بخشی از مقاله
چکیده
سواحل تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند امواج و جریان های دریایی قرار دارند. در اثر شکست موج و تغییرات تنش تشعشعی، جریانی به موازات ساحل بوجود میآید . این پدیده انتقال رسوب کرانهای را موجب می شود. ساخت سازه های ساحلی موجب تغییر الگوی انتقال رسوب کرانه ای و در نتیجه تغییرات خط ساحلی می شود. در این تحقیق بر اساس مدلسازی عددی با ماژول Coupled Model FM که از زیر مجموعه های برنامه مایک21 است، الگوی انتشار امواج، جریان و به تبع آن انتقال رسوب ناشی از امواج در کرانه شرقی موجشکن بندر ریگو واقع در سواحل جنوبی قشم بررسی شد .
نتایج مدل جریان، چرخش جریان بین بازوی فرعی و دماغه و افزایش ناگهانی سرعت جریان در نوک دماغه را نشان می دهد. همچنین میزان آورد رسوبی در کرانه شرقی بندر حدود 36500 متر مکعب در سال تخمین زده شد. با توجه به نشست گوه ایی شکل رسوب می توان ظرفیت حجم رسوبی قابل نشست در کرانه شرقی را حدود 300000 متر مکعب تخمین زد. بنابراین با توجه به الگوی موج، جریان و میزان آورد رسوبی، طول بازوی فرعی جهت نگهداشت رسوبی در طول عمر مفید سازه 30 - سال - کافی نیست و کرانه شرقی این بندر با مشکلات رسوبی همراه خواهد بود.
-1 مقدمه
با توجه به گستردگی مرز های آبی در کشور و پتانسیل بالای ساخت بندر در این مناطق، مطالعه در زمینه مهندسی سواحل وبنادر از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین مروری بر بنادر اجرا شده، مشکلاتی اساسی را در طراحی بنادر از حیث رسوبگذاری نشان داده است. پیش بینی صحیح تغییر شکل ساحل خصوصا در بنادر کوچک با عمق آبخور محدود بسیار حساس و با اهمیت است. بررسی دقیق تغییر شکل آتی منطقه در دست مطالعه در انتخاب محل و طرح جانمایی موج شکن های بندر حیاتی است.
با توجه به پارامتر های موثر زیاد در تحلیل رسوبی ودرصد بالای خطا، مهندسین بایستی در کنار تجزیه و تحلیل عمومی مسائل رسوب و استفاده از نرم افزارهای مربوطه، توجه بیشتری به قضاوت صحیح مهندسی و استفاده از نظر کارشناسان با تجربه به منظور کنترل طراحی ها و خصوصا انتخاب محل و جانمایی بنادر نمایند. تکیه بر مدل سازیهای عددی و قابلیتهای نرم افزارهای تجاری جدید به هیچ وجه نباید قبل از درک صحیح رفتار عمومی منطقه ساحلی برای حل مسائل پیچیده سواحل مورد استفاده قرار گیرد
همچنین بدلیل تنوع حاکم بر مباحث مهندسی دریا، نبود آیین نامه های طراحی در رشته مهندسی سواحل و وزن بالای تجربه و قضاوت مهندسی ضرورت احتیاط و تامل بیشتری در انجام مطالعات و طراحی ها احساس می گردد
بنادر به عنوان یکی از مهم ترین مناطق جهت حفاظت شناورهای صیادی، تفریحی و تجاری هستند. در نتیجه در این سازه ها وجود یک معبر عریض، عمیق و پایدار از اهمیت زیادی برخوردار است. تداخل دائمی جریانات و امواج تاثیرات نامطلوبی بر مورفولوژی سواحل دارد و ممکن است با انباشت رسوب در دهانه بندر باعث ایجاد کم عمقی و مشکل در تردد شناورها گردد.
از این رو جهت پایداری بنادر نیاز به لایروبی دوره ای و یا استفاده از سازه های محافظ نظیر جتی و دستک است. شناخت دقیق فرآیندهای رسوبی نه تنها به استفاده بهینه از این گذرگاه ها کمک می کند، بلکه هزینه نگهداری آنها را کاهش می دهد . بنابراین لازم است پیش از هر گونه ساخت و ساز در این مناطق مطالعات لازم در خصوص تاثیر ساخت این سازه ها بر مناطق همجوار آن صورت پذیرد.
جهت تعیین عمر مفید هر بندر و سازه ساحلی و پیشبینی دورههای لایروبی در اطراف بندر و دهانه ورودی بندر و احداث بازوی رسوبگیر در طرفین بنادر، مطالعه الگوی انتقال رسوبات کرانه راستا لازمه مطالعات قبل از ساخت هر سازهی ساحلی است. روش تحلیلی، مدلسازی عددی و مدلسازی فیزیکی سه روش کاربردی جهت آنالیز مسائل رسوب و طراحی سازه های ساحلی است. در گذشته نرخ پتانسیل انتقال رسوب با روابط تجربی و بر اساس اطلاعات محدود باد و یا موج بررسی میشده که با درصد بالای خطا نیز همراه بوده است. در حال حاضر با کاربرد روش های عددی در نرمافزارهای جدید میتوان نرخ انتقال رسوب را با دقت بالایی بررسی نمود
شرایط پیچیده هیدرودینامیکی در ناحیه شکست، تبدیل موج آرام به موجی در حال شکست، تولید آشفتگی ناشی از شکست و حضور توام امواج و جریانات دریایی، این ناحیه را بسیار مهم و پر اهمیت نموده است . امواج، جریان های دریایی و باد عوامل ایجاد فرسایش و رسوبگذاری در سواحل هستند. عوامل مهم درانتقال رسوبات ساحلی، امواج، جریانهای جزرومدی و ترکیب آنها هستند .
در سواحل باز امواج عمل اصلی انتقال رسوب هستند .همچنین نرخ انتقال رسوب حاصل از امواج وابسته به فاکتورهایی نظیر ارتفاع موج، زاویه پیشروی موج نسبت به ساحل و غیره است.البته در خلیج ها و خور های کوچک عامل اصلی انتقال رسوب، جریان های جذر ومدی هستند. موج در بیرون از ناحیه ساحلی به دلیل عدم تماس با بستر متقارن است و با ورود به ناحیه ساحلی دچار آشفتگی شده و بعد از شکست، آشفتگی موج زیاد می شود.امواج پس از رسیدن به منطقه کمعمق ساحلی، تحت تأثیر انکسار و شرایط کمعمقی قرار میگیرند و سرانجام میشکنند.
در اثر شکست امواج در این ناحیه و تغییرات تنشهای تشعشعی ، دو جریان یکی به موازات ساحل و دیگری عمود بر ساحل پدید میآید. یکی از مهمترین و مؤثرترین فرایندهای انتقال رسوب در مناطق ساحلی ، انتقال رسوب کرانهای - Longshore Sediment Transport - است. در مکانیزم انتقال رسوبات کرانهای، امواج در محل شکست ذرات رسوب را بلند کرده و این ذرات بوسیله جریان حمل میگردند. جریانهای موازی با ساحل مسئول انتقال رسوب به موازات ساحل هستند و زمانی که انرژی خود را از دست بدهند یا به مانعی همچون موجشکن بندرها برخورد کنند، رسوب را برجای میگذارند و مشکلات جدی برای سازههای ساحلی ایجاد میکنند. توپوگرافی و جنس بستر، مشخصات باد و موج و جانمایی بندر از جمله عوامل مهم در تعیین الگوی رسوب در اطراف بندر است
در مطالعات گذشته نرخ پتانسیل انتقال رسوب با روابط تجربی بررسی میشده که با درصد بالای خطا نیز همراه بوده است. در حال حاضر با کاربرد روش های عددی در نرمافزارهای جدید میتوان نرخ انتقال رسوب را با دقت بالایی بررسی نمود. در برخی موارد مقادیر به دست آمده از روابط تجربی با مقادیر اندازه گیری های میدانی مقایسه شده اند و بهترین رابطه جهت محاسبه نرخ رسوبی منطقه، معرفی و جهت آن منطقه کالیبره شده است.
در یک مطالعه که مشابه این تحقیق از مدول کوپل نرم افزار مایک 21 استفاده شده است، کیایی و همکاران - 1390 - ریخت شناسی وتغیرات شکل ظاهری مصب ها را تحت اثر توام اموج عمود بر ساحل و جذر ومد با استفاده از مدل سازی عددی، بررسی شده است. در نتایج خروجی این مدل نشان داد که در مدل سازی توام ریخت شناسی مصب به گونه ایی تغییرمی کند که بعد از گذشت زمان به حالت تعادل می رسد.
در این تحقیق بعد از بررسی عکس های ماهواره ایی و گزارشات بازدید محلی مبنی بر نشست رسوبی زیاد در سواحل اطراف بندر ریگو مدلسازی عددی الکوی انتقال رسوب ناشی از موج، با استفاده از مدول کوپل نرم افزار Mike 21 انجام شد. محدوده مطالعاتی ریگو در جنوب شرقی جزیره قشم در شرق خلیج فارس و در مختصات 26/83 درجه شمالی و 56/11 درجه شرقی قرار دارد. همانطور که در شکل شماره 1 مشخص است، یک دماغه در شرق بندر و یک رودخانه در بالا دست به عنوان منبع رسوبی، از مشخصات مهم این بندر هستند.
شکل :1 عکس ماهواره ای بندر ریگو
عکس های هوایی قبل و بعد از ساخت بندر در شکل شماره 2 ارائه شده است. پیشروی ساحل در پشت بازوی اصلی حدود 100 متر و در پشت بازوی فرعی حدود 80 متر است.
شکل :2 خط ساحلی قبل و بعد از اجرای بندر ریگو
با انجام این تحقیق ، الگوی موج و جریانهای نزدیک ساحل ناشی از شکست موج در شرق موج شکن بندر ریگو بررسی می گردد و با توجه به نقش مستقیم و غیر مستقیم این جریان ها در سازه های دریایی ، فرسایش ساحل و انتقال رسوب ناشی از موج و تغییرات الگوی جریان اطراف بندر بررسی میگردد.
همچنین جهت تعیین عمر مفید هر بندر و سازه ساحلی و پیشبینی دورههای لایروبی در اطراف و دهانه ورودی بندر و احداث بازوی رسوبگیر در طرفین بندر ، مطالعات رسوبات کرانهای لازم است. بر این اساس الگوی جریانات موازی ساحلی و الگوی پتانسیل انتقال رسوب اطراف بندر تعیین می گردد که برای مدیریت آتی بندر نیز مفید است.
