Πειραματική διερεύνηση της επίδρασης ίσαλου κυματοθραύστη στον μετασχηματισμό κυμάτων σε ακτή με απότομη κλίση πυθμένα

• Main Author: Δήμου, Ιωάννης
• Other Authors: Δήμας, Αθανάσιος
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2018
• Subjects: Ίσαλοι κυματοθραύστες; Κυματισμοί; Διάβρωση ακτών; Zero freeboard breakwater; 627.24

Στην παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια προσδιορισμού της συμπεριφοράς διαφόρων κυματισμών, στην υπήνεμη πλευρά ίσαλου κυματοθραύστη με πρανή, μέσω της διερεύνησης της αλληλεπίδρασης, των συντελεστών ανάκλασης, περίθλασης και μετάδοσης καθώς και των γεωμετρικών και κυματικών παραμέτρων. Τα πειράματα διεξήχθησαν στη δεξαμενή κυματισμών του Εργαστηρίου Υδραυλικής, του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Η δεξαμενή κυματισμών έχει διαστάσεις 12x7x1 [m] και το βάθος του ύδατος κατά τη διεξαγωγή των πειραμάτων ήταν 1.5m. Για την παραγωγή των κυματισμών η δεξαμενη κυματισμών είναι εξοπλισμένη με κυματογεννήτρια τύπου αναδευτήρα, της εταιρείας DHI. Η κυματογεννήτρια είναι εξοπλισμένη με σύστημα ενεργούς απόσβεσης κυματισμών το οποίο η DHI ονομάζει AWACS (Active Wave Absorption Contorl System). Οι παραγόμενοι κυματισμοί φόρτιζαν ομοίωμα ίσαλου κυματοθραύστη με πρανή, κατασκευασμένο από φυσικούς ογκολίθους σε κλίμακα 1/30. Ο σχεδιασμός του κυματοθραύστη θεωρούσε ότι αποτελεί μέρος μιας συστοιχίας ίσαλων κυματοθραυστών παράλληλων στην ακτογραμμή. Το φυσικό ομοίωμα του κυματοθραύστη ήταν τοποθετημένο επάνω σε πυθμένα κλίσης 1/15. Η πειραματική διαδικασία περιελάβανε την μέτρηση του ύψους κύματος με τη βοήθεια κυματομετρητών στην υπήνεμη πλευρά του κυματοθραύστη καθώς και στον προσήνεμο πόδα αυτού. Οι κυματισμοί που επιλέχθηκαν ήταν οκτώ. Επτά μονοχρωματικοί και ένας Jonswap. Επίσης έγιναν μετρήσεις ύψους κύματος για τον υπολογισμό της ανάκλασης για κάθε κυματισμό, σύμφωνα με τη μέθοδο των τριών κυματομετρητών των Mansard & Funke. Με βάση τις μετρήσεις των υψών των κυμάτων για κάθε κυματισμό, έγιναν οι υπολογισμοί του συντελεστή ανάκλασης Kr, ενός μετασχηματισμένου όπως τον ονομάσαμε συντελεστή μετάδοσης Ktf , και έγινε μια εκτίμηση του συντελεστή περίθλασης Kd, με βάση τα διαγράμματα περίθλασης κυμάτων από άνοιγμα δύο κυματοθραυστών λεπτής στέψης. Στη συνέχεια χωρίσαμε τους κυματισμούς σε τρείς ομάδες, μια με ίδιο ύψος κύματος Ho, μία με ίδια περίοδο Τ και μια που την αποτελούσε ο Jonswap κυματισμός και ο μονοχρωματικός από τον οποίο προέκυψε. Τα αποτελέσματα παρουσιάσθηκαν και αναλύθηκαν με βάση αυτές τις ομαδοποιήσεις. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν είναι ότι για μικρό ύψος κύματος και μεγάλη περίοδο η θραύση του κυματισμού γίνεται με μια υστέρηση. Όσον αφορά τη στέψη μετατοπίζεται προς το υπήνεμο άκρο της στέψης και όσον αφορά τα ανοίγματα ομοίως εμφανίζεται μετατοπισμένη προς την ακτή. Για την ομάδα κυμάτων με σταθερό ύψος κύματος Ho, παρατηρήσαμε ότι για τον κυματισμό με την μικρότερη περίοδο Τ η μετάδοση του κύματος οφείλεται αποκλειστικά στην περίθλαση. Με την αύξηση της περιόδου αυξάνει το ποσοστό της μετάδοσης που οφείλεται στη μετάδοση αυτή καθ’ εαυτή. Στην ομάδα κυματισμών με σταθερή Τ και αυξανόμενο Ho το φαινόμενο της καθυστέρησης της εκδήλωσης της θραύσης είναι πιο καθαρό καθώς η θραύση συνδέεται άμεσα με το ύψος κύματος. Σε αυτή την περίπτωση σημαντικό ρόλο παίζουν τα βελοειδή ρεύματα που αναπτύσσονται στα ανοίγματα του κυματοθραύστη