شبکه بهينه بويه گذاری

شبکه اندازه گيري مشخصه هاي دريايي
   دريافت فايل pdf  


مقدمه
کمبود اطلاعات دريايي و نياز جامعه مهندسي دريايي در کشور، سازمان بنادر و دريانوردي را بر آن داشت تا به عنوان يکي از متوليان اصلي امور دريا و در راستاي وظايف حاکميتي خود، جهت رفع اين مشکل اقدام نمايد. از جمله اين اقدامات، انجام مطالعات مربوطه در جهت شبکه اندازه گيري مشخصه هاي دريايي و تکميل اين شبکه و نصب تجهيزات لازم در اين خصوص مي باشد. 
شبكه‌هاي مشاهداتي ساحلي و فراساحلي مانند ايستگاه‌هاي هواشناسي و بويه‌ها، داده‌هاي ضروري براي فعاليت سيستم‌هاي هشدار هواشناسي و اقيانوس‌شناسي و همچنين سرويس‌هاي پيش‌بيني وضع هوا دريا را فراهم مي‌آورند. چنين شبكه‌هايي اغلب با كاركرد چند منظوره طراحي مي‌شود: 

  • جمع‌آوري داده‌هاي عمومي براي بهبود درك ماهيت اقليم سواحل.
  • فراهم‌آوري داده‌هاي بلادرنگ براي استفاده كنندگان از دريا؛ چون ماهيگيران، مالكان قايق‌ها و نيز رفت و آمد كشتي‌هاي تجاري. چنين داده‌هايي مي‌توانند به فرآيند هشدار در شرايط خطرخيز كمك كنند.
  • استفاده و صحت سنجي سيستم‌هاي پيش‌بيني هواشناسي و اقيانوس‌شناسي و حصول درك بهتر از آنها.
  • بكارگيري در كاليبراسيون و صحت‌سنجي مدل‌هاي موج و جو كه براي پيش‌بيني (تخمين‌هاي تاريخي) و پيش‌گويي (تخمين‌هاي آينده) بكار مي‌روند.


بسط و توسعه يك سيستم پايش اقليم موج‌ در نزديكي ساحل، مهندسان سواحل و طراحان را قادر مي‌سازد تا تصميمات طراحي منطقي‌تري را اتخاذ نمايند. همچنين توزيع نتايج و داده‌هاي بدست آمده به ارتقاء ايمني عمومي و استفاده مسئولانه از منابع ساحلي كمك شايان مي‌نمايد. 
گزارش حاضر مجموعه اقدامات انجام شده در سازمان بنادر و دريانوردي جهت مطالعه و ايجاد شبکه اندازه گيري مشخصه هاي دريايي را نشان مي دهد. 

مطالعات اوليه 
سازمان بنادر و دريانوردي در سال 1373 تحقيق مقدماتي در مورد جانمايي ايستگاه اندازه‌گيري امواج در امتداد درياهاي ايران را به شرکت پرگاسيران واگذار نمود. اين تحقيق در ابتدا با توجه به زيرساخت‌هايي چون راه‌ها، بنادر، فرودگاه‌ها، برق و غيره و نيز اهميت منطقه، 26 منطقه را جهت مطالعه بيشتر انتخاب كرده است. اين مناطق عبارتند از 8 نقطه در درياي خزر، 10 مورد در خليج فارس، 4 منطقه در تنگه هرمز و 4 نقطه در درياي عمان. (شکل 1) 

 
شکل 1- ايستگاه‌هاي پيشنهادي اوليه توسط پرگاسيران(1373)


هدف از تحقيق پرگاسيران، انتخاب 11 نقطه بهينه از ميان اين ليست بوده است، به نحوي كه شرايط زير را برآورده كنند: 
1- نيازهاي كارفرما 
2- نيازهاي طرح توسعه ملي 25 ساله 
3- قضاوت‌هاي تخصصي 
4- پوشش داده‌هاي بهينه 

از اين رو مجري مطالعات با اتخاذ يك نگرش ، مكان ايستگاه‌ها را به نحوي انتخاب نمود كه پوششي بهينه در مورد داده‌هاي موج در درياهاي ايران حاصل آيد. 
در تحقيق پرگاسيران، هيچ داده باد يا موج از مناطق مورد مطالعه در دسترس نبوده است. از اين رو روش انتخاب در اين مطالعه بر پايه ارزيابي وابستگي في‌مابين ارتفاع تخمين زده شده امواج در مكان‌هاي مختلف استوار است. فكر اصلي در اين روش، حذف ايستگاه‌هاي به اصطلاح وابسته‌اي بوده كه اطلاعات آنها با تقريب مناسبي از ايستگاه‌هاي مجاور قابل استحصال بوده است. 
با بكارگيري روش فوق‌الذكر و توجه به مقادير محاسباتي خطاي كل، پرگاسيران تعداد 11 ايستگاه را براي پوشش كامل اندازه‌گيري‌ها در امتداد خطوط ساحلي ايران پيشنهاد داده است. افزايش تعداد ايستگاه‌ها به 13 عدد نيز براي کاهش بيشتر خطاها پيشنهاد شده است. يازده ايستگاه پيشنهاد شده شامل 3 ايستگاه در محدوده درياي خزر در انزلي، نوشهر و اميرآباد و همچنين 2 ايستگاه در درياي عمان، در چابهار و جاسك مي‌باشد. چهار ايستگاه در خليج فارس در لاوان، كنگان، بوشهر و اروندكنار و 2 ايستگاه در محدوده تنگه هرمز در بندرعباس و سلخ نيز در اين زمره‌اند. دو ايستگاه تکميلي پيشنهاد شده نيز هر دو در خليج‌فارس و در سيري و هنديجان پيشنهاد شده‌اند. (شكل 2) 

 
شكل 2- ايستگاه‌هاي اندازه‌گيري امواج، پيشنهاد شده توسط پرگاسيران (1373)


بررسي مدل پيش‌بيني ISWM 
پيش‌بيني دوازده ساله امواج در درياي عمان و خليج فارس به تازگي توسط مركز ملي اقيانوس‌شناسي ايران و با همكاري DHI انجام پذيرفته است. اين پروژه نيز براي نخستين با در کشور توسط سازمان بنادر و كشتيراني تعريف گرديد و به نام "مدلسازي امواج درياهاي ايران" يا ISWM شناخته مي‌شود. در اين بخش به بررسي داده‌هاي باد و موج در اين پروژه پرداخته مي‌شود. هدف از اين كار ايجاد يك درك كلي از ميدان‌هاي باد و موج در امتداد سواحل ايران است كه مي‌تواند در تعريف شبكه بهينه اندازه‌گيري در درياهاي ايران مفيد واقع شود. 
طرح مطالعات امواج ISWM ارزيابي جامعي از داده‌هاي موج و باد موجود در آب‌هاي ايران را در برگرفته است. همچنين با استفاده از مدل طيفي موج (M21SW) از بسته نرم‌افزاري MIKE 21 متعلق به مؤسسه هيدروليك دانمارك (DHI) يك مدل با بزرگنمايي متغير براي درياي عمان و خليج فارس حاصل آمده است. از داده‌هاي باد مركز اروپايي پيش‌گويي بازه متوسط شرايط جوي (ECMWF) به عنوان ورودي مدل استفاده شده است. 
شکل3 نمونه گلموج را در امتداد سواحل ايران نشان مي دهد.

 
 
شکل 3- گلموج هاي استخراجي در درياي خزر و خليج فارس


شبكه نهايي اندازه گيري پارامترهاي دريايي اين مطالعات در قالب پروژه ملي مونيتورينگ و مطالعات مدلينگ بخش هايي از سواحل استانهاي سيستان و بلوچستان و بوشهر توسط مجري مطالعات (شرکت جهاد تحقيقات آب و آبخيزداري و Baird کانادا) در سال 86 به انجام رسيد. 
در كل دو مؤلفه بنيادين در اندازه‌گيري‌هاي دريايي دخيل‌اند، يكي اندازه‌گيري‌هاي هواشناسي و ديگري اندازه‌گيري‌هاي امواج. برداشت‌هاي هواشناسي، بخصوص مشاهدات باد، نيروي محركه و ورودي اصلي براي مدل‌هاي عددي رشد و انتشار موج را فراهم مي‌آورند كه در سيستم‌هاي پيش‌يابي و پيش‌گويي امواج، بكار مي‌آيند. بيشتر خطاها و عدم قطعيت‌ها در تخمين امواج تابع تعريف ميدان‌هاي باد هستند. 
شبكه پيشنهادي با جزئياتي كه در ادامه مي‌آيد، پوشش كاملي را بر خطوط ساحلي ايران فراهم مي‌آورد و منابع کافي از داده‌‌ها را براي صحت‌سنجي مدل بدست مي‌دهد. 
در آب‌هايي چون خليج‌فارس، درياي عمان و درياي خزر كه با كوه‌ها و زمين‌هاي مرتفع مشابه احاطه شده‌اند، اثرات قابل توجه اُروگرافي به چشم مي‌آيد و بادها در نزديكي خطوط ساحلي ممكن است با مقادير اندازه‌گيري شده در فراساحل متفاوت باشد. از طرف ديگر اين بادهاي فراساحل است كه از اهميت بسيار زياد در توليد امواج برخوردارند. از اين رو در مواردي كه عملي باشد، بهره‌گيري از ايستگاه‌هاي هواشناسي فراساحل توصيه مي‌شود. 
شبكه‌اي متشكل از 11 بويه موج، چنانچه در شكل 4 آمده است و در ادامه نيز جزئيات آن بيان خواهد شد، پيشنهاد مي‌شود. بويه‌هاي موج بايستي قادر باشند تا باد را نيز اندازه‌گيري كنند. شبكه پيشنهادي به نحوي طراحي شده است تا بتواند پوششي كامل از اطلاعات را فراهم آورد و هزينه ناشي از آماده‌سازي آنها به عنوان يك فاكتور مؤثر مدنظر قرار نگرفته است. در صورت محدوديت بودجه، تعداد بويه‌‌ها مي‌تواند به عدد 7 تقليل يابد تا حداقل اطلاعات مورد نياز فراهم آيد (به منظور در اختيار بودن داده‌هاي جمع‌آوري شده توسط بويه و داده‌هاي ماهواره‌اي، مقايسه‌اي بين موقعيت بويه‌ها و مسير حرکت ماهواره‌هاي Topex و Geosat انجام شده است). 
توصيه مي‌شود جانمايي بويه‌ها در حد ممکن دور از ساحل انجام پذيرد و درعين حال، نگهداري، برقراري ارتباط و ايمني آن عملي باشد. اندازه‌گيري‌هاي امواج در آب‌هاي کم‌عمق اغلب کمتر از داده‌هاي ثبت شده توسط بويه‌ها در آب عميق مفيد واقع مي‌شوند؛ چرا که به هنگام بکارگيري اين داده‌ها جهت صحت‌سنجي يا کاليبراسيون مدل‌هاي امواج، عدم قطعيت در پيش‌بيني‌ها بين مراحل توليد و انتشار موج و نيز انتقال موج در آب کم‌عمق قابل کنترل و مجزا کردن نيست. با توجه به پريود امواج ورودي، آرايش آرماني بويه‌ها از ديدگاه عمق محل استقرار در نواحي دريايي سه گانه ايران به شرح زير است: 
درياي عمان: اعماق 200 متر يا بيشتر
خليج فارس: اعماق 50 متر يا بيشتر
درياي خزر: اعماق 50 متر يا بيشتر


درياي خزر
بر پايه نتايج ISWM كه در بخش پيش مورد بحث قرار گرفت، سه بويه براي تعيين شرايط موج در امتداد سواحل درياي خزر كفايت مي‌كند. مشابه ايستگاه‌هاي پيش گفته مكان‌هاي پيشنهادي در انزلي، نوشهر و اميرآباد در نظر گرفته شده‌اند. 

درياي عمان 
سه بويه براي تعيين شرايط موج در امتداد خطوط ساحلي درياي عمان توصيه مي‌شوند. مكان‌هاي پيشنهادي در چابهار، جاسك و نيز مكاني در حوالي مرز استان‌هاي هرمزگان و سيستان و بلوچستان (شرق گوكسر) مي‌باشند. بويه چابهار داده‌هاي حياتي را از امواج توليد شده در درياي عمان و امواج دورآيي كه از اقيانوس هند به اين ناحيه انتشار يافته است را بدست مي‌دهد. بويه جاسك شواهدي را از شرايط موج و هواشناسي در بخش غربي درياي‌عمان فراهم مي‌آورد كه توسط شبه جزيره عربستان حفاظت شده است و نيز امواجي را كه به درون تنگه هرمز انتشار مي‌يابند تحت پوشش قرار مي‌دهد. بويه شرق گوكسر از آن رو پيشنهاد شده است كه اطلاعات موج در ناحيه‌اي که امواج غربي و امواج SSE هر دو با اهميت هستند بدست مي‌آيد. اين بويه مي‌تواند در صورت محدوديت بودجه حذف شود. بر پايه نتايج ISWM كه در بخش پيش مورد بحث قرار گرفت، سه بويه براي تعيين شرايط موج در امتداد سواحل درياي خزر كفايت مي‌كند. مشابه ايستگاه‌هاي پيش گفته مكان‌هاي پيشنهادي در انزلي، نوشهر و اميرآباد در نظر گرفته شده‌اند. 

خليج‌فارس
چهار ايستگاه براي تعيين شرايط موج در امتداد خطوط ساحلي خليج‌فارس پيشنهاد مي‌شود. مكان‌هاي توصيه شده عبارتند از بوشهر، عسلويه و سكوهاي نصر پنج و AB كه در شكل4 نشان داده شده‌‌اند. بويه‌هاي بوشهر و عسلويه به تعيين شرايط موج بخش‌هاي شمالي و مركزي خطوط ساحلي خليج‌فارس كمك مي‌كنند كه مناطق اقتصادي بسيار مهمي را در برمي‌گيرند. بويه بوشهر در شرايط محدوديت بودجه مي‌تواند حذف شود. 
بويه نصر پنج شواهدي را از شرايط موج در بخش جنوبي خليج‌فارس بدست مي‌دهد كه بصورت خاص در تعيين شرايط هوا دريايي در حين پديده شَمال بسيار بكار مي‌آيد. با توجه به طول بلند موج‌خيز در خليج‌فارس در اين جهت، امواج بزرگ توسط اين بويه مرتباً ثبت خواهد شد. 
بويه AB در تعيين شرايط موج در بخش شمالي خليج‌فارس مؤثر خواهد بود و بصورت خاص در تعيين شرايط حين پديده شرجي بسيار مفيد خواهد بود. با توجه به طول بلند موج‌خيز در خليج‌فارس در اين جهت امواج بزرگي در اين بويه اندازه‌گيري مي‌شود. در شرايطي كه بويه‌‌هاي خريداري شده قادر به اندازه‌گيري باد نيز باشند، ايستگاه‌هاي هواشناسي در نظر گرفته شده بر روي سكوهاي AB و نصرپنج مي‌توانند حذف شوند. 
شکل 5 مکان‌هاي جايگزين براي جانمايي بويه‌ها، در شرايطي که سکوهاي نفتي نتوانند در آرايش مطلوب شبکه بويه‌ها بکار گرفته شوند را نشان مي‌دهد. در اين شرايط خاص پيشنهاد مي‌شود تا بويه پيش‌بيني شده در سکوي نصر پنج به سمت غربي مناطق همجوار با جزيره سيري انتقال يابد. بويه سکوي AB به بوشهر و بويه اضافي بوشهر نيز، چنانچه در شکل 3-4 آمده است، به هنديجان منتقل خواهد شد. مزيت اين حالت از آرايش بويه‌ها در بوشهر آن است که بستر دريا در منطقه هنديجان لجني بوده و بويه موج در اين مکان ممکن است به علت استهلاک امواج بر روي بسترهاي لجني ارتفاع امواج کوتاهتري را اندازه‌گيري نمايد. 

تنگه هرمز
در اين ناحيه بكارگيري يك بويه موج در جنوب‌شرق قشم توصيه مي‌شود به نحوي كه در معرض هر دو بخش شرقي و غربي تنگه هرمز باشد و به بهترين نحو بتواند امواج اين ناحيه را توصيف كند. مكان پيشنهاد شده در شكل 4 آمده است. 

 
شكل 4- شبكه بويه‌هاي موج نگار 

 
شكل 5- مکان‌هاي جايگزين براي جانمايي بويه‌ها، در شرايطي که سکوهاي نفتي نتوانند در آرايش مطلوب شبکه بويه‌ها بکار گرفته شوند


اقدامات انجام شده در راستاي ايجاد شبکه اندازه گيري مشخصه هاي دريايي 
اقدامات انجام شده در سازمان بنادر و دريانوردي را در جهت ايجاد و تکميل شبکه اندازه گيري مشخصه هاي دريايي را مي توان به شرح ذيل خلاصه نمود: 
- خريد و به آب اندازي سه دستگاه بويه موج نگار ساخت داخل در سال 79
- خريد و به آب اندازي سه دستگاه بويه موج نگار خارجي در سال 85
- انجام مذاکرات اوليه با شرکت نفت فلات قاره جهت استفاده از سکوهاي نفتي مستقر در خليج فارس براي نصب تجهيزات اندازه گيري 
- همکاري نزديک با سازمان هواشناسي کشور در اين زمينه

اميد است با اتکال به خداوند و حمايت بيش از پيش مسئولين مربوطه در آينده اي نزديک شاهد تکميل شبکه اندازه گيري مشخصه هاي دريايي و در نتيجه افزايش ايمني در ناوبري، کاهش خسارات جاني و مالي ناشي از پديده هاي دريايي با انجام هشدارهاي به موقع و اعتلاي علمي ايران اسلامي در منطقه باشيم. 
مآخذ 
1- مطالعات پرگاسيران سال 1373
2- مطالعات شرکت جهاد تحقيقات آب و آبخيزداري و baird کانادا