Wellenbewegung an und in einem geschütteten Wellenbrecher - Laborexperimente im Großmaßstab und theoretische Untersuchungen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist eine umfassende Beschreibung der Wellenbewegung und Ausbreitung an und in einem geschütteten Wellenbrecher auf der Grundlage großmaßstäblicher Modellversuche im Großen Wellenkanal, Hannover und einfacher theoretischer Modelle. Der Wellenbrecher wurde in fünf Bereiche unterteilt. In jedem Bereich wurden die Wasserspiegelauslenkungen und ggf. die Porenwasserdruckoszillationen untersucht. Deren Beschreibung setzt sich zusammen aus einem linearen theoretischen Modell und einem empirischen Ansatz für die nichtlinearen Einflüsse. Darüber hinaus wurden die Unsicherheiten dieser halbempirischen Ansätze und deren Übertragbarkeit bestimmt. Es wurden lineare theoretische Modelle zur Beschreibung (a) der Wellenbewegung über rauhen teildurchlässigen Böschungen, (b) der Wellenausbreitung in homogenen, porösen Medien und (c) der gesamten Energiedissipation am und im Bauwerk entwickelt. Die wichtigsten hydraulischen Prozesse, die in den 5 Bereichen des Wellenbrechers untersucht wurden: 1. Vorstrand: lokale Wellenhöhen im Nahfeld (Shoaling und Wellenreflexion) 2. auf der Böschung: Wellenbewegung über der Bauwerksböschung (Wellenauflauf, Wasserspiegelverlauf und Druckverteilung) 3. unter der Böschung: Wechselwirkung zwischen externen und internen Strömungen (Wellenauflauf auf den Böschungsschichten, Wasserspiegelgradienten und internes Wellenbrechen, Druckverteilung und maximale Druckgradienten, Lufteintrag) 4. Kernbereich: Wellenausbreitung im Kern 5. Hafen: Wellentransmission und gesamte Energiedissiaption
The main objective of this thesis is a comprehensive description of the wave motion and wave propagation at and inside a rubble mound breakwater which have been investigated in large scale model tests in the Large Wave Flume, Hannover. The cross section of the rubble mound breakwater has been subdivided into 5 sections, the water surface elevations and if possible the pore pressure oscillations have been studied in each section. The description of the hydraulic processes in each section consists of a linear theoretical model and an empirical approach for the nonlinear effects. Furthermore, the uncertainties and the applicability of these semiempirical approaches have been determined. Linear theoretical models have been developed for: (a) the wave motion on a rough permeable slope, (b) the wave propagation inside homogeneous porous media and (c) the total wave energy dissipation at and inside the breakwater. The most important hydraulic processes investigated are listed below for the 5 breakwater sections: 1. foreshore: local wave height in the near field (wave reflection and wave shoaling) 2. on the seaward slope of the breakwater: wave motion on the slope (wave run-up, water surface elevations and pressure distribution) 3. under the seaward slope of the breakwater: interaction between external and internal flow (wave run-up on different breakwater layers, water surface gradients and internal wave breaking, pressure distribution and pressure gradients, air entrainment) 4. breakwater core: wave propagation inside the core 5. harbour: wave transmission and total wave energy dissipation
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