جمعه ۲۷ مرداد ۱۳۹۶

مدلسازی سونامی

شبیه سازی سونامی :

شبیه سازی سناریوهای مختلف رویداد سونامی احتمالی و آنالیز آماری و احتمالاتی نتایج حاصل به همراه آبگرفتگی های مربوطه از مهمترین بخش های شبیه سازی در این پروژه میباشد. برای سواحل مکران که در امتدادش رویداد سونامی نادر و به لحاظ تعداد سکنه پایین، داده های تاریخی زمین لرزه و سونامی کوتاه و نامطمئن می­باشد روش های احتمالاتی برای تخمین شدت رویدادهای محتمل و مدیریت خطر بسیار کارآمد هستند.

سوابق تاریخی مؤید بالا بودن ریسک برخورد امواج سونامی تولید شده در بخش غربی اقیانوس هند و سونامی­های حاصل از گسل فعال مکران به سواحل ایرانی دریای عمان است. سونامی‌هایی که در اقیانوس هند به ­وجود می‌آیند، می‌توانند بخش­های جنوب شرقی ایران را تحت تأثیر قرار دهند. علاوه بر خطر برخورد سونامی‌هایی که از اقیانوس هند می‌آیند، گسل بسیار فعال مکران نیز در مجاورت و به موازات خط ساحلی دریای عمان وجود دارد. همانگونه که در شکل مشاهده می‌شود گسل مکران به موازات خط ساحلی کشور با فاصله‌ای حدود 100 کیلومتر در دریای عمان امتداد یافته است. این گسل خطرناک ترین گسلی است که به موازات خط ساحلی ایران قرار گرفته و قادر است سونامی‌های بزرگی را به بوجودآورد. هر سونامی که توسط گسل مکران ایجاد شود، مستقیماً به سواحل دریای عمان در ایران برخورد خواهد نمود.‌

گسل مکران

شکل 1- گسل مکران

 

در این پروژه با بهره‌گیری از یک مدل عددی مناسب، شبیه‌سازی‌های سونامی به صورت چند مرحله‌ای با شبکه‌های مکانی ریز و دقیق در نواحی ساحلی استان سیستان و بلوچستان انجام شده است. 

  مدل انتخاب شده برای شبیه سازی:

 در پروژه حاضر از مدل ComMIT جهت شبیه‌سازی سونامی‌های احتمالی مکران استفاده شده است.

 داده های مورد نیاز در موضوع شبیه سازی سونامی در سه قسمت کلی تعریف می گردند:

  •  داده‌های لرزه‌خیزی و پارامترهای لرزه‌ای منطقه
  •  داده‌های عمق بستر و تراز ساحل
  •  داده‌های هشدار سونامی

 سناریوهای مدلسازی:

  جهت پوشش دادن تمامی زمین‌لرزه‌های ناحیه مکران با بزرگی‌های متفاوت، بزرگی گشتاور زلزله (Mw) در سناریوهای مختلف در محدوده بین 7/7 تا 9/1 تغییر می‌نماید. از سوی دیگر برای در نظر گرفتن تصادفی بودن محل زلزله احتمالی، راستای گسل مکران به سه بخش غربی، مرکزی و شرقی تقسیم شده و وقوع زلزله ها در هر یک از بخش‌ها به طور جداگانه درنظر گرفته می‌شود (شکل 2)

 تقسیم بندی ناحیه مکران به سه بخش غربی، مرکزی و شرقی

شکل 2- تقسیم بندی ناحیه مکران به سه بخش غربی، مرکزی و شرقی 

 پارامترهای ورودی سناریوها:

 پارمترهای لرزه‌ای ورودی به مدل شامل طول گسل، عرض گسل، میزان لغزش بر روی سطح گسیختگی، زاویه‌ شیب گسل، زاویه‌ راستای گسل با جهت شمال جغرافیایی، زاویه‌ میل یا لغزش و عمق گسل از سطح دریا می‌باشد. جهت در نظر گرفتن تغییرات پارامترهای لرزه‌ای در طول نواحی فرورانش، این نواحی در مدل ComMIT به بخش‌های مستطیلی شکل با ابعاد 100 کیلومتری و 50 کیلومتری کوچک‌تری تقسیم شده که مقادیر پارامترهای لرزه‌ای در هر یک از بخش‌های مستطیلی برای مدل تعریف شده است. در شکل 3 بخش‌های مستطیلی شکل ناحیه مکران نشان داده شده است.

  بخش‌های مستطیلی شکل ناحیه مکران جهت تعیین تغییرات پارمترهای لرزه‌ای

شکل 3- بخش‌های مستطیلی شکل ناحیه مکران جهت تعیین تغییرات پارمترهای لرزه‌ای 

نتایج شبیه سازی تا این مرحله از پروژه:

 به منظور بررسی دقیق امواج سونامی، در شبکه‌های ساحلی مدلسازی‌ها تعداد 10 ایستگاه عددی تعریف شده است تا امواج سونامی در خلال سناریوهای شبیه‌سازی ثبت گردند. نتایج زیر به طور خلاصه قابل بیان هستند:

  • سری‌های زمانی امواج سونامی ناشی از زلزله‌های بخش مرکزی و غربی مکران با بزرگی‌های مختلف نشان میدهند که با افزایش بزرگی زلزله‌های احتمالی در هر بخش ناحیه مکران، ارتفاع امواج سونامی افزایش می‌یابد اما تغییرات بزرگی زمین‌لرزه در زمان رسیدن امواج چندان اثرگذار نیست. زمان رسیدن امواج در حقیقت بیشتر به موقعیت رخداد زمین‌لرزه و محل موردنظر بستگی دارد.
  • در سواحل شمالی ناحیه گسیخته شده پیش از دریافت امواج اصلی سونامی ابتدا حضیض موج مشاهده شده و تراز سطح آب پایین می‌رود که این امر در بیشتر سریهای زمانی امواج قابل مشاهده است.
  • پایداری و بقای امواج سونامی نکته دیگری است که سری‌های زمانی ثبت شده نشان می‌دهند؛ به عبارت دیگر وقوع سونامی در سواحل به یک یا دو موج محدود نشده و سونامی می‌تواند با تعداد زیادی از امواج همراه باشد که با ارتفاع زیاد تا چندین ساعت پس از دریافت موج اول تداوم دارند. اگرچه همانگونه که در سری‌های زمانی مشاهده می‌شود در بسیاری از موارد موج اول سونامی مرتفع‌ترین موج محسوب می‌شود، اما این روند نیز همیشگی نبوده و بعضاً این امکان وجود دارد که ارتفاع امواج بعدی سونامی از ارتفاع موج اول بیشتر باشد.
  • در تمامی ایستگاه‌ها، امواج سونامی‌های ناشی از زلزله‌های شرقی بسیار دیرتر و با اختلاف زمانی قابل‌توجهی ظاهر می‌شوند.
  • نتیجه مهم دیگر اینکه امواج سونامی غالباً با فاصله زمانی کمی پس از وقوع زلزله به سواحل استان سیستان و بلوچستان می‌رسند که این امر فرآیند اطلاع‌رسانی و اعلام هشدار را بسیار مشکل می‌سازد.

 در شکل 4 سری زمانی امواج سونامی در ایستگاه شماره 1 ناشی از زلزله‌های بخش غربی مکران برای بزرگی 8.2 مگاوات نشان داده شده است:

سری زمانی امواج سونامی در ایستگاه 1 ناشی از زلزله‌های بخش غربی مکران

 شکل 4- سری زمانی امواج سونامی در ایستگاه 1 ناشی از زلزله‌های بخش غربی مکران

 

زمان دقیق رسیدن امواج سونامی به ایستگاه شماره 1 در خلال سناریوهای مختلف در نمودار شکل 5 ارائه شده است.

زمان دقیق رسیدن امواج سونامی به ایستگاه شماره 1 در خلال سناریوهای مختلف

شکل 5- زمان دقیق رسیدن امواج سونامی به ایستگاه شماره 1 در خلال سناریوهای مختلف