یکشنبه ۳۰ مهر ۱۳۹۶

درباره مطالعات

  پروژه  “پایش و شبیه‌سازی سواحل استان خوزستان”  بزرگترین پروژه مهندسی سواحل در آبهای این استان و منتهی الیه شمال غربی خلیج فارس محسوب می‌شود. اهداف کلی انجام این مطالعات را می‌توان تهیه و تأمین اطلاعات پایه مورد نیاز مهندسی سواحل و سازه های دریایی جهت دستیابی به یک مرجع قابل اطمینان برای مطالعات و طراحی سازه‌های ساحلی و فراساحلی، شناسایی و ارائه راه حل‌های کاربردی جهت رفع مشکلات موجود در مناطق مورد مطالعه از دیدگاه مهندسی سواحل و بررسی دقیق تغییرات خط ساحل در مناطق مورد مطالعه جهت برنامه‌ریزی‌های آتی کشور بیان نمود.

 محورهای مطالعه

* جمع‌آوری و بررسی اطلاعات موجود (باد، موج، رسوب، پارامترهای زیست محیطی، ژئومورفولوژی و ...)

* انجام عملیات هیدروگرافی رودخانه ها، خورها و سواحل استان خوزستان

* اندازه‌گیری پیوسته پارامترهای دریایی (موج، جریان، هواشناسی، رسوب، جزر و مد، پارامترهای فیزیکی،  موقعیت خط ساحلی و ...)  در هر یک از محدوده‌های مطالعاتی به مدت یک سال و تحلیل اطلاعات حاصل

* شبیه‌سازی ریاضی پدیده‌های دریایی در مناطق مورد مطالعه (موج، جریان، رسوب و... )

* تحلیل پدیده‌های دریایی با توجه به نتایج حاصل از اندازه‌گیری‌های دریایی و مدلسازی در منطقه مورد مطالعه

* بررسی مشکلات موجود در مناطق خاص در محدوده‌های مطالعاتی و ارائه روشهای کاربردی در خصوص چگونگی رفع و یا کاهش مشکلات (از دیدگاه مهندسی سواحل و محیط زیست)

* ارائه مشخصات امواج طراحی (تا دوره بازگشت صد ساله) در مناطق مورد مطالعه به خصوص در نزدیکی سازه ها و تأسیسات مهم

* ارائه طرح پایش دراز مدت منطقه مورد مطالعه از نظر مهندسی سواحل

* طبقه بندی نواحی ساحلی

* تدقیق و به روز رسانی مدلسازی امواج دریاهای ایران

* اطلاع رسانی و انتقال تکنولوژی و آموزش

* تهیه بانک اطلاعات جمع‌آوری شده ونتایج مدلسازی

 
شکل 1

 

جمع آوری و تحلیل اطلاعات

بر اساس دانسته های موجود از بخش شمال غربی خلیج فارس، به منظور شناخت پدیده های تاثیرگذار و مهمی که در محدوده سرفصلهای این مطالعات قرار میگیرند، در مرحله اول به جمع آوری و تحلیل مطالعات و داده های ذیل پرداخته خواهد شد:

- مطالعات مرتبط انجام شده

-هیدروگرافی و توپوگرافی محدوده مطالعاتی و خورها و شاخابه ها و رودخانه ها تا محل پیشروی آب دریا

- ایستگاه های اندازه گیری موج و جریان

- هواشناسی و هیدروکلیماتولوژی

- رسوب، خط ساحلی و پروفیل ساحلی

- اطلاعات مربوط به خورها

- هیدرولوژی رودخانه های منتهی به سواحل استان خوزستان

- توزیع دما و شوری در عمق (کیفیت آب)

- زیست محیطی

- مورفولوژیک و ژئومورفولوژیک

- تصاویر ماهواره ای و عکس های هوایی

- سازه های مهم ساحلی دریایی محدوده مطالعاتی و سازه های واقع در خورها و بنادر موجود در رودخانه اروند و بهمنشیر

- مشکلات موجود در نواحی ساحلی محدوده مطالعاتی ، داخل خورها، دهانه خورها، ایجاد پیچانرودها و مشکلات مسدود شدن رودخانه ها و یا فرسایش در مسیر شاخابه ها

 
شکل 2

- مطالعات مرتبط انجام شده

شبیه سازی امواج دریاهای ایران (ISWM)

طرح مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی کشور (ICZM)

مطالعات فازهای پیشین پایش و شبیه سازی سواحل کشور به خصوص پایش سواحل بوشهر (فاز 3)

مطالعات بررسی وضعیت رسوبگذاری در حوضچه ها و کانالهای دسترسی ( 12 بندر) - گزارش مربوط به بندر امام خمینی (ره)

مطالعات اندازه گیری های میدانی توسط سازمان آب و برق خوزستان ، دزآب و سایر موسسات و ارگان ها و دانشگاه ها

- هیدروگرافی و توپوگرافی محدوده خلیج فارس

کلیه چارت ها و داده های هیدروگرافی موجود از سازمان های ذیربط و همچنین پروژه های محلی انجام شده در طول سواحل طرح

داده های هیدروگرافی آب عمیق در محدوده خلیج فارس ، خورها و شاخابه ها

داده های توپوگرافی محدوده ساحلی برای انجام مطالعات ژئومورفولوژی و رودخانه ها

اطلاعات هیدروگرافی و توپوگرافی مبتنی بر اطلاعات حاصل از سنجنده ها و تصاویر ماهواره ای از منابع خارجی

تاریخچه و آمار لایروبی های انجام شده در بنادر استان خوزستان و سواحل محدوده طرح مذکور

مشخصات زهکش ها و پیچانرودهای فصلی

- دستگاه های اندازه گیری موج و جریان
شکل 3

اندازه گیری های هیدرودینامیکی پروژه های خاص و یا مطالعات در خلیج فارس توسط ارگانهای مربوطه

داده های بویه های موجود در خلیج فارس(داخلی و خارجی)

مشاهدات باد و موج شناورها

داده های حاصل از سنجنده های ماهواره ای و ارتفاع سنجی

- هواشناسی و هیدروکلیماتولوژی

داده های هواشناسی ایستگاه های دریایی از جمله بویه های موجود در سواحل خلیج فارس

داده های باد، دمای هوا، فشار، تبخیرسطحی، بارش و ... برای ایستگاه های سینوپتیک در خط ساحلی و نزدیک به خلیج فارس

اطلاعات حاصل از سنجنده های ماهواره ای در محدوده خلیج فارس و ارائه اطلاعات با فرمت های مورد نظر کارفرما

کلیه گزارشات طرح های مطالعاتی و تحقیقاتی مرتبط با خصوصیات هیدروکلیماتولوژی خلیج فارس از منابع داخلی و بین المللی

کلیه اندازه گیری های موردی و کوتاه مدت هواشناسی و هیدروکلیماتولوژی در محدوده خلیج فارس

تامین اطلاعات باد حاصل از مدل های عمومی گردش جو از منابع بین المللی مشتمل بر اطلاعات سرعت و سمت باد، فشار هوا و درجه حرارت و رطوبت و .... با دقت مورد تایید کارفرما.

- رسوب، خط ساحلی و پروفیل ساحلی

خصوصیات هندسی، ساختاری و جنس سواحل (نظیر شیب ساحل، جنس بستر و ...)

نمونه برداری ها و دانه بندی های رسوب در پروژه های مختلف در طول سواحل خلیج فارس در محدوده ساحلی استان خوزستان

 گزارش های فرسایش و رسوب

بررسی منابع و مطالعات انجام شده در استان در خصوص رسوب حوزه های آبی

مطالعات و اطلاعات تغییرات خط ساحلی

- اطلاعات مربوط به خورهای استان خوزستان

مطالعات انجام شده در خصوص خورهای استان

نتایج مدلسازی های انجام شده درخصوص وضعیت رسوب، هیدرودینامیک، محیط زیست و کیفیت آب خورهای استان

هیدروگرافی ها، اندازه گیری های میدانی، نمونه برداری های آب، رسوب و پارامترهای زیست محیطی و ... مربوط به خورهای استان

-  هیدرولوژی رودخانه های منتهی به خلیج فارس در استان خوزستان

اطلاعات مربوط به رود های منتهی به خلیج فارس (فصلی و دائمی)، داده های هیدرولوژی و دبی رود ها، رودخانه ها، مسیل ها و ...

اطلاعات مربوط به روانآب، آورد رسوبات و کیفیت آب رودخانه های منتهی به خلیج فارس

- توزیع دما و شوری در عمق (کیفیت آب)

اطلاعات مربوط به کیفیت آب حاصل از اندازه گیریهای میدانی در مناطق ساحلی و فراساحلی خلیج فارس در قالب طرح های ملی و بین المللی

اطلاعات حاصل از سنجنده های ماهواره ای در محدوده خلیج فارس و ارائه اطلاعات با فرمت و بازه های زمانی مورد نظر کارفرما

 

اندازه گیری های میدانی

با توجه به اهداف تعریف شده در پروژه پایش و مطالعات شبیه سازی سواحل استان خوزستان یکی از مهمترین و دشوارترین مراحل کار ، انجام اندازه گیریهای میدانی بمنظور بالاتر بردن دقت مطالعات و نتایج حاصل از آن بمدت یک سال و بصورت پیوسته می باشد.

 کمیت های اندازه گیری به 4 بخش اصلی تقسیم می شوند:

1-  اندازه‌گیری کمیت های موج و جریان

اندازه‌گیری‌های تغییرات ترار آب، امواج، پروفیل قائم جریان و درجه حرارت آب (در محل دستگاه) توسط دستگاه های ADCP 
 
( مدل AWAC و یا AQUADOPP PROFILER ) انجام خوهد شد که دارای قابلیت‌های زیر است:

-          ثبت اطلاعات موج و پروفیل جریان از طریق نصب در بستر دریا

-          قابلیت برداشت خود ثبات سری زمانی موج جهتی

-          قابلیت برداشت خود ثبات پروفیل جریان

-          دارای امکانات جانبی شامل ثبت تغییرات تراز و دمای آب

 
شکل 4

برای نصب این دستگاه در بستر آب از روشی تحت عنوان pinger & receiver استفاده می شود که این تکنیک به طور شماتیک در شکل مقابل نشان داده شده است.

نقاط اندازه‌گیری در سواحل مختلف طبق جدول زیر توزیع می گردد. مبنای انتخاب این نقاط اهمیت منطقه و ویژگی‌های جریان و موج می‌باشد. 

نام ایستگاه

عمق نصب (متر)

نوع دستگاه

زمان برداشت

بندر بحرگان (هندیجان)

10

aquadopp

ثابت (1 سال)

بندر بحرگان (هندیجان)

15

AWAC

ثابت (1 سال)

ایستگاه راهنمایان

10

aquadopp

ثابت (1 سال)

دهانه اروند رود

10

aquadopp

ثابت (1 سال)

انتهای بار موسی

20

aquadopp

ثابت (1 سال)

جهت اندازه گیری کمیت های موج و جریان علاوه بر دستگاه های پیش گفته ، از یک دستگاه بویه موج نگار متعلق به سازمان بنادر و دریانوردی با قابلیت ارسال همزمان اطلاعات به ایستگاه ساحلی و سپس نمایش اطلاعات بر روی سایت اینترنتی WWW.MARINEDATA.PMO.IR  در دهانه خور موسی استفاده می گردد که علاوه بر پارامترها مذکور کمیت های هواشناسی ، دما و شوری آب نیز اندازه گیری و ثبت می گردد.

 شکل 5  

2-  اندازه‌گیری پارامترهای هواشناسی

برداشت پارامترهای هواشناسی در این پروژه به صورت پیوسته و با تجهیزات اندازه‌گیری به روز انجام خواهد پذیرفت.

-          نحوه نصب تجهیزات:  سنسورهای ثبت سرعت و جهت باد  بر روی دکل در ارتفاع 10 متری زمین و سنسور فشار سنج در تراز سطح زمین نصب میگردند.

-          فواصل زمانی برداشت اطلاعات:  هر 10 دقیقه یک بار

-          اطلاعات ثبت شده در حافظه دستگاه به صورت ماهیانه تخلیه میگردد.

 
شکل 6

 3-  اندازه‌گیری نوسانات تراز آب

با توجه به اهمیت نوسانات تراز آب در سالیان گذشته نحوه اندازه‌گیری تراز آب در پروژه پایش و مطالعات شبیه‌سازی سواحل استان خوزستان به صورت پیوسته توسط دستگاه های تراز سنج انجام خواهد پذیرفت .


شکل 7

4-  اندازه گیری مشخصات رسوب

اندازه گیری مشخصات رسوب به سه بخش تقسیم می شود:

-          اندازه گیری رسوب معلق که توسط نمونه برداری آب به تعداد 1200 نمونه در خط ساحلی و داخل خورها در عمق های مختلف نسبت به CD انجام می گیرد.

-          نمونه برداری رسوب دست نخورده یا مغزه گیری(Core Sampler) از بستر توسط دستگاه مربوطه به تعداد 50 مقطع عمود به ساحل در عمقهای +1 تا -5 نسبت به CD که به منظور شناسایی و اندازه گیری ضخامت ، دانه بندی و آزمایشات رئومتری صورت می گیرد.

-          اندازه گیری کدورت آب و رسوب معلق که توسط دستگاه OBS در ایستگاه های موج و جریان انجام می گیرد.

 
شکل 8

  مدل سازی

کلیه مراحل شبیه‌سازی ریاضی توسط شرکت مهندسین مشاور پویا طرح پارس و با استفاده از نرم افزارهای قدرتمند و معتبر انجام می‌شود. نتایج مدل جریان، جهت استفاده در مدل رسوب و همچنین استفاده در مدل‌های انتشار آلودگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مدل طیفی موج برای شبیه‌سازی شکل‌گیری و انتقال امواج استفاده می‌شود. شایان ذکر است برای ارزیابی مدل ایرانی برخی از مدل‌سـازی‌ها با این برنـامه نیز انجام خواهد گرفت.

1-     تولید و شبیه‌سازی میدان باد

از آنجا که یکی از مهمترین عوامل ایجاد جریان در خلیج‌فارس علاوه بر جزر و مد، باد می باشد و افزون بر این، عامل ایجاد امواج نیز باد است، از این رو دستیابی به میـدان باد با دقت مناسب برای شبیه‌سازی‌های بلند مدت جریان و موج الزامی است. بدین منظور، مدل‌سازی میدان باد با دقت مکانی یک دهم درجه انجام خواهد گرفت.

2-     شبیه‌سازی امواج

برای شبیه‌سازی امواج در خلیج فارس نیز، مدل‌هایی که در ادامه توضیح داده خواهد شد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 
شکل 9

 

- برپایی مدل سراسری موج در خلیج فارس:

 در این مرحـله مدل موج طـیفی در کـل خلیج فارس برپا خواهد شد. این مدل با هدف شبیه‌سازی تولید امواج توسط باد و انتقال به نواحی ساحلی آماده، کالیبره و حداقل برای مدت 30 سال اجرا خواهد شد و بازه زمانی اندازه‌گیری‌های انجام شده در پروژه کنونی را نیز در بر خواهد گرفت.

- برپایی مدل های محلی

مدل‌های محلی با استفاده از مدل طیفی با هدف مطالعه مناطق خاص برپا شده و با استفاده از مرزهای استخراج شده از مدل سراسری، اجرا خواهند شد.

 
شکل 10

           

3-       شبیه سازی جریان

- برپایی و اجرای مدل سراسری جریان در خلیج‌فارس:

در این مدل، اثر پارامترهای مختلف مانند جزر و مد، باد، فشار هوا، موج، کریولیس، آورد رودخانه‌ها و ... بر روی جریانات دریایی در منطقه خلیج فارس مورد بررسی قرار گرفته و وضعیت جریان در این منطقه شبیه‌سازی خواهد شد. نتایج مدل با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری موجود صحت‌سنجی شده و مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. در نهایت مدل نهایی بـرای یک دوره حداقل 34 ساله اجرا خواهد شد.

 - برپایی و اجرای مدل‌های محلی جریان:

با توجه به هزینه محاسباتی بالا و مشکلات اجرایی استفاده از مدل‌های سراسری برای استخراج اطلاعات محلی، مدل‌های محلی نیز به صورت مجزا برپا و اجرا خواهد شد. این مدل‌ها برای سواحل دریایی، شاخاب‌های کشندی، خورهای رودخانه‌ای و مناطق خاص تعیین شده توسط کارفرما اجرا خواهد شد.

 

4-  مدل‌سازی تغییرات سطح آب:

مدل‌سازی خیزاب ناشی از باد و موج با در نظر گرفتن عوامل مؤثر انجام گرفته و با استفاده از تحلیل مقادیر حدی مقدار آن برای دوره بازگشت‌های مختلف استخراج خواهد شد.

 

5-  شبیه سازی رسوب:

- برپایی مدل‌های یک و دو بعدی رسوب و برآورد نرخ حمل رسوب ساحلی

در مورد سازه‌های ساحلی یکی از سوالات مهم نرخ انتقال رسوب ساحلی است که در اثر جریان‌های ساحلی و امواج بوجود می‌آید که در این مدل‌سازی به آن پاسخ داده می‌شود. علاوه بر این انتقال رسوبات ریزدانه در بستر خورها نیز حائز اهمیت است که در مدل‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

 - تعیین خصوصیات ژئومورفولوژیک سواحل و تعیین سلول‌ها و زیرسلول‌های رسوبی ساحلی

 - برپایی مدل‌های یک بعدی رسوب و برآورد تغییر شکل خط ساحلی

  شکل 11

 بانک اطلاعاتی

هدف اصلی استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی، به کارگیری توانمندی های این تکنیک در یکپارچه سازی یا اتصال اطلاعاتی است که ارتباط آنها توسط هر ابزار دیگری، بسیار مشکل و گاهی غیرممکن میباشد.

 

از آنجایی که این پروژه در حقیقت بخشی ازطرح پایش و مطالعات شبیه سازی سواحل کشور است، پایگاه اطلاعات جغرافیایی مورد استفاده در این فاز نیز، به عنوان جزیی از پایگاه اصلی طراحی شده، عمل خواهد کرد. در فاز پیش رو، اقدامات صورت گرفته در فاز های پیشین به عنوان مبنا قرار گرفته و با عنایت به اینکه پروژه حاضر مرحله هفتم (مرحله آخر) از طرح پایش و شبیه سازی سواحل کشور می باشد علاوه بر تولید داده های برداشت شده در چارچوب آن ساختار، درصورت نیاز و امکان، نقاط ضعف ساختار فعلی اعم از فرمت داده ها در پایگاه اطلاعات جغرافیایی و ابزارهای تهیه شده، بر اساس نظر کارفرما اصلاح خواهد شد.

بدیهی است که در این رهگذر، دستیابی به نتایج حاصل از اقدامات پیشین ضروری بوده و در این مقطع، بنا به مقتضیات اجرایی و داده های مورد استفاده، نسبت به تکمیل و یا توسعه آن پایگاه داده اقدام خواهد شد. بر این مبنا و به منظور یافتن راه حلی مناسب در جهت پاسخگویی به نیازهای این فاز از پروژه، مجموعه اقداماتی به عنوان رویکرد این پروژه به موضوع کاربرد سیستمهای اطلاعات جغرافیایی در پروژه، پیشنهاد میگردد.

هدف GIS، یکپارچه سازی اطلاعاتی با ماهیت متفاوت، در یک سیستم میباشد که تقریباً تمامی اجزای آن مرجع مکانی دارند. این سیستم قابلیت استفاده از ترکیبی از متغیرهای نقشه ای را برای ساخت و تحلیل متغیرهای جدید ایجاد مینماید. قـدرت GIS حاصل از توانایی آن در ارتباط دادن اطلاعات مختلف در یک محتوای مکانی و رسیدن به یک نتیجه در مورد این رابطه میباشد.

به طور کلی، مراحل مختلف مورد نیاز جهت پیاده سازی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی را می توان به دو مرحله اصلی آنالیز نیازمندیهای سیستم و اجرا و پیاده سازی سیستم، تقسیم بندی نمود.

 
شکل 12  

از دیگر موارد مهم این پروژه، می توان به عناوین ذیل اشاره نمود:

 * تهیه پیشنهاد طرح پایش دراز مدت منطقه

* طبقه بندی نواحی ساحلی

* اطلاع رسانی و بروز رسانی پایگاه اینترنتی مطالعات ”irancoasts.pmo.ir

 * تهیه و انتشار مقالات علمی در همایش های داخل و خارج

* انتقال تکنولوژی و آموزش

* بررسی و تحلیل مناطق خاص مورد مطالعه نظیر بنادر، خورها و ...

 * مستند سازی