COASTANCE Heraclion 15-16 OCTOBER 2010 BEACH EROSION IN THE KERATOKAMPOS ( HERACLION, CRETE) AND HUMAN IMPACT ON THE SEDIMENT BALANCE Michalis Aftias Ydronomi Consulting Engineers
SEDIMENT BALANCE IN THE ANAPODARI- KERATOKAMPOS AREA
FISHERMEN S PORT- KERATOKAMPOS
SEDIMENT TRANSPORT MECHANISMS SEA CURRENTS
E W SEDIMENT TRANSPORT MECHANISMS SEA CURRENTS 24/6/2010
QuickTime and a BMP decompressor are needed to see this picture. 20m depth contour about 1km from the coast=> typical coastal profile
3 1 2 SEDIMENT TRANSPORT MECHANISMS 2 4 3 1 BEACH SEDIMENT SOURCES PROCESS OF LOSS OF SEDIMENT FROM A BEACH 1 RIVER SEDIMENTS 1 CONTINUOUS TRANSPORT BY WAVE- INDUCED CURRENTS 2 SEDIMENT TRANSPORT FROM ERODED NEIGHBOURING BEACH 3 SEDIMENT TRANSPORT FROM DEEP WATERS 2 SIGNIFICANT LOSS OF SEDIMENT DUE TO STORM 3 REDUCTION OF SEDIMENT TRANSPORT DUE TO UPSTREAM WORKS (E.G. DAMS, LAND USE CHANGES IN WATERSHED ) OR IN THE COAST (PORTS ETC.) 4 SEDIMENT TRANSPORT TO THE OPEN SEA 5 CLIMATE CHANGE
AUTUMN WAVE DIRECTIONALITY 42 WINTER WAVE DIRECTIONALITY 42 41 41 40 40 39 39 38 38 latitude ( o ) 37 36 latitude ( o ) 37 36 35 34 (%) 30 35 34 (%) 30 33 33 32 32 31 31 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o ) 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o ) SPRING WAVE DIRECTIONALITY 42 SUMMER WAVE DIRECTIONALITY 42 41 41 40 40 39 39 38 38 latitude( o ) 37 36 latitude ( o ) 37 36 35 34 (%) 30 35 34 (%) 30 33 33 32 32 31 31 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o ) 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o )
AUTOMN WIND DIRECTIONALITY 42 41 40 39 WINTER WIND DIRECTIONALITY 42 41 40 39 38 38 latitude ( o ) 37 36 latitude ( o ) 37 36 35 34 (%) 30 35 34 (%) 30 33 33 32 32 31 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o ) SPRING WIND DIRECTIONALITY 42 31 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o ) SUMMER WIND DIRECTIONALITY 42 41 41 40 40 39 39 38 38 latitude ( o ) 37 36 latitude ( o ) 37 36 35 34 (%) 30 35 34 (%) 30 33 33 32 32 31 31 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o ) 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o )
100-YEAR DESIGN WAVE HEIGHTS 42 41 SPATIAL DISTRIBUTION OF MEAN ANNUAL WAVE PERIOD (SEC) 42 41 40 40 39 39 38 38 latitude ( o ) 37 36 H s (m) 21 19 latitude ( o ) 37 36 T p (s) 6.8 6.4 35 34 17 15 13 11 35 34 6 5.6 5.2 4.8 4.4 33 9 33 4 7 3.6 32 5 32 3.2 3 2.8 1 31 2.4 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o ) 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 longitude ( o )
CALCULATION OF SAND VOLUME LOST DUE TO EROSION VOLUME OF SAND ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ FOR ΟΓΚΟΥ COASTLINE ΑΜΜΟΥ ΓΙΑ ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ DISPLACEMENT ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗΣ ΚΑΤΑ ( ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΠΡΟΦΙΛ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΚΑΤΆ DEAN D 50 BY Δy, ASSUMING =0.25 mm) BEACH EQUILIBRIUM VOLUME OF SAND FOR COASTLINE PROFILE DISPLACEMENT ACCORDING BY Δy,ASSUMING BEACH EQUILIBRIOUM TO DEAN PROFILE DACCORDING TO DEAN 50 = 0.25 mm 600 VOLUME OF SAND, CUBIC METERS PER METER ALONG THE COASTLINE 500 400 300 200 100 0 11 y = 10.1x + 3.6 53 106 1 5 10 20 30 50 Δy, ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗΣ (διάβρωση ή πρόσχωση),σε ΜΕΤΡΑ Δy,COASTLINE DISPLACEMENT (ACCRETION OR EROSION),m 208 309 506
SEDIMENT TRANSPORT PERCENTAGE CHANGE DUE TO HUMAN INTERVENTIONS IN THE 120 ΠΟΣΟΣΤΙΑΙΑ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΛΟΓΩ ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΩΝ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΣΤΙΣ WATERSHEDS OF ANAPODARIS AND STRYMONAS ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ ΑΝΑΠΟΔΑΡΗ ΚΑΙ ΣΤΡΥΜΟΝΑ 100 100 100 88 80 60 40 20 20 0 STRYMONAS, ΣΤΡΥΜΟΝΑΣ, ΠΡΙΝ PRIOR TO 1932 ΤΟ ΕΤΟΣ 1932 STRYMONAS, ΣΤΡΥΜΟΝΑΣ, AFTER ΜΕΤΑ KERKINI ΤΟΦΡΑΓΜΑ DAM ΚΕΡΚΙΝΗΣ IN 1932 ΤΟ 1932 ΑΝΑΠΟΔΑΡΗΣ- ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ANAPODARIS ΠΡΙΝ ΤΗΝ BEFORE ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΩΝ CONSTRUCTION OF ΜΙΚΡΩΝ SMALL DAMS ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ ΑΝΑΠΟΔΑΡΗΣ- ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ANAPODARIS ΜΕΤΑ AFTER ΤΗΝ CONSTRUCTION ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΩΝ OF SMALL ΜΙΚΡΩΝ DAMS ΦΡΑΓΜΑΤΩΝ a PERCENTAGE CHANGE OF ANNUAL SEDIMENT ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ TRANSPORT ΠΟΣΟΣΤΑΙΑ (%) ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΗΣ ΕΤΗΣΙΑΣ
120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 ΒΑΣΙΚΟΙ BASIC SEDIMENT ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ TRANSPORT ΤΗΣ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ PARAMATERS OF ANAPODARIS ΑΝΑΠΟΔΑΡΗ 114000 78200 42400 50830 27370 SEDIMENT ΟΓΚΟΣ ΦΕΡΤΩΝ VOLUME,,m3 m3 ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ SEDIMENT ΑΠΌ TRANSPORT ΤΟΝ ΤΥΠΟ FROM STRAND STRAND AND & PEMBERTON FORMULA PEMBERTON (1987) (1987) SEDIMENT ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ TRANSPORT FROM DENDY ΑΠΌ ΤΟΝ & BOLOTN ΤΥΠΟ FORMULA DENDY AND BOLTON (1987) (1976) ΕΤΗΣΙΑ MEAN ANNUAL SEDIMENT TRANSPORT ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ OF ANAPODARIS ΑΝΑΠΟΔΑΡΗ, ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ, m3 ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ TRANSPORT OF FINE ΛΕΠΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ, SEDIMENT, WHICH ΠΟΥ ΕΞΑΠΛΩΝΕΤΑΙ SPREAD SPREADS AWAY FROM ΜΑΚΡΙΑ THE COAST ΑΠΌ ΤΗΝ ΑΚΤΗ,m3 ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ TRANSPORT ΥΛΙΚΟΥ OF ΠΟΥ MATERIAL, WHICH ΕΜΠΛΟΥΤΙΖΕΙ ΜΕ REPLENISHES THE COAST ΦΕΡΤΑ ΤΙΣ WITH SEDIMENT ΑΚΤΕΣ,m3
ΙΣΟΖΥΓΙΟ SEDIMENT ΦΕΡΤΩΝ BALANCE ΓΙΑ FOR ΤΗΝ THE ΔΕΚΑΕΤΙΑ DECADE 2000-2010 350 310 330 ΟΓΚΟΣ ΑΜΜΟΥ, SAND VOLUME, ΧΙΛΙΑΔΕΣ 1000 ΚΥΒΙΚΑ m 3 ΜΕΤΡΑ 300 250 200 150 100 50 20 60 250 0 ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ TRANSPORT OF ΥΛΙΚΟΥ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ TRANSPORT OF ΥΛΙΚΟΥ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ TOTAL SEDIMENT ΥΛΙΚΟΥ ΦΕΡΤΑ SEDIMENT ΠΟΥ ΠΑΓΙΔΕΥΤΗΚΑΝ TRAPPED ΦΕΡΤΑ SEDIMENT ΠΟΥ ΔΙΑΒΡΩΘΗΚΑΝ ERODED ΑΠΌ SEDIMENT ΤΟΝ ΑΝΑΠΟΔΑΡΗ FROM ΠΟΥ ΑΠΌ SEDIMENT ΚΕΡΑΤΟΚΑΜΠΙΤΗ FROM ΚΛΠ TRANSPORT ΠΟΥ ΣΥΝΟΛΙΚΑ THAT ΔΥΤΙΚΑ WEST FISHERMEN S ΤΟΥ ΑΛΙΕΥΤΙΚΟΥ ΑΠΌ FROM ΤΟΝ ΟΡΜΟ ΕΜΠΛΟΥΤΙΖΕΙ ANAPODARIS ΜΕ ΦΕΡΤΑ THAT ΤΙΣ ΠΟΥ KERATOKAMPITIS ΕΜΠΛΟΥΤΙΖΕΙ ΜΕ ΕΜΠΛΟΥΤΙΖΕΙ REPLENISHES ΜΕ ΦΕΡΤΑ THE ΤΙΣ ΚΑΤΑΦΥΓΙΟΥ PORT OF KERATOKAMPOS ΚΕΡΑΤΟΚΑΜΠΟΥ BAY REPLENISHES ΑΚΤΕΣ,m3 THE THAT ΦΕΡΤΑ REPLENISHES ΤΙΣ ΑΚΤΕΣ,m3 BEACHES ΑΚΤΕΣ,m3 ΚΕΡΑΤΟΚΑΜΠΟΥ,m3 KERATOKAMPOS (ΕΚΤΙΜΗΣΗ) (ESTIMATE),, ΓΙΑ FOR ΜΕΣΗ BEACHES THE BEACHES ΥΠΟΧΩΡΗΣΗ MEAN RETREAT ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗΣ OF 10 10 ΜΕΤΡΑ m FOR ΣΕ LENGTH ΜΗΚΟΣ 2.5 OF km ΙΣΟΖΥΓΙΟ SEDIMENT ΦΕΡΤΩΝ (ΧΙΛΙΑΔΕΣ BALANCE ΚΥΒΙΚΑ FOR ΜΕΤΡΑ) THE DECADE ΓΙΑ ΤΗΝ ΔΕΚΑΕΤΙΑ 2000-2010, 2000-2010 1000 m 3 2.5 km
Sand accumulation Erosion Decompression zone - accumulation FISHERMEN S PORT- KERATOKAMPOS
FISHERMEN S PORT- KERATOKAMPOS 2002 JUNE 2010
WHAT COULD HAVE BEEN DONE: PORT CONFIGURATION TAKING INTO ACOUNT LONG SHORE SEDIMENT TRANSPORT CONDITIONS
POSSIBLE REMEDY SOLUTION: CORRECTION OF THE PROBLEM OF COASTAL TRANSPORT Beach nourishment from port s dredging Submerged scheme Correction of the shape of the port s entrance Facilitate the long shore sediment transport
Soft techniques under study a) Geo tubes (sand filled geomembranes or special polymers) b) Composite structures (geo tubes with natural rock armour)
Soft techniques under study a) Geo tubes (sand filled geomembranes or special polymers) b) Composite structures (geo tubes with natural rock armour) c) Reef Balls hemispherical shape artificial reefs (HSAR)
Soft techniques under study a) Geo tubes (sand filled geomembranes or special polymers) b) Composite structures (geo tubes with natural rock armour) c) Reef Balls d) Aquareef
Soft techniques under study a) Geo tubes (sand filled geomembranes or special polymers) b) Composite structures (geo tubes with natural rock armour) c) Reef Balls d) Aquareef e) Technoreef f) Open to other techniques
KARIANIS BEACH STRYMONAS KARIANIS FISHERMEN S PORT
Site location west of Strymonas river
Erosion problems 1. Long stretch of sandy beach (multiple sandy beaches in continuation) 2. River sediment transportation (Strimon river) 3. Long shore sediment transportation 4. Beach on erosion 5. Fishermen s port construction 2007-2009 6. Further erosion of the beach 7. No other works in the area 8. Representative site for REMTH 9. Area under tourist development 10. No special environment protection area ~100m
Comparison of coastlines 1931->1975 STRYMONAS 1931 COASTLINE, RED COLOR 1975 COASTLINE, BLACK COLOR TYPICAL COASTLINE RETREAT OF 22 m
Comparison of coastlines 1931->1975 1975 COASTLINE, BLACK COLOR 1931 COASTLINE IN, RED COLOR TYPICAL COASTLINE RETREAT OF 60 m (DISTANCE FROM STRYMONAS APPROX 10 km FISHERMEN S PORT (CONSTRUCTED IN 2007)
ΟΓΚΟΣ ERODED ΑΜΜΟΥ OR DEPOSITED ΣΕ 19 ΤΜΗΜΑΤΑ SAND ΤΗΣ VOLUME ΑΚΤΗΣ FROM ΑΝΑΤΟΛΙΚΑ 19 LOCATIONS ΤΟΥ ΣΤΡΥΜΟΝΑ ON A 13 ΠΟΥ km ΕΙΤΕ STRETCH ΠΡΟΣΧΩΘΗΚΕ OF THE ΕΙΤΕ ΔΙΑΒΡΩΘΗΚΕ COAST ΣΕ TO ΜΗΚΟΣ THE EAST 13 ΧΙΛΙΟΜΕΤΡΩΝ OF STRYMONAS, ΑΠΟ FROM ΤΟ ΕΤΟΣ 1931 1931 TO 1975 ΕΩΣ ΤΟ 1975-1539 -321-159 -145-88 -30-28 -14-30 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 31 13 17 97 17 57 15 9 80-148 A19 200 0-200 -400-600 -800-1000 -1200-1400 -1600-1800 Port location in the most eroded part SAND ΟΓΚΟΣ VOLUME ΑΜΜΟΥ (POSITIVE ( ΘΕΤΙΚΕΣ VALUES: ΤΙΜΕΣ AGGRADATION, ΠΡΟΣΧΩΣΗ, ΑΡΝΗΤΙΚΕΣ NEGATIVE VALUES: ΔΙΑΒΡΩΣΗ) EROSION), ΧΙΛΙΑΔΕΣ (1000 ΚΥΒΙΚΑ m 3 ) ΜΕΤΡΑ
Fishermen s port positioned in the site with the most severe erosion. In order to avoid port filling with sediments Evolution of the coastline after the construction of the port 2007-2009 APPROX. 10 m EROSION AFTER THE PORT CONSTRUCTION RED LINE: COASTLINE IN 2007 PRIOR TO PORT CONSTRUCTION APPROX. 60 m AGGRADATION AFTER THE PORT CONSTRUCTION 2007 BLUE LINE: COASTLINE IN 2009 AFTER THE PORT CONSTRUCTION 2009
General conclusions PORTS INNEVITABLY PERTURBATE COASTAL DYNAMICS COASTAL DYNAMICS AND SEDIMENT TRANSPORT PATERNS SHOULD BE TAKEN INTO CONSIDERATION DURING PORT PLANNING POTENTIAL REMEDIAL MEASURES SAND NOURISHMENT SOFT TECHNIQUES ALWAYS APPLY AN INTEGRATED COASTAL ZONE MANAGEMENT APPROACH
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION