توسعه و ارزیابی میدانی تله رسوبگیر دوفازی برای اندازه‌گیری تفکیکی بار بستر و بار معلق در سواحل جنوب خزر

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

مناطق ساحلی تحت تأثیر پیوسته اندرکنش امواج، جریان‌ها و انتقال رسوب قرار دارند. انتقال رسوب در امتداد ساحل، فرآیند غالب شکل‌دهنده خطوط ساحلی و عامل تعیین‌کننده در پایداری سازه‌های بندری و مدیریت یکپارچه سواحل است. شکاف عمیقی میان مدل‌های عددی دو-فازی و داده‌های میدانی وجود دارد که ریشه آن نه در ضعف مدل‌ها، بلکه در نبود فناوری‌های اندازه‌گیری تفکیک‌گر برای ثبت هم‌زمان بار بستر و بار معلق در نقطه نمونه‌برداری است. تله‌های جریانی نسل‌های پیشین مجموع بار را جمع‌آوری می‌کردند و از ارائه داده‌های تفکیکی ضروری برای کالیبراسیون مستقل مدل‌های دوفازی عاجز بودند. هدف این مطالعه، پر کردن این خلأ از طریق طراحی، ساخت و ارزیابی یک سامانه بومی نوآورانه تحت عنوان تله رسوبگیر دوفازی قابل حمل است. نوآوری اصلی این سامانه، الحاق یک صفحه جداکننده افقی داخلی  در ارتفاع ۱۵۰ میلی‌متری از کف محفظه است که جریان ورودی را به‌طور فیزیکی به محفظه بار بستر (تحتانی) و بار معلق (فوقانی) تفکیک می‌کند. همچنین، جهت غلبه بر محدودیت سنتی تله‌های جریانی به آب‌های کم‌عمق، پیکربندی ارتقایافته‌ای با دسته‌های طویل‌شده و سیستم مهار شناور برای عملیات در اعماق بیش از ۱ متر توسعه یافت. این سامانه طی یک کمپین میدانی یک‌ساله در سواحل ماسه‌ای جنوب خزر (نوشهر) تحت شرایط آرام و طوفانی در اعماق 3/0 تا 3/1 متر آزمون شد. نتایج ۲۰ آزمون میدانی، موفقیت کامل طراحی در تفکیک فازها را اثبات کرد. میانگین وزن کل رسوب ۱۶۶۵ گرم (دامنه ۱۵۰ تا ۵۴۵۰ گرم) بود که ۱۵۴۳ گرم (۹۲٫۷%) در محفظه بار بستر و ۱۲۲ گرم (۷٫۳%) در محفظه بار معلق جمع‌آوری شد. شاهد قطعی دقت تشخیصی سامانه، ثبت وزن‌های بار بستر قابل توجه (تا ۴۸۹۰ گرم) هم‌راه با وزن صفر در محفظه بار معلق در شرایط آرام بود، در حالی که در طوفان‌ها وزن بار معلق تا ۵۶۰ گرم افزایش می‌یافت. تحلیل همبستگی نشان داد که شرایط طوفانی محرک اصلی تحرک بار معلق است. این پژوهش با معرفی تله­گیر دوفازی به‌عنوان یک سکوی مشاهداتی بومی و استاندارد، علاوه بر رفع یک خلأ سخت‌افزاری دیرینه، داده‌های تفکیکی ضروری برای کالیبراسیون مؤلفه‌محور مدل‌های دو-فازی را فراهم کرده و گامی اساسی در جهت مدیریت یکپارچه و مبتنی بر شواهد سواحل شمال ایران است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


References
Aagaard, T., & Hughes, M. G. (2017). Equilibrium shoreface profiles: A sediment transport approach. Marine Geology390, 321-330. doi: 10.1016/j.margeo.2016.12.013
Afandizadeh, S., & Lashaki, S. A. (2017). Technical and economic analysis and evaluation of multimodal terminals with a focus on performance of port (Case Study of Noshahr Port). Helix, 7, 1438-1444. 32_Helix_1438-1444.pdf
Aladin, N., & Plotnikov, I. (2004). The Caspian Sea. Lake Basin Management Initiative Thematic Paper, 1-29. https://www.vliz.be/imisdocs/publications/ocrd/133415.pdf
Bayram, A., Larson, M., Miller, H. C., & Kraus, N. C. (2001). Cross-shore distribution of longshore sediment transport: comparison between predictive formulas and field measurements. Coastal Engineering, 44(2), 79-99. doi:10.1016/S0378-3839(01)00023-0
Bijker, E. W. (1971). Longshore transport computations. Journal of the Waterways, Harbors and Coastal Engineering Division, 97(4), 687-701. doi:10.1061/AWHCAR.0000122
Bray, M. J., Workman, M., Smith, J., & Pope, D. (1996, July). Field measurements of shingle transport using electronic tracers. In Proceedings of the 31st MAFF Conference of River and Coastal Engineers, Loughborough, UK (Vol. 10, pp. 1-10). https://www.researchgate.net/publication/269393656_Field_measurements_of_shingle_transport_using_electronic_tracers
Butto, S., Faraci, C. L., Corradino, M., Iuppa, C., Colica, E., & Pepe, F. (2025). Evaluating longshore sediment transport: A comparison between empirical formulas and XBeach 2DH numerical model. Marine Geology, 480, 107471. doi: 10.1016/j.margeo.2024.107471
Chadwick, A. J. (1989). Field measurements and numerical model verification of coastal shingle transport. Advances in water modelling and measurement, 381-402.
Dean, R. G., & Dalrymple, R. A. (2002). Coastal processes with engineering applications. Cambridge University Press. doi:10.1017/CBO9780511754500
Dezvareh, R., Bargi, K., & Moradi, Y. (2012). Assessment of Wave Diffraction behind the Breakwater Using Mild Slope and Boussinesq Theories. International Journal of Computer Applications in Engineering Sciences, 2(2).
Fredsoe, J., & Deigaard, R. (1992). Mechanics of coastal sediment transport (Vol. 3). World scientific publishing company. doi:10.1142/1546 
Jackson, D. W., & Short, A. D. (2020). Introduction to beach morpho dynamics. In Sandy beach morpho dynamics (pp. 1-14). Elsevier. doi:10.1016/B978-0-08-102927-5.00001-1
Kraus, N. C. (1987). Application of portable traps for obtaining point measurements of sediment transport rates in the surf zone. Journal of coastal Research, 139-152. www.jstor.org/stable/4297270
Leroy, S. A., Lahijani, H. A., Crétaux, J. F., Aladin, N. V., & Plotnikov, I. S. (2020). Past and current changes in the largest lake in the world: The Caspian Sea. In Large asian lakes in a changing world: Natural state and human impact (pp. 65-107). Cham: Springer International Publishing. doi:10.1007/978-3-030-42254-7_3
Lim, C. (2025). Peak longshore sediment transport for storm waves. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 321, 109347. doi: 10.1016/j.ecss.2025.109347
Muhammad, N., Adnan, M. S., Mohd Yosuff, M. A., & Ahmad, K. A. (2019). A review of field methods for suspended and bedload sediment measurement. World Journal of Engineering, 16(1), 147-165. doi:10.1108/WJE-07-2018-0226
Payo, A., Wallis, H., Ellis, M. A., Barkwith, A., & Poate, T. (2020). Application of portable streamer traps for obtaining point measurements of total longshore sediment transport rates in mixed sand and gravel beaches. Coastal Engineering, 156, 103580. doi: 10.1016/j.coastaleng.2019.103580
Rosati, J. D., & Kraus, N. C. (1989). Development of a portable sand trap for use in the nearshore. US Army Engineer Waterways Experiment Station. https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/ADA213534.pdf
Soulsby, R. (1997). Dynamics of marine sands. http://www.icevirtuallibrary.com/content/book/1003..
Soulsby, R. L., & Damgaard, J. S. (2005). Bedload sediment transport in coastal waters. Coastal Engineering, 52(8), 673-689. doi: 10.1016/j.coastaleng.2005.04.003
Svendsen, I. A. (2006). Introduction to nearshore hydrodynamics (Vol. 24). World Scientific. doi:10.1142/5740
Tonk, A., & Masselink, G. (2005). Evaluation of long-shore transport equations with OBS sensors, streamer traps, and fluorescent tracers. Journal of Coastal Research, 21(5), 915-931. doi:10.2112/04-0209.1
Van Rijn, L. C. (1984). Sediment Transport, part I: bed load transport. Journal of hydraulic engineering, 110(10), 1431-1456. doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(1984)110:10(143
Van Rijn, L. C. (1993). Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas. https://ihedelftrepository.contentdm.oclc.org/digital/api/collection/phd1/id/34828/download
Van Rijn, L. C. (2007). Unified view of sediment transport by currents and waves. I: Initiation of motion, bed roughness, and bed-load transport. Journal of Hydraulic engineering, 133(6), 649-667. doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(2007)133:6(649)
van Rijn, L. C., Geleynse, N., Perk, L., & Condon, D. (2025). Longshore Sediment Transport and Sediment Budgets, Southeast Florida Coast, USA. Journal of Coastal Research, 41(4), 623-639. doi:10.2112/JCOASTRES-D-24-00070.1
Wang, P., Kraus, N. C., & Davis Jr, R. A. (1998). Total longshore sediment transport rate in the surf zone: field measurements and empirical predictions. Journal of Coastal research, 269-282. https://www.jstor.org/stable/4298775
White, T. E. (1998). Status of measurement techniques for coastal sediment transport. Coastal Engineering, 35(1-2), 17-45. doi:10.1016/S0378-3839(98)00033-7