ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ

1. ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΛΙΜΕΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΕΑΡΙΝΟΥ ΕΞΑΜΗΝΟΥ 2009-2010 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Δρ. ΘΕΟΧΑΡΗΣ ΚΟΦΤΗΣ

2. ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ (ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ)-ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΣΤΑΘΜΗΣ • ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ • ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ • ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ • ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ • ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ • ΚΥΜΑΤΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ • ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ • ΧΡΟΝΟΣ ΑΝΑΝΕΩΣΗΣ ΝΕΡΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ

3. ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ • ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ: • 1. Υδροδυναμικές φορτίσεις έργων (σπάνια στην Μεσόγειο) • 2.Μεταφορά μαζών και διαλυμένων ρύπων, παράγοντας ανανέωσης και ρύθμισης της ποιότητας του θαλασσίου περιβάλλοντος • 3. Μεταφορά υλικού πυθμένα (ιζημάτων) και φερτών υλών, επίδραση στη • μορφολογία των ακτών • 4. Διαφοροποιήσεις της στάθμης της επιφάνειας σε σχέση με την Μέση Στάθμη Ηρεμίας (ΜΣΗ), σημαντικός παράγοντας για σωστο σχεδιασμο τόσο του απαραίτητου βάθους πλεύσης εντός λιμενολεκάνης, όσο και της στεψης των παρακτιων τεχνικών έργων.

4. ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ • ΔΗΜΙΟΥΡΓΑ ΑΙΤΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ: • Βαρυτικές διαφοροποιήσεις στις θαλάσσιες μάζες από την επίδραση κυρίως της Σελήνης, και δευτερευόντως του Ήλιου και των πλανητών. Περιοδική μετατόπιση μαζών και συνεπαγόμενα παλιρροιακά ρεύματα (κύρια περίοδος η 12ωρη).Επάλλαξη= ανώτατη πλήμμη - κατώτατη ρηχία •  ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ • Άνεμος και ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια (μετεωρολογικές συνθήκες κατώτερης ατμόσφαιρας) •  ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ

5. ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ • ΔΗΜΙΟΥΡΓΑ ΑΙΤΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ: • Χωρικές διαφοροποιήσεις (βαθμίδες) της πυκνότητας του νερού, στρωμάτωση πυκνότητας που μπορεί να συνεπάγεται υδροδυναμική ευστάθεια ή αστάθεια). •  ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ • Κοντά στις ακτές, η διαμόρφωση των κυματισμών υπό την επίδραση των φυσικών διεργασιών της διάθλασης, περίθλασης και θραύσης. •  ΚΥΜΑΤΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ

6. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ • Άγνωστα μεγέθη • Συνιστώσες της ταχύτητας u(x,y,z,t), v(x,y,z,t), w(x,y,z,t), • Στάθμη ελεύθερης επιφάνειας ζ(x,y,t). • Πυκνότητα ρ(x,y,z,t) Βασικά μεγέθη του μοντέλου κυκλοφορίας

7. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ Για την πυκνότητα η πιο απλή γραμμική συσχέτιση με την θερμοκρασία και την αλατότητα H αλατότητα (Salinity S) είναι η συνολική ποσότητα (σε γραμμάρια) ανοργάνων αλάτων που περιέχονται σε 1000 γραμμάρια θαλασσινού νερού ρ= ρο(1-αΤ+βS), όπου: ρο= πυκνότητα αναφοράς, Τ= θερμοκρασία, S= αλατότητα, (ποσοστό αλάτων στο νερό) α, β : πυκνομετρικοί συντελεστές

8. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ • Γενικές εξισώσεις κυκλοφορίας Για την περιγραφή των παραπάνω μεγεθών, στη γενική μορφή από μηχανική ρευστών, εξισώσεις Navier-Stokes για ασυμπίεστο ρευστό: • Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας) τυρβώδεις τάσεις Reynolds • Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων (εξίσωση ορμής) τάσεις λόγω μοριακού ιξώδους

9. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ • Απλοποιητικές παραδοχές σχετικές με τη φύση των ροών α. Οι οριζόντιες διαστάσεις των παράκτιων λεκανών [L] είναι πρακτικά πολύ μεγαλύτερες από το βάθος [d], 0[L]>>0[d], επομένως θεωρείται αμελητέα η κατακόρυφη συνιστώσα της ορμής - περίπου οριζόντιες ροές (w=0) Άρα από εξίσωση ορμής κατά z προκύπτει υδροστατική κατανομή της πίεσης β. Η συμμετοχή του φυσικού πεδίου στην περιστροφή της γης εισάγει τη δύναμη Coriolis στις εξισώσεις ισορροπίας των δυνάμεων κατά τις οριζόντιες διευθύνσεις. Οι οριζόντιες συνιστώσες της δύναμης είναι: όπου: Ω = γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της γης, φ = γεωγραφικό πλάτος του πεδίου

10. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ γ. Οι ροές είναι γενικά τυρβώδεις με μεγάλους αριθμούς Reynolds. Εφαρμόζεται τεχνική «κλεισίματος της τύρβης» με την εισαγωγή τυρβώδους συντελεστή ιξώδους. Οι τάσεις λόγω μοριακού ιξώδους αμελητέες. Οι τυρβώδεις τάσεις Reynolds, που προκύπτουν από τις εξισώσεις Navier-Stokes, εκφράζονται ως συνάρτηση του τυρβώδους συντελεστή ιξώδους και των κλίσεων των ταχυτήτων Διάκριση των συντελεστών στο οριζόντιο Εhκαι κατακόρυφο επίπεδο Εv α=0.001-0.01 L χαρακτηριστική οριζόντια διάσταση σε cm Ri : αριθμός Richardson 0[λ]=0.1 0[α], 0[β]=1 u*: κρίσιμη ταχύτητα τριβής

11. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ δ. Ισχύς της παραδοχής Boussinesq, ότι σε περίπτωση μη ομογενούς ρευστού η χωρική διαφοροποίηση της πυκνότητας λαμβάνεται υπ’ όψη μόνο στον υπολογισμό της πίεσης • Εξισώσεις κυκλοφορίας • Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας) • Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά x (εξίσωση ορμής) • Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά y (εξίσωση ορμής)

12. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ H πίεση, λόγω υδροστατικής κατανομής δίνεται από το ολοκλήρωμα Οι οριζόντιες βαθμίδες της πίεσης γράφονται, π.χ στην διεύθυνση x βαροτροπικός όρος: επίδραση της κλίσης της ελεύθερης επιφάνειας βαροκλινικός όρος: επίδραση της ανομοιογένειας του ρευστού (κατανομή ρ με το βάθος)

13. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ • Οριακές συνθήκες • Ελεύθερη επιφάνεια: Επίδραση διατμητικών τάσεων λόγω ανέμου όπου Wx, Wyοι συνισταμένες της ταχύτητας του ανέμου και Csσυντελεστής τριβής Cs= (1-3) 10-6 • Πυθμένας: Επίδραση διατμητικών τάσεων πυθμένα Cbσυντελεστής τριβής Cb= 0.001-0.01 • Όριο ακτών : Un =0 (μηδενισμός εγκάρσιας συνιστώσας)

14. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ • Μορφή εξισώσεων για ολοκληρωμένη στο βάθος ροή Για την αναγωγή του τρισδιάστατου μοντέλου σε διδιάστατο γραμμένο ως προς τα μέσα κατά το βάθος μεγέθη U,V. Η εξίσωση συνεχείας ολοκληρώνεται προς το βάθος και με εφαρμογή του ορισμού των μέσων κατά το βάθος ταχυτήτων • Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας)

15. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ • Μορφή εξισώσεων για ολοκληρωμένη στο βάθος ροή • Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας) • Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά x (εξίσωση ορμής) • Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά y (εξίσωση ορμής)

16. ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ Παραδειγμα εφαρμογης μοντελου κυκλοφορίαςστον Θερμαϊκο Κόλπο (POM-Princeton Ocean Model)

17. ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ Οφείλονται στην επίδραση των ουρανίων σωμάτων στην βαρυτική έλξη των θαλασσίων μαζών. Ειδικά για την επίδραση της σελήνης Η επίδραση της σελήνης στην δημιουργία παλίρροιας

18. ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ Στην ανοιχτή θάλασσα η επίδραση αυτή έχει τη μορφή ανόδου και καθόδου της στάθμης επιφανείας που για να ικανοποιηθεί χρειάζεται τη συμβολή μαζών από τις παράκτιες περιοχές. Εκεί η παλίρροια έχει τη μορφή μεταβολών στάθμης στο όριο ανοιχτής θάλασσας Σε παράκτια λεκάνη η παλιρροιακή διέγερση περιγράφεται με τη μορφή οριακής συνθήκης στο όριο “ανοιχτής θάλασσας” δηλαδή τη νοητή γραμμή που συνδέει την παράκτια λεκάνη από την ανοιχτή θάλασσα. Εκεί συνυπάρχει (επαλληλία) η προσπίπτουσα διέγερση από την ανοιχτή θάλασσα ζi καθώς και η ανακλώμενη από το εσωτερικό του πεδίου ζr Εφαρμογή οριακής συνθήκης «ακτινοβολίας» για την ανακλώμενη διέγερση οπού n η κάθετη στο όριο διεύθυνση

19. ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Προκαλούνται από την επίδραση του ανέμου στην επιφάνεια της θάλασσας με τη μορφή ισχυρών δυνάμεων τριβής που συμπαρασύρουν τμήμα της στήλης του νερού λόγω των εσωτερικών τριβών (ιξώδες) σε κίνηση υπό γωνία ως προς την κατεύθυνση του ανέμου (λόγω της δύναμης Coriolis) δεξιόστροφα με τιμή <450 για το Β ημισφαίριο με τιμές ταχύτητας μειούμενες κατά το βάθος. Η “σπείρα” που διαγράφεται από το άκρο του διανύσματος της ταχύτητας είναι γνωστή ως Ekman spiral και εκτείνεται σε βάθος περί τα 100m, με επιφανειακή τιμή της τάξης του 2-3% της ταχύτητας το ανέμου. Η κατανομή του ανεμογενούς ρεύματος στην ανοιχτή θάλασσα

20. ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Δευτερογενώς λόγω της ανάσχεσης της ροής στα όρια ακτών, της συσσώρευσης μαζών νερού κοντά τους και την ανύψωση της στάθμης της επιφάνειας αναπτύσσονται και ρεύματα “επιστροφής” που συνθέτουν μια πολύπλοκη κατά το βάθος κατανομή. Δζ: ανύψωση στάθμης ελεύθερης επιφάνειας ρεύμα επιστροφής Διαμόρφωση του ανεμογενούς ρεύματος σε περιορισμένο πεδίο

21. ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Ακριβέστερη είναι η εφαρμογή του τρισδιάστατου μοντέλου. Στην απλή περίπτωση επιμήκους κλειστής λεκάνης μήκους L, σταθερού βάθους d κάτω από τη δράση ανέμου ταχύτητας W και την παραδοχή παραβολικής κατανομής της ταχύτητας στο βάθος η αναλυτική λύση για την κατανομή της ταχύτητας και την ανύψωση της επιφάνειας στο άκρο της λεκάνης περιγράφονται από τις σχέσεις: Οριακή συνθήκη επιφάνειας Παραβολική κατανομή της ταχύτητας Ανύψωση στάθμης ελεύθερης επιφάνειας

22. ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Η επιφανειακή τιμή umax είναι της τάξης του 2-3% της ταχύτητας το ανέμου. h/3 2h/3 Συντελεστής τυρβώδους ιξώδους

23. ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ-ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΙ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ Διαφορά πυκνότητας στη στήλη του θαλασσίου νερού, με αποτέλεσμα τη στρωμάτωση του νερού με το πυκνότερο νερό βαθύτερα από το αραιότερο. Θερμική στρωμάτωση: Λόγω θέρμανσης της επιφανείας και τμήματος της στήλης του νερού, σε βάθη 20-50m κατά τη θερινή περίοδο Αλατική στρωμάτωση: Στις εκβολές των ποταμών, όπου τα αλμυρά θαλασσινά νερά διαστρώνονται βαθύτερα από τα γλυκά νερά των ποταμών Βασικά μεγέθη του μοντέλου 2 στρώσεων Άνω στρώση Κάτω στρώση

24. ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ-ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΙ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ Δz Δρ • Όταν το νερό δεν έχει την ίδια πυκνότητα με την αύξηση του βάθους αναφερόμαστε στο φαινόμενο στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης • Αντίθετα όταν το νερό έχει σταθερή πυκνότητα με την αύξηση του βάθους αναφερόμαστε στο φαινόμενο ομογενοποίησης της υδάτινης στήλης • Ζώνη του πυκνοκλινούς Κατανομή πυκνότητας με το βάθος

25. ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ-ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΙ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ Γενεσιουργό αίτιο της κίνησης των δυο στρώσεων είναι οι βαθμίδες της επιφάνειας (μακροί επιφανειακοί κυματισμοί) και της διεπιφάνειας (εσωτερικοί κυματισμοί) και οι διατμητικές τάσεις στην επιφάνεια και τη διεπιφάνεια. Ευσταθής όταν το νερό της κάτω στρώσης (“u”) πυκνότερο από το νερό της άνω (“ο”). Αλλιώς εμφανίζεται αστάθεια και βίαια κατακόρυφη ανάμιξη έως την ομογενοποίηση. Ανάβλυση των νερών της κάτω στρώσης στην επιφάνεια (upwelling) κάτω από τη δράση ισχυρών ανέμων.

26. ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ-ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΙ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ Η εφαρμογή του μοντέλου δυο στρώσεων για την περιγραφή του μονοδιάστατου ρεύματος πυκνότητας που προκαλείται από την πλευρική παράθεση δυο μαζών νερού με διαφορά πυκνότητας Δρ (π.χ. αλμυρό/ γλυκό νερό) οδηγεί σε ένταση ρεύματος k ~ 0.5 Ανταλλαγή μαζών μεταξύ δύο λεκανών με διαφορετική πυκνότητα

27. ΚΥΜΑΤΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Η συμβολή των κυματισμών στην διαμόρφωση της μέσης- κατάτηνπερίοδοτουκύματος- ορμής του νερού (ρεύματος) είναι γενικά μηδενικές στην περίπτωσηαπλών κυματισμών (αστρόβιλης κίνησης του νερού). Σε περιοχές με στροβιλότητα(θραύση κυματισμών, επίδραση ορίων έργων) η συμβολή αυτή έχει μη μηδενικήτιμή και περιγράφεται από τις “τάσεις ακτινοβολίας” (radiation stresses). Εμφανίζεται στο ολοκληρωμένο κατά το βάθος μοντέλο κυκλοφορίας για ναπεριγράψει τις μέσες κατά την περίοδο του κύματος ταχύτητες της κυματογενούςκυκλοφορίας (πχ του παράκτιου ρεύματος στη ζώνη θραύσεως των κυματισμών).Οι όροι των τάσεων ακτινοβολίας είναι γενικά:

28. ΚΥΜΑΤΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Οι εξισώσεις ισορροπίας του γενικού μοντέλου κυκλοφορίας συμπληρώνονται από τους όρους που περιέχουν τις βαθμίδες των τασεων “ακτινοβολίας”: • Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά x (εξίσωση ορμής) • Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά y (εξίσωση ορμής)

29. ΚΥΜΑΤΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Κυματογενής κυκλοφορία σε παράκτια λεκάνη

30. ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ Φαινόμενο επίδρασης του ανέμου και των βαροβαθμίδων στις μάζες παράκτιων λεκανών. Σε περιπτώσεις περιορισμένων πλευρικά λεκανών με μικρό βάθος, αποτέλεσμα της παρατεταμένης αυτής επίδρασης είναι η συσσώρευση μαζών στις ακτές και η υπερύψωση της ΜΣΗ του νερού. Ουσιαστικά ισχύει η περιγραφή του μοντέλου ανεμογενούς κυκλοφορίας με τη συμπλήρωση των όρων των βαθμίδων πίεσης από τις αντίστοιχες βαθμίδες ατμοσφαιρικής πίεσης. Αντιστοιχία ατμοσφαιρικής πιέσεως και ισοδύναμου στήλης νερού 1mb = 1cm στήλης νερού

31. ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ Στην περίπτωση περίπου ευθύγραμμης ακτής, σε έκταση μήκους L κάθετα στηνακτή με μέσο βάθος h, η δράση ανέμου με συνιστώσες Wx,Wy (οι άξονες Ox, Oyπρέπει να σχηματίζουν δεξιόστροφο σύστημα και ο Ox είναι κάθετος στην ακτή)συνεπάγεται παράκτια κυκλοφορία και μεταβολή της στάθμης στην ακτή(μετεωρολογική παλίρροια). Ειδικές παροχές Μόνιμη ροή Συμβολισμοί για την περιγραφή της μετεωρολογικής παλίρροιας

32. ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ Ειδικές παροχές Μόνιμη ροή Συμβολισμοί για την περιγραφή της μετεωρολογικής παλίρροιας

33. ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ Με δεδομένα τα στοιχεία του ανέμου Wx, Wy το μέσο βάθος h, την έκταση του πεδίου L και την τυχόν ύπαρξη ατμοσφαιρικών βαθμίδων ∂ζatm/∂x επιλύεται η δεύτερη ως προς qy και σε συνέχεια υπολογίζεται η βαθμίδα ∂ζ/∂x = Δζ/L, για την εκτίμηση της μεταβολής στάθμης Δζ στην ακτή.

34. ΧΡΟΝΟΣ ΑΝΑΝΕΩΣΗΣ ΤΩΝ ΝΕΡΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ Σημαντικό μέγεθος για τον έλεγχο της ποιότητας των νερώνπαρακτίων φυσικών και τεχνητών λεκανών. Ορίζεται ως ο χρόνος γιατην ανταλλαγή μέσω του ανοίγματος προς την ανοιχτή θάλασσαμάζας νερού ίσης προς την μάζα της λεκάνης. Η ανταλλαγήοφείλεται στα ρεύματα διαφορετικών προελεύσεων και στηνπαλιρροιακή διακύμανση της στάθμης στη λεκάνη. Είναι γενικάστοχαστικό μέγεθος με ποικίλες τιμές κατά τη διάρκεια του έτους. Ηανάλυση μπορεί να οδηγήσει είτε σε χρονοσειρά τιμών του χρόνουανανέωσης, είτε σε αναγνώριση βασικών στατιστικών μεγεθών όπωςτων μέσων και των ακραίων τιμών. Παλιρροιακό πρίσμαΩ. Ο όγκος της λεκάνης που ανταλλάσσεται σεμία παλιρροιακή περίοδο(12 hrs). Ω=Sh , S=επιφάνεια λεκάνης, h=εύρος παλίρροιας Σύνθεση πολλών συνιστωσών ανανέωσης (π.χ. λόγω παλίρροιας, λόγω ανέμου, λόγω θερμικών ροών κλπ) και των αντιστοίχων χρόνων ανανέωσης Τ1,Τ2,...ΤΝ

35. ΑΣΚΗΣΗ 6.1 Παράκτια λεκάνη εμβαδού Ε=100 στρ., μέσου βάθους d = 5m και ανοίγματος εισόδου Β = 20m, δέχεται τη δράση παλίρροιας περιόδου Τ = 43000sec και πλάτους α=0.15m, και ανέμου εγκάρσιου στην είσοδο ταχύτητας U10= 5.5m/sec (επιφανειακή ταχύτητα ρεύματος 0.02·U10). Να υπολογιστεί ο χρόνος ανανέωσης της λεκάνης από τη συνδυασμένη δράση των ανωτέρω φυσικών αιτίων.

36. ΑΣΚΗΣΗ 6.2 • Σε επιμήκη περιοχή εκβολών ποταμού μήκους l=10000m και βάθους d=3m, δρα άνεμος κατά μήκος της περιοχής με ταχύτητα U10=12m/sec. Ο συντελεστή τριβής επιφανείας είναι k=0.000003 και η επιφανειακή ταχύτητα του ανεμογενούς ρεύματος 0.025·U10. • Να υπολογιστούν: • η ταχύτητα τριβής στην επιφάνεια, • η τιμή του κατακόρυφου συντελεστή τυρβώδους ιξώδους, • η ειδική παροχή νερού κατά μήκος της περιοχής και • η διαφορά στάθμης που προκαλείται από τη δράση του ανέμου.

37. ΑΣΚΗΣΗ 6.3 • Σε παράκτια περιοχή με ευθύγραμμη ακτή Νότιου προσανατολισμού, μέσου βάθουςd = 25m, σε απόσταση 45000m από την ακτή δρα ΝΑ άνεμος ταχύτητας W = 18m/sec.Ο συντελεστής τριβής επιφανείας είναι Cs=0.0000025, ο συντελεστής τριβής πυθμέναCb=0.005 και το γεωγραφικό πλάτος της περιοχής φ = 41°. • Να υπολογιστούν • η ένταση του παράκτιου ρεύματος και • η υπερύψωση της στάθμης στηνακτή λόγω της μετεωρολογικής παλίρροιας.