دانلود مقاله جابجایی رسوبات عمود بر ساحل و پروفیل توسعه یافته

جابجایی رسوبات عمود بر ساحل و پروفیل توسعه یافته
9-2 انتقال رسوبات عمود بر ساحل:
جابجائی رسوب در راستای عمودی ساحل مهم است چون شکل ساحل وابسته به آن است.

پروفیل یک ساحا ماسه ای به طور مداوم در حال تغییر است و ممکن است طی یک طوفان به طور اساسی تغییر کند.

اصولاً نمی توان یک شبیه سازی پرجزئیات از انتقال رسوب امتداد ساحلی بدون داشتن یک مدل انتقال رسوب عمود بر ساحل و توسعه پروفیل عمود بر ساحل بدست آورد.

می توان گفت که مدل توسعه پروفیل ساحل به یک مرحله نخواهد رسید (Stage) مگر اینکه مدل انتقالی رسوب در ساحل طولانی و شبیه سازی برروی پروفیلهایی پایه ریزی شوند که در طول پریود طوفان برداشت شوند.

به طور عمومی فرض می شود که موقعیت به صورت کاملی دو بعدی است و بدون هیچ جریان متوسط عمود بر ساحل است.

این موقعیت شرایط آزمایشگاهی را پددی می آورد که در یک فلوم موج معمولی با آن مواجهیم در طبیعت فرض جریان عمود بر ساحل میانگین غیرواقعی است.

انحراف کوچک از موقعیت یکنواخت کامل می تواند به ناپادیاری منجر شود و به یک سری از جریانهای دایره ای و جریانهای ریپ خاتمه پیدا کند.

با این حال موقعیت دوبعدی به خاطر آنکه خوب دسته بندی شده است و به خاطر آنکه تمام مکانیسم ها در موقعیت جریان سه بعدی پیچیده آورده شوند دارای مزیت قابل ملاحظه ای هستند.

موقعیت جریان عمود بر ساحل صفر از یک جریان متوسط قوی بسیار پیچیده است و این به خاطر شرکت دادن مکانیسم متفاوت بسیار زیاد که در انتقال رسوبات بدون امکان حذف کردن هیچ یک از آنها است.

با یک جریالن قوی تاثیر تنش برشی میانگین برای جریان میانگین و انتقال رذسوب قابل صرفنظر کردن است.

در ادامه مکانیسم انتقال رسوب عمود بر ساحل بیان می شود و برای موقعیت هیا داخلی منطقه شکست و خارج منطقه شکست فرمولاسیون مدل انتقال رسوب در دو قسمت بیان می شود: (a شرح هیدرودینامیک هدف اصلی توزیع سرعت جریان متوسط بعلاوه تغییرات ویسکوزیته چرخشی و تنش برشی بستر (b توزیع انتقال رسوب و نتایج با رسوب
9-2-1 هیدرودینامیک خارج از ناحیه شکست
بیرون ناحیه شکست اتلاف انرژی و توربولانس به طور کلی به لایه مرزی موج نزدیک بستر محدود می شود و تلاش اصلی برروی شرایط توضیح داده شده و لایه مرزی تاثیر آن روی جریان متوسط و انتقال رسوب متمرکز می شود.

نخست یک موقعیت جریان که بوسیله تئوری پتانسیل جریان خارج از لایه وزی موج شرح داده شده است مورد بررسی قرار می گیرد.

ملاک اینکه تئوری معتبر بادش این است که تنش برشی میانگین موج در بیرون لایه مرزی صفر باشد.

9-2-1-الف – جریان جویباری
این پدیده حایی مطرح است که چگونه غیریکنواختی لایه مرزی تحت امواج حقیقی، باعث تغییر در تنش برشی میانگین بالای لایه مرزی می شود.

جابجایی لایه مرزی موج یکنواخت باعث سرعت های قائم کوچک می شود که از صفر در کف تا 700 بیرون لایه مرزی افزایش می یابد.

تغیرات پرجزئیات این سرعت می تواند از توزیع سرعت در زمان و مکان لایه مرزی تعیین یشود.

پدیده جویباری یک جهش تنش در برش میانگین بالای لایه مرزی موج ایجاد می کند.

یک تعدیل نیروی کامل با تنش برشی میانگین صفر در تمام ستون آب (بیرون لایه مرزی موج) بوسیله تصححی در شیب میانگین سطح آب حاصل می شود.

چون تنش برشی میانگین در لایه مرزی موج غیر صفر است، بنابراین سرعت جریان نیز غیرصفر می شود.

سرعت جریان میانگین در لایه مرزی موج افزایش می یابد تا به یک مقدار ثابت بیرون لایه مرزی برسد.

9-2-1-ب- موج غیرخطی
در ابهای کم عمق زماین که امواج نزدیک به شکستن هستند بسیار غیرخطی می شوند و تغییرات حرکت اریستال نزدیک سطح می توانند از پیش گویی مرتبه اول تئوری موج متفاوت باشد.

اگر لایه مرزی موج لایه ای باشد لایه مرزی دریایی دارای تنش برشی صفر برای جریان افقی متوسط نزدیک بستر خواهد بود.

این به خاطر این است که حل لایه مرزی لایه ای به صورت خطی است و یک حل کامل می تواند با بدست آوردن تجزیه فوریه حرکت القایی امواج حاصل شود.

درنتیجه خطی بودن حل کامل لایه ای می تواند با اضافه کردن یک حل متناسب به هر مؤلفه فوریه به دست می آید.

با فرض تنش برشی میانگین صفر برای هر مؤلفه هارمونیک برای حل کلی نیز صفر می شود.

برای یک لایه مرزی دریایی توربولانس تنش برشی میانگین ضرورتاً برای جریان میانگین صفر نخواهد بود.

این می تواند بادرنظر گرفتن یک فاکتور اصطکاک ثابت مثل بیان شود: (9-1) تنش برشی بستر لحظه ای و سرعت اربیتالی القایی موج نزدیک بستر است.

ترکیبی از دو هارمونیک است که از مرتبه دوم تئوری موج حاصل می شود.

(9-2) : فرکانس زاویه ای موج است.

فرض می وشد که هارمونیک دو کوچک است یعنی: (9-3) زمانی که تنش برشی میانگین از معادله 9-1 و 9-2 محاسبه شد حاصل می شود: (9-4) تنش برشی بستر حداکثر در طول یک پریود موج است زمانی که تنش برشی میانگین صفر مورد نیاز باشد.

نیاز به افزون سرعت جریان ثابت به حرکت اربیتالی در بالای لایه مرزی موج است .

مقدار با استفاده از اصول تنش برشی بدست می آید: (9-5) یا این حرکت موج با سرعت میانگین که در قائم ثابت است، به نظر می رسد که نیاز برای یک حرکت موج پتانسیل بدون هیچ تنش برشی میانگین را نتیجه می دهد که معادله (9-1) تنش برشی بستر را تعیین می کند.

زمانی که یک مدل پرجزئیات استفاده می شود، جریان میانگین که تنش برشی میانگین صفر را می دهد بوسیله سعی و خطا معین می شود.

جریان میانگین که با این ملاحظات بدست می آید باید با ترکیب میانگین و اشتراک جریان جویباری بدست آید.

9-2-2-ج ریزش موج حرکت موج خود دلالت بر یک شار خالص آب است.

یعنی ریزش موج می تواند بوسیله میانگیری از خروجی لحظه ای در یک مقطع ثابت بدست آید: ریزش موج متناوباً می تواند با محاسبه بوسیله بوسیله روش Laygrrangian با تعقیب مسیر یک جزء آب مخصوص حاصل شود.

برای امواج آب که عمق ذرات دارای ریزش پیش رو خواهند بود.

بخاطر آنکه آنها به سمت جلو حرکت خواهند کرد با یک موج که آن خود با شتاب C جلو خواهد رفت.

بنابراین حرکت به سمت عقب آنها در مقابل موج خواهد بود.

حرکت رو به جلوی آنها (ذرات) تا حدودی از حرکت به سمت عقب طولانی تر خواهد بود.

سرعت ریزش لاگرازوین متوسط به صورت زیر بدست می آید: به توجه به معادله (9-7) و (9-8) هر دو روش متناوب مقدار یکسانی برای qdrift رای می دهد.

درحالی که محاسبات اول یک انتقال جریان بین خط القعر و تاج را می دهد، لاگرانژیان (برای امواج آب کم عمق خطی) حتی یک توزیع در عمق آب میانگین را می دهد.

9-3- ریزش موج رسوب معلق سرعت توده لاگرانژ زمانی باید در میدان جریان وارد شود که انتقال بار معلق تحت امواج و در حین حل معادله انتشار اربیتالی قائم به حساب نیامده است.

حل معادله انتشار برای رسوب معلق در موقعیت پلان معادله به فرم زیر است: اگر ترم انتقال در توضیحات منظور شود سرعت و جریان افقی و عمودی به درستی مشخص شوند ریزش موج رسوب معلق به درستی توسط آنالیز اولی بدست می آید و سرعت ریزش مشمول بررسی نخواهد شد.

با توجه به مثال ساده شده داریم: در نصف به پایین ستون آب رسوبات ریز معلق با غلظت ثابت وجود دارد.

در نصف عمق به بالا غلظت صفر استو از آسیب و انتشار رسوب صرفنظر می شود.

امواج آب بوسیله تئوری موج آب کم عمق بیان شده و از اثرات لایه مرزی صرفنظر شده است.

از میدان سرعت لایه مرزی محیط غلیظ به صورت زیر تغییر می کند: (9-10) سرعت جریان افقی سرعت اربیتالی است.

ریزش موج رسوب با آنالیز اولر، به صورت زیر است.

(9-11) در بسیاری از مدلهای انتقال رسوب برای امواج و جریانها (همانگونه که در فصل 4 ذکر شد) در داخل و بریون دریا لایه مرزی حساب نمی شود و ترم انتقال در معادله (9-9) حذف می شود.

در مثال حاضر این فرض کردن با مقدار ثابت است.

با این ساده سازی ریزش رسوب موج با آنالیز اولر صفر می شود.

که واضح است نادرست است.

یک فرض اولیه بوسیه کاربرد سرعت توده لاگرانژین بدست می آید .

اگر از معادله (9-8) حساب شود توزیع سرعت در لایه مرزی موج بایستی حساب شود.

در این مثال ریزش رسوب موج لاگرانژین به صورت زیر بدست می آید.

که برابر با بیان صحیح ریزش رسوب معادله اولر در معادله (9-11) است.

9-4- جریان توربولانس میانگین تا حال تنش برشی صفر برای جریان بیرون لایه مرزی موج برقرار بوده است.

که بوسیله تئوری پتانسیل بیان شد.

سه قسمت از جریان خالص بررسی شده است.

جریان جویباری در لایه مرزی موج – تاخیر امواج غیرخطی برروی لایه مرزی موج توبولنت و ریزش موج – مجموع این سه تا مخالف صفر است.

برای ارضاء معادله پیوستگی که در مورد حاضر بیان می شکند که شار عمود بر ساحل خالص برابر صفر است، سطح آب میانگین باید دارای شیب S باشد که یک تنش برشی میانگین را می دهد که یک جریان را نتیجه می دهد تا شار پتانسیل حرکت موج را خنثی کند.

شیب سطح آب توزیع مثلثی تنس برشی را بدست می دهد (9-13) این تنش برش میانگیم بایستی در مدل هیدرولیک بیان کننده لایه مرزی موج توربولانس است و شامل تاثیرات سه پددیه موج بیان شده در بالا و معادله پیوستگی است وارد شود.

یک مثال در شکل (9-1) ارائه شده است که در آن هر قسمت شرکت کننده در جریان میانگین نشان داده شده است.

حرکت موج بوسیله قسمت دوم تئوری استوکس و توربولانس بوسیله مدل طولی اختلاط مدل شده است.

پروفیل سرعت E، پروفیل سرعت میانگین بعلاوه سرعت ریزش لاگرانژی است و یک دبی انتگره شده عمقی صفر را می دهد.

مقیاس لگاریتمی جزئیات را در لایه مرزی موج نشان می دهد با این حال مقیاس خطی نشان دهنده توزیع برونی لایه مرزی موج است.

مطابق مدل طولی اختلاط مرکب موج غیرخطی یک سرعت میانگین بیرون لایه مرزی موج به مقدار 0.016m/s را می دهد که با تخمین ساده در معادله (9-16) یکی است.

9-5- انتقال رسوب عمود بر ساحل بیرون ناحیه شکست زمانی که یک توصیف رضایت بخشی از هیدرودینامیک حاصل شد انتقال رسوب به صورت بازبسته و انتقال بار معلق محاسبه می شود.

بعلاوه سرعت جریان میانگین توصیف شده با مدل هیدرودینامیک، یک سهم انتقال رسوب خالص که منجر به مدل انتقال رسوب غیرخطی می وشد، وجود دارد.

اگر سرعت اربیتالی موج نزدیک بستر و تنش برشی بستر در حرکت ساحلی بزرگتر از حرکت دور از ساحل است.

یک انتقال رسوب خالص در راستای نزدیک ساحل (onshore direction) القا می شود چون انتقال بار بستر و غلظت بستر تابعی غیرخطی از سرعت اصطکاکی است.

تاثیر دیگر به دلیل تغییرات زمانی ویسکوزیته چرخشی و غلظت رسوب در ترازهای مختلف است.

مهم است یک فاز درست غلظت و سرعت جریان جهت محاسبه انتقال رسوب خالص موجود باشد.

در موارد زیادی تغییرات فاز می تواند باعث انتقال معلقی شود که برخلاف جهت تنش برشی ماکزیمم در طول پریود یک موج می شود ولی عموماً فقط مقدار انتقال خالص را اصلاح می کند.

وجود آب لرزها در این مورد مهم می باشد چون همانگونه که گفته شد رسوب به حالت معلق درمی آید در طول نصف پریود موج و در سیمت سایه آب لرز با ورتکس منتقل می شود تنها در نصف بعدی پریود موج است که رسوب وورتکس از روی آب لرز رانده می شودو (در همین زمان است که ventem تازه با رسوب معلق شده جدید ایجاد می شود) اگر بستر دارای شیب باشد این نیز سهمی از انتقال خالص را خواهد گرفت.

چگالی افزوده شده به علت رسوب معلق که بوسیله آب منتقل می شود یک تنش برشی میانگین را می دهد: که S چگالی نسبی رسوب است.

این بخش بایستی در مدل هیدرودینامیکی جهت محاسبه جریان میانمگین با این شامل شدن اثر ثقلی داخل شود.

شامل شدن این ترم نیاز به یک روند تکراری، نخست یک حل هیدرودینامیکی بایستی با صرفنظر کردن از تاثیرات شیب بستر صورت پذیر و در ادامه محاسبه میدانی غلظت رسوب و تعیین تنش برشی القایی از معادله (14-11) است.

در نهایت یک شبیه سازی هیدرودینامیکی جدید شامل ترم تاثیرات شغلی انجام می شود و انتقال رسوب خالص از این محاسبه دوم جریان میانگین بدست می آید.

یک تاثیر شیب بستر دیگری وجود دارد که می تواند در مدل انتقال رسوب موجود باشد.

شیب بستر یم تواند موجب حرکت اربیتالی موج به صورت همگرا و واگرا حین نزدیک شدن و دور شدن از ساحل شود.

این یک تاثیر بررروی توربولانس و تشن برشی بستر در لایه مرزی موج دارد.

و باعث یک جریان میانگین نزد بستر که به سمت بالا می رود می شود.

(Justesen 1988) تاثیر دیگر این است که پروسه کم عمق شدن باعث خواهد شد که موج با یک زاویه انحراف تندتر با ساحل برخورد کند.

این همچنین بر لایه مرزی موج توربولانس تاثیر می گذارد و یک تنش برشی میانگین می دهد.

این دو مکانیسم عموماً درجه اهمیت کمی دارند.

در این قسمت یک مقدار مکانیسم برای توصیف انتقال رسوب تحت امواج غیرشکنا بیان شده است.

تا به حال هیچ نتیجه مدانی یا آزمایشگاهی برای تعیین صحت مدل انتقال تئوریکی انجام نشده است.

مشکل اساسی به این دلیل است که مشارکت های متفاوت در مقایسه با حرکت رسوب غیرخالص کوچک است و این به دلیل حرکت اربیتالی موج است.

به گونه ای که در ادامه خواهد آمد اهمیت انتقال رسوب در ناحیه زوال بیشتر از خارج ناحیه زوال است.

هنوز انتقال عمود بر عامل تحت امواج غیرشکنا برای توسعه پروفیل ساحل مهم است زیرا که در یک نقطه داده شده، امواج در طول شرایط آرام مدت زمان طولانی تری غیرشکنا خواهند بود در مقابل پریود کوتاه امواج شکنای القایی طوفان.

9-6- انتقال رسوب عمودی ساحل در ناحیه شکست شرایط در نایحه شکست بوسیله تلفات انرژی قوی و تولید توربولانس بوسیله شکست موج بیان می شود.

تمام مکانیسمهای یافته شده برای مشارکت در انتقال رسوب عمود بر ساحل خارج از ناحیه شکست در ناحیه شکست مناسبند ولی مقدار آن بسیار کم است چون تلفات انرژی در لایه مرزی موج در مقایسه با افت انرژی به علت شکست موج کوچک است.

نشخص کردن تنش برشی زمانی که تلفات انرژی نزدیک سطح قرار می گیرد لازم است و این بخاطر بدست آوردن یک تعادل نیرو است و این تنش برای توزیع سرعت مهم است.

همچنین مشارکت خاصی برای معادله پیوستگی در آب که به سمت ساحل و با غلطک سطحی در جلوی موج شکسته شده در ناحیه شکست حمل می شود وجود دارد.

توزیع تنش برشی باضافه معادله پیوستگی پروفیل سرعت میانگین را نتیجه می دهد که با جریان زیرکش به سمت دریا و نزدیک بستر و جریان مکیانگین نزدیک سطح سمت ساحل پروفیل غلظت رسوب معلق بوسیله توربولانس تراز که ناشی از شکست موج است، تاثیر می پذیرد.

توزیع غلظت در راستای قائم نسبت به بیرون ناحیه شکست بیشتر است.

با وجود این غلظت نزدیک بستر بزرگترین ایت و درنتیجه رسوب منتقل شده با جریان زیر کف به دریا برمی گردد.

مقدار انتقال رسوب در نایحه شکست که متناسب با بیرون از ناحیه شکست است با یک مثال توصیف می شود.

ارتفاع آب میانگین D-2m و ارتفاع موج برابر H=100 است و پریود T=5و تشابه بازی تحت شرایط شکستن امواج غیرشکنا انجام می شود.

با شیب بستر دور از ساحل و سایر ذرات d=0.2mm امواج غیرشکنا یک انتقال خالص 0.82m3/madyو امواج شکنا یک انقال 0.

2m3/mady که علامت منفی یک انتقال به سمت دریا را می دهد.

مدلی که اینجا بررسی شده است برای و داخل ناحیه شکست درجایی که موج شکنا بیشتر شبیه است، معتبر می باشد.

الگوی جریان پیچیده نزدیک نقاط گودالی شکناهای غوطه وری توصیف نشده اند.

امواج غوطه ای تولید یک جت می کنند که می توانند به بستر نفوذ کرده و گردابه های مرتبطی تولید می شود که می تواند تاثیرات بزرگی روی توزیع رسوب محلی و شار داشته باشد.

هیچ مدل کمی تا به حال برای به حساب آوردن این حالت فرموله نشده است.

9-7- توسعه پروفیل ساحلی پروفیل ساحلی می تواند به مقدار بسیار زیادی در طول یک سال یا یک واقعه طوفانی بارز تغییر کند.

پشته هایی در طول ساحل شکل می گیرند یا پشته های موجود منتقل شده یا تخریب می شوند.

انتقال رسوب عمود بر ساحل یک نقش مهم در توسعه پروفیل ساحل بازی می کننند و با فرض ارائه شده برای انتقال رسوب عمود بر ساحل یک مدل که می تواند توسعه مورفولوژیک را بیان کند می تواند فرموله شود.

فرض اساسی این است که موقعیت به صورت دو بعدی است و درنتیجه جریان خالص در جهت موازی با ساحل صفر می باشد.

مدل مورفولوژی شامل یک مدل انتقال رسوب نزدیک و دور از ساحل است که تغییرات پرجزئیات انتقال را در مقطع پروفیل می دهد.

از موقعیت انتقال رسوب توسعه پروفیل بوسیله معادله پیوستگی برای رسوب فرمول زیر بدست می آید: (9-15) که در آن h تراز بستر است.

و n تخلخل بستر و qsx نرخ انتقال رسوب در جهت x است.

در عمل بایستی مدل انتقال رسوب و معادله پیوستگی به صورت عددی حل شود.

عموماً یک روش دیفرانسلی محدود مورد استفاده قرار می گیرد.

بنابراین شرایط هیدرودینامیکی و نرخ انتقال رسوب برای هر نقطه شبکه در زمان t حساب می شود.

با استفاده ازمعادله پیوستگی توپوگرافی بستر بعد از یک گام زمان مورفولیژیکی بدست می آید.

انتخاب روش عددی برای حل معادله پیوستگی که اهمیت نیست.

سیمای آنالیز عددی به صورت پرجزئیات رفتار نمی کنند ولی می توان گفت که روش Lax-Wendeoff اصلاح شده (Abbott-1985) رفتار خوبی دارد.

(Deigaard-1988) از روی مقطع انتقال عمودی ساحل دیده می شود که جریان زیرکش یک انتقال به سمت دور از ساحل را در منطقه شکست دارد و انتقال بیرون از ناحیه شکست ضعیف است.

بات یک تمایل به سمت ساحل.

این به این معنی است که یک پشته در امتداد ساحل تمایل به شکل گیری برروی یک پروفیل شیب ثابت (Constunt slope profile) به دلیل انتقال عمودی ساحل است.

(شکل 9-2) انتقال عمودی ساحل یک فاکتو مهم برای شکل گیری پشته های شکسته هستند ولی مکانیسم های دیگر می توانند مهم باشند.

نظیر تولید چرخشهای بزرگ بوسیله شکستهای غلطکی (Pluging breakers) و نوسانات فرکانسی کوتاه تولید شده بوسیله گروه امواج.

مدلهای مورفولوژی گوناگون بر پایه اصول خلاصه شده در بالا توسعه یافته اند Dally and Dean (1984)، Narrin (1988) Deigaard et al (1988)، و Hedegaard et al و Rockvinle.

تمامی این مدلها ایجاد شدن یک پشته برروی یک پروفیل ساحلی اصلی را در نتیجه انتقال در جهت دور از ساحل را در نایحه شکست توضیح می دهند.

ولی انحراف در گامهای بعدی توسعه صورت می گیرد و علت تفاوت در فرمولاسیون شرایط موج در سمت نزدیک ساحل پشته و جزئیات مدل سازی انتقال رسوب است.

در مورد امواج منقطع محاسبه انتقال رسوب ممکن است یک ناپیوستگی در نقطه شکست داشته باشد (شکل 9-3).

این غیرواقعی است چو.ن جریان زیرکش نیاز به فاصله ای قبل از توسعه کامل دارد.

جهت توضیح این اثر منطقه (field) انتقال رسوب محاسبه شده در گام زمانی در مدل مورفولوژیکی قبل از اینکه تغییرات تراز بستر محاسبه شود صاف می شود.

این صاف کردن به عنوان مثال با یک تداوم میانگین یا افزودن تایع جواب در فرم صورت می پذیرد.

Qsx0 نرخ انتقال است که مستقیماً از مدل انتقال رسوب عددی ساحل بدست می آید.

و نرخ انتقال رسوب است که با استفاده از توسعه مورفولوژی حاصل می شود که در آن جهت x به سمت ساحل مایل است و Lr مقیاس طولی جهت انتقال رسوب است.

تاثیر هر دو فرم سازی در شکل (9-3) نشان داده شده است.

دیده می شود که هر دو نوع نرم سازی باعث انتقال در جهت دوز از ساحل ماکزیمم (افقی) می شود که در نقطه شکست به سمت عامل شیفت یافته پیدا می کند.

این تاثیر عامل مهم شکل گیری خط القعر در سمت ساحل پشته است.

با این حال تداوم میانگین باعث یک انتقال در جهت دور از ساحل مهم را برای شروع منطقه دور از ساحل در نقطه شکست است که وجه جلوی بیرون از آن پشته را صاف می کند.

Hedgaurd et al (1991) با استفاده شبیه سازی را با استفاده از ترکیبات مختلف از هر دو نوع نرم سازی انجام داد.

اشکال (9-4) و (9-5) نشان دهنده مقایسه بین پروفیل توسعه یافته ساحلی شبیه سازی شده و اندازه گیری شده است.

در هر دو مورد نرم سازی نخست با انتخاب یک تداوم میالنگین و بعداً انتخاب تابع پاسخ انجام می شود.

در اندازه گیری Saville (1957) تداوم میانگین با طول S برابر 15 برابر عمق آب محلی و مقیاس طولی Lr برای پاسخ (response) برابر 2D گرفته می شود.

و در شبیه سازی آزمایشگاهی Uliczke , Detto (1986) تداوم میانگین با طول Ls برابر 5D و Lr برابر با 2D صورت گرفت.

دیده می شود که چگونه پروفیل ساحلی، شکل گیری پشته نخست و مهاجرت تدریجی به سمت دریا را نشان می دهد.

تشکیل پشته دوم و سوم در جهت ساحل در شبیه سازی اندازه گیری Saville’s (1957) ایجاد شده است.

با این حال مدل به طور موثر در طول مدل نمی توان رفتار خطی ساحلی و پیشگویی ترم طولی مطمئن را انتظار داشت.

9-8 مدل Dean برای پروفیل ساحل آرام یک مدل برای پروفیل ساحل آرام تحت یک شرایط موج داده شد بوسیله Dean (1997) توسعه پیدا کرد.

مدل تحت توربولنس بالا در ناحیه شکست، علت تلفات انرژی شکست و امواج شکسته مورد بررسی قرار گرفت.

تراز توربولانس مرتبط با تلفات انرژی است که به عنوان منبعی برای تولید توربولانس عمل می کند.

استدلالات ساده یا توسط Dean استفاده شد و به فرضی که بستر برروی پرفیل ساحل فقط می تواند تا نرخ مخصوصی از تلفات انرژی را متفاوت کند منجر شد.

اگر این تراز تجاوز کند به دوباره شکل گیری پروفیل ساحل منتهی می شود تا یک نقطه شکست عریض تری را نتیجه دهد که دارای یک شدت تلفات انرژی موج کمتری است.

Dean تلفات انرژی را ذر سطح بستر واحد بررسی کرد و به همین طریق حجم آب واحد نشان داده شده است که این آخری موفقیت آمیزتر است و بنابراین در ادامه آورده می شود: Dean (1997) یک تعداد از ساده سازی ها را جهت بدست آوردن نتایج آنالیزی ساده شده انجام داد.

امواج به صورت امواج خطی آب کم عمق فرض می وشند و ارتفاع موج به صو.رت نسبتی از ارتفاع آب است.

H=KD (9-17) آنالیز بر پایه ای معادله حفظ انرژی است که برای شرایط یکنواخت به صورت زیر است.

(9-18) در حالی که Ef شار انرژی است و تلفات انرژی در عمق محاسبه شده است depth-integrated x در این مثال به سمت دریا مثبت است.

شار انرژی موج به صورت زیر به دست می آید.

با تلفیق معدلات (9-17 و 9-19) در معادله (9-18) عبارت زیر برای تلفات انرژی میانمگین در واحد حجم حاصل می شود: (9-20) با توجه به فرضیات s’Dean که برای یک مصالح بسته داده شده برروی پروفیل یک ساحل آرام ثابت فرض می شود.

به این شکل پروفیل ساحل نتیجه می شود.

(9-21) یا (9-22) در شرایطی که دلالت بر این دارد که تلفات انرژی آرام (equilibrium) به صورت تابعی از اندازه دانه های (grain) مواد بستر است.

نسبت ارائه شده در معادله (22-11) توسط بسیاری از اندازه گیریهای میدانی (field) تایید شده اند.

یک نسبت ساده توسط Braun (1954) پیشنهاد شده است که برروی یک نتیجه آزمایشی نتیجه شده برروی آنالیز پروفیل بستر تحت شرایط مختلف بدست آمده است.

باید گفته شود که معادله (21-11) یک پروفیل یکنواخت (monotonic) با عمق آبی است که همیشه با فاصله از ساحل افزایش می یابد.

در مورد یک پروفیل بسته تنهات می توان یک قسمت از پروفیل را بدست آورد.

10- انتقال رسوب در امتداد ساحل و توسعه سواحل 10-1- مقدمه زمانی که موج به ساحل با یک زاویه اریب می رسد یک جریان در امتدا ساحل ایجاد می شود.

و در یک ساحل ماسه ای موج و جریانها می توانند مقدار قابل توجهی رسوب را حمل کنندو انتقال رسوب سالیانه در امتداد ساحل در یک مکان داده شده عموماً می تواند یک فاکتور مهم در بودجه رسوب و یک فرسایش ساحلی مهم و یک رسوب گذاری بوسیله تداخل با انتقال رسوب در امتداد ساحل حاصل می شود.

10-2- انتقال رسوب در امتداد ساحل: این انتقال در شکل (10-1) نشان داده شده است، که در آن سازه ها یا جلوی رسوب را کامل می گیرند یا ریزش ساحلی کامل یا جزئی صورت می پذیرد.

در شکل (10-1-A ) یک بندر در یک ساحل با ریزش خالص ساحلی از چپ به راست احداث شده استو نخست این سازه به طور کامل جلوی رسوب را می گیرد و سریعاً در بالادست آن رسوبگذاری و در پایین دست آن فرسایش رخ می دهد.

اگر ساحل طولانی و به قدر کافی مستقیم باشد فرسایش و روسوبگذاری آنقدر ادامه پیدا می کند تا رسوب از سمت چپ موج شکن آنرا دور بزند.

در این حالت ورودی کم عمق می شود و لذا نیازی به لایروبی و یا طولانی تر کردن موج شکن است.

در شکل (10-1-B) یک سری از آب شکن ها در ساحل فرسایش پذیر احداث می شوند.

این آب شکن ها با تصحیح انتقال رسوب ساحل را پایدار می کنند.

شکل (10-1-C) نشان دهنده یک دهانه رود است که بوسیله جتی محافظت می شود.

قبل از ساخت جتی ها ریزش ساحلی، سمت حرکت تدریجی دهانه رود در سمت پایین دست ریزش می شود تا اینکه دنباله رودخانه طولانی شود که در این حالت خط ساحل را قطع کرده و یک دهانه جدید شکل می گیرد و باعث جابجایی دنباله دار آن می شود که برای مقاصد کشتیرانی بسیار بد است.

حتی باعث ثابت شدن وضعیت دهانه می شود ولی باعث فرسایش در سمت پایین دست و رسوب گذاری در بالادست می شود.

10-3 فرمولهای CERC یکی از قدیمی ترین و موثرترین روش ها در این زمینه فرمول CERC یا روش SPM است که توسط مرکز تحقیقات مهندسی سواحل (1984) ارائه شده است.

ایده ای که این انتقال رسوب توسط امواج نزدیک شونده بر ساحل رخ می دهد نه جریانهای القایی و اقیانوسی در اوایل قرن بیستم پذیرفته شد.

فرنولی که این انتقال را به ارتفاع و جهت امواج آب عمیق مرتبط کند توسط (Munch.

Peterson (1938) ارائه شد.

این فرمول نخستین فرمول ارائه شده توسط این مؤسسه است که بوسیله همبستگی بین نرخ انتقال و مقدار P/s که به صورت زیر تعریف می شود بدست آمد: که در آن زاویه بین موج و ساحل در نقطه شکست است و شار انرژی موج در همان نقطه است.

به نام فاکتور شار انرژی امتداد ساحل است.

Longuet-Higgins (1972).

آنالیزی را انجام داد که در آن مؤلف برشی تنش بازتابشی جهت بدست آوردن P/s استفاده شد.

و ارتباط بین این پارامتر و انتقال رسوب در امتداد ساحل را ارائه داد.

Inman and Korma (1970) فرمول زیر را ارائه دادند: که در آن Ks برابر 0.77 است و وزن غوطه ور و رسوب انتقالی است.

که در آن P چگالی آب، s چکالی نسبی رسوب، g شتاب ثقل و Ql نرخ انتقال رسوب به صورت حجم جامد اندازهع گیری دشه است.

در مورد امواج نامنظم P/s بر پایه Hrms که تخمین خوبی از شار انرژی موج را می دهد محاسبه می وشد.

شکل (10-2) نشان دهنده فرمول (10-2) با داده های میدانی بدست آمده بوسیله Komar and Inman (1970) است.

برای رسیدن به یک نقطه از این شکل نیاز به اندازه ای گیری های زیاد زیاد است.

مشاهدات بحرانی توسط Madsen and Greer (1978) انجام شد و نشان داد که تنها تعداد کمی از داده ها قابل اعتماند.

یک تعداد داده های جدید توسط Mangor et al (1984) ارائه شد که رسوب را در تراشه حفر شده جهت دو خط لوله دریایی اندازه گیری کرد.

حجم ترانشه برابر 600,000m3 بود.

ترانشه نقشه برداری شد و خاک ریز برای شش پیرود که تحت شرایط موج اندازه گیری می شد تعیین گرددی.

در شکل (10-3) خاک ریز اندازه گیری شده از ترانشه با انتقال رسوب مربوطه نشان داده شده است.

10-4 فرمول CERC در فرم بدون ابعادی CERC متناوباً در فرمهای مختلف و بطور ابعادی غیرهمگن مثال توسط آیین نامه حافظتی سواحل آمریکا ارائه شته است.

یکی از این فرمها به صورت می باشد که در آن نرخ انتقال رسوب است که به صورت یارد مکعب به سال نوشته می شود و Pls بوسیله ابعاد آمریکایی با وارد کردن Hs به صورت ارتفاع موج بدست می آید.

با تبدیل واحدها معادله (10-4) به فرم ارائه می شود که در آن lslug=14.6 kg معادله (10-5) به فرم زیر به معادله (10-2) تبدیل می شود.

(10-6) فرمول CERC فقط مشخصات موج ورودی را به عنوان ورودی می پذیرد.

این واقعی نیست و باید رسوب و پروفیل ساحل هر دو مد نظر باشند.

شکل (10-4) نشان دهنده Kc به صورت ضریبی است که آن ضریب به صورت تابعی از اندازه ذرات تعریف می شود.

ضریب فرمول CERC بایستی به صورت یک میانگین ارائه شود جایی که نوع رسوب و پروفیل ساحلی به تعادل با موج برسند Kamphuis et al.

(1986) فرمول زیر را پیشنهاد داد: (10-7) که در آن ty شیب بستر است و ارتفاع موج شاخص برای موج شکن به متر است.

زاویه موج در محل شکست است.

D قطرات ذرات به متر است و Ql به فرم cy/s ارایه می شود.

(10-5) مدلهای انتقال رسوب در امتدا ساحل نرخ انتقال رسوب ارتباط تنگاتنگی با جریان ایجاد شده به موازات ساحل ناشی از موج دارد و مدلهیا دیگر بر پایه این موضوع هستند که ذرات بوسیله موج حرکت کرده و بوسیله جریان ناشی از موج منتقل می شوند.

Inman and Bagnold (1983) , Longuet – Higgins (1977) Biyker (1971) نخستین مدل انتقال رسوب در امتداد ساحل کامل را با استفاده از مدل Longuest-Higgins (1970) ارائه داد که در آن از مدل امواج و جریانها استفاده کرد.

Deiguard et al.

(1986) مدل را که شامل یک پروفیل ساحلی دلخواه بود ارائه داد.

مقاومت جریان در این مدل از ترکیب لایه ورزی جریان – موج و مفهوم انتقال ناشی می شود.

بار رسوبی به صورت بار بستر و بار معلق تعریف می شود و پروفیل غلظت رسوب معلق بوسیله معادله انتشار توروبلانس با یک تغییر زمانی پراکنش صورت می پذیرد.

ضریب تغییرات توربولنت بوسیله لایه مرزی نوسانی ایجاد می شود.

لایه مرزی جریان و فرم موج شکن در ناحیه شکست شکل (10-5) یک مثال شبیه سازی شده را برای پروفیل جریان ساحلی و توزیع نرخ انتقال رسوب ساحلی در مقطع یک پروفیل ساحلی با یک پشته در امتداد ساحل می دهد.

یک آنالیز کامل به فرمول زیر منجر می شود: (10-8) که در آن نرخ انتقال رسوب بی بعد، نرخ انتقال رسوب و H عمق موج در آب عمیق است.

تابع پارامترهای بعد زیر است: و که در آن d قطر ذرات و طول موج در آب عمیق است و که زاویه بین تاج موج در آب عمیق و نهایتاً که سرعت بی یعد ته نشینی است که به صورت زیر تعریف می شود: