Mô hình tính sóng vùng ven bờ ( ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 1

Lý thuyết cơ bản về sóng trên vùng biển sâu và ven bờSóng biển là một trong các yếu tố hết sức quan trọng đối với các hoạt động trên đại dương, sóng tác động lên tầu thuyền, công trình và các phương tiện trên biển. Đối với vùng ven bờ, sóng lại càng trở nên quan trọng. Sóng là yếu tố cơ bản quyết định đến địa hình đường bờ, đến việc thiết kế các công trình cảng, luồng ra vào cảng và các công trình bảo vệ bờ biển. Sóng tạo ra các dòng vận chuyển trầm tích...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình tính sóng vùng ven bờ ( ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 1 Ch¬ng 1 lý thuyÕt c¬ b¶n vÒ sãng trªn vïng biÓn s©u vµ ven bê Sãng biÓn lµ mét trong c¸c yÕu tè hÕt søc quan träng ®èi víi c¸c ho¹t ®éng trªn ®¹id¬ng, sãng t¸c ®éng lªn tÇu thuyÒn, c«ng tr×nh vµ c¸c ph¬ng tiÖn trªn biÓn. §èi víivïng ven bê, sãng l¹i cµng trë nªn quan träng. Sãng lµ yÕu tè c¬ b¶n quyÕt ®Þnh ®Õn ®Þah×nh ®êng bê, ®Õn viÖc thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh c¶ng, luång ra vµo c¶ng vµ c¸c c«ng tr×nhb¶o vÖ bê biÓn. Sãng t¹o ra c¸c dßng vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê vµ ngang bê lµm thay®æi ®Þa h×nh ®¸y. Sãng lµ qu¸ tr×nh thay ®æi mÆt níc tuÇn hoµn gi÷a c¸c ®Ønh vµ bông sãng. HíngtruyÒn sãng ®îc x¸c ®Þnh lµ híng truyÒn cña c¸c sãng ®¬n. M« pháng d¹ng chuyÓn®éng cña mÆt níc khi cã sãng hÕt søc khã kh¨n do c¸c sãng ®¬n t¸c ®éng qua l¹i lÉnnhau. C¸c sãng truyÒn nhanh h¬n sÏ ®uæi kÞp c¸c sãng truyÒn chËm vµ cã thÓ kÕt hîpthµnh mét sãng. Nh vËy c¸c sãng ®«i khi sÏ t¨ng lªn hoÆc bÞ mÊt ®i do sù t¬ng t¸c gi÷achóng. Sãng giã khi ra khái vïng giã thæi sÏ æn ®Þnh dÇn vµ trë thµnh c¸c sãng ®Òu h¬n -sãng lõng. N¨ng lîng sãng bÞ tiªu hao trong b¶n th©n khèi níc, trong qu¸ tr×nh t¬ngt¸c gi÷a c¸c sãng vµ trong qu¸ tr×nh sãng ®æ. Khi truyÒn vµo vïng ven bê n¨ng lîngsãng cßn bÞ mÊt m¸t do ma s¸t ®¸y. ë vïng s¸t bê, mét nguån n¨ng lîng rÊt lín cñasãng sÏ t¸c ®éng ®Õn bê biÓn. Ngoµi ra n¨ng lîng sãng còng cã thÓ chuyÓn thµnh nhiÖtn¨ng trong qu¸ tr×nh trao ®æi rèi ë trong khèi níc khi sãng ®æ hoÆc díi t¸c ®éng cñama s¸t ®¸y. Trong khi nhiÖt n¨ng kh«ng cã ¶nh hëng g× lín th× c¬ n¨ng (sãng ®æ, ¸p lùcsãng) l¹i hÕt søc quan träng ®èi víi bê biÓn vµ c¸c c«ng tr×nh trªn biÓn. Nh vËy viÖcthiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh biÓn phô thuéc rÊt nhiÒu vµo ®é chÝnh x¸c cña c¸c tham sè sãng.Dù b¸o, dù tÝnh trêng sãng thêng ®îc thùc hiÖn cho c¸c sãng ®¬n, sau ®ã sö dông c¸cd¹ng ph©n bè ®Ó nhËn ®îc trêng sãng thùc tÕ. ViÖc n¾m v÷ng c¸c lý thuyÕt c¬ b¶n cña chuyÓn ®éng sãng lµ thùc sù cÇn thiÕt chonghiªn cøu c¸c m« h×nh sãng vïng ven bê, phôc vô cho c¸c c«ng t¸c lËp kÕ ho¹ch, thiÕt kÕx©y dùng vµ qu¶n lý vïng ven bê nãi riªng vµ vïng biÓn nãi chung.1.1 C¸c yÕu tè sãng, d¹ng sãng vµ ph©n lo¹i trêng sãng 1.1.1 C¸c yÕu tè sãng biÓn Dao ®éng tuÇn hoµn cña mÆt níc qua vÞ trÝ mùc níc trung b×nh gäi lµ sãng. M«pháng mÆt níc chuyÓn ®éng cã thÓ thùc hiÖn díi d¹ng mét sãng - sãng ®¬n hoÆc mÆtníc chuyÓn ®éng cña nhiÒu sãng - sãng hçn t¹p. Sãng h×nh sin hoÆc sãng ®iÒu hoµ lµ c¸cthÝ dô vÒ sãng ®¬n v× bÒ mÆt cña nã cã thÓ m« pháng qua hµm sin hoÆc cosin. MÆt sãngchuyÓn ®éng so víi mét ®iÓm cè ®Þnh gäi lµ sãng tiÕn, híng mµ sãng chuyÓn ®éng tíi gäilµ híng truyÒn sãng. NÕu mÆt níc chØ ®¬n thuÇn dao ®éng lªn xuèng gäi lµ sãng ®øng.NÕu trong chuyÓn ®éng sãng mÆt níc ®îc m« pháng b»ng quü ®¹o khÐp kÝn hoÆc gÇnkhÐp kÝn ®èi víi mçi chu kú sãng gäi lµ dao ®éng hoÆc tùa dao ®éng. §Þnh nghÜa c¸c yÕutè sãng ®îc nªu t¹i b¶ng 1.1 6 B¶ng 1.1 C¸c yÕu tè sãng C ¸c yÕu tè sãng Ký hiÖu §Þnh nghÜa Chu kú sãng T Thêi gian ®Ó mét ®Ønh vµ mét bông sãng ®i qua mét ®iÓm cè ®Þnh TÇn sè sãng f =1/T: Sè dao ®éng trong mét gi©y Tèc ®é pha C =L/T: Tèc ®é chuyÓn ®éng cña mÆt sãng §é dµi (bíc) sãng L ChiÒu dµi cña hai ®Ønh hoÆc hai bông sãng kÕ tiÕp §é cao sãng H Kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng gi÷a ®Ønh vµ bông sãng kÕ tiÕp §é s©u d Kho¶ng c¸ch tõ ®¸y biÓn ®Õn mÆt níc trung b×nh Liªn hÖ gi÷a tèc ®é truyÒn sãng, chiÒu dµi sãng vµ chu kú sãng: L C (1.1) T  2d  gL (1.2) C tanh   2 L  2d  gL C2  tanh  2 L  2d   2d  gCT gT C2  ;C  (1.3) tanh tanh  2 2 L L 2Gi¸ trÞ gäi lµ sè sãng (k) -sè bíc sãng trong mét chu tr×nh sãng. L 2 gäi lµ tÇn sè vßng cña sãng - sè chu kú sãng trong mét chu tr×nh sãng.Gi¸ trÞ TTõ (1.1) vµ (1.3) ta cã: gT 2 2d L tanh (1.4a) 2 LTÝnh gÇn ®óng gT 2 4 2 d L tanh( ) (1.4b) T 2g 2C«ng thøc (1.4b) thuËn tiÖn trong sö dông vµ cã ®é chÝnh x¸c phï hîp víi c¸c tÝnh to¸n 2d  1.kü thuËt. Sai sè cùc ®¹i kho¶ng 5% khi ...