Odredjivanje starosti podzemnih voda

Fakultet građevinarstva,arhitekture i geodezijeSveučilište u SplituLUKE I POMORSKE GRAĐEVINE2011/2012PROFESOR: Prof.dr.sc Mijo Vranješ, dipl. ing. građ.ASISTENTICA: Morena Galešić, mag.ing.aedif

Konzultacije PONEDJELJAK: 14-16 h, Druge dane najaviti mailom ako imate pitanja Ured: u prizemlju zgrade B Email: mgalesic@gradst.hrLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-2/49

Osnovni pojmovi Val – deformacija površine mora(vode)Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-3/49

Osnovni pojmovi valovi kratkih perioda:kapilarni (T=0,01-0,1s) vjetrovni (T=1-14 s)valovi od brodova (T=0,8 – 2,0s) valovi dugih perioda:plimni valovi (T=nekoliko sati) tsunami (T=5 min – 1h)seše (T=15min – nekoliko sati)olujni valovi (T=0,5 – 60 min) Naučestaliji i ujedno mjerodavni za analizu i projektiranje –vjetrovni valoviLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-4/49

Osnovni pojmovi Vjetrovni val Trajanje – ukupnovrijeme djelovanja vjetra Brzina vjetra Razgon(fetch) – slobodnahorizontalna udaljenost usmjeru djelovanjaLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-5/49

Osnovni pojmovi GLAVNE KARAKTERISTIKE VJETRA:SmjerUčestalostIntenzitetRUŽA KOMPASANNNWNWNNENEWNWENEObično postoji 8 podjela vjetrova,s obzirom na smjer(rjeđe 16, ponekad i 32)WWSWSWSEEESESSWSSSELuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-6/49

Osnovni pojmovi VJETROVI AKTUALNI U NAŠEM PODRUČJU:Smjer vjetra određen je pravcem iz kojeg vjetarpuše. Intenzitet se mjeri jedinicom brzine (m/s.km/h, čvor,mph – mile per hour).NW (maestral)N (tramontana)NE (bura)ili gregom/s km/h čvor mph1 3,6 1,944 2,237W (povenat)E (levanat)Razlikuju se DOMINANTNI VJETAR – s najvećomučestalošću, i VLADAJUĆI VJETAR – nnajvećim intezitetom (jakosti).Za projektiranje pomorskih objekata uzima sevladajući vjetar, ali gleda se i učestalost(plaže)SW (lebi ć)grbinS (oštro)SE (jugo)Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-7/49

Beaufort-ova ljestvicabofora naziv vjetra učinak vjetra na kopnu učinak vjetra na moru slika brzina vjetra0 tišinaDim se diže vertikalno u vis, zastave ilišće su nepomičnipovršina vode kao ogledalodo 0.3 m/sdo 1 km/h1 lahorvjetrulja se ne pokreće, može mu serazaznati smjer prema dimu koji sepodižemreškanje vode0.4 - 1.5 m/s1 - 5 km/h2 povjetaracvjetrulja se pokreće, lišće treperi,svilena zastava lepršamali valići, kreste valića su još prozirne ine lome se1.6 - 3.3 m/s6 - 11 km/h3 slab vjetarlišće zajedno s grančicama seneprekidno njiše i šušti, zastava lepršaveći valići, kreste valića se počinju lomiti3.4 - 5.4 m/s12 - 19 km/h4 umjeren vjetardiže prašinu, suho lišće i papir s tla;zastavu drži ispruženu, njiše manjegranemali valovi, bijele krijeste na vrhovimavalova5.5 - 7.9 m/s20 - 28 km/h5umjereno jakvjetarnjiše veće lisnate grane a i čitava malastablaumjereni valovi, puno bijelih krijesti navrhovima valova8.0-10.7 m/s29 - 38 km/h6 jak vjetarsvijaju se velike grane, teško je nositiotvoren kišobran, telefonske žicezviždeveliki valovi se formiraju, brijele krijestesu posvuda10.8-13.8m/s39 - 49 km/hLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-8/49

Beaufort-ova ljestvica7 vrlo jak vjetarnjiše se neprekidno veće lisnatodrveće, hodanje protiv vjetra jeotežanovjetar počinje otpuhivati pjenu savalova niz vjetar13.9-17.1m/s50 - 61 km/h8 olujni vjetarnjiše čitava stabla i lomi velike grane;sprečava svako hodanje protiv vjetra.umjereno visoki valovi velike dužine,krijeste valova se lome kružno, vjetarnosi pjenu17.2-20.7m/s62 - 74 km/h9 olujapomiče manje predmete i baca crijep,čini manje štete na kućama i drugimobjektimavisoki valovi, guste pruge pjene nizvjetar, smanjena vidljivost20.8-24.4m/s75 - 88 km/h10 jaka olujaobara drveće i čupa ga s korijenjem; činiznatne štete na zgradamavrlo visoki valovi sa velikim visećimkrijestama, skoro cijela površina jebijela24.5-28.4m/s88-102 km/h11 teška olujačini teške štete, na većem područjudjeluje razornoextremno visoki valovi, sva površinabijela od pjene, vidljivost jako smanjena28.5-32.6m/s103-117km/h12 orkan opustoši čitav jedan krajzrak je ispunjen sa kapljicama vode ipjenom, cijela površina bijena, jako malavidljivost32.7-36.9m/s118-133km/hLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-9/49

Valna kinematikazLOv zS.R.MHycx-zezv xDD+(-z)Putanja česticez=-DDNOLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-10/49

Valna kinematika PRISTUP:DETERMINISTIČKI PRISTUPSTATISTIČKI PRISTUPSPEKTRALNI PRISTUP DETERMINISTIČKI PRISTUP – zahtjeva jasnodeterminirane podatke koji zanimaju inženjera za daljni procesanalize djelovanja i konačno dimenzioniranja pojedinihobjekata, i to su:Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-11/49

Valna kinematika VALNE(DETERMINISTIČKE) TEORIJEVeličina amplitude Red teorije Naziv i autor teorije1) Valovi malih amplituda H/L 150 H Airy (1845)Trohoidalna, Gerstner (1802.),Stokes 2. reda (1880.),Stokes 3. redaStokes 4. reda Stokes 5. reda2 Valovi konačnih amplituda iPrvog reda ili linearnavišeg reda ili nelinearnaKoncidalna 1. reda, Korteweg i De Vries(1895.),Knoidalna 2. reda, Hiperbolična (1968.)Iwagaki,Soliterna (1872.) Businesque,Teorija strujne funkcije (1973.)DeanLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-12/49

Valna kinematikaLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-13/49

Podsjetnik: hiperbolne funkcije sinh xex e2 x cosh xex e2 xLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-14/49

Podsjetnik: hiperbolne funkcije tanh xeexx e e x x ctgh xeexx e e x xLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-15/49

Valna kinematika VAŽNO! Čestice mora se ne kreću pravocrtno sa smjeromvala, već se gibaju u eliptičkoj putanji. Val predstavljausmjereno gibanje energije a ne mora!Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-16/49

Valna kinematika Putanje čestica u različitim područjima moraa) DUBOKO MORE b) SREDNJE MORE c) PLITKO MOREL L=D L=DHB B BA A A1D / L >2Lz 2DNOD D DDNODNO1D / L

Zadatak za vježbu Val perioda T= 7 sec kreće se prema obali iznad jednolikonagnutog dna od dubine D 1 = 188 m do dubine D 2 = 3 m. Potrebno je izračunati odgovarajuće brzine C i valne duljine Lza zadane dubine D1 i D2 prema teoriji malih amplituda.Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-18/49

Zadatak za vježbuLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-19/49

Zadatak za vježbuSlijedi da je valnu duljinu potrebno dobiti iterativno:2gT 2DL tanh ....2 L 21 gT 2DLd tanh ...2 L022 gT 2DLd tanh Ld 36,4m12 Ld Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-20/49

Deformacije vala H = H o·K r·K s·K f·K refl ≈ H o·K r·K s• deformacija valova na nagnutom dnu zbog smanjenja dubine(“shoaling” efekt)• deformacija valova uslijed trenja s dnom• difrakcija valova• lom valova• refrakcija valova (kad valovi nailaze koso na izobate)Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-21/49

Deformacije vala deformacija valova na nagnutom dnu zbog smanjenja dubine(“shoaling” efekt)KS1c cg0 2c ncgg0Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-22/49

Deformacije vala deformacija valova na nagnutom dnu zbog smanjenja dubine(“shoaling” efekt)Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-23/49

Deformacije vala difrakcija valovaLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-24/49

Deformacije vala lom valaPhoto credit: http://pro.corbis.com.Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-25/49

Deformacije vala refrakcijaExample of water wave refraction at Allenhurst, Lock Arbour, AsburyPark, 1987.Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-26/49

Refrakcija Refrakcija je deformacija valova na nagnutnom dnu kada oninailaze koso(≠0) na izobate morskog dna Manifestira se promjenom smjera rasprostiranja valova iparametara vala.Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-27/49

Plan refrakcije Sastoji se od grebenova valova i zraka (ortogonala) – okomicana grebenoveLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-28/49

Plan refrakcije Grafička metoda - Snellov zakonKRBBcoscos0 0Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-29/49

Plan refrakcije Grafička metoda - Snellov zakonLl sinLsin2 12 1sinL C T C sinL C TC1 1 1 12 2 2 2Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-30/49

Zadatak za vježbuLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-31/49

Zadatak za vježbuF=25,3 kmv(m/s) – očitati sa ruže vjetrovaH0 i T0 - očitati iz Groen-Dorestein dijagramaLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-32/49

Zadatak za vježbuLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-33/49

Difrakcija vala Djeluje najčešće u kombinaciji s refrakcijom Transformacija zbog prepreke(a)Zona valovanjaZona sjeneZrake valovaZrakeGrebeniValobranGrebeni valovaLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-34/49

Difrakcija vala Djeluje najčešće u kombinaciji s refrakcijom Transformacija zbog prepreke(a)Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-35/49

Difrakcija vala Proračuni komplicirani, pa su rješenja dali pojedini autori(Dean, Goda etc...) u obliku dijagrama:Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-36/49

Difrakcija vala Postupak očitanja koeficijenta difrakcije:Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-37/49

Difrakcija vala Postupak očitanja koeficijenta difrakcije:H H K K KB 0 r s dβr/LΘLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-38/49

Difrakcija vala – Zadatak za vježbu Razmotriti niz valovaperioda 9 s koji sepribližavaju lukobranu takoda je kut prilaska na čelulukobrana (Θ) jednak 75º.Dubina mora u zavjetrinilukobrana10 m. Odreditivisinu vala pri kutu (β=45º)od lukobrana i udaljenosti90 m od čela lukobrana akoje upadna visina vala načelu 2,4m.Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-39/49

Lom vala Kriterij Stokes-a: Povećanjem visine vala brzina čela valapostaje bliska brzini vala, zbog čega val postaje nestabilan ilomi se.H o1 Duboko more 0.142 Lo 7max Plitko moreH 1 2D L 7 Lmax Srednje more H 1 2D tgh L 7 L maxLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-40/49

Dijagram za Hb=f(T,d)Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-41/49

Lom vala Lom vala se najčešće klasificira kao prelijevanje, prebačenilom, urušavanje(rušenje) i nadiranje. Formacija jednog odoblika ovisi o bezdimenzionalnom parametru β:Hb2gT mVisina valaprilikom slomaNagib podloge , s pretpostavkomda je konstantan na potezu odnekoliko valnih duljinaLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-42/49

Lom vala Prelijevajući valovi su karakterizirani prelijevanjem pjene odvrha vala prema naprijed. Javljaju se u dubokom moru ili nablagom nagibu plaže. Obično za β>5Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-43/49

Lom vala Prebačeni lom vala se javlja na relativno strmijim nagibimaplaže. Karakterizirani su dobro definiranim mlazom vode kojise kreira od vrha vala i pada na površinu ispred lica vala.Ovakvi lomovi se formiraju za 0,1

Lom vala Nadirući valovi se javljaju na manje-više strmim obalama gdjepostoji značajnija refleksija i formira se pjena blizu površinesame obale. Obično za β

Lom vala Urušavajući valovi se pjene niže prema dnu samog vala ipredstavlja prelazni loma vala između prebačenog loma inadiranja, za 0,1Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-46/49

Lom vala Izračunlomavala(mjestaloma) naosnovudijagrama:Luke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-47/49

Lom vala Shematski prikaz loma na obalu poznatog nagiba - mLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-48/49

Lom vala - Zadatak Dubokovodni val visine 4,2 m i perioda 10 s ulazi u plićinu sazanemarivom refrakcijom i lomi se o obalnu padinu nagiba1:20. Odrediti visinu vala i dubinu mora neposredno prije lomavala.29,8110L0 156,2m2H'04,2Za odnos 0,026; i za nagib m = 0,05 se očita:L 156,2HH'b0d1,5 i 0,03L0 0H 6,3mbd 4,686mLuke i pomorske građevine 2011/2012 17.5.2012.-49/49