Πειραματική διερεύνηση της εντατικοποίησης της κυματικής δράσης στα κατάντη μόλου λιμένα

Abstract

Η παρατήρηση της διάβρωσης αμμωδών ακτών, ύστερα από την κατασκευή μόλων ή κυματοθραυστών σε αυτές, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η παρουσία τους αυξάνει την κυματική δράση στην περιοχή κατάντη αυτών. Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά πειραματικά την εμφάνιση του φαινομένου αυτού σε φυσικό ομοίωμα λιμένα και μεταβαλλόμενου αμμώδη πυθμένα, το οποίο κατασκευάστηκε σε κλίμακα 1:100 στην τρισδιάστατη δεξαμενή δοκιμών του Εργαστηρίου Λιμενικών Έργων της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Κατά την πειραματική διαδικασία, ελέγχθηκαν τρεις διατάξεις λιμένα με μεταβλητή παράμετρο το μήκος του προσήνεμου μόλου και δύο διευθύνσεις πρόσπτωσης κυμάτων, με γωνίες 45ο και 90ο ως προς την ακτή. Παράχθηκαν τυχαίοι κυματισμοί με χαρακτηριστικό ύψος Hs εύρους από 1,36 m έως 5,00 m και περίοδο αιχμής Tp κυμαινόμενη από 5,69 sec έως 8,53 sec. Η επεξεργασία των μετρήσεων πραγματοποιήθηκε με χρήση κατάλληλων λογισμικών και προέκυψαν υδροδυναμικά μεγέθη των κυμάτων στις θέσεις μέτρησης. Επίσης, υπολογίσθηκε ο συντελεστής μετάδοσης ως ο λόγος του μεταδιδόμενου προς τον προσπίπτοντα κυματισμό. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται με τη μορφή πινάκων και διαγραμμάτων και γίνεται προσπάθεια ποσοτικής ερμηνεία τους, για την τεκμηρίωση των εξαγόμενων συμπερασμάτων. Σε κάθε περίπτωση κυματικών συνθηκών και διατάξεων του έργου που εξετάστηκαν, διαπιστώθηκε ενίσχυση της κυματικής διαταραχής σε μια περιοχή στα κατάντη αυτού, η οποία εμφανίζεται εντονότερη για διεύθυνση πρόσπτωσης των κυματισμών 45ο ως προς την ακτή. Η επιμήκυνση του προσήνεμου μόλου συνεπάγεται τη μετάδοση του φαινομένου της κυματικής εντατικοποίησης προς τα κατάντη του έργου, ενώ η εμφάνιση του φαινομένου αυτού στις θέσεις πλησίον της ακτής ευθύνεται αναμφίβολα για τη διάβρωσή της.

The observation of erosion in sandy beaches, after the construction of jetties or breakwaters in them, leads to the conclusion that their presence increases the wave action in the downstream thereof. The present diploma thesis explores experimentally the occurrence of this phenomenon in an experimental set-up simulating a typical harbour, on a 1:100 scale, constructed on a sandy mildly sloping bathymetry, in the 3-D wave basin of the Laboratory of Harbour Works of the School of Civil Engineering of the National Technical University of Athens. During the experimental procedure, three different experimental layouts were tested by varying the length of the windward breakwater. Irregular waves of characteristic height Hs ranging from 1.36 m to 5.00 m and periods Tp varying from 5.7 sec to 8.53 sec were tested for all the experimental layouts and for two different wave directions, forming an angle of 45ο and 90o with the shoreline. The processing of the experimental data has been performed using appropriate software, resulting in the estimation of the hydrodynamic parameters of the waves in the positions of the layout that were tested. Furthermore, the transmission factor of the waves was estimated as the dimensionless quotient of the incident wave height divided by the generated wave height. The experimental results are being presented in the form of tables and diagrams, together with an attempt of a quantitative interpretation of them, in order to justify the conclusions drawn. In any case of the wave conditions and layouts of the harbour layouts that were examined, it was concluded that the wave action amplification occurs in a region downstream of the structure and is more intense in a 45o angle with the shoreline. The elongation of the windward breakwater implies the displacement of the wave intensification downstream of the structure, while the occurrence of the phenomenon in question close to the shore is undoubtedly responsible for its erosion.