نویسندگان
1 گروه مهندسی آب دانشگاه شهرکرد
2 استاد/دانشگاه شهرکرد
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Given the impact of vegetation on waves and turbulence, which significantly affects beaches, however, the impact of different densities on energy reduction and attenuation has not yet been well understood. In this paper, the effects of different characteristics of vegetation, density, distances and type of arrangement on power reduction and wave damping are investigated. Accordingly, as the density increases (increasing the coverage line and decreasing the distance), more force (62.38% in the most dense state) was obtained from the waves.The rate of absorbed force as drag of vegetation called dimensionless parameter Ft, was augmented by increasing the wave height in both the rectangular and triangular layouts. As the density increases and the number of force coatings increases, the Ft ratio became greater than one. Higher coverage densities result in smaller wave Transmition coefficient and lower wave height. The reduction in wave height is not linearly, its related to vegetation density. As the vegetation density increases from 32 to 66, the wave height decreases by 20% after the cover. According to the achieved diagrams, the difference between altered and non-coverage densities was significant for the highest wave height (wave 12) and was negligible for waves 6 and 9.
کلیدواژه‌ها [English]
سواحل یکی از مهمترین منابع طبیعی هستند و زمانیکه فرایند نگهداری آنها دشوار، پرهزینه و غیر ممکن باشد، از بین میروند. پیشگیری فرسایش خطوط ساحلی نیاز به درک حرکت موج، هیدرودینامیک، مورفولوژی ساحل، حرکت رسوبات ساحل و تأثیر پوشش گیاهی در مجاورت ساحل دارد. تا همین اواخر، حفاظت از ساحل معمولاً درگیر ساخت سازههای سخت مانند اسکلهها و موج شکنها برای از بین بردن و بازتاب انرژی موج بود. این روشها انتقال رسوب منطقه را مختل میکنند و در نزدیکی رودخانه هیدرودینامیک و الگوهای جریان را تغییر میدهند. جدیدترین روشهای مهندسی ساحل، تمرکز بیشتر روی سیستمهایی است که کمتر باعث ایجاد اخلال در زیست بومهای ساحلی میشوند، مانند پوشش گیاهی، که از ساحل محافظت میکند و یک زیستگاه طبیعی برای بسیاری از گونههای مختلف مانند ماهی، دوزیستان، حشرات و پرندگان فراهم میکند. تالابها یکی از پرمصرفترین زیست بومهای جهان هستند با منابع طبیعی با ارزش که مزایای مهمی را به مردم و محیط زیست ارائه میدهند. پوشش گیاهی به تنظیم سطح آب، بهبود کیفیت آب، کاهش خسارات سیل و طوفان کمک میکند. علاوه بر این، پوشش گیاهی بطور مستقیم از
طریق ریشه دوام خطوط ساحلی را افزایش میدهد و سیستمهای ذخیره سازی ماسه بادی را تقویت میکند (دین 1978). حفاظت از سواحل در مقابل امواج یکی از مباحث اصلی در مهندسی سواحل است. بهطور کلی مکانیسمهای مقابله با امواج، شامل جلوگیری از ورود امواج به منطقه مورد نظر، از طریق انعکاس آنها بهسمت دریا، مستهلک نمودن انرژی از طریق ایجاد شکست در موج و ایجاد آشفتگی و استهلاک انرژی جریان ضمن عبور از یک سازه متخلخل میباشد. اما یکی از راههای اقتصادی مقابله با اثر مخرب امواج دریا بر بدنه ساحل و تأسیسات موجود در آن، کاشت درخت و پوشش گیاهی در حاشیه ساحل بهطول چند ده متر که اصطلاحا کمربند سبز نامیده میشود، میباشد که کمتر مورد توجه قرار گرفته شده است. پوشش گیاهی میتواند موجب استهلاک انرژی و کاهش اثرات مخرب امواج شده و بهصورت یک محیط متخلخل جایگزین موجشکنهای سازهای گردد (قنبری عدیوی و همکاران 2014). اسـتون و شـن (۲۰۰۲) بـه بررسـی آزمایشگاهی هیدرولیک جریـان در یـک کانـال روبـاز بـا موانع اسـتوانهای پرداختنـد. مطالعـه آزمایشـگاهی شـامل تعـداد زیـادی آزمـایش بـا موانـع اسـتوانهای مسـتغرق و غیرمستغرق در ابعاد و تراکمهای مختلف بود. نتایج نشان داد مقاومت جریان با عمق جریان، تراکم، ارتفـاع و قطـر پایهها تغییر مییابد.
جوردانوا و جیمز (۲۰۰۳) بهطور آزمایشگاهی حرکت بار کف را در یک فلوم پوشیده شـده بـا پوشـش گیـاهی بـهصورت میلههای فلزی صلب غیـر مسـتغرق بـا چیـدمان شطرنجی مورد مطالعه قرار دادند. آنها تنش برشی کف را با استفاده از معادله ممنتم در جریان یکنواخت و با کاسـتن نیروی کششی ناشی از المانهـای گیـاهی از نیـروی کـل جریان محاسبه کردند. یانگ و همکاران (۲۰۰۷) به بررسـی الگوی جریان در مقطع مرکب با دشتهـای سـیلابی کـه دارای پوشش گیاهی میباشند، پرداختند. آنها سه پوشش گیاهی علف، بوته و درخت را مورد آزمایش قـرار دادنـد. در مورد پوشش گیاهی درخت در دشت سیلابی، از موانع استوانهای استفاده شد. نتایج تحقیقات این محققان نشان میدهد که حضور هر سه نوع پوشش گیاهی منجر به کاهش سرعت جریان در دشت سیلابی میشود. در حضور پوشش گیاهی، گرادیان عرضی سرعت جریان در سیلابدشت و همچنین تنش برشی ظاهری در سطح مشترک کانال اصلی و سیلابدشت افزایش مییابد. رز و همکاران (۲۰۱۴) مجموعهای از آزمایشها را در جهت مطالعه اثر پوشش گیاهی مستغرق روی انتقال رسوب، در حضور موج انجام دادند. در این آزمایشها از سه مدل گیاهی سخت، انعطافپذیر و گیاه واقعی، شش فرکانس موج و چهار تراکم پوشش گیاهی استفاده شده است. هدف آنها برقراری رابطهای بین انرژی جنبشی، تنش برشی و انتقال رسوب در تراکمهای مختلف پوشش گیاهی بود. با توجه به نتایج آنها در چگالی بالای پوشش گیاهی و فرکانس بالاتر، انتقال رسوب کاهش یافته است
لو و همکاران (2018) به مطالعه آزمایشگاهی تأثیر پوشش گیاهی صلب برامواج و فعل و انفعالات جریان ناشی از امواج پرداختند. آنها از استوانههایی چوبی به قطر 8 میلیمتر برای شبیهسازی پوشش گیاهی استفاده کردند. به این نتیجه رسیدند که برای امواج منظم با افزایش تراکم پوشش گیاهی ضریب انتقال موج کوچکتر میشود و ارتفاع موج افزایش مییابد. همچنین تحت تاثیر پوشش گیاهی متراکم میانگین سرعت جریان موج پایینتر از بدون پوشش است.
هو و همکاران (2018) به بررسی آزمایشگاهی ساختار جریان و الگوی انتقال رسوب در پایین دست پوشش گیاهی پرداختند. آزمایشها را در دو حالت با و بدون پوشش گیاهی منعطف انجام دادند. از نتایج این پژوهش ملاحظه گردید که با کاهش سرعت جریان رسوبگذاری افزایش یافته است.
طلوعی و همکاران (2019) به بررسی تجربی جریان آشفته در سطوح صلب و انعطافپذیر پرداختند. نتایج نشان داد که اندازهگیری میدان جریان آشفته و زبری سیستماتیک نشان میدهد که انرژی جریان در یک المان از سطح انعطافپذیر کمتر از سطح صلب است. قنبری عدیوی و همکاران (2015) به مطالعه آزمایشگاهی اثر کمربند سبز ساحلی بر میرایی امواج دریا پرداختند. برای شبیه سازی درختان از ساقههای پلاستیکی بدون انعطاف به قطر 5/1 سانتیمتر استفاده کردند. به این نتیجه رسیدند که کمربند سبز در میرایی امواج از طریق جذب نیروی امواج در قالب نیروی درگ بر روی درختان، تأثیر به سزایی داشته است.
باتوجه به اینکه تحقیقات انجام شده در این زمینه قابل توجه نبوده و نیازمند تحقیقات بیشتری جهت بررسی پارامترهای مؤثر پوشش گیاهی بر کاهش اثرات مخرب امواج میباشد. از طرفی بیشتر این مطالعات بر میرایی امواج تمرکز داشته و اندازهگیری نیروی جذب شده از امواج توسط پوشش درختی بدلیل محدودیت امکانات آزمایشگاهی، کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در اینجا با استفاده از روش اندازهگیری مستقیم نیرو، اقدام به ثبت نیروهای جذب شده از امواج توسط پوشش درختی گردید. برای این منظور در این پژوهش، سازه ساحلی متحرکی طراحی و به کار گرفته شد که مکانیسم اندازه گیری نیرو به کمک این صفحه متحرک در بخش مواد و روشها شرح داده شده است. بهطورکلی در مطالعه حاضر به تأثیر پوشش گیاهی صلب بر میزان نیروی جذب شده از امواج بلند در سواحل پرداخته شده است. پارامترهای هیدرودینامیکی بررسی شده در 15 تراکم پوشش گیاهی و یک حالت فاقد پوشش(شاهد)، 3 ارتفاع موج ورودی و دو چیدمان مثلثی و مستطیلی انجام شده است.
)