سازه‌های دریایی: دیوارهای محافظ در برابر امواج خروشان
سازه‌های دریایی چه هستند و چرا به آن‌ها نیاز داریم؟
فرض کنید کنار ساحل دریا یک قلعه‌ی شنی ساخته‌اید. اگر موج بزرگی به آن برخورد کند، چه می‌شود؟ احتمالاً قلعه خراب می‌شود. حالا تصور کنید که یک دیوار محکم و بلند بین قلعه و دریا بسازید. این دیوار از قلعه در برابر امواج محافظت می‌کند. سازه‌های دریایی هم دقیقاً همین کار را می‌کنند، اما در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر! این سازه‌ها، سازه‌های مهندسی هستند که در نزدیکی سواحل، دریاها و اقیانوس‌ها ساخته می‌شوند تا از زمین‌های ساحلی، بنادر، شهرها و جاده‌های ساحلی در برابر نیروی مخرب امواج، جزرومد۷ و طوفان‌ها محافظت کنند. بدون این سازه‌ها، بسیاری از شهرهای ساحلی جهان قابل سکونت نبودند.
یک دلیل مهم دیگر برای ساخت این سازه‌ها، ایجاد فضاهای امن برای فعالیت‌های دریایی است. برای مثال، کشتی‌ها برای بارگیری و تخلیه کالا به یک محیط آرام نیاز دارند. یک اسکله این امکان را فراهم می‌کند.
انواع اصلی سازه‌های دریایی و کارکرد آن‌ها
سازه‌های دریایی را می‌توان به چند دسته‌ی اصلی تقسیم کرد. هر کدام شکل و وظیفه‌ی خاص خود را دارند.
| نام سازه | کاربرد اصلی | توضیح ساده |
|---|---|---|
| موج‌شکن | ایجاد بندرگاه‌ی آرام | مانند یک دیوار بلند در دریا که انرژی امواج را می‌شکند و پشت خود را آرام می‌کند. |
| اسکله | بارگیری و تخلیه کشتی‌ها | سکویی که از ساحل به داخل دریا پیشروی می‌کند تا کشتی‌ها بتوانند کنار آن بایستند. |
| دیوار ساحلی | محافظت از ساحل در برابر فرسایش | دیواری محکم در خط ساحل که مانع شسته شدن خاک توسط امواج می‌شود. |
| آب‌شکن۸ | کنترل حرکت شن و ماسه | دیوارهای کوتاهی که عمود بر ساحل ساخته می‌شوند تا رسوبات۹ را به دام بیندازند. |
علم پشت پرده: چگونه یک موج‌شکن کار می‌کند؟
انرژی یک موج با ارتفاع آن رابطه مستقیم دارد. هرچه موج بلندتر باشد، انرژی بیشتری دارد. یک موج‌شکن با ایجاد مانع در مسیر موج، باعث می‌شود موج شکسته شود. وقتی موج بشکند، انرژی خود را از دست می‌دهد. بخشی از این انرژی به گرما و بخشی دیگر به انرژی صوتی تبدیل می‌شود (همان صدای بلند برخورد موج به دیوار). به زبان ساده، موج‌شکن مانند یک توپ‌گیر عمل می‌کند که توپ پرانرژی (موج) را می‌گیرد و آن را به یک توپ کم‌انرژی تبدیل می‌کند.
شکل موج‌شکن‌ها نیز بسیار مهم است. برخی شیب‌دار هستند (مانند یک تپه) که باعث می‌شود موج به آرامی روی آن بالا رفته و انرژی خود را از دست بدهد. برخی دیگر هم عمودی هستند (مانند یک دیوار صاف) که موج با شدت به آن برخورد می‌کند. انتخاب نوع طراحی به عواملی مانند عمق آب و شدت امواج بستگی دارد.
از ایده تا اجرا: مصالح و روش های ساخت
شما نمی‌توانید یک موج‌شکن را با آجر و ماسه بسازید! این سازه‌ها باید در برابر آب شور دریا و نیروی عظیم امواج مقاوم باشند. به همین دلیل از مصالح بسیار محکم و بادوامی استفاده می‌شود.
سنگ‌های طبیعی بزرگ یکی از رایج‌ترین مواد هستند. این سنگ‌ها را در اندازه‌های بسیار بزرگ می‌تراشند و با دقت کنار هم قرار می‌دهند. وزن سنگ‌ها مانع از جابجایی آن‌ها توسط امواج می‌شود.
بلوک‌های بتنی پیش‌ساخته گزینه‌ی مدرن‌تری هستند. این بلوک‌ها را در کارخانه در شکل‌های خاصی مانند " tetrapod "۱۰ (چهارپایه) می‌سازند. شکل خاص این بلوک‌ها باعث قفل شدن بهتر آن‌ها در کنار هم و همچنین پراکنده‌سازی بهتر انرژی موج می‌شود. گاهی نیز از فولاد و سیمان مخصوصی که در برابر آب شور مقاوم است استفاده می‌کنند.
کاربردهای عملی در زندگی روزمره و صنعت
فرض کنید می‌خواهید با کشتی از بندرعباس به سفر بروید. کشتی مسافربری بزرگی که سوار می‌شوید، برای اینکه مسافران بتوانند سوار شده و چمدان‌های خود را حمل کنند، نیاز به یک محیط کاملاً آرام دارد. این محیط آرام پشت یک موج‌شکن بزرگ ایجاد شده است. در همین حین، کشتی‌های باری در اسکله‌های مجاور در حال بارگیری کالاهایی مانند میوه، لوازم الکترونیکی و خودرو هستند که شما از آن‌ها استفاده می‌کنید.
مثال دیگر، جاده‌های ساحلی هستند. در بسیاری از کشورها، جاده‌های زیبایی در کنار دریا ساخته شده‌اند. اگر دیوار ساحلی یا سنگ‌چین وجود نداشت، این جاده‌ها به مرور زمان توسط امواج شسته و نابود می‌شدند. حتی در مقیاس کوچک‌تر، برای محافظت از ویلاها و خانه‌های ساحلی نیز از این نوع سازه‌ها استفاده می‌شود.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
بله، اگر به درستی طراحی نشوند. برای مثال، یک موج‌شکن بزرگ ممکن است مسیر حرکت طبیعی شن و ماسه در ساحل را مسدود کند. در نتیجه، در یک طرف موج‌شکن شن‌ها انباشته شده و ساحل پیشروی می‌کند، اما در طرف دیگر ساحل به دلیل نرسیدن شن جدید دچار فرسایش شدید می‌شود. مهندسان امروزه سعی می‌کنند با مطالعات دقیق و استفاده از روش‌های نوین، این اثرات منفی را به حداقل برسانند.
وظیفه‌ی اصلی موج‌شکن، محافظت و ایجاد آرامش است. مانند یک محافظ شخصی برای بندر. اما وظیفه‌ی اصلی اسکله، ایجاد یک ایستگاه یا ترمینال برای کشتی‌ها است تا عملیات بارگیری و تخلیه انجام شود. اسکله معمولاً در پناه یک موج‌شکن ساخته می‌شود.
خیر. این سازه‌ها دائماً تحت فشار و ضربه‌ی امواج و خوردگی ناشی از آب شور هستند. بنابراین پس از مدتی دچار آسیب می‌شوند. برای مثال، سنگ‌ها ممکن است جابجا شوند یا بلوک‌های بتنی ترک بخورند. به همین دلیل، این سازه‌ها نیاز به بازرسی منظم و تعمیرات دوره‌ای دارند تا بتوانند به درستی کار خود را انجام دهند.
سازه‌های دریایی نقش حیاتی در توسعه‌ی زندگی و اقتصاد در مناطق ساحلی ایفا می‌کنند. از محافظت سواحل در برابر فرسایش گرفته تا ایجاد بندرگاه‌های امن برای تجارت جهانی، همه و همه مدیون این سازه‌های مهندسی هستند. درک اصول اولیه‌ی کار آن‌ها، نه تنها جالب است، بلکه برای نسل آینده که باید راه‌حل‌های پایدارتری برای چالش‌های ساحلی پیدا کند، ضروری به نظر میرسد.
پاورقی
۱ سازه‌های دریایی (Coastal Structures)
۲ موج‌شکن (Breakwater)
۳ اسکله (Pier / Wharf)
۴ دیوار ساحلی (Seawall)
۵ فرسایش (Erosion)
۶ توسعه‌ی پایدار (Sustainable Development)
۷ جزرومد (Tide)
۸ آب‌شکن (Groyne)
۹ رسوبات (Sediments)
۱۰ تتراپاد (Tetrapod) - نوعی بلوک بتنی چهارپایه که به طور گسترده در ساخت موج‌شکن‌ها استفاده می‌شود.
