نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران آب (سواحل و بنادر)، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استادیار گروه مهندسی ژئوتکنیک و آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

3 دکتری مهندسی سواحل و بنادر، شرکت مهندسین مشاور پویا طرح پارس

چکیده

با توجه به توسعه روزافزون استفاده از موج‌شکن‌های توده سنگی در محیط‌های دریایی، طراحی آرمور این موج‌شکن‌ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. اما مکانیزم خرابی این موج‌شکن‌ها بسیار پیچیده بوده است و عدم قطعیت‌های زیادی در برآورد پارامترهای تعیین اندازه سنگ وجود دارند. عدم قطعیت‌های ذاتی موجود در این پارامترها باعث می‌گردد تا نیاز به مطالعه جدی برای اطمینان از پایداری موج‌شکن حاصل گردد. در تحقیق حاضر، بعد از بررسی موارد مختلف عدم قطعیت‌ پارمترهای موثر بر پایداری آرمور، طراحی آن به صورت احتمالاتی و بر اساس تحلیل قابلیت اطمینان مورد توجه قرار می‌گیرد. بر این اساس، پس از ارزیابی عدم قطعیت‌ موجود در پارامترهای هیدرودینامیکی و سازه‌ای، اقدام به طراحی آرمور سنگی در بندر نوشهر به عنوان مطالعه موردی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که داده های وزن آرمور طراحی از یک توزیع لوگ نرمال پیروی می کند. با استفاده از داده های این توزیع مشخص می‌شود که احتمال پایداری آرموری با وزن 13000 کیلوگرم در صورتی که طوفان 50 سال در محل موج شکل بندر نوشهر رخ دهد، در حدود 95 درصد است

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design of rubble mound breakwater’s stability based on reliability analysis and risk assessment- Case study: Noshahr Port

نویسندگان [English]

  • M Bali 1
  • M Karimaei Tabarestani 2
  • M Jandaghi 3

2 Geotechnic and Water Eng. Group, Dep. of Civil Eng., Shahid Rajaee teacher Training University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Stability of the rubble mound breakwater is a very important issue in coastal and ocean engineering. It can be determined by stability number which depends on sea state and structural parameters. However, there are a lot of uncertainly in determining stability number. These uncertainties suggest that reliability analysis should be carried out for armour stones stability to ensure a desirable level of safety for breakwater. In the present study, a probabilistic framework was developed for estimating the stable armour weight placed on a rubble mound breakwater. By using this method, with a particular reliability level or expected risk, armour weight can be calculated. It is therefore, possible for design engineers to decide on the armour weight based on economical and/or construction restrictions. Application of this method was illustrated in Noshar port’s breakwater as a typical case study. The analysis yielded an almost Lognormal distribution for the armour weight. Consequently, armour weight can be assessed by analyzing the distribution based on the required reliability level. Results showed that, to get about 95% reliability, 13000 Kg weight stones must be placed at the breakwater.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rubble Mound Breakwater
  • Armour weight
  • Uncertainties
  • Risk Assessment
  • Reliability analysis

[1] Hudson, R.Y., "Design of quarry stone cover layer for rubble mound breakwaters." Research Report No. 2-2, Waterways Experiment Station, Coastal Engineering Research Centre, Vicksburg, MS. 1958.

 

[2] Van der Meer, J.W., "Rock slopes and gravel beaches under wave attack", PhD Thesis, Delft University of Technology, Delft, the Netherlands. 1988.

 

[3] Etemad-Shahidi, A., Bali, M., "Stability of rubble-mound breakwater using H50 wave height parameter", Coast. Eng., 59, 38-45. 2011.

 

[4] قدیمی, پرویز, کلاهدوزان, مرتضی, بالی, میثم. 'بررسی اثر عمق آب در پایداری موج‌شکن توده سنگی', فصلنامه علمی - پژوهشی دریا فنون،3(2)،73-82. 1395

 

[5] Nowak A.S. and Collins K.R., Reliability of Structures, McGraw Hill, Singapore. 2000.

 

[6] Johnson P. A. and Dock D. A., Probabilistic Bridge Scour Estimates, Journal of Hydraulic Engineering, 124(7), pp750-754. 1998.

[7] Yanmaz A.M., and Ustun, I., “Generalized Reliability Model for Local Scour around Bridge Piers of Various Shapes.”,Journal of Engineering and Environmental Sciences, the Scientific and Technical Research Council of Turkey, 25(6), pp 687-698. 2001.

 

[8] Muzzammil, M., Siddiqui, N. A., “A reliability-based assessment of bridge pier scour in non-uniform sediments”, Journal of Hydraulic research, 47(3), pp 372-380. 2012.

 

[9] Salamatian, S. A., Zarrati, A. R., and Banazadeh, M., “Assessment of bridge safety due to scour by Bayesian network”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Water Management, 136(8) pp 341-350. 2013.

 

[10] کریمایی طبرستانی، م. و زراتی، ا ، “طراحی سنگچین در اطراف پایه­های پل بر اساس آنالیز قابلیت اطمینان و تحلیل ریسک- مطالعه موردی پل بونر"، هشتمین کنگره ملی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران، 17 و 18 اردیبهشت. 1393.

 

[11] کریمایی طبرستانی، م. و روشن، ر. “کاربرد آنالیز قابلیت اطمینان و تحلیل ریسک در طراحی سنگچین جهت حفاظت از بستر رودخانه در محل پایه­های پل" دهمین کنگره بین‌المللی مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران، 15 تا 17 اردیبهشت، 1394.

 

[12] کریمایی طبرستانی، م. ، سلامتیان، ا و روشن، ر. “طراحی سنگچین در پایین­دست حوضچه آرامش بر اساس آنالیز قابلیت اطمینان و تحلیل ریسک- مطالعه موردی بند انحرافی کن "، چهاردهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران، 20 تا 22 آبان، 1394.

 

[13] M.L. Ko,c, C.E. Balas, “Reliability analysis of a rubble mound breakwater using the theory of fuzzy random variables”, Appl. Ocean Res. 39 83–88, 2013.

 

[14] Revell DL, Battalio R, Spear B, Ruggiero P, Vandever J, “A methodology for predicting future coastal hazards due to sea level rise on the California Coast”, Clim Change 109:251–276, 2011.

 

[15] Sánchez-Arcilla A, Mösso C, Sierra JP, Mestres M, Harzallah A, Senouci M, El Raey M, “Climate drivers of potential hazards in Mediterranean coasts”, Reg Environ Change 11:617–636, 2011.

 

[16] Torresan S, Critto A, Rizzi J, Marcomini A. “Assessment of coastal vulnerability to climate change hazards at the regional scale: the case study of the North Adriatic Sea. Nat Hazards”, Earth Syst Sci 12:2347–2368. 2012.

 

 [17] Monioudi IN, Karditsa A, Chatzipavlis A, Alexandrakis G, Andreadis OP, Velegrakis AF, Poulos SE, Ghionis G, Petrakis S, Sifnioti D, Hasiotis T, Lipakis M, Kampanis N, Karambas T, Marinos E. “Assessment of vulnerability of the eastern Cretan beaches (Greece) to sea level rise”, Reg Environ Change, 2015.

 

[18] Chini N, Stansby PK, “Extreme values of coastal wave overtopping accounting for climate change and sea level rise”, Coast Eng 65:27-37. 2012.

 

 [19] Isobe M., “Impact of global warming on coastal structures in shallow water”, Ocean Eng 71:51-57, 2013.

.

[20] Lee C-E, Kim S-W, Park D-H, Suh K-D, “Risk assessment of wave run-up height and armor stability of inclined coastal structures subject to long-term sea level rise”, Ocean Eng 71:130-136, 2013.

 

[21] Burcharth HF, Andersen TL, Lara JL, “Upgrade of coastal defence structures against increased loadings caused by climate change: A first methodological approach”, Coast Eng 87:112-121, 2014.

 

[22] Reynolds MH, Berkowits P, Coutrot KN, Krause CM (eds), “Predicting sea-level rise vulnerability of terrestrial habit and wildlife of the Northwestern Hawaiian Islands”, U.S.  Geological Survey Open-File Report 2012-1182, 2012.

 

 [23] Kane HH, Fletcher CH, Frazer LN, Barbee MM, “Critical elevation levels for flooding due to sealevel rise in Hawaii”, Reg Environ Change, 2015.

 

[24] Hallegatte S, Ranger N, Mestre O, Dumas P, Corfee-Morlot J, Herweijer C, Wood RM. “Assessing climate change impacts, sea level rise and storm surge risk in port cities: a case studyon Copenhagen”, Clim Change 104:113-137, 2011.

 

[25] Paudel Y, Botzen WJW, Aerts JCJH, “Influence of climate change and socio-economic development on catastrophe insurance: a case study of flood risk scenarios in the Netherlands”, Reg Environ Change, 2015.

 

 [26] Halder, A., and Mahadevan, S. “Probability, Reliability and Statistical Methods in Engineering Design.” John Wiley & Son, P: 161, New York, 2000.

[27] گزارش میانکار مطالعات مرحله دوم موج‌شکن بندر نوشهر. سازمان بنادر و دریانوردی،1393