HÌNH THÁI BỜ BIỂN - CHƯƠNG 4

VẬN CHUYỂN BÙN CÁT BỜ BIỂN4.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VÂN CHUYỂN BÙN CÁTKHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT Vận chuyển bùn cát đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu các diễn biến bờ biển nói riêng và trong kỹ thuật bờ biển nói chung. Các vấn đề liên quan tới diễn biến bờ biển thường gặp phải là hiện tượng thiếu hụt bùn cát dẫn tới bờ biển bị xói lở ngoài mong muốn; hay hiện tượng dư thừa bùn cát gây nên những vấn đề phức tạp như bồi...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HÌNH THÁI BỜ BIỂN - CHƯƠNG 4 CHƯƠNG 4 VẬN CHUYỂN BÙN CÁT BỜ BIỂN 4.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VÂN CHUYỂN BÙN CÁT KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT Vận chuyển bùn cát đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu các diễn biếnbờ biển nói riêng và trong kỹ thuật bờ biển nói chung. Các vấn đề liên quan tới diễnbiến bờ biển thường gặp phải là hiện tượng thiếu hụt bùn cát dẫn tới bờ biển bị xói lởngoài mong muốn; hay hiện tượng dư thừa bùn cát gây nên những vấn đề phức tạpnhư bồi lấp các cửa sông, giảm khả năng thoát lũ qua cửa, hay luồng tàu vào cảng,đôi khi là bồi lấp cảng. Trong nghiên cứu diễn biến bờ biển, việc tính toán vậnchuyển bùn cát ở vùng ven bờ là một nội dung hết sức quan trọng, vì bùn cát chính làyếu tố trung gian trong quá trình gây nên hiện tượng xói lở hay bồi lấp ở bờ biển.Biết được lượng vận chuyển bùn cát ven bờ thì mới có thể dự báo được sự biến đổicủa đường bờ trong điều kiện tự nhiên cũng như đánh giá được ảnh hưởng của cáccông trình xây dựng ở vùng ven bờ sau này. So với tính toán vận chuyển bùn cát trong sông thiên nhiên thì tính toán vậnchuyển bùn cát ở biển phức tạp hơn; đó là do quá trình vận chuyển bùn cát ở biểnkhông những chịu sự tác dụng của dòng chảy mà còn chịu ảnh hưởng của các daođộng mực nước do thủy triều, các tác động của sóng và vô số các lực tạo thành dòngchảy khác nhau và liên tục biến đổi. Vận chuyển bùn cát được định nghĩa là số lượng hạt bùn cát bị dòng nước vậnchuyển, cuốn trôi theo dòng chảy (với một vận tốc nào đó) trên một đơn vị chiềurộng mặt cắt ngang và trong một đơn vị thời gian. Cụ thể hơn, vận chuyển bùn cát tạimột điểm trong dòng chảy (S đơn vị là g/m.s hay kg/m.s) được định nghĩa là tích sốgiữa nồng độ bùn cát tại điểm đó (c- đơn vị là kg/m3 hay g/m3) và vận tốc trung bìnhdòng chảy tại điểm xem xét (V- đơn vị là m/s) như sau: S=c×V (4.1) Công thức (4.1) là công thức tính toán vận chuyển bùn cát tại một điểm. Trongthực tế, người ta thường quan tâm tới ảnh hưởng của vận chuyển bùn cát trên mộtvùng hay một đoạn bờ biển nào đó. Nếu áp dụng nguyên lý liên tục của dòng chảy,cho một thể tích khối chất lỏng được giới hạn từ đáy tới mặt nước, ta có thể tính toánđược lượng vận chuyển bùn cát trên một vùng hay một đoạn bờ biển. Khi đã biếtlượng bùn cát vận chuyển qua một các biên mặt cắt ngang của đoạn nghiên cứu, cóthể xác định được sự biến đổi đáy trong đoạn này. Nếu lượng bùn cát đi vào lớn hơnlượng bùn cát đi ra thì sẽ xảy ra bồi lắng, ngược lại, thì sẽ xảy ra xói lở. Do vậy mà 83cần xác định được sự dịch chuyển bùn cát theo phương ngang trên một đoạn chotrước tại một thời điểm xác định. Như đã nêu ở trên, vận chuyển bùn cát bờ biển được mô tả bằng tích phân của tíchgiữa vận tốc (V), với nồng độ bùn cát lơ lửng (c), trên toàn bộ độ sâu của dòng chảy.Trong sông thiên nhiên, cả (V) và (c) đều biến đổi tương đối chậm theo thời gian (t),cùng như theo phương ngang (x). Các đại lượng (V) và (c) đều là hàm độ sâu, do vậymà cần lấy tích phân trên toàn bộ chiều sâu dòng chảy. Công thức tính toán vậnchuyển bùn cát lơ lửng trong sông có dạng như sau: h S = ∫ c( z ) ×V ( z ) dz (4.2) o trong đó S : suất (mức) vận chuyển bùn cát lơ lửng [ g/m.s hay Kg/m.s] h : độ sâu trung bình [m] c(z) : nồng độ bùn cát lơ lửng [g/m3hay Kg/m3] V(z) : thành phần vận tốc theo phương x tại độ sâu z [m/s] z : khoảng cách tính tới đáy sông [m] Tại bờ biển, vấn đề trở nên phức tạp hơn. Cả sóng và dòng chảy đều là những nhân tố quan trọng đối với vận chuyển bùn cát. Dòng chảy chủ yếu có ảnh hưởng tới tốc độ vận chuyển bùn cát, trong khi sóng lại chủ yếu ảnh hưởng tới lượng bùn cát bị vận chuyển. Hình (4-1) minh họa bài toán vận chuyển bùn cát ở bờ biển. Bài toán được được đặt ra như sau: cần xác định thể tích bùn cát được vận chuyển theo phương x qua một đơn vị chiều rộng của mặt phẳng (y-z) được giới hạn từ đáy (mặt phẳng có z=0) tới mặt nước (z = h+η). Trong trường hợp tổng quát, coi sóng và dòng chảy có hướng không song song với phương ngang theo trục x và trục y ...