Breakwaters are the coastal structures constructed either perpendicular (shore connected) or parallel (detached) to the coast. The main function of breakwater is to create a tranquil medium on its leeside by reflecting the waves and also dissipating the wave energy arriving from seaside, resulting in ease of manoeuvrability to boats or ships to their berthing places. Different types of breakwaters are being used at present, such as rubble mound breakwater, vertical wall type breakwater and composite breakwater. The objective of this paper is to investigate reflection coefficients (Kr) and dissipation (loss) coefficients (Kl) for physical models of Quarter circle caisson breakwater of three different radii of 0.550 m, 0.575 m and 0.600 m with S/D ratio of 2.5 (S=spacing between perforations, D=diameter of perforations). The models were tested in the monochromatic wave flume of the department, for different incident wave heights (Hi), Wave periods (T) and water depths (d). It was observed that reflection coefficient increased with increase in the wave steepness (Hi/gT2) and decreased with increase in depth parameter (d/gT2) and hs/d (Height of structure including rubble base/depth of water). The loss coefficient decreased with increase in the wave steepness and increased with increase in depth parameter and hs/d.
Shin, Seung Ho;Gug, Seung Gi;Yeom, Won Gi;Lee, Joong Woo
Journal of Korean Port Research
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v.5
no.1
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pp.71-81
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1991
This study deals with the analytical and numerical solution for the combined wave reflection and diffraction near the impermeable rigid upright breakwater, subject to the excitation of a plane simple harmonic wave coming from infinity. Three cases are presented : a) the analytical solution near a thin semi-infinite breakwater, b) the analytical solution near the semi-infinite breakwaters of arbitrary edge angles, $30^{\circ},\;45^{\circ},\;and\;90^{\circ}$, c) the numerical solution near a detached thin breakwater the results are presented in amplification factor and wave height diagrams. Moreover, the amplification factors near the structure(2 wavelength before and behind the structure) are compared for the given cases. A finite difference technique for the numerical solution was applied to the integral equation obtained for the wave potential.
Two numerical models of the shoreline change and sediment transport rates, explicit and implicit, are simulated with shore structures such as breakwaters, a jetty, groins and a seawall. The applied study area is songdo Beach, Youngil bay, Korea since it has all the shore structures mentinoed above. The two models investigate the beach line changes and sedimen transport rates for the beach before design of three groins with and without an offshore breakwater. In order to estimate the shoreline changes after three groins were built, the beach response inside the three groin compartiments and the offshore barrier are also investigated. The simulation based on the initial shoreline conditions surveyed by the Hydrographic office, Koreai 1979 and 1984. The breaking wave characteristics are introduced into the models by calculation from the empirical equations and modification from the numerical and hydraulic model test results developed for waves behind an offshore breakwater. The numerical simulation describes well the tendencies of the sand transport and shoreline changes affected by wave diffraction behind a detached breakwater and by interruption of sand transport at three groins.
Kuroiwa, Masamitsu;Abualtayef, Mazen;Takada, Tetsushi;Sief, Ahmed Khaled;Matsubara, Yuehi
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.2
no.2
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pp.68-74
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2010
The development of a numerical model using the fractional area/volume obstacle representation (FAVOR) method for predicting a nearshore current field bounded by complicated geometric shapes, and a three-dimensional (3D) beach evolution was described in this article. The 3D model was first tested against three cases to simulate the nearshore current fields around coastal structures, a river mouth, and a large scale cusp bathymetry. Then, the morphodynamic model tests, which are adopting the nearshore current model, were applied for the computations of beach evolution around a detached breakwater and two groins. It was confirmed that the presented model associated with the FAVOR method was useful to predict the nearshore current field in the vicinity of the complicated geometric shapes. Finally, the model was applied to a tombolo formation in a field site of Kunnui fishery port, which is located in Hokkaido, Japan.
Sief, Ahmed Khaled;Kuroiwa, Masamitsu;Abualtayef, Mazen;Mase, Hajime;Matsubara, Yuhei
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.3
no.3
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pp.216-224
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2011
In This study develops a quasi-three dimensional numerical model of wave driven coastal currents with accounting the effects of the wave-current interaction and the surface rollers. In the wave model, the current effects on wave breaking and energy dissipation are taken into account as well as the wave diffraction effect. The surface roller associated with wave breaking was modeled based on a modification of the equations by Dally and Brown (1995) and Larson and Kraus (2002). Furthermore, the quasi-three dimensional model, which based on Navier-Stokes equations, was modified in association with the surface roller effect, and solved using frictional step method. The model was validated by data sets obtained during experiments on the Large Scale Sediment Transport Facility (LSTF) basin and the Hazaki Oceanographical Research Station (HORS). Then, a model test against detached breakwater was carried out to investigate the performance of the model around coastal structures. Finally, the model was applied to Akasaki port to verify the hydrodynamics around coastal structures. Good agreements between computations and measurements were obtained with regard to the cross-shore variation in waves and currents in nearshore and surf zone.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2004.05a
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pp.303-308
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2004
The failure at the head section of rubble mound breakwaters is more important than other failure modes. because this initial failures will occur the failure of the trunk section and lead to the instability of the structure. The three-dimensional failure modes are discussed using the experimental data with multi-directional waves considering the failure modes. It was occurred by the topographical characteristics around the head of rubble mound breakwater. The spacial characteristics of failure mode around the rubble-mound structures can be summarized as follows: 1) It was clarified that the failure modes at the round head of a detached breakwater are classified as failure by plunging breaker on the slope, failure by direct incident wave force and failure at the rubble mound breakwaters. 2) The failure mode was found in the lower wave height than the design wave by the breaker depth effects and topography around structures. It is clarified that the structure was monitored safely designed for the design wave but the failure was occurred by the reason of breaker waves.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4B
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pp.421-428
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2008
For last decades, the rapid coastal erosion process spreading along Korean peninsular has become a nuisance especially for tourism and local economy. Global warming and sea-level rise demand persistently new coastal protection strategies against the conventional methods using armored structures. In a view of this, Kweon et al. (2007) has proposed a new type of horizontal steel plates for an ideal candidate as eco-friendly detached breakwater systems for global warming era. The breakwater is composed of piles and horizontal porous plates that was devised for the optimized blockage effects and wave energy dissipations. This system provides outstanding performances as wave barrier and added advantages such as a rapid installation, an easy relocation, a perfect water circulation for the stagnation of pollutions in sheltered regions. The present experimental study focuses on the performance evaluations of the proposed system in wind wave conditions as a wave dissipator and reflector. The reflection, transmission, and energy dissipation of the random waves has been discussed in detail based on a newly proposed relation between wave steepness and a plate width normalized by wave length that are major factors affecting the wave transmission.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.30
no.2
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pp.51-60
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2018
This study was conducted to observe the effects of gravity and infra-gravity wave of detached submerged breakwater in the coast of Yeongnang-dong, Sokcho, as analyzing continuous wave data by performing field observations on the front area (W0) and rear area (W1, W2). Wave transmission coefficient ($K_t$) of submerged breakwater was analyzed in two parts, short-period wave (gravity wave) and infra-gravity wave. The wave energy reduction effect was analyzed and compared with the value of the design. In case of above wave height 2.0 m at the front area (W0) of the submerged breakwater, the short-period wave height at point W1 is reduced by about 65% and the short-period wave height at point W2 is reduced by about 59%. The depth of crest of submerged breakwater conducted in a sea area differs from the design, and the wave energy reduction effect is analyzed to be smaller than the design plan. The infra-gravity waves were amplified to 2.11 and 1.71 at the W1 and W2 points, respectively, and the wave height at W2 point was smaller than that at W1 point.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.8
no.4
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pp.297-304
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1996
The purpose of this study is to observe the applicability of parabolic mild-slope equations allowing relatively large angles of wave propagation based on the use of a Pade approximant or minimax approximation and also the applicability of the models with nonlinearity of diffracted waves in the shadow zone behind coastal structures. To accomplish these objectives, numerical solutions are obtained from the above parabolic models and are compared with the results from Watanabe and Maruyama's(1984) hydraulic model test on the wave field with an impermeable detached breakwater. From this study, it is found that computed wave heights increase for the nonlinear results in comparison to the linear results due to the increased diffraction effect across the geometric shadow boundary. The model with a larger aperture with respect to the principal direction was found to spread laterally to a much greater degree where spreading angle (diffraction effect) is relatively large. which causes a distortion in the overall results due to the error accumulated by the approximation of wave length.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.11
no.3
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pp.209-218
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2011
The present study proposes a new estimation relationship for the transmission rate of the steel breakwater which is expected to make up for the weakness points in existing hard solution for shore protection. The steel breakwater consists of the wave dissipator of the dual horizontal plates, the supporting columns and their foundations, and thus its respective designs should also be conducted one by one. Furthermore, the breakwater has to ensure both functions of shore protection and structure stabilization. The study produced experimental data for the stability and safety investigation of the steel breakwater. The forces acting on the steel breakwater were classified into two categories, one is vertical up and down loads for the pile resistance and the other was maximum difference of the vertical load acting on horizontally different position for the torsion. The study applied the stability force produced by the summation of maximum pressure at each point and the safety force acting on each point simultaneously. The regular wave corresponding to the significant wave was utilized for measuring wave pressure and force. The study showed the method for the proper position of submerged upper plate by considering occurrence frequency of tide level. The design process finally determined by trial and error is proposed in the present study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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