نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی دریا،دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

هنگامی که امواج به سازه های دریایی یا سواحل شیبدار برخورد می‌کنند بخشی از موج انعکاس یافته و در جهت مخالف موج ورودی انتشار می‌یابد. امواج انعکاسی باعث افزایش سرعت آب در جلوی سازه شده یا ممکن است به فاصله‌ های نزدیک منتشر شوند و ایجاد آشفتگی در بخش آرام آب کنند. در بسیاری از مطالعات آزمایشگاهی لازم است در اندازه‌گیریها، امواج به امواج تابشی و انعکاسی مجزا گردند زیرا پاسخ مدل با پارامترهای موج تابشی مرتبط است. در فلوم موج در اثر انعکاس چندگانه قطار موجها ناشی از انعکاس دوباره توسط سازه مدل، ساحل شیبدار و پارو موجساز، سیستم پیچیده‌ای از امواج ترکیبی بوجود می‌آیند. لذا روشهای مختلف آنالیز در طی چند دهه اخیر برای اندازه‌گیری ضریب انعکاس در فلوم های موج آزمایشگاهی گسترش یافته است. در این تحقیق مطالعات آزمایشگاهی دوبعدی در فلوم موج برای بدست آوردن پارامترهای امواج تابشی و انعکاسی امواج منظم و نامنظم انجام شد. اندازه گیریها با روش دو و سه سنسور صورت گرفت و روشها با هم مقایسه شدند. همچنین، تاثیر بعضی از پارامترها مانند ارتفاع موج و نفوذپذیری و شیب ساحل بررسی شد. تاثیر ارتفاع موج تابشی، فرکانس موج تابشی، ضریب γ در طیف جانسواپ، شیب ساحل و نفوذ پذیر ی ساحل، بر ضریب انعکاس مورد بررسی قرار گرفت و سرانجام ساحل بهینه برای کاهش میزان ضریب انعکاس پیشنهاد گردید. نتایج تحقیق نشان داد که در فلومهای کوتاه، ساحل فلزی نفوذ‌پذیر با زاویه 30 تا 45 درجه حداقل انعکاس موج را دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Determination of optimal rubble mound beach to minimize wave reflection using Analytical and Laboratory methods

نویسندگان [English]

  • M.J Ketabdari 1
  • elham Shirafkan 2

2 Amirkabir University of Technology

چکیده [English]

As water waves attack marine structures or sloping beaches a part of wave reflects and propagates in the opposite direction of incoming waves. Reflected waves cause increased agitation of the water in front of the structure or they may propagate some distances to become a source of disturbance in a calm area of water. In many laboratory studies it is necessary to separate the measured wave train into components of incident and reflected waves, so that the model response can be related to the parameters of the incident wave field. In a wave flume a complicated multi-reflection system of wave trains is formed as waves are reflected and re-reflected by the model structure, sloping beach and wave paddle. Some methods of analysis have been developed for determination of the reflection coefficient in laboratory wave flumes. A 2D experimental study in the wave flume was carried out to achieve parameters of incident and reflected waves for both regular and irregular waves. The measurement was carried out by a set of two and three probes comparing two different methods. Furthermore, influence of some parameters such as wave heights, beach porosity and its slope was investigated. The impact of incident wave height and frequency, γ coefficient in the JONSWAP spectrum, beach slope and its permeability on reflection were surveyed in detail. Finally optimum beach to cause minimum wave reflection was offered. The results showed that in the short flume, permeable metal beach at an angle of 30 to 45 have the minimum reflection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Beach Slope
  • Beach Permeability
  • Regular and Irregular Waves
  • physical model
  • wave reflection

[1] Goda, Y., Suzuki, Y. “Estimation of Incident and Reflected Waves in Random Waves”. Proc. Int. 15th Conf. on Coastal Engineering, ASCE, New York, pp. 828-845. 1976.

[2] Mansard, E.P.D., Funke, E.R. “The Measurement of Incident and Reflected Spectra Using a Least Squares Method”. Proc. Int. 17th Conf. on Coastal Engineering, ASCE, pp. 154-172, 1980.

[3] Tatavarti, R.V., Huntley, D.A., Bowen, A.J. “Incoming and Outgoing Wave Interactions on Beaches”. Proc. Int. 21st Conf. on Coastal Engineering, ASCE, pp. 136-150, 1988.

[4] Kubota, S., Mizuguchi, M., and Takezawa, M. “Reflection from Swash Zone on Natural Beaches”, Proceedings of the 22nd Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers, Vol. 1, pp. 570-583, 1990.

[5] Walton, T. L., “Wave Reflection from Natural Beaches”, Ocean Engineering, Vol. 19, No. 3, pp. 239-258, 1992.

[6]Hughes, S. A., “Laboratory Wave Reflection Analysis Using Co Located Gages”, Coastal Engineering, Vol. 20, pp. 223-247, 1993.

[7] Frigaard, P., Brorsen, M., “A Time Domain Method for Separating Incident and Reflected Irregular Waves”. Coastal Eng. Vol. 24, pp. 205–215, 1995.

[8] Baldock, T.E., Simminds, J.M., “Separation of Incident and Reflected Waves over Sloping Bathymetry”. Coastal Engineering. Vol. 38, pp. 167–176, 1999.

[9] Suh, K. D., Park, W. S., Park, S. P., “Separation of Incident and Reflected Waves in Wave-Current Flumes”. Coastal Engineering. Vol. 43, pp.149-159, 2001.

[10] Zhu, S., Chwang, A. T., “Estimation of Laboratory Wave Reflection by a Transfer Function Method”. J. Engineering Mechanics. 2001.

[11] Cang, H. K., Hsu, T. W., “A Two-Point Method For Estimating Wave Reflection Over a Sloping Beach”. Ocean Engineering. Vol. 30, pp.1833-1847, 2003.

[12] Ozeren, Y., Experimental and Numerical Investigations of Floating Breakwater  Performance, Ph.D Thesis, the University of Mississippi. USA, 2009.

[13] Dean, R.G., Dalrymple, R.A., “Water Wave Mechanics for Engineers and Scientist”, World Scientific publisher, London, pp. 211-221, 1991.

 [14] Zanuttigh, B., Van der Meer, J. W., “Wave Reflection from Coastal Structures in Design Conditions”. Coastal Engineering, Vol. 55, pp. 771-779, 2008.