بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی جزر و مد در خور ماهشهر به کمک اندازه گیری میدانی و مدلسازی عددی
چکیده
جزر و مد در خورها بدلیل تاثیر عوامل هندسی به مراتب پیچیده تر از دریاهای باز است. وجود شرایط مرزی باعث تغییرات عمده در تراز سطح آب می گردد. در این مقاله تاثیر عوامل هندسی نظیر طول، عرض و عمق خور بر تغییرات تراز جزر و مد در داخل خور طویل ماکرو- تایدال با استفاده از روشهای عددی بوسیله نرم افزار 21 Mike و نتایج اندازه گیری های میدانی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با توجه به نتایج این تحقیق برای خور ماهشهر می توان گفت: همچنین کاهش عمق باعث افزایش اختلاف فاز و کاهش دامنه جزر و مد می شود. در حالیکه تاثیری بر زمان و تراز مد ندارد. این تحقیق همچنین نشان می دهد که انتقال موج مد از دریا به داخل خور با تاخیر فاز همراه است. میزان این تاخیر فاز در نیمه عمیق کانال و در نیمه کم عمق کانال متفاوت است.
کلمات کلیدی : خور- جزر و مد - ماهشهر - مدلسازی عددی
۱- هیدرودینامیک خورهای جزر و مدی در اکثر خورهای دنیا، جزر و مد به صورت روزانه، نیم روزانه و مختلط است. به طور کلی امواج جزر و مدی نیم روزانه را امواج پیشرونده و امواج جزر و مد روزانه را امواج ایستاده نیز می نامند [۲] در امواج پیشرونده، مولفه افقی حرکت ذرات آب در زیر قله موج در جهت حرکت موج جزر و مدی است و به عنوان جریان مدی یا سیلابی شناخته میشود و مقدار آن درست در زیر قله موج ماکزیمم است و به آن قدرت سیلاب می گویند. به طور مشابه، مولفه افقی حرکت ذرات آب در زیر قعر موج در جهت مخالف حرکت موج جزر و مدی است که به جریان جزری معروف است. در وسط فاصله زمانی بین یک مد با جزر بعد از ان (یا یک جزر با مد بعد از ان)، هیچ جریان افقی در زیر سطح تراز اب وجود ندارد. این نقاط به عنوان اسلک (Slack) شناخته میشوند(شکل ۱). اگر بعد از اسلک مد شود، به ان اسلک مدی و اگر جزر شود به آن اسلک جزری می گویند [۱۱]. وقتی یک موج پیشرونده به یک مانع مانند ساحلی یا انتهای خور میرسد روی خودش باز میتابد و یک موج ایستاده را تشکیل میدهد. . شکل ۲
نحوه تشکیل این موج ایستاده را نشان داده شده است. در موج حاصله نقاطی بین قله و قعر وجود دارند که در آنها هیچ بالاروی و یا پایین روی دیده نمی شود، این نقاط را گره مینامند. ذرات واقع در زیر گرهها دارای حرکت نوسانی افقی است، در حالیکه ذرات واقع در زیر شکمها هیچگونه حرکت افقی ندارند [۱۱].
شدت موج جزر و مدی در داخل خور تابع طول و عمق خور است. سرعت یک موج جزر و مدی در آبهای کم عمق عبارتست از C Vgh و CL/T که در آن h عمق و T دوره تناوب موج و L طول موج جزر و مدی است که با توجه به طول خور تعیین می شود. نیرویی که آب را به داخل خورمیراند جزر و مد اقیانوس است. اگر گره موج ایستاده در مدخل خور قرار داشته باشد، مقدار دامنه جزر و مد خور به طور قابل توجهی .[y Y] )۳ تقویت خواهد شد ( پدیده تشدید). اما اگر شکم در مدخل خور باشد، افزایش دامنه قابل توجهی در داخل خور نخواهیم داشت (شکل معمولا اصطکاک با کف بررسمی جزر و مد را پیچیده تر میکند. یک موج جزر و مدی که به درون یک خور وارد میگردد، ضمن حرکت مستهلک میگردد. موج منعکس شده نیز ضمن حرکت به سمت دریا، در اثر اصطکاک بستر مستهلک می شود. ترکیب امواج تابشی مستهلک شونده با امواج بازتابشی مستهلک شونده ، موج جزر و مدی جدیدی را ایجاد می کند که بسیار پیچیده تر از موج جزر و مدی اولیه است. موج حاصل، یک موج ایستاده کامل نیست بلکه دارای یک مولفه موج پیشرونده نیز هست (شکل ۴) [۱۱].
یکی از فاکتور های تاثیر گذار بر جزر و مد، نیروی کوریولی سی ناشی از گردش زمین به دور خود میباشد. این نیرو در استوا صفر و در بین عرضهای ۵۰ تا ۶۰ درجه بر جهت جریان عمود است. جهت این نیرو در نیمکره شمالی به صورت ساعتگرد و در نیمکره جنوبی پادساعتگرد می باشد. نیروی کوریولیس باعث میشود که حرکت ذرات به سمت راست و چپ منحرف شود
۲] اگر دامنه جزر و مد قابل قیاس با عمق خور باشد، به دلیل اثرات کم عمقی سرعت انتشار در مد از سرعت آن در جزر بیشتر است. لذا امواجی که به خور وارد می شوند بیشتر از امواجی است که از خور خارج میشوند. به این پدیده پمپاژ آب به داخل خور می گویند آ۱۱]
باریک شدن مقطع خور در انتهای آن نیز عامل دیگری برای افزایش دامنه جزر ومد در خور می باشد. انتشار جزر و مد در داخل یک خور تحت تاثیر عوامل ژئومتریک بستر بخصوص عمق آب در هر مقطع، است. عمق آب در چند کیلومتر اول دهانه خور در نحوه انتشار جزرومد در درون خور بسیار حساس است. بسیاری از توسعه ها انجام شده در دهانه خورها می تواند رفتار جزر و مد را در طول دهانه خور تحت تاثیر قرار دهند آ۸]
طول عرض و عمق آب در خور در انتشار جزر و مد در حجم آب خور موثر است. به طور کلی میتوان خورها را به سه شکل کلی شامل: خورهای مستطیلی، خورهای قیفی شکل و خورهای دریاچه ای دسته بندی کرد۹l] خورهای مستطیلی، کانالهای باریک و کم عمقی هستند که عرض وعمق أنها نسبتا ثابت است و غالبا بستری ماسه ای دارند. طبیعت کم عمق کانال، تشدید را تقویت میکند اما موج حاصل از این تشدید انرژی خود را در ورودی کانال توسط اصطکاک در بستر ماسه ای و کم عمق کانال از دست می دهد. در این خورها چنانچه دهانه خور عمیق باشد، میرایی اولیه اتفاق نمی افتد. خورهای قیفی شکل، عموما دهانه هایی عمیق و عریض دارند اما هر جه به سمت خشکی برویم ، با نفوذ جریان دامنه جزر و مد کانال کمتر می شود. در این کانالها نیز مانند کانال های کم عمق، تشدید ارتفاع دامنه جزر و مد را بیشتر تشدید میکند. این گوته خورها معمولا میرایی اولیه را نشان نمی دهند و در عوض دامنه جزر ومدی اقیانوس را تقویت می کند. خورهای دریاچه ای توسط پهنه جزر و مدی که بوسیله یک کانال نسبتا باریک (که به آن کانال جزر و مدی گویند ) به دریا وصل است. دریاچه های جزر و مدی میرایی شدیدی دارند . طوریکه در در فاصله ۱ تا ۵ کیلومتری از دهانه، دامنه جزر و مد به چند سانتیمتر کاهش می یابد. در جدول ۱، انواع و مشخصات خورها آمده است [۱۰]
معادلات پیوستگی و حرکت را برای خورها میتوان به صورت زیر نوشت :
با توجه به معادله فوق، جواب معادله به صورت یک موج پیشرونده است که دامنه آن در امتداد محور X (در جهت طول رودخانه) به صورت نمایی کاهش میابد( i دامنه اولیه موج). سرعت انتشار در این حالت از رابطه بدست می اید با توجه به معادلات فوق نوسانات جزر و مدی را تقویت میکند Qr " معادلات فوق، دبی خور در هر مقطع صورت زیر بدست می آید
جدول ۱- تقسیم بندی انواع خورها از نظر شکل هندلسی
۲- مواد و روشها
۲- ۱- منطقه طرح
خور موسی بعنوان آبراهه دسترسی به خور ماهشهر و بندر امام خمینی در آبهای ساحلی استان خوزستان واقع شده است. خور ماهشهر در شمالی ترین قسمت خور موسی در طول جغرافیایی ۴۹ درجه و ۱۳ دقیقه و عرض جغرافیایی ۳۰ درجه و ۳۳ دقیقه قرار دارد( شکل ۶)۱۳l]
۲- ۲- اندازه گیری جزر و مد و توپوگرافی بستر
در این تحقیق از داده های اندازه گیری جزر و مد که توسط شهرداری ماهشهر در سال ۱۳۸۶ انجام گرفت، استفاده شده است. در این اندازه گیری بمنظور مطالعه جزر و مددرخورماهشهر دو ایستگاه جزر و مدسنجی ثابت(اشل) در محلهای پادگان سپاه و پل لوله ای (موقعیتهای ۲ و ۳ در شکل ۶) نصب گردید. بمنظور دستیابی و شناخت ناهمواری های بستر در خور ماهشهر، عملیات عمقیابی در کانال دسترسی تا شهر ماهشهر و قسمتهای داخل دریا تا اسکله سپاه توسط شهرداری ماهشهر و برای قسمت دریایی خور نقشه توپوگرافی بستر با مقیاس ۱:۲۰۰ و برای قسمت کانال دسترسی پروفیل های مقاطع به فاصله حدود ۲۰۰ متر با مقیاس ۱:۲۰۰ برداشت گردید
