ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (1/9) Λ.Ε.: Έργα που υπεισέρχονται στο σχεδιασμό και την υλοποίηση της υποδομής των λιμένων και των συναφών εγκαταστάσεων. Οι λιμένες έχουν ως προορισμό την παροχή των κατάλληλων συνθηκών και εξυπηρετήσεων στα σκάφη και στη ροή προσώπων και αγαθών. Βασική συνθήκη: εξασφάλιση ασφαλούς αγκυροβολίου στα σκάφη και προστασία τους από ανέμους - κύματα. Λιμένες: ΤΕΡΜΑΤΙΚΟΙ ΣΤΑΘΜΟΙ (Βιομηχανικός, στρατιωτικός, ανεφοδιασμού, κ.λ.π.) ΚΟΜΒΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ (Εμπορικός ρόλος, διακίνηση επιβατών και εμπορευμάτων με ασφάλεια, ταχύτητα και χαμηλό κόστος.) Εμπορικοί λιμένες: Επιβατικοί, εμπορευματικοί, αλιείας, αναψυχής, ή συνδυασμός.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (2/9) Παράγοντες καθορισμού θέσης λιμένα Οικονομικές συνθήκες Γεωπολιτικές συνθήκες Συγκοινωνιακές συνθήκες της ενδοχώρας Συνθήκες ναυσιπλοΐας Ανάγλυφο και ποιότητα εδάφους Κλίμα της περιοχής (κυματισμοί, παλίρροιες, ρεύματα, στερεομεταφορά) Διάκριση λιμενικών έργων Εξωτερικά ή έργα προστασίας: εξασφαλίζουν άνετες συνθήκες ελλιμενισμού στα σκάφη (προστασία από κυματισμούς-ανέμους). Εσωτερικά: απαραίτητα για το δέσιμο του σκάφους και την κάθε είδους φορτοεκφόρτωση εμπορευμάτων και αποεπιβίβαση επιβατών.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (3/9) Λιμενολεκάνη: Η θαλάσσια επιφάνεια που παρεμβάλλεται μεταξύ εξωτερικών και εσωτερικών λιμενικών έργων και χρησιμεύει για την εκτέλεση των ελιγμών των σκαφών μέχρι τις θέσεις παραβολής. Λιμενολεκάνες Παλιρροιακές: σε άμεση επικοινωνία με το ανοικτό πέλαγος (παρακολουθούν τη μεταβολή της στάθμης της θάλασσας λόγω παλίρροιας) Πλεύσεως: επικοινωνούν με το πέλαγος μέσω κλεισιάδων, που κρατούν τη στάθμη στο λιμάνι σε υψηλά επίπεδα (εφαρμόζεται σε περιοχές με μεγάλο εύρος παλίρροιας, όπου τα απαιτούμενα βάθη των κρηπιδωμάτων για συνεχή λειτουργία του λιμανιού είναι απαγορευτικά.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (4/9) Τύποι λιμένων (Σημαντικός παράγοντας: διαθεσιμότητα υλικών επίχωσης και ποιότητα εδάφους)
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (5/9) Τύποι λιμένων
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (6/9) Τα λιμενικά έργα στην Ελλάδα άρχισαν να κατασκευάζονται κατά τις πρώτες δεκαετίες μετά τη σύσταση του Ελληνικού Κράτους. Στην αρχή με βραδείς ρυθμούς που επιταχύνθηκαν ουσιαστικά μετά το 1870, οπότε εξασφαλίστηκαν οι συνθήκες χρηματοδότησης των έργων και ανάπτυξης των διαφόρων λιμένων. Η κατασκευή νέων λιμενικών έργων συνεχίζεται μέχρι σήμερα με διακοπές κατά τις πολεμικές περιόδους της χώρας.
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (7/9) Ενδεικτικές οριζοντιογραφίες μερικών σημαντικών Ελληνικών λιμένων
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (8/9) Ενδεικτικές οριζοντιογραφίες μερικών σημαντικών Ελληνικών λιμένων
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ (9/9) Ενδεικτικές οριζοντιογραφίες μερικών σημαντικών Ελληνικών λιμένων Η σημασία των λιμένων σε μία χώρα όπως η Ελλάδα δεν είναι ανάγκη να τονισθεί. Το μεγάλο ανάπτυγμα των ακτών (12991km) σε σχέση με την επιφάνεια της χώρας (131957 km 2 ) καθώς και η ύπαξη πολλών νησιών (3000 κάθε μεγέθους) δικαιολογούν τη σπουδαιότητα των λιμένων τόσο στο σύστημα μεταφορών όσο και γενικότερα στην εθνική οικονομία.
2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Εισαγωγή Η άρτια από τεχνική και οικονομική άποψη χάραξη και σχεδιασμός των λιμενικών έργων προϋποθέτει εκτεταμένη συλλογή στοιχείων περιβάλλοντος πολλά από τα οποία λαμβάνονται με επί τόπου μετρήσεις. Τονίζεται η σπουδαιότητα της εργασίας που αφορά τη συλλογή των στοιχείων επί τόπου των έργων, αφού η χάραξη και ο υπολογισμός τους εξαρτάται άμεσα από αυτά. Η συλλογή στοιχείων θα πρέπει να γίνεται με μεγάλη προσοχή, με γνώση των συνθηκών λήψης των μετρήσεων και των ενδεχόμενων σφαλμάτων. Όταν η συλλογή στοιχείων περιλαμβάνει και βιβλιογραφικές πηγές, πρέπει να προηγείται έλεγχος κατά το δυνατόν της αξιοπιστίας της πληροφορίας, της μεθόδου απόκτησής της, του πεδίου ισχύος της, κ.λ.π.
2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ Εισαγωγή (συνέχεια) Όταν τα διαθέσιμα στοιχεία δεν είναι αρκετά για τη διαμόρφωση καθαρής εικόνας αναφορικά με ορισμένες παραμέτρους του συγκεκριμένου προβλήματος, όπως για παράδειγμα της δίαιτας των ρευμάτων ή της μεταφοράς ιζημάτων στην ευρύτερη περιοχή του έργου, καταφεύγουμε σε μαθηματικά ή φυσικά ομοιώματα. Τα μοντέλα αυτά μπορούν να μας δώσουν πληροφορίες που θα ήταν πρακτικά αδύνατον να συλλεγούν με επί τόπου μετρήσεις περιορισμένης διάρκειας. Η χρήση μαθηματικών ή φυσικών μοντέλων επιτρέπει επίσης τον έλεγχο συμπερασμάτων που έχουν βασισθεί σε απλούστερες μεθόδους, η βελτιστοποίηση διατάξεων λιμενικών έργων, κ.λ.π. Γενικά σε σοβαρά και πολύπλοκα προβλήματα γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική η χρησιμοποίηση τέτοιων μοντέλων. Τα αριθμητικά θεωρούνται ως πιο προσιτά από άποψη χρόνου και προσπάθειας σε σύγκριση με τα φυσικά ομοιώματα, που θεωρούνται όμως σαν πλέον αξιόπιστα. Συχνά ο συνδυασμός τους δίνει το βέλτιστο αποτέλεσμα στη διερεύνηση ενός σύνθετου προβλήματος λιμενικών έργων.
2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ 2.2 Μορφολογία εδάφους Βασική πληροφορία: τοπογραφία του πυθμένα της περιοχής μελέτης και της αντίστοιχης χερσαίας ζώνης. Κατά κανόνα για κάθε θαλάσσια περιοχή είναι διαθέσιμοι ναυτικοί χάρτες διαφόρων κλιμάκων, που έχουν συνταχθεί κυρίως για υποβοήθηση της ναυσιπλοΐας. Οι σχετικές εκδόσεις του Βρετανικού Ναυαρχείου είναι διαδεδομένες παγκοσμίως και καλύπτουν όλη την υδρόγειο. Οι ελληνικές θάλασσες και ακτές καλύπτονται και από τους ναυτικούς χάρτες της Ελληνικής Υδρογραφικής Υπηρεσίας του Πολεμικού Ναυτικού. Αρκετές λιμενικές αρχές διαθέτουν υδρογραφικά σχέδια της περιοχής τους. Τα παραπάνω στοιχεία επαρκή για προκαταρκτικές εκτιμήσεις και υπολογισμούς της διάταξης και μορφής των έργων και της συμπεριφοράς του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Για ένα προχωρημένο στάδιο μελέτης απαιτείται πιο λεπτομερής αποτύπωση του πυθμένα και της αντίστοιχης χερσαίας έκτασης.
2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ 2.2 Μορφολογία εδάφους (συνέχεια) Οι συνήθεις κλίμακες βυθομετρικών διαγραμμάτων για μελέτη και κατασκευή λιμενικών έργων είναι 1:500 έως 1:1500. Για αποτύπωση ευρύτερων περιοχών για μελέτη κυματισμών, ρευμάτων ή διαδρόμων ναυσιπλοΐας μπορούν να χρησιμοποιηθούν κλίμακες μέχρι 1:10000. Τα βυθόμετρα λαμβάνονται είτε άμεσα είτε μέσω οργάνων. Οι άμεσες μετρήσεις περιλαμβάνουν τους παραδοσιακούς βαθμολογημένους κανόνες, σχοινία ή αλυσίδες. Κύρια προβλήματα η δυσχερής κατακορύφωση και η απαίτηση για ήρεμη θάλασσα.
2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ 2.2 Μορφολογία εδάφους (συνέχεια) Όργανα υδρομετρήσεων ευρείας εφαρμογής είναι τα βυθόμετρα υπερήχων. Δίνουν μετρήσεις της διάρκειας της διαδρομής υπερηχητικού κύματος που εκπέμπεται από το όργανο προς το βυθό και ανακλάται από αυτόν (συχνότητες 30 khz- 210 khz για σχετικά ρηχά νερά). Τα βυθόμετρα υπερήχων δίνουν μετρήσεις που υπόκεινται και αυτές σε σφάλματα λόγω κατακόρυφης κίνησης του σκάφους σε κυματισμούς, αλλά υπάρχουν μέθοδοι βελτίωσης των αποτελεσμάτων, όπως για παράδειγμα με διπλές διελεύσεις του οργάνου. Σύγχρονα βυθόμετρα: ακρίβεια κάτω από 10 cm για βάθη μέχρι 30 m.
Καταγραφή της ευρύτερης περιοχής με μειωμένη ακρίβεια: βυθόμετρα πλευρικής σάρωσης (sidescan sonar). Αποτυπώσεις τέτοιου είδους βοηθούν στον εντοπισμό τυχών ανωμαλιών του πυθμένα, που είναι δυνατόν να υπάρχουν μεταξύ των ακριβέστερων σημειακών βυθομετρήσεων. Οι εξελίξεις στην ηλεκτρονική επιτρέπουν την αυτόματη σύνταξη των υδρογραφικών χαρτών με ισοβαθείς καμπύλες, μέσω επεξεργασίας από ηλεκτρονικό υπολογιστή των καταγραφών του βυθομετρικού οργάνου.
Επίδραση μορφολογίας πυθμένα στο σχεδιασμό - μελέτη λιμενικών έργων 1. Κλίση πυθμένα: Μικρή κλίση πυθμένα μεγάλο μήκος μώλων και προβλητών, ή αντιοικονομικές βυθοκορήσεις για τεχνική επίτευξη αναγκαίων βαθών. Μεγάλη κλίση πυθμένα δύσκολη + αντιοικονομική κατασκευή κυματοθραυστών σε μεγάλο βάθος. 2. Ποιότητα πυθμένα: Σε συνάρτηση με κατασκευαστικές δυνατότητες επηρεάζει την εκλογή θέσεως, γιατί μπορεί να έχει απαγορευτική επίδραση σε θεμελίωση έργων. Γενικά, τα εξωτερικά λιμενικά έργα, που είναι και τα βαθύτερα, απαιτούν πλήρη γνώση των ιδιοτήτων εδάφους, και ακριβή προϋπολογισμό των δαπανών βυθοκορήσεων, που είναι συνάρτηση της ποιότητας εδάφους πυθμένα.
2.2 Μετεωρολογικές Συνθήκες Άνεμος Τα τοπικά χαρακτηριστικά του ανέμου είναι ίσως η πλέον σημαντική παράμετρος των μετεωρολογικών συνθηκών που βρίσκει εφαρμογή στη μελέτη λιμενικών έργων. Η ανεμοπίεση: Δρα άμεσα στις πάσης φύσεως κατασκευές, στα σκάφη και στα μέτωπα παραβολής, εάν πρόκειται για παραβεβλημένα πλοία, Δημιουργεί τα ανεμογενή κύματα στην επιφάνεια της θάλασσας. Σε μια δεδομένη θέση η ταχύτητα του ανέμου, που είναι το βασικότερο χαρακτηριστικό του, μεταβάλλεται σε όλες τις κλίμακες του χρόνου. Συνήθως η ένταση του ανέμου εκφράζεται σε βαθμούς της κλίμακας Beaufort (Πίνακας 2.2.) Θα πρέπει να σημειωθεί πως ο άνεμος παίρνει το όνομα του τομέα προέλευσης (π.χ. νότιος, βορειανατολικός) σε αντίθεση με τα ρεύματα, τα οποία χαρακτηρίζονται από τον τομέα προορισμού τους.
Ο κόμβος (knot) είναι μονάδα μέτρησης ταχύτητας πλοίου γενικά σε υδάτινο χώρο (θάλασσα, λίμνες, ποτάμια), επί και υπό την επιφάνεια, και είναι ίση με ένα ναυτικό μίλι την ώρα, 1 knot= 1,852 km/hr
2.4.1. Κύματα 2.4. Ωκεανογραφική Έρευνα Τα στοιχεία των ανεμογενών κυματισμών που αφορούν τα λιμενικά έργα μπορούν να εκτιμηθούν κατά κανόνα με ικανοποιητική ακρίβεια από τις διαθέσιμες μεθόδους πρόγνωσης της θαλάσσιας υδραυλικής. Οι μέθοδοι αυτές βασίζονται στη γεωγραφική διαμόρφωση των ακτών και σε ανεμολογικά στοιχεία (συλλέγονται αξιόπιστα από την αρμόδια μετεωρολογική υπηρεσία). Η πρόγνωση των χαρακτηριστικών μεγεθών του κυματισμού αναφέρεται στα βαθειά νερά, όπου η επίδραση του πυθμένα είναι αμελητέα. Καθώς τα κύματα ταξιδεύουν προς την ακτή, όπου συνήθως βρίσκονται τα λιμενικά έργα, υφίστανται ένα πλήθος μεταβολών που οφείλονται στη ρήχωση, διάθλαση, περίθλαση, ανάκλαση από τον κεκλιμένο πυθμένα (ή κατακόρυφα μέτωπα λιμενικών έργων) και στη θραύση κυμάτων.
ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ η, ζ = υψόμετρο στάθμης ελεύθερης επιφάνειας πάνω από τη ΜΣΚ (m) d, h = βάθος του νερού από ΜΣΚ ως τον πυθμένα (m) Η = ύψος κύματος (απόσταση κορυφής - κοιλιάς) (m) α = πλάτος κύματος (μισό του ύψους στους απλούς ημιτονοειδείς κυματισμούς) (m) Τ = περίοδος του κύματος (sec) c = ταχύτητα φάσης ή ταχύτητα διάδοσης απλού κυματισμού ( m/sec) L= μήκος του κύματος (απόσταση από κορυφή σε κορυφή) (m) k= 2π/L= κυματικός αριθμός (m -1 ) f = κυκλική συχνότητα = 1/Τ (cycles/sec,hz) σ,ω = γωνιακή συχνότητα =2π/Τ (rad/sec) u,w = συνιστώσες ταχύτητας των μορίων του νερού κατά x,z (m/sec)
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Η διαδικασία που συνεπάγεται διάδοση κυματισμών στη σκιά στερεών ορίων όπως τα ακρομόλια με μειούμενο ύψος και αλλαγή κατεύθυνσης. Με την περίθλαση είναι δυνατή η είσοδος κυματικής διαταραχής στο εσωτερικό των λιμενολεκανών. Διάδοση της κυματικής ισχύος πλευρικά Απουσία περίθλασης Επίδραση περίθλασης
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Περίθλαση γύρω από ένα άκρο ημι-άπειρου εμποδίου Περίθλαση στο εσωτερικό λιμενολεκάνης Περίθλαση στα άκρα πεπερασμένου εμποδίου
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Περίθλαση γύρω από ένα άκρο ημι-άπειρου εμποδίου (ακρομόλιο) Το ύψος κύματος σε ένα σημείο Α του πεδίου εξαρτάται από το προσπίπτον Η στο άκρο, την γωνία θ της πρόσπτωσης (γωνία μεταξύ ορθογωνίου και μόλου) και το διάνυσμα της απόστασης του Α από το ακρομόλιο (γωνία β με το μόλο και σχετική απόσταση r/l) H A K H D r ό D D(,, ) L Βασικοί συμβολισμοί για την περίθλαση γύρω από ακρομόλιο
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Περίθλαση στα άκρα πεπερασμένου εμποδίου Εναλλακτικά η περίθλαση γύρω από δύο άκρα μπορεί να εκτιμηθεί με τον πίνακα Wiegel και την επαλληλία των k DL και k DR από τα δύο άκρα rl DL DL( L, L, ) L rr DR DR ( R, R, ) L Κ = Κ + Κ +2 Κ Κ cosφ 2 2 2 D DL DR DL DR όπου φ: η διαφορά φάσης μεταξύ των δυο κυματισμών ΚD= ΚDL + ΚDR για φ=0
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Περίθλαση στο εσωτερικό λιμενολεκάνης Περίθλαση σε είσοδο λιμενολεκάνης με άνοιγμα εισόδου πλάτους Β. Από την γωνία πρόσπτωσης θ καθορίζεται το ισοδύναμο πλάτος εισόδου Β (προβολή του Β στην κατεύθυνση πρόσπτωσης) Β = Β cos(θ) Ισοδύναμο πλάτος εισόδου σε λοξή πρόσπτωση
ΘΡΑΥΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Παράμετρος θραύσης ή αριθμός Iribarren tan ξ= H o L o tanθ : κλίση πυθμένα Η ο /L o : καμπυλότητα στα βαθιά νερά Υπερχείλιση (spilling) ξ < 0.5 Κατάδυση (plunging) 0.5 < ξ < 3 collapsing ξ = 3 Εφόρμηση (surging) ξ > 3
2.4.1. Κύματα (συνέχεια) 2.4. Ωκεανογραφική Έρευνα Σε περιπτώσεις σοβαρών έργων ή ανυπαρξίας ανεμολογικών στοιχείων είναι δυνατόν να γίνουν μετρήσεις πεδίου των κυμάτων στην περιοχή. Μετρήσεις: Με επιπλέοντα όργανα(waveriders) είτε με αισθητήρια πίεσης, που τοποθετούνται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας, ή ακόμη με ηλεκτρόδια που διαπερνούν τη θαλάσσια επιφάνεια. Ιδιαίτερα χρήσιμη πληροφορία σχετικά με τους κυματισμούς είναι η διεύθυνσή τους. Έχοντας στοιχεία κατεύθυνσης μπορούμε να παρουσιάσουμε τα χαρακτηριστικά των κυματισμών σε μορφή διαγραμμάτων κατανομής συχνότητας ή περιόδου για διάφορους τομείς κατευθύνσεων.
2.4. Ωκεανογραφική Έρευνα 2.4.2 Θαλάσσια ρεύματα Σε αντίθεση με τα κύματα, τα θαλάσσια ρεύματα σε παράκτιες περιοχές είναι εξαιρετικά δύσκολο να προβλεφθούν. Συνιστώσες ρευμάτων: a) Ωκεάνια b) Παλίρροιας αφορούν μεγάλες γεωγραφικές περιοχές c) Ανεμογενή [Ένταση ανεμογενών ρευμάτων στην επιφάνεια = 2-3% ταχύτητας ανέμου πάνω από οριακό στρώμα. Φορά ρευμάτων διαφέρει από φορά ανέμου και μεταβάλλεται σημαντικά με βάθος, αλλά τείνει να πλησιάζει φορά ανέμου σε ρηχότερα νερά d) Λόγω ατμοσφαιρικής πίεσης τοπικά φαινόμενα e) Κυματογενή αυξημένης σπουδαιότητας στα ρηχά νερά [Φορά συμπίπτει με φορά μετάδοσης κυματισμών και του πρωτογενούς αιτίου του ανέμου] ΤΑ ΡΕΥΜΑΤΑ ΓΕΝΙΚΑ ΕΜΠΟΔΙΖΟΥΝ ΤΗΝ ΟΜΑΛΗ ΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΛΙΜΕΝΩΝ ΕΙΤΕ ΦΟΡΤΙΖΟΝΤΑΣ ΤΑ ΠΛΟΙΑ ΕΙΤΕ ΠΡΟΚΑΛΩΝΤΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΑΠΟΘΕΣΕΙΣ ΙΖΗΜΑΤΩΝ. Η ΦΟΡΤΙΣΗ ΤΩΝ ΣΚΑΦΩΝ ΓΙΝΕΤΑΙ ΤΟΣΟ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΦΑΣΗ ΕΙΣΟΔΟΥ ΚΑΙ ΕΛΙΓΜΩΝ ΟΣΟ ΚΑΙ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΠΑΡΑΜΟΝΗΣ ΤΟΥΣ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΠΡΟΣΔΕΣΗΣ. ΑΝΕΚΤΕΣ ΤΙΜΕΣ ΡΕΥΜΑΤΩΝ ΣΤΗ ΛΙΜΕΝΟΛΕΚΑΝΗ ΘΕΩΡΟΥΝΤΑΙ ΕΝΤΑΣΕΙΣ ΚΑΤΩ ΑΠΟ 0.3 m/sec
Μεταφορά Ιζημάτων Μία σημαντική παράμετρος που πρέπει να εξετασθεί στα πλαίσια μελέτης λιμενικών έργων, όπως κυματοθραύστη, διαύλου ναυσιπλοϊας κ.λ.π., είναι η μεταφορά ιζημάτων στην περιοχή που μας ενδιαφέρει. Τα επιφανειακά ιζήματα βρίσκονται είτε σε δυναμική ισορροπία με τις φορτίσεις του περιβάλλοντος, είτε σε κίνηση που μπορεί να γίνεται στον πυθμένα ή στα ανώτερα στρώματα του υδάτινου σώματος. Τα βασικότερα αίτια που προκαλούν την κίνηση των ιζημάτων είναι τα θαλάσσια ρεύματα και οι κυματισμοί. Οι παλίρροιες και οι άνεμοι είναι οι μηχανισμοί που προκαλούν τα κυριότερα είδη κυμάτων που είναι υπεύθυνα για μεταφορά φερτων υλών. Οι κυματισμοί επεμβαίνουν στη διαδικασία της μεταφοράς με τους ακόλουθους τρόπους: Ανάδευση του εδαφικού υλικού και θέση του σε αιώρηση μέσω της τύρβης που εκλύεται κατά τη θραύση. Εφαρμογή διατμητικής τάσης στον πυθμένα μέσω της τροχιακής κίνησης των υγρών σωματιδίων. Δημιουργία ρεύματος κατά μήκος της ακτής στη ζώνη μεταξύ ακτογραμμής και περιοχής θραύσης των κυματισμών. Η ένταση και φορά του ρεύματος αυτού εξαρτάται από τη γωνία πρόπτωσης των κυματισμών στην ακτή και από την ποσότητα κίνησης που μεταφέρουν.
Ένα πολύ μεγάλο ποσοστό της συνολικής στερεομεταφοράς σε μία περιοχή χωρίς παλίρροια συμβαίνει μεταξύ ακτογραμμής και ζώνης θραύσης των κυματισμών.
Μεταφορά Ιζημάτων (συνέχεια) Η μεταφορά φερτών υλών στην περιοχή των λιμένων, κυρίως όταν είναι κατασκευασμένοι σε αμμώδεις ακτές ή εκβολές ποταμών με έντονες στερεοπαροχές, συνεπάγεται μεγάλα προβλήματα στην απρόσκοπτη λειτουργία τους. Η μεταφορά οφείλεται στη συνδυασμένη επίδραση κυματισμών και ρευμάτων και έχει τη μορφή φορτίου πυθμένα ή φορτίου σε αιώρηση. Η θέση σε κίνηση του υλικού του πυθμένα απαιτεί μια διατμητική τάση μεγαλύτερη της κρίσιμης τ c που δίνεται από το διάγραμμα του Shields. Παράδειγμα: κόκκοι της τάξεως του 1 mm μπορούν να μετακινηθούν όταν η ταχύτητα του νερού σε απόσταση 30 cm από τον πυθμένα ξεπερνά τα 15 cm/sec. Το αν η μεταφορά θα γίνει σε επαφή με τον πυθμένα, με κύλιση, ή μικρά άλματα σε ένα ύψος μερικών διαμέτρων κόκκου, ή μέσα στο χώρο του νερού σε αιώρηση, εξαρτάται από τη σχέση ταχύτητας καθίζησης w f των κόκκων και της ταχύτητας τριβής u * = τ 0 /ρ, όπου τ 0 η διατμητική τάση πυθμένα. Συνήθως ισχύει u * = U/10 U/20, όπου U η μέση ταχύτητα του ρεύματος. Αν ο λόγος u * /w f ξεπερνά τη μονάδα, μεγάλο μέρος φερτών μεταφέρεται σε αιώρηση.
Μεταφορά Ιζημάτων (συνέχεια) Η μεταφορά φερτών κατά μήκος της ακτής, λόγω του παράκτιου ρεύματος που προκαλούν οι κυματισμοί που θραύονται λοξά ως προς την ακτή, περιορίζεται στη ζώνη θραύσης την κυματισμών και την ενέργεια των κυματισμών, όπως περιγράφεται από τη σχέση C.E.R.C. (Coastal Engineering Research Center) S L = AH b 5/2 sin2ψ b όπου S L = όγκος άμμου σε m 3 /έτος, H b = εύρος κυματισμού κατά τη θραύση, Ψ b = γωνία ως προς την ακτή κατά τη θραύση, A = συντελεστής με διαστάσεις που περιέχει την επίδραση όλων των υπολοίπων παραμέτρων (κοκκομετρία και υλικά ακτής, περίοδος κυματισμού κ.λ.π.)
Μεταφορά Ιζημάτων (συνέχεια) Τα πάσης φύσεως λιμενικά έργα που κατασκευάζονται στην παράκτια ζώνη επιφέρουν, όπως είναι φυσικό, αλλαγές στην ισορροπία του συστήματος που μπορούν να επεκταθούν σε μεγάλες αποστάσεις από τη θέση των έργων. Η διατάραξη της ισορροπίας πολλές φορές συνεπάγεται διάβρωση της ακτής, αποθέσεις ιζημάτων σε λειτουργικές περιοχές όπως διαύλους ναυσιπλοίας, λιμενολεκάνες, κ.λ.π. Η έρευνα θα πρέπει να καλύπτει και περιοχές τακτικών βυθοκορήσεων και θέσεις απόθεσης των κορημάτων, που κατά κανόνα συνιστούν πηγές ιζημάτων στο υδροδυναμικό σύστημα της περιοχής. Η σχηματική εικόνα που ακολουθεί δίδει μερικές από τις βασικές επιδράσεις που μπορεί να έχει στη δίαιτα φερτών η κατασκευή λιμενικών έργων.
Άστοχα παράκτια έργα
Γεωτεχνική Έρευνα Απαραίτητο στοιχείο για τη μελέτη λιμενικών έργων είναι η πληροφορία για την ποιότητα και τα χαρακτηριστικά του εδάφους όπου προβλέπεται η κατασκευή τών έργων. Η πληροφορία αυτή αποκτάται με κατάλληλο πρόγραμμα γεωτεχνικών ερευνών σχεδιασμένο για τις ανάγκες του συγκεκριμένου έργου. Η έρευνα εκτείνεται πολλές φορές και στις πιθανές θέσεις απόκτησης υλικών για έλεγχο της καταλληλότητας τους για τις ανάγκες της κατασκευής. Η γεωτεχνική έρευνα περιλαμβάνει εργαστηριακές αναλύσεις σε δοκίμια και επί τόπου δοκιμές, έτσι ώστε να αποκτηθούν τελικά εδαφικές τομές ικανοποιητικής ακρίβειας. Προκειμένου για λιμενικά έργα ένα μεγάλο μέρος των ερευνών πρέπει να γίνουν στο θαλάσσιο περιβάλλον. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι αντίστοιχες με αυτές των ερευνών που γίνονται στη στεριά. Η απόκτηση δοκιμίων γίνεται σε γεωτρήσεις ή χωρίς γεώτρηση με δειγματολήπτες ποικίλων τύπων (βαρύτητας, δονητικούς, κ.λ.π.) ανάλογα με τη σύσταση του εδάφους. Η πρότυπη δοκιμή διείσδυσης δίδει ένα μέτρο της γωνίας διατμητικής αντοχής φ για τα αμμώδη εδάφη και της συνοχής c για τα συνεκτικά. Δίδονται στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά αυτών των εδαφών ανάλογα με τον αριθμό κρούσεων Ν του πρότυπου δειγματολήπτη Terzaghi Peck.
Γεωτεχνική Έρευνα (συνέχεια) Προκειμένου για κατασκευές κατακορύφου μετώπου απαιτείται να γίνει λεπτομερής γεωτεχνική έρευνα με τη βοήθεια γεωτρήσεων.οι γεωτρήσεις αυτές προκειμένου για κατασκευές βαρύτητας διατάσσονται σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα. Οι κύριες γεωτρήσεις δίνουν πληροφορίες για τις συνθήκες θεμελίωσης του κρηπιδότοιχου και για τη γενική ευστάθεια έναντι ολίσθησης. Οι δευτερεύουσες γεωτρήσεις θαλάσσης δίνουν πληροφορίες για τη γενική ευστάθεια και τα χαρακτηριστικά της βυθοκόρησης. Οι δευτερεύουσες γεωτρήσεις ξηράς δίνουν στοιχεία για την ενεργό ώθηση των γαιών και τη γενική ευστάθεια.
2.9 Χαρακτηριστικές Διαστάσεις Σκαφών Μια από τις βασικότερες παραμέτρους σχεδιασμού λιμενικών έργων είναι τα χαρακτηριστικά των σκαφών που θα εξυπηρετούνται από αυτά. Τα στοιχεία που πρέπει να συλλεγούν αφορούν τον τύπο, το μέγεθος, τις απαιτήσεις ελιγμών του σκάφους, χειρισμού των φορτίων για φορτοεκφόρτωση, και τροφοδοσίας κατά την πρόσδεση των σκαφών, που προβλέπεται να προσεγγίζουν κατά τη διάρκεια της ζωής σχεδιασμού του έργου.
2.9 Χαρακτηριστικές Διαστάσεις Σκαφών (συνέχεια) Τα πλοία ανάλογα με τη μεταφορική λειτουργία τους διακρίνονται σε διάφορες κατηγορίες. Οι σημαντικότερες είναι: (α) Επιβατηγά πλοία (β) Πλοία γενικού φορτίου (general cargo carriers) (γ) Κιβωτιαγωγά (containerships) (δ) Πλοία στερεών χύδην φορτίων (bulk carriers) (ε) Πλοία μεταφοράς υγρών χύδην φορτίων (tankers) (στ) Πλοία μεταφοράς αερίων (gas carriers) (ζ) Πλοία μεταφοράς φορτηγίδων (η) Αλιευτικά πλοία (θ) Πλοία αναψυχής (ι) Πολεμικά πλοία (ια) Βοηθητικά σκάφη (ρυμουλκά, βυθοκόροι, πλωτοί γερανοί, πυροσβεστικά σκάφη, κλπ.)