Ήπιες μέθοδοι προστασίας ακτών από διάβρωση: βυθισμένοι κυματοθραύστες

Abstract

Over the past few years the problem of coastal erosion has expanded and there has been noted an important retreat of the shoreline. The solutions used to confront this problem until recently have been basically constituted of 'hard' conventional methods. However, due to environmental considerations submerged breakwaters have nowadays become increasingly popular. Submerged breakwaters can successfully replace conventional emerged breakwaters, since they induce similar changes to the morphology and offer satisfactory protection against erosion. So the main objective of this study was: 1.to present a complete modeling tool to be used in the design of submerged breakwaters 2. To gain a deeper understanding of the manner in which these structures influence local hydro and morpho-dynamics 3.to provide some basic functional rules For the design of submerged breakwaters, the hydro and morpho-dynamic data concerning the coastal area, are assessed through the use of numerical models. The models used in this study are: 1.a 2dh(two dimensional horizontal) wave model based on boussinesq equations estimating the hydraulic data 2.an advanced sediment transport model estimating the morphology evolution of the coastal area the results of the models were compared to experimental data concerning both emerged and submerged breakwaters. The comparison showed that the models were able to reproduce successfully the flow patterns as well as the sediment transport rates in the coastal region. After the models were validated through experimental data, they were applied in order to acquire some basic functional rules for submerged breakwaters: 1.a transmission coefficient kt=0.4 is quite sufficient for coastal protection against erosion. 2.the length of the structure should not be particularly large (larger than the double of their distance from the coast) 3.the gap between them should be greater than the double of the incident wave length 4.their distance from the coast should not be small (they have to be placed outside the breaking zone)

Τα τελευταια χρονια το προβλημα της διαβρωσης των ακτων εχει απασχολησει εκτενως τη βιβλιογραφια, διοτι εχει σημειωθει σημαντικη υποχωρηση των ακτων σε παγκοσμιο επιπεδο. Μεχρι προσφατα οι μεθοδοι αντιμετωπισης του προβληματος στηριζονταν στη αρχη της ΄σκληρης προσεγγισης΄. Ωστοσο τα τελευταια χρονια, εχει επικρατησει η ταση να προτιμωνται οι ηπιες μεθοδοι, οπως ειναι οι βυθισμενοι κυματοθραυστες, εξαιτιας των μειωμενων περιβαλλοντικων συνεπειων που προκαλουν. οι βυθισμενοι κυματοθραυστες μπορουν να προσφερουν μια περιβαλλοντικα φιλικη και αποτελεσματικη μεθοδο προστασιας απο τη διαβρωση. Ετσι λοιπον ο στοχος της συγκεκριμενης διατριβης ηταν 1.η αναπτυξη ενος ολοκληρωμενου υπολογιστικου εργαλειου για τον σχεδιασμο των βυθισμενων κυματοθραυστων 2.η συμβολη στην κατανοηση (με τη χρηση του εργαλειου) των υδροδυναμικων και μορφοδυναμικων διεργασιων στην περιοχη, οπου κατασκευαζονται 3. Η παρουσιαση ορισμενων βασικων κανονων σχεδιασμου για τη χωροδιαταξη και τη γεωμετρια τους. η μελετη των βυθισμενων κυματοθραυστων γινεται με τη χρηση αριθμητικων μοντελων που περιγραφουν τις διεργασιες που λαμβανουν χωρα στην περιοχη οπου κατασκευαζονται. Στη συγκεκριμενη εργασια τα μοντελα που χρησιμοποιοουνται ειναι: 1. Ενα κυματικο μοντελο που επιλυει εξισωσεις τυπου boussinesq για την περιγραφη του κυματικου κλιματος και του πεδιου των ρευματων 2.ενα προηγμενο μοντελο μεταφορας ιζηματος για την προβλεψη της μορφολογικης μεταβολης _ τα μοντελα αυτα συγκριθηκαν με πειραματικες μετρησεις που αφορουσαν κυματοθραυστες με στεψη πανω απο τη σταθμη της θαλασσας , αλλα και βυθισμενους . Απο τις συγκρισεις προεκυψε οτι η ποιοτικη και ποσοτικη προβλεψη του υδροδυναμικου πεδιου ειναι ικανοποιητικη, καθως επισης και η ποιοτικη προβλεψη των μορφοδυναμικων χαρακτηριστικων. Εφοσον τα μοντελα πιστοποιηθηκαν με πειραματικα αποτελεσματα, στη συνεχεια χρησιμοποηθηκαν ωστε να διερευνηθει η ορθη χωροδιαταξη των βυθισμενων κυματοθραυστων. Ετσι βρεθηκε οτι οι προυποθεσεις για τον σωστο σχεδιασμο ειναι οι εξης: 1. Ο συντελεστης διαδοσης kt=0.4 ειναι ικανοποιητικος για την προστασια της ακτης απο διαβρωση 2.η αποσταση απο την ακτη ενδεικνυται να ειναι σχετικα μεγαλη (εκτος της ζωνης θραυσης). 3.το μηκος της κατασκευης ενδεικνυται να ειναι περιπου ισο με την αποσταση απο την ακτη 4.το κενο μεταξυ των βυθισμενων κατασκευων ενδεικνυται να ειναι μεγαλυτερο απο το διπλασιο του μηκους κυματος