Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 2 Những vấn đề cảng và bờ biển - Phần 5

Tính toán dòng chảy dọc bờE.W. Bijker, J. v.d. Graaff 16.1 Mở đầu Trong bốn chương trước đây đã tiến hành phân tích các thành phần lực tác động lên một phần tử nước trong đới sóng đổ. Trong khi các điều kiện sóng và hình dạng bờ vẫn giữ nguyên chỉ có các lực trên tác động lên phần tử nước; các lực bổ sung có thể xuất hiện khi giới hạn trên không được áp dụng, như sẽ được trình bày trong các mục sau. Thay vì thử tìm một công thức dòng tổng quát căn cứ vào...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 2 Những vấn đề cảng và bờ biển - Phần 5 16 TÝnh to¸n dßng ch¶y däc bê E.W. Bijker, J. v.d. Graaff16.1 Më ®Çu Trong bèn ch¬ng tríc ®©y ®· tiÕn hµnh ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn lùc t¸c®éng lªn mét phÇn tö níc trong ®íi sãng ®æ. Trong khi c¸c ®iÒu kiÖn sãng vµh×nh d¹ng bê vÉn gi÷ nguyªn chØ cã c¸c lùc trªn t¸c ®éng lªn phÇn tö níc; c¸c lùcbæ sung cã thÓ xuÊt hiÖn khi giíi h¹n trªn kh«ng ®îc ¸p dông, nh sÏ ®îc tr×nhbµy trong c¸c môc sau. Thay v× thö t×m mét c«ng thøc dßng tæng qu¸t c¨n cø vµo c©n b»ng cña bènlùc trªn, chóng ta b¾t ®Çu tõ trêng hîp ®¬n gi¶n chØ cã sù c©n b»ng gi÷a haithµnh phÇn tån t¹i thêng xuyªn trong ®íi sãng ®æ. C¸ch gi¶i quyÕt nµy sÏ ®îcgiíi thiÖu kÜ trong c¸c môc tiÕp theo.16.2 C©n b»ng lùc c¬ së Do øng suÊt ®¸y vµ gradient øng suÊt ngang lu«n tån t¹i trong ®íi sãng ®æ, v×vËy cã lÏ tèt nhÊt nªn b¾t ®Çu tõ viÖc tÝnh to¸n vËn tèc dßng ch¶y tæng céng däcbê trªn c¬ së c©n b»ng hai lùc ®ã. Tõ kÕt qu¶ ch¬ng 12, lùc t¸c ®éng cã d¹ng: S xy sin 0 5  2 ( gh) 3 / 2 m  (16.01) x c0 16 trong ®ã: c0 lµ vËn tèc sãng trªn vïng níc s©u, g lµ gia tèc träng trêng, h lµ ®é s©u níc, m lµ ®é dèc b·i,  chØ sè sãng ®æ,  lµ mËt ®é níc, vµ 0 lµ gãc tíi cña sãng trªn vïng níc s©u. Thµnh phÇn øng suÊt do lùc ma s¸t dùa trªn c¬ së c«ng thøc 15.31: g u  cwx  2 V 2 [0,75  0,45( b )1,13 ] (16.02) V C trong ®ã: C lµ hÖ sè Chezy, ub lµ biªn ®é vËn tèc do sãng gÇn ®¸y, V lµ vËn tèc trung b×nh theo ®é s©u (cha biÕt), vµ  lµ hÖ sè x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 15.29. 84 C©n b»ng 16.01 víi 16.02 vµ t×m lêi gi¶i cho trêng V ta thu ®îc biÓu thøccÇn thiÕt ®èi víi vËn tèc t¹i mçi ®iÓm trong ®íi sãng ®æ. Tuy nhiªn, do b¶n chÊtcña ph¬ng tr×nh 16.02 ta kh«ng thÓ thu ®îc nghiÖm trong d¹ng hiÖn, biÓu thøctèt nhÊt cã thÓ viÕt nh sau: 5 g  2 C 2 sin 0 m 3 / 2 0,75V 2  0,45(u b )1,13 V 0,87  h (16.03) 16 c0 chØ cho phÐp gi¶i theo ph¬ng ph¸p lÆp ®èi víi V. (Cã thÓ sö dông ph¬ngph¸p Runge-Kutta). Víi môc ®Ých thu ®îc kÕt qu¶ râ rµng h¬n vÒ ph©n bè vËn tèc trong ®íi sãng®æ, chóng ta l¹i b¾t ®Çu tõ ®Çu, tuy nhiªn lÇn nµy chØ sö dông biÓu thøc ®¬n gi¶nh¬n vÒ xÊp xØ øng suÊt nhít (15.42): g  cwx   h f wV (16.04) 2C trong ®ã fw lµ tham sè ma s¸t ®îc ®¸nh gi¸ theo ph¬ng tr×nh 15.16 hay to¸n®å 15.2. XÊp xØ ph©n bè vËn tèc nh mét hµm cña kho¶ng c¸ch tõ bê, y, cã thÓ ®îcx¸c ®Þnh b»ng c¸ch c©n b»ng 16.01 víi 16.04: 5  2 sin 0 m g ( gh) 3 / 2  h fwV  (16.05) c0 16 2C Gi¶i ph¬ng tr×nh nµy ®èi víi V ta thu ®îc: 5 g sin 0 C  V hm (16.06) c0 fw 82 Trong ph¬ng tr×nh nµy: 5 g = 4,349 lµ mét h»ng sè, 82 sin  0 chØ phô thuéc vµo ®é s©u níc, c0  phô thuéc vµo c¸c ®Æc trng sãng vµ ®é dèc b·i, C lµ lùc ma s¸t phô thuéc vµo ®é gå ghÒ cña ®¸y, ®é s©u níc, h, vµ ®iÒu fwkiÖn sãng côc bé. H vµ m lµ c¸c hµm phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch tõ bê. Mèi phô thuéc vµo cña thµnh phÇn ma s¸t nhít vµo ®é s©u níc, ngay trong®iÒu kiÖn ®é gå ghÒ kh«ng ®æi, lµm phøc t¹p ho¸ bµi to¸n rÊt nhiÒu; do ®ã rÊtnhiÒu nhµ nghiªn cøu ®· cho r»ng thµnh phÇn ma s¸t nµy kh«ng ®æi trong toµn®íi sãng ®æ. NÕu chóng ta chÊp nhËn phÐp xÊp xØ ®ã vµ trong t¬ng lai chØ chó träng ®Õnb·i víi ®é dèc kh«ng ®æi, th× dßng ch¶y däc bê trë thµnh mét hµm tuyÕn tÝnh phôthuéc vµo ®é s©u níc, h, trong ®íi sãng ®æ; vËn tèc cùc ®¹i thuéc ®êng ph©n bè,®îc dÉn ra trªn h×nh 16.1b, sÏ thu ®îc trªn mÐp ngoµi cña ®íi sãng ®æ, còng 85 ...