ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΠΑΡΑ∆ΟΣΕΙΣ ΕΑΡΙΝΟΥ ΕΞΑΜΗΝΟΥ 2009-2010 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ∆ρ. ΘΕΟΧΑΡΗΣ ΚΟΦΤΗΣ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ- ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΟΥ ΑΚΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ-ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι ακτές και ο πυθµένας των παρακτίων περιοχών από γεωλογική άποψη: • βραχώδεις χρονική κλίµακα µεταβολής : αιώνες • Αµµώδεις/γαιώδεις χρονική κλίµακα µεταβολής : από ορισµένες ώρες (διάρκεια θύελλας) ως αιώνες Τεράστιες ποσότητες κοκκώδους υλικού του πυθµένα κινούνται στον χώρο των ακτών κάτω από την αποσταθεροποιητική δράση των κυµατισµών και την µεταφορική ικανότητα των ρευµάτων. Τα παράκτια τεχνικά έργα διαταράσσουν την προϋπάρχουσα δυναµική φυσική ισορροπία, επηρεάζουν την παράκτια κυκλοφορία (αναµόρφωση πεδίου ταχυτήτων) και τελικά το ρυθµό στερεοµεταφοράς. Πιθανές συνέπειες: προσάµµωση και αχρήστευση ενός λιµενικού έργου ή διάβρωση µιας οικιστικά αναπτυγµένης ακτής. ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στόχος η παρουσίαση των φυσικών µηχανισµών στερεοµεταφοράς ιζηµάτων µε τελικό ζητούµενο την περιγραφή της αλληλεπιδράσεως των παράκτιων τεχνικών έργων και ακτών. Εφαρµογή των παραπάνω στην ποσοτική περιγραφή της επίδρασης των έργων στην µορφολογία των ακτών στα πλαίσια εκτίµησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των έργων. ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ • Ειδικό βάρος υλικού κόκκων γs. Η κύρια σύσταση των κόκκων των αµµωδών ακτών είναι χαλαζιακή µε ειδικό βάρος γs=2.65 t/m3 (ή 26.5 kN/m3) •Βυθισµένο ειδικό βάρος των φερτών υλών = (γs-γw)(1-n), όπου γw: το ειδικό βάρος του νερού, n: το πορώδες ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -4- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ • Χαρακτηριστική διάµετρος κόκκων D50 (µέση διάµετρος κόκκου) • Παράµετρος φ= -log2(D) Ονοµασία Κροκάλες ∆ιάµετρος (mm) 250-60 Παράµετρος φ -8 εως -6 Χάλικες 32-4 -5 εως -2 Άµµος 2-0.1 1 εως 4 Ίλυς 0.03-0.004 5 εως 8 Άργιλος 0.002-0.0002 9 εως 12 Ταξινόµηση εδαφών ακτών ανάλογα µε µέγεθος κόκκων ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -5- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Χαρακτηριστικά κοκκοµετρικής ανάλυσης κόκκων ιζήµατος: •Μέση διάµετρος κόκκων Μφ= (φ84+ φ50 +φ16)/3 •Τυπική απόκλιση των κόκκων σφ= (φ84-φ16)/2 Σηµαντικό χαρακτηριστικό είναι η ταχύτητα καθιζήσεως wf των κόκκων γs w f = -1 g γ 0.7 1.1 3 γ s gD50 D50 4 για 39 < < -1 10 2 6 ⋅ v 0.4 γ v Σηµαντικό φυσικό µέγεθος είναι η διαπερατότητα των κόκκων K = 760 ⋅ D502 ⋅ e ( −1.61σφ ) ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -6- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ Ταχύτητα καθιζήσεως wf κόκκων ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -7- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ∆υνάµεις που επιδρούν στον κόκκο για χονδρόκοκο υλικό, µη συνεκτικό όπως τα χαλίκια η άµµος (ορθές και διατµητικές τάσεις, υδροδυναµικές πιέσεις κ.α. Επίδραση στερεοποίησης και µοριακές δυνάµεις στην περίπτωση λεπτόκκοκων υλικών, συνεκτικών όπως η ιλύς η άργιλος. ∆υνάµεις που επιδρούν στον κόκκο µη συνεκτικού υλικού ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -8- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Κίνηση των κόκκων των φερτών υλών µε δύο τρόπους: • µε κύλιση στον πυθµένα και διαδοχικά άλµατα σε απόσταση ~5-10D και περιοδική επαφή µε πυθµένα • χωρίς επαφή µε τον πυθµένα, σε αιώρηση µέσα στην υδάτινη στήλη. Τεχνητή διάκριση του φορτίου φερτών υλών ανάλογα µε τους δυο τρόπους µεταφοράς • Φορτίο πυθµένα Ειδική παροχή όγκου : qb (m3/m/sec) [b bed: πυθµένας] Βυθισµένο βάρος φερτών : gb (kg/m/sec) • Φορτίο σε αιώρηση •Ειδική παροχή όγκου : qs (m3/m/sec) [s suspension: αιώρηση] •Βυθισµένο βάρος φερτών : gs (kg/m/sec) g=(γ s -γ w ) ⋅ (1-n) ⋅ q ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -9- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Φορτίο πυθµένα Το φορτίο πυθµένα, qb περιορίζεται σε ζώνη πάχους za=2ks, όπου ks: τραχύτητα πυθµένα, η χαρακτηριστική διάσταση ανωµαλιών πυθµένα ks= D50 στην περίπτωση επίπεδου πυθµένα ks= ύψος αµµοκυµατίων στην περίπτωση δράσης κυµατισµών Φορτίο σε αιώρηση Το φορτίο σε αιώρηση, qs υπολογίζεται από τη θέση za ως τη θέση της ελεύθερης επιφάνειας, h, συναρτήσει της ταχύτητας και της συγκέντρωσης όγκου των φερτών σε αιώρηση c h qs = ∫ cudz za ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1010- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Εφαρµογή της αρχής διατήρησης της µάζας (όγκου) για την περιγραφή της εξέλιξης της βαθυµετρίας σε 2 οριζόντιες διαστάσεις. ∂ ∂ ∂ zb + (qbx + qsx ) + (qby + qsy ) = 0 ∂t ∂x ∂y ή ∂ ∂ ∂ zb (γ s − γ w )(1 − n) + ( g bx + g sx ) + ( g by + g sy ) = 0 ∂t ∂x ∂y Αν ληφθεί υπ’ όψη η οριακή συνθήκη πυθµένα για το φορτίο σε αιώρηση (µε την εισαγωγή των παραµέτρων Ε (erosion-διάβρωση) και D (deposition εναπόθεση) τότε η παραπάνω εξίσωση γίνεται * ∂zb ∂qbx ∂qby + + = D−E ∂t ∂x ∂y Ε (erosion-διάβρωση) D (deposition εναπόθεση) ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1111- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Η διάκριση των δύο περιοχών µεταφοράς φερτών σε αιώρηση και παραπυθµένια σχηµατοποιείται στο σχήµα ∆ιάκριση τρόπων µεταφοράς φερτών υλών ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1212- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Σηµαντικό φυσικό µέγεθος που έχει το σηµαντικότερο ρόλο στην αποσταθεροποίηση των κόκκων είναι η διατµητική τάση πυθµένα. Οι διατµητικές τάσεις που αναπτύσσονται οφείλονται στη συνδυασµένη δράση ρεύµατος (c: current- δείκτης ρεύµατος) και κύµατος (w: waveδείκτης κύµατος) Κρίσιµη διατµητική τάση πυθµένα τbcr ορίζεται η διατµητική τάση, της οποίας η υπέρβαση έχει ως αποτέλεσµα την αποκόλληση και αποσταθεροποίηση των κόκκων. Θεωρία Bagnold για την κίνηση των φερτών υλών. Οι κυµατισµοί είναι ο κύριος παράγοντας που προκαλεί την αποσταθεροποίηση των κόκκων (υπέρβαση της κρίσιµης διατµητικής τάσης στον πυθµένα) και στη συνέχεια τα θαλάσσια ρεύµατα αναλαµβάνουν τη µεταφορά των κόκκων σε µεγάλες οριζόντιες αποστάσεις. Η τυρβώδης ροή του ρεύµατος µαζί µε τις περιοδικές τροχιές των κυµάτων αυξάνουν την κατακόρυφη διάχυση. ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1313- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ∆ιαφορά της µορφής πυθµένα µεταξύ περιβάλλοντος όπου επικρατούν µέτριας έντασης ρεύµατα (επίπεδος πυθµένας µε ανωµαλίες της τάξης του κόκκου) και σε περιβάλλον όπου επικρατούν οι κυµατισµοί (αµµοκυµάτια ύψους µερικών εκατοστών) ∆ιάκριση µορφής πυθµένα ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1414- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Χαρακτηριστικά µεγέθη: τb u* διατµητική τάση πυθµένα u* = ταχύτητα τριβής τb ρ Κρίσιµες συνθήκες για την έναρξη της κίνησης τ bcr u*cr κρίσιµη διατµητική τάση πυθµένα κρίσιµη ταχύτητα τριβής u*cr τ bcr = ρ δείκτης ρεύµατος (c: current) τ bc , u*c δείκτης κύµατος (w: wave) τ bw , u*w ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1515- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Κρίσιµες συνθήκες για την έναρξη της κίνησης (κατώφλι κίνησης) σε περιβάλλον ρεύµατος (δείκτης c) µε ταχύτητα Uc. Η ταχύτητα τριβής u*c συνδέεται µε την ταχύτητα του ρεύµατος Uc. τ bc u*c = = Uc ρ g fc = Uc 8 cc ταχύτητα τριβής λόγω ρεύµατος τ bc = ρ u 2*c όπου cc ο συντελεστής τριβής κατά Chezy, και fc ο συντελεστής τριβής κατά Darcy δείκτης ρεύµατος (c: current) 0.24 fc = 12d log k s 2 10 όπου d το βάθος, και ks η φυσική τραχύτητα του πυθµένα 12d cc = 18log10 k s ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1616- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Για τον υπολογισµό των κρισίµων συνθηκών, έναρξης της κίνησης των κόκκων, γίνεται χρήση του διαγράµµατος του Shields (συσχέτιση της ανηγµένης διατµητικής τάσης τb/((s-1)ρgD50) µε τον αριθµό Reynolds R=u*D50/ν, D50 = η διάµετρος των κόκκων Σχετικό ειδικό βάρος Υπέρβαση της κρίσιµης ταχύτητας ασταθής πυθµένας γs = − 1 = ( s − 1) ρ γw ∆ρ Κατώφλι κίνησης τb = ( s − 1) ρ gD50 ρ u*2 = = ( s − 1) ρ gD50 * d D50 u*2 = ( s − 1) gD50 ∆ιάγραµµα του Shields ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1717- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Εναλλακτικά εφαρµογή σχέσεων Swart-Flemming για υπολογισµό κρίσιµης ταχύτητας λόγω ρεύµατος u*c ,cr = R* ⋅ ν κρίσιµη ταχύτητα τριβής D50 λόγω ρεύµατος R* = 10 a δείκτης ρεύµατος (c: current) a = 0.092 x 2 + 1.158 x − 0.367 x = log10 ( D* ) 1/ 3 ∆ρ g D* = ⋅ 2 ρ ν ⋅ D50 γs = − 1 ρ γw ∆ρ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1818- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Στην περίπτωση περιβάλλοντος κυµατισµών (δείκτης w), τότε η διατµητική τάση πυθµένα σχετίζεται µε το πλάτος της ταχύτητας κοντά στον πυθµένα Uo δείκτης κύµατος (w: wave) Uo = τ bw πH 1 T sinh(kd ) U o2 = ρ fw 2 ∆ιατµητική τάση πυθµένα λόγω κύµατος Όπου fw συντελεστής τριβών Το πλάτος της τροχιάς των Ξ −0.914 f w = exp 5.2 − 6 k sw µορίων κοντά στον πυθµένα fwmax=0.3 Ξ = Uo ⋅ T 2π Για τον υπολογισµό των κρισίµων συνθηκών, έναρξης της κίνησης των κόκκων, γίνεται χρήση του διαγράµµατος του Shields µε u*w = τ bw ρ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -1919- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Στην περίπτωση συνύπαρξης κυµατισµού και ρεύµατος (έστω στην ίδια κατεύθυνση) υποτίθεται επαλληλία των διατµητικών τάσεων πυθµένα. Υπολογίζεται η τάση που προκύπτει από τη σύνθετη δράση τ bwc = µcτ bc + µ wτ bw όπου µc και µw συντελεστές, «βάρη» σχετιζόµενοι µε την τραχύτητα πυθµένα σε περιβάλλον ρεύµατος (επίπεδος πυθµένας), ή κυµάτων (εµφάνιση αµµοκυµατίων) π.χ fc µc = fc ' fc υπολογίζεται µε ksc=D50 fc΄ υπολογίζεται µε ks=ksw 0.8 µw = D* Για συνδυασµένη δράση είναι δυνατή η προσέγγιση του kscw k scw = k sc e Uo γ Uc γ= 0.75÷1.10 ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2020- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙ∆ΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ Συσχέτιση ειδικών στερεοπαροχών όγκου φερτών υλών σε περιβάλλον κυµατισµών και ρεύµατος, µε την υδροδυναµική κατάσταση στον πυθµένα και τις ιδιότητες των κόκκων. Προσέγγιση Kalinski-Frijlink Αρχικά υπολογίζεται το φορτίο πυθµένα qbwc λόγω συνδυασµένης δράσης κύµατος και ρεύµατος −0.27⋅ ∆ρ ρ qbwc 5 D50U g = ⋅e cwc u*wc U ⋅ g fw 2 = 2 + Uo 2* cwc 2 ⋅ g ⋅ D50 µc ⋅u 2* wc φορτίο πυθµένα 1/ 2 ταχύτητα τριβής για συνδυασµένη δράση όπου cwc ο συντελεστής τριβής κατά Chezy, υπολογίζεται για ks=kscw ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2121- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙ∆ΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ Με βάση αυτή την τιµή στερεοπαροχής πυθµένα qbwc υπολογίζεται η τιµή της ισοδύναµης συγκέντρωσης ca µέσα στη ζώνη παραπυθµένιας µεταφοράς πάχους za ca = qbwc τ bwc ⋅ k scw 6.34 ρ u*wc Το πάχος της παραπυθµένιας µεταφοράς, za, υπολογίζεται 0.015 ⋅ D50 ⋅ T 1.5 za = ca ⋅ D*0.3 όπου Τ η παράµετρος διατµήσεως τ bcw − τ bcr T= τ bcr υπολογίζεται από διάγραµµα Shields ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2222- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙ∆ΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ Το φορτίο σε αιώρηση qs µπορεί να εκτιµηθεί από το ca µε το νοµογράφηµα του Einstein που δίνει το λόγο qs/qb συναρτήσει των παραµέτρων za/d και z= wf κ u*wc = wf όρος καθίζησης 0.4u*wc όρος διασποράς ∆ιάγραµµα Einstein για την εκτίµηση της στερεοπαροχής σε αιώρηση ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2323- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ ΕΙ∆ΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΟΠΑΡΟΧΗΣ •Απλούστερη, µε µειωµένη ακρίβεια, είναι η σχέση των Engelund-Hansen που δίνει την ολική ειδική στερεοπαροχή qTwc = qbwc + qswc = 0.05 ⋅ U ⋅ cwc ⋅ u*4wc 2 g 5/ 2 ∆ρ ⋅ ⋅ D50 ρ • Πιο ακριβείς και σύνθετες οι σχέσεις που στηρίζονται στην προσέγγιση του Baillard που διαχωρίζοντας τις δύο συνιστώσες στερεοπαροχής εισάγει παραµέτρους όπως η ασυµµετρία του κύµατος και η κλίση του πυθµένα για τις µέσες κατά την περίοδο του κύµατος στερεοπαροχές. ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2424- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ∆ΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΤΙΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ ∆ΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ Τεχνητή διαφοροποίηση της ενιαίας δισδιάστατης διαδικασίας στερεοµεταφοράς σε δύο κατευθύνσεις: α) την εγκάρσια και β) την παράλληλη προς την ακτή. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Το όριο επιδράσεως των κυµατισµών καθορίζεται από τη σχέση Halmeier, που σχετίζει τη µέγιστη κυµατική ταχύτητα κοντά στον πυθµένα µε τη διάµετρο και το ε.β. των φερτών πH ∆ρ 1 Uo = = U ocr = 8 gD50 T sinh(kd ) ρ 0.5 Η σχέση αυτή δίνει τους συνδυασµούς κύµατος µε Η,Τ για τους οποίους βρίσκεται το οριακό βάθος d επιδράσεως των κυµατισµών στο υλικό του πυθµένα ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2525- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Κατεύθυνση προς την ακτή, έξω από τη ζώνη θραύσεως. Κατεύθυνση προς την ανοιχτή θάλασσα, µέσα στη ζώνη θραύσεως (λόγω κυρίως του υποβρυχίου ρεύµατος επιστροφής, undertow) Κατευθύνσεις εγκάρσιας στερεοµεταφοράς λόγω κυµατισµών έξω και µέσα στη ζώνη θραύσης ∆ιαµόρφωση στη γραµµή θραύσεως υφάλου, παράλληλου στην ακτή, µε υλικό διάβρωσης της ακτής ,που αποτελεί προφυλακή της ακτής για την διακοπή της πιο πέρα διάβρωσης. ∆ιαφοροποίηση «χειµερινού» και «θερινού» προφίλ της ακτής ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2626- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ ∆ιάκριση χειµερινού και θερινού προφίλ ακτής ανάλογα µε την καµπυλότητα του κύµατος (⇑ ⇑ τον χειµώνα ⇓ το θέρος) διαµόρφωση υφάλου Κύµατα µε µεγάλη καµπυλότητα Ηο/Lo Χειµερινό προφίλ θερινό προφίλ Κύµατα µε µικρή καµπυλότητα Ηο/Lo ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2727- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Κριτήριο διάβρωσης/ πρόσχωσης ανάλογα µε την καµπυλότητα του κύµατος και την φύση του υλικού του πυθµένα. Σχέση Dean Fo = Ho wf T Ανάλογα µε τη τιµή του Fo, διακρίνονται δυο περιπτώσεις: Fo>1 : διάβρωση Fo<1 : προσάµµωση Σχέση Sunamura-Horikawa Ho 0.27 D50 Go = ( tan θ ) Lo Lo −0.67 Go>18 : διάβρωση Go<9 : προσάµµωση ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2828- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΗ Πειραµατική συσχέτιση παράκτιας ροής κυµατικής ενέργειας λόγω της λοξής θραύσης των κυµατισµών µε την ολική (παραπυθµένια και σε αιώρηση) στερεοπαροχή Pls = ρg 16 H ⋅ cgb ⋅ sin 2ab 2 sb Gl = 15 ⋅10 Pls 6 Ql = 1290 Pls ροή ενέργειας κατά µήκος της ακτής στο σύνολο της ζώνης θραύσης [J/m/s] Συνολικό βυθισµένο βάρος φερτών στο σύνολο της ζώνης θραύσης [Ν/έτος] Συνολικός όγκος φερτών στο σύνολο της ζώνης θραύσης [m3/έτος] Η τιµή του Qls πρέπει να πολλαπλασιαστεί µε την µέση ετήσια συχνότητα f% εµφανίσεως της συγκεκριµένης κατάστασης κυµατισµών ώστε να δίνει την πραγµατική ετήσια παράκτια στερεοπαροχή ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -2929- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Σοβαρό τεχνικό πρόβληµα η εκτίµηση του ετήσιου ισοζυγίου φερτών υλών σε ένα τµήµα της ακτής, που είτε είναι εκ φύσεως προβληµατικό είτε κινδυνεύει από τις αναδράσεις της φύσης πάνω σε σχεδιαζόµενο τεχνικό έργο. Φυσιογραφική µονάδα: τµήµα ακτής το οποίο ανεξάρτητο ως προς την στερεοµεταφορά από τα παρακείµενα. Στο τµήµα αυτό µπορεί να περιέχονται πηγές (sources) και παγίδες (sinks) φερτών υλών Πηγές φερτών υλών • Υδατορρεύµατα • ∆ιάβρωση γαιωδών όγκων • Ανεµογενής µεταφορά κόκκων • Βιογενής απόθεση από κελύφη νεκρών θαλασσίων οργανισµών (π.χ. coral reefs) • Τεχνητή τροφοδοσία ακτών ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3030- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Παγίδες φερτών υλών • Παλιρροιακά στόµια (tidal inlet) • Υποβρύχια φαράγγια • Αµµοληψίες • Άστοχα παράκτια έργα Με βάση τη σχέση υπολογισµού της παράκτιας στερεοµεταφοράς, είναι δυνατό να γίνει ποσοτική ανάλυση του ισοζυγίου φερτών υλών κατά τη διάρκεια του έτους κατά µήκος µιας ακτής. Ετήσιο ισοζύγιο Ω N Ω = ∑ ε i Qi f i i =1 • i= 1,2,..Ν, οι διάφορες κυµατικές καταστάσεις, His, abi • εi : το πρόσηµο της κατεύθυνσης της στερεοµεταφοράς •Qi: ο αντίστοιχος ετήσιος όγκος φερτών •fi: η συχνότητα εµφάνισης της καταστάσεως ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3131- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Ενδείξεις ανοιχτού ισοζυγίου φερτών υλών ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3232- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Για τµήµα ακτής µήκους ∆l, µέσο βάθος νερού όπου εκτείνεται η δράση των κυµατισµών h, και Ω το ανισοζύγιο της πλευρικά εισερχόµενης και εξερχόµενης ποσότητας φερτών υλών σε ετήσια βάση, η ετήσια µεταβολή της ακτογραµµής είναι ίση µε: ∆y = Ω ∆l ⋅ h ∆ιαφορική εξίσωση µεταβολής της ακτογραµµής ανάντη και κατάντη µιας παγίδας φερτών υλών (π.χ. βραχίονα, µόλου) Μοντέλο Pelnard -Considere. (θεωρία µίας γραµµής) Σε ακτή µε βάθος επίδρασης των κυµατισµών h (συνήθως h=2÷3db) βρίσκεται η ετήσια µεταβολή της τεταγµένης y της ακτογραµµής από την εξίσωση συνεχείας ∂y ∂Q ⋅h + =0 ∂t ∂x ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3333- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ • Αρχικές συνθήκες t=0 y=0 • Οριακές συνθήκες x=0 Q=0 x=0 dy = ao dx x= −∞ Q=Qo x= −∞ Ευθύγραµµη ακτή µε εγκάρσιο βραχίονα που διακόπτει την στερεοπαροχή στο x=0 dy =0 dx x= −∞ y=0 όπου: Qο η φυσική στερεοπαροχή, ao η γωνία θραύσης των κυµατισµών ως προς την ακτή. ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3434- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Υπάρχει αναλυτική λύση της εξίσωσης για σταθερό Qo Βρίσκεται για την προσάµµωση στη θέση του εµποδίου x=0 1/ 2 y x =0 Η Qo tao = 2 πh ανάντη παγίδευσης επίδραση φερτών της υλών εκτείνεται σε µήκος x x≈ 3 y x =0 ao Ευθύγραµµη ακτή µε εγκάρσιο βραχίονα που διακόπτει την στερεοπαροχή στο x=0 ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3535- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ • Έργα που εισέρχονται στη ζώνη θραύσης των κυµατισµών και διακόπτουν την παράκτια στερεοπαροχή συνεπάγονται προσάµµωση ανάντη του έργου, διάβρωση της ακτής στα κατάντη. Επίδραση παρακτίων έργων στην µορφολογία της ακτής ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3636- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ • Μεταξύ ενός παράλληλου προς την ακτή έργου και της ακτής(στη σκιά των περιθλώµενων κυµατισµών), δηµιουργία προσάµµωσης (tombolo) Επίδραση παρακτίων έργων στην µορφολογία της ακτής ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3737- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ • Στρόβιλοι αδρανειακής προέλευσης που αποκολλώνται από τα άκρα µόλων δηµιουργούν στο κέντρο τους προσαµµώσεις (µειώσεις του βάθους) Επίδραση παρακτίων έργων στην µορφολογία της ακτής • Είσοδοι λιµένων που αντιµετωπίζουν κυµατισµούς δέχονται και παγιδεύουν στο εσωτερικό της λιµενολεκάνης φερτές ύλες (µείωση βαθών στην γειτονική περιοχή της λεκάνης) ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3838- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΑΚΤΩΝ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΕΡΓΩΝ • Παράκτιοι τοίχοι µέσα στη ζώνη αναρρίχησης των ισχυρών κυµατισµών (χειµερινών) προκαλούν ανάκλαση της κυµατικής ενέργειας και συνεπάγονται διάβρωση του ποδός τους και υποσκαφή τους (πρέπει να θεµελιώνονται σε βάθος µεγαλύτερο από την προβλεπόµενη διάβρωση). Επίδραση παρακτίων έργων στην µορφολογία της ακτής ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -3939- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΜΕΤΡΑ ΚΑΙ ΕΡΓΑ ΑΝΑΤΑΞΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΑΚΤΩΝ • Τεχνητή παράκαµψη των εγκαρσίων έργων µε µεταφορά της άµµου από τα ανάντη στα κατάντη του έργου. • Αύξηση της απόστασης των κυµατοθραυστών από την ακτή και τµηµατική κατασκευή τους µε µεταξύ κενά για την µείωση του πλάτους του tombolo • Βέλτιστος προσανατολισµός εισόδων λιµένων για την µείωση της παγίδευσης φερτών (αναπόφευκτη η περιοδική βυθοκόρηση) • Περιοδικός εµπλουτισµός διαβρωµένων ακτών µε υλικό κατάλληλα διαβαθµισµένο, και κατάλληλο καθορισµό του συντελεστή «υπερπλήρωσης». Το αναγκαίο ποσοστό υπερπλήρωσης RA ανάλογα µε τις κοκκοµετρικές ιδιότητες του φυσικού υλικού (δείκτης n) και του δανείου (δείκτης b) δίνεται στο διάγραµµα ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -4040- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ Ποσοστό υπερπλήρωσης ανάλογα µε τις κοκκοµετρικούς παραµέτρους Μ,σ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -4141- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΣΚΗΣΗ 10.1 Να υπολογιστεί αν ο πυθµένας είναι σταθερός κάτω από τη δράση κυµατισµού µε Η = 1.2m, Τ = 4.5sec και ρεύµατος µε U = 0.35m/sec. Το βάθος του νερού είναι d = 3.5m, η µέση διάµετρος της άµµου D50 = 200µm και το ύψος των αµµοκυµατίων zs = 2cm. (δίνονται: γs = 26.5kN/m3 και ksw =0.5·zs) ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -4242- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΣΚΗΣΗ 10.2 Για τις φυσικές συνθήκες της ΑΣΚΗΣΗΣ 10.1 να υπολογιστούν οι συνιστώσες και η συνισταµένη της προκαλούµενης στερεοµεταφοράς. ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -4343- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΣΚΗΣΗ 10.3 Ακτή κλίσης πυθµένα m=2% που αποτελείται από άµµο µε D50=0.3mm πλήττεται συστηµατικά από κυµατισµό µε Ho= 2.3m και T = 6.5sec. i. Να τεκµηριωθεί η διαβρωτική δράση του κυµατισµού. ii. Να υπολογιστεί το βάθος στο οποίο επιδρά ο κυµατισµός στο υλικό του πυθµένα. iii. Εάν πριν από τη γραµµή θραύσης του κυµατισµού, κατασκευαστεί για αντιδιαβρωτική προστασία διαφραγµατικός κυµατοθραύστης, να υπολογιστεί το απαραίτητο βύθισµά του ώστε ο κυµατισµός να µην προκαλεί διάβρωση. ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -4444- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΣΚΗΣΗ 10.4 Σε αµµώδη ακτή κλίσεως πυθµένα m=3%, θραύονται συστηµατικά κυµατισµοί µε στοιχεία Hb = 1.8m, ab = 10°, db = 2.3m. Η ετήσια συχνότητα δράσης των κυµατισµών είναι f = 1.5%. i. Να υπολογιστεί η ετήσια παράκτια στερεοµεταφορά κατά µήκος της ακτής. ii. Αν κατασκευαστεί στην ακτή κάθετος βραχίονας που παγιδεύει όλη τη στερεοµεταφορά, να υπολογιστεί a) η προσάµµωση ανάντη του βραχίονα και b) το µήκος της επίδρασης του βραχίονα κατά µήκος της ακτής µετά από 5 έτη. Το βάθος επίδρασης του κύµατος στην περιοχή της παράκτιας στερεοµεταφοράς είναι h=2.5db ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΑΚΤΩΝ -4545- ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ
© Copyright 2024 Paperzz
