Αριθμητική διερεύνηση της εντατικοποήσης 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 με μαθηματικά ομοιώματα 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 αριθμητική διαδικασία, ελέγχθηκαν τρεις διατάξεις λιμένα με μεταβλητή παράμετρο το μήκος του προσήνεμου μόλου και μία διάταξη χωρίς έργα, για 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 3,20 m και περίοδο αιχμής Tp κυμαινόμενη από 5,69 sec έως 8,53 sec. Για τον προσδιορισμό των δυναμικών συνθηκών πραγματοποιήθηκε προσομοίωση με το πρόγραμμα MIKE 21 και συγκεκριμένα με τα μοντέλα Parabolic Mild-Slope (PMS), Hydrodynamic (HD) και Non-Cohesive Sediment Transport (ST) και για τα σενάρια που περιγράφηκαν. 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 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 που προκύπτει από την ανάλυση των αριθμητικών αποτελεσμάτων. Διαπιστώθηκε ότι γενικώς υπάρχει δυναμικό μεταφοράς ιζήματος , από το ανάντη τμήμα της ακτής προς το κατάντη , η οποία δείχνει όμως να παρεμποδίζεται σε μεγάλο βαθμό από του μόλους του υφιστάμενου έργου.

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 arithmetic 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 arithmetic simulation procedure, four 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 3.20 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 dynamic conditions were simulated with the use of the program MIKE 21 and specifically with Parabolic Mild-Slope (PMS), Hydrodynamic (HD) and Non-Cohesive Sediment Transport (ST) modules, for all scenarios. The arithmetic 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. 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. It was found that generally there is transmission capacity precipitate, from the upstream part of the coast to the downstream, which seriously hampered by the piers of existing work.