Động lực học cát biển - Chương 13: những trường hợp nghiên cứu

Một vài trường hợp nghiên cứu giới thiệu trong chương này để minh họa các kỹ thuật mô tả trong các chương trước được sử dụng và kết hợp để giải quyết những vấn đề thực hành như thế nào. Ba ví dụ sẽ tiêu biểu cho các loại ứng dụng thường xuất hiện nhất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động lực học cát biển - Chương 13: những trường hợp nghiên cứu Ch¬ng 13. Nh÷ng Trêng hîp nghiªn cøu13.1. Tæng quan Mét vµi trêng hîp nghiªn cøu giíi thiÖu trong ch¬ng nµy ®Ó minh häa c¸c küthuËt m« t¶ trong c¸c ch¬ng tríc ®îc sö dông vµ kÕt hîp ®Ó gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn®Ò thùc hµnh nh thÕ nµo. Ba vÝ dô sÏ tiªu biÓu cho c¸c lo¹i øng dông thêng xuÊthiÖn nhÊt. Nh÷ng vÝ dô ®· ®îc ®¬n gi¶n vµ lý tëng hãa ®Ó minh häa nh÷ng ®iÓmchÝnh kÌm theo, kh«ng ®a ra nh÷ng phøc t¹p ®Æc trng t¹i tuyÕn thêng xuÊt hiÖntrong nghiªn cøu thùc tÕ mµ cã thÓ ®ßi hái sù khÐo lÐo ®¸ng kÓ ®Ó vît qua. ViÖc södông c¸c nghiªn cøu thùc tÕ lµm cho viÖc m« t¶ mçi trêng hîp l©u h¬n mµ l¹i kh«ng®a ra thªm sù bæ sung s©u s¾c nµo. Nh÷ng tÝnh to¸n trong c¸c nghiªn cøu ®îc tham chiÕu tíi nh÷ng ph¬ng tr×nhvµ h×nh vÏ trong c¸c ch¬ng næi bËt. Tuy nhiªn, ph¬ng ph¸p thùc hiÖn ®¬n gi¶nnhÊt ®èi víi nhiÒu tÝnh to¸n lµ b»ng gãi phÇn mÒm SandCalc vµ nh÷ng bíc cÇnthiÕt ®Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy ®îc m« t¶. Trong tÊt c¶ c¸c trêng hîp nghiªn cøu, ®Ó®¬n gi¶n níc ®îc lÊy ë nhiÖt ®é 10oC vµ ®é muèi 35 o/oo, vµ mËt ®é trÇm tÝch 2650kgm-3 (gi¸ trÞ ngÇm ®Þnh trong SandCalc). Nh÷ng gi¸ trÞ kh¸c cã thÓ dÔ dµng sö dôngth«ng qua c¸c menu Edit- Bed Material vµ Edit- Water’ cña SandCalc, sö dôngDerive’. Mçi trêng hîp nghiªn cøu bao gåm mét tËp hîp nhá nh÷ng bíc ®îc ph¸c th¶otrong Quy tr×nh Tæng qu¸t (môc 1.5), bæ sung thªm nh÷ng quy tr×nh trêng hîp ®Æctrng.13.2. Sù æn ®Þnh cña viÖc chèng xãi Mét dµn s¶n xuÊt dÇu sÏ ®îc l¾p ®Æt trong mét khu vùc khai th¸c dÇu ngoµikh¬i cã ®é s©u 20 m t¹i mét vÞ trÝ cã ®¸y c¸t mÞn. T¸m ch©n ®Õ cña dµn c¾m s©u vµo®¸y, cã mÆt c¾t ngang h×nh trßn, ®êng kÝnh 2 m. §Ó xãi kh«ng xuÊt hiÖn, mét lípphñ b¶o vÖ b»ng ®¸ sÏ ®îc ®Æt xung quanh c¸c ch©n. Ph¶i tÝnh to¸n kÝch thíc ®¸cÇn thiÕt ®Ó chèng l¹i nh÷ng h h¹i ®¸ng kÓ víi chu kú lÆp 50 n¨m (vÝ dô). Nh÷ng ®iÒu kiÖn sãng cña c¬n b·o 50 n¨m t¹i vÞ trÝ ®îc chØ râ lµ Hs = 7 m. HiÖuøng dßng ch¶y thñy triÒu bá qua. Gi¶ thiÕt r»ng thiÖt h¹i ®¸ng kÓ sÏ xuÊt hiÖn nÕu1/3 nh÷ng sãng cao nhÊt trong mét b¶n ghi sãng ®· cho cã kh¶ n¨ng dÞch chuyÓn c¸ckhèi ®¸. Nh vËy ®iÒu kiÖn tíi h¹n t¬ng øng (theo ®Þnh nghÜa Hs) víi nh÷ng sãng®¬n víi ®é cao thiÕt kÕ H = 7 m. Chu kú sãng t¬ng øng ®îc lÊy lµ chu kú ®Ønh Tp,cña phæ. Sö dông nh÷ng ph¬ng tr×nh (49) vµ (48), hoÆc SandCalc-Edit-Waves- 178Derive víi h = 20 m (trong Edit-Water), Hs = 7 m cho ta Tz = 9,3 s vµ Tp = 11,9 s. Södông lý thuyÕt sãng tuyÕn tÝnh cã thÓ tÝnh to¸n biªn ®é vËn tèc quü ®¹o ®¸y tõ®êng cong ®¬n ®iÖu trong h×nh 14, hoÆc b»ng viÖc sö dông SandCalcHydrodynamics-Orbital Velocity-Monochromatic víi ®Çu vµo lµ ®é s©u níc = 20 m,®é cao sãng = 7 m, chu kú = 11,9 s ®Ó cã ®îc vËn tèc quü ®¹o sãng = 1,98 ms-1. ThùcnghiÖm bëi Sumer vµ nnk. (1992) cho thÊy r»ng øng suÊt trît t¹i ®¸y do chuyÓn®éng sãng xung quanh mét h×nh trô trßn th¼ng ®øng cã ®êng kÝnh D cã hÖ sèkhuÕch ®¹i, do vËn tèc dßng ch¶y t¨ng xung quanh h×nh trô theo mét hµm cña sèKeulegan -Carpenter KC. Trong trêng hîp ®ang xÐt, víi KC =Uw T / D = 1,98 x 11,9/ 2,0 = 11,9, hä nhËn ®îc hÖ sè khuÕch ®¹i øng suÊt trît t¹i ®¸y lµ 2,2. §iÒu nµy cãnghÜa lµ (xem ph¬ng tr×nh (57)) hÖ sè khuÕch ®¹i lµm vËn tèc quü ®¹o t¨ng (2,2)1/2= 1,48. Nh vËy vËn tèc quü ®¹o hiÖu qu¶ gÇn ch©n dµn lµ 1,48 x 1,98 = 2,94 ms-1. §o¸n tríc r»ng kÝch thíc ®¸ yªu cÇu sÏ lín h¬n 10 mm, ®êng kÝnh tíi h¹n dcrcã thÓ nhËn ®îc tõ ph¬ng tr×nh (79), víi Uw = 2,94 ms-1, T = 11,9 s, g = 9,81 ms- l vµs = 2,58: 97,9 x 2,943,08  0,62m . d cr  11,91,08 9,812,58  12,08 Nh vËy ®¸ cã ®êng kÝnh 0,62 m (khèi lîng xÊp xØ =  x 0,623 x 2650/6 = 0,34tÊn) sÏ kh«ng chÞu ®îc h háng ®¸ng kÓ víi ®iÒu kiÖn b·o cã chu kú lÆp hiÕm h¬n 50n¨m. Trªn thùc tÕ, v× hÖ sè vËn tèc xung quanh mét h×nh trô trßn gi¶m nhanh theokho¶ng c¸ch kÓ tõ h×nh trô, mét lo¹i ®¸ h¬i nhá h¬n cã lÏ ®ñ. Nh÷ng yÕu tè bæ sung cã thÓ yªu cÇu cho nghiªn cøu ®Æc trng bao gåm: • tÝnh to¸n dcr cho mét møc ®é chÆt chÏ h¬n cña thiÖt h¹i chÊp nhËn ®îc, vÝ dôthiÖt h¹i do 1 % c¸c sãng cao nhÊt. §é cao sãng vît 1 % (xÊp xØ 1,5 Hs) cã thÓ tÝnhto¸n b»ng viÖc gi¶ thiÕt ph©n bè Rayleigh cho ®é cao sãng (xem CIRIA/CUR, 1991) • xÐt ®Õn nh÷ng c«ng tr×nh kh¸c, trong vïng l©n cËn ch©n dµn nh ®êng ènghoÆc sù cã mÆt t¹m thêi cña thiÕt bÞ kÝch hoÆc cÇn cÈu nöa ch×m. HÖ sè vËn tèc tÝnhto¸n cho c¸c c«ng tr×nh kh¸c ®îc nh©n víi hÖ sè (1,48) cho ch©n dµn khi tÝnh to¸nvËn tèc quü ®¹o hiÖu qu¶ • trong c¸c khu vùc cã dßng ch¶y m¹nh (vÝ dô phÝa Nam BiÓn B¾c), cã thÓ cÇnxÐt ®Õn nh÷ng hiÖu øng kÕt hîp cña sãng vµ dßng ch¶y b»ng c¸ch tÝnh to¸n øng suÊttrît t¹i ®¸y cùc ®¹i b»ng ph¬ng ph¸p m« t¶ trong môc 5.3. ViÖc ...