Αξιοποιηση ωκεανογραφικών - γεωλογικών δεδομένων στην προσομοίωση της αναρριχησησ των κυμάτων στην ακτή για τον καθορισμό της ζώνης του αιγιαλού

Transcript

1 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 705 Αξιοποιηση ωκεανογραφικών - γεωλογικών δεδομένων στην προσομοίωση της αναρριχησησ των κυμάτων στην ακτή για τον καθορισμό της ζώνης του αιγιαλού Κωνσταντίνος Πεχλιβάνογλου 1 και Νικηφόρος Κυπραίος 2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία προτείνεται μεθοδολογία αξιοποίησης δεδομένων θαλάσσιου και παράκτιου περιβάλλοντος (μετρήσεις ύψους κύματος στη ανοιχτή θάλασσα, προσομοίωση κύματος με μαθηματικά μοντέλα στην παράκτια ζώνη, μετρήσεις ανέμου, υπολογισμοί μέγιστης αναρρίχησης κυματισμού στην εναέρια παραλία, γεωμορφολογικά και βυθομετρικά στοιχεία), προκειμένου να υποστηριχθεί και τεκμηριωθεί η χάραξη της ζώνης του αιγιαλού όπως αυτή καθορίζεται από την Ελληνική νομοθεσία και τη νομολογία του Συμβουλίου της Επικρατείας. Οι προαναφερόμενες διαδικασίες εφαρμόζονται συγκριτικά σε τρεις περιοχές με διαφορετικά ανεμολογικά, κυματικά, γεωμορφολογικά και τοπογραφικά χαρακτηριστικά προτείνοντας μεθοδολογίες για επίλυση προβλημάτων καθορισμού της οριογραμμής του αιγιαλού. Λέξεις Κλειδιά: Ζώνη αιγιαλού, αναρρίχηση κυμάτων, γεωμορφολογία ακτής, βαθυμετρία, στάθμη θάλασσας GEOLOGIC - OCEANOGRAPHIC DATA SUPPORT FOR THE SIMULATION OF THE WAVE RUN-UP ON THE COASTAL AREA FOR THE DETERMINATION OF THE FORESHORE ZONE Konstantinos Pehlivanoglou 1 and Nikiforos Kypraios 2 ABSTRACT The available scientific data of the marine and the coastal enviroment, (measurements of the wave and the wind field, calculation of the coastal area wave height and maximum wave run up, shallow area bathymetry and coastal area geomorphology), were used to support the mapping of the innermost limit of the foreshore zone, according to the Greek legislation and the Supreme Administrative Court standard case law. These methods applied for three areas, which completely differ for the wind and wave field, the geomorphologic and topographic characteristics, proposing different procedures for the determination of the foreshore limit. Keywords: Foreshore zone, wave run-up, coastal geomorphology, bathymetry, sea level, 1 Δρ Γεωλόγος Ωκεανογράφος, Ειδικός Επιστήμονας, Ανεξάρτητη Αρχή «Συνήγορος του Πολίτη», Κύκλος «Ποιότητα Ζωής» Χατζηγιάννη Μέξη, αρ. 5, 11528, Αθήνα MSc, PhD, Marine Geology, Senior Investigator, The Greek Ombudsman, Independent Authority, Quality of Life Department, 5, Hatzigianni Mexi, 11528, Athens, kpehli@synigoros.gr 2 Δρ Πολιτικός Μηχανικός Ακτομηχανικός, Π. Λινού αρ. 32, 17563, Π. Φάληρο PhD Civil Engineering-Coastal Engineering, 32, P.Linou, 17563, P. Faliro

2 706 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ισχύουσα Ελληνική νομοθεσία (Ν. 2971/01, ΦΕΚ Α 285/01) ορίζει τον αιγιαλό ως τη ζώνη της ξηράς, που βρέχεται από τη θάλασσα από τις μεγαλύτερες και συνήθεις αναβάσεις των κυμάτων της. Ομοίως, η προγενέστερη νομοθεσία (Α.Ν. 2344/40 ΦΕΚ Α 154/40) όριζε τον αιγιαλό ως: περιστοιχούσα την θάλασσαν χερσαία ζώνη βρεχόμενη από τας μεγίστας πλην συνήθεις αναβάσεις των κυμάτων της.... Τα στοιχεία που απαιτούνται για τη χάραξη του αιγιαλού και της παραλίας περιγράφονται ενδεικτικά στο άρθρο 9 παρ. 1 του Ν. 2971/01 (γεωμορφολογία του εδάφους, μορφολογία του πυθμένα, ανάπτυξη κυματισμού, ύπαρξη φυσικών πόρων και τεχνικών έργων, χρήσεις γης, ύπαρξη ευπαθών οικοσυστημάτων κλπ.) και εξειδικεύονται στην Υπουργική Απόφαση /8205/ Β0010/2005 (ΦΕΚ 595 Β /05). Περαιτέρω, η νομολογία του ΣτΕ (3085/00, κ.α.) θεωρεί ότι οι αρμόδιες επιτροπές χάραξης της οριογραμμής του αιγιαλού, οφείλουν να λαμβάνουν υπόψη τους τη φυτοκάλυψη, τη φυσική διαμόρφωση, τη βραχώδη ή αμμώδη σύσταση της ακτής κλπ., κριτήρια τα οποία αποτελούν «τα κατά νόμον και την κοινήν πείραν ληπτέα υπ όψιν διά τον καθορισμόν της οριογραμμής του αιγιαλού...». Ο Συνήγορος του Πολίτη, έχει λάβει σημαντικό αριθμό αναφορών πολιτών, σχετικά με τη διαδικασία και τα χρησιμοποιηθέντα στοιχεία από τις αρμόδιες επιτροπές για τον καθορισμό της ζώνης αιγιαλού, γεγονός που ήταν αφορμή για τη σύνταξη της παρούσας μελέτης και της παρουσίασης ορισμένων εξ αυτών. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Στην εργασία εφαρμόζεται διαδικασία προσδιορισμού της ανάβασης των κυμάτων σε τρεις περιοχές του Ελληνικού χώρου, που παρουσιάζουν διαφορετικά ενεργειακά και μορφολογικά χαρακτηριστικά. Η προτεινόμενη διαδικασία περιλαμβάνει: α) συλλογή και αξιοποίηση ωκεανογραφικών δεδομένων προερχόμενων από μετρήσεις στη θαλάσσια περιοχή ενδιαφέροντος και στοιχεία πεδίου που προέρχονται από γεωλογικές/τοπογραφικές/βυθομετρικές αποτυπώσεις στην υπό μελέτη παράκτια ζώνη, β) χρήση υπολογιστικών μεθόδων προσομοίωσης της διαμόρφωσης του κυματισμού στον παράκτιο χώρο και των χαρακτηριστικών των μεμονωμένων κυμάτων στη φάση εφόρμησής των στην ακτή, προτείνοντας μεθοδολογία για την επίλυση προβλημάτων τόσο του αρχικού καθορισμού όσο και του επανακαθορισμού του αιγιαλού, σύμφωνη με την προαναφερθείσα νομοθεσία και νομολογία. Η μέγιστη ανάβαση των κυμάτων στην ακτή καθορίζεται σωρευτικά από τα επόμενα γεγονότα: α) την προσβολή της ακτής από τον κυματισμό μέγιστης ενέργειας της περιοχήw, στη διάρκεια μιας περιόδου επαναφοράς, β) στάθμη θάλασσας σε κατάσταση παλιρροϊκής πλήμμης, γ) ανύψωση της στάθμης θάλασσας εξαιτίας του ανέμου που προκαλεί συσσώρευση υδάτινης μάζας στην ακτή λόγω κυματισμού μέγιστης ενέργειας και της μείωσης της ατμοσφαιρικής πίεσης που συνεπάγεται τη δημιουργία βαθμίδας μεταξύ της στάθμης θάλασσας στη ακτή και στα ανοιχτά, δ) τη μορφολογία της ακτής μετά από τη δράση κυμάτων υψηλής ενέργειας και μεγάλης καμπυλότητας, που έχει ως συνέπεια τη μετατόπισή της προς την ξηρά σε σχέση με τη θέση της στην κατάσταση ισορροπίας. Η απαίτηση από τη νομοθεσία καθορισμού του αιγιαλού με βάση τις μεγαλύτερες και συνήθεις αναβάσεις των κυμάτων, θεωρείται ότι προσεγγίζεται ικανοποιητικά με τις εξής παραδοχές: α) μέγιστες ταχύτητες ανέμου με περίοδο επαναφοράς ένα (1) έτος, στις διευθύνσεις πνοής που προκαλούν κυματισμό, ο οποίος προσβάλλει την υπό μελέτη ακτή και χαρακτηριστικά κυματισμού (σημαντικό ύψος και περίοδος αιχμής του φάσματος), σε κατάσταση πλήρους ανάπτυξης, που δημιουργείται σε αυτές τις συνθήκες ανέμου, και β) μέγιστη ανάβαση των μη-κανονικών κυμάτων του φάσματος που υπολογίζεται με βάση τα προαναφερόμενα.

3 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 707 Σχήμα 1. Χάρτες περιοχών Αγίας Μαρίνας Αττικής, Άσσου νήσου Κεφαλληνίας και Βρωμόλιμνου νήσου Σκιάθου. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν είναι: α) το ύψος κύματος και η περίοδος πνοής των πολύ ισχυρών και θυελλωδών ανέμων από αυτογραφικό πλωτήρα καταγραφής δεδομένων του ΕΛ.Κ.Ε.Θ.Ε. στο Σαρωνικό κόλπο, β) τα στατιστικά ανεμολογικά στοιχεία των περιοχών Αγίας Μαρίνας Σαρωνικού, Άσσου Κεφαλληνίας και Βρωμόλιμνου Σκιάθου, για τον υπολογισμό του σημαντικού κύματος στα βαθιά και στην παράκτια ζώνη, γ) στατιστικά στοιχεία μετρήσεων μεταβολής στάθμης θάλασσας, δ) χάρτες, τοπογραφικά/ βυθομετρικά διαγράμματα και αεροφωτογραφίες των περιοχών και, ε) δεδομένα γεωλογικών αποτυπώσεων και γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών των περιοχών που μελετήθηκαν. ΑΠΟTEΛΕΣΜΑΤΑ Οι θέσεις που εξετάζονται στην παρούσα εργασία είναι: α) Αγία Μαρίνα Αττικής, στην Α-ΝΑ ακτή του Σαρωνικού κόλπου, β) Άσσος στον ομώνυμο όρμο του κόλπου Μύρτου της νήσου Κεφαλληνίας, και γ) Βρωμόλιμνος, στη νοτιοδυτική ακτή της νήσου Σκιάθου (Σχήμα 1). Ακτή Αγίας Μαρίνας Αττικής Η περιοχή Αγίας Μαρίνας του Σαρωνικού κόλπου αποτελεί τμήμα της Α-ΝΑ ακτής, στo 36 ο χιλιόμετρο της οδού Αθηνών-Σουνίου και έχει Ν-ΝΔ προσανατολισμό. Είναι απροστάτευτη από τους Ν, ΝΝΑ και ΝΔ ανέμους, με ανάπτυγμα πελάγους έως 140ν.μ. Η παράκτια ζώνη παρουσιάζει απότομες κλίσεις κυμαινόμενες μεταξύ 20 και 30 και στενή εναέρια παραλία εύρους λίγων μέτρων, ενώ η κλίση της υποθαλάσσιας παραλίας κυμαίνεται μεταξύ 7 και 10. Προς τα ανάντη της στενής εναέριας παραλίας, στο τμήμα που δεν έχει υποστεί επεμβάσεις συγκράτησης των πρανών, αναγνωρίζεται κροκαλοπαγές πέτρωμα πάχους 4μ. περίπου, διαβρωμένο από τον κυματισμό, επί του οποίου επικάθεται αμμοχαλικώδες στρώμα δίχως ίχνη θαλάσσιας διάβρωσης.. Εντός του κροκαλοπαγούς διέρχεται λεπτό στρώμα (30-40 εκατ. πάχος) συμπαγοποιημένης αδρόκοκκης άμμου με κλίση 20 περίπου προς Β-ΒΔ. Το μέγιστο ύψος κύματος που υπολογίσθηκε σε βάθος θάλασσας 20μ. ήταν 4,1μ. (CERC, 1984), ενώ το μέγιστο ύψος κύματος, που μετρήθηκε από τον αυτογραφικό πλωτήρα του ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. ήταν 3,6μ., με αντίστοιχη μέγιστη περίοδο κύματος 4,5s. Η μέγιστη ανάβαση του κυματισμού στην εναέρια παραλία υπολογίσθηκε, σύμφωνα με το μοντέλο προσομοίωσης ανάβασης κυματισμού (Mase, 1989), σε +3,5μ. περίπου, θεωρώντας ως μέση κλίση υποθαλάσσιας-εναέριας παραλίας 10. Ακτή Άσσου νήσου Κεφαλληνίας Ο όρμος Άσσου Κεφαλληνίας, ο μυχός του οποίου εξετάζεται, αποτελεί τμήμα του κόλπου του Μύρτου. Τα βάθη στην είσοδο του όρμου του Άσσου κυμαίνονται μεταξύ 24μ. και 31μ., μειούμενα σταδιακά προς το μυχό σε 10 μ. έως 15 μ. ενώ στην περιοχή της υποθαλάσσιας πα-

4 708 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας ραλίας και σε σημαντική απόσταση από την ακτή δεν υπερβαίνουν το 1μ. Ο όρμος του Άσσου προσβάλλεται από ανέμους του Β, ΒΔ και Δ τομέα. Το ύψος του χαρακτηριστικού κύματος υπολογισμού της ανάβασης στην ακτή, στην είσοδο του όρμου είναι 2,5μ., 3,50μ. και 2,0μ. από το Β, το ΒΔ και το Δ τομέα αντίστοιχα, και η περίοδος του ίδιου κύματος 6,3s, 7.5s και 5,8s αντίστοιχα. Ο υπολογισμός της ανάβασης έγινε με χρήση των μεθόδων: α) κατά Hunt (1959) και Battjes (1974), β) κατά Mase (1989), γ) κατά CERC (1990), και δ) κατά Van der Meer and Jansen (1995), για διάφορα στατιστικά μεγέθη υπέρβασης στο κάθε εξεταζόμενο κυματικό φάσμα. Οι προαναφερόμενες μέθοδοι συγκλίνουν σε μέγιστη ανάβαση των κυμάτων σε στάθμη +1,23μ. Ακτή Βρωμόλιμνος νήσου Σκιάθου Βρίσκεται στο νότιο τμήμα της νήσου Σκιάθου, έχει Ν-ΝΔ-Δ προσανατολισμό και ανάπτυγμα πελάγους 18 ν.μ., 10ν.μ. και 35ν.μ. στις αντίστοιχες διευθύνσεις. Κατά μήκος της αμμώδους εναέριας παραλίαw, σε ύψος 2μ. περίπου έχει αναπτυχθεί επιμήκης αμμοθίνας παράλληλα με τη ακτογραμμή ενώ σε επαφή με αυτόν προς τα ανάντη υπάρχει αβαθής υφάλμυρη λίμνη εκτάσεως μερικών δεκάδων στρεμμάτων με την ονομασία «Βρωμόλιμνο». Η κλίση βυθού στο παράκτιο υποθαλάσσιο τμήμα αλλά και στην εναέρια παραλία κυμαίνεται μεταξύ 1 στο βορειότερο τμήμα και 4 στο νοτιότερο, αποτελείται δε ποιοτικά από μεσόκοκκη έως αδρόκοκκη άμμο με ελάχιστη περιεκτικότητα σε ιλύ καθώς και θραύσματα κελυφών ή σκελετικά στοιχεία θαλάσσιων οργανισμών. Το υπολογισθέν ύψος κύματος σε βάθος 20 μ. είναι 1,5 μ. (CERC, 1984), ενώ η ανάβαση του κυματισμού κατά Mase, (1989) στην εναέρια παραλία υπολογίσθηκε σε +1,0μ. περίπου, θεωρώντας ως μέση κλίση υποθαλάσσιας-εναέριας παραλίας 2 (Πεχλιβάνογλου, 2003). ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα το προτεινόμενο όριο της ζώνης του αιγιαλού, θα πρέπει να συμπίπτει με: α) την ισοϋψή των +3,5 μ. περίπου για την εξεταζόμενη θέση στην Αγία Μαρίνα Αττικής, όπως επιβεβαιώνεται και από τα αντίστοιχα γεωμορφολογικά στοιχεία, β) την ισοϋψή των +1,23μ για την εξεταζόμενη θέση στον Άσσο Κεφαλλονιάς και, με γ) την ισοϋψή +1μ. στην θέση Βρωμόλιμνο νήσου Σκιάθου. Η προτεινόμενη στην παρούσα εργασία μεθοδολογία μαθηματικής προσομοίωσης της ανάβασης των κυμάτων στην ακτή, με χρήση δεδομένων μετρήσεων ανέμου και κύματος και αποτυπώσεων μορφολογίας της παράκτιας ζώνης, παρέχει με κατάλληλη στατιστική επεξεργασία τη δυνατότητα αξιόπιστης προσέγγισης της θέσης της οριογραμμής του αιγιαλού στη σημερινή διαμόρφωση μιας ακτής, στο πλαίσιο των όρων που θέτει η ισχύουσα νομοθεσία. Η συνεκτίμηση των αποτελεσμάτων του προτεινόμενου υπολογιστικού σχήματος με τα κατά περίπτωση αντικειμενικά δεδομένα και πληροφορίες, συμβάλλει στην ολοκληρωμένη αντιμετώπιση και κατοχύρωση της προστασίας των φυσικών παράκτιων πόρων και στην οριστική ρύθμιση εκκρεμοτήτων που συνδέονται με το ιδιοκτησιακό καθεστώς ακινήτων που βρίσκονται σε παράκτιες περιοχές. Σε κάθε περίπτωση, ο καθορισμός της οριογραμμής του αιγιαλού προϋποθέτει συλλογή και στατιστική επεξεργασία των κυματικών στοιχείων της περιοχής και αποτύπωση-αξιολόγηση των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών της παράκτιας ζώνης, δεδομένα απαραίτητα στην υπολογιστική διαδικασία προσδιορισμού της μέγιστης αναρρίχησης των κυμάτων στην ξηρά, στη ζώνη διαβροχής της ακτής. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ BATTJES, J.A. (1974). Surf Similarity. Proceedings of the 14 th Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers (ASCE), pp

5 8ο Πανελλήνιο Συμποσιο Ωκεανογραφίας & Αλιείας 709 COASTAL ENGINEERING RESEARCH CENTER, DEPARTMENT OF THE ARMY, (CERC) (1984). Shore Protection Manual, Vol. I, Washington D.C. HUNT (1959). Design of Seawalls and Breakwaters. Journal of the Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering Division, American Society of Civil Engineers (ASCE), Vol.85, No.3, pp MASE H., (1989). Random Wave Run up Height on Gentle Slopes. Journal of the Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering Division, American Society Civil Engineers (ASCE), Vol. 115, No. 5, pp COASTAL ENGINEERING RESEARCH CEN- TER US ARMY ENGINEER WATERWAYS EXPERIMENT STATION, (CERC) (1990). Coastal Engineering Technical Note (CETN)- I-15 (3/90): Irregular Wave Runup on Beaches, Vicksburg, Mississippi. ΠΕΧΛΙΒΑΝΟΓΛΟΥ, Κ., ΚΑΡΑΜΗΤΡΟΥ, Ζ. (2003) Ανθρωπογενείς επιδράσεις στη γεωμορφολογική εξέλιξη της περιοχής Βρωμόλιμνο νήσου Σκιάθου. 7 ο Παν. Συμπ. Ωκεανογραφίας & Αλιείας, σελ. 286, Κρήτη. VAN DER MEER, J. W., and JANSEN, J.P.F.M. (1995). Wave Run-up and Wave Overtopping at Dikes, in: Wave Forces on Inclined & Vertical Wall Structures, Kobayashi & Demirbilek, eds, American Society of Civil Engineers (ASCE), pp