Process-based modelling of waves interacting with porous bonded revetments and their sand foundation
Process-based modelling of waves interacting with porous bonded revetments and their sand foundation
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DOI:
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发表时间:
2014-09
期刊:
影响因子:
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通讯作者:
Alcérreca Huerta;J. Carlos
中科院分区:
文献类型:
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作者:
Alcérreca Huerta;J. Carlos
Um dem moglichen Anstieg der Sturmhaufigkeit und dem steigenden klimabedingten Meeresspiegel bei der zunehmenden Nutzung des Kustenraumes zukunftig gewachsen zu sein, werden neue Kustenschutzsysteme benotigt. Die hochporosen polyurethangebundenen (PBA) Deckwerke sind ein Beispiel fur solche neuen Alternativen fur den Kusten- und Uferschutz, die bereits in Europa und anderen Landern Verwendung finden. Erwahnenswerte Vorteile von PBA-Deckwerken gegenuber herkommlichen undurchlassigen Deckwerken bestehen in der Reduzierung der Wellenreflexion, des Wellenauf- und -ablaufs sowie der welleninduzierten Druckbelastung. Dennoch besteht noch kein ausreichendes Verstandnis der ablaufenden hydrogeotechnischen Prozesse beim Wellenangriff auf PBA-Deckwerke und deren Unterbau, um eine sichere Bemessung gewahrleisten zu konnen. Vor diesem Hintergrund besteht das Hauptziel dieser Arbeit in der Modellierung dieser hydrogeotechnischen Prozesse durch ein neu zu entwickelnden CFD-CSD-System, das mit den Daten aus den grosmasstablichen Modellversuchen mit einem PBA-Deckwerk im Grosen Wellenkanal (GWK) des Forschungszentrums Kuste (FZK) in Hannover (Oumeraci et al. (2010)), validiert wird. Zu diesem Zweck wurde zunachst eine umfassende Wissenstandsanalyse durchgefuhrt. Als zweiter Schritt erfolgte die Implementierung der „VARANS-VOF“ basierten Gleichungen in das CFD-Modell und der schwachen Kopplung mit dem CSD-Modell. Der dritte Schritt umfasste die Kalibrierung und Validierung des CFD-CSD-Modellsystems unter Verwendung der grosmasstablichen Versuche im GWK und kleinmasstablicher Versuche, die am Leichtweis-Institut fur Wasserbau (LWI) (Liebisch & Oumeraci (2014)) durchgefuhrt wurden. Eine Analyse wurde der hydrogeotechnischen Prozesse basierend auf den Ergebnissen der Parameterstudie durchgefuhrt. Hierbei konnten neue Bemessungsformeln fur die hydrodynamischen Prozesse auf und vor dem PBA-Deckwerke sowie fur die welleninduzierten Drucke auf und unter dem Deckwerk, einschlieslich der Porenwasserdrucke im Sandkern, entwickelt werden. Weiterhin wird eine systematische Methode fur die Stabilitatsanalyse des Sandkerns unterhalb von PBA-Deckwerken vorgeschlagen, um der welleninduzierten Bodenverflussigung vorzubeugen. Insgesamt konnten mit den Ergebnissen und Methoden dieser Arbeit die in den vorigen Studien aufgetretenen Einschrankungen uberwunden, so dass substanziell verbesserte und neue wissenschaftlich-technische Grundlage fur die Praxis und weitere Forschung erarbeitet wurden.