CERCETĂRI PRIVIND INFLUENȚA VALURILOR ASUPRA ... · înțelegerea sistematică și complexă a fenomenului de propagare a valurilor în zona de lângă țărm (nearshore) și impactul

UNIVERSITATEA MARITIMĂ DIN CONSTANȚA

ȘCOALA DOCTORALĂ DE INGINERIE MECANICĂ ȘI MECATRONICĂ

TEZĂ DE DOCTORAT

CERCETĂRI PRIVIND INFLUENȚA

VALURILOR ASUPRA MORFODINAMICII

LITORALULUI ROMÂNESC

WAVE INFLUENCE RESEARCHES ON

ROMANIAN SEASIDES MORPHODYNAMIC

REZUMAT

Autor: Ing. Iulia-Alina ANTON

Conducător de doctorat: Prof.Dr.Ing. Dumitru DINU

CONSTANȚA

2019

CUPRINSUL REZUMATULUI TEZEI DE DOCTORAT

1


CUVÂNT ÎNAINTE ............................................................................................................................. 3

CUPRINSUL TEZEI DE DOCTORAT ............................................................................................. 5

INTRODUCERE................................................................................................................................... 9

CADRU GENERAL ......................................................................................................................... 9

MOTIVAȚIA ȘI OBIECTIVELE CERCETĂRII ...................................................................... 10

STRUCTURA TEZEI .................................................................................................................... 11

PREZENTAREA SINTETICĂ A CAPITOLELOR ....................................................................... 13

TEZEI DE DOCTORAT .................................................................................................................... 13

Capitolul 1 Generalități privind zona costieră ............................................................................. 13

Capitolul 2 Sisteme de protecție costieră ...................................................................................... 14

Capitolul 3 Hidrodinamica și geomorfologia țărmului românesc .............................................. 16

Capitolul 4 Modelarea dinamicii zonei costiere ........................................................................... 17

Capitolul 5 Validarea experimentală a modelului numeric ........................................................ 20

Capitolul 6 Aplicarea modelului spectral pentru studiul interacțiunii dintre valuri și litoralul

românesc în zona Mangalia ............................................................................................................ 22

CONSIDERAȚII FINALE ................................................................................................................. 29

C1. DISCUȚII ASUPRA STUDIILOR TEZEI DE DOCTORAT ............................................. 29

C2. CONTRIBUȚII PERSONALE ȘI ELEMENTE DE ORIGINALITATE .......................... 32

C3. PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE ULTERIOARĂ ........................................................ 36

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ ......................................................................................................... 37

ANEXA A.1.LISTA LUCRĂRILOR PUBLICATE DE AUTORUL TEZEI DE DOCTORAT . 39

Lucrarea se extinde pe 202 pagini și cuprinde 155 figuri, 8 tabele, 1 anexă și 111

referințe bibliografice. În rezumatul de față, numerotarea titlurilor, formulelor, tabelelor,

figurilor și referințelor corespunde cu cea folosită în teza de doctorat.


2

CUVÂNT ÎNAINTE

3

CUVÂNT ÎNAINTE

Lucrarea de față abordează una din probleme internaționale cu care se

confruntă zona costieră: prevenirea eroziunii costiere. Eroziunea costieră apar în

urma interacțiunii valurilor cu uscatul ceea ce necesită o abordare cât mai

sistematică și analizată de specialiști din mai multe domenii. Domeniul principal

de studiu cu care se îmbină prezenta teză de doctorat este Hidrodinamica Costieră

ce se dezvoltă din Mecanica Fluidelor. Studiile din această lucrare duc la o

îmbunătățire a unui model operațional de valuri pentru Marea Neagră, mai exact

pentru sectorul sudic corespunzător litoralului românesc și contribuie la

înțelegerea temeinică a proceselor pe care le descriu valurilor și care afectează

morfodinamica litoralului românesc.

Pentru ceea ce am reușit să obțin în prezenta lucrare țin să le mulțumesc

profesorilor care mi-au oferit sprijin și încredere în ceea ce pot face. Astfel,

recunoștința mea profundă se îndreaptă către conducătorul științific, domnul

profesor Dumitru DINU, pentru susținere, sprijin și permanenta sa încredere pe

care mi-a acordat-o de-a lungul cercetării mele în calitate de doctorand. Vreau să

vă mulțumesc în special pentru sfaturile și discuțiile purtate ce m-au făcut să mă

simt unul din studenții privilegiați care v-au avut ca și coordonator științific.

În aceeași măsură doresc să îi mulțumesc și doamnei profesor abilitat

Liliana RUSU pentru răbdarea și timpul pe care mi l-a acordat. O mare parte din

succesul prezentei teze vi-l datorez întrucât ați avut răbdarea și deschiderea să-mi

clarificați numeroasele neînțelegeri în domeniul Ingineriei Costiere și să mă

îndrumați ori de câte ori am avut nevoie.

Totodată îmi exprim recunoștința și față de membrii comisiei de îndrumare

a lucrării pentru sfaturile și sugestiile oferite de: Mariana PANAITESCU,

Iordan NOVAC și Darie TUDOR. Față de doamna profesor Mariana

CUVÂNT ÎNAINTE

4

PANAITESCU îmi exprim gratitudinea pentru răbdarea, înțelegerea și sprijinul

care mi le-a oferit atât în calitate de student cât și de coleg de-a lungul anilor de

studiu. Domnului Iordan NOVAC îi mulțumesc pentru încrederea necontenită

de-a lungul anilor de studii.

Mulțumirile mele sunt adresate și colectivului din cadrul Școlii doctorale

pentru sprijinul acordat în timpul anilor de elaborare a tezei de doctorat.

Recunoștința mea se îndreaptă și către conf. dr. ing. Ion OMOCEA, prof.

dr. ing. Eugen RUSU, prof. dr. ing. Daniel CONDURACHE și conf. dr. ing.

Viorel PANAITESCU, care m-au onorat, în calitate de președinte, respectiv

referenți științifici, în cadrul comisiei de doctorat.

Aș vrea să mulțumesc și conducerii Universității Maritime din Constanța,

reprezentată de dl. rector prof.dr.ing. Cornel PANAIT pentru susținerea

materială în realizarea acestei teze de doctorat.

Acuratețea și îmbunătățirile aduse prezentei teze nu au fost posibile fără

ajutorul dl. Vlad RĂDULESCU de la Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare

pentru geologie și geoecologie marină GeoEcoMar, colectivului condus de dr.

Simion NICOLAEV din cadrul Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare

Marină „Grigore Antipa” și dl. Dumitru ANDRESCU de la Direcția

Hidrografică Marină prin seturile de date oferite, cărora le mulțumesc și pentru

susținere.

În final, aș vrea să mulțumesc familiei, în special soțului meu pentru sprijin

și celor apropiați pentru toată încrederea și susținerea oferită. Motivația și suportul

lor au făcut ca acest lucru să se întâmple și mai mult decât atât, într-un mod plăcut.

Sunt foarte recunoscătoare pentru tot ce ați făcut pentru mine.

Constanța, Martie 2019

Ing. Iulia-Alina ANTON

CUPRINSUL TEZEI DE DOCTORAT

5


CUPRINS

CUVÂNT ÎNAINTE

INTRODUCERE

CADRU GENERAL

MOTIVAȚIA ȘI OBIECTIVELE CERCETĂRII

STRUCTURA TEZEI

CAPITOLUL 1

GENERALITĂȚI PRIVIND ZONA COSTIERĂ

1.1. Diviziunea morfologică a zonei costiere

1.2. Agenții și procesele de modelare a litoralului

1.2.1. Valurile

1.2.2. Mareele

1.2.3. Curenții

1.2.4. Procesul de eroziune costieră

1.2.5. Procese de acumulare

1.3. Relieful de abraziune

1.3.1. Falezele

1.3.2. Platformele de abraziune

1.4. Formele de acumulare

1.4.1. Plajele

1.4.2. Cordoanele litorale

1.4.3. Dunele de nisip litorale

1.4.4. Câmpiile litorale tidale, mlaștinile și mangrovele

1.5. Tipuri de țărmuri

CAPITOLUL 2

SISTEME DE PROTECȚIE COSTIERĂ

2.1. Privire de ansamblu a tipurilor de protecție costieră

2.2. Managementul zonei costiere

2.3. Menținerea liniei costiere cu ajutorul structurilor

2.4. Protecții mixe ale zonei costiere/țărmului

2.5. Protecția țărmului - Lucrări de înnisipare

2.6. Soluții de management

2.7. Protecția împotriva inundațiilor

CAPITOLUL 3

HIDRODINAMICA ȘI GEOMORFOLOGIA ȚĂRMULUI ROMÂNESC

3.1. Zona costieră românească

3.1.1. Geomorfologia zonei costiere

3.1.2. Caracteristicile batimetrice si hidrologice ale zonei de larg


6

3.1.3. Activitățile umane

3.1.4. Biodiversitatea, peisajul și patrimoniul cultural

3.2. Factorii de mediu care influențează procesele costiere

3.2.1. Regimul mareic

3.2.2. Variațiile nivelului mării

3.2.3. Vânturile

3.2.4. Valurile

3.2.5. Curenții și circulația generală a apei

3.2.6. Temperatura, umiditatea și precipitațiile

3.2.7. Aportul și transportul de sedimente

3.3. Principalele influențe asupra schimbării viitoare

3.3.1. Modificarea nivelului mării

3.3.2. Furtunile

3.3.3. Temperatura

3.3.4. Precipitaţiile

3.3.5. Influențele antropice

CAPITOLUL 4

MODELAREA DINAMICII ZONEI COSTIERE

4.1. Ecuațiile de bază în dinamica maselor de apă

4.1.1. Conservarea volumului (masei de apă) și a conținutului de sare. Bilanț termic

4.1.2. Conservarea impulsului și energiei

4.2. Circulația marină activată de vânt

4.2.1. Generarea și propagarea valurilor

4.2.2. Stratul Ekman

4.2.3. Curgerea geostrofică

4.3. Modelarea numerică a valurilor

4.3.1. Modelele de generare a valurilor primare, secundare și terțiare

4.3.2. Abordarea nestructurată a rețelei

4.4. Software-ul MIKE 21 pentru modelarea dinamicii costiere

4.4.1. Ipotezele modelului

4.4.2. Ecuații generale

4.4.3. Metode numerice

4.4.4. Condiții inițiale

4.4.5. Condițiile la limită

4.4.6. Parametri de ieșire

CAPITOLUL 5

VALIDAREA EXPERIMENTALĂ A MODELULUI NUMERIC

5.1. Caracteristicile modelului de studiu

5.2. Dezvoltarea rețelei de calcul

5.2.1. Geometria domeniulu

5.2.2. Condițiile la limită


7

5.2.3. Generarea rețelei

5.2.4. Date batimetrice

5.3. Dezvoltarea seriilor de timp pentru predicția valurilor

5.3.1. Date obținute de pe platforma EMODNET

5.3.2. Pregătirea datelor de vânt

5.3.3. Date măsurate

5.4. Condițiile la limită și parametri folosiți în cadrul simulării

5.5. Rezultatele calibrării

5.6. Rezultate și discuții

CAPITOLUL 6

APLICAREA MODELULUI SPECTRAL PENTRU STUDIUL INTERACȚIUNII

DINTRE VALURI ȘI LITORALUL ROMÂNESC ÎN ZONA MANGALIA

6.1. Considerații generale

6.2. Analiza temporală

6.2.1. Analiza lunară

6.2.2. Analiza sezonieră

6.3. Analiza spațială

6.3.1. Analiza pe întreaga zonă și analiza sezonieră

6.3.2. Analiza zonelor din apropierea țărmului

6.3.3. Analiza seriilor de puncte

6.4. Discutarea rezultatelor

CONSIDERAȚII FINALE

C1. DISCUȚII ASUPRA STUDIILOR TEZEI DE DOCTORAT

C2. CONTRIBȚII PERSONALE ȘI ELEMENTE DE ORIGINALITATE

C3. PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE ULTERIOARĂ

BIBLIOGRAFIE

ANEXA A.1. LISTA LUCRĂRILOR PUBLICATE DE AUTORUL TEZEI DE

DOCTORAT


8

INTRODUCERE

9

INTRODUCERE

CADRU GENERAL

Procesele hidrodinamice care au loc în mediul marin sunt generate de fenomenele

complexe de interacțiune dintre mare și atmosferă. Din această cauză, evoluția sistemelor de

predicție a fenomenelor întâlnite de-a lungul litoralului avansează cu anumite restricții.

Restricțiile se datorează în primul rând datelor din teren care sunt dificil de obținut în mediul

marin.

Valurile apar în urma interacțiunii vântului cu suprafața mării. Pentru o predicție cât

mai apropiată de realitate sunt necesare date de-a lungul timpului. Obținerea acestor date,

pentru valuri, necesită aparatură performantă și constituirea unei baze de date.

La momentul actual, litoralul românesc nu beneficiază de multe măsurători în teren

pentru parametri valurilor. Sunt necesare aceste măsurători pentru obținerea unui model care

să prevadă fenomenul de eroziune costieră ce se intensifică și amenință zonele locuite. În

imaginile de mai jos se pot observa efectele negative ale eroziunii costiere care apar pe litoralul

românesc.

Figura 0.1. Efecte ale eroziunii în zona Eforie Figura 0.2. Urme ale unei vechi construcții când

plajele erau mai late

Plajele nu au rol doar turistic și terapeutic, rolul lor principal este de a stabiliza zona și

de a opri avansarea valurilor până la zonele construite. Acestea se formează atât natural, cât și

artificial, prin aducerea nisipului din mare, sau din alte zone, cu o granulație asemănătoare.

INTRODUCERE

10

Totuși la baza amplasării unor plaje artificiale stau de asemenea, multe studii hidrodinamice și

morfodinamice. O greșeală sau o predicție inadecvată poate duce la schimbări care pot modifica

zonele naturale, odată cu trecerea anilor. Schimbările apar în special asupra biotei marine și

terestre, cât și asupra construcțiilor din zonă.

Acestea fiind spuse, se poate observa că studiile asupra hidrodinamicii și morfologiei

zonei costiere au un caracter multidisciplinar și complex, iar principala direcție de cercetare

este relaționată cu Mecanica Fluidelor ce descrie Hidrodinamica Costieră, fiind teme

caracteristice domeniului Ingineriei Mecanice. Prezenta lucrare abordează pe alocuri pe lângă

aceste domenii și partea de Ingineria mediului.

Ținând cont de acestea, în cadrul acestei teze de doctorat am realizat un model pentru

stabilirea efectelor care apar în timpul furtunilor asupra morfodinamicii costiere cu serii de date

obținute din teren. Am folosit ulterior acest model pentru a compara diferențele ce apar între

sezonul rece și cald asupra profilelor de plajă.

De asemenea ținând cont că în cadrul ingineriei costiere cei mai mulți termeni sunt

cunoscuți sub denumirea din altă limbă decât cea română (spre ex. offshore sau valuri swell –

din engleză) s-a păstrat și denumirea cea mai uzuală pentru identificarea și înțelegerea

proceselor descrise.

MOTIVAȚIA ȘI OBIECTIVELE CERCETĂRII

Obiectivul general al studiilor realizate în cadrul prezentei teze de doctorat este

înțelegerea sistematică și complexă a fenomenului de propagare a valurilor în zona de lângă

țărm (nearshore) și impactul acestora asupra unor zone ale litoralului românesc.

Obiectivele specifice ce pot fi analizate în cadrul studiilor prezente se bazează pe:

Stabilirea în detaliu a fenomenelor ce intervin în modificările morfodinamice a

litoralului românesc. În această etapă mi-am propus să stabilesc ecuațiile și mărimile

fizice care descriu modelurile de propagare a valurilor folosite la ora actuală în

cadrul numeroaselor modele matematice;

Stabilirea principalelor sisteme de protecție costieră care au un impact semnificativ

asupra proceselor morfodinamice din zona costieră, cu identificarea acestora în

teren pentru o analiză corespunzătoare;

Identificarea condițiilor de val și vânt pentru bazinul Mării Negre cu date provenite

din modele numerice, de la stații de măsurare a parametrilor de valuri amplasate în

INTRODUCERE

11

zonă și de la măsurători din satelit. Datele vor fi analizate meteorologic pentru o

analiză corespunzătoare a diferențelor dintre cele 2 sezoane (cald și rece);

Adaptarea unui model spectral al valurilor pentru condițiile de pe litoralul românesc

cu ajutorul programului MIKE pentru realizarea unor predicții de valuri, în zona

sudică a litoralului românesc;

Analiza modificărilor ce apar asupra din punct de vedere morfodinamic și

hidrodinamic asupra profilelor de plajă.

STRUCTURA TEZEI

Teza de doctorat intitulată Cercetări privind influența valurilor asupra

morfodinamicii litoralului românesc este structurată pe șase capitole, la care se adaugă la

început: Cuvânt înainte și Introducere, și în cele din urmă, Concluziile, Bibliografia și Anexa.

În secțiunea Cuvânt înainte, s-au avut în vedere prezentarea unor referințe scurte cu

privire la cercetările efectuate referitoare la influența valurilor asupra morfodinamicii costiere.

Totodată, au fost enumerate persoanele care au contribuit la elaborarea prezentei teze de

doctorat.

În Introducere sunt prezentate aspectele teoretice ale cercetării abordate din punct de

vedere teoretic și practic în cadrul tezei de doctorat. Astfel, este justificată zona de cercetare

aleasă și sunt prezentate aspectele generale ale eroziunii costiere. Ulterior, au fost stabilite

Motivația și obiectivele cercetării.

Capitolul 1, Generalități privind zona costieră, prezintă particularitățile zonelor

costiere. Aceste caracteristici sunt necesare a fi luate în calcul pentru înțelegerea fenomenelor

care apar de-a lungul zonei costiere.

În Capitolul 2, Sisteme de protecție costieră, sunt descrise sistemele de protecție

tradiționale care au un impact asupra morfodinamicii zonei costiere. Sistemele de protecție au

fost exemplificate și identificate în teren de-a lungul litoralului românesc.

Capitolul 3, Hidrodinamica și geomorfologia țărmului românesc, descrie evoluția

zonei costiere românești cu principalele caracteristici ale acesteia din punct de vedere

morfodinamic și hidrodinamic. Este important pentru prezenta cercetare din domeniul

ingineriei costiere analiza zonei cu toate procesele care intervin, fie ele artificiale sau naturale,

INTRODUCERE

12

pentru identificarea celor mai bune soluții în vederea stabilirii unei protecții adecvate împotriva

valurilor.

Capitolul 4, Modelarea dinamicii zonei costiere, stabilește ecuațiile pe care se

bazează modelarea matematică a hidrodinamicii zonei costiere rezultate din cercetări realizate

de-a lungul timpului. Acest capitol prezintă baza matematică ce se ascunde în spatele

programelor de simulare și predicție a proceselor care intervin în zona costieră. Tot în cadrul

acestui capitol este descris programul de simulare utilizat, MIKE 21, cu ecuațiile pe care se

bazează.

Capitolul 5, Validarea experimentală a modelului numeric, prezintă comparații între

măsurătorile obținute in situ cu rezultatele estimate cu ajutorul programului MIKE 21. În urma

acestor comparații s-au ajustat parametri caracteristici ai zonei costiere și s-a impus folosirea

unor condiții pe frontiere pentru obținerea unor rezultate cât mai precise și apropiate de cele

reale. Rezultatele comparațiilor cu datele de la stația de măsurare întăresc faptul că un astfel de

sistem de predicție numerică poate furniza rezultate de o acuratețe cât mai apropiată de

măsurători din teren. Tot în cadrul acestui capitol a fost realizat domeniul de lucru și au fost

selectate datele necesare pentru validarea modelului.

Capitolul 6, Aplicarea modelului spectral pentru studiul interacțiunii dintre valuri

și litoralul românesc în zona Mangalia, evaluează condițiile de vânt și val din Sudul

litoralului românesc pentru a analiza influența acestora asupra țărmului românesc folosind

modelului obținut în capitolul 5. De asemenea, este prezentată o analiză și o discuție pe

parcursul a mai multor luni pentru a stabili necesitatea unui astfel de sistem de predicție.

Concluziile, ultima parte a tezei de doctorat, sunt sistematizate în trei părți. Concluziile

generale ale cercetării sunt evidențiate, subliniind importanța, modernitatea, complexitatea și

actualitatea aspectelor abordate și rezumând concluziile fiecărui capitol.

Contribuțiile originale ale cercetărilor sunt prezentate conform ordinii de apariție a lor

în lucrare. Mai multe direcții de cercetare viitoare în zona studiată sunt de asemenea, propuse.

Bibliografia este reprezentativă și modernă, conținând documente de referință în

domeniul studiat și este compus din 111 de titluri.

Anexa cuprinde lista de lucrări publicate de autorul prezentei teze de doctorat,

subliniind articole publicate în volume cotate Web Of Science (WOS), naționale și

internaționale a unor evenimente științifice cât și articolele publicate în alte reviste.

PREZENTAREA SINTETICĂ A CAPITELELOR TEZEI DE DOCTORAT

13

PREZENTAREA SINTETICĂ A CAPITOLELOR

TEZEI DE DOCTORAT

Capitolul 1 Generalități privind zona costieră

În cadrul acestui capitol au fost descrise părțile componente ale zonei costiere și

caracteristicile acestora. Zona costieră a fost definită ca limita dintre uscat și mare unde acțiunea

valurilor și a curenților este de mare intensitate (reprezintă circa 0.4 % din suprafața totală a

oceanului). [Rădoane M., 2006]. Litoralul, ca parte componentă a zonei costiere, mai poartă

denumirea și de plajă.

O plajă poate fi împărțită în două mari zone: zona din fața țărmului (foreshore) și zona

din spatele țărmului (backshore). Aceste zone sunt urmate de zona de disipare a energiei

valurilor (shoreface) în componența căreia intră avanplaja (swash zone) și zona de spargere a

valurilor (breaker zone). Ultima zonă, zona de larg (offshore) nu este o zonă bine definită, însă

pornește de la zona de disipare a energiei valurilor până la ape din ce în ce mai puțin adânci.

Ulterior, în cadrul acestui capitol, au fost stabiliți agenții și procesele de modelare a

litoralului, în care rolul principal în modelarea zonei costiere îl au apa mărilor și oceanelor

definită de valuri (valurile generate de vânt și valurile de furtună), mareele (în Marea Neagră

nivelul mareelor este de aprox. 10 cm) și curenții (curenți de derivă litorală și curenți de

întoarcere pe la fund sau pe la suprafață). [Masterplanul Zonei Costiere, 2014]

Un rol important ce intervine în schimbării formei valurilor îl are adâncimea apei, d.

Department of the U.S. Army, 1984, împarte zona de disipare a energiei valurilor în trei tipuri,

în funcție de raportul, R, dintre adâncimea apei și lungimea valurilor: ape adânci, R>0,5, de

tranziție, 0,04<R<0,5 și ape mai puțin adânci, R<0,04. Acest raport stabilește mai departe

ecuațiile ce descriu parametri valurilor.

Schimbările în timp, al țărmului, apar datorită acțiunii proceselor fizice, chimice și

biologice. Efectele directe ale acestor procese sunt reprezentate de eroziunea costieră și

procesele de acumulare. Procesul de eroziune este treptat, episodic și cu toate acestea, ratele de

eroziune ating valori importante care sunt în atenția inginerilor costieri din întreaga lume.

Formele de acumulare sunt reprezentate de plaje, cordoane litorale, dune de nisip, câmpii

litorale tidale, mlaștini și mangrove. Toate aceste aspecte au fost descrise în detaliu în cadrul

acestui capitol. Capitolul se încheie cu tipurile de țărmuri întâlnite în zona costieră, clasificate

diferit în funcție de autori.

PREZENTAREA SINTETICĂ A CAPITOLELOR TEZEI DE DOCTORAT

14

Capitolul 2 Sisteme de protecție costieră

Capitolul 2, Sisteme de protecție costieră, debutează cu înțelegerea rolului principal al

sistemelor de protecție costieră și cu cele mai importante ipoteze stabilite de Mangor K., 2004,

care sunt necesare a fi luate în calcul înainte de stabilirea măsurilor de protecție.

Sistemele de protecție costieră pot fi clasificate în funcție de scopul lor: managementul

zonei costiere (prin stabilizarea dunelor și falezelor), menținerea liniei costiere (pereți de

protecție, consolidări cu pereuri, măsuri de protecție urgente, pereți despărțitori), protecții mixte

ale zonei costiere/țărmului (epiuri, diguri de larg, promontorii, porturi, plaje înalte și golfuri),

protecția țărmului (prin lucrări de înnisipare) și protecția împotriva inundațiilor (diguri, dune

artificiale).

De asemenea, în cadrul acestui capitol, au fost studiate diverse scenarii care includ

câmpuri de epiuri de diferite lungime și goluri între acestea (Fig. 2.17, 2.18, 2.19 și 2.20). În

final s-au concluzionat mai multe aspecte prezentate în cele ce urmează.

În cadrul modelului cu un singur epiu de lungime, mai mică, 200 m, acumularea de nisip

a ajuns până aproape de vârful structurii, dar se dezvoltă ușor de-a lungul părții din amonte a

țărmului, tinzând să fie paralelă cu linia țărmului inițială. La stadiul actual al dezvoltării, acest

tip de structură cu o lungime mai mică protejează o secțiune mai mare de plajă decât celălalt

tip de epiu cu lungimea de 400 m, întrucât epiurile mai lungi captează majoritatea nisipului

aproape de structuri. Deosebirea dintre cele două tipuri de epiuri în ceea ce privește transportul

de sedimente se poate observa în figura 2.17.

Figura 2.17. Rata de transport litoral pentru 2 structuri de tip epiuri: un epiu lung (linia

punctată – roșu) și un epiu mai scurt (linia neîntreruptă – albastru)

[Anton I.A. și alții, 2017]


15

În cazul celor două epiuri de dimensiuni mai mici, evoluția țărmului (acolo unde există

goluri de nisip) este similară cu evoluția observată în cazul epiurilor de dimensiuni mai mari,

adică țărmul se curbează înspre interior în spațiul gol fără a exista un transport de sedimente.

Totodată, cu cât distanța dintre structuri este mai mare cu atât crește eroziunea mai mult,

în timp. În ambele cazuri de epiuri lungi procesul de bypass de la primul epiu nu începe pe

perioada simulării. Astfel, singura evoluție a țărmului care are loc între cele două epiuri este o

curbură inițială a liniei țărmului cu orientare de transport de sedimente zero.

Figura 2.18. (a) Transportul litoral în cazul a 3 epiuri de 200 m și 400 m cu distanța între

ele de 600 m și respectiv, (b) 1200 m [Anton I.A. și alții, 2017]

Figura 2.20. Rata transportului de sedimente în cazul unui singur epiu și în cazul unui

câmp de epiuri [Anton I.A. și alții, 2017]

La ora actuală, sistemele de protecție costieră cele mai folosite sunt descrise în cele ce

urmează, însă ultimele cercetări sunt baze pe noi sisteme de protecție care nu implică structuri

hidrotehnice, protejând atât litoralul cât și mediul marin. [Anton și alții, 2018]

b a


16

Capitolul 3 Hidrodinamica și geomorfologia țărmului românesc

În cadrul acestui capitol este prezentat litoralul românesc din punct de vedere

morfodinamic. Zona costieră românească are o lungime de peste 240 km (243 km sau 244 km)

și este situată în partea vestică a Mării Negre.

Geomorfologia costieră poate fi tratată în două mari unități sau zone: Unitatea Nordică

și Sudică. Aceste două porțiuni de zonă costieră au un bilanț sedimentar diferit și reacționează

în mod diferit la acțiunea principalilor factori de mediu. Cele două zone de pe litoralul românesc

se modifică în funcție de cele două sezoane: cald și rece. Pe perioada caldă, se formează

avandunele (aprilie-decembrie), iar pe perioada iernii se înregistrează o tendință de eroziune

netă (decembrie-aprilie).

Unitatea Nordică este formată din numeroase arii protejate dintre care și un sit Ramsar,

iar în aceste zone intervențiile umane sunt limitate, astfel că această unitate a fost mai puțin

afectată de urbanizarea actuală. Modificările făcute în cadrul acestei unități au afectat cursul

fluviului Dunărea modificând aportul de sedimente [Panin, 1998, Giosan și alții, 1997] La polul

opus, în unitatea Sudică, activitățile economice sunt la mare amploare. Stațiunile litorale au

adus un flux mare de turiști crescând presiunea asupra plajelor românești și în special a falezelor

prin diverse construcții amplasate care au dus la destabilizarea falezelor concomitent cu

acțiunea vântului și valurilor. [Masterplanul Zonei Costiere, 2014]

O importanță deosebită se acordă și poziției țărmului românesc din punct de vedere al

expunerii în vestul Mării Negre. Largul zonei costiere românești este caracterizat de o imensă

platformă continuă de adâncimi mici, iar linia țărmului este expusă la valuri de furtună din

direcția predominantă NE și Est. Această expunere pe direcția NS a zonei la valurile și vânturile

dinspre NE evidențiază faptul că la scară largă, țărmul românesc este expus direct la condițiile

cele mai aspre.

Analiza hidrodinamică a litoralului românesc se bazează în special pe regimul vânturilor

și valurilor. Vânturile au viteze relativ ridicate, între 4.8 și 6.95 m/s cu maxime din direcția N

și N-V. Pe termen lung, se înregistrează un maxim de 6 m/s în zona centrală a țărmului care

scade către N la 5.6 m/s și către S la 5.8 m/s, datorită expunerii mai mare a părții centrale.

Valurile de hulă și valurile de vânt produse local sunt cele predominante în Marea Neagră.

Înălțimea medie semnificativă crește de la nord (0.85m) spre sud (0.95m). În perspectiva unor

modificări ulterioare a nivelului mării cu o creștere de până la 30 cm (până în anul 2030) se

discută de o eroziune suplimentară de 3 până la 5 m/an, iar pentru o creștere de 12-14 cm (până

în 2030) se estimează o retragere de 1.5-2 m/an. [Masterplanul zonei costiere, 2011]


17

Capitolul 4 Modelarea dinamicii zonei costiere

Ecuațiile de bază folosite în oceanografie sunt conservarea masei și conservarea

conținutului de sare, conservarea impulsului și energiei. Ecuațiile care descriu circulația

oceanică într-un fluid stratificat sunt date de legile de mișcare a lui Newton și termodinamica

sării și căldurii. Pentru acestea este necesar să cunoaștem două principii: conservarea masei (a

volumului) și conservarea sării. [Mihailov M.E., 2017]

Datorită compresibilității scăzute a apei, volumul (𝑉) nu își schimbă proprietățile iar

masa de apă care intră, 𝜌𝑖𝑉𝑖, este:

𝜌𝑖𝑉𝑖 = 𝜌𝑒𝑉𝑒, (4.1)

unde 𝑉𝑖,𝑒 reprezintă volumul de apă care intră (i) și care iese (e) în m3 iar 𝜌𝑖,𝑒 densitatea apei.

Formula 4.1 reprezintă ecuația de conservare a masei. Dacă ecuația 4.1. se raportează la timp

unitar, atunci cu completarea lui Talley, 2011, pentru bazinele în care există precipitații (𝑄𝑃),

evaporație (𝑄𝐸) și debitul afluenților (𝑄𝑅), exprimate în m3/s, obținem excesul de apă:

𝑋 = 𝑄𝑒 − 𝑄𝑖 = (𝑄𝑅 + 𝑄𝑃) − 𝑄𝐸 [𝑘𝑚3] (4.3)

Ținând cont de faptul că sarea din mare nu este depozitată și astfel masa totală de săruri

dizolvate în ocean este constantă, ecuația de conservare a salinității este:

𝜌𝑖𝑉𝑖𝑆𝑖 = 𝜌𝑒𝑉𝑒𝑆𝑒, (4.4)

în care 𝑆𝑖 reprezintă salinitatea masei de apă care intră respectiv, 𝑆𝑒 a masei de apă care iese.

A doua lege a lui Newton descrie ecuația de mișcare prin transformarea impulsului unui

fluid asupra căruia acționează forțele exterioare:

�� =𝑑𝑝

𝑑𝑡=

𝑑(𝑚��)

𝑑𝑡→

𝑑��

𝑑𝑡= −

1

𝜌∇𝑝 − 2ω × �� + �� + 𝐹𝑓

, (4.8)

în care F reprezintă forța, m masa, 𝐹𝑓 forța de frecare unitară, g accelerația gravitațională și

𝜔 viteza unghiulară a Pământului.

Ecuațiile care descriu circulația atmosferei și a oceanului în coordonate carteziene

conduc ulterior, la ecuațiile lui Navier-Stokes:

𝜕𝑢

𝜕𝑡+ 𝑢

𝜕𝑢

𝜕𝑥+ 𝑣

𝜕𝑢

𝜕𝑦+ 𝑤

𝜕𝑢

𝜕𝑧= −

1

𝜌 𝜕𝑝

𝜕𝑥+ 2ω𝑣 sin𝜑 + 𝐹𝑥,

𝜕𝑣

𝜕𝑡+ 𝑢

𝜕𝑣

𝜕𝑥+ 𝑣

𝜕𝑣

𝜕𝑦+ 𝑤

𝜕𝑣

𝜕𝑧= −

1

𝜌 𝜕𝑝

𝜕𝑦− 2ω𝑣 sin𝜑 + 𝐹𝑦, (4.12)

𝜕𝑤

𝜕𝑡+ 𝑢

𝜕𝑤

𝜕𝑥+ 𝑣

𝜕𝑤

𝜕𝑦+ 𝑤

𝜕𝑤

𝜕𝑧= −

1

𝜌 𝜕𝑝

𝜕𝑧+ 2ω𝑣 cos𝜑 − 𝑔 + 𝐹𝑧,

în care partea stângă descriu variația locală a impulsului.


18

Stabilitatea se comportă în diferite forme în ocean: stabilitatea statică dată de diferențele

de densitate în funcție de adâncime, stabilitatea dinamică datorită forfecării vitezei, difuzia

dublă asociată cu salinitatea și gradientele de temperatură din ocean.

Modelele de valuri sunt clasificate în trei tipuri: primare, secundare și terțiare, fiind

bazate pe metodele de manipulare a termenului sursă neliniar, conform World Meteorological

Organization, 1988. Modelele de primă generație a valurilor includ doar creșterea și disiparea

energiei valurilor. Aceste modele nu au o funcție explicită a interacțiunilor neliniare val-

val, 𝑆𝑛𝑙. Mai târziu pentru modelele de valuri secundare se include o formulare parametrică a

acestei funcții. O ipoteză critică folosită a fost aceea că spectrul a fost conform unei anumite

forme predefinite în frecvență și direcție ceea ce înseamnă un spectru de referință precum

spectrul JONSWAP (Hasselmann și alții, 1974). Acest model a fost comparat cu rezultatele

obținute în laborator unde s-a concluzionat că 𝑆𝑛𝑙 este principala cauză pentru diferențele

obținute la compararea rezultatelor.

Tot Hasselmann a implementat mai departe o formulare mai bună pentru 𝑆𝑛𝑙 în 1985,

iar modelul de a treia generație a valurilor a devenit fezabil cu modelul aproximării de

interacțiune discrete (DIA) la interacțiunile neliniare.

În prezent există mai multe modele de predicție a valurilor de exemplu SWAN

(Institutul Danez), Wave-Watch (Tolman, 1991), MIKE 21 SW (DHI, 2005), cât și de analiză

a impactului valurilor cu structurile hidrotehnice, ANSYS FLUENT [Anton I. și alții, 2018].

Masa conservată apare ca urmare a acțiunii valurilor, dinamica valurilor gravitaționale

fiind descrisă de ecuația de conservare pentru densitatea acțiunii valurilor. În acest model,

valurilor generate de vânt sunt reprezentate de spectrul densității de acțiunii 𝑁(𝜎, 𝜃). Parametri

independenți ai fazei au fost selectați ca frecvență unghiulară relativă (intrinsecă), 𝜎 = 2𝜋𝑓, și

direcția de propagare a valurilor, 𝜃.

Ecuațiile de guvernare sunt reprezentate de ecuația de echilibru a acțiunii valurilor

formulată în coordonate carteziene și polare (sferice) [Komen, 1994, Young, 1999]. Pentru

aplicațiile la scară mică, ecuațiile bazice de conservare sunt de obicei formulate în coordonate

carteziene, in timp ce pentru aplicațiile la scară largă vor fi folosite coordonatele polare.

Ecuațiile de conservare pentru acțiunea valurilor pot fi scrise astfel:

𝜕𝑁

𝜕𝑡+ ∇ ∙ (��𝑁) =

𝑆

𝜎 (4.75)

unde 𝑁(��, 𝜎, 𝜃, 𝑡) este spectrul densității de acțiune a valurilor, t este timpul, �� = (𝑥, 𝑦), �� =

(𝑐𝑥, 𝑐𝑦, 𝑐𝜎, 𝑐𝜃) este viteza de propagare a unui câmp de valuri în spațiul de fază patru-


19

dimensional, ��, 𝜎 și 𝜃 și S este termenul sursă pentru ecuația de echilibru a energiei. ∇ este

operatorul diferențial în patru dimensiuni în ��, 𝜎, 𝜃-spațiu.

Termenul sursă S din partea dreaptă a ecuației (4.75) reprezintă superpoziția funcției

sursă ce descrie diverse fenomene fizice date de,

𝑆𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑆𝑖𝑛 + 𝑆𝑛𝑙 + 𝑆𝑑𝑖𝑠 + 𝑆𝑏𝑜𝑡 + 𝑆𝑠𝑢𝑟𝑓 (4.76)

𝑆𝑖𝑛 reprezintă energia generată de vânt, 𝑆𝑛𝑙 este transferul de energie a valurilor apărut în urma

interacțiunii neliniare dintre valuri, 𝑆𝑑𝑖𝑠 reprezintă disiparea energiei valurilor prin înspumare,

𝑆𝑏𝑜𝑡 disiparea energiei valurilor prin frecarea de fund, 𝑆𝑠𝑢𝑟𝑓 este disiparea energiei valurilor

datorită adâncimii și apariția fenomenului de spargere a valurilor.

Parametri integrați ai valurilor folosiți pentru studiul de față sunt date de,

1) Înălțimea semnificativă a valurilor, 𝐻𝑚0(𝑚): 𝐻𝑚0 = 4√𝑚0 (4.91)

2) Perioada maximă a valurilor, 𝑇02 = √𝑚0

𝑚2 (4.92)

3) Direcția maximă a valurilor, ��(𝑔𝑟𝑎𝑑𝑒):

�� = 270 − tan−1 𝑏

𝑎 (4.93)

unde,

𝑎 =1

𝑚0∫ ∫ cos (

3

2𝜋 − 𝜃) 𝐸(𝑓, 𝜃)𝑑𝑓𝑑𝜃

∞

0

2𝜋

0

𝑏 =1

𝑚0∫ ∫ sin (

3

2𝜋 − 𝜃) 𝐸(𝑓, 𝜃)𝑑𝑓𝑑𝜃

∞

0

2𝜋

0 (4.94)

Diferența dintre valurile generate de vânt (wind-sea/seas) și valurile de hulă (swell) poate

fi calculată folosind fie o constantă a pragului de frecvență sau o frecvență dinamică cu o limită

superioară de frecvență. Pentru studiul de față s-a folosit o frecvență constantă egală cu 0.1 Hz,

ca în cazul datelor înregistrate de pe balize.


20

Capitolul 5 Validarea experimentală a modelului numeric

Pentru zona de studiu din apropierea portului maritim din Mangalia s-a dezvoltat un

program bazat pe software-ul MIKE 21 Spectral Waves. Primul pas în realizarea modelului a

constat în realizarea geometriei domeniului, stabilirea condițiilor la limită, generarea rețelei și

adăugarea datelor batimetrice.

La aceste date s-au stabilit parametri care influențează regimul valurilor din zona

costieră. Printre opțiunile parametrilor disponibili pentru spargerea valurilor s-a specificat

indicele de spargere, 𝛾, ca fiind egal cu 0,8, cu condiția ca cel mai bun parametru de val simulat

să se potrivească cu datele măsurate. De asemenea, s-a folosit spectrul JONSWAP cu valoarea

fetch-ului de 100 km, iar simularea s-a bazat pe dimensiunea medie a sedimentelor din zona

Mangalia, D50=0,48 mm. Totodată, au fost stabiliți parametri care descriu albeața valurilor,

coeficienții de disipare, Cdis=3,5 și δ=0,8.

Modelul a fost calibrat prin comparația datelor obținute de la GEOECOMAR cu cele

rezultate cu ajutorul programului MIKE 21 SW pentru doi parametri ai valurilor: înălțimea

semnificativă a valurilor și perioada medie a valurilor, în perioada 1-31 Ianuarie 2016.

Calibrarea a constat în ajustări iterative la parametri modelului până când modelul a produs a

potrivire bună între înălțimile semnificative ale valurilor simulate și cele măsurate.

Comparația datelor simulate și observate sunt prezentate în figura 5.16, punctele

albastre arătând valorile datelor simulate și punctele roșii rezultatul datelor observate. Datele

se potrivesc îndeaproape cu datele măsurate, ceea ce indică că modelul a simulat bine înălțimile

valurilor.

Figura 5.16. Înregistrările de val date de Baliza Meda pentru înălțimea semnificativă a

valurilor (cu roșu) și rezultatul programului de simulare MIKE 21 SW aplicat (cu albastru)


21

Al doilea parametru caracteristic al valurilor investigat în cadrul acestui studiu este

perioada medie a valurilor și așa cum se poate observa din figura 5.17 fluctuațiile perioadei

medii simulate nu sunt foarte diferite de datele observate.

Figura 5.17. Înregistrările de val date de Baliza Meda pentru perioada medie a valurilor

(cu negru) și rezultatul programului de simulare MIKE 21 SW aplicat (cu albastru)

Tabelul 5.3. Indicii statistici pentru Hs și Tp

Parametri

valurilor

R

(coeficientul

Pearson)

RMSE

(eroarea rădăcinii

medie pătrată)

BIAS

SI

(indicele de

dispersie)

Hs 0,953 0,200 0,040 23,19

Tp 0,769 0,678 0,460 29,64

Așa cum precizează Rusu, 2018, coeficienții statistici BIAS, RMSE și SI sunt cât mai

buni când valorile lor sunt cât mai mici, în timp ce coeficientul de corelație, R, prezintă rezultate

mai bune când este cât mai aproape de unitate. Pianc, 1992, stabilește pentru indicele BIAS, un

interval între 0-0,1 pentru Hs și ≈0 pentru Tp, pentru ca datele obținute sa corespundă cu datele

măsurate.

În urma acestor analize, valoarea indicelui de corelație R are valoarea de 0,953 pentru

Hs și 0,769 pentru Tp. Aceasta indică o puternică corelație pozitivă, ceea ce înseamnă că datele

simulate tind să se potrivească cât mai bine cu datele măsurate.

În cazul de față, valorile obținute prin calculul erorilor se încadrează în limitele de

acceptabilitate prezentate anterior, astfel încât modelul descris are o predicție foarte apropriată

cu modelul valurilor studiat din zona Mangalia.


22

Capitolul 6 Aplicarea modelului spectral pentru studiul interacțiunii dintre

valuri și litoralul românesc în zona Mangalia

În cele ce urmează este prezentată o modificare în timp a propagării valurilor din zona

Mangalia, în special zona plajelor, unde eroziunea este mai accentuată pe perioada sezonului

rece decât în perioada sezonului cald.

În această teză simulările au loc în intervalul Ianuarie – Septembrie 2016, mai puțin

luna Mai pentru care nu au fost înregistrate date ale vântului la baliza amplasată în zonă. Pentru

această simulare de lungă durată s-a folosit un calculator cu viteză de 16 GB RAM și viteză

CPU de 2,50 GHh, care pentru fiecare lună, timpul de calcul a durat aproximativ 108 ore.

Simulările totale au durat aproximativ 6 săptămâni. Simulările au fost făcute în intervale lunare

pentru o analiză mai ușoară a datelor. Simulările s-au realizat cu intervalul de 12 ore și s-a

menținut modelul calibrat în capitolul 5.

Rezultatele simulării sunt clasificate după diferite perioade și etape de timp. Trebuie

luat în calcul acest aspect, întrucât pentru fiecare analiză temporală, valorile medii ale

caracteristicilor valurilor sunt măsuri necesare pentru diferite probleme din ingineria costieră.

Analiza lunară este necesară pentru cunoașterea aprofundată a comportamentului

mediului marin cu procesele hidrodinamice care intervin. În cadrul acestei cercetări au fost

analizate direcția și înălțimile valurilor pentru lunile: ianuarie, februarie, martie, aprilie, iunie,

iulie, august și septembrie. Spre exemplu în luna Ianuarie, figura 6.3, înălțimea maximă a

valurilor este de peste 2,4 m înregistrată pe data de 17 ianuarie 2016, ora 9.00. În luna Ianuarie

Hs are o medie de 0,6 m.

Figura 6.3. Înălțimea

semnificativă maximă a

valurilor pentru Ianuarie 2016


23

Luna august prezintă câteva diferențe semnificative. Deși direcția vântului nu se

modifică foarte mult (apar câteva evenimente când vântul bate din Sud), viteza vântului crește

ceea ce modifică și înălțimea valurilor. Se observă că în data de 8 august, figura 6.9.a, valurile

ating înălțimea semnificativă de 1,2 m. Acest eveniment începe odată cu creșterea înălțimii

valurilor de pe 7 august 2016, ora 21:00 și ține 48 ore. Spre sfârșitul lunii, înălțimea valurilor

are o medie de aproximativ 0,6-0,7 m, cu un alt eveniment extrem, dar pe o perioadă mai scurtă

(mai puțin de 24 h), în care valurile ating maximul înălțimii semnificative de 0,96 m.

Figura 6.9.a Înălțimea


valurilor pentru 8 August 2016

Figura 6.9.b Înălțimea


valurilor pentru 13 August 2016

Schimbările apărute în timpul celor două sezoane asupra climatului de val este unul din

subiectele discutate în cadrul acestei teze. În acest scop au fost analizate valorile medii

semnificative ale înălțimii valurilor în cele două sezoane. Figura 6.11. prezintă înălțimile medii

maxime ale valurilor pentru primăvară, figura. 6.12 pentru vară și pentru celelalte două

anotimpuri din sezonul rece, figura 6.13. pentru toamnă și figura 6.14. pentru iarnă.

Figura 6.11. Înălțimea semnificativă a valurilor primăvara

a b


24

Figura 6.12. Înălțimea semnificativă a valurilor vara

Figura 6.13. Înălțimea semnificativă a valurilor toamna

Figura 6.14. Înălțimea semnificativă a valurilor iarna


25

Analiza procentuală a zonei nu se poate observa în figuri și astfel este necesar să fie

calculată la mână. Prin procesarea imaginilor s-au extras datele pentru fiecare interval de valori

și s-a calculat procentajul folosind Microsoft Excel. Analiza acestor date ne va oferi o

informație utilă a domeniului cu rezultate cantitative pentru înălțimea semnificativă a valurilor.

Tabelul 6.1 prezintă procentajele înălțimii medii semnificative a valurilor, Hs pentru

anul 2016 și tabelul 6.2 pentru variațiile sezoniere.

Tabel 6.1. Procentajul înălțimii

semnificative a valurilor

Tabelul 6.2. Procentajul înălțimii semnificative a valurilor

pentru cele 4 anotimpuri

Hs (m) %

Peste 2,20 0,61

2,20 – 2,00 0,41

2,00 – 1,80 1,01

1,80 – 1,60 1,01

1,60 – 1,40 1,01

1,40 – 1,20 1,01

1,20 – 1,00 2,43

1,00 – 0,80 5,07

0,80 – 0,60 12,78

0,60 – 0,40 24,75

0,40 – 0,20 40,37

0,20 – 0,00 9,53

Hs (m) Primăvară Vară Toamnă Iarnă

(%) (%) (%) (%)

Peste 2,20 0,00 0,00 0,00 2,52

2,20 – 2,00 0,00 0,00 0,00 1,68

2,00 – 1,80 1,53 0,00 0,00 2,52

1,80 – 1,60 1,53 0,00 0,00 2,52

1,60 – 1,40 0,76 0,00 0,00 3,36

1,40 – 1,20 2,29 0,00 0,00 1,68

1,20 – 1,00 4,58 0,54 0,00 4,20

1,00 – 0,80 6,11 2,72 1,69 9,24

0,80 – 0,60 14,50 11,96 5,08 15,97

0,60 – 0,40 20,61 24,46 30,51 26,89

0,40 – 0,20 38,17 48,91 50,85 24,37

0,20 – 0,00 9,92 11,41 11,86 5,04

În cadrul tezei de doctorat a fost concepută și implementată o analiză diferită pentru a

obține un climat de val complet de referință pentru zona Mangalia în anul 2016. Înălțimea

semnificativă a valurilor se calculează prin forma liniară paralelă a țărmului. Scopul acestei

analize este de a obține informații complete despre caracteristicile valurilor în Marea Neagră

sub diferite aspecte. Astfel s-au analizat parametri valurilor pentru 4 distanțe diferite de țărm.

Liniile paralele cu linia țărmului s-au obținut la distanțe de 0,5, 1, 1,5 și 2 km față de țărmul

Mangalia pentru care s-au calculat mediile înălțimilor semnificative, tabelul 6.3. Din valorile

derivate din calcule pentru fiecare distanță față de țărm se poate concluziona cu ușurință că,

mergând mai departe de țărm, înălțimile valurilor cresc.


26

Tabelul 6.3. Înălțimea semnificativă a valurilor pentru diferite distanțe față de țărm

Înălțimea semnificativă a valurilor (m)

0,5 km 1 km 1,5 km 2 km

0,548 0,566 0,602 0,614

Tot în cadrul acestei lucrări s-a stabilit diferența dintre înălțimile și perioadele de valuri

10 puncte selectate din aria de studiu. S-au analizat comparațiile dintre caracteristicile de val

pentru aceleași puncte. Scopul acestei secțiuni este de a investiga comportamentul valurilor în

diferite locații ale domeniului.

Variația înălțimilor valurilor din apropierea țărmului s-a dovedit a fi în conformitate cu

datele privind viteza vântului disponibile pentru locație ceea ce sugerează că valurile care ajung

pe țărm sunt generate de vânt și sunt de natură scurtă, figura 6.20.

Figura 6.20. Viteza vântului în raport cu înălțimea valurilor

Așa cum am prezentat în capitolele anterioare, creșterea vitezei vântului și schimbarea

direcției au ca efect valuri mai mari de iarnă ceea ce cauzează o eroziune mai mare și au ca

rezultat două profile de plajă diferite.

Din analiza imaginilor în luna iulie condițiile de vânt sunt mai puțin accentuate decât în

luna ianuarie 2016. Majoritatea timpului vântul rămâne la o viteză de 12 m/s, doar în câteva

zile atinge valoare de 14 m/s. Înălțimile semnificative ale valurilor din perioada anului 2016 au

o medie de 0,45 m, cu un maxim de 2,47 m (în luna Februarie), în timp ce, în Ianuarie, au o

medie de 0,67 m, cu un maxim de 2,53 m. Pentru vara 2016 se vede că înălțimile semnificative


27

ale valurilor ajung la gura golfului cu o valoare medie de 0,36 m și un maxim de 0,89 m, și cu

o perioadă medie de 3,78 secunde.

Aceste diferențe dintre cele două sezoane asupra valurilor pot fi înțelese și din calculul

coeficientului de variație. Kabiling M., 2010, prezintă definiția incertitudinii sau a

„coeficientului de variație” ca:

𝜎′𝐻 = 𝜎𝐻/𝐻𝑚𝑒𝑑𝑖𝑒, (6.1)

unde 𝜎′𝐻 reprezintă incertitudinea pentru înălțimea valurilor, 𝜎𝐻 reprezintă deviația standard

sau eroarea și 𝐻𝑚𝑒𝑑𝑖𝑒 reprezintă valoarea medie a înălțimii valurilor.

Din relația (6.1) se observă o dependență de directă proporționalitate între valoarea

medie a înălțimii standard și eroarea standard, pentru un coeficient de variație dat, astfel că pe

măsură ce crește înălțimea valurilor crește și eroare sa, 𝜎𝐻, acest lucru fiind valabil și pentru

alți parametri de val. Prin urmare, erorile cresc odată cu creșterea magnitudinii parametrilor de

val și scad odată cu scăderea magnitudinii.

În Marea Neagră, pentru datele din acest studiu, coeficientul de variația 𝜎′𝐻 are valoarea

de 0,69 ceea ce ne oferă informații, mai degrabă legate de variabilitatea ridicată a Mării Negre

decât de erorile datelor. În această zonă există variații mari sezonale, unde diferența între

valorile înălțimilor semnificative, vara și iarna sunt mari, iar coeficient tinde să fie mai aproape

de 1.


28


29


C1. DISCUȚII ASUPRA STUDIILOR TEZEI DE DOCTORAT

Modelele spectrale realizate cu ajutorul unor programe au devenit instrumente eficace

și sunt într-o continuă dezvoltare. Importanța lor duce la crearea unor sisteme de predicție care

pot oferi informații importante despre evoluția eroziunii costiere. Însă, întrebarea se pune dacă

un model oceanic poate fi capabil să reproducă starea medie a oceanului sau variabilitatea

acestuia. Răspunsul ține în cea mai mare măsură de validarea modelului prin compararea

rezultatelor modelului cu datele observate.

Ținând cont de acestea, în cadrul acestei teze de doctorat, au fost prezentați parametri

statistici ce pot fi folosiți pentru validitatea modelului și apropierea rezultatelor modelului de

cele observate. Pentru a ajunge aici, s-a realizat un model spectral de predicție care a fost

calibrat cu măsurătorile de la o baliză. Corelarea coeficienților și a altor măsurători statistice au

arătat o bună potrivire între model și datele observate.

Astfel, pentru realizarea obiectivului considerat, simularea valurilor a necesitat o

rezoluție temporală de 12 ore, aplicată pentru calculul înălțimii semnificative a valurilor și a

perioadei medii. Rezultatele analizelor au dus la observarea și interpolarea modificărilor ce apar

între cele 2 sezoane (cald și rece).

În cele ce urmează sunt prezentate principalele concluziile descrise mai sus, de

doctorand, în detaliu.

În capitolul 1 și capitolul 2, particularitățile zonei costiere și a sistemelor de protecție

costieră au fost prezentate, cu observații asupra unor diferențe care apar în urma amplasării

unor epiuri sau diguri sparge-val. În spatele stabilirii tipurilor de sisteme de protecție stau

numeroase calcule ce se finalizează cu rate de transport a sedimentelor.

Cu modelul DHI LITPACK au fost analizate diverse scenarii. Pentru condițiile impuse

inițial s-a dedus faptul că există zone pe litoralul românesc care prezintă o eroziune locală dacă

nu este protejat de structuri costiere. În cazul unei singure structuri de tip epiu, rata de eroziune

scade, iar morfodinamica zonei se modifică: se constată o eroziune în spatele structurii și o

acumulare în fața acesteia. Rata eroziunii și acumulărilor se calculează în funcție de lungimea

structurii. Dacă sistemul de protecție este compus dintr-un câmp de epiuri trebuie luată în calcul

atât lungimea structurii cât și distanța dintre ele în funcție de particularitățile zonei. Aceste

rezultate obținute din modelele simulate au fost observate și în teren.


30

În cazul digurilor sparge-val paralele cu țărmul, discuția se mută la tipul de acumulări

formate: de tip tombolo sau salient. Procesul de formare se discută în funcție de distanța dintre

ele și țărm, astfel cu cât distanța este mai mare cu atât mai mult apar acumulările de tip salient;

dacă, în schimb distanța este mult prea mare atunci nu se mai formează nici o acumulare. Toate

aceste detalii se discută în funcție de particularitățile țărmului și de măsurători prestabilite (LB,

X, etc.). Și în acest caz rezultatele au fost aplicate în teren.

În următoarele trei capitole s-au discutat câteva aspecte teoretice care au stat la baza

realizării modelului spectral din capitolul 5. În cadrul capitolului 5, pentru validarea modelului,

s-au stabilit valorile parametrilor zonei costiere și ai valurilor care au condus la o bună potrivire

a rezultatelor obținute cu datele măsurate în teren.

Ulterior, în capitolul 6, s-a folosit modelul spectral descris anterior și s-au conturat

câteva concluzii asupra țărmului Mangalia. Totodată, au fost luate în considerare în rezultatele

modelului spectral, schimbările spațio-temporale ale caracteristicilor valurilor. Astfel s-a

observat că înălțimea semnificativă a valurilor se modifică în funcție de timp și de locație.

Aceste schimbări sunt importante din punct de vedere morfodinamic fiind prezentate în

următoarele analize amănunțite.

În timpul iernii magnitudinea crește pentru înălțimea semnificativă a valurilor, atingând

un maxim de 2,47 m (19 februarie 2016) spre deosebire de perioada sezonului cald care atinge

un maxim de 0,89 m (13 iulie 2016). Aceste evenimente dovedesc și întăresc cazurile de

eroziune costieră îngrijorătoare din timpul iernii. Astfel s-a putut concluziona și faptul că

valurile sunt mai puternice în lunile ianuarie, februarie spre deosebire de lunile iunie, iulie.

Îmbinând rezultatele obținute în capitolul 2 cu rezultatele capitolele 5 și 6, în ceea ce

privește sistemele de protecție costieră, se mai pot concluziona câteva aspecte:

Datorită digului de protecție în formă de Y amplasat între cele două plaje, sedimentele

din Nordul zonei sunt menținute când valurile bat din direcția N-E. Acest lucru se

modifică când direcția valurilor este S-E, dar totuși, și în acest caz, digul portului

protejează o porțiune de plajă;

Plaja sudică este mult mai protejată datorită poziției între cele două structuri (digul Y

și digul portului);

Aceste aspecte au fost evidențiate în teren: lipsa sistemelor de protecție și amplasarea

unor dune de nisip pe timpul iernii pentru o porțiune din plaja sudică de lângă portul

Mangalia (figura C1) și amplasarea unor pereți de protecție formați din anrocamente

pentru cealaltă porțiune de plajă (figura C2). Aceste sisteme sunt menite să protejeze

faleza pe timpul iernii, aflată în spatele plajelor.


31

Pe baza acestor rezultate se poate concluziona că teza de față reprezintă o primă

încercare de realizare a unui model predictibil, iar rezultatele obținute până în acest moment

sunt promițătoare. Ținând cont că aceste studii sunt la început, nu ar fi corect compararea cu

rezultate similare obținute de la centre consacrate care dispun de resurse necesare și tradiție în

acest domeniu. Mai mult decât atât, modelul prezentat oferă informații generale despre starea

mării din zona discutată.

Figura C1. Dune de nisip Figura C2. Pereți de protecție din anrocamente

Dacă ar fi să caracterizăm modelul obținut în această teză, aceste ar fi definit de

simplitate și de modul eficient prin care transformă informațiile locale de vânt în predicția

eroziunii costiere. Studiile realizate pot fi considerate oportune pentru zona costieră

românească dacă ținem cont de stabilirea modificărilor morfodinamice din această regiune și

de evoluția proceselor hidrodinamice.


32

C2. CONTRIBUȚII PERSONALE ȘI ELEMENTE DE ORIGINALITATE

Această lucrare este rezultatul unor studii aprofundate despre caracteristicile valurilor

în bazinul Mării Negre cu analize detaliate și comentarii tehnice. De asemenea, modelul obținut

în cadrul acestei lucrări, poate fi folosit, pe viitor, pentru alte scopuri, precum predicția pe

parcursul mai multor ani a valurilor în Marea Neagră, dacă există o estimare a vânturilor în

zonă.

Contribuțiile personale sunt evidențiate în cadrul prezentei teze de doctorat după cum

urmează:

1) Dezvoltarea unui model pentru calculul transportului de sedimente în urma analizei

din punct de vedere tehnic a principalelor sisteme de protecție costieră care au un

impact semnificativ asupra proceselor morfodinamice din zona litoralului românesc;

2) Realizarea unei baze de date care să cuprindă date măsurate in situ cu privire la

variațiile parametrilor vântului și valurilor din zona Mangalia;

3) Adaptarea unui model spectral al valurilor pentru condițiile de pe litoralul românesc;

4) Stabilirea unei corelații intersezoniere în urma analizei modificărilor care intervin

asupra profilelor de plajă din punct de vedere morfodinamic și hidrodinamic;

5) Propuneri de soluții tehnice pentru protecția zonei costiere românești.

La nivel teoretic, contribuțiile personale sunt îndreptate spre cunoașterea domeniului de

cercetare ales și concretizate prin sintetizarea și structurarea celor mai importante rezultate

teoretice relaționate cu modelarea spectrală a valurilor. Astfel, am sintetizat principalele aspecte

teoretice care sunt relaționate cu modelul spectral al valurilor ținând cont de evoluția modelelor

spectrale din ultimele decade. Deși nu au fost dezvoltate teorii noi, contribuția originală implică

sintetizarea unor noțiuni importante ce descriu procesele întâlnite în modele spectrale.

De asemenea, am considerat important tratarea științifică a fenomenelor care apar în

zona litoralului românesc din punct de vedere morfodinamic și hidrodinamic, prin abordarea

evoluției, conturării, definirii și caracterizării lor alături de prezentarea principalelor implicații

pe care le presupune. Astfel, de la primele teorii descrise s-a conturat faptul că ecuația de

propagarea a valurilor spectrale se bazează pe ecuația lui Hasselmann și s-au stabilit termenii

sursă implicați în procesele fizice.


33

1) Dezvoltarea unui model pentru calculul transportului de sedimente în urma

analizei din punct de vedere tehnic a principalelor sisteme de protecție costieră

care au un impact semnificativ asupra proceselor morfodinamice din zona

litoralului românesc

Clarificarea abordărilor teoretice şi conceptuale a diferitelor abordări științifice, privind

sistemele de protecție costieră folosite atât pe țărmul românesc, cât și internațional, prin

validarea experimentală și identificarea lor în teren;

Clasificarea sistematică a principalelor sisteme de protecție costieră. Pentru a evidenția

acest aspect, am clarificat elemente care țin de istoricul, evoluția, definirea și analiza

principalelor măsuri de protecție a țărmului stabilite de inginerii costieri;

Aplicarea și verificarea teoriilor abordate de inginerii costieri pentru a stabili dacă

acestea sunt aplicabile litoralului românesc. Un prim punct de plecare a fost identificarea

structurilor hidrotehnice din zona costieră românească: digurile care protejează portul Tomis,

digurile sparge-val din zona Olimp și de pe cordonul litoral Eforie Nord-Eforie Sud, ș.a.

Stabilirea tipurilor de acumulări pe care le pot forma digurile, de tip salient și tombolo,

în funcție de parametri consacrați pentru digurile de la Mamaia, Olimp și cordonul litoral Eforie

Nord-Eforie Sud;

Stabilirea ratelor transportului de sedimente și a modificărilor care intervin asupra

țărmului la amplasarea mai multor tipuri de structuri de protecție. Rezultatele au fost obținute

cu ajutorul software-ului MIKE Litpack și am analizat mai multe scenarii pentru diferite

lungimi ale epiurilor și în funcție de numărul lor.

2) Realizarea unei baze de date care să cuprindă date măsurate in situ cu privire la

variațiile parametrilor vântului și valurilor din zona Mangalia

Definirea și identificarea datelor. De la început, a fost necesar să existe o înțelegere

clară a datelor și, cel mai important, datele solicitate să fie în concordanță cu obiectivele

cercetării – validarea modelului folosit și analizarea schimbărilor morfodinamice de pe litoralul

românesc pe timpul celor 4 sezoane;

Colectarea și stocarea datelor. În momentul colectării datelor am luat în considerare

modalitățile de colectare și stocare a datelor pentru a fi accesibile unor analize pe baza cărora

am formulat opinii și, ulterior, verificarea unor teorii. Datele au fost colectate de la baliza

amplasată lângă digul Mangalia și exportate din programul de înregistrare într-un tabel Excel;


34

Reducerea și eșantionarea datelor. În timpul procesului de colectare a datelor am obținut

o bază mare de date ceea ce a implicat reducerea, filtrarea și eșantionarea tuturor datelor pentru

procesul de analiză. Prin urmare, am stabilit pe de o parte, care sunt datele relevante pentru

cercetarea din prezenta teză, și pe de altă parte datele care încapsulează esența cercetării

propuse. Mai exact, au fost extrase datele de valuri (înălțimea semnificativă, perioada medie și

direcția valurilor) fără erori, pentru perioadele care coincid cu perioadele în care au fost

măsurate datele de vânt în aceeași locație;

Structurarea și gruparea datelor care au stat la baza obținerii rezultatelor cercetării. Am

folosit aceste date grupate pentru a obține modelul spectral al valurilor. Astfel, datele au fost

mediate plecând de la un pas de timp de 6 minute până la 6 ore și ulterior procesate și analizate

pe o perioadă de câteva luni.

3) Adaptarea unui model spectral al valurilor pentru condițiile de pe litoralul

românesc

Realizarea unui model spectral care să ofere o predicție cât mai realistă a valurilor din

Marea Neagră folosind software-ul MIKE SW pentru zona Mangalia, din sudul litoralului

românesc unde s-a identificat problema eroziunii costiere;

Parametrizarea condițiilor de mediu, valuri, nivelul mării și a curenților din zona de

mică adâncime Mangalia, în scopul modelării proceselor costiere;

Stabilirea parametrilor care intervin în cadrul modelării. Am folosit spectrul JONSWAP

cu valoarea fetch-ului de 100 km. De asemenea, simularea s-a bazat pe dimensiunea medie a

sedimentelor din zona Mangalia, D50=0,48 mm. Totodată, au fost stabiliți parametri care

descriu albeața valurilor, coeficienții de disipare, Cdis=3,5 și δ=0,8;

Analiza comparativă a datelor obținute în cadrul modelului spectral cu datele colectate

in situ. Rezultatele obținute au coincis cu datele observate în mare măsură și astfel s-a putut

folosi modelul pentru analize ulterioare. Această comparație a fost necesară pentru stabilirea

celor mai importante caracteristici ale formelor spectrale în studiul litoralului românesc;

Calculul indicilor statistici care s-au încadrat în limitele stabilite de cercetători pentru a

putea fi validat modelul.


35

4) Stabilirea unei corelații intersezoniere în urma analizei modificărilor care intervin

asupra profilelor de plajă din punct de vedere morfodinamic și hidrodinamic

Realizarea unor hărți temporale și spațiale cu înălțimile semnificative și perioadele

medii ale valurilor pentru analize în spațiul geografic al Mării Negre;

Investigarea efectelor negative sau pozitive ce modifică plajele din apropierea portului

Mangalia și care apar în urma interacțiunii vântului cu suprafața mării. Tot în acest context, am

evaluat sistemul de predicție din bazinul Mării Negre evidențiind faptul că o predicție cât mai

realistă a modelelor spectrale se bazează pe rezoluția și acuratețea câmpurilor de vânt utilizate

pentru forțarea modelului de valuri;

Realizarea unor diagrame pentru parametri valurilor și ai vânturilor în anumite puncte

din zona de interes pe baza cărora am evaluat influența vântului în modelarea valurilor din

bazinul Mării Negre;

Comparația înălțimilor semnificative ale valurilor în diferite zone ale domeniului de

lucru.

5) Propuneri de soluții tehnice pentru protecția zonei costiere românești

Determinarea modificărilor țărmului și tendințelor de evoluție bazate pe componentele

geomorfologice ale zonei costiere românești;

Cuantificarea cauzelor și evaluarea riscurilor în cazul amplasării diferitelor sisteme de

protecție costieră;

Stabilirea folosirii unor epiuri/câmpuri de epiuri alături de un proces de înnisipare

artificială a țărmului;

Stabilirea unor soluții care implică amplasarea unor diguri sparge-val paralele cu

țărmul, în funcție de tipul acumulării necesară pentru țărmul respectiv (salient sau tombolo);

Găsirea unor strategii care pot contracara fenomenul erozional în zonele costiere

caracterizate de faleze, în special în zonele în care implicația socio-economică este majoră;

Stabilirea efectelor care intervin în morfodinamica plajei, în special problema eroziunii

costiere și propunerea unor măsuri care să protejeze plaja Mangalia;

Identificarea și stabilirea unor măsuri de protecție și reabilitare a țărmului Mangalia.

La finalul acestei secțiuni, trebuie menționat că cercetările prezentate în această teză de

doctorat au fost susținute în 12 lucrări științifice. În cadrul acestor manifestări științifice

naționale și internaționale s-au generat discuții foarte productive pentru stimularea rezultatelor

cercetării.


36

C3. PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE ULTERIOARĂ

Toate studiile și cercetările din cadrul acestei teze de doctorat reprezintă efortul depus

de doctorand pentru dezvoltarea unui model de predicție și analiză a condițiilor de valuri, în

vederea analizei din punct de vedere morfodinamic a litoralului sudic românesc. Această zonă

este puternic erodată pe timpul iernii și necesită o protecție prin sistemele de protecție costiere.

Din această perspectivă, înțelegerea și cunoașterea condițiilor de valuri care se propagă pe

litoralul românesc are o importanță deosebită. Rezultatele obținute au arătat că modelele

spectrale realizate cu ajutorul unor programe consacrate reprezintă un instrument eficient

pentru evaluarea cât mai precisă a climatului de val în zona costieră. Astfel, cercetările viitoare

se vor baza pe dezvoltarea modelului actual de predicție a condițiilor de valuri. Totodată, este

necesară o discuție asupra unor noi sisteme de protecție costieră care să îndeplinească mai multe

roluri, precum producerea electricității.

Cea de-a doua direcție se referă la problema întâlnită cel puțin la nivel regional și

anume, inexistența unui număr suficient de stații pentru măsurarea diverșilor parametri care

influențează hidrodinamica zonei costiere, pentru îmbunătățirea previziunilor numerice. La

momentul actual, există un număr limitat de măsurători in situ a condițiilor de val și drept

dovadă nu există mari progrese în ceea ce privește stabilirea evoluției litoralului românesc. Un

progres în acest domeniu ar putea duce la realizarea unor aplicații care pot monitoriza în timp

real eroziunea litoralului românesc folosind informațiile furnizate de MIKE 21.

O altă direcție de cercetare ar putea duce la îmbunătățirea modelului folosind ecuațiile

Boussinessq. MIKE 21 are capacitatea de a modela aceste tipuri de valuri, însă necesită mai

multe informații din teren, precum: parametri ce definesc zona (layere de porozitate, layere care

au efect absorbția energiei valurilor etc.), serii de date ce se referă la viteza și direcția curenților,

ș.a.. Referitor la datele de curenți și valuri trebuie precizat faptul că acestea trebuie să fie

măsurate pe cele două direcții (pe componentele verticale și orizontale).

Ținând cont de cele descrise mai sus este clar că se poate obține o predicție adecvată a

valurilor din Marea Neagră, dacă există în zonă surse de măsurători in situ realizate cu aparaturi

performante capabile să exporte seriile de date într-un format ușor de citit, rapid și să conțină

toate informațiile necesare.

În concluzie, trebuie menționat că au fost specificate doar câteva direcții considerate de

doctorand a fi importante pentru continuarea cercetărilor prezente în viitorul apropiat, dar este

evident că pot fi conturate și alte direcții de cercetare.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

37


[1] Anton I.A., Dinu D. (2017), Wave simulation with different type of coast protection structure - a

comparative approach, International Journal of Environmental Science, Volumul 2, pp. 171-176

[2] Anton I.A., Scupi A., Dinu D. (2018), Nearshore wave processes numerical study for a better

prediction of hydrodynamic loads on coastal structures, IOP Conference Series: Materials Science and

Engineering, Volumul 400(8).

[3] Anton I.A., Panaitescu F.V., Panaitescu M. (2017), The influence of hydrotechnical constructions

on the Romanian morphodynamics coast, 17th International Multidisciplinary Scientific

GeoConference, SGEM 2017 Conference Proceedings, ISBN 978-619-7408-07-2 / ISSN 1314-2704,

Volumul 17, Issue 42, pp. 583-590.

[4] Anton I.A, Panaitescu M., Panaitescu FV. (2017), Optimizing romanian maritime coastline using

mathematical model Litpack, IOP Conf. Ser.: Mater.Sci.Eng., Volume 227.

[5] Giosan L., Bokuniewicz H. J., Panin N. (1997), Longshore sediment transport pattern along

Romanian Danube Delta Coast, Geo-Eco-Marina, Volumul 2, pp. 11-24.

[6] Hasselmann K. (1974), On the spectral dissipation of ocean waves due to white capping, Boundary-

Layer Meteorology, Volumul 6(1-2), pp. 107-127.

[7] Hasselmann K., Hasselmann S. (1985), Computations and Parameterizations of the Nonlinear

Energy Transfer in a Gravity - Wave Spectrum. Part I: A new Method for Efficient Computations of

the Exact Nonlinear Transfer Integral, Journal of Physical Oceanography, Volumul 15, pp. 1369-1377.

[8] Kabiling M.B., Odroniec K.M. (2010), Calibration and Verification of a MIKE21 Model for

Evaluating Shoreline Stabilization Alternatives, The International MIKE by DHI Conference,

Copenhaga.

[9] Komen G.J., (1996), Dynamics and modelling of ocean waves, Cambridge University Press.

[10] Mangor K. (2004), Shoreline Management Guidelines. Horsholm, Denmark: DHI Water &

Environment.

[11] Mihailov M.E. (2017), Dinamica maselor de apă în Nord-Vestul Mării Negre, Editura EX Ponto,

Constanța.

[12] Panin N. (1998), Danube Delta: geology, sedimentology, evolution, Fontainbleau: Ass.

Sedimentologistes Francais, Volumul 654.

[13] Rădoane M. (2006), Curs Geomorfologie. Facultate de Istorie și Geografie, Universitatea din

Suceava, Romania.

[14] Rusu E. (2018), An analysis of the storm dynamics in the Black Sea, R. J. Tech. Sci. - Appl.

Mechanics, Volumul 63(2), pg. 131-146, București.


38

[15] Talley L.D., Pickard G.L., Emery W.J. și Swift J.H. (2011), Descriptive Physical Oceanography:

An Introduction (Sixth Edition), Elsevier, pp. 560.

[16] Tolman, H. L., (1991), A third-generation model for wind waves on slowly varying, unsteady and

inhomogeneous depths and currents, J. Phys. Oceanogr., Volumul 21, pp. 782-797.

[17] Young I. (1999), Wind Generated Ocean Waves Chapter 5 Fetch and duration limited growth,

Elsevier Science, pp. 83–131.

[18] ***Administrația Bazinală Apele Române Dobrogea-Litoral (2014), Masterplanul zonei costiere.

[19] ***Corps of Engineers Department of the U.S. Army. (1984). Shore Protection Manual (Vol. I).

[20] *** DHI (2015), MIKE 21 SW Reference Manual, Denmark, MIKE by DHI, Manual Mesh

Generator MIKE Zero.

[21] ***PIANC (1992), Analysis of rubble mound breakwaters, Report of Working Group 12 pf PTC

II. Supplement to PIANC Bulletin No 78/79, PIANC General Secretariat, Brussels.

[22] ***World Meterological Organization (1988), Guide to wave analysis and forecasting, Secretariat

of the World Meteorological Organization – Geneva – Switzerland, Volumul 702.

ANEXA A.1. LISTA LUCRĂRILOR PUBLICATE DE AUTORUL TEZEI DE DOCTORAT

39

ANEXA A.1.

LISTA LUCRĂRILOR PUBLICATE

DE AUTORUL TEZEI DE DOCTORAT

Cărți

1) Panaitescu F.V., Panaitescu M., Voicu I., Anton I.A., Popa C. (2019) , Concepte de risc de

mediu, Monografie, Editura Nautica, ISBN 9786066811118.

2) Panaitescu F.V., Panaitescu M., Anton I.A. (în curs de publicare), Voicu I., Introducere în

ArcGis. Îndrumar de laborator, Editura Nautica, 160 pagini.

Lucrări științifice publicate în reviste de specialitate sau prezentate la conferințe

internaționale și publicate în volumele acestora indexate în baza de date Web Of Science

1) Anton C., Gasparotti C., Rusu E., Anton I.A. (2018), Approach to the analysis and

evaluation of strategic intervention options in the Romanian coastal zone taking into account

economic social and environmental factors, 18th International Multidisciplinary Scientific

geoconference SGEM 2018, Albena, Bulgaria, Iulie 2018, în curs de publicare.

2) Anton I.A, Panaitescu M., Panaitescu FV. (2017), Optimizing romanian maritime

coastline using mathematical model Litpack, Proceedings of the 5th International Conference

on Modern Technologies in Industrial Engineering (Modtech), Iunie 14-17, 2017

CL Lucian Blaga Univ Sibiu, Sibiu, Romania, ISSN: 1757-8981, WOS:000409221600009 .

3) Anton I.A., Panaitescu F.V., Panaitescu M. (2017), The influence of hydrotechnical

construction on the Romanian morphodynamics coast, 17th International Multidisciplinary

Scientific Geoconference SGEM iunie 2017, Proceedings Volum 17, Issue 42, Energy and

Clean Technology, în curs de publicare.

4) Panaitescu F.V., Panaitescu M., Anton I.A. (2016), Experimental researches of marine

wave parameters in the Black Sea basin, The 8th edition of the International

Conference "Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies"

ATOM-N 2016. Book Series: Proceedings of SPIE Volumul : 10010, ISSN: 0277-786X,

ISBN: 978-1-5106-0424-7; 978-1-5106-0425-4, Article Number: UNSP 1001026, DOI :

10.1117/12.2243162, WOS:000391359600078, EID: 2-s2.0-85010902418.


40

5) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Budea S., Anton I.A. (2017), Relevant statistical data and

probabilistic assessment regarding the waves in Black Sea at isobath of 50 m, The 17th

International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM iunie 2017,Volumul 17, Issue

42 Energy and Clean Technology/ISBN 978-619-7408-07-02/ISSN 1314-2704/ ISBN: 978-1-

5108-4819-1, DOI:10.5593/sgem2017/42/pp.505-512, în curs de publicare

6) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Anton I.A. (2016), Considerations about optimization the

flow into a blending tank, The 8th edition of the International Conference "Advanced Topics

in Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies" ATOM-N 2016. Book Series:

Proceedings of SPIE Volumul : 10010, ISSN: 0277-786X, ISBN: 978-1-5106-0424-7; 978-1-

5106-0425-4, Article Number: UNSP 1001024, WOS: 000391359600076.

7) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Anton I.A. (2015), Theoretical and experimental

researches on the operating costs of a wastewater treatment plant, Book Series: IOP

Conference Series-Materials Science and Engineering, Volumul : 95 Article Number: 012131,

ISSN: 1757-8981, pp. 012131, DOI: 10.1088/1757-899X/95/1/012131,

WOS:000365128900131, EID: 2-s2.0-84960365955.

8) Panaitescu F.V., Panaitescu M., Anton, I.A. (2015), The influence of the waves in the areas

near the port, Book Series: IOP Conference Series-Materials Science and Engineering,

Volumul : 95, Article Number: 012079 Published: 2015. IOP Conference Series: Materials

Science and Engineering Journal, Volumul 95, ISSN: 1757-8981, 2015, pp. 012079, DOI:

10.1088/1757-899X/95/1/012079, WOS:000365128900079.

9) Panaitescu F.V., Panaitescu M., Anton I.A. (2016), Sloping beach with wave breaking and

moving shoreline on Romanian Black Sea coast , The 4th International Conference on Modern

Manufacturing Technologies in Industrial Engineering Modtech 2016, PTS 1-7 Book Series:

IOP Conference Series-Materials Science and Engineering Volumul: 145, Issue 8, Article

Number: 0820122016, ISSN: 1757-8981, 15-18 iunie, Iasi, DOI 10.1088/1757-

899X/145/8/082012, WOS:000396437600142, EID: 2-s2.0-84991266206.


internaționale și publicate în volumele acestora indexate în baze de date BDI (altele decât

Web Of Science)

1) Anton C., Gasparotti C., Anton I.A. (2019), Analysis of the Mamaia Bay shoreline retreat

using hard and soft protection works, în curs de publicare în Journal of Marine Science,

acceptată pe 25 Ianuarie 2019, indexată în baza de date SCOPUS.


41

2) Anton I.A., Scupi A., Dinu D. (2018), Nearshore wave processes numerical study for a

better prediction of hydrodynamic loads on coastal structures, IOP Conference Series:

Materials Science and Engineering, Volumul 400, 8 – Materials and Technologies in Marine

Engineering, indexată în baza de date SCOPUS.

3) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Ghiță S., Anton I.A. (2018), A point of view about

ecological status of maritime lakes, ISSN 1453–7303, „HIDRAULICA” (No. 2/2018),

Magazine of Hydraulics, Pneumatics, Tribology, Ecology, Sensorics, Mechatronics, pp.57-62,

indexată în bazele de date INDEX COPERNICUS, Google Scholar.

4) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Anton I.A., Scupi A. (2018), The simulation of waste

water treatment processes, Journal of Marine Technology and Environmental , Editura

Nautica, ISBN 1844-6116, Volumul I/2018, pp.47-56, indexată în bazele de date INDEX

COPERNICUS, Google Scholar.

5) Panaitescu F.V, Panaitescu M., Anton I.A., Anton C. (2018), Turof M., New solutions to

protect the Romanian coastline, The 9th edition of the International Conference "Advanced

Topics in Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies" - ATOM-N 2018, Proc. of

SPIE, Volumul 10977, 109772A-1, Constanta, Romania , August 22th - 25th, 2018, indexată

în baza de date Google Scholar.

6) Memet F., Anton I.A. (2018), The need of the establishment of a marine renewables

network within an academic cooperation, The 9th edition of the International Conference

"Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies" - ATOM-N

2018, Constanta, Romania , August 22th - 25th, 2018, indexată în baza de date Google

Scholar.

7) Anton I.A., Dinu D. (2017), Wave Simulation with different type of coast potection

structure – A comparative approach, International Journal of Environmental Science, Volum

2, pp. 171-176, , indexată în baza de date Google Scholar.

8) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Anton I.A. (2016), Costs and alternative methods for

intervention in oil spill, Conference Proceedings of 5th International Conference on Thermal

Equipment, Renewable Energy and Rural Development TE-RE-RD 2016, ISSN 2457 – 3302,

ISSN-L 2457 - 3302, pp.529-534, Politehnica Press Publish House, ISSN 2359-7941, INDEX

COPERNICUS, Google Scholar.

9) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Anton I.A. (2016), Budea S., A simulation of riverbed flow

with environmental risk, Proceedings of 2016 International Conference on Hydraulics and

Pneumatics - HERVEX , ISSN 1454 – 8003, November 9-11, Baile Govora, Romania, pp. 307-

313, indexată în baza de date Google Scholar.


42

10) Panaitescu M., Panaitescu F.V., Anton I.A., Anton C. (2016), A method for flow modelling

of vulnerable areas, Journal of Marine Technology and Environment, 2016,Volumul 2, pp.43-

48, ISSN (Print): 1844-6116, ISSN (Online): 1884-6116, indexată în baza de date Google

Scholar.

11) Anton C., Anton I.A., Panaitescu F.V., Panaitescu M. (2016), Implementation of a new

integrated municipal waste system in Constanta county, Journal of Marine Technology and

Environment, 2016, Volumul 2, pp.11-16, ISSN (Print): 1844-6116, ISSN (Online): 1884-

6116, indexată în baza de date Google Scholar.

12) Anton I.A., Panaitescu M., Panaitescu Fanel-Viorel (2015), Applications in Matlab using

finite element method, Journal of Marine Technology and Environment, Volumul 2, ISSN

(print) 1844-6116, ISSN (online) 1884-6116, indexată în baza de date Google Scholar.

13) Panaitescu I.I., Panaitescu M., Panaitescu F.V., Enache I.A. (2013), Using PC simulation

for flow sensitivity analysis with application to a wastewater treatment plant, Global

conference on environmental studies, CENVISU, Antalya, Turcia, Global Journal on

Advances Pure and Applied Sciences, Volumul 1, ISSN: 2301-2706, indexată în baza de date

Google Scholar.


internaționale și publicate în volumele acestora indexate în alte baze de date decât BDI

1) Anton I.A. (2015), Monitorizarea riscului și aplicația web pentru sistemul Rkfmea pe

bazinul Marii Negre, Final Book Risk Management and Assessment for prevention of

ecological and technological risks in the Black Sea basin, Editura Nautica, ISBN 606-681-069-

3, pp.398-410

2) Anton I.A., Panaitescu M., Panaitescu F.V., Ghiță S. (2018), Marine environmental analyse

on interaction with wave energy reduction structures, 2018 EENVIRO Conference on

Sustainable Solutions for Energy and Environment, Cluj-Napoca, Romania, ID 87, Romanian

Journal of Civil Engineering, ISSN:2068-3987

3) Enache I.A. (2012), Studii privind construcția și amplasamentul Recifilor Artificiali în

Marea Neagră, Sesiunea de Comunicări Științifice – Ziua Internațională a Mării Negre,

Universitatea Maritimă Constanța, Editura Nautica, ISSN 2069-248X

Documents

CERCETĂRI PRIVIND INFLUENȚA VALURILOR ASUPRA ... · înțelegerea sistematică și complexă a fenomenului de propagare a valurilor în zona de lângă țărm (nearshore) și impactul