منطقه مجاور ساحلی شامل ناحیه زوال امواج یا موجک های منهدم شده و شکسته و ناحیه بالاروی یا یورش آب ساحلی است. ناحیه بالاروی امواج از لحاظ هیدرودینامیکی کاملا شناخته شده نمی باشد و دانش موجود از فرآیندهای هیدرودینامیکی که در این ناحیه رخ می دهد در مقایسه با فرآیندهای سایر نواحی ساحلی، به دلیل ماهیت ناشناخته آنها کامل نیست. بررسی جامع و کامل پدید های هیدرودینامیک منطقه بالاروی امواج خصوصا با توجه به این نکته که در حیطه کاربردی موضوع، قسمت مهمی از میزان انتقال رسوب ساحلی در این ناحیه انجام می شود، بسیار با اهمیت است. از طرف دیگر هنوز یک مدل خاص برای این ناحیه که کلیه جنبه های مهم منطقه بالاروی امواج ساحلی (نظیر شیب و نفوذپذیری بستر، شکست/انهدام امواج و موجکها و آشفتگی، جریانهای بازگشتی، تنشهای برشی، ضریب اصطکاک ، اندرکنش بالاروی امواج و انتقال رسوب) را در بر داشته باشد، به طور کامل توسعه داده نشده است. بنابراین هدف اصلی از این مطالعه، شناخت جزئیات فرآیندهای هیدرودینامیکی در منطقه بالاروی امواج ساحلی با توجه به تحقیقات انجام گرفته و شبیه سازی این فرآیندها با بهره گیری از روش ها و رویکردهای نوین عددی برای رسیدن به درک بهتر از فعل و انفعالات رخ داده در این منطقه ساحلی می باشد. آنچه پیداست، روش های معمول به کار رفته تا کنون توانایی مدلسازی جامع جریان این ناحیه را به دلیل تعامل واقعی آن با بستر طبیعی نفوذپذیر نداشته اند و اندک تحقیقات انجام شده نیز به روش های تقریبی و با بکارگیری روابط تجربی، اثرات مهم نفوذ/خروج را در نظر گرفته اند. به همین منظور پس از بررسی سایر روش های مطرح شده در ادبیات فنی و بررسی امکان سنجی و کارآمدی آنها، در ابتدا یک مدل عددی سه بعدی با رویکرد پیوستار (بر پایه معادلات متوسط حجمی ناویر-استوکس) جهت یکپارچه سازی روش ها در تمام عمق میدان برای شبیه سازی هیدرودینامیک جامع منطقه ساحلی شامل شکست نهایی موج، بالاروی و پائین روی توده، آشفتگی و جریانهای بازگشتی روی بستر نفوذپذیر ارائه می شود. این مدل با حل معادلات متوسط گیری حجمی در سه شکل اصلی در محیط متخلخل همگن، تخفیف یافته در محیط سیال همگن و اصلاح شده برای ناحیه بینابینی با تخلخل متغیر، کل میدان جریان را پوشش داده و تحلیل می نماید . سطح آزاد جریان به روش حجم سیال و آشفتگی جریان به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ مدلسازی شده است. مدل عددی در دو مرحله توسعه داده شده است. در گام اول، فرمولاسیون رویکرد پیوستار برای میدان جریان کانال با بستر نفوذپذیر توسعه داده شده است. مدل عددی در این مرحله از توسعه با تعداد زیادی اجرا در تخلخل های متفاوت و مقایسه با داده های یک حالت ساده ی آزمایشگاهی، کنترل و صحت سنجی شده است. در گام دوم بر اساس ساختار اصلی مدل در مرحله قبل و انجام اصلاحات و تغییرات لازم خصوصا در مرزها، فرمولاسیون مدل برای جریان ناحیه ساحلی در گستره ی شرایط متفاوت هیدرودینامیکی از ابتدای منطقه داخلی شکست تا انتهای منطقه بالاروی ساحلی بسط داده شده است. نتایج تحلیل این مدل عددی در مرحله دوم در شرایط مختلف هندسی (شیب بستر، طول، عمق و عرض میدان) و فیزیکی (نفوذپذیری های مختلف بستر، امواج منظم و تصادفی) که تقریبا منطبق با شرایط ابتدایی انجام یک گروه داده آزمایشگاهی خاص بوده اند، با تاکید بیشتر بر ناحیه بالاروی با نتایج آزمایشگاهی و همچنین برخی مفاهیم و نظرات قطعیِ بیان شده در ادبیات فنی این ناحیه مقایسه گردیده است. مقایسه نتایج، حاکی از آن است که مدل هیدرودینامیکی توانایی خوبی برای پیش بینی میدان جریان و سطح آزاد آن، کمیت های آشفتگی، باتوجه به اندرکنش بالاروی و نفوذپذیری بستر نسبت به روش ها و معادلات متدوال دیگری چون rnas، بوسینسک و nlsw دارد. میزان تاثیر درجات مختلف نفوذپذیری بستر ساحلی بر کمیت و کیفیت فرآیندهایی چون مقدار بالاروی، میدان آشفتگی (ناشی از شکست و ناشی از زبری ظاهری و ذاتی بستر)، پروفیل سطح آزاد، میدان سرعت های متوسط و لحظه ای تا حد امکان مورد بررسی و کنکاش قرار گرفت.

موج شکن سکویی نوعی موج شکن توده سنگی است که نیمرخ سمت دریای آن در اثر برخورد امواج دچار تغییر شکل می شود تا اینکه نهایتأ شکل پایداری به خود بگیرد. عرض فرسایش یافته سکوی موج شکن سکویی شکل پذیر بعنوان پارامتر بسیار مهمی جهت کنترل پایداری این نوع سازه ها به حساب می آید، بطوریکه افزایش آن تا بیشتر از عرض اولیه سکو بعنوان معیار خرابی سازه تعریف می شود. در تحقیق حاضر با انجام مطالعه آزمایشگاهی دو بعدی بر روی موج شکن های سکویی شکل پذیر، به بررسی پارامترهای هیدرولیکی و سازه ای موثر بر پایداری این نوع از موج شکن ها پرداخته شده است. این موضوع در قالب پایداری هیدرولیکی موج شکن های سکویی شکل پذیر با سکوی پنجه نیز انجام گرفته است. آزمایشها در دو تقسیم بندی کلی انجام گرفته اند. در سری اول با انجام 332 آزمایش، تأثیر پارامترهای مختلف محیطی و سازه ای بر پایداری موج شکن های سکویی شکل پذیر انجام گرفته است. پارامترهای بررسی شده محیطی مختلف شامل شرایط مختلف امواج از قبیل ارتفاع موج، پریود موج، تعداد موج برخوردی (مدت طوفان) و عمق آب پای سازه، و پارامترهای سازه ای شامل عرض و تراز قرار گیری سکو و دانه بندی سنگدانه ها، بر مقدار عرض فرسایش یافته سکو بوده است. از نتایج مهم این قسمت از آزمایشها می توان به تأثیر پارامتر عرض سکوی موج شکن در دانه بندی های متنوع در کاهش میزان فرسایش عرض سکوی موج شکن اشاره نمود. در ادامه نیز با استفاده از مشاهده های آزمایشگاهی سری اول در خصوص نیمرخ های تغییر شکل یافته پارامترهای کلیدی نیمرخ تغییر شکل یافته سمت دریا شامل ارتفاع و طول پله ناحیه ترسیب شده، عمق نقطه تقاطع نیمرخ های اولیه و تغییر شکل یافته و ارتفاع انتقال بررسی شده اند. در سری دوم نیز با انجام 138 آزمایش تأثیر سکوی پنجه با عرض و عمق های مختلف بر پایداری هیدرولیکی موج شکن سکویی بررسی شده است و مقایسه ای با شرایط متناظر آن در حالت بدون سکوی پنجه صورت گرفته است. در این سری از آزمایشها، با قرار دادن سکوی ثانویه در پنجه موج شکن، اثرات این سکو بر استهلاک امواج تابشی بررسی شده است. نتایج نشان داده است، با افزایش عرض سکوی پنجه انرژی امواج بیشتر مستهلک شده و عرض فرسایش یافته سکوی موج شکن کمتر می شود. همچنین، با افزایش ارتفاع سکوی پنجه، میزان فرسایش سکو کاهش می یابد. در این تحقیق، امواج تابشی به مدل مقطع موج شکن در تمام آزمایشها از نوع امواج نامنظم با طیف انرژیjonswap است. به منظور بررسی اعتبار رابطه تخمین فرسایش سکو و روابط کلیدی نیمرخ تغییر شکل یافته موج شکن های سکویی این تحقیق، نتایج بدست آمده از فرمول های حاضر و فرمولهای ارائه شده توسط سایر محققین از جمله مقیم و همکاران (1388) و andersen(2006) مورد ارزیابی قرار گرفتند. شاخص های آماری نشان می دهند که نتایج حاصل از روابط حاضر در مقایسه با روابط پیشنهادی سایر محققان، همبستگی مناسب تری با مقادیر آزمایشگاهی تحقیق حاضر و همچنین سایر محققان دارند.

مناطق ساحلی نسبت به مناطق دور از ساحل، از تراکم جمعیتی بالاتری برخوردار می باشند. این جمعیت ها که در نزدیکی خط ساحلی متمرکز می باشند همواره در معرض مخاطره هایی از طرف دریا مانند سیل ناحیه ساحلی قرار دارند. برای مقابله و برنامه ریزی در جهت کاهش خسارات این مخاطرات، شناخت هر مخاطره از نظر فیزیکی و شدت آن دارای اهمیت می باشد. از این منظر، آنالیز خطر آب گرفتگی ناحیه ساحلی از جمله قدم های ابتدایی برای آمادگی در مقابل مخاطره سیل ساحلی می باشد. با توجه به اینکه کشور ما از خطوط ساحلی نسبتا طولانی برخوردار می باشد و این نواحی در برخی نقاط، بویژه نواحی شمالی کشور دارای تراکم بالای جمعیتی می باشند، مطالعه مخاطره آب گرفتگی در این نواحی برای شناخت پتانسیل خسارات احتمالی و برنامه ریزی، لازم به نظر می رسد. آنالیز خطر آب گرفتگی ناحیه ساحلی با توجه به تعدد عوامل موثر به دو روش کلی آنالیز احتمال توام و حالت غیر توام قابل انجام می باشد. در روش آنالیز احتمال توام وابستگی بین عوامل موثر در نظر گرفته می شود. آنالیز خطر آب گرفتگی ناحیه مطالعه موردی (شهر انزلی) در این تحقیق به هر دو روش انجام شده است. برای این منظور ابتدا عوامل موثر در آب گرفتگی ناحیه ساحلی بررسی شده اند. همچنین روش-های مختلف آنالیز خطر و معایب و یا مزایای هر روش مطالعه شده اند. سپس عوامل محلی موثر مربوط به ناحیه مورد مطالعه بررسی شده اند. ناحیه مورد مطالعه دارای دو ویژگی می باشد که یکی عدم وجود جزرومد و دیگری تغییرات در تراز متوسط آب دریای خزر می باشد. تغییرات تراز آب به سه بخش کوتاه مدت (مدطوفان)، میان مدت (فصلی) و طولانی مدت تقسیم شده است. آنالیز احتمال توام بین دو عامل مدطوفان و موج انجام شده است. برای این منظور از توابع مفصل استفاده شده است که در زمینه آنالیز خطر آب گرفتگی ناحیه ساحلی روشی جدید می باشد. این توابع، تابع توزیع احتمال توام را با توجه به توابع توزیع حاشیه ای ارائه می کنند. از چهار توزیع weibull، gumbel، lognormal و gev به عنوان توزیع های حاشیه ای استفاده شده است. برازش به روش حداکثر بزرگ نمایی انجام شده است و از معیار حداقل جذر میانگین مجذور خطا برای انتخاب بهترین مدل استفاده شده است. مقادیر تراز سطح آب و ارتفاع موج با دوره بازگشت 100، 50 و 20 سال محاسبه شده است. همچنین نمودارهای مقادیر توام موج و مدطوفان با دوره بازگشت های اشاره شده ارائه شده است. این مقادیر برای پریود های متفاوت موج و ترکیب های مختلف موج و عامل مدطوفان به روش ضرایب طیفی به ساحل منتقل شده است. با محاسبه دو عامل خیزآب و بالاروی موج، با توجه به نقشه های هیدروگرافی و توپوگرافی ناحیه مورد مطالعه، نقشه آب گرفتگی برای دوره بازگشت 100 سال در دو حالت آنالیز احتمال توام و حالت مجزا ارائه شده است. همچنین فرسایش عامل دیگری است که در طولانی مدت می تواند در تعیین ناحیه آب گرفتگی ساحلی موثر باشد که در این تحقیق در نظر گرفته نشده است.

امروزه با توسعه بنادر و لزوم استفاده از موجشکن ها، این سازه ها به عنوان یک بحث مهم در مهندسی سواحل مطرح شده اند. موجشکن ها عموما سازه های گرانی بوده و از دیرباز تلاش فراوانی در ایجاد طرح هایی که استفاده از آنها را بهینه سازد صورت گرفته است. موجشکن های سنتی از ساختمان چند لایه ای که شامل هسته در مرکز و لایه فیلتر در وسط و لایه محافظ در بیرون است تشکیل شده اند در این سازه ها به دلیل محدودیت های زیاد در اندازه قطر سنگ های به کار رفته در لایه محافظ، تامین مصالح مورد نیاز با مشکلات فراوان و هزینه های زیادی همراه می باشد. بعدها برای کاهش ابعاد سنگ های به کار رفته در لایه محافظ استفاده از قطعات بتنی مرسوم شد و در نهایت در دهه های اخیر موجشکن های شکل پذیر و سکویی به منظور اقتصادی شدن ساخت موج شکن ها مطرح شده اند. این سازه ها علی رغم گذشت مدت زیادی از کاربردشان، به دلیل عدم وجود قواعد مدون برای طراحی آنها مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته و در آزمایشگاه ها به بررسی پارامترهای تاثیرگذار بر آن پرداخته شده است؛ با این حال هنوز روابط جامع و کاملی که برای طراحی این سازه ها باشد ارائه نشده است. در موجشکن های شکل پذیر این ایده که نباید سنگ ها در اثر برخورد امواج جابجا شوند نقض می شود و به آنها اجازه داده می شود تا رسیدن به یک پروفیل پایدار جابجا شوند به طوری که در سرویس دهی سازه مشکلی ایجاد نشود. در این پایان نامه با مطالعات آزمایشگاهی به بررسی اثر قطر دانه بندی در پایداری موجشکن های سکویی از نوع ایرانی پرداخته شده است. تفاوتی که نوع ایرانی موجشکن سکویی با انواعی که تاکنون مورد مطالعات آزمایشگاهی قرار گرفته اند، در وجود لایه فیلتر در بین هسته و آرمور می باشد که استفاده از آن سبب می شود تا به صورت مناسب تری از مصالح استخراج شده از معادن سنگ استفاده شود. در این تحقیق تاثیر تغییرات مشخصات مربوط به امواج شامل ارتفاع، پریود، تعداد امواج و تغییرات سازه ای شامل قطر اسمی مصالح، تراز سکو، عرض سکو، مورد مطالعه قرار گرفته شده است. این تحقیقات در آزمایشگاه فلوم موج دانشگاه تربیت مدرس صورت گرفته است. امواج تابیده شده به مقطع موجشکن به صورت نامنظم بوده و از طیف انرژی jonswap استفاده شده است. با توجه به مصالح خروجی از معادن ایران که غالبا در محدوده دانه بندی عریض قرار می گیرند مقدار برای عرض دانه بندی در نظر گرفته شده است. به طور کلی به منظور بررسی پارامترهای نام برده شده 120 آزمایش انجام شده است که باید تست های اولیه را که جهت ایجاد موج های مورد نظر برای تابش به سازه می باشد به آن اضافه کرد. در آزمایشات مذکور از سه دانه بندی با قطر اسمی استفاده شده است. با توجه به آزمایشات صورت گرفته همان طور که انتظار می رفت با افزایش قطر اسمی سنگ میزان عرض فرسایش یافته سکو کاهش یافته است و به این ترتیب سازه پایدارتر به نظر می رسد. از طرفی آزمایشات بیانگر اثر گذاری عمق و تراز قرار گیری سکو نسبت به سطح آب، می باشد. به این ترتیب که با افزایش عمق آب در پای سازه میزان تغییر شکل سازه روند افزایشی به خود می گیرد. همچنین با بالاتر بردن تراز قرار گیری سکو نسبت به سطح آب اثرات فرسایشی سکو کاهش یافته است که این حالت برای هر سه ترکیب دانه بندی، مشهود می باشد. از طرفی این تحقیقات به تاثیر عرض سکو بر میزان تغییر شکل سازه اذعان دارد.

در سالیان اخیر موج شکن های شناور بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و کاربرد آن ها افزایش یافته است. موج-شکن های شناور برای ایجاد یک محیط بندری آرام بصورت دائم یا موقت بکار می روند، این موج شکن ها در کارهای دریایی، عملیات نظامی، فعالیت های شیلاتی، بنادر تفریحی و ماهیگیری استفاده فراوان دارند. شناورهای متشکل از پانتون ها دارای کاربردهای بسیاری از جمله اسکله های شناور، موج شکن های شناور، پل های شناور و... می باشند. مهمترین وظیفه یک موج شکن شناور پانتونی(همانند سایر موج شکن ها)، کاهش ارتفاع امواج در داخل بندر و ایجاد یک ناحیه حفاظت شده است. انتقال انرژی موج تابشی از موج شکن شناور موجب ایجاد موج عبور کرده در پشت سازه می شود. ضریب عبور موج عبارتست از نسبت ارتفاع موج عبور کرده از موج شکن شناور به ارتفاع موج تابشی. راندمان موج شکن شناور که میزان کارایی موج شکن را نشان می دهد بصورت یک منهای ضریب عبور موج تعریف می شود. در این پایان نامه بهینه سازی هندسه موج شکن شناور برای افزایش راندمان مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا یک سطح یکپارچه شناور پانتونی مورد بررسی قرار گرفته است و حساسیت ضریب عبور موج به مقادیر مختلف عرض و آبخور موج شکن شناور، پریود موج تابشی، طیف موج تابشی و پیش کشیدگی مهارها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به تحلیل های انجام شده توسط نرم افزار moses و نتایج بدست آمده معلوم شد که مقدار ابعاد موج شکن شناور از جمله عرض و آبخور، میزان پیش کشیدگی مهارها و پریود موج تابشی تاثیر بسزایی در میزان ضریب عبور موج از موج شکن شناور دارند. سپس به بررسی عملکرد موج شکن شناور با سطح مقطع های گوناگون پرداخته شده است. بدین منظور 9 هندسه مختلف برای سطح مقطع در نظر گرفته شده است و ضریب عبور موج برای هر یک از آن ها محاسبه شده است که نتایج بدست آمده نشان می دهد که موج شکن شناور پانتونی با سطح مقطح مستطیل بهترین عملکرد را دارد. پس از انجام این مرحله به بهینه-سازی هندسه موج شکن شناور پانتونی برای افزایش راندمان پرداخته شده است. هدف از بهینه سازی کمینه کردن میزان عبور موج از موج شکن(افزایش راندمان موج شکن شناور پانتونی) و رساندن آن به حد مطلوب است. متغیرهای بهینه سازی در این پایان نامه ابعاد موج شکن شناور(عرض، ارتفاع و آبخور موج شکن) و مشخصات سیستم مهاربندی(طول، قطر و پیش کشیدگی مهارها) می باشد. برای بدست آوردن هندسه بهینه موج شکن شناور از روش الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. برای استفاده از روش الگوریتم ژنتیک در بهینه سازی، از نرم افزار matlab نسخه 9,7 استفاده شده است.

با وجود حجم قابل توجه فعالیت های انجام گرفته در مناطق ساحلی، طراحی سازه های حفاظت ساحل با هزینه کم، یک نیاز اساسی برای بنادر کوچک می باشد. موج شکن ها (ثابت و شناور) سازه هایی هستند که با انعکاس و استهلاک انرژی موج برخوردی و کاهش ارتفاع موج در سمت آرام موج شکن سبب حفاظت خط ساحل و سازه های ساحلی می گردند. هر چند موج شکن های ثابت همواره عملکرد حفاظتی بالاتری را نسبت به موج شکن های شناور فراهم می کنند، اما موج شکن شناور یک راه حل کم هزینه نسبت به موج شکن ثابت می باشد که می تواند به صورت کارآ در مناطق با شرایط آرام به کار گرفته شود. با توجه به کاهش عملکرد موج شکن شناور پانتونی در پریودهای موج بیش از 3-4 ثانیه برای افزایش کارآیی، رفتار هیدرودینامیکی موج شکن شناور دوبل در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور عملکرد موج شکن شناور پانتونی و دوبل برای مقادیر مختلف آبخور، عرض موج-شکن، زاویه مهاربندی و فاصله پانتون ها در برابر امواج نامنظم دریا با مشخصات مختلف موج برخوردی مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدلسازی عددی موج شکن شناور از نرم افزار ansys ماژول aqwa استفاده گردیده است. پس از صحت سنجی نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی، برای بررسی عملکرد موج شکن شناور، سعی گردید شرایط شبیه سازی به گونه ای انتخاب گردد که تناسب بیشتری با شرایط حاکم بر آب های کرانه های کشور داشته باشد. در تحلیل نتایج مدلسازی عددی سعی گردید تا با تعریف پارامترهای بدون بعد جدید، تحلیل مناسب تر و مطابق با عملکرد واقعی موج شکن شناور ارائه گردد. نتایج حاصل از مدل عددی بیانگر این نکته است که پارامترهای پریود موج، عرض پانتون و عمق آبخور تاثیر بسزایی در عملکرد موج شکن شناور پانتونی و دوبل دارد. انتخاب عرض نسبی بزرگتر از 0/5 برای موج شکن شناور پانتونی و دوبل می تواند کارآیی این نوع موج شکن شناور را افزایش دهد. استفاده از موج شکن شناور دوبل می تواند کارایی این نوع موج شکن را افزایش دهد، هر چند برای داشتن عملکرد مطلوب، نیاز به انتخاب فاصله بهینه بین پانتون های موج شکن می باشد.

از آنجایی که درصد قابل توجهی از جمعیت جهان در مناطق ساحلی پراکنده اند و زندگی آنها بطور مستقیم یا غیر مستقیم در ارتباط با دریا است، ایجاد منطقه ایمن در برابر امواج یکی از نیازهای اساسی مناطق ساحلی است. برای اینکه بتوان از مناطق ساحلی بصورت مناسب استفاده کرد، باید با استفاده از سازه های حفاظتی امنیت نواحی ناوبری و پهلوگیری داخل بندر را تامین کرد. استفاده از موج شکن ها اصلی ترین راهکار برای حفاظت مناطق ساحلی است. موج شکن شناور نیز به نوبه خود یکی از سازه های حفاظتی است که با هزینه ساخت کمتر نسبت به سایر انواع موج شکن ها، قابلیت تامین آرامش ناحیه ساحلی را تا محدوده ای از معیار آرامش داخل بندر دارد. این نوع موج شکن معمولاً برای سواحل و بنادر تفریحی که آرامش دائمی در آنها مد نظر نمی باشد و ایجاد آرامش نسبی در برابر هزینه ساخت پایین قابل توجیه است، مورد استفاده قرار می گیرد. موج شکن شناور پانتونی یکی از معمول ترین موج شکن های شناور مورد استفاده است که متشکل از پانتون های متصل به هم می باشد. این نوع موج شکن در جاهایی که به کار رفته است کارایی قابل قبولی از خود نشان داده است. در این تحقیق که در آزمایشگاه سازه های دریایی دانشگاه تربیت مدرس انجام شده است، سه نوع مدل موج شکن شناور پانتونی تک، دوبل و کاتاماران ساخته شده و در معرض امواج نامنظم قرار گرفتند. با در نظر گرفتن میزان عبور موج به عنوان پارامتر هدف، مقدار ضریب عبور موج تحت اثر تغییرات ارتفاع، پریود و تیزی موج مورد مطالعه قرار گرفت. در مجموع 370 آزمایش با شرایط مختلف انجام شدند و نتایج بدست آمده مورد مقایسه قرارگرفتند. برای تحلیل داده های خام برداشت شده از آزمایش های انجام یافته، روش دامنه فرکانسی مورد استفاده قرار گرفت که در این روش خطا در مقایسه با روش دامنه زمانی خیلی کمتر می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزایش پریود موج برخوردی کارایی موج شکن شناور کاهش چشمگیری دارد و پریود موج یکی از عوامل تاثیرگذار در عملکرد موج شکن شناور می باشد. برای مقابله با امواج با پریود و طول موج بیشتر باید از پانتون های با عرض بیشتر استفاده کرد. یکی از راهکارهای افزایش عرض موج شکن با به کارگیری مصالح کمتر، استفاده از دو پانتون متصل به هم می باشد که با عنوان موج شکن شناور کاتاماران شناخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که موج شکن شناور کاتاماران در مقایسه با موج شکن شناور پانتونی تک عملکرد خیلی بهتری دارد. از آنجایی که عوامل موثر در عملکرد موج شکن شناور در مقایسه با موج شکن های معمولی پیچیده تر می باشد و شرایط هیدرودینامیکی حاکم و حرکت موج شکن و همچنین امواج ثانویه ایجاد شده تحت اثر حرکت پانتون ها تاثیر زیادی در میزان عبور موج از موج شکن شناور دارند. در این تحقیق نحوه جانمایی دو پانتون و تاثیر فاصله قرارگیری پانتون ها نسبت به هم نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. در مورد موج شکن شناور دوبل علاوه بر متغیرهای مورد مطالعه در موج شکن های شناور پانتونی تک و کاتاماران، تغییرات ضریب عبور موج در فواصل متفاوت بین پانتون ها مورد آزمایش واقع شدند و فاصله بهینه بین پانتون ها که در آن میزان عبور موج به داخل ناحیه بندر مینیمم می باشد، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهند که میزان عبور موج برای موج شکن شناور پانتونی دوبل در فاصله نسبی بین 8/0 تا 9/0 (فاصله قرارگیری دو پانتون نسبت به هم 8/0 تا 9/0 برابرِ طول موج طرح) عبور موج کمترین مقدار خود را دارد و عبور موج در این نوع آرایش از میزان عبور موج از موج شکن شناور کاتاماران نیز کمتر می باشد. همچنین بیشترین میزان عبور موج برای حالتی است که دو پانتون در فاصله نسبی 3/1 الی 4/1 قرارگیرند.

زباله های شناور و آلودگی های نفتی در سطح آب، صدمات جبران ناپذیری به اکوسیستم منطقه تحمیل کرده و علاوه بر آن می توانند موجب خسارات فراوان اقتصادی گردند. یک مثال موثر و اقتصادی برای جمع آوری آشغال های شناور و آلودگی های نفتی از روی سطح آب، بوم شناور است. بوم ها در آب های آرام بهتر عمل کرده و فقط برای کنترل و جمع آوری آشغال های شناور مناسب هستند. با توجه به اهمیت و کاربرد زیاد بوم شناور، مطالعات زیادی برای شناخت اندرکنش آن با سیال انجام شده است. محدودیت های روش آزمایشگاهی و هزینه بر بودن آن ها، توجه محققین را به سوی روش های عددی که علی رغم وجود محدودیت هایی چون خطاهای عددی و فرضیات ساده کننده، دارای مزیت هایی مانند ارائه درک بهتر از مسئله و هزینه ی کمتر هستند، معطوف کرده است. در این پژوهش، با استفاده از روش لاگرانژی و بدون مش هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم پذیر (wcsph)، آنالیز سازه ای بوم تحت جریان مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا یک کد پایه تهیه و با انجام برخی اصلاحات، مدل نهایی بوم شناور ساخته شد. از جمله این اصلاحات که برای افزایش دقت و یا فرایند تکمیل مدل به کار رفته اند می توان به ایجاد جریان و هندسه های جدید، اصلاح محاسبه ی سرعت صوت، اعمال تکنیک جابجایی ذرات و ایجاد یک جسم نوسان کننده اشاره کرد. در ادامه نیز آزمون های مختلفی به منظور صحت سنجی مدل wcsph، اجرا شده اند و توانایی مدل موجود را در شبیه سازی مناسب شرایط مرزی، اجسام شناور، نیروی وارد بر آن ها، جریان و نوسان جسم در سیال مورد سنجش قرار داده اند. در تحلیل بوم، نوسانات بوم در راستای جریان که در گذشته از آن چشم پوشی می گردید، با قرار دادن یک فنر در مسیر حرکت بوم در نظر گرفته شد. سه پارامتر سرعت جریان، ارتفاع بدنه ی بوم و سختی طولی بوم در راستای جریان به عنوان متغیر در نظر گرفته شده و میزان تاثیر هر یک بر نیروی وارد بر بوم مورد ارزیابی قرار گرفت. در تحلیل نتایج بدست آمده از مدل حاضر سعی گردید تا با تعریف پارامترهای بدون بعد جدید، تحلیل مناسب تر و مطابق با عملکرد واقعی بوم شناور ارائه گردد. نتایج نشان می دهد سرعت جریان، ارتفاع بدنه ی بوم و سختی طولی بوم شناور به ترتیب بیشترین تاثیر را در نیروی وارد بر بوم دارند. در نهایت یک رابطه برای محاسبه نیروی وارد بر بوم از طرف جریان بر اساس سه متغیر گفته شده ارائه گردیده است.

ریزش های نفت و گاز در طبیعت از مهم ترین عوامل آلودگی های زیست محیطی هستند. این ریزش-ها غالبا به صورت جت و پلوم بوده و تحت اثر جریان جانبی در محیط دریا قرار می گیرند. شناخت دقیق پدیده از حیث رفتار در ستون آب و مسیر حرکت تا رسیدن به سطح، در کنترل اثرات مخرب آن بسیار تاثیرگذار است. قطر چشمه ی خروج جت، سرعت اولیه ی خروج، متوسط سرعت جریان جانبی و چگالی نفت خروجی از عواملی هستند که تاثیر بسزایی در رفتار جت یا پلوم نفت در ستون آب دارند. در این پایان نامه سعی شده است با توسعه یک مدل عددی به نام هیدرودینامیک ذرات هموار (sph)، به شبیه سازی دو بعدی خروج نفت از بستر دریا و انتقال به سطح، تحت اثر جریان جانبی پرداخته شود و مسیر حرکت لکه ی نفتی در ستون آب، بررسی گردد. در توسعه این مدل سعی شده تا حد امکان از آخرین دستاوردها و پیشرفت های مطرح شده در این روش، استفاده شود. با توجه به اینکه اکثر کاربردهای جت و پلوم در طبیعت به صورت جریان های متقاطع عمل می-کنند، در این تحقیق جریان با سطح آزاد و در حضور جاذبه به روش تکنیک تزریق ذرات به دامنه ی حل، شبیه سازی شده است. در مدلسازی جریان به روش sph، ذرات ورودی و خروجی در ابتدا و انتهای دامنه قرار داده می شوند. سرعت و فشار بالادست از طریق ذرات ورودی اعمال می گردد و ذرات خروجی کمک می کنند تا جریان آزاد در انتهای دامنه برقرار شود. آزمون های مختلفی به منظور صحت سنجی مدل sph اجرا شده اند و توانایی مدل موجود در شبیه سازی مناسب شرایط مرزی، مرزهای بسته و نیروهای وارد بر آنها، جریان با سطح آزاد و جریان-های متقاطع دوفازی را مورد سنجش قرار داده اند. به دلیل نزدیکی هر چه بیشتر به محیط دریا، پروفیل فرضی سرعت جریان جانبی، غیریکنواخت و سهموی فرض شده و رفتار جت نفت متاثر از آن، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده و مقایسه ی آن با روابط تحلیلی و آزمایشگاهی که سرعت جریان جانبی را یکنواخت فرض کرده اند، نشان می دهد ارتفاع بالاروی جت یا پلوم نفت، 50 درصد افزایش یافته است. بررسی رفتار پدیده در شرایط مختلف، نشان می دهد با افزایش قطر پلوم و سرعت اولیه ی خروج، ارتفاع بالاروی افزایش و به تبع آن زمان و فاصله ی افقی رسیدن لکه ی نفتی به سطح، کاهش می یابد. ولی افزایش متوسط سرعت جریان جانبی رفتاری کاملا معکوس دارد. تغییر چگالی نفت تاثیری در ارتفاع بالاروی نداشته و تنها کاهش آن، زمان و فاصله ی افقی رسیدن لکه ی نفتی به سطح را کاهش می دهد.

در این تحقیق، با توجه به خسارات وارد شده در سونامی بزرگ 2004 هند و 2011 ژاپن، نیروهای وارده از طرف امواج بلند بر موج شکن های کیسونی با استفاده از مدل سازی عددی بررسی شده است. پس از شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار $flow-3d$، نتایج صحت سنجی نشان می دهد که این نرم افزار از دقت خوبی برای مدل سازی نیروهای وارده بر موج شکن های کیسونی از طرف امواج بلند و همچنین شبیه سازی سطح آزاد آب برخوردار است. در ادامه، تست های متعددی صورت گرفته و فرمول تجربی برای محاسبه نیروی وارده از طرف امواج بلند بر موج شکن های کیسونی معرفی شده است. نتایج نشان می دهد فشار نقطه ای وارد بر سازه علاوه بر ارتفاع موج، با عمق آب و پریود موج نیز مرتبط است. همچنین با جابجایی سازه به سمت ساحل که با کاهش عمق آب همراه است، مقدار نیروهای وارده در ابتدا کاهش می یابد، ولی در ادامه با تغییر فرم موج، نیرو افزایش می یابد و در نهایت پس از شکست موج، نیرو با شیب تندی کاهش می یابد. نتایج مدل سازی های صورت گرفته نشان می دهد که با کاهش عمق از زمان اعمال نیرو کاسته می شود. در پایان، بررسی های انجام شده نشان می دهد که در حالت شکست موج بر روی بدنه موج شکن، نیروهایی تا حدود 6 برابر نیروی امواج ناشکنا بر موج شکن وارد شده است.

امروزه کاهش عمر مفید، هزینه های تعمیر و بازسازی سازه های بتنی آسیب دیده در اثر خوردگی و دیگر عوامل مخرب در مناطق خورنده مانند سواحل خلیج فارس، صدمات جبران ناپذیری بر اقتصاد کشور و توسعه پایدار در این مناطق وارد کرده است. بدیهی است که از جمله مهم ترین عوامل تخریب چنین سازه هایی، نفوذ یون کلر و خوردگی ناشی از آن می باشد. همچنین مشاهدات میدانی و مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که خرابی هایی که در سازه های دریایی اتفاق می افتد، نسبت به ارتفاع آن ناحیه از تراز آب دریا متفاوت است، لذا مطالعه و شناخت کاملتر فرآیند های موثر بر پایایی بتن مسلح در شرایط رویارویی مختلف از جمله ناحیه پاشش، با توجه به بررسی اندک انجام شده در کشور و جهان بر روی این ناحیه در جهت افزایش عمر مفید سازه های بتنی دریایی و جلوگیری از تخریب زودرس آن ها ضروری می باشد. در پایان نامه حاضر از نتایج 3 و 9 ماهه آزمونه های بتنی دارای نسبت های مختلف آب به سیمان و همچنین نمونه های حاوی میکروسیلیس و متاکائولن قرار گرفته در شرایط رویارویی پاشش در محیط خلیج فارس در جزیره قشم برای تحلیل و بررسی اثر زمان بر آهنگ نفوذ یون کلر استفاده شده است. با بررسی تغییرات ضریب انتشارپذیری بتن و اثر زمان بر کاهش آن مشخص گردید کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش درصد دوده سیلیس و متاکائولن باعث افزایش قابل ملاحظه مقاومت بتن در برابر نفوذ یون کلر و کاهش اثر زمان بر تغییرات ضریب انتشارپذیری می شوند. همچنین در انتها با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی مدلی برای پیش بینی نفوذ یون کلر به بتن ارائه شده است. نتایج نشان می دهد شبکه عصبی مصنوعی توانایی قابل قبولی در پیش بینی نفوذ یون کلرید دارد.

موجشکن سکویی شکل پذیر نوعی موجشکن توده سنگی است که پروفیل وجه سمت دریای آن در اثر برخورد امواج تغییر شکل می‏دهد و نهایتاً به شکلی پایدار می‏رسد. در تغییر شکل این سازه، پارامترهایی تعیین کننده وجود دارند که با استفاده از آنها می‏توان شکل پروفیل تغییر شکل یافته‏ی موجشکن را تخمین زد. در تحقیق حاضر با استفاده از نتایج مربوط به مطالعات آزمایشگاهی پیشین، پارامترهای اساسی تغییر شکل سازه برآورد شده‏اند. به طور کلی 414 داده‏ که نتایج حاصل از آزمایش‏های مقیم (1388) و شکاری (1391) بوده‏اند به طور مستقیم و داده‏های مربوط به تحقیقات lyyke andersen (2006) و مطلبی (1388) در برخی از موارد جهت بررسی روابط بدست آمده، در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته‏اند. پارامترهای محیطی و سازه‏ای مورد بررسی در این آزمایش‏ها شامل شرایط مختلف امواج و همچنین پارامترهای سازه‏ای می‏باشد. برای بدست آوردن روابط و فرمول‏های مربوط به پارامترهای مهم تغییر شکل، از مدل درختی m5 استفاده شده است. در واقع تفاوت اساسی روش استخراج معادلات در این تحقیق، استفاده از مدل هوشمند m5 می‏باشد. مدل m5 مدلی درختی از خانواده درختان تصمیم گیری می‏باشد که پیش بینی خود را در قالب معادلات همبستگی انجام می‏دهد. با استفاده از روابط بدست آمده برای پارامترهای اساسی تغییر شکل، با ارائه‏ی روشی هندسی، برنامه‏ای به زبان matlab 7.0 نوشته شده که با دریافت شرایط اولیه‏ی امواج و سازه، پروفیل تغییر شکل یافته‏ی سازه را تخمین می‏زند. همچنین به بررسی پارامتر خرابی و مساحت ناحیه‏ی فرسایش یافته‏ی موجشکن نیز، به دو روش مختلف، پرداخته شده است. به منظور بررسی اعتبار روابط بدست آمده برای تغییر شکل و همچنین مساحت ناحیه فرسایش یافته‏ی موجشکن و خرابی متناظر آن، نتایج بدست آمده با فرمولهای ارائه شده توسط سایر محققین مقایسه شده‏اند. همچنین برای چند نمونه از پروفیل‏های آزمایشگاهی موجود با شرایط آزمایشگاهی گوناگون، پروفیل تخمین زده شده توسط برنامه‏ی نوشته شده و نرم افزار معروف breakwat مورد مقایسه قرار گرفته‏اند.

امواج ثقلی ناشی از باد با توجه به درصد وقوع و مقدار انرژی آن ها از اهمیت ویژه ای در مهندسی سواحل، بنادر و سازه های دریایی برخوردار هستند. از جمله موارد استفاده اطلاعات این امواج در تحلیل و طراحی سازه های دریایی می باشد. از سوی دیگر شرایط امواج دریا را معمولا با طیف امواج مشخص می کنند. شرایط امواج و در نتیجه طیف موج در مناطق مختلف دریایی متفاوت است و در این خصوص عوامل مختلفی موثر هستند. نظر به اینکه مطالعات بسیار محدودی در زمینه ارزیابی مدل های طیفی امواج سازگار با مناطق دریایی کشور صورت گرفته است و از طرف دیگر داده های بسیار ارزشمندی از شرایط دریاها در سال های اخیر ثبت شده است، لذا بررسی داده ها، ارزیابی مدل های مطرح، و ارایه طیف موج مناسب برای شرایط دریاهای کشور بسیار ضروری است. در این تحقیق ابتدا مطالعات اولیه بر روی داده های خام اندازه گیری شده انجام شد. نتایج مطالعات نشان داد که این داده ها در برخی بازه ها دارای خطا می باشند. لذا ابتدا با توجه به معیارها و روش های موجود نسبت به شناسایی و اصلاح خطاها اقدام گردید. سپس به بررسی طیف های موج یک سویه و جهتی حاکم بر مناطق پرداخته شد. بدین منظور ابتدا طوفان های رخ داده در هر ایستگاه شناسایی و پس از استخراج طیف حاکم بر این طوفان ها، مدل های طیفی استاندارد pm، jonswap، ittc و ochi-hubble با طیف های میدانی بدست آمده مقایسه شدند. با در نظر گرفتن ضرایب توصیه شده برای مدل های طیفی استاندارد، نتایج حاصل بیان گر نامناسب بودن مدل طیفی ochi-hubble برای طیف های دوقله ای و تطابق بسیار بالای مدل طیفی ittc و تا حدودی jonswap با طیف های تک قله ای می باشد. در ادامه برای افزایش دقت مدل سازی، نسبت به تعیین ضرایب مناسب با روش گرادیان کاهش یافته عمومی برای هر سه مدل اقدام شد. این اقدام منجر به معرفی مدل jonswap اصلاح شده 6 پارامتری گردید. اما با توجه به دقت بالای مدل ittc پیشنهاد می گردد برای طیف های تک قله دریای عمان (فصول پاییز و زمستان) و تنگه هرمز (کل ایام سال) از مدل ittc با ضرایب پیشنهاد شده در مراجع استفاده گردد. همچنین با توجه به وجود طیف های دو قله در ایام مونسون (فصول بهار و تابستان) در منطقه دریای عمان، نتایج بررسیهای بعمل آمده بیانگر آن است که مدل hubble-ochi با ضرایب اصلاح شده و پیشنهادی این تحقیق، مدل طیفی مناسبی برای منطقه می باشد. در مراحل بررسی مدل های طیفی جهتی نیز مشاهده گردید که مدل توزیع جهتی mitsuyasu با ضرایب پیش فرض در مراجع، تطابق نسبتاً مناسبی با توزیع های جهتی تک قله ای و دوقله ای مناطق دارد. اما در راستای افزایش دقت مدل سازی نسبت به تصحیح ضرایب مدل مذکور نیز اقدام گردید. لذا پیشنهاد می گردد برای مدل سازی طیف جهتی از مدل اصلاح شده mitsuyasu استفاده گردد.

بوم های شناور یکی از ابزار اساسی در محافظت از سواحل و تجهیزات دریایی و ممانعت از پخش نفت در اثر ریزش آن در دریا به شمار می روند. عملکرد بوم در دریا به شرایط محیطی (موج، باد، جریان)، ویژگی های نفت و مشخصات بوم به عنوان جسمی شناور در آب بستگی دارد. در این پایان نامه سعی شده است با توسعه یک مدل عددی به نام هیدرودینامیک ذرات هموار (sph)، به شبیه سازی دو بعدی بوم در مقابل امواج و جریان پرداخته شود و نحوه عبور نفت از بوم در اثر انباشتگی و افزایش ضخامت لایه نفتی بررسی گردد. در توسعه این مدل سعی شده تا حد امکان از آخرین دستاوردها و پیشرفت های مطرح شده در این روش استفاده شود. مدلسازی جسم شناور و مرزهای بسته در sph نیازمند دقت فراوان و بهره مندی از تکنیک هایی است تا بتواند شرایط مرزی و معادلات اجسام شناور را به نحو قابل قبولی شبیه سازی کند. در این تحقیق از روشی نوین که به تازگی ارائه شده است، برای این منظور استفاده شده که با موفقیت در مدل گنجانده شده است. در این روش نیروی وارد بر ذرات از سوی مرز به صورت شعاعی وارد می شود و به شکل مرز بستگی ندارد. علاوه بر قابلیت این تکنیک در مدل سازی مرزهای پیچیده، دقت آن نیز در مقایسه با سایر روش های مدل سازی مرزهای بسته در sph بالاتر است. تکنیک تزریق ذرات به دامنه حل برای تولید جریان در sph، نیز از روش های نوین دیگری است که در مدل مورد استفاده در این تحقیق گنجانده شده است. آزمون های مختلفی به منظور صحت سنجی مدل sph اجرا شده اند و توانایی مدل موجود در شبیه سازی مناسب شرایط مرزی، اجسام شناور، نیروهای وارد بر آنها، جریان، موج و جریان دوفازی را مورد سنجش قرار داده اند. پس از صحت سنجی، یافتن پاسخ هیدرودینامیکی بوم هایی با مشخصات متفاوت در برابر شرایط مختلف هیدرودینامیکی و بررسی نحوه عبور نفت از زیر بوم، بخش نهایی پایان نامه را شامل می شود. دو پارامتر برای سنجش کارآیی بوم ها در پاسخ به شرایط هیدرودینامیکی تعیین شده اند. از آنجا که تا زمان انجام این تحقیق تکنیک موثری برای شبیه سازی همزمان موج و جریان در کانال به روش sph پیدا نشده است به جای شبیه سازی جریان در کانال، ابتکار تازه ای به کار برده شده است که در آن خود بوم به حرکت در می آید.

جهان در چند دهه اخیر شاهد موارد متعددی از ریزش نفت در دریاها و اقیانوس ها بوده است. تاکنون هیچ تحقیقی در خصوص نحوه پخش و انتشار آلودگی های نفتی در مناطق حساسی از خلیج فارس مانند حوزه های ابوذر و بهرگانسر صورت نگرفته است. دلیل دیگر انتخاب دو حوزه مذکور، دست یابی به درک عمیق تر از الگوی پخش و انتشار نفت حاصل از ریزش نفت و گاز از چاه های فراساحلی، در محدوده آب های کم عمق و متوسط است. به منظور بررسی دقیق تر حرکت نفت هنگام خروج از کف دریا، انتشار نفت در دو بخش میدان نزدیک و میدان دور مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این شبیه سازی ها، بررسی رفتار هیدرودینامیکی پلوم نفت خروجی از کف دریا، ارزیابی عملکرد مدل های oscar و osis در شبیه سازی پخش و انتشار نفت در دریا، مقایسه دو مدل oscar و osis و هم چنین مدلسازی عملیات پاسخ جهت تعیین میزان کارایی این روش ها است. مدلسازی چند سناریوی محتمل خروج نفت خام سبک به منظور ارزیابی مناطق تحت تاثیر آلودگی نفت صورت پذیرفته است. نتایج مربوط به این شبیه سازی ها بیانگر این حقیقت هستند که باد مهم ترین عامل در در نحوه پخش و انتقال لکه نفت در این مناطق است. جریان های خلیج فارس از نوع جزر و مدی بوده که دارای ماهیت رفت و برگشتی هستند. بنابراین در انتقال و پخش آلودگی نفت در حوالی مناطق بهرگانسر و ابوذر، جریان های دریایی در مقایسه با باد از درجه دوم اهمیت قرار دارند. به بیان بهتر، تاثیر عمده جریان های دریایی بر روی نحوه پخش و انتشار جت/پلوم نفت و گاز خروجی از کف دریا است. با استناد به نتایج موازنه جرم نفت، در چند روز اول شبیه سازی بخش عمده ای از نفت تبخیر شده و یا در کف بستر رسوب گذاری خواهد کرد. از طرف دیگر توده عظیمی از ذرات نفت در ستون آب باقی می مانند که این موضوع به نوبه خود مشکلات فراوانی را برای آبزیان منطقه بوجود خواهد آورد. به منظور ارزیابی کارایی تجهیزات عملیات پاسخ در پیشگیری از پخش و انتشار نفت در منطقه در یک سناریوی مجزا، به مدلسازی این تجهیزات پرداخته شد. با نگاهی به عملکرد تجهیزات پاسخ و وسایل مکانیکی جمع آوری و بازیافت آلودگی نفتی از دریا می توان به این نکته پی برد که این تجهیزات، با نوع و تعداد مفروض در سناریوی ریزش نفت، نقش چندان موثری در پیشگیری از پخش و انتشار نفت ایفا می کنند. در این سناریوها مواد پراکنده ساز از طریق شناورها و هواپیما، تأثیرات آلاینده های بالقوه سطحی را کاهش می دهند اما باعث افزایش نفت موجود در ستون آب و هم چنین رسوب نفت در کف دریا می شوند.

در این تحقیق نیروهای وارده از طرف امواج سونامی بر سازه های ساحلی مورد مطالعه قرار گرفته است. پس از مروری بر ادبیات فنی، به معرفی نرم افزار و معادله ها حاکم در شبیه سازی عددی پرداخته و ن?روهای وارده از طرف امواج سونامی بر سازههای ساحلی با استفاده از مدلسازی عددی? بررسی شده است. پس از شب?ه سازی عددی با استفاده از نرم افزار ?، flow?3d?نتا?ج حساسیت سنجی و اعتبارسنجی نشان می دهد که ا?ن نرم افزار از دقت خوبی برای مدلسازی ن?روهای وارده بر سازه های ساحلی از طرف? امواج سونامی و همچنین شب?هسازی سطح آزاد آب برخوردار است و مدل آشفتگی مناسب برای شبیه سازی نیروها مدل آشفتگی rng است. ?مطالعه پارامتری نشان می دهد که نیرو های فشار، برش و گردابه وارد بر سازه ع?وه بر ارتفاع موج، با ارتفاع سازه و سرعت موج ن?ز مرتبط است.? ?همچنین بررسی های انجام شده بر روی سازه مورد مطالعه در این تحقیق نشان می دهند که با تغییر شکل سازه از مکعبی به استوانه ای نیروی وارد بر سازه تا 2 برابر کاهش می یابد و در حالت شکست موج بر روی سازه، ن?روی حاصل از فشار موج تا حدود 3 برابر ن?روی فشار امواج ناشکنا وارد بر سازه می باشد و بحرانی ترین مکان برای ایجاد سازه از خط ساحلی تقریباً در فاصله ای به اندازه ی نصف طول موج تعریف شده در شبیه سازی انجام شده در این پژوهش است و از این فاصله به بعد نیروی وارد بر سازه کاهش می یابد.

موج شکن مرکب قائم، نوعی موج شکن است که از ترکیب موج شکن توده سنگی و دیواره قائم تشکیل شده است و اغلب در اعماق حدود 30 متر و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در این نوع موج شکن، بررسی آرمور زیرسازه و یافتن بهینه قطر سنگدانه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، زیرا در درجه اول، در این زمینه تحقیقات کمی صورت پذیرفته است و بعضاً مشاهده می شود رابطه های ذکر شده در مراجع اختلاف زیادی در جواب هایشان دارند و در درجه دوم یکی از عوامل مهم در شکست این نوع موج شکن ها، آسیب زیرسازه آن است. در تحقیق حاضر با انجام مطالعه آزمایشگاهی دو بعدی بر روی موج شکن های مرکب، به بررسی پارامترهای هیدرولیکی و سازه ای موثر بر آسیب زیرسازه این نوع از موج شکن ها پرداخته شده است. پارامترهای بررسی شده محیطی مختلف شامل شرایط مختلف امواج از قبیل ارتفاع موج، پریود موج و عمق آب پای سازه و پارامترهای سازه ای شامل عرض سکو و دانه بندی سنگدانه ها، بررسی شده است. از نتایج مهم این آزمایشها می توان به تأثیر پارامتر عرض سکو موج شکن مرکب و همچنین دانه بندی های متنوع در کاهش میزان آسیب زیر سازه موج شکن اشاره نمود. در این تحقیق، امواج تابشی به مدل مقطع موج شکن در تمام آزمایشها از نوع امواج نامنظم با طیف انرژی jonswap بودند و آزمایش ها در سه سری و در مجموع 45 آزمایش انجام پذیرفتند، در ادامه با تحلیل نتایج، ضمن بررسی اثر پارامترهای مختلف گرافی برای تعیین تناژ سنگ مورد نیاز برای پوشش زیرسازه بدست آمد. به منظور بررسی اعتبار گراف بدست آمده برای این نوع از موج شکن ها و روابط کلیدی در طراحی زیرسازه موج شکن های مرکب، نتایج بدست آمده از فرمول حاضر و فرمولهای ارائه شده توسط سایر محققین مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهند که رابطه بدست آمده از مقادیر آزمایشگاهی تحقیق حاضر پاسخ هایی دست بالا تر از نتایج حاصل از رابطه takahashi دارند ولی با اعمال یک ضریب اطمینان 1.7 نتایج آزمایشگاهی همبستگی مناسبی با نتیجه حاصل از رابطه وی، پیدا می کنند.

در سال های اخیر، بهره برداری های غیر اصولی از منابع آب های سطحی و زیرزمینی و آلودگی این منابع حیاتی توسط فاضلاب های شهری، کشاورزی و صنعتی، در کلان شهری مانند تهران و اطراف آن نیز کمّیت و کیفیت این منابع را به شدت دستخوش تخریب قرار داده است. همچنین، حجم قابل توجه آب مصرفی در بخش کشاورزی این منطقه، نوسانات سطح آب آبخوان های منطقه با توجه به برداشت های بی رویه و از طرفی، ورود بار آلودگی زیاد به کانال ها و انهار مرکزی و همچنین، ورود فاضلاب از چاه های جذبی به آبخوان تهران از جمله چالش های بسیار بزرگ در منطقه است. با توجه این چالش ها عملاً بهره برداری مجدد از پساب تصفیه خانه های فاضلاب و رواناب های سطحی شهری برای تأمین نیازهای آبی این منطقه به امری اجتناب ناپذیر بدل شده است. از طرفی، با وجود گروداران با مطلوبیت ها و قدرت های نسبی متفاوت، تصمیم گیری های گروهی در منابع آب، اغلب با چالش همراه است. روش های گزینش اجتماعی به عنوان ابزاری کارآمد می تواند کمک شایانی به تصمیم گیرندگان در انتخاب گزینه تصمیم گیری مناسب کند. در این پایان نامه، برای نخستین بار، یک مدل تصمیم گیری گروهی نوین و کارامد در زمینه تخصیص پساب تصفیه خانه های فاضلاب شهری و رواناب های سطحی با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها با کاربرد روش های گزینش اجتماعی ارائه می شود. هدف از به کارگیری روش های گزینش اجتماعی در این پایان نامه، تعیین سیاست های پایدار برای بهره برداری از پساب های تصفیه خانه ها به عنوان یک منبع آب به گونه ای است که گروداران در مورد آن ها توافق نسبتاً پایداری داشته، و هیچ یک از آن ها تمایلی برای تخطی از این سیاست ها نداشته باشند. در ابتدا تعدادی سناریوی تخصیص پساب به آببران بخش کشاورزی و تغذیه آب زیرزمینی تعیین می شود. سپس، گروداران با توجه به معیارهای مختلف مانند سود و هزینه ها، تعادل بخشی آب زیرزمینی و دیگر معیارهای کیفی و زیست محیطی، سناریوهای تخصیص را رتبه بندی می کنند. سپس، با استفاده از برخی روش های مبتنی بر گزینش اجتماعی کلاسیک، گزینه های برتر از دید همه گروداران تعیین می شوند. در رویکردی دیگر، از روش های گزینش اجتماعی فازی مانند شمارش بردا، مینی -ماکس و کمیت سنج های زبانی با رویکرد منطق فازی به منظور انتخاب سناریوی مناسب استفاده می گردد که در آن ها، بر خلاف روش های گزینش اجتماعی کلاسیک، گزینه ها از دیدگاه تصمیم گیرندگان رتبه بندی نمی شوند، بلکه درجه مطلوبیت هر سناریو برای هر یک از ذی نفعان، عامل تأثیرگذار در این روش ها می باشد. تصمیم گیرندگان با بیان مطلوبیت خود به صورت فازی، آزادی عمل بیشتری در تعیین گزینه ی بهینه ی اجتماعی دارند. همچنین، برخی عدم قطعیت-های مهم مربوط به توابع مطلوبیت تصمیم گیرندگان و اثر سناریوها بر مقادیر مطلوبیت های آن ها با تعریف توابع عضویت فازی در نظر گرفته می شوند و برای اولین بار با تلفیق روش های رتبه بندی فازی (به منظور مقایسه توابع عضویت فازی) و گزینش اجتماعی فازی، سناریوی بهینه اجتماعی از دید تمامی گروداران به منظور تخصیص پساب معرفی می شود. در این پایا ن نامه همچنین، سناریوی برتر در دو حالت قدرت های نسبی برابر و قدرت های نسبی نابرابر گروداران در تصمیم گیری انتخاب می گردد. در نهایت، نتایج استفاده از روش های گزینش اجتماعی فازی و کلاسیک با نتایج دو روش مبتنی بر تصمیم گیری چند معیاره استدلال شهودی و موافقت چندمعیاره نیز مقایسه می گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ساختار پیشنهادی، دارای کارایی مناسبی در انتخاب گزینه بهینه در مسائل مدیریت منابع آب و به-خصوص انتخاب سناریوی مناسب تخصیص پساب تصفیه خانه های فاضلاب شهری و رواناب سطحی می-باشد و می تواند مطلوبیت های گروداران را تا حد زیادی در فرایند تصمیم گیری گروهی در نظر بگیرد.

با وجود اینکه ¬نفت شریان زندگی جوامع مدرن است، زمانیکه این منبع حیاتی از کنترل خارج شود، می¬تواند زندگی دریایی را تخریب و اقتصاد و محیط زیست یک منطقه را ویران کند و یکی از مخرب¬ترین عوامل آلاینده برای محیط زیست باشد. یکی از راه¬های ورود نفت به دریا خروج ناگهانی نفت از کف دریا می¬باشد که می¬تواند در هنگام بروز مشکل برای چاه نفت در فراساحل یا خطوط لوله انتقال نفت در دریا رخ دهد. در این تحقیق با توجه به پتانسیل بالای آلودگی نفتی خلیج فارس و به خصوص منطقه خارک، مدل-سازی سناریوهای خروج نفت از لوله¬های انتقال نفت در کف دریا بین سواحل ایران (بندر گناوه در استان بوشهر) و جزیره خارک انجام گرفت. این مدل¬سازی¬ها به منظور بررسی هیدرودینامیک پلوم نفت خروجی از کف دریا، تأثیرات آلودگی نفت بر محیط زیست منطقه و ارزیابی عملکرد عملیات پاسخ (با توجه به امکانات منطقه) انجام شد. جزیره خارک بزرگترین ترمینال صادرات نفت ایران می باشد که در فاصله 57 کیلومتری شمال غربی بوشهر و 40 کیلومتری جنوب بندر گناوه واقع است و حدود 90 درصد نفت خام کشور به وسیله پنج خط لوله از ساحل ایران و حوزه¬های نفتی فراساحلی به این جزیره منتقل و از آنجا توسط شرکت پایانه¬های نفتی ایران صادر می¬شود. برای مقابله با خطرات ناشی از نشت نفت به دریا بسیاری از کشورها تدابیری برای پیشگیری از اثرات ریزش احتمالی نفت در دریا اندیشیده¬اند. در این راستا استفاده از مدل¬های عددی برای پیش¬بینی حرکت و توزیع غلظت ذرات نفت در دریا در طرح¬ عملیات احتمالی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق مدلسازی پخش نفت توسط مدل oscar انجام شده است. داده¬های مربوط به جریان¬های جزر و مدی محیط خلیج فارس به منظور استفاده در مدل oscar، توسط بخش هیدرودینامیک (hydrodynamic module) مدل mike21 بدست آمد و برای داده¬های ورودی باد، دمای هوا، شوری و دمای باد از داده¬های مدل هواشناسی چند لایه¬ای طیفیecmwf و سازمان هواشناسی استان بوشهر استفاده شده است. نتایج حاصل از صحت¬سنجی مدل oscar نشان داد که این مدل یک ابزار بسیار قوی برای پیش-بینی حرکت نفت است و با درجه بسیار بالایی از اطمینان می¬تواند در خلیج فارس، انتشار نفت را شبیه-سازی کند. چند سناریوی محتمل خروج نفت خام سنگین ایران به منظور ارزیابی تأثیر نفت بر محیط زیست منطقه تعیین شد که نتایج مربوط به آنها نشانگر آن بود که عامل اصلی انتقال و پخش نفت در منطقه باد است؛ به طوری که با یک باد ملایم، نفت با سرعت و به صورت طبیعی در منطقه پراکنده می¬شود. نقش جریان¬های جزر و مدی به مراتب بسیار کمتر از نقش باد است و بیشترین تأثیر آن بر نفت موجود در ستون آب است. در چند روز اول شبیه¬سازی، بخش نسبتاً زیادی از نفت تبخیر می¬شود. همچنین بخش عمده¬ای از نفت به صورت رسوب و بخشی با برخورد به سواحل منطقه، محیط¬زیست منطقه را دچار آلودگی می¬کند. همچنین نفت موجود در ستون آب نیز موجب آلودگی شدید محیط می¬شود. با توجه به وضعیت باد منطقه، بیشترین پتانسیل آلودگی ساحلی در اثر آلودگی متوجه دماغه جنوب شرقی منطقه خارک است. همچنین خروج نفت از خطوط لوله منطقه خارک می¬تواند به شدت به میگوهای سواحل بوشهر آسیب برساند. با تغییر موقعیت خروج نفت از لوله¬ها، تأثیر نفت خروجی بر منطقه به میزان زیادی تغییر خواهد کرد. وسایل مکانیکی جمع¬آوری و بازیافت، اثرات زیست¬محیطی خروج بالقوه نفت را به صورت جزئی کاهش می¬دهند. محصولات شیمیایی پراکنده¬ساز از طریق شناورها و هواپیما، تأثیرات سطحی بالقوه را کاهش می¬دهند اما باعث افزایش نفت موجود در ستون آب و همچنین رسوب نفت در کف دریا می¬شوند. به طور کلی در سناریوهای تعیین شده، سطح عملیات پاسخ تعیین شده در مقابل خروج بالقوه نفت، اثرات زیست¬ محیطی نفت بر روی ساحل را کاهش می¬دهد اما اثرات زیست¬محیطی نفت بر روی میگوهای منطقه را کاهش نمی¬دهد. استفاده از مواد پراکنده¬ساز در عملیات پاسخ بر مناطق حفاظتی نتیجه معکوس داشته است. همچنین نزدیکی منابع به محل خروج و مقدار نفت به حدی است که با استفاده تجهیزات عملیات پاسخ نمی¬توان از فجایع آلودگی جلوگیری نمود.

پدیده روگذری موج از موجشکن توده سنگی از موضوعات مهمی است که همواره در مهندسی دریا دارای اهمیت بوده است. فرایند روگذری شامل برخورد موج به سازه، بالا روی و نهایتا سرریزی جریان آب از سازه می¬باشد. این پدیده عامل بسیاری از تخریب¬ها در سازه¬های ساحلی و سازه¬های موجود در پسکرانه آنها در گذشته و حال بوده است. بدلیل وجود عدم قطعیت در پیش بینی تراز طراحی آب و تعیین امواج طراحی از یک سو و از سوی دیگر به لحاظ هزینه بالای اقتصادی احداث سازه¬های بلند، قبول وقوع درصدی روگذری غیر قابل اجتناب است. تحقیقات فراوانی در خصوص پدیده روگذری امواج از سازه¬های ساحلی در 50 سال اخیر انجام شده است. این مطالعات منجر به تصحیح مداوم در روشهای پیش¬ بینی روگذری از سازه¬های محافظت از ساحل در مقابل امواج دریا گردیده¬ است. روشهای موجود عمدتا به دو دسته روشهای عددی و روشهای آزمایشگاهی تقسیم بندی می¬گردند. روشهای عددی با وجود پیچیدگی¬های آنها، بدلیل آنکه شرایط مختلف موج و اشکال مختلف سازه در آن با تغییرات اندک در برنامه قابل دسترسی است، مورد اقبال عمومی محققین قرار گرفته است. باتوجه به صرف زمان و هزینه کمتر و انعطاف پذیری بالاتری که کارهای عددی نسبت به کارهای آزمایشگاهی دارند و همچنین کارهای کم عددی انجام شده در زمینه مطالعه روگذری، در این تحقیق از نرم افزار flow-3d برای محاسبه روگذری استفاده شده است. بمنظور بررسی صحت نتایج نرم افزار، ابتدا نتایج مدلسازی عددی با نتایج مدلسازی آزمایشگاهی انجام گرفته در دانشگاه تربیت مدرس مقایسه شد. برای سه ارتفاع موج مدلسازی شده در آزمایشگاه، مدلسازی عددی انجام شد و مقایسه نتایج روگذری حاصل از مدلسازی عددی با نتایج آزمایشگاهی، خطایی در حدود 15 درصد را نشان داد که این مقادیر خطا، با توجه به تفاوت¬های مدل عددی و آزمایشگاهی و همچنین خطاهای مدل عددی، قابل قبول است. پس از اطمینان از صحت مدل عددی برای پارامترهای مختلف سازه¬ای و دریایی، مطالعه پارامتریک انجام شد و با انجام 108 مدلسازی اثر مستقل و ترکیبی هریک از این پارامترها در میزان روگذری بررسی شد. در ادامه بمنظور مقایسه نتایج روگذری حاصل از مدلسازی عددی با فرمول¬های تجربی موجود، از فرمول اون استفاده شد که نتیجه این مقایسه نشان داد برای سازه غیر متخلخل مقدار روگذری حاصل از مدلسازی عددی کمی بیشتر از فرمول اون می¬باشد. در پایان برای قطعات پیش ساخته بتنی مختلف و چیدمان مختلف این قطعات مدلسازی عددی انجام شده¬است و مقایسه نتایج روگذری نشان داد چیدمان b قطعات آنتی فر کمترین مقدار روگذری و چیدمان منظم قطعات ایکس بلاک بیشترین مقدار روگذری را دارد.

امواج دریا ماهیت تصادفی دارند و شرایط امواج را معمولاً با طیف امواج مشخص می کنند. در همین راستا روش ها و مدل های متعددی برای محاسبه طیف امواج دریا معرفی شده است که در میان آن ها می توان به روش های تجربی و مدل های عددی و تکنیک های داده کاوی اشاره نمود. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم از خانواده مدل های درختی توسط نرم افزار weka مدل های مناسب برای تخمین طیف امواج تک جهته، دو قله ای و جهتی در ایستگاه های نامبرده ارائه شدند. در این مدل-سازی به منظور تخمین طیف موج از پارامترهای ارتفاع موج مشخصه ، دوره تناوب تقاطع صفر ، دوره تناوب پیک ، پارامترهای چکادی موج ، تیزی موج و پارامتر عرض طیف استفاده شد. مقایسه مدل های ارائه شده در این پژوهش با مدل های طیفی استاندارد نشان می دهد که مدل های پیشنهادی با دقت بسیار بالایی قادر به تخمین شکل های متنوع طیف امواج هستند و می توان به عنوان یک ابزار توانمند برای تخمین طیف امواج استفاده شوند. در ادامه به بررسی توان مدل طیفی استاندارد حاکم بر منطقه موردمطالعه پرداخته شد. در این بررسی مشاهده شد که برای داده های خلیج چابهار توان 5 فرکانس و برای داده های تنگه هرمز توان 6 فرکانس توزیع بهتری را ارائه خواهند داد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

سازه های شناور متشکل از پانتون ها دارای کاربردهای بسیاری در کارهای دریایی نظیر اسکله های شناور، موج شکن های شناور، پل های شناور، شناورهای پانتونی فراساحلی به منظورهای تفریحی، پایگاه های ذخیره مواد و پایگاه های نظامی می باشند. با توجه به مزایا و فواید زیاد سازه های شناور پانتونی استفاده از این سازه ها در حال توسعه می باشد. در پایان نامه حاضر، بررسی مسائل هیدرودینامیکی این نوع سازه های شناور مد نظر قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا یک سطح یکپارچه ی شناور پانتونی با اتصالات صلب مورد بررسی قرار گرفته و حساسیت پاسخ هیدرودینامیکی شناور به مقادیر مختلف آبخور، عرض و جهت بر خورد امواج در برابر امواج نامنظم دریا بررسی شده است. از آنجایی که به منظور تسهیل ساخت و حمل و در نظر گرفتن مسائل اجرایی و هزینه، معمولا قطعات شناور با پانتون ها در ابعاد کوچک ساخته شده و در محل به هم متصل می شوند، در این تحقیق تاثیر انواع مختلف اتصالات صلب، مفصلی، انعطاف پذیر با صلبیت های مختلف بر پاسخ هیدرودینامیکی شناور چند پانتونه، مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت به بررسی تاثیر مختصات مهاربندی بر عملکرد شناور پانتونی اقدام شده است؛ تاثیر تعداد مهاربندها بر نیروهای مهاربندی و پاسخ سازه ی شناور، تاثیر همزمان پیش کشیدگی مهاربندها و جهت برخورد امواج بر نیروهای مهاری و پاسخ های شناور پانتونی از جمله مواردی است که مورد بررسی قرار گرفته اند. با توجه به تحلیل ها و نتایج به دست آمده معلوم شد که مقدار ابعاد شناور پانتونی از جمله آبخور و عرض، نوع اتصالات بین پانتون ها و مشخصات مهاربندی به همراه جهت و زاویه ی برخورد امواج، همگی به نوعی در پاسخ شناور، نیروهای وارد بر شناور و مشخصات مهاربندها تاثیر بسزایی دارند. از نتایج این تحقیق می توان به نسبت معکوس مقدار آبخور و عرض با پاسخ سازه ی شناور غیر از موارد خاص، نسبت معکوس سختی اتصالات با پاسخ سازه ی شناور و تاثیر قابل توجه جهت برخورد امواج، تعداد مهاربندها و پیش کشیدگی مهاربندها بر پاسخ سازه ی شناور و نیروهای مهاری نام برد.

در تحقیق حاضر، یک طرح جدید و ابتکاری، مورد بررسی قرار گرفته است. این طرح شامل سکویی چهارپایه می باشد که مهاربندهای آن در قسمت تحتانی حذف شده و مخزن مستغرق متحرکی که دارای نیروی شناوری است، به آن افزوده شده است. ایجاد نیروی کششی متغیر وابسته به پاسخ مخزن در پایه ها به همراه لنگر بازگرداننده خارجی الگوی توزیع بار داخلی را تغییر داده و موجب ایجاد سختی افزوده وابسته به زمان شده است. با توجه به حجم زیاد مخزن، جرم افزوده ایجاد شده ناشی از حرکات آن عدد بزرگی را به خود اختصاص داده لذا نیروی اینرسی تولید شده از مخزن نیز قابل ملاحظه بوده-است. با تلفیق این دو موضوع و انتخاب سختی مناسب جهت اتصال مخزن به سکو برای عملکرد دوگانه بهینه موجبات کاهش دامنه پاسخ سکو فراهم گشته است. این سیستم برای سکوهایی ایده آل در عمق-های متفاوت و با تغییر مکان قرارگیری مخزن در عمق، مورد بررسی قرار گرفته و تأثیر پارامترهای مختلف ملحوظ گشته است. فرایند تحلیل استاتیکی و دینامیکی با در نظر گرفتن اثرات غیر خطی هندسی و تغییر شکل های بزرگ انجام شده است. برای این منظور، از برنامه ای مفصل که در محیط متلب توسعه داده شده، استفاده شده است. با انجام تحلیل های استاتیکی در طول زمان مشخص شد که استفاده از مخزن متحرکی که در عمق مناسبی قرار گرفته است، در کاهش دامنه پاسخ سکو موثر است. اگر مخزن متحرک در عمق مناسب قرار گرفته باشد، با افزایش حجم آن، نیروی موج وارد بر آن افزایش می یابد لذا مخزن جابجایی بزرگتری را تجربه خواهد کرد پس بازوی لنگر بازگرداننده نیز بیشتر می شود، این در حالی است که نیروی شناوری مخزن متحرک مستغرق نیز افزایش می یابد و به تبع آن لنگر بازگرداننده بیشتری تولید می شود. بدین ترتیب میزان کارایی مخزن در عملکرد شناوری افزایش خواهد یافت. این نوع افزایش کارایی در آنالیز استاتیکی با کاهش سختی فنر اتصال نیز امکان پذیر است. همچنین مشخص شد که کارایی مخزن بر روی سکوهای نرمتر بیشتر است به عبارتی با افزایش عمق قرارگیری سکو، کارایی مخزن متحرک با عملکرد شناوری افزایش می یابد. با انجام تحلیل های دینامیکی مشخص شد که مخزن در مقابل امواج رفتاری شبیه یک میراگر جرمی از خود نشان می دهد. در این حالت جرم افزوده مخزن نیز در تولید نیروی اینرسی مشارکت می کند لذا اینرسی زیادی تولید می شود. در این حالت می توان گفت برای هر جرمی، یک سختی بهینه وجود دارد. لازم به ذکر است که به هنگام عملکرد دوگانه میراگری و شناوری، سختی بهینه به گونه ای تعیین می گردد که مخزن عملکرد توام مناسبی را در هر دو حالت داشته باشد. باید توجه داشت که عملکرد مخزن در مقابل امواج کوچکتر مناسبتر است. همچنین با عبور از حالت گذرا و ورود به پاسخ های حالت پایا، کارایی مخزن افزایش می یابد. همچنین در صورت اعمال نیروی جریان به سکو، مخزن باعث کاهش خروج از مرکزیت نقطه تعادل استاتیکی جدید سکو می گردد.

سازه های شناور دارای کاربریهای مختلفی از قبیل موج شکنهای شناور، فرودگاههای شناور، ترمینالهای شناور، اسکله های شناور و ... هستند که در این تحقیق ، تمرکز روی رفتار هیدرودینامیکی اسکله شناور است. در تحقیق حاضر آنالیز هیدرودینامیکی اسکله های شناور تک بدنه و چند بدنه تحت اثر موج انجام شده است و دامنه پاسخ حرکات آنها بدست آمده است. اسکله به صورت سازه ای با بدنه های صلب و اتصالات مفصلی مدل گردیده است. در بخش هیدرودینامیکی نیروی موج وارد شده بر بدنه، ضرایب جرم اضافی و ضرایب میرایی با استفاده از تئوری تفرق سه بعدی محاسبه شده است. بعد از محاسبه نیروهای بوجود آمده تحت پدیده های مختلف محیطی، آنالیز تحلیل سازه شناور در اثر این نیروها و پدیده ها در حوزه فرکانسی انجام شده است و پاسخ سیستم به عنوان خروجی نتایج تحلیل بدست آمده است. دامنه پاسخ حرکات، نیروهای موج و نیروهای اتصالات بین بدنه ها تحت اثر موجهای نامنظم و با استفاده از آنالیز طیفی بدست آمده است. تاثیر پارامترهای ابعادی مانند عرض و آبخور پانتون، استفاده از سیستم مهاری، ارتفاع و پریود موج برخوردی و سختی اتصالات بین بدنه ها در دامنه پاسخ حرکات مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا عملگرهای پاسخ سازه rao در شرایط بالا برای بازه ای از فرکانسهای موج و زاویه های مختلف موج برخوردی محاسبه شده و سپس ماکزیمم دامنه پاسخ حرکات بدست آمده است. همچنین برای ساخت و حمل آسانتر اسکله شناور به محل نصب، امکان بازسازی بدنه های منهدم شده و گسترش و توسعه اسکله شناور پیشنهادهای چیدمانی گوناگونی با فرض ثابت بودن طول اسکله مورد بررسی قرار گرفته است و ماکزیمم دامنه پاسخ هر زنجیره تحت شرایط مختلف بدست آمده است. برای رفتار سنجی اسکله شناور تک بدنه و چند بدنه مقایسه ای بین شرایط کاربری هر زنجیره با توجه به معیارهای مجاز عملیاتی انجام شده است. علاوه بر آن در این تحقیق اثر سختی اتصالات نیز روی دامنه پاسخ حرکات مورد بررسی قرار گرفته است.

از مهمترین نتایج این تحقیق برآورد دقت و کارآئی شش فرمول مختلف برای حالت امواج با انرژی کم و زیاد و ارائه ضرایب تصحیح برای ثابت هر فرمول در مورد شرایط سواحل بابلسر می باشد. محاسبه و اندازه گیری نرخ انتقال رسوب ساحلی برای ساحل بابلسر و نرخ رسوبگذاری سالانه حوضچه بندر بابلسر در اثر آورد رسوب رودخانه از نتایج دیگر تحقیق می باشد.

پیشرفتهایی که در صنعت مهندسی دور از ساحل در سالهای اخیر داشته، باعث شته است ، طراحی و ساخت سکوهای دریایی برای عمقهای زیاد و شرایط پیچیده دریایی بصورت بهینه انجام گیرد. در این راستا سکوها با طراحی بهینه دارای انعطاف پذیری بیشتری نسبت به سکوهای قبلی هستند. افزایش انعطاف پذیری چنین سازه هایی به معنای افزایش تغییر مکان و نوسانات آنها تحت شرایط حدی می باشد. لذا در تحلیل و طراحی آنها بایستی اثرات حرکت سازه بروی رفتار آنها مورد بررسی قرار گیرد. نیروی عمده وارد بر سکوها ناشی از اثر امواج می باشد و این نیرو باعث حرکت سازه می گردد. از طرفی دیگر با حرکت سازه نیروی ناشی از امواج تغییر می کند، لذا در سازه های انعطاف پذیر بحث اندرکنش سازه و موج مطرح می گردد. در روشهای سنتی (کلاسیک) تحلیل سکوهای ثابت دریایی از اثر حرکت سازه و اندرکنش سازه و موج صرف نظر می گردد. ولی با توجه به موارد فوق در شرایطی که پاسخ سازه قابل توجه باشد بایستی اثر جرکت سازه در نیروها لحاظ گردد. در تحقیق حاضر اندرکنش سازه و موج و اثر حرکت سازه بروی پاسخ مورد بررسی قرار گرفته و دو روش مشهور (سرعت مطلق) و (سرعت نسبی) برای تحلیل سکوهای ثابت دریایی با یکدیگر مقاسیه شده اند. در این رابطه تفاوت نسبی پاسخهای محاسبه شده با دو روش مذکور مورد بررسی قرار گرفته است . مدلهای سازه ای از لحاظ سختی و زمان تناوب طبیعی نوسانات متفاوت بوده و حالات بارگذاری نیز از لحاظ ارتفاع و زمان تناوب موج طراحی و ضرایب هیدرودینامیکی نیرو (دراگ و اینرسی)، مختلف می باشند. همچنین در این تحقیق به اثرات زمانهای تناوب طبیعی، سختی سازه و موج طراحی در مقادیر پاسخ، پرداخته شده است . سینماتیک ذرات سیال، در همه حالات بارگذاری بنا به تئوری استوکس مرتبه پنجم محاسبه شده است . همچنین جهت محاسبه نیرو، فرمول موریسون بکار رفته است . تحلیل سازه توسط نرم افزار ansys صورت گرفته و از توانایی این نرم افزار در اعمال نیروهای ناشی از امواج بنا به مدل سرعت نسبی استفاده شده است . بدلیل عدم توانایی این نرم افزار در اعمال نیروهای ناشی از امواج براساس مدل سرعت مطلق، برای انجام این منظور، نرم افزاری تهیه شده و مورد استفاده قرار گرفته است . نتایج این تحقیق نشان می دهد که بدلیل محتوای فرکانسی بارگذاری (ناشی از تئوری استوکس مرتبه پنج)، زمان تناوب طبیعی و سختی سازه و ضرایب نیرو (دراگ و اینرسی) دارای تاثیر بسزایی در پاسخ سازه هستند و الزاما به این گونه نیست که با دور شدن زمان تناوب طبیعی سازه از زمان تناوب موج طراحی، پاسخها مرتبا کاهش یابند. همچنین مشاهده می شود که اگرچه در اکثر مدلهای سازه ای - بارگذاری، پاسخ در مدلهای بارگذاری شده توسط مدل سرعت مطلق دارای مقادیر بزرگتری است ، ولی در مواردی سرعت نسبی منتهی به پاسخهای بزرگتری می شود. لذا روش مرسوم عدم درنظر گرفتن اثر حرکت سازه در محاسبه بارهای وارد بر سازه و تحلیل آن، در شرایطی ممکن است منجر به نتایجی کمتر از مقدار واقعی گردد.

سازه های لاغر و بلند دریایی دارای پاسخ دینامیکی در مقابل نیروهای ناشی از موج و جریانات دریایی و می باشند. علاوه بر این با توجه به آنکه این قبیل سازه ها تحت اثر نیروهای وارد بر آن شروع به نویان می نمایند، نوسانات سازه سبب ایجاد نیروهای مضاعفی بر آنها می گردد. در تحلیل چنین سازه هایی بایستی اثر این پاسخ های دینامیکی در نظر گرفته شود. در این حالت علاوه بر نیروهای در جهت انتشار امواج و جریان ‏‎(in-line forces)‎‏، اندرکنش بین سازه و میدان جریان، سبب ایجاد جریانه ای گردابی گردیده و به دنبال آن نیروهای هیدرودینامیکی برآ ‏‎(lift)‎‏ بر سازه وارد می شود که جهت آنها عمود بر جهت انتشار موج و جریان می باشد.در این پایان نامه نیروهای هیدرودینامیک برآ بر روی یک المان استوانه ای قائم تحت اثر حالات مختلف میدان جریان، موج و نوسانات سیلندر و ترکیبات آنها مورد بررسی قرار گرفته و مدل های مختلف پیشنهاد شده برای تعیین این نیروها با نتایج بدست آمده از آزمایشات مقایسه گردیده است و در پایان نتایج بدست آمده برای هر مورد آورده شده است. علاوه بر نیروی لیفت، عدد استروهال نیز مورد بررسی قرار گرفته و تغییرات نیروی لیفت و عدد استروهال در مقابل پارامترهای بدون بعد مهم تظیر عدد رینولدز و عدد کولگان - کارپنتز برای حالات مختلف میدان جریان بررسی گردیده است.

یکی از مسائل مهمی که در ارتباط با طراحی سکوهای دریایی که هزینه احداث آنها بالا می باشد وجود داردمساله قابلیت اعتماد آنها در برابر بارهای محیطی می باشد. در این تحقیق ابتدا انواع مختلف سکوهای دریایی معرفی شده است و سپس به شرح سکوهای دریایی فلزی نوع شابلونی وطرح لرزه ای آنها بر اساس آئین نامه ‏‎api rp2a‎‏ پرداخته شده است . همچنین در فصل دوم مفاهیم اساسی قابلیت اعتماد سازه ای و نیز روشهای موجود بررسی قابلیت اعتماد طراحی سکوهای دریایی بیان شده است. سپس با مدلسازی و آنالیز شکل پذیری یک سکوی نمونه اسکان و یک سکوی نمونه حفاری در منطقه خلیج فارس قابلیت اعتماد طرح لرزه ای سکوهای دریایی در این منطقه مورد بررسی قرار می گیرد.در این مدلسازی ها برای مشخص نمودن ظرفیت حد نهایی سکوهای نمونه از آنالیز هل دادن استاتیکی استفاده شده که توسط برنامه ‏‎sap 2000‎‏ انجام پذیرفته است و شرح مفصل آنها در فصل چهارم بیان شده است . بررسی قابلیت اعتماد طرح لرزه ای سکوهای مورد مثال توسط روش در حال تهیه و بسط ‏‎iso‎‏ انجام شده است . نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که طراحی لرزه ای سکوهای دریایی خلیج فارس که در حال حاضر بر اساس آئین نامه ‏‎api rp2a‎‏ می پذیرد قدری محافظه کارانه بوده و ممکن است در ضرایب بارگذاری و مقاومت لرزه ای بکار رفته در این آائین نامه برای منطقه خلیج فارس اصلاحاتی صورت پذیرد. در نهایت طیف طرح و ضرایب بارگذاری و مقاومت لرزه ای منطقه خلیج فارس پیشنهاد شده است.