بخشی از مقاله
چکیده
پایانه ی نفتی شمال با توجه به اینکه صادرات و واردات میعانات نفتی از این پایانه به سایر کشورهای حوزهی دریای خزر انجام می گیرد، نقش کلیدی در اقتصاد کشور دارد. یکی از عوامل کلیدی در هزینه های بنادر راهکارهای مقابله با رسوب گذاری در بنادر می باشد. در این تحقیق تلاش شد با استفاده از ابزار شبیه سازی ریاضی مایک 21 وضعیت رسوب در این منطقه مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد.
در ابتدا وضعیت امواج منطقه بر اساس اطلاعات موجود تحلیل گردید و سناریوهایی برای امواج موثر - دارای ارتفاع موج بالا و فرکانس وقوع بالا - تعریف گردید و با استفاده از مدل Sw شبیه سازی انتشار امواج در آن صورت پذیرفت. پس از آن با استفاده از مدل هیدرودینامیکی این نرم افزار و همچنین مدل انتقال رسوب، وضعیت جریان های ناشی از موج و انتقال رسوب متناسب با آن محاسبه گردید و در آخر میزان این انتقال رسوب برای سناریوی نظیر آن بدست آمده و با هم جمع گردید.
نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که مسیر غالب انتقال رسوب از غرب به شرق می باشد. وجود تاسیسات نیروگاه نکا در غرب پایانه ی نفتی شمال باعث کاهش رسوب گذاری پشت موج شکن های آن شده است. همچنین مشاهده شد که طرح توسعهی پایانهی نفتی شمال میزان رسوب گذاری را به میزان قابل توجه ای کاهش داده است.
-1 مقدمه
پایانهی نفتی شمال به عنوان بزرگترین بندر نفتی شمال و بندر تابعه منطقه ویژه اقتصادی بندر امیرآبادنقش حائز اهمّیتی در تهیه سوخت پالایشگاه های داخل کشور، سوآپ نفت خام و ترانزیت فرآورده های نفتی نظیر بنزین، مازوت و گازوئیل را دارا می باشد. عملیات سوآپ نفت خام با همکاری بندر نفتی خارک صورت می پذیرد که از این طریق محموله های نفتی دریای خزر به خلیج فارس و آبهای آزاد راه می یابند.
لزوم رعایت ایمنی و بهداشت محیط کار و اهمیت نهادن به مسئله مهم و انکار ناپزیر محیط زیست دریای خزر که به عنوان یکی از نقاط خاص زیست محیطی واکولوژی دریایی در دنیا محسوب می گردد، از چالش های عمده این بندر تلقی گردیده وهمواره بر دقّت اجرای قانون دریایی ایران و معاهده ها و کنوانسیون های بین المللی دریایی در مورد ارتقا سطح ایمنی دریانوردی وجلوگیری از آلودگی محیط زیست دریایی تأکید می نماید.
عوامل متعددی بر عملکرد بندر تاثیر دارد و یکی از مهمترین آنها بحث مورفولوژی و انتقال رسوب و رسوب گذاری بندر می باشد. در صورتی که میزان آورد رسوب سالانه از حد مشخصی بیشتر باشد، میتواند در فعالیت بندر نقش ایفا کند و باعث شود که عمق آبخور بندر از حد مشخصی که برای کشتی های حمل سوخت تعبیه شده است کمتر شود و در نتیجه ی آن باعث صرف هزینهی زیاد برای لایروبی بندر می شود. با توجه به موارد ذکر شده واضح است که باید به موضوع انتقال رسوب در این بندر توجه ویژه ای شود و لذا در این مقاله هدف این است که مطالعهای بر روی تاثیر امواج دریای خزر بر انتقال رسوب و مورفولوژی-مورفودینامیک حوضچه فراگیر پایانه نفتی شمال با استفاده از نرم افزار مایک انجام بگیرد.
-2 شرایط محیطی منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه، پایانه ی نفتی شمال می باشد و در مجاورت نیروگاه حرارتی نکا قرار گرفته است. این بندر در ناحیه ی 39 کره ی زمین قرار گرفته است.
شکل :1 حدود منطقه ی پایانه ی نفتی شمال
اطلاعات مورد نیاز مربوط به منقطه شامل وضعیت خط ساحلی طی سالیان اخیر، امواج و جریان ها، دانه بندی رسوبات و سایر ویژگی های محیطی مورد نیاز گرد آوری و سپس تحلیل گردید.
-3 توصیف مدل عددی mike 21
از میان مدل های ریاضی مطرح در جهان در تحلیل پدیده های حاکم بر محیط دریا، مدل ریاضی mike 21 یکی از شناخته ترین آنهاست. این برنامه کامپیوتری که توسط انستیتو هیدرولیک دانمارک و با همکاری انستیتو کیفیت آب پایه ریزی و به مرور زمان تکمیل و توسعه یافته است، دارای قابلیت های محاسباتی و گرافیکی بالایی در زمینه مدل کردن پدیده ها ی مربوط به خورها، دریاچه ها، نواحی کم عمق ساحلی، خیلج ها و دریاها می باشد.
مدل ریاضی mike 21 از مدلهای متعددی جهت شبیه سازی پدیده ها استفاده می نماید. در این تحقیق از مدلهای SW، HD و ST نرم افزار mike 21 استفاده می شود. در ادامه بحث هر یک از مدلها معرفی شده و شیوه اجرای آن برای منطقه مورد مطالعه بیان می گردد. در این تحقیق از شبیه سازی عددی بو سیله نرم افزار MIKE21 برای شبیه سازی و ضعیت امواج و جریان ناشی از آن در محدوده ساحلی جهت تعیین نرخ و جهت انتقال رسوب در منطقه نکا استفاده شده است.
-1-3مدل SW
MIKE 21 SW مدل امواج ناشی از باد است که انتشار، رشد و زوال امواج پریود کوتاه و دامنه کوتاه را در مناطق ساحلی توصیف می کند. مدل SW میتواند اثرات انکسار و کم عمقی ناشی از تغییرات عمق، فرایندهای ناشی از باد محلی، اتلاف انرژی ناشی از اصطکاک بستر، شکست موج و اثر متقابل امواج و جریان بر هم را محاسبه کند. در نواحی باز ساحلی، برای تغییر شکل میدان موج دور از ساحل به منطقه نزدیک ساحل از این مدل استفاده می شود. تعیین شرایط موج در مناطق ساحلی - یعنی ارتفاع، پریود و جهت موج - برای برآورد نیروهای موج وارده بر خط ساحلی ضروریست. مسأله مهم دیگر در مهندسی سواحل، انتقال رسوب است که تا حد زیادی بوسیله موج ایجادکننده جریان موازی ساحل - جریان کرانه ای - تعیین می شود. جریان ناشی از موج بوسیله گرادیان های تنشهای تشعشعی در منطقه شکست به وجود می آید. مدل SW قادر است تنش های تشعشعی را محاسبه کند.[14]
-2-3 مدل HD
مدل هیدرودینامیکی، مدل محاسباتی اصلی کل نرم افزار MIKE21 به حساب می آید که بسیاری از مدلهای دیگر این مدل بر اساس نتایج حاصل از اجرای مدل فوق پی ریزی شده اند. مدل HD در محدوده وسیعی از هیدرولیک و پدیده های مربوط به آن قابل کاربرد است. این مدل، مدلسازی هیدرولیک جزر و مد، باد، جریانات ناشی از موج، برکشند طوفان و امواج مدی را شامل می شود. با بکارگیری این مدل می توان تغییرات سطح آب و جریان ها را در هر مکان از منطقه مورد مطالعه بررسی نمود. این مدل جریانات را در یک سیال تک لایه - به طور عمودی همگن - شبیه سازی می کند. نتایج خروجی مدل HD به عنوان ورودی برای تعداد دیگری از مدلهای MIKE 21 نظیر مدلانتقال- پخش و مدلهای انتقال رسوب استفاده می شود .
-3-3 مدل ST
مدل ST مدل ریاضی Mike 21، ابزاری است جهت دستیابی به نرخ انتقال رسوبات ماسه ای و تغییرات تراز بسیتر وابسیته به آن، در محدودهای که تحت تأثیر جریانها قرار دارد. نرخ تغییرات تراز بستر نیز در پایان دوره طراحی، بر اساس شرایط متوسط انتقال رسوبات در طی دوره زمانی موردنظر، محاسبه می گردد. در این مدل، رسوبات غیر چسبنده یعنی ماسه فرض شده اند ولی اندازه دانه ها و دانه بندی آنها در محدوده شبیه سازی می تواند متغیر با شد. علاوه بر آن هر دو حالت اندازه دانههای یکنواخت یا دانهبندی شده می تواند انتخاب گردد. جریان های موردنظر در این مدل نیز جریان های جزر و مدی، جریانهای ناشی از باد یا ترکیبی از دو حالت فوق می باشد.
