Basic information
| Type of work: | Dissertation thesis |
| Topic: | Numerická štúdia procesov prúdenia, transportu sedimentov a dreva pri mostných pilieroch |
| Title of topic in English: | Numerical Study of Flow-Sediment-Wood Processes at Bridge Piers |
| State of topic: | approved (prof. Ing. Jana Frankovská, PhD. – Chairperson of Field of Study Board) |
| Thesis supervisor: | S. Okhravi |
| Faculty: | Faculty of Civil Engineering |
| Supervising department: | Department of Hydraulic Engineering – SvF |
| Max. no. of students: | – |
| Academic year: | 2025/2026 |
| Proposed by: | MSc. Saeid Okhravi, PhD. |
| External educational institution: | Institute of Hydrology of the Slovak Academy of Sciences |
| Annotation: | Hodnotenia povodňového rizika často prehliadajú významnú úlohu transportu sedimentov a dreva počas extrémnych udalostí. Nedávne povodne v Európe, napríklad vo Švajčiarsku (2005, 2014), Nemecku a Belgicku (2021) či v Slovinsku a Španielsku (2023), ukazujú, že unášané sedimenty a veľké kusy dreva (LW) môžu výrazne zhoršiť povodňové riziká. Najmä akumulácia dreva pri mostných pilieroch obmedzuje prietok, zvyšuje hladinu vody proti prúdu (prítokový zdvih) a zosilňuje lokálnu eróziu dna (scour), čím ohrozuje stabilitu infraštruktúry a verejnú bezpečnosť. Hoci experimentálne štúdie skúmali pravdepodobnosť vzniku akumulácií dreva a ich vplyv na eróziu dna, často využívajú statické modely, ktoré nedokážu zachytiť dynamické interakcie medzi prúdením, transportom sedimentov a dreva. Táto štúdia sa zaoberá uvedenými nedostatkami použitím trojrozmerného modelovania výpočtovej dynamiky tekutín (CFD) na simuláciu tvorby, rastu a rozpadu nahromadeného dreva pri mostných pilieroch. Model bude analyzovať nelineárne interakcie medzi prúdiacou vodou, transportom sedimentov a dynamikou dreva počas celého životného cyklu akumulácií, čím poskytne hlbší pohľad na procesy erózie dna počas povodní. Výsledky projektu prinesú podrobnejšie poznatky o hĺbke erózie spôsobenej akumuláciou dreva a jej časovej evolúcii, čo umožní vývoj presnejších nástrojov na predikciu erózie dna. Tieto poznatky prispejú k zlepšeniu hodnotenia povodňových rizík, optimalizácii bezpečnostných smerníc pre mosty a návrhu odolnejšej infraštruktúry, ktorá dokáže lepšie čeliť extrémnym povodňovým udalostiam. |
| Annotation in English: | Flood risk assessments often overlook the significant role of sediment and wood transport during extreme events. Recent floods in Europe, such as those in Switzerland (2005, 2014), Germany and Belgium (2021), and Slovenia or Spain (2023), demonstrate that transported sediment and large wood (LW) can exacerbate flood hazards. In particular, wood accumulations at bridge piers obstruct flow, elevate upstream water levels (afflux), and intensify local scour, threatening infrastructure stability and public safety. While experimental studies have explored wood accumulation probabilities and their impact on scour, they often use static models, failing to capture the dynamic interactions between flow, sediment, and wood. This research addresses these gaps by employing a 3D Computational Fluid Dynamics (CFD) model to simulate the formation, growth, and breakup of wood jams at bridge piers. The model will analyze the non-linear interactions between flowing water, sediment transport, and wood dynamics throughout the lifecycle of wood accumulations, providing insights into scouring processes under flood conditions. The project’s outcomes will include a refined understanding of wood jam-induced scour depth and its temporal evolution, enabling the development of more accurate scour prediction tools. These advancements will enhance flood hazard assessments, improve bridge safety guidelines, and inform resilient infrastructure design to mitigate risks from extreme flood events. |
| Further information: | The PhD research, thesis, and all academic communication will be conducted in English to ensure consistency and international accessibility (Doktorandský výskum, dizertačná práca a všetka akademická komunikácia budú prebiehať v angličtine, aby bola zabezpečená konzistentnosť a medzinárodná dostupnosť) |
