Έργα Προστασίας Ακτών. Θεοφάνης Καραμπάς Καθηγητής Παράκτιας Μηχανικής και Τεχνικών Προστασίας Ακτών Τμ. Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ.

Transcript

1 Έργα Προστασίας Ακτών Θεοφάνης Καραμπάς Καθηγητής Παράκτιας Μηχανικής και Τεχνικών Προστασίας Ακτών Τμ. Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ.

2 Διεργασίες: Κυματισμοί κυματογενές ρεύμα παράλληλα στην ακτή στη ζώνη θραύσης μεταφορά άμμου Ενδεικτικό πλάτος m, έως ~5-6 m βάθος

3 ΑΙΤΙΕΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ ΑΚΤΩΝ Φυσικές διεργασίες Άστοχα παράκτια έργα Κατασκευή φραγμάτων - Οικιστική δόμηση Οι ποτάμιες/παραλιακές αμμοληψίες

4 Άστοχα παράκτια έργα

7 ΦΑΝΕΣ ΡΟΔΟΥ

8 Κλιματική Αλλαγή: Ακραία φαινόμενα (ταχύτητα πνοής ανέμου, ύψος κύματος, ) Μεταβολή συχνότητας εμφάνισης διάρκειας πνοής - κατεύθυνσης ανέμων Ανύψωση στάθμης θάλασσας (φαινόμενο του θερμοκηπίου) Μετεωρολογική παλίρροια

9 Samos

10 Αστοχία Θαλάσσιου τοίχου (Εφταλού Λέσβος)

11 Θαλάσσιος τοίχος Οδόστρωμα Κυματισμός Υλικό επίχωσης Δυνάμεις διήθησης Στάθμη νερού Πυθμένας θάλασσας Απόπλυση λεπτόκοκκων υλικών Αστοχία Θαλάσσιου Τοίχου

12 Μεταβολή συχνότητας εμφάνισης διάρκειας πνοής - κατεύθυνσης ανέμων

13 Ερεσός Λέσβου

14

15

16 ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΤΗΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ/ΜΕΓΕΘΟΣ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Η διατάραξη της ισορροπίας ετών μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα μεγάλες παραλιακές διαβρώσεις

17

18 ΔΡΑΣΕΙΣ Υποχώρηση Μείωση του πλάτους των ακτών Εγκατάλειψη της παράκτιας ζώνης Συμβιβασμός Μη εγκατάλειψη της παράκτιας ζώνης Κίνδυνος πλημμύρων Προστασία Κυματοθραύστες πρόβολοι προστασίας ακτών Ήπιες μορφές προστασίας Τεχνητή ανάπλαση Βυθισμένοι κυματοθραύστες πρόβολοι Αποστράγγιση

19 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ Επεμβάσεις στις μορφοδυναμικές διεργασίες με σκοπό την μείωση της διαβρωτικής τάσης των κυματισμών και των κυματογενών ρευμάτων Κατασκευή παράκτιων τεχνικών έργων προστασίας Χρήση μεθόδων: τεχνητή ανάπλαση ακτής (beach nourishment). «Σκληρές» και «Ήπιες» μέθοδοι

20 ΣΚΛΗΡΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ Μεγάλες κατασκευές από σκυρόδεμα ή ογκολίθους παρόμοιες με αυτές των λιμενικών έργων Α. Παράκτιοι τοίχοι και διευθετήσεις πρανών Β. Κατασκευή προβόλων Γ. Κατασκευή συστήματος παραλλήλων κυματοθραυστών

21 Κατασκευή παράκτιου τοίχου και διευθετήσεις πρανών Εμποδίζουν τη διάβρωση της ακτής Η παράκτια ζώνη θωρακίζεται και προστατεύονται και άλλα τεχνικά έργα, όπως π.χ. οδοποιίας, κατοικίες κλπ.

22 Θωρακίσεις ακτών - παράκτιοι τοίχοι

23 Τοίχοι αντιστήριξης.

24 υποσκαφή

25 Κατασκευή προβόλων με στέψη πάνω από τη Μέση Στάθμη Θάλασσας Σταθεροποιούν την ακτή ανάμεσα στους προβόλους εμποδίζοντας τη στερεομεταφορά κατά μήκος της ακτής

26

27 Διάβρωση στην κατάντη ακτή!!!

28 Εξέλιξη ακτογραμμής παρουσία εγκάρσιου προβόλου 2 1 x x x Y s(x,t) = 2 εqt tan( αb) exp erfc π 2 εqt 2 εqt 2 εqt

29 Εξέλιξη ακτογραμμής παρουσία εγκάρσιου προβόλου

30 Κανόνες σχεδιασμού βραχιόνων Οι βραχίονες πρέπει να κατασκευάζονται όπου κυριαρχεί η στερεομεταφορά παράλληλα στην ακτή. Το μήκος των βραχιόνων L g συνήθως εκτείνεται σε όλο το πλάτος της ζώνης θραύσης ή είναι μικρότερο από αυτό για να επιτραπεί μέρος της στερεομεταφοράς να τους διαπερνά. Ένα τυπικό μήκος είναι της τάξης των 100~200 m. Η απόσταση ανάμεσα στους βραχίονες S g θα πρέπει να είναι 1,5-3 φορές το μήκος του, S g =(1.5~3 L g ) ώστε να ελεγχθεί η διάβρωση ανάμεσά τους. Όσο πιο πλάγια είναι η πρόσπτωση των κυματισμών, τόσο πιο μικρή θα πρέπει να είναι η απόσταση S g.

31 Κανόνες σχεδιασμού βραχιόνων Η κατασκευή των βραχιόνων θα πρέπει να ξεκινήσει από τον βραχίονα που βρίσκεται σε τέλος (κατάντη) του συστήματος. Στα ανοίγματα συνίσταται να γίνει τεχνητή τροφοδότηση με άμμο. Η τροφοδότηση πρέπει να ξεκινήσει αμέσως μετά την κατασκευή τους. Η στάθμη της στέψης τους θα πρέπει να βρίσκεται περίπου 0,5-1,0 m πάνω από τη στάθμη της θάλασσας (έξαλοι), ώστε να εγκλωβίζεται το παράκτιο κυματογενές ρεύμα κάτω από μέτριες κυματικές συνθήκες. Ιδιαίτερο μέλημα θα πρέπει να δοθεί στη μείωση της κατάντη διάβρωσης, όπως επίσης και για τον εγκλωβισμό της άμμου που τυχόν τοποθετήθηκε ανάμεσά τους αμέσως μετά την κατασκευή τους

32 Μείωση της κατάντη διάβρωσης Εφαρμογή της μεθόδου της τεχνητής αναπλήρωσης, δηλαδή μεταφορά άμμου από ανάντη ή και άλλες πηγές (π.χ. βαθύτερα) και εναπόθεσή της κατάντη. Δυνατότητα να επιτρέπεται, σε μέρος της συνολικής στερεοπαροχής, να διαπερνά το σύστημα των προβόλων. Η διαπερατότητα επιτυγχάνεται με: (α) κατασκευή βραχιόνων με μήκος μικρότερο από αυτήν της ζώνης θραύσης, όπως αναλύθηκε παραπάνω, (β) κατασκευή με χαμηλότερη στέψη, ώστε μέρος της άμμου να περνά πάνω από την κατασκευή και (γ) κατασκευές με κενά στον κορμό ώστε κάποιες ποσότητες άμμου να περνούν ανάμεσα από τα κενά. Κατασκευή στο τέλος του συστήματος (κατάντη) μεταβατικής περιοχής βραχιόνων, που το μήκος τους μειώνεται σταδιακά

33 Σημαντική υποβάθμιση της ποιότητας των νερών ανάμεσα στους προβόλους, λόγω της μη ικανοποιητικής ανανέωσής τους. Παραλία Κατερίνης: Σημαντικά προβλήματα ποιότητας νερού, λόγω της διακοπής της παράκτιας κυκλοφορίας και της απομόνωσης ευτροφικών μαζών. Έντονη δυσοσμία, θολότητα, ευτροφισμός κλπ.

34 Κατασκευή συστήματος παραλλήλων κυματοθραυστών Δημιουργία προστατευόμενης περιοχής στη σκιά των έργων Αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις: Οπτική όχληση Παρεμπόδιση της ελεύθερης κυκλοφορίας των νερών προκαλεί

35

36

37 Δημιουργία προεξοχής

38

39 Δημιουργία tombolo

40 Δημιουργία tombolo

41 Εξέλιξη ακτογραμμής πίσω από κυματοθραύστη παράλληλα στην ακτή C 0 =0 C 1 =1.32 C 2 =-0.33

42 Κανόνες σχεδιασμού έξαλων κυματοθραυστών Το μήκος του κυματοθραύστη θα πρέπει να είναι τουλάχιστον δύο φορές το μήκος κύματος για το οποίο σχεδιάζεται. Εάν επιθυμείται σχηματισμός tombolo, ο κυματοθραύστης θα πρέπει να κατασκευαστεί σχετικά πλησίον της ακτής. Συγκεκριμένα, ο λόγος του μήκους του κυματοθραύστη L s προς την απόστασή του από την ακτή Y o, θα πρέπει να είναι σχετικά μεγάλος, L s /Y o >2~3. Για μικρότερες τιμές του λόγου L s /Y o σχηματίζεται προεξοχή, L s /Y o <1,5. Μικρότερες τιμές του λόγου, L s /Y o <0,5, οδηγούν στον σχηματισμό ασθενούς προεξοχής, ενώ για πολύ μικρές τιμές, L s /Y o <0,2, επιφέρουν ανεπαίσθητες μορφολογικές μεταβολές στην ακτή. Σε ένα σύστημα κυματοθραυστών, εάν η απόσταση μεταξύ των κυματοθραυστών L g είναι μικρότερη του 80% της απόστασης από την ακτή Y o, L g /Y o <0,8, δεν θα επέλθει διάβρωση στα κενά. Για τιμές του λόγου L g /Y o >0,8-1,3 θα έχουμε μικρή διάβρωση, ενώ για μεγαλύτερες τιμές L g /Y o >1,3, η διάβρωση θα είναι σημαντική.

43 ΗΠΙΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΑΚΤΩΝ Περιορισμός των αρνητικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων: διάβρωση των γειτονικών ακτών, ποιότητα νερού, αισθητική,.. Ανάγκη για αναζήτηση ηπιότερων μορφών έργων προστασίας ακτών (από άποψη λειτουργίας και κατασκευής)

44 ΤΕΧΝΗΤΗ ΑΝΑΠΛΑΣΗ ΑΚΤΩΝ Η ακτή τροφοδοτείται με άμμο που λαμβάνεται από άλλες ακτές όπου υπάρχει περίσσεια υλικού αλλά και από τα ανοιχτά. Το υλικό τοποθετείται έτσι ώστε να επεκτείνεται η ακτή προς τη θάλασσα.

45

46 Ακτή Malagueta (Ισπανία) Όγκος άμμου m 3 μήκος ακτής 2500 m πλάτος παραλίας 60m

47 ΤΕΧΝΗΤΗ ΑΝΑΠΛΑΣΗ

48 Τεχνητή τροφοδότηση/αναπλήρωση ακτών

49

50 Τεμνόμενα προφίλ (Intersecting profiles) Α pi <Α pf 5 3 N o * o = * * * 2 A pi V y 3h y 1 BW W 5B W 1 A pf W *

51 Μη τεμνόμενα προφίλ (Non-intersecting profiles) Α pi Α pf A VN yo 3h * y o pi A pi = + + BW* W* 5B W * A pf A pf

52 Αμμοληψία από βάθη >15

53 Εγκάρσιες και πλευρικές απώλειες άμμου dy l d 50 * Προσθήκη άμμου Αρχικό προφίλ d 50 d 1 dy d 50 *<d 50 d 50 * Αρχικό προφίλ d 50 d 1

54 Πλευρική εξέλιξη της καλυπτόμενης επιφάνειας Y 2x 2x i Y s(x,t) = erf + 1 erf εqt 4 εqt KH c 1 2 b gb ρ ε Q = 8 ( ρs ρ)(1 n) h* + B

55 Συνδυασμός με την κατασκευή κυματοθραυστών και βραχιόνων

56 Ύφαλος Αναβαθμός

57 Κανόνες σχεδιασμού τεχνητής αναπλήρωσης Όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος της άμμου αναπλήρωσης, τόσο μεγαλύτερο πλάτος παραλίας επιτυγχάνεται όταν χρησιμοποιούνται χονδρόκοκκα ιζήματα, απαιτείται μικρότερη ποσότητα άμμου. Δηλαδή, για να επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο πλάτος παραλίας, μπορούμε να προσθέσουμε λιγότερο όγκο άμμου από όσο θα προσθέταμε εάν χρησιμοποιούσαμε υλικό της μικρότερης διαμέτρου. στη συνήθη περίπτωση χρήσης υλικού ίδιας διαμέτρου με το υφιστάμενο υλικό (που προφανώς είναι διαθέσιμο στην περιοχή) θα έχουμε σημαντική διάβρωση και μείωση του πλάτους της παραλίας που αναπληρώθηκε. μεγαλύτερα βάθη "κλεισίματος" h * θα έχουν απαίτηση μεγαλύτερο όγκου αναπλήρωσης V ανά μονάδα μήκους.

58 Αγ. Ιωάννης Λευκάδας: Καθυστέρηση στην αδειοδότηση

59 Αγ. Ιωάννης Λευκάδας: Μεταφορά άμμου

60 ΥΦΑΛΟΙ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΕΣ Ηπια μέθοδος: (τεχνικά έργα χωρίς οπτική όχληση - σχετικά ελεύθερη κυκλοφορία των νερών)

61

62 Πλευρά ακτής 8.0 m Ανοιχτή θάλασσα Μ.Σ.Θ. 2.5 m 1:1.5 Γαιόσακοι W= 5.0 t 1:2.0 Πυθμένας Γεωύφασμα Ενδεικτική διατομή κυματοθραύστη με γαιόσακους- γαιοσωλήνες.

63 Εγκλωβισμός άμμου με την κατασκευή βυθισμένου κυματοθραύστη (perched beach) Προσθήκη άμμου Αρχικό προφίλ Βυθισμένος κυματοθραύστης

64 Χαμηλής στέψης και ύφαλοι κυματοθραύστες

65 Χαμηλής στέψης και ύφαλοι κυματοθραύστες

66

67 OCEANIA - ΧΑΛΚΙΔΙΚΗ ΤΕΧΝΗΤΗ ΑΝΑΠΛΗΡΩΣΗ ΥΦΑΛΟΣ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΗΣ (ΓΕΟΣΩΛΗΝΕΣ)

68 Κανόνες σχεδιασμού ύφαλων κυματοθραυστών Για τον σχηματισμό προεξοχής ο λόγος του μήκους του κυματοθραύστη L s προς την απόστασή του από την ακτή Y o, θα πρέπει να είναι, L s /Y o <(1 έως 1.5)/(1-K t ). Ο λόγος αυτός θα πρέπει να παίρνει τιμές κοντά στο (1 έως 1,5)/(1-K t ). Σε ένα σύστημα κυματοθραυστών θα πρέπει L g Y o /L s 2 >0,5 (1-K t ), ενώ η απόσταση μεταξύ των κυματοθραυστών L g θα πρέπει να είναι μικρότερη του 80% της απόστασης από την ακτή Y o και μεγαλύτερη του μήκους κύματος L, L<L g <0,8 Y o. Οι τιμές του συντελεστή διάδοσης θα πρέπει να είναι περίπου K t =0,4-0,5. H t K= t H i

69 ΠΛΩΤΟΙ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΕΣ Βιομηχανικά παραγόμενες κατασκευές Εφαρμογή σε ημιπροστατευόμενες παράκτιες περιοχές

70 ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΜΕΘΟΔΩΝ ΒΥΘΙΣΜΕΝΟΙ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΗ ΑΝΑΠΛΑΣΗ Αρχική Ακτογραμμή Προσθήκη Άμμου Τελική Ακτογραμμή Βυθισμένοι Κυματοθραύστες

71 ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΗΓΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ

72

73

74 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΣΤΗΝ ΕΡΕΣΣΟ ΛΕΣΒΟΥ Τεχνητή αναπλήρωση ακτής Βυθισμένοι κυματοθραύστες

75 Υφιστάμενη μορφολογία πυθμένα Τάση εξέλιξης μορφολογίας πυθμένα y (m) x (m) Τάση εξέλιξης μορφολογίας πυθμένα (επαλληλία Ν, ΝΑ, ΝΔ και Δ κυματισμών 0

76 dy l d 50 * d 50 Προσθήκη άμμου Αρχικό προφίλ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΜΕΘΟΔΩΝ ΒΥΘΙΣΜΕΝΟΙ ΚΥΜΑΤΟΘΡΑΥΣΤΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΗ ΑΝΑΠΛΑΣΗ

77 Καινοτόμες ύφαλες κατασκευές : Προ-κατασκευασμένοι τεχνητοί ύφαλοι από σκυρόδεμα, διαφόρων μορφών Βελτίωση των ενδιαιτημάτων και συνεπώς τον εμπλουτισμό της θαλάσσιας πανίδας Περιβαλλοντικά φιλικό έργο προστασίας ακτών. Τα κενά που έχουν οι κατασκευές εξασφαλίζουν συνθήκες αναπαραγωγής της πανίδας αλλά και ταυτόχρονα, συμβάλουν στην απόσβεση των κυματισμών εξαιτίας των υδροδυναμικών στροβίλων που δημιουργούνται. Σε σύγκριση με τους βυθισμένους κυματοθραύστες έχουν το σημαντικό πλεονέκτημα ότι είναι προκατασκευασμένοι και ανατάξιμοι.

78 Χαρακτηριστικά παραδείγματα REEF BALL TECNOREEF

79 ΧΡΗΣΗ ΓΙΑ ΑΝΑΨΥΧΗ ΚΑΤΑΔΥΣΕΙΣ

80

81

82 Posidonia Oceanica

83 ΧΡΗΣΗ ΓΙΑ ΑΝΑΨΥΧΗ: Δημιουργία συνθηκών του αθλήματος της κυματοδρομίας (surfing) με τη χρήση τεχνητών υφάλων

84 Βάλτος, Πάργας

85

86

87 Ενεργειακός κυματοθραύστης

88 Εργαστήριο Υδραυλικής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

89 ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Πολύπλοκες διεργασίες. Η μη ορθή γνώση μπορεί να δημιουργήσει διάβρωση στην κατάντι παραλία Ορθές ακτομηχανικές μελέτες από Πολιτικούς Μηχανικούς- Ακτομηχανικούς Προδιαγραφές Ακτομηχανικών Μελετών Χρήση Προηγμένων Μαθηματικών μοντέλων Συνεισφορά των Πανεπιστημίων

90 ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στροφή στις ήπιες μορφές προστασίας Εφαρμογή της μεθόδου Τεχνητής Τροφοδοσίας (Λήψη από 15 μ) Συνδυασμός έργων προστασίας: Τεχνητοί ύφαλοι - καταδυτικός τουρισμός Ενέργεια από κύματα

91 ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Άρση Γραφειοκρατίας!!! (αδειοδότηση έργων σε 3 έτη!)

92 Ευχαριστώ!!!