GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ - Chương 2

Tài liệu tham khảo bài giảng GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ ( Nguyễn Quang Chiến ) dành cho sinh viên đại học chuyên ngành kỹ thuật bờ biển - Chương 2 Lý thuyết mô hình
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ - Chương 2Chương 2Lý thuy t mô hìnhChương này nh m gi i thi u lý thuy t mô hình bi n đ i đư ng b nói chung và các bi uth c toán dùng trong GENESIS nói riêng. B t đ u t các gi thi t cơ b n c a mô hình,ti p theo các phép tính v n chuy n bùn cát và di n bi n đư ng b s đư c trình bày. M tđ c đi m c a ph n tính toán sóng cũng đư c xét đ n. Nhưng quan tr ng nh t là nh ngkhái ni m riêng c a GENESIS như “ô năng lư ng sóng” và các “mi n v n chuy n” s đư cđi sâu xem xét, bên c nh các đi u ki n biên và công th c v n chuy n nói chung.2.1 Các gi thi t trong mô hình bi n đ i đư ng bNhi u quan tr c cho th y m t c t ngang bãi bi n luôn duy trì m t hình d ng đ c trưngc a nó, ch tr khi có bi n đ ng l n như sau các tr n bão. Nhưng thay đ i theo mùa c am t c t cũng bi n đ i nhi u so v i m t c t đ c trưng “trung bình theo th i gian” nói trên.Pelnard-Considère (1956) đã đ xu t theo m t lý thuy t ph n h i c a đư ng b dư i tácd ng c a sóng, v i m t gi thi t quan tr ng là m t c t ngang bãi chuy n đ ng t nh ti ntheo phương ngang trong su t quá trình b i xói. Mô hình này cũng đã đư c ông ki m đ nhtrong phòng thí nghi m. V i gi thi t như v y, v trí c a m t c t có th xác đ nh đư c t m t đi m b t kỳ chotrư c trên m t c t; và toàn b đ a hình đáy có th đ c trưng b i m t đư ng đ ng m cduy nh t—thư ng là đư ng mép nư c (đư ng b ). Do đó, mô hình có tên là Mô hình bi nđ i đư ng b hay Mô hình ph n h i đư ng b , hay đơn gi n hơn: Mô hình đư ng đơn theoý nghĩa bi u di n c a đ a hình đáy thông qua m t đư ng đ ng m c duy nh t. M t gi thi t khác là cát ch đư c v n chuy n g n b trong m t ph m vi đ cao đãđ nh trư c. Gi i h n c a ph m vi này là đ nh th m ho t đ ng, còn gi i h n dư i t i đsâu mà đó không có s b i/xói đáng k —“đ sâu gi i h n v n chuy n bùn cát”. Vi c h nch s di chuy n c a m t c t ngangtrong ph m vi nói trên cho ta m t phương pháp đơngi n xác đ nh chu vi c a ph n m t c t b b i l ng và xói l , t đó ư c tính đư c th bùncát tăng/gi m đi, tương ng v i nó là s d ch chuy n đư ng b . Trong mô hình, m t công th c v n chuy n bùn cát d c b đư c xác đ nh. Đ i v i bãibi n m (nhìn ra bi n khơi), lưu lư ng v n chuy n bùn cát là hàm c a chi u cao và hư ng 9CHƯƠNG 2. LÝ THUY T MÔ HÌNH 10sóng v . đây không xét đ n chi ti t dòng ch y ven b . Cu i cùng là gi thi t đư ng b có xu hư ng bi n đ i dài h n m t cách rõ r t. Xuhư ng ch đ o này chi ph i s bi n đ ng đư ng b trên n n các “nhi u đ ng” gây ra b ibão, ch đ sóng, thu tri u, v.v. Ch có tác đ ng c a sóng gây ra v n chuy n bùn cát d cb và các đi u ki n biên là nh ng đi u ki n chi ph i bi n đ i đư ng b dài h n. Trongnh ng d án có đ p m hàn, kè hư ng dòng c a sông và đ p phá sóng (đ u gây ra chênhl ch v n chuy n cát d c b ), gi thi t này thư ng đư c tho mãn. Tóm l i, các gi thi t cơ b n c a mô hình bi n đ i đư ng b bao g m: • Hình d ng m t c t bãi bi n không đ i • Gi i h n phía b và phía bi n c a m t c t ngang đ u không đ i • V n chuy n cát d c b gây ra b i sóng v • B qua chi ti t dòng ch y g n b • Có xu hư ng phát tri n đư ng b dài h nNh ng gi thi t cơ b n làm đơn gi n hoá mô hình t o đi u ki n cho vi c mô ph ng đư cthu n l i hơn. Tuy v y c n lưu ý r ng trong m t s trư ng h p, nh ng gi thi t này có thb vi ph m, ch ng h n khu v c g n công trình. Phía đư c b i c a đ p m hàn s tho ihơn phía m t c t c a bãi trung bình. Trong trư ng h p này m c dù đư ng b bi n bi nđ i phù h p v i th c đo nhưng c n có s di n gi i c n th n v t ng lư ng v n chuy n cát. Bên c nh đó, gi thi t r ng đ sâu v n chuy n bùn cát và đ cao th m không đ i d csu t b bi n là không hoàn toàn phù h p v i th c t và do đó c n th n tr ng l a ch n haigiá tr đ c trưng này cho m i d i b bi n đư c mô ph ng. Dòng v n chuy n bùn cát đư c gây ra b i sóng v do đó s không phù h p trong m ts trư ng h p mà đóng góp c a gió, dòng tri u v.v. là đáng k . GENESIS cũng có th môph ng chi ti t dòng ch y và chuy n cát theo phương ngang và phương th ng đ ng, do đókhông th mô ph ng các dòng tách b , dòng h i quy, v.v. Xu hư ng bi n đ i dài h n c a đư ng b ch có đư c khi có tác đ ng c a đi u ki nbiên ho c m t quá trình mang tính quy lu t như b sung bùn cát c a sông ra ho c thayđ i tr ng thái c a sóng gây ra b i đ p phá sóng xa b .2.2 Phương trình cơ b n c a bi n đ i đư ng b2.2.1 Phương trình cơ b nCh n h to đ Đ -các v i tr c x hư ng song song v i đư ng b và tr c y hư ng vuông gócv i b ra ngoài khơi. Xét đo n đư ng g n b ∆x, trong kho ng th i gian ∆t d ch chuy nm t đo n ∆y . N u ph m vi thay đ i t m t c t là t th m bãi (cao đ Db ) xu ng t i đsâu gi i h n v n chuy n bùn cát (Dc ) thì thay đ i th tích bùn cát trong th i gian ∆t là: ∆V = ∆x∆y (Db + Dc )CHƯƠNG 2. LÝ THUY T MÔ HÌNH 11 ...