بررسی تاثیر استفاده از موانع ساحلی به عنوان عامل ایجاد تنش برشی در تضعیف امواج با کمک مدل عددی بصورت 3بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

2 استادیار گروه مهندسی آب و سازه های هیدرولیکی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

3 عضو هیات علمی گروه مهندسی آب، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.

چکیده

بسیاری از نواحی سواحل در دنیا جزو مناطق مهم جمعیتی و اقتصادی می‌باشند بنابراین مدیریت این مناطق و حفاظت از آنها در برابر عوامل تهدید کننده طبیعی مانند امواج خروشان ساحلی و نیروی مخرب ناشی آز آنها جزو اولویت‌های توسعه سواحل به حساب می‌آید. یکی از راه های تضعیف امواج در سواحل استفاده از موانع به عنوان عامل مقاوم در برابر نیروی محرک موج می‌باشد. این موانع از طریق افزایش تنش برشی در سواحل و ایجاد اصطکاک به از بین بردن نیروی محرک موج کمک می‌نماید. از این‌رو در این تحقیق به اثر استفاده از موانع در ایجاد تنش و کاهش نیرو و ارتفاع موج در بستر نرم افزار اپنفوم پرداخته شده است. در اینجا با در نظر گرفتن شرایط مختلف در مدل‌سازی، مجموعا تعداد 10 آزمایش حالت که 5 حالت در ساحل دارای سازه به‌عنوان مانع حفاظت کننده مربوط به حالت سازه‌دیوارساحلی و 5 حالت در ساحل بدون سازه، به ازای 5 ارتفاع موج ورودی متفاوت مورد بررسی و مدل‌سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور موانع با افزایش تنش برشی در ساحل دارای مانع نسبت به ساحل بدون مانع تا میزان درصد توانسته تاثیر بسزایی در کاهش مشخصات موج داشته باشد به‌ طوری که وجود سازه توانسته تا 1/1 برابر میزان نیروی موج را نسبت به حالت بدون سازه کاهش دهد و در مقایسه دیگر در میرایی موج نیز حضور سازه به میزان 37/1اثرگذار بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


آرمان، علی.،  فتاحی،  پریا.، و  ظهیری، جواد. (1396). شبیه سازی الگوی جریان و رسوب با حضور سری آبشکن ها در قوس 90 درجه ملایم با استفاده از مدل CCHE2D مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک،24(3)، 39-21. https://doi.org/ 10.22069/jwfst.2017.12018.2654
رضاپوران، اکرم.، قنبری عدیوی، الهام.،  و فتاحی، روح الله. (1400). مطالعه آزمایشگاهی حفاظت ساحلی با استفاده از ساختار موج شکن در مقایسه باترکیب ساختار دایک و پوشش درخت. دوازدهمین کنفرانس بین المللی مهندسی رودخانه. https://civilica.com/doc/1451051
شیریان، ناصر.، شفیعی فر، مهدی.، اقطمان، پیمان.، و چگینی، وحید. (1394). بررسی تاثیر تغییرات خصوصیات ساختاری بر سرعت عبور امواج دریا از بدنه موج شکن های چکش خوار مجله هیدرولیک، 1(2)، 55-45 https://jhyd.iha.ir/article_85369.html
عبداللهی، محمد.، خانجانی.، محمدجواد . (1385). بررسی عملکرد موج شکن ها در جلوگیری از فرسایش نواحی ساحلی. اولین همایش آب منطقه‌ای. بهبهان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بهبهان. https://www.sid.ir/paper/821932/fa
قاسمی، علی.، شفیعی فر، مهدی.،  پناهی، روزبه.، و رضایی، حمید. (1393). بررسی عددی اثرپارامترهای دریایی و سازه ای درمیزان روگذری موج ازموجشکن توده سنگی با آرمور Xblock. شانزدهمین همایش صنایع دریایی، بندرعباس.https://civilica.com/doc/474250
قنبری عدیوی، الهام.، فتحی‌مقدم، منوچهر.، و صدری‌نسب، مسعود. (1393). مطالعه آزمایشگاهی اثر کمربند سبز ساحلی بر میرایی امواج دریا. مجله علوم و فنون دریایی، 13(4)، 50-40.  https://jmst.kmsu.ac.ir/article_7987.html
قنبری عدیوی، الهام.، و فتحی مقدم، منوچهر. (1394). تأثیر پوشش گیاهی بر ضریب کشش و مقاومت درختان در برابر امواج ساحل، مجله مهندسی آبیاری و آب، 2(38)، 103-112. https://www.sid.ir/paper/217138/fa
لطف اللهی یقین، محمدعلی.، و نصیرایی، حسین. (1395). شبیه سازی عددی نیروهای امواج سونامی بر سازه های ساحلی. مجله اقیانوس شناسی، 6(24)، 30-23. http://joc.inio.ac.ir/article-1-873-fa.html
وفایی، فریدون.، صباغ یزدی، سعیدرضا.، نقوی،احمد.، و بختیاری،آرش. (1391). بررسی عملکرد موج شکن های مستقیم برای حفاظت از سواحل شنی با استفاده از مدل سازی ریاضی. نهمین کنفرانس بین المللی سواحل. بنادر و سازه های دریایی،  تهران. https://www.sid.ir/paper/385581/fa
ولی پور، حسین.، شمس، غلامرضا.،و  قنبری عدیوی، الهام. (1401). بررسی میزان نیروهای ناشی از امواج منفرد بر دیوارهای ساحلی با استفاده از نرم‌افزار OpenFOAM مهندسی دریا. 18(37)، 1-15. http://marine-eng.ir/browse.php?a_code=A-10-1580-3&slc_lang=fa&sid=1
هاشمی جوان، علی. (۱۳۸۶). شبیه‌سازی عددی پدیده شکست موج بر موج‌شکن مستغرق. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. رشته سازه‌های هیدرولیکی. دانشکده مهندسی عمران تهران، دانشگاه علم و صنعت تهران.
هنرمند، مسیح.، آرمان، وحید.، زندی، سید مهدی.، و شانه ساززاده، احمد. (1397). مجله اقیانوس شناسی، 9(36)، 38-31. https://www.sid.ir/paper/60840/fa
Abdullahi, M., & Khanjani., M. (1385). Investigating the performance of breakwaters in preventing coastal erosion. The first regional water conference. Behbahan Islamic Azad University, Behbahan branch. https://www.sid.ir/paper/821932/fa. html[In Persian]
Arman, A., Fatahi, P., & Zahiri, J. (2016). Simulation of the flow and sediment pattern with the presence of a series of breakwaters in a gentle 90 degree bend using the CCHE2D model.Journal of Water and Soil Conservation Research, 24(3), 21-39. https://doi.org/10.22069/jwfst.2017.12018.2654 [In Persian]
Artan, M., Arman, V., Zandi, S., & Shane Sazzadeh, A. (2017). Journal of Oceanography, 9(36),31-38. https://www.sid.ir/paper/60840/fa
Balogh, M., Alessandro, P., & Carlo, B. (2012). Rans Simulation of Abl Flow over Complex Terrains Applying an Enhanced K-Ε Model and Wall Function Formulation: Implementation and Comparison for Fluent and Openfoam. Journal of wind engineering and industrial aerodynamics 104 , 360-368.                                                                    https://www.researchgate.net/publication/257011546_RANS_simulation_of_ABL_flow_over_complex_terrains_applying_an_Enhanced_k-e_model_and_wall_function_formulation_Implementation_and_comparison_for_fluent_and_OpenFOAM
Ghanbari Adavi, E., & Fathi Moghadam, M. (2014). The effect of vegetation on the coefficient of elasticity and resistance of trees against coastal waves. Journal of Irrigation and Water Engineering, 2(38),103-112. https://www.sid.ir/paper/217138/fa . html [In Persian]
Ghanbari Adivi, E., Fathi Moghadam, M., &  Sadri Nasab, M. (2013). Laboratory study of the effect of coastal green belt on the attenuation of sea waves. Journal of Marine Science and Technology, 13(4), 40-50. https://jmst.kmsu.ac.ir/article_7987.html [In Persian]
Ghasemi, A., Shafiei Far, M., Panahi, R., & Rezaei, H. (2013). Numerical investigation of the effect of marine and structural parameters on the rate of wave passage through a rock mass breakwater with Xblock armor. 16th Marine Industries Conference, Bandar Abbas. https://civilica.com /doc/474250 [In Persian]
Gonçalves, S., Pedro, A., & João, M. (2013). Talitrid and Tylid Crustaceans Bioecology as a Tool to Monitor and Assess Sandy Beaches’ Ecological Quality Condition. Ecological indicators, 29, 549-557. https://www.researchgate.net/publication/235699334_Talitrid_and_Tylid_crustaceans_bioecology_as_a_tool_to_monitor_and_assess_sandy_beaches'_ecological_quality_condition
Gracia, A., Nelson, R., Judith , O., & Williams, AT. (2018). Use of Ecosystems in Coastal Erosion Management. Ocean & coastal management 156, 277-289.                                         https://daneshyari.com/article/preview/8060779.pdf
Hashemi Jovan, A. (2007). Numerical simulation of wave breaking phenomenon on submerged breakwater. Master's Thesis. Hydraulic Structures. Tehran School of Civil Engineering. Tehran University of Science and Technology. [In Persian]
Huang, J., & Guoping, C. (2020) Experimental Modeling of Wave Load on a Pile-Supported Wharf with Pile Breakwater. Ocean Engineering, 201,107149.                                https://www.researchgate.net/publication/339774624_Experimental_modeling_of_wave_load_on_a_pile-supported_wharf_with_pile_breakwater
Jiang, C., Xiaojian, L., Yu, Y., & Bin, D. (2019). Numerical Investigation of Solitary Wave Interaction with a Row of Vertical Slotted Piles on a Sloping Beach. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 1(11), 530-541.                                  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2092678218300074
Karl, A., & Hung Fung, J. (2018). An Improved Sst K− Ω Model for Pollutant Dispersion Simulations within an Isothermal Boundary Layer. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 179 ,369-384.                                                                    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167610517309406
Leewis, L., Peter M van , B ., Jelte, R., & Gerard M., J. (2012). Does Beach Nourishment Have Long-Term Effects on Intertidal Macroinvertebrate Species Abundance?. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 113 ,172-181.                                        https://www.researchgate.net/publication/257105669_Does_beach_nourishment_have_long-term_effects_on_intertidal_macroinvertebrate_species_abundance
Li, J., Meilan, Qi., & David , F. (2019). Numerical Modeling of Flow and Morphology Induced by a Solitary Wave on a Sloping Beach. Applied Ocean Research 82, 259-273. https://backend.orbit.dtu.dk/ws/portalfiles/portal/160642481/AcceptedManuscript.pdf
Lotfollahi, S., Mohammad, A., & Nasiraei, H. (2015). Numerical simulation of tsunami wave forces on coastal structures. Journal of Oceanography, 6(24), 23-30. http://joc.inio.ac.ir/article-1-873-fa.html. html[In Persian]
Martins, M., Carlos, N., & José, C.(2013). The Meaning of Mainland Portugal Beaches and Dunes’ Psammophilic Plant Communities: A Contribution to Tourism Management and Nature Conservation." Journal of Coastal Conservation ,3(17) , 279-299.                                           https://www.researchgate.net/publication/257762061_The_meaning_of_mainland_Portugal_beaches_and_dunes'_psammophilic_plant_communities_A_contribution_to_tourism_management_and_nature_conservation
Menter, F. (1992). Influence of Freestream Values on K-Omega Turbulence Model Predictions. 6 (30), 1657-59. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1992AIAAJ..30.1657M/abstract
Menter, Fl., Martin, K., & Robin, L. (2003). Ten Years of Industrial Experience with the Sst Turbulence Model.Turbulence, heat and mass transfer, 1(4), 625-632.                                                      https://www.researchgate.net/publication/228742295_Ten_years_of_industrial_experience_with_the_SST_turbulence_model
Nielsen, L.(2001). Newcastle Coastal Zone Management Plan: Coastal Engineering Advice. Technical report for Umwelt (Australia) Pty Ltd. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/9789814412216_0087
Penttinen, O., Ehsan, Y., & Håkan, N. (2011). A Pimplefoam Tutorial for Channel Flow, with Respect to Different Les Models. Practice Periodical on Structural Design and Construction 2(23), 1-23. https://www.tfd.chalmers.se/~hani/kurser/OS_CFD_2011/OlofPenttinen/projectReport.pdf
Pope, S. (2000). Turbulent Flows.univercity of Cambridge.United Kingdom.                                     https://www.cambridge.org/highereducation/books/turbulent-flows/C58EFF59AF9B81AE6CFAC9ED16486B3A
Rezapouran, A., Ghanbari Adivi, E., & Fatahi, R. (1400). Experimental study of coastal protection using breakwater structure comparing the combination of dyke structure and tree cover, 12th International Conference on River Engineering. https://civilica.com/doc/1451051. html[In Persian]
Shirian, N., Shafii Far, M., Aqtaman, P., & Chegini, V. (2014). Investigating the effect of changes in structural characteristics on the speed of sea waves passing through the body of hammerhead breakwaters. Journal of Hydraulics. Period ,1(2), 45-55. https://jhyd.iha.ir/article_85369.html. html[In Persian]
Sorenson, RM. (2006). Basic Coastal Engineering. Spring Science and Business Media, New York. https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=072592ad59202c19d1e0091012c2698eb9999f99
Vafaei, F., Sabbagh Yazdi, S., Naqvi, A., & Bakhtiari, A. (2011). Investigating the performance of direct breakwaters to protect sandy beaches using mathematical modeling. 9th international conference of beaches. Ports and marine structures. Tehran. https://www.sid.ir/paper/385581/fa. html[In Persian]
Valipour, H, Shams, , Ghanbari Adivi, E. (1401). Investigating the amount of forces caused by individual waves on coastal walls using OpenFOAM software. Marine engineering, 18(37), 1-15. http://marine-eng.ir/browse.php?a_code=A-10-1580-3&slc_lang=fa&sid=1. html[In Persian]
Zheng, H., Deborash,G.,  & Aloson, R. (2016). Numerical wave tank study of extreme waves and wave-structure intucture using OpenFoam.                              https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0029801816303936