ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΕΧΝΗΤΩΝ ΥΦΑΛΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΚΤΗΣ ΑΠΟ ΔΙΑΒΡΩΣΗ

Transcript

1 AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΕΧΝΗΤΩΝ ΥΦΑΛΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΚΤΗΣ ΑΠΟ ΔΙΑΒΡΩΣΗ Κωνσταντή Αγγελική Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος2017

2

3 Περίληψη Η αλλαγή του κλίματος αποτελεί ένα από τα πιο πολυσυζητημένα και έντονα ζητήματα που απασχολούν την χώρα καθώς έχει κάνει ήδη εμφανή τα αποτελέσματά της, που εκτείνονται από την αύξηση της θερμοκρασίας έως την άνοδο της στάθμης της θάλασσας σαν αποτέλεσμα της τήξης των πολικών παγετών, καθώς και τη συχνότερη εμφάνιση καταιγίδων και πλημμυρών. Οι μεταβολές αυτές επιφέρουν με τη σειρά τους σοβαρές επιπτώσεις στην ακεραιότητα των οικοσυστημάτων, τους υδατικούς πόρους, τη δημόσια υγεία, την προσφορά τροφής, τη βιομηχανία, τις γεωργικές καλλιέργειες, τις μεταφορές και τις υποδομές. Η διπλωματική εργασία αυτή έχει ως αντικείμενο την εφαρμογή τεχνητών υφάλων ως μέσο αντιμετώπισης του διαβρωτικού φαινομένου στις ακτές. Χρησιμοποιήθηκαν μαθηματικά, υδροδυναμικά και μορφοδυναμικά μοντέλα προσομοίωσης των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στη παράκτια ζώνη με σκοπό τη διερεύνηση της αποτελεσματικότητας τους. Έγινε μια δοκιμή εφαρμογής τεχνητών υφάλων στην παραλία ανατολικά του Ρεθύμνου όπου αρχικά χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο κυματισμών Wave_L για την περιγραφή και την αναπαράσταση των απλών και γραμμικών κυματισμών. Έπειτα χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο κυματογενούς κυκλοφορίας WICIR (WaveInducedCIRculation), όπου γίνεται προσομοίωση των παράκτιων κυματογενών ρευμάτων που δημιουργούνται λόγω απώλειας της ενέργειας των κυματισμών, κυρίως λόγω της θραύσης τους, σε συνδυασμό με την επίδραση των φαινομένων της διάθλασης και της περίθλασης, και τέλος χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο στερεομεταφοράς και εξέλιξης μορφολογίας πυθμένα SEDTR (SEDimentTRansport). Η εφαρμογή των παραπάνω μοντέλων που χρησιμοποιούνται οδήγησε στην εξαγωγή κάποιων συμπερασμάτων σχετικά με την πρόσχωση, η οποία προκαλείται ανατολικά του λιμένα Ρεθύμνου λόγω της επαλληλίας των Β, ΒΑ, ΒΔ κυματισμών που δέχεται. Για την αντιμετώπιση της διάβρωσης αυτής προτείνεται η εφαρμογή τεχνητών υφάλων σε τμήμα της ακτής. i

4 Abstract Climate change constitutes one of the most debated and important questions in the country since its consequences have already appeared extending from the increase of the temperature and the rise of sea-levels, as a result of the melting of the polar ice, to the more and more often storms and floods. These changes, at their turn, have provoked serious effects on the integrity of the ecosystems, the water sources, public health, nurture development, industry, agriculture, transports and infrastructures. This dissertation studies the implementation of artificial reefs as a means of protection against the effect of erosion on the shores. There were used mathematic, hydropower and morphopower simulation models of the evolutions taking place in the coastal zone in order to study the effectiveness of the artificial reefs. An artificial reef application was made on the beach east of Rethymno, where used a model of wave propagation,wave_l, for the description and representation of the transmission simple harmonic and linear waves. Then we used the wave movement model WICIR (Wave Induced CIRculation), which simulates the coastal wave currents, generated due to the loss of energy of the undulations, due to their fracture, in combination with the influence of the phenomena of refraction and diffraction. Finally, we used the model of sediment transport model and SEDTR and long-term morphological evolution of seabed (sediment TRansport) which illustrates the long term two dimensional changes in the morphology of the seabed and the shoreline caused by natural and anthropogenical phenomena.the application of the above mentioned models led to the conclusion of some conclusions regarding the creep, which is caused to the east of the port of Rethymno due to the bending of the N, NE, NW waves which it receives. To combat this erosion, it is proposed to apply artificial reefs to a part of the coast. ii

5 Πρόλογος Τα δεδομένα της σημερινής εποχής έχουν καταστήσει επιτακτική την ανάγκη της αντιμετώπισης των επιπτώσεων που φέρει, στην καθημερινότητά και στη διαβίωση όλων, η κλιματική αλλαγή και η υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Αύξηση θερμοκρασιών, εμφάνιση έντονων καιρικών φαινομένων συχνότερα από ότι στο παρελθόν, άνοδος της στάθμης της θάλασσας είναι μόνο κάποιες από τις συνέπειες της μεταβολής αυτής του κλίματος.άμεσο αποτέλεσμα των συνεπειών αυτών είναι η παράκτια διάβρωση που κάνει αισθητή την παρουσία της σε πολλές ακτές στην χώρα. Με σκοπό την προστασία αλλά και την αντιμετώπιση των διαβρωτικών αυτών φαινομένων και με γνώμονα πάντα την ανάγκη για σεβασμό προς το περιβάλλον χρησιμοποιούνται και εξετάζονται ολοένα και περισσότερο οι πιο περιβαλλοντικά φιλικές μέθοδοι προστασίας ακτών. Μια από αυτές τις μεθόδους η οποία εφαρμόζεται και στη συγκεκριμένη εργασία είναι η χρήση βυθισμένων κυματοθραυστών με την βοήθεια τεχνητών υφάλων. Πιο συγκεκριμένα, η εφαρμογή αυτή γίνεται σε παραλία ανατολικά του λιμένα Ρεθύμνου όπου και χρησιμοποιούνται, για την αντιμετώπιση ενός τμήματος της ακτής από διάβρωση, δομές τεχνητών υφάλων. Η ακτή αυτή δέχεται Β, ΒΔ, και ΒΑ κυματισμούς όπου η επαλληλία και των τριών κυματικών καταστάσεων εκτιμάται πως έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία τάσεων πρόσχωσης στη βάση του υπήνεμου μόλου του λιμένα και της διάβρωσης ανατολικότερα. Με την χρήση λοιπόν, κάποιων μαθηματικών μοντέλων μετάδοσης των κυματισμών και ταυτόχρονη μελέτη των κύριων χαρακτηριστικών της περιοχής εφαρμογής (βυθομετρία, κυματισμοί, παράκτια μεταφορά άμμου, κ.λ.π.) έγινε προσπάθεια αντιμετώπισης του προβλήματος. Κατά αυτό τον τρόπο συνίσταται η κατασκευή των υφάλων περίπου παράλληλα στην ισοβαθή των 3 μέτρων και σε μήκος περίπου 3 χιλιομέτρων ενώ η τοποθέτησή τους αρχίζει σε απόσταση 350 μέτρων από τον υπήνεμο μόλο. Τέλος, στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να μελετηθεί η αποτελεσματικότητα των τεχνητών υφάλων για την προστασία ακτών από διάβρωση αλλά και γενικότερα να διερευνηθεί η χρήση τους και τα οφέλη τους και σε επίπεδο βιοποικιλότητας. Για τον λόγο αυτό παρουσιάζεται η εφαρμογή τους σε ακτή του Ρεθύμνου. iii

6 Περιεχόμενα Περίληψη...i Abstract... ii Πρόλογος... iii Κεφάλαιο Παράκτια ζώνη Ορισμός της Παράκτιας Ζώνης Η Σημασία Των Παράκτιων Ζωνών Παράκτια Διάβρωση Αίτια Παράκτιας Διάβρωσης Παράκτια Διάβρωση στην Ελλάδα...5 Κεφάλαιο Μέθοδοι προστασίας ακτών Σκληρές Μέθοδοι Ήπιες Μέθοδοι Κεφάλαιο Τεχνητοί ύφαλοι Ορισμός τεχνητών υφάλων Οφέλη και πλεονεκτήματα τεχνητών υφάλων Τύποι τεχνητών υφάλων Εφαρμογές τεχνητών υφάλων Κεφάλαιο Μαθηματικά μοντέλα μετάδοσης κυματισμών και κυματογενούς κυκλοφορίας Μοντέλο μετάδοσης κυματισμών μεγάλης κλίμακα WAVE-LS Μοντέλο μετάδοσης κυματισμών WAVE_L Μοντέλο κυματογενούς κυκλοφορίας WICIR (Wave Induced CIRculation) Τραχύτητα αμμώδους πυθμένα Διατμητικές τάσεις πυθμένα Συντελεστής οριζόντιας διάχυσης Μοντέλο εκτίμησης στερεομεταφοράς και μορφοδυναμικών μεταβολών SEDTR (SEDimentTransport) Κεφάλαιο Εφαρμογή τεχνητών υφάλων στην παραλία του Ρεθύμνου iv

7 5.1 Εκτίμηση της υπάρχουσας κατάστασης Στοιχεία της περιοχής Κεφάλαιο Προτεινόμενες μέθοδοι προστασίας της ακτής Ρεθύμνου από διάβρωση Σύστημα τεχνητών υφάλων Τεχνητή ανάπλαση της ακτής Αναλύσεις Περιγραφή του προτεινόμενου έργου Χαρακτηριστικά της κατασκευής και των υλικών Πρόσθετες εργασίες Διάταξη του προτεινόμενου έργου Κεφάλαιο Τελικές Αναλύσεις Υφιστάμενη κατάσταση Λύση 1: Κατασκευή τεχνητών υφάλων με συντελεστή διάδοσης κυματισμών 0, Λύση 2: Κατασκευή τεχνητών υφάλων με συντελεστή διάδοσης κυματισμών 0, Κεφάλαιο Συμπεράσματα Βιβλιογραφία v

8 vi

9 Κεφάλαιο 1 Παράκτια ζώνη 1.1 Ορισμός της Παράκτιας Ζώνης Παράκτια ζώνη είναι η ζώνη που περιλαμβάνει θαλάσσια και χερσαία τμήματα, τα οποία βρίσκονται σε αλληλεπίδραση μεταξύ τους, και η οποία επεκτείνεται, είτε προς τη θάλασσα, είτε προς την ξηρά, μέχρι το σημείο στο οποίο μηδενίζονται ή ελαχιστοποιούνται οι επιπτώσεις από τις φυσικές διεργασίες ή τις ανθρώπινες δραστηριότητες ή τον συνδυασμό τους ή μέχρι το σημείο στο οποίο εκτείνεται ο θιγόμενος πόρος. Το χερσαίο τμήμα της παράκτιας ζώνης μπορεί να συμπεριλαμβάνει ακόμη και ολόκληρη λεκάνη απορροής των επιφανειακών υδάτων, ενώ το θαλάσσιο τμήμα τουλάχιστον μέχρι την ισοβαθή στην οποία διαπιστώνεται η ύπαρξη μεγάλης βιοποικιλότητας, ή μέχρι την ισοβαθή που περιλαμβάνει την θαλάσσια εκείνη περιοχή που επηρεάζεται από τις χερσαίες ή θαλάσσιες δραστηριότητες και μπορεί να περιλαμβάνει όλη την υφαλοκρηπίδα, να επεκτείνεται, δηλαδή, μέχρι το βάθος των 200μ. 1.2 Η Σημασία Των Παράκτιων Ζωνών Γενικά η σημασία των παράκτιων ζωνών διαμορφώνεται μέσα από ένα σύνολο παραγόντων οι οποίοι είναι οι εξής: (Δημοπούλου Ε. etal,2007) Η σημαντική βιοποικιλότητα που αναπτύσσεται σε αυτές, τόσο λόγω των ευνοϊκών συνθηκών που επικρατούν, όσο και για το ότι πρόκειται για ένα χώρο όπου αλληλοεπιδρούν δύο είδη οικοσυστημάτων, τα χερσαία και τα θαλάσσια. Η αξιόλογη γεωμορφολογική άποψη, μια που εδώ συναντώνται αμμώδεις, βραχώδεις παραλίες, δέλτα ποταμών, υδροβιότοποι, λόφοι και νησίδες. Στις περιοχές αυτές, που μπορεί να εμφανίζουν ταυτόχρονα πολλά από τα παραπάνω χαρακτηριστικά, είναι λογικό να αναπτύσσονται σημαντικά οικοσυστήματα και φυσικοί πόροι. Οι φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε τέτοιες περιοχές, όπως για παράδειγμα οι μηχανισμοί φερτών υλών, κλιματολογικά συστήματα σε σχέση με τις αντίστοιχες ακτές και τις υδρολογικές λεκάνες. Οι μοναδικές δυνατότητες ανάπτυξης ανθρώπινων δραστηριοτήτων, κυρίως λόγω όλων των παραπάνω χαρακτηριστικών τους και του πλούτο των φυσικών πόρων που διαθέτουν. 1

10 Η αναψυχή και ο τουρισμός, δραστηριότητες των οποίων ιδεώδης χώρος ανάπτυξης είναι οι ακτές. Σε μια κρίσιμη λοιπόν ζώνη λίγων χιλιομέτρων, συγκεντρώνεται πλήθος ανθρώπινων δραστηριοτήτων και σημαντικό μέρος των υποδομών, μεταφορών και συγκοινωνιών. Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι παράκτιες περιοχές είναι οι περισσότερο σημαντικές και αξιοποιήσιμες από τους ανθρώπους, γεγονός που εφιστά ιδιαίτερη προσοχή στην διαχείρισή τους.(κοκκώσης Χ.,1999) Παρόλο που οι παράκτιες περιοχές έχουν έκταση μικρότερη από το 15% της συνολικής έκτασης της γης, φιλοξενούν το 60% του συνολικού πληθυσμού της, εκμεταλλεύοντας έτσι τις πολλαπλές πλουτοπαραγωγικές δυνατότητες και τις ηπιότερες κλιματολογικές συνθήκες. Συγκεκριμένα οι ακτές της Ευρωπαϊκής Ένωσης εκτείνονται σε μήκος χιλιομέτρων και περίπου το μισό του πληθυσμού των κρατών μελών ζει κοντά στις ακτές σε απόσταση από τη θάλασσα μικρότερη ή ίση των 50 χιλιομέτρων. (Αναστασιάδου Α.,2010) Η Ελλάδα, τώρα, είναι μια κατεξοχήν παράκτια χώρα. Το μήκος της ακτογραμμής του ελληνικού χώρου εκτείνεται σε χλμ. περίπου και κατανέμεται τόσο στην ηπειρωτική Ελλάδα όσο και στα νησιωτικά συμπλέγματα του Αιγαίου και του Ιονίου Πελάγους (7.300 χλμ. Ανήκουν στην ηπειρωτική χώρα και τα Στο νησιωτικό χώρο). Πρόκειται για τη χώρα με την πιο εκτεταμένη ακτογραμμή από όλες τις Μεσογειακές χώρες και με μία από τις μεγαλύτερες αναλογίες ακτών ανά συνολική έκταση στην Ευρώπη. (Κοκκώσης Χ.,1999) Είναι λοιπόν αναμενόμενο ότι οι παράκτιες περιοχές της Ελλάδας θα έχουν ιδιαίτερη σημασία για τη ζωή και την ανάπτυξή της. Για αυτό το λόγο λοιπόν, η πλειονότητα των κοινωνικοοικονομικών δραστηριοτήτων στην Ελλάδα στοχεύεται σε περιοχές που έχουν μικρή απόσταση από την θάλασσα. Ελληνικά παράκτια οικοσυστήματα όπως οι υγρότοποι, τα δέλτα και οι εκβολές των ποταμών, τα αλμυρά έλη, τα ρηχά νερά, οι λιμνοθάλασσες και οι θαμνώνες, αποτελούν τα πιο παραγωγικά από οικολογικής απόψεως οικοσυστήματα και το ενδιαίτημα μεγάλης ποικιλίας ειδών πουλιών, θηλαστικών και θαλάσσιων ειδών, η επιβίωση των οποίων είναι πολύτιμη για τη διατήρηση της βιολογικής ποικιλότητας και προστατεύεται από διεθνείς συμβάσεις. (Κοκκώσης Χ.,1999) Επιπλέον, γεγονός είναι ότι στον παράκτιο χώρο παρατηρείται έντονη δραστηριότητα του πρωτογενή και δευτερογενή τομέα. Η Ελληνική παράκτια ζώνη καλύπτεται με σημαντικό ποσοστό γεωργικής γης και μάλιστα υψηλής παραγωγικότητας. Λόγω του κλίματος που επικρατεί στις παράκτιες περιοχές της Ελλάδας περιορίζονται σε σημαντικό βαθμό οι κίνδυνοι καταστροφής των καλλιεργειών από ακραίες καιρικές συνθήκες και ευνοείται η 2

11 παραγωγή μεγάλης ποικιλίας προϊόντων. Παράλληλα, στο χερσαίο τμήμα, αλλά και στο θαλάσσιο τμήμα της παράκτιας ζώνης χωροθετούνται βιομηχανίες, όπως ναυπηγεία, ορυχεία παράκτιων μεταλλευμάτων, καθώς και βιομηχανίες που χρησιμοποιούν τα λιμάνια για θαλάσσιες μεταφορές πρώτων υλών και διανομής προϊόντων (ΑΓΕΤ Ηρακλής-Αγρία Βόλου, Ναυπηγεία Ελευσίνας κ.ά.). (Μιχόπουλος Β.,2009) Τέλος, είναι γνωστό πως οι παράκτιες περιοχές της Ελλάδας αποτελούν τον κυριότερο χώρο ανάπτυξης του τουρισμού της. Αποτελούν τους σημαντικότερους τουριστικούς προορισμούς και εκεί υπάρχει το μεγαλύτερο ποσοστό τουριστικών επιχειρήσεων και τουριστικών κλινών, ενώ εδώ και πολλά χρόνια οι ελληνικές ακτές αποτελούν το σημαντικότερο θέλγητρο για όσους θέλουν να επισκεφθούν την Ελλάδα. 1.3 Παράκτια Διάβρωση "Ως παράκτια διάβρωση ορίζεται η σταδιακή οπισθοχώρηση της ακτογραμμής υπό την επήρεια της θάλασσας σε ικανοποιητικό χρονικό ορίζοντα, συνήθως ετήσιο, ώστε η μέτρηση να μην επηρεάζεται από τις επιδράσεις του καιρού, τις κυματικές καταιγίδες και την τοπική δυναμική των ιζημάτων." (Doody P.Etal, 2004) Εναλλακτικά, η διάβρωση ακτογραμμής / παραλίας ορίζεται η μακροχρόνια υποχώρηση της ακτογραμμής προς την ενδοχώρα, με την κατάλληλη κατάληψη του χώρου από την θάλασσα. Η παράκτια διάβρωση είναι ένα φυσικό φαινόμενο του οποίο η ένταση συνήθως αντιμετωπίζεται από άλλες φυσικές διεργασίες, όπως από την έμπληση, η οποία είναι η αντίθετη διαδικασία της διάβρωσης, και την ιζηματομεταφορά. Οι ιζηματογενείς κόκκοι μένουν σπάνια στην περιοχή γέννησης τους και μέσω διαφόρων οδών καταλήγουν σε άλλες περιοχές. Οι κόκκοι, στις πιο πολλές περιπτώσεις, παρασύρονται από την μητρική πηγή τους και μεταφέρονται, για μικρές ή μεγάλες αποστάσεις, από ρευστά και τελικά εναποτίθενται σε ένα χώρο ιζηματογένεσης. ( Στις παραλίες το ίζημα συνήθως καταλήγει μέσω βροχοπτώσεων και άλλων κατακρημνισμάτων στην κοίτη των ποταμών και άλλων πλημμυρικών οδών και τελικά καταλήγει στην θάλασσα. Το ίζημα αυτό, σε συνδυασμό με το ίζημα που προέρχεται από τη διάβρωση της ακτογραμμής, παρέχει το υλικό για την ανάπτυξη των παράκτιων υφάλων, υγροτόπων, αλυκών, αμμωδών παραλίων και αμμόλοφων. Οι παράκτιοι αυτοί βιότοποι έχουν ένα ευρύ φάσμα οφελών, όπως προστασία από πλημμύρες, απορρόφηση της κυματικής ενέργειας κατά τη διάρκεια κυματικών καταιγίδων, μείωση του ευτροφισμού των παράκτιων υδάτων, το κατάλληλο έδαφος για φώλιασμα και εκκόλαψη ειδών πανίδας, καθώς επίσης και το κατάλληλο χώρο για οικονομικές και ψυχαγωγικές δραστηριότητες. Ο βαθμός διάβρωσης των ακτών δεν είναι παντού ο ίδιος αλλά εξαρτάται από πολλούς τοπικούς 3

12 παράγοντες. Μερικοί από αυτούς είναι η τοπογραφία της ακτής (ακτή σε κόλπο ή στην ανοιχτή θάλασσα), η γεωλογία της ακτής (αμμώδης ή βραχώδης, τεκτονικές κινήσεις ακτών), η μορφολογία της ακτής (ήπια ή απότομη κλίση). Επίσης οι επικρατούσες κλιματικές και κυματικές συνθήκες (επιμήκη ρεύματα, άνεμοι, σύνηθες ύψος κυμάτων), η συχνότητα και η ένταση ακραίων καιρικών και κυματικών φαινομένων και τα αποθέματα ιζημάτων στην περιοχή (ακτή κοντά σε ποτάμι ή όχι).(δουκάκης Ευστράτιος,2005) 1.4 Αίτια Παράκτιας Διάβρωσης To φαινόμενο της διάβρωσης, εκδηλώνεται σταδιακά και αποτελεί φυσική καταστροφή. Συνεπώς μπορεί να προληφθεί και να αντιμετωπιστεί, ώστε να ελαχιστοποιηθούν ή να εξαλειφθούν τα αποτελέσματά της. Καλό θα ήταν να σημειωθεί πως η διάβρωση είναι αναμενόμενη, καθώς η γη βρίσκεται σε μεσοπαγετώδη περίοδο, δηλαδή μεταξύ δύο διαδοχικών παγετωδών περιόδων και είναι αποτέλεσμα συνδυασμού φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων. Ενδεικτικά αναφέρονται παρακάτω οι εξής παράγοντες: στους φυσικούς παράγοντες συμπεριλαμβάνονται οι άνεμοι, οι θύελλες, τα ρεύματα κοντά στην ακτή και η σχετική άνοδος της Μέσης Στάθμης Θάλασσας (ΜΣΘ). Ενώ, οι ανθρωπογενείς παράγοντες περιλαμβάνουν τις παράκτιες κατασκευές, τις αμμοληψίες από παραλίες, τις διευθετήσεις κοίτης ποταμών (ιδιαίτερα η κατασκευή φραγμάτων), οι βυθοκορήσεις, το καθάρισμα και οι επιδράσεις στην παράκτια βλάστηση και οι εξορύξεις ύδατος.( ( Ενδεικτικά τον προηγούμενο αιώνα η ετήσια άνοδος της μέσης στάθμης θάλασσας (ΜΣΘ) ήταν 1,7 mm ± 0,3 mm (Church J. A. and White N. J.,2006) και ο ρυθμός αυτός επιταχύνεται εξαιτίας της αύξησης της μέσης θερμοκρασίας της γης, που είναι αποτέλεσμα του φαινομένου του θερμοκηπίου. (IPCC 2007a), (Church J. A. and White N. J. 2011) Συγκεκριμένα, για το 1993 έως το 2009 ο ετήσιος ρυθμός αύξησης της ΜΣΘ έφτασε τα 3,2 ± 0,4 mm ή τα 2,8 ± 0,8 mm σύμφωνα με μετρήσεις πεδίου οι οποιίες εμπεριέχουν μεγαλύτερη αβεβαιότητα. (Church J. A. and White N. J. 2011) Σύμφωνα με μελέτες, προβλέπεται αύξηση της ΜΣΘ για τον αιώνα που διανύουμε από 1 έως 4,5 m περίπου μέχρι το2100. (IPCC 2007a) 4

13 Σχήμα 1.1: Αύξηση της ΜΣΘ από το 1860 έως το 2010 (Church and White, 2011). 1.5 Παράκτια Διάβρωση στην Ελλάδα Πιο συγκεκριμένα, η Ελλάδα παρουσιάζει μικρή επικινδυνότητα σε διάβρωση λόγω της ανόδου της ΜΣΘ καθώς η άνοδος της ΜΣΘ στην Ελλάδα κατατάσσεται ως ήπια και υπολογίζεται πως ο ρυθμός ανόδου είναι 0+1 mm/έτος. Παρόλα αυτά στην Ελλάδα παρατηρείται έντονη διάβρωση τις τελευταίες δεκαετίες η οποία δεν οφείλεται σε άνοδο ΜΣΘ αλλά κυρίως στους ανθρωπογενείς παράγοντες και ανέρχεται σε ποσοστό 28,6%, ένα από τα υψηλότερα ποσοστά διάβρωσης ανάμεσα στις χώρες της Ευρώπης. Σύμφωνα με στοιχεία της μελέτης EUROSION η κατάσταση που επικρατεί στις ελληνικές ακτές έχει ως εξής: Το 1/5 περίπου της Ευρώπης των 25, δηλαδή χιλιόμετρα, αντιμετωπίζει ή πρόκειται να αντιμετωπίσει σοβαρά προβλήματα λόγω διάβρωσης. Η ακτογραμμή της Ευρώπης υποχωρεί κατά 0,5 2 m/year, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις φτάνει και τα 15 m/year. Στην Ελλάδα, τώρα, περίπου το 30% των ακτών της έχουν υποστεί διάβρωση κυρίως λόγω της αστικοποίησης των ακτών της. Στο ποσοστό αυτό κυρίαρχη θέση κατέχει το νησιωτικό και παραλιακό τοπίο με km μήκος ακτών όπου η διάβρωση τους οφείλεται κυρίως σε φυσικούς-περιβαλλοντικούς παράγοντες και ανθρωπογενείς παράγοντες (κατασκευή αστικών, λιμενικών, τουριστικών εγκαταστάσεων και έργων). Ακόμη και στα δελταϊκά συστήματα ποταμών έχει παρατηρηθεί ότι η κατασκευή μεγάλων φραγμάτων κατακρατούν μεγάλες ποσότητες φερτών υλικών, που 5

14 σε διαφορετική περίπτωση θα κατέληγαν στο κατάντη τμήμα και τελικά στο δέλτα των ποταμών, δημιουργώντας συνθήκες που ευνοούν την διάβρωση της παράκτιας ζώνης. Ο ρόλος των παράκτιων περιοχών έχει εξαιρετική σημασία για την ελληνική οικονομία, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω. Το 33% του ελληνικού πληθυσμού ζει σε παράκτιες πόλεις ή χωριά, σε απόσταση μέχρι 2 km από τη θάλασσα, ενώ ο τουρισμός και η ναυτιλία προσφέρουν σε ένα σημαντικό ποσοστό στο Α.Ε.Π.. Αναφορικά με την ναυτιλιακή δραστηριότητα, το 2005 διακινήθηκαν 151 εκατομμύρια τόνοι εμπορευμάτων και 86 εκατομμύρια επιβάτες. Ο τουρισμός συμβάλει πάνω από το 18% του Α.Ε.Π. και δημιουργεί το 20% των θέσεων εργασίας, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη της περιφέρειας. Ως τουριστικός προορισμός η Ελλάδα κατατάσσεται στην δέκατη πέμπτη θέση διεθνώς. Σε πολλές περιπτώσεις, η ανάπτυξη αυτή, έγινε χωρίς οργάνωση, τη δημιουργία υποδομών, με τις παρεμβάσεις στο χώρο αυτό να γίνονται ανεξέλεγκτα. Έτσι, σε πολλές περιπτώσεις έγιναν επιχωματώσεις, κτίσματα πάνω στην παραλία, παραθαλάσσια οδικά έργα και αλόγιστη εκμετάλλευση της θαλάσσιας άμμου. Σε κάθε περίπτωση επεμβάσεις βίαιες, που παρεμποδίζουν τη αποκατάσταση της φυσικής ισορροπίας. (Δουκάκης Ευστράτιος, 2005), (Κιούσης Γ.,2008), (Γενική Διεύθυνση Αλιείας και Ναυτιλιακών Υποθέσεων, Ευρωπαϊκή Επιτροπή) 6

15 Κεφάλαιο 2 Μέθοδοι προστασίας ακτών Η διάβρωση των ακτών, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, έχει κοινωνικο-πολιτιστικές αλλά και οικονομικές επιπτώσεις στον ελληνικό χώρο. Για τον λόγο αυτό, είναι απαραίτητη η εφαρμογή διαφόρων μέτρων προστασίας από διάβρωση όπως είναι η κατασκευή παράκτιων τεχνικών έργων και η χρήση μεθόδων όπως είναι η τεχνητή ανάπλαση ακτής. Τα τεχνικά αυτά έργα θα μπορούσαν να διακριθούν σε 2 κατηγορίες ανάλογα με την έκταση της επέμβασης τους στο φυσικό περιβάλλον. Πιο συγκεκριμένα, έχουμε τις σκληρές και τις ήπιες μεθόδους προστασίας ακτών. 2.1 Σκληρές Μέθοδοι Σκληρές είναι οι μέθοδοι όπου περιλαμβάνουν μεγάλες κατασκευές από σκυρόδεμα ή ογκόλιθους, όμοιες με εκείνες των λιμενικών έργων. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα παρακάτω τεχνικά έργα: Παράκτιοι τοίχοι και διευθετήσεις πρανών παράλληλα στην ακτογραμμή Οι κατασκευές αυτές εμποδίζουν ως ένα βαθμό την διάβρωση της ακτής η οποία προκαλείται από τους κυματισμούς και έχουν σκοπό την προστασία της παράκτιας ζώνης αλλά και άλλων τεχνικών έργων, όπως έργα οδοποιίας, επιχειρήσεις, κατοικίες κ.λ.π. Ακόμη μια λειτουργία τους είναι η προστασία της παράκτιας ζώνης από πλημμύρες λόγω μετεωρολογικής παλίρροιας. Η κατασκευή τους γίνεται, συνήθως με περιορισμένο πλάτος παραλίας ή χωρίς παραλία έτσι ώστε να δέχονται απευθείας τους κυματισμούς κυρίως όταν επικρατούν ισχυροί άνεμοι. Η μείωση του πλάτους της παραλίας όμως συνεπάγεται και περιορισμένη εκμετάλλευση της παραλίας για αναψυχή. Τέλος, η κατασκευή έργου με περιορισμένο μήκος έχει ως αποτέλεσμα διαβρώσεις και αστοχία της ίδιας της κατασκευής λόγω της υποσκαφής του πόδα. (Silvesteretal.,1997), (KarampasTheofanis, etal. 2015) Παράλληλοι Κυματοθραύστες Κατασκευή συστήματος παραλλήλων κυματοθραυστών. Κατασκευάζονται σε βάθη 2 έως 5 m (σε απόσταση από την ακτή μεγαλύτερη του μήκους τους) με κενά ανάμεσά τους που κυμαίνονται από ½ έως 5 φορές το μήκος τους. Μπορεί να κατασκευαστούν και με κλίση ως προς την ακτογραμμή με προσανατολισμό κάθετα στην κύρια διεύθυνση των κυματισμών. Θεωρώντας αρχικά εγκάρσια πρόσπτωση κυματισμών, λόγω της παρουσίας του έργου, οι 7

16 κυματισμοί, εξαιτίας του φαινομένου της περίθλασης, θα έχουν μικρότερο ύψος στη «σκιά» του κυματοθραύστη από ό,τι εκτός του πεδίου επιρροής του. Κατ αυτόν τον τρόπο μεταβάλλεται η αρχική βυθομετρία και δημιουργείται μια προεξοχή (salient) στη «σκιά» του κυματοθραύστη αλλά και πλευρική διάβρωση. Η πρόσχωση αυτή, όταν ο κυματοθραύστης βρίσκεται κοντά στην ακτή, μπορεί να προχωρήσει και να ενωθεί με το παράλληλο έργο σχηματίζοντας tombolo. Η δημιουργία της προσάμμωσης αυτής συνοδεύεται και από μικρή ή και μεγάλη διάβρωση του τμήματος της ακτής που βρίσκεται πίσω από τα άκρα του μεμονωμένου κυματοθραύστη ή πίσω από τα κενά της σειράς κυματοθραυστών. Κατάντη του έργου όμως, όπως και στην περίπτωση των προβόλων, μπορεί να παρατηρηθεί διάβρωση. Τέλος η οπτική όχληση αλλά και η (σε ορισμένες περιπτώσεις) παρεμπόδιση της ελεύθερης κυκλοφορίας των νερών μπορεί να προκαλέσει αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. (Silvester et al.,1997), (Karampas Theofanis, et al. 2015) Σχήμα 2.1: Μορφή της ακτογραμμής μετά την κατασκευή κυματοθραύστη (EM ). Βραχίονες Είναι έργα κάθετα στην ακτή με μικρή κλίση προς τα κατάντη (σε σχέση με την κατεύθυνση της παράκτιας στερεομεταφοράς) που σκοπό έχουν την κατακράτηση άμμου και την ενίσχυση αμμωδών ακτών. Οι βραχίονες μπορούν να κατασκευαστούν από πρόχειρα υλικά και να έχουν μήκος που θα εκτείνεται σε όλο το πλάτος της ζώνης θραύσεως, προκαλώντας έτσι μερική ή ολική διακοπή της παράκτιας στερεοπαροχής. Κατάντη όμως των κατασκευών η διάβρωση της ακτής συνεχίζεται, ενώ τα ρεύματα επαναφοράς (rip-currents) που δημιουργούνται μεταφέρουν σημαντικές ποσότητες άμμου προς τα ανοιχτά. Παράλληλα, σε περιοχές ευαίσθητες περιβαλλοντικά μπορεί να προκληθεί σημαντική υποβάθμιση της 8

17 ποιότητας των νερών ανάμεσα στους προβόλους ιδιαίτερα κατά τους θερινούς μήνες, λόγω της μη ικανοποιητικής ανανέωσής τους. (Silvester et al.,1997), (Karampas Theofanis, et al. 2015), (Κ.Αλμπανάκη, Σημειώσεις τμήματος Γεωλογίας) Σχήμα 2.2: Μορφή της ακτογραμμής με την κατασκευή βραχίονα. Βραχίονες σχήματος Τ Οι βραχίονες μπορούν να κατασκευαστούν με πολλές μορφές. Όμως η πιο ενδιαφέρουσα μορφή είναι αυτή του σχήματος Τ, όπου ουσιαστικά παρουσιάζεται ο συνδυασμός βραχίονα με ένα κυματοθραύστη. Χρησιμοποιούνται σε ακτές με έντονο πρόβλημα διάβρωσης γιατί δημιουργούν κλειστούς χώρους που έχουν την τάση να παγιδεύουν την άμμο. Αυτή η κατασκευή παρέχει αποτελεσματική προστασία της ακτής από ακραία καιρικά φαινόμενα όμως το ενδεχόμενο διάβρωσης κατάντη του έργου είναι ακόμη πιθανό. Τέλος, ένα ακόμη πρόβλημα που προκύπτει από την κατασκευή του έργου αυτού είναι η υποβάθμιση της ποιότητας του νερού λόγω της ανεπαρκούς ανανέωσης τους, όπως αναφέρθηκε πιο πάνω. (Silvester et al.,1997) 9

18 Σχήμα 2.3: Μορφές που μπορούν να πάρουν οι βραχίονες. 2.2 Ήπιες Μέθοδοι Η ευαισθητοποίηση προς το περιβάλλον και συγκεκριμένα σε αυτή την περίπτωση στο παράκτιο και στο χερσαίο περιβάλλον οδήγησε στην ανάγκη εφαρμογής ηπιότερων μεθόδων προστασίας παράκτιας ζώνης οι οποίες έχουν στόχο την ελάττωση των αρνητικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων, όπως είναι η διάβρωση γειτονικών ακτών, η ποιότητα του νερού και η αισθητική που προσφέρει η εκάστοτε κατασκευή, αλλά και την ελεύθερη μετακίνηση των υδάτων και του θαλάσσιου πληθυσμού. Βυθισμένοι κυματοθραύστες Οι κυματοθραύστες χαμηλής στέψης κατασκευάζονται συνήθως από λιθορριπή και ογκόλιθους, αλλά και από σκυρόδεμα. Κατασκευάζονται επίσης από σωλήνες γεωυφάσματος που είναι πληρωμένοι με άμμο, για να μειωθεί ο κίνδυνος για τους λουόμενους και τα σκάφη. Η στέψη τους βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας ή και πλησίον της ίσαλης γραμμής επιτρέποντας τον κυματισμό να τους υπερπηδά και να διαδίδεται κατάντη. Λόγω της παρουσίας τους, ένα μέρος της κυματικής ενέργειας ανακλάται προς τα ανοιχτά, ένα μέρος αποσβένεται και ένα μέρος της μεταδίδεται προς την ακτή. Η απόσβεση της κυματικής ενέργειας πραγματοποιείται μέσω της θραύσης πάνω στην κατασκευή ή/και μέσω των τυρβωδών ροών στην επιφάνεια (τριβή) και της ροής στο πορώδες. Ο συντελεστής ανάκλασης είναι της τάξης του 20%, ενώ ο συντελεστής μετάδοσης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες που σχετίζονται με την απώλεια ενέργειας. Η παρουσία τους παράλληλα στην ακτή δημιουργεί μια προστατευόμενη περιοχή όπου μειώνεται η διαβρωτική εγκάρσια δράση των κυματισμών. Κατασκευάζονται μεμονωμένοι ή ως σύστημα κυματοθραυστών με κενά ανάμεσά τους, σε βάθη μεγαλύτερα των 3-4 m, συνήθως σε περιοχές με μικρό εύρος παλίρροιας (Μεσόγειος Θάλασσα).(Karampas Theofanis, et al. 2015) 10

19 Σχήμα 2.4: Βυθισμένος Κυματοθραύστης. Πυθμενικοί τεχνητοί ύφαλοι Οι πυθμενικοί τεχνητοί ύφαλοι προκατασκευάζονται από σκυρόδεμα και έχουν διάφορες μορφές. Συνήθως χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση των ενδιαιτημάτων (φυσικό περιβάλλον στο οποίο ζει και αναπαράγεται ένα είδος) και συνεπώς τον εμπλουτισμό της θαλάσσιας πανίδας. Χαρακτηριστικά παραδείγματα είναι οι μονάδες REEF BALL (Harris, 2009). Τα κενά που έχουν οι κατασκευές εξασφαλίζουν συνθήκες αναπαραγωγής της πανίδας αλλά και ταυτόχρονα συμβάλλουν στην απόσβεση των κυματισμών εξαιτίας των υδροδυναμικών στροβίλων που δημιουργούνται. Συνεπώς μπορεί να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα και ως περιβαλλοντικά φιλικά έργα προστασίας ακτών. Συνήθως οι μονάδες τοποθετούνται σχετικά κοντά η μία στην άλλη, σε αρκετές σειρές παράλληλα στην ακτή, σε μικρά βάθη, καλύπτοντας όλο το μήκος της ακτής που πρέπει να προστατευτεί. Η λειτουργία τους είναι απλή: όταν μειώνουν την κυματική ενέργεια που προσπίπτει, μειώνεται και η διαβρωτική ικανότητα των κυματισμών αλλά και η ικανότητα στερεομετοφοράς του παράκτιου κυματογενούς ρεύματος, με αποτέλεσμα τον έλεγχο της διάβρωσης. Σε σύγκριση με τους ύφαλους κυματοθραύστες, έχουν το σημαντικό πλεονέκτημα ότι είναι προκατασκευασμένοι και ανατάξιμοι. Βέβαια, ο συντελεστής διάδοσης των κυματισμών είναι μεγαλύτερος και, συνεπώς, είναι λιγότερο αποτελεσματικοί. Ωστόσο μια σχετικά μεγάλη τιμή συντελεστή διάδοσης, π.χ. 60%, συνεπάγεται 36% μείωση της ενέργειας του κύματος, και ακόμα μικρότερη στερεοπαροχή, συνεπώς σχετικά σημαντικά μικρότερη διάβρωση. (Karampas Theofanis, et al. 2015), (Κ.Αλμπανάκη, Σημειώσεις τμήματος Γεωλογίας) 11

20 Σχήμα 2.5: Πυθμενικοί τεχνητοί ύφαλοι. Πλωτοί κυματοθραύστες Οι πλωτοί κυματοθραύστες αποτελούν βιομηχανικά παραγόμενες κατασκευές από πλαστικό ή οπλισμένο σκυρόδεμα υπό μορφή λεπτότοιχου κιβωτίου, οι οποίες συνήθως χρησιμοποιούνται για την κυματική προστασία ημιπροστατευμένων παράκτιων ζωνών. Η κυματική προστασία την οποία προσφέρουν ποικίλλει ανάλογα με τα κυματικά χαρακτηριστικά και το βάθος. Κάτω από κυματικά επεισόδια περιόδου 3-5 δευτερολέπτων και ύψους 1-2 μέτρων απορροφούν 50-80% της κυματικής ενέργειας. Έτσι, η παρουσία τους παράλληλα στην ακτή μειώνει τη διαβρωτική εγκάρσια δράση των κυματισμών και, σε πεπερασμένα μήκη, οδηγεί στη δημιουργία κυματογενούς ρεύματος και εξέλιξης βυθομετρίας και ακτογραμμής παρόμοιας μορφής με εκείνη που προκύπτει στην περίπτωση έξαλου κυματοθραύστη, που χαρακτηρίζεται όμως από μειωμένους ρυθμούς προσάμμωσης λόγω της μειωμένης περίθλασης. Τα κύρια πλεονεκτήματα των πλωτών κυματοθραυστών είναι, το χαμηλό κόστος κατασκευής, ιδιαίτερα σε περιοχές με πολύ κακής ποιότητα πυθμένα (εφόσον δεν απαιτείται θεμελίωση) ή σε δυσπροσπέλαστες ακτές που η κατασκευή έργων από την ξηρά είναι δυσχερής. Η ταχύτητα τοποθέτησης, εφόσον οι κυματοθραύστες είναι προκατασκευασμένοι, με αποτέλεσμα η περιοχή να ταλαιπωρείται ελάχιστα από τις εργοταξιακές διαταράξεις και την οδική μεταφορά των δομικών υλικών. Οι ελάχιστες αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις εφόσον λόγω του μικρού τους βυθίσματος (της τάξης του 1 m) δεν παρεμποδίζεται η κυκλοφορία και η ανανέωση των νερών. Η δυνατότητα μετακίνησης ώστε να είναι πιο αποτελεσματικοί ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν. Επομένως θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια αποδοτική και περιβαλλοντικά πιο αποδεκτή μέθοδο προστασίας και ανάπλασης ημιπροστατευμένων παράκτιων ζωνών. Ωστόσο λόγω 12

21 κυρίως του γεγονότος ότι όταν προσπίπτουν ύψη κύματος πάνω από 2 m παρασύρονται και αστοχούν, δεν χρησιμοποιούνται ευρέως κυρίως σε μη ημιπροστατευόμενες περιοχές. (Koutantos, E, et al., 2002), (Καραμπάς Θ.,2009) Σχήμα 2.6: Πλωτός κυματοθραύστης. Τεχνητή ανάπλαση της ακτής Σε αυτήν την περίπτωση γίνεται απόθεση άμμου που έχει αντληθεί σε μεγάλο βάθος από τη θάλασσα είτε από τη στεριά είτε ακόμα και από δανειοθαλάμους στην ξηρά και θεωρείται μια περιβαλλοντικά φιλική και «ήπια» μέθοδος αντιμετώπισης της διάβρωσης των ακτών αφού αντικαθιστάται το υλικό που διαβρώνεται. Το υλικό εναποτίθεται στην ακτή η οποία και επεκτείνεται προς τη θάλασσα. Η εναπόθεση γίνεται σε ύψος περίπου 2-3 μέτρα πάνω από την Μ.Σ.Θ. Τα παράκτια κυματογενή ρεύματα θα οδηγήσουν σε πλευρικές απώλειες ενώ οι κυματισμοί που προσπίπτουν κάθετα θα διαμορφώσουν το προφίλ ισορροπίας. Ανάλογα με την χαρακτηριστική διάμετρο των κόκκων, που μπορεί να είναι μεγαλύτερη, ίση ή μικρότερη από αυτήν των κόκκων της υφιστάμενης ακτής, που διαμορφώνουν ανάλογα προφίλ. Τα προφίλ αυτά θα έχουν πιο ήπια, ίση ή μεγαλύτερη από την υφιστάμενη κλίση αντίστοιχα, με αποτέλεσμα την διατήρηση του πλάτους της νέας παραλίας που διαμορφώθηκε, ή την μερική ή και την ολική απώλειά της. Η τεχνητή ανάπλαση μπορεί να συνοδευτεί και από άλλα έργα που βοηθούν τον εγκλωβισμό των ποσοτήτων άμμου που μεταφέρθηκαν και ελαχιστοποιούν τις πλευρικές και τις εγκάρσιες απώλειες. Έτσι μπορούν να κατασκευασθούν πλευρικά πρόβολοι ή παράλληλα στην ακτή βυθισμένοι κυματοθραύστες. Το βασικότερο πλεονέκτημά της, από τεχνική άποψη, είναι ότι δε δημιουργούνται διαβρώσεις κατάντη της περιοχής που αναπλάθεται, όπως συμβαίνει στα περισσότερα έργα προστασίας. (Karampas Theofanis et al., 2015) 13

22 Σχήμα 2.7: Ανάπλαση ακτής. Σχήμα 2.8: Παραλία πριν και μετά την καταιγίδα. Οι μεγάλες καταιγίδες επιφέρουν μεταφορά ιζημάτων από την ακτή που έχει υποστεί τεχνητή ανάπλαση και μεταφέρει την άμμο στην ανοιχτή θάλασσα. Όταν συμβαίνει αυτό, τα κύματα θραύονται πιο μακριά από την ακτογραμμή, αποδυναμώνοντας έτσι την ισχύ τους πριν φτάσουν στην ίδια την ακτογραμμή. Με τον τρόπο αυτό, η μέθοδος τεχνητής ανάπλασης βοηθά στην προστασία των αμμοθινών από την περαιτέρω διάβρωση, μειώνουν τις πλημμύρες, και περιορίζουν το πόσο μακριά από τη στεριά θα φτάσει το κύμα θύελλας. Μια αναβαθμίδα με επαρκή όγκο άμμου κρατά τη διαβρωτική δύναμη των κυμάτων από το να φτάσουν και να καταστρέψουν τους αμμόλοφους και τις κατασκευές και μπορεί να μειώσει σημαντικά τις ζημιές από τα κύματα, από τις πλημμύρες και τη διάβρωση. 14

23 Κεφάλαιο 3 Τεχνητοί ύφαλοι 3.1 Ορισμός τεχνητών υφάλων Συνεχώς αυξανόμενη είναι η απειλή προς τα θαλάσσια οικοσυστήματα με υποβάθμιση από διάφορες πιέσεις, όπως η ρύπανση, η υπεραλιεία, η εισαγωγή ξενικών ειδών και η αλλαγή του κλίματος.η συρρίκνωση των διαθέσιμων θαλάσσιων πόρων και ειδικότερα η υπεραλίευση πολλών ιχθυοαποθεμάτων είναι το σημαντικότερο πρόβλημα που αντιμετωπίζει η αλιεία σήμερα, σε παγκόσμιο επίπεδο. Τα τελευταία είκοσι χρόνια παρατηρείται μια συνεχώς αυξανόμενη πίεση στα ιχθυοαποθέματα, λόγω της αυξημένης ζήτησης ψαριών, από την πληθυσμιακή έκρηξη στον πλανήτη αλλά και την στροφή πολλών καταναλωτών στις πρωτεΐνες των ψαριών και όχι τόσο του κρέατος ή των οσπρίων.αυτή η πίεση, σε συνδυασμό με τις ραγδαίες κλιματολογικές αλλαγές και τον εκσυγχρονισμό της αλιευτικής τεχνολογίας, έχει φέρει πολλά ιχθυοαποθέματα σε επικίνδυνα επίπεδα. Κατά συνέπεια, η προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος αποτελεί ουσιώδη παράγοντα για την αειφόρο διαχείριση του, ώστε και οι μελλοντικές γενιές να έχουν τη δυνατότητα να ωφελούνται από τις θάλασσες και τους ωκεανούς.για την επίτευξη του στόχου αυτού απαιτείται βασικά η απόκτησηεπιστημονικής γνώσης για τη βιοποικιλότητα, τις οικολογικέςδιεργασίες που χαρακτηρίζουν το θαλάσσιο οικοσύστημα και τους παράγοντες και τις δραστηριότητες που επιδρούν σε αυτό, ώστενα λαμβάνονται τα σωστά μέτρα διαχείρισης και προστασίας. Με γνώμονα, λοιπόν, την προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος και την διατήρηση μιας ισορροπημένης οικολογικής κατάστασης προωθούνται διάφορα προγράμματα παρακολούθησης έρευνας που επικεντρώνονται στη θαλάσσια βιοποικιλότητα και στη προστασία και διατήρηση ειδών (π.χ. θαλάσσιες χελώνες, φώκιες κ.λ.π.) καθώς και οικοτόπων (π.χ. λιβάδια Ποσειδώνας κ.λ.π.) που κινδυνεύουν. Στα προγράμματα αυτά κάνουν την παρουσία τους οι τεχνητοί ύφαλοι (ΤΥ). Ως τεχνητοί ύφαλοι ορίζονται οι οικότοποι τεχνητά κατασκευασμένοι, που τοποθετούνται στο βυθό για να λειτουργήσουν ως φυσικό σύστημα που θα παρέχει τροφή, προστασία, και περιοχές αναπαραγωγής για τα ψάρια και άλλους θαλάσσιους οργανισμούς, καθώς και πολύ σημαντική η χρήση αυτών για την προστασία των ακτών από την διαβρωτική διαδικασία. Σαν τεχνητή υποδομή που είναι, για την κατασκευή τους χρησιμοποιούνται διάφορα υλικά, όπως είναι το σκυρόδεμα, το σίδερο και ο ασβεστόλιθος. Συνήθως, πρόκειται για τσιμεντένιους 15

24 ογκόλιθους με τρύπες διαφορετικής διαμέτρου οι οποίοι τοποθετούνται στο θαλάσσιο βυθό με σκοπό τον εμπλουτισμό της θαλάσσιας ζωής της δεδομένης περιοχής με την παροχή καταφυγίου, προσέλκυσης και συγκέντρωσης διαφόρων ειδών. Κατασκευάζονται σε βάθη από δύο έως πέντε μέτρα όταν πρόκειται να τοποθετηθούν σε ακτήμε σκοπό την προστασία της. Η χωροθέτησή τους δεν είναι τυχαία αλλά θα πρέπει να γίνεται κατόπιν μελέτης λαμβάνοντας κυρίως υπόψη τα οικολογικά χαρακτηριστικά μιας περιοχής, τη σταθερότητα του βυθού, τη σύνθεση των βενθικών βιοκοινωνιών, την παρουσία και έκταση σημαντικών οικοσυστημάτων, όπως αυτών των λιβαδιών της Posidoniaoceanica που είναι πολύτιμα για τα διάφορα θαλάσσια είδη, την ιχθυοπανίδα και γενικά την βιοποικοιλότητα της περιοχής.( Στο παρελθόν η δημιουργία τεχνητών υφάλων γινόταν με τη βύθιση παλιών ελαστικών, κατεστραμμένων αυτοκινήτων, σκαφών, κ.λ.π. Αυτές οι «τεχνικές» έχουν πλέον θεωρηθεί εγκαταλειφθεί, καθότι έχουν θεωρηθεί ότι αποτελούν πηγές ρύπανσης. Η δημιουργία τεχνητών υφάλων με την τοποθέτηση σκαφών μπορεί να επιτραπεί μόνο στη περίπτωση που η Αρμόδια Αρχή, Τμήμα Αλιείας και Θαλάσσιων Ερευνών, αποφασίσει για αυτό. Η κατασκευή τέτοιων υφάλων προϋποθέτει, μεταξύ άλλων, τη συμμόρφωση με τις πρόνοιες των Οδηγιών του σχετικού Πρωτοκόλλου, DumpingProtocol, της Σύμβασης της Βαρκελώνης για την προστασία της Μεσογείου Θάλασσας από τη ρύπανση. Στη Μεσόγειο τεχνητοί ύφαλοι έχουν δημιουργηθεί από τη δεκαετία του 60 στην Ιταλία, Γαλλία και Ισπανία. Στην Ισπανία ακόμη, έχουν ευρέως χρησιμοποιηθεί ειδικοί τσιμεντένιοι ογκόλιθοι anti-trawling για την προστασία των παράκτιων οικοσυστημάτων από την παράνομη αλιεία με τράτες.( ) (α) (β) Εικόνα3.1(α,β): Τεχνητός ύφαλος με βύθιση ελαστικών 16

25 Εικόνα3.2(α): Τεχνητός ύφαλος σε μορφή κιβωτίου 17

26 Εικόνα3.3(β): Τεχνητός ύφαλος σε μορφή κιβωτίου 3.2 Οφέλη και πλεονεκτήματα τεχνητών υφάλων Η δημιουργία τεχνητών υφάλων με την παράλληλη σύσταση προστατευόμενης περιοχής όπου μπορεί να εφαρμοστεί μια σειρά διαχειριστικών μέτρων αποσκοπεί στον εμπλουτισμό της θαλάσσιας ζωής, στην αύξηση της βιοποικιλότητας και των αλιευτικών αποθεμάτων, όπως και στην επιστημονική έρευνα και στην ευαισθητοποίηση του κοινού για την προστασία της θαλάσσιας ζωής και γενικότερα του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Τα οφέλη που μπορούν να προκύψουν από την χρήση των τεχνητών υφάλων συνοψίζονται στα ακόλουθα: στην εύκολη και οικονομική επιτόπια κατασκευή χρησιμοποιώντας ένα πατενταρισμένο σύστημα καλουπιού 18

27 Εικόνα3.4: Παραδοσιακή μονάδα τεχνητών υφάλων σε καλούπι στην ευκολία και οικονομική παράταξη των μονάδων με πλεύση τους χρησιμοποιώντας τσάντες ανύψωσης, χωρίς την απαίτηση φορτηγίδων και γερανών Εικόνα3.5: Παράταξη τεχνητού υφάλου από πλωτές μονάδες στην παραλία στο γεγονός πως οι μονάδες μπορούν να σχεδιάζονται κατά παραγγελία ως βιότοπος για επιλεγμένα βενθικά είδη, συμπεριλαμβανομένων των εφαρμογών υδατοκαλλιέργειας και της μεταφύτευσης και της διάδοσης των κοραλλιών στη προστασία της ακτογραμμής από διάβρωση καθώς με την παρουσία τους μειώνεται η κυματική ενέργεια που προσπίπτει στην ακτή και η ένταση του παράκτιου κυματογενούς ρεύματος Οι βυθισμένοι κυματοθραύστες μπορούν να βοηθήσουν στη σταθεροποίηση των ακτών, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις δυσμενείς επιπτώσεις στις γειτονικές παραλίες. Υπάρχουν δύο μηχανισμοί με τους οποίους οι βυθισμένοι κυματοθραύστες μπορούν να βοηθήσουν στη σταθεροποίηση της ακτής: (α) με την εξασθένηση κύματος και (β) με την διάθλαση 19

28 κύματος.ένας βυθισμένος κυματοθραύστης με την χρήση τεχνητών υφάλων μπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε τα μεγαλύτερα κύματα να αναγκάζονται να θραυστούν, μειώνοντας την ενέργεια των κυμάτων που φτάνει στην ακτή. Αυτή η εξασθένηση κύματος προσδιορίζεται ποσοτικά από τον συντελεστή διάδοσης κύματος, όπου είναι ο λόγος του ύψους του διαδιδόμενου κύματος προς το ύψος του προσπίπτοντος κύματος. Λόγω της πολυπλοκότητας της θραύσης των κυμάτων, διεξάγονται δοκιμές φυσικών και αριθμητικών μοντέλων για τον προσδιορισμό των συντελεστών διάδοσης κύματος για διάφορους σχηματισμούς και υλικά κυματοθραύστη. Η θραύση των κυμάτων, γενικά αυξάνεται με την αύξηση του ύψους κύματος. Κατά τη διάρκεια περιόδων με μικρότερους κυματισμούς, παρατηρείται μικρή ή και καθόλου θραύση του κύματος, με τα κύματα να περνούν ανεπηρέαστα πάνω από τη βυθισμένη δομή. Αυτό επιτρέπει την εμφάνιση κανονικών παράκτιων διεργασιών υπήνεμα του υφάλου χωρίς διάσπαση, ελαχιστοποιώντας έτσι τις δυσμενείς επιπτώσεις στις γειτονικές παραλίες. Κατά τη διάρκεια περιόδων μεγαλύτερων κυμάτων, ο βυθισμένος κυματοθραύστης αναγκάζει τα κύματα να θραυστούν, μειώνοντας την ενέργεια των κυμάτων φτάνοντας στην ακτή και μειώνοντας έτσι τη διάβρωση των παραλιών. Ακόμα και αν τα κύματα δεν θραυστούν στη δομή τεχνητών υφάλων, μπορούν ακόμανα βοηθήσουν με τη σταθεροποίηση των ακτών λόγω των επιπτώσεων της διάθλασης των κυματισμών. Όταν η θραύση των κυμάτων γίνεται υπό γωνία προς την ακτογραμμή, δημιουργείται ένα ρεύμα το οποίο μπορεί να μεταφέρει άμμο κατά μήκος της ακτής. Όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία των κυμάτων προς την ακτογραμμή, τόσο μεγαλύτερα είναι τα μεγέθη του ρεύματος της ακτογραμμής και της παραλιακής μεταφοράς άμμου. Καθώς τα κύματα εισέρχονται στα ρηχά νερά, διαθλώνται και καμπτονται ώστε να γίνουν σχεδόν παράλληλα με την ακτογραμμή. Για τα κύματα που διέρχονται από επαρκώς ευρύχωρους και ρηχούς βυθισμένους κυματοθραύστες, αυτή η διάθλαση κυμάτων μπορεί να μειώσει το μέγεθος του ρεύματος και της μεταφοράς άμμου, μειώνοντας έτσι τις απώλειες άμμου από μια περιοχή.(lee E. Harris, 2006) 20

29 Εικόνα3.6: Αυξανόμενο πλάτος της παραλίας της Δομινικανής Δημοκρατίας από το 1998 (αριστερά) έως το 2001 (δεξιά) στη δυνατότητα αναδιάταξης της κατασκευής των τεχνητών υφάλων με σκοπό την επίτευξη της βέλτιστης λύσης στην βελτίωση του παράκτιου οικοσυστήματος με αύξηση της ποικιλομορφίας του βυθού, καθότι ο τεχνητός ύφαλος είναι σκληρή κατασκευή και αποτελεί υπόστρωμα για οργανισμούς που αναπτύσσονται σε βυθούς με βραχώδη σύσταση στην προστασία σημαντικών οικοσυστημάτων όπως τα λιβάδια της Posidoniaoceanica που αποτελούν, μεταξύ άλλων, σημαντικό αναπαραγωγικό βιότοπο και καταφύγιο ψαριών και άλλων οργανισμών Προσαρμοσμένα σχεδιασμένες μονάδες τεχνητών υφάλων, όπως το Reef Ball, έχουν σχεδιαστεί για να προσελκύουν και να παρέχουν βιότοπο για ψάρια, αστακούς και άλλα θαλάσσια είδη. Κάθε μονάδα τεχνητών υφάλων κατά μέσο όρο παράγει περίπου 180 κιλά βιομάζας ετησίως. Αξίζει να τονισθεί πως δημιουργήθηκε ένα ειδικό μίγμα από σκυρόδεμα που επιτρέπει την ανάπτυξη των μονάδων τεχνητών υφάλων τύπου Reef Ball εντός 24 έως 48 ωρών από την κατασκευή τους και με ειδικές συνθέσεις που μειώνουν το ph του σκυροδέματος ώστε να ταιριάζει με το φυσικό θαλασσινό νερό. Η εξισορρόπηση του ph και η μοναδική επιφάνεια με υφή των δομοστοιχείων διασφαλίζουν ότι οι προνύμφες των κοραλλιών και γενικώς η θαλάσσια ζωή μπορούν εύκολα να συνδεθούν με τις μονάδες ώστε να εξελιχθούν σε φυσικό βιολογικό ύφαλο.( 21

30 Εικόνα3.7: Τεχνητοί ύφαλοι παρέχουν ιδανικές συνθήκες βιοτόπου για την βενθική πανίδα Ένας ύφαλος είναι επίσης ένα ισχυρό και άμεσο σύστημα επανακατοίκισης που θα έχει εκτεταμένη εφαρμογή στα ύδατα οποιουδήποτε τύπου χωρίς να χρειάζεται συγκεκριμένες γεωμορφολογικές συνθήκες, καθώς θα μπορούσε να βελτιώσει τις συνθήκες του τοπικού περιβάλλοντος δημιουργώντας από μόνο του τα οξυγονωμένα ρεύματα και μια ιδανική υδροδυναμική.ο τεχνητός ύφαλος θα έχει ένα υδατοστεγές στρώμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφύτευση κοραλλιών με ρυθμό επιβίωσης πάνω από 60% που επιτρέπει την ανάπτυξη όλων των μορφών θαλάσσιας ζωής σε αρμονία, με τη σύνθεση μιας παγκόσμιας αλυσίδας τροφοδοσίας θαλάσσιου αποθέματος.(h. Pickering, D. Whitmarsh, 1997) Εικόνα3.8: Ανάπτυξη της βιοποικιλότητας με την δημιουργία τεχνητών υφάλων 22

31 (α) (β) Εικόνα3.9(α,β): Αναπαραγωγή θαλάσσιων οργανισμών(π.χ. κοραλλιών, ψαριών, κ.λ.π.) με την δημιουργία τεχνητών υφάλων στην ανάκαμψη των ιχθυοαποθεμάτων, με την αύξηση της αφθονίας, του μεγέθους και της ηλικίας των ψαριών στην προστατευόμενη περιοχή. Τα έργα και η επιλογή των υλικών κατασκευής αυτών θα πρέπει να αποτελούν αρμονική παρέμβαση στο θαλάσσιο περιβάλλον με το οποίο και θα αναπτύξουν μία δυναμική σχέση. Η μορφή των έργων θα μεταβληθεί σε βάθος χρόνου, εξαιτίας δύο βασικών διεργασιών: α) της βιοδιάβρωσης και β) της αποίκισης. Κατά συνέπεια η επιλογή των υλικών κατασκευής θα πρέπει να επιτρέπει τις δύο παραπάνω φυσικές διεργασίες. Επιπλέον, τα έργα θα πρέπει να έχουν μία σειρά από κοιλότητες, οι οποίες θα πρέπει να είναι σε θέση να προσφέρουν ενδιαίτημα σε θαλάσσιους οργανισμούς με κρυπτική συμπεριφορά, όπως είναι για παράδειγμα το χταπόδι ή η σμέρνα.(h. Pickering, D. Whitmarsh, 1997) στην αύξηση της παραγωγής και της διασποράς των παραγόμενων προνύμφων και νεαρών ατόμων σε γειτονικές περιοχές. 23

32 Εικόνα3.10: Μεταφορά προνύμφων, νεαρών ατόμων και βιομάζας σε γειτονικές από την προστατευόμενη περιοχή στην αύξηση της αλιευτικής βιομάζας στην ανάπτυξη εναλλακτικών μορφών τουρισμού. Προκύπτει η δυνατότητα δημιουργίας καταδυτικού τουρισμού και κινήτρων εισόδου νέων μελών στο χώρο της αυτόνομης κατάδυσης αναψυχής. Ακόμημπορεί να οδηγήσει έναν καινοτόμο τρόπο έκθεσης έργων τέχνης όχι σε συμβατικούς χώρους αλλά υποθαλάσσια. Αλληλεπιδρούν τα έργα με το φυσικό περιβάλλον, παρουσιάζοντας μια δυναμική διάσταση, αλλά και δίνοντας στους θαλάσσιους οργανισμούς τη δυνατότητα ενός νέου διαθέσιμου υποστρώματος και ενδιαιτήματος. (α) (β) Εικόνα3.11 (α,β): Ανάπτυξη καταδυτικού τουρισμού λόγω την ύπαρξη τεχνητών υφάλων 24

33 Εικόνα3.12: Αεροφωτογραφία των 5 σειρών τεχνητών υφάλων στην Antigua Τα οφέλη από τη σύσταση τέτοιων περιοχών δεν είναι άμεσα αλλά χρειάζονται κάποιο χρόνο ώστε να αναπτυχθεί ζωή, που περιλαμβάνει διαδοχική εποίκιση των ειδών, προσαρμογή τους στην περιοχή, κ.λ.π. Ως παράδειγμα αναφέρεται πως σε μια θαλάσσια προστατευόμενη περιοχή στην Ισπανία χρειάστηκαν περίπου τρία χρόνια για να αρχίσουν να διαφαίνονται τα αποτελέσματα της λειτουργίας και αποδοτικότητας των μέτρων διαχείριση που είχαν εφαρμοσθεί. 3.3 Τύποι τεχνητών υφάλων Οι τεχνητοί ύφαλοι έχουν την δυνατότητα να κατασκευαστούν από τυποποιημένα καλούπια με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό αφού μπορούν έτσι να προσαρμοστεί ο ύφαλος για συγκεκριμένες κάθε φορά ανάγκες. Η εφαρμοσμένη μηχανική, η βιοτεχνολογία, η εφαρμοσμένη επιστήμη, η παρακολούθηση, η τοπική προσαρμογή και η μακροπρόθεσμη επαναλαμβανόμενη επιτυχία αποτελούν στοιχεία της επιτυχούς οικοδόμησης των υφάλων.(m. Baine, 2001) Standard Style Το τυποποιημένο μέγεθος και σχήμα έχειτην μικρότερη ποσότητα σκυροδέματος που μπορεί να μπειστο νερό για το μέγεθός τους ενώ παράλληλα οι δομές τους παραμένουν πρακτικά σταθερές. Είναι στην πραγματικότητα πιο σταθερός τύπος από έναν συμπαγή κύβο 25

34 σκυροδέματος στο ίδιο μέγεθος. Το τυποποιημένο στυλ είναι επίσης το πιο εύκολο στη χρήση, πιο εύκολο να χτιστεί και μπορεί να επιπλέει με μια εσωτερική κύστη. Για το 80% όλων των έργων κατασκευής υφάλων, αυτό είναι το στυλ επιλογής τόσοέχοντας κριτήρια οικονομίας, αποδοτικότητας, σταθερότητας και ευκολίας κατασκευής / ανάπτυξης. Κανένας σχεδιασμός δεν έχει δοκιμαστεί και αποδειχθεί. Θεωρείται ο προεπιλεγμένος επιστημονικός έλεγχος για την επιστήμη τεχνητών υφάλων, επειδή η χρήση του κανονικού στυλ είναι τόσο πανταχού παρούσα. ( Εικόνα 3.13: Τεχνητός ύφαλος τύπου Standard Style Layer Cake Style Είναι βαρύς σαν κατασκευή και λίγο δύσκολο στο χειρισμό, αλλά για πολλά έργα εάν υπάρχει ο σωστός εξοπλισμός δεν θα υπάρχει πρόβλημα. Αυτό το σχέδιο έχει τις ρίζες του στα σχέδια του Harold Hudson. Ο Harold είναι γνωστός ως "The Doctor Reef" και ήταν πρωτοπόρος στον τομέα της κοραλλιογενούς φύτευσης και των σχεδιασμένων τεχνητών υφάλων. Έχει κατασκευαστεί ένας τέτοιου τύπου τεχνητός ύφαλος στα νησιά Cayman.( 26

35 Εικόνα 3.14: Τεχνητός ύφαλος τύπου Layer Cake Style Lobster Cake Style Αυτός ο τύπος έχει σχεδιαστεί με λεπτά στρώματα στην κορυφή και προοδευτικά μεγαλύτερα ελάσματα στο κάτω μέρος. Η ιδέα είναι να εγκατασταθεί ο αστακός των προνυμφών (χρησιμοποιείται για τη μελέτη των πληθυσμών των προνυμφών του αστακού) και να παρέχει κοιλότητες για κάθε διαδοχικό στάδιο ανάπτυξης. Επιπλέον, το εσωτερικό κάθε πέλματος είναι μεγαλύτερο από το άνοιγμα, αφήνοντας τους αστακούς να σχηματίσουν έναν κύκλο γύρω από το κέντρο με την κεραία να κολλάει έξω για να υπερασπιστεί το χταπόδι και τις επιθέσεις καρχαριών. Αυτός ο σχεδιασμός είναι αρκετά ειδικός για τα είδη και απαιτεί επιστημονική μελέτη πριν από την ανάπτυξη για να εκτιμηθεί πού είναι οι άκρες των προνυμφών στη στήλη νερού. Υπάρχουν πολλές ειδικές προσαρμογές που βασίζονται στις εκάστοτε ανάγκες, όπως ένας κεντρικός σωλήνας τροφοδοσίας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ρηχές εγκαταστάσεις υδατοκαλλιέργειας.( Εικόνα 3.15: Τεχνητός ύφαλος τύπου LobsterCakeStyle 27

36 Stalactites Style Αποτελεί μια τροποποίηση των Layer Cakes με προηγμένες τεχνικές για να δημιουργηθούν σταλακτίτες στους κενούς χώρους. Αυτή η τεχνική μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε υβριδικές σφαίρες τυποποιημένων τεχνητών υφάλων.( Εικόνα 3.16: Τεχνητός ύφαλος τύπου Stalactites Style Stalagmite Style Είναι το καλούπι του Cake Layer ανάποδα και χρησιμοποιείται η μέθοδος Stalactites για να παράγονται προς τα πάνω σταλαγμίτες που μιμούνται κορμούς διακλάδωσης. Αυτά απαιτούν οπλισμό από ίνες γυαλιού για αντοχή.( Εικόνα 3.17: Τεχνητός ύφαλος τύπου Stalagmite Style 28

37 Predator Exclusion Παρέχει ο τύπος αυτός μεγαλύτερη ασφάλεια για νεαρά ψάρια. ( Εικόνα 3.18: Τεχνητός ύφαλος τύπου Predator Exclusion Net Deterrent Styles Η παράνομη τράτα είναι κοινή απειλή για τους υφάλους, ειδικά σε χώρες όπου οι μέτρα εφαρμογής είναι περιορισμένα. Μεγαλύτεροι τεχνητοί ύφαλοι συνήθως επαρκούν για να αποτρέψουν τα παραδοσιακά δίχτυα, αλλά για τις μεγαλύτερες εμπορικές μηχανότρατες μερικές φορές χρειάζεται περισσότερη δύναμη για να σταματήσουν. Οι τύποι που παρουσιάζονται παρακάτω είναι χρήσιμοι για να αρπάξουν τα δίχτυα, ενώ τα διάφορα στυλ αγκύρωσης συνδυάζονται συχνά με αυτά τα σχέδια για τα μεγαλύτερα δίχτυα.( 29

38 Εικόνα 3.19: Τεχνητός ύφαλος τύπου Net Deterrent Styles Sea grass (Requires mold inserts) Με τη δημιουργία μιας ειδικής βάσης, μπορούν να δημιουργηθούν τεχνητοί ύφαλοι που ξεχωρίζουν από το δάπεδο της θάλασσας και επιτρέπουν στο φως να διεισδύσει για να διατηρήσει ζωντανά τα φυτά της θάλασσας επιτρέποντας την ανάπτυξη χλοοτάπητα θαλάσσιου γρασιδιού όταν χρειάζεται.( 30

39 Εικόνα 3.20: Τεχνητόςύφαλοςτύπου Sea grass (Requires mold inserts) Abalone Surface Παρόλο που οι τυποποιημένοι τεχνητοί ύφαλοι χρησιμοποιούν μια τραχιά επιφάνεια για να βοηθήσουν στην πρόσληψη κοραλλιών, μπορούν να γίνουν λείες επιφάνειες για να φιλοξενήσουν καλύτερα κάποια επιφανειακά ζώα όπως το Abalone.( Εικόνα 3.21: Τεχνητός ύφαλος τύπου Abalone Surface 31

40 Oyster Surface Τα στρείδια ή τα κελύφη της αχιβάδας μπορούν να ενσωματωθούν στην επιφάνεια των τεχνητών υφάλων για να δημιουργήσουν επιφάνειες που είναι καλύτερες για την πρόσληψη στρειδιού.( Εικόνα 3.22: Τεχνητός ύφαλος τύπου Oyster Surface Custom Sculptures Οι τεχνολογίες τεχνητών υφάλων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία προσαρμοσμένων σχημάτων και ακόμη και γλυπτών.( Εικόνα 3.23: Τεχνητός ύφαλος τύπου Custom Sculptures 32

41 Red Mangrove Planter Style Χρησιμοποιείται οποιοδήποτε μέγεθος τεχνητού υφάλου επενδεδυμένο με λινάτσα και γεμάτο με μαγκρόβιο κοπριά και λιπάσματα για να χρησιμεύσει ως ένα σταθερό δοχείο για να ξεκινήσετε κόκκινα φυτά μαγγρόβια.( Εικόνα 3.24: Τεχνητός ύφαλος τύπου Red Mangrove Planter Style Fiberglass Rebar Anchors Η ράβδος από γυαλί είναι η άγκυρα επιλογής σε σκληρό πυθμένα όπου ο κίνδυνος οριζόντιας κίνησης είναι μεγαλύτερος. Συνήθως, διάμετρος 5 βολίων (5/8 ") είναι διάτρητη ή σφυρηλατημένη στο δάπεδο της θάλασσας σε γωνία περίπου 70 μοιρών. Τα περισσότερα έργα που χρησιμοποιούν αυτό το στυλ αγκυροβόλησης ενσωματώνουν 4 προεκτάσεις αγκίστρωσης και αποσκοπούν στην τοποθέτηση τουλάχιστον 2 αντίθετων ράβδων άγκυρες σε κάθε ύφαλο. Οι οπές αγκυροβολίας δημιουργούνται με τη χρήση σωλήνα PVC στη βάση των καλουπιών που αφαιρούνται πριν το σκυρόδεμα τεθεί πλήρως. Στα σχέδια όπου αναμένεται οριακή οριζόντια κίνηση αναμένεται ένα ενιαίο κομμάτι οπλισμού τοποθετημένο στην κεντρική οπή πυθμένα. Χρησιμοποιείται τυποποιημένο σκυρόδεμα με επένδυση από χάλυβα εποξειδικής επίστρωσης όταν δεν υπάρχει διαθέσιμη ράβδος fiberglass αλλά η αναμενόμενη διάρκεια ζωής του σιδερένιου οπλισμού είναι πολύ μικρότερη από την αναμενόμενη διάρκεια ζωής ενός υφάλου, έτσι ο οπλισμός πρέπει να θεωρείται προσωρινή επιλογή.( 33

42 Εικόνα 3.25: Τεχνητός ύφαλος τύπου Fiberglass Rebar Anchors Horizontal Stabilizer Feet Για να μειώθει η οριζόντια μετακίνηση σε περιοχές υψηλής έντασης τοποθετούνται στη βάση του υφάλου «πόδια» σταθεροποίσης. Το σχήμα του υποστυλώματος καθορίζεται από τη σκληρότητα και τον τύπο του πυθμένα. Ο παχύτερος κώνος προς τα αριστερά χρησιμοποιήθηκε σε μαλακότερα ιζήματα ενώ η ακίδα στα δεξιά χρησιμοποιήθηκε σε πολύ σκληρά ιζήματα. Οι αιχμές πρέπει να ενισχυθούν εκ νέου με ράβδο από γυαλί.( 34

43 Εικόνα 3.26: Τεχνητός ύφαλος τύπουhorizontal Stabilizer Feet Anti-Trawling Piles Το σκυρόδεμα ή τα χαλύβδινα στηρίγματα μπορούν να εισαχθούν με τζετ ή κατά τη διάρκεια της κατασκευής ώστε να δημιουργήσουν υφάλους που είναι ανθεκτικοί ή μπορούν να βλάψουν τα δίχτυα τράτας.( Εικόνα 3.27: Τεχνητός ύφαλος τύπουanti-trawling Piles Extended Bottom Στον τύπο αυτό προστίθεται σκυρόδεμα οποιουδήποτε σχήματος για να αυξηθεί το βάρος, να μειώσετε την καθίζηση σε μαλακό πυθμένα ή να δημιουργηθεί χώρος για τα απορρίμματα σκυροδέματος ή άλλων προϊόντων όπως θραύσματα ελαστικών. ( 35

44 Εικόνα 3.28: Τεχνητός ύφαλος τύπουextended Bottom 3.4 Εφαρμογές τεχνητών υφάλων Οι τεχνητοί ύφαλοι έχουν τοποθετηθεί στα ευρωπαϊκά ύδατα εδώ και περίπου 30 χρόνια. Η πλειοψηφία αυτών διαδραματίζει πλέον πολύ σημαντικό ρόλο στην προστασία πολύτιμων θαλάσσιων ειδών της Μεσογείου από την ανεξέλεγκτη αλιεία. Μέχρι πρόσφατα, η κατασκευή υφάλων πραγματοποιούνταν σε τοπικό επίπεδο, σε ορισμένες περιπτώσεις χωρίς εθνική συνεργασία ή διεθνή συνεργασία. Αυτό αλλάζει το 1991, όπου οι Ιταλοί επιστήμονες τεχνητών υφάλων δημιούργησαν μια εθνική ομάδα υφάλων για την ενθάρρυνση της σύνδεσης μεταξύ των ερευνητικών ομάδων, καθώς και οι Ισπανοί που την δημιούργησαν το Υπάρχει ακόμη και μια ένωση τεχνιτώνγια τους τεχνητούς υφάλους στη Μεσόγειο. Η έρευνα στην Ευρώπη έχει φθάσει σε ένα στάδιο όπου οι επιστημονικές προτεραιότητες για το μέλλον πρέπει να αναπτυχθούν με βάση την προηγούμενη έρευνα και εμπειρία. Αυτός είναι ο στόχος και ο λόγος για τη δημιουργία, το 1995, του Ευρωπαϊκού Δικτύου Έρευνας Τεχνητών (European Artificial Reef Research Network, EARRN) που χρηματοδοτείται από το πρόγραμμα «AIR» της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Οι τεχνητοί ύφαλοι που έχουν πλέον λάβει τυπική άδεια και έχουν αναπτυχθεί στη Φινλανδία, τη Γαλλία, την Ελλάδα, το Ισραήλ, την Ιταλία, τη Μάλτα, την Πολωνία, την Πορτογαλία, τη Ρουμανία, την Ισπανία, την Ολλανδία, την Τουρκία, την Ουκρανία και το Ηνωμένο Βασίλειο έχουν ιδιαίτερο ενδοαφέρον, παρόλο που δεν έχουν τοποθετηθεί μέχρι στιγμής ειδικές κατασκευές ύφαλων. Η Νορβηγία έχει αναπτύξει πειραματικές μονάδες σκυροδέματος και ενδιαφέρεται για την ιδέα των «rigs-toreefs».(jensen, A. C., 2002) 36

45 Εικόνα 3.29: Τεχνητοί ύφαλοι στην Ευρώπη Ηνωμένο Βασίλειο Τέσσερις άδειες θαλάσσιων τεχνητών υφάλων υπάρχουν στο Ηνωμένο Βασίλειο: ο κόλπος Poole (στην κεντρική νότια αγγλική ακτή που αναπτύχθηκε τον Ιούνιο του 1989), η Torness (στα νότια της ακτής της Σκωτίας το 1984), Loch Linne (στη δυτική ακτή της Σκωτίας, 2001) και Salcombe (νοτιοδυτική Αγγλία, όπου τοποθετήθηκε φυσικός βράχος 2000). Ο ύφαλος του Poole Bay αναπτύχθηκε ως πείραμα υλικού-δοκιμής. Ο ύφαλος αποτελούταν αρχικά από μονάδες κατασκευασμένες από μπλοκ σταθεροποιημένης τέφρας ψεκασμού καυσίμου (PFA), ένα υλικό από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με άνθρακα δεσμευμένους με μονάδες ελέγχου τσιμέντου, αδρανών και σκυροδέματος. Το 1998 προστέθηκαν και μονάδες ελαστικών. Ο ύφαλος παρακολουθείται συνεχώς για να ερευνηθεί ο βιολογικός αποικισμός και η τύχη των βαρέων μετάλλων που δεσμεύονται μέσα στον άνθρακα. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα βαρέα μέταλλα είναι ασφαλή εντός των ογκόλιθων, τα ελαστικά είναι αποδεκτό υλικό ύφαλων, ο επιφανειακός αποικισμός είναι γρήγορος και ότι οι υφάλoι παρέχουν ένα αρκετά καλό οικοσύστημα για τους αστακούς και άλλα εμπορικά οστρακοειδή. 37

46 Ο ύφαλος Torness κατασκευάστηκε από πετρώματα που προέρχονται από την κατασκευή πυρηνικού σταθμού. Ωστόσο έχει αποδειχθεί ότι επηρεάζει τους τοπικούς πληθυσμούς γάδου (Gadus morhua) που χρησιμοποιούν πιθανώς τον ύφαλο ως καταφύγιο και όχι ως πηγή τροφής. Ο πληθυσμός του τοπικού αστακού (Homarus gammarus) μπορεί να έχει ενισχυθεί, ενώ ο αριθμός των βρώσιμων αλιευμάτων καβουριού δεν φαίνεται να έχει επηρεαστεί ενώ η παρουσία των μακρο-ασπόνδυλων, όπως οι αχινοί και οι αστερίες, αντικατοπτρίζει το βιότοπο που παρέχει ο ύφαλος. Οι συγγραφείς υπογραμμίζουν τη σημασία μιας εκτεταμένης περιόδου έρευνας στην αξιολόγηση της επιρροής των ύφαλων στα αλιεύματα. Ο ύφαλος Loch Linne κατασκευάζεται από μπλοκ που σχηματίζονται από κονίαμα σκόνης λατομείων που σταθεροποιείται με τσιμέντο, ανακυκλώντας αποτελεσματικά ένα αδρανές υλικό σε έναν τεχνητό ύφαλο. Το έργο ξεκίνησε αναπτύσσοντας το μπλοκ ύφαλων το 2001 και η ανάπτυξή του συνεχίστηκε για αρκετά χρόνια. Αφού ολοκληρωθεί, ο ύφαλος θα έχει τόνους υλικού που θα αναπτυχθεί σε 24 μονάδες. Η έρευνα έχει επικεντρωθεί στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της δομής των υφάλων και της θαλάσσιας πανίδας (με έμφαση στους αστακούς) και της χλωρίδας και των επιδράσεων στο φυσικό περιβάλλον. Υπάρχειεπίσης ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη δημιουργία υφάλων για σερφ και του καταδυτικού τουρισμού. Ο πρώτος ύφαλος καταδύσεων SCUBA εγκρίθηκε το 2001 και επιτρέπεται, με την παροχή οικονομικής υποστήριξης, να βρίσκεται κοντά στο λιμάνι του Plymouth. Ιταλία Η Ιταλία έχει σημειώσει αξιοσημείωτη δραστηριότητα στην εφαρμογή τεχνητών υφάλου. Οι Ιταλοί ήταν μεταξύ των πρώτων χρηστών τεχνητών υφάλων στην Ευρώπη και είναι καλά οργανωμένοι σε εθνικό επίπεδο. Τα κυριότερα έργα τους είναι τα εξής: Loano τεχνητός υφάλων: Ένα σύστημα «αντι-αλιείας» αναπτύχθηκε στη θάλασσα της Λιγουρίας το 1986 για την προστασία του φυσικού περιβάλλοντος, ιδίως των Posidonia beds, από τα δίχτυα της τράτας. Η αλιεία με τράτα απαγορεύεται σε ύδατα μικρότερα των 50 μέτρων στη δυτική Μεσόγειο (Γαλλία, Ιταλία και Ισπανία) και 100 μέτρα από τις βόρειες ισπανικές ακτές. Μάλιστα οι ύφαλοι έχουν αποδειχθεί ότι είναι αποτελεσματικοί στην πρόληψη της παράνομης αλιείας με τράτες, καθώς και στην παροχή κατάλληλων οικισμών για τα ψάρια. CENMARE Τέφρα άνθρακα για την δημιουργία τεχνητών υφάλων. Στα τέλη της δεκαετίας του 1980 και στις αρχές της δεκαετίας του 1990, αναπτύχθηκε ενδιαφέρον για την εποικοδομητική χρήση αποβλήτων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής (Pulverized Fuel 38

47 Ash, PFA) για την κατασκευή υφάλων στην Ιταλία. Όπως και στο Ηνωμένο Βασίλειο, δόθηκε μεγάλη έμφαση στην περιβαλλοντική καταλληλότητα αυτού του υλικού και πραγματοποιήθηκε μια μεγάλη δοκιμή το 1990 και το Ο επιφανειακός οικισμός στις δομές τέφρας αποδείχθηκε μεγαλύτερος σε ποσότητα και διαφορετικός (μπλοκ από σκυρόδεμα. Οι μετρήσεις βιομάζας επιβεβαίωσαν τις ποιοτικές και ποσοτικές διαφορές που παρατηρούνται στους βιολογικούς δείκτες μεταξύ επιφανειακών κοινοτήτων. Δεδομένου του βιολογικού αποικισμού και της φυσικής και χημικής σταθερότητας, το PFA θεωρήθηκε κατάλληλο υλικό για κατασκευή υφάλων. Fregene τεχνητός ύφαλος. Εφαρμόζεται 9 χιλιόμετρα από τον ποταμό Τίβερη, ο ύφαλος αυτός υπόκειται σε σοβαρή εκτόξευση και έχει μελετηθεί κυρίως για να αποκτηθεί μια εικόν αγια τον τρόπο με τον οποίο τα ψάρια και οι επιφανειακές κοινότητες αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Η ανάπτυξη της κοινότητας των ιζημάτων θεωρείται βασικό σημείο στην εξέλιξη του υφάλου. Βορειοδυτική Σικελία (κόλπος Castellammare, κόλπος του Παλέρμο και κόλπος Carni). Οι ύφαλοι αυτοί έχουν τοποθετηθεί από το 1982 και μετά και οι Riggio et al. (2000) αξιολόγησαν τον βενθικό αποικισμό, τις αλιευτικές αποδόσεις και την τροφική σχέση μεταξύ κατοικούντων ιχθύων και βένθους στην περιοχή των υφάλων. Ο βενθικός οικισμός επηρεάστηκε έντονα από την ποιότητα του νερού που κυμαίνεται από ολιγοτροφική έως θολερό / ευτροφική. Οι διαφορές ήταν πιο έντονες στην κάλυψη των φυκών, η οποία ήταν υψηλή σε ολιγοτροφικά νερά ενώ δεν υπήρχε στα θολά ύδατα. Ο αριθμός των ειδών ήταν υψηλότερος στην περιοχή των υφάλων παρά στις περιοχές ελέγχο επίσης, οι αποδόσεις της αλιείας ήταν ελαφρώς υψηλότερες. Αδριατική θάλασσα Υπάρχουν τουλάχιστον 11 τεχνητοί ύφαλοι κατά μήκος της ιταλικής ακτής της Αδριατικής (Bombace et al., 2000). Οι επτά από αυτές (Cattolica, Porto Garibaldi 1, Portonovo 1 και 2, Porto Recanati, Ρίμινι, Senigallia) χρησιμεύουν ως τα καλύτερα ευρωπαϊκά παραδείγματα μέχρι σήμερα των υφάλων που παρείχαν επιτυχημένες εμπορικές συγκομιδές, ιδιαίτερα των δίθυρων που χρησιμοποιούνται τόσο από τους αλιείς όσο και από τους υδατοκαλλιεργητές. Ο ύφαλος του Porto Recanati, που αναπτύχθηκε το 1974, ήταν ο πρώτος ιταλικός ύφαλος που σχεδιάστηκε επιστημονικά. Τα συνολικά επιστημονικά αποτελέσματα συνοψίζονται ως εξής: α) Ο πλούτος των ειδών, η ποικιλία των ειδών, καθώς και η αφθονία των ψαριών αυξήθηκαν μετά την ανάπτυξη των υφάλων. 39

48 (β) Τα υψηλότερα ποσοστά αλίευσης ιχθύων αναφέρθηκαν από τους υφάλους σε σύγκριση με μη προστατευόμενες περιοχές. (γ) Η συγκρότηση ιχθύων στους υφάλους κυμάνθηκε εποχιακά. Οι χαμηλότεροι αριθμοί και ποικιλότητα καταγράφηκαν γενικά το χειμώνα, όταν τα περισσότερα είδη μεταναστεύουν σε βαθύτερα, θερμότερα νερά. δ) Οι αλιευτικοί πόροι φαίνεται να αντισταθμίζονται από τη σημαντική μείωση σε σύγκριση με τα αποθέματα σε περιοχές χωρίς ύφαλο. Κόλπος της Τεργέστης Μελετήθηκαν συγκεκριμένες πυραμίδες από το χώρο του εργαστηρίου θαλάσσιας βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Τεργέστης το 1988, για την παροχή δεδομένων για τον οικισμό και τον αποικισμό του περφιγίου και άλλων οικολογικών παραμέτρων. Μονακό Η ανάπτυξη των υφάλων άρχισε το 1979 στην υποθαλάσσια περιοχή του Μονακό, περιοχή κοντά στην ακτή που προστατεύτηκε το 1976 για να σταματήσει η προοδευτική καταστροφή του λιβαδιού της Ποσειδωνίας. Οι αριθμοί των ψαριών αυξήθηκαν όταν οι μονάδες υφάλων συγκροτήθηκαν μαζί και όχι τοποθετημένες σε σχετική απομόνωση. Μια δεύτερη περιοχή ορίστηκε το 1986 για να προστατεύσει τη μοναδική κοραλλιογενή κλίση στο Πριγκιπάτο δίνοντας έμφαση στην ανάπτυξη τεχνητών υφάλων για την καλλιέργεια κόκκινου κοραλλιού. Τα κόκκινα κοράλλια μεταφυτεύθηκαν από τον πληθυσμό με φυσική κλίση και η επιβίωση μεγιστοποιήθηκε όταν μια εποξική ρητίνη χρησιμοποιήθηκε για την προσάρτηση των κοραλλιών στα τοιχώματα του τσιμεντένιου σπηλαίου. Ένας μεταγενέστερος σχεδιασμός, με τη χρήση ινών από γυαλί, για τη βελτίωση της κυκλοφορίας του νερού μέσα στο σπήλαιο καθώς και για την καλύτερη πρόσβαση του δύτη στα κοράλλια αναπτύχθηκε το Γαλλία Η δραστηριότητα άρχισε στα τέλη της δεκαετίας του 1960 και στις αρχές της δεκαετίας του 1970 στις ακτές τόσο του Ατλαντικού όσο και της Μεσογείου, αρχικές κατασκευές αποτελούμενες από παλιά σώματα αυτοκινήτων και ελαστικά. Ενώ τα ελαστικά χρησιμοποιήθηκαν σε μεταγενέστερους υφάλους του Ατλαντικού, το σκυρόδεμα έγινε το κατασκευαστικό υλικό που επιλέχθηκε στη Μεσόγειο. Μεγάλο μέρος της ανάπτυξης κατά τα τελευταία 20 χρόνια επικεντρώθηκε στις μεσογειακές ακτές, με 14 υφάλους, περίπου m3 υλικού, που υπάρχουν σήμερα για την προστασία των οικοτόπων και την ανάπτυξη των τοπικών αλιευτικών συμφερόντων. Μετά από πιλοτικά πειράματα, το 1985 αναπτύχθηκαν 18 40

49 000 m3 υλικού υφάλων σε πέντε υφάλους από τη δυτική ακτή (περιοχή Languedoc- Roussillon) για την προστασία των στατικών αλιευτικών εργαλείων και των παραγαδιών από την παράνομη αλιεία με τράτες, καθώς και την προώθηση της θαλάσσιας ζωής. Στις κατασκευές χρησιμοποιήθηκαν φυσικές πυραμίδες με οπλισμένο βράχο και σκυρόδεμα. Ο εκτεταμένος αποικισμός από στρείδια, ψάρια και αστακούς σε ορισμένους υφάλους αναφέρθηκε από τον Tocci (1996). Πορτογαλία Έχουν ξεκινήσει δύο προγράμματα, ένα από τα νησιά της Μαδέρας και ένα από την ηπειρωτική χώρα. Οι ύφαλοι της Μαδέρας βρίσκονται σε αναπτυξιακό στάδιο. Οι δοκιμές που ξεκίνησαν το 1983 χρησιμοποιούσαν σώματα αυτοκινήτων, ελαστικά και ξύλινα σκάφη για την ενίσχυση της συγκομιδής της αλιείας. Έχει ξεκινήσει ένα πρόγραμμα για την ανάπτυξη μονάδων υφάλων ύστερα από την βασική αξιολόγηση της ποικιλομορφίας των ψαριών και της βιομάζας. Στην ενδοχώρα, η έρευνα αρχικά επικεντρώθηκε σε ένα πιλοτικό πρόγραμμα με δύο υφάλους από την Ria Formosa, ένα σημαντικό σύστημα εκβολών ποταμών στην ακτή του Αλγκάρβε κοντά στο Faro. Οι στόχοι ήταν να εκτιμηθεί το αντίκτυπο σε οικολογικό επίπεδο της αλιευτικής απόδοσης και να προσδιοριστεί η χρησιμότητά τους ως μέσο για τη διαχείριση των αποθεμάτων ιχθύων και για την αύξηση των παράκτιων πόρων. Το πείραμα περιελάμβανε δύο τύπους υφάλων: έναν «ύφαλο παραγωγής» και έναν «ύφαλο εκμετάλλευσης». Ο ύφαλος παραγωγής (735 μονάδες πλέγματος σκυροδέματος κάθε 2.7 m3) αναπτύχθηκε για να παρέχει καταφύγιο για νεαρά είδη που μεταναστεύουν από τη λιμνοθάλασσα σε ανοιχτά παράκτια ύδατα. Ο ύφαλος εκμετάλλευσης (20 δομές σκυροδέματος σε δύο μεγέθη, 130 m3 και 174 m3) τοποθετήθηκε περαιτέρω από το στόμιο της λιμνοθάλασσας για να συγκεντρώσει τα ψάρια. Οι δομές ήταν επιτυχείς, επειδή ήταν σταθεροί από φυσική άποψη και ανέπτυξαν μια επιδημική κοινότητα μέσα σε μήνες. Τα αποτελέσματα οδήγησαν στην ανάπτυξη ενός πολύ μεγαλύτερου συστήματος υφάλων για εμπορική εκμετάλλευση, το οποίο ήταν πλήρως λειτουργικό μέχρι τα τέλη του Το συγκρότημα αυτό θα περιλαμβάνει μια περιοχή 35 χιλιόμετρα θαλάσσιου βυθού από την ακτή του Αλγκάρβε, χρησιμοποιώντας πάνω από μονάδες με συνολικό βάρος τόνων και θα είναι το μεγαλύτερο σύστημα τεχνητών υφάλων στην Ευρώπη. Η δομή αναμένεται επίσης να αυξήσει την βιομάζα και την ποικιλομορφία της περιοχής και μπορεί να αποτελέσει το επίκεντρο των καταδύσεων αναψυχής καθώς και των χώρων έρευνας. 41

50 Ισπανία Η εκτεταμένη δραστηριότητα κατασκευής των υφάλων σε ολόκληρη την Ισπανία και τα νησιά της είναι συντονισμένη από την εθνική κυβέρνηση με σημαντική συμβολή της τοπικής κυβέρνησης και 50% της χρηματοδότησης από την ΕΕ στις περισσότερες περιπτώσεις. Τουλάχιστον 57 ύφαλοι έχουν κατασκευαστεί στα ισπανικά ύδατα, μερικές περιοχές αρκετών τετραγωνικών χιλιομέτρων, κυρίως με την προστασία των ενδιαιτημάτων (αντι-αλιεία με τράτες) ή / και με τη βελτίωση της βιοτεχνικής αλιείας ως κύριους στόχους. Όλοι οι ύφαλοι δεν υπόκεινται σε επιστημονική παρακολούθηση, αλλά αξίζουν να σημειωθούν τρεις τομείς. Balearic Οι ύφαλοι αναπτύχθηκαν γύρω από τα νησιά Μινόρκα, Μαγιόρκα, Ίμπιζα και Φορμεντέρα μεταξύ 1989 και 1991 για την επιβολή της νομοθεσίας κατά της αλιείας με τράτες και για την εξέταση του δυναμικού τους για την ενίσχυση αυτής. Η επιστημονική αξιολόγηση περιελάμβανε αξιολόγηση της αποικιοκρατίας από βενθικούς οργανισμούς και την παρουσία και αφθονία των ειδών γύρω από τους υφάλους. Οι κοινότητες των ειδών σχηματίστηκαν γύρω από τις μονάδες ύφαλων τους πρώτους 12 μήνες μετά την ανάπτυξη και παρέμειναν σχετικά σταθερές στη συνέχεια. Οι αρχικές έρευνες στα ύδατα της Ιβηρικής Χερσονήσου έδειξαν ότι μέχρι και το 48% των Posidonia oceanica έδειξε σημάδια μηχανικής βλάβης από τράτες. Τα εκτεταμένα πεδία των υφάλων θεωρήθηκαν ως η πιο ελπιδοφόρα προσέγγιση για την αποτροπή της παράνομης αλιείας με τράτες στο θαλάσσιο απόθεμα του Tabarca και του El Campello. Κανάριοι Νήσοι Τόσο τεχνητοί ύφαλοι όσο και συσκευές που προσελκύουν ψάρια έχουν αναπτυχθεί γύρω από τις Κανάριες Νήσους. Τα περισσότερα επιστημονικά δεδομένα προέρχονται από έναν ύφαλο που αναπτύχθηκε από το Gran Canaria το 1991 στον κόλπο Santa Agueda, μετά από έρευνες βάσης το 1989 (Haroun et al., 1994). Ο ύφαλος περιλαμβάνει 84 μονάδες σκυροδέματος (σε 5 σχέδια, σειρά 2-14 t, 2-36 m3) σε έκταση m2. Οι έρευνες μετά την εγκατάσταση (14 μήνες) έδειξαν ότι τα ψάρια από κοντινούς φυσικούς υφάλους είχαν αποικίσει στις δομές και ότι αναπτύχθηκε μια ποικιλόμορφη επιδημική κοινότητα. Ισραήλ Οι πρώτοι πειραματικοί ύφαλοι των ελαστικών είχαν αναπτυχθεί στη Μεσόγειο το 1982, αλλά μετά από σοβαρές ζημιές κατά τη διάρκεια των χειμερινών καταιγίδων, αναθεωρήθηκε ο σχεδιασμός και η μηχανική τους. Οι τροποποιημένες μονάδες ελαστικών που τοποθετήθηκαν το 1983 ενώθηκαν με μια μεγάλη φορτηγίδα αργότερα μέσα στο χρόνο και τελικά με τρεις μικρότερες φορτηγίδες το

51 Ολλανδία Τον Σεπτέμβριο του 1992, ένας πειραματικός ύφαλος αποτελούμενος από 4, περισσότερο ή λιγότερο κυκλικούς, 125 τόνους σορούς βασάλτη (διαμέτρου cm) σε σειρά κάθετα προς την επικρατούσα κατεύθυνση ρεύματος τοποθετήθηκε σε απόσταση 8,5 χιλιόμετρα από την ολλανδική ακτή στο Noordwijk. Κάθε υπομονάδα είχε ύψος περίπου 1,5 m και διάμετρο περίπου 10 m. Σκοπός του έργου ήταν να διερευνηθεί ο ρυθμός αποικισμού και οι πιθανές επιδράσεις στη μορφολογία του περιβάλλοντος θαλάσσιου πυθμένα και της κατανομής της βιομάζας. Τα ψάρια και η βενθική πανίδα στην περιοχή αξιολογήθηκαν πριν από την τοποθέτηση του υφάλου. Η σύνθεση των ειδών και η βιομάζα στον ύφαλο και στη γύρω περιοχή έως 1 χιλιομέτρου παρακολουθήθηκαν 5 φορές στο χρόνο. Επίσης, η φυσική σταθερότητα της κατασκευής παρακολουθήθηκε. Ο ύφαλος έδειξε μια σταθερά αυξανόμενη βιομάζα και ποικιλία της πανίδας της Βόρειας Θάλασσας μέχρι τα τέλη του 1996, όταν το πρόγραμμα σταμάτησε με βάση μια πολιτική απόφαση ως απάντηση στις αντιδράσεις των αλιέων γαρίδας και του κοινού. Φινλανδία Ένα πρόγραμμα υφάλων άρχισε στα τέλη του 1993 και συνδέεται με τα προβλήματα διαχείρισης των αποβλήτων που προέρχονται από τα ψάρια. Ο κύριος στόχος ήταν να εκτιμηθεί κατά πόσον το δυναμικό ανάπτυξης της ρύπανσης στο Φινλανδικό Αρχιπέλαγος (Βοθνικός Κόλπος) ήταν επαρκές για την απομάκρυνση των θρεπτικών ουσιών (άμεσα ή έμμεσα) που απελευθερώνουν οι ιχθυοκαλλιέργειες. Η καλλιέργεια κλουβιών είναι μια αναπτυσσόμενη βιομηχανία στην περιοχή και τα θρεπτικά συστατικά που απελευθερώνονται από την υπερκατανάλωση και τα κόπρανα προκαλούν ευτροφισμό. Διαφορετικά υλικά και δομές δοκιμάστηκαν ως υποστρώματα για νηματοειδή φύκια. Προσδιορίστηκαν η πρόσληψη, ο ρυθμός ανάπτυξης και η αποδοτικότητα της πρόσληψης θρεπτικών ουσιών από τις κοινότητες ρύπανσης. Τα φύκια σχημάτισαν την πλειονότητα της κοινότητας ρύπανσης. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ισορροπίας μάζας, τα θρεπτικά συστατικά που απορροφήθηκαν δεν ήταν επαρκή για να μειώσουν σημαντικά την περίσσεια θρεπτικών ουσιών. Πολωνία Οι εργασίες για την καταπολέμηση των επιπτώσεων του ευτροφισμού έχουν επίσης αναληφθεί στη νότια Βαλτική (Pomeranian Bay). Πιλοτικά πειράματα υποδεικνύουν ότι η αύξηση του όγκου των σκληρών υποστρωμάτων στην περιοχή θα προωθούσε την επιφανειακή βιομάζα και θα είχε ως αποτέλεσμα τον αυτοκαθαρισμό στον κόλπο μέσω της διήθησης και της συσσώρευσης ιζημάτων. Η ανάπτυξη m 2 επιφανειών σκυροδέματος 43

52 και ελαστικών το 1990 ανέπτυξε ένα κάλυμμα που κυριαρχείται από το Mytilus edulis και το Balanus improvisus. Τα ποσοστά αποικοδόμησης ήταν υψηλά: έως άτομα m 2 καταγράφηκαν μετά από 145 ημέρες. Αν και η πυκνότητα μειώθηκε με το χρόνο κατά 10 φορές μετά από 1204 ημέρες, αντανακλώντας την ανάπτυξη των μυδιών και των βλαστών, ο Chojnacki (2000) θεωρεί ότι οι ύφαλοι συμβάλλουν στον καθαρισμό του κόλπου παρέχοντας μια πρόσθετη επιφανειακή κοινότητα. Τουρκία Μετά από αρκετές ασυνήθιστες εφαρμογές ύφαλων από ομάδες καταδύσεων και πανεπιστήμια, ο πρώτος ύφαλος που αναπτύχθηκε με επιστημονικό πρόγραμμα εγκαταστάθηκε στο νησί Hekim το 1991 για να μελετήσει τις επιπτώσεις του στους πληθυσμούς των ψαριών. Τόσο ο αριθμός των ειδών όσο και ο αριθμός των ατόμων διπλασιάστηκαν μετά την ανάπτυξη, με διακυμάνσεις μεταξύ εποχών και μεταξύ μονάδων που τοποθετήθηκαν σε βάθος 9 και 18 μέτρων. Έχει συνεχιστεί η έρευνα και έχουν εκπονηθεί κυβερνητικές κατευθυντήριες γραμμές για τη ρύθμιση των πρακτικών κατασκευής και ανάπτυξης. Περισσότεροι ύφαλοι έχουν χρησιμοποιηθεί και θα χρησιμοποιηθούν για την παράκτια διαχείριση των αλιευτικών πόρων, την προστασία των ενδιαιτημάτων (θαλάσσια αλιεία) και την επιστημονική έρευνα. Τεχνητοί Ύφαλοι στην Ελλάδα Προς το παρόν έχουν εγκατασταθεί και λειτουργούν 5 τεχνητοί ύφαλοι στην Ελλάδα (Κάλυμνος, Φανάρι Ροδόπης, Ιερισσός Χαλκιδικής, Πρέβεζα, Κίτρος Πιερίας) χωρίς συγκεκριμένο σχέδιο λειτουργίας και εκμετάλλευσης. Η εγκατάσταση ενός νέου τεχνητού υφάλου συνήθως πραγματοποιείται σε ένα εδραιωμένο αλιευτικό έδαφος, με αποτέλεσμα την ουσιαστική ανάγκη για καθιέρωση της διαχείρισης της αλιείας στην περιοχή. Προς το παρόν δεν έχει εκπονηθεί κανένα σχέδιο διαχείρισης για τους τεχνητούς υφάλους που λειτουργούν στην Ελλάδα και δεν έχουν καθοριστεί ειδικοί στόχοι σχετικά με τη λειτουργία και εκμετάλλευσή τους, με αποτέλεσμα την εγκατάλειψή τους μετά την αρχική τους εγκατάσταση. Στην Ελλάδα σήμερα δεν υπάρχει ειδική νομοθεσία πολιτικής και δεν υπάρχουν αποτελεσματικά εργαλεία για τη διαχείριση των παράκτιων περιοχών, με πολιτικές που αποσκοπούν στον έλεγχο της ανάπτυξης της γης και στη ρύθμιση των κτιρίων χωρίς θεσμικό μηχανισμό για τον συντονισμό μεταξύ των πολιτικών οικονομικής ανάπτυξης και του φυσικού σχεδιασμού. 44

53 Θα μπορούσαν να εκδοθούν άδειες αλιείας σε περιορισμένο αριθμό παράκτιων αλιέων και, στην περίπτωση μεγάλου υφάλου που θα εγκατασταθεί σε σχετικά μεγάλη απόσταση από τις ακτές, θα πρέπει να εξεταστεί η ελεύθερη πρόσβαση για μεγάλο αριθμό αλιέων. Σε ορισμένες περιπτώσεις στις οποίες εμπλέκεται ένας αριθμός κατηγοριών αλιείας πλησίον του τεχνητού υφάλου και προκαλούνται συγκρούσεις μεταξύ των παράκτιων αλιέων που αλιεύουν με διαφορετικά αλιευτικά εργαλεία, είναι επιτακτική μια σειρά ορισμένων παρεμβάσεων διαχείρισης όσον αφορά τη χρήση αλιευτικών περιοχών, δεδομένου ότι η αύξηση της αλιευτικής προσπάθειας μπορεί να προκαλέσει υπεραλίευση. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο φορέας διαχείρισης πρέπει να εφαρμόσει ένα πρόγραμμα το οποίο θα εμπλέκει τους τοπικούς φορείς διαχείρισης και τους αλιείς της περιοχής σε μια προσπάθεια να οργανώσει ένα αποδεκτό σύστημα διαχείρισης το οποίο θα καθορίζει μια κοινή αποδοχή όσον αφορά το ημερήσιο εργατικό δυναμικό, τα αλιευτικά σκάφη, τα αλιευτικά εργαλεία και τεχνικές και το νόμιμο μέγεθος εκφόρτωσης. Παρόλα αυτά, επειδή οι τεχνητοί ύφαλοι μπορούν να τοποθετηθούν σε βάθη από μερικά μέτρα έως και 200 μέτρα, η διαχείριση τους από τεχνική άποψη είναι δύσκολη. Ένα βασικό ζήτημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί σε όσους σχεδιάζουν τη διαχείριση της αλιείας είναι ο τρόπος με τον οποίο θα εξασφαλιστεί η μέγιστη παραγωγή βιομάζας και αλιείας, προστατεύοντας παράλληλα επαρκή αριθμό γενεαλογικού υλικού για να εξασφαλιστεί η βιώσιμη διαχείριση του πληθυσμού που αλιεύθηκε. Η μείωση της θνησιμότητας για τα νεαρά ψάρια, η αφθονία των τροφίμων και η επιβίωση μεγάλου αριθμού γεννητόρων, είναι παράγοντες που συνδέονται άμεσα με τη βελτίωση της απόδοσης ενός συγκεκριμένου πληθυσμού, την αύξηση της βιομάζας και την παραγωγή του. Ένας σημαντικός παράγοντας που μπορεί να συμβάλει στη διασφάλιση της μέγιστης βιομάζας αλιείας είναι η σωστή εγκατάσταση και ορθολογική διαχείριση των τεχνητών υφάλων. Ένα σημαντικό επιχείρημα, ωστόσο, εναντίον των τεχνητών υφάλων είναι ότι οι προστατευόμενες περιοχές μπορούν να προσελκύσουν μεγάλο αριθμό θηρευτών που εμφανίστηκαν στην ίδια περιοχή σε μικρούς αριθμούς πριν από την εγκατάσταση του ύφαλου. Στην περίπτωση αυτή, η θήρευση των ψαριών θα αυξήσει τελικά την άσκηση πίεσης σε έναν πόρο ο οποίος μπορεί να είναι πολύτιμος. Για παράδειγμα, ο τεχνητός ύφαλος του Κίτρος (κεντρική-βόρεια Ελλάδα) κατασκευάστηκε στην περιοχή ενός αναγνωρισμένου χώρου αναπαραγωγής και αναπαραγωγής της γαρίδας Melicertus kerathurus, που είναι ένα πολύτιμο είδος για την αλιεία των παράκτιων και των τρατών στην περιοχή και για την αγορά. Είναι γνωστό ότι ο πληθυσμός διαφόρων αρπακτικών αυξάνεται δραματικά γύρω από τους τεχνητούς υφάλους λόγω του υψηλού αριθμού νεαρών ψαριών και ψαριών μικρού μεγέθους που προσελκύονται εκεί και υποτίθεται 45

54 ότι αυτά τα αρπακτικά θα επηρεάσουν επίσης τις νεαρές γαρίδες πολλές φορές περισσότερο από ό, τι χωρίς τον ύφαλο. Η επιτυχής ανάπτυξη και αποτελεσματική διαχείριση ενός τεχνητού υφάλου μπορεί να συμβάλει στον έλεγχο του κόστους για τους αλιείς με την αύξηση της βιομάζας ψαριών (αύξηση της παραγωγής) στην περιοχή και τη βελτίωση της αποδοτικότητας της αλιευτικής δραστηριότητας, συνήθως επειδή οι τεχνητοί ύφαλοι βρίσκονται κοντά σε λιμάνι, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση πετρελαίου για μετακινήσεις μεταξύ λιμένων και αλιευτικών πεδίων, καθώς και τον χρόνο αναζήτησης στο χώρο αλιείας. Προστατεύει επίσης την παράκτια αλιεία από τις μηχανότρατες που αλιεύουν παράνομα (κοντά στην ακτογραμμή).(d. S. Klaoudatos etal., 2012) Κίτρος Ν. Πιερίας Ένας μικρός οικολογικός παράδεισος, που θα βοηθήσει στην ενίσχυση της αλιείας, δημιουργείται στα φιλόξενα νερά της Βόρειας Πιερίας. Πρόκειται για έναν τεχνητό ύφαλο, τον πρώτο στην περιοχή, που ολοκληρώθηκε και θα παρακολουθείται από επιστήμονες για τα επόμενα τρία χρόνια. Η δυνατότητα και η σκοπιμότητα της κατασκευής ενός υφάλου στη Βόρεια Πιερία, στην περιοχή των Αλυκών Κίτρους, διερευνήθηκε για πρώτη φορά πριν από περίπου μια δεκαετία. Ο λόγος που επιλέχθηκε η θαλάσσια περιοχή των Αλυκών Κίτρους είναι λόγω του σημαντικού οφέλους που εκτιμάται ότι θα προκύψει από την κατασκευή του στο συγκεκριμένο σημείο, αφού πρόκειται για ένα έργο με προφανές περιβαλλοντικό όφελος, το οποίο ταυτόχρονα θα τονώσει την αλιεία στην ευρύτερη περιοχή, επομένως θα ωφελήσει την τοπική κοινωνία. Ο ύφαλος δημιουργείται από επτά υποθαλάσσιες «πυραμίδες», αποτελούμενες από 162 πλάκες και ογκόλιθους από σκυρόδεμα. Καθώς και ακόμα 250 πλάκες, ογκόλιθους και σωλήνες, που τοποθετήθηκαν διάσπαρτα στην περιοχή. Ολα τα κομμάτια ποντίστηκαν σε απόσταση μισού ναυτικού μιλίου βορειοδυτικά του ακρωτηρίου Αθερίδα, σε βάθος από 12 έως 22 μέτρα. Η θέση του υφάλου εντοπίζεται από φωτισμένες σημαδούρες, ενώ η έκτασή του, μαζί με τη ζώνη προστασίας που θα δημιουργηθεί γύρω του, φθάνει τα 4,3 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Ιδιαίτερα σημαντικό είναι πως ο ύφαλος δημιουργείται μέσα στα όρια του Εθνικού Πάρκου Αξιού, Λουδία και Αλιάκμονα, στο οποίο περιλαμβάνεται και η Αλυκή Κίτρους. Γύρω από τον ύφαλο αναμένεται να δημιουργηθεί ένας μικρός οικολογικός παράδεισος. κατασκευάζοντας τεχνητά τις συνθήκες ενός υφάλου, ο οποίος θα προστατεύεται, θα δημιουργηθεί ένα καταφύγιο για τη θαλάσσια ζωή της περιοχής. Από τη μια πλευρά, λοιπόν, θα αυξηθεί η βιομάζα της περιοχής και οι πληθυσμοί των ψαριών, όπως η κουτσομούρα, το 46

55 μπαρμπούνι, το σκαθάρι, ο σπάρος, το σαλάχι και άλλα, δίνοντας τη δυνατότητα για αύξηση αλιείας. Παράλληλα θα ενισχυθεί η βιοποικιλότητα, καθώς θα αυξηθεί η παρουσία ειδών με χαμηλή αντιπροσώπευση σήμερα στις ελληνικές θάλασσες. Τέλος, η δημιουργία μιας προστατευόμενης ζώνης θα προστατεύσει τους ιχθυοπληθυσμούς της περιοχής από την παράνομη χρήση συρόμενων εργαλείων ψαρέματος, όπως έχουν οι μηχανότρατες.( ( Ιερισσός Ο τεχνητός ύφαλος Ιερισσού βρίσκεται κοντά στο λιμάνι της πόλης. Ο ύφαλος έχει ποντιστεί μεταξύ των ισοβαθών των 10 και 40 μέτρων και εκτείνεται σε μικρή απόσταση από την ακτή και σε πλάτος 0,3 ν.μ. Η μικρή απόσταση από την ακτή επιβάλλεται λόγω των κλίσεων που έχει ο πυθμένας του κόλπου. Ο ύφαλος αποτελείται από 340 συνολικά τεχνητά στοιχεία, 6 διαφορετικών τύπων, διάσπαρτων σε μία έκταση 4,5 τετραγωνικών χιλιομέτρων. Η περιοχή έχει υπόστρωμα αμμο-ιλυώδες με πολύ στενή ζώνη φανερόγαμων στα ρηχότερα σημεία. Τα κυριότερα είδη ψαριών του υφάλου περιλαμβάνουν είδη της οικογένειας Gadidae καθώς και διάφορα πετρόψαρα. Εδώ ήταν η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε ένα νηπιοτροφείο του είδους Trisopterus minutes capelanus με πυκνούς σχηματισμούς νεαρών ψαριών. ( Όπως προέκυψε από την ιχθυολογική μελέτη που προηγήθηκε στης πόντισης του υφάλου στην περιοχή εντοπίζονται περί τα 70 είδη οργανισμών. Τα 57 είναι ψάρια, τα 8 κεφαλόποδα και 5 είναι καρκινοειδή. Τα κύρια εμπορικά είδη που χαρακτηρίζουν την περιοχή (μεγαλύτερες συνολικές βιομάζες) στο σύνολο των δειγματοληψιών είναι: μπαρμπούνι (Mullus barbatus), μπακαλιάρος (Merluccius merluccius), σπάρος (Diplodus annularis), πεσκανδρίτσα (Lophius budegassa), γάπαρη (Parapenaeus longirostris) και φίγι (Trisopterus minutus capelanus)). Κατά τη διάρκεια των οπτικών δειγματοληψιών εντοπίστηκαν 35 είδη. 31 από αυτά ήταν ψάρια, 2 κεφαλόποδα και 2 ήταν καρκινοειδή. Τα εμπορικά είδη που καταγράφηκαν με μεγαλύτερη συχνότητα ήταν: (κακαρέλος) Diplodus vulgaris, (σπάρος) Diplodus annularis, (μελανούρι) Oblada melanura, χάνος (Serranus cabrilla),τσέρουλα (Spicara flexuosa) και πέρκα (Serranus scriba). ( ( «Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης και Τροφίμων») 47

56 Πρέβεζα Ο τεχνητός ύφαλος Πρέβεζας βρίσκεται κοντά στις εκβολές του Αχέροντα, σε βάθη μεταξύ μέτρων. Το υπόστρωμα της περιοχής είναι άμμο-ιλυώδες, με την ρηχότερη ζώνη να καλύπτεται από λιβάδια ποσειδώνιας και νησίδες τραγάνας στα βαθύτερα σημεία. Η περιοχή πόντισης επηρεάζεται το χειμώνα από την σφήνα υφάλμυρου νερού του ποταμού. Τα κυριότερα ψάρια στον ύφαλο, εκτός από κακαρέλους και σαργούς, περιλαμβάνουν είδη της οικογένειας Serranidae. ( Κάλυμνος Ο τεχνητός ύφαλος της Καλύμνουβρίσκεται στονδίαυλο μεταξύ τωννησιώνκω και Καλύμνου, σε βάθη από 20-50μ.Οιδύο πυρήνεςτουυφάλουδιαστάσεων 100X100μ, βρίσκονται σε βάθη από μέτρα.ο πυθμένας έχει ομαλό ανάγλυφο, ειδικά στην παράκτια ζώνη κατά μήκος των βόρειων παραλίων της Κω. Το υπόστρωμα της περιοχής χαρακτηρίζεται από άμμο και αμμο-ιλύ και υπάρχει πυκνό λιβάδι ποσειδώνιας προς τα ρηχότερα σημεία της ακτής. Η συνολική προστατευμένη θαλάσσια ζώνη, έχει συνολική έκταση 8,2 km 2. Κάθε όαση αποτελείται από 10 πυραμίδες αποτελούμενες από 5 τεχνητά στοιχεία. Στην περίμετρο του Τ.Υ. υπάρχουν διάσπαρτοι κυβόλιθοι διαφορετικού σχήματος και όγκοι από πέτρες τοποθετημένοι στον βυθό. Στην περιοχή δραστηριοποιούνται συνολικά 450 αλιευτικά σκάφη που εξορμούν από το λιμάνι της Καλύμνου και 10 σκάφη που εξορμούν από λιμάνια της Κω. Τα κυριότερα είδη που αποίκισαν τονύφαλο περιλαμβάνουν κακαρέλους, σαργούς και εποχιακά μαγιάτικα και κυνηγούς. ( Φανάρι Ροδόπης Ο τεχνητός ύφαλος Φαναρίου ήταν η πιλοτική μελέτη με βάση την οποία κατασκευάστηκαν όλοι οι τεχνητοί ύφαλοι στην Ελλάδα. Ο ύφαλος ποντίστηκε σε βάθη μέτρων, 3 ν.μ. από την ακτή, λόγω του μεγάλου πλάτους της υφαλοκρηπίδας στην περιοχή. Περιλαμβάνει 9 πυραμίδες με κυβικούς ογκόλιθους, καθώς και 9 στοιχεία κατασκευασμένα από συναρμολογούμενα στοιχεία. Ο ύφαλος, όπως έχει φανεί από την παρακολούθησή του, χρησιμοποιείται σαν νηπιοτροφείο του είδους Pagellus bogaraveo, απ όπου οι πληθυσμοί του μετά από παραμονή δύο ετών, εξαπλώνονται μέχρι το βάθος των 800 μέτρων σε όλο το Θρακικό.( 48

57 Κεφάλαιο 4 Μαθηματικά μοντέλα μετάδοσης κυματισμών και κυματογενούς κυκλοφορίας 4.1 Μοντέλο μετάδοσης κυματισμών μεγάλης κλίμακα WAVE-LS Για την εκτίμηση του κυματικού πεδίου στην ευρύτερη περιοχή εφαρμόζεται το μοντέλο μετάδοσης κυματισμών μεγάλης κλίμακας WAVE-LS (Large Scale). Το μοντέλο αυτό να βασίζεται στην αριθμητική επίλυση της εξίσωσης διατήρησης ισοζυγίου κατευθυντικής κυματικής ενέργειας. Στην εξίσωση αυτή βασίζεται και το γνωστό μοντέλο κυματισμών στις παράκτιες περιοχές τρίτης γενιάς SWAN (Booij et al., 1999). Η εξίσωση γράφεται (Booij et al., 1999, Holthhuijen et al., 2003): ce ce ce t x y θ E + x + y + θ = D (4.1) όπου Ε(f,θ;x,y;t) είναι η φασματική πυκνότητα (συνιστώσα φάσματος κυματισμών) συχνότητας f και κατεύθυνσης θ, σε μία χωρική θέση συντεταγμένων (x,y) κατά τη χρονική στιγμή t,c x, c y και c θ είναι οι συνιστώσες της ταχύτητας ομάδας κατά x, y και θ c g ( cos( ) / sin( ) / ) cθ = θ c x+ θ c y, όπου c η ταχύτητα μετάδοσης των κυματισμών) και c D η απώλεια της κυματικής ενέργειας λόγω θραύσης των κυματισμών στα ρηχά νερά: 1 D = Qb f ρ gh 4 2 m, όπου H m η μέγιστη δυνατή τιμή του ύψους Η, ρ η πυκνότητα του νερού και Q b η πιθανότητα που έχει, σε ένα συγκεκριμένο σημείο, το ύψος του κύματος να σχετίζεται με θραυόμενο η μη θραυόμενο κυματισμό (παραδοχή κατανομής πιθανότητας Rayleigh). Η εξίσωση (4.1) περιγράφει τη διάθλαση και τη θραύση των κυματισμών στον παράκτιο χώρο όχι όμως και την περίθλαση. Η επίδραση της περίθλασης ενσωματώνεται με την τροποποίηση της c θ σε C θ (Mase, 2001, Holthhuijen et al., 2003): 49

58 C θ cg c c 1 δ δ = cos θ + sin θ 1+δ + cg cos θ + sin θ c x y 2 1+δ x y (4.2) όπου ( cc E ). g δ= και κ ο αριθμός κύματος. κ 2 cc E g Η αριθμητική επίλυση των παραπάνω εξισώσεων βασίζεται σε ένα πεπλεγμένο σχήμα πεπερασμένων διαφορών. Επιλέχθηκε τετραγωνικός κάνναβος διακριτοποίησης με σταθερά χωρικά βήματα Δx=Δy και σταθερή κατευθυντική ανάλυση Δθ. Στο σημείο (iδx, jδy, mδθ) και στο χρόνο nδt οι μερικές παράγωγοι της εξίσωσης (4.1) προσεγγίζονται σύμφωνα με: E n i, j, m E t n 1 i, j, m + n n n [ c E] [ c E] [ c y E] [ c y E] x i, j, m x x i 1, j, m + i, j, m y n i, j 1, m n n n [ cθ E] + [ c E] 1.5[ c E] i, j, m+ 1 θ i, j, m θ i, j, m 1 n 2 θ = D i, j, m (4.3) Οι παραπάνω οπίσθιες διαφορές εφαρμόζονται όταν είναι θετικές οι τιμές των c x, c y και c θ. Για αρνητικές τιμές των c x, c y και c θ εφαρμόζονται εμπρόσθιες διαφορές: για c x < 0 n [ ce] [ ce] x n i+ 1, jm, x i, jm, x για c y < 0 n n ce y ce i, j+ 1, m y i, j, m x για c θ < 0 [ ce] [ ce] [ ce] n n n θ i, jm, + 1 θ i, jm, θ i, jm, 1 2 θ 50

59 Η επίλυση του αλγεβρικού συστήματος που προκύπτει γίνεται με τη μέθοδο των προσεγγίσεων. Η πρώτη προσέγγιση (όταν είναι θετικές οι τιμές των c x, c y και c θ ) δίνεται από: E n [ ce] [ ce] 1 n 1 n 1 n 1 n n 1 i, jm, E c i, jm, x i, jm, x i 1, jm, y E c i, jm, y E i, j 1, m t x y [ ce] + [ ce] [ ce] n 1 n 1 n = 2 θ θ i, jm, + 1 θ i, jm, θ i, jm, 1 n 1 Di, jm, (4.4) Για αρνητικές τιμές των c x, c y και c θ εφαρμόζονται εμπρόσθιες διαφορές στο χρόνο n-1. Για την επίλυση του γραμμικού συστήματος των εξισώσεων εκτελούνται προσεγγίσεις μέχρι το σφάλμα μεταξύ δύο διαδοχικών προσεγγίσεων Δe να γίνει μικρότερο από μία προκαθορισμένη τιμή. Το σφάλμα Δe ορίζεται από τη σχέση : e = n n* i, jei, j Ei, j n i, jei, j (4.5) με το σύμβολο * στον εκθέτη να αναφέρεται στην προηγούμενη προσέγγιση. Εκτός από τα πρώτα χρονικά βήματα δεν απαιτείται πάνω από μία προσέγγιση για την επίλυση του συστήματος. Τα δεδομένα του κύματος στα βαθειά νερά (όπως προκύπτουν από το κεφάλαιο 3) αποτελούν την αρχική συνθήκη που εφαρμόζεται στον άξονα x (για y=0). Το αποτέλεσμα της παραπάνω επίλυσης είναι ο υπολογισμός σε όλο το πεδίο εφαρμογής της ενέργειας του κύματος και της κατεύθυνσής του. 4.2 Μοντέλο μετάδοσης κυματισμών WAVE_L Το μοντέλο WAVE-L είναι ένα μοντέλο μετάδοσης γραμμικών κυματισμών που εφαρμόζεται σε μέσες και μικρές κλίμακες των παράκτιων περιοχών. Οι εξισώσεις που επιλύονται είναι 51

60 υπερβολικής μορφής και προκύπτουν από την αντικατάσταση της κατανομής της πίεσης και των ταχυτήτων, από τη γραμμική θεωρία (κυματισμοί μικρού εύρους), στις γραμμικοποιημένες εξισώσεις Navier-Stokes και έτσι έχουν τη δυνατότητα περιγραφής της μετάδοσης των απλών αρμονικών γραμμικών κυματισμών σε οποιοδήποτε βάθος ήπιας κλίσης (συνδυασμός των φαινομένων της διάθλασης, περίθλασης, ανάκλασης και ρηχότητας). Οι εξισώσεις γράφονται (Copeland, 1985α, Watanabe&Maruyama, 1986, Καραμπάς, κεφάλαιο 3): (U d) (V d) η + w + w = t x y 2 Uw 1 (c η) 1 gη d + = 0 t d x d cosh(kd) x (4.6) 0 2 Vw 1 (c η) 1 gη d + = 0 t d y d cosh(kd) y όπου η είναι η ανύψωση της ελεύθερης επιφάνειας της θάλασσας λόγω του κυματισμού, d το βάθος της θάλασσας, U w και V w είναι οι μέσες ως προς το βάθος οριζόντιες ταχύτητες κατά x και y, k ο αριθμός κύματος και c η ταχύτητα διάδοσης του κυματισμού, c=l/t. Η απώλεια της ενέργειας λόγω θραύσης των κυματισμών στην ακτή ή πάνω στους κυματοθραύστες εισάγεται στο μοντέλο μέσω της προσομοίωσης των τάσεων Reynolds με τη θεώρηση τυρβώδη συντελεστή ιξώδους. Στο β μέρος των εξισώσεων της ορμής προστίθενται οι όροι: U... = vh + v x V... = vh + v x U 2 2 w w 2 h 2 y V 2 2 w w 2 h 2 y (4.7) όπου ν h ένας τεχνητός τυρβώδης συντελεστής ιξώδους. Ο συντελεστής τυρβώδους ιξώδους υπολογίζεται από (Battjes, 1975): 52

61 1/ 3 D ν h = 2h (4.8) ρ όπου D η απώλεια της ενέργειας λόγω της θραύσης τυχαίων κυματισμών D= 1 2 Qbf γ ghm(4.9) 4 με f τη μέση συχνότητα φάσματος, H m το μέγιστο δυνατό ύψος κύματος (H m =γh, με γ μία σταθερά) και Q b συντελεστή που σχετίζεται με τη πιθανότητα θραύσης του κυματισμού. Μετά την παραδοχή κατανομής Rayleigh, ο συντελεστής Q b δίνεται από τη λύση της παρακάτω εξίσωσης: 1 Q lnq b b = H rms Hm (4.10) 2 όπου H rms είναι το μέσο τετραγωνικό ύψος (στο πρόγραμμα υπολογίζεται από τη σχέση H rms =2 (<2ζ 2 >) 1/2 όπου οι αγκύλες <> δηλώνουν μέση χρονική τιμή. Είναι φανερό ότι, όταν H rms <<H m, τότε Q b <<1 (μη θραυόμενοι κυματισμοί). Η παραπάνω εξίσωση της απώλειας D μπορεί να περιγράψει την απώλεια τυχαίων κυματισμών σε πολύπλοκη βυθομετρία. Η απώλεια της ενέργειας λόγω τριβής πυθμένα προσομοιώνεται με τους γραμμικοποιημένους όρους στο β μέρος των εξισώσεων της ορμής:...= f b σ U w...= f b σ V w (4.11) όπου σ η γωνιακή συχνότητα, f b είναι ο γραμμικοποιημένος συντελεστής τριβής που συνδέεται με τον συντελεστή τριβής (κύματος) f w με τη σχέση: fσ = b 1 2 f U +V 2 2 w w w d (4.12) Ανακεφαλαιώνοντας, οι τελικές εξισώσεις του μοντέλου κυματισμών είναι οι εξής: 53

62 (U d) (V d) η + w + w = t x y 0 U 1 (c η) 1 gη d U U t d x d cosh(kd) x x y w w w + = vh + v 2 h f 2 b σ Uw Vw Vw v v 2 h h V y w 1 (c η) 1 gη d x + = + fb σvw t d y d cosh(kd) y x y (4.13) Για την ολοκλήρωση τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν γνωστά ρητά σχήματα πεπερασμένων διαφορών που εφαρμόζονται στην αριθμητική ολοκλήρωση των εξισώσεων μακρών κυματισμών. Στο σημείο (iδx, jδy) και στον χρόνο nδt (όπου Δt και Δx, Δy το χρονικό και τα χωρικά βήματα διακριτοποίησης) οι μερικές παράγωγοι των εξισώσεων προσεγγίζονται, σε έναν έκκεντρο κάνναβο, όπου στο κέντρο του καννάβου υπολογίζεται η ανύψωση η, ενώ οι ταχύτητες Uw και Vw στην άκρη, ως εξής: (U d) (U d) (V d) (V d) i i t x y n+1 n n n n n η η w i+ 1,j w i,j w i,j+ 1 w i,j + + = 0 n+ 1 n 2 n+ 1 2 n+ 1 n Uw i,j U w i,j 1 (c η) i,j (c η) i 1,j 1 gη i,j di,j di-1,j + = t d x d cosh(k d ) x i i,j i,j i,j U 2U + U U 2U + U ν +ν σ x x n n n n n n w i+1,j w i,j w i-1,j w i,j+1 w i,j w i,j-1 n h h f 2 2 b Uwi,j n+ 1 n 2 n+ 1 2 n+ 1 n Vw i,j V w i,j 1 (c η) i,j (c η) i,j-1 1 gη i,j di,j di,j-1 + = t d x d cosh(k d ) x i i,j i,j i,j V 2V + V V 2V + V ν +ν σ x x n n n n n n w i+1,j w i,j w i-1,j w i,j+1 w i,j w i,j-1 n h h f 2 2 b Vwi,j 54 (4.14)

63 Εικόνα 4.1: Διακριτοποίηση των μεταβλητών κυματικού μοντέλου WAVE_L Πλευρικά εφαρμόζονται οριακές συνθήκες σπογγώδους ζώνης (τεχνική απορρόφησης των κυματισμών sponge layer των Larsen and Dancy, 1983). Η τεχνική αυτή εφαρμόζεται σε ένα διάστημα μήκους xs από το όριο και προς τα έξω. Στο εσωτερικό του διαστήματος αυτού οι μεταβλητές η, Uw και Vw διαιρούνται, σε κάθε χρονικό βήμα, με έναν συντελεστή μ(x) που ορίζεται: x/δx xs/δx ( ) μ(x) = exp 2 2 lnβ (4.15) όπου β είναι μία σταθερά η οποία εξαρτάται από τον αριθμό των σημείων του διαστήματος xs δηλαδή το xs/δx. Η τιμή του μπορεί να καθορίσει συνθήκες πλήρους απορρόφησης των κυματισμών αλλά και μερικής ανάκλασης. Το σύστημα διεγείρεται από μια χρονοσειρά ζi*(t) ανύψωσης της ελεύθερης επιφάνειας που εφαρμόζεται σε μια γραμμή του εσωτερικού της λιμενολεκάνης παράλληλα σε ένα όριο και σε απόσταση 20dx από αυτό. Η χρονοσειρά διέγερσης είναι ημιτονοειδής: 55

64 H t = 2 ( ) 2 x * ηi sin σ(t-t f ) cosαc με (4.16) t f =sin( α ) x/c όπου Η είναι το ύψος του κύματος στην είσοδο του λιμενικού έργου, c η ταχύτητα μετάδοσης, Δt και Δx το χρονικό και το χωρικό βήμα, σ συχνότητα και α η γωνία πρόσπτωσης. Το ύψος Hκαι η γωνία θ υπολογίζονται από το μοντέλο WAVE-LS. Εικόνα 4.2: Υπολογιστικό πεδίο Η ανύψωση ηi*(t) προστίθεται στην υπολογισμένη ανύψωση στο εσωτερικό του πεδίου, δηλ. η τελική τιμή του η είναι το άθροισμα του προσπίπτοντος κυματισμού ηi*(t) και του αποτελέσματος από το εσωτερικό του πεδίου. Στα πρώτα 20 (xs/δx=20) σημεία, επιβάλλεται η συνθήκη ορίου απορρόφησης (sponge layer), ώστε να απορροφώνται οι ανακλώμενοι κυματισμοί από το εσωτερικό του υπολογιστικού πεδίου. Στα όρια πλήρους ανάκλασης εφαρμόζονται οι οριακές συνθήκες: Uw=0 ή Vw=0 (και η/ s=0, όπου s ο άξονας κάθετα στο όριο). Η ανάκλαση περιγράφεται αυτόματα στο πρόγραμμα ορίζοντας το κατακόρυφο μέτωπο με το χαρακτηριστικό βάθος

65 Το μοντέλο WAVE-L περιγράφει ικανοποιητικά τα φαινόμενα της διάθλασης, περίθλασης, επίδρασης της ρήχωσης, θραύσης και ανάκλασης (ολικής και μερικής) και μπορεί να εφαρμοστεί σε πολύπλοκα πεδία που μπορεί να περιλαμβάνουν παράκτιες κατασκευές, υφάλους. Τα δεδομένα του μοντέλου (ύψος κύματος, περίοδος και γωνία πρόσπτωσης) είναι δυνατόν να υπολογιστούν είτε απευθείας από τη μεθοδολογία πρόγνωσης του κεφαλαίου 5, όταν το υπολογιστικό πεδίο εκτείνεται έως για τα βαθιά νερά, είτε από τα αποτελέσματα του μοντέλου WAVE-LS, όταν το υπολογιστικό πεδίο εκτείνεται έως τα ενδιαμέσου βάθους νερά. 4.3 Μοντέλο κυματογενούς κυκλοφορίας WICIR (Wave Induced CIRculation) Η απώλεια της ενέργειας των κυματισμών, κυρίως λόγω της θραύσης τους, σε συνδυασμό με την επίδραση των φαινομένων της διάθλασης και περίθλασης, οδηγεί στη δημιουργία παράκτιων κυματογενών ρευμάτων. Ολοκληρώνοντας τις εξισώσεις ισορροπίας ως προς το βάθος και ως προς την περίοδο του κύματος προκύπτουν από τους μη γραμμικούς όρους και από τους όρους βαθμίδος της πίεσης, επιπλέον όροι, γνωστοί ως τάσεις ακτινοβολίας. Οι εξισώσεις συνέχειας και ισορροπίας, για το υπολογισμό του κυματογενούς ρεύματος, γράφονται: ζ + t x ( Uh) ( Vh) + y = 0 U U U ζ + U + V + g t x y x = 1 S S 1 U 1 U τ τ ρh x y h x x h y y ρh ρh xx xy sx bx + + νh h + νh h + V V V ζ + U + V + g = t x y y 1 Sxy Syy 1 V 1 V τsy τby + + νh h + νh h + ρh x y h x x h y y ρh ρh (4.17) 57

66 όπου ζ η ανύψωση της μέσης στάθμης θάλασσας και U και V είναι οι μέσες ως προς το βάθος οριζόντιες ταχύτητες του ρεύματος κατά x και y, S xx, S yy, S xy και S yx οι τάσεις ακτινοβολίας, h το συνολικό βάθος, h=d+ζ και ν h ο συντελεστής οριζόντιας διάχυσης. Οι τάσεις ακτινοβολίας που αποτελούν το γενεσιουργό αίτιο της κυματογενούς κυκλοφορίας είναι συναρτήσεις των αποτελεσμάτων του κυματικού μοντέλου WAVE-LS: E S n En 2 2 xx = (2 1) + cos θ E S n En 2 2 yy = (2 1) + sin θ E Sxy = Syx = n sin 2θ (4.18) 2 Όπου E η πυκνότητα της κυματικής ενέργειας, E =ρgh 2 /8. Όταν εφαρμόζεται το κυματικό μοντέλο WAVE-L οι τάσεις ακτινοβολίας υπολογίζονται σαν συναρτήσεις των αποτελεσμάτων μοντέλου, U w, V w και η, (Copeland, 1985β): < w w 2 V w + > D r + g <η > 2 Sxx Uw Vw Uw Vw = d < Uw > Ar-d < + >B r+ < U w + > D r + ρ x y x x y U V 1 y x y 2 2 yy w w 2 w w = < w > r r < w > r S U V U V d V A -d < + >B + d V + D + ρ x y y x y 2 Uw Vw 1 2 d < U w + > D r + g <η > x x y 2 S xy 2 ρ = d < U V > A w w r (4.19) όπου 58

67 k 1 A r= sinh2kd + 2kd B 2 r= sinh2kd -2kd 2 4sinh kd 4k sinh kd ( ) ( ) d 1 D r = sinh 2kd -cosh2kd 2 4sinh kd 2kd Οι εκφράσεις αυτές βασίζονται στη γραμμική θεωρία κυματισμών και είναι γενικές, χωρίς την παραδοχή απλά προωθούμενων κυματισμών (μια παραδοχή που γίνεται στο μοντέλο WAVE-LS). Έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολύπλοκα πεδία του παράκτιου χώρου όπου συνυπάρχουν τα φαινόμενα της διάθλασης, θραύσης, περίθλασης και (μερικής ή ολικής) ανάκλασης των κυματισμών. Οι διατμητικές τάσεις τ bx και τ by στις εξισώσεις ορμής των σχέσεων προσομοιώνουν την απώλεια της ενέργειας λόγω τριβής στον πυθμένα. Ο ρόλος τους είναι σημαντικός στην εκτίμηση των κυματογενών ρευμάτων και γι αυτό απαιτείται μια όσο το δυνατόν ορθότερη προσομοίωσή τους. Τραχύτητα αμμώδους πυθμένα Πριν υπολογιστούν οι διατμητικές τάσεις θα πρέπει πρώτα να εκτιμηθεί η τραχύτητα του θαλάσσιου αμμώδους πυθμένα ks στον παράκτιο χώρο κάτω από τη δράση των κυματισμών, όπου θα λαμβάνεται υπόψη και η ύπαρξη αμμοκυματίων. Τα αμμοκυμάτια δεν επιδρούν άμεσα στη μετάδοση των κυματισμών αλλά όμως επιδρούν σημαντικά στο σχηματισμό της οριακής στοιβάδας και την ένταση της τύρβης κοντά στον πυθμένα. Συνεπώς επηρεάζουν την κατανομή του κυματογενούς ρεύματος αλλά και τη μεταφορά φερτών στον πυθμένα. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά τους, το ύψος ηr και το μήκος λ, συνδέονται με τα χαρακτηριστικά του κυματισμού και της άμμου. Το ύψος ηr των αμμοκυματίων σε περιβάλλον τυχαίων κυματισμών δίνεται ως συνάρτηση του αριθμού κινητικότητας Ψ. η α r o = 21Ψ U o για Ψ>10 με Ψ = (4.20) (s 1)gd όπου Uo είναι το πλάτος (μέγιστη τιμή) της οριζόντιας κυματική ταχύτητα στον πυθμένα (για z=-d) που υπολογίζεται από τη σχέση της γραμμικής θεωρίας κυματισμών, Uo=πH/(Tsinh(kh)), s=ρs/ρ (όπου ρs η πυκνότητα του ιζήματος και ρ η πυκνότητα του νερού, s 2.65), d50 η μέση διάμετρος των κόκκων και αο το πλάτος τροχιάς των μορίων κοντά στον πυθμένα λόγω του κυματισμού,. Η ταχύτητα Uo και η περίοδος Τ σχετίζονται με το σημαντικό ύψος κύματος. Η σχέση που συνδέει το ηr με το μήκος των αμμοκυματίων λ είναι (Nielsen, 1992): 59 50

68 η θ r λ = (4.21) όπου θ 2.5 η παράμετρος Shields που αντιστοιχεί σε επίπεδο πυθμένα με τραχύτητα 2.5d 50 : θ f 2.5Vo = 2 (4.22) (s 1)gd 50 με f 2.5 τον συντελεστή τριβής για τραχύτητα 2.5d 50 : d50 f2.5 = exp αo (4.23) Όταν επικρατούν έντονες κυματικές συνθήκες και η τιμή της παραμέτρου Ψ λάβει μεγάλες τιμές, Ψ>240, τότε τα αμμοκυμάτια εξαφανίζονται και ο πυθμένας είναι πλέον επίπεδος. Σε ιδιαίτερα ήπιες συνθήκες για Ψ<10 δεν σχηματίζονται αμμοκυμάτια. Μετά τον υπολογισμό του ύψους η r και του μήκους λ των αμμοκυματίων, η τραχύτητα του αμμώδους πυθμένα k s υπολογίζεται από (Nielsen, 1992): 2 r ks = 8θ η d 50 (4.24) λ Διατμητικές τάσεις πυθμένα Για τον υπολογισμό των διατμητικών τάσεων θεωρούνται οι συνολικές ταχύτητες στον πυθμένα, και όχι μόνο οι ταχύτητες του ρεύματος ή του κύματος. Όπως αναφέρθηκε, στην κυματογενή κυκλοφορία ένα υλικό σημείο εκτελεί συνδυασμένη κίνηση: κυματική παλινδρομική και κίνηση ρεύματος. Οι συνολικές ταχύτητες κοντά στον πυθμένα u b και v b δίνονται από: u b (t)=u+u wb (t) v b (t)=v+v wb (t) όπου u wb, v wb οι ταχύτητες του κύματος κοντά στον πυθμένα. (4.25) Οι διατμητικές τάσεις δίνονται από τις σχέσεις: τ bx = 1 ρf 2 cw < u b u 2 b + v 2 b > 60

69 (4.26) τby = ρfcw < vb ub + vb > 2 όπου f cw είναι ο συνολικός συντελεστής τριβής κύματος-ρεύματος. Η ύπαρξη των κυματισμών στη συνδυασμένη αυτή κίνηση κύματος-ρεύματος επιδρά στην κατακόρυφη κατανομή της οριζόντιας ταχύτητας του ρεύματος αυξάνοντας την τύρβη κοντά στον πυθμένα. Ως εκ τούτου ο συντελεστής f cw θα πρέπει να είναι συνάρτηση των συντελεστών τριβής ρεύματος f c και κύματος f w. Μία απλοποιημένη έκφραση είναι ένας γραμμικός συνδυασμός των f c και f w : f cw =a cw f c +(1-a cw )f w (4.27) όπου ο συντελεστής a cw κατά x δίνεται από τη σχέση: a cw-x =U/(U+U o ), ενώ κατά y από: a cwy=v/(v+u o ). Ο συντελεστής τριβής λόγω ρεύματος f c είναι συνάρτηση του συντελεστή τριβής Chezy c c : 2g f c = c 2 c (4.28) c c = 18log 10 12h k s Ο συντελεστής τριβής λόγω κυματισμών δίνεται από τη σχέση: 0.19 ks fw = exp αo (4.29) Συντελεστής οριζόντιας διάχυσης Ο συντελεστής οριζόντιας διάχυσης ν h υπολογίζεται από τη σχέση (Larson and Kraus, 1991): 61

70 νh = 0.5Uo H (4.30) Ο παραπάνω συντελεστής οριζόντιας διάχυσης προσομοιώνει την ανάμιξη στη ζώνη θραύσης όπου η επίδραση της οριζόντιας διασποράς (λόγω των τρισδιάστατων κατανομών της ταχύτητας του ρεύματος ως προς το βάθος) είναι ιδιαίτερα σημαντική σε σχέση με την τυρβώδη διάχυση. Για το λόγο αυτό, η παραπάνω τιμή του συντελεστή ν h δεν συμβιβάζεται με τις πειραματικές μετρήσεις του συντελεστή τυρβώδους ιξώδους. Από τις μετρήσεις φαίνεται ότι ο συντελεστής ν h έχει τιμή τουλάχιστον μία τάξη μεγέθους μεγαλύτερη. 4.4 Μοντέλο εκτίμησης στερεομεταφοράς και μορφοδυναμικών μεταβολών SEDTR (SEDimentTransport) Στο κεφάλαιο αυτό υπολογίζεται η στερεομεταφορά στην περιοχή σε δισδιάστατο πεδίο ώστε να οδηγηθούμε σε μια ορθή κατανόηση των φαινομένων με βάση τα αποτελέσματα ενός προηγμένου μαθηματικού μοντέλου. Για την ανάλυση αυτή χρησιμοποιείται ένα δισδιάστατο μοντέλο προσομοίωσης. Τέτοια μοντέλα βρίσκονται στην παρούσα φάση διεθνώς σε προχωρημένο ερευνητικό επίπεδο. Η συνολική παροχή qt του φορτίου φερτών υλών είναι το άθροισμα της παροχής δύο επιμέρους φορτίων, του φορτίου πυθμένα qb και του φορτίου σε αιώρηση qs: qt=qb+qs 62

71 Εικόνα 4.3: Φορτίο πυθμένα (qb) Εικόνα 4.4: Φορτίο σε αιώρηση(qs) Όταν η κίνηση των κόκκων γίνεται με κύλιση στον πυθμένα ή διαδοχικά άλματα που συνεπάγονται περιοδική επαφή με τον πυθμένα τότε η μεταφορά φερτών χαρακτηρίζεται ως φορτίο πυθμένα. Όταν οι κόκκοι των ιζημάτων βρίσκονται σχεδόν συνέχεια σε αιώρηση στη στήλη του νερού λόγω της τύρβης τότε η μεταφορά φερτών χαρακτηρίζεται ως φορτίο σε αιώρηση. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των κόκκων, των κυματισμών και των κυματογενών ρευμάτων κυριαρχεί το ένα ή το άλλο φορτίο. Προφανώς όσο πιο μεγάλη είναι η διάμετρος των κόκκων τόσο πιο σημαντικό είναι το φορτίο πυθμένα. Για την εκτίμηση φορτίου πυθμένα και φορτίου σε αιώρηση γίνεται η παραδοχή της ενεργητικής προσέγγισης. Η ενεργητική προσέγγιση βασίζεται στην ιδέα του Bagnold που συνέδεσε τη στερεοπαροχή με την απώλεια της ενέργειας των κυματισμών. Οι συνολικές στερεοπαροχές qxt, qyt, κατά τους οριζόντιους άξονες x και y δίνονται από το άθροισμα της στερεοπαροχής των δύο επιμέρους φορτίων, των φορτίων πυθμένα qbx, qby και των φορτίων σε αιώρηση qsx, qsy. qxt= qbx +qsx qyt= qby +qsy qω bx 1 ε u d b b x = < + b > (ρs ρ)g tanφ ubt tanφ 1 u bt u b u bt q sx = < ε s ε s d x ω t > (ρs ρ)g w + f u bt w f 63

72 1 ε b v d b y qω by = < + b > (ρs ρ)g tanφ u bt tanφ 1 u bt v b u bt q sy = < ε s ε s d y ω t > (ρs ρ)g w + f u bt w f (4.31) όπου Φ είναι η γωνία εσωτερικής τριβής, tanφ=0.6, ε b, ε s συντελεστές απόδοσης φορτίου πυθμένα και αιώρησης (ε b =0.1, ε s =0.02), w f είναι η ταχύτητα καθίζησης των κόκκων, d x, d y οι κλίσεις του πυθμένα ως προς x και y, u b =u b (t), v b =v b (t) οι συνολικές οριζόντιες ταχύτητες κύματος και ρεύματος κοντά στον πυθμένα κατά x και y, u = u + v bt 2 b 2 b, ω b η απώλεια της ενέργειας λόγω της τριβής πυθμένα και ω t η συνολική απώλεια της ενέργειας λόγω της τριβής πυθμένα και της θραύσης των κυματισμών: 1 3 ωb =< fcwρubt > 2 (4.32) ω = ω + De t b 3/2(1 h/h) όπου H είναι το μέσο τετραγωνικό ύψος του κύματος (H=H rms ) και ενέργειας λόγω της θραύσης των κυματισμών. D η απώλεια της Στις παραπάνω σχέσεις οι παράμετροι που σχετίζονται με τον κυματισμό (π.χ. D, f w, που αντιπροσωπεύουν την τύρβη λόγω θραύσης και τριβής πυθμένα) είναι υπεύθυνοι για την αποσταθεροποίηση των κόκκων, οι οποίοι μεταφέρονται κυρίως από το ρεύμα (ταχύτητες U και V). Η μεταφορά λόγω της ασυμμετρίας του κυματισμού σχετίζεται με την (ασύμμετρη) κυματική ταχύτητα και την ολοκλήρωση ως προς την περίοδο του κύματος. Η ταχύτητα καθίζησης των κόκκων w f υπολογίζεται ως συνάρτηση της μέσης διαμέτρου των κόκκων d 50, σύμφωνα με: ( ) 2 f 1 50 t Δgd 50 w =CΔgd /ν + C (4.33) με C 1 =0.055 tanh[12a -059 exp( a)] C t =1.06 tanh[0.016a 0.5 exp(-120/a)] A=Δgd /ν 64

73 όπου ν το κινηματικό ιξώδες, Δ η σχετική πυκνότητα της άμμου, Δ=(ρ s -ρ)/ρ, (ρ s είναι η πυκνότητα της άμμου και ρ η πυκνότητα του νερού). O Leont yev (1990) απλοποίησε τις παραπάνω εκφράσεις αγνοώντας τους όρους κλίσης πυθμένα και κάνοντας τις παραδοχές ότι οι κυματισμοί είναι γραμμικοί και ότι οι ταχύτητες του ρεύματος U και V είναι μικρότερες από την μέγιστη ταχύτητα του κύματος U o. Έτσι οι σχέσεις τροποποιούνται στις: q xt = q bx +q sx q yt = q by +q sy 9π 1 ε b U 1 U q bx = ωb qεsx = ω s t 8 ( ρs- ρ)g tanφ U o (ρs ρ)g w f 9π 1 ε b V 1 V q by = ωb qεsy = ω s t 8 ( ρs- ρ)g tanφ U o (ρs ρ)g w f (4.34) ω 2 = 3/2(1 h/h) 3 π ωt = 4ωb + De 3 b fwρuo όπου q xt, q yt οι συνολικές στερεοπαροχές, q xt =q bx +q sx, q yt =q by +q sy, U και V οι ταχύτητες του κυματογενούς ρεύματος και U o το πλάτος της οριζόντιας ταχύτητας στον πυθμένα από τη σχέση: U o =πh/(tsinh(kd)). Οι ταχύτητες U και V λαμβάνονται απευθείας από τα αποτελέσματα του μοντέλου κυματογενούς κυκλοφορίας WICIR (εφόσον για την εκτίμηση μακροχρόνιων μεταβολών σε δισδιάστατα προβλήματα οι ταχύτητες του δευτερογενούς ρεύματος συνήθως αγνοούνται). Οι μορφολογικές μεταβολές (ρυθμός μεταβολής της στάθμης του πυθμένα, στον παράκτιο χώρο υπολογίζονται επιλύνοντας την εξίσωση διατήρησης του όγκου των φερτών: d 1 q = t (1 p) x xt q yt + y (4.35) όπου d είναι το βάθος του νερού, p το πορώδες της άμμου (p 0.4) και q tx, q ty είναι οι z x d q tx q tx + τbx = ρfcw < u + > 65 b u b vb dx 2 dx

74 συνολικές στερεοπαροχές παράλληλα (άξονας x) και κάθετα (άξονας y) στην ακτή. Η παραπάνω εξίσωση προσομοιώνει τις μεταβολές του πυθμένα σε τρισδιάστατο πεδίο. Χρησιμοποιείται τόσο για την εκτίμηση βραχυχρόνιων μεταβολών (της τάξεως μερικών ωρών έως μερικών ημερών) όσο και των μακροχρόνιων (της τάξεως μερικών ετών). Εικόνα 4.5: Μεταβολή στάθμης πυθμένα Κεφάλαιο 5 Εφαρμογή τεχνητών υφάλων στην παραλία του Ρεθύμνου 5.1Εκτίμηση της υπάρχουσας κατάστασης Πρόκειται για την παραλιακή ζώνη της πόλης του Ρεθύμνου, ανατολικά της Μαρίνας, η οποία αντιμετωπίζει σοβαρά προβλήματα διάβρωσης λόγω των κυματισμών που συνεχώς αυξάνονται και από την επερχόμενη άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Αυτό έχει ως 66

75 αποτέλεσμα την εμφανώς αισθητή απώλεια της αμμώδους παραλίας σε συγκεκριμένα σημεία του παραλιακού μετώπου, με σημαντικές επιπτώσεις στην τουριστική δραστηριότητα και ανάπτυξη της περιοχής, και βεβαίως την συνεπαγόμενη οικονομική ζημιά. Επομένως για την αποκατάσταση και προστασία της περιοχής απαιτούνται έργα προστασίας της παράκτιας περιοχής από τα έντονα φαινόμενα διάβρωσης. Τα έργα αυτά είναι απαραίτητο ναδιατηρήσουν την μορφολογία του τοπίου με σκοπό να μην αλλάξει ο χαρακτήρας της περιοχής ενώ δε πρέπει να επιβαρύνουν την περιοχή κατά τη φάση κατασκευής και λειτουργίας τους και τέλος να είναι προσαρμοσμένα στις τοπικές συνθήκες των οικισμών της περιοχής. Η ακτή αυτή ανατολικά του Λιμένα Ρεθύμνου έχει κατεύθυνση Α-Δ και δέχεται την πρόσπτωση κυματισμών του ΒΔ, Β, και ΒΑ τομέα.μετά την κατασκευή του λιμενικού έργου και ιδιαίτερα την επέκταση του προσήνεμου μόλου έχει μεταβληθεί το κυματικό πεδίο της παράκτιας περιοχής με αποτέλεσμα τη αναμόρφωση των υδροδυναμικών συνθηκών, και κατά συνέπεια των ρυθμών στερεομεταφοράςτης άμμου. Η διατάραξη της μορφοδυναμικής ισορροπίας που συνεπάγεται η παραπάνω διαδικασία είχε σαν επίπτωση την εμφάνιση διαβρωτικών φαινομένων στην παρακείμενη ακτή ανατολικά του έργου. Στην συγκεκριμένη περίπτωση η περιοχή μελέτης ανήκει διοικητικά στο Δήμο Ρεθύμνου του Νομού Ρεθύμνης. Η θέση του προτεινόμενου έργου βρίσκεται στην βόρεια ακτή της Κρήτης στη θαλάσσια περιοχή της παραλιακής ζώνης της πόλης του Ρεθύμνου στο Ανατολικό παραλιακό μέτωπο της πόλης (ανατολικά της Μαρίνας του Ρεθύμνου).(Δήμος Ρεθύμνης) Ανατολικά της πόλης εκτείνεται αμμώδης παραλία μήκους 7,5 km, τμήμα της οποίας βρίσκεται εντός του σχεδίου πόλεως ενώ το υπόλοιπο αποτελεί το βόρειο όριο πλήθους οικισμών ανατολικά του Ρεθύμνου. Το πλάτος της παραλιακής ζώνης κυμαίνεται από 20 έως 90 μέτρα ενώ στο μεγαλύτερο τμήμα του υπερβαίνει τα 60. Στα πρώτα δύο χιλιόμετρα, από τα ανατολικά και την πόλη του Ρέθυμνου, υπάρχει φωτιζόμενη περιπατητική διαδρομή με διαμορφωμένους χώρους, φυτεύσεις και καθοδικές προσβάσεις στην αμμουδιά. O αστικός ιστός εκτείνεται ακόμα για περίπου 5,5 km με ξενοδοχειακές μονάδες και καλλιεργημένες εκτάσεις, πάντα σε απόσταση λίγων δεκάδων μέτρων από την ακτή. Η θέση της περιοχής και του έργου φαίνεται στην εικόνα 5.1. Εικόνα 5.1: Θέση της περιοχής μελέτης 67

76 5.2 Στοιχεία της περιοχής Τοπογραφία-Βυθομετρία Τα τοπογραφικά και βυθομετρικά στοιχεία για τη διερεύνηση αυτή ελήφθησαν από χάρτες της Υδρογραφικής Υπηρεσίας και τοπογραφικές αποτυπώσεις. Η κοκκομετρική ανάλυση, σε 4 σημεία (ανά 2 χλμ κατά μήκος της ακτής), έδειξε ότι η μέση διάμετρος κόκκων της άμμου d 50 κυμαίνεται από 0.2 mmέως 0.6mm (d 50 =0.2 ~ 0.6 mm). Όπως αναμενόταν οι μεγαλύτερες διάμετροι ιζήματος μετρήθηκαν στην περιοχή της διάβρωσης 1.5~2 χλμ ανατολικά του λιμένα ενώ οι μικρότεροι σε περιοχές πρόσχωσης στη βάση του υπήνεμου μώλου του λιμένα και 4 χλμ ανατολικά του. Κυματισμοί Για τον υπολογισμό του κυματικού κλίματος στα ανοικτά της περιοχής γίνεται η εκτίμηση του σημαντικού ύψους κύματος H s, της περιόδου T p της μέγιστης ενεργειακής πυκνότητας και της μέσης περιόδου Τ z από τις σχέσεις JONSWAP: gh s 0, 0016 gx = 2 2 U U 0.5 (5.1) gt U p = gx 0, U (5.2) gt U z = gx 0, 22 2 U (5.3) Αν F είναι το γραμμικό μήκος αναπτύγματος, ελέγχεται άν ισχύει η ανισότητα: 68

77 gt U D > gf 68, 8 2 U (5.4) με t D τη διάρκεια. Εφόσον ισχύει η ανισότητα τότε στη θέση του x εφαρμόζεται το F. Αν δεν ισχύει τότε από την παραπάνω σχέση, σαν ισότητα, υπολογίζεται το F στη θέση του x. Ο υπολογισμός έγινε για 3 κατευθύνσεις του ΒΔ, Β, και ΒΑ τομέα. Ο υπολογισμός του ενεργού μήκους ανάπτυξης των κυματισμών γίνεται σε ένα τομέα ±45 ο ως προς την κύρια κατεύθυνση, με βάση τις ακτίνες ανά 10 ο. Η ακτομηχανική ανάλυση για την επιλογή του τρόπου αντιμετώπισης του διαβρωτικού φαινομένουβασίζεται στην εκτίμηση ενός μέσου ετήσιου κυματισμού ανά διεύθυνση πνοής του ανέμου. Ο ισοδύναμοςαυτός κυματισμόςείναι αντιπροσωπευτικός της κυματικής κατάστασης σε ετήσια βάση. Ο υπολογισμός του γίνεται ως ακολούθως: αφού επιλεγεί ή υπολογιστεί η αντιπροσωπευτική περίοδος Τ e του ισοδύναμου κυματισμού για κάθε διεύθυνση πνοής, υπολογίζεταιτο ύψος του ισοδύναμου κυματισμού H e από τη μέση τετραγωνική τιμή των BorahandBalloffet, (1985): H T = 2 e e H T f 2 i f i i i (5.5) όπου Η i, T i, f i τα ύψη, οι περίοδοι και οι συχνότητες εμφάνισης των κυμάτων που αντιστοιχούν στα διάφορα επίπεδα έντασης του ανέμου από την σχετική διεύθυνση. Όπως θα φανεί παρακάτω, ο ισοδύναμος κυματισμός είναι ουσιαστικά ο κυματισμός που εμφανίζεται με συχνότητα f = fi και έχει το ίδιο ενεργειακό περιεχόμενο με το σύνολο των κυματισμών των διαφόρων εντάσεων του σχετικού τομέα. 69

78 Με βάση τα παραπάνω υπολογίστηκαν το σημαντικό ύψος κύματος H e, η περίοδος Τ e και η συχνότητα εμφάνισης f των ισοδύναμων κυματισμών ανοιχτού πελάγους που συνοψίζονται στους παρακάτω Πίνακες5.1, 5.5, 5.3. Στη συνέχεια υπολογίστηκαν με τα μαθηματικά μοντέλα WAVE-LS, WAVE-L, WICΙR, SEDTR και 1-Line, η κυματική διαταραχή, το κυματογενές ρεύμα, η παράκτια στερεομεταφορά, η τάση εξέλιξης της μορφολογίας πυθμένα και η τάση εξέλιξης της ακτογραμμής για διαφορετικά σενάρια έργων. Χρησιμοποιώντας μάλιστα και τα ανεμολογικά δεδομένα του Σταθμού Ρεθύμνου της Ε.Μ.Υ. έχουμε τα εξής αποτελέσματα: Πίνακας 5.1. Κυματικές παράμετροι για BΔ άνεμο BF U (m/s) Συχνότητα H οs T p Εμφάνισης % (m) (sec) He(m) Te(m) 4 7,0 1,878 1,21 5,80 5 9,8 1,016 1,72 6, ,7 0,784 2,22 7, ,7 0,376 2,75 7, ,0 0,077 3,33 8,16 1,86 6, ,5 0,000 3,94 8, ,0 0,000 4,55 8,84 >11 31,0 0,000 5,43 9,38 Σύνολο 4,131 Πίνακας 5.2. Κυματικές παράμετροι για B άνεμο BF U (m/s) Συχνότητα H οs T p Εμφάνισης % (m) (sec) He(m) Te(m) 4 7,0 3,535 1,21 5,80 5 9,8 1,491 1,97 7, ,7 1,248 2,63 7, ,7 0,696 3,26 8, ,0 0,221 3,94 9,13 2,19 6,83 70

79 9 22,5 0,000 4,67 9, ,0 0,000 5,40 9,88 >11 31,0 0,000 6,43 10,49 Σύνολο 7,191 Πίνακας 5.3. Κυματικές παράμετροι για BΑ άνεμο BF U (m/s) Συχνότητα H οs T p Εμφάνισης % (m) (sec) He(m) Te(m) 4 7,0 1,127 1,21 5,80 5 9,8 0,552 1,90 7, ,7 0,508 2,46 7, ,7 0,309 3,04 8, ,0 0,044 3,68 8,73 2,10 6, ,5 0,000 4,36 9, ,0 0,000 5,04 9,45 >11 31,0 0,000 6,01 10,03 Σύνολο 2,54 Όπου H os είναι το σημαντικό ύψος κύματος στα βαθιά νερά, T p η περίοδος κορυφής του φάσματος. Παράκτια μεταφορά άμμου Το κύριο μέρος των ακτομηχανικών φαινομένων λαμβάνει χώρα μέσα στην ζώνη θραύσης των κυματισμών, που σημαίνει από το βάθος όπου πραγματοποιείται η θραύση μέχρι και την ακτή. Συγκεκριμένα, με τη θραύση των κυματισμών και τη μετακίνηση του μετώπου θραύσης προς την ακτή, δημιουργούνται έντονα τυρβώδη φαινόμενα στην υδάτινη μάζα που έχουν ως αποτέλεσμα την αιώρηση κυρίως των λεπτόκοκκων υλικών του πυθμένα (ιλύος και άμμου). Η πλάγια πρόσπτωση των κυματισμών στην ακτή δημιουργεί κατά μήκος της ακτής μια συνιστώσα μεταφοράς νερού που ισοδυναμεί με ρεύμα σημαντικής έντασης (longshore current). Το ρεύμα αυτό σε συνδυασμό με την κυματική κίνηση και την τύρβη στη ζώνη θραύσης, αποτελεί και τον βασικό παράγοντα μεταφοράς των φερτών υλικών κατά μήκος της ακτής. Η κατασκευή λιμενικών έργων διακόπτει την παραπάνω στερεοπαροχή παράλληλα στην ακτή και διαταράσσει την ισορροπία, με αποτέλεσμα τη πρόσχωση και διάβρωση τμημάτων ακτής στην περιοχή του έργου. 71

80 Κεφάλαιο 6 Προτεινόμενες μέθοδοι προστασίαςτης ακτής Ρεθύμνου από διάβρωση Με σκοπό να επιτευχθεί στο μέγιστο βαθμό η προστασία της ακτής από διάβρωση προτείνονται κάποιες εναλλακτικές λύσεις που αφορούν στο σχεδιασμό του έργου, οι οποίες μπορούν αν διακριθούν σε τέσσερεις κατηγορίες: i. Μηδενική λύση: Σε αυτή την περίπτωση η κατάσταση παραμένει ως έχει και η διάβρωση συνεχίζεται. Το γεγονός αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα της απώλεια αμμώδους παραλίας και την αισθητή υποβάθμιση της αισθητικής του τοπίου, στη μείωση της τουριστικής κίνησης της περιοχής, πράγμα το οποίο ακολουθείται φυσικά και από ποικίλες οικονομικές συνέπειες, αφού ο τουρισμός αποτελεί την βαριά βιομηχανία στην Ελλάδα. Επίσης θα έχει σαν αποτέλεσμα τα κύματα θύελλας να αυξήσουν την αναρρίχηση τους και σε βάθος χρόνο να προκαλέσουν ζημίες στον παραλιακό δρόμο. 72

81 ii. Κατασκευή έξαλλων κυματοθραυστών ή προβόλων. Κατασκευή προβόλων με στέψη πάνω από τη Μέση Στάθμη Θάλασσας. Οι κατασκευές αυτές σταθεροποιούν την ακτή ανάμεσα στους προβόλους εφόσον εμποδίζουν με την παρουσία τους τη στερεομεταφορά παράλληλα στην ακτή. Κατάντη όμως των κατασκευών η διάβρωση της ακτής συνεχίζεται, ενώ τα ρεύματα επαναφοράς (rip-currents) που δημιουργούνται μεταφέρουν σημαντικές ποσότητες άμμου προς τα ανοιχτά. Ταυτόχρονα σε περιοχές επιβαρημένες περιβαλλοντικά μπορεί να προκληθεί σημαντική υποβάθμιση της ποιότητας των νερών ανάμεσα στους προβόλους ιδιαίτερα κατά τους θερινούς μήνες, λόγω της μη ικανοποιητικής ανανέωσής τους. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα της Παραλίας Κατερίνης όπου η κατασκευή προβόλων οδήγησε σε σημαντικά προβλήματα ποιότητας νερού, λόγω της διακοπής της παράκτιας κυκλοφορίας και της απομόνωσης ευτροφικών μαζών. Το αποτέλεσμα είναι εμφανές με έντονη δυσοσμία, θολότητα, ευτροφισμό κλπ. iii. Κατασκευή συστήματος παραλλήλων κυματοθραυστών Κατασκευάζονται σε βάθη 2 έως 5 m (σε απόσταση από την ακτή μεγαλύτερη του μήκους τους) με κενά ανάμεσά τους που κυμαίνονται από ½ έως 5 φορές το μήκος τους. Μπορεί να κατασκευαστούν και με κλίση ως προς την ακτογραμμή με προσανατολισμό κάθετα στην κύρια διεύθυνση των κυματισμών. Μεταξύ των παράλληλων κυματοθραυστών και της ακτής συμβαίνει αλλαγή της κατεύθυνσης και του ύψους των κυματισμών λόγω περίθλασης και ποσότητες φερτών οδηγούνται και παγιδεύονται στο τμήμα της ζώνης θραύσης πίσω από το έργο, προκαλώντας προσάμμωση και την εμφάνιση «tombolo» που τείνει να ενώσει το έργο με την ακτή ή απλά μιας προεξοχής της ξηράς. Η δημιουργία της προσάμμωσης αυτής συνοδεύεται και από μικρή ή και μεγάλη διάβρωση του τμήματος της ακτής που βρίσκεται πίσω από τα άκρα του μεμονωμένου κυματοθραύστη ή πίσω από τα κενά της σειράς κυματοθραυστών. Κατάντη του έργου όμως, όπως και στην περίπτωση των προβόλων, μπορεί να παρατηρηθεί διάβρωση. Τέλος η οπτική όχληση αλλά και η (σε ορισμένες περιπτώσεις) παρεμπόδιση της ελεύθερης κυκλοφορίας των νερών μπορεί να προκαλέσει αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Κατασκευή υποθαλάσσιων σταθερών κυματοθραυστών: Αποτελούν μόνιμες βαριές κατασκευές. Οι κατασκευές αυτές είναι μεγάλου κόστους. Δεν επηρεάζουν την αισθητική του τοπίου και δεν απαιτούν τον επανασχεδιασμό του λιμανιού. Ωστόσο αποτελούν μόνιμες κατασκευές, μη ανατάξιμες σε περίπτωση αστοχίας ή αλλαγής της υδροδυναμικής κατάστασης στην περιοχή, βαριές κατασκευές και λιγότερο φιλικές προς το φυσικό περιβάλλον της περιοχής. 73

82 iv. Κατασκευή υποθαλάσσιων ανατάξιμων κυματοθραυστών: αποτελούν σύγχρονη, χαμηλού κόστους περιβαλλοντικά φιλική τεχνολογία προστασίας των ακτών. Τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται είναι πλήρως ανατάξιμα και συμβατά με το θαλάσσιο περιβάλλον, δηλ. προσφέρουν στην χλωρίδα και την πανίδα της περιοχής κατάλληλο περιβάλλον για ανάπτυξη και αναπαραγωγή. Στη παρούσα περίπτωση της ακτής ανατολικά του Λιμένα Ρεθύμνουπροτείνεται η αντιμετώπιση του προβλήματος της διάβρωσης με τη μέθοδο της τεχνητής ανάπλασης της ακτής σε συνδυασμό με την κατασκευή συστήματος τεχνητών υφάλων παραλλήλων στις ισοβαθείς. 6.1 Σύστημα τεχνητών υφάλων Τα τελευταία χρόνια παρουσιάστηκε σημαντική πρόοδος στον τομέα της κατασκευής νέων καινοτόμων τεχνητών υφάλων για την προστασία των ακτών από διάβρωση. Οι κατασκευές αυτές είναι προκατασκευασμένες, υψηλής αντοχής, από υλικά φιλικά προς το περιβάλλον. Κατασκευάζονται σε βάθη 2 έως 5 mσε όλο το μήκος της ακτής που διαβρώνεται, συνήθως παράλληλα στις ισοβαθείς ώστε οι κυματισμοί να προσπίπτουν κάθετα σε αυτούς. Η παρουσία τους, λόγω της έντονα τυρβώδους ροής που δημιουργείται τοπικά, μειώνει την κυματική ενέργεια που προσπίπτει στην ακτή καθώς και την ένταση του παράκτιου κυματογενούς ρεύματος. Με τον τρόπο αυτόν μειώνεται και η διαβρωτική δράση των κυματισμών και συνεπαγόμενων ρευμάτων. Σημαντικό πλεονέκτημα είναι επίσης η δυνατότητα αναδιάταξης για την επίτευξη βέλτιστης λύσης. Αρχική ακτογραμμή Τελική ακτογραμμή Τεχνητοί ύφαλοι κυματισμοί Εικόνα 6.1: Τεχνητοί ύφαλοι παράλληλα στην ακτή και εξέλιξη ακτογραμμής Οι απαιτούμενες προδιαγραφές θα πρέπει να προβλέπουν: 74

83 Ικανοποιητική μείωση της ενέργειας του προσπίπτοντος κυματισμού. Η παρούσα διερεύνηση έδειξε ότι ο συντελεστής διάδοσης του κύματος (λόγος του ύψους του διαδιδόμενου προς το ύψος του προσπίπτοντος κύματος) θα πρέπει να είναι ίσος ή μικρότερος του 0.6 Σκυρόδεμα υψηλής αντοχήςφιλικό προς το θαλάσσιο περιβάλλον Δυνατότητα αναδιάταξης (ανατάξιμη χωροδιάταξη) Θα πρέπει να είναι πιστοποιημένοι και να έχουν εφαρμοστεί και σε άλλα έργα προστασίας ακτών. 6.2 Τεχνητή ανάπλαση της ακτής Η τεχνητή ανάπλαση της ακτής (beach nourishment) είναι μια πολύ διαδεδομένη ήπια μέθοδος προστασίας ακτών από διάβρωση. Στη μέθοδο αυτή τροφοδοτείται η ακτή με άμμο που λαμβάνεται από άλλες ακτές όπου υπάρχει περίσσεια υλικού αλλά και από τα ανοιχτά (CUR, 1987, Dean, 2003). Το υλικό τοποθετείται έτσι ώστε να επεκτείνεται η ακτή προς τη θάλασσα. Το ύψος που γίνεται η εναπόθεση του υλικού είναι της τάξης των 1-2 m πάνω από τη Μ.Σ.Θ. Μετά την εναπόθεση της άμμου οι κυματισμοί θα διαμορφώσουν μια νέα κατάσταση ισορροπίας. Τα παράκτια κυματογενή ρεύματα θα οδηγήσουν σε πλευρικές απώλειες (Σχήμα 6.2) ενώ οι κυματισμοί που προσπίπτουν κάθετα θα διαμορφώσουν το προφίλ ισορροπίας (Σχήμα 6.3). Ανάλογα με τη χαρακτηριστική διάμετρο των κόκκων, που μπορεί να είναι μεγαλύτερη, ίση ή μικρότερη από αυτή των κόκκων της υφιστάμενης ακτής, θα διαμορφωθούν ανάλογα προφίλ. Τα προφίλ αυτά θα έχουν πιο ήπια, ίση ή μεγαλύτερη κλίση από την υφιστάμενη αντίστοιχα, με αποτέλεσμα τη διατήρηση του πλάτους της νέας παραλίας που διαμορφώθηκε, ή την μερική ή και ολική απώλειά της. 75

84 Ακτή Προσθήκη άμμου Πλευρικές απώλειες Τελική κατάσταση Εγκάρσιες απώλειες Εικόνα 6.2: Απώλειες άμμου στην περίπτωση τεχνητής ανάπλασης ακτής (εγκάρσιοι κυματισμοί) Η τεχνητή ανάπλαση μπορεί να συνοδεύεται και από άλλα τεχνικά έργα προστασίας που βοηθούν στον εγκλωβισμό των ποσοτήτων άμμου που μεταφέρθηκαν και ελαχιστοποιούν τις πλευρικές και τις εγκάρσιες απώλειες. Έτσι μπορεί να κατασκευαστούν πλευρικά πρόβολοι ή παράλληλα στην ακτή κυματοθραύστες ή/και τεχνητοί ύφαλοι (Σχήμα 6.4). Α. dy d 50 *<d 50 d 50 * d 50 Προσθήκη άμμου Αρχικό προφίλ d 1 Β. 76

85 dy/2 d 50 *=d 50 d 50 d 50 * Αρχικό προφίλ d 1 Εικόνα 6.3: Εγκάρσιες απώλειες άμμου μετά την τεχνητή αναπλήρωση της ακτής. Α:όταν αρχική μέση διάμετρος κόκκων d 50 * είναι μικρότερη από τη μέση διάμετρο κόκκων της άμμου που προστίθεται d 50, Β: όταν οι μέσες διάμετροι κόκκων d 50 * και d 50 είναι ίσες Η μέθοδος της τεχνητής ανάπλασης θεωρείται μία σχετικά περιβαλλοντικά φιλική λύση, γιατί απλά, αντικαθίσταται το υλικό που διαβρώνεται. Βέβαια τόσο στην περιοχή αμμοληψίας όσο και στην περιοχή εναπόθεσης της άμμου, διαταράσσεται η πανίδα του βυθού. Ωστόσο η επίπτωση αυτή ίσως είναι αναστρέψιμη. Το βασικότερο πλεονέκτημά της, από τεχνική άποψη, είναι ότι δεν δημιουργούνται διαβρώσεις κατάντη της περιοχής που αναπλάθεται, όπως συμβαίνει στα περισσότερα έργα προστασίας. Επιπλέον το κόστος της είναι συγκριτικά μικρότερο από αυτό των συμβατικών μεθόδων, όταν η θέση αμμοληψίας βρίσκεται κοντά στην περιοχή ανάπλασης. Αρχική Ακτογραμμή Προσθήκη Άμμου Τελική Ακτογραμμή Τεχνητοί Ύφαλοι Εικόνα 6.4: Εξέλιξη της ακτογραμμής σε ακτή που εφαρμόστηκε η τεχνητή ανάπλαση για την προστασίας της σε συνδυασμό με τεχνητούς υφάλους παράλληλα στην ακτή 6.3 Αναλύσεις Για την αντιμετώπιση του προβλήματος της διάβρωσηςπροτείνεται η μέθοδος της τεχνητής ανάπλασης της ακτής. Ταυτόχρονα, με σκοπό τη σταθεροποίηση της ακτής και την αποφυγή της επανάληψης των ανεπιθύμητων φαινόμενων της διάβρωσης, προτάθηκε η 77

86 κατασκευή συστήματος τεχνητών υφάλων. Εξετάστηκαν διάφορες περιπτώσεις χωροδιάταξης και διαφορετικές τιμές συντελεστών διάδοσης τεχνητών υφάλων. Προκρίθηκαν όμως δύο λύσεις που παρουσιάζονται παρακάτω. Ο σχεδιασμός βασίστηκε στις εφαρμογές των παραπάνω μοντέλων (WAVE_LS, WAVE_L, WICIR, SEDTR). Οι εφαρμογές έγιναν για την υφιστάμενη κατάσταση καθώς και για τις λύσεις που προτείνονται (κατασκευή τεχνητών υφάλων και τεχνητή ανάπλαση). Στον Πίνακα 6.1 καταγράφονται τα χαρακτηριστικά των εφαρμογών αυτών. Πίνακας 6.1:Προτάσεις - Εφαρμογές και χαρακτηριστικά μεγέθη Κυματοθραυστών. Βάθος κατασκευής (m) Συντελεστής διάδοσης στο Δυτικό τμήμα της ακτής (800m) Συντελεστής διάδοσης στο Ανατολικό τμήμα της ακτής (2200m) Λύση Λύση Στη Λύση 1 προτείνεται η κατασκευή τεχνητών υφάλων περίπου παράλληλα στην ισοβαθή των 3 mκαι σε μήκος περίπου 3 χλμ. Η τοποθέτηση αρχίζει σε απόσταση περίπου 350 mαπό τον υπήνεμο μόλο. Στο Δυτικό τμήμα των τεχνητών υφάλων (στην περιοχή της ακτής που παρατηρείται έντονη διάβρωση) απαιτείται, σε ένα μήκος 800 mπερίπου, συντελεστής διάδοσης με τιμή Στο υπόλοιπο τμήμα ο συντελεστής διάδοσης είναι μικρότερος (0.6). Η Λύση 2 προήλθε από την Λύση1 με μόνη διαφοροποίηση την δυνατότητα αύξησης της ενέργειας των διαδιδομένων κυματισμών (συντελεστής διάδοσης ίσος με 0.7). Με τον τρόπο αυτό εξετάζεται μια πιο οικονομική λύση εφόσον εξοικονομούνται μονάδες τεχνητών υφάλων λόγω της απαίτησης μικρότερης τιμής συντελεστή διάδοσης. Η χωροδιάταξη των προτεινόμενων τεχνητών υφάλων παρουσιάζεται στα Εικόνες 6.5 και

87 m m 800 m Τεχνητοί ύφαλοι Συντελεστής διάδοσης 0.6 Τεχνητοί ύφαλοι Συντελεστής διάδοσης Σχέδιο 6.5: Χωροδιάταξη προτεινόμενων έργων m m 800 m Τεχνητοί ύφαλοι Συντελεστής διάδοσης 0.7 Τεχνητοί ύφαλοι Συντελεστής διάδοσης Σχέδιο 6.6: Χωροδιάταξη προτεινόμενων έργων 6.4 Περιγραφή του προτεινόμενου έργου Θα χρησιμοποιηθούν μονάδες τεχνητών υφάλων που είναι κατασκευασμένοι από πλάκες σκυροδέματος οι οποίες στηρίζονται σταθερά σε ένα ανοξείδωτο μεταλλικό σκελετό και έτσι μπορούν να συναρμολογηθούν με διαφορετικό τρόπο έτσι ώστε να δίνουν την δυνατότητα διαφορετικών σχηματισμών αλλά και την δυνατότητα εγκατάστασης μεγάλης έκτασης και όγκου σταθερών δομών επί του θαλάσσιου πυθμένα. Κάθε μονάδα τεχνητών υφάλων έχει σχήμα οκταγωνικής πλάκας με οπές διαφόρων τύπων και η συναρμολόγηση τριών παρόμοιων μονάδων σε μεταλλικό πλαίσιο δημιουργεί μια πυραμίδα τεχνητών υφάλων. Έπειτα η συναρμολόγηση πολλών πυραμίδων μαζί επιτρέπει την κατασκευή υποθαλάσσιων συγκροτημάτων συγκεκριμένης δομής και διάταξης. Το σύστημα αυτό της προστασίας ακτής από διάβρωση, λόγω της ανοιχτής δομής του, επιτρέπει την σταδιακή 79

88 απορρόφηση της κυματικής ενέργειας, η οποία έχει σαν αποτέλεσμα την δραστική μείωση του ρυθμού μεταφοράς επιφανειακού ιζήματος άρα και την τελική προστασία της ακτογραμμής από την διάβρωση. Ένα από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα της επιλογής αυτής σχετικά με την τοποθέτηση των μονάδων τεχνητών υφάλων είναι πως αποτελούν μια απόλυτα ανατάξιμη δομή αφού οι μονάδες αυτές είναι συναρμολογούμενες. Έτσι επιτρέπεται η μερική μετακίνησή τους σε ευνοϊκότερη θέση αλλά και η πλήρης απομάκρυνση τους από την αρχική θέση εγκατάστασής τους. Το έργο λοιπόν της παρούσας εφαρμογής είναι ένας υποθαλάσσιος κυματοθραύστης μήκους 3000m, το οποίο διαμορφώνεται από την τοποθέτηση πυραμοειδών σχηματισμών από οπλισμένο σκυρόδεμα ατομικού βάρους 3510kg.(Καραμπάς Θ., 2011) Εικόνα 6.7: Χωροδιάταξη του υποθαλάσσιου κυματοθραύστη μήκους 3000m Χαρακτηριστικά της κατασκευής και των υλικών Οι ανατάξιμοι τεχνητοί ύφαλοι πυραμοειδούς σχήματος συναρμολογούνται σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο στην στεριά από επιμέρους τμήματα (πλάκες) από σκυρόδεμα και συνδέονται με μπάρες και βίδες από ανοξείδωτο ατσάλι. 80

89 Οι πλάκες των ανατάξιμων τεχνητών υφάλων αποτελούνται από σκυρόδεμα υψηλής αντοχής (42.5 R) χαμηλής περιβαλλοντικής επίπτωσης, φιλικό προς το θαλάσσιο περιβάλλον (τύπου sea friendly) ή παρόμοια με υψηλά χαρακτηριστικά αντοχής Rck>50 Mpa, άνευ βελτιωτικών, με Ph παρόμοιο με το θαλάσσιο περιβάλλον Ph 9. Το ειδικό τεμάχιο είναι οπλισμένο, κάθετα, από ανοξείδωτο ατσάλι ΙΝΟΧ τύπου AISI 304 σταυροειδούς σχήματος. Η κάθε ράβδος ορθογωνικής διατομής έχει τομή 5 mm Χ 30 mm. Η κάθε ράβδος ενισχύεται οριζόντια από διπλή σειρά ατσάλινων κυλίνδρων Ø 6 Feb 44k. Η πλάκα τεχνητού υφάλου έχει οκταγωνική μορφή με διαστάσεις 1180mm (ανάμεσα σε παράλληλες πλευρές) και πάχος 60 mm. Το κάθε ειδικό τεμάχιο έχει βάρος 128 kg. Η συναρμολόγηση των πλακών πραγματοποιείται με ανοξείδωτες ατσάλινες βίδες και μπουλόνια τύπου AISI 304. Μετά την προμήθεια και μεταφορά των επιμέρους τμημάτων από τα οποία αποτελούνται τα πυραμοειδή τεμάχια, και από τα οποία αποτελείται ο υποθαλάσσιος ανατάξιμος κυματοθραύστης, γίνεται η αποθήκευση τους σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο και στη συνέχεια η συναρμολόγηση των πυραμοειδών σχηματισμών από τα επιμέρους τμήματα. Οι πυραμοειδείς σχηματισμοί αποτελούνται από 27 πλάκες από σκυρόδεμα και 9 ατσάλινες ανοξείδωτες μπάρες και με τον απαραίτητο αριθμών μπουλονιών και συνδέσμων. Μετά το πέρας της συναρμολόγησης των πυραμοειδών σχηματισμών γίνεται η φόρτωση τους σε πλωτή φορτηγίδα και η μεταφορά τους στο χώρο τοποθέτησης τους, όπως αυτός ορίζεται από την ακτομηχανική μελέτη και την χωροδιάταξη του έργου. Στην συνέχεια με την βοήθεια καταδυτικού συνεργείου, ποντίζονται στις θέσεις και στάθμες που καθορίζονται στα σχέδια της μελέτης του έργου. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται έως όπου ποντιστούν όλοι οι πυραμοειδείς σχηματισμοί που προβλέπονται από τα σχέδια μελέτης του έργου. Τέλος ακολουθεί η σήμανση του κυματοθραύστη με πλωτές σημαδούρες ανά 20m για την ασφάλεια των λουομένων και της ναυσιπλοΐας. Λόγω του τύπου του κυματοθραύστη δεν απαιτούνται πρόσθετες εργασίες όπως χωματουργικά, τεχνικά, υδραυλικά και γεωτεχνικά έργα. Δεν χρειάζεται έργα που αφορούν Η/Μ εγκαταστάσεις και οικοδομικές εργασίες. Από την ακτομηχανική μελέτη και τις επιτόπιες παρατηρήσεις στην ευρύτερη περιοχή του έργου που αφορούν το υπόβαθρο πάνω στο οποίο θα τοποθετηθούν οι πυραμοειδείς σχηματισμοί και με βάση τα στατιστικά στοιχεία για τις ανεμολογικές και κυματικές συνθήκες της περιοχής δεν αναμένεται κίνδυνος ανατροπής ή καταστροφής των σχηματισμών λόγω της κυματικής δράσης. Επίσης κατά την έδραση των σχηματισμών δεν αναμένεται να χρειαστούν ειδικές εργασίες θεμελίωσης. Ενώ δεν αναμένεται βύθιση των πυραμοειδών σχηματισμών στον αμμώδη πυθμένα μεγαλύτερη των 30cm. 81

90 Εικόνα 6.8: Διαστάσεις ειδικής πλάκας και εικόνα των συνδέσμων μεταξύ των πλακών Η τεχνολογία αυτή είναι δοκιμασμένη και εφαρμόσιμη για οποιοδήποτε βάθος της θάλασσας. Αποτελείται από οπλισμένο σκυρόδεμα, ελάχιστης περιεκτικότητας σε τσιμέντο ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος (μικρότερη από 15% δηλαδή λιγότερο από 250kg/m3) και είναι σύμφωνο με τον Κανονισμό Τεχνολογίας Σκυροδέματος και πιστοποιημένος για την ποιότητα του με πιστοποιητικό ISO 9001: Πρόσθετες εργασίες Πρόσθετες εργασίες οι οποίες είναι απαραίτητες για να γίνει η ολοκλήρωση κατασκευής του έργου αποτελούν η ειδική προσωρινή παραχώρηση και κατάληψη του δημοσίου χώρου στο προβλήτα του λιμανιού του Ρεθύμνου για δημιουργία του εργοταξίου αποθήκευσής των επιμέρους τμημάτων και συναρμολόγησης των πυραμοειδών σχηματισμών. Για την κατασκευή του έργου δεν απαιτούνται απαλλοτριώσεις και/ή κατεδάφιση κτισμάτων ή τεχνικών έργων Διάταξη του προτεινόμενου έργου Σκοπός της ενότητας αυτής είναι να δοθεί όλη η πληροφορία που θα βοηθήσει στη συστηματική και ενιαία αντιμετώπιση της τυποποίησης των κατασκευών του έργου και στη διευκόλυνση της κατασκευής του. Ο απώτερος στόχος είναι η βελτιστοποίηση της οικονομίας του έργου, παράλληλα με την επίτευξη μιας υψηλής ποιότητας κατασκευής. Οι διατάξεις των πυραμοειδών σχηματισμών προβλέπεται να τοποθετηθούν στην ισοβαθή των 3m και σε 82

91 απόσταση από την ακτογραμμή 120m με 200m και έχουν ύψος 1,7m. Η απόσταση αυτή είναι μεγαλύτερη σε σχέση με το εύρος της ζώνης όπου χρησιμοποίει η πλειονότητα των λουομένων. Διαστάσεις σχηματισμού Κάθε πυραμοειδείς σχηματισμός έχει ύψος 1,7m και πλάτος στη βάση του 4,6m. Αποτελείται από 27 πλάκες οκταγωνικής μορφής με διαστάσεις 1180mm (ανάμεσα σε παράλληλες πλευρές) και πάχος 60 mm και κάθε ειδικό τεμάχιο έχει βάρος 128 kg. Ανά τρεις οι πλάκες συναρμολογούνται με την βοήθεια 3 συνδέσμων και σχηματίζουν ένα πυραμοειδές. Το πυραμοειδές αυτό με την βοήθεια ράβδων ορθογωνικής διατομής με τομή 5 mm Χ 30 mm και με την ενίσχυση οριζοντίως από διπλή σειρά ατσάλινων κυλίνδρων Ø6 Feb 44k, ενώνεται με το διπλανό του σχηματίζοντας ένα τριγωνικό σχηματισμό που αποτελείται από 9 μικρούς πυραμοειδείς σχηματισμούς με ύψος 85cm με μήκος κάθε πλευράς 4,6m. Αυτός ο σχηματισμός αποτελεί το 1ο επίπεδο του τελικού πυραμοειδούς σχηματισμού. Στην συνέχεια τοποθετείται ένα δεύτερο επίπεδο το οποίο αποτελείται από 3 επιμέρους μικρούς πυραμοειδείς σχηματισμούς με ύψος 85cm. Ο τελικός σχηματισμός αποτελείται από 9 επιμέρους τριγωνικούς σχηματισμούς από τις ειδικές πλάκες όπως απεικονίζεται στο Εικόνα

92 Εικόνα 6.9: Τελικός σχηματισμός των επιμέρους 9 τριγωνικών πλακών 84

93 Διαστάσεις Κυματοθραύστη Από την ακτομηχανική μελέτη προτάθηκαν δύο λύσεις για την προστασία της παραλιακής ζώνης της πόλης του Ρεθύμνου. Η πρώτη λύση προτείνει την κατασκευή και τοποθέτηση του υποθαλάσσιου υφάλου με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτευχτεί συντελεστής διάδοσης 0,4-για τα πρώτα 800m και 0,6 για τα επόμενα 2200m. Για να πραγματοποιηθεί αυτό στα πρώτα 800m γίνεται πυκνή τοποθέτηση 160 πυραμοειδών σχηματισμών με απόσταση μεταξύ των διατάξεων 0m στην μία (στενή) πλευρά και 0,8m στην άλλη (φαρδιά) πλευρά. Για τα επόμενα 2200m η ακτομηχανική μελέτη προτείνει λύσεις με δύο συντελεστές διάδοσής 0,6 και 0,7. Η λύση 1 με συντελεστή διάδοσης 0,6 υλοποιείται με διάταξή των πυραμοειδών σχηματισμών όπου η απόσταση από την μία (στενή) πλευρά είναι 1m και από την άλλη (φαρδιά) πλευρά είναι 0,8m. Απαιτούνται για τη λύση αυτή 410 πυραμοειδείς σχηματισμοί. Για την λύση 2 όπου ο συντελεστής διάδοσής είναι 0,7 οι αποστάσεις αυτές γίνονται 1,5m και 0,8m αντίστοιχα και απαιτούνται 400 πυραμοειδείς σχηματισμοί. Οι διάταξη των σχηματισμών φαίνονται στα αντίστοιχα σχέδια 6.10 και Σχέδιο 6.10: Απεικόνιση της λύσης 1 με συντελεστή διάδοσης 0,6 85

94 Σχέδιο 6.11: Απεικόνιση της λύσης 2 με συντελεστή διάδοσης 0,7 86

95 Κεφάλαιο 7 Τελικές Αναλύσεις Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εφαρμογών αυτών με την βοήθεια των μοντέλων (WAVE_LS, WAVE_L, WICIR, SEDTR) υπολογίζοντας τα ύψη κύματος, τα πεδία των ταχυτήτων κυματογενούς κυκλοφορίας κάνοντας και μια εκτίμηση της τάσης εξέλιξης της ακτογραμμής όπως αυτή προκύπτει από την επαλληλία των τριών κυματικών καταστάσεων (ΒΔ, Β, ΒΑ). 7.1 Υφιστάμενη κατάσταση Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι ισοϋψείς σημαντικών υψών κύματος H s λόγω των Β, ΒΑ και ΒΔ ανέμων αντίστοιχα. Ο Βορράς είναι παράλληλα στον άξονα yμε κατεύθυνση προς τις αρνητικές τιμές. Στην περίπτωση της κάθετης πρόσπτωσης των κυματισμών δηλαδή λόγω των Β ανέμων η επίδραση της διάθλασης δεν είναι σημαντική και οι κυματισμοί προσπίπτουν στην ακτή χωρίς σημαντική απώλεια του ύψους τους. Η απώλεια της ενέργειάς τους, που συνεπάγεται με τη μείωση του ύψους τους, πραγματοποιείται στη ζώνη θραύσης. Για τον ετήσιο ισοδύναμο κυματισμό που εξετάζεται η ζώνη θραύσης επεκτείνεται περί τα 300 mαπό την ακτογραμμή. Η επίδραση της διάθλασης στη μείωση του ύψους κύματος είναι φανερή στην περίπτωση πλάγιας πρόσπτωσης, δηλαδή λόγω των ΒΑ και ΒΔ ανέμων. Ωστόσο και πάλι η κύρια απώλεια της ενέργειάς τους πραγματοποιείται στη ζώνη θραύσης. 87

96 Σχήμα 7.1: Υφιστάμενη κατάσταση,ισοϋψείς σημαντικού ύψους Hs για Β ανέμους 89

97 Σχήμα 7.2: Υφιστάμενη κατάσταση,ισοϋψείς σημαντικού ύψους Hs για ΒΑ ανέμους 90

98 Σχήμα 7.3: Υφιστάμενη κατάσταση,ισοϋψείς σημαντικού ύψους Hs για ΒΔ ανέμους 91

99 Στα Σχήματα 7.4, 7.5 και 7.6 παρουσιάζονται τα πεδίατων κυματογενών ταχυτήτων για Β, ΒΑ κα ΒΔ κυματισμούς αντίστοιχα. Η κυματογενής κυκλοφορία χαρακτηρίζεται από το ισχυρό παράκτιο ρεύμα που εκτείνεται στη ζώνη θραύσης, το οποίο μεταφέρει τα ιζήματα που αποσταθεροποιούνται και τίθενται σε αιώρηση από τους κυματισμούς. Τα πεδία της αντίστοιχης στερεομεταφοράς παρουσιάζονται στα Σχήματα 7.7, 7.8, και 7.9. Στην περίπτωση των Β και ΒΑ κυματισμών η κύρια κατεύθυνση των ρευμάτων και της στερεομεταφοράς είναι προς τα Δυτικά (Σχήματα 7.4 και 7.5). Στο δυτικό άκρο της ακτής που εξετάζεται βρίσκεται ο λιμένας, η παρουσία του οποίου διακόπτει την παράλληλη προς την ακτή μεταφορά μαζών νερού και ιζημάτων. Στην περιοχή αυτή εναποτίθεται το ίζημα δημιουργώντας τα προβλήματα πρόσχωσης στην είσοδο του λιμένα. Στην περίπτωση των ΒΔ κυματισμών τα ρεύματα και η στερεομεταφορά κατευθύνονται προς τα Ανατολικά (Σχήμα 7.6). Τα ρεύματα αυτά, που έχουν μικρή ένταση κοντά στον υπήνεμο μόλο ενώ γίνονται πιο έντονα σε μια απόσταση 500 περίπου μέτρων από αυτόν, αναμένεται να απομακρύνουν τα ιζήματα προς τα Ανατολικά, στερώντας τα από την ευρύτερη περιοχή. Η περιοχή που βρίσκεται σε μια απόσταση 500 περίπου μέτρων από τον υπήνεμο μόλο, βρίσκεται ουσιαστικά στη «σκιά» του προσήνεμου κυματοθραύστη, πράγμα που σημαίνει ότι η κυματική ενέργεια είναι μειωμένη σε σχέση με την περιοχή που βρίσκεται πιο ανατολικά (Σχήμα 7.3). Λόγω των παραπάνω, οι μηχανισμοί μεταφοράς της άμμου, δηλαδή οι κυματισμοί και κυματογενή ρεύματα, έχουν μικρότερη ένταση με συνέπεια να μη μεταφέρεται προς τα ανατολικά η άμμος από την περιοχή που βρίσκεται κοντά στην είσοδο του λιμένα. Με τον τρόπο αυτό η άμμος που μεταφέρεται και εναποτίθεται από τους Β και ΒΑ κυματισμούς δεν απομακρύνεται από τους ΒΔ κυματισμούς μακριά από την περιοχή της εισόδου του λιμένα. Σαν συμπέρασμα των παραπάνω, φαίνεται ότι οι Β και ΒΑ κυματισμοί και τα παραγόμενα από αυτούς κυματογενή ρεύματα μεταφέρουν την άμμο προς τα Δυτικά και προκαλούν τάσεις πρόσχωσης στην περιοχή του υπήνεμου μόλου που επεκτείνεται και βαθύτερα, κοντά στην είσοδο του λιμένα. Αντίθετα οι ΒΔ κυματισμοί και τα παραγόμενα από αυτούς κυματογενή ρεύματα μεταφέρουν την άμμο προς τα Ανατολικά προκαλώντας διάβρωση στο ανατολικό μέρος της ακτής (όχι όμως και στην περιοχή που βρίσκεται κοντά στον υπήνεμο μόλο). Η συνολική επίδραση των κυματισμών στην ακτογραμμή (επαλληλία των τριών κυματικών καταστάσεων Β, ΒΔ και ΒΑ συμπεριλαμβανομένης προφανώς και της συχνότητας εμφάνισης) παρουσιάζεται στο Σχήμα Παρατηρούνται τάσεις πρόσχωσης στη βάση του υπήνεμου μόλου και διάβρωσης σε μήκος περίπου 3 χλμ από τον υπήνεμο μόλο. Περί τα 3 χλμ ανατολικά του υπήνεμου μόλου και σε όλη την υπόλοιπη έκταση της ακτής που εξετάζεται δεν παρατηρούνται σημαντικές μεταβολές της ακτογραμμής. Αυτό σημαίνει ότι οι παραπάνω δύο διαφορετικές κατευθύνσεις στερεομεταφοράς (δηλ. προς τα Δυτικά και προς 94

100 τα Ανατολικά) αλληλοαναιρούνται στη διάρκεια του κύκλου ενός έτους, με αποτέλεσμα η ακτή να βρίσκεται σε μια σχετική ισορροπία. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα κυματογενή ρεύματα λόγω των Β κυματισμών σε μια περιοχή περίπου 1000 μέτρων ανατολικά του υπήνεμου μώλου (Σχήμα 7.4). Η κυκλοφορία χαρακτηρίζεται από μεγάλους στροβίλους και ρεύματα επαναφοράς. Τα ρεύματα επαναφοράς (γνωστά στη διεθνή βιβλιογραφία ως rip-currents) έχουν κατεύθυνση προς τα ανοιχτά και σε συνδυασμό με τους κυματισμούς που κατευθύνονται προς την ακτή δημιουργούν δυσμενή κατάσταση για τους κολυμβητές. 95

101 96

102 m/s Σχήμα 7.4: Υφιστάμενη κατάσταση,πεδίο κυματογενών ταχυτήτων για Β ανέμους 96

103 m/s Σχήμα 7.5: Υφιστάμενη κατάσταση,πεδίο κυματογενών ταχυτήτων για ΒΑ ανέμους 97

104 m/s Σχήμα 7.6: Υφιστάμενη κατάσταση,πεδίο κυματογενών ταχυτήτων για ΒΔ ανέμους 98

105 m 3 /s/m Σχήμα 7.7: Υφιστάμενη κατάσταση,πεδίο στερεομεταφοράς για Β ανέμους 99

106 m 3 /s/m Σχήμα 7.8: Υφιστάμενη κατάσταση,πεδίο στερεομεταφοράς για ΒΑ ανέμους 100

107 m 3 /s/m Σχήμα 7.9: Υφιστάμενη κατάσταση,πεδίο στερεομεταφοράς για ΒΔ ανέμους 101

108 Σχήμα 7.10: Υφιστάμενη Κατάσταση, Τάση εξέλιξης ακτογραμμής μορφολογίας πυθμένα. Επαλληλία ΒΔ, Β και ΒΑ κυματισμών 102