پایان نامه بررسی و ارزیابی راهکار های جلوگیری از نفوذ امواج ناشی از باد جنوب شرق به شمال غرب (باد سهیلی) به درون حوضچه بندر لنگه با بهره گیری از شبیه سازی عددی

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران M.SC

گرایش:سازه های هیدرولیکی

چکیده

بندر لنگه بدلیل موقعیت خاص جغرافیائی از گذشته های دور به عنوان یک ایستگاه ترانزیتی بار و مسافر فعالیت می نموده است. این فعالیت طی سالهای گذشته باعث ارتقای انتظارات از آن گردیده ، بطوریکه برنامه‌ی توسعه‌ی آن به اجرا درآمده است . آینده نگری در توسعه‌ی بندر، مدیریت آن را بر آن داشته تا پذیرش شناورهای بزرگتری را در طرح توسعه مد نظر داشته باشد، بطوریکه با اجرای اطاله موج شکن شرقی، مساحت حوضچه 28 هکتاری حاصله اجازه تردد شناورهای 7 تا 10 هزار تن را نیز در آینده نزدیک ممکن می سازد.در حال حاضر بهره برداری حجم زیاد شناورهای سنتی (لنج ها)  از حوضچه و عدم وجود فضای کافی جهت لنگراندازی آنها منجر به توقف شناور‌ها در تمام سطح حوضچه گردیده است.در طرح توسعه بندر لنگه جانمایی خطوط پهلوگیری بنحوی است که در حوضچه 99 درصد مواقع دارای آرامش(ارتفاع امواج پای اسکله کمتر از 30 سانتی متر) می باشند. اما در 1 درصد مابقی مواقع امواجی مانند امواج سهیلی ( امواج 180 درجه) که درصد وقوع بسیار پایینی دارند، در تمام سطح بندر شرایط آرامش لازم جهت لنگراندازی لنج ها وجود ندارد و پهلوگیری شناورها را مختل می سازند. هدف این تحقیق ارایه راه حل به منظور ایجاد شرایط بهره برداری مناسب در تمامی مواقع سال است. جهت  بررسی نفوذ امواج در داخل حوضچه و بررسی میزان ارامش آن از مدل BW از بسته نرم افزاری Mike21 استفاده شده است. با توجه به آیین نامه ژاپن که برای این بندر درصدمجاز ارتفاع امواج بیش از 3/0 متر را در خطوط پهلوگیری (پای اسکله ها) به 5/2 متر درصد معادل 9 روز در سال محدود می کند، با میزان نا آرامی حدود 1 درصد حوضچه، شرایط بهره برداری منظور در برابر امواج‌ سهیلی از جهت 180 درجه وعلی رغم درصد وقوع پائین این امواج، حدود 3 تا 4 بار طوفان در سال تامین شرایط آرامش در تمام سطح حوضچه که لنج با مشکل مواجهه است.در این تحقیق پس از مطالعه شرایط اقلیمی و آب و هوایی بندر لنگه،گزینه های مختلف جهت ایجاد آرامش در طول سال با شبیه سازی ارائه و با انجام بررسی های فنی و اجرایی گزینه مناسب پیشنهاد گردیده است.

کلمات کلیدی: موج شکن دور از ساحل، آرامش حوضچه،امواج سهیلی، شبیه سازی عددی (مدل سازی)

1.     فصل اول

کلیات تحقیق

 1-1-مقدمه

استان هرمزگان با وسعت حدود  شصت و هشت هزار و چهارصد و هفتاد و پنج  کیلومتر مربع، این استان از شمال و شمال شرقی با استان  کرمان ، از جنوب با خلیج فارس و دریای عمان ، از جنوب شرقی با سیستان و بلوچستان و از غرب با استان‌های فارس و بوشهر همسایه است.

شهرستان بندر لنگه واقع در استان هرمزگان یکی از قدیمی ترین بنادر ایران بوده   که مرکز آن واقع در 54 درجه و 54 دقیقه طول شرقی و26درجه و 23 دقیقه عرض شمالی قرار دارد. از سمت جنوبی با بستر نیلگون خلیج  فارس هم مرز است.

لازم به ذکر است این شهر در تبادل تجاری با کشورهای حاشیه خلیج فارس از زمانهای قدیم مشغول تجارت بوده و نقش به سزایی در اقتصاد منطقه دارد.

از آنجایی که اداره بنادر و دریانوردی با قدمت طولانی بعنوان یکی از مراکز اقتصادی شهر مورد توجه  میباشد لذا لازم است طرحهای توسعه ای آن مورد توجه  قرار گیرد.

1-2- بیان مسئله تحقیق

طرح توسعه بندر لنگه اخیرا توسط سازمان بنادر و دریانوردی در دست اجرا است، بنحوی که دو حوضچه مجزا ، یکپارچه گردیده و مشکلات نفوذ امواج قدیم حوضچه حتی المکان برطرف گردیده است. اما از آنجایی که بدلیل وجود دهانه ورودی بندر  نمی توان حوضچه را برای تمام جهات  محفوظ نگه داشت این حوضچه در برابر امواج ناشی از باد سهیلی (امواجی که در مجاورت بندر از سمت جنوب به شمال انتشار دارند) با مشکلاتی مواجه است. در این تحقیق سعی بر آن است تا میزان اهمیت این مشکل و راهکارهای مقابله با آن مورد ارزیابی قرار  گیرد.

1-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

نفوذ امواج در برخی از مواقع  محدود سال  به درون حوضچه بندر سبب ایجاد تلاطم شده و بهره برداری از بندر و عملیات پهلو گیری و تخلیه و بارگیری را  برای برخی شناورها مختل می­سازد. در تحقیق حاضر راهکارهای مقابله با نفوذ امواج ناشی از باد سهیلی به داخل حوضچه بندر لنگه مطرح و مورد ارزیابی و مقایسه قرار میگیرد.

1-4- اهداف تحقیق

در این تحقیق راهکارهایی جهت جلوگیری از نفوذ طوفان سهیلی به درون حوضچه بررسی و ارائه می گردد که از نتایج آن در تکمیل  طرح توسعه بندر می توان استفاده نمود. همچنین از نتایج  انجام این پروژه اداره بندر لنگه و سازمان بنادر و دریانوردی می توانند جهت بهبود سرویس دهی حوضچه بندر به شناوران بهره بردار استفاده نمایند.همچنین برخی از بنادر جنوبی کشور بویژه استان هرمزگان با این مشکل روبرو و نتایج این پایان نامه میتواند برای آن بنادر مفید باشد.

1-5- روش تحقیق

ابتدا تمام داده های موج و باد در منطقه گردآوری می گردد. اطلاعات باد مستخرج از داده های سازمان هواشناسی و اطلاعات موج حاصل از مطالعات انجام شده توسط سازمان بنادر و دریانوردی می­باشد.  با بررسی و پردازش اطلاعات موجود خصوصیات اقلیم موج در محدوده بندر لنگه استخراج میگردد.

که در این تحقیق گلموج دهانه بندر از مطالعات مهندسین مشاور دراداره بنادر  بندر لنگه و همچنین مطالعات مانیتورینگ(شبیه سازی امواج دریای عمان و خلیج فارس) استان هرمزگان اخذ گردیده است.بدین ترتیب که بر روی محدوده مدل خلیج فارس و دریای عمان باد اعمال گردیده و امواج تولید شده اند.

گزینه های محتمل برای مقابله با نفوذ امواج ناشی از باد سهیلی به درون حوضچه بندر بررسی و ارائه خواهد گردید.

با استفاده از شبیه سازی ریاضی نفوذ امواج به کمک نرم افزار Mike 21-BW ارتفاع و میزان  وقوع امواج نفوذ یافته به درون حوضچه در مقابل اسکله ها محاسبه میگردد.

گزینه های محتمل در بند 2 از منظر کارآیی آنها در مسائل اجرایی و فنی  مورد مقایسه و  ارزیابی قرار خواهد گرفت.

1-6- فصول پایان نامه

این پایان نامه شامل فصول زیر می باشد:

فصل اول : کلیات تحقیق

در این فصل پس از بیان مقدمه، مسئله مورد بحث تحقیق طرح می گردد و اهمیت و ضرورت انجام تحقیق بیان می گردد. سپس اهداف نهایی و روش های اجرایی جهت حصول این اهداف مورد بحث قرار می گیرد.

فصل دوم : معرفی بندر لنگه

در این فصل مشخصات بندر لنگه بیان می شود و مختصری از تاریخچه، شرایط محیطی و طرح توسعه بندر آورده شده است.

فصل سوم : مرور ادبیات فنی

در این فصل به مرور سوابق  تحقیقاتی مرتبط قبلی پرداخته شده است.

فصل چهارم: روش مدلسازی

در این فصل ابتدا به مبانی نظری پرداخته و معادلات حاکم برمسئله آورده شده است، سپس مدل ریاضی مورد استفاده معرفی و چگونگی بکارگیری آن بیان می گردد. همچنین معیارهای آرامش حوضچه بندر گفته شده است.

فصل پنجم : نتایج مدلسازی

در این فصل نتایج حاصل از مدل سازی ارائه و بررسی گردیده است.

فصل ششم: بحث و نتیجه گیری

در فصل انتهایی نتیجه گیری از نتایج پایان نامه ارائه می گردد و پیشنهاداتی درجهت ارتقای این تحقیق آورده شده است.

   فصل دوم

معرفی بندر لنگه

2-1-مقدمه

بندرلنگه یا همان شهر مروارید که زمانی عروس بنادرایران خوانده می شد غبارهای انزوا را آرام آرام از چهره خود می زداید و رونقی دوباره می گیرد .این  بندر قدمتی دیرینه دارد , در زمان هخامنشیان از بنادر مهم و تجاری خلیج فارس بوده و ازآن به عنوان بندر گوگانا نام برده شده است . در زمان  زندیان براهمیت بازرگانی آن افزوده شد .

 غذای اصلی مردم را ماهی  تشکیل  داده  که از منابع مهم اقتصادی منطقه نیز   محسوب میگردد . ابزار کار صید اغلب قدیمی و سنتی است و از تور , قلاب و گرگور (قفس) استفاده میشود ولیکن شرایط مدرن در صید ماهی از طریق شیلات هم  مورد نظر است. پیش از این انواع مروارید با درخشندگی و الوان مختلف درآبهای بندرلنگه صید می شد که اینک با رکود مواجه شده است و از این جهت به این شهر نام مروارید هم اطلاق میگردد.

در حال حاضر که از مروارید های درشت ,کشاورزی و صنایع مدرن در بندرلنگه خبری نیست و مردم تنها ازطریق صیادی و تجارت امرار معاش می نمایند توسعه زیرساختهای مرتبط با اینگونه امور نیز مورد توجه قرار گرفته است.  بندرلنگه دارای پتانسیلهای اقتصادی زیادی است از قبیل معادن فراوان نیز می باشد.

 فاصله نزدیک تاکشورهای عربی حاشیه خلیج فارس نیز یک فرصت مغتنم برای این شهر فراهم نموده است که توسعه زیرساختهای بندری امکان استفاده از آن را محقق می سازد[15] .

2-2- تاریخچه و سابقه بندرلنگه

بندرلنگه بدلیل موقعیت مخصوص جغرافیایی , ازگذشته های دور بعنوان یک ایستگاه ترانزیتی بار و مسافر فعالیت می نموده است. در کتابهای متعدد که توسط منابع انگلیسی , هلندی و عرب در مورد بنادر خلیج فارس و فعالیتهای بندری آن چاپ شده به فعالیتها و موقعیت بندرلنگه اشاره شده است .

در ارتباط با ترابری زمینی , کامیونهای حامل کالا که بین استانهای فارس و اصفهان و همچنین درامتداد راه ساحلی جنوب کشورتردد می نمایند از بندرلنگه عبور می نمایند.در ترابری هوائی در حد فاصل سالهای 1330 الی 1346 فرودگاه بندرلنگه یک ایستگاه سازمانی فرود هواپیمائی DC-3 و CESNA پستی بوده است که در امتداد نوار ساحلی و هچنین حد فاصل شیراز – بندرعباس پرواز داشته و هم اکنون   پروازهای بین المللی  را در کارنامه خود دارد.

ازنظرترابری دریائی ، بندرلنگه بهترین پایانه لجستیکی برای جزایر ابوموسی , تنب بزرگ وتنب کوچک  بوده و دارای حداقل فاصله با شیخ نشینهای متفاوت امارات متحده عربی از جمله دبی و ابوظبی و شارجه است . ضمن آنکه دارای سابقه دیرینه قابل توجه ترابری مسافر و کالا ازاین بندر به کشورهای قطر , بحرین وکویت نیز می‌باشد.

ساختمان اولین بخش از تاسیسات موجود بندر شامل موج شکن و اسکله میانی T شکل در سال 1346 احداث گردید.20سال بعد در چهارچوب برنامه های طرح جامع بنادر کشور توسعه مرحله اول بندرلنگه با انجام یک مناقصه بین المللی منتج به احداث اسکله های غربی(درغرب اسکله میانی) , ترمینال مسافری و یک انبار سرپوشیده گردید.

 به موازات این اقدامات ساختمان گمرک و تعدادی از منازل مسکونی توسط سازمانهای ذیربط ساخته شد . دراین دوره (1366-1346) ازحوضچه بندرلنگه بعنوان پارکینگ شناورهای صیادی وموتور لنجها استفاده می شد و طبق آماری که در گزارش جلد11 طرح جامع بنادر کشور آمده , حداکثر ظرفیت شناور طراحی1000تن (Dead weight Tonnag)DWT، عمق آب در دهانه بندر 4 متر بوده و میزان واردات سالیانه حدود 3000-2000 تن و تناژ صادرات  بین  300 الی 500 تن بوده است. بغیر از شناورهای چوبی ( موتورلنج ) سالیانه بین 6 تا 10 فروند شناورهای فولادی شاملLanding Craft وبارج(Barge ) به این بندر در ارتباط با خدمات پشتیبانی صنعت نفت تردد نموده اند .

جدا از سوابق تاریخی و عملیاتی بشرح فوق , چند اتفاق مدیریتی , سیاسی ،اجتماعی بوقوع پیوست که یکباره موقعیت بندرلنگه را دگرگون نمود.

اگر چه طی دو دوره مطالعات طرح جامع بنادر کشور( دوره اول 1340-1336 ) توسطNEDECO  هلند و دوره دوم 1353-1350 توسط گروه همکاری FREDERIC R.HARRIS و شرکت دکترعلی ادیبی  به دولت ایران توصیه شده بود که فعالیتهای مربوط به کشتیهای بارو مسافر (Ferries)در جنوب کشور هر چه زودتر شروع شود لیکن بدلائل مختلف اینکار مهم عملی نشد تا سال1366 که به همت چند نفر مسئولان ذیربط  اقدامات اولیه صورت گرفته و علاوه بر موضوعات تجاری فعالیت مسافری هم آغاز  و از میان 4 ترمینال عملیاتی اولیه برای پهلوگیری شناورهای بارومسافر, بندرلنگه بعنوان یکی از آنها انتخاب شد که هر هفته مرتباَ شناورهای مذکور بین دبی و جزایر ازجمله جزیره کیش تردد نموده و اقدام به حمل بار و مسافر می نمایند .

این فعالیت باعث شد که تناژ ترافیک کالا از افزایش قابل توجهی برخوردار شده و مساحت حوضچه , محوطه های عملیاتی و طول پهلوگیری با کمبود روبرو شود.در نتیجه این اتفاقات در سال1371سازمان بنادر و دریانوردی طرح توسعه مرحله دوم بندرلنگه رادردستورکارخود قرار داد که که با توجه به تقسیم وظایف اجرائی در نهاد های مختلف وقت طرح توسعه به معاونت ساخت و توسعه بنادر و فرودگاهها انتقال و

 انجام یافت .

در چهارچوب طرح مرحله دوم توسعه , موج شکن جدید فراساحلی و احداث اسکله های جدید درشرق حوضچه وتوسعه محوطه های عملیاتی اجرا و تکمیل شد . همینطور ,لایروبی حوضچه بندر لنگه تا عمق 5/5-متر نیز انجام گردید تا کشتیهای تا ظرفیت 2000تن بتوانند به داخل حوضچه تردد نمایند .

پس از فروپاشی شوروی سابق در سال1990  وگذشت چند سال بعد از آن ,رابطه تجاری کشورهای CIS و کشورهای عربی حاشیه خلیج فارس مخصوصا امارات متحده عربی شروع و از سطح بالائی برخوردار شده است . بندرلنگه بعلت موقعیت مخصوص خود و ارتباط آن با شبکه جاده های کشور و داشتن کمترین فاصله دریائی تا دبی از شرایط ممتازی برخوردار شده است طی هفته، چندین بار شناورهای بار و مسافر و کالاهای متفرقه و در بعضی مواقع کانتینری را  بنادر و  کشورهای  مرتبط  را  به بندرلنگه حمل می نمایند که پس ازورود وتکمیل تشریفات گمرکی این محموله ها توسط کامیونها به کشورهای مذکور حمل می گردد. بنابراین وضعیت بندرلنگه از یک بندرمحلی به یک بندر ترانزیتی حائز بهترین شرایط عملیاتی تغییر یافته است.  

لذاتاکید میگردد که باید اقداماتی در جهت اصلاح و توسعه حوضچه بندرلنگه بعمل آید که منجر به برنامه ریزی برای تهیه طرح توسعه  خواهد شد.

Numerical simulation of the alternatives of Lengeh harbor tranquility against waves generated by Soheili Wind (from South East direction)

Abstract

LENGEH port due its special geographical location has been historically operating as a cargo transit and passenger terminal. This active role of has increased the expectations from this Port in recent years, so its development plan has been implemented. Port authorities are envisaging to harbor  larger vessels in the development plan. As the first phase of the development planthe elongation of the eastern breakwater has resulted in a 28-hectare basin area which enables the Port to accept ships up to 7 to 10,000 DWT in the near future. The large number of traditional vessels   using this Port results a very crowded basin and lack of adequate space for their operation. In the development plan the layout of the breakwaters are so that they can provide 99%calmness for port operation. However, during the southerly waves (called Soheily) which has a very low occurrence in the region, wave can penetrate into the basin and cause disorder in port operation.  The aim of this study is to investigate the alternatives for mitigating wave peneteration into the harbor by Soheily wave. This has been achieved by numerical simulatipon of waves using the BW module of Mike 21 software package. The best alternative is chosen via technical and constructional advantages.