Vlnolam (struktura) - Breakwater (structure)

The Záliv Alamitos, Kalifornie, vstupní kanál. Vlnolamy vytvářejí bezpečnější přístavy, ale mohou také zachytit sediment pohybující se podél pobřeží.
Vlnolam ve výstavbě v Ystad, 2019
Vlnolam dovnitř Haukilahti, Espoo, Finsko.

Vlnolamy jsou stavby postavené poblíž pobřeží jako součást správa pobřeží nebo k ochraně kotviště před účinky obou počasí a longshore drift.

Účely

Barra da Tijuca - Rio de Janeiro

Vlnolamy snižují intenzitu působení vln v pobřežních vodách a zajišťují tak bezpečné útočiště. Vlnolamy mohou být také malé stavby určené k ochraně mírně se svažujících pláž snížit eroze pobřeží; jsou umístěny 100–300 stop (30–90 m) od pobřeží v relativně mělké vodě.

Ukotvení je bezpečné, pouze pokud lodě ukotvené tam jsou chráněny před silou mocných vln nějakou velkou strukturou, za kterou se mohou ukrýt. Přírodní přístavy jsou tvořeny takovými překážkami, jako jsou souvrati nebo útesy. Umělé přístavy lze vytvářet pomocí vlnolamů. Mobilní přístavy, jako je Den D. Přístavy moruše, se vznášely na místě a fungovaly jako vlnolamy. Některé přírodní přístavy, například ty v Plymouth Sound, Portlandský přístav, a Cherbourg, byly vylepšeny nebo rozšířeny vlnolamy ze skály.

Typy

Vlnolam v Trzęsaczu v Polsku.

Struktura vlnolamu je navržena tak, aby absorbovala energii vln, které ji zasáhly, buď pomocí hmoty (např. Pomocí kesonů), nebo pomocí obložení sklon (např. s kamennými nebo betonovými pancéřovými jednotkami).

v pobřežní inženýrství, obložení je pevninou chráněná struktura, zatímco vlnolam je mořská opěrná struktura (tj. voda na obou stranách).

Suť

Vlnolamy hromady suti využívají strukturální dutiny k rozptýlení vlnové energie. Vlnolamy suti se skládají z hromád kamenů víceméně roztříděných podle jejich jednotkové hmotnosti: menší kameny pro jádro a větší kameny jako pancéřová vrstva chránící jádro před vlnovým útokem. Kamenné nebo betonové pancéřové jednotky na vnější straně konstrukce absorbují většinu energie, zatímco štěrky nebo písky zabraňují tomu, aby vlnová energie pokračovala jádrem vlnolamu. Sklony obložení jsou obvykle mezi 1: 1 a 1: 2, v závislosti na použitých materiálech. V mělké vodě jsou vlnolamy obkladů obvykle relativně levné. Se zvyšující se hloubkou vody se významně zvyšují požadavky na materiál - a tím i náklady.[1]

Caisson

Caisson vlnolamy mají obvykle svislé strany a jsou obvykle postaveny tam, kde je to žádoucí kotviště jedna nebo více nádob na vnitřní straně vlnolamu. Využívají hmotnost kesonu a výplně v něm, aby odolávali převratným silám aplikovaným vlnami, které je zasáhly. Jejich výstavba v mělké vodě je relativně nákladná, ale v hlubších lokalitách mohou nabídnout významnou úsporu oproti vlnolamům obkladů.

Před svislou konstrukcí je někdy umístěn další sutinový val, aby absorboval vlnovou energii a tím snížil odraz vln a tlak vodorovné vlny na svislou stěnu. Takový design poskytuje dodatečnou ochranu na mořské straně a nábřežní stěnu na vnitřní straně vlnolamu, ale může zvýšit překročení vln.

Vlna absorbující keson

Podobným, ale sofistikovanějším konceptem je keson absorbující vlny, včetně různých typů perforace v přední stěně.

Takové struktury byly úspěšně použity v ropném průmyslu na moři, ale také na pobřežních projektech vyžadujících struktury s nízkým chocholem, např. na městské promenádě, kde je důležitým aspektem výhled na moře, jako v Bejrútu a Monaku. V posledně uvedeném případě v současné době v Anse du Portier probíhá projekt zahrnující 18 vln absorbujících 27 m vysokých kesonů.

Tlumič vln

Tlumiče vln se skládají z betonových prvků správně dimenzovaných umístěných vodorovně jen jednu stopu pod volným povrchem, umístěných podél čáry rovnoběžné s pobřežím. Tlumič vln má čtyři desky na moři (směrem k moři), jednu svislou desku a dvě desky na zadní straně (směrem na pevninu), z nichž každá je od sebe oddělena mezerou 200 mm (7,9 palce). Tato řada 4 desek na přední straně a dvou desek na zadní straně odráží příbřežní vlnu působením objemu vody umístěné pod ní, která při oscilaci působením dopadající vlny vytváří vlny ve fázové opozici vůči dopadající vlně po proudu od desek.

Jednotky brnění vlnolamu

Další informace: Vlnitý betonový blok

Jak se konstrukční výšky vln zvětšují, vlnolamy suti mohou vyžadovat větší jednotky brnění, aby odolávaly vlnovým silám. Tyto pancéřové jednotky mohou být vytvořeny z betonu nebo přírodního kamene. Největší standardní hodnocení pro skalní brnění jednotek uvedených v CIRIA 683 „The Rock Manual“ je 10–15 tun. Mohou být k dispozici větší gradace, ale konečná velikost je v praxi omezena přirozenými lomovými vlastnostmi místně dostupné horniny.

Tvarované betonové pancéřové jednotky (např Dolos, Xbloc, Tetrapod atd.) lze poskytnout až do přibližně 40 tun (např. Jorf Lasfar, Maroko), než se během lití / vytvrzování stanou zranitelnými vůči poškození vlastní tíhou, nárazem vln a tepelným praskáním složitých tvarů. Tam, kde jsou pro nejexponovanější místa ve velmi hluboké vodě vyžadovány ty největší pancéřové jednotky, jsou pancéřové jednotky nejčastěji tvořeny betonovými kostkami, které byly použity až do ~195 tun na špičce vlnolamu v Punta Langosteira poblíž La Coruña ve Španělsku.

Předběžný návrh velikosti pancéřové jednotky se často provádí pomocí Hudsonovy rovnice, Van der Meera a nověji Van Gent et al .; všechny tyto metody jsou popsány v CIRIA 683 „The Rock Manual“ a armádní sbor inženýrů Spojených států Manuál pobřežního inženýrství (k dispozici zdarma online) a jinde. Pro podrobný návrh zůstává nejspolehlivější metodou předpovídání chování těchto složitých struktur v reálném životě použití zmenšených fyzikálních hydraulických modelů.

3D simulace vlnového pohybu u mořské zdi. MEDUS (2011) Divize námořního inženýrství University of Salerno.
Stejný vlnový pohyb na Visby vlnolam dovnitř Švédsko.

Nezamýšlené důsledky

Vlnolamy jsou v silných bouřích poškozeny a překračovány.

Efekty sedimentu

Rozptyl energie a relativní klidná voda vytvořená v závětří vlnolamů často podporují navýšení sedimentu (podle návrhu schématu vlnolamu). To však může vést k nadměrnému nárůstu, což vede k tombolo tvorba, která snižuje longshore drift od vlnolamů. Toto zachycování sedimentu může mít nepříznivé účinky na drift vlnolamu, což vede k hladovění plážových sedimentů a ke zvýšení eroze pobřeží. To pak může vést k další potřebě technické ochrany směrem dolů od vývoje vlnolamu. Akumulace sedimentů v oblastech obklopujících vlnolamy může způsobit ploché oblasti se sníženou hloubkou, což mění topografickou krajinu mořského dna.[2]

Nejvýznamnější formace v důsledku vlnolamu jsou funkcí vzdálenosti, kterou vlnolamy staví od pobřeží, směru, ve kterém vlna naráží na vlnolam, a úhlu, ve kterém je vlnolam vybudován (vzhledem k pobřeží). Z těchto tří je úhel, pod kterým je vlnolam stavěn, nejdůležitější při inženýrské tvorbě výběžků. Úhel, pod kterým je vlnolam vybudován, určuje nový směr vln (poté, co narazí na vlnolamy), a zase směr, kterým bude sediment proudit a akumulovat se v průběhu času. [3]

Účinky na životní prostředí

Snížená heterogenita krajiny mořského dna zavedená vlnolamy může vést ke snížení hojnosti druhů a rozmanitosti v okolních ekosystémech.[4] V důsledku snížené heterogenity a snížených hloubek, které vlnolamy vytvářejí v důsledku hromadění sedimentů, se zvyšuje expozice UV záření a teplota v okolních vodách, což může narušit stávající společenstva druhů.[2][4]

Vytvářejí se tři ze čtyř vlnolamů Portlandský přístav
Osm pobřežních vlnolamů v Elmeru ve Velké Británii

Výstavba samostatných vlnolamů

Existují dva hlavní typy pobřežních vlnolamů (nazývaných také oddělené vlnolamy): jeden a více. Single, jak název napovídá, znamená, že vlnolam se skládá z jedné nepřerušené bariéry, zatímco několik vlnolamů (v počtech od dvou do dvaceti) je umístěno s mezerami mezi (160–980 stop nebo 50–300 metrů). Délka mezery je do značné míry ovlivněna interagujícími vlnovými délkami. Vlnolamy mohou být buď pevné, nebo plovoucí a nepropustné nebo propustné, aby umožňovaly přenos sedimentu směrem od konstrukcí, výběr závisí na rozsahu přílivu a hloubce vody. Obvykle se skládají z velkých kusů horniny (žuly) o hmotnosti každé 10–15 tun nebo z drti. Jejich design je ovlivněn přístupem úhlu vln a dalšími parametry prostředí. Stavba vlnolamu může být buď paralelní, nebo kolmá k pobřeží, v závislosti na požadavcích na pobřeží.

Pozoruhodná místa

Viz také

Reference

  1. ^ CIRIA, CUR, CETMEF (2007). „Rock Manual - The use of rock in hydraulic engineering“. Ciria-CUR.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  2. ^ A b Masucci, Giovanni Diego; Acierno, Alessandro; Reimer, James Davis (2020). „Erodující rozmanitost pryč: Dopady tetrapodského vlnolamu na subtropický korálový útes“. Ochrana vod: Mořské a sladkovodní ekosystémy. 30 (2): 290–302. doi:10,1002 / aqc.3249. ISSN  1052-7613.
  3. ^ Jackson, Nancy L .; Harley, Mitchell D .; Armaroli, Clara; Nordstrom, Karl F. (2015-06-15). "Plážové morfologie vyvolané vlnolamy s různou orientací". Geomorfologie. 239: 48–57. doi:10.1016 / j.geomorph.2015.03.010.
  4. ^ A b Aguilera, Moisés A .; Arias, René M .; Manzur, Tatiana (2019). „Mapování tepelných vzorů mikrohabitatů v umělých vlnolamech: Změna přílivové biodiverzity vyšší teplotou horniny“. Ekologie a evoluce. 9 (22): 12915–12927. doi:10,1002 / ece3,5776. ISSN  2045-7758. PMC  6875675. PMID  31788225.CS1 maint: formát PMC (odkaz)

externí odkazy