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 فرایندهای انتقال رسوب در مناطق ساحلی، انتقال رسوب كرانهای[1] میباشد و بررسی كیفی و كمی این پدیده سبب درك 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 كرانهای به سبب تأثیرات متقابل موج و بستر دریا، در ناحیة شكست امواج[2] ایجاد میگردند. در این ناحیه گرادیان ایجاد شده در تنش‌های برشی سبب تشكیل جریانهای كرانهای میگردد، كه این جریانها در انتقال بار رسوبی محدوده 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 می تواند تغییرات عمدهای در شرایط موج در فاصله کم ایجاد کند. در واقع پارامتر مهم فیزیکی، عمق آبی است که امواج سطحی روی آن حرکت می کنند. در طبیعت، عمق آب ثابت نیست و در اثر گردباد، خیزش طوفان یا دیگر دلایل، تغییر می کند. 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 دیواره های 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.
امروزه بههمخوردگی شرایط طبیعی سواحل و فرایندهای ساحلی، تحت تاثیر ساخت و سازهای بندری و نیروگاههای مولد انرژی بطور فزاینده درناحیه ساحلی دریاها و اقیانوسها جریان دارد. بهویژه در سواحل جنوبی دریای خزر در طی 30 سال اخیر، توأم با پیشروی آب دریا، ساختوساز و دخلو تصرف در این عرصه طبیعی به شدت صورت گرفته است .ضرورت مطالعه این تغییرات که ناشی از عوامل طبیعی و انسانی و تأثیر متقابل آنها میباشد، در زمینه مدیریت نواحی ساحلی بسیار حائز اهمیت است.
یکی از نرمافزارهای موجود برای تحلیل جریان و پتانسیل نرخ انتقال رسوب، نرمافزار Mike 21 میباشد. این نرمافزار توسط موسسه تحقیقات دلفت دانمارک تهیه و گسترش یافتهاست که می تواند الگوی جریان در بخشهای مختلف ناشی از تغییر عمق جریان در ناحیه ساحلی و همچنین پدیده حمل رسوب را به خوبی مدل نماید. با بهره گرفتن از این نرمافزار میتوان تغییراتی که در خط ساحل در اثر احداث سازهها و هرگونه دخل و تصرف انسانی تعیین نمود.
2-1- بیان مسأله تحقیق
منطقه ساحلی جاییست که موج، بستر را حس می کند و انتهای این ناحیه ساحلی بالاروی موج روی ساحل است. 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 و بسته به ارتفاع موج، دورهتناوب موج و نوع ساحل به شکلهای مختلف میشکنند. بطورکلی چهار نوع اصلی برای شکست امواج در نظر گرفته می شود که عبارتند از آشفته، چرخان، ریزشی و لغزان. در اثر شكست امواج در ناحیه كم عمق ساحلی، جریان كرانهای ایجاد می شود كه علت اصلی جابجاییها و نقل و انتقال رسوب در سواحل میباشد. مطالعه هیدرودینامیکی مناطق ساحلی اولین قدم در طراحی سازههای ساحلی است و ریخت شناسی سواحل، انتقال رسوب، فرسایش، انتشار و پخش آلودگی، از دیگر پدیدههای مرتبط با ساحل میباشد. بخش مهمی از مطالعه هیدرودینامیک معطوف به مطالعه جریانهای ساحلی و بررسی علل ایجاد و الگوی آنها میگردد. جریانهای موازی با ساحل مسئول انتقال رسوب و آلاینده‌ها به موازات ساحل هستند و زمانی كه انرژی خود را از دست بدهند یا به مانعی همچون موج‌شكن بندرها برخوردكنند، رسوب را برجای میگذارند و مشكلات جدی برای سازههای ساحلی ایجاد میكنند[2و3].
در این تحقیق با بهره گرفتن از نرمافزار MIKE 21 ، الگوی انتشار موج، جریانهای موازی ساحل ناشی از موج و نرخ انتقال رسوب کرانهای مدلسازی شده و در نهایت بر اساس برآورد نرخ انتقال رسوب کرانهای، تغییرات ایجاد شده در خط ساحل دریای خزر در محدوده بندر امیرآباد مورد بررسی قرار میگیرد.
3-1- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق
با توجه به اینكه مناطق ساحلی به طور مستمر در تعامل با محیط آبی دریا و اقیانوس پیرامون قرار دارند، لذا شناخت رفتار محیط آبی دریا و اقیانوس پیرامون در شناخت رفتار سواحل ضروری است. سواحل هر كشور از نظر سیاسی، نظامی، اجتماعی و اقتصادی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
مناطق ساحلی علاوه بر اینكه دارای توان اقتصادی هستند، به عنوان پلی برای بهره برداری از منابع عظیم موجود در دریاها و اقیانوسها عمل میكنند. از این رو حفاظت و عمران مناطق ساحلی دارای اهمیت زیادی است. متأسفانه در كشور ما با وجود داشتن سواحل بسیار طولانی به عمران و حفاظت آنها اهمیت زیادی داده نشده است و از این نعمت خدادادی بهره برداری بهینه صورت نمیگیرد. سواحل طبیعی دریاها اگرچه ممکن است در فرایندهای طوفانی زمستانه دچار فرسایش شوند ولی با فرآوریهای مناسب رسوبی تابستانه شکل هندسی اولیه خود را باز مییابند، اینگونه سواحل اصطلاحاً سواحل پایدار نامیده میشوند و سواحلی که به دلایل مختلف و از جمله مهمترین آنها دخالتهای انسانی، مقاطع عرضی وخطوط ساحلی آنها دچار دگرگونی و تغییرات غیر قابل بازگشت می شود، را سواحل غیرپایدار مینامند. در این میان دریای خزر به دلیل ماهیت نوسانات تراز آب در مقیاسهای فصلی، سالانه و بلندمدت، دارای ویژگیهای خاصی در تعادل سواحل است که در واقع ارضاء پارامترهای مرتبط با ایجاد سواحل پایدار را در طرحهای توسعهای با چالشهای بیشتری در مقایسه با دریاهای آزاد مواجه مینماید. بنابراین شناسایی وضعیت سواحل جنوبی دریای خزر از لحاظ ویژگیهای فرسایشپذیری و رسوبگذاری برای تعیین مناطق حساس و ناپایدار در مقابل نواحی رسوبی فعال و پایدار به منزله مسئله اصلی است.
افزایش سطح تراز آب دریای خزر طی 30 سال اخیر به میزان 1.5 متر (طی سال 1357 تا 1387)
مشكلات بسیار عمدهای را برای كاربریها و جوامع انسانی حاشیه دریای خزر به وجود آورد[2]. درحقیقت توسعه نیروهای هیدرودینامیكی دریا به صورت امواج فرساینده و جریانهای ساحلی ناشی از آن با پیشروی آب دریا در محدوده اراضی خشك ساحلی، شرایط شدت آسیبپذیری فرسایشی مناطق ساحلی را افزایش داد. بنابراین نوسانهای سطح تراز آب، امواج و جریانهای ساحلی به منزله عوامل موثر بر فرسایشپذیری مناطق ساحلی دریای خزر محسوب میشوند و عكسالعمل ساختاری سواحل با توجه به ماهیت رسوبشناختی و ساختار فیزیكی متفاوت، عامل بسیار مهمی در میزان شدت ناپایداری است.
با انجام این تحقیقات، شناخت بیشتری از جریانهای نزدیک ساحل ناشی از شکست موج حاصل شده و با توجه به نقش مستقیم و غیرمستقیم این جریانها در سازههای دریایی، فرسایش ساحل و انتقال رسوب، مسائل زیستمحیطی و مطالعه صید و شیلات و از جمله نقش مهم آن در تأثیر این جریانها بر فعالیتهای نفتی وگازی در منطقه مورد بررسی، ضرورت انجام این تحقیق کاملأ محسوس به نظر میرسد.
4-1- نوآوری تحقیق
در سالهای اخیر در بنادری مانند بندرانزلی، بندرنوشهر و بندرکیاشهر در دریای خزر مطالعاتی در زمینه جریانهای ناشی از موج انجام گرفته است. براساس این تحقیق میتوان میزان نشست رسوب در طرفین موج‌شکن‌های بندر را ارزیابی نمود و عمر مفید بندر را تقریب زد. در صورت وجود شرایط بحرانی که در انتهای مدلسازی‌ها منتج میگردد، دستک رسوب‌گیر برای تثبیت شرایط ساحلی و سایر مباحث کنترل رسوب پیشنهاد میگردد. همچنین بر اساس میزان نشست رسوب در دوره‌های مختلف سالیانه و چندساله که از نتایج مدلسازی استخراج میگردد، میتوان دوره‌های لایروبی و احجام لایروبی را برآورد نمود.
بررسی الگوی رسوب به صورت گرافیکی و نمایش دوبعدی جهت تجسم کردن الگوی واقعیت فرسایش و نشست رسوب در محدوده بندر از نوآوری‌های این تحقیق میباشد.
5-1- اهداف تحقیق
اهداف مورد نظر در این تحقیق شامل تعیین وضعیت خط ساحل در منطقه بندری امیرآباد شرایط کنونی و گذشته و ارزیابی میزان و روند تأثیر سازههای بندری و نوسانات دریای خزر در بازه زمانی مورد مطالعه میباشد. هدف اصلی این پروژه ارائه یک مدل جهت بررسی الگوی موج، جریان ناشی از موج و بررسی پتانسیل نرخ انتقال رسوب در اطراف بندر امیرآباد میباشد.
در این تحقیق، تغییرات و تبعات ایجاد شده در خط ساحل دریای خزر در اثر احداث بندر امیرآباد مورد بررسی قرار میگیرد. مکانهایی از ساحل که در اثر تغییرات دچار فرسایش و رسوبگذاری میگردند، شناسایی میشوند و در ادامه راهکارهای مقابله با پدیده ها بررسی و راهکارهای علاج بخشی ارائه خواهد گردید.
[1]Longshore Sediment Transport
[2]Surf zone
فرم در حال بارگذاری ...
