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 مطالب

فصل اول: مقدمه7

1-1- مقدمه8

1-2- بیان مسئله تحقیق9

1-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق10

1-4- نوآوری تحقیق12

1-5- اهداف تحقیق12

1-6- فرضیات تحقیق و محدودیت­ها13

1-7- روش­شناسی تحقیق14

1-8- ساختار فصول پایان­نامه15

فصل دوم : تعاریف و مروری بر منابع17

2-1- مقدمه18

2-2- تعاریف18

2-2-1- محیط ساحلی18

2-2-2- امواج ثقلی سطح18

2-2-3- انرژی موج18

2-2-4- توان موج19

2-2-5- انعکاس موج19

2-2-6- اثرات باد19

2-2-7- تنش تشعشعی20

2-2-8- امواج ایستا20

2-2-9- شکست موج20

2-2-10- انکسار موج22

2-2-11- تفرق موج22

2-2-12- سرعت گروه موج22

2-2-13- تسونامی23

2-2-14- جریان‌های ساحلی23

2-2-15- فرآیندهای ناحیه ساحلی23

2-2-16- نیمر‌خ ساحلی و تغییرات آن24

2-2-17- نیمرخ تابستانی ونیمرخ زمستانی24

2-2-18- سازه‌های عمود بر ساحل24

2-2-19- سازه­های موازی ساحل26

2-2-20- احیاء ساحل و تخلیه رسوب26

2-2-21- مبانینظری27

2-3- مروری بر ادبیات موضوع27

فصل سوم: روش تحقیق 34

3-1- مقدمه35

3-2- معرفی نرم­افزار35

3-2-1- مدول­های نرم­افزار مایک 2136

-2-2-3قابلیت­های نرم­افزار مایک 2137

3-3- مراحل اجرای مدل و معادلات بکار رفته در مدول­ها39

1-3-3- مدل­سازی انتشار امواج- مدول SW. 40

3-3-1-1-معادلات پایه در مدل sw..........................................................................................................43

3-3-1-2-معادلات پایستگی کنش موج.......................................................................................................43

3-3-1-3- توابع مربوطه به چشمه..................................................................................................................44

3-3-1-4-ورودی باد.........................................................................................................................................44

3-3-1-5- تشکیل سپیدک رأسموج............................................................................................................45

3-3-1-6- اصطکاک بستر................................................................................................................................46

3-3-1-7- شکست موج....................................................................................................................................49

3-3-1-8- شرایط مرزی.................................................................................................................................50

3-3-2- مدولهیدرودینامیک (HD )50

3-3-3- مدول انتقال رسوب ( ST )53

3-4- منطقهموردپژوهش58

1-4-3- جغرافیای خزر58

3-4-2- موقعیت بندر امیرآباد59

3-5- مشخصات باد و موج منطقه63

3-6- مشخصات توپوگرافی و عمق­نگاری منطقه66

فصل چهارم: نحوه برپایی و اجرای مدل­ها 71

4-1- مدل­سازی انتقالموجاز آب عمیق تا محدوده­یمطالعاتی بندر72

4-2- تعیین گام زمانی حل معادلات75

-3-4ضرایب ثابت مدل­سازی75

4-4- اجرای مدل و خروجی­های نرم­افزار76

4-5- بحث ونتیجه­گیری ازخروجی مدل­ها77

4-5-1- خروجی مدل موج و جریان77

2-5-4- نتایج خروجی مدل رسوب88

4-5-2-1- پتانسیل انتقال رسوب از غرب به شرق......................................................................................88

4-5-2-2- پتانسیل انتقال رسوب از شرق به غرب......................................................................................90

4-5-2-3- پتانسیل انتقال رسوب در دهانه بندر...........................................................................................92

4-6- بررسی شواهد میدانی و تحقیقات گذشته94

-1-6-4ارزیابینحوهجابجاییخطوطساحلیازسال1345تاسال 138394

4-6-2- ارزیابینحوهجابجاییخطوطساحلیازسال1383 تاسال139198

فصل پنجم: نتیجه گیری وپیشنهادها 101

5-1- بحث و نتیجه­گیری102

5-2- پیشنهادات و راهکارها104

 5-2-1- پیشنهادات104

2-2-5- راهکارها105

منابع107

فهرست شکل­ها

شکل (‏2‑­1) طیف نمونه انر‍‍‍ژی موج اقیانوسی19

شکل (‏2‑2) نحوه تشکیل امواج ایستا20

شکل (‏2‑3) رده بندی شکست موج22

شکل (‏2‑4) آبشکن­های عمود بر ساحل25

شکل (‏2‑5)موج­شکن­های موازی ساحل26

شکل (‏2‑6)موقعیتبندرامیرآباددرسواحلجنوبشرقیدریایخزر30

شکل(‏3‑1)موقعیتبندرامیرآباددرسواحلجنوبشرقی دریایخزر59

شکل( ‏3‑2) بندر امیرآباد61

شکل (‏3‑3) طرح توسعه بندر امیرآباد62

شکل (‏3‑4) نمایش گل­موج آب عمیق در ناحیه مرزی64

شکل( ‏3‑5) نمایش سری­زمانی موج آب عمیق در ناحیه مرزی64

شکل (‏3‑6) نمایش گل­باد در آب عمیق در ناحیه مرزی65

شکل (‏3‑7)نمایش سری­زمانی باد در آب عمیق در ناحیه مرزی66

شکل (‏3‑8) عمق آب در حوالی بندر و فراساحل67

شکل (‏3‑9) نقشه عمق­نگاری با مقیاس 1:500068

شکل (‏3‑10) عمق­نگاری در محدوده بندر69

شکل (‏4‑1) نحوه ساختار شبکه­بندی عمق­نگاری جهت انتقال موج74

شکل (‏4‑2) نحوه ریزشدن شبکه­بندی عمق­نگاری در محدوده بندر74

شکل (‏4‑3) موقعیت استخراج مشخصات موج از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر78

شکل (‏4‑4) الف تا ی ،گل­موج­های استخراج شده از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر79

شکل (‏4‑5) سری­زمانی مشخصات موج استخراج شده از ناحیه آب عمیق تا محدوده بندر84

شکل (‏4‑6) لف و ب نمونه­هایی از الگوی انتشار جریان از شرق به غرب در محدوده بندر در سال199685

شکل (‏4‑7) الف و ب ، نمونه­هایی از الگوی انتشار جریان از غرب به شرق در محدوده بندر در سال 199687

شکل (‏4‑8) مقطع عمود بر ساحل غربی محدوده بندر89

شکل (‏4‑9) نرخ انتقال رسوبات عبوری از مقطع عمود بر ساحل غربی محدوده بندر89

شکل (‏4‑10) مقطع عمود بر ساحل شرقی محدوده بندر91

شکل (‏4‑11) نرخ انتقال رسوبات عبوری از مقطع عمود بر ساحل شرقی محدوده بندر91

شکل (‏4‑12) مقطع مقابل دهانه ورودی بندر93

شکل (‏4‑13) نرخ انتقال رسوبات عبوری از مقطع مقابل دهانه بندر93

شکل (‏4‑14) وضعیت تغییرات خط ساحل در منطقه بندر امیرآباد در بازه زمانی 1345 تا 138395

شکل (‏4‑15) مقایسه تغییرات خط ساحلی در شراط احداث و عدم احداث بندردر بازه زمانی 1345 تا 138397

شکل (‏4‑16) وضعیت تغییرات خط ساحل در منطقه بندر امیرآباد در بازه زمانی 1383تا 1391 در دو ضلع شرقی و غربی....... 99

شکل (‏5‑1) نمونه ای از اطاله بازوی اصلی بندر امیرآباد جهت ترفیع مشکل انتقال رسوب از سمت غرب به سمت دهانه بندر103

فهرست جداول

جدول ‏4‑1- ارزیابی مختصات نقاط و فاصله آنها از بندر77

جدول ‏4‑2- ارزیابیتغییراتدرضلعشرقیبندردربازهزمانی ­1345­ تا 138396

جدول ‏4‑3-­ارزیابیتغییراتدرضلعغربیبندردربازهزمانی 1345تا 1383­96

  فصل اول:

مقدمه

  1-1- مقدمه

سواحل تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند موج، جریان و باد قرار دارند. این عوامل موجب فرسایش و رسوبگذاری در سواحل می­شوند. یکی از مهم‌ترین و مؤثرترین فرآیندهای انتقال رسوب در مناطق ساحلی، انتقال رسوب کرانه‌ای[1] می‌باشد و بررسی کیفی و کمی این پدیده سبب درک بهتری از رژیم فرسایش و رسوبگذاری در اطراف بندر و سازه‌های ساحلی می­گردد. سرعت و جهت جریان‌های دریایی یکی از اصلی‌ترین پارامترهای هیدرودینامیکی موثر در انتقال رسوب می‌باشند. جریان‌های کرانه‌ای به سبب تأثیرات متقابل موج و بستر دریا، در ناحیة شکست امواج[2] ایجاد می­گردند. در این ناحیه گرادیان ایجاد­­ شده در تنش‌های برشی سبب تشکیل جریان‌های کرانه‌ای می­گردد، که این جریان‌ها در انتقال بار رسوبی محدوده­ی ساحلی نقش عمده‌ای 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.

امروزهبه­هم­خوردگیشرایططبیعیسواحلوفرایندهایساحلی،تحتتاثیرساختوسازهایبندریونیروگاه­هایمولدانرژیبطورفزایندهدرناحیهساحلیدریاهاواقیانوس­هاجریاندارد. به­ویژهدرسواحلجنوبی دریای خزردرطی30سالاخیر،توأمباپیشرویآبدریا،ساخت­و­سازو دخل­و­ تصرفدراینعرصهطبیعیبهشدتصورتگرفتهاست .ضرورتمطالعهاینتغییراتکهناشیازعواملطبیعیوانسانیوتأثیرمتقابل آنهامی­باشد،درزمینهمدیریتنواحیساحلیبسیار حائزاهمیتاست.