Πακέτο Εργασιών 5 (ΠΕ5): Επίδραση της κλιματικής αλλαγής στα λιμενικά και παράκτια έργα.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Πακέτο Εργασιών 5 (ΠΕ5): Επίδραση της κλιματικής αλλαγής στα λιμενικά και παράκτια έργα."

θάλασσα Κούνδουρος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Πακέτο Εργασιών 5 (ΠΕ5): Επίδραση της κλιματικής αλλαγής στα λιμενικά και παράκτια έργα. Εκτίμηση της πιθανής επίδρασης της κλιματικής αλλαγής στo σχεδιασμό των λιμενικών και των παράκτιων έργων στις ελληνικές θάλασσες, θεωρώντας ως πιθανές επιρροές τις μεταβολές στη λειτουργικότητα και την ευστάθειά τους Θ. Καραμπάς, Θ. Κόφτης, Δ. Σπύρου, Αλ.Τσιάρας 3 rd Annual Meeting 2-3 February 2015

2 5.2. Συγκριτική αποτίμηση της απόκρισης σχεδιαζόμενων έργων κυματοπροστασίας: α) θα είναι σε θέση να ανταποκριθούν αυτοδύναμα στις αναμενόμενες νέες κλιματικές συνθήκες β) θα είναι ενισχυμένα με «προφυλακές» που προκαλούν μερική σκέδαση των κυματισμών γ) θα διακρίνονται από «υποχωρητικότητα» και θα επιτρέπουν την σημαντική υπερπήδηση τους από τους κυματισμούς και τις μετεωρολογικές παλίρροιες (η επακόλουθη αύξηση της διαταραχής στην κατάντη λιμενολεκάνη θα ελέγχεται ως προς την επίπτωσή της στο σχεδιασμό των έργων παραβολής και εξυπηρέτησης). Η διερεύνηση αυτή θα βασιστεί στη χρήση μαθηματικών μοντέλων σχεδιασμού παράκτιων τεχνικών έργων που περιγράφουν τη μετάδοση των γραμμικών κυματισμών στον παράκτιο χώρο και στο εσωτερικό των λιμένων

3 Increase the height of the breakwaters crests in order to prevent overtopping by the extreme waves Wave

4 Wave Extension - Berm construction

5 Wave Creation of submerged shoals (secondary breakwaters

6 h t + ( Uh) x = Boussinesq model U ζ1 Mdu 1 d ( UhU) ( U + 2 ζ) + U + g = + d 2 xh t h x h x x 3 x t xt d ζ UU U U U ζ U + U d ddxu d 2 x 3 x x x x xt x x t 2 U U U 2 U ζ x d δ Bd g xt x x t x x + 2Bdd x 2 2 ζ τb 2 U qq + g + E x + xt x h d+ζ M = d +ζ u +δ c u u ( ) o ( o)

7 Ζώνη Αναρρίχησης Eddy viscosity 1 U Eν= h s h x x U x Όταν: < 0 ν = s 2 U x =2h ( = 2 dx) min

8 Ροή σε πορώδες 2 hu p p hp 1 hu p p (1 + ca) cu A p + + t t λ x hp +λ g +λ ghp( au p + bu p u p ) = x qq λ x hp 1 hu p p q + = t λ x λ

9 Free surface q h q q=0 Phreatic surface h p h p / t=0 q=- (u p h p )/ x h p q (m/s) είναι η παροχή ανάμεσα στο πορώδες και τη ροή με ελ. επιφάνεια

10 Runup and rundown simulation: dry bed boundary condition

11 t t+t/2 ζ (m) x (m)

12 Υπερχείλιση

13 Ύφαλος αναβαθμός

14 Μείωση κλίσης πρανούς

15 Βυθισμένος κυματοθραύστης

16 Αύξηση πλάτους στέψης

18 Δισδιάστατο μοντέλο σχεδιασμού λιμενικών έργων TRELLEBORG PORT SWEDEN

19 Προσανατόλισμός ειδόδου επέκταση προσυνεμων μόλων Πλωτοί κυματοθραύστες

20 Πλωτοί κυματοθραύστες

21 5.3 Αποτίμηση της απόκρισης σχεδιαζόμενων έργων. προστασίας των ακτών από τη διαβρωτική δράση των κυματισμών: α) έργα «σκληρής τεχνικής», π.χ. έξαλοι κυματοθραύστες και θαλάσσιοι τοίχοι, που θα εξασφαλίζουν πλήρη προστασία β) έργα «ήπιας τεχνικής»,, π.χ. βυθισμένοι ή ίσαλοι κυματοθραύστες, που θα επιτρέπουν μερική υπερπήδηση των κυματισμών προς το εσωτερικό της ακτής. Χρήση μαθηματικών μοντέλων σχεδιασμού έργων προστασίας ακτών που περιγράφουν τη μετάδοση των κυματισμών στον παράκτιο χώρο και την εξέλιξη μορφολογίας πυθμένα λόγω των κυματογενών διεργασιών.

22 Προσομοίωση θραύσης Mu = +ζ u +δ u ( d ) o ( c o) ζ δ c x c y d u o h = U c h δ h δ δ

23 Στερεοπαροχή Φορτίο πυθμένα (Camenen and Larson 2007 ): qsb, w θ = a 3 n θcw, netθcw, m exp b θ cr ( 1) 50 cw s gd Φ b = qsb, n θ cr = a 3 n θcnθcw, m exp b ( s 1) gd θ 50 cw Shields parameters

24 Φορτίο Πυθμένα qsb, w θ cr = an θcw, netθcw, m exp b s 1 gd θcw ( ) ( ) 3 50 qsb, n θ cr = an θcnθcw, m exp b s 1 gd θcw 3 50 θ παράμετρος Shields θ Κρίσιμη παράμετρος Shields c

25 παράμετρος Shields ( 1 a )( 1 a ) ( 1 a )( 1 a ) θ = + θ + θ cw, net pl, b α cw, on pl, b α cw, off Επίδραση της διαφοράς φάσης α pl = α c - α t a j v U wj exp U w, crsf = 0.75 wt s j U wj 2 j onshore ή offshore Επίδραση της επιτάχυνσης:

26 q s ΦΟΡΤΙΟ ΣΕ ΑΙΩΡΗΣΗ 0 = 1 1 λ d U c C dz ( hc) ( hcu s ) + = S t x wc s S = c w R s Συγκέντρωση πυθμένα : c R 3 θ = 3.51 exp( 0.3d ) * θ, exp 4.5 cr cw m θcw

27 Πιστοποίηση μοντέλου: Συνθήκες πρόσχωσης: Slope 1:20 d 50 =0.47 mm H=1.05 m T=9 sec 2 Surface elevation Sediment transport rate (m 3 /hr/m) z (m) q (m 3 /hr/m) x (m) CRIEPI experiments

28 Πιστοποίηση μοντέλου: 6 Model results Experimental Data Initial slope 4 SWL z (m) x (m) CRIEPI experiments

29 Πιστοποίηση μοντέλου: Συνθήκες διάβρωσης: Slope 1:20 d 50 =0.27 mm H=1.07 m T=9.1 sec 2 Surface elevation Sediment transport rate (m 3 /hr/m) z (m) q (m 3 /hr/m) x (m) CRIEPI experiments

30 Πιστοποίηση μοντέλου: 6 5 Model results Experimental Data Initial slope 4 SWL z (m) x (m) CRIEPI experiments

31 ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΩΝ SAFE EU Project - Large Wave Flume του Ανοβέρου (Dette et al. 1998) Aρχικό προφίλ: d=0.12x 2/3 d 50 =0.3 mm Κλίση ακτής στη ζώνη αναρρίχησης 1:5, 1:10 Προσπίπτον φάσμα TMA, H m0 =1.20 m T m0 =5 s

32 Πιστοποίηση μοντέλου: Large Wave Flume Experiments Profile geometries

33 Πιστοποίηση μοντέλου: 7 6 Αρχ ι κό προφί λ Πει ρά ματα Τ ελι κό προφί λ z (m) x (m) Test C2 (με κλίση ακτής στη ζώνη αναρρίχησης 1:5)

34 Πιστοποίηση μοντέλου: 6 Αρχι κό προφί λ Πει ρά ματα Τ ελι κό προφί λ 5 z (m) x (m) Test Β2 (κλίση 1:10 )

35 Μεταβολή συχνότητας εμφάνισης Νότιων και Δυτικών κυματισμών: Διάβρωση 30 m!!!

36 Ακραίες συνθήκες ύψους κύματος και μετεωρολογικής παλίρροιας στη διάρκεια της πενηνταετίας H s =5.56 m SS=0.44 m (περίοδος επαναφοράς 50 έτη) H s =5.87 m SS=0.46 m (περίοδος επαναφοράς 100 έτη) Στη διάρκεια της πενηνταετίας αυτής εμφανίζεται σημαντική αύξηση των ακραίων τιμών του κυματικού κλίματος (της τάξης το 14%) και της μετεωρολογικής παλίρροιας, σε σχέση με τις τιμές του παρόντος κλίματος ( ).

37 Φάσμα JONSWAP Χρονοσειρά (model input)

38 H s =5.56 m SS=0.44 m Εξέλιξη μορφολογίας πυθμένα: Περίοδος επαναφοράς 50 έτη στη διάρκεια της πενηνταετίας Υποχώρησ ακτογραμμής = 11 m Αναρρίχηση = 1.3 m.

39 H s =5.87 m SS=0.46 m Εξέλιξη μορφολογίας πυθμένα: Περίοδος επαναφοράς 100 έτη στη διάρκεια της πενηνταετίας Υποχώρηση ακτογραμμής = 12 m Αναρρίχηση = 1.35 m.

40 H s =5.56 m SS=0.44 m Εξέλιξη μορφολογίας πυθμένα (παρουσία θαλάσσιου τοίχου): υποσκαφή cm

41 Αστοχία παράκτιου τοίχου

42 Υποσκαφή του πόδα του θαλάσσιου τοίχου Θαλάσσιος τοίχος Οδόστρωμα Κυματισμός Υλικό επίχωσης Δυνάμεις Διήθησης Στάθμη νερού Πυθμένας θάλασσας Υποσκαφή πόδα

43 Απόπλυση των λεπτόκοκκων υλικών της επίχωσης Θαλάσσιος τοίχος Οδόστρωμα Κυματισμός Υλικό επίχωσης Δυνάμεις διήθησης Στάθμη νερού Πυθμένας θάλασσας Απόπλυση λεπτόκοκκων υλικών

44 Reconstruction of sea wall

46 Μορφολογική εξέλιξη

49 Κλιματική Αλλαγή: Συντελεστής διάδοσης λόγω αύξησης του βυθίσματος ή αύξηση ύψους διαδιδόμενου κυματισμού R H t K= t H i c K t= e Hsi Hsi B ( -0.5ξ )

50 Aρχική βυθομετρία

53 Έξαλος κυματοθραύστης

54 K t =0.3

55 K t =0.5

56 K t =0.7

57 Συντελεστής διάδοσης

60 Συντελεστής διάδοσης 0.55

63 Λύσεις βελτίωσης έργων προστασίας ακτών 1. Συντελεστής διάδοσης 2. Χωροδιάταξη 3. Αναπλήρωση

64 Εφαρμογή στην Παραλία Κατερίνης

65 Αναπλήρωση με πιο χοντρόκοκκο υλικό 2 mm:

66 Αναπλήρωση με χοντρόκοκκο 0.9 mm / πλωτοί κυματοθραύστες στα τρία κενά μήκους 90 μέτρων και συντελεστή διάδοσης

68 Αναπλήρωση με χοντρόκοκκο 0.9 mm/ Επέκταση κυματοθραυστών

Σχετικά έγγραφα

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Διάλεξη 21 η. Στερεομεταφορά/Μηχανισμοί μεταφοράς φερτών υλών-2 Θεοφάνης Καραμπάς Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται