| تعداد نشریات | 284 |
| تعداد نشریات سازمان | 82 |
| تعداد شماره‌ها | 3,081 |
| تعداد مقالات | 34,377 |
| تعداد مشاهده مقاله | 48,031,294 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 78,936,513 |
پایداری سازه‌های حفاظتی بندر گناوه در برابر امواج شمالی خلیج فارس | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقاله 3، دوره 38، شماره 3 - شماره پیاپی 148، مهر 1404، صفحه 16-39 اصل مقاله (1.97 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2025.367798.1604 | ||
| نویسندگان | ||
| محمدرضا غریب‌رضا* 1؛ مهدی نیکوکار2؛ گیتا برادران ابراهیمی3؛ ارسلان پناهی4؛ احسان صفا5 | ||
| 1دانشیار گروه مهندسی رودخانه و حفاظت سواحل، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| 2دانشجوی دکتری و رئیس اداره کل مهندسی سواحل و بنادر، سازمان بنادر و دریانوردی ایران | ||
| 3دانشجوی دکتری و معاون اداره کل مهندسی سواحل و بنادر، سازمان بنادر و دریانوردی ایران | ||
| 4دکتری تخصصی اداره کل مهندسی سواحل و بنادر، سازمان بنادر و دریانوردی ایران | ||
| 5دکتری تخصصی عمران، سواحل، بنادر و سازه های دریایی، دانشگاه تبریز، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف مناطق ساحلی در پایاب آبخیزهای ساحلی به‌دلیل جایگاه استقرار بخش قابل توجهی از آبخیزنشینان، محل برقراری زنجیرة خدمات و تولید میان بخش داخلی کشور و خارج و فعالیت‌های دریامحور، پراهمیت هستند. از سوی دیگر، نوار ساحلی به دلیل سنگ شناسی ذاتی واحدهای سنگی و شکل‌‌های زمین ساحلی و شرایط آب‌پویایی امواج، تحت تأثیر فرسایش و دگرشکلی هستند. ازاین‌رو، فعالیت‌های دریامحور در پناه سازه‌های حفاظتی به ویژه موج شکن‌ها انجام می‌شود. هدف این پژوهش، بررسی پایداری سازه حفاظت ساحل‌های توده‌سنگی در شرایط برخورد امواج شمالی خلیج فارس بود. مواد و روش‌ها در تقسیم‌بندی سازه حفاظتی، دو جنبة ویژگی‌های سازهای و مصالح متشکله آنها، آرایش و موقعیت قرارگیری موج‌شکن‌ها مد نظر است. برای دستیابی به هدف این پژوهش، پایداری نیم‌رخی از بدنة سازة حفاظتی بندر گناوه با بیشترین سطح برخورد امواج شکن نزدیک به رأس موج شکن با یک الگوی امواج مشخص با استفاده از روش مدلسازی در آزمایشگاه شبیه‌ساز امواج پژوهشکدة حفاظت خاک و آبخیزداری کشور، آزموده شد. بندر گناوه در شمال خلیج فارس از دیدگاه تجاری و صیادی اهمیت زیادی دارد. وجود چالش‌هایی مانند تداخل شدید امواج، فرسایش ساحلی و عملکرد نامطلوب موج‌شکن‌ها در برابر امواج غالب منطقه، بررسی دقیق‌تر پایداری سازه‌های حفاظتی این منطقه، ضروری است. موج‌شکن‌های این بندر نقش حیاتی در پایداری و ایمنی حوضچة بندر دارند؛ ازاین‌رو، تحلیل رفتار آنها در شرایط متفاوت آب‌پویایی با مدلسازی در فلوم موج‌ساز می‌تواند دستاوردهای ارزشمندی در راستای بهینه‌سازی طراحی و عملکرد این سازه‌ها ارائه دهد. در این پژوهش، ابعاد لایة آرمور سازة حفاظتی (موج‌شکن) بندر گناوه تعیین شد. وزن قطعه‌های سنگی، یکی از سنجه‌های تأثیرگذار در انتخاب مناسب‌ترین گزینه برای آرمور بود. سنجه‌های مهم در طراحی سازة حفاظتی و موج‌شکن توده سنگی به سه دستة سنجه‌های محیطی (مربوط به موج)، سنجه‌های آبی (هیدرولیکی) و سنجه‌های سازهای تقسیم شدند. آسیب واردشده به لایة آرمور (ha) با شمارش تعداد قطعه‌های جابه‌جا‌شده بلوک‌های آرمور یا با اندازه‌گیری سطح فرسایش‌یافته لایة آرمور در نیم‌رخ عرضی برآورد شد. روش محاسبه شاخص بر پایه شرایط بدون جابه‌جایی قطعه‌های آرمور که به‌شکل تکی تکان خورده بودند و یا قطعه‌های آرمور که به‌شکل تکی از مکان اولیه خود و به اندازة کم و مشخصی جابجاشده بودند، بود. ترازهای حدی بالاروی (Ru) و پایین‌روی (Rd) آب روی نیم‌رخ سازه در هر برخورد موج به‌وجود می‌آید. این ترازها نسبت به سطح ایستایی تعریف شده است و ازجمله سنجه‌های مهم طراحی هستند. مدلسازی با استفاده از یک فلوم مولد امواج دوبعدی به طول 33 متر و عرض 5/5 متر و ظرفیت آبگیری تا ژرفای 1/5 متر انجام شد. ابعاد سازهای با مقیاس 1:20 ریزمقیاس‌سازی شد. شرایط آب‌پویایی (هیدرودینامیکی) سنجش پایداری نیم‌رخ انتخاب‌شده شامل طیف امواج نامنظمJONSWAP با دورة بازگشت 50 ساله، بلندی مؤثر امواج (Hs) 2/7 متر و دامنة 6 ثانیه بود. این مشخصات با ضریب 1/2 نیز برای لحاظ کردن شرایط بسیار بحرانی نیز استفاده شد. این امواج به‌مدت 100 الی 110 دقیقه معادل 1500 عدد موج شکن و در چهار شرایط آب‌بالا (مد دریا همراه با خیزاب باد و موج)، جزر، دورة بازگشت یک ساله و 1/2 برابر آب‌بالا بر نیم‌رخ انتخاب‌شده (P6) تابیده شد. تغییرات به‌دست آمده از برخورد امواج شکن با عکسبرداری قبل و بعد از نیم‌رخ و با استفاده از روش تصویرسنجی بررسی شد. نتایج و بحث نتایج مدل فیزیکی بررسی پایداری سازة حفاظت ساحلی طراحی شده برای شرایط امواج شمالی خلیج فارس نشان داد که طراحی بلندی و شیب برای ساخت سازه بندر گناوه قابل قبول بود. به بیان دیگر، طرح ارائه شده برای اجرای سازة حفاظتی در منطقه گناوه از دو دیدگاه عملکردی و ساختاری قابل اطمینان بود. از سوی دیگر، در این طراحی، لایة آرمور سازة حفاظتی در شرایط بسیار بحرانی دچار تغییر در نیم‌رخ شیب و نشست جزئی در لایه فیلتر شد. در آزمایش‌های مربوط به شرایط آب بالا، بهطور میانگین %۸۸ از اندازة بالاروی مشاهده‌شده در تراز طراحی تاج سازه یا کمتر از آن بود. جابجایی قطعه‌های لایه آرمور نیز فقط در شرایط معادل 2/1 برابر آب‌بالا و به‌شکل بسیار محدود مشاهده شد. همچنین، پس از تابش 1300 موج، نشست لایة فیلتر به‌تدریج رخ داد. این شرایط با دورة بازگشت امواج 100 ساله تطابق داشت. ازاین‌رو، نیاز بود تا سازه با بلندی بیشتر و ابعاد سنگ‌های وزین‌تر بازطراحی شود. نتیجه‌گیری و پیشنهادها در این پژوهش، با استفاده از مدل فیزیکی سازة حفاظتی بندر گناوه اندرکنش شرایط متفاوت امواج بر بدنه و به ویژه لایة آرمور توده‌سنگی بهطور موفقیت آمیزی سنجیده شد و شرایط پایدار برای اجرا و کاهش هزینه‌های نهاد مجری (سازمان بنادر و دریانوردی) پیش‌بینی شد. ازاین‌رو، در شرایطی که امواج شکننده بسیار بحرانی و همزمان با بیشترین سطح جزر و مد نجومی باشند، سازه محافظ بندر گناوه می‌شکند. بنابراین پیشنهاد می‌شود نهاد مجری از تردد کاربران در امتداد موج‌شکن جلوگیری کند و دیگر راهکارهای محافظتی را نیز در نظر بگیرد. افزون بر این، پیشنهاد می‌شود از روش به‌کار گرفته شده در این پژوهش، برای بهینه‌سازی و توسعه سازه‌های حفاظتی در دیگر مناطق ساحلی مشابه در شمال خلیج فارس استفاده شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پایداری سازه؛ سازة حفاظت ساحل‌ها؛ شمال خلیج فارس؛ گناوه؛ موج‌شکن توده سنگی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Stability of Genaveh Port Protection Structure against Northern Waves of the Persian Gulf | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammadreza Gharibreza1؛ Mehdi Nikokar2؛ Gitta Baradaran Ebrihimi3؛ Arsalan Panahi4؛ Ehsan Safa5 | ||
| 1Associate Professor, River Engineering and Coastal Protection Department, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran | ||
| 2Ph.D. Student and Head of the General Directorate of Ports and Coasts Engineering, Ports and Maritime Organization of Iran | ||
| 3Ph.D. Student and Deputy Director General of Coastal and Port Engineering, Ports and Maritime Organization of Iran | ||
| 4Ph.D. of Ports and Coasts Engineering, Ports and Maritime Organization of Iran | ||
| 5Ph.D. of Civil Engineering, Coasts, Ports and Marine Structures, Tabriz University, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Goal Coastal areas in the foothills of coastal watersheds are important due to the presence of a considerable portion of the watershed's inhabitants, serving as a hub for of services and production between the inland parts of the country and abroad, as well as for sea-oriented activities. On the other hand, the coastal zone is affected by erosion and deformation due to the inherent lithology of rock units and coastal landforms, as well as the hydrodynamic conditions of waves. Therefore, sea-oriented activities are carried out under the shelter of protective structures, especially breakwaters. The aim of this research was to investigate the stability of rock mass coastal protection structures under the impact of waves from the northern Persian Gulf. Materials amd Methods In classifying protective structures, two aspects are considered: structural characteristics and their constituent materials, and the arrangement and location of breakwaters. To achieve the goal of this research, the stability of a profile of the protective structure of the Genaveh Port with the highest impact surface of the breaking waves near the head of the breakwater with a specific wave pattern was tested using a modeling method in the wave simulation laboratory of the National Institute of Soil Conservation and Watershed Management. The port of Genaveh in the northern Persian Gulf is of great commercial and fishing importance. Given the challenges such as severe wave interference, coastal erosion, and poor performance of breakwaters against the prevailing waves in the region, it is necessary to more closely examine the stability of protective structures in this area. The breakwaters of this port play a vital role in the stability and safety of the port basin; therefore, analyzing their behavior under different hydrodynamic conditions using modeling in the wave-making flume can provide valuable consequences in optimizing the design and performance of these structures. In this study, the dimensions of the armor layer of the protective structure (breakwater) of the port of Genaveh were determined. The weight of the rock blocks was one of the influential metrics in selecting the most appropriate option for the armor. The important metrics in the design of the protective structure and rubble mound breakwater were divided into three categories: environmental metrics (related to waves), hydraulic metrics, and structural metrics. The damage to the armor layer (ha) was estimated by counting the number of displaced armor blocks or by measuring the eroded area of the armor layer in the transverse profile. The method of calculation the index was based on condition without displacement of armor blocks that were shaken individually or those that were displaced, individually, from their original location by a small and specific amount. The run-up (Ru) and rundown (Rd) levels of water on the slope of the structure are created in each wave impact. These levels are defined relative to the static level and are among the important design metrics. Modeling was implemented using a two-dimensional wave generator flume with a length of 33 m and a width of 5.5 m, with a water intake capacity of up to 1.5 m depth. The structural dimensions were scaled down to a scale of 1:20. The hydrodynamic conditions for the stability assessment of the selected profile included the JONSWAP irregular wave spectrum with a return period of 50 years, an effective wave height (Hs) of 2.7 m, and an amplitude of 6 seconds. This specification with a factor of 1.2 was also used to account for very critical conditions. These waves were radiated for 100 to 110 minutes, equivalent to 1500 breakwater, and in four conditions: high tide (sea tide with wind and wave surge), low tide, one-year return period, and 1.2 times of high tide on the selected profile (P6). The changes resulting from the impact of breakwater were investigated by taking before and after profile photographs using the image measurement method. Results and Discussion The results of the physical model to study the stability of the coastal protection structure designed for the northern wave conditions of the Persian Gulf showed that the height and slope design for the construction of Genaveh Port were acceptable. In other words, the design presented for the construction of the protection structure in the Genaveh region was reliable from both functional and structural perspectives. On the other hand, in this design, the armor layer of the protection structure was changed in the slope profile and partial settlement in the filter layer under very critical conditions. ِDuring tests related to high tide conditions, an mean of 88% of the observed run-up was at or below the design head of the structure. Displacement of armor layer pieces was also observed only at conditions equivalent to 1.2 times high water and to a very limited extent. Also, after 1300 waves of radiation, the filter layer gradually settled. These conditions were consistent with a 100-year wave return period. Therefore, it was necessary to redesign the structure with a higher height and heavier stone dimensions. Conclusion and Suggestion In this research, using the physical model of the Genaveh Port protective structure, the interaction of different wave conditions on the structure, especially the rock mass armor layer, was successfully measured, and stable conditions were predicted for implementation and cost reduction for the implementing agency (Ports and Maritime Organization, PMO). Therefore, in conditions where the breakwater are very critical and coincide with the highest astronomical tide level, the protective structure of Genaveh Port breaks. Therefore, it is recommended that the implementing agency prevent users from traveling along the breakwater and consider other protective measures. In addition, it is suggested that the method used in this study be used to optimize and develop protective structures in other similar coastal areas in the northern Persian Gulf. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Coastal protection structure, rubble mound breakwater, stability of the structure, the northern Persian Gulf | ||
| مراجع | ||
|
Arunjith A, Sannasiraj SA, Sundar V. 2013. Wave overtopping over crown walls and run-up on rubble mound breakwaters with Kolos armour under random waves. International Journal of Ocean and Climate Systems. 4(2): 125–132. https://doi.org/10.1260/1759-3131.4.2.125 Ahrens JP, Ward DL. 1992. Overtopping rates for seawalls. U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station Report. (Publication title and pages to be confirmed). Bargi K. 2008. Fundamentals of Marine Engineering. Tehran: University of Tehran Press. (In Persian). Bruce T, Van der Meer JW, Franco L, Pearson JM. 2009. Overtopping performance of different armor units for rubble mound breakwaters. Coastal Engineering. 56(2):166–179. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2008.07.015 Chegini V. 2008. Manual of the design of breakwaters. Tehran: Soil Conservation and Watershed Management Research Institute. (In Persian). CIRIA. 2007. The rock manual: The Use of Rock in Hydraulic Engineering. C683. 36 p. London: CIRIA. Ghanbarian M. 2010. The rubble mound breakwaters. Tehran: Noah‑Ghorb (Khatam‑al‑Anbia Construction Headquarters). (In Persian). Hudson RY. 1959. Laboratory investigation of rubble‑mound breakwaters. ASCE Transactions. No. 3213. 25 p. Morison JR, O’Brien MP, Johnson JW, Schaaf SA. 1950. The force exerted by surface waves on piles. Petroleum Transactions, American Institute of Mining Engineers. 189(5): 149–154. https://doi.org/10.2118/950149-G Najafi Jilani A, Monshizadeh M. 2014. Laboratory investigations on wave run‑up and transmission over breakwaters covered by Antifer unit. Scientia Iranica, Transaction A: Civil Engineering. 17(6): 457–470. Owen MW. 1980. Design of seawalls allowing for wave overtopping. HR Wallingford Report EX‑924. 40 p. Power M., Bayram A, Salim A, Rosenstein PE. 2025. Design optimization of a rubble-mound breakwater using physical model test. Ports. 2025: 237-245. Ports and Maritime Organization. 2006. Manual of the design of ports and maritime structures of Iran. Tehran: PMO. No. 300–5. 414 p. Rute L, Maria ARL, João R, José AR. 2016. Photogrammetric analysis of rubble mound breakwaters scale model tests. AIMS Environmental Science. 3(3): 541-559. Sorensen RM. 1993. Basic wave mechanics for coastal and ocean engineering. New York: John Wiley & Sons. 2nd ed., 304 p. Troch P, De Rouck J, Burcharth HF. 2003. Experimental study and numerical modeling of wave induced pore pressure attenuation inside a rubble mound breakwater. In J. M. Smith (Ed.), Proceedings of the 28th International Conference on Coastal Engineering–Solving Coastal Conundrums. Singapore: World Scientific. Vol. 2.pp. 1607–1619. https://doi.org/10.1142/9789812791306_0135 U.S. Army Corps of Engineers. 2005. Coastal engineering manual (CEM) (EM 1110‑2‑1100, Washington, D.C.: USACE. 6 vols. https://doi.org/10.4000/mediterranee.201 Van der Meer JW. 1999. Conceptual design of rubble‑mound breakwaters. In Advances in Coastal and Ocean Engineering. Singapore: World Scientific.Vol. 5.pp. 221–315. https://doi.org/10.1142/9789812797582_0005 Wolter G, W. Allsop, Gironella X, Van Gent M 2007. Guidelines for physical model testing of breakwaters: Rubble mound breakwater. Delft Hydraulic, HydrolabIII. NA3.1: 39. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 157 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 76 |
||