بخشی از مقاله
مقدمه
امروزه با توجه به اهميت نواحي ساحلي از نظر کاربري و قيمت زمين و تأسيسات موجود در مجاورت سواحل شمالي و جنوبي کشور، استحصال زمين از طريق پيشروي در دريا با توجه به مزيتهايي همچـون انعطـاف طـرح و اجرا، هماهنگي با طبيعت و محيط زيست و ايجاد ارزش افزوده ، جذابيت زيادي داشته و در بسياري از پروژه هـاي ساحلي مورد مطالعه قرار مي گيرد. در اين ميان به خصوص در سواحل شمالي کشور با توجـه بـه جـذابيت هـاي گردشگري و مجاورت بسياري از جاده هاي اصلي و فرعي با سواحل دريا در مقـاطع متعـددي از سـاحل ، نيـاز بـه محافظت دارد که اگر بتوان شرايط تغذيه مناسبي را فراهم نمود، طول نسبتاً زيادي از ساحل را مي توان با هزينـه پايين تري در قياس با ساير راه حل هاي حفاظت ساحلي احياء و محافظت نمود. در اين مقاله نخست ، تأثير امواج انعکاسي بر رژيم جريان در ساحل مورد بررسي قرار مي گيرد، سـپس بـا در دسـت داشـتن هيـدروگرافي نـواحي مختلفي از سواحل درياي خزر و اطلاعات مربـوط بـه وقـوع طوفانهـاي ايـن دريـا و بـا بهـره گيـري از نـرم افـزار (Advanced Nearshore Profile Model) ، نيمرخ ساحلي مدلسازي شده و با توجـه بـه تغييـر پارامترهـاي ژئوتکنيکي، ميزان عقب نشيني و آب شستگي نيمرخ اوليه در معرض طوفان متداول درياي خـزر مـشاهده شـده است . در گام بعدي، نيمرخهاي متعددي به لحاظ نوع و شکل خاکريز(يکنواخت ، تلماسه اي، خـاکريزي در نـواحي خشک و تر و ...) مدلسازي شده و با توجه به تغيير پارامترهاي هندسي خاکريزهاي مصنوعي، ميزان عقب نـشيني و فرسايش ساحل ، همچنين تأثير تغيير اين پارامترها بر ميزان انتقال رسوب و سرعت جريان در اثر حمله طوفـان متداول درياي خزر و به عبارتي تغييرات رژيم جريان در سواحل مورد ارزيابي قرار گرفته اسـت . در نتيجـه ضـمن شناخت کيفي اثرات مثبت و منفي پارامترهاي هندسي مورد اشاره در تغذيه ساحل ، تأثيرات مثبت و منفي تغذيـه مصنوعي ساحل به عنوان يکي از گزينه هاي حفاظت و احياء ساحل پديدار مي گردد. نتايج مطالعات انجـام شـده نشان مي دهد که با ايجاد خاکريز مصنوعي رژيم جريان و نقل و انتفالات ساحلي به ميزان قابل توجهي تغيير مـي نمايد.
مطالعات تئوري
در اين مقاله يک مدل تئوري که بتواند سرعت جريان برگشتي را در صورت وجود امواج انعکاسي پيش بينـي کند پيشنهاد شده است . اين مدل از مدل (١٩٩٠)Okayasu که شامل امواج انعکاسـي مـي باشـد توسـعه يافتـه است . براي آنکه بتوان در محاسبات ، اثر امواج انعکاسي را در نظر گرفت ، تنش تابشي، بالا آمدگي سـطح آب دريـا و شار جرمي ناشي از حرکت موج بايد اصلاح گردد. معادله اصلي جهت محاسبه توزيع عمودي جريان برگشتي در ناحيه ساحلي عبارت است از:[٣]
که در آن U = سرعت جريان برگشتي ناشي از شکست موج در ارتفاع z از بستر دريا(متـر بـر ثانيـه )، dt عمق آب در زير گلوي موج (متر)، Um = متوسط سرعت جريان برگشتي در زير گلوي موج (متر بر ثانيه ) مي باشد.
که ضرايب براساس روابط زير تعيين مي شوند:
ميانگين عمق آب (متر)، v = لزجت سينماتيکي آب (مترمربع بر ثانيه )، DB = ميزان اتلاف انرژي ناشـي از شکـست موج (نيوتن متر) مي باشد.
ميزان اتلاف انرژي ناشي از شکست موج که براساس تئوري موج خطي روي يک شيب ثابت توسـط Battjes و janssen در سال ١٩٧٨ محاسبه شده که بصورت زير است : [٤]
سرعت متوسط جريان برگشتي در زير گلوي موج ، Um ، در محدوده شکست موج بـصورت مجمـوع جريـان جرم شامل جريان جرم به وسيله حرکت موج ، Mw و جريان جرم به وسيله ورتکس بزرگ سازماندهي شـده ، Mv بيان مي شود اگر dt عمق آب زير تراز آبخور موج باشد، Um از رابطه زير بدست مي آيد:
(Mw+Mv) : شار جرم کل جريان حاصل از شکست موج است .
طبق مدل Okayasu شار جرمي در محدوده ناحيه ساحلي در اثر امواج ورودي (پس از شکست مـوج ) تـابع شار جرمي موج ناشي از حرکت موج (Mw) و جريان گردابي (Mv) مي باشد در حاليکه در بيرون ناحيـه سـاحلي شار جرمي تنها تابع حرکت موج مي باشد. براي محاسبه جريان جرم از روابط زير استفاده مي شود:
براي امواج منعکس شده ، جريان جرم در اثر حرکت موج ، بـا اسـتفاده از Ar کـه بـا Ai در معادلـه جايگزين شده محاسبه شده است .
براي شرايطي که امواج انعکاسي وجود دارد، شار جرمي ناشي از انعکاس جرم از شار جرمي کـل کـم شـده و توازن جرم را در ناحيه ساحلي را بر هم مي زند. فرض بر اين است که امواج انعکاسي، شار جرمي کـل در جريـان برگشتي را کاهش مي دهند که نتيجه آن کاهش سرعت متوسط جريان برگشتي در ناحيه ساحلي مطابق معادلـه زير مي باشد:
بنابراين ، جرم کلي جريان بعد از شکست با درنظرگرفتن اثرات ناشي از امواج انعکاسـي را مـي تـوان بـه ايـن
صورت نوشت :
که در آن i و r به ترتيب نمايانگر موج ورودي و موج انعکاسي مي باشد.
ارتفاع موج انعکاسي را مي توان بصورت RH تعيين نمود که در آن R ضريب انعکاس ساحل مي باشد اما در مورد امواج تصادفي ضريب انعکاس تابعي از فرکانس موج مي باشد و براي بخشهاي مختلف موج متفاوت است . در اين حالت در محاسبات ضريب ميانگين انعکاسي جهت تغيير ارتفاع موج مورد استفاده قرار مي گيرد.
براي حالتي که موج انعکاسي وجود داشته باشد مؤلفه تنش شعاعي بوسيله يک جملـه اضـافي شـامل تـنش شعاعي ناشي از انعکاس موج اصلاح مي شود، در نتيجه بالاآمدگي سطح آب در ناحيه ساحلي اصلاح خواهد شد.
