ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ

Transcript

1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Φυσικοί μηχανισμοί στερεομεταφοράς ιζημάτων Ποσοτική περιγραφή της επίδρασης των έργων στην μορφολογία των ακτών στα πλαίσια εκτίμησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των έργων. ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Ειδικό βάρος υλικού κόκκων γ s. Η κύρια σύσταση των κόκκων των αμμωδών ακτών είναι χαλαζιακή με ειδικό βάρος γ s =2.65 t/m 3 (ή 26.5 kn/m 3 ) Βυθισμένο ειδικό βάρος των φερτών υλών = (γ s -γ w )(1-n), όπου γ w : το ειδικό βάρος του νερού, n: το πορώδες

2 ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Χαρακτηριστική διάμετρος κόκκων D 50 (μέση διάμετρος κόκκου) Παράμετρος φ= -log 2 (D) Ονομασία Διάμετρος (mm) Παράμετρος φ Κροκάλες εως -6 Χάλικες εως -2 Άμμος εως 4 Ίλυς εως 8 Άργιλος εως 12 Ταξινόμηση εδαφών ακτών ανάλογα με μέγεθος κόκκων

3 ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Χαρακτηριστικά κοκκομετρικής ανάλυσης κόκκων ιζήματος: Μέση διάμετρος κόκκων Μφ= (φ 84 + φ 50 +φ 16 )/3 Τυπική απόκλιση των κόκκων σφ= (φ 84 -φ 16 )/2 Σημαντικό χαρακτηριστικό είναι η ταχύτητα καθιζήσεως w f των κόκκων γs D50 γs gd50 f w = -1g γ 6v γ v Σημαντικό φυσικό μέγεθος είναι η διαπερατότητα των κόκκων K 760 D e 2 ( 1.61 ) 50 4

4 ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Ταχύτητα καθιζήσεως w f κόκκων

5 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Δυνάμεις που επιδρούν στον κόκκο για χονδρόκοκο υλικό, μη συνεκτικό όπως τα χαλίκια η άμμος (ορθές και διατμητικές τάσεις, υδροδυναμικές πιέσεις κ.α. Επίδραση στερεοποίησης και μοριακές δυνάμεις στην περίπτωση λεπτόκκοκων υλικών, συνεκτικών όπως η ιλύς η άργιλος. Δυνάμεις που επιδρούν στον κόκκο μη συνεκτικού υλικού

6 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Κίνηση των κόκκων των φερτών υλών με δύο τρόπους: με κύλιση στον πυθμένα και διαδοχικά άλματα σε απόσταση ~5-10D και περιοδική επαφή με πυθμένα χωρίς επαφή με τον πυθμένα, σε αιώρηση μέσα στην υδάτινη στήλη. Τεχνητή διάκριση του φορτίου φερτών υλών ανάλογα με τους δυο τρόπους μεταφοράς

7 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Διαφορά της μορφής πυθμένα μεταξύ περιβάλλοντος όπου επικρατούν μέτριας έντασης ρεύματα (επίπεδος πυθμένας με ανωμαλίες της τάξης του κόκκου) και σε περιβάλλον όπου επικρατούν οι κυματισμοί (αμμοκυμάτια ύψους μερικών εκατοστών) Διάκριση μορφής πυθμένα

8 ΦΟΡΤΙΟ ΠΥΘΜΕΝΑ Η κυματική κίνηση, αυξάνοντας την διατμητική τάση πυθμένα, θέτει σε κίνηση τους κόκκους των ιζημάτων. Αφού πραγματοποιηθεί η αποκόλληση των κόκκων, αυτοί μεταφέρονται προς την κατεύθυνση του ρεύματος Ταχύτητα ρεύματος, U Ταχύτητα κύματος, u w

9 ΦΟΡΤΙΟ ΣΕ ΑΙΩΡΗΣΗ Λόγω της τύρβης τα λεπτόκοκκα ιζήματα αιωρούνται και μεταφέρονται προς την κατεύθυνση του ρεύματος Μη θραυόμενος κυματισμός Θραυόμενος κυματισμός Συνολική ταχύτητα Φορτίο σε αιώρηση πάνω από τα αμμοκυμάτια c a Κατανομή συγκέντρωσης c(z) Φορτίο σε αιώρηση λόγω της τύρβης της θραύσης

10 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Φορτίο πυθμένα Το φορτίο πυθμένα, q b περιορίζεται σε ζώνη πάχους z a =2k s, όπου k s : τραχύτητα πυθμένα, η χαρακτηριστική διάσταση ανωμαλιών πυθμένα k s = D 50 στην περίπτωση επίπεδου πυθμένα k s = ύψος αμμοκυματίων στην περίπτωση δράσης κυματισμών Φορτίο σε αιώρηση Το φορτίο σε αιώρηση, q s υπολογίζεται από τη θέση z a ως τη θέση της ελεύθερης επιφάνειας, h, συναρτήσει της ταχύτητας και της συγκέντρωσης όγκου των φερτών σε αιώρηση c q s h cudz za

11 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Η διάκριση των δύο περιοχών μεταφοράς φερτών σε αιώρηση και παραπυθμένια σχηματοποιείται στο σχήμα Διάκριση τρόπων μεταφοράς φερτών υλών

12 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Εφαρμογή της αρχής διατήρησης της μάζας (όγκου) για την περιγραφή της εξέλιξης της βαθυμετρίας σε 2 οριζόντιες διαστάσεις. zb ( qbx qsx ) ( qby qsy ) 0 t x y Αν ληφθεί υπ όψη η οριακή συνθήκη πυθμένα για το φορτίο σε αιώρηση (με την εισαγωγή των παραμέτρων Ε (erosion-διάβρωση) και D (deposition εναπόθεση) τότε η παραπάνω εξίσωση γίνεται z q b q bx by D t x y E * Ε (erosion-διάβρωση) D (deposition εναπόθεση)

13 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Κρίσιμη διατμητική τάση πυθμένα τ bcr ορίζεται η διατμητική τάση, της οποίας η υπέρβαση έχει ως αποτέλεσμα την αποκόλληση και αποσταθεροποίηση των κόκκων. Οι κυματισμοί είναι ο κύριος παράγοντας που προκαλεί την αποσταθεροποίηση των κόκκων (υπέρβαση της κρίσιμης διατμητικής τάσης στον πυθμένα) και στη συνέχεια τα θαλάσσια ρεύματα αναλαμβάνουν τη μεταφορά των κόκκων σε μεγάλες οριζόντιες αποστάσεις. Η τυρβώδης ροή του ρεύματος μαζί με τις περιοδικές τροχιές των κυμάτων αυξάνουν την κατακόρυφη διάχυση.

14 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Χαρακτηριστικά μεγέθη: b u * διατμητική τάση πυθμένα ταχύτητα τριβής u * b Κρίσιμες συνθήκες για την έναρξη της κίνησης bcr u *cr κρίσιμη διατμητική τάση πυθμένα κρίσιμη ταχύτητα τριβής u * cr bcr δείκτης ρεύματος (c: current), u bc * c δείκτης κύματος (w: wave), u bw * w

15 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Κρίσιμες συνθήκες για την έναρξη της κίνησης (κατώφλι κίνησης) σε περιβάλλον ρεύματος (δείκτης c) με ταχύτητα U c. Η ταχύτητα τριβής u *c συνδέεται με την ταχύτητα του ρεύματος U c. bc u* c Uc c c g ταχύτητα τριβής λόγω ρεύματος u bc 2 * c όπου c c ο συντελεστής τριβής κατά Chezy, και f c ο συντελεστής τριβής κατά Darcy δείκτης ρεύματος (c: current) c c 12d 18log10 ks όπου d το βάθος, και k s η φυσική τραχύτητα του πυθμένα

16 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Για τον υπολογισμό των κρισίμων συνθηκών, έναρξης της κίνησης των κόκκων, γίνεται χρήση του διαγράμματος του Shields (συσχέτιση της ανηγμένης διατμητικής τάσης τ b /((s- 1)ρgD 50 ) με τον αριθμό Reynolds R=u * D 50 /ν, D 50 = η διάμετρος των κόκκων Σχετικό ειδικό βάρος Υπέρβαση της κρίσιμης ταχύτητας ασταθής πυθμένας Κατώφλι κίνησης s 1 ( s 1) w * b ( s 1) gd 50 d D 50 Διάγραμμα του Shields

17 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Για τον υπολογισμό των κρισίμων συνθηκών, έναρξης της κίνησης των κόκκων, γίνεται χρήση του διαγράμματος του Shields (συσχέτιση της ανηγμένης διατμητικής τάσης τ b /((s-1)ρgd 50 ) με τον αριθμό Reynolds R=u * D 50 /ν, D 50 = η διάμετρος των κόκκων Υπέρβαση της κρίσιμης ταχύτητας ασταθής πυθμένας Κατώφλι κίνησης Σχετικό ειδικό βάρος s 1 ( s 1) w Διάγραμμα του Shields * d D 50 b ( s 1) gd 50

18 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Στην περίπτωση περιβάλλοντος κυματισμών (δείκτης w), τότε η διατμητική τάση πυθμένα σχετίζεται με το πλάτος της ταχύτητας κοντά στον πυθμένα U o U o bw H 1 T sinh( kd) f f w w U 2 2 o Διατμητική τάση πυθμένα λόγω κύματος Όπου f w συντελεστής τριβών Το πλάτος της τροχιάς των exp f wmax =0.3 k sw δείκτης κύματος (w: wave) μορίων κοντά στον πυθμένα U o T 2 u * w bw

19 ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Στην περίπτωση συνύπαρξης κυματισμού και ρεύματος (έστω στην ίδια κατεύθυνση) υποτίθεται επαλληλία των διατμητικών τάσεων πυθμένα. Υπολογίζεται η τάση που προκύπτει από τη σύνθετη δράση bwc c bc w bw όπου μ c και μ w συντελεστές, «βάρη» σχετιζόμενοι με την τραχύτητα πυθμένα σε περιβάλλον ρεύματος (επίπεδος πυθμένας), ή κυμάτων (εμφάνιση αμμοκυματίων) Για συνδυασμένη δράση είναι δυνατή η προσέγγιση του k scw k scw k e sc Uo Uc γ=

20 ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ Συσχέτιση ειδικών στερεοπαροχών όγκου φερτών υλών σε περιβάλλον κυματισμών και ρεύματος, με την υδροδυναμική κατάσταση στον πυθμένα και τις ιδιότητες των κόκκων. Προσέγγιση Kalinski-Frijlink Αρχικά υπολογίζεται το φορτίο πυθμένα q bwc λόγω συνδυασμένης δράσης κύματος και ρεύματος \ q bwc 0.27 gd 50 5D 2 50U g c u * wc c wc e φορτίο πυθμένα u U 2 * wc 2 cwc g f w 2 U 2 o 1/ 2 ταχύτητα τριβής για συνδυασμένη δράση όπου c wc ο συντελεστής τριβής κατά Chezy, υπολογίζεται για k s =k scw

21 ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ Με βάση αυτή την τιμή στερεοπαροχής πυθμένα q bwc υπολογίζεται η τιμή της ισοδύναμης συγκέντρωσης c a μέσα στη ζώνη παραπυθμένιας μεταφοράς πάχους z a c a 6.34 q bwc bwc k scw u *wc Το πάχος της παραπυθμένιας μεταφοράς, z a, υπολογίζεται z a 0.015D c D a * T 1.5 όπου Τ η παράμετρος διατμήσεως bcw bcr T bcr υπολογίζεται από διάγραμμα Shields

22 ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ Απλούστερη, με μειωμένη ακρίβεια, είναι η σχέση των Engelund-Hansen που δίνει την ολική ειδική στερεοπαροχή q q q Twc bwc swc U cwc u* wc 2 g 5/ 2 D 50 Πιο ακριβείς και σύνθετες οι σχέσεις που στηρίζονται στην προσέγγιση του Baillard που διαχωρίζοντας τις δύο συνιστώσες στερεοπαροχής εισάγει παραμέτρους όπως η ασυμμετρία του κύματος και η κλίση του πυθμένα για τις μέσες κατά την περίοδο του κύματος στερεοπαροχές. u U 2 * wc 2 cwc g fw U 2 2 o 1/ 2 c cw 12d 18log10 ksw

23 ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ Απλούστερη, με μειωμένη ακρίβεια, είναι η σχέση των Engelund-Hansen που δίνει την ολική ειδική στερεοπαροχή q q q Twc bwc swc U cwc u* wc 2 g 5/ 2 D 50 Πιο ακριβείς και σύνθετες οι σχέσεις που στηρίζονται στην προσέγγιση του Baillard που διαχωρίζοντας τις δύο συνιστώσες στερεοπαροχής εισάγει παραμέτρους όπως η ασυμμετρία του κύματος και η κλίση του πυθμένα για τις μέσες κατά την περίοδο του κύματος στερεοπαροχές. u U 2 * wc 2 cwc g f w 2 U 2 o 1/ 2 c cw 12d 18log10 ksw

24 ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΤΙΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ Τεχνητή διαφοροποίηση της ενιαίας δισδιάστατης διαδικασίας στερεομεταφοράς σε δύο κατευθύνσεις: α) την εγκάρσια και β) την παράλληλη προς την ακτή. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Το όριο επιδράσεως των κυματισμών καθορίζεται από τη σχέση Halmeier, που σχετίζει τη μέγιστη κυματική ταχύτητα κοντά στον πυθμένα με τη διάμετρο και το ε.β. των φερτών 0.5 H 1 ocr 8 50 Uo U gd T sinh( kd) Η σχέση αυτή δίνει τους συνδυασμούς κύματος με Η,Τ για τους οποίους βρίσκεται το οριακό βάθος d επιδράσεως των κυματισμών στο υλικό του πυθμένα

25 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Κατεύθυνση προς την ακτή, έξω από τη ζώνη θραύσεως. Κατεύθυνση προς την ανοιχτή θάλασσα, μέσα στη ζώνη θραύσεως (λόγω κυρίως του υποβρυχίου ρεύματος επιστροφής, undertow) Κατευθύνσεις εγκάρσιας στερεομεταφοράς λόγω κυματισμών έξω και μέσα στη ζώνη θραύσης Διαμόρφωση στη γραμμή θραύσεως υφάλου, παράλληλου στην ακτή, με υλικό διάβρωσης της ακτής,που αποτελεί προφυλακή της ακτής για την διακοπή της πιο πέρα διάβρωσης. Διαφοροποίηση «χειμερινού» και «θερινού» προφίλ της ακτής

26 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Διάκριση χειμερινού και θερινού προφίλ ακτής ανάλογα με την καμπυλότητα του κύματος ( τον χειμώνα το θέρος) διαμόρφωση υφάλου Κύματα με μεγάλη καμπυλότητα Η ο /L o Χειμερινό προφίλ Κύματα με μικρή θερινό προφίλ καμπυλότητα Η ο /L o

27 Θέρος Κύματα με μικρή καμπυλότητα Η ο /L o Αρχικό προφίλ ΠΡΟΣΧΩΣΗ Τελικό προφίλ

28 Χειμώνας Κύματα με μεγάλη καμπυλότητα Η ο /L o Αρχικό προφίλ ΔΙΑΒΡΩΣΗ Τελικό προφίλ

29 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Κριτήριο διάβρωσης/ πρόσχωσης ανάλογα με την καμπυλότητα του κύματος και την φύση του υλικού του πυθμένα. Σχέση Dean F o Ho wt f Ανάλογα με τη τιμή του F o, διακρίνονται δυο περιπτώσεις: F o >1 : διάβρωση F o <1 : προσάμμωση Σχέση Sunamura-Horikawa G o H 0.27 o D 50 tan Lo Lo 0.67 G o >18 : διάβρωση G o <9 : προσάμμωση

30 ΘΡΑΥΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Στην παράκτια περιοχή (ρηχά νερά) Στην παράκτια περιοχή η θραύση των κυματισμών συναρτάται με το φαινόμενο της ρήχωσης (αύξηση του ύψους του κύματος λόγω μείωσης του βάθους της θάλασσας) εμφάνιση υδροδυναμικής αστάθειας, η κορυφή του διαδίδεται με μεγαλύτερη ταχύτητα από την κοιλία του

31 ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ Ρεύμα παράλληλο στην ακτή (longshore current) Παράκτιο ρεύμα παράλληλο στην ακτή (longshore current) μέσα στη ζώνη θραύσης από λοξά θραυόμενους κυματισμούς. Η εγκάρσια προς την ακτή ορμή του κυματισμού απορροφάται από την θραύση ενώ η περίσσεια ορμής παράλληλα προς την ακτή διαμορφώνει το παράκτιο ρεύμα Ρεύμα παράλληλο στην ακτή (longshore current)

32 V * 5tan( ) 16 C f b gd sina cosa b b b Παραδοχή: ομογενής ακτή σταθερής βυθομετρίας (ισοβαθείς παράλληλες στην ακτογραμμή) και εφαρμόζεται η γραμμική θεωρία των κυματισμών: * tan( ) tan( ) 1 (3 /8) 2 b H / d b b b

33 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Πειραματική συσχέτιση παράκτιας ροής κυματικής ενέργειας λόγω της λοξής θραύσης των κυματισμών με την ολική (παραπυθμένια και σε αιώρηση) στερεοπαροχή g P H c sin 2a 16 2 ls sb gb b ροή ενέργειας κατά μήκος της ακτής στο σύνολο της ζώνης θραύσης [J/m/s] Q l 1290P ls Συνολικός όγκος φερτών στο σύνολο της ζώνης θραύσης [m 3 /έτος] Η τιμή του Q ls πρέπει να πολλαπλασιαστεί με την μέση ετήσια συχνότητα f% εμφανίσεως της συγκεκριμένης κατάστασης κυματισμών ώστε να δίνει την πραγματική ετήσια παράκτια στερεοπαροχή

34 ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Σοβαρό τεχνικό πρόβλημα η εκτίμηση του ετήσιου ισοζυγίου φερτών υλών σε ένα τμήμα της ακτής, που είτε είναι εκ φύσεως προβληματικό είτε κινδυνεύει από τις αναδράσεις της φύσης πάνω σε σχεδιαζόμενο τεχνικό έργο. Φυσιογραφική μονάδα: τμήμα ακτής το οποίο ανεξάρτητο ως προς την στερεομεταφορά από τα παρακείμενα. Στο τμήμα αυτό μπορεί να περιέχονται πηγές (sources) και παγίδες (sinks) φερτών υλών Πηγές φερτών υλών Υδατορρεύματα Διάβρωση γαιωδών όγκων Ανεμογενής μεταφορά κόκκων Βιογενής απόθεση από κελύφη νεκρών θαλασσίων οργανισμών (π.χ. coral reefs) Τεχνητή τροφοδοσία ακτών

35 Παγίδες φερτών υλών ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Παλιρροιακά στόμια (tidal inlet) Υποβρύχια φαράγγια Αμμοληψίες Άστοχα παράκτια έργα Με βάση τη σχέση υπολογισμού της παράκτιας στερεομεταφοράς, είναι δυνατό να γίνει ποσοτική ανάλυση του ισοζυγίου φερτών υλών κατά τη διάρκεια του έτους κατά μήκος μιας ακτής. Ετήσιο ισοζύγιο Ω N Qf i1 i i i i= 1,2,..Ν, οι διάφορες κυματικές καταστάσεις, H is, a bi ε i : το πρόσημο της κατεύθυνσης της στερεομεταφοράς Q i : ο αντίστοιχος ετήσιος όγκος φερτών f i : η συχνότητα εμφάνισης της καταστάσεως

36

37

38 z (m) x (m)

39 Κυματογενής ανύψωση στάθμης Με την παραδοχή ότι η στάθμη της επιφάνειας της θάλασσας, μεταβάλλεται γραμμικά από την γραμμή θραύσης έως την ακτή, η υπερύψωση (setup) στην ακτογραμμή είναι: s b b 2 b d d b =H b /γ b

40

41

42

43

44

45 ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Διαφορική εξίσωση μεταβολής της ακτογραμμής ανάντη και κατάντη μιας παγίδας φερτών υλών (π.χ. βραχίονα, μόλου) Μοντέλο Pelnard -Considere. (θεωρία μίας γραμμής) Σε ακτή με βάθος επίδρασης των κυματισμών h (συνήθως h=2 3d b ) βρίσκεται η ετήσια μεταβολή της τεταγμένης y της ακτογραμμής από την εξίσωση συνεχείας y t Q h x 0

46 ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Αρχικές συνθήκες t=0 y=0 Οριακές συνθήκες x=0 Q=0 x=0 dy dx a o Ευθύγραμμη ακτή με εγκάρσιο βραχίονα που διακόπτει την στερεοπαροχή στο x=0 x= Q=Q o dy 0 dx x= x= y=0 όπου: Q ο η φυσική στερεοπαροχή, a o η γωνία θραύσης των κυματισμών ως προς την ακτή.

47 ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Υπάρχει αναλυτική λύση της εξίσωσης για σταθερό Q o Βρίσκεται για την προσάμμωση στη θέση του εμποδίου x=0 y Q ta h o o 2 x0 1/ 2 Η ανάντη επίδραση της παγίδευσης φερτών υλών εκτείνεται σε μήκος x x 3 a o y x0 Ευθύγραμμη ακτή με εγκάρσιο βραχίονα που διακόπτει την στερεοπαροχή στο x=0

48 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ Έργα που εισέρχονται στη ζώνη θραύσης των κυματισμών και διακόπτουν την παράκτια στερεοπαροχή συνεπάγονται προσάμμωση ανάντη του έργου, διάβρωση της ακτής στα κατάντη. Επίδραση παρακτίων έργων στην μορφολογία της ακτής

49 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ Μεταξύ ενός παράλληλου προς την ακτή έργου και της ακτής(στη σκιά των περιθλώμενων κυματισμών), δημιουργία προσάμμωσης (tombolo) Επίδραση παρακτίων έργων στην μορφολογία της ακτής

50 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ Στρόβιλοι αδρανειακής προέλευσης που αποκολλώνται από τα άκρα μόλων δημιουργούν στο κέντρο τους προσαμμώσεις (μειώσεις του βάθους) Επίδραση παρακτίων έργων στην μορφολογία της ακτής Είσοδοι λιμένων που αντιμετωπίζουν κυματισμούς δέχονται και παγιδεύουν στο εσωτερικό της λιμενολεκάνης φερτές ύλες (μείωση βαθών στην γειτονική περιοχή της λεκάνης)

51 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ Παράκτιοι τοίχοι μέσα στη ζώνη αναρρίχησης των ισχυρών κυματισμών (χειμερινών) προκαλούν ανάκλαση της κυματικής ενέργειας και συνεπάγονται διάβρωση του ποδός τους και υποσκαφή τους (πρέπει να θεμελιώνονται σε βάθος μεγαλύτερο από την προβλεπόμενη διάβρωση). Επίδραση παρακτίων έργων στην μορφολογία της ακτής

52 ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Ενδείξεις ανοιχτού ισοζυγίου φερτών υλών

53

54

55

56

57

58 ΜΕΤΡΑ ΚΑΙ ΕΡΓΑ ΑΝΑΤΑΞΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Τεχνητή παράκαμψη των εγκαρσίων έργων με μεταφορά της άμμου από τα ανάντη στα κατάντη του έργου. Αύξηση της απόστασης των κυματοθραυστών από την ακτή και τμηματική κατασκευή τους με μεταξύ κενά για την μείωση του πλάτους του tombolo Βέλτιστος προσανατολισμός εισόδων λιμένων για την μείωση της παγίδευσης φερτών (αναπόφευκτη η περιοδική βυθοκόρηση) Περιοδικός εμπλουτισμός διαβρωμένων ακτών με υλικό κατάλληλα διαβαθμισμένο.