Quá trình Phát tán vật chất trong các cửa sông và vùng nước ven bờ ( ĐH khoa học tự nhiên ) - Chương 3

Động lực học chất lỏng - Dòng chảy phân tầng3.1 Giới thiệu Chương 2 đã xét một vài quá trình động lực của dòng chảy chất lỏng đồng nhất và sự chú ý bây giờ hướng đến ảnh hưởng của phân tầng mật độ lên cơ chế tác động đến sự phát tán một chất. Mối quan tâm, như đã phác hoạ trong Chương 1, vẫn tập trung vào việc vận tốc, trượt vận tốc và xáo trộn rối ảnh hưởng đến chuyển động và pha loãng của vật chất như thế nào. Tầm quan trọng của phân tầng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quá trình Phát tán vật chất trong các cửa sông và vùng nước ven bờ ( ĐH khoa học tự nhiên ) - Chương 3 Ch¬ng 3. §éng lùc häc chÊt láng - Dßng ch¶y ph©n tÇng3.1 Giíi thiÖu Ch¬ng 2 ®· xÐt mét vµi qu¸ tr×nh ®éng lùc cña dßng ch¶y chÊt láng ®ång nhÊt vµsù chó ý b©y giê híng ®Õn ¶nh hëng cña ph©n tÇng mËt ®é lªn c¬ chÕ t¸c ®éng ®Õn sùph¸t t¸n mét chÊt. Mèi quan t©m, nh ®· ph¸c ho¹ trong Ch¬ng 1, vÉn tËp trung vµoviÖc vËn tèc, trît vËn tèc vµ x¸o trén rèi ¶nh hëng ®Õn chuyÓn ®éng vµ pha lo·ng cñavËt chÊt nh thÕ nµo. TÇm quan träng cña ph©n tÇng ®èi víi ph¸t t¸n cã thÓ minh häa b»ng viÖc xem xÐtsù lan réng cña mét trêng chÊt th¶i næi h×nh thµnh do mét nguån th¶i t¹i ®¸y biÓn x¸otrén víi thÓ tÝch níc ngät. NÕu nguån ®ñ kh¸c biÖt mËt ®é so víi níc bao quanh do nãx¸o trén víi mét tØ lÖ lín níc ngät, hÖ thèng ®îc m« t¶ nh ph©n tÇng m¹nh vµ sù lantruyÒn cã thÓ x¶y ra mµ kh«ng cã pha lo·ng ®¸ng kÓ th«ng qua khuyÕch t¸n. Cã thÓ gi¶ithÝch nh÷ng nguyªn nh©n k×m h·m nµy b»ng viÖc xÐt mét hÖ thèng mµ trong ®ã mét lípnæi n»m trªn mét líp kh¸c cã mËt ®é lín h¬n. NÕu mét phÇn tö níc tõ líp thÊp h¬n ®îc®a lªn líp trªn, th× chªnh lÖch mËt ®é cña phÇn tö ®ã so víi níc bao quanh lµm ph¸tsinh mét lùc híng xuèng díi cã xu híng kh«i phôc vÞ trÝ ban ®Çu cña nã. T¬ng tù,mét phÇn tö tõ líp trªn chuyÓn ®éng xuèng líp thÊp h¬n ph¶i næi lªn h¬n xung quanh nãvµ lùc ph¸t sinh cã xu híng ®a nã trë l¹i. LËp luËn nµy thËm chÝ ¸p dông khi mËt ®ét¨ng mét c¸ch ®Òu ®Æn theo ®é s©u; gradient mËt ®é cµng lín, lùc phôc håi cµng lín. DovËy møc ®é ph©n tÇng cµng m¹nh, xu híng lµm cho chuyÓn ®éng rèi th¼ng ®øng bÞ t¾tdÇn cµng m¹nh. NÕu sù kh¸c mËt ®é gi÷a líp næi bÒ mÆt vµ líp n»m bªn díi Ýt râ rÖt nh trongtr¹ng th¸i ph©n tÇng m¹nh, x¸o trén th¼ng ®øng vÉn bÞ ng¨n chÆn vµ hÖ thèng ®îc m«t¶ nh ph©n tÇng mét phÇn. Nh vËy, ph©n tÇng mét phÇn cã thÓ cã hiÖu øng ®¸ng kÓ®Õn møc ®é pha lo·ng cña chÊt hoµ tan. Nh÷ng ®iÒu kiÖn ph©n tÇng mét phÇn còng cãthÓ ng¨n chÆn ®¸ng kÓ sù truyÒn ®éng lîng th¼ng ®øng vµ dÉn ®Õn gia t¨ng sù trîtdßng ch¶y. KhÝa c¹nh quan träng kh¸c cña ph©n tÇng mËt ®é lµ sù trît dßng ch¶y nhvËy cã thÓ t¹o ra nh÷ng bÊt æn ®Þnh lµm t¨ng cêng qu¸ tr×nh pha lo·ng mét c¸ch rêi r¹c. Nh÷ng hÖ thèng ph©n tÇng vµ ph©n tÇng mét phÇn thêng cã mÆt trong m«itrêng biÓn. Níc tõ nh÷ng con s«ng cã mËt ®é t¬ng ®èi thÊp ®i ra cöa s«ng vµ cã xuhíng n»m l¹i gÇn mÆt níc, nh vËy h×nh thµnh mét hÖ thèng ph©n tÇng. NÕu n¨nglîng rèi ph¸t sinh bëi dßng triÒu ®¸ng kÓ, th× gièng nh trêng hîp trong c¸c cöa s«ngn«ng, níc ngät trë nªn bÞ x¸o trén trong toµn bé ®é s©u. Nh vËy, nh÷ng hÖ thèng ®îcx¸o trén m¹nh, nh cöa s«ng Severn, ®îc ®Æc trng bëi nh÷ng kh¸c biÖt nhá vÒ nhiÖt ®évµ ®é mÆn gi÷a mÆt vµ ®¸y. V× cöa s«ng ®îc x¸o trén m¹nh thêng lµ c¸c khu vùc cãbiªn ®é triÒu lín, thÊy r»ng dßng ch¶y tæng hîp m¹nh thêng kÐo phï sa ®¸y lªn vµ lµmt¨ng nång ®é phï sa l¬ löng. Trong nh÷ng vïng ven bê, ph©n tÇng cã thÓ x¶y ra v× dßngch¶y ra tõ cöa s«ng cã tÇng níc mÆt cã ®é mÆn nhá h¬n líp níc biÓn n»m bªn díi. 82Còng vËy, sù ®èt nãng mÆt níc bëi mÆt trêi cã thÓ ®ñ lµm gi¶m mËt ®é cña nh÷ng tÇngníc gÇn mÆt trong khi níc s©u h¬n vÉn cßn l¹nh vµ cã mËt ®é cao h¬n. X¸o trén dothñy triÒu trong nh÷ng vïng ven bê cã thÓ ®ñ m¹nh ®Ó lo¹i trõ bÊt kú sù biÕn ®æi mËt ®é®¸ng kÓ nµo theo ®é s©u, vµ trong nh÷ng khu vùc trèng tr¶i, x¸o trén thñy triÒu cã thÓ®îc hç trî thªm x¸o trén do t¸c ®éng giã. Trong c¸c cöa s«ng mµ møc khuÊy ®éng cha ®ñ ®Ó x¸o trén hoµn toµn cét níc,ph©n tÇng cã thÓ bÒn v÷ng trong suèt toµn bé chu kú thñy triÒu. Cöa s«ng nh vËy gäi lµph©n tÇng vµ thêng kh¸ s©u, mét vÝ dô ®iÓn h×nh cña cöa s«ng ph©n tÇng lµ fio, víichuyÓn ®éng triÒu yÕu, ®é s©u lín vµ dßng níc ngät ch¶y vµo cã thÓ ®¸ng kÓ. T¹i nh÷ngn¬i mµ ph©n tÇng lµ do x©m nhËp mÆn tõ biÓn hë, hÖ thèng cã thÓ coi nh cöa s«ng nªmmÆn. Mét vµi hÖ thèng cã thÓ ph©n tÇng theo tõng pha cña chu kú triÒu vµ x¸o trénm¹nh vµo thêi gian kh¸c; ®ã lµ cöa s«ng ph©n tÇng mét phÇn . Trong níc ven bê, cã thÓ thÊy ph©n tÇng ®¸ng kÓ nhng nãi chung chØ trongnh÷ng khu vùc lùa chän, lµ n¬i dßng ch¶y t¬ng ®èi yÕu nªn ph©n tÇng cã thÓ ph¸t triÓn.Biªn gi÷a nh÷ng khu vùc níc x¸o trén m¹nh vµ ph©n tÇng thêng thÓ hiÖn râ rÖt bëimét front, trong ®ã cã mét gradient nhiÖt ®é lín theo híng ngang. Trong nh÷ng khu vùccã nguån níc víi ®é mÆn thÊp, nh÷ng thay ®æi nhiÖt ®é cã thÓ ®i cïng nh÷ng biÕn ®æi ®émÆn nªn cã thÓ t×m ra mét front b»ng c¶ gradient nhiÖt ®é lÉn nh÷ng gradient ®é mÆnhíng ngang. Trong khu vùc l©n cËn cöa s«ng, dßng ch¶y ra cña níc h¬i mÆn (tøc lµ ®émÆn thÊp) cã thÓ g©y ra sù thay ®æi râ rÖt cña ph©n tÇng mËt ®é, cïng mét gradienthíng ngang kh¸ dèc cña mËt ®é t¹i mÐp dßng ch¶y kÒ víi biÓn hë. Ch¬ng nµy b¾t ...