Động lực học cát biển - Chương 9: dòng di đáy

Đối với dòng chảy hoặc dòng chảy sóng vượt quá ngưỡng chuyển động, cát chuyển động do dòng di đáy. Phương thức vận chuyển này bao gồm lăn, trượt và bật (nhảy) các hạt dọc đáy, trong đó trọng lượng các hạt sinh ra do tiếp xúc với các hạt khác..
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Động lực học cát biển - Chương 9: dòng di đáy Ch¬ng 9. dßng di ®¸y9.1. Tæng quan §èi víi dßng ch¶y hoÆc dßng ch¶y sãng vît qu¸ ngìng chuyÓn ®éng, c¸tchuyÓn ®éng do dßng di ®¸y. Ph¬ng thøc vËn chuyÓn nµy bao gåm l¨n, trît vµ bËt(nh¶y) c¸c h¹t däc ®¸y, trong ®ã träng lîng c¸c h¹t sinh ra do tiÕp xóc víi c¸c h¹tkh¸c, thay v× do chuyÓn ®éng chÊt láng híng lªn hç trî cho trÇm tÝch l¬ löng. SùthÞnh hµnh viÖc c¸t nh¶y trong biÓn cha râ rµng (so víi vËn chuyÓn c¸t do giã, lµ n¬imµ h×nh thøc vËn chuyÓn nµy thèng trÞ) mÆc dï mét vµi c«ng thøc dßng di ®¸y thµnhc«ng ®îc x©y dùng dùa trªn kh¸i niÖm nµy. Dßng di ®¸y cã thÓ x¶y ra: - trªn ®¸y ph¼ng víi dßng ch¶y chËm - khi liªn kÕt víi gîn c¸t hoÆc c¸c thµnh t¹o ®¸y lín h¬n ®èi víi dßng ch¶y m¹nhh¬n - trªn ®¸y ph¼ng ®èi víi dßng ch¶y rÊt m¹nh, t¹i ®ã gîn c¸t bÞ röa tr«i (dßngtrÇm tÝch s¸t ®¸y). Di ®¸y lµ ph¬ng thøc chñ ®¹o cña vËn chuyÓn ®èi víi lu lîng nhá vµ/hoÆckÝch thíc h¹t lín. C¸t th« vµ cuéi sái chñ yÕu ®îc vËn chuyÓn nh dßng di ®¸y. §èivíi dßng ch¶y m¹nh vît qu¸ ngìng l¬ löng, dßng di ®¸y vÉn x¶y ra, nhng sèlîng c¸t ®îc mang vµo tr¹ng th¸i l¬ löng thêng sÏ lín h¬n nhiÒu so víi ®îcmang ®i bëi dßng di ®¸y, ®Æc biÖt ®èi víi c¸t mÞn. SuÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y cã thÓ biÓu thÞ b»ng nhiÒu ®¬n vÞ: qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch = thÓ tÝch (m3) h¹t chuyÓn ®éng trªn ®¬n vÞ thêi gian (s) trªn ®¬n vÞ bÒ réng®¸y (m). Trong hÖ SI ®¬n vÞ cña qb lµ m2s-1 Qb=  s qb= suÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch khèi lîng (kgm-1s-1) ib=   s   gqb  suÊt vËn chuyÓn träng lîng ch×m (Nm-1s-1) qB= qb / 1     thÓ tÝch vËt liÖu l¾ng ®äng xuèng ®¸y (kÓ c¶ níc xèp) trªn ®¬n vÞthêi gian trªn ®¬n vÞ bÒ réng (m2s-1). C¸c chuyÓn ®æi thµnh ®¬n vÞ kü thuËt lµ tÊn vµ n¨m ®èi víi chÊt th¹ch anh (  s =2650kgm-3) vµ ®é xèp ( = 0,40) cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c hÖ sè chuyÓn®æi sau ®©y: - Nh©n qb(m2s-1) víi 3,15 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng m3m-1/n¨m (trõ níc xèp) - Nh©n qb(m2s-1) víi 5,26 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng m3m-1/n¨m (kÓ c¶ níc xèp) 132 - Nh©n qb(m2s-1) víi 8,36 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng tÊn.m-1/n¨m (trõ níc xèp).9.2. dßng di ®¸y do dßng ch¶y KiÕn thøc Mét vµi c«ng thøc dßng di ®¸y ®îc ®Ò xuÊt. NhiÒu trong sè chóng cã thÓ biÓu thÞë d¹ng:   func , cr  (116) qbtrong ®ã   = suÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y phi thø nguyªn g s  1d  3 1/ 2 0  = tham sè Shields g s  1d  cr = gi¸ trÞ cña  ë ngìng chuyÓn ®éng (xem môc 6.4) qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch trÇm tÝch ®¸y trªn ®¬n vÞ bÒ réng g = gia tèc träng trêng  = mËt ®é níc s = tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ níc d = ®êng kÝnh h¹t. Khi ®¸y gå ghÒ, thêng sö dông thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm s cña  (xem môc3.3), trõ khi trong c¸c c«ng thøc cña Bagnold vµ Van Rijn. Mét sè c«ng thøc ®îc sö dông nhiÒu h¬n c¶, hoÆc c¸c c«ng thøc trÇm tÝch ®¸ycho dßng ch¶y æn ®Þnh ®îc ph¸t triÓn gÇn ®©y ®Ó sö dông trong s«ng, lµ nh sau: 1. Meyer-Peter vµ Muller (1948) 3/ 2   8   cr  SC (117) víi cr = 0,047. 2. Bagnold (1963)   FB 1 / 2    cr  SC (118) 0,1 víi FB  C1 / 2 tan i  tan   D  = tham sè Shields tæng céng CD= hÖ sè ma s¸t tæng céng (xem môc 3.4)  i = gãc ma s¸t  = gãc nghiªng cña ®¸y - d¬ng theo híng dßng ch¶y dèc ngîc, ©m theohíng dßng ch¶y dèc xu«i. 3. Van Rijn (1984) 133   2, 4   FR 1 / 2  1 / 2   cr1 / 2 (119) 0, 2 0,005  d  víi FR   C 1, 7  h  D vµ CD vµ  ®îc x¸c ®Þnh nh trong c«ng thøc Bagnold. 4. Yalin (1963)   FY  1 / 2    cr  SC (120) 0,635  1  1  aT ln 1  aT  FY  víi   cr a  2,45 cr,5 s 0, 4 0 T  (   cr /  cr ) . 5. Madsen (1991)     FM  1 / 2  0,7 cr/ 2    cr  1 (121) FM  8 / tan  i ®èi víi c¸c h¹t l¨n/ trîtvíi FM = 9,5 ®èi víi c¸c h¹t nh¶y trong níc. 6. ashida vµ Michiue (1972)     17  1 / 2   cr/ 2    cr  . 1 (122) 7. Wilson (1966)   12 3 / 2 . (123) 8. Nielsen (1992)   12 1 / 2    cr  . SC (124) Trong tÊt c¶ c¸c ph¬ng tr×nh (117)-(124) ngo¹i trõ (123) nhËn thÊy r»ng  = 0nÕu    cr (tøc lµ kh ...