رسوبگذاری در اطراف بندر و سازه‌های ساحلی میگردد. سرعت و جهت جریان‌های دریایی یکی از اصلی‌ترین پارامترهای هیدرودینامیکی موثر در انتقال رسوب می‌باشند. جریان‌های کرانه‌ای به سبب تأثیرات متقابل موج و بستر دریا، در ناحیه شکست امواج۲ ایجاد میگردند. در این ناحیه گرادیان ایجاد شده در تنش‌های برشی سبب تشکیل جریان‌های کرانه‌ای میگردد، که این جریان‌ها در انتقال بار رسوبی محدودهی ساحلی نقش عمده‌ای به عهده دارند. منطقه شکست از لحاظ پدیدههای هیدرودینامیکی، فعالترین ناحیه ساحلی است که در آن انتقال رسوب و تغییرات بستر دریا در اثر امواج شکنا و جریانهای نزدیک ساحل به وقوع میپیوندد. در نزدیکی ساحل، عمق متغیر آب میتواند تغییرات عمدهای در شرایط موج در فاصله کم ایجاد کند. در واقع پارامتر مهم فیزیکی، عمق آبی است که امواج سطحی روی آن حرکت میکنند. در طبیعت، عمق آب ثابت نیست و در اثر گردباد، خیزش طوفان یا دیگر دلایل، تغییر میکند. این تغییرات سطح آب، بر الگوی شکست موج تأثیر میگذارد. در ناحیه شکست میبایست تغییرات موج، تراز سطح آب و مشخصات جریانهای ساحلی محاسبه شود تا بر اساس آنها امکان برآورد تخریب ناشی از طوفان( ناشی از سیلاب یا امواج )، محاسبه تغییرشکل تدریجی خط ساحلی و تغییر شکل پروفیل عمود بر ساحل و طراحی ایمن سازههای ساحلی ( همچون آبشکنها و دیوارههای حفاظت ساحلی) فراهم گردد[۱].
امواج که به ساحل نزدیک میشوند تحت تأثیر پدیدههایی نظیر تفرق و شکست، انرژی آنها افزایش یافته و میتوانند پدیدههای فرسایش را تسریع بخشند. از عوامل مؤثر بر فرسایش سواحل، دخالتهای انسانی و ساخت سازههای ساحلی است، چنانچه این سازهها به درستی جانمایی نگردند، میتوانند اثرات تخریبی قابل توجهی به ساحل و فرسایش آن داشته باشند.
امروزه بههمخوردگی شرایط طبیعی سواحل و فرایندهای ساحلی، تحت تاثیر ساخت و سازهای بندری و نیروگاههای مولد انرژی بطور فزاینده درناحیه ساحلی دریاها و اقیانوسها جریان دارد. بهویژه در سواحل جنوبی دریای خزر در طی ۳۰ سال اخیر، توأم با پیشروی آب دریا، ساختوساز و دخلو تصرف در این عرصه طبیعی به شدت صورت گرفته است .ضرورت مطالعه این تغییرات که ناشی از عوامل طبیعی و انسانی و تأثیر متقابل آنها میباشد، در زمینه مدیریت نواحی ساحلی بسیار حائز اهمیت است.
یکی از نرمافزارهای موجود برای تحلیل جریان و پتانسیل نرخ انتقال رسوب، نرمافزار Mike 21 می‏باشد. این نرمافزار توسط موسسه تحقیقات دلفت دانمارک تهیه و گسترش یافتهاست که میتواند الگوی جریان در بخشهای مختلف ناشی از تغییر عمق جریان در ناحیه ساحلی و همچنین پدیده حمل رسوب را به خوبی مدل نماید. با استفاده از این نرمافزار میتوان تغییراتی که در خط ساحل در اثر احداث سازهها و هرگونه دخل و تصرف انسانی تعیین نمود.
۱-۲- بیان مسئله تحقیق
منطقه ساحلی جاییست که موج، بستر را حس میکند و انتهای این ناحیه ساحلی بالاروی موج روی ساحل است. موج در بیرون از ناحیه ساحلی به دلیل عدم تماس با بستر متقارن است و با ورود به ناحیه ساحلی دچار آشفتگی شده و بعد از شکست، آشفتگی موج زیاد میشود و بسته به ارتفاع موج، دورهتناوب موج و نوع ساحل به شکلهای مختلف می‏شکنند. بطورکلی چهار نوع اصلی برای شکست امواج در نظر گرفته میشود که عبارتند از آشفته، چرخان، ریزشی و لغزان. در اثر شکست امواج در ناحیه کم عمق ساحلی، جریان کرانهای ایجاد میشود که علت اصلی جابجاییها و نقل و انتقال رسوب در سواحل میباشد. مطالعه هیدرودینامیکی مناطق ساحلی اولین قدم در طراحی سازههای ساحلی است و ریخت شناسی سواحل، انتقال رسوب، فرسایش، انتشار و پخش آلودگی، از دیگر پدیدههای مرتبط با ساحل میباشد. بخش مهمی از مطالعه هیدرودینامیک معطوف به مطالعه جریانهای ساحلی و بررسی علل ایجاد و الگوی آنها میگردد. جریان‌های موازی با ساحل مسئول انتقال رسوب و آلاینده‌ها به موازات ساحل هستند و زمانی که انرژی خود را از دست بدهند یا به مانعی همچون موج‌شکن بندرها برخوردکنند، رسوب را برجای میگذارند و مشکلات جدی برای سازه‌های ساحلی ایجاد می‌کنند[۲و۳].
در این تحقیق با استفاده از نرمافزار MIKE 21 ، الگوی انتشار موج، جریانهای موازی ساحل ناشی از موج و نرخ انتقال رسوب کرانهای مدلسازی شده و در نهایت بر اساس برآورد نرخ انتقال رسوب کرانهای، تغییرات ایجاد شده در خط ساحل دریای خزر در محدوده بندر امیرآباد مورد بررسی قرار میگیرد.
۱-۳- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق
با توجه به اینکه مناطق ساحلی به ‌طور مستمر در تعامل با محیط آبی دریا و اقیانوس پیرامون قرار دارند، لذا شناخت رفتار محیط آبی دریا و اقیانوس پیرامون در شناخت رفتار سواحل ضروری است. سواحل هر کشور از نظر سیاسی، نظامی، اجتماعی و اقتصادی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
مناطق ساحلی علاوه بر اینکه دارای توان اقتصادی هستند، به عنوان پلی برای بهرهبرداری از منابع عظیم موجود در دریاها و اقیانوسها عمل میکنند. از این رو حفاظت و عمران مناطق ساحلی دارای اهمیت زیادی است. متأسفانه در کشور ما با وجود داشتن سواحل بسیار طولانی به عمران و حفاظت آنها اهمیت زیادی داده نشده است و از این نعمت خدادادی بهرهبرداری بهینه صورت نمیگیرد. سواحل طبیعی دریاها اگرچه ممکن است در فرآیندهای طوفانی زمستانه دچار فرسایش شوند ولی با فرآوریهای مناسب رسوبی تابستانه شکل هندسی اولیه خود را باز مییابند، اینگونه سواحل اصطلاحاً سواحل پایدار نامیده میشوند و سواحلی که به دلایل مختلف و از جمله مهمترین آنها دخالتهای انسانی، مقاطع عرضی وخطوط ساحلی آنها دچار دگرگونی و تغییرات غیر قابل بازگشت میشود، را سواحل غیرپایدار مینامند. در این میان دریای خزر به دلیل ماهیت نوسانات تراز آب در مقیاسهای فصلی، سالانه و بلندمدت، دارای ویژگیهای خاصی در تعادل سواحل است که در واقع ارضاء پارامترهای مرتبط با ایجاد سواحل پایدار را در طرحهای توسعهای با چالشهای بیشتری در مقایسه با دریاهای آزاد مواجه مینماید. بنابراین شناسایی وضعیت سواحل جنوبی دریای خزر از لحاظ ویژگیهای فرسایشپذیری و رسوبگذاری برای تعیین مناطق حساس و ناپایدار در مقابل نواحی رسوبی فعال و پایدار به منزله مسئله اصلی است.
افزایش سطح تراز آب دریای خزر طی ۳۰ سال اخیر به میزان ۱٫۵ متر (طی سال ۱۳۵۷ تا ۱۳۸۷)
مشکلات بسیار عمدهای را برای کاربریها و جوامع انسانی حاشیه دریای خزر به وجود آورد[۲]. درحقیقت توسعه نیروهای هیدرودینامیکی دریا به صورت امواج فرساینده و جریانهای ساحلی ناشی از آن با پیشروی آب دریا در محدوده اراضی خشک ساحلی، شرایط شدت آسیبپذیری فرسایشی مناطق ساحلی را افزایش داد. بنابراین نوسانهای سطح تراز آب، امواج و جریانهای ساحلی به منزله عوامل موثر بر فرسایشپذیری مناطق ساحلی دریای خزر محسوب میشوند و عکسالعمل ساختاری سواحل با توجه به ماهیت رسوبشناختی و ساختار فیزیکی متفاوت، عامل بسیار مهمی در میزان شدت ناپایداری است.
با انجام این تحقیقات، شناخت بیشتری از جریانهای نزدیک ساحل ناشی از شکست موج حاصل شده و با توجه به نقش مستقیم و غیرمستقیم این جریانها در سازههای دریایی، فرسایش ساحل و انتقال رسوب، مسائل زیستمحیطی و مطالعه صید و شیلات و از جمله نقش مهم آن در تأثیر این جریانها بر فعالیتهای نفتی وگازی در منطقه مورد بررسی، ضرورت انجام این تحقیق کاملأ محسوس به نظر میرسد.
۱-۴- نوآوری تحقیق
در سالهای اخیر در بنادری مانند بندرانزلی، بندرنوشهر و بندرکیاشهر در دریای خزر مطالعاتی در زمینه جریانهای ناشی از موج انجام گرفته است. براساس این تحقیق می‌توان میزان نشست رسوب در طرفین موج‌شکن‌های بندر را ارزیابی نمود و عمر مفید بندر را تقریب زد. در صورت وجود شرایط بحرانی که در انتهای مدلسازی‌ها منتج میگردد، دستک رسوب‌گیر برای تثبیت شرایط ساحلی و سایر مباحث کنترل رسوب پیشنهاد میگردد. همچنین بر اساس میزان نشست رسوب در دوره‌های مختلف سالیانه و چندساله که از نتایج مدلسازی استخراج میگردد، می‌توان دوره‌های لایروبی و احجام لایروبی را برآورد نمود.
بررسی الگوی رسوب به صورت گرافیکی و نمایش دوبعدی جهت تجسم کردن الگوی واقعیت فرسایش و نشست رسوب در محدوده بندر از نوآوری‌های این تحقیق می‌باشد.
۱-۵- اهداف تحقیق
اهداف مورد نظر در این تحقیق شامل تعیین وضعیت خط ساحل در منطقه بندری امیرآباد شرایط کنونی و گذشته و ارزیابی میزان و روند تأثیر سازههای بندری و نوسانات دریای خزر در بازه زمانی مورد مطالعه میباشد. هدف اصلی این پروژه ارائه یک مدل جهت بررسی الگوی موج، جریان ناشی از موج و بررسی پتانسیل نرخ انتقال رسوب در اطراف بندر امیرآباد می‌باشد.
در این تحقیق، تغییرات و تبعات ایجاد شده در خط ساحل دریای خزر در اثر احداث بندر امیرآباد مورد بررسی قرار میگیرد. مکانهایی از ساحل که در اثر تغییرات دچار فرسایش و رسوبگذاری میگردند، شناسایی میشوند و در ادامه راهکارهای مقابله با پدیدهها بررسی و راهکارهای علاج بخشی ارائه خواهد گردید.
۱-۶- فرضیات تحقیق و محدودیتها
در این تحقیق به اطلاعات عمقسنجی مکان منطقه(نقشه منطقه)، اطلاعات باد و موج منطقه بندر نیاز داریم که کلیه اطلاعات لازم مربوط به مکان بندر، از سازمان نقشه برداری کشور واقع در تهران و اطلاعات مربوط به باد و موج از سازمان بنادر وکشتیرانی و اطلاعات مربوط به عمقسنجی از دفتر مطالعات دریای خزر در ساری تهیه شده است.
– فرضیات تحقیق عبارتند از :
در این مدلسازی نرمافزار مناسب چه نرمافزاری است؟
مدل مش در این پروژه به صورت یکنواخت میباشد یا غیریکنواخت؟
آیا میتوان رسوبگذاری و فرسایش را توسط نرمافزار مدلسازی کرد؟
پیشبینی نرخ فرسایش و رسوب آیا به کمک مدلهای ریاضی امکانپذیر است؟
امکان اصلاح در سازه توسط مدلهای ریاضی قابل انجام هست یا خیر؟
در مدلسازی، از رسوبات چسبنده استفاده شدهاست یا غیرچسبنده؟
در مدلسازی، اندازه دانهها ثابت است یا متغیر؟
– محدودیتهای تحقیقق عبارتند از :
عدم شناخت مشخصات واقعی جریان
عدم شناخت خصوصیات بستر
عدم مدلسازی کلی پدیدههای جریان توسط مدل ریاضی
مدلسازی دو بعدی جریان نمیتواند پدیدههای سه بعدی را به خوبی مدلسازی کند.
۱-۷- روششناسی تحقیق ۳
در این تحقیق از مدلسازی عددی با نرمافزار MIKE 21 استفاده شده است (مطالعهی بندر امیرآباد واقع در بهشهر استان مازندران). با استفاده از اطلاعات موجود، نمونه برداریهای متعدد، عکسهای هوایی، سیستم از راه دور و… شرایط اولیه برپایی مدل بدست آمدهاست. سپس با اجرای مدل و استخراج پارامترهای موج، جریان و رسوب، الگوی موج، جریان و نرخ انتقال رسوب منطقه تعیین گردیده، که با توجه به نتایج به دست آمده راهکارهای علاج بخشی پیشنهاد میگردد.
در این تحقیق بر اساس شواهد تصاویر ماهوارهای و بررسی الگوی کلی موج و رسوب منطقه، الگوی غالب امواج شمال و شمالغربی است و بیشتر رسوبات در سمت بازوی اصلی یعنی بازوی غربی موجشکن قرار دارند. لذا توقع میرود که در نهایت الگوی موج و جریان ناحیه ساحلی نیز از این روند تبعیت کند و انتقال خالص رسوب منطقه بدون در نظر گرفتن سازه از غرب به شرق پیشبینی میگردد که با در نظر گرفتن سازه یقیناً پشت بازوی غربی تجمع رسوبی بیشتری داریم.
مدل عددی MIKE 21 یکی از شناختهترین مدلهای ریاضی مطرح در جهان در تحلیل پدیدههای حاکم بر محیط دریاست. این برنامه کامپیوتری که توسط انستیتو هیدرولیک دانمارک و با همکاری انستیتو کیفیت آب پایهریزی و به مرور زمان تکمیل و توسعه یافته است، دارای قابلیتهای محاسباتی و گرافیکی بالایی در زمینه مدلکردن پدیدههای مربوط به خورها، دریاچهها، نواحی کمعمق ساحلی،
خلیجه

  پایان نامه با کلمات کلیدیخانواده ها
دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید