Động lực học cát biển - Chương 7: các thành tạo đáy

Một đặc trưng phổ biến của dòng chảy trong sông, cửa sông và biển là xu hướng của đáy cát tự hình thành một trong nhiều loại thành tạo đáy, loại thành tạo (hoặc đáy gồ ghề) phụ thuộc vào cường độ và trạng thái dòng chảy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động lực học cát biển - Chương 7: các thành tạo đáy Ch­¬ng 7. C¸c thµnh t¹o ®¸y 7.1. Tæng quan Mét ®Æc tr­ng phæ biÕn cña dßng ch¶y trong s«ng, cöa s«ng vµ biÓn lµ xu h­íng cña ®¸y c¸t tù h×nh thµnh mét trong nhiÒu lo¹i thµnh t¹o ®¸y. Lo¹i thµnh t¹o (hoÆc ®¸y gå ghÒ) phô thuéc vµo c­êng ®é vµ tr¹ng th¸i dßng ch¶y: dßng ch¶y æn ®Þnh, dßng ch¶y thuû triÒu, sãng, hoÆc kÕt hîp cña chóng. Mét vµi lo¹i ®¸y gå ghÒ ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 23. Dßng ch¶y æn ®Þnh trong s«ng h×nh thµnh c¸c gîn c¸t nhá, c¸c ®ôn c¸t lín vµ ®«i khi lµ c¸c gîn c¸t trªn s­ên c¸c ®ôn c¸t. C¸c thµnh t¹o t­¬ng tù ®­îc h×nh thµnh do dßng ch¶y thuû triÒu trong cöa s«ng vµ trong biÓn, n¬i tr¹ng th¸i dao ®éng cña thuû triÒu liªn tôc lµm thay ®æi bøc tranh gîn c¸t, vµ cã thÓ lµm cho h×nh d¹ng cña ®ôn c¸t hoÆc sãng c¸t ®èi xøng h¬n. Tªn gäi c¸c thµnh t¹o lín h¬n trong biÓn vÉn ch­a ®­îc x¸c lËp ®Çy ®ñ. Tªn sãng c¸t ®­îc nhiÒu nhµ h¶i d­¬ng häc sö dông cho c¸c thµnh t¹o lín vÒ bÒ ngang, kÓ c¶ c¸c thµnh t¹o t­¬ng tù nh­ nh÷ng thø ®­îc gäi lµ ®ôn c¸t trong s«ng, vµ c¸ch ®Þnh danh nµy ®­îc tu©n thñ trong cuèn s¸ch nµy. Tuy nhiªn c¸c kü s­ thuû lùc th­êng gi÷ l¹i c¸i tªn sãng c¸t ®èi víi c¸c thµnh t¹o lín nhÊt (®é dµi b­íc sãng vµi tr¨m hoÆc vµi ngh×n mÐt) thÊy trong biÓn. C¸c tªn sãng c¸t vµ sãng ®¸y ®«i khi còng ®­îc sö dông ®Ó chØ bÊt kú lo¹i nhiÔu ®éng nµo cã d¹ng sãng cña ®¸y, kÓ c¶ gîn c¸t. Mét ph¹m vi réng cña c¸c thµnh t¹o kh¸c, c¶ ngang vµ däc theo dßng ch¶y, còng thÊy trong biÓn. N¬i sãng lµ yÕu tè thuû ®éng lùc næi tréi, gîn c¸t do sãng h×nh thµnh theo mét h×nh d¹ng ®Æc biÖt kh¸c víi c¸c gîn c¸t h×nh thµnh bëi dßng ch¶y. Sãng còng cã thÓ t¹o ra c¸c thµnh t¹o ®¸y rÊt lín, nh­ c¸c doi c¸t ng¨n sãng trong vïng sãng ®æ (xem h×nh 23d). C¸c øng dông kÌm theo c¸c thµnh t¹o ®¸y bao gåm sù båi lÊp c¸c c«ng tr×nh lÊy n­íc, lµm xãi c¸c ®­êng èng dÉn ®Õn viÖc ‘d·n réng ra’ vµ cã thÓ lµm g·y chóng. C¸c thµnh t¹o ®¸y còng cã ¶nh h­ëng thèng trÞ lªn c¸c ®Æc tr­ng ma s¸t vµ h×nh thµnh rèi trong dßng ch¶y, vµ cã c¶ hiÖu øng trùc tiÕp (dÞch chuyÓn ®¸y gå ghÒ) lÉn gi¸n tiÕp (lµm t¨ng ®é l¬ löng) lªn vËn chuyÓn trÇm tÝch. 72. C¸c gîn c¸t vµ sãng c¸t do dßng ch¶y KiÕn thøc §èi víi dßng ch¶y v­ît qu¸ ng­ìng chuyÓn ®éng, mét ®¸y ph¼ng ban ®Çu cã thÓ biÕn d¹ng thµnh nhiÒu lo¹i ®¸y gå ghÒ, xÕp theo kÝch th­íc tõ gîn c¸t nhá ®Õn c¸c bê c¸t lín. Khi vËn tèc dßng ch¶y t¨ng cao, vµ n¬i nguån cung cÊp c¸t h¹n chÕ, c¸t cã thÓ bÞ gi÷ l¹i thµnh c¸c ®ôn c¸t h×nh r¨ng c­a vµ/hoÆc thµnh c¸c líp c¸t máng 100 chuyÓn ®éng trªn líp cuéi sái. Víi vËn tèc «n hoµ h¬n, c¸c ®¸y gå ghÒ cã h­íng ngang víi dßng ch¶y, vµ cã thÓ t¹o ra c¸c gîn c¸t, ®ôn c¸t vµ/hoÆc sãng c¸t. C¸c bê c¸t h×nh thµnh khi thÝch nghi víi bøc tranh dßng ch¶y quy m« lín. H×nh 23. C¸c lo¹i ®¸y gå ghÒ: a) gîn c¸t do dßng ch¶y b) gîn c¸t do sãng c) sãng c¸t / ®ôn c¸t d) doi ng¨n sãng C¸c gîn c¸t lµ nh÷ng thµnh t¹o ®¸y nhá, ®é cao vµ b­íc sãng cña chóng rÊt nhá so víi ®é s©u n­íc. Chóng h×nh thµnh trªn ®¸y c¸t víi cì kÝch th­íc h¹t ®Õn 0,8mm, ®èi víi vËn tèc dßng ch¶y v­ît qu¸ ng­ìng chuyÓn ®éng nh­ng kh«ng lín ®Õn møc lµm tr«i röa c¸c gîn c¸t. C¸c h¹t th« h¬n 0,8mm kh«ng t¹o nªn c¸c gîn c¸t, cho dï c¸c sãng c¸t cã thÓ h×nh thµnh víi mäi kÝch th­íc h¹t, kÓ c¶ cuéi sái, lóc ®ã chóng ®­îc gäi lµ sãng cuéi. Víi vËn tèc dßng ch¶y rÊt lín (vÝ dô U >1,5ms-1 ®èi víi d = 0,2mm) c¸c gîn c¸t bÞ röa tr«i ®Ó trë thµnh mét ®¸y ph¼ng víi dßng trÇm tÝch s¸t ®¸y vËn chuyÓn trÇm tÝch m¹nh. Víi vËn tèc dßng ch¶y thÊp, d­íi ng­ìng chuyÓn ®éng, c¸c thµnh t¹o ®¸y gi÷ nguyªn h×nh d¹ng mµ chóng cã vµo lóc dßng ch¶y cã gi¸ trÞ d­íi ng­ìng. H×nh d¹ng 101 nµy nãi chung kh«ng biÕt ®­îc khi thùc hiÖn tÝnh to¸n cho mét ®iÓm riªng biÖt theo thêi gian mµ kh«ng xÐt ®Õn lÞch sö dßng ch¶y tr­íc ®ã, do vËy ®Ó x¸c ®Þnh nã th­êng gi¶ ®Þnh r»ng ®¸y lµ ph¼ng ®èi víi c¸c ®iÒu kiÖn d­íi ng­ìng. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, th­êng thÊy r»ng bøc tranh gîn c¸t sÏ vÉn nh­ vËy nÕu vËn tèc dßng ch¶y gi¶m chËm hîp lý, do ®ã pháng ®o¸n tèt nhÊt ®Ó tÝnh to¸n ®é nh¸m ®¸y cho dßng ch¶y d­íi ng­ìng lµ coi chóng nh­ gîn c¸t. MÆt kh¸c, trong c¸c khu vùc cã c¸c ho¹t ®éng sinh häc m¹nh, ®¸y gîn c¸t cã thÓ h×nh thµnh bëi c¸c ®éng vËt cµy xíi chØ trong vµi giê. Gîn c¸t do dßng ch¶y sinh ra th­êng cã mÆt c¾t bÊt ®èi xøng, víi m¸i dèc h¬n ë s­ên phÝa sau ®Ønh (xem h×nh 23a). Chóng t¹o ra bøc tranh kh«ng ®Òu, thiªn vÒ 3 chiÒu khi nh×n tõ trªn xuèng, víi ®é dµi ®Ønh cña mét gîn c¸t riªng lÎ tiªu biÓu kho¶ng 1-3 lÇn b­íc sãng. B­íc sãng r cña gîn c¸t th­êng lÊy xÊp xØ 1000 ®­êng kÝnh h¹t, ®é cao  r cã thÓ ®Õn 1/7 b­íc sãng: r  1000d 50 (81a)  r  r / 7 . (81b) Mét ...