COASTAL SUBMERGED STRUCTURES ADAPTATION TO SEA LEVEL RISE OVER DIFFERENT BEACH PROFILES

La presente memoria tratta gli effetti che l'innalzamento del livello del mare, dovuto ai cambiamenti climatici e ai sovralzi ondosi in condizioni di mareggiata, induce sulla stabilità delle spiagge di sedimenti naturali o artificiali (provenienti da interventi di ripascimento) difese da strutture sommerse. Secondo quanto evidenziato nel Rapporto Speciale IPCC 2019 (Brown et alii, 2018), i cambiamenti climatici provocheranno un aumento del livello medio marino. Questo fenomeno, combinato con il previsto incremento dell'intensità e della frequenza di accadimento delle mareggiate estreme, avrà delle ripercussioni negative sulla conservazione delle spiagge, soprattutto quelle difese da ripascimento o da strutture sommerse. L'adeguamento delle opere di protezione costiera esistenti diventa dunque indispensabile per contenere le perdite di sedimenti verso il largo e la conseguente erosione delle spiagge. I possibili effetti indotti sulle spiagge sono stati analizzati per diverse condizioni ambientali e per diversi scenari di sovralzo, con lo scopo di valutare quali interventi di adattamento su un'esistente opera di difesa sommersa potrebbero essere intrapresi per garantire la resilienza della spiaggia. L'innalzamento del livello medio marino, combinato con le condizioni di attacco ondoso delle mareggiate, produce, con l'allagamento della spiaggia emersa, un arretramento della linea di riva che viene qui stimato tramite un metodo basato sull'adattamento del profilo di equilibrio in condizioni di trasporto trasversale. Tale metodo, proposto da dean (1991), è stato qui generalizzato al caso di spiagge con diversi profili del fondo ed è stato esteso il campo di applicazione mettendo in conto l'effetto indotto da una struttura sommersa. La presenza dell'opera produce lo smorzamento dell'energia ondosa trasmessa ed un ulteriore aumento del livello marino dovuto al piling-up. Sia l'ampliamento della berma di sommità della struttura che la riduzione della sua sommergenza, ottenuta innalzando la quota di sommità dell'opera, hanno effetti benefici nel contrastare l'erosione della spiaggia. In particolare, sono messi a confronto due diversi tipi di intervento, ottenuti impiegando lo stesso volume di materiale: nella prima configurazione la struttura di riferimento viene alzata dalla quota di - 2.0 m fino alla quota di -0.5 m sotto il livello medio del mare, mantenendo invariata la larghezza della berma di sommità; viceversa, nella seconda configurazione, la sommergenza rimane invariata rispetto alla struttura iniziale ma la berma viene allargata da 8 m fino a 24 m. I risultati mostrano che la soluzione migliore di adattamento della struttura dipende, a parità di altri fattori, dall'entità del sovralzo. Per piccole variazioni di livello, risulta essere più efficace l'allargamento della berma, mentre, per incrementi particolarmente significativi, l'innalzamento della struttura è la procedura più vantaggiosa. Lo scopo del presente studio è quello di fornire indicazioni utili per il progetto di adeguamento di strutture sommerse esistenti, andando ad individuare, per ogni condizione ambientale, il miglior intervento di adattamento della struttura in grado di produrre il minor arretramento della spiaggia. The paper focuses on the analysis of the sea level rise and storms effects on natural or nourished beach profiles protected by submerged breakwaters. The increase in terms of intensity and frequency of extreme sea storms, and water levels produced by climate change, could lead to a deviation from the original trend of the beach. Typical Adriatic beaches will be considered as realistic study cases and a submerged structure for coastal protection of a natural or artificial (nourishment) beach is analysed in order to identify its resilience and its design adaptation. Different scenarios are taken into account, according to the 2019 special report of IPCC on climate change. A numerical model is here provided to evaluate beach response to wave set-up and sea level rise in the case of any beach profile protected by submerged breakwaters. The present model can provide useful information for the adaptation design of an existing defence submerged breakwater against coastal flooding and beach erosion. The shoreline position change,1 (Formula presented), is evaluated by a large number of simulations varying both wave parameters (wave height Hi, wave length L) and the geometry of breakwater (submergence |Rc| berm width B, structure height hc). Different scenarios of sea level rises, as a consequence of climate change, and of storm conditions are considered in performing numerical simulations. © 2020 Sapienza Università Editrice. All Rights Reserved.