فهرست مطالبعنوان صفحهفصل اول: کلیات تحقیق1-1. مقدمه...........21-2. معرفی مسئله.........31-2-1. آرامش و تلاطم در درون لنگرگاه.........31-2-2. ارزیابی آرامش لنگرگاه........31-2-3. معرفی بندر دیر........51-2-3-1. موقعیت جغرافیایی........51-2-3-2. بندر دیر از گذشته تاکنون.......61-3. هدف پژوهش حاضر.........111-4. فرضیات و روش انجام تحقیق....111-5. ساختار پایان‌نامه............12فصل دوم:مروری بر سابقه مطالعات2-1. مقدمه..................................................................................................................................................142-2. مطالعات مرتبط با انواع معادلات موج..........................................................................................142-2-1. مطالعات موج آب کمعمق....................................................................................................172-3. مطالعات مرتبط با شبیهسازی امواج در بنادر.............................................................................192-4. جمعبندی سابقه مطالعات..............................................................................................................29فصل سوم: مبانی شبیهسازی عددی3-1. مقدمه..................................................................................................................................................313-2. مشخصات محدوده شبیهسازی......................................................................................................323-3. مطالعات اولیه موردنیاز برای شبیهسازی....................................................................................333-3-1. مطالعات باد............................................................................................................................333-3-1-1. بادهای ساحلی...........................................................................................................333-3-1-2. باد شمال.....................................................................................................................343-3-1-3. باد شمال شرقی.........................................................................................................343-3-1-4. باد قوس.......................................................................................................................343-3-1-5. بادهای جنوبی............................................................................................................343-3-1-6. منابع اطلاعاتی موجود..............................................................................................353-3-1-6-1. ایستگاههای هواشناسی.................................................................................353-3-1-6-2. اطلاعات ماهواره Quickscat.......................................................................363-3-1-6-3. اطلاعات مدل ECMWF..............................................................................373-3-1-7. ارزیابی و انتخاب گلباد مبنای مطالعات................................................................383-3-2. مطالعات امواج........................................................................................................................393-3-2-1. وضعیت کلی امواج در خلیج‌فارس و دریای عمان..............................................393-3-2-2. منابع دقیقتر برای تعیین مشخصات امواج منطقه طرح..................................403-4. انتخاب مدل عددی...........................................................................................................................433-4-1. معادلات حاکم در مدل کلاسیک MIKE 21 BW.......................................................453-4-2. معادلات حاکم در مدل پیشرفته MIKE 21 BW........................................................47فصل چهارم: شبیهسازی عددی و اجرای مدل4-1. مقدمه..................................................................................................................................................514-2. ایجاد هندسه بندر و کرانهها..........................................................................................................514-3. اعمال شرایط مرزی.........................................................................................................................534-3-1. مرزهای انعکاسدهنده کامل موج.....................................................................................544-3-2. سازههای متخلخل................................................................................................................554-3-3. لایه جذب‌کننده موج...........................................................................................................574-3-4. مرزهای تولید موج................................................................................................................594-4. انتخاب پارامترهای محاسباتی........................................................................................................60فصل پنجم:بررسی نتایج شبیهسازی عددی5-1. مقدمه..................................................................................................................................................635-2. نتایج مدلسازی برای امواج در جهت SE.....................................................................................635-3. نتایج مدلسازی برای امواج در جهت SSE................................................................................675-4. نتایج مدلسازی برای امواج در جهت ESE...............................................................................705-5. تحلیل و ارزیابی نتایج حاصل از مدلسازی................................................................................745-6. نتایج مدلسازی تفرق امواج برای شرایط طوفانی در جهت WSW.....................................755-7. نتایج مدلسازی برای شرایط طوفانی امواج در جهت SE..........................................................79فصل ششم: نتیجهگیری و پیشنهاد‌ها6-1. جمعبندی نتایج.................................................................................................................................866-2. پیشنهادهایی برای ادامه پژوهش....................................................................................................87فهرست منابع و مآخذالف- منابع فارسی.......................................................................................................................................89ب- منابع انگلیسی......................................................................................................................................89ج- منابع اینترنتی.......................................................................................................................................91 فهرست جداولعنوان صفحهجدول 1-1: حد ارتفاع موج در حوضچه آرامش برای جابه‌جایی کالا.......................................................5جدول 2-1: طبقه‌بندی امواج آب به لحاظ عمق........................................................................................19جدول 2-2: مشخصات امواج فراساحلی مورداستفاده برای مدلسازی و ماکزیمم ارتفاع مشخصه مجاز موج داخل لنگرگاه...................................................................................................................................21 فهرست شکلهاعنوان صفحهشکل 1-1: موقعیت بندر دیر...............................................................................................................................6شکل 1-2: جانمایی بخش‌های مختلف بندر دیر، مربوط به سال 2008.....................................................7شکل 1-3: شیوه قرارگیری اسکله‌های مختلف بندر دیر در حوضچه‌های صیادی و تجاری....................8شکل 1-4: بندر دیر و رودخانه فصلی موجود در کرانه غربی آن، تیرماه 89...............................................9شکل 1-5: موجشکن جدید در حال ساخت در بهمن‌ماه سال 89............................................................10شکل 1-6: پلان بندر دیر پس از توسعه و ساخت موجشکن جدید، دی‌ماه سال 92..............................10شکل 2-1: موقعیت لنگرگاه غربی ناحیه مرکزی بیروت.............................................................................19شکل 2-2: پلان لنگرگاه غربی ناحیه مرکزی بیروت....................................................................................20شکل 2-3: طرح مدل فیزیکی لنگرگاه غربی ناحیه مرکزی بیروت...........................................................21شکل 2-4: مقایسه نتایج مدل عددی و فیزیکی برای بررسی نسبت میان امواج نزدیک شونده کوتاه و امواج بلند در چهار نقطه مشخص.................................................................................................................22شکل 2-5: طرح حاضر بندر ساینس پرتغال..................................................................................................23شکل 2-6: طرح‌های موردمطالعه بندر ساینس پرتغال...............................................................................24شکل 2-7: نواحی مشخص‌شده جهت استخراج ضریب آشفتگی موج......................................................24شکل 2-8: عمق سنجی مدل BWو طرح قدیم و جدید دهانه ورودی بندر Torsminde...................26شکل 2-9: شبیهسازی انتشار و انتقال موج، پس از ساخت دهانه ورودی جدید بندر Torsminde....27شکل 2-10: عمق سنجی مدل بندر Long-Beach....................................................................................27شکل 2-11: نقشه ارتفاع امواج در نمونه‌ای از نتایج مدل MIKE21 BW..............................................28شکل 2-12: ارتفاع امواج نفوذ یافته به درون حوضچه در اثر امواج ورودی به ارتفاع 1متر از جهت 150 درجه...........................................................................................................................................................29شکل 3-1: آب‌نگاری منطقه موردمطالعه.......................................................................................................32شکل 3-2: گلباد سالیانه 11 ساله ایستگاه سینوپتیک بندر دیر............................................................35شکل 3-3: گلباد سالیانه 6 ساله ماهواره Quickscat..................................................................................36شکل 3-4: گلباد سالیانه 12 ساله حاصل از دادههای ECMWF..............................................................37شکل 3-5: گلموج سالیانه آب عمیق.............................................................................................................41شکل 3-6: گلموج سالیانه آب کمعمق.........................................................................................................42شکل 4-1: نقشه عمقسنجی محدوده موردمطالعه.....................................................................................52شکل 4-2: خشکیهای مصنوعی در مدل......................................................................................................53شکل4-3: انعکاس کامل و جزئی موج از یک سازه.........................................................................54شکل 4-4: مرزهای انعکاسدهنده کامل موج...............................................................................................55شکل 4-5: مرزهای انعکاس نسبی موج (لایه تخلخل)................................................................................57شکل 4-6: مرزهای جذب‌کننده موج (لایه اسفنجی)..................................................................................58شکل 4-7: مرزهای تولید موج در مدل...........................................................................................................60شکل 5-1: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SEبا توزیع جهتی....................................................................................................................................................................64شکل 5-2: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SEبا توزیع جهتی.........................................................................................................................................................64شکل 5-3: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SEبا توزیع تکجهته.....................................................................................................................................................................65شکل 5-4: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SEبا توزیع تک جهته..................................................................................................................................................65شکل 5-5: موقعیت نقاط منتخب برای استخراج سری زمانی ارتفاع امواج نفوذیافته............................66شکل 5-6: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SSEبا توزیع جهتی....................................................................................................................................................................68شکل 5-7: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SSEبا توزیع جهتی........................................................................................................................................................68شکل 5-8: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SSEبا توزیع تکجهته..............................................................................................................................................................69شکل 5-9: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 4/1 متر از جهت SSEبا توزیع تک جهته..................................................................................................................................................69شکل 5-10: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/1 متر از جهت ESEبا توزیع جهتی....................................................................................................................................................................71شکل 5-11: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/1 متر از جهت ESEبا توزیع جهتی........................................................................................................................................................71شکل 5-12: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/1 متر از جهت ESEبا توزیع تکجهته..............................................................................................................................................................72شکل 5-13: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/1 متر از جهت ESEبا توزیع تک جهته..................................................................................................................................................72شکل 5-14: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهت WSWبا توزیع جهتی....................................................................................................................................................................76شکل 5-15: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهتWSWبا توزیع جهتی....................................................................................................................................................76شکل 5-16: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهت WSWبا توزیعتکجهته..............................................................................................................................................................77شکل 5-17: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهتWSWبا توزیع تک جهته.............................................................................................................................................77شکل 5-18: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهت SEبا توزیع جهتی....................................................................................................................................................................80شکل 5-19: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهت SEبا توزیع جهتی........................................................................................................................................................80شکل 5-20: ارتفاع امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهت SEبا توزیع تکجهته..............................................................................................................................................................81شکل 5-21: ضریب آشفتگی امواج نفوذ یافته به بندر برای امواج با ارتفاع 1/2 متر از جهت SEبا توزیع تک جهته..................................................................................................................................................81فهرست نمودارهاعنوان صفحهنمودار 2-1: مقایسه ضرایب آشفتگی در نواحی 1 تا 5 برای پریودهای کمتر و بیشتر از 25 ثانیه برای طرح‌های مختلف................................................................................................................................................25نمودار 3-1: سری زمانی ارتفاع امواج سالیانه نقطهای در عمق 7 متری جنوب بندر..............................43نمودار 5-1: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 4/1 متر از جهت SEبا توزیع جهتی...................................................................................................................................67نمودار 5-2: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 4/1 متر از جهت SEبا توزیع تکجهته..............................................................................................................................67نمودار 5-3: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 4/1 متر از جهت SSEبا توزیع جهتی................................................................................................................................70نمودار 5-4:نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 4/1 متر از جهت SSEبا توزیع تکجهته...........................................................................................................................70نمودار 5-5: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 1/1 متر از جهت ESEبا توزیع جهتی...............................................................................................................................73نمودار 5-6: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 1/1 متر از جهت ESEبا توزیع تکجهته..........................................................................................................................73نمودار 5-7: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 1/2 متر از جهت WSWبا توزیع جهتی...........................................................................................................................78نمودار 5-8:نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 1/2 متراز جهت WSWبا توزیع تکجهته.................................................................................................................78نمودار 5-9: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 1/2 متر از جهت SEبا توزیع جهتی...................................................................................................................................82نمودار 5-10: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقاط منتخب برای امواج ورودی با ارتفاع 1/2 متر از جهت SEبا توزیع تکجهته.............................................................................................................................82نمودار 5-11: نتایج سری زمانی ارتفاع امواج در نقطهای در دهانه ورودی بندر برای امواج ورودی با ارتفاع 1/2 متر از جهت SEبا توزیع جهتی و تکجهته...............................................................................83 کلیات تحقیق 1-1. مقدمهامروزه حدود 90 درصد مبادلات تجارت جهانی از طریق دریاها و به‌وسیله کشتیرانی انجام می‌گیرد و نقش و اهمیت بنادر به‌عنوان پایانه‌های حمل‌ونقل دریایی در پاسخ‌گویی به این حجم عظیم از مبادلات کالا و مسافر، بیش‌ازپیش نمایان میشود. در کشورهای هم‌جوار با دریا، سواحل به‌عنوان کانون فعالیت‌های اقتصادی اعم از تجارت، صنعت، حمل‌ونقل کالا و مسافر، فعالیت‌های تفریحی و گردشگری، شیلات و پرورش آبزیان محسوب گردیده و در همه حال فرصت‌های ایده آلی را برای توسعه اقتصادی و سرمایه‌گذاری‌های کلان فراهم می‌سازد. وجود قریب به 5800 کیلومتر طول سواحل کشور سبب شده است تا طی دهه‌های اخیر سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجهی در جهت ساخت و توسعه سازه‌ها و تأسیسات ساحلی و دریایی صورت پذیرد و پیشرفت‌های قابل‌توجه علمی، فنی و اجرایی در زمینه طراحی و ساخت بنادر، احداث سازههای ساحلی نظیر موجشکن، اسکله، ابنیه حفاظتی و تجهیزات دریایی و بندری و سایر تأسیسات ساحلی و فراساحلی، به‌نحوی‌که متضمن تردد ایمن شناورها باشد، حاصل گردد. رفع مشکلات فنی و اجرایی احداث انواع سازههای ساحلی و فراساحلی در محیط دریا و صرف هزینه‌های هنگفت این‌گونه سازه‌ها و تأسیسات مهندسی، اهتمام ویژه به طراحی مهندسی صحیح و مناسب بر طبق ضوابط، استانداردها و معیارهای طراحی را بیش‌ازپیش ضروری می‌سازد]6[. بندر دیر در استان بوشهر که بزرگترین بندر صیادی ایران محسوب میشود، در پی توسعه آن در سالهای اخیر دچار مشکل نفوذ امواج به حوضچه بندر و تلاطم امواج درون آن شده و مشکلاتی برای تردد و پهلوگیری شناورهای بندر ایجاد گردید. در این تحقیق با استفاده از مدلسازی عددی، نحوه نفوذ امواج به حوضچه بندر و ایجاد تلاطم در آن بررسی میشود. 1-2. معرفی مسئله1-2-1. آرامش و تلاطم در درون لنگرگاهبنادر برای اینکه بتوانند نقش خود را در انواع مبادلات بین دریا و خشکی به نحوی مطلوب انجام دهند، نیازمند حوضچه آرامشی که در داخل آن امکان پهلوگیری و لنگراندازی ایمن شناورها مهیا باشد، هستند. ایجاد محدوده‌ای امن در مقابل هجوم امواج و جریان‌های دریایی و دستیابی به محوطه‌ای آرام جهت پهلوگیری و توقف شناورها ازآنجا ضرورت می‌یابد که عملیات بارگیری، تخلیه،تعمیرات شناورها و تردد آن‌ها نیاز به سکون نسبی شناور خواهد داشت. در صورت وجود امواج نامطلوب در محدوده پهلوگیری شناور، حرکات ناخواسته‌ای بر شناور تحمیل می‌گردد که نتیجه آن از بین رفتن شرایط مناسب جهت ارتباط لازم میان شناور و ساحل و نیز احتمال بروز عوارض منفی نظیر آسیب‌های جدی بر روی بدنه شناور و یا سازه اسکله خواهد بود. بنابراین در طراحی یک بندرگاه، طراحی یک حوضچه آرامش که نفوذ امواج به داخل آن کنترل‌شده باشد، ضرورت تام دارد]4[.