Groynes

W artykule opisano cechy, możliwe skutki i różne typy grot, które rozciągają się od brzegu do morza. Groty są przykładem twardych struktur ochrony wybrzeża, których celem jest ochrona linii brzegowej przed erozją brzegu. A more detailed treatment of the effects of groynes is given in Groynes as shore protection.

Introduction

A groyne is an active structure extending from the shore into the sea, most often perpendicular or slightly oblique to the shoreline. Odpowiednia podaż osadów oraz istnienie średnio silnego transportu osadów w kierunku wzdłużnym są głównymi warunkami skuteczności działania ostrogi.

Główną funkcją ostrogi jest wyłapywanie i zatrzymywanie części osadów przemieszczających się (głównie w kierunku wzdłużnym) w strefie przybrzeżnej.

Jak wykazały eksperymenty, ostrogi częściowo rozpraszają energię ruchu wody podczas słabego i umiarkowanego falowania, prowadząc do akrecji linii brzegowej w dryfie. Jednakże, gdy fale sztormowe zbliżają się do brzegu mniej lub bardziej prostopadle, rola ochronna grot maleje, a część plaży zostaje zmyta (patrz Naturalne przyczyny erozji brzegu).

Chociaż groty są szeroko stosowane, jest to rozwiązanie wątpliwe, gdy stosuje się je jako jedyny środek ochrony brzegu, ze względu na istotną erozję strony zawietrznej. Rozwiązanie z wykorzystaniem pachwin może być skuteczne, jeśli zastosuje się je w połączeniu z innymi (miękkimi) środkami ochrony brzegu, takimi jak sztuczne umocnienie plaży lub umocnienie brzegu.

Wpływ pachwin na linię brzegową

Konstrukcja pachwiny (kształt planu, długość, wysokość, profil poprzeczny, nachylenie) wpływa na wpływ na morfologię brzegu; wpływ ten zależy także od poziomu wody morskiej, klimatu falowania i podaży osadów w strefie przybrzeżnej.

Rysunek 1: Schemat wzajemnego oddziaływania grot, fal, prądów i brzegu

Ochrona brzegu poprzez zastosowanie pojedynczej groty jest najczęściej nieskuteczna. Dlatego też ochrona brzegu za pomocą grot projektowana jest zwykle jako grupa składająca się z kilku do kilkudziesięciu pojedynczych konstrukcji (patrz: Groty jako ochrona brzegu). O ile pojedyncza grota powoduje erozję brzegu po stronie zawietrznej konstrukcji, o tyle w przypadku grupy grot erozja przesuwa się na stronę zawietrzną całego systemu. Erozję obserwuje się również w bezpośrednim sąsiedztwie budowli, zwłaszcza gdy dominujący kierunek fal jest prostopadły do brzegu. Woda gromadząca się między grotami wywołuje przepływy kompensacyjne wzdłuż konstrukcji, powodując lokalną erozję dna morskiego i utratę piasku na głęboką wodę. Podczas silnych sztormów groty są „krótkie” w porównaniu z szerokością strefy przybrzeżnej, a erozja zachodzi wokół nich. W warunkach łagodnego falowania fosy stają się „długie” (długość porównywalna z szerokością strefy przybrzeżnej), sprzyjając w ten sposób akumulacji unoszonego piasku i poszerzaniu plaży. Należy unikać utraty kontaktu między grotą a brzegiem. W takim przypadku pomiędzy linią brzegową a korzeniem ostrogi powstają przepływy podłużne. Przepływy te powodują wymywanie plaży.

Właściwości grot

Ryc. 2 Rodzaje i kształty grot

Odpowiedni dobór kształtów, wymiarów i lokalizacji grot ma kluczowe znaczenie dla skuteczności ochrony brzegu. Długość ostrogi jest zwykle związana ze średnią szerokością strefy przybrzeżnej oraz z rozstawem wzdłuż lądu w polu ostrogi. Długość czynna grodzy wzrasta wraz ze wzrostem kąta padania fali. Groty są najbardziej efektywne, jeśli nie zatrzymują całego strumienia osadów przybrzeżnych. Liczne badania i obserwacje wskazują, że wysunięcie grot w kierunku morza nie powinno przekraczać 40-50% szerokości strefy fali sztormowej. Efektywność grot zależy również od ich przepuszczalności. Fosy, które są strukturalnie przepuszczalne lub zanurzone (na stałe lub podczas wysokich stanów wody) pozwalają na przemieszczanie się większej ilości osadów wzdłuż brzegu, w porównaniu z fosami nieprzepuszczalnymi lub wysokimi.

Wysokość fos wpływa na wielkość transportu osadów wzdłuż brzegu zatrzymywanych przez fosy. Ta sama grota może działać jako struktura wynurzona lub zanurzona (Rysunek 2a), w zależności od zmian poziomu wody spowodowanych pływami i falami sztormowymi. Generalnie, fosy projektuje się tak, aby wystawały około hs=0,5-1,0 m ponad średni poziom morza (MSL). Zbyt wysokie fosy powodują odbijanie się fal, co skutkuje lokalnym podmywaniem. Biorąc pod uwagę kształt w rzucie, groble mogą być proste, wygięte lub zakrzywione, a także w kształcie litery L, T lub Y. Najpopularniejsze kształty i typy grodzic przedstawiono schematycznie na rysunku 2.

Typy grodzic

Pod względem konstrukcyjnym można wyróżnić grodze drewniane, grodze szczelne, grodze betonowe, grodze gruzowiskowe wykonane z bloków betonowych lub kamieni oraz grodze zbudowane z geobagów wypełnionych piaskiem.

Groyny drewniane

Ryc. 3. Przykład dwurzędowej groty palowej na Półwyspie Helskim (Morze Bałtyckie)

Drewniane groty są najczęściej jedno- lub dwurzędowymi konstrukcjami palisadowymi. Wpływ drewnianej groty palowej w kształcie litery T na brzeg (erozja lokalna po stronie zawietrznej i akrecja po stronie wynurzonej) ilustruje rysunek 3. Jednorzędowe grodzie drewniane są na ogół konstrukcjami częściowo przepuszczalnymi; przepuszczalność zmniejsza erozję po stronie zawietrznej i zapobiega niepożądanej cyrkulacji wody w pobliżu brzegu. Drewniane grodzie palisadowe są tanie, ale ich żywotność jest raczej krótka.

Ruszty stalowe

Ruszty stalowe składają się najczęściej z pionowych grodzic, pojedynczych lub podwójnych, o różnych profilach, ustawionych prostopadle do linii brzegowej. Są to konstrukcje nieprzepuszczalne. Eksperymenty wykazały, że groty wykonane z pojedynczych ścianek szczelnych są nietrwałe, ze względu na korozję materiału i abrazję przez przesuwający się piasek. Ponadto bardzo szkodliwe jest obciążenie lodem, które powoduje niestabilność i awarie stalowych ścianek szczelnych. Mieszane konstrukcje masywne, składające się ze stali i betonu, są znacznie bardziej stabilne i trwałe.

Groeny z elementów betonowych

Ryc. 4 Grojna betonowa, Ukraina (Morze Czarne)

Grojny zbudowane z bloków żelbetowych należą do najbardziej stabilnych i długowiecznych konstrukcji brzegowych. Ze względu na swój znaczny ciężar, elementy składające się na taką grotę wymagają istnienia odpowiednich warunków gruntowych oraz właściwego posadowienia. Przykład grodzy składającej się z elementów żelbetowych pokazano na rysunku 4.

Rubble-mound groynes and groynes built of sand-filled geobags

Rubble-mound groynes are widely applied coastal protection structures. Buduje się je jako luźne kopce z kamieni lub jako kopce z różnych jednostek pancernych, np. tetrapodów. Często są to konstrukcje mieszane, wzmocnione wewnątrz ścianką szczelną. Są one masywne, trwałe i nieprzepuszczalne. W porównaniu z grotami stalowymi, betonowymi i drewnianymi groty gruzowe mają tę przewagę, że lepiej rozpraszają energię fal i prądów morskich.

Groeny zbudowane z ułożonych w stosy worków wypełnionych piaskiem lub ziemią powinny być traktowane jako środek ochrony krótkoterminowej. Konieczne jest zastosowanie dodatkowych środków ochronnych, szczególnie przy czole grodzy. Pod workami należy stosować specjalną włókninę filtracyjną w celu zmniejszenia osiadania na miękkim dnie. Ten typ grot wymaga dużych worków (cięższych niż 50 kg), mimo że duże worki są trudniejsze w obsłudze i wymagają napełniania na miejscu.

Przykładowe przekroje grot z worków z nasypem gruzowym i wypełnionych piaskiem pokazano na rysunku 2.

• Groeny jako ochrona brzegu
• Pogorszone groble
• Twarde konstrukcje ochrony brzegu
• Człowiecze przyczyny erozji brzegu
• Naturalne przyczyny erozji brzegu
• Radzenie sobie z erozją wybrzeża
• Akrecja i erozja dla różnych typów wybrzeża
• Bramochrony portowe i erozja wybrzeża
• Zarządzanie linią brzegową
• Stabilność falochronów i umocnień brzegowych
• Geosystemy wypełnione piaskiem w inżynierii wybrzeżafilled geosystems in coastal engineering

• Inne artykuły tego autora zobacz Category:Articles by Zbigniew Pruszak
• Przegląd wypowiedzi tego autora zobacz Special:Contributions/Pruszak ZBIGNIEW

.