شبيه سازي عددي جريان هاي ساحلي ناشي از باد در سواحل بندر آستارا

Numerical Simulation of Coastal Current due to wind in the Coasts of Astara

در اين تحقيق با استفاده از مدل مايك21 الگوي زماني و مكاني جريانات ناشي از باد در بندر آستارا و سواحل اطراف اين بندر مورد بررسي قرارگرفته است. موج ناشي از باد در منطقه شكست با توجه به افزايش ارتفاع آن ريزش مي‌كند و نتيجه آن ايجاد تنشي برشي روي سطح آب و جريان خواهد بود. به ‌منظور شبيه‌سازي مدل از شبكه‌هاي نامنظم با محدوده درشت‌نمايي بين 0/02 تا 0/25 درجه استفاده ‌شده است. براي منطقه آستارا از شبكه با ابعاد ريزتر استفاده به عمل آمده است. بزرگ‌ترين ابعاد شبكه 7 كيلومتر و كوچك‌ترين آن 100 متر طول دارد و در مجموع از 8622 گره و 16275 المان تشكيل‌ شده است. با جمع‌آوري داده‌هاي موردنياز و صحت سنجي باد ECMWF به مدل‌سازي امواج براي منطقه خزر پرداخته‌ شده است. ابتدا مدل موج ناشي از باد براي كل منطقه خزر اجرا شد و در ادامه مدل‌سازي جريان براي كل منطقه خزر براي ميانگين زماني 10 سال (2003 تا 2013) به عمل آمد. سپس از نتايج مدل بزرگ ‌مقياس جريان، شرايط مرزي استخراج و جريان در منطقه آستارا شبيه‌سازي شد. نتايج بررسي نشان داده‌اند كه در فصل پاييز شديدترين جريان ساحلي رخ خواهد داد و در تابستان جريان آرام در منطقه حاكم خواهد شد. 93 درصد ايام سال امواج از سمت شمال شرقي و جريان غالب از سمت شمال به جنوب است. الگوي جريان براي جريان‌هاي ضعيف‌تر با جاري شدن گرداب‌هاي كوچك در منطقه همراه مي باشد.

This research sets out to examine spatial-temporal pattern of wind induced currents in Astara port and coastlines adjacent to the port using Mike12 model. Wave breaking occurs when wave amplitude reaches the point that the crest of wave actually overturns, and as a consequence it generates radiation stress and current on the surface of water. In order to simulate the model, irregular grids with a magnification range between 0.02 and 0.25 degrees have been used. For Astara region, a grid with smaller dimensions has been used. The largest dimensions of the network are 7 km and the smallest is 100 meters long and consists of a total of 8622 nodes and 16275 elements. By collecting the required data and validating the wind received from ECMWF, the waves are simulated for the Caspian region. First, the wind wave model was implemented for the whole Caspian region. Then, flow modeling was performed for the whole Caspian region for an average time periods of 10 years (2003 to 2013). Boundary conditions extracted from large scale flow model was used to simulate wave-induced current in the Astara region. The results showed that the current will be severe in autumn, but it will be calm in summer. 93% of the year the waves are from the northeast and the prevailing current is from the north to the south. The flow pattern for weaker currents is associated with the flow of small vortices in the region. Comparing the results of this study with modeling studies for wind-induced currents in the south of the Caspian Sea and the entire Caspian Sea for the current velocity due to wind in Astara region shows an error of about 25%.