Kinematic and dynamic models of landslides by means of geodetic observations along the high bank of the Danube at Dunaszekcső, Hungary  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
78332
Type K
Principal investigator Bányai, László
Title in Hungarian A dunaszekcsői partcsuszamlás kinematikai és dinamikai modellje geodéziai megfigyelések alapján
Title in English Kinematic and dynamic models of landslides by means of geodetic observations along the high bank of the Danube at Dunaszekcső, Hungary
Keywords in Hungarian földscuszamlás, geodézia, geodinamika
Keywords in English landslide, geodesy, geodynamics
Discipline
Geodesy (Council of Complex Environmental Sciences)80 %
Ortelius classification: Geodesy
Physical geography (Council of Complex Environmental Sciences)10 %
Ortelius classification: Geography
Hydrology, Hydrogeology (Council of Complex Environmental Sciences)10 %
Ortelius classification: Hydrogeology (Geophysics)
Panel Earth sciences 2
Department or equivalent Geodetic and Geophysical Institute (Research Centre for Astronomy and Earth Sciences)
Participants Gribovszki, Katalin Eszter
Gyimóthy, Attila
Holler, Ildikó
Mentes, Gyula
Papp, Gábor
Újvári, Gábor
Starting date 2009-04-01
Closing date 2013-12-31
Funding (in million HUF) 3.694
FTE (full time equivalent) 4.80
state closed project
Summary in Hungarian
Világviszonylatban is az egyik legjelentősebb természeti katasztrófaforrást a földcsuszamlások jelentik, amelyek a jelenkori klímaváltozás során valószínűleg egyre gyakoribbá és pusztítóbbá válnak. A földcsuszamlás jelenségének alaposabb megértésére korábban az MTA is kezdeményezett egy több intézetet átfogó alapozó kutatást. Ennek keretében az MTA GGKI Dunaföldváron létesített tesztterületet, amellyel később egy nemzetközi projekthez (OASYS) is csatlakozott.
A 2007. év során a dunaszekcsői partszakaszon egy megközelítőleg 5000 m2-es blokkra kiterjedő, viszonylag gyors, folyamatos mozgás (1-2 mm/nap) jelentkezett, amit az MTA GGKI szűkös anyagi lehetőségei ellenére hat alkalommal, geodéziai mérésekkel határozott meg. Hasonló nagyságrendű mozgások geodéziai megfigyelésére Magyarországon eddig még nem nyílt lehetőség, ezért ennek a mozgásfolyamatnak optimális mérésekkel történő folyamatos megfigyelése egy egyedi, nagyon ritka alkalomnak számít, ami a kapcsolódó szakterületek számára is különösen értékes adatokkal szolgálhat. További támogatás hiányában a meglévő adtsor tudományos értéke, amely még nem tekinthető teljesnek, is jelentősen csökkenhet.
A kutatás célja a dunaszekcsői megfigyelések folytatása a következő célok megvalósításához:
(a) egy komplex monitoring rendszer optimális kialakítása különböző geodéziai mérések integrálásával
(GPS, szabatos geodéziai mérőállomás, szabatos szintezés, dőlésmérés);
(b) a terület releváns adatainak (topográfiai, földrajzi, földtani,hidrológiai, éghajlati adatok,
szeizmo-tektonikai jellemzők stb.) térinformatikai rendszerbe történő integrálása;
(c) a mozgások kinematikai modelljének kidolgozása és a megfigyelt adatsorok analízise és összehasonlítása;
(d) a mozgások dinamikai modelljének előállítása és a folyamat jellemzőinek a feltárása.

A pályázat bővebb indoklását a részletes kutatási terv tartalmazza.
Summary
Landslides are among the main natural disasters worldwide which are going to become more and more frequent and destructive under the influence of the contemporary climate change.
A research has been already initiated by the Hungarian Academy of Sciences in the previous years with the involvement of many institutes to understand the landslide phenomenon . In the course of this initiative a test site was established by the GGRI of HAS at Dunaföldvár and later GGRI joined the international OASYS project.
In 2007 a quite rapid and persistent movement covering about 5000 m2 appeared on the high bank at Dunaszekcső which was identified by the GGRI with repeated (six times) geodetic measurements in spite of its narrow financial facilities. Formerly no opportunity presented itself to observe a landslide of similar order of magnitude in Hungary by means of geodetic methods. Hence the continuous monitoring of this movement and its evolution can be regarded as a unique, extraordinary occasion which may provide particularly valuable data for the related disciplines as well. However suspension of this monitoring would cause an irreversible loss of a scientifically valuable data set. Continuation of the monitoring at Dunaföldvár and Dunaszekcső could contribute to the realization of the following goals:
(a) optimal establishment of a complex monitoring network integrating different geodetic measurements (GPS,
geodetic total station, accurate levelling, tilt measurement, vertical strain measurement, gravimetry);
(b) integration of relevant data from the study area (topography, geographical-, geological-, hydrological- and
climatic data, seismo-tectonic conditions) into a Geographical Information System;
(c) elaboration of the kinematic model of the movements and analysis and comparison of the observed data series;
(d) elaboration of the dynamic model and the description of the characteristics of movements.
Details can be found in the attached plan.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Integrált hálózat létesítésére olyan GPS mérési stratégát dolgoztunk ki, amely öt vevő alkalmazásával nagyszámú fölös mérést biztosít. A szintezési mérések megnövelték a magassági komponens megbízhatóságát. Új eljárást dolgoztunk ki a GPS vektorok, a szintezések és a mérőállomás mérések geocentrikus koordináta rendszerben történő integrált 3D kiegyenlítésére. A kiegyenlítés során a mérőállomás esetében a függővonal elhajlás komponensei, a magasságkülönbségek esetében a geoidunduláció különbségek is mérésként kezelhetők. A mérőállomásoknál kvázi lineáris megfigyelési egyenleteket vezettünk be, amelyek lényegesen kedvezőbbek a hagyományos eljárásnál. Az egyedi pontmozgások numerikus vizsgálathoz kinematikai modellillesztést és Kálmán-szűrést alkalmaztunk. A Kálmán-szűrést a jellemző mozgási tendenciájú időintervallumok azonosítására használtuk. A domináns sebességek és gyorsulások jól mutatták a mozgást okozó eredő erők változásait és állandóságát. A pontcsoportok mozgását hasonlósági transzformációval vizsgáltuk. Az elfordulásokból levezettük a dőlési paramétereket, melyek dőlésmérővel közvetlenül mérhetők. Szilárd blokkok estében a két módszer hasonló eredményt szolgáltat. A dőlésmérők és a hidrológiai adatok analíziséből kimutattuk, hogy a közvetlen dőlések a talajvízszint ingadozásokkal vannak kapcsolatban. Megállapítottuk, hogy a több fázisú mozgások rogyásos, részben rotációs folyamatok, ahol a pórusvíznyomás és a part menti gyenge zóna jelenléte fontos szerepet játszik.
Results in English
GPS strategy was developed to provide large number of redundant observations if five receivers are used. The inclusion of levelling improved the accuracy of vertical coordinates. New procedure was developed for 3D integrated adjustments of GPS baselines, levelling and total station measurements in geocentric coordinate system. During the adjustment the deflections of vertical and geoid undulations can be handled as measurements if total station end levelling are included. In the case of total station new quasi linear observation equations were introduced, which are more advantageous than the traditional procedure. A fit of kinematic models and Kalman-filter were adopted for numerical investigation of single point movements. Kalman-filter was used to identify the intervals of movement tendencies. The dominant velocities and accelerations properly characterize the variations and stationarity of the resulting forces causing the movements. The motion of groups of points was investigated by similarity transformations. From the rotations tilt parameters were derived, which can be compared to the tilt meter data. These two techniques provide similar results in case of solid blocks. The analysis of tilts and hydrological data revealed that tilts are connected to the variations of groundwater. It was concluded that the multi-phase movement is a slumping with rotations along listric sliding surfaces, where the pore pressure and the weak zones of a river bank play important roles.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=78332
Decision
Yes





 

List of publications

  
Újvári G, Mentes Gy, Bányai L, Kraft J, Gyimóthy A, Kovács J: Evolution of a bank failure along the River Danube at Dunaszekcső, Hungary., Geomorphology 109, 197-209, 2009
Újvári G., Bányai L., Mentes G., Gyimóthy A., Holler I.: A dunaszekcsői csuszamlás mozgásviszonyai., Geomatikai Közlemények XII. 233-239., 2009
Újvári G, Bányai L, Gyimóthy A, Mentes Gy: A dunaszekcsői földcsuszamlás geodéziai mozgásvizsgálatának eredményei, Geodézia és Kartográfia LXI, (07), 11-17., 2009
Újvári G, Bányai L, Gyimóthy A, Mentes Gy: The Dunaszekcső landslide and post event movements: possible southward spread?, EGU General Assembly, May 3-7. 2010, Abstract Nr. 3392., 2010
Bányai L: Geodéziai mérések integrált 3D kiegyenlítése, Geomatika Szeminárium, előadás, 2010
Újvari G, Bányai L, Mentes Gy, Papp G, Gribovszki K: Utómozgások a dunaszekcsői magasparton, Geomatika Szeminárium, előadás, 2010
Bányai L.: Rigorous 3D Integrated Adjustment of GPS Baselines, Geodetic Total Station and Levelling Measurements, Proceedings, FIG web site, ISBN 978-87-90907-92-1, 2011
Mentes Gy, Bányai L, Újvári G, Papp G, Gribovszki K, Bódis VB: Recurring Mass Movements On The Danube’s Bank at Dunaszekcső (Hungary) Observed by Geodetic Methods., Proceedings of the Joint International Symposium on Deformation Monitoring. Hong Kong, China, 2-4 November 2011., 2011
Bányai L: Geodéziai mérések integrált 3D kiegyenlítése, Geomatikai Közlemények XIV/1. 45-54, 2011
Újvári G, Bányai L, Mentes Gy, Papp G, Gribovszki K, Bódis VB, Bokor Zs: Utómozgások a dunaszekcsői magasparton, Geomatikai közlemények XIV/1. 105-110, 2011
Papp G, Horváth A, Battha L, Bánfi F: A dunaszekcsői mozgásvizsgálati hálózatban használt nagypontosságú mérőműszerek kalibrácoós eljárásainak fejlesztése az MTA CSFK GGI kalibráló laboratóriumában, 51. Bányamérő továbbképző és tapasztalatcsere, előadás, 2012
Gribovszki K, Mónus P: Dunaszekcső földrengés-veszélyeztetettsége, VIII Geomatika Szeminárium, előadás, 2012
Ujvári G, Bányai L, Mentes Gy, Kovács M, Czap Zoltán: A dunaszekcsői csuszamlás mozgás jellemzői: végeselem modellezési és geodéziai adatok, VIII Geomatika Szeminárium, előadás, 2012
Bányai L: A dunaszekcsői földcsuszamlás mozgási tendenciája és modellje koordináta idősorok alapján, VIII Geomatika Szemináárium, előadás, 2012
Mentes Gy, Bányai L, Újvári G, Papp G, Gribovszki K, Bódis V B: Recurring mass movements on the Danubes' bank at Dunaszekcső (Hungary) observed by geodetic methods, Journal of Applied Geodesy,volume 6, number 3-4, pp 203-2008, 2012
Bányai L: Some remarks on linear least-squres fits with errors in both coordinates, Acta Geod. Geoph Hung. Vol 47(4) pp. 441-452, 2012
Bányai L, Újvári G, Mentes GY: Kinematics and dynamics of a river bank failure determined by integrated geodetic observations - case study of Dunaszekcső landslide, Hungary, Geology and Earth sciences, ISSN 2251-3353, pp 51-54, 2012
Bányai L: A dunaszekcsői magaspart geodéziai mozgásvizsgálata, Zielinski Szilárd Konferencia, BME, Budapest, 2013
Bányai L.: A dunaszekcsői partcsuszamlás geodéziai megfigyelése, MFTTT Vándorgyűlés, Sopron, 2013
Bányai l.: Investigation of high bank failures by Geodetic Methods in the territory of Dunaszekcső, International Workshop in Environmental Security and Management, Sopron, 2013
Mentes Gy., Bányai, L., Újvári G., Bódis, V.B.: Rutschungsprozesse des Hochufers der Donau bei Dunaszekcső in Ungarn., Herbsttagung des Arbeitskreises Geodäsie/Geophysik, Heppenheim, Németország, 15.10.2013-18.10.2013., 2013
Bányai l.: Three-dimensional adjustment of integrated geodetic observables in Earth-centred and Earth-fixed coordinate system., Acta Geod Geophys. Vol 48(1) pp.163-177, 2013
Bányai L, Újvári G, Mentes Gy: A dunaszekcsői földcsuszamlás mozgási tendenciája és modellje koordináta idősorok alapján., Geomatikai Közlemények XVI, pp 73-82, 2013
Bányai L, Újvári G, Mentes Gy: A dunaszekcsői magaspartcsuszamlás geodéziai megfigyelése, Geodézia és Kartográfia, 2013/11-12. 65. Évf. pp 7-11, 2013
Bányai L, Újvári G, Mentes Gy, Kovács M, Czap Z, Gribovszki K, Papp G: Recurrent landsliding of a high bank at Dunaszekcső, Hungary: geodetic deformation monitoring and finite element modeling., Geomorphology (elfogadva 2013 novemberében), 2014



Back »