Erozija v obalnih morjih in plovnih rekah

Erozija v obalnih morjih in plovnih rekah

 

Nosilec projekta: prof. dr. Vlado Malačič, NIB

 

Sodelavci na projektu: dr. Boris Petelin (NIB),

                                         dr. Branko Čermelj (NIB),

                                         Tihomir Makovec (NIB),

                                         Milijan Šiško (NIB),

                                         prof. dr. Vlado Malačič (NIB),

                                         prof. dr. Matjaž Četina (UL FGG),

                                         prof. dr. Dušan Žagar (UL FGG),

                                         asist. dr. Gorazd Novak (UL FGG)

 

Šifra: J2-9444

 

Trajanje: 09.2018 - 08.2021

 

Temeljni raziskovalni projekt J2-9444 financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije iz državnega proračuna z 2556 letnimi urami razreda C.

 

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 bomo proučevali le prva dva mehanizma.

 

V projektu bi procese eksperimentalno proučevali z najsodobnejšo opremo, 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] omogoča tudi vertikalne profile gostote in turbulence. Terenska opazovanja bodo dopolnjena z numeričnim modeliranjem gibanja tekočine in transporta sedimenta v severnem Jadranu [4]. 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.

 

S predlaganim projektom bomo proučili pomembne procese s katerimi plovila lahko erodirajo sediment na morskem in rečnem dnu. Ta raziskava vplivov gibanja plovil bo opredelila za izbrano lokacijo najpomembnejše med tremi mehanizmi, ki lahko erodirajo dno.

 

[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

 

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 proučevanih pojavov. Opredelitev relativne vplivnosti vsakega od teh pojavov na erozijo v specifičnih delih obrežja bo pomemben prispevek k znanosti.

 

Sestava projektne skupine - povezava na SICRIS.

 

Bibliografski podatki in ostali podatki o projektu - povezava na SICRIS.