دانلود پایان نامه ارشد: مدل‌سازی عددی نفوذ امواج به داخل بنادر و بررسی آرامش حوضچه

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران

گرایش : سازه های دریایی

عنوان : مدل‌سازی عددی نفوذ امواج به داخل بنادر و بررسی آرامش حوضچه

دانشگاه قم

دانشکده فنی و مهندسی

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران- سازه‌های دریایی

عنوان:

مدل‌سازی عددی نفوذ امواج به داخل بنادر و بررسی آرامش حوضچه

مطالعه موردی بندر دیر

استاد راهنما:

دکتر امیر علیخانی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1. مقدمه…………………………………………………………………………………………………….2

1-2. معرفی مسئله……………………………………………………………………………………………3

1-2-1. آرامش و تلاطم در درون لنگرگاه………………………………………………………………..3

1-2-2. ارزیابی آرامش لنگرگاه…………………………………………………………………………….3

1-2-3. معرفی بندر دیر………………………………………………………………………………………5

1-2-3-1. موقعیت جغرافیایی………………………………………………………………………….5

1-2-3-2. بندر دیر از گذشته تاکنون…………………………………………………………………6

1-3. هدف پژوهش حاضر………………………………………………………………………………..11

1-4. فرضیات و روش انجام تحقیق………………………………………………………………….11

1-5. ساختار پایان‌نامه…………………………………………………………………………………..12

فصل دوم: مروری بر سابقه مطالعات

2-1. مقدمه…………………………………………………………………………………………………..14

2-2. مطالعات مرتبط با انواع معادلات موج………………………………………………………14

2-2-1. مطالعات موج آب کم‌عمق………………………………………………………………..17

2-3. مطالعات مرتبط با شبیه‌سازی امواج در بنادر……………………………………………..19

2-4. جمع‌بندی سابقه مطالعات………………………………………………………………………..29

فصل سوم: مبانی شبیه‌سازی عددی

3-1. مقدمه……………………………………………………………………………………………….31

3-2. مشخصات محدوده شبیه سازی……………………………………………………………..32

3-3. مطالعات اولیه مورد­نیاز برای شبیه­ سازی………………………………………………..33

3-3-1. مطالعات باد……………………………………………………………………………………33

3-3-1-1. باد­های ساحلی………………………………………………………………………..33

3-3-1-2. باد شمال………………………………………………………………………………..34

3-3-1-3. باد شمال شرقی…………………………………………………………………….34

3-3-1-4. باد قوس……………………………………………………………………………………34

3-3-1-5. بادهای جنوبی…………………………………………………………………………..34

3-3-1-6. منابع اطلاعاتی موجود……………………………………………………………..35

3-3-1-6-1. ایستگاه­های هواشناسی……………………………………………………….35

3-3-1-6-2. اطلاعات ماهواره Quickscat………………………………………………….

3-3-1-6-3. اطلاعات مدل ECMWF………………………………………………………….

3-3-1-7. ارزیابی و انتخاب گلباد مبنای مطالعات…………………………………………38

3-3-2. مطالعات امواج……………………………………………………………………………39

3-3-2-1. وضعیت کلی امواج در خلیج‌فارس و دریای عمان……………………….39

3-3-2-2. منابع دقیق­تر برای تعیین مشخصات امواج منطقه طرح…………………..40

3-4. انتخاب مدل عددی………………………………………………………………….43

3-4-1. معادلات حاکم در مدل کلاسیک MIKE 21 BW…………………………………

3-4-2. معادلات حاکم در مدل پیشرفته MIKE 21 BW……………………………….

فصل چهارم: شبیه­سازی عددی و اجرای مدل

4-1. مقدمه…………………………………………………………………………………….51

4-2. ایجاد هندسه بندر و کرانه­ ها……………………………………………………..51

4-3. اعمال شرایط مرزی…………………………………………………………………..53

4-3-1. مرز­های انعکاس­دهنده کامل موج……………………………………………….54

4-3-2. سازه­های متخلخل………………………………………………………………….55

4-3-3. لایه جذب‌کننده موج……………………………………………………………..57

4-3-4. مرز­های تولید موج………………………………………………………………..59

4-4. انتخاب پارامتر­های محاسباتی……………………………………………………..60

فصل پنجم: بررسی نتایج شبیه­ سازی عددی

5-1. مقدمه…………………………………………………………………………………….63

5-2. نتایج مدل‌سازی برای امواج در جهت SE………………………………………..

5-3. نتایج مدل‌سازی برای امواج در جهت SSE………………………………………

5-4. نتایج مدل‌سازی برای امواج در جهت ESE……………………………………..

5-5. تحلیل و ارزیابی نتایج حاصل از مدل­سازی………………………………………74

5-6. نتایج مدل‌سازی تفرق امواج برای شرایط طوفانی در جهت WSW…….

5-7. نتایج مدل‌سازی برای شرایط طوفانی امواج در جهت SE……………….

فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهاد‌ها

6-1. جمع­بندی نتایج………………………………………………………………………..86

6-2. پیشنهاد­هایی برای ادامه پژوهش………………………………………………..87

فهرست منابع و مآخذ

الف- منابع فارسی……………………………………………………………………………89

ب- منابع انگلیسی…………………………………………………………………………..89

ج- منابع اینترنتی…………………………………………………………………………91

چکیده:

بندر دیر در استان بوشهر که به‌عنوان بزرگ‌ترین بندر صیادی ایران شناخته می­شود، پس از توسعه در سال 90 و احداث موج‌شکن جدید، دچار مشکل نفوذ موج و تلاطم حوضچه شد و مشکلات و حوادثی در این بندر به وجود آمد. علت بروز این پدیده تغییر دهانه ورودی بندر از غرب به جنوب شرقی و در پی آن نفوذ امواج و ایجاد تلاطم در حوضچه می­باشد. در این تحقیق، بررسی نفوذ موج به بندر در پی تغییر پلان بندر با استفاده از مدل­سازی عددی و با استفاده از ماژول BW نرم‌افزار MIKE 21  مورد بررسی قرار گرفت. بر پایه نتایج حاصل از این مدل­سازی، در شرایط کلی امواج نفوذی به بندر که از جهات شرق تا جنوب می­تابند، تهدیدی برای آرامش حوضچه بندر به شمار نمی­روند و تنها در مواقع طوفانی که ممکن است امواجی به بزرگی 1/2 متر از جهت جنوب شرق تابیده شوند، آرامش حوضچه بندر به ­هم خورده و تلاطم بیش‌ازحد مجاز در بندر ایجاد می­شود. ارتفاع امواج در شرایط حوضچه متلاطم به بیش از 40 سانتی­متر می­رسد و این شرایط خطری برای شناور­های پهلوگرفته و در حال پهلوگیری محسوب می­گردد. این مسئله در نواحی نزدیک به دهانه ورودی بندر اهمیت دوچندان پیدا می­کند؛ چون ارتفاع امواج در این نواحی به بیش از 5/1 متر رسیده و احتمال بروز آسیب­­های شدید برای شناور­های در حال تردد در این نواحی بسیار بالاست. با توجه به معیار­های آرامش حوضچه و نظر به فراوانی بسیار ناچیز این امواج در سال، در حالت کلی میزان آرامش حوضچه این بندر در حد کافی و بیش از 5/97 درصد اوقات سال است. بااین‌حال برای شرایط طوفانی توصیه می­شود با اطلاع­رسانی به­موقع این شرایط از سوی مسئولین محلی، از تردد شناور­ها در نواحی نزدیک به دهانه ورودی بندر، جلوگیری به عمل آید.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

امروزه 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.

2-1- معرفی مسئله

1-2-1- آرامش و تلاطم در درون لنگرگاه

بنادر 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[.

آرامش لنگرگاه مسئله‌ای فوق‌العاده پیچیده می‌باشد که نه‌فقط عوامل فیزیکی از قبیل امواج، بادها، حرکات کشتی و مقاومت ماشین‌آلات فعال در برابر باد و موج بلکه عواملی که به قضاوت فردی نیاز دارد ازجمله سهولت ورود و خروج شناورها، پناه کشتی‌ها در آب‌وهوای طوفانی و شرایط آستانه کار کردن در دریا را نیز شامل می‌شود. علاوه بر این آرامش لنگرگاه به عوامل اقتصادی از قبیل کارایی عملیات تخلیه و بارگیری کالا، نرخ فعالیت شناورها و هزینه تأسیسات مختلفی که برای بهبود آرامش لنگرگاه موردنیاز است، مربوط می‌شود]6[. یکی از مهم‌ترین عواملی که به تلاطم امواج در لنگرگاه منتهی شده و اساس تعیین معیاری برای آرامش آن می‌باشد، امواج نفوذی از ورودی لنگرگاه می‌باشد.

2-2-1- ارزیابی آرامش لنگرگاه

مرسوم است نرخ وقوع امواج در یک لنگرگاه را بر اساس درصد اوقات و یا تعداد شبانه‌روزهایی که ارتفاع امواج یا میزان تلاطم از یک حد معین بیشتر می‌شود، بیان کنند. مقدار حداکثر ارتفاع مجاز موج، که مقادیر بیش از آن ناآرامی محسوب می‌شود و همچنین حداکثر درصد اوقاتی که ناآرامی حوضچه قابل‌تحمل و قابل مدیریت تشخیص داده می‌شود، بستگی به عوامل مختلفی دارد و نمی‌توان در این رابطه مقدار آستانه‌ای که در دنیا معتبر باشد، تعیین کرد. مقادیر مناسب برای هر بندر بستگی به نوع کاربری بندر، هدف استفاده از تأسیسات اسکله، نوع و وزن و ابعاد شناورها، روش تخلیه و بارگیری (مثلاً کانتینری یا فله)، دوره تناوب و جهت امواج، زمان لازم برای جدا شدن شناور از اسکله و عوامل دیگر دارد. علاوه بر این فرهنگ و میزان مدیریت پذیری استفاده‌کنندگان از بندر و میزان امکانات مدیریت بندر هم در تعیین درصد اوقاتی که ناآرامی حوضچه قابل‌تحمل تشخیص داده می‌شود، نقش دارند. حتی ممکن است مقادیر مناسب برای قسمت‌های مختلف حوضچه یک بندر نیز یکسان نباشند (مثلاً اسکله تخلیه و بارگیری یا پارکینگ). به‌عنوان نمونه تعدادی از بنادر صیادی ایران بر اساس حد مجاز ارتفاع موج شاخص برابر با 3/0 متر در مقابل اسکله و 5/0 متر در محل پارک لنج‌ها طراحی شده‌اند و درصد اوقات عدم آرامش را بین 5/2 تا 5 درصد منظور کرده‌اند. از طرف دیگر در بنادر نفتی که پذیرای شناورهای بسیار بزرگ نفت‌کش هستند، ارتفاع مجاز تا حدود 1 متر نیز در طراحی‌ها استفاده شده است؛ به‌طوری‌که بعضی از اسکله‌های نفتی اصولاً فاقد موج‌شکن بوده و شرایط طبیعی دریا را مزاحم تلقی نمی‌کنند (مثلاً اسکله جزیره خارک). همچنین می‌توان به تفاوت درصد اوقات ناآرامی قابل‌تحمل برای شناورهای نفت‌کش و شناورهای حمل میعانات گازی اشاره کرد که ناشی از توانایی نفت‌کش‌ها برای جدا شدن سریع و به هنگام از اسکله در هنگام دریافت هشدار و عدم امکان جدا شدن سریع برای شناورهای حمل میعانات گازی می‌باشد]6[. بااین‌حال برای حوضچه‌ای که روبروی تأسیسات پهلوگیری قرار گرفته و به‌منظور آماده‌سازی یا مهار شناورها استفاده می‌شود، آرامش در یک تراز خاص باید به 5/97 درصد یا بیشتر روزهای سال برسد، به‌جز در مواردی که استفاده از تأسیسات پهلوگیری یا محوطه جلوی تأسیسات پهلوگیری برای هدف خاصی دسته­بندی شده باشد. حد ارتفاع موج در حوضچه مقابل تأسیسات پهلوگیری برای جابه‌جایی کالا باید با توجه به نوع، اندازه و مشخصات انتقال بار شناور تعیین گردد. به این منظور می‌توان از مقادیر جدول 1-1 استفاده نمود]7[.

در این جدول منظور از شناور کوچک شناورهایی با ظرفیت کمتر از GT500 هستند که عمدتاً از حوضچه شناورهای کوچک استفاده می‌کنند. شناورهای خیلی بزرگ، شناورهایی با ظرفیت بیشتر از GT50000 بوده و عمدتاً از ستون‌های مهاربند بزرگ (دلفین‌های بزرگ) و لنگرگاه دور از ساحل بهره می‌گیرند. شناورهای متوسط و بزرگ نیز شناورهایی هستند که به دسته شناورهای کوچک و یا خیلی بزرگ متعلق نباشند]7[.

3-2-1- معرفی بندر دیر

1-3-2-1- موقعیت جغرافیایی

بندر دیر در فاصله 200 کیلومتری شهر بوشهر در طول جغرافیایی″44 ′55 °51 و عرض جغرافیایی″58 ′49 °27 قرار دارد. مساحت شهر دیر در حدود 2158 کیلومترمربع بوده که در حدود 3/9 % کل مساحت استان بوشهر می‌باشد. بندر دیر از طریق بزرگراه کنگان – چغادک (بزرگراه سیراف) به مرکز استان متصل شده و از طریق محور جدیدالاحداث جم – فیروزآباد – شیراز به مرکز کشور دسترسی آسانی پیدا می‌کند]2[.

2-3-2-1- بندر دیر از گذشته تاکنون

بندر دیر در سال‌های اول دهه 1350 با همکاری سازمان برنامه و بودجه و فرمانداری منطقه، توسط شرکت ساختمانی پیروز ساخته شد. این بندرگاه مورداستفاده لنج‌های محلی و شناورهای صیادی و باری و غیره بود. تأسیسات بندر شامل دوشاخه موج‌شکن، یک اسکله به ابعاد 23*5/12 متر در بخش میانی و نزدیک به دهانه ورودی و یک جاده دسترسی به اسکله بود که حوضچه را از وسط به دونیمه تقسیم می‌کرد. همچنین در حدود 70 متری سر موج‌شکن غربی یک سکو به ابعاد 17*5 قرار داشت که توسط سپاه پاسداران ساخته شده بود و اسکله شهید خالدی نام داشت. با استفاده از یک بارج که در مجاورت سکو قرار گرفته بود، قایق‌های سپاه اقدام به پهلوگیری می‌کردند. دستیابی به این اسکله از طریق تاج موج‌شکن غربی صورت می‌گرفت و جاده دسترسی به آن در انحصار سپاه بود. طول شاخه شرقی موج‌شکن حدوداً 960 متر، طول شاخه غربی 500 متر و عرض دهانه ورودی 70 متر بود. ابعاد حوضچه مؤثر بندرگاه نیز در مد کامل به‌طور متوسط 600*410 متر بود که در جزر کامل به 220*230 متر کاهش پیدا می‌کرد. در سال 1368، با توجه به نیاز شیلات به توسعه این بندرگاه جهت افزایش بهره‌برداری‌های صیادی ازیک‌طرف و فرسودگی و کوچک بودن اسکله پهلوگیری موجود از طرف دیگر، انجام خدمات مهندسی تهیه طرح اسکله‌های جدید پهلوگیری و نظارت بر اجرای آن‌ها از طرف شرکت سهامی شیلات ایران طی قراردادی به مهندسین مشاور فارور واگذار گردید]3[. بر روی شاخه اصلی موج‌شکن در حدود سال 1377 تعمیراتی صورت پذیرفت و از قطعات تتراپاد برای لایه محافظتی استفاده شد. حوضچه بندر به دو بخش تقسیم‌شده است؛ به‌گونه‌ای که بخش شرقی به فعالیت صیادی و بخش غربی به‌علاوه قسمتی از شاخه میانی به فعالیت تجاری اختصاص داده شده است]2[.

موج‌شکن‌های موجود ازنظر جانمایی و موقعیت استقرار، از وضعیت مناسبی برخوردار بوده و چنین پلانی آرامش حوضچه را در مقابل امواج مختلف منطقه تأمین می‌نمود. با توجه به انتخاب مناسب جانمایی موج‌شکن‌ها و درست بودن موقعیت استقرار آن‌ها که از ورود و نفوذ امواج مختلف به داخل حوضچه ممانعت می‌نمود، آب داخل حوضچه از سکون و آرامش لازم برخوردار بوده و فاقد تلاطم بوده است]3[.

اسکله‌های صیادی بندر به طول حدود 510 متر و از نوع وزنی بتنی می‌باشد. این اسکله‌ها بر روی بازوی اصلی موج‌شکن و کنار بازوی وسط حوضچه جانمایی شده‌اند. به‌منظور پهلوگیری قایق‌ها، یک اسکله پله‌ای بتنی در ابتدای موج‌شکن اصلی احداث شده است. همچنین دو محل به‌منظور سوخت‌گیری شناورها در نظر گرفته شده است که یکی بر روی بازوی فرعی و در شمال اسکله و دیگری در انتهای بازوی وسط حوضچه می‌باشد. بندر کنونی دیر دومنظوره بوده و فعالیت صیادی و تجاری در آن به‌طور همزمان انجام می‌شود. موقعیت ویژه اقلیمی این منطقه و نزدیک بودن آن به صیدگاه‌های مهم خلیج‌فارس و همچنین تعداد زیاد شناورهای ماهیگیری موجب شده تا سرمایه‌گذاری کلانی در این منطقه صورت گیرد و بندر دیر را به یکی از مهم‌ترین بنادر صیادی ایران تبدیل نماید]2[.

تعداد صفحه : 115

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید