Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14094
Title: Αριθμητική προσομοίωση της μορφοδυναμικής επίδρασης κυμάτων σε έργο εμπλουτισμού ακτής με ύφαλο αναβαθμό αντιστήριξης και εφαρμογή στην ακτή Αμπελάς της Πάρου
Other Titles: Numerical study of a perched beach system for coastal protection of the Ampelas area in Paros, Greece
Authors: Γεωργούντζου, Βασιλική
Keywords: Έργο προστασίας ακτής
Μέθοδος εμπλουτισμού ακτής
Keywords (translated): Coastal erosion
Abstract: Στην παρούσα διπλωματική εργασία διερευνάται αριθμητικά η αποτελεσματικότητα ενός έργου εμπλουτισμού ακτής με ύφαλο αναβαθμό αντιστήριξης έναντι των μηχανισμών διάβρωσης και στερεομεταφοράς που λαμβάνουν χώρα στο παράκτιο περιβάλλον. Συγκεκριμένα, η εφαρμογή της μελέτης πραγματοποιήθηκε στην ακτή Αμπελά της Πάρου, ενώ για την υλοποίησή της έγινε χρήση του αριθμητικού μοντέλου προσομοιώσεων XBeach. Η καταλληλότητα του συγκεκριμένου μοντέλου έγκειται στην δυνατότητά του να προσομοιώνει ακραία κυματικά γεγονότα (π.χ. καταιγίδες) σε μικρές χρονικές κλίμακες και να παρέχει ακριβή και αξιόπιστα αποτελέσματα όσον αφορά τους μηχανισμούς στερεομεταφοράς και μορφοδυναμικής εξέλιξης παράκτιων συστημάτων. Αρχικά, με σκοπό την εξοικείωση και την κατανόηση της λειτουργίας του λογισμικού πραγματοποιήθηκε μια σειρά δοκιμών του σε μία ιδεατή ακτή με ήπιο πυθμένα ενιαίας κλίσης. Τα κυματικά φαινόμενα που εφαρμόστηκαν στη συγκεκριμένη ακτή ήταν μονοχρωματικά και στοχαστικά κύματα JONSWAP είτε με κάθετη είτε με λοξή πρόσπτωση (με γωνία διάδοσης θ=0° και θ=45°, αντίστοιχα). Αφού μελετήθηκαν τα υδροδυναμικά φαινόμενα και η μορφολογική επίδραση των κυματισμών στην ακτή, στη συνέχεια αξιολογήθηκε η μορφοδυναμική της εξέλιξη έπειτα από τον εμπλουτισμό της με άμμο και την τοποθέτηση ενός ύφαλου αναβαθμού αντιστήριξης σε αυτή. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων για την αρχική και την αναπληρούμενη ακτή διαπιστώθηκε ότι η διάβρωση κατάντη της ύφαλης κατασκευής ήταν σημαντικά μικρότερη σε σχέση με αυτή στην αρχικά εκτεθειμένη ακτή. Στη συνέχεια, ακολουθεί η εφαρμογή του αριθμητικού μοντέλου στο φυσικό πεδίο και συγκεκριμένα στην ακτή Αμπελά της Πάρου. Οι κυματικές συνθήκες, τα ρεύματα και η στερεομεταφορά σε αυτή την περίπτωση προσομοιώθηκαν για τους δύο δυσμενέστερους ανέμους της περιοχής, βορειοανατολικούς και νοτιοανατολικούς, ενώ οι αντίστοιχοι κυματισμοί που εφαρμόσθηκαν προέκυψαν από τη μακροπρόθεσμη πρόβλεψη της κατανομής Gumbel με περίοδο επαναφοράς 50 έτη. Μετά την αξιολόγηση της διάβρωσης που έδειξαν τα αποτελέσματα σε αυτή την ακτή, τοποθετήσαμε τρεις δομές έργου εμπλουτισμού ακτής με ύφαλο αναβαθμό στις τρεις δυσμενέστερες περιοχές της ακτής. Η τελική διαπίστωση είναι, ότι μετά την τοποθέτηση του έργου, δεν παρατηρούνται αξιόλογα ποσά απώλειας άμμου υπεράνω της ύφαλης κατασκευής, ενώ για όλους κυματισμούς στον πόδα της κατασκευής δημιουργείται πρόσχωση. Ακόμα η παρουσία του ύφαλου αναβαθμού, εκτός από την σημαντική ευστάθεια που παρέχει στο υπερκείμενο υλικό αναπλήρωσης, λειτουργεί συγχρόνως και ως ύφαλος κυματοθραύστης, εφόσον τα κύματα θραύονται κατά την πρόσπτωσή τους σε αυτό, ενώ σημαντικό μέρος της κυματικής ενέργειας ανακλάται αποτελεσματικά σε αυτόν και δεν μεταδίδεται προς την ακτογραμμή.
Abstract (translated): To cope with the coastal erosion and its impact to the nearshore environments, several protection strategies have been developed by the coastal engineering community. A promising eco-friendly protection method is the perched beach system where the beach nourishment is supported (“perched”) using a submerged toe structure (sill), whose role is to reduce the required volume of nourished material and to diminish its erosion. The aim of this study is to assess the effectiveness of a perched beach configuration in the case study of the Ampelas coastal area in Paros, Greece. The optimal design of a perched beach requires the analysis of both the sill and the stability of the nourished sediment. The two-dimensional, numerical model XBeach was used, in order to simulate the hydrodynamic and morphodynamic processes induced by storm waves over the perched beach system. The non-hydrostatic module of XBeach was selected, which solves the non-linear shallow water equations assuming a dynamic pressure distribution over the depth. The spatial discretization of the domain was based on a staggered computational grid, where bed level, water level, water depth and sediment concentration are calculated in the cell centers, while velocities and the bed/suspended loads are computed at the cell interfaces. The numerical model was first applied on an idealized coast with uniform mild slope. Cross-shore and oblique, regular and irregular (JONSWAP), incident waves were examined (with angle of incidence θ=0° και θ=45°, respectively). It was found that the presence of the perched beach reduces significantly the erosion rate in the area downstream of the sill. Following the JONSWAP spectrum, several storm wave conditions were examined, according to the meteorological data in the Ampelas area. The results included the variation of wave height in the cross-shore direction, the induced currents, the sediment load rates, the net erosion rates and the bed morphological evolution without and with the presence of a perched beach system. The effectiveness of the particular perched beach design was positively evaluated based on the stability of the nourished sediment and the minimal loss of material.
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Georgountzou(civ).pdf7.56 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.