Erozija v obalnih morjih in plovnih rekah

Nosilna raziskovalna organizacija:

Nacionalni inštitut za biologijo

Raziskovalna organizacija - soizvajalka:

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo

Raziskovalno področje po šifrantu ARRS

2 – Tehnika; 2.20 - Vodarstvo

Družbeno-ekonomski cilj            

02 - Okolje

Raziskovalno področje po šifrantu FORD

2 - Tehniške in tehnološke vede; 2.07 - Okoljsko inženirstvo

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 in naziv projekta: J2-9444 - Erozija v obalnih morjih in plovnih rekah

Trajanje: 01.09.2018 - 31.08.2022

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

Izvleček

S projektom smo eksperimentalno in numerično proučevali vpliv plovil na morsko dno pri plovbi skozi plitek Koprski zaliv. Ugotovili smo, da je sodobna visokofrekvenčna oceanografska merilna oprema za meritve tokov primerna tudi za opazovanje sunkovitih sprememb znotraj minute v vodnem stolpcu nad merilno napravo ob mimohodu plovil. Z zajemom podatkov z 8 Hz jasno zaznamo povečano stopnjo turbulence in tudi povišane povprečne tokove v 10 s merilu ob prehodu plovil, ki z zadostno hitrostjo in zadostnim ugrezom na razdalji do 100 m potujejo mimo instrumenta. Z numeričnimi simulacijami hidrodinamike obtekanja ladijskega vijaka smo ugotovili, da je vpliv tangencialnih in radialnih komponent hitrosti curka, ki oplazi morsko dno v odalenosti nekaj premerov ladijskega vijaka vsaj tako pomemben pri vplivu na pridneno napetost (tangencialno silo na morskem dnu), kot je pomembna osna komponenta hitrosti vzdolž osi curka, slednja je sicer dominantno povezana s pogonom plovila. To je novost, ki bo objavljena v bližnji prihodnosti. S povsem drugimi numeričnimi simculacijami, ki pomenijo dinamiko vodne mase v širtoko odprtih zalivih in omogočajo umestitev simulacij hidrodinamike v območje dinamike zaliva, pa smo prišli do presenetljivih spoznanj o nastanju najglobljega dela Tržaškega zaliva, t,im. kotanje pred Piranskim rtom, ali podvodnega Triglava. Nastanek povezujemo z naraščanjem morske gladine v poslednjih 10,000 letih. Simulacije nakazujejo, da je ključni vzrok za nastanek 35 m kotanje povezan s cirkulacijo (in valovi) mimo piranskega rta (Rt Madona) ob burji. Povišani tokovi ob rtu zaradi orografije obale, ki ima kamnit izvor, vplivajo na lokalno erozijo morskega dna in prenos sedimenta v sosednja območja.

Pomen za razvoj znanosti

S projektom smo ugotovili, da je območje erozije plovil, ki se razteza za plovilom na morskem dnu v Koprskem zalivu zanesljivo ožje od pasu 100 m, pogosto ožje od 50 m. Rezultati CFD simulacij kažejo, da je zaradi ladijskega vijaka prizadeto tudi območje neposredno pod vijakom in da je na območju blizu vijaka bistven radialnih in tangencialnih hitrosti curka. Vse tri komponente povečajo pridnene napetosti, ki povzročajo erozijo morskega dna.

Razkrili smo vroča območja, ki so pod vplivom erozije ladijskih valov in površinskih vetrnih valov obalna območja, predvsem ob izpostavljenih rtih in obalnih strukturah. Sem sodijo Rt Madona, Rt Ronek, pomol ‘Petelin’ v Izoli, območje med Žusterno in Izolo (območje potopljenega plovila Rex). Hkrati smo kot stranski produkt modela ugotovili vzrok za nastanek piranske 35 m globeli, najnižje točke Tržaškega zaliva. Ta je povezana z obliko kamnite obale erozijo v bližini s tokovi in valovi ob burji ob dvigovanjem morske gladine v poslednjih 10.000 letih po poslednji ledeni dobi, z nastankom Tržaškega zaliva.

Pomen za razvoj Slovenije

Spoznanja, do katerih smo se v okviru projekta dokopali, bodo podpora za reguliranje pomorskega prometa (npr. najvišje potovalne hitrosti plovil v odvisnosti od ugreza in velikosti plovil). Koprski zaliv je nevralgično območje za Slovenijo, v katerem se nahajajo varovana in zaščitena morska območja, ki se bodo še povečala. Hkrati Luka Koper planira povišanje ladijskega prometa in prisotne so ambicije obalnih mest po povečevanju turističnih zmogljivosti in izkoriščanju navtičnega turizma. Zato je potrebo skrbno prostorsko planiranje dejavnosti z ustreznimi omejitvami, da npr. zaradi erozija morskega dna z ladijskim prometom ne bo prišlo do zamuljevanja varovanih območij morskih travnikov in da bo ohranjeno ekološke kakovost voda. Podobno velja tudi za vroča obalna območja, ki so podvržena poudarjeni eroziji zaradi morskih tokov in valov in katera smo z numeričnimi simulacijami evidentirali.

Tukaj podajamo eno izmed spoznanj, da je signal na morskem dnu v ob mimohodu plovila v bistvu posledica potovanja osamljenega nelinearnega vala. Predavanje, ki ga je imel dr. Vlado Malačič leta 1997 na International Centre of Theoretical Physics (ICTP) v Trstu lahko najdete tukaj -  sken originala predavanj in prepis originala.

Sestava projektne skupine - povezava na SICRIS.

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