واژههای کلیدی : بندر امیرآباد ، باد و موج ، رسوب و فرسایش ، مایک 21 فهرست مطالبفصل اول: مقدمه71-1- مقدمه81-2- بیان مسئله تحقیق91-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق101-4- نوآوری تحقیق121-5- اهداف تحقیق121-6- فرضیات تحقیق و محدودیتها131-7- روششناسی تحقیق141-8- ساختار فصول پایاننامه15فصل دوم : تعاریف و مروري بر منابع172-1- مقدمه182-2- تعاریف182-2-1- محیط ساحلی182-2-2- امواج ثقلی سطح182-2-3- انرژی موج182-2-4- توان موج192-2-5- انعکاس موج192-2-6- اثرات باد192-2-7- تنش تشعشعی202-2-8- امواج ایستا202-2-9- شکست موج202-2-10- انکسار موج222-2-11- تفرق موج222-2-12- سرعت گروه موج222-2-13- تسونامی232-2-14- جریانهای ساحلی232-2-15- فرآیندهای ناحیه ساحلی232-2-16- نیمرخ ساحلی و تغییرات آن242-2-17- نیمرخ تابستانی ونیمرخ زمستانی242-2-18- سازههای عمود بر ساحل242-2-19- سازههای موازی ساحل262-2-20- احیاء ساحل و تخلیه رسوب262-2-21- مبانينظري272-3- مروري بر ادبيات موضوع27فصل سوم: روش تحقیق 343-1- مقدمه353-2- معرفی نرمافزار353-2-1- مدولهای نرمافزار مایک 2136-2-2-3قابلیتهای نرمافزار مایک 21373-3- مراحل اجرای مدل و معادلات بکار رفته در مدولها391-3-3- مدلسازی انتشار امواج- مدول SW. 403-3-1-1-معادلات پايه در مدل sw..........................................................................................................433-3-1-2-معادلات پايستگي كنش موج.......................................................................................................433-3-1-3- توابع مربوطه به چشمه..................................................................................................................443-3-1-4-ورودي باد.........................................................................................................................................443-3-1-5- تشكيل سپيدک رأسموج............................................................................................................453-3-1-6- اصطكاك بستر................................................................................................................................463-3-1-7- شكست موج....................................................................................................................................493-3-1-8- شرايط مرزي.................................................................................................................................503-3-2- مدولهیدرودینامیک (HD )503-3-3- مدول انتقال رسوب ( ST )533-4- منطقهموردپژوهش581-4-3- جغرافیای خزر583-4-2- موقعیت بندر امیرآباد593-5- مشخصات باد و موج منطقه633-6- مشخصات توپوگرافی و عمقنگاری منطقه66فصل چهارم: نحوه برپایی و اجرای مدلها 714-1- مدلسازي انتقالموجاز آب عمیق تا محدودهيمطالعاتي بندر724-2- تعیین گام زمانی حل معادلات75-3-4ضرایب ثابت مدلسازی754-4- اجرای مدل و خروجیهای نرمافزار764-5- بحث ونتیجهگیری ازخروجی مدلها774-5-1- خروجی مدل موج و جریان772-5-4- نتایج خروجی مدل رسوب884-5-2-1- پتانسیل انتقال رسوب از غرب به شرق......................................................................................884-5-2-2- پتانسیل انتقال رسوب از شرق به غرب......................................................................................904-5-2-3- پتانسیل انتقال رسوب در دهانه بندر...........................................................................................924-6- بررسي شواهد ميداني و تحقيقات گذشته94-1-6-4ارزیابینحوهجابجاییخطوطساحلیازسال1345تاسال 1383944-6-2- ارزیابینحوهجابجاییخطوطساحلیازسال1383 تاسال139198فصل پنجم: نتیجه گیری وپیشنهادها 1015-1- بحث و نتیجهگیری1025-2- پیشنهادات و راهکارها104 5-2-1- پیشنهادات1042-2-5- راهکارها105منابع107فهرست شکلهاشکل (2‑1) طيف نمونه انرژي موج اقيانوسي19شکل (2‑2) نحوه تشکیل امواج ایستا20شکل (2‑3) رده بندی شکست موج22شکل (2‑4) آبشکنهای عمود بر ساحل25شکل (2‑5)موجشکنهای موازی ساحل26شکل (2‑6)موقعیتبندرامیرآباددرسواحلجنوبشرقیدریايخزر30شکل(3‑1)موقعیتبندرامیرآباددرسواحلجنوبشرقی دریايخزر59شکل( 3‑2) بندر امیرآباد61شکل (3‑3) طرح توسعه بندر امیرآباد62شکل (3‑4) نمایش گلموج آب عمیق در ناحیه مرزی64شکل( 3‑5) نمایش سریزمانی موج آب عمیق در ناحیه مرزی64شکل (3‑6) نمایش گلباد در آب عمیق در ناحیه مرزی65شکل (3‑7)نمایش سریزمانی باد در آب عمیق در ناحیه مرزی66شکل (3‑8) عمق آب در حوالی بندر و فراساحل67شکل (3‑9) نقشه عمقنگاری با مقیاس 1:500068شکل (3‑10) عمقنگاری در محدوده بندر69شکل (4‑1) نحوه ساختار شبکهبندی عمقنگاری جهت انتقال موج74شکل (4‑2) نحوه ریزشدن شبکهبندی عمقنگاری در محدوده بندر74شکل (4‑3) موقعیت استخراج مشخصات موج از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر78شکل (4‑4) الف تا ی ،گلموجهای استخراج شده از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر79شکل (4‑5) سریزمانی مشخصات موج استخراج شده از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر84شکل (4‑6) لف و ب نمونههايي از الگوي انتشار جريان از شرق به غرب در محدوده بندر در سال199685شکل (4‑7) الف و ب ، نمونههايي از الگوي انتشار جريان از غرب به شرق در محدوده بندر در سال 199687شکل (4‑8) مقطع عمود بر ساحل غربي محدوده بندر89شکل (4‑9) نرخ انتقال رسوبات عبوري از مقطع عمود بر ساحل غربي محدوده بندر89شکل (4‑10) مقطع عمود بر ساحل شرقي محدوده بندر91شکل (4‑11) نرخ انتقال رسوبات عبوري از مقطع عمود بر ساحل شرقي محدوده بندر91شکل (4‑12) مقطع مقابل دهانه ورودی بندر93شکل (4‑13) نرخ انتقال رسوبات عبوري از مقطع مقابل دهانه بندر93شکل (4‑14) وضعیت تغییرات خط ساحل در منطقه بندر امیرآباد در بازه زمانی 1345 تا 138395شکل (4‑15) مقایسه تغییرات خط ساحلی در شراط احداث و عدم احداث بندردر بازه زمانی 1345 تا 138397شکل (4‑16) وضعیت تغییرات خط ساحل در منطقه بندر امیرآباد در بازه زمانی 1383تا 1391 در دو ضلع شرقی و غربی....... 99شکل (5‑1) نمونه اي از اطاله بازوي اصلي بندر اميرآباد جهت ترفيع مشكل انتقال رسوب از سمت غرب به سمت دهانه بندر103فهرست جداولجدول 4‑1- ارزیابی مختصات نقاط و فاصله آنها از بندر77جدول 4‑2- ارزیابیتغییراتدرضلعشرقیبندردربازهزمانی 1345 تا 138396جدول 4‑3-ارزیابیتغییراتدرضلعغربیبندردربازهزمانی 1345تا 138396 فصل اول: 1-1- مقدمهسواحل تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند موج، جریان و باد قرار دارند. این عوامل موجب فرسایش و رسوبگذاری در سواحل میشوند. یکی از مهمترين و مؤثرترين فرآيندهاي انتقال رسوب در مناطق ساحلی، انتقال رسوب كرانهاي[1] ميباشد و بررسي كيفي و كمي اين پديده سبب درك بهتري از رژيم فرسايش و رسوبگذاری در اطراف بندر و سازههای ساحلی ميگردد. سرعت و جهت جريانهاي دريايي یکی از اصليترين پارامترهای هيدروديناميکي موثر در انتقال رسوب ميباشند. جریانهاي كرانهاي به سبب تأثيرات متقابل موج و بستر دريا، در ناحية شكست امواج[2] ايجاد ميگردند. در اين ناحيه گراديان ايجاد شده در تنشهاي برشي سبب تشكيل جریانهاي كرانهاي ميگردد، كه اين جریانها در انتقال بار رسوبي محدودهی ساحلي نقش عمدهاي به عهده دارند. منطقه شکست از لحاظ پدیدههای هیدرودینامیکی، فعالترین ناحیه ساحلی است که در آن انتقال رسوب و تغییرات بستر دریا در اثر امواج شکنا و جریانهای نزدیک ساحل به وقوع میپیوندد. در نزدیکی ساحل، عمق متغیر آب میتواند تغییرات عمدهای در شرایط موج در فاصله کم ایجاد کند. در واقع پارامتر مهم فیزیکی، عمق آبی است که امواج سطحی روی آن حرکت میکنند. در طبیعت، عمق آب ثابت نیست و در اثر گردباد، خیزش طوفان یا دیگر دلایل، تغییر میکند. این تغییرات سطح آب، بر الگوی شکست موج تأثیر میگذارد. در ناحیه شکست میبایست تغییرات موج، تراز سطح آب و مشخصات جریانهای ساحلی محاسبه شود تا بر اساس آنها امکان برآورد تخریب ناشی از طوفان( ناشی از سیلاب یا امواج )، محاسبه تغییرشکل تدریجی خط ساحلی و تغییر شکل پروفیل عمود بر ساحل و طراحی ایمن سازههای ساحلی ( همچون آبشکنها و دیوارههای حفاظت ساحلی) فراهم گردد[1].امواج که به ساحل نزدیک میشوند تحت تأثیر پدیدههایی نظیر تفرق و شکست، انرژی آنها افزایش یافته و میتوانند پدیدههای فرسایش را تسریع بخشند. از عوامل مؤثر بر فرسایش سواحل، دخالتهای انسانی و ساخت سازههای ساحلی است، چنانچه این سازهها به درستی جانمایی نگردند، میتوانند اثرات تخریبی قابل توجهی به ساحل و فرسایش آن داشته باشند.امروزهبههمخوردگیشرایططبیعیسواحلوفرایندهايساحلی،تحتتاثیرساختوسازهايبندريونیروگاههايمولدانرژيبطورفزایندهدرناحیهساحلیدریاهاواقیانوسهاجریاندارد. بهویژهدرسواحلجنوبی دریاي خزردرطی30سالاخیر،توأمباپیشرويآبدریا،ساختوسازو دخلو تصرفدراینعرصهطبیعیبهشدتصورتگرفتهاست .ضرورتمطالعهاینتغییراتکهناشیازعواملطبیعیوانسانیوتأثیرمتقابل آنهامیباشد،درزمینهمدیریتنواحیساحلیبسیار حائزاهمیتاست.
تغییرات خط ساحل دریای خزر با استفاده از مدل ریاضی (مطالعه موردی بندر امیرآباد) word
واژههای کلیدی : بندر امیرآباد ، باد و موج ، رسوب و فرسایش ، مایک 21 فهرست مطالبفصل اول: مقدمه71-1- مقدمه81-2- بیان مسئله تحقیق91-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق101-4- نوآوری تحقیق121-5- اهداف تحقیق121-6- فرضیات تحقیق و محدودیتها131-7- روششناسی تحقیق141-8- ساختار فصول پایاننامه15فصل دوم : تعاریف و مروري بر منابع172-1- مقدمه182-2- تعاریف182-2-1- محیط ساحلی182-2-2- امواج ثقلی سطح182-2-3- انرژی موج182-2-4- توان موج192-2-5- انعکاس موج192-2-6- اثرات باد192-2-7- تنش تشعشعی202-2-8- امواج ایستا202-2-9- شکست موج202-2-10- انکسار موج222-2-11- تفرق موج222-2-12- سرعت گروه موج222-2-13- تسونامی232-2-14- جریانهای ساحلی232-2-15- فرآیندهای ناحیه ساحلی232-2-16- نیمرخ ساحلی و تغییرات آن242-2-17- نیمرخ تابستانی ونیمرخ زمستانی242-2-18- سازههای عمود بر ساحل242-2-19- سازههای موازی ساحل262-2-20- احیاء ساحل و تخلیه رسوب262-2-21- مبانينظري272-3- مروري بر ادبيات موضوع27فصل سوم: روش تحقیق 343-1- مقدمه353-2- معرفی نرمافزار353-2-1- مدولهای نرمافزار مایک 2136-2-2-3قابلیتهای نرمافزار مایک 21373-3- مراحل اجرای مدل و معادلات بکار رفته در مدولها391-3-3- مدلسازی انتشار امواج- مدول SW. 403-3-1-1-معادلات پايه در مدل sw..........................................................................................................433-3-1-2-معادلات پايستگي كنش موج.......................................................................................................433-3-1-3- توابع مربوطه به چشمه..................................................................................................................443-3-1-4-ورودي باد.........................................................................................................................................443-3-1-5- تشكيل سپيدک رأسموج............................................................................................................453-3-1-6- اصطكاك بستر................................................................................................................................463-3-1-7- شكست موج....................................................................................................................................493-3-1-8- شرايط مرزي.................................................................................................................................503-3-2- مدولهیدرودینامیک (HD )503-3-3- مدول انتقال رسوب ( ST )533-4- منطقهموردپژوهش581-4-3- جغرافیای خزر583-4-2- موقعیت بندر امیرآباد593-5- مشخصات باد و موج منطقه633-6- مشخصات توپوگرافی و عمقنگاری منطقه66فصل چهارم: نحوه برپایی و اجرای مدلها 714-1- مدلسازي انتقالموجاز آب عمیق تا محدودهيمطالعاتي بندر724-2- تعیین گام زمانی حل معادلات75-3-4ضرایب ثابت مدلسازی754-4- اجرای مدل و خروجیهای نرمافزار764-5- بحث ونتیجهگیری ازخروجی مدلها774-5-1- خروجی مدل موج و جریان772-5-4- نتایج خروجی مدل رسوب884-5-2-1- پتانسیل انتقال رسوب از غرب به شرق......................................................................................884-5-2-2- پتانسیل انتقال رسوب از شرق به غرب......................................................................................904-5-2-3- پتانسیل انتقال رسوب در دهانه بندر...........................................................................................924-6- بررسي شواهد ميداني و تحقيقات گذشته94-1-6-4ارزیابینحوهجابجاییخطوطساحلیازسال1345تاسال 1383944-6-2- ارزیابینحوهجابجاییخطوطساحلیازسال1383 تاسال139198فصل پنجم: نتیجه گیری وپیشنهادها 1015-1- بحث و نتیجهگیری1025-2- پیشنهادات و راهکارها104 5-2-1- پیشنهادات1042-2-5- راهکارها105منابع107فهرست شکلهاشکل (2‑1) طيف نمونه انرژي موج اقيانوسي19شکل (2‑2) نحوه تشکیل امواج ایستا20شکل (2‑3) رده بندی شکست موج22شکل (2‑4) آبشکنهای عمود بر ساحل25شکل (2‑5)موجشکنهای موازی ساحل26شکل (2‑6)موقعیتبندرامیرآباددرسواحلجنوبشرقیدریايخزر30شکل(3‑1)موقعیتبندرامیرآباددرسواحلجنوبشرقی دریايخزر59شکل( 3‑2) بندر امیرآباد61شکل (3‑3) طرح توسعه بندر امیرآباد62شکل (3‑4) نمایش گلموج آب عمیق در ناحیه مرزی64شکل( 3‑5) نمایش سریزمانی موج آب عمیق در ناحیه مرزی64شکل (3‑6) نمایش گلباد در آب عمیق در ناحیه مرزی65شکل (3‑7)نمایش سریزمانی باد در آب عمیق در ناحیه مرزی66شکل (3‑8) عمق آب در حوالی بندر و فراساحل67شکل (3‑9) نقشه عمقنگاری با مقیاس 1:500068شکل (3‑10) عمقنگاری در محدوده بندر69شکل (4‑1) نحوه ساختار شبکهبندی عمقنگاری جهت انتقال موج74شکل (4‑2) نحوه ریزشدن شبکهبندی عمقنگاری در محدوده بندر74شکل (4‑3) موقعیت استخراج مشخصات موج از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر78شکل (4‑4) الف تا ی ،گلموجهای استخراج شده از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر79شکل (4‑5) سریزمانی مشخصات موج استخراج شده از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر84شکل (4‑6) لف و ب نمونههايي از الگوي انتشار جريان از شرق به غرب در محدوده بندر در سال199685شکل (4‑7) الف و ب ، نمونههايي از الگوي انتشار جريان از غرب به شرق در محدوده بندر در سال 199687شکل (4‑8) مقطع عمود بر ساحل غربي محدوده بندر89شکل (4‑9) نرخ انتقال رسوبات عبوري از مقطع عمود بر ساحل غربي محدوده بندر89شکل (4‑10) مقطع عمود بر ساحل شرقي محدوده بندر91شکل (4‑11) نرخ انتقال رسوبات عبوري از مقطع عمود بر ساحل شرقي محدوده بندر91شکل (4‑12) مقطع مقابل دهانه ورودی بندر93شکل (4‑13) نرخ انتقال رسوبات عبوري از مقطع مقابل دهانه بندر93شکل (4‑14) وضعیت تغییرات خط ساحل در منطقه بندر امیرآباد در بازه زمانی 1345 تا 138395شکل (4‑15) مقایسه تغییرات خط ساحلی در شراط احداث و عدم احداث بندردر بازه زمانی 1345 تا 138397شکل (4‑16) وضعیت تغییرات خط ساحل در منطقه بندر امیرآباد در بازه زمانی 1383تا 1391 در دو ضلع شرقی و غربی....... 99شکل (5‑1) نمونه اي از اطاله بازوي اصلي بندر اميرآباد جهت ترفيع مشكل انتقال رسوب از سمت غرب به سمت دهانه بندر103فهرست جداولجدول 4‑1- ارزیابی مختصات نقاط و فاصله آنها از بندر77جدول 4‑2- ارزیابیتغییراتدرضلعشرقیبندردربازهزمانی 1345 تا 138396جدول 4‑3-ارزیابیتغییراتدرضلعغربیبندردربازهزمانی 1345تا 138396 فصل اول: 1-1- مقدمهسواحل تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند موج، جریان و باد قرار دارند. این عوامل موجب فرسایش و رسوبگذاری در سواحل میشوند. یکی از مهمترين و مؤثرترين فرآيندهاي انتقال رسوب در مناطق ساحلی، انتقال رسوب كرانهاي[1] ميباشد و بررسي كيفي و كمي اين پديده سبب درك بهتري از رژيم فرسايش و رسوبگذاری در اطراف بندر و سازههای ساحلی ميگردد. سرعت و جهت جريانهاي دريايي یکی از اصليترين پارامترهای هيدروديناميکي موثر در انتقال رسوب ميباشند. جریانهاي كرانهاي به سبب تأثيرات متقابل موج و بستر دريا، در ناحية شكست امواج[2] ايجاد ميگردند. در اين ناحيه گراديان ايجاد شده در تنشهاي برشي سبب تشكيل جریانهاي كرانهاي ميگردد، كه اين جریانها در انتقال بار رسوبي محدودهی ساحلي نقش عمدهاي به عهده دارند. منطقه شکست از لحاظ پدیدههای هیدرودینامیکی، فعالترین ناحیه ساحلی است که در آن انتقال رسوب و تغییرات بستر دریا در اثر امواج شکنا و جریانهای نزدیک ساحل به وقوع میپیوندد. در نزدیکی ساحل، عمق متغیر آب میتواند تغییرات عمدهای در شرایط موج در فاصله کم ایجاد کند. در واقع پارامتر مهم فیزیکی، عمق آبی است که امواج سطحی روی آن حرکت میکنند. در طبیعت، عمق آب ثابت نیست و در اثر گردباد، خیزش طوفان یا دیگر دلایل، تغییر میکند. این تغییرات سطح آب، بر الگوی شکست موج تأثیر میگذارد. در ناحیه شکست میبایست تغییرات موج، تراز سطح آب و مشخصات جریانهای ساحلی محاسبه شود تا بر اساس آنها امکان برآورد تخریب ناشی از طوفان( ناشی از سیلاب یا امواج )، محاسبه تغییرشکل تدریجی خط ساحلی و تغییر شکل پروفیل عمود بر ساحل و طراحی ایمن سازههای ساحلی ( همچون آبشکنها و دیوارههای حفاظت ساحلی) فراهم گردد[1].امواج که به ساحل نزدیک میشوند تحت تأثیر پدیدههایی نظیر تفرق و شکست، انرژی آنها افزایش یافته و میتوانند پدیدههای فرسایش را تسریع بخشند. از عوامل مؤثر بر فرسایش سواحل، دخالتهای انسانی و ساخت سازههای ساحلی است، چنانچه این سازهها به درستی جانمایی نگردند، میتوانند اثرات تخریبی قابل توجهی به ساحل و فرسایش آن داشته باشند.امروزهبههمخوردگیشرایططبیعیسواحلوفرایندهايساحلی،تحتتاثیرساختوسازهايبندريونیروگاههايمولدانرژيبطورفزایندهدرناحیهساحلیدریاهاواقیانوسهاجریاندارد. بهویژهدرسواحلجنوبی دریاي خزردرطی30سالاخیر،توأمباپیشرويآبدریا،ساختوسازو دخلو تصرفدراینعرصهطبیعیبهشدتصورتگرفتهاست .ضرورتمطالعهاینتغییراتکهناشیازعواملطبیعیوانسانیوتأثیرمتقابل آنهامیباشد،درزمینهمدیریتنواحیساحلیبسیار حائزاهمیتاست.