• شماره ركورد
    25468
  • شماره راهنما
    CIV3 32
  • عنوان

    بررسي انتقال رسوب و تغييرات ريخت‌شناسي در ناحيه نزديك ساحل

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران- مهندسي و مديريت منابع آب
  • دانشكده
    مهندسي عمران و حمل و نقل
  • تاريخ دفاع
    مهر ماه 1404
  • صفحه شمار
    221 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر احمد شانه ساز زاده
  • كليدواژه فارسي
    ناحيه نزديك ساحل , سرعت مداري موج , مدل آزمايشگاهي , OpenFOAM , انتقال رسوب , ريخت شناسي ساحل
  • چكيده فارسي
    انتقال رسوب و تغييرات بستر در ناحيه نزديك ساحل از مسائل كليدي مهندسي سواحل است كه دقت پيش‌بيني آن‌ها به برآورد صحيح مشخصات موج، به‌ويژه سرعت مداري، وابسته است. در اين رساله، به‌منظور واكاوي دقيق ويژگي‌هاي سرعت مداري موج در محدوده نزديك ساحل، بيش از 170 آزمايش فيزيكي در يك كانال بزرگ‌مقياس انجام شد و داده‌هاي حاصل، همراه با شبيه‌سازي عددي با نرم‌افزار OpenFOAM مورد تحليل قرار گرفت. رفتار سرعت مداري در قطارهاي موج منظم و نامنظم، شامل مقادير حداكثر سرعت و بازه‌هاي زماني حركت رو به ساحل و رو به دريا، بررسي شد. نتايج آزمايشگاهي نشان داد نسبت حداكثر سرعت حركت رو به ساحل به رو به دريا (Uc/Ut) با نزديك‌شدن به ساحل كاهش مي‌يابد؛ به‌گونه‌اي كه اين نسبت پيش از شكست موج بزرگ‌تر از يك و پس از شكست كمتر از يك است. زمان حركت رو به ساحل (Tc) در كل ناحيه نزديك ساحل تقريباً ثابت باقي مي‌ماند، در حالي كه زمان حركت رو به دريا (Tt) تا پيش از ناحيه شكست ثابت بوده و پس از آن افزايش مي‌يابد. در شبيه‌سازي عددي انتشار امواج، هر دو مدل آشفتگي RANS و LES در بازتوليد سطح آزاد آب عملكرد مناسبي دارند، اما مدل LES در تخمين سرعت متوسط، حداقل، حداكثر و توزيع عمقي سرعت، دقت بالاتري نشان مي‌دهد. سطح اطمينان مدل LES براي امواج منظم 95٪ و براي امواج نامنظم 78٪ برآورد شد. بر اساس تحليل داده‌هاي آزمايشگاهي و نتايج شبيه‌سازي عددي، يك رابطه تجربي جديد براي تخمين سرعت مداري موج در نزديك ساحل استخراج گرديد كه نسبت به روابط پيشين دقت بالاتري ارائه مي‌دهد. در ادامه، مدل‌هاي رايج تخمين پتانسيل انتقال رسوب با يكديگر مقايسه شدند. با اصلاح مقدار پارامتر بي‌بعد شيلدز بحراني در نيم‌چرخه حركت آب به سمت دريا و اعمال ضريب اصلاحي 0٫17 در تتاي بحراني بازگشت موج، خطاي برآورد انتقال رسوب در روش‌هاي مختلف تا 70٪ كاهش يافت. اين بهبود مي‌تواند ناشي از اثر فزاينده فشار آب منفذي در تعليق دانه‌هاي رسوب طي پايين‌روي موج باشد. در نهايت، با گسسته‌سازي پروفيل ساحل و حل معادله پيوستگي، تغييرات زماني پروفيل ساحل محاسبه شد. نتايج نشان داد رابطه ون‌درآ با كمترين خطا (0٫76) و پس از آن بگنولد (0٫81) بهترين عملكرد را در پيش‌بيني پروفيل ساحل دارند. مدل توسعه‌يافته توانست توالي زماني تغييرات بستر و نيز پروفيل‌هاي تابستانه (رسوب‌زا) و زمستانه (فرسايشي) را با دقت مناسبي بازسازي كند.
  • تاريخ نمايه سازي
    1404/11/07
  • نام نمايه ساز
    محبوبه ربيعي
  • كليدواژه لاتين
    : Nearshore zone , , wave orbital velocity , laboratory model , OpenFOAM , sediment transport , coastal morphology.
  • عنوان لاتين
    Investigation of Sediment Transport an‎d Morphological Changes in the Coastal Nearshore Zone
  • گروه آموزشي
    مهندسي عمران
  • چكيده لاتين
    Sediment transport an‎d seabed morphology evolution in the nearshore zone are among the most significant topics in coastal engineering. To improve the accuracy of predicting sediment transport rates an‎d, consequently, shoreline morphological evolution, it is essential to identify an‎d quantify the detailed characteristics of wave motion. In process-based models used for estimating sediment transport, which utilize wave orbital velocity parameters, the accurate estimation of the magnitude, duration, an‎d direction of shoreward (uprush) an‎d seaward (backwash) velocities is crucial for determining sediment transport an‎d morphological changes in the nearshore zone. In this thesis, the characteristics of wave orbital velocities in the nearshore zone are investigated by analyzing measured data from a large-scale flume an‎d through numerical modeling using OpenFOAM software. The orbital velocity features of both regular an‎d irregular wave trains—including maximum velocity values an‎d the duration of shoreward an‎d seaward phases, which significantly influence sediment displacement—have been examined. Analysis of the experimental data indicates that the ratio of maximum shoreward velocity to maximum seaward velocity (Uc/Ut) generally decreases as the waves approach the shoreline. This ratio is greater than one prior to wave breaking an‎d becomes less than one after breaking. The duration of the shoreward velocity phase (Tc) remains relatively constant across various measurement locations in the nearshore zone. The duration of the seaward velocity phase (Tt) is also nearly constant until the breaking zone, where it increases. In the numerical simulations of wave propagation in the nearshore zone, both the RANS an‎d LES turbulence models demonstrated acceptable accuracy in estimating the water surface elevation. However, the LES model provided superior accuracy in predicting the mean, minimum, an‎d maximum velocities, as well as the vertical velocity distribution. The confidence level of the LES numerical model was 95% for regular waves an‎d 78% for irregular waves. Based on the analysis of experimental data an‎d numerical simulations, a new empirical relationship for calculating wave orbital velocities in the nearshore zone was derived. This relationship provides a more accurate estimation of velocity characteristics compared to previous models. Subsequently, established an‎d commonly used models for estimating sediment transport potential in the nearshore zone were compared. The accuracy of sediment transport rate estimation was improved by modifying the value of the critical Shields parameter during the seaward half-cycle. This improvement is likely influenced by the enhanced effect of pore water pressure on suspending sediment grains during the wave backwash. Applying a correction factor of 0.17 to the critical Shields parameter in the backwash phase reduced the error in measured sediment volume by up to 70% across different sediment transport calculation methods. Using this correction, the Bagnold model provided a better estimation of sediment transport than more complex models. This comparison clearly highlights the importance of accurately estimating velocity details an‎d the varying sensitivity of different sediment transport formulae to the precision of wave orbital velocity input. Finally, by discretizing the beach profile, solving the continuity equation, an‎d utilizing the modified sediment transport formulae an‎d velocity data, temporal changes in the beach profile were computed. The Van der A (with the lowest error of 0.76) an‎d Bagnold (error of 0.81) rela beach profiles. Furthermore, the temporal sequence
  • تعداد فصل ها
    6
  • فهرست مطالب pdf
    151740
  • نويسنده

    نبويان پور، محمد