دانلود تحقیق هیدروگرافی

مقدمه

            هیدروگرافی علمی است که در مورد اندازه گیری مداوم از پارامترهایی نظیر عمق آب , زمین شناسی , ژئوفیزیک , جزرومد , جریان آب‌ها , امواج و سایر ویژگیهای فیزیکی آب دریا بحث می کند. نقشه های دریایی (charts) از زمان‌های قدیم به عنوان یکی از ابزارهای مهم ناوبری توسط دریانوردان مورد استفاده قرار می‌گرفته است و امروزه نیز اقیانوس شناسان , زیست شناسان دریا , مهندسین دریایی و محیط شناسان که به نحوی در ارتباط با دریا  فعالیت می‌کنند , نقشه های دریایی را به عنوان اساس کار خود مورد استفاده قرار می‌دهند.

            امروزه حمل و نقل دریایی , مدیریت و اداره نواحی ساحلی , اکتشافات و استخراج منابع دریایی , حفاظت محیط دریا و … همه و همه فعالیتهایی هستند که درارتباط با دریا انجام می‌شوند و اساس کار آن ها نقشه های دریایی است.

            توسعه هیدروگرافی به معنای شناخت هرچه بیشتر دریاست که دارای منابع بسیار زیاد اقتصادی برای زندگی بشر می‌باشد از مواد معدنی تا غذاهای دریایی در دریا وجود دارد. شناخت هر چه دقیق تر از دریا منجر به بهره برداری مناسب از این منابع می‌گردد و در این شناخت از طریق هیدروگرافی به دست می‌آید.

            از طرفی بخش اعظمی از صادرات و واردات بین المللی در کشور از طریق دریا انجام می‌شود که این امر نیز مستلزم شناخت بستر دریا برای تعیین مسیر کشتی ها و تهیه نقشه های مناسب دریایی برای هدایت آنهاست.

            همه موارد فوق بیانگر اهمیت هیدروگرافی و ضرورت توسعه و فعالیت در آن هاست.

بعضی تعاریف در هیدروگرافی

تعریف هیدروگرافی :

            هیدروگرافی علمی است که تهیه نقشه های دریایی را مورد بررسی قرار می دهد انواع روش‌های گوناگون تهیه این نقشه ها و دقت آن ها و نیز توسعه و تسهیل فعالیت‌های تهیه نقشه می تواند در این رشته از رشته های نقشه برداری مورد بررسی قرار گیرد.

فرق اساسی چارت و نقشه :

            هنگام استفاده از نقشه می توان آن را روی زمین کنترل کرد این کار با مشاهده عوارض موجود روی زمین و نظایر آنها در نقشه امکان پذیر است اما هنگام استفاده از چارت چنین امکانی وجود ندارد. ازطرفی اطلاع دقیق از آن چه در زیر آب می‌گذرد اهمیت بیشتری برای کاربران دارد بنابر این چارت باید شامل اطلاعات دقیق و حساس در مورد عوارض زیر آب باشد.  این نشان دهنده مسئولیت سنگین کسانی است که به تهیه نقشه های دریایی (چارت) می پردازند.

            سطح عمق‌یابی : سطحی است که تمام عمق‌یابی ها نسبت به آن سطح انجام می شود یعنی در عملیات از این سطح استفاده می‌گردد.

            سطح مبنای چارت chart datum : سطحی است که بعد از انجام کارهای هیدروگرافی در هنگام تهیه و چاپ چارت‌های عمق آب در چارت ها نسبت به این سطح نوشته می شود.

            برای تعیین سطح مبنا توجه به نکات ذیل ضروری است :

1-         سطح مبنا طوری انتخاب شود که کاربر با اطمینان کامل بداند که حداقل به همان اندازه‌ای که روی چارت نوشته شده عمق آب است.

2-         سطح مبنا نباید به حدی باشد که نسبت به حداقل عمق بد بینی ایجاد کند.

3-         سطح مبنا باسطح مبنای چارت‌های هم جوار موجود متناسب باشد.

روش تعیین سطح مبنای چارت :

            برای تعیین سطح مبنای چارت در دریاو اقیانوس باید جزومد را اندازه گیری نمود که این کار سریع‌ترین زمان ممکن یک ماه طول می‌کشد. اما انجام دقیق اندازه گیری جزومد آب و محاسبه اثرات پرزشن و نوتیشن بر جزرومد نیاز به اندازه گیری 18 ساله دارد که این کار توسط انواع tide-gauge انجام می‌شود که بعضی به صورت اتوماتیک در فواصل زمانی مشخص ارتفاع آب را ثبت می کنند.

            بعد از انجام مشاهدات جزرومد ارتفاع کم‌ترین جزرومد را سطح مبنای ارتفاعی (chart datum)  در نظر می‌گیرند.

روش های تعیین موقعیت در آب :

            به طور کلی می‌توان از روش های تقاطع و ترفیع برای تعیین موقعیت محل عمق یابی استفاده نمود. در نقاطع، دوربین‌ها در نقاطی با مختصات معین در ساحل مستقر می‌شوند و به نقطه عمق‌یابی نشانه روی کرده و زوایا یا طول‌ها را قرائت می کنند از این طریق مختصات نقطه عمق یابی به دست می آید. در روش ترفیع، نقاط با مختصات معین روی ساحل با علامت مشخص یا پرچم معلوم می شوند و از روی قایق به وسیله دستگاه سکستانت زوایای هر کدام از این نقاط قرائت می‌گردد و در نهایت مختصات قایق محاسبه می‌شود.

            هم چنین با استفاده از گیرنده و فرستنده امواج راداری در ساحل و قایق نیز می‌توان بر اساس روش تقاطع طول ها را در ابعاد بسیار بزرگتر اندازه گیری و مختصات را محاسبه نمود.

امروزه با استفاده از سیتم تعیین موقعیت جهانی GPS این کار یعنی تعیین مختصات نقطه عمق یابی با سرعت زیاد و دقت بسیار بالا انجام می گردد.

روش های عمق یابی :

            ساده‌ترین روش عمق یابی استفاده از سنگ و طناب مدرج است که با وسعت کارهای امروز و نیز پیشرفت ابزار این کار، روش‌های دیگر بسیار مفیدتر خواهند بود.

            معمولا برای عمق یابی از امواج صوتی و خاصیت انعکاس این امواج استفاده می‌شود دستگاههای مختلف عمق یابی بر اساس سرعت موج , زمان رفت و برگشت آن  و وضعیت فیزیکی آب می توانند فاصله بین دستگاه و بستر دریا را اندازه گیری و به عنوان عمق آب نمایش دهند.

یک دستگاه عمق یابی یا اکوساندر از قسمت های زیر تشکیل می شود :

1-         مولد پالس که نیروی الکتریکی را به وجود می آورد.

2-         قمست سوئیچ که نیرو را به ترانس دیوسر می‌رساند.

3-         ترانس دیوسر فرستنده که انرژی برق را به امواج صوتی تبدیل می‌کند و امواج را ارسال می‌دارد.

4-         ترانس دیوسر گیرنده که صوت برگشتی را دریافت و به علائم الکتریکی تبدیل می کند.

5-         دستگاه رکوردر که فاصله را با اندازه گیری زمان رفت و برگشت موج محاسبه نموده و ثبت می‌کند.

ارسال و دریافت موج می تواند توسط یک ترانس دیوسر انجام شود.

انواع اکوساندرها بر اساس رنج عمق یابی

1- سیستم های فواصل بلند یا نفوذپذیر : قادر به اندازه گیری تا عمق 1000 متر هستند.

این سیستم با فرکانس 1- 15 کیلوهرتز (KHZ ) کار می کند و دارای قدرت تفکیک ضعیفی هستند.

2- سیستم های فواصل متوسط : قادر به اندازه گیری تا عمق 500 متر هستند این سیستم ها با فرکانس بین 20 تا 50 کیلوهرتز ( KHZ ) کار می کنند و دارای قدرت تفکیک و دقت متوسط هستند.

3- سیستم های  فواصل کوتاه : قادر به اندازه گیری تا عمق 300 متر هستند این سیستم ها با

فرکانس بین 30  تا 300 کیلوهرتز کار می کنند و دارای قدرت بالایی هستند.

مراحل انجام یک کار هیدروگرافی :

            اولین مرحله از عملیات هیدروگرافی شناخت منطقه کار و برداشت توپوگرافی از ساحل دریا است که پس از انتخاب نقاط پیمایش و اندازه گیری و محاسبات آن برداشت توپوگرافی انجام می‌شود و نقشه ساحل به دست می آید و هم  چنین محدوده کار مشخص می شود در مرحله بعد روی نقشه توپوگرافی و محدوده کار باید طراحی خطوط عمق یابی انجام گیرد. خطوط عمق یابی مسیرهای حرکت قایق برای اندازه گیری عمق و نقاط درون آب طراحی می‌شوند. این طراحی باید به گونه ای باشد که اولا تهیه و نمایش نقشه با دقت لازم را تأمین کند و نیز از نظر اقتصادی بهترین و کم هزینه ترین روش را مشخص کند و ثانیا اطمینان لازم برای کاربر را ایجاد کند.  به عبارت دیگر تمام منطقه کار را پوشش دهد.

            این خطوط، مستقیم و با فاصله یکسان از هم طراحی می‌شوند. و معمولا عمود بر ساحل و در جهت افزایش یا کاهش عمق آب طراحی می‌گردند تا بتوانند تغییر شیب و منحنی میزان بستر دریا را نمایش دهند.

            هم چنین عمود بر این خطوط، خطوط دیگری طراحی می‌شوند که فاصله ای بسیار بیشتر از هم دارند و برای کنترل کار از آنها استفاده می‌گردد.

            در مرحله بعد قایق یا کشتی که دستگاه عمق یاب روی آن متصل است باید بر اساس این خطوط در آب حرکت کند و در فاصله 2.5 cm در مقیاس نقشه هم زمان هم عمق اندازه گیری شود و هم نقطه‌ای که عمق درآن اندازه گیری شده است تعیین موقعیت گردد. ( در کارهای دقیق تر فاصله نقاط را 0.5cm در مقیاس نقشه می‌گیرند )

            نقاطی که در آن ها عمق و مختصات اندازه گیری می‌شود  را اصطلاحأ فیکسه می‌گویند. از آنجا که در روش معمول ( تقاطع از دو ایستگاه ثابت در ساحل ) باید سه گروه به انجام مشاهدات بپردازند هماهنگی بین گروههای کاری اهمیت بسیار زیادی دارد این کار با قرائت زمان، در هر قرائت عمق یا زاویه انجام می‌گیرد و هم زمانی مشاهدات یکی بودن فیکسه را مشخص می‌کند.

            در مرحله بعد عمق های اندازه گیری شده به نقاط شماره گذاری شده که تعیین مختصات نیز شده‌اند نسبت داده می‌شود و نقشه با استفاده از این نقاط تهیه می‌شود و توپوگرافی بستر دریا به وسیله منحنی میزان نمایش داده می شود.