Động lực học cát biển - Chương 10: vận chuyển trầm tích tổng cộng

Suất vận chuyển trầm tích tổng cộng là đại lượng đòi hỏi nhiều nhất để hướng đến các ứng dụng thực tiễn như bồi lấp các luồng tàu được nạo vét, phát tán các đống đất và phản ứng động lực hình thái của các khu vực ven bờ đối với các công trình xây dựng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động lực học cát biển - Chương 10: vận chuyển trầm tích tổng cộng Ch¬ng 10. vËn chuyÓn trÇm tÝch tæng céng10.1. Tæng quan SuÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch tæng céng lµ ®¹i lîng ®ßi hái nhiÒu nhÊt ®Ó híng®Õn c¸c øng dông thùc tiÔn nh båi lÊp c¸c luång tµu ®îc n¹o vÐt, ph¸t t¸n c¸c ®èng®Êt vµ ph¶n øng ®éng lùc h×nh th¸i cña c¸c khu vùc ven bê ®èi víi c¸c c«ng tr×nh x©ydùng. C¸c thµnh phÇn trÇm tÝch ®¸y vµ trÇm tÝch l¬ löng ®èi víi suÊt vËn chuyÓn trÇmtÝch tæng céng cã thÓ tÝnh to¸n riªng biÖt vµ céng l¹i (trong trêng hîp nµy, haithµnh phÇn ph¶i t¬ng thÝch vµ øng víi ®é cao x¸c ®Þnh). Nãi chung, suÊt vËnchuyÓn trÇm tÝch tæng céng cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc kinh nghiÖm. Nguyªn lý chung ®Ó tÝnh to¸n suÊt vËn chuyÓn dßng l¬ löng qs lµ lÊy tÝch ph©ntheo ®é s©u cña dßng trÇm tÝch U(z)C(z) t¹i ®é cao z, lóc ®Çu ®îc thiÕt lËp cho ph©nbè vËn tèc vµ nång ®é theo híng th¼ng ®øng U(z) (xem môc 3.2) vµ C(z) (xemCh¬ng 8). Nh vËy: h q s   U  z C  z dz (130) zatrong ®ã za= ®é cao tham chiÕu gÇn ®¸y, t¹i ®ã nång ®é tham chiÕu Ca ®îc tÝnh to¸n,vµ øng víi ®Ønh cña líp trÇm tÝch ®¸y h = ®é s©u níc. §èi víi sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp, U(z) vµ C(z) thêng lÊy b»ng gi¸ trÞ trungb×nh trong mét chu kú sãng, mÆc dï nÕu chÆt chÏ th× cßn cã thµnh phÇn do sù ®ångbiÕn cña vËn tèc vµ nång ®é theo thêi gian. Thµnh phÇn ®ång biÕn cã thÓ rÊt lín, vµthêng ngîc híng víi dßng ch¶y, do vËy vËn chuyÓn trÇm tÝch rßng gi¶m ®i hoÆcthËm chÝ lµ ©m. Thµnh phÇn nµy lín nhÊt trong trêng hîp sãng lín víi dßng ch¶yyÕu. Tuy nhiªn c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n thµnh phÇn nµy vÉn cha ®îc thiÕt lËptèt, vµ sÏ kh«ng ®îc xem xÐt trong cuèn s¸ch nµy. §é chÝnh x¸c cña c¸c c«ng thøc vËn chuyÓn trÇm tÝch thêng kh«ng cao (xemmôc 1.6). Trong s«ng, c«ng thøc tèt nhÊt cho dù b¸o còng chªnh lÖch kho¶ng 2 lÇn sovíi gi¸ trÞ quan tr¾c cña kh«ng qu¸ 70% sè mÉu. Trong biÓn t×nh h×nh cßn tÖ h¬n, cãlÏ sai sè kho¶ng 5 lÇn trong kh«ng qu¸ 70% sè mÉu. §é chÝnh x¸c cã thÓ c¶i thiÖn®¸ng kÓ b»ng c¸ch ®o ®¹c ®Æc trng t¹i tuyÕn vµ hiÖu chØnh c¸c c«ng thøc cho hîp lý. SuÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch tæng céng cã thÓ biÓu thÞ theo nhiÒu ®¬n vÞ: qt= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch 143 = thÓ tÝch (m3) cña h¹t dÞch chuyÓn trªn ®¬n vÞ thêi gian (s) trªn ®¬n vÞ bÒ réng®¸y (m); Nh vËy trong hÖ SI qt lµ m2s-1 Qt=  s qt= suÊt vËn chuyÓn khèi lîng (kgm-1s-1) it= suÊt vËn chuyÓn träng lîng ch×m (Nm-1s-1) qT = qt(1-) = thÓ tÝch vËt chÊt l¾ng ®äng xuèng ®¸y (kÓ c¶ níc xèp) trªn ®¬n vÞthêi gian trªn ®¬n vÞ bÒ réng (m2s-1). Xem môc 9.1 ®Ó chuyÓn ®æi thµnh ®¬n vÞ kü thuËt.10.2. vËn chuyÓn trÇm tÝch tæng céng do dßng ch¶y KiÕn thøc §èi víi dßng ch¶y thuû triÒu khi kh«ng cã sãng (vÝ dô trong cöa s«ng kÝn) thùc tÕchung lµ sö dông c«ng thøc vËn chuyÓn trÇm tÝch ph¸t triÓn cho s«ng, ë d¹ng tùa æn®Þnh. Cã kho¶ng h¬n 20 c«ng thøc lo¹i nµy (xem Sleath (1984) víi danh s¸ch ®Çy ®ñh¬n) trong ®ã 3 c«ng thøc trÝch dÉn díi ®©y ®îc sö dông réng r·i nhÊt vµ phï hîpnhÊt ®èi víi biÓn. Khi sö dông cho biÓn chóng Ýt thÝch hîp so víi s«ng, bëi v× gi¶ thiÕtr»ng sãng c¸t/®ôn c¸t ë tr¹ng th¸i c©n b»ng víi vËn tèc dßng ch¶y tøc thêi lµ ®iÒukh«ng thùc tÕ trong dßng ch¶y thuû triÒu. 1. Engelund vµ Hansen (1972) 0,04C D/ 2 U 2 3 qt  SC (131) gs  12 d50trong ®ã hÖ sè ma s¸t CD ph¶i x¸c ®Þnh theo ph¬ng ph¸p ma s¸t båi tÝch Engelund(1966). Ph¬ng ph¸p nµy lóc ®Çu ®îc dÉn xuÊt b»ng c¸ch xem xÐt c©n b»ng n¨nglîng ®èi víi dßng di ®¸y trªn c¸c ®ôn c¸t, nhng hiÖn nay ®îc sö dông réng r·inh ph¬ng ph¸p trÇm tÝch tæng céng (vµ kh¸ chÝnh x¸c). Nã kh«ng kÓ ®Õn ®iÒu kiÖnngìng chuyÓn ®éng. 2. Acker vµ White (1973) m n   FAW  AAW U     qt  C AW U d   SC (132a)   u  AAW  *  trong ®ã 1 n ...