Browse Our Latest Applied Sciences Journals

In applied sciences, researchers use particular scientific methods to achieve practical goals. You can think of applied sciences as a broad, integrated area of various scientific fields that involve agronomy, agriculture, food science, medicine, engineering, computer science, and many other natural and social science disciplines. The main goal of applied science is to provide more knowledge and practical applications

Materials and Applied Sciences

You are looking at 1 - 50 of 3,572 items for

  • Refine by Access: All Content x
Clear All

Greenhouse plastic contaminations in agricultural soils were studied to quantify and examine the macroplastic and microplastic contaminants on the soil surface, soil profile, and groundwater under greenhouse farmland. Random sampling was used to select three areas in a greenhouse farm where macroplastic and microplastic data were collected. Four composite samples were collected from shallow (0–20 cm) and deep (20–40 cm) soils for each sampling point, respectively. Three soil profiles were dug, and samples were collected at intervals of 20 cm. Groundwater samples were also collected from the same profiles at a depth of 100 cm. Microplastics were extracted using predigestion of organic matter with 30% H2O2 and density separation with ZnCl2. The total mass of macroplastics in the greenhouse farmland was 6.4 kg ha–1. Polyethylene and polyvinyl chloride were the dominant plastic structures, and the dominant sizes were 1–5 and 0.5–1.0 cm, respectively. Overall, the average abundance of microplastics in the greenhouse soil was 225 ± 61.69 pieces/kg, and the dominant size structure was 2–3 mm. The average microplastic concentrations at depths of 0–20 and 20–40 cm were 300 ± 93 and 150.0 ± 76.3 pieces/kg, respectively. The average microplastic concentration in the groundwater was 2.3 pieces/l, and fibers were the dominant plastic structure. Given that microplastics were found in greenhouse soil, soil profiles, and groundwater, we recommend the careful cleaning and disposal of plastics on greenhouse farmland and further research to shed light on the level of microplastic contamination in the soil profiles and groundwater.

Open access

Abstract

Soybean seeds were germinated on an industrial scale after soaking for 0–56 h to produce a special additive for food industrial use. The germination process of three soybean varieties was monitored with near-infrared (NIR) spectroscopy based on changes in the amount, status, or character of the water. This paper evaluates the “waterless” NIR spectra of sound, germinated, and heat treated seeds to try to follow the fine details of the germination process. The germination process was analysed with the help of cluster analysis (CA), principal component analysis (PCA), and polar qualification system (PQS) as statistical and chemometric methods. PCA proved to be the most sensitive spectrum evaluation method to follow the fine details of germination. The applied NIR method is suitable for non-destructively, real-time monitoring of the non-linear nature of germination.

Open access
Pollack Periodica
Authors: Orest Voznyak, Olena Savchenko, Nadiia Spodyniuk, Iryna Sukholova, Mariana Kasynets, and Oleksandr Dovbush

Abstract

This article discusses the topical issue of improving the distribution of air in the premise due to application of the all type rectangular air streams: flat, axisymmetric and rectangular ones. The purpose of the article is research of the all types rectangular air streams, analytical dependencies obtaining for determination of the air velocity attenuation coefficient, aerodynamic local resistance coefficient and noise level from the ratio of slit length to its height; optimization of the inflow slit side's ratio. It has been established that increase of the inflow slit sides ratio results in the air velocity attenuation coefficient decrease and results in increase of the noise level and resistance coefficient of the rectangular slit. The optimal ratio of the sides of a rectangular slit is determined by the combination of aerodynamics and energetics, as well as of the sound power level.

Restricted access

Abstract

This article presents an analytical and numerical assessment of load-bearing capacity of a beam-to-column joint. Two possibilities have been examined: a joint reinforced with a fastened haunch on the side of a compressed flange of a beam and a joint with no reinforcement. The load-bearing capacity and rotational stiffness of joint and has been calculated. Distribution of stresses and deformations in particular components of the joint has been determined. The results of analytical and numerical calculations have been compared, proving that the load-bearing capacity of the joint calculated on the basis of analytical approach provides safer results (for a reinforced and non-reinforced joint), and however in certain cases it may lead to oversizing of the connection.

Restricted access

Abstract

Wind generation is regarded by many as the future of renewable energy source, but the difficulty of recycling end-of-life wind turbine components could create another kind of environmental pollution. Either landfill or incineration of end-of-life wind turbine components will cause environmental hazards. However, the current recycling technology is immature and economical. Make clean energy ‘cleaner’! The recycling of end-of-life wind turbine rotor hub and blades has become a new goal and task for architects and designers. This article uses a real project reconstructed by end-of-life wind turbine components to demonstrate the positive role of spatial narrative in achieving low-carbon and sustainable design.

Open access

Abstract

The floodplains of the Tisza River, stretching across the eastern part of Hungary, are often affected by riverine and inland excess water flooding and draught. This paper investigates a possible solution to this problem utilizing the water retention capabilities of old floodplains. In this study, the effect of the position of the inlet structures of a floodplain, near Csongrád town, was examined with HEC-RAS 1D-2D coupled model. Based on the results, the rules of the deep floodplain selection were determined. On the extended model, the possibilities of a deep floodplain storage area chain have been explored. According to the estimate, more than 2.36 km3 potential storage capacity is available along the Hungarian section of the Tisza River.

Open access

Abstract

In order to develop and enhance the quality of life in Tunisian urban spaces, the integration of street furniture became a new challenge for urban designers to use new methods and techniques to combine functionality and aesthetics into their design. The main objective of this paper is to focus on the analysis of the street furniture user’s needs in urban spaces to understand and discuss the requirements that should be considered while designing.

Open access

Abstract

Nature-based solutions use a holistic viewpoint to address social challenges while providing environmental, social and economic benefits simultaneously. The Victoria Quay is a historical space with complex social and environmental issues. This study uses an investigation-oriented method to explore the re-planning strategies. The environmental problems are addressed by extending the green infrastructure into the site to recover the ecological corridor and alleviate flooding risks. The originally single land-use type is changed, and several historical buildings are transformed into landmarks to improve the connection with city center by linking the ‘golden route’. All the proposed measures tried to reactivate the various relationships rather than merely renew the Victoria Quay.

Open access

Abstract

Fungal disease resistant (PIWI) interspecific grape varieties are playing an important role as an alternative for organic wine production. Organic (bio) wines are demanded by numerous conscious consumers around the globe. They choose this kind of wines predominantly because of the absence of synthetic pesticides, fertilisers and sustainable agriculture. Resistant grape growing moreover results in additional environmental and health benefits. Nero and Bianca are among Hungary's most promising interspecific grape cultivars gaining international interest recently, there are, however, limited vitivinicultural knowledge on them. Our aim was to examine the flavonoid and anthocyanin composition for both interspecific varieties during different harvest times in two consecutive vintages. The date of harvest and vintage played a significant effect on grape and wine quality.

Open access

Abstract

Proteases hold an important position in today's world commercial enzyme market. Among various microbial producer genera, Bacillus is leading the commercial protease production. However, industry is still actively looking for new microbial protease producers with distinctive properties. Therefore, this study was undertaken for the evaluation of protease production by Bacillus megaterium DSM 32 strain in terms of its protease productivity, calculation of various production kinetics, partial characterisation of the enzyme, and modelling the protease production process. As results, the highest protease activity, specific cellular protease production rate, and protease productivity were calculated as 255.42 U mL−1, 36.2514 U g−1, and 16.1313 U mL−1 h−1, respectively, in shake flask fermentations. Partial characterisation studies showed that the enzyme has 45 °C and pH 8 as optimum working conditions, and its activity increased by 24% with the addition of 5 mM Mn+2 to the reaction medium. Additionally, the enzyme showed high stability and kept almost full activity in a cell-free medium for 20 days at 4 °C. Furthermore, modified Gompertz model provided the best fit in describing protease production with the lowest error and high fit values.

Restricted access

Abstract

Poultry processing industry produces large quantities of by products (skin, bone, and feather) that contain significant amounts of protein. The source of gelatine is of great concern for some societies including Muslims, Hindus, and Jews as gelatine is mostly obtained from porcine sources. In the present study, gelatine was obtained from chicken skin and some quality and functional features were evaluated in comparison with commercial gelatines from porcine, bovine, and piscine sources. Chicken skin gelatine formed stable foams by a foaming stability of 83.3% as well as high emulsion activity of 72.8 m2 g−1 compared to commercial gelatines. On the other hand, gel strength and viscosity of chicken skin gelatine were 307 g and 2.5 cP, respectively, and significantly lower than that of commercial gelatines due to high content of impurities. The results concluded that chicken skin may be used in gelatine manufacturing upon efficient removal of fat, which was the most abundant component in the dry matter of chicken skin.

Restricted access

Abstract

Based on the theory of space syntax, this research conducts a quantitative study on the four stages of Zhanjiang urban spatial organization system, and draws the urban evolution process. This study found that the development strategy of different periods has a huge impact on the urban development. It determines the structural basis of the original urban space and creates strong development inertia. According to these research results, it can provide an effective theoretical reference for the future spatial expansion of the city.

Open access

Abstract

With the rapid development of China’s urbanization, a large number of people have moved from rural to urban areas. People have proposed higher and more urgent needs for the urban environment. Particularly, the urban street landscape is close to people’s lives, and the upgrading of design methods can improve the quality of life. Besides, the application of artificial intelligence design has become possible as information technology develops. In this paper, a visual simulator is established through algorithm models and applied to street landscape design.

Open access

Abstract

The aim is to derive an expression to calculate the natural frequencies and plot the mode shapes of a simply-supported beam with an overhang with an end overhang point mass by using the Euler-Bernoulli theory in the case of free transverse vibrations. The results are validated by finite element analysis. The importance of the system presented is that it can represent machine tool spindles or even machining tools like boring bars. The results are in good agreement with the results from the finite element analyses. The derived expression can be used in optimizing the value of the point mass and optimizing the support location for better performance of the system without the need to perform complex analysis to obtain the values of the natural frequencies and to plot the mode shapes.

Open access

Abstract

Flexibility represents one of the main elements of the sustainable architecture. Flexibility is important, especially for the multi-family apartments the useable surface of which is rather small. For the families with low incomes and social cases, flexibility represents a very important element given that can change the function based on the change of family structure. The aim of the research was post occupancy evaluation of subsidized housing, where it was realized that they do not meet the needs of residents, therefore were proposed changes in floor plan based on the average number of family members, realised through annexes. During this research work, analytical method, administration of questionnaires and observation period method was used.

Restricted access

Abstract

In this research work existing laboratory tests of slim floor beams with solid monolithic concrete slab were modeled and analyzed using GID and Atena software. After validating the advanced finite element model with the test results of the international literature, structural parameters were analyzed with the aim to study their influence on the load bearing and deformation capacity of the beams. The parameters were related to the geometric of the beam: size of web openings and top concrete cover. With these results conclusion can be noticed that focusing on the optimal arrangement of the geometrical parameters of the composite beam could lead to better structural behavior with more economical solutions.

Open access

Abstract

The optimization of high-rise office buildings' envelope and the application of energy-efficient measures have become a priority nowadays. Therefore, this investigation aims to assess the role of the façade's geometry design factors, e.g., folded façade perforation, window orientation, and window-to-wall ratio on building comfort and energy performance. The energy simulations were performed using IDA ICE 4.8 thermal simulation program to evaluate the thermal and visual comfort and the energy consumption of various façade test models. The optimization resulted in a façade model with a great level of thermal and visual comfort as well as a total energy reduction of 14%, representing a good compromise solution in the trade-off between thermal and visual comfort as well as energy efficiency.

Open access
Pollack Periodica
Authors: Patrik Márk Máder, Olivér Rák, Nándor Bakai, József Etlinger, and Márk Zagorácz

Abstract

Nowadays, it is increasingly important to develop economical construction processes and determine predictable costs. The current level of technology offers countless, even undeveloped opportunities to support architectural, engineering, and construction processes. Building information models created as results of design processes and databases associated with them can provide an appropriate base to fulfill the requirements. However, this information is mainly available only for the largest projects; the possibilities offered by traditional editable vector files (e.g., *.DWG) should also be examined. This study analyzes the efficiency increasing possibilities that can be achieved using low-detail 3D models generated by algorithms and applying 2D-based digital quantity estimation workflows.

Open access

Abstract

Frame structures are defined as structures built of straight, less often curved bars, which are dimensioned to carry a planar or spatial load. These frames are generally considered statically indeterminate structures so that several methods can be used to determine their loads, but all of them require some simplification. This paper is not concerned with investigating these theories for determining the stresses but with the optimum design of a frame structure for a given geometry. Several different loads have been considered, where the value of the wind load in the horizontal direction has been considered. The optimization problem is mathematically formulated so that both compressive forces and bending moments acting on the horizontal beam and the vertical column, and their composite loads, are below the limit set by the material properties. The column connections were assumed to be fully rigid, and welded I-section were considered for both columns. For local bending conditions, the Eurocode 3 specification was applied. Several steel grades were tested during the investigations, and fire loading was considered an additional load. In this case, a higher safety factor was assumed to make the times to collapse comparable.

Open access

Abstract

Vernacular architecture is the source of the historical development of architecture and the carrier of traditional culture. It is also the emotional sustenance of contemporary Chinese people’s beautiful homesickness. With the rapid expansion of urbanization in China, a widespread phenomenon of “hollow villages” has emerged in rural areas, and there are many abandoned rural buildings all over the countryside. Therefore, the protection and sustainable development of rural architecture are imminent. Based on the author’s rural construction project in China, this research integrates environmental psychology and architecture and tries to build a high-quality living environment, aiming to explore a new design strategy to meet the challenges in the future.

Open access

Abstract

The historic zone of Prishtina is part of the city that represents the historic and environmental values of the city, with a rich built heritage as residential, commercial, handicraft, religious. Unfortunately, this rich heritage is heading towards total loss from the neglect and various degradations that are taking place. This research aims to analyze the urban structure of the historic zone of Prishtina, in particular Vasil Andoni Street. Based on the results from research methodology used, comprised from analysis, comparisons, interviews, and questionnaire, this paper aims to give a design proposal for urban revitalization of the Vasil Andoni Street, that would provide the sustainable development of the area, in physical, social, economic and spatial aspect, while protecting and respecting the cultural heritage of the zone.

Restricted access

Abstract

The main advantage of condition monitoring by analyzing vibrations on rotating machines is the possibility of detecting faults before a failure occurs leading to the unplanned stoppage of a machine.

The unbalance defect is the most common and most frequently encountered cause of vibration, it is also one of the main causes of reduction in the life of machines and it constitutes one of the main risks for Security.

This paper is devoted to the experimental study of the two types of unbalance defects, their different vibratory signatures and how to differentiate their vibratory behavior from other mechanical faults which manifests itself by the presence of a peak at the rotational frequency in the case of combined faults.

Restricted access
Pollack Periodica
Authors: Muhammad Safa Al-Din Tahir, Shakir Sakran Hassan, and Jumaa Salman Chiad

Abstract

The commercially available and research-developed positive-type ankle joints do not provide eversion and inversion movements and are limited to dorsiflexion and plantar-flexion. The aim of the research is to create an ankle joint that is simple to install, low in cost and closes in performance to the biological joint. The passive ankle joint is designed to perform dorsiflexion, plantar-flexion, eversion, and inversion movements. A biomechanical test was performed to find the similarity between the functions of the engineered ankle joint and the biological ankle joint. The conclusions show, the designed ankle joint on the simplicity of its structure and components, has come close to the biological function of the ankle in terms of angles.

Restricted access

Abstract

One form of energy storage in spring is applying a bending moment and converting it into tilt at the head of the spring as strain energy. The relationship between them is the lateral stiffness of the spring. The aim is to find a mathematical equation for the lateral stiffness of the spring and the effect of the length of the spring on the behavior of stiffness.

The mathematical model is created according to Castigliano’s second theorem. A simulated model of a conical spring is built using a Solid Work program. The theoretical results are compared with the mathematical model for the same conical spring.

Results of both theoretical and simulated models evinced a linear behavior of lateral, while an exponential relationship between the length of the spring and the lateral stiffness is indicated. The difference between theoretical and simulated models is not exceeded 3.2%, which indicates the acceptability of results.

Restricted access

Abstract

This research work has been focused on estimation of the measurement uncertainty for different steel reinforcement bars. The investigated material was HRB400 steel reinforcement with approximately diameter 16 mm and length 500 mm by using uniaxial tensile testing device. International standard ISO 6892: 2016 and guide for measurement uncertainty have been implemented an accurate method to determine the measurement uncertainty of HRB400 steel reinforcement bar measurements. The results of expanded uncertainty for 569.47 N/mm−2 correspond to 0.76 N/mm−2, which fulfil the international standard requirements. This accurate method can be used in most of the accredited laboratories as inspection services of steel reinforcement bar by using uniaxial tensile testing device at good accuracy.

Restricted access

Abstract

Because of thin wall thicknesses and closed bottom ends of the extruded aerosol can, the necking limit analysis needs intensive investigation. The numerical analysis of the necking process of 0.45 mm thickness pure aluminum aerosol can was carried out. The result indicated that the length of the aerosol can wall, which is not fixed by the bottom die and the angle of inclination of necking tools are important factors that affect the development of deformation boundary limits due to plastic instability of local buckling. The fraction of taper angle of tool becomes more series parameter while necking at larger free length and it needs more concentration. Instead, the ratio of necking tool displacement to the total free length to initiate buckling was increased while increasing free length.

Open access
Pollack Periodica
Authors: Fahad Mohanad Kadhim, Emad Zuhair Gheni, Athmar Thamer Naiyf, and Muhammad Safa Al-Din Tahir

Abstract

The objective of this study is to simulate material selection for fabricating hip joint prostheses from light-weight, low-cost materials which are also strong and durable. In this study, Co-Cr alloy CoCrWNi (F90), stainless steel ASIS 410, and titanium alloys (Ti6Al4V) material selection as the potential candidate for the suggested implant to manufacture a joint that is characterized by lightweight, low cost, does not react chemically with the human body and can bear the weight of the patient without mechanical failure. With this study, it was concluded the stainless steel ASIS 410 was selected as the best material selection since it passed engineering analysis, acceptable weight, and low cost compared to other proposed materials.

Restricted access

Abstract

China has a lengthy and glorious history spanning thousands of years. Traditional dwellings represent distinct regional cultural origins, and different forms of housing constructions have arisen as a result. However, traditional dwellings preserve area culture and specific life memories as a fundamental component of rural life. From the perspective of conventional dwellings, this paper takes the representative Manchu folk houses in Northeast China as an example. It discusses the architectural structure, appearance style, and overall style of Manchu folk dwellings and the cultural dimension of architecture and its distinctive value under the impact of regional culture.

Open access

Abstract

Cultured buttermilk is a dairy beverage with a high nutritive value. In the current study, functional cultured buttermilk was formulated using probiotic Lactobacillus plantarum and flaxseed fortification to improve the potential health benefits. The cultured buttermilk samples were analysed for pH, lactic acidity, colour, phase separation, viscosity, microbiology and sensory properties. The results showed non-significant changes in acidity and pH. However, flaxseed fortification decreased phase separation and increased viscosity of buttermilks. In addition, a significant difference in colour attributes was revealed between samples. Sensory characteristics of cultured buttermilks were acceptable to produce a functional food.

Restricted access

Abstract

In this work, the properties of mechanochemically produced (by using mills made from different materials) barium-titanate (BaTiO3) and zinc-titanate (ZnTiO3) perovskites are compared. Mechanochemistry is a process that can cover the energy demand of some reaction pathways between solid materials. This process is called “high-energy milling”, for which not all types of mills are suitable. In our case, a planetary ball mill provided the necessary energy. Using a model, the required energy is determinable; the energy released during an impact of a milling ball (E b – ball-impact energy), as well as during the whole milling (E cum – cumulative milling energy). Thus, a milling-energy map was created, with which the applied E b and E cum values were visualized depending on the different grinding parameters. The parameters changed were the material of the grinding vessels, the number of grinding balls, and the rotational speed. The transformation was tracked by X-ray diffraction (XRD) measurements, and electron microscopic images (TEM and SEM) of the perovskites produced were taken. This study aimed to draw conclusions that will help later in the synthesis of materials with other perovskite structures by choosing optimal milling parameters.

Open access

Egy köles tájfajta műtrágya-reakciójának vizsgálata

Examination of the reaction to fertilization of regional millet variety

Agrokémia és Talajtan
Authors: Zsembeli Zsadány, Sinka Lúcia, Tüdősné Budai Júlia, Kovács Györgyi, Tuba Géza, and Zsembeli József

Kutatómunkák általános célja olyan kísérletek végzése, amelyek feltárják az adott régióban perspektivikusan termeszthető fajták, illetve tájfajták optimális műtrágyázási igényeit. Tanulmányunkban a Karcagon nemesített és fenntartott ’Maxi’ köles tájfajta tápanyagreakciójának vizsgálatából származó eredményeinket mutatjuk be a módosított Országos Műtrágyázási Tartamkísérlet (OMTK) 2017. évi és az annak figyelembevételével 2021-ben beállított Műtrágyázási Kísérleti Kert (MKK) adatai alapján. A kísérleteket Karcagon, a MATE Karcagi Kutatóintézetben, egy mélyben szolonyeces réti csernozjom talajon állítottuk be. 2017-ben a módosított OMTK kezelései 4 nitrogén (40, 80, 120, 160 kg ha 1), 4 foszfor (0, 40, 80, 100 kg ha 1) és 3 kálium (0, 60, 90 kg ha 1) dózis kombinációjából adódtak, illetve volt egy műtrágyázás nélküli abszolút kontroll. 2021-ben az MKK kezelései 3 nitrogén (40, 80, 120 kg ha 1), 3 foszfor (0, 40, 80 kg ha 1) és 2 kálium (0, 60 kg ha 1) dózis kombinációját foglalták magukba, illetve mindegyik parcella felére növénykondicionáló szert juttatunk ki. A termesztett növény mindkét évben a karcagi nemesítésű ’Maxi’ kölesfajta volt. A különböző kezeléscsoportok termésre gyakorolt hatásának statisztikai értékelését egytényezős varianciaanalízissel végeztük el. Mindkét vizsgálati évben a 80 kg ha 1 hatóanyag mennyiségben kijuttatott nitrogén műtrágyázás bizonyult a leginkább megfelelőnek. A magas foszfor dózisok a legtöbb esetben termésdepresszióhoz vezettek. Eredményeink alapján még a közepes – jó kálium ellátottságú karcagi talajokon is hasznos lehet a kálium kijuttatása, bár a káliumtrágyázás termésre gyakorolt hatását a varianciaanalízis nem igazolta. Az Algomel PUSH szerrel végzett növénykondicionálás statisztikailag is igazolhatóan, mintegy 10%-kal növelte a termés nagyságát. Kutatómunkánk folytatásával pontosabban meghatározható lesz számos tájfajta tápanyagreakciója és fajtaspecifikus, a helyi agroökológiai viszonyokat is figyelembe vevő tápanyag dózisok és kombinációk ajánlhatók a gazdálkodóknak.

The general objective of our research is to carry out experiments that are suitable to reveal the optimal fertilization demand of regionally bred or potentially producible crop varieties for a specific region. In our recent study, the results gained from the examination of the nutrient reaction of the regional millet variety ‘Maxi’ bred and maintained in Karcag are introduced based on the data originating from the modified Long-term National Fertilization Experiments (OMTK) in 2017 and from the Fertilization Experimental Garden (MKK) established at Karcag in 2021. Both experiments were set up in the MATE Research Institute of Karcag on a meadow chernozem soil salty in the deeper layers. In 2017, there were 4 nitrogen (40, 80, 120, 160 kg ha−1), 4 phosphorus (0, 40, 80, 100 kg ha−1), and 3 potassium (0, 60, 90 kg ha−1) dosage combinations applied and one unfertilized absolute control in the OMTK trial. In 2021, in the MKK experiment, treatments involved 3 nitrogen (40, 80, 120 kg ha−1), 3 phosphorus (0, 40, 80 kg ha−1), and 2 potassium (0, 60 kg ha−1) dosage combinations, furthermore, on half of the plots a plant conditioner was sprayed. Millet variety ‘Maxi’ bred at Karcag was the indicator crop in both years. For the statistical analysis of the effect of the various treatment groups on yields, One-way ANOVA tests were used. We considered the 80 kg ha−1 nitrogen substance dose the most suitable in both years. High dosage of phosphorus application resulted in yield depression in most of the cases. Based on our results, potassium fertilization can be effective even on the soils of Karcag with medium to good potassium supplies, though the analysis of variance did not justify the effect of K-fertilization on yields. The 10% yields increase due to plant conditioning with Algomel PUSH was statistically proven. By continuing or research, the reaction to fertilization of several regional crop varieties can be determined more precisely, and variety-specific nutrient doses and combinations can be determined and suggested to the local famers taking the regional agri-ecological conditions into consideration.

Open access

Abstract

Building Information Modelling (BIM) involves management efforts, tools and applications for enhancing information flow and, therefore, productivity of projects; adoption of BIM and the increasing use of digital technologies (e.g. data centers) in construction and operation of buildings, as well as in maintenance can transform the way how the industry works. Telecommunication cabinets equipped with large number of components of different types are inevitable parts of data centers having a significant influence on the efficiency and the reliability of data centers. Since the layout of equipment inside telecommunication cabinets is crucial in data centers and the ideal location of equipment inside each cabinet can be unique, an algorithmic and automated process is necessary for the cabinet façade scheme design; manually created diagrams can lead to errors. Furthermore, precise and up-to-date pieces of information about the special layout of equipment in each cabinet are also important for the further operation and maintenance. As an answer to this challenge, a BIM-based approach and method are presented in this article that can result in significant cost savings. When designing data centers, special attention must be paid to the location of telecommunication cabinets, the design of cable routes, and the layout of equipment inside. The novel cabinet family for BIM technology-based method has been developed for the improvement of data center design. Cable trays plug-in can lead to higher quality and efficiency of construction and the facility management as well.

The main goal of the case study: optimization of the design process of structured cabling systems (SCS) in data centers (DC) using new additional BIM capabilities.

The novel dynamic cabinet family have several distinctive features:

  • the ability to select in the properties which equipment will be inside the cabinet and which unit will occupy;

  • possibility to change and add equipment inside the cabinet;

  • creation of cabinet façade scheme based on equipment inside the cabinet;

  • automatically created specification;

Cable tray plug-in can improve and automate the design process in the following areas:

  • place trays depending on the installation method (wall, floor, ceiling);

  • place elements of the trays (hangers, consoles, racks) in a user-defined interval;

  • place tray connectors based on selected connector type and tray type at user-selectable spacing;

  • adding a tray cover and a partition in the tray properties;

  • automatically created specification of all cable trays elements.

The model created in BIM can be used for further operation and maintenance. To reach it, each of the elements or groups of elements contains a unique number that allows to bind its parameters and geometry for further export and use in the production model.

Open access

Abstract

One of the most dangerous diseases is cancer, nearly 2 million new cancer types are diagnosed each year, worldwide, causing most of the death. Therefore, cancer is in the focus of many types of research. To prevent the proliferation and spreading of malignant cells, several compounds have been developed in chemotherapy, however, a significant proportion of these have serious side effects, and resistance is commonly emerging early after administration. Tumor cells require tropomyosin-containing actin network for their growth and survival. The tropomyosin profile is considerably changed in cancers resulting in the dramatic rearrangements of the actin cytoskeleton structure, therefore anti-tropomyosin compounds can be a new perspective in cancer therapy, such as TR100 which was reported to be capable of destroying cancer cells in a highly tumor-specific manner by increasing the depolymerization of the actin filament. On the other hand tumor cells can commonly communicate with each other via membrane nanotubes (NTs) for which actin is essential for growth. Tumor cell NTs may transport not only signal molecules, or cell organelles, but resistance factors against chemotherapeutic agents to help to survive. Immune cells also frequently use membrane nanotubes for communication, therefore, in this study we focused on the visualization of the effect of TR100 on the morphology and formation of B lymphoma cell NTs with superresolution structured illumination microscopy. TR100 treatment caused spectacular changes on the NT forming capability and the morphology of B cells in a concentration dependent manner, while low concentration of the agent significantly promoted NT formation, and at the same time produced shorter and thicker tubes in the early stage of their formation, in higher concentration it affected mainly only the cells, causing the rounding and finally the death of them. We were not able to detect any significant change on cells with extended nanotubular network, suggesting that TR100 is a less potent candidate in anti-cancer therapy.

Open access

Abstract

Effect of adding foxtail millet flour (FMF) (10, 20, and 30% w/w) to refined wheat flour (RWF) on physicochemical and rheological properties of dough was studied. Qualitative properties of Brotchen bread including moisture, ash, crude fibre, specific volume, and colour of the breads were evaluated. Adding FMF to the flour increased crude fibre, fat, ash, and protein contents and reduced falling number, damaged starch and wet gluten contents, and sample lightness. Consistograph test indicated that addition of the FMF decreased water absorption capacity, maximum pressure, and tolerance, however, drops in pressure at 250 and 450 s became greater. Alveograph test revealed that with adding FMF, dough resistance to extension and dough strength decreased but an increase in dough extensibility was obtained at FMF30%. Increasing the amount of FMF resulted in a decrease in the volume of the bread, and the FMB (foxtail millet bread) 30% had the highest browning index and b*. The FMB20% had the highest resilience and springiness, while higher level of foxtail (30%) increased chewiness.

Restricted access

Abstract

The aim of the study was to determine whether the physicochemical factors of the matrix and the traditional acid-set cheese-making conditions allow the growth of coagulase-positive staphylococci (CoPS) and the synthesis of enterotoxins, which should contribute to an objective risk assessment in cheese production related to CoPS. CoPS were isolated from 72% of acid-set cheeses ranging from 1.70 to 5.15 log10 CFU g−1. CoPS in a number ≥ 4 log10 CFU g−1 were determined in 5.56% of the acid-set cheese samples. Out of the total number of CoPS isolated from cheese, 37.62% of the isolates have been shown to produce enterotoxins. All isolated strains that produced enterotoxins were identified as Staphylococcus aureus based on the detection of spa gene by PCR. For cheese-derived isolates with CoPS number ≥ 4 log10 CFU g−1, it has been proven that they possess sec gene encoding staphylococcal enterotoxin C. According to our results, during the proper fermentation process of artisanal acid-set cheese, the conditions do not support the growth of a critical level of staphylococci or the production of enterotoxins.

Restricted access

Abstract

Its ability to survive under different environmental conditions makes Listeria monocytogenes a critical concern for food safety. When the microorganisms are exposed to sublethal heat treatment above their optimum growth temperature, they increase stress adaptation for further heat treatments. In order to investigate heat stress resistance of L. monocytogenes, L. innocua as a surrogate was exposed to sublethal heat at 46 °C for 30 and 60 min, prior to heat treatment at 60 °C. There was no significant difference in D60°C values between samples exposed to sublethal heat for 30 min and non-pre-heat-treated samples (control) (P > 0.05). In comparison, sublethal heat treatment for 60 min caused a significant increase in D60°C values compared to control samples (P < 0.05). Additionally, cluster analysis of mass spectra obtained from MALDI-TOF was analysed by discriminant analysis of principal components (DAPC) for sublethal heat treatment at 46 °C for 30 min and control group to check stress response at the proteomic level. However, differentiation of stress responses by distinct clusters was not revealing.

Open access

Abstract

The aim of this study is the manufacturing analysis of five spur gear pairs where the initial geometric parameters are the same only the pressure angle is different. Firstly, the gears must be designed and modelled. After that, I analyse the modification of this geometric parameter for the manufacturing parameters of the pinion and the gear in the case of gear cutting by module disc milling cutter. Using this technology the one tooth cutting can repeat from tooth to tooth in the function of the number of teeth. I would like to find correlations between the pressure angle and the manufacturing parameters. For this purpose, I define the initial technological parameters and calculate necessary technological parameters for the manufacturing process in a general way. I also define the manufacturing parameters for the given gear geometries. This analysis is practical and theoretical at the same time since the results and the process can help the manufacturing engineers to develop the gear manufacturing processes and applying my results for similar manufacturing problems.

Open access

Abstract

The study presents a mathematical model for building heating control. The buildings are connected to district heating or to central heating. The task of the heating control is to maintain a preset constant indoor air temperature. Control disturbance is caused by external meteorological conditions, firstly by outdoor air temperature. The control action can be the change in heat transfer capacity of the radiators, whereby the indoor air temperature can be commanded back to the present value to offset the effect of the disturbance. Just the control can be a follower or of predictive type. The expected indoor air temperature can be calculated from the energy balances. These are composed of differential equations, describing dynamic equilibrium of heat transfer through the external walls, as well as heat storage in the walls and indoor air. Type of differential equations is linear, inhomogeneous, of first or second order.

Solution of the differential equation results in describing the change in indoor air temperature in time as a function of outdoor air temperature. Further on, the equation determines the function of the necessary heating capacity to keep the indoor air temperature constant. By the model several heating programs can be evaluated. The physical model is shown in Fig. 1. Intermediate variable is the average temperature of the external walls. Heat conduction and convection through the walls is calculated by the difference of the indoor air temperature and of the average wall temperature by using relevant R 1 and R 2 heat resistance factors. The model is adequate when the heat transport within the building sections is neglectable, and the thermodynamic and heat transfer characteristics of the walls are identical. Thereby the model describes the heat balance of representative premises, but the results can be transferred to similar other premises, too.

Open access

Abstract

This study focuses on the supply chain actors’ QCD framework. The authors present an innovative tool that illustrates the operating system of different actors in the supply chain by combining virtual and physical reality. The study aims to present and “visualize” the QCD coherence system with the help of the PaTeNt© – QCD spatial model. The study, therefore, focuses on the supplier, the central company; the relationship between the supply chain actors and the QCD framework, which is suitable for the agile, proactive collaboration.

The parts of the model, which is the result of the development:

  • the elements of quality,

  • the elements of cost,

  • the elements of delivery.

The development of the model was brought to life by the tasks which need to be solved and this model helps the understanding and transparency during the work.

Open access

Abstract

The biggest question of professional sports is how to compete successfully in the global economic framework, simultaneously in terms of the sport and in economic terms. As a result, in addition to indicators measuring sports-related effectiveness, the need for an economic analysis of sport has also emerged. Most academic research into the economic aspects of sports are related to the analysis of North American major league sports, as well as to European football. Water polo is also a spectator team sport, yet its economic analysis is almost entirely missing. In this article, we present an economic analysis of the operation of five men’s water polo teams – the top four teams in terms of the sports results and one from the mid-range – competing in the highest-level national championship in Hungary. Our aim is to determine, on the basis of the analysis of the data, the relationship between effectiveness in sports and the economic background of the teams.

It can undoubtedly be concluded that, in addition to appropriate professional decisions, it is the economic situation of a club that has a clear impact on their effectiveness; in other words, up to a certain point, the more disposable funds and wider range of assets a sports company has, the more effectively it can prepare and the better results it will have in the various domestic and international championships and tournaments. CIT (corporate income tax benefits, “TAO” in Hungarian) support is fundamentally important in the field of youth sports development. While professional sports in Hungary are built on the development of junior players, there is still no clear link between the successfulness of the adult and the junior teams. The first-division teams of the clubs providing the best junior players are frequently in the mid-range or occasionally among the weakest teams in the national championship.

Our research has shown that apart from the fact that some teams are extremely successful in the water polo championship, the outcome of many matches becomes quite predictable. Based on these, the uncertainty of the outcome is compromised, and the championship becomes less exciting and also loses some of its audience.

Open access

Abstract

Gluten-free (GF) breads are often described with low quality, rapidly staling, dry mouthfeel and crumbling texture attributes. In lack of recent texture profile data on commercially available, preservative-free, freshly-baked GF bread, this study aimed to compare different types of GF products with their wheat-based counterparts during a 4-day-long storage test. Texture analysis data showed that GF loaves performed better than or comparable to the wheat-based ones in hardness, springiness and cohesiveness. Among sensorial properties mouth-feel, softness and aroma were evaluated as significantly better or similar for GF versus wheat-based products. GF cob had a saltier taste, which reduced the flavour experience. Both the texture results of the storage test and sensory data showed that the quality of GF bread products improved in recent years; they stayed comparable with their wheat-based counterparts even during a 4-day-long storage period.

Open access

Abstract

High performance concrete is extensively used for construction works in recent era. For the preparation of high performance concrete (HPC) mineral and chemical admixtures are used. The addition of mineral admixtures minimizes the utilization of cement and makes concrete more sustainable. The addition of metakaolin as a substitute to cement enhances the properties of concrete. There is need to study the mechanical and micro-structural properties of concrete containing metakaolin as cementitious material. In this work an endeavour has been made to study the properties of HPC employing matakaolin as an alternative for cement. The cement has been replaced with metakaolin by 5%, 10%, 15%, 20%, and 25% respectively for 0.25, 0.3, and 0.35 w/c ratios. The strength and electrical resistivity tests are conducted for all concrete mixes on triplicate. Results confirm that the accumulation of metakaolin increases the properties of HPC. A maximum of 49% increase in compressive strength in concrete was observed by the accumulation of 15% of metakaolin in concrete as substitute to cement for 0.25 w/c ratio in comparison to standard concrete. The development of secondary calcium silicate hydrates and minimal Ca(OH)2 components was revealed by X-ray spectroscopy, indicating that the concrete was denser. The results of this study revealed that metakaolin has a considerable impact on high-performance concrete, particularly in terms of compressive and flexural strength.

Open access

Common fate of the Visegrád peoples.

Resemblances of tradition and mentality

Visegrádi sorsközösség.

Hasonló hagyományok és mentalitás
Scientia et Securitas
Author: Gy. Csaba Kiss

Summary. The study is a comparative overview of the mental traditions of the Visegrad nations. Based on the circumstances of modern nationhood, there is a wide zone on our continent, roughly between the Baltic Sea, the Adriatic and the Black Sea, where this modernisation process has taken place in a similar way. Here, the goals of the nation-state could be formulated in terms of dynastic empires. Cultural nation-building played a particular role in our region. In an area made up of a colourful mosaic of languages and religions, the sense of threat was predominant, as can be seen from the national self-images expressed in the national anthems. The prejudice with which competing nationalisms viewed each other is instructive. In the 20th century, our region had to live through two periods of totalitarianism, which is a significant difference compared to the western countries of the continent.

Összefoglalás. 2021. február 15-én emlékezhettünk meg a visegrádi együttműködés 30. évfordulójáról. Azon a napon írták alá az egyezményt Csehszlovákia, Lengyelország és Magyarország vezetői az akkori három ország szorosabb kapcsolatáról. Azon a történelmi helyen, ahol 1335-ben a cseh, a lengyel és a magyar király egyeztette külpolitikai és gazdasági célkitűzéseit. A szovjet befolyási övezetből kikerülve a demokratikus átmenet során magától értetődő volt, hogy az új geopolitikai helyzetnek megfelelően országaink kísérletet tesznek politikájuk összehangolására. A tanulmány a visegrádi nemzetek mentális hagyományainak összehasonlító bemutatására tesz kísérletet. Sok évszázados tapasztalataink szerint ez az a térség, melyet a történelem a Nyugat keleti határvidékére helyezett. A modern nemzetté válás körülményeit figyelembe véve pedig létezik kontinensünkön egy széles zóna, nagyjából a Balti-tenger, az Adria és a Fekete-tenger között, ahol hasonló módon ment végbe ez a modernizációs folyamat. A nemzetállami célokat itt azonban állami függetlenség hiányában, dinasztikus birodalmak keretében lehetett megfogalmazni. Különös szerepe volt térségünkben a kulturális nemzetépítésnek. A nyelvek, felekezetek színes mozaikjaiból álló területen meghatározó volt a veszélyeztetettség tudata, jól láthatjuk ezt a himnuszokban megfogalmazott nemzeti önképekből. Tanulságos, hogy milyen előítéletekkel szemlélték egymást a vetélkedő nacionalizmusok. Ami a közösségi emlékezetet illeti, lényeges mozzanat, hogy a XX. században két totalitarizmust kellett térségünkben átélni, ez pedig jelentős különbség a kontinens nyugati országaihoz képest. Öt fejezetben kívánjuk bemutatni sorsközösségünk hagyományait, mentalitásunk hasonló vonásait. Először a himnuszok tükrében: érzékeltetve a nemzeti önképnek drámaira festett vonásait. Akkor érthető ez, ha ismerjük a nemzetté válás sajátos útjának közép-európai sajátosságait, hiszen a körülményeknek, a gyakran kedvezőtlen adottságoknak meghatározó szerepük volt a nemzeti identitás jellegének kialakításában. Miután egymással versengő nemzeti mozgalmakról volt szó, gyakran előítéletek is kialakultak közöttünk, ezek hátterét, fölépítésük logikáját föltétlenül érdemes megismerni, csak így lehet ugyanis fölszámolni az együttműködést akadályozó tényezőket. A négy visegrádi országban mindmáig jelentős a közösségi emlékezet szerepe, erősebb a történeti tudat, mint kontinensünk nyugati felén. Önazonosságunk fontos alapját jelenti a klasszikus (XIX. századi) nemzeti irodalom. Benne születtek meg a történeti események és személyek mítoszai, az irodalom alkotóinak nemegyszer meghatározó szerepük volt a történelemben, beleértve a kommunista korszakot, valamint az 1989–1990-es demokratikus átmenetet.

Open access

COVID Vaccine Sentiment Dashboard based on Twitter Data

COVID vakcina szentiment dashboard Twitter adatok alapján

Scientia et Securitas
Authors: Ferenc Béres, Rita Csoma, Tamás Michaletzky, and András Benczúr

Summary. We developed an interactive dashboard that collects Twitter information relevant to COVID vaccines and analyzes their sentiment based on time, geolocation and type of the information source. Vaccine skepticism is a controversial topic with a long history that became more important than ever with the Covid-19 pandemic. Only a year after the first international cases were registered, multiple vaccines were developed and passed clinical testing. Besides the challenges of development, testing and logistics, another factor in the fight against the pandemic are people who are hesitant to get vaccinated, or even state that they will refuse any vaccine offered to them. In the paper, we demonstrate the use of the dashboard to assess changes in sentiment towards vaccination and identify possible events that affect the public view.

Összefoglalás. Kidolgoztunk egy interaktív dashboard alkalmazást, amely összegyűjti a COVID vakcinákkal kapcsolatos Twitter-kommunikációt, és elemzi a vakcinákkal kapcsolatos attitűd időbeli változását, a földrajzi hely és az információforrás típusa alapján. A vakcina-szkepticizmus régóta megosztó téma. Az oltások népszerűsítése, az oltásellenes hangok hatásának csökkentése minden eddiginél fontosabbá vált a COVID–19 világjárvánnyal. Alig egy évvel az első nemzetközi esetek regisztrálása után több oltóanyagot fejlesztettek ki, amelyek klinikai teszteken mentek keresztül. A fejlesztés, a tesztelés és a logisztika kihívásai mellett a járvány elleni küzdelem legfontosabb tényezője azon emberek meggyőzése lett, akik haboznak az oltás felvételével kapcsolatban, vagy akár kijelentik, hogy megtagadják a számukra felajánlott vakcinákat. A cikkben bemutatjuk a közösségimédia-elemzés használatát az oltással kapcsolatos érzések változásának felmérésére és a nyilvánosságot befolyásoló lehetséges események azonosítására.

2021. január 24. és július 31. között a Twitter publikus interfészén elérhető adatokat gyűjtöttünk a „vaccine”, „vaccination”, „vaccinated”, „vaxxer”, „vaxxers”, „#CovidVaccine”, „covid denier”, „pfizer”, „moderna”, „astra” és „zeneca”, „sinopharm”, „szputnyik” kulcsszavak használatával, néhány negatív szűrő mellett, hogy csökkentsük a témához nem illő tartalmak mennyiségét. A közvélemény felmérésének fő technikai eszköze a hangulatelemzés volt, amelyet egy nyílt forráskódú eszköztárral végeztünk, amely hat nyelven előre betanított modelleket tartalmazott. A tartalmakat földrajzi hely és a Twitter-fiók típusa alapján is megkülönböztettük.

A hangulatelemzés során egy adott szöveg szerzőjének véleményét természetes nyelvet feldolgozó eszközök segítségével a negatívtól a pozitív véleményig terjedő hangulatpontszámmal értékeltük.

Összességében a Modernával kapcsolatban találtuk a legpozitívabb, a Sinopharmmal a legnegatívabb véleményeket, bár ezek között nagy a földrajzi különbség. Például Európa a legnegatívabb az AstraZenecával és az (angol nyelvű) Ázsia a Sinopharmmal szemben. Az orvosszakértők véleménye a legpozitívabb, a nem a fősodorba tartozó médiaszerzők pedig a legnegatívabbak az összes vakcinával kapcsolatban. A különböző vakcinák tevékenységének földrajzi megoszlása szorosan követi a vakcinák megoszlását, például a keleti vakcinák esetében több a spanyol nyelvű és ázsiai tartalom.

Eszközünket az AstraZeneca és a Pfizer-BioNTech vakcinákhoz kapcsolódó események követésével is bemutattuk, a kommunikáció mennyisége és hangulata alapján. Sikerült azonosítani azokat az eseményeket, amelyek az üzenetek számának csúcspontját vagy a hangulatváltozást okozták.

Open access

Data-based agriculture in the V4 countries – sustainability, efficiency and safety

Adatalapú mezőgazdaság a V4 országokban – fenntarthatóság, hatékonyság, biztonság

Scientia et Securitas
Authors: Gábor Milics, Igor Matečný, Ferenc Magyar, and Péter Miklós Varga

Summary. The role of agricultural data has significantly increased, and is now seen as an input with a similar weight as land, seed or applied nutrients. The specificity of agricultural data lies in the fact that data appear on several levels, since there is a considerable amount of public data available, such as meteorological, satellite, or agricultural data recorded in spatial data structures that register field borders, and with the development of the digitalisation of agriculture, more and more private data are being generated that help agricultural holding owners’ work when integrated into the decision-making process. The aim of this paper is to investigate the data required for agricultural practices, as well as to identify risks that the agricultural data handling is facing.

Összefoglalás. Az agrárium adatainak szerepe felértékelődött, az agráradatra jelenleg hasonló súlyú inputként tekintenek, mint a termőföld, a vetőmag, vagy a kijuttatott tápanyag. Az agráradatok sajátossága abban rejlik, hogy az adatok több szinten is megjelennek, hiszen egyrészt számottevő mennyiségű közadat áll rendelkezésre, ilyenek például a meteorológiai adatok, a műholdas adatok, vagy a táblahatárokat nyilvántartó téradatstruktúrában nyilvántartott agrár-térinformatikai adatok, másrészt az agrárium digitalizációjának fejlődésével egyre több helyen keletkezik olyan magánadat, amely a döntéshozatali folyamatba kerülve segíti a gazdálkodók munkáját. A 2004-ben EU tagságot nyert kelet-közép-európai országok – közöttük a Visegrádi 4-ekhez tartozó Magyarország, Szlovákia és Csehország – a történelmi fejlődés eltérő útjain érkeztek az Európai Unióba, így agráradat rendszereik is eltérő módon alakultak. Annak azonban, hogy az agrárium számára oly fontos adatintegráció megszülessen, mindhárom országban az egyik sajátos akadálya, hogy az adatokat – amelyek komplex felhasználása a modern agrárium kulcsa – eltérő szervezetek eltérő struktúrában kezelik.

Az adatstruktúra rendszerezése, az adatok gyűjtésének helyszínei, az adatfeldolgozás és az adathasználat nemcsak versenyképességi tényező a magyar agráriumban, hanem egyben biztonsági kérdéseket is felvető vagyontárgy is. Az agráradatok kockázati tényezőit a szerzők három csoportba sorolják: 1. Az eszköz- és technológiai kockázatok, amelyek hálózatokhoz köthető kockázatok, a távoli vezérlés és a blokkolás lehetőségével, de ebben az esetben a hagyományos, mindennapi eszközeinkhez hasonló a kockázati szint. 2. Az adat- és felhőszolgáltatási kockázatok, amelyek nem megfelelő szakmai felügyelet hiányában jelentős befolyással bírhatnak a mezőgazdasági döntéshozatali folyamatokra. 3. Az erőfölényből adódó kockázatok, amelyek a multinacionális szereplők számára átadott adatok révén nemcsak az egyes gazdálkodók, de akár a nemzeti kormányok számára is hátrányokat jelenthetnek.

Az adatok védelme, illetve az adattulajdonosok védelme tehát fontos szempont, azonban ahhoz, hogy az adatok alapján információ keletkezzen, további kockázatot jelent, ha az adatok szétszórtan, egymástól független szervezetek tulajdonában, nem összevethető és nem integrálható módon érhetőek el. Jelen tanulmány az agráradatok kezelőinek feldolgozásával ezekre a biztonsági problémákra hívja fel a figyelmet.

Open access

Dike failures in the Carpathian Basin

Gátszakadások a Kárpát-medencében

Scientia et Securitas
Author: László Nagy

Summary. The history of dike failures in the Carpathian Basin goes back some four and a half centuries. It can be used to monitor changes in water policy and the method of technical approach. The large number of dike failures provides an opportunity for statistical evaluation and offers input data for the application of a risk-based approach, as there are some technical-economic data that cannot be obtained either by modelling or by conceptualisation. Although not all data on all dike failures are available, data such as the distribution of dike failures per year, within a year, per river or per river valley, provide much scientific information. In this communication, only national and Carpathian Basin level data are presented, but the slicing can be continued for river valley data and individual rivers.

Összefoglalás. A Kárpát-medencei gátszakadások története mintegy négy és fél évszázadra nyúlik vissza. Az építőmérnöki gyakorlatban ritka lehetőség, hogy egy létesítményfajta tönkremenetelével kapcsolatban nagyszámú adat álljon rendelkezésre. A Kárpát-medence területére összegyűjtött csaknem háromezer gátszakadás lehetőséget nyújt nemcsak a gátszakadások különböző adatainak statisztikai értékelésére, de egyfajta tönkremeneteli valószínűség becslésére is. A történelmi adatok gyűjtése így hasznos többletinformációt nyújt a gátszakadások és következményeik feltárásához, akkor is, ha nem minden gátszakadáshoz áll rendelkezésre minden adat.

A gátszakadások nagy száma lehetőséget nyújt kockázatalapú megközelítés alkalmazásához, ugyanis vannak olyan műszaki-gazdasági adatok, melyekhez sem modellezéssel, sem gondolati úton nem lehet hozzájutni. Bár nem minden gátszakadás minden adata áll rendelkezésre, mégis olyan adatok, mint például a gátszakadás évenkénti megoszlása, éves megoszlása, napon belüli megoszlása sok tudományos eredményt szolgáltat és bemenő adatot nyújt a kockázatszámításhoz. Jelen közleményben csak országos és Kárpát-medence szintű adatok vannak feltüntetve, de a szeletelés tovább folytatható a folyóvölgyi adatokra és az egyes folyókra.

Magyarország legnagyobb természeti veszélyforrása az árvíz. A legfontosabb konklúziók, amelyek leszűrhetők a történelmi adatokból a következők:

  • Az év bármelyik részében kialakulhat olyan árvíz, amelyik gátszakadáshoz vezethet.

  • A gátszakadások számának csökkenése a XX. századra azt jelenti, hogy Magyarországon az árvízvédelem meglehetősen magas szintet ért el, bár a veszélyt még nem sikerült felszámolni.

  • Csökkenő tendenciát mutat a meghágás okozta gátszakadások aránya, és inkább a kis vízhozamú folyókra korlátozódik.

  • Az altalajhoz kapcsolódó meghibásodások (buzgárok és hidraulikus talajtörések) aránya a vízszintemelkedéssel, a gátakra ható terhelés növekedésével valószínűleg nőni fog a jövőben.

  • Viszonylag kevés információ áll rendelkezésre a Maros, a Dráva és a Száva árvizeiről, továbbá a jelenlegi határokon túli, 1921 utáni árvizekről. További együttműködésre, további információcserére van szükség a szomszédos országokkal.

  • Nem rendelkezünk olyan adatokkal a Kárpát-medencéről és a Duna felső szakaszáról, hogy az árvízgeneráló tényezők hogyan változtak, változnak meg a globális felmelegedés hatására. A történelmi adatok feldolgozásából azonban egyértelműen látszik, hogy:

  • A Tisza középső és alsó szakaszán csaknem másfél méterrel nőtt az ezredfordulón a legmagasabb árvíz szintje.

  • A kis folyókon, melyeknek betöltésezett alsó szakasza van, a vízjárás szélsőségesebb ingadozása mutatkozott.

Open access

Longer-term seeding effects on epidemic processes: a network approach

A korai fertőzések helyzetének hosszú távú hatásai a járványterjedésre: egy hálózati megközelítés

Scientia et Securitas
Authors: Gergely Ódor, Domonkos Czifra, Júlia Komjáthy, László Lovász, and Márton Karsai

Summary. In this paper we touch upon three phenomena observed in real life as well as in simulations; in one case, we state mathematical results about the appearance of the phenomenon on arbitrary graphs (networks) under rather general conditions. We discuss a phenomenon of critical fluctuations, demonstrating that an epidemic can behave very differently even if it runs on the same network, with the same transmission probabilities and started from the same initial seeds. We explore a connection between the geographic distribution and intensity of the spreading epidemic. We argue that the speed of the spread of an epidemic depends not only on the number of current infections, but also on their geographic distribution over a country. Through the observations of these phenomena we suggest a dependence of the final epidemic size on the geometric position of initial seeds of an epidemic process.

Összefoglalás. A 2020. március és 2021. február közötti hazai COVID–19 járványügyi adatokat felhasználva a járványok geográfiai terjedését kutatjuk. Alapvető modellünk az, hogy a járvány azon emberek között terjed, akik mobilitási mintáik alapján egy városban tartózkodnak, így van esély arra, hogy találkozhatnak egymással. Ezt a hálózatot úgy közelítjük, hogy tekintjük az 1000 fő feletti települések hálózatát (gráfját), ahol a települések közötti élek súlya a közöttük becsült forgalomból, elsősorban ingázásból nyerhető. Az egyes településeken belül feltételezzük, hogy minden ember ugyanakkora valószínűséggel találkozhat. A településeken belül és között átlagolással (meanfield) kapjuk a terjedés paramétereit. Három kérdést tanulmányozunk a cikkben. Az első kettőben többé-kevésbé a várakozásnak megfelelőek az eredmények, a harmadik azonban meglepetéssel szolgált. Mennyire jelezhető előre a járvány lefutása? Szimulációink alapján az R 0 = 1 érték közelében a helyzet némileg a meteorológiai előrejelzésekhez hasonló, azonos hálózaton, azonos kezdeti fertőzésből, azonos paraméterekkel is nagyon eltérő járványgörbék keletkezhetnek. Mennyire befolyásolja a napi fertőzésszámot a járvány elterjedtsége, vagyis az, hogy mennyire oszlik meg a fertőzésszám a lakossággal arányosan az egyes településeken (járásokban, megyékben)? Szimulációink egyértelműen mutatják, hogy a fertőzöttek azonos száma mellett, minél egyenletesebb a fertőzöttek eloszlása az országban, annál nagyobb a napi új fertőzések száma. Egy járvány első, korai esetei (pl. külföldről behozott fertőzés) hogyan befolyásolják a terjedés végkimenetelét, a teljes lefutás alatti megbetegedések számát? A kutatás egyik fontos célja az, hogy megtalálja a kezdeti fertőzöttek azon konfigurációját, amely a legnagyobb járványhoz vezet. Ezzel kapcsolatban egy új jelenséget figyeltünk meg. Az általánosan elfogadott kép szerint, ha a vizsgált betegség egy elszigetelt, alacsony népsűrűségű és nem túl sűrű tömegközlekedési kapcsolattal rendelkező településen jelenik meg először, akkor gyorsan kipusztulhat anélkül, hogy nagyobb járványt okozna. Egészen más lehet a dinamika, ha a betegség egy jól összekapcsolt, sűrűn lakott településről indul, ahol könnyebben túlélhet és terjedhet szét a lakosság többi részére. A kutatás során ezt a feltevést megkérdőjeleztük, és demonstráljuk, hogy az a járvány, ami a városok hálózatának legszorosabban összekapcsolt részéből indul, hosszú távon nem mindig vezet több fertőzötthöz. Ha a betegségnek nagy a fertőzőképessége, akkor egy járvány, ami véletlenszerűen kiválasztott városokból indul, akár nagyobb populációt is megfertőzhet. Eredményeinket magyar mobilitási és járványügyi adatok, szimulációk, illetve matematikai bizonyítások is alátámasztják. A tudományos megállapításaikon túlmenően eredményeink hozzájárulhatnak járvány-előrejelzések és az intervenciós stratégiák jobb megtervezéséhez egy adott országban egy éppen zajló világjárvány idején. Arra világítanak rá, hogy egy járvány korai szakaszában nemcsak a terjedő betegség fertőzési eseteinek számát fontos követni, hanem a fertőzések geográfiai eloszlása is fontos információt hordoz. A most kidolgozott modell ilyen korai megfigyelésekből kiindulva, egy ország populációjának földrajzi szerkezetét, valamint a mobilitási hálózatának hatásait is figyelembe veszi, és már a járvány kezdeti szakaszában segíthet hosszabb távú következtetések levonásában.

Open access

On climate change, hydrological extremes and water security in a globalized world

Klímaváltozás, hidrológiai szélsőségek és vízbiztonság a (egy) globalizált világban

Scientia et Securitas
Author: András Szöllősi-Nagy

Summary. There is growing empirical evidence that the length of the return periods of extreme hydrological events, such as floods and droughts, is decreasing, i.e. the frequency, or the probability of extreme events, is increasing yielding more frequent disasters at both ends of the hydrological spectrum. Furthermore, it is observed that the 100-year flood occurs nowadays every 20 years or so in many parts of the world. Together with the ever-increasing world population these drivers cause a decreased water security. Also, the question of what caused the change in the hydrological cycle that seems to accelerate or intensify is being asked? Some argue that it is basically due to the large planetary cycles, such as the Milanković-Bacsák cycle, while others attribute it to the increasing green house concentration ever since the industrial revolution. However, the acceleration of the hydrological cycle has been observed quite recently at a decadal time scale, which is by orders of magnitude much smaller when compared to geological time scales of the MB-cycle. The hypothesis that is being tested, and has already yielded quite important affirmative answers, is that the intensification of the hydrological cycle is due to anthropogenic changes observable since the industrial revolution. On the one hand, new design methodologies and standards are needed to properly take into account the non-stationarity of hydrological processes as the current design methodologies, such as the concept of T-year design floods, developed under the hypothesis of stationary hydrological processes, is not valid anymore. On the other hand, these global drivers might lead to some serious reductions in water security if not to water conflicts. Both mitigation and adaptation measures are equally needed. It is argued that the re-examination of some of the structural measures, such as the need for more water storage, is necessary at all scales.

Összefoglalás. A cikk a vízbiztonság szempontjából áttekinti a vízgazdálkodás jelenlegi főbb globális kihívásait és a lehetséges megoldások körvonalait, ideértve az ENSZ Fenntartható Fejlesztési Céljait (SDG). A globális népességdinamikai előrejelzések és a várható klímaváltozás tükrében a jelenlegi vízgazdálkodási gyakorlat nem tartható fenn a XXI. században, ami a vízbiztonság csökkenését, illetve súlyos konfliktusok kialakulását eredményezheti. Ezért paradigmaváltás szükséges. A víz a XXI. század egyik legnagyobb, ha nem a legnagyobb kihívása lesz. A XX. századi népességrobbanás következtében – amikor is egy évszázad alatt a Föld népessége 2 milliárdról 6 milliárdra háromszorozódott, miközben a vízkivételek globálisan meghatszorozódtak – az egy főre jutó éves vízkészlet 1975 óta drámain lecsökkent: 12 000 m3/fő/évről a mostani 5000 m3/fő/év vízmennyiségre. A vízkészletek csökkenésére azonban nem lehet olyan lineáris előrejelzést adni, mely szerint a következő 35 éven belül az emberiség „kifut” vízkészletéből, hiszen a hidrológiai ciklus állandóan megújítja a vízkészleteket, ám kétségtelen, hogy további csökkenés várható. Ma a Föld édesvízkészlete épp annyi, mint a holocén klímaoptimum idején volt. Ugyanakkor a felhasználók száma háromszoros exponencialitással növekedett, bár már felismerhetően egy logisztikai görbe felé tart, és a száz év múlva várható 12 milliárdos népesség eléri azt az aszimptotát, ami a fenntarthatóság határa. Azt meghaladva (humán és ökológiai) rendszereink irreverzibilis állapotba kerülnek, és gyorsuló sebességgel az összeesés felé tartanak. A vízkészletek egy főre jutó csökkenése elsősorban a fejlődő országokban jelentősen növelheti a vízkészletekkel kapcsolatos konfliktuspotenciált, mivel a klímaváltozás primer módon a víz által manifesztálódik. A szélsőségek előfordulási valószínűsége várhatóan tovább növekszik, azaz több árvíz várható, ám ugyanakkor az aszályosság mértéke térben és időben is növekedni fog. A távérzékelés és a számítási korlátok voltaképpeni megszűnése azonban új lehetőségeket nyitott a numerikus hidrológiai modellezésben a lokálistól a globális szintig a Big Data algoritmusok, a mesterséges intelligencia és a blokklánc-technológiák alkalmazásával. A digitális technológiák teljesen új lehetőségeket teremtenek. Globális változás és adaptáció szükséges a vízgazdálkodás minden szintjén, az integrált vízgazdálkodástól kezdve az intézményes felépítésen át az oktatásig és kutatásig. A megállapítás egyaránt érvényes a fejlődő és az iparosodott országokra. Különösen érvényes ez Magyarországot illetően, ahol az elmúlt évtizedek a dezintegrált vízgazdálkodási intézmények sajnálatos példáját mutatták.

Open access

Seismic resilience assessment of critical infrastructures – Case study of M1 highway bridges

Kritikus infrastruktúrák szeizmikus ellenálló képesség vizsgálata – Az M1 autópálya hidak esettanulmánya

Scientia et Securitas
Authors: László Gergely Vigh, Dániel Honfi, László Dunai, Ádám Zsarnóczay, József Simon, Máté Dohány, and Zsolt Berki

Summary. Safety and security of critical infrastructure networks is one of today’s top priorities, as they are getting increasingly complex and interdependent. Thus, their potential failure due to unforeseen and extreme events may result in excessive direct and indirect losses. Recently, focus has shifted from protection to resilience, i.e. the ability of a system exposed to a hazard not only to resist, but accommodate to and recover from the hazard effects.

This paper – by the implementation of the IMPROVER technological resilience analysis – demonstrates the seismic technological resilience assessment of a section of M1 Highway in Hungary. Resilience against the community’s tolerances as well as risk-based resilience indicators are evaluated. The results suggest that technological resilience could be improved, thus certain resilience treatment options are highlighted.

Összefoglalás. A kritikus infrastruktúra-hálózatok biztonsága napjaink egyik legfontosabb prioritása, mivel ezek egyre összetettebbek és kölcsönösen függnek egymástól. Így az előre nem látható és szélsőséges események miatti esetleges meghibásodásuk túlzott mértékű közvetlen és közvetett veszteséget eredményezhet. A közelmúltban a hangsúly a védelemről a rezilienciára, rugalmasságra helyeződött át, vagyis a veszélynek kitett rendszer azon képességére, hogy nemcsak ellenálljon, hanem alkalmazkodjon is a veszélyhatásokhoz, és helyreálljon azokból.

Jelen cikk – az IMPROVER technológiai ellenállóképesség-elemzés felhasználásával – az M1-es autópálya egy szakaszának szeizmikus technológiai ellenálló képességének vizsgálatát mutatja be. Az értékelés az IMPROVER keretein belül kifejlesztett, az ISO 31000 kockázatkezelési folyamatába integrálódó ICI-REF keretrendszert (IMPROVER Critical Infrastructure Framework) követi. A keretrendszer különféle módszereket ajánl a kritikus infrastruktúra ellenálló képességének felmérésére.

Elsőként meghatározzuk és számszerűsítjük a vizsgált szakasz szeizmikus veszélyeztetettségét a valószínűségi szeizmikus veszélyeztetettségi analízis segítségével, melynek eredményeképpen a helyszíneknek a spektrális gyorsulás – túllépési valószínűség kapcsolatát mutató veszélyeztetettségi görbéit kapjuk meg. Ezt követően különböző károsodási szintekhez meghatározzuk az érintett hídszerkezetek sérülékenységi görbéit, mely a spektrális gyorsuláshoz tartozó tönkremeneteli valószínűséget mutatja. Az esemény és a károsodás bekövetkezte esetén megváltozó útpálya kapacitás és forgalmi helyzet alapján az áteresztő képesség csökkenése mellett a menetidőtöbblet is számítható, így a közvetlen károk költségei mellett az indirekt költségek is számszerűsíthetőek, és így a bekövetkezési valószínűségekből és a költségekből a kockázatot számítjuk.

Értékeljük a közösség toleranciáival szembeni rezilienciát, valamint a kockázatalapú reziliencia mutatókat. Részletes leírást adunk a forgalomszimulációkat is magában foglaló katasztrófaelhárítási és helyreállítási modellek alkalmazásáról. A cél az, hogy kiszámítsuk a várható felhasználói késések időbeli alakulását a különböző elemzett forgatókönyveknél, és összegezzük az ebből eredő várható költségeket a végső helyreállításig. A reziliencia értékelése két megközelítésen alapul: 1) összehasonlítás a felhasználói toleranciával, és 2) a reziliensség kockázatalapú értékelése. Az eredmények alapján a technológiai reziliensség javítható, melyre több kezelési lehetőséget is felvázolunk. Az autópálya komplex reziliencia-kezelési stratégiáinak kidolgozásakor azonban az IMPROVER-en belül kifejlesztett egyéb módszerek, például a szervezetelemzés (IORA) és a holisztikus önértékelési (CIRI) eszközök eredményeire is támaszkodni szükséges.

Open access