Metode numerice de prognoza a modificarilor morfologice ale plajelor litorale

1. METODE NUMERICE DE PROGNOZĂ A MODIFICĂRILOR MORFOLOGICE LOCALE ALE PLAJELOR PRODUSE DE CĂTRE LUCRĂRILE COSTIERE Adrian Sîmbotin Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Protectia Mediului - ICIM Bucuresti 3 martie 2006

3. Ac t iunea factorilor antropici asupra componentelor ecosistemului litoral

5. Acţiunea combinată a valurilor şi curenţilor Transportul sedimentar pe direcţia x (analog şi pe direcţia y) poate fi în principiu descris de ecuaţia: Sx : transportul sedimentar pe direcţia x (kg/s/ml); t0 : perioada de integrare, suficient de mare în raport cu perioada valului; h : adâncimea apei; vx(z,t) : viteza curentului ca funcţie de adâncime şi timp; c(z,t) : concentraţia sedimentelor ca funcţie de adâncime şi timp; z : ordonata verticală, z = 0 corespunzând fundului marin; t : timpul. Variaţiile în timp ale concentraţiei şi vitezei sunt, de regulă, mai greu de obţinut , folosindu-se valori mediate în timp: Transportul sedimentar în sistem cartezian de coordonate

11. R ezultate obţinute pentru epiuri având diferite grade de permeabilitate. Este reprezentată evoluţia liniei plajei în vecinătatea unui epiu perpendicular pe linia iniţială a plajei. Valurile considerate în calcul au înălţimea la limita de deferlare H b = 0.7 m şi unghiul de incidenţă  b = 20 0 , iar factorul de permeabilitate al epiului variază între P = 0.0 şi P = 0.5.

12. Model numeric pentru determinarea evoluţiei plajelor în prezenţa lucrărilor de protecţie longitudinale - programul de calcul PLAJA 2D Programul simulează modificările morfologice ale unui sector de plajă litorală supus acţiunii valurilor, în prezenţa sau în absenţa lucrărilor de protecţie , dând modificările în timp ale geometriei plajei respective, în funcţie de regimul valurilor incidente şi de eventualul aport de aluviuni (nisip) din sectoarele învecinate. Modelul se bazează pe principiul tendinţei de evoluţie a pantei plajei submarine către profilul de echilibru caracteristic regimului valurilor incidente şi granulozităţii materialului aluvionar constituent al plajei. Acest principiu este reflectat în ecuaţiile adoptate pentru debitul solid (transportul aluvionar). Ecuaţiile respective sunt completate cu o ecuaţie de continuitate. Metoda utilizată este cea a diferenţelor finite, domeniul analizat fiind discretizat cu ajutorul unei reţele rectangulare având paşii  x şi  y pe direcţiile Ox, respectiv Oy (axa Oy fiind luată perpendicular pe linia malului). Sectorul de plajă modelat este limitat fie de două drepte paralele cu axa Oy (în cazul plajelor neprotejate), fie de construcţiile de protecţie prevăzute (de exemplu epiuri sau diguri-crosă în formă de  , T sau Y în cazul plajelor alveolare). Ca date de intrare în program sunt necesare: Cotele z 0 ale fundului mării în nodurile reţelei: z 0 (i,j) , i fiind indicele de numerotare al nodurilor pe direcţia Ox, iar j indicele pe direcţia Oy. Elementele caracteristice ale regimului valurilor (valul de calcul) în nodurile reţelei: înălţimea H(i,j) şi direcţia de propagare  (i,j) faţă de axa Ox. Ecuaţia transportului aluvionar sub acţiunea valurilor, în direcţia propagării acestora: i e = panta locală de echilibru (profilul de echilibru caracteristic regimului valurilor incidente şi granulozităţii materialului aluvionar constituent al plajei); i =  z 0 /  s este panta fundului mării;  z 0 = variaţia cotelor fundului sub acţiunea valurilor;  s = distanţa orizontală în direcţia propagării valurilor; C – un coeficient constant

13. Ecuaţia de mai sus, bazată pe un mare număr de măsurători pe modele şi în natură, este de fapt o cuantificare a proprietăţii că transportul aluvionar (debitul solid) este proporţional cu înălţimea valului, cu diferenţa dintre panta fundului şi panta locală de echilibru şi invers proporţională cu adâncimea apei. Panta locală de echilibru este dată de relaţia: unde d (în mm) este diametrul mediu al particulelor materialului constituent al plajei (nisip), iar i n este panta taluzului natural sub apă al nisipului. Proiectând ecuaţia pe direcţiile Ox şi Oy se obţin următoarele expresii pentru componentele debitului solid specific, la fiecare pas de timp  t : Modelul de calcul este completat cu ecuaţia de continuitate: Aproximare numerică, diferen ţ e finite, schema explicit ă. Stabilitatea soluţiei este asigurată dacă pentru orice perturbaţie  z modificările rezultate ale cotelor fundului nu depăşesc, în valoare absolută, această perturbaţie:   z 0      .

14. Sectorul de plajă – situaţia iniţială

20. Anexa 6. Zona Venus-Aurora Varianta 0 ____ Izobate in situatia initiala ------ Izobate obtinute la t=300 zile

21. Anexa 7. Zona Venus-Aurora Varianta A ____ Izobate in situatia initiala ------ Izobate obtinute la t=300 zile

22. Anexa 8. Zona Venus-Aurora Varianta B ____ Izobate in situatia initiala ------ Izobate obtinute la t=300 zile