موج شکن از مواد طبیعی مانند سنگ یا مواد مصنوعی مانند محصولات ژئوسنتتیک برای تغییر تأثیرات امواج و کاهش سرعت فرسایش و تغییرات ساحل ساخته می‌شود. موج‌شکن‌ها که یکی از پرهزینه‌ترین ساختارها در ساحل به شمار می‌روند، اغلب می‌توانند تأثیرات قابل توجهی بر هزینه‌های نگهداری و برنامه‌ریزی‌ها بگذارند. در ادامه، توضیح می‌دهیم که موج شکن چیست، چه انواعی دارد و در طراحی و انتخاب مناسبترین نوع باید به چه نکاتی توجه کنید.
موج شکن چیست؟
موج شکن سازه‌ای ساحلی است که امواج را می‌شکند، انرژی آنها را پیش از رسیدن به ساحل کاهش می‌دهد و باعث می‌شود که مواد بین ساحل و موج شکن رسوب کنند. این سازه ممکن است از سنگ، بتن یا مواد جدیدی مانند ژئوسنتتیک ساخته شود.
موج‌شکن‌ها باعث تثبیت تالاب‌ها می‌شوند و پناهگاهی برای زیستگاه مرداب جزرومدی جدید فراهم می‌کنند؛ ولی، می‌توانند از حمل‌ونقل مواد در ساحل ممانعت کنند، باعث فرسایش روبه‌پایین و تشکیل مرداب جزرومدی نامناسب شوند و زیستگاه طبیعی ساحل شنی را از بین ببرند. پارک‌های ساحلی که دارای بخش‌هایی تاریخی هستند، از این سازه برای کاهش انرژی امواج و محافظت از این بخش‌ها استفاده می‌کنند.
آشنایی با انواع موج شکن ها
این ساختارها را می‌توان در دو گروه موج‌شکن‌های متصل به ساحل و موج‌شکن‌های جدا از ساحل قرار داد. موج‌شکن‌های گروه اول که ممکن است از سنگ یا بتن ساخته شوند، برای سواحلی با شیب کم و امواج شدید مناسب هستند. موج‌شکن‌های گروه دوم که نیز که ممکن است از بتن یا فلز ساخته شوند، گزینه مناسبی برای سواحلی با شیب زیاد و امواج متوسط به شمار می‌روند.
موج‌شکن‌ها را می‌توان از نظر شکل به دو گروه موج‌شکن‌های توده سنگی و یکپارچه (قائم) نیز تقسیم‌بندی کرد. موج‌شکن‌های توده سنگی برخلاف موج‌شکن‌های یکپارچه دارای بخش‌های سنگی جدا از یکدیگر هستند. انواع موج‌شکن‌ها را می‌توان از نظر جنس نیز تقسیم‌بندی کرد. برای مثال، موج‌شکن‌ها ممکن است از موادی مانند بتن، فلز، چوب و مواد جدیدی مانند ژئوسنتتیک‌ها ساخته شوند. در بخش انتهایی این مطلب، شما را با این فناوری جدید آشنا خواهیم کرد.
انواع موج‌شکن‌ها را می‌توان از نظر دیگری نیز بررسی کرد. این سازه‌ها ممکن است روی آب شناور باشند یا به کف اقیانوس متصل باشند. اگر بخش بالای امواج دارای انرژی بیشتری در مقایسه با سایر بخش‌های آن است، سازه‌های شناور گزینه مناسبی محسوب می‌شوند. البته این نوع ساختارها اغلب موقتی هستند. برای مثال، اگر باید ساختمان یا سازه‌ای در ساحل ساخته شود، این نوع می‌تواند به کاهش امواج کم‌ارتفاع کمک کند. البته ازآنجایی‌که این نوع همواره در حال حرکت است، می‌تواند امواج کم‌ارتفاعی را ایجاد کند و به‌تبع آن، مشکلاتی را به وجود آورد.
مطالعه بیشنر: ژئوتیوب چیست و چه کاربرد هایی دارد؟
نحوه عملکرد موج شکن به چه صورت است؟
اصلی‌ترین هدف موج شکن محافظت از خط ساحلی در برابر امواج قوی است و این کار را با کاهش انرژی جزرومدی از طریق جذب، انکسار، بازتاب و شکست موج انجام می‌دهد. با کاهش انرژی موج رسیده به خط ساحلی ارتفاع موج نیز کاهش پیدا می‌کند و با کنترل فرسایش و ایجاد یک سرپناه مصنوعی برای زیرساخت‌ها حرکت کشتی‌ها در دریا تسهیل می‌شود.
یکی دیگر از پیامدهای ساخت این نوع سازه در امتداد خط ساحلی این است که با کاهش انرژی امواج انتقال رسوبات به دریا را کاهش می‌دهد و باعث ایجاد رسوبات بیشتری در ساحل می‌شود. مهم‌ترین عملکرد موج‌شکن‌های فراساحلی کنترل فرسایش و محافظت از ساحلی است که در امتداد سواحل در حال فرسایش قرار دارند. علاوه بر این دریا را به اندازه‌ای آرام می‌کنند که امکان استفاده از امکانات بندری و انجام عملیات دریایی به وجود بیاید. هر چه قدرت امواج کمتر باشد، قایق‌های کوچک بهتر می‌توانند در برابر طوفان‌های دریایی پناه بگیرند.
موج شکن چه کاربردهایی دارد؟
مهم‌ترین کاربرد موج‌شکن‌ها، جذب انرژی امواج و ایجاد فضایی محافظت‌شده برای شناورها محسوب می‌شود. دیگر کاربردهای این سازه عبارت‌اند از:
- محافظت از بخش‌های مختلف سواحل مانند بخش‌های تاریخی، تفریحی یا تجاری آنها در برابر امواج
- آرام‌کردن آب‌های بخش بین سواحل و موج‌شکن‌ها
- جلوگیری یا کاهش سرعت فرسایش در ساحل
- کمک به کشتی‌ها در پیداکردن ساحل یا مکان‌یابی
مزایا و معایب موج شکن ها
سوالی که برای بسیاری از افراد پیش می‌آید، این است که مزایا و معایب موج شکن چیست؟ در پاسخ به این سوال ابتدا به معرفی مزایای این سازه می‌پردازیم. از مهم‌ترین مزایا می‌توان موارد زیر را نام برد:
اثرات فرسایش را کاهش می‌دهد
یکی از مهم‌ترین مزایای انواع مختلف این سازه‌ها کاهش اثرات فرسایش و جلوگیری از تخریب تاسیسات ساحلی است. در برخی از خطوط ساحلی خانه‌ها ساخته شده است که به دریا نزدیک هستند. با برخورد امواج دریا به ساحل زمین به آرامی فرو می‌رود و ساختار تاسیسات ساحلی به خطر می‌افتد. با ساخت موج‌شکن‌ها می‌توان از این اتفاق جلوگیری کرد.
این سازه‌ها فرصت‌های تفریحی را ارائه می‌دهند
موج‌شکن‌ها می‌توانند مناطقی را ایجاد کنند که برای اهداف تفریحی مورداستفاده قرار می‌گیرند. وقتی سرعت امواج کاهش پیدا کند، آب‌های آرام برای شنا، اسکی روی آب، قایق‌سواری و سایر تفریحات ساحلی فرصت مناسبی را ایجاد می‌کنند. ارائه فرصت‌های تفریحی در سواحل صنعت گردشگری را نیز توسعه می‌بخشد.
این سازه‌ها با زیستگاه‌های حیات وحش تداخلی ندارند
یکی دیگر از مزایای انواع موج‌شکن‌ها عدم وجود تداخل با زیستگاه‌های حیات وحش است. این سازه‌ها نحوه وقوع انرژی انتقال موج را تغییر می‌دهند؛ اما تغییری در واقعیت ایجاد نمی‌کنند و حیوانات همچنان می‌توان در زیستگاه خود به ادامه زندگی مشغول شوند.
از دیگر مزایای موج شکن می‌توان به مواردی مانند کاهش احتمال غرق‌شدن و سایر حوادث دریایی، ایجاد فرصت‌های جدید برای تفریح و گردشگری، ایجاد آرامش در بندرگاه اشاره کرد.
به صورت کلی مهم‌ترین معایب موج شکن عبارت‌اند از:
- بالابودن هزینه ساخت و نگهداری
- ایجاد مجموعه‌ای جدید از خطرات زیست‌محیطی
- تغییردادن اکوسیستم سواحل
- عدم ارائه حفاظت اضطراری در مواجه با طوفان‌های شدید
- کاهش کیفیت آب و نامتعادل‌شدن اکوسیستم
نکات مهم در رابطه با طراحی موج شکن ها
طراحان باید در طراحی این سازه، به این پنج نکته توجه کنند
شرایط عملیاتی و شدید یا متوسط‌بودن امواج: اطلاعات مرتبط با امواج در هر پروژه طراحی موج شکن از اهمیت بالایی برخوردار است. طراحان باید درک درستی از نحوه تأثیرگذاشتن امواج روزمره روی کشتی‌های سازنده موج‌شکن و خود موج‌شکن داشته باشند. آنها نباید تنها از داده‌های پارامتریکی استفاده کنند و جهت امواج را نادیده بگیرند
انتخاب مناسبترین نوع موج شکن برای پروژه
طراحان باید مناسبترین نوع را با توجه به عملکرد امکانات پهلوگیری و سطح تضعیف امواج از بین انواع مختلفی مانند توده سنگی، غرق‌شده در آب یا شناور روی آب انتخاب کنند. طراحان در این مرحله باید فاکتورهای دیگری مانند هزینه، زمان‌بندی، شرایط ژئوتکنیکی، دردسترس‌بودن مواد (از نظر اندازه، کیفیت و کمیت)، ملاحظات ساخت‌پذیری (روش‌شناسی، تجهیزات و خطرات)، شرایط اقیانوسی مؤثر بر ساخت‌وساز و اولویت‌های ذی‌نفعان را در نظر بگیرند.
دردسترس‌بودن مواد سنگی یا دیگر مواد و نحوه بهینه‌سازی عملیات معدن
اطمینان از دردسترس‌بودن مواد سنگی یا دیگر مواد لازم برای ساخت این سازه، یکی از مهم‌ترین مراحل اولیه طراحی به شمار می‌روند. طراحان با همکاری با زمین‌شناسان باید مطمئن شوند که معادنی در فاصله معقولی از مکان پروژه برای تهیه مواد سنگی لازم برای پروژه وجود دارند. همچنین آنها باید به کیفیت مواد، دانه‌بندی یا بازدهی معدن، حجم و میزان تولید نیز توجه کنند.
قابل‌اعتمادبودن ابزارهای طراحی برای طراحی موج شکن
دستورالعمل‌ها و فرمول‌های مختلفی برای طراحی موج‌شکن‌ها وجود دارند که از نتایج برنامه‌های آزمایشی مدل فیزیکی گذشته مشتق شده‌اند؛ ولی، ابزارهای طراحی رایانه برخلاف رویکردهای آزمایش‌محور نمی‌توانند شرایط منحصربه‌فرد مکان و نیازهای منحصربه‌فرد پروژه را در نظر بگیرند؛ بنابراین، به طراحان توصیه می‌شود از این ابزارها فقط برای مراحل تئوری و اولیه طراحی استفاده کنند. این ابزارها می‌توانند عملکرد موج‌شکن‌های طراحی‌شده را با توجه به تضعیف امواج و تأثیر این امواج بر حرکت کشتی‌ها و ساختمان‌ها ارزیابی کنند.
قابل‌ساخت بودن سازه، خطرات ساخت‌وساز و نحوه کاهش آنها
ارزیابی قابل‌ساخت بودن سازه در مراحل اولیه طراحی برای درنظرگرفتن اندازه، نوع و تعداد تجهیزات مورد نیاز، نوع ساخت‌وساز (زمینی، دریایی یا ترکیبی از آنها)، انبارها و نواحی ساخت‌وساز ضروری است. طراحان باید خطرات مرتبط با تغییر شکل یا آسیب‌دیدگی ساختارها توسط امواج را در نظر بگیرند و راه‌حل‌هایی را برای کاهش این خطرات پیشنهاد دهند. همچنین آنها باید به وضعیت امواج در طول ساخت‌وساز و مدت‌زمان ساخت‌وساز توجه کنند.
مطالعه بیشتر: روش های حفاظت از ساحل با ژئوتکستایل ها
نکات انتخاب مناسبترین نوع موج شکن
اگر شما مسئول انتخاب مناسبترین نوع موج شکن هستید، باید با انواع موج‌شکن‌ها از نظرهای مختلفی مانند شکل، جنس، اتصال به ساحل و شناور بودن یا نبودن روی آب آشنا باشید. همچنین باید مزایا و معایب هر یک (چه انواع قدیمی مانند توده سنگی و چه انواع جدید مانند ژئوسنتتیک) را بدانید و نوع سازه را با توجه به نیازها و اهداف پروژه و شرایط مکان پروژه انتخاب کنید.
علاوه بر توضیحاتی که در نکته دوم بخش پیشین ذکر شد، ازآنجایی‌که هزینه ساخت موج‌شکن‌ها اغلب بسیار قابل توجه است، باید به این موضوع نیز توجه کنید. البته هزینه ساخت این سازه علاوه بر نوع آن، به عمق آب، شدید یا متوسط‌بودن امواج و سطح ایمنی لازم برای طراحی بستگی دارد. هزینه این سازه، مجموع هزینه‌های اولیه و هزینه‌های تعمیر و نگهداری است. اگر طراحی ایمن‌تر باشد، هزینه نگهداری سازه در طول عمر آن کمتر خواهد بود.
طول عمر موج شکن ها چقدر است؟
موج‌شکن‌ها دارای طول عمری ۳۰ تا ۵۰ ساله هستند و تنها به نظارت و نگهداری کمی نیاز دارند. البته طول عمر آنها به مواد سازنده بستگی دارد. برای مثال، انواع چوبی و گابیون به ترتیب طول عمری ۱۰ الی ۲۵ ساله و ۱ الی ۵ ساله دارند. ژئوسنتتیک‌ها که در بخش بعدی بهصورت مفصل‌تری به آنها می‌پردازیم، دارای طول عمری بسیار طولانی‌تر هستند.
آیا موج شکن ها با محیط زیست سازگار هستند؟
سازه‌های بتنی ساخته‌شده برای محافظت از خطوط ساحلی در برابر فرسایش گاهی اوقات این کار را با هزینه‌ای برای اکوسیستم محلی انجام می‌دهند و باعث تغییر محیط فیزیکی نیز می‌شوند. ساخت این سازه‌ها با بتن معمولی باعث ورود مواد شیمیایی اسیدی به داخل آب شده و آن را آلوده می‌کنند.
یک شرکت فن‌آوری دریایی با همکاری با شورای ملی تحقیقات کانادا و دانشگاه آواتا بتن‌هایی تولید کرده است که برای آبزیان زیستگاه جدیدی ایجاد می‌کند و با محیط‌زیست سازگار است. این بتن‌ها به‌جای این‌که معکب‌های ساده‌ای باشند، دارای حفره‌ها و پیچیدگی‌های سطحی هستند که در زیر آب به غار تبدیل می‌شوند تا مکان مناسبی برای مخفی‌شدن موجودات دریایی باشند.
ژئوسنتتیک ها و کاربرد آنها در موج شکن ها
از ژئوسنتتیک برای ساخت هسته موج شکن برای جذب انرژی امواج و کاهش مشکلات مرتبط با فرسایش ساحل استفاده می‌شود. یکی از مزایای این فناوری نوآورانه، استفاده از مواد پرکننده شنی است که در بیشتر سواحل وجود دارند. دیگر مزایای این لوله‌ها این است که هنگامی که با سنگ‌ها ترکیب شوند، نصب ساده و سریعی دارند. زمانی که سنگ‌ها گران هستند، تهیه آنها دشوار است یا امواج شدید نیستند، این لوله‌ها جایگزین مناسبی برای سنگ‌ها محسوب می‌شوند.
جمع‌بندی
موج‌شکن‌ها می‌توانند برای محافظت از بنادر و سواحل در برابر امواج شدید و فرسایش ضروری باشند و دارای انواع مختلفی از نظر جنس و موقعیت هستند. در این مطلب، تلاش کردیم به سؤالات متداول افرادی که مسئول طراحی و انتخاب نوع این سازه‌ها هستند، پاسخ دهیم تا بتوانند عوامل کلیدی تأثیرگذار بر امکان‌سنجی، عملکرد و موفقیت پروژه‌ها را بررسی کنند.
اگر به دنبال خرید انواع ژئوسنتتیک مانند ژئوکامپوزیت برای ساخت موج‌شکن هستید، می‌توانید این محصولات را از فرنام بسپار، یکی از شرکت‌های برتر در تولید محصولات ژئوسنتتیک، سفارش دهید. اگر هنوز درباره خرید این محصولات مطمئن نیستید و می‌خواهید اطلاعات بیشتری درباره مزایا و معایب استفاده از این محصولات در ساخت موج‌شکن‌ها به دست آورید، با شماره‌های درج‌شده در سایت تماس بگیرید تا کارشناسان باتجربه این شرکت، شما را راهنمایی کنند.
