Permeability of rubble mound breakwaters and its effect on wave overtopping
Translated title
Permeabilitet af stenkastningsmoler og dets indflydelse på bølgeoverskyl
Authors
Lund, Mathias Wilsfort ; Houe, Mikkel
Term
4. term
Education
Publication year
2023
Submitted on
2023-06-14
Pages
100
Abstract
Dette speciale undersøger, hvordan permeabiliteten af klippearmerede stenkastningsmoler (rubble mound breakwaters) påvirker bølgeovertopning. De gældende retningslinjer for overtopping benytter ruhedsindflydelsesfaktoren (γf) og antager kerner som enten helt uigennemtrængelige eller helt gennemtrængelige, hvilket udelader mellemniveauer og kan føre til overvurderede overtoppingsmængder. Projektet gennemfører omfattende laboratorieforsøg i lille skala på fem forskellige lagopbygninger med varierende permeabilitet for at kvantificere, hvordan strukturens permeabilitet påvirker den ruhedsfaktor, der er relevant for overtopping (γP*), inden for realistiske intervaller af bølgehældning og relativ frihøjde. Derudover udføres CFD-simuleringer af regulære bølger på to af de testede modeller for at sammenholde numeriske og fysiske resultater. Forsøgene viser, at eksisterende retningslinjer markant overvurderer γP* for strukturer med uigennemtrængelige kerner, og der anbefales at fjerne den skarpe skelnen mellem uigennemtrængelige og gennemtrængelige kerner for klippearmerede moler for at øge nøjagtigheden af overtoppingsestimater. De numeriske beregninger reproducerede vandoverfladens bevægelser godt, men afveg i de målte overtoppingsvolumener; det begrænsede numeriske datagrundlag indikerede kun en lille og inkonsistent indflydelse af kernepermeabilitet. Samlet peger arbejdet på behovet for at forfine designmetoder, så de bedre håndterer mellemniveauer af permeabilitet i stenkastningsmoler.
This thesis investigates how the permeability of rock-armoured rubble mound breakwaters influences wave overtopping. Current design guidance for overtopping uses a slope roughness influence factor (γf) and treats cores as either fully impermeable or fully permeable, leaving no intermediate options and potentially overestimating overtopping rates. The study conducts extensive small-scale laboratory tests on five layer configurations with varying permeability to quantify how structural permeability affects the roughness factor relevant for overtopping (γP*), across practical ranges of wave steepness and relative freeboard. It also includes CFD simulations of regular wave series on two tested models to compare numerical and physical results. The experiments indicate that existing guidelines substantially overestimate γP* for structures with impermeable cores, and the thesis recommends removing the strict distinction between impermeable and permeable cores for rock-armoured breakwaters to improve overtopping predictions. The numerical model reproduced surface elevations well but did not match measured overtopping volumes; the limited numerical dataset showed only a small and inconsistent influence of core permeability. Overall, the work highlights the need to refine overtopping design methods to better account for intermediate permeability in rubble mound breakwaters.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Keywords
Documents