Μελέτη επίδρασης παράλληλων αποσπασμένων κυματοθραυστών χαμηλής στέψης στην παράκτια ζώνη μέσω αριθμητικής προσομοίωσης

• Κύριος συγγραφέας: Παρισοπούλου, Μαρία
• Άλλοι συγγραφείς: Parisopoulou, Maria
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Κυματοθραύστες χαμηλής στέψης; Εξίσωση Exner; Στερεομεταφορά; Κυματογενή ρεύματα; Low crested breakwaters; Sediment transport; Wave currents; Exner equation; MIKE 3 wave model FM

Μεταξύ των συστημάτων προστασίας ακτής οι κυματοθραύστες χαμηλής στέψης συγκεντρώνουν ένα διαρκώς αυξανόμενο ενδιαφέρον σε ερευνητικό και μελετητικό επίπεδο κυρίως λόγω των σημαντικών περιβαλλοντικών πλεονεκτημάτων τους έναντι των έξαλων κυματοθραυστών όπως η ανεμπόδιστη κυκλοφορία θαλάσσιων ρευμάτων, η μειωμένη οπτική όχληση και η δημιουργία τοπικών υποβάθρων ευνοϊκών για την αύξηση της θαλάσσιας βιοποικιλότητας. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς παράλληλων αποσπασμένων κυματοθραυστών χαμηλής στέψης στην παράκτια ζώνη μέσω τρισδιάστατης αριθμητικής προσομοίωσης των υδροδυναμικών χαρακτηριστικών με το λογισμικό MIKE 3 Wave Model FM και μέσω προσομοίωσης των μορφοδυναμικών μεταβολών με προγραμματισμό στη Matlab. Επιλέγεται να εξετασθεί πεδίο ιδεατής βαθυμετρίας με ευθεία ακτογραμμή και παράλληλες σε αυτή ισοβαθείς σταθερής κλίσης 1:25 και ορθογωνικών διαστάσεων 750m x 2000m με τη μεγάλη διάσταση παράλληλη στην ακτή και κυματοθραύστες με κεκλιμένα πρανή μήκους 80m, πλάτους στέψης 4m, κλίσης πρανών 1:2, ύψους στέψης 1.5m και με τον ανάντη πόδα τοποθετημένο σε βάθος 3.4m. Εξετάζεται η επίδραση δύο διαφορετικών διατάξεων των κυματοθραυστών για δύο ύψη κύματος, Hs=2.5m και Hs=3.5m και για 2 γωνίες πρόσπτωσης, κάθετη και υπό γωνία 20°στα βαθιά ύδατα ήτοι τέσσερα σενάρια κυματισμών. Οι δύο διατάξεις των κυματοθραυστών διαφοροποιούνται ως προς το μεταξύ τους πλάτος ανοίγματος που ορίζεται σε 40m (ΓΕΩΜ. Α) και σε 25m (ΓΕΩΜ. Β). Στα αποτελέσματα περιλαμβάνονται στιγμιότυπα κατανομής του ύψους κύματος, η μεταβολή της μέσης στάθμης της θάλασσας (Μ.Σ.Θ), οι συντελεστές ανάκλασης και μετάδοσης, ο σχηματισμός κυματογενών ρευμάτων και τέλος η μορφοδυναμική μεταβολή του πυθμένα και η εξέλιξη της ακτογραμμής. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων προκύπτει ότι η μέση στάθμη της θάλασσας αυξάνεται με την αύξηση του ύψους κύματος στην προσήνεμη περιοχή. Για κάθετη και πλάγια πρόσπτωση για το κύμα με Ηs=3.5m, ο ρυθμός αύξησης της Μ.Σ.Θ. προς την ακτογραμμή είναι μεγαλύτερος για τη ΓΕΩΜ. Β από τη ΓΕΩΜ. Α προσεγγίζοντας ωστόσο το ίδιο εύρος τιμών στην ακτογραμμή. Ο συντελεστής μετάδοσης αυξάνει με την αύξηση του ύψους κύματος και ο συντελεστής ανάκλασης αυξάνει με τη μείωση της κλίσης του κύματος. Για τη δυσμενέστερη περίπτωση παρατηρείται ότι στη ΓΕΩΜ. Β σχηματίζονται λιγότερο ισχυρά ρεύματα από ότι στη ΓΕΩΜ. Α. Για κάθετη πρόσπτωση των κυμάτων παρατηρείται αύξηση του βελοειδούς ρεύματος με την αύξηση του ύψους κύματος. Για πλάγια πρόσπτωση των κυμάτων παρατηρείται σχηματισμός παράλληλου στην ακτογραμμή ρεύματος το οποίο αυξάνει με την αύξηση του ύψους κύματος. Για ύψος κύματος Hs=2.5m δεν σχηματίζεται ουσιαστικά βελοειδές ρεύμα και δεν καταγράφονται φαινόμενα αναρρίχησης και υπερπήδησης. Επίσης, μεγαλύτερα ύψη κυματισμών οδηγούν σε μεγαλύτερη στερεομεταφορά και κατ’ επέκταση μεγαλύτερη διάβρωση/πρόσχωση και εντονότερη εξέλιξη της ακτογραμμής. Σε βαθυμετρία με λεπτόκοκκο πυθμένα παρατηρείται εντονότερη στερομεταφορά και εντονότερη εξέλιξη της ακτογραμμής από ότι σε βαθυμετρία με χονδρόκοκκο πυθμένα. Τέλος, με μικρότερα ανοίγματα σημειώνονται ηπιότερα κυματογενή ρεύματα και κατ’ επέκταση ηπιότερη στερεομεταφορά στην περιοχή των κυματοθραυστών και κατάντη αυτών προσδίδοντας μεγαλύτερη προστασία στην ακτή.