Projekti / Programi
Erozija v obalnih morjih in plovnih rekah
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.20.00 |
Tehnika |
Vodarstvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T220 |
Tehnološke vede |
Gradbeništvo, hidravlika, priobalna tehnologija, mehanika zemljin |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.07 |
Tehniške in tehnološke vede |
Okoljsko inženirstvo |
erozija sedimenta, resuspenzija sedimenta, pridnene napetosti, curek ladijskega vijaka,
valovi plovila, orbitalne hitrosti valov
Raziskovalci (8)
Organizacije (2)
Povzetek
Erozija podlage preko katere se pretaka tekočina je že dolgo poznan in temelji na
vrednosti pridnene strižne napetosti trenja, ki je višja od kritične pridnene napetosti.
Pridnena strižna napetost je povzročena z vertikalnim striženjem hitrosti toka in
površinskih valov, kritična napetost pa je odvisna od narave podlage.
Trije mehanizmi,s katerimi plovila lahko erodirajo sediment, so: 1. erozija zaradi
sprememb v polju toka zgolj zaradi gibanja plovila v odsotnosti propelerskega pogona 2.
erozija zaradi vrtinčne sledi propelerja, ki oplazi dno ali brežine 3. erozija zaradi valov
plovila, ki prispejo v obrežje.
V projektu bi združili običajno merilno opremo slovenske in madžarske skupine z
najsodobnejšo, kot npr. z laserskim merilnikom (LISST) porazdelitve delcev po velikosti,
tudi porazdelitev hitrosti njihovega posedanja po velikosti delcev[1]. Podobno velja za
akustične točkaste merilnike pridnene turbulence[2], za akustične merilnike tokov po
vodnem stolpcu (ADCP) in za merilnike motnosti. Mikrostrukturna sonda[3] (slovenska
skupina) omogoča tudi vertikalne profile gostote in turbulence. terenska opazovanja
bodo dopolnjena z numeričnim modeliranjem gibanja tekočine in transporta sedimenta v
severnem Jadranu [4] in na reki Donavi[5]. Analitičen pristop bo tudi ustrezno uporabljen.
Uporabljena bo izvirna metoda izračuna pridnene napetosti zaradi neposrednega prehoda
plovil mimo območja opazovanja. Opravljene so številne raziskave in napisana poročila o
velikih poškodbah in škodi na pritrjenih plovilih, povzročeni z mimobežnimi plovili. Po
našem vedenju so izredno redke študije, ki bi povezovale bližnje hitrostno polje plovila s
pridnenimi napetostmi in zato je ta predlog projekta usmerjen k originalnosti raziskav.
Opravljenih je bilo veliko študij o spiranju s propelerjem, ki povezujejo vrtinčno sled
propelerja, obravnavano kot curek, s pridneno napetostjo. Dva nova vidika bosta izpostavljena v predloženi študiji: numerična sklopitev hitrosti ozkega curka s hitrostmi
toka cirkulacije, kar je izvedljivo z uporabo metode prilagojene mreže vzdolž plovne poti,
oz. s pomočjo enosmernega gnezdenja v model visoke ločljivosti , ki je postavljen v
'vplivno območje', ki je izpostavljeno eroziji s strani proučevanih vplivov. Druga vsebina
pa je konceptualne narave: poglobljena študija naj odstrani dvome o vplivih
tangencialnih in radialnih hitrostnih komponent na pridneno napetost v spletu
prepletajočih se vrtinčnih sledi, ki so ustvarjene z lopaticami propelerja.
Tretje področje vplivov gibanja plovil vpelje novo metodo obravnavanja vpliv ladijske
valove na pridneni sediment in na organizme na in v njem v obrežnem prostoru blizu obale. Ta metoda je sestavljena iz analize video-posnetkov gladine v obrežju, kjer se
valovi porušijo, iz visokofrekvenčnih meritev tokov pri dnu ter iz zahtevnega
numeričnega modeliranja dinamike vodnih delcev v ločljivosti 1 cm. Pridnena napetost bo
izračunana po najmanj treh metodah. Ta koncept, ki je bil razvit za sicer mirna obrežja
reke Donave, je uporaben tudi za erozijo morskih obrežij.
S predlaganim projektom bomo proučili vse pomembne procese s katerimi plovila lahko
erodirajo sediment na morskem in rečnem dnu. Ta celovita raziskava vplivov gibanja
plovil bo opredelila za izbrano lokacijo najpomembnejše med tremi mehanizmi, ki lahko
erodirajo dno in brežine.
[1] http://www.sequoiasci.com/product/lisst-100x/
[2] http://www.nortek-as.com/en/products/velocimeters/vector;
http://www.fondriest.com/pdf/sontek_adv_spec.pdf
[3] http://www.sea-sun-tech.com/marine-tech/offshore/mss-microstructureprobe/
mss-90-profiler-microstructure-probe.html
[4] http://www.ccpo.odu.edu/POMWEB/
;http://www.hydroqual.com/ehst_ecomsed.html
[5] http://folk.ntnu.no/nilsol/ssiim/
Pomen za razvoj znanosti
Sodobno eksperimentalno delo, numerične simulacije ter hidrodinamična analiza treh
ključnih dejavnikov (mimohod plovil, delovanje propelerja ob manevriranjih, prihodih in
odhodih plovil iz pristanišč/privezov ter vpliv ladijskih valov), ki vplivajo na erozijo
plitkega dna, bodo zanesljivo prispevali k razvoju tehničnih znanosti s področja
vodarstva in okoljske hidrodinamike. Vpeljali bomo tudi nove pristope pri opazovanju in
razlaganju vsakega od treh pojavov. To je zelo verjetno eden prvih projektov, ki bi naj
hkrati obravnaval navedene tri različne mehanizme, ki prispevajo k eroziji dna v obrežju.
Opredelitev relativne vplivnosti vsakega od teh pojavov na erozijo v specifičnih delih
obrežja bo pomemben prispevek k znanosti.
Pomen za razvoj Slovenije
State of the art field observations, numerical simulations and hydrodynamic analysis of
three key mechanisms (bypassing of vessels, the propellers jet during manoeuvring,
arrivals to and departures from ports/berths, and ship waves) that affect erosion of
shallow bottom will contribute to the development of engineering sciences in the field
of environmental fluid dynamics. We will also introduce novel methods in the
observation and analysis of these mechanisms. This seems to be one of first projects
that will embrace these different mechanisms. The assessment of their relative impact
on the erosion in specific coastal zones will represent a significant contribution to
science.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
