كاسر الأمواج (الهيكل)

كاسر الأمواج هو هيكل دائم تم بناؤه في منطقة ساحلية للحماية من المد والجزر والتيارات والأمواج والعواصف. تم بناء كاسرات الأمواج منذ العصور القديمة لحماية المراسي ، مما يساعد في عزل السفن عن المخاطر البحرية مثل الأمواج التي تحركها الرياح. ^[1] كاسر الأمواج، المعروف أيضًا في بعض السياقات باسم الرصيف أو المول ، قد يكون متصلاً بالأرض أو قائمًا بذاته، وقد يحتوي على ممر أو طريق للوصول إلى المركبات.

كجزء من نظام إدارة السواحل ، يتم تثبيت كاسرات الأمواج بشكل موازٍ للشاطئ لتقليل التآكل . على الشواطئ حيث يهدد الانجراف الساحلي بتآكل مواد الشاطئ، يمكن تثبيت هياكل أصغر على الشاطئ، وعادة ما تكون عمودية على حافة المياه. يهدف تأثيرها على الأمواج والتيار إلى إبطاء الانجراف الساحلي وتثبيط تعبئة مواد الشاطئ. في هذا الاستخدام يشار إليها عادةً باسم حواجز الأمواج .

تقلل كاسرات الأمواج من شدة حركة الأمواج في المياه الساحلية وبالتالي توفر ملاذًا آمنًا. قد تكون كاسرات الأمواج أيضًا هياكل صغيرة مصممة لحماية الشاطئ المنحدر بلطف لتقليل تآكل السواحل ؛ يتم وضعها على بعد 100-300 قدم (30-90 مترًا) من الشاطئ في مياه ضحلة نسبيًا.

لا يكون المرسى آمنًا إلا إذا كانت السفن الراسية فيه محمية من قوة الأمواج القوية بواسطة بعض الهياكل الكبيرة التي يمكنها الاحتماء خلفها. تتشكل الموانئ الطبيعية من حواجز مثل الرؤوس أو الشعاب المرجانية . يمكن إنشاء الموانئ الاصطناعية بمساعدة كاسرات الأمواج. تم تعويم الموانئ المتنقلة، مثل موانئ D-Day Mulberry ، في مكانها وعملت ككاسرات أمواج. تم تعزيز أو توسيع بعض الموانئ الطبيعية، مثل تلك الموجودة في Plymouth Sound و Portland Harbour و Cherbourg ، بواسطة كاسرات أمواج مصنوعة من الصخور.

تشمل أنواع حواجز الأمواج حاجز الأمواج الرأسي، وكاسر الأمواج على شكل تلة، وكاسر الأمواج على شكل تلة مع بنية فوقية أو حاجز أمواج مركب.

تم تصميم هيكل كاسر الأمواج لامتصاص طاقة الأمواج التي تضربه، إما باستخدام الكتلة (على سبيل المثال باستخدام الصناديق)، أو باستخدام منحدر حاجز (على سبيل المثال باستخدام وحدات درع صخرية أو خرسانية).

في الهندسة الساحلية ، يعتبر الحاجز عبارة عن هيكل مدعوم بالأرض بينما كاسر الأمواج هو هيكل مدعوم بالبحر (أي الماء على كلا الجانبين).

تستخدم كاسرات الأمواج من أكوام الأنقاض الفراغات الهيكلية لتبديد طاقة الأمواج. تتكون كاسرات الأمواج من أكوام من الحجارة مرتبة حسب وزنها: أحجار أصغر للنواة وأحجار أكبر كطبقة درع تحمي النواة من هجوم الأمواج. تمتص وحدات الدرع الصخرية أو الخرسانية الموجودة على الجانب الخارجي من الهيكل معظم الطاقة، بينما تمنع الحصى أو الرمال استمرار طاقة الأمواج عبر نواة كاسر الأمواج. تكون منحدرات الحاجز عادة بين 1:1 و1:2، اعتمادًا على المواد المستخدمة. في المياه الضحلة، تكون كاسرات الأمواج من أكوام الأنقاض غير مكلفة نسبيًا. مع زيادة عمق المياه، تزداد متطلبات المواد - وبالتالي التكاليف - بشكل كبير. ^[2]

تتميز حواجز الأمواج ذات الصناديق عادة بجوانب عمودية، وعادة ما يتم تشييدها حيث يكون من المرغوب فيه إرساء سفينة واحدة أو أكثر على الوجه الداخلي لحاجز الأمواج. وهي تستخدم كتلة الصندوق والحشوة الموجودة بداخله لمقاومة قوى الانقلاب التي تفرضها الأمواج التي تضربها. وهي مكلفة نسبيًا في المياه الضحلة، ولكن في المواقع العميقة يمكن أن توفر وفورات كبيرة مقارنة بحواجز الأمواج ذات السدود.

يتم أحيانًا وضع كومة إضافية من الأنقاض أمام الهيكل الرأسي من أجل امتصاص طاقة الأمواج وبالتالي تقليل انعكاس الأمواج وضغط الأمواج الأفقي على الجدار الرأسي. يوفر هذا التصميم حماية إضافية على جانب البحر وجدار رصيف على الجانب الداخلي من حاجز الأمواج، ولكنه يمكن أن يعزز من ارتفاع الأمواج .

هناك مفهوم مماثل ولكن أكثر تطوراً وهو صندوق امتصاص الأمواج، والذي يتضمن أنواعًا مختلفة من الثقوب في الجدار الأمامي.

وقد استُخدمت مثل هذه الهياكل بنجاح في صناعة النفط البحرية، ولكن أيضًا في المشاريع الساحلية التي تتطلب هياكل منخفضة القمة إلى حد ما (على سبيل المثال، على ممشى حضري حيث يكون منظر البحر جانبًا مهمًا، كما هو الحال في بيروت وموناكو ) . وفي الأخيرة، يجري حاليًا تنفيذ مشروع في Anse du Portier يشمل 18 صندوقًا ممتصًا للأمواج بارتفاع 27 مترًا (89 قدمًا).

تتكون مخففات الأمواج من عناصر خرسانية توضع أفقيًا على عمق قدم واحدة تحت السطح الحر، وتوضع على طول خط موازٍ للساحل. تتكون مخففات الأمواج من أربع ألواح تواجه البحر، ولوح رأسي واحد، ولوحان يواجهان الأرض؛ ويفصل بين كل لوح والآخر مسافة 200 مليمتر (7.9 بوصة). يعكس الصف المكون من أربع ألواح تواجه البحر ولوحان يواجهان الأرض الموجة البحرية بفعل حجم المياه الموجودة تحتها، والتي، عند اهتزازها تحت تأثير الموجة الواردة، تخلق موجات في طور معاكس للموجة الواردة في اتجاه مجرى النهر من الألواح. ^{[ مصطلحات ]}

يمكن استخدام كاسر الأمواج المرن المغمور تحت الماء للتحكم في الأمواج في المياه الضحلة كبديل متقدم للتصاميم المغمورة الصلبة التقليدية. بالإضافة إلى حقيقة أن تكلفة إنشاء كاسر الأمواج المرن المغمور تحت الماء أقل من تكلفة كاسر الأمواج المغمورة التقليدية، يمكن للسفن والكائنات البحرية عبورها، إذا كانت عميقة بما يكفي. تقلل هذه الهياكل البحرية من طاقة الأمواج المتصادمة وتمنع تكوين الأمواج الدائمة. ^[3]

مع ارتفاع ارتفاعات الأمواج المصممة، تتطلب حواجز الأمواج المصنوعة من الأنقاض وحدات درع أكبر لمقاومة قوى الأمواج. ويمكن تشكيل وحدات الدرع هذه من الخرسانة أو الصخور الطبيعية. ويبلغ أكبر تصنيف قياسي لوحدات الدرع الصخرية الموضح في CIRIA 683 "دليل الصخور" 10-15 طنًا. وقد تكون التصنيفات الأكبر متاحة، ولكن الحجم النهائي محدود عمليًا بخصائص الكسر الطبيعية للصخور المتوفرة محليًا.

يمكن توفير وحدات الدروع الخرسانية المشكلة (مثل Dolos و Xbloc و Tetrapod وما إلى ذلك) بما يصل إلى حوالي 40 طنًا (مثل Jorf Lasfar بالمغرب)، قبل أن تصبح عرضة للتلف تحت وطأة الوزن الذاتي وتأثير الأمواج والتشقق الحراري للأشكال المعقدة أثناء الصب / المعالجة. عندما تكون وحدات الدروع الأكبر حجمًا مطلوبة لأكثر المواقع تعرضًا في المياه العميقة جدًا، غالبًا ما تتكون وحدات الدروع من مكعبات خرسانية، والتي تم استخدامها حتى حوالي 195 طنًا مؤرشف 2019-05-12 على موقع Wayback Machine لطرف حاجز الأمواج في Punta Langosteira بالقرب من لاكورونيا بإسبانيا.

غالبًا ما يتم إجراء التصميم الأولي لحجم وحدة الدروع باستخدام معادلة هدسون ، وفان دير مير، ومؤخرًا فان جينت وآخرون؛ تم وصف كل هذه الأساليب في CIRIA 683 "The Rock Manual" ودليل هندسة السواحل التابع لهيئة مهندسي جيش الولايات المتحدة (متاح مجانًا عبر الإنترنت) وفي أماكن أخرى. بالنسبة للتصميم التفصيلي، يظل استخدام النماذج الهيدروليكية الفيزيائية المصغرة الطريقة الأكثر موثوقية للتنبؤ بسلوك هذه الهياكل المعقدة في الحياة الواقعية.

تتعرض كاسرات الأمواج للتلف والانقلاب في العواصف الشديدة. وقد يكون لبعضها أيضًا تأثير خلق أنواع فريدة من الأمواج التي تجذب راكبي الأمواج، مثل The Wedge في كاسر الأمواج في نيوبورت.

غالبًا ما يشجع تبديد الطاقة والمياه الهادئة نسبيًا التي تم إنشاؤها في ظل كاسر الأمواج على تراكم الرواسب (وفقًا لتصميم مخطط كاسر الأمواج). ومع ذلك، يمكن أن يؤدي هذا إلى تراكم مفرط للنتوءات، مما يؤدي إلى تكوين تومبولو ، مما يقلل من الانجراف على طول الشاطئ باتجاه شاطئ كاسر الأمواج. يمكن أن يتسبب حبس الرواسب هذا في حدوث تأثيرات ضارة في اتجاه انجراف كاسر الأمواج، مما يؤدي إلى تجويع رواسب الشاطئ وزيادة تآكل السواحل . قد يؤدي هذا بعد ذلك إلى الحاجة إلى مزيد من الحماية الهندسية في اتجاه انجراف تطوير كاسر الأمواج. يمكن أن يتسبب تراكم الرواسب في المناطق المحيطة بكاسر الأمواج في ظهور مناطق مسطحة ذات أعماق منخفضة، مما يغير المشهد الطبوغرافي لقاع البحر. ^[4]

إن التكوينات البارزة الناتجة عن حواجز الأمواج تعتمد على المسافة التي يتم بناء حواجز الأمواج بها من الساحل، والاتجاه الذي تصطدم به الموجة بحاجز الأمواج، والزاوية التي يتم بناء حاجز الأمواج بها (بالنسبة للساحل). ومن بين هذه العناصر الثلاثة، فإن الزاوية التي يتم بناء حاجز الأمواج بها هي الأكثر أهمية في التكوين الهندسي للنتوءات. تحدد الزاوية التي يتم بناء حاجز الأمواج بها الاتجاه الجديد للأمواج (بعد اصطدامها بحواجز الأمواج)، وبالتالي الاتجاه الذي ستتدفق به الرواسب وتتراكم بمرور الوقت. ^[5]

يمكن أن يؤدي انخفاض التباين في المناظر الطبيعية لقاع البحر بسبب حواجز الأمواج إلى انخفاض وفرة الأنواع وتنوعها في النظم البيئية المحيطة. ^[6] نتيجة لانخفاض التباين وانخفاض الأعماق التي تنتجها حواجز الأمواج بسبب تراكم الرواسب، يزداد التعرض للأشعة فوق البنفسجية ودرجة الحرارة في المياه المحيطة، مما قد يؤدي إلى تعطيل النظم البيئية المحيطة. ^{[4] [6]}

هناك نوعان رئيسيان من كاسرات الأمواج البحرية (وتسمى أيضًا كاسرات الأمواج المنفصلة): مفردة ومتعددة. مفردة، كما يوحي الاسم، تعني أن كاسر الأمواج يتكون من حاجز واحد غير مكسور، في حين يتم وضع كاسرات أمواج متعددة (بأعداد تتراوح من اثنين إلى عشرين) مع وجود فجوات بينها (160-980 قدمًا أو 50-300 متر). ويحكم طول الفجوة إلى حد كبير أطوال الموجات المتفاعلة. قد تكون كاسرات الأمواج ثابتة أو عائمة، وغير منفذة أو نفاذة للسماح بنقل الرواسب نحو الشاطئ من الهياكل، ويعتمد الاختيار على نطاق المد والجزر وعمق المياه. تتكون عادةً من قطع كبيرة من الصخور (الجرانيت) يصل وزنها إلى 10-15 طنًا لكل منها، أو تلة من الأنقاض. يتأثر تصميمها بزاوية اقتراب الموجة وغيرها من المعايير البيئية. يمكن أن يكون بناء كاسرات الأمواج موازيًا أو عموديًا للساحل، اعتمادًا على متطلبات خط الساحل.

• المملكة المتحدة – ذا ساوند ، بليموث؛ سي بالينج ، نورفولك؛ إلمر ، غرب ساسكس؛ بريكسهام ، ديفون؛ ساوث جار ، شمال يوركشاير
• الولايات المتحدة الأمريكية – لونج بيتش ، كاليفورنيا؛ سانتا مونيكا ، كاليفورنيا؛ وينثروب بيتش ، ماساتشوستس؛ كولونيال بيتش ، فرجينيا؛ روكلاند ، مين
• اليابان - حاجز الأمواج المركزي ، طوكيو؛ إيشيزاكي (檜山石崎郵便局)، محافظة هوكايدو؛ كايكي، محافظة توتوري
• الهند - حاجز أمواج بحري في أودانجودي لرصيف الفحم الأسير؛ مارين درايف ، مومباي؛ ميناء فيزينجام الدولي البحري، ثيروفانانثابورام ، تريفاندرم
• الإمارات العربية المتحدة - جزر النخيل ، دبي؛ الكورنيش ، أبوظبي
• هونج كونج – مطار كاي تاك ; مطار هونغ كونغ الدولي
• الكويت - مدينة صباح الأحمد البحرية
• أستراليا - نيوكاسل، نيو ساوث ويلز
• باكستان - حاجز الأمواج مانورا، ميناء كراتشي

• جدار البحر
• الخلد (الهندسة المعمارية)
• كاسر الأمواج العملاق هالكس من نهر باول
• كاسرات الامواج فينيكس
• ميناء

• USACE (1984) – دليل حماية الشاطئ (المجلد الأول والثاني)
• NWH Allsop (2002) - كاسرات الأمواج والهياكل الساحلية والخطوط الساحلية.

• التصوير الجوي المائل من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية - تآكل السواحل بسبب عواصف النينيو الشتوية في أكتوبر 1997 وأبريل 1998
• مرصد القناة الساحلية - معرض كاسرات الأمواج
• أشكال وحدات درع كاسر الأمواج وسنة إدخالها
• SeaBull Marine, Inc. — أنظمة عكس تآكل الشاطئ
• WaveBrake – متخصصون في تخفيف الموجات
• كاسر الأمواج IAS في الفيسبوك