تعیین خصوصیات امواج ناشی از باد درآبهای شمالی خلیج فارس با استفاده از روش تحلیل داده های میدانی

چکیده: دراین تحقیق هدف تعیین خصوصیات امواج ناشی از باد درآبهای شمالی خلیج فارس با استفاده ازروش تحلیل داده های میدانی است و داده های موج اندازه گیری شده در مناطق بوشهر، عسلویه، لاوان و فارور مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا داده های موجود از نظر کیفیت بررسی شدند. سپس مراحل مختلف تحقیق برای دستیابی به موارد( الف) تحلیل داده ها و به دست آوردن طیف اندازه گیری و بررسی خصوصیات طیفی در منطقه( ب) به دست آوردن طیف جهت دار منطقه( ج) بررسی ارتباط بین پارامترهای طیف موج با استفاده از مدل شبک? عصبی (د) تحلیل آماری توزیع پریود و توزیع توأم ارتفاع و پریود موج انجام گردید. در تحلیل طیفی امواج با ارتفاع ناکمتر از 2 متر مورد بررسی قرار گرفتند و با اعمال تبدیلات فوریه سریع طیف اندازه گیری هر یک از مناطق مذکور به دست آمد. با توجه به اهمیت پارامترهای درطیف jonswap ، در این مرحله از تحقیق به تعیین این پارامترها پرداخته شد. نتایج نشان داد که مقدار تقریباً مساوی ومقدار کمتر از مقداری که معمولاً توصیه می شود برآورده شده است. برای تعیین رابطه بین پارامترهای طیفی jonswap با ارتفاع موج شاخص و پریود چکادی موج یک تحلیل multiple regression انجام گرفت. طیف اندازه گیری به دست آمده از تحلیل داده های موج هر چهار منطقه با طیف های نظری wallops, ochi, bretschneider, jonswap مقایسه گردید. نتایج این بررسی نشان داد که طیف jonswap با پارامترهای برآورده شده بسیار نزدیک به طیف اندازه گیری است. همچنین طیف bretschneider ، قل? طیفی را در تمام ایستگاه ها کمتر از مقدار واقعی برآورد می کند. نتایج خطای کمترین مربعات بین انرژی بیشین? طیفی طیف های نظری و بیشینه انرژی طیف اندازه گیری نشان دادکه انرژی بیشین? طیفی به کمک طیف jonswap بهتر از سایرطیف ها برآورد شده است. برای بررسی طیف جهت دار هر منطقه، این طیف ها با استفاده از طیف تک جهتی هر منطقه و تابع انتشار longuet – higgins در حالت سه بعدی از طریق تحلیل داده های هر منطقه تعیین گردیدند. همچنین طیف های مناطق مختلف در مقیاس دوبعدی به دست آورده شدند. برای بررسی مقایسه تقریبی بین طیف جهت دار اندازه گیری شده در هر منطقه با طیف های جهت دار بر اساس طیف های فرکانس نظری wallops, ochi , bretschneider , jonswap خطوط طیفی طیف های اندازه گیری شده و طیف های نظری مذکور برای هر منطقه در یک نمودار مجزا رسم شدند. برای بررسی بیشتر با توجه به مقادیرموجود مقادیر پارامتر p برای هر منطقه محاسبه گردید. مقادیر حاصل نشان داد که می توان امواج منطقه را در رده امواج در حال رشد طبقه بندی نمود. مرحله دیگری ازتحلیل امواج، اطلاع از رابطه بین پارامترهای موج و دستیابی به برخی پارامترها از طریق در اختیار بودن پارامترهای دیگر موج است. به دلیل تصادفی بودن فرآیند موج، پیدا کردن رابطه ریاضی دقیق بین پارامترهای آن معمولاً مشکل است و بنابراین از روش آماری رگرسیون غیرخطی به این منظور استفاده می شود که معادله حاصل از تقریب و عدم قطعیت برخوردار است. برای دستیابی به روش جایگزین، در این تحقیق رابطه بین پارامترهای طیفی موج از طریق مدل شبکه عصبی بررسی و مطالعه گردید. شبکه های جداگانه ای برای بررسی رابطه بین (الف) (ب) (ج) و همچنین (د) و تشکیل داده شد. هم? شبکه ها سه لایه، از نوع پیش رو، و برای آموزش آنها از الگوریتم آموزش پس انتشار levenberg-marquardt استفاده گردید. نتایج حاصل باتوجه به مقدار ضریب همبستگی بین مقادیر محاسبه شده براساس رابط? رگرسیونی با مقادیر مشاهده شده برتری مدل شبکه عصبی در برآورد مقادیر پارامتر ها را نشان داد. برای تحلیل آماری، دو بررسی جداگانه یکی برای تحلیل آماری چگالی احتمال پریود موج ودیگری برای چگالی احتمال توأم ارتفاع وپریود موج صورت گرفت. با استفاده ازپریودهای موج نرمالیزه، نمودار چگالی احتمال پریودهای نرمالیزه اندازه گیری شده درهرایستگاه رسم گردید. چگالی احتمال داده های اندازه گیری باچگالی های احتمال پریود bretschneider ، longuet- higgins، cavanier مطابقت داده شد. نتایج نشان داد که تقریباً در همه ی مناطق چگالی احتمال longuet-higgins تطابق بهتری را نسبت به چگالی های bretschneider و cavanier دارد و چگالی cavanier تطابق کمتری با داده های اندازه گیری شده نسبت به سایر چگالی ها را نشان می دهد. همچنین به منظور بررسی ارتباط بین پارامتر های پریود موج(max t ،1/10 t ، meant و 1/3t ) روابط ارائه شده توسط goda (1974) درمنطقه مورد مطالعه مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به جز موارد اندک در سایر موارد مقادیر حاصل با مقادیر پیشنهاد شده به وسیله goda (1974) ، تطابق دارند. برای بررسی چگالی احتمال توأم ارتفاع وپریود موج با توجه به این که مقادیرضریب همبستگی پریود وارتفاع موج مجزا ی به دست آمده گویای وجود همبستگی بین آنها است. بنابراین بررسی تطابق چگالی احتمال توأم ارتفاع و پریود موج داده های اندازه گیری شده با چگالی احتمال توأم bretschneider و longuet – higgins عملاً منتفی شد. بنابراین تطابق چگالی احتمال توأم ارتفاع وپریود موج داده های اندازه گیری شده باچگالی احتمال توأم cavanier بررسی گردید. براین اساس مقادیر و را برای امواج با بیشترین ارتفاع وبیشترین احتمال به وقوع پیوستن در هر منطقه به دست آورده شدند.