázatok feltárása,
• A mérési eszközpark teljesítményének és pontosságának értékelése,
• Terhelések és azok hatásai közti összefüggések feltárása,
• Folyóvízi vízminőségi modell fejlesztése és validálása,
• Gyakorlati alkalmazhatóság és döntéstámogatás.

Várható eredmények:
• Nagy felbontású tér-időbeli vízminőségi adatok integrálása folyóvízi modellezésbe.
• Komplex terhelés-hatás elemzési módszertan kialakítása hazai környezetben.
• Javaslatok adása a monitoring hálózat továbbfejlesztésére, a vízminőségi kritikus pontok azonosítására és a terheléscsökkentési beavatkozások prioritásainak meghatározására.

***

The aim of the research is to carry out a complex analysis of surface water quality using advanced in-situ monitoring tools, laboratory measurements and numerical modelling. The three pillars of the research are
(1) Investigation of spatial and temporal patterns in different surface waters using high resolution, real-time measurements enabled by in-situ water quality probes. Field data collection will be complemented by traditional manual sampling and laboratory analysis.
(2) Evaluate the performance and applicability of multi-parameter water quality sensors using field and laboratory measurements. The accuracy, reliability and applicability of different types of in-situ sensors (e.g. optical, ion-selective probes) in natural aquatic environments will be investigated. The aim of the comparative analysis is to investigate reliability and optimise field measurement strategies.
(3) Evaluate the processes driving water quality changes using numerical models, validate with field and laboratory verified data, perform sensitivity analysis and explore relationships between pressures and impacts. Build, calibrate and validate water quality models using field measured and laboratory verified data. Use the models to explore the impact of different loading scenarios and model intervention options. Carry out sensitivity analysis on input data and model parameters.

Methods need to be applied:
- Organisation of field measurement campaigns under different hydrometeorological conditions,
- Supervision of water quality monitoring stations installed for on-line observations,
- Comparison of in-situ data with the results of laboratory analyses,
- Statistical evaluation (error analysis, reliability), time series analysis,
- Application of numerical tools (deterministic and stochastic models, soft computing methods),
- Validation of results and sensitivity analysis.

Questions investigated and analyses to be performed during the research:
- Investigation of spatial and temporal patterns of water quality,
- Evaluate the performance and accuracy of monitoring equipment,
- Exploring relationships between pressures and their impacts,
- Development and validation of a river water quality model,
- Practical applicability and decision support.

Expected results:
- Integration of high spatial and temporal resolution water quality data into river modelling.
- Development of a methodology for complex load-impact analysis.
- Provide recommendations for further development of the monitoring network, identification of critical water quality loads and prioritisation of load reduction measures.