16592

16592

زوال انرژي موج در اثر اندركنش با گِل ويسكوالاستيك در مدل‌هاي نسل سوم

كارشناسي ارشد

مهندسي سواحل بنادر و سازه‌هاي دريايي

مهرماه 1395

دكتر سيد مصطفي سيادت موسوي

عمران

چكيده در مناطق ساحلي پديده‌هاي فيزيكي زيادي (مثل شكست موج، اندركنش سه‌گانه‌ي غيرخطي، بالاروي موج...) بر طيف موج اثرگذار هستند. تضعيف انرژي موج در اثر عبور از روي گِل جز همين پديده‌ها است كه با انتشارموج، و به تبع آن بار وارده از موج به رسوب, سطح رسوب شروع به نوسان كرده، كه اين نشانه‌ي كار انجام شده توسط نوسانات سطحي موج است. به دنبال اين نوسان، كاهش ارتفاع موج كه به نوعي شاخص انرژي موج است دور از انتظار نخواهد بود. در حالت كلي با دانستن طيف جهتي در آب عميق و با اعمال اين فرآيند مي‌توان طيف جهتي در نزديكي ساحل را به‌دست آورد. دو ويژگي در مورد رسوب ويسكو الاستيك بررسي آن را بسيار مهم مي‌كند. اولي داشتن ويژگي الاستيك رسوب است كه باعث مي‌شود بعد از بار گذاري رسوب توسط موج گِل به حالت اول خود برگردد. دومي داشتن ويژگي ويسكوز است كه باعث زوال انرژي موج خواهد شد. در اين تحقيق مدل موج SWAN توسعه يافته تا بتواند زوال انرژي ناشي از اندركنش موج و رسوب ويسكوالاستيك را لحاظ كند. عملكرد مدل‌هاي ويسكوالاستيك اعمال شده در SWAN در مقايسه با روش تحليلي و همچنين مدل‌هاي ويسكوز براي حالت انتشار يك‌بعدي ساده مورد صحت‌سنجي قرار گرفت. اجرا‌هاي ايستا و غير ايستا براي ساحل سورينام و منطقه‌ي لويزيانا با در نظرگرفتن رسوب ويسكوالاستيك نشان مي‌دهد كه عملكرد مدل با در نظر گرفتن اندركنش موج و گل بهبود مي‌يابد. به‌كارگيري ويسكوزيته‌ي بالا براي هر دو منطقه‌ي مورد مطالعه تا حدودي تخمين دست بالاي مدل را، به خصوص در بازه‌ي فركانسي 25/0-3/0 هرتز بهبود مي‌دهد. براي طول بادخيز‌هاي با طول بيشتر از 10 كيلومتر انرژي انتقالي از باد به موج مي‌تواند در بخش فركانس‌هاي بالاي طيف تاثيرگذار باشد و اعمال اندركنش موج و رسوب ويسكوالاستيك مي‌تواند انرژي انتقالي به اين بخش طيف را كنترل كند. حذف باد در مدل‌سازي معكوس مي‌تواند به مقاديري متفاوتي از پارامترهاي رسوب منتج شود. در انتها بايد متذكر شد كه مدل‌سازي معكوس مي‌تواند چند دسته جواب براي پارامتر‌هاي مجهول گِل داشته‌ باشد و اين بستگي به اندازه‌گيري و برداشت‌هاي ميداني دارد تا مشخص كند كه كدام دسته جواب در تطابق بيش‌تري با واقعيت است. واژه‌هاي كليدي: گِل، اندركنش موج و رسوب، تضعيف انرژي موج، رسوب ويسكوالاستيك.

1395/11/23

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: In coastal regions, physical phenomena such as wave breaking, triad wave-wave interaction, wave run-up an​d etc. affect the wave spectrum. Wave energy dissipation due to wave-mud interaction is one of these processes. Due to wave propagation an​d its imposed load on the muddy bed, a fraction of mud layer starts to mobilize. It indicates that some work is done by wave, an​d the wave height decreases. In general, the wave directional spectrum in deep water an​d a wave model which includes wave-mud interaction can provide the wave spectrum in shallow waters. Hense, it can be employed to estimate the energy extracted from waves in coastal areas which is useful in coastal zone management, shore protection an​d erosion regimes. Two important characteristics of viscoelastic mud are viscous property which results to wave dissipation, an​d elastic one which provides resilience character. There are several methods to estimate mud-induced wave dissipation. The performance of implemented viscoelastic models were verified against analytical solution an​d viscous formulations for simple one-dimensional propagation cases. Stationary an​d non-stationary test cases in Surinam coast an​d Atchafalaya shelf showed that the inclusion of the mud-wave interaction term in the third-generation wave models enhances the model performance in real applications. A high value of mud viscosity (of the order of 0.1 m2/s) was required in both field cases to remedy model overestimation at high frequency range of the wave spectrum. The use of frequency dependent mud viscosity value improved the performance of model, especially in the frequency range of 0.2-0.35 Hz in the wave spectrum. In addition, the mud-wave interaction might affect the high frequency part of the spectrum, an​d this part of the wave spectrum is also affected by energy transfer from wind to waves, even for the fetch lengths of the order of 10 km. It is shown that ignoring wind input term in such cases might result in different values for parameters of mud layer from inverse modeling procedure. Unlike viscous models for wave-mud interaction, the inverse modeling results to a set of mud parameters with almost the same performance when viscoelastic model is used. It provides opportunity to select realistic mud parameters which are in more agreement with in situ measurements. Keywords: mud, wave dissipation, wave-mud interaction, viscoelastic model, Atchafalaya, Surinam