بخشی از مقاله
خلاصه
امواج از مهمترین پدیدههای دریایی هستند که به دلیل ماهیت پیچیده و اتفاقی خود از مهمترین موضوعات تحقیقاتی به شمار میآیند. پیشبینی و تخمین امواج در فعالیتهای مختلف نواحی ساحلی از اهمیت ویژهای برخوردار است.
در این مقاله در ابتدا با بررسی و کالیبراسیون پارامترهای ارتفاع موج شاخص و دوره تناوب وجهت موج پیشبینی شده توسط مدل SWAN سعی شده توانایی این مدل در پیشبینی پارامترهای مذکور در سطح خزر جنوبی بررسی شود وسپس با مدل کردن این سواحل و پیشبینی ارتفاع موج شاخص در ایستگاههای تعین شده، به مقایسه ایستگاهها از نظر ارتفاع موج در سواحل خزر جنوبی پرداخته شده است.
1. مقدمه
امواج یکی از مهمترین سنجندهها در مطالعات مهندسی سواحل هستند به طوریکه در طراحی سازههای دریایی موثرترین عامل در تعیین پایداری و مقاومت سازه، ارتفاع موج ایجاد شده در منطقه میباشد .[1] به دلیل گسترش بنادر و انجام پروژههای بلند مدت توسعه و همچنین برنامهریزیهای مدیریتی راهبردی در مناطق دریایی، شناخت رفتار و تحلیل دادههای موج، و بررسی روند تغییرات آن در منطقه بسیار حائز اهمیت است که تماما در گرو پیشبینیهای رفتاری مشخصه موج در بازه زمانی مورد نظر میباشد.
در همین راستا روشهای بسیاری به جهت پیشبینی مشخصه امواج در دریا استفاده میشود، اما یکی از روشهایی که امروزه به دلیل افزایش سرعت کامپیوترها بسیار مورد توجه قرار گرفته است، شبیهسازی امواج به وسیله مدلهای عددی است که علاوه بر به صرفه بودن، امکان اعمال شرایط خاص منطقه و شبیهسازی در گستره وسیع زمانی و مکانی را فراهم میکند.
دریای خزر پهنهی آبی است که از جنوب به ایران وصل است به دلیل چهره ساحلی و شرایط آب و هوایی و امواج تقریبا دائمی گزینه مناسبی برای مطالعه مشخصه موج است. در این تحقیق، با به کار گیری مدل SWAN امواج ناشی از باد در موقعیت جغرافیایی دریای خزر شبیهسازی شده و سپس با مشخصههای امواج ثبت شده بویه مقایسه و ارزیابی شده است. سپس مشخصه موج در ایستگاههایی در سواحل خزر جنوبی مورد بررسی قرار گرفته است.
2. مواد و روشها
در این مطالعه از مدل شبیهسازی موج نزدیک ساحل، SWAN،1 استفاده شده است که یک مدل نسل سوم میباشد و توسط دانشگاه تکنولوژی دلفت هلند تهیه شده است. این مدل برا ی مناطق ساحلی توسعه یافته است که به وسیله آن میتوان امواج را به شکل دلخواه در دو وضعیت ایستا و ناایستا مورد بررسی قرار داد. امروزه مدل SWAN به شکل گستردهای در تخمین امواج ناشی از باد مناطق ساحلی مورد استفاده قرار میگیرد
منطقه مورد مطالعه بین طول جغرافیایی 48 درجه و 45 دقیقه شرقی الی 53 درجه و 26 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 36 درجه و 30 دقیقه شمالی الی 40 درجه و 16 دقیقه شمالی واقع بود. اطلاعات عمقسنجی مورد نیاز برای ساخت شبکه حوضه از سازمان NOAA تهیه گردید. از آنجایی که مهمترین نکته کلیدی در استفاده از مدلهای تجربی پیشبینی امواج، استفاده از سرعت و جهت باد، و مدت زمان تداوم است، لذا آمار ساعتی باد مربوط به حوضه از سازمان هواشناسی کل کشور، مربوط به سال 2008 تهیه گردید.
به دلیل محدود بودن دادههای میدانی باد میانگین دادههای روزانه باد مربوط به 13 روز - بیست و هشتم فوریه 2008 الی یازدهم مارچ سال - 2008 انتخاب و به عنوان ورودی به مدل داده شده است. مدل با گام زمانی 1 دقیقه برای کل حوضه به مدت 13 روز اجرا گردید. جهت صحتسنجی از اطلاعات بویه موجنگار بندرامیرآباد استفاده شد. نتایج حاصل از صحتسنجی مدل با دادههای اندازهگیری بویه موجنگار، برای این 13 روز، به صورت ارتفاع موج، Hs، دوره تناوب پیک - بیشینه - ، Tp، و جهت موج بیشینه، در جدول 1 و شکلهای 1 و 2 آورده شده است.
جدول .1 صحتسنجی مدل یا دادههای اندازهگیری ثبت شده توسط بویه امیرآباد
برای مقایسه و ارزیابی کمی خروجیهای مدل SWAN با دادههای بویه، پارامترbias و شاخص پراکندگی - - SI مورد استفاده قرار گرفتهاند.
که در این روابط N تعداد کل دادهها، دادههای ثبت شدهی بویه و i مقادیر پیشبینی شده مدل است و هرچه این دو به صفر نزدیکتر باشند، دقت مدل بالاتر خواهد بود. در حالت کلی محدوده تغییر پارامتر Bias از -1 تا +1 و شاخص پراکندگی - SI - از صفر تا 100 است. با توجه به داده ثبت شده و مدل شده میتوان محاسبه کرد که شاخص Bias و SI برای دوره تناوب پیک - Tp - به ترتیب 0/15 و 4/58 درصد و برای ارتفاع موج شاخص - - Hs به ترتیب 0/02 و 21/51 درصد است.
همانطور که شکلهای 1 و 2، نشان میدهد، مدل مطابقت خوبی با داده های اندازهگیری شده بویه دارد. در پایان روز سیزدهم پس از مطابقت خوب جواب مدل SWAN، خروجی مدل در 17 ایستگاه واقع در سواحل جنوبی خزر، از منطقه امیرآباد تا محدوده ی نوشهر و انزلی جهت بحث به دست آمد تا با استفاده از مدل SWAN ارتفاع موج در این نواحی بررسی شود.
شکل .1 مقایسه ارتفاع موج شاخص - Hs - و دوره تناوب پیک - Tp - حاصل از اندازهگیری بویه و مدل SWAN
شکل .2 مقایسه جهت موج حاصل از اندازهگیری بویه و مدل SWAN
