Διαχείριση παρακτίων ζωνών με τη χρήση συστημάτων υδροπληροφορορικής - Αριθμητική προσομοίωση σχεδιαστικών επιλογών λιμένων για σκάφη αναψυχής σε αμμώδεις ακτές

Abstract

Οι αμμώδεις ακτές εκτίθενται σε έντονη στερεομεταφορά καθιστώντας δύσκολο τον σχεδιασμό λιμένων για σκάφη αναψυχής. Στην παρούσα εργασία γίνεται έρευνα για τον σχεδιασμό λιμένα για σκάφη αναψυχής (μαρίνα) στην ακτή Ζingst-Darss που βρίσκεται στο ανατολικό τμήμα της Γερμανικής ακτής και συγκεκριμένα στη Βαλτική. Ερευνήθηκαν τρία είδη λιμένων ως προς την θέση σχεδιασμού: Εσωτερικός, παράκτιος και δύο υπεράκτιοι σε απόσταση 0.5 και 1 km από την ακτή. Τα συμπεράσματα δόθηκαν ως προς την καλύτερη επίδοση των τριών εναλλακτικών διατάξεων σε σχέση με: Ι. Την προσβασιμότητα στο λιμάνι σε έντονες καιρικές συνθήκες από την πλευρά της βαθυμετρίας ΙΙ. Την ασφάλεια σε επιλεγμένες θέσεις αγκυροβόλησης κατά τη διάρκεια έντονων καιρικών συνθηκών

Τα δεδομένα της στάθμης θαλάσσης που χρησιμοποιήθηκαν προήλθαν από σταθμούς μετρήσεων που βρίσκονται μακριά από την περιοχή μελέτης. Έτσι, ακολουθήθηκε μια βήμα προς βήμα μεθοδολογία ώστε να μεταφερθούν τα όρια από το μεγάλο μοντέλο (Ruegen overall) στο τοπικό (Prerow), όπου βρίσκεται και η περιοχή μελέτης. Το ενδιάμεσο μοντέλο (Ruegen West) βαθμονομήθηκε και επικυρώθηκε με μετρήσεις σε ενδιάμεσους σταθμούς (gauging stations). Έτσι στο τελικό μοντέλο του Prerow σχεδιάστηκαν τρεις διαφορετικές διατάξεις μαρίνων.

Από τα ανεμολογικά δεδομένα που παρήχθησαν δημιουργήθηκε το ανεμολογικό ροδόγραμμα και παρατηρήθηκε πως οι επικρατέστεροι άνεμοι είναι ο Δυτικός και ο Βόρειος.

Τρία αριθμητικά μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν του Danish Hydraulich Insitute. Από τo φασματικό κυματικό μοντέλο (Spectral Wave FM) του Mike21 ελέγχθηκαν τα κριτήρια σχεδιασμού σύμφωνα με το σημαντικό ύψος κύματος στην είσοδο των λιμένων και στα σημεία αγκυροβόλησης. Παράλληλα, υπολογίστηκαν και οι τάσεις ακτινοβολίας οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια στο υδροδυναμικό μοντέλο (Flow model FM) για τον υπολογισμό των κυματογενών ρευμάτων και του ολικού βάθους στην περιοχή.

Το υδροδυναμικό μοντέλο (Flow Model FM) έδωσε τα επικρατέστερα κυματογενή ρεύματα και το ολικό βάθος μετά από την προσομοίωση. Το αρχικό ολικό βάθος σχεδιάστηκε να είναι μεγαλύτερο από 3.2 m για την ασφαλή είσοδο –έξοδο και αγκυροβόληση των υπό μελέτη σκαφών. Για το λόγο αυτό, το ολικό βάθος ελέγχθηκε μετά την προσομοίωση.

Το μοντέλο στερεομεταφοράς (Sand Transport model FM) χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της κίνησης των ιζημάτων και τα αποτελέσματα που προέκυψαν από αυτό λήφθηκαν υπόψη μόνο ποιοτικά, λόγω έλλειψης δεδομένων για βαθμονόμηση και επικύρωση. Ως εκ τούτου, εντοπίστηκαν οι πιθανές θέσεις απόθεσης ιζήματος ή διάβρωσης τόσο εντός των λιμένων όσο και στην ευρύτερη περιοχή μελέτης.

Λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα των μοντέλων οι προτεινόμενοι λιμένες για σκάφη αναψυχής είναι ο εσωτερικός και υπεράκτιος A. Και οι δυο περιπτώσεις καλύπτουν τα κριτήρια που ελέχθησαν σε όλα στα στάδια της εργασίας. Η τελική επιλογή θα βασίζεται σε περαιτέρω πιο λεπτομερείς έρευνες (π.χ βέλτιστη πρόσβαση των σκαφών στις μαρίνες) καθώς και σε περιβαλλοντικές, οικονομικές και κοινωνικοπολιτικές μελέτες.

Sandy coasts are subject to intensive sediment transport. Building pleasure boat harbours along such coastlines is a challenge and some options for design are to be investigated. Background for this investigation is the discussion about touristic development of the German Baltic Sea coast ongoing since 20 years already. Of urgent interest is a new harbour place at the coast of Prerow which is located in between the nearest marinas; Rostock and HiddenSee. Three kind of harbour design have been thought of: Inshore, Onshore and Offshore. Intention of this study was to investigate and compare the three options for harbour design using data of the area of Prerow. A step by step procedure was followed both at Wave and Hydrodynamic mathematical models (Mike21, DHI) in order to “transfer” the boundaries from the Ruegen Overal model to the local one; Prerow. At this downscaling procedure, comparison with measured data at 3 gauging stations was done in order to calibrate the model. After validating the model, the final Prerow model has been created. At that local Prerow model 4 harbours variants were designed (two Offshores). Extreme events have been identified and simulated with Spectral Wave model FM, Flow model FM and Sand transport model FM for all the harbour variants. The results of the Spectral Wave Prerow model have been used in order to check whether the design criteria of the harbours have been covered. The Hmo was checked nearby the entrance of the harbours as well as at mooring places according to the Coastal Engineering Manual (CEM). Results from the Flow model on the currents and on the total water depth have been discussed. The total water depth after the simulation procedure was used in order to check if the harbours remain accessible for the boats. From the Sand Transport model the bed level at the beginning and at the end of the simulation was compared for all occasions. The goal was to acquire an initial feeling about the tendency of accumulation and erosion nearby the harbours. Conclusions were drawn for the best performance of the 3 variants with respect to: a. Accessibility of the harbours at extreme conditions in terms of bathymetry b. Safety in the harbours during extreme events (mooring). A general conclusion was that the harbours are affected more from the North wind than the West. The proposed harbours are the Inshore and the Offshore A (0.5km from the coast) as they applied the best performances for the criteria checked. The choice between the two will depend on further more detailed studies.