Prediction Formulae for Processes on and in Porous Bonded Revetments - An Experimental and Numerical Study -
Prediction Formulae for Processes on and in Porous Bonded Revetments - An Experimental and Numerical Study -
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多孔粘结护岸上和内部过程的预测公式 - 实验和数值研究 -
DOI:
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发表时间:
2013
期刊:
影响因子:
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通讯作者:
G. Foyer
中科院分区:
文献类型:
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作者:
G. Foyer
Klimaveranderungen innerhalb des letzten Jahrhunderts fuhrten und fuhren zu einem steigenden Meeresspiegel. Dies hat direkte Konsequenzen fur Kustenschutzbauwerke weltweit und auch in Deutschland. Anpassungen der bestehenden Deichbauwerke an die neuen Bedingungen sind daher unumganglich, aber die meisten Verfahren fuhren zu zusatzlichen Problemen. Die zwei Standardverfahren und ihre Nachteile sind: (i) Aufbringen eines dichten Deckwerks zur auseren Starkung des Deiches fuhrt zur grosflachigen Versiegelung der Oberflache und (ii) Erhohung des Deiches geht einher mit einem grosen Platzbedarf und einem dementsprechend grosen Eingriff in die Umwelt. Ein alternatives Verfahren zum Schutz von Ufereinfassungen und Deichen gegen Seegang ist die Verwendung von porosen, gebundenen Deckwerken. Diese Konstruktion vereint die Vorteile der geschlossenen Deckwerke (gute Stabilitat) mit denen der geschutteten Deckwerke (hohe Durchlassigkeit und Dissipation der Energie). Auserdem ermoglicht die hohe Porositat eine zugige Wiederansiedlung der marinen Flora und Fauna. Ungeachtet dieser Vorteile sind die Prozesse in der Interaktion zwischen Seegang, durchlassigen Deckwerken und ihrer Grundung bisher kaum erforscht, was eine Anwendung dieser neuartigen Deckwerke erschwert. Die vorliegende Dissertationsschrift soll daher einen genaueren Einblick in die Prozesse dieser Interaktion geben.
Zur Identifikation aller involvierten Prozesse und etwaiger Wissenslucken in der Forschung wurde zunachst eine systematische Literaturanalyse durchgefuhrt. Weiterhin wurden im Vorfeld gewonnene, experimentelle Daten aus dem grosen Wellenkanal (GWK) in Hannover aus grosmasstablichen Versuchen detailliert untersucht, um Prozesse eingehend zu beschreiben und so die zusatzlichen numerischen Simulationen zu planen. Diese numerischen Simulationen mit dem CFD-Modell COBRAS-UC (VARANS – Volume averaged Reynolds averaged Navier-Stokes) dienten zur Erweiterung der Versuchsbedingungen aus den GWKVersuchen, um weitere Deckwerksneigungen und Wellenbedingungen abzudecken. Basierend auf der erweiterten Datenbasis konnten Berechnungsformeln fur die einzelnen hydrodynamischen Prozesse entwickelt werden.
Bei den Untersuchungen konnten mehrere allgemeine und spezifische Besonderheiten der porosen, gebundenen Deckwerke auf die Prozesse festgestellt werden. Zunachst ist die Bedeutung des Brandungsstaus in fruheren Untersuchungen haufig unterschatzt worden. Dieser Parameter ist meist nur fur Strande und Bauwerke mit sehr flachen Neigungen untersucht worden, aber auch fur die eher steilen Deckwerke, die hier untersucht worden sind, ist ein immenser Einfluss, insbesondere auf den Wellenauflauf und -ablauf, nachgewiesen worden. Weiterhin konnte der Einfluss des Deckwerks und seiner Schichtdicke auf die Wellenreflexion und den Wellenauflauf und –ablauf sowie die zugehorigen Geschwindigkeiten beschrieben werden. Der Einfluss des Brandungsstaus ist auch im Sandfundament nachweisbar, wobei insbesondere die Lage des maximalen internen Brandungsstaus in der Nahe des Deckwerkes auffallig war.