ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΕΡΓΩΝ ΠΑΡΑΚΤΙΑΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΑΠΟ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΙΑΒΡΩΣΗ ΣΤΟΝ ΟΙΚΙΣΜΟ ΚΟΡ ΙΑ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ ΜΕΣΣΗΝΙΑΣ Μ. Γ. Φράγκου, Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π. Λιµενολόγος Ακτοµηχανικός Γρ. Λαµπράκη 130, Τ.Κ. 18535 Πειραιάς Τηλ. 210 4132939, Fax 210 4226959 Email: mfrag@tee.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η µεθοδολογία και ο σχεδιασµός έργων παράκτιας προστασίας για την αντιµετώπιση της διάβρωσης στην παράκτια ζώνη. Παράδειγµα εφαρµογής (case study), ο σχεδιασµός των έργων προστασίας της παράκτιας ζώνης στον οικισµό του Κορδία στο Νοµό Μεσσηνίας. Η παράκτια ζώνη έµπροσθεν του οικισµού Κορδία, ο οποίος βρίσκεται στο δυτικό όριο του ήµου Καλαµάτας, στο Νοµό Μεσσηνίας, αντιµετώπιζε οξύτατο πρόβληµα διαβρώσεως της παράκτιας ζώνης του. Η διάβρωση της παράκτιας ζώνης, ξεκίνησε µετά την κατασκευή του τοιχίου αντιστήριξης της παραλιακής οδού. Με την πάροδο των ετών, αποµακρύνθηκε το ίζηµα της παραλίας και ο τοίχος υποσκάφθηκε πλήρως, µε αποτέλεσµα οι πρώτες παραλιακές οικίες να παρουσιάσουν βλάβες αντίστοιχες των σεισµικών καταπονήσεων (ρωγµές κλπ) και η κατάσταση να είναι δραµατικά επικίνδυνη. Για την αντιµετώπιση του προβλήµατος, επιλέχθηκε ο σχεδιασµός παράκτιων έργων, τα οποία θα είχαν διπλό σκοπό, αφενός την προστασία από την κυµατική δράση, αφετέρου την αναστροφή του διαβρωτικού µηχανισµού. Έτσι, µελετήθηκε ένα σύνολο διατάξεων έργων. Από το σύνολο των διατάξεων των έργων, που µελετήθηκαν, επιλέχθηκε η βέλτιστη τόσο τεχνικά, όσο και λειτουργικά διάταξη. Η βέλτιστη διάταξη, προέβλεπε την κατασκευή δύο παράλληλων προς την ακτή κυµατοθραυστών (ενός συνδεδεµένου και ενός αποσπασµένου από την ακτή) µήκους 90m έκαστος. Ο πρώτος κυµατοθραύστης τοποθετήθηκε σε απόσταση 100m από την ακτή και ο δεύτερος σε απόσταση 110m περίπου. Μετά την κατασκευή των προτεινόµενων έργων, η ακτή ανταποκρίθηκε πλήρως προς τα αναµενόµενα. Η εξέλιξη της ακτογραµµής παρακολουθείται (monitoring), από τους µελετητές, σε διάφορα χρονικά διαστήµατα µέχρι σήµερα επιβεβαιώνοντας τα αποτελέσµατα του σχεδιασµού των προτεινόµενων έργων. 523
COASTAL PROTECTION WORKS AGAINST EROSION UNDER WAVE S ACTION IN THE SETTLEMENT OF KORDIAS IN MESSINIA Μ. G. Frangou, Civil Engineer N.T.U.A. Harbor and Coastal Engineering 130, Gr. Lambraki, 185 35 Piraeus Tel. 210 4132939, Fax 210 4226959 Email: mfrag@tee.gr ABSTRACT This paper is dealing the methodology and the planning of coastal protection s works for the confrontation of erosion in the coastal area. As example (case study), is presented the planning of protection of coastal area in the settlement of Kordias in the Prefecture Messinia. Kordias, is found in the western limit of Municipality Kalamata, in the Prefecture Messinia. The erosion at the coastal area near the settlement, began afterwards the construction of the retaining wall in order to protect the coastal road of the settlement. With the byway of years, were removed the sediment of beach and the wall were undermined completely, with result the first coastal residences presents damage and the situation to be dramatically dangerous. In order to protect the coastal zone, was selected the planning of coastal work, which would have double aim, on one side the protection under the wave s action, and the inversion of erosive mechanism. By the total of provisions of work, that was studied, was selected the most optimal so much technically, what functional provision. The most optimal provision, proposed the construction of two parallel to the coast breakwaters with length 90m each. The first breakwater was placed in distance 100m from the coast and second in distance 110m roughly. The coast corresponded completely to expected. The coastal development is watched (monitoring), in various time intervals up to today confirming the results of planning of proposed work. 524
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ - ΙΣΤΟΡΙΚΟ Η παράκτια ζώνη του οικισµού Κορδία ορίζεται ανατολικά από την θωράκιση του θαλάσσιου µετώπου και δυτικά από τους µώλους της διευθέτησης της εκβολής του ποταµού Άρη (ή Τζιρόρεµα), στο µυχό του Μεσσηνιακού Κόλπου. Ο Μεσσηνιακός Κόλπος είναι ανοικτός προς τα νότια και παρουσιάζει πολύ µεγάλα βάθη στο κέντρο του, µε αποτέλεσµα ο εισερχόµενος εντός αυτού κυµατισµός, να διατηρεί µεγάλα ύψη κύµατος σε µικρή απόσταση από την ακτογραµµή. Η υπό µελέτη ακτή στον οικισµό του Κορδία, είναι αµµώδης µε οµαλή κλίση προς τη θάλασσα. Το καλοκαίρι χρησιµοποιείται από τους κατοίκους του οικισµού για αναψυχή. Το πρόβληµα της διαβρώσεως άρχισε να εκδηλώνεται έντονα όταν κατά µήκος της παραλίας κατασκευάστηκε τοιχίο αντιστήριξης της παραλιακής οδού, µήκους 200m περίπου, µε στέψη στα +3,0m (βλ. Φωτογραφία 1). Φωτογραφία 1. Παραλία Κορδία το έτος 1998 Picture 1. Kordia s coast at 1998 Αρχικά κατασκευάστηκε ως κράσπεδο της παραλιακής οδού, ενώ η παράκτια ζώνη βρισκόταν σε κατάσταση δυναµικής ισορροπίας, η οποία ανατράπηκε. Αποτέλεσµα ήταν η διάβρωση να προχωρήσει σε σηµαντικό βαθµό. Η κατάσταση έγινε δραµατικά επικίνδυνη όταν αποκαλύφθηκαν και υποσκάφθηκαν τα θεµέλια του τοιχίου, ενώ οι πρώτες παραλιακές οικίες παρουσίασαν βλάβες αντίστοιχες των σεισµικών καταπονήσεων (ρωγµές κλπ), (βλ. Φωτογραφίες 2, 3). 525
Φωτογραφία 2. Άποψη τµήµατος παραλίας Κορδία το έτος 2001 Picture 2. Part of Kordia s coast at 2001 Φωτογραφία 3. Άποψη τµήµατος παραλίας Κορδία το έτος 2001 Picture 3. Part of Kordia s coast at 2001 526
2. ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΙΑΒΡΩΣΕΩΣ - ΑΙΤΙΑ Προκειµένου να εντοπιστούν τα αίτια και να αντιµετωπιστεί το πρόβληµα της διαβρώσεως κάποιας ακτής µε ορθολογικά κριτήρια, κρίθηκε σκόπιµο να εξεταστεί το ιστορικό της εξέλιξης της. Έτσι, συλλέχθησαν αεροφωτογραφίες και τοπογραφικά διαγράµµατα παλαιότερων ετών και πληροφορίες για την κατασκευή διαφόρων τεχνικών έργων στην περιοχή, όπως για παράδειγµα ότι την χρονική περίοδο 1972-1989 κατασκευάστηκαν τα έργα θωράκισης της ακτογραµµής από το λιµάνι έως την ακτή του οικισµού Κορδία καθώς και τα έργα της µαρίνας Καλαµάτας. Οι αεροφωτογραφίες επεξεργάστηκαν µε φωτογραµετρική µέθοδο και συσχετίστηκαν µε τα ανεµολογικά, τα κυµατικά, τα γεωλογικά στοιχεία της ακτής µελέτης καθώς και στοιχεία για την εξέλιξη της διάβρωσης, τα οποία διαρκώς τροφοδοτούσαν την ολοκλήρωση της µελέτης. ΠΛΑΤΟΣ ΑΚΤΗΣ (m) 100 80 60 40 20 1940 1950 1960 1970 1980 1990 ΕΤΗ (yr) Σχήµα 1. Μεταβολή εύρους παραλίας έµπροσθεν του οικισµού Κορδία Figure 1. Change of width of coast in the coastal zone at Kordia Η επεξεργασία των παραπάνω στοιχείων παρήγαγε πολύτιµα συµπεράσµατα για την διαχρονική εξέλιξη της ακτής. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι διαπιστώθηκε σηµαντικός ρυθµός διάβρωσης την περίοδο 1960 1972, ο οποίος όµως ήταν µικρότερος από τον αντίστοιχο της περιόδου 1945-1960. Η µείωση του ετήσιου ρυθµού διάβρωσης αποδόθηκε στο γεγονός ότι η ακτή την περίοδο 1945-1960 διέθετε έναν όγκο λεπτόκοκκου ιζήµατος κατανεµηµένο σε όλο το µήκος της ακτογραµµής, το οποίο πολύ γρήγορα αποµακρύνθηκε, ενώ την ίδια περίοδο υπήρξε µείωση της στερεοπαροχής των ποταµών Νέδοντα, Πάµισου και των άλλων χειµάρρων µε αποτέλεσµα να µειωθεί η ανατροφοδότηση της παράκτιας ζώνης. Πρόκειται εποµένως, για σύνθετο φαινόµενο, το οποίο οφείλετο τόσο σε ανθρωπογενείς, όσο και σε φυσικούς παράγοντες. Από την περεταίρω διερεύνηση της ακτοµηχανικής συµπεριφοράς της παράκτιας ζώνης, προέκυψε το συµπέρασµα ότι η διάβρωση οφειλόταν σε σηµαντικό βαθµό στην έντονη κυµατική δράση, σε συνδυασµό µε 527
την κατασκευή έργων στο θαλάσσιο µέτωπο και δευτερευόντως στην µείωση της στερεοπαροχής των ποταµών. 3. ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΕΡΓΩΝ ΠΑΡΑΚΤΙΑΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ Ο σχεδιασµός έργων παράκτιας προστασίας, απαιτεί την αξιοποίηση όλων των διαθέσιµων στοιχείων, για την κατανόηση αφενός της συµπεριφοράς της παράκτιας ζώνης διαχρονικά, αφετέρου των επιδράσεων στο παράκτιο σύστηµα τόσο των ανθρωπογενών (π.χ. έργα) όσο και φυσικών παραγόντων (π.χ. απορροές). Η κατανόηση των αιτιών δηµιουργίας, αλλά και του τρόπου λειτουργίας του διαβρωτικού µηχανισµού, η διαχρονική παρακολούθηση της ακτής, ο υπολογισµός όλων των κρίσιµων παραµέτρων (π.χ. κύµατα, ρεύµατα, ίζηµα κλπ) και κυρίως η εµπειρία του ακτοµηχανικού µελετητή, αποτελούν καθοριστικό παράγοντα για τον επιτυχή σχεδιασµό έργων παράκτιας προστασίας. Σηµαντικό στοιχείο κατά το σχεδιασµό, αποτελούν τα ακόλουθα : Εντοπισµός του υπό διάβρωση παράκτιου συστήµατος, δηλαδή η έκταση του (εύρος ακτής και µήκος ακτογραµµής), η κλίση πυθµένα στην ζώνη αποσβέσεως των κυµάτων, ο προσδιορισµός της ζώνης θραύσεως των κυµάτων, η κοκκοµετρία των επιφανειακών ιζηµάτων ακτής και του πυθµένα της παράκτιας ζώνης. ιάκριση του βαθµού και της έκτασης της διάβρωσης, (Χαµηλή ή υψηλή ακτή, µήκος ακτογραµµής και εύρος ακτής, κλπ) Εξακρίβωση / διαπίστωση του τρόπου λειτουργίας του διαβρωτικού µηχανισµού, (Υπολογισµός Κυµατικού κλίµατος, αξιολόγηση ιζήµατος, ροή ενέργειας κατά µήκος της ακτής, θαλάσσια Ρεύµατα, έλεγχοι µεταφοράς θαλασσίων ιζηµάτων κλπ). Στην περίπτωση του οικισµού του Κορδία, το υπό διάβρωση παράκτιο σύστηµα, ορίζεται ανατολικά από την θωράκιση του θαλάσσιου µετώπου και δυτικά από τους µώλους της διευθέτησης της εκβολής του ποταµού Άρη (ή Τζιρόρεµα). Στοιχεία για το ίζηµα της περιοχή προέκυψαν από τις ιζηµατοµετρήσεις που έγιναν, ενώ στοιχεία για το κυµατικό κλίµα προέκυψαν υπολογιστικώς, δεδοµένου ότι δεν υπήρχαν διαθέσιµες µετρήσεις κυµάτων. Το κυµατικό κλίµα στα βαθιά της περιοχής µελέτης, προέκυψε υπολογιστικώς σύµφωνα µε τις συστάσεις του SHORE PROTECTION MANUAL (SPM), 1984 και µε εφαρµογή του αριθµητικού µοντέλου SMB. Επειδή, ο µηχανισµός της θραύσεως έχει τεράστια σηµασία τόσο στην παράκτια κυκλοφορία, όσο και στην ισορροπία όλης της παράκτιας ζώνης, υπολογίστηκαν επίσης τα χαρακτηριστικά του κύµατος στην θραύση. Είναι γενικά παραδεκτό, ότι η στερεοµεταφορά κατά µήκος της ακτής οφείλεται κυρίως στην θραύση των κυµάτων υπό γωνία µε την ακτογραµµή. Από τον υπολογισµό του κυµατικού κλίµατος η ζώνη θραύσης προσδιορίστηκε µεταξύ του βάθους 2,30m έως 5,00m. Η ανάλυση του συστήµατος παράκτιας στερεοµεταφοράς η αναζήτηση των έργων για την ανάσχεση και αναστροφή της διάβρωσης και η προσαρµογή της ακτογραµµής µετά την κατασκευή των έργων µελετήθηκαν µε την βοήθεια αριθµητικού µοντέλου προσοµοίωσης, 528
µε τη βοήθεια του οποίου υπολογίστηκαν οι κυρίαρχες διαδικασίες της παράκτιας ζώνης και συγκεκριµένα : Μεταφορά ιζηµάτων από κυµατισµούς και ρεύµατα Εξέλιξη ακτογραµµής Εξέλιξη εγκάρσιου προφίλ της ακτής, µετά την κατασκευή των προτεινόµενων έργων Έτσι, µε τη βοήθεια του λογισµικού πακέτου ΝΕΜΟS (Nearshore Evolution MOdeling System) της εταιρείας VeriTech Inc, προσοµοιώθηκε η περιοχή του οικισµού του Κορδία, λαµβάνοντας υπόψη τα ακόλουθα : Περιγραφή της ακτογραµµής και της ακτής Εγκάρσιο προφίλ βαθυµετρίας Κλίση πυθµένα Ιδιότητες ιζήµατος (µέγεθος, διαβάθµιση) Θέση και µέγεθος των πηγών ιζήµατος και των αµµοπαγίδων Χαρακτηριστικά κυµατισµών: ύψος, περίοδος και γωνία διάδοσης Χαρακτηριστικά ρεύµατος: ταχύτητα και διεύθυνση Θέση, διαστάσεις και τύπος (έργα µε πρανή, κατακόρυφο µέτωπο κλπ) των υφιστάµενων κατασκευών Θέση, διαστάσεις και τύπος των προβλεπόµενων έργων Αρχικά, έγινε καλιµπράρισµα του µοντέλου λαµβάνοντας υπόψη τις συνθήκες στην περιοχή του Κορδία και την διαχρονική εξέλιξη της ακτογραµµής, και στη συνέχεια εξετάστηκε πλήθος εναλλακτικών διατάξεων, προκειµένου να επιλεγεί η βέλτιστη διάταξη, η οποία τελικά εφαρµόστηκε. Τα προτεινόµενα έργα θεωρήθηκαν αδιαπέραστα στους κυµατισµούς, ώστε να παρουσιάζεται η µέγιστη προσάµµωση. Το κριτήριο αυτό µας εξασφαλίζει ώστε να µην δηµιουργηθεί tombolo. Ο σχεδιασµός των έργων έγινε ώστε να ικανοποιούν τις συνθήκες µη δηµιουργίας tombolo και να δηµιουργηθεί απλώς salient. 4. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΕΡΓΑ Με βάση τα συµπεράσµατα από την ακτοµηχανική µελέτη και τις άλλες συµπληρωµατικές µελέτες, προτάθηκε τελικά η κατασκευή ενός συστήµατος από δύο κυµατοθραύστες, οι οποίοι θα ήταν αδιαπέραστοι από τους κυµατισµούς, έτσι ώστε να αντιµετωπιστεί η διάβρωση στο τµήµα της παράκτιας ζώνης έµπροσθεν του οικισµού Κορδία, δηλαδή στο θαλάσσιο µέτωπο το οποίο έχει µήκος 500m περίπου και όχι στο σύνολο της παράκτιας ζώνης. Παρά το γεγονός ότι στην ακτοµηχανική µελέτη διερευνήθηκε το πρόβληµα της διάβρωσης ολόκληρου του συστήµατος της παράκτιας ζώνης, λαµβάνοντας υπόψη τεχνικοοικονοµικά κριτήρια, προτάθηκε σε πρώτη φάση να αντιµετωπιστεί το πρόβληµα της διάβρωσης στην περιοχή του οικισµού. Οι διαστάσεις και οι θέσεις των δύο κυµατοθραυστών που τελικά προτάθηκαν επιλέχθηκαν από ένα σύνολο εναλλακτικών διατάξεων, έτσι ώστε αφενός να επιλύουν το 529
ΟΡΙΟΓΡ. ΠΑΛΑΙΟΥ ΑΙΓΙΑΛΟΥ (ΦΕΚ 611/87/ ') (ΦΕΚ 611/87/ ') ΑΣΦΑΛΤΟΣ ΤΟΙΧΙΟ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ Ο ΟΥ (ΦΕΚ 611/87/ ') ΓΗΠΕ Ο ΠΟ ΟΣΦΑΙΡΟΥ α0 ΓΗΠΕ Ο ΜΠΑΣΚΕΤ πρόβληµα της ακτής του Κορδία και αφετέρου το δυτικότερο τµήµα της παράκτιας ζώνης να επηρεάζεται κατά το δυνατόν λιγότερο. Έτσι, προτάθηκε τελικά η κατασκευή δύο κυµατοθραυστών από φυσικού ογκολίθους (ενός συνδεδεµένου και ενός αποσπασµένου από την ακτή) µήκους 90m έκαστος όπου ο πρώτος θα βρίσκεται σε απόσταση 100m από την ακτή και ο δεύτερος κατά µέσο όρο 110m. Για να µην υπάρχει υπερπήδηση των κυµατοθραυστών από τους κυµατισµούς, η στέψη τους προτάθηκε να κατασκευαστεί σε στάθµη +3,60m. Για την καλαίσθητη εικόνα των δύο κυµατοθραυστών ελέγχθηκαν διάφορες στάθµες και πλάτη στέψης, έτσι ώστε να υπάρχει κάποια διάδοση µικρού κυµατισµού, η οποία ήταν επιθυµητή για την ανανέωση των υδάτων πίσω από τους κυµατοθραύστες. Από τους υπολογισµούς ελέγχτηκε στάθµη στέψης +2,00m. ΟΡΙΟΓΡ. ΠΑΡΑΛΙΑΣ ΟΡΙΟΓΡ. ΑΙΓΙΑΛΟΥ ΜΠΑΖΑ ΟΡΙΟΓΡ. ΠΑΡΑΛΙΑΣ ΟΡΙΟΓΡ. ΑΙΓΙΑΛΟΥ (ΦΕΚ 611/87/ ') 29' ΟΡΙΟΓΡ. ΠΑΡΑΛΙΑΣ (ΦΕΚ 46/6-2-91/ ') ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗ 29 ΟΡΙΟΓΡ. ΑΙΓΙΑΛΟΥ (ΦΕΚ 46/6-2-91/ ') 2/Π ΟΡΙΟΓΡ. ΠΑΡΑΛΙΑΣ (ΦΕΚ 46/6-2-91/ ') ΑΣΦΑΛΤΟΣ 1/Π ΤΟΙΧΙΟ ΑΝΤΙΣΤΗΡΙΞΗΣ Ο ΟΥ ΠΛΑΚΟΣΚΕΠΗΣ ΟΧΕΤΟΣ ΧΩΜΑΤΟ ΡΟΜΟΣ ΜΠΑΖΑ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟ ΠΡΑΝΕΣ ΘΩΡΑΚΙΣΗΣ ΑΠΟ Φ.Ο. ΠΛΑΚΟΣΚΕΠΗΣ ΟΧΕΤΟΣ ΟΡΙΟΓΡ. ΠΑΡΑΛΙΑΣ (ΦΕΚ 46/6-2-91/ ') ΟΡΙΟΓΡ. ΑΙΓΙΑΛΟΥ (ΦΕΚ 46/6-2-91/ ') ΦΑΝΟΣ η ζ ε δ ΦΑΝΟΣ γ +2.00 β ±0.0 +2.00 α ±0.0 ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΟ ΠΡΑΝΕΣ ΘΩΡΑΚΙΣΗΣ ΑΠΟ Φ.Ο. Σχήµα 2. Οριζοντιογραφία προτεινοµένων έργων Figure 2. Drawing of Kordia s breakwaters 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η κατασκευή των έργων ολοκληρώθηκε το έτος 2004. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η αντιστροφή του φαινοµένου της διάβρωσης παρατηρήθηκε ακόµα και πριν την ολοκλήρωση της κατασκευής. Σήµερα, τέσσερα σχεδόν χρόνια µετά την κατασκευή των προτεινόµενων έργων, η ακτή ανταποκρίθηκε πλήρως όπως αναµενόταν, µε αποτέλεσµα αφενός την αναστροφή του φαινοµένου διάβρωσης, αφετέρου την επαναδηµιουργία παραλίας έµπροσθεν του οικισµού του Κορδία. Η εξέλιξη της ακτογραµµής 530
παρακολουθείται (monitoring) σε διάφορα χρονικά διαστήµατα µέχρι σήµερα επιβεβαιώνοντας τα αποτελέσµατα του σχεδιασµού των προτεινόµενων έργων. Φωτογραφία 5. Ανατολικό τµήµα το έτος 2006 (µετά την κατασκευή των έργων) Picture 5. East part of Kordia s coast at 2006 Φωτογραφία 6. Ανατολικό τµήµα το έτος 2008 (µετά την κατασκευή των έργων) Picture 6. East part of Kordia s coast at 2008 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΦΡΑΓKΟΥ Μ. Γ., «Mελέτη προστασίας παραλιακού οικισµού Κορδία Καλαµάτας», 2001 DEAN R., DALRYMPLE R., «Coastal processes», 2002 DEAN R., «Beach nourishment theory and practice», 2002 HERBICH J. B., «Handbook of coastal engineering», 1999 531
SILVESTER R., HSU J. R., «Coastal Stabilization», 1997 SOULSBY R., «Dynamics of marine sands», 1997 SHORE PROTECTION MANUAL, 1984 STAUBLE D. K., KRAUS N., «Beach nourishment engineering and management considerations», 1993 VILES H., SPENCER T., «Coastal Problems», 1995 532