select language:  lietuvių  |    english
Naujienos
Renginiai
Apie LEI
Mokslo padaliniai
Šiluminių įrengimų tyrimo ir bandymų laboratorija (12)
Degimo procesų laboratorija (13)
Branduolinės inžinerijos problemų laboratorija (14)
Plazminių technologijų laboratorija (15)
Medžiagų tyrimų ir bandymų laboratorija (16)
Branduolinių įrenginių saugos laboratorija (17)
Vandenilio energetikos technologijų centras (18)
Atsinaujinančių išteklių ir efektyvios energetikos laboratorija (20)
Sistemų valdymo ir automatizavimo laboratorija (21)
Energetikos kompleksinių tyrimų laboratorija (31)
Hidrologijos laboratorija (33)
Informacija
Tarptautiniai projektai
Doktorantūra
Karjera
JMS
   spausdinti

Mokslo padaliniai / Hidrologijos laboratorija (33)

Hidrologijos laboratorija (33) 

 Laboratorijos vadovas

  Jūratė Kriaučiūnienė, Dr.

  Breslaujos g. 3, LT-44403 Kaunas

  Tel.: 8-37-401962
  Faks.: 8-37-351271
  Jurate.Kriauciuniene


Pagrindinės laboratorijos tyrimų kryptys:
 
  • klimato ir upių nuotėkio kaitos analizė;
  • ekstremalių hidrologinių reiškinių tyrimai klimato kaitos sąlygomis;
  • bangų, hidrodinaminių ir nešmenų procesų tyrimai vandens telkiniuose;
  • energetikos ir transporto objektų poveikio aplinkai tyrimai;
  • duomenų apie Lietuvos vandens telkinius (upes, tvenkinius, Kuršių marias ir Baltijos jūrą) kaupimas ir analizė.
 
Tyrimų objektai ir uždaviniai

Svarbiausi laboratorijos tyrimų objektai – Lietuvos upės ir ežerai, Kuršių marios bei Baltijos jūra. Ekstremalūs gamtos reiškiniai – audros, potvyniai ir žmonių ūkinė veikla (energijos gamyba, laivyba, tvenkiniai) lemia šių vandens telkinių būklę. Todėl vandens telkinių būklės pokyčių vertinimas yra vienas svarbiausių tyrimų tikslų.

Naudojantis hidrografinių ir hidrometeorologinių duomenų bazėje sukaupta informacija ir taikant naujausius skaitmeninio modeliavimo metodus, laboratorijoje sprendžiami šie uždaviniai:
  • – klimato kaitos įtaka vandens telkiniams;
  • – vandens telkinių ekstremalių hidrologinių reiškinių kaitos analizė;
  • – bangų, hidrologinių ir hidrodinaminių procesų bei nešmenų pernašos skaitmeninis modeliavimas vandens telkiniuose;
  • – ūkinės veiklos vandens telkiniuose poveikio aplinkai vertinimas bei gamtosaugos priemonių pagrindimas;
  • – naujų ir rekonstruojamų uostų poveikis aplinkai;
  • – taršos sklaidos modeliavimas vandens telkiniuose;
  • – hidrologinių ir hidrodinaminių procesų jautrumo ir neapibrėžtumo analizė.
 
Hidrologijos laboratorija vykdo fundamentinius ir taikomuosius tyrimus aplinkos inžinerijos srityje. Šių tyrimų pagrindas – gausūs, daugelį metų Hidrologijos laboratorijoje kaupti hidrografiniai, hidrologiniai, morfometriniai ir meteorologiniai duomenys bei modernios skaitmeninio modeliavimo programos (bangų, hidrodinaminių ir nešmenų pernašos procesų, taršos sklaidos modeliavimo sistema MIKE 21, sukurta Danijos hidraulikos institute, hidrologinių procesų modelis HBV, sukurtas Švedijos meteorologijos ir hidrologijos institute bei geografinės informacinės sistemos GIS). Tai leidžia spręsti svarbiausius aplinkosaugos uždavinius vertinant žmonių ūkinės veiklos bei klimato kaitos poveikį aplinkai ir pagrindžiant gamtosaugos priemones.

Pastarąjį dešimtmetį laboratorijoje vykdomi darbai, susiję su klimato kaitos įtakos vandens ištekliams vertinimu. 2016 m. pradėtas vykdyti valstybės biudžeto subsidijomis finansuojamas mokslo tiriamasis darbas Nemuno baseino upių nuotėkio kaita ir jos neapibrėžtumai, naudojant V Tarpvyriausybinės klimato kaitos komisijos ataskaitos klimato scenarijus (vadovė dr. J. Kriaučiūnienė). Dabartiniu laikotarpiu vis dažniau į viešumą keliamas klimato kaitos klausimas. Tuo pagrindu Tarpvalstybinė klimato kaitos komisija (TKKK) išleido penkias ataskaitas, kuriose daug dėmesio buvo skiriama nuodugniam klimato kaitos pažinimui. Išleistų ataskaitų pagrindinis tikslas supažindinti visuomenę su galimomis klimato kaitos pasekmėmis, adaptacijos priemonėmis bei pasekmių švelninimo būdais. Vadovaujantis TKKK ataskaitomis ir mokslo bendruomenės informaciniais ištekliais darbe atlikta išsami klimato kaitos scenarijų raidos ir jų sudarymo principų analizė, nes tolesnėje šio tyrimo eigoje bus panaudoti naujausi, V Tarpvalstybinės klimato kaitos komisijos ataskaitoje (AR5) minimi RCP (angl. RCP – Representative Concentration Pathways) scenarijai. Analizuojant užsienio ir Lietuvos mokslininkų paskelbtus tyrimus nepavyko surasti daug publikacijų, kuriose RCP scenarijai būtų panaudoti nuotėkiui prognozuoti, todėl šis faktas dar labiau pabrėžia šio tyrimo naujumą bei aktualumą. Darbe sukurta originali nuotėkio prognozavimo metodika, kuri vadovaujasi globalaus klimato modelių (GCM) ir tinklelio raiškos didinimo metodų parinkimu bei RCP scenarijų paruošimu hidrologiniam modeliavimui. Taip pat atnaujinta tyrimams reikalinga hidrologinių ir meteorologinių duomenų bazė. Darbe sukurti Neries, Žeimenos, Šventosios, Nevėžio, Šušvės ir Minijos hidrologiniai modeliai bei atliktas jų kalibravimas ir validavimas pagal naują bazinį laikotarpį (1986–2005 m.), kuris dėl pasikeitusių klimato sąlygų yra rekomenduojamas AR5 ataskaitoje.
 
 
.
1 pav. Sumodeliuoto ir išmatuoto Neries ties Jonava debito palyginimas modelio validavimo laikotarpiu (1996–2005 m.)
 
2016 m. kartu su kitais instituto padaliniais buvo tęsiama ilgalaikė institucinė mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros (toliau – MTEP) programa Atsinaujinančių išteklių naudojimo efektyviai energijos gamybai ir poveikio aplinkai tyrimas. Pagrindiniai 2016 m. mokslinio tyrimo tikslai:
1) apibendrinti visus bangų energijos tyrimų rezultatus Baltijos priekrantėje (Lietuvos teritoriniai vandenys); 2) atlikti mažų ir vidutinių upių (be Nemuno ir Neries) hidrokinetinių išteklių vertinimą. Lietuvoje yra 90 km ilgio Baltijos priekrantės zona, kurioje energija galėtų būti pritaikyta energijos gavybai. 2013-2015 m. sukurta bangų parametrų duomenų bazė, atlikta maksimalių bei vidutinių bangų aukščio parametrų statistinė ir tikimybinė analizė, sukurtas ir sukalibruotas Baltijos priekrantės, priklausančios Lietuvai, bangų sklaidos modelis, naudojant pasaulyje plačiai pripažintą skaitmeninio modeliavimo sistemą MIKE 21, suskaičiuoti bangų parametrai įvairiomis hidrometeorologinėmis sąlygomis. 2016 m. apibendrinti visi bangų ir jų energijos tyrimų rezultatai Baltijos priekrantėje (Lietuvos teritoriniai vandenys) ir pateiktas straipsnis Assessment of wave regime and energy resources in the Baltic Sea nearshore (Lithuanian territorial water) moksliniam žurnalui „Oceanologia“. Vertinant Baltijos priekrantės bangų energijos potencialą, pasirinkta bangų galios srauto (kW/m) charakteristika, kurio reikšmė priklauso nuo bangų aukščio ir periodo. Aukšto bangavimo intensyvumo 1973-1974 m. vidutinis bangų galios srautas priekrantėje ties 10 m izobata buvo 1,75 kW/m, ties 20 m izobata – 2,07 kW/m, o ties 30 m izobata – 2,16 kW/m. Atitinkamai vidutinio bangavimo intensyvumo 1994-1995 m. vidutinis bangų galios srautas ties minėtomis izobatomis buvo 1,10, 1,32 ir 1,38 kW/m, o žemo bangavimo intensyvumo 1976-1977 m. – 0,64, 0,77 ir 0,80 kW/m. Bangų sklaidos modeliavimo rezultatai pagal sukurtą metodiką leidžia atlikti preliminarų bangų energetinių išteklių vertinimą pasirinktais etaloniniais metais bet kurioje Baltijos priekrantės vietoje. Nustatyti bangų energetiniai ištekliai Lietuvos teritoriniuose vandenyse nėra dideli, todėl ateityje tikslinga įrengti bangų jėgaines tik tose priekrantės vietose, kur bus vystoma vėjo energetika bei sukurta atitinkama energetinių sistemų infrastruktūra (2 pav.).

2016 m. atliktas mažų ir vidutinių upių (be Nemuno ir Neries) hidrokinetinių išteklių vertinimas ir paruoštas bei pateiktas straipsnis „Assessment of technical hydrokinetic resources of small and medium-size rivers: the Lithuanian case“ moksliniam žurnalui „Renewable and Sustainable Energy Reviews“. Tyrimų rezultatai rodo, kad pagrindiniai upių ruožų hidrokinetinės energijos limituojantys veiksniai yra vidutinis upės gylis ir vidutinis tėkmės greitis skerspjūvyje, o upės nuotėkio panaudojimo laipsnis priklauso nuo upių bazinio nuotėkio. Analizuojant upių ruožų lyginamosios galios pasiskirstymą teritorijoje pastebime, kad lygumų reljefo upės, upių žemupiai ir visos labai mažos upės bei upių aukštupiai turi žymiai mažesnę kinetinę galią. Upės, tekančios Baltijos ir Žemaičių aukštumų šlaitais, turi didelį nuolydį, ir palyginti, vandeningos dėl didelio kritulių kiekio. Tai Šventoji (Neries), Jūra, Žeimena, Merkys. Šių upių ruožų lyginamoji galia siekia 50-200 W/m. Tuo tarpu Nevėžis, Nemunėlis, Mūša, pajūrio upės nepasižymi energetine verte, nes jų ruožų lyginamoji hidrokinetinė galia yra 10-20 W/m. Naudojant geografines informacines sistemas (programa ArcGIS) atrinkti Lietuvos mažų ir vidutinių upių ruožai, kuriuose vidutinis gylis daugiau nei 0,5 m ir vidutinis greitis didesnis už 0,4 m/s, ištirtas jų geografinis pasiskirstymas, atlikta upių ruožų klasifikacija, įvertinti saugomų teritorijų reikalavimai. Lietuvos mažų ir vidutinių upių hidrokinetinių išteklių potencialas yra 35,9 tūkst. kW. Dalį šių išteklių (22,3 tūkst. kW arba 62,1 %) riboja gamtosaugos reikalavimai saugomose teritorijose. Taigi, potenciali Lietuvos mažų ir vidutinių upių galia yra 13,6 tūkst. kW, kuri per 8 mėnesius gali pagaminti 79,7 mln. kW h energijos.



2 pav. a) bangų aukščio sklaida Baltijos priekrantėje (Lietuvos teritoriniai vandenys), pučiant PV krypties 15 m/s greičio vėjui; b) vidutinis bangų galios srautas priekrantėje ties 10, 20 ir 30 m izobatomis.
 
Nacionalinės mokslo programos „Agro-, miško ir vandens ekosistemų tvarumas“ projektas
„Klimato kaitos ir kitų abiotinių aplinkos veiksnių poveikio vandens ekosistemoms vertinimas“
 
Pagrindinis projekto tikslas – nustatyti aplinkos veiksnių (vandens temperatūros, hidrologinio režimo ir vandens kokybės elementų) pokyčius ir jų įtaką vandens ekosistemų gyvūnų įvairovei ir produktyvumui bei atlikti kompleksinį poveikio vertinimą pagal daugiamečius duomenis ir klimato kaitos scenarijus. Projekto vykdymo laikotarpis – 2015-2018 m. Jau įgyvendintas pirmasis projekto uždavinys – sukurta klimato kaitos įtakos vandens ekosistemų būklei vertinimo metodika. Pagal darbo planą LEI, kartu su projekto partneriais ASU, VU ir GTC, įvykdė 2016 m. planuotus darbus:
  • vandens ekosistemoms reikšmingų klimato rodiklių kaitos XXI amžiuje prognozė pagal įvairių klimato modelių ir scenarijų išvesties duomenis;
  • abiotinių veiksnių (vandens temperatūros, upių nuotėkio ir vandens kokybės parametrų) kaitos dėsningumų ir jų ekstremumų įvertinimas pagal daugiamečius duomenis bei prognozė pagal klimato scenarijus pasirinktų upių baseinuose ir Kuršių mariose;
  • abiotinių veiksnių ekstremumų įtaka vandens ekosistemų gyvūnų įvairovei ir produktyvumui pasirinktuose upių baseinuose ir Kuršių mariose.
2016 m. sausio 15 d. ir spalio 7 d. Lietuvos energetikos institute įvyko du projekto dalyvių seminarai, kuriuose buvo aptarti rezultatai ir darbo planai. Spalio 26 d. vykusiame seminare dalyvavo ir savo patirtimi bei idėjomis dalijosi Kornelio universiteto (Cornell University, Niujorkas, JAV) profesorius Lars Rudstam (3 pav.).


3 pav. Susitikimo su profesoriumi Lars Rudstam akimirkos
 
 
Europos mokslo institucijų, atliekančių vandens tyrimus, tinklas EurAqua (European Network of Freshwater Research Organisations, www.euraqua.org)

2008 m. LEI Hidrologijos laboratorija priimta į EurAqua organizaciją, kurią sudaro 24 Europos šalių svarbiausios mokslo institucijos, atliekančios vandens išteklių tyrimu.
Pagrindiniai EurAqua tikslai:
  1. Formuoti vandenų tyrimo politiką Europos Sąjungoje;
  2. Siūlyti svarbiausias ir aktualiausias vandens išteklių tyrimo temas įtraukti į BP kvietimus;
  3. Sudaryti konsorciumus iš EurAqua mokslo institucijų, rengiant bendrus pasiūlymus BP projektams;
  4. Rengti mokslinius straipsnius ir technines apžvalgas, apimančias visos Europos vandens išteklių tyrimų problemas;
  5. Organizuoti konferencijas aktualiausiais klausimais (klimato kaitos įtaka vandens ištekliams, potvynių analizė ir prognozė Europoje ir kt.).
2016 m. balandžio 7-8 d. XXXXVI EurAqua narių susitikimas įvyko Zagrebo universitete (Kroatija). Susitikime buvo svarstyti svarbiausi Europos vandens politikos klausimai: klimato scenarijai ateityje, Bendrosios vandens direktyvos įdiegimas klimato kaitos fone, neapibrėžtumų analizė prognozuojant vandens išteklių kaitą. Taip pat buvo aptarta programos „Horizontas 2020“ projektų tematika bei galimos tyrėjų grupės iš EurAqua institucijų.
 
Bendradarbiavimas su mokslo institucijomis
 
Hidrologijos laboratorija glaudžiai bendradarbiauja su Kauno technologijos universiteto Aplinkos inžinerijos institutu ir kartu nuo 1995 m. leidžia mokslo žurnalą Aplinkos tyrimai, inžinerija ir vadyba. Kompleksiniai aplinkos tyrimai vykdomi kartu su Gamtos tyrimų centro, Vilniaus universiteto ir Aleksandro Stulginskio universiteto mokslininkais. Laboratorijos mokslininkai kartu su KTU ir ASU atstovais aktyviai dalyvauja bendros doktorantūros (Technologijos mokslai, Aplinkos inžinerija) komiteto veikloje. Siekiant sukurti šiuolaikinę infrastruktūrą bendrosioms Lietuvos jūrinio sektoriaus mokslinių tyrimų, studijų ir technologinės plėtros reikmėms, Hidrologijos laboratorija prisijungė į asociacijos Baltijos slėnis veiklą. Integruoto mokslo, studijų ir verslo slėnio Lietuvos jūrinio sektoriaus vienas svarbiausių uždavinių – sutelkti jūrinio mokslo ir studijų institucijas bei padalinius. Slėnio kūrimo iniciatoriai: Klaipėdos universitetas, Gamtos tyrimų centras, Kauno sveikatos mokslų universitetas, Lietuvos energetikos institutas bei jūrinio verslo įmonės. Numatomos dvi mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros kryptys: jūros aplinka ir jūrinės technologijos. Baltijos slėnio partneriai (Klaipėdos universitetas, Gamtos tyrimų centras, Lietuvos energetikos institutas, VšĮ „Kosmoso mokslo ir technologijų institutas“ ir Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras), kooperuodami savo patirtį, profesines žinias, įgūdžius ir dalykinę reputaciją, žmogiškuosius bei darbinius ir techninius išteklius, dalyvavo įgyvendinant 2007-2013 m. Žmogiškųjų išteklių plėtros veiksmų programos 3 prioriteto „Tyrėjų gebėjimų stiprinimas“ VP1-3.1-ŠMM-08-K priemonės Mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros veiklų vykdymas pagal nacionalinių kompleksinių programų tematikas projektą Lietuvos jūrinio sektoriaus technologijų ir aplinkos tyrimų plėtra (2013-2015). Laboratorijos darbuotojai kartu su Klaipėdos universiteto mokslininkais aktyviai dalyvavo potemės Baltijos jūros priekrantės hidrodinaminių ir litodinaminių procesų modeliavimas veikloje.
 
Pagrindiniai laboratorijos taikomieji darbai
.
Laboratorijoje vykdomi taikomieji aplinkos tyrimų darbai pagal sutartis su įmonėmis ir organizacijomis:
  • UAB Sweco Lietuva užsakymu parengta studija Klaipėdos valstybinio jūrų uosto (žemės, vidinės akvatorijos, išorinio reido ir susijusios infrastruktūros) bendrojo plano sprendinių hidrodinaminių sąlygų ir nešmenų balanso pokyčių įvertinimas
  • Gamtos tyrimų centro užsakymu atliktas darbas Vandens lygio svyravimo poveikio žuvų ir vandens paukščių populiacijoms Kauno HE tvenkinyje vertinimas.
  • UAB Sweco Lietuva užsakymu rengiamas darbas Klaipėdos valstybinio jūrų uosto šiaurinio ir pietinio bangolaužių rekonstravimas (statyba) ir dalies Kuršių nerijos šlaito tvirtinimo projektinių pasiūlymų parengimas.
  • AB Lietuvos energijos gamyba užsakymu atliktas darbas Kauno hidroelektrinės tvenkinio naudojimo ir priežiūros taisyklių atnaujinimas ir suderinimas.
MIKE 21 modelių sistema, sukurta Danijos hidraulikos institute, buvo taikyta Klaipėdos jūrų uostų plėtros projektuose, vertinant jų poveikį aplinkai ir laivybos sąlygas. Gerinant laivybos sąlygas Klaipėdos uosto akvatorijoje ir gilinant uosto farvaterį nuo 14,5 iki 17 m, būtina parinkti gamtosaugos priemones, kurių dėka galima išvengti neigiamų pasekmių Kuršių marių ekosistemai. 2016 m. LEI hidrologijos lab. mokslininkai UAB Sweco Lietuva užsakymu dalyvavo rengiant Klaipėdos valstybinio jūrų uosto bendrąjį planą. Tiriant Klaipėdos sąsiaurio ir Kuršių marių hidrodinaminių ir nešmenų procesų pokyčius dėl Klaipėdos uosto plėtros, numatoma nagrinėti šias alternatyvas:
  • „0“ alternatyva – esama situacija (2015 m. uosto akvatorijos batimetrinė būklė);
  • 1 alternatyva (uosto vartų pietinio molo rekonstrukcija, uosto įplaukos kanalo gylis – 17,5 m, laivybos kanalo gylis - 17 m ir plotis – 200 m, uosto pietinių vartų statyba);
  • 2 alternatyva (uosto akvatorijos gilinimas pagal 1 alternatyvą, pietinės uosto dalies už Kiaulės nugaros salos išvystymas);
  • 3 alternatyva (uosto akvatorijos gilinimas pagal 1 alternatyvą, šiaurinės uosto dalies Baltijos jūroje plėtra ir statyba);
  • 4 alternatyva (uosto plėtra pagal 1, 2 ir 3 alternatyvas).
Klaipėdos uosto plėtra (naujų gabaritų farvaterio įrengimas bei uosto vartų rekonstrukcija) keičia tėkmės debitus ir struktūrą. Padidėjus gyliams akvatorijoje, keičiasi nešmenų transporto bei akumuliacijos sąlygos bei bangavimo režimas (4 pav.). Įgyvendinant Klaipėdos plėtros 1 ir 3 alternatyvas, Klaipėdos sąsiaurio pralaidumas tekant dideliems debitams padidėja 2,5-3 %, palyginus su „0“ alternatyva. Tuo tarpu 2 ir 4 alternatyvos nekeičia sąsiaurio vandens balanso (debito pokytis 0-0,5 %). Pritaikyti inžineriniai sprendiniai (pietiniai vartai, rytų protakos užpylimas, jūrų uosto senųjų vartų paliktos galvos, jūrų uosto plėtra Baltijos jūroje) vertinami kaip palankūs aplinkai objektai, maksimaliai švelninantys jūrų uosto plėtros poveikį aplinkai.
 
.

 
4 pav. Klaipėdos sąsiaurio tėkmės struktūra „0“ (a) ir 4 (b) alternatyvoms, kai sąsiauriu teka 2700 m3/s debitas iš Kuršių marių į Baltijos jūrą
 
2016 m. laboratorijos darbuotojai, kartu su užsienio šalių mokslininkais, paskelbė 2 straipsnius leidiniuose, kurie yra referuojami „Clarivate Analytics“ duomenų bazėje „Web of Science Core Collection“, 1 straipsnį leidinyje, registruotame tarptautinėse mokslinės informacijos duomenų bazėse, 1 mokslo populiarinimo straipsnį bei perskaitė 4 mokslinius pranešimus dviejuose tarptautinėse mokslinėse konferencijose.

© Lietuvos energetikos institutas, 2005-2017. Visos teisės saugomos.
Valstybės biudžetinė įstaiga. Duomenys kaupiami ir saugomi Juridinių asmenų registre, kodas 111955219 | PVM kodas LT119552113