مطالعه ی اثر تغییر ارتفاع پوشش گیاهی با چیدمان منظم بر میرایی امواج با استفاده از مدل عددی Flow-3D

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های هیدرولیکی دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران

2 گروه عمران سازه های دریایی دانشکده مهندسی دریا دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

3 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

4 کارشناس مطالعات، شرکت مهندسین مشاور آب و انرژی اروند، اهواز، ایران.

چکیده

توسعه ی امواج آب از میان پوشش گیاهی مستغرق و غیر مستغرق با از دست دادن انرژی از طریق نیروی مقاوتی ناشی از پوشش گیاهی، و در نتیجه همراه با کم شدن ارتفاع امواج می‌باشد. میرایی موج توسط پوشش گیاهی تابعی از ویژگی های پوشش مانند هندسه و ساختار، نسبت استغراق، تراکم، سختی، و آرایش مکانی و همچنین شرایط موج مانند ارتفاع موج ورودی، مدت، و جهت موج می‌باشد. در پژوهش حاضر، اثر چیدمان هندسی پوشش گیاهی با ارتفاع متغییر بر میرایی امواج با استفاده از مدل عددی Flow 3D، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور کانالی با طول cm480 و عرض cm8/10 که پیشتر توسط Wu and Cox (2015) برای مطالعه اثر تراکم گیاهان با ارتفاع متغییر بر میرایی امواج مورد استفاده قرار گرفته است، مدل می‌شود و نحوه ی عملکرد سه چیدمان شامل چیدمان بلند به کوتاه، چیدمان کوتاه به بلند و چیدمان زیگزاگ، تحت چهار موج متفاوت که همگی از نوع امواج خطی می‌باشند مورد برسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که در این پژوهش، ارتفاع موج به عنوان شاخص میرایی در نظر گرفته می شود. نتایج بدست آمده بر اساس اندازه‌گیری ارتفاع امواج در چهار نقطه‌ی متفاوت در طول کانال نشان می‌دهند که رفتار امواج در برخورد با چیدمان‌های متفاوت، از الگوی ثابتی تبعیت می کند و نیز تغییر در هندسه پوشش گیاهی می تواند تا حد زیادی منجر به افزایش میرایی امواج شود. نتایج نشان می‌دهد که تغییر در چیدمان ارتفاعی می‌تواند باعث تغییر در میرایی تا 1/7% شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of the Effect of Changing the Elevation of Vegetation With regular layout on Wave Reduction Using Flow-3D Numerical Model

نویسندگان [English]

  • Seyed Ahmad Ghaheri Nejad 1
  • Mehdi Behdarvandi Askar 2
  • Mohammad Ansari Ghojghar 3
  • Ehsan Parsi 4
1 Master's Degree in Engineering, Coastal, Ports & Marine Structures _ Khorramshahr University of Marine Science and Technology
2 Department of Offshore Structures, Faculty of Marine Engineering, Khorramshahr University of Marine Science and Technology
3 Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
4 Study Expert, Arvand Water and Energy Consulting Engineers Company, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

The development of water waves through submerged and non-submerged vegetation is accompanied by a loss of energy through the resistive force of the vegetation, resulting in a decrease in wave height. Wave damping by vegetation is a function of cover characteristics such as geometry and structure, immersion ratio, density, hardness, and spatial arrangement, as well as wave conditions such as input wave height, duration, and wave direction. In the present study, the effect of geometric arrangement of vegetation with variable height on wave damping has been investigated using the Flow 3D numerical model. For this purpose, a channel with a length of 480 cm and a width of 10.8 cm, which has been previously used by Cox and Wu (2015) to study the effect of plant density with variable height on wave damping, is modeled. The operation of the three arrangements, including long to short arrangement, short to long arrangement, and zigzag arrangement, is examined under four different waves, all of which are linear waves. It should be noted that in this study, wave height is considered as an damping index. The results obtained by measuring the height of the waves at four different points along the channel show that the behavior of the waves in dealing with different arrangements follows a fixed pattern and also changes in the geometry of the vegetation can greatly lead to Increase the damping of the waves. The results show that a change in height arrangement can cause a change in damping of up to 7.1%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Green belt
  • Wave
  • geometric layout
  • Vegetation
خلیلی نفت­چالی، آ. خزیمه­نژاد، ح. اکبرپور، ا. ورجاوند، پ. 1394. بررسی آزمایشگاهی تأثیر تراکم پوشش گیاهی بر مشخصه‌های جریان غلیظ. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 9 (1): 95-83.
زارعی، م. فتحی­مقدم، م. داوودی، ل. 1395. بررسی اثر پوشش گیاهی ساحلی بر میرایی نیروی مخرب امواج منفرد ناشکنا در سواحل شیبدار. نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران. 7 (26): 75-62.
گرمئی، ا. امامی، ح. خراسانی، ر. 1396. اثر تراکم سه نوع پوشش گیاهی بر میزان رواناب و رسوب در حاشیه شهر مشهد. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 11 (1): 20-11.
فضلی، س. نور، ح. 1396. شبیه‌سازی و ارزیابی اثر سناریوهای مختلف درصد پوشش گیاهی بر فرسایش خاک. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 11 (4): 571-562.
قنبری عدیوی، ا. فتحی مقدم، م. 1393. مروری بر تحقیقات استهلاک و میرایی امواج دریا از طریق پوشش گیاهی ساحلی. فصلنامه علوم و فناوری دریا. 18 (70): 62-54.
معتمدی­نژاد، ع. فتحی­مقدم، م. زارعی، م. 1394. بررسی آزمایشگاهی اثر پوشش گیاهی ساحلی بر کاهش نیروی امواج شکنا. دهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه. دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
میرزاخانی، گ. قنبری عدیوی، ا. فتاحی­نافچی، ر. 1398. میرایی موج توسط پوشش گیاهی صلب در سواحل. دومین همایش ملی مدیریت منابع طبیعی با محوریت آب، سیل و محیط زیست. دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران.
Asano, T. S. Sutsui, T. and Sakai.T. 1988. Wave damping characteristics due to seaweed. Proceedings of the 35th Coastal Engineering Conference in Japan. JSCE. 138-142 (in Japanese).
Asano, T., Deguchi, H. and N. Kobayashi. 1992. Interactions between water waves and vegetation. Proceedings of the 23rd International Conference on Coastal Engineering. ASCE. 2710-2723.
Augustin, L.N., Irish, J.L. and Lynett, P. 2009. Laboratory and numerical studies of wave damping by emergent and nearemergent wetland vegetation. Coastal Engineering. 56(3): 332-340.
Cavallaro L., Re, C.L., Paratore, G., Viviano, A. and Foti, E.  2010. Response of Posidonia oceanic to wave motion in shallowwaters: Preliminary experimental results. Proceedings of the 32nd International Conference on Coastal Engineering. Coastal Engineering Research Council. 1-10.
Cook, H.L. and Campbell, F.B. 1939. Characteristics of some meadow strip vegetation. Agricultural Engineering. 20:345-348.
Cooper, N.J. 2005. Wave dissipation across intertidal surfaces in the Wash Tidal inlet, Eastern England. Journal of Coastal Research. 21(1): 28-40.
Dean, R.G. 1979. Effects of vegetation on shoreline erosional processes. Wetland Function and Values: The State of Our Understanding. 1: 415-426.
Dean, R.G., and Dalrymple, R.A. 1991. Water Wave Mechanics for Engineers and Scientist. World Scientific Publishing.Singapore.
Dubi, A. 1995. Damping of water waves by submerged vegetation: A case study on Laminaria hyperborea. PhD thesis. University of Trondheim, the Norwegian Institute of Technology, Trondheim, Norway.
Fathi Moghadam, M., Drikundi, K.h., Masjidi, A. and M. 2012. Investigation of the Effect of Vegetation Density and Flexibility on Roughness Coefficients in Riverside and Flood Plains, Iranian Water Resources Research Quarterly, Year 8, Issue 2, Fall 91.
Fathi Moghadam, M. and Zaraei, M. 2016. Investigation of the Effect of Coastal Vegetation on the Damping of Destructive Force of Unbreakable Individual Waves on Shabidar Coasts, Journal of Irrigation and Water Engineering, Year 7, No. 26.
Furukawa, K., Wolanski, E. and Mueller, H. 1997. Currents and sediment transport in mangrove forests. Estuar Coast Shelf Sci 44:301–310.
Harada, K. and Imamura, F. 2006. Experimental study on the resistance by mangrove under unsteady flow, Proc. Congress. Asian and Pacific Coastal Engineering Dalia, 984-975.
Jellilund, R., M. Zeid Ali, L. Nouri Hindi and M. 2012. Investigating the advantages and disadvantages of protection and organization of beaches with vegetation against morphological changes, Fifth National Conference and Specialized Environment Exhibition, 90.
Journal 629, Guide to the Design and Implementation of a Coastal Protection Structure.
Kongko, W. 2004. Study on tsunami energy dissipation in mangrove forest, Master Thesis Report, wate University, Japan, 43 pages.
Kutija, V. and Erduran, K. S. 2003. Quasi-three-dimensional numerical model for flow through flexible, rigid, submerged and non-sub merged vegetation. Journal of Hydro informatics. 35(3): 189-202.
Li, R.M. and Shen, H.W. 1973. Effect of tall vegetations on flow and sediment. Journal of the Hydraulics Division, ASCE. 99(5):739-814.
Wu, W.C. and Cox, D, T. 2015. Effects of Vertical Variation in Vegetation Density on Wave Attenuation. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering. Volume 142 Issue 2.