بخشی از مقاله
مطالعه نحوه انتقال رسوب ناشي از جريان هاي دريايي و موج بروش اندازه گيري مستقيم
در بندر گرزه
چکيده
اين نوشته چکيده اي از مطالعات هيدروديناميک جريان هاي دريايي و انتقال رسوب مربوط به طراحي بندر گرزه واقــع در پسـکرانه شمالي جزيره کيش مي باشد. اين بررسي براساس اندازه گيريهاي مستقيم محلي و آناليز نتايج آنها انجام شده است .
اندازه گيريهاي انجام شده در اين مطالعه به سه دسته تقسيم شده اند:
* به منظور بررسي و شناخت خصوصيات جزرومد و جريان هاي دريايي که عمدتًا در اين منطقه جريان هاي جزرومدي هســتند, تغييرات سطح آب و جريان هاي دريايي اندازه گيري شده اند. جريان ها به دو روش اولــري و لاگرانـژي در دو پريـود Neap Tide و Spring Tide و در هر نوبت به مدت ۱۳ ساعت مشاهده شده اند.
* بررسي نحوه و نرخ انتقال رسوب در اثر جريان هاي دريايي وموج بروش استقرار تله هاي رســوبگير روي دو محـور عمـود بـر ساحل و در اعماق مختلف انجام گرفته است .
* به منظور مقايسه با آمار متوسط باد, سرعت و جهت باد به فواصل سه ساعته اندازه گيري و ثبت گرديــده اسـت . همچنيـن در مواقع متلاطم بودن دريا جهت , پريود و ارتفاع تقريبي امواج اندازه گيري و ثبت شده است .
در نهايت با بررسي و آناليز نتايج اين اندازه گيري ها, الگوي جريان هاي دريايي و چگونگي و نرخ انتقال رسوب در اين منطقه مورد بحث قرار گرفته است .
مقدمه
از آنجا که مطالعات اوليه در هر پروژه و بخصوص در پروژه هاي دريايي و بندرسازي که مستلزم صرف هزينه هــاي بسـيار بـالايي است , از اهميت زيادي برخوردار, پرداختن به اين مسئله الزامي است . ليکن انجام مطالعات محلي که بخش عمده مطالعات اوليــه را تشـکيل مي دهد هم وقت گير بوده و هم هزينه هاي سنگيني را دربر دارد. در ساخت و سازهاي دريايي مطالعات اوليه دقيق هم بــه طراحـي و هـم بهره برداري و نگهداري سازه ها در آينده کمک شاياني مي کند. چنانکه امروزه در تعدادي از بنادر که قبـلاً سـاخته شـده انـد مشـکلاتي از قبيل نفوذ موج و پرشدن حوضچه توسط رسوباتي که در اثر موج و جريان ها وارد حوضچه مي شوند مشاهده مــي شـود. از ايـنرو مطالعـات اوليه نقش بسزايي در صرفه جويي هاي فني و اقتصادي دارند.
در اين بررسي نيز نگاه مختصري خواهيم داشت به چگونگي و نتايج اندازه گيري هاي محلي که به منظور مطالعه الگوي جريان ها
و انتقال رسوب در محدوده بندر گرزه انجام شده است .
۱- منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه محلي به نام گرزه مي باشد که در ۳۵ کيلومتري غرب بندرچارک و در غرب استان هرمــزگان واقـع شـده . ايـن منطقه به دليل نزديکي به جزيره کيش که يکي از قطب هاي مناطق آزاد تجاري کشور مي باشد جهت احــداث بنـدر انتخـاب شـده اسـت . موقعيت اين منطقه در شکل شماره (۱) نشان داده شده است .
از آنجا که اين منطقه در حاشيه خليج فارس واقع گرديده لذا شرايط اقليمي آن نــيز از وضعيـت کلـي آب وهوايـي منطقـه تبعيـت مي کند. در کل داراي آب و هواي گرم و خشک با بارندگي کم مي باشد. بادهاي عمده يکي باد "شمال" است که از سمت شـمال غربـي بـه سمت جنوب شرقي مي وزد و ديگري باد "شرقي " است که از سمت جنوب شرقي مي وزد.
محدوده مورد مطالعه در ۳ کيلومتري غرب گرزه واقع گرديده . اين منطقه از نظر توپوگرافـي داراي شـيب تنـدي در ناحيـه سـاحلي مي باشد که از سمت شرق به غرب کاهش مي يابد. به منظور پوشش بهتر, اندازه گيري ها روي دو محور عمود بر ساحل به فاصله تقريبــي ۱۳۰۰ متر از يکديگر انجام گرفته است که در شکل شماره (۲) نشان داده شده است .
۲- روش مطالعه
از آنجا که بهترين روش مطالعه , اندازه گيري محلي و تفسير نتايج و مقايسه آنها با نتايج مدلهاي رياضي است , لـذا در ايـن مطالعـه
روش اتخاذ شده , روش اندازه گيري هاي مستقيم ميداني و بررسي نتايج کارهاي آزمايشگاهي و محاسباتي مي باشد.
۳- اندازه گيريهاي ميداني
اندازه گيريهاي انجام شده در اين مطالعه عبارتند از:
*جزرومد
* جريان هاي دريايي
* انتقال رسوب
* نمونه برداري از بستر
* باد و موج
۳-۱- جزرمد
به دليل نزديکي گرزه با جزيره کيش (فاصله دريايي تقريباً ۱۷ کيلومتر) جزرومد در اين منطقه با جزرومد محاسبه شـده بـراي بنـدر جزيره کيش [٧] تقريباً يکسان است , لذا پس از مقايسه چند روز مشاهده با جداول جزرومــدي کيـش و اطمينـان از همخوانـي آنـها, بـراي سهولت و تسريع کار از مقادير محاسبه شده در جداول ذکر شده استفاده گرديد.
۳‐۲‐ جريان هاي دريايي
نتايج مطالعات و بررسي هاي انجام شده [٥] نشان مي دهد که جريان هاي دريايي در اين منطقه عمدتاً جريــان هـاي جزرومـدي هستند. به همين دليل اساس جريان سنجي در اين منطقه بر جزرومدي بودن آنها استوار شده . جريان سنجي در دو نوبــت Neap Tide و Spring Tide و به مدت ۱۳ ساعت انجام شده است . اين اندازه گيري ها به دو روش لاگرانژي و اولري براي نقاط مختلف صورت گرفتــه است .
به منظور بررسي جريان هاي ساحلي و تغييرات آنها در اعماق مختلف در سه عمق ۴, ۸ و ۱۲ متري از CD و روي يک محور بيـن دو امتداد انتخاب شده که قبلاً ذکر شد, سه شناور رها شده و رديابي شدند. اين شناورها با استفاده از اندازه هاي استاندارد [١] ســاخته شـده بودند. عمليات رديابي با استفاده از گيرنده هاي دقيق ماهواره اي و به مدت ۱۳ ساعت انجام شده است . همچنين جهت شناخت ميزان دقيق سرعت و جهت جريان ها در اعماق مختلف روي دو ايستگاه در انتهاي دو محور که عمــق آب ۱۲ متر است , در دو عمق ۱ متر زير سطح آب و ۰.۶ عمق (عمق ۷ متري ) جريان سنجي اولري بصورت همزمان انجام شده است .
۳-۳- انتقال رسوب
براي اندازه گيري نرخ انتقال رسوب روشهاي متعددي وجود دارد. يکي از اين روشها استفاده از تله هاي رسوبگير اســت . تلـه هـاي رسوبگير نيز داراي انواع مختلفي با کاربردهاي گوناگون هستند. در اين مطالعه از يک نوع تله رسوبگير که بار بستر را تلــه گيـري مـي کنـد استفاده شده است . اين تله از نوع Pan Sampler مي باشد که به نام Polyakov Pan Sampler معروف است [٤]. اين تله به صـورت يکطرفه عمل مي کند, بدين معني که روسوباتي را که در يک جهت توسط جريان حمل مي شوند به دام مي اندازد.
تعداد ۲۴ عدد از اين تله ها در اعماق ۱, ۲, ۴, ۶, ۸ و ۱۲ متري از CD روي دو محور مستقر شدند. به دليــل اينکـه ايـن تلـه هـا يکطرفه عمل مي کنند در هر نقطه از دو تله در جهت مخالف استفاده شده است . با توجه به نتايج مشاهدات جريان هاي دريايي و نــيز ايـن حقيقت که جهت جريان هاي جزرومدي در نزديکي سواحل به موازات امتداد خط ساحل مي باشد, تله هــا در دو جـهت شـرق و غربـي کـه امتداد ساحل و جريان هاي جزرومدي است کار گذاشته شدند. تله ها براي مدت ۲۴ ساعت و در دو نوبت Neap Tide و Spring Tide
مورد استفاده قرار گرفتند. بعد از هر نوبت تله ها بيرون آورده شده محتويات آنها جهت انجام کارهاي آزمايشگاهي تخليه گرديد.
۳-۴- نمونه برداري از بستر
جهت بررسي جنس بستر و دانه بندي رسوبات تشکيل دهنده بستر از ده نقطه نمونه برداري شده است . اين نقاط در عمق هــاي ۱, ۳, ۷, ۹ و ۱۲ متر از CD روي دو محور انتخاب شده اند. نمونه هاي بدست آمده مورد بررسي هاي آزمايشگاهي قرار گرفته اند.
جدول شماره (۱) نتايج دانه بندي رسوبات بستر را نشان مي دهد.
۳-۵- باد و موج
به منظور مقايسه با آمار متوسط باد و مشخصات امواج محاسبه شده از روي آمار باد, مشخصات باد شامل سرعت و جــهت در تمـام مدت اندازه گيري به فواصل سه ساعته مشاهده و ثبت شده اند. همچنين در مواقع مواج بودن دريا مشخصات مــوج شـامل جـهت , پريـود و ارتفاع تقريبي مشاهده و ثبت شده اند. شکل شماره (۳) نمونه اي از نمودارهاي وزش باد را نشان مي دهد.
۴- مطالعات آزمايشگاهي
براي بررسي دقيق اندازه گيري هاي انجام شده , کليه نمونه هاي بدست آمده از مشاهدات ميداني مـورد آزمـايش قـرار گرفتنـد. در مجموع ۵۸ نمونه شامل ۴۸ نمونه رسوب تله گيري شده و ۱۰ نمونه از رسوبات بستر از منطقه برداشت شد که اين نمونه ها مورد آزمايشــات دانه بندي قرار گرفتند.
۵- بحث و نتيجه گيري
با توجه به مقادير مولفه هاي محاسبه شده و نيز رابطه تعيين رژيم آدميراليتي [٧], کشند داراي گرايشات روزانه است و رفتار روزانه کشند بر ديگر انواع آن برتري دارد:
نکته مهمي که قابل توجه است عدم وجود مدولاسيون Neap-Spring در کشند گرزه مي باشد. به عبارت ديگر تغيــيرات ارتفـاع کشند در زمان هاي Neap و spring تفاوت معني دار و عمده اي در يک پريود نخواهد دشت . اين عدم تغييرات دقيقاً بواسطه وجود رژيــم کشندي عمدتاً روزانه ممکن خواهد بود. اما با توجه به نمودارها و مقادير کشند در زمان هاي Neap و spring مي توان دريـافت کـه تنـها
"رفتار" کشند متغيير مي باشد. يعني در زمان spring نوع کشند شکل نيم روزانه دارد، در حاليکه در زمان Neap شــکل آن تغيـير کـرده و روزانه مي باشد. به عبارت ديگر در زمان Neap جزرومد به صورت يک مد (HW) و يک جزر (LW) و در زمان spring به صــورت دو مد (HW) و دو جزر (LW) خود را نشان خواهد داد. اين پديده را مي توان به عنوان يک نامنظمي (Irregularity) در کشند اين منطقـه به حساب آورد.
نتايج محاسبات و بررسي هاي جريان سنجي اولري نشان مي دهد تفاوت سرعت در سطح و در عمق ۷ متري خيلي کم است . ايــن تفاوت در حدود چند سانتيمتر بر ثانيه مي باشد. جهت حرکت نيز در هر دو عمق يکي است . مشاهدات نشان مي دهد که ســرعت جريـان در محور A کمي بيش ازسرعت جريان در محور B مي باشد، و جهت جريان نيز به دليل شکل هندسـي خـط سـاحلي در محـور A کمـي بـه سمت شمال منحرف مي شود.
با توجه به بحث رژيم کشندي و اين نکته که تفاوت چنداني در دامنه جزرومد در زمان مهکشند و کهکشند وجود ندارد, مي تـوان از مقايسه سرعت جريان ها در زمانهاي Neap و Spring نتيجه گرفت که تفاوت عمده ايي در سرعت جريان ها در اين دو زمان وجود ندارد.
همانطور که نتيجه مشاهدات نشان مي دهد و در گزارشات ديگر نيز قيد شده است بطور کلي رژيم جريــان هـاي ايـن ناحيـه غـير منظم گزارش شده است [۵[. اين بدان معني است که در حقيقت نمي توان الگوي دقيق و واضحي براي رفتار جريان هاي جزرومدي در ايـن منطقه در نظر گرفت . جهت جريان هاي کشندي در اين منطقه از رفتار کلي جريان هاي کشندي ساحلي پيروي مي کنند, يعني به مــوازات ساحل و به صورت Rectilinear با پريود ۶ ساعته رفت وبرگشت مي کنند و البته برگشت به دليل وجـود ناتسـاوي روزانـه کـامل نيسـت .
شکل هاي شماره (۴) و(۵) دو نمونه از نتايج جريان سنجي اولري را نشان مي دهد.
نتايج محاسبات و بررسي هاي رديابي هاي لاگرانژي نشان مي دهد که سرعت جريان هــا در منـاطق عميـق تـر (دورتـر از خـط ساحلي ) بيشتر از مناطق کم عمق مي باشد. جهت جريان ها نيز به موازات ساحل مي باشد. جهت حرکت جريان ها نشانگر اين مطلب اســت که زمان برگشت جريان نيز تابعي از رژيم کشند مي باشد و کاملاً يک پريود ۶ ساعته را طي نمي کند. همانگونه کـه منـابع آدمـيراليتي نـيز ذکر مي کنند جريان هاي اين منطقه چندان منظم نيستند [٥].
نکته قابل توجهي که مي توان با آن اشاره کرد اينکه جريانات جزرومدي در خليج فارس هميشه مطابق انتظاري که داريم نخواهــد بود, چنانکه در اين منطقه جهت جريان هاي جزري از شرق به غرب و جهت جريان هاي مدي از غرب به شــرق مـي باشـد و ايـن خـلاف انتظار هميشگي است . شکل هاي (۶) و (۷) دو نمونه از نتايج رديابي هاي لاگرانژي را نشان مي دهد.
با توجه به نتايج اندازه گيري هاي مربوط به رسوب به اين نتيجه مي رسيم که ميزان انتقال رسوب در زمان وقوع مــد کـه سـرعت جريان کمي بيشتر از حالت وقوع جزر مي باشد، زيادتر است . ليکن به دليل تأثير بعضي عوامل ديگر در چند نقطه اين روند بهم خورده اسـت .
همچنين ملاحظه مي شود که در زمان Spring Tide که شديدترين ميزان جزرومد در يک ماه است ، ميزان انتقال رسوب درهـر دو زمـان مد و جزر از حالت Neap Tide بيشتر است .
در زمان وقوع پديده موج نيز به دليل جريان هاي ناشي از موج ميزان انتقال رسوب تغيير مي کند. به دليل وجود امـواج دورآ کـه در زمان Spring از سمت جنوب غربي به سمت ساحل مي آمده اند و تأثير آن بر جريان هاي حاکم بر منطقه ، رونـد انتقـال بـهم خـورده و در اعماق ۱ و ۲ متري ميزان رسوب تله گيري شده بسيار زياد مي باشد. البته مي تـوان گفـت بخشـي از ايـن رسـوبات نتيجـه انتقـال رسـوب درجهت عمود به ساحل نيز مي باشند.
در کل مي توان گفت که در شرايط اندازه گيري , ميزان انتقال در آب عميق که کمتر تحت تأثير موج و جريــان هـاي ناشـي از آن است انتقال خالص (Net Transport) در اثر جريان هاي جزرومدي از سمت غرب به شرق است ، در حاليکه در بخش هاي کم عمــق تـر نيز اين ويژگي به شرط عدم وجود موج صادق است ، ليکن همانطور که ملاحظه مي شود امواج و جريان هــاي ناشـي از آن در ايـن منطقـه اثرات قابل توجهي بر روند انتقال رسوب دارد. جداول شماره (۲) و(۳) نتايج تله گيري تله ها را در دو محور نشان مي دهد.
لازم به ذکر است که اين مشاهدات در يک بازه زماني کوتاه انجام شده و براي دستيابي به خصوصيات دقيق تـر انتقـال رسـوب در
محيط هاي دريايي مشاهدات بيشتري بايد انجام شود
۶- پيشنهادات
به منظور بالابردن کيفيت پروژه هاي دريايي در مراحل مطالعاتي و اجرايي , لازم است مطالعات اوليه که در بيشتر پروژه ها همراه با اندازه گيري هاي ميداني است با برنامه ريزي دقيق و صرف وقت بيشتري انجام گيرد. اين کار به نوبه خود نيازمند بـهره گيـري از افـراد بـا تجربه و امکانات پيشرفته مي باشد. در کشور ما توزيع امکانات و تجهيزات به حد مطلوب نرسيده است , لذا لازم است مراکز و موسساتي کــه چنين تجهيزاتي را در اختيار دارند با همکاري با ساير موسسات و بخصوص دانشگاه ها در بهتر شدن کيفيت مطالعات , مشارکت جدي داشته باشند.
