Xem mẫu
- Ch¬ng 9. dßng di ®¸y
9.1. Tæng quan
§èi víi dßng ch¶y hoÆc dßng ch¶y sãng vît qu¸ ngìng chuyÓn ®éng, c¸t
chuyÓn ®éng do dßng di ®¸y. Ph¬ng thøc vËn chuyÓn nµy bao gåm l¨n, trît vµ bËt
(nh¶y) c¸c h¹t däc ®¸y, trong ®ã träng lîng c¸c h¹t sinh ra do tiÕp xóc víi c¸c h¹t
kh¸c, thay v× do chuyÓn ®éng chÊt láng híng lªn hç trî cho trÇm tÝch l¬ löng. Sù
thÞnh hµnh viÖc c¸t nh¶y trong biÓn cha râ rµng (so víi vËn chuyÓn c¸t do giã, lµ n¬i
mµ h×nh thøc vËn chuyÓn nµy thèng trÞ) mÆc dï mét vµi c«ng thøc dßng di ®¸y thµnh
c«ng ®îc x©y dùng dùa trªn kh¸i niÖm nµy.
Dßng di ®¸y cã thÓ x¶y ra:
- trªn ®¸y ph¼ng víi dßng ch¶y chËm
- khi liªn kÕt víi gîn c¸t hoÆc c¸c thµnh t¹o ®¸y lín h¬n ®èi víi dßng ch¶y m¹nh
h¬n
- trªn ®¸y ph¼ng ®èi víi dßng ch¶y rÊt m¹nh, t¹i ®ã gîn c¸t bÞ röa tr«i (dßng
trÇm tÝch s¸t ®¸y).
Di ®¸y lµ ph¬ng thøc chñ ®¹o cña vËn chuyÓn ®èi víi lu lîng nhá vµ/hoÆc
kÝch thíc h¹t lín. C¸t th« vµ cuéi sái chñ yÕu ®îc vËn chuyÓn nh dßng di ®¸y. §èi
víi dßng ch¶y m¹nh vît qu¸ ngìng l¬ löng, dßng di ®¸y vÉn x¶y ra, nhng sè
lîng c¸t ®îc mang vµo tr¹ng th¸i l¬ löng thêng sÏ lín h¬n nhiÒu so víi ®îc
mang ®i bëi dßng di ®¸y, ®Æc biÖt ®èi víi c¸t mÞn.
SuÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y cã thÓ biÓu thÞ b»ng nhiÒu ®¬n vÞ:
qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch
= thÓ tÝch (m3) h¹t chuyÓn ®éng trªn ®¬n vÞ thêi gian (s) trªn ®¬n vÞ bÒ réng
®¸y (m). Trong hÖ SI ®¬n vÞ cña qb lµ m2s-1
Qb= s qb= suÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch khèi lîng (kgm-1s-1)
ib= s gqb suÊt vËn chuyÓn träng lîng ch×m (Nm-1s-1)
qB= qb / 1 thÓ tÝch vËt liÖu l¾ng ®äng xuèng ®¸y (kÓ c¶ níc xèp) trªn ®¬n vÞ
thêi gian trªn ®¬n vÞ bÒ réng (m2s-1).
C¸c chuyÓn ®æi thµnh ®¬n vÞ kü thuËt lµ tÊn vµ n¨m ®èi víi chÊt th¹ch anh ( s =
2650kgm-3) vµ ®é xèp ( = 0,40) cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c hÖ sè chuyÓn
®æi sau ®©y:
- Nh©n qb(m2s-1) víi 3,15 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng m3m-1/n¨m (trõ níc xèp)
- Nh©n qb(m2s-1) víi 5,26 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng m3m-1/n¨m (kÓ c¶ níc xèp)
132
- - Nh©n qb(m2s-1) víi 8,36 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng tÊn.m-1/n¨m (trõ níc xèp).
9.2. dßng di ®¸y do dßng ch¶y
KiÕn thøc
Mét vµi c«ng thøc dßng di ®¸y ®îc ®Ò xuÊt. NhiÒu trong sè chóng cã thÓ biÓu thÞ
ë d¹ng:
func , cr (116)
qb
trong ®ã = suÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y phi thø nguyªn
g s 1d 3 1/ 2
0
= tham sè Shields
g s 1d
cr = gi¸ trÞ cña ë ngìng chuyÓn ®éng (xem môc 6.4)
qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch trÇm tÝch ®¸y trªn ®¬n vÞ bÒ réng
g = gia tèc träng trêng
= mËt ®é níc
s = tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ níc
d = ®êng kÝnh h¹t.
Khi ®¸y gå ghÒ, thêng sö dông thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm s cña (xem môc
3.3), trõ khi trong c¸c c«ng thøc cña Bagnold vµ Van Rijn.
Mét sè c«ng thøc ®îc sö dông nhiÒu h¬n c¶, hoÆc c¸c c«ng thøc trÇm tÝch ®¸y
cho dßng ch¶y æn ®Þnh ®îc ph¸t triÓn gÇn ®©y ®Ó sö dông trong s«ng, lµ nh sau:
1. Meyer-Peter vµ Muller (1948)
3/ 2
8 cr SC (117)
víi cr = 0,047.
2. Bagnold (1963)
FB 1 / 2 cr SC (118)
0,1
víi FB
C1 / 2 tan i tan
D
= tham sè Shields tæng céng
CD= hÖ sè ma s¸t tæng céng (xem môc 3.4)
i = gãc ma s¸t
= gãc nghiªng cña ®¸y - d¬ng theo híng dßng ch¶y dèc ngîc, ©m theo
híng dßng ch¶y dèc xu«i.
3. Van Rijn (1984)
133
-
2, 4
FR 1 / 2 1 / 2 cr1 / 2 (119)
0, 2
0,005 d
víi FR
C 1, 7 h
D
vµ CD vµ ®îc x¸c ®Þnh nh trong c«ng thøc Bagnold.
4. Yalin (1963)
FY 1 / 2 cr SC (120)
0,635 1
1 aT ln 1 aT
FY
víi
cr
a 2,45 cr,5 s 0, 4
0
T ( cr / cr ) .
5. Madsen (1991)
FM 1 / 2 0,7 cr/ 2 cr
1
(121)
FM 8 / tan i ®èi víi c¸c h¹t l¨n/ trît
víi
FM = 9,5 ®èi víi c¸c h¹t nh¶y trong níc.
6. ashida vµ Michiue (1972)
17 1 / 2 cr/ 2 cr .
1
(122)
7. Wilson (1966)
12 3 / 2 . (123)
8. Nielsen (1992)
12 1 / 2 cr . SC (124)
Trong tÊt c¶ c¸c ph¬ng tr×nh (117)-(124) ngo¹i trõ (123) nhËn thÊy r»ng = 0
nÕu cr (tøc lµ kh«ng cã vËn chuyÓn nÕu dßng ch¶y díi ngìng chuyÓn ®éng).
Ph¬ng tr×nh (123) chØ dù ®Þnh cho ®iÒu kiÖn dßng trÇm tÝch s¸t ®¸y, cã cr .
Ph¬ng tr×nh (124) do Nielsen ®Ò xuÊt (1992) b»ng c¸ch lµm khíp víi sè liÖu
dßng di ®¸y, vµ ®îc dÉn xuÊt ®éc lËp bëi Soulsby trªn c¬ së lý thuyÕt vµ thùc
nghiÖm dßng trÇm tÝch s¸t ®¸y.
Cã nh÷ng sù t¬ng tù râ rÖt gi÷a c¸c ph¬ng tr×nh (117)-(124), biÕn ®æi chñ yÕu
ë d¹ng hÖ sè ban ®Çu. H×nh 29 cho thÊy ph¬ng tr×nh (124) cho sù khíp tèt víi sè
liÖu (víi cr = 0,05, tiªu biÓu cho c¸c trÇm tÝch ®îc vÏ).
MÆc dï c¸c c«ng thøc ë trªn ®îc ph¸t triÓn cho dßng ch¶y æn ®Þnh trong s«ng,
chóng cã thÓ ®îc sö dông trªn c¬ së tøc thêi cña dßng ch¶y thuû triÒu, vµ díi t¸c
®éng sãng hoÆc kÕt hîp sãng vµ dßng ch¶y, v× thêi gian ph¶n øng cña h¹t c¸t trong
chuyÓn ®éng trÇm tÝch ®¸y lµ rÊt ng¾n so víi chu kú thuû triÒu hoÆc chu kú sãng.
134
- H×nh 29. SuÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y ®èi víi c¸t/ cuéi sái cho dßng ch¶y æn ®Þnh (söa ®æi cña
Nielsen, 1992 )
C¸c th¶o luËn tiÕp theo vÒ c¸c c«ng thøc Meyer-Peter vµ Muller, Bagnold,
Einstein vµ Yalin ®îc thùc hiÖn bëi Fisher (1993) theo kh¸i niÖm vËn chuyÓn trÇm
tÝch trong s«ng.
135
- §èi víi ®¸y dèc, cã thÓ sö dông c«ng thøc Bagnold. Parker vµ Kovacs (1993) còng
biÕn ®æi c«ng thøc Ashida vµ Michiue ®èi víi ®¸y cã ®é dèc ngang vµ däc nãi chung,
vµ ®a ra ch¬ng tr×nh m¸y tÝnh trªn ®Üa mÒm ®Ó thùc hiÖn.
Quy tr×nh
1. VÝ dô 9.1. Dßng di ®¸y do dßng ch¶y
- Cho c¸c ®¸nh gi¸ tham sè sau ®©y:
1,0ms-1
+ vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh ®é s©u U
+ ®é s©u níc h 5m
+ ®êng kÝnh h¹t (d = d50) d 1mm
+ tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ níc s 2,58
1,36 x 10 m2s-1
-6
+ ®é nhít ®éng häc
- TÝnh to¸n øng suÊt trît t¹i ®¸y ®èi víi
1,84Nm-2
0
®¸y ph¼ng (xem vÝ dô 3.3)
- HoÆc nÕu cã ®¸y gå ghÒ, tÝnh to¸n thµnh phÇn
ma s¸t líp ®Öm 0 s (xem môc 3.3)
0
- TÝnh to¸n tham sè Shields 0,115
g (s 1d )
1/ 3
g ( s 1)
D* d 20,3
- TÝnh to¸n kÝch thíc h¹t phi thø nguyªn
2
cr
vµ do ®ã tõ ph¬ng tr×nh (77) 0,0302
®èi víi ph¬ng ph¸p Nielsen (1992);
- TÝnh to¸n theo ph¬ng tr×nh (124) 0,348
1/ 2
qb= g ( s 1d 3 ) 43,3 x 10-6m2s-1
- TÝnh to¸n
2. §Ó so s¸nh, c¸c gi¸ trÞ qb tõ ph¬ng tr×nh (117) ®Õn (124) ®èi víi c¸c ®Çu vµo
lµ:
17,8 x10-6m2s-1
1. Meyer-Peter vµ Muler qb
2. Bagnold ( = 32o, = 0o) 10,9 x10-6m2s-1
qb
23,9 x10-6m2s-1
3.Van Rijn qb
20,5 x10-6m2s-1
4.Yalin qb
5. Madsen -l¨n ( = 320) 29,4 x10-6m2s-1
qb
21,8 x10-6m2s-1
- nh¶y cãc qb
29,7 x10-6m2s-1
6, ashida vµ Michiue qb
46,8 x10-6m2s-1
7. Wilson qb
43,3 x10-6m2s-1
8. Nielsen qb
136
- Cã sù biÕn ®éng kho¶ng h¬n 4 lÇn gi÷a c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt, thÓ hiÖn
møc ®é chªnh lÖch cña c¸c dù b¸o suÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y.
9.3. dßng di ®¸y do sãng
KiÕn thøc
Díi t¸c ®éng sãng, vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch ®¸y sÏ b»ng kh«ng nÕu vËn tèc
dao ®éng lµ ®èi xøng, tøc lµ h×nh sin. Tuy nhiªn, vËn chuyÓn trÇm tÝch trong nöa chu
kú sãng lµ ®iÒu ®¸ng quan t©m trong mét sè øng dông. Trong chuyÓn ®éng sãng bÊt
®èi xøng, nh x¶y ra ®èi víi c¸c sãng dèc trong níc n«ng (xem môc 4.4), vËn chuyÓn
rßng trÇm tÝch sÏ kh¸c kh«ng, v× vËn chuyÓn díi ®Ønh sãng lín h¬n vËn chuyÓn díi
ch©n sãng, t¹o ra vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch theo híng lan truyÒn sãng. VËn
chuyÓn rßng cã thÓ tÝnh to¸n nh sù chªnh lÖch gi÷a vËn chuyÓn ë 2 nöa chu kú díi
®Ønh vµ díi ch©n.
C¸c c«ng thøc sau ®©y ®èi víi suÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch thÓ tÝch nöa chu kú qb1/2
®îc ®Ò xuÊt:
1. Madsen vµ Grant (1976)
3
qb1 / 2 FMG ws d w (125)
w cr
víi FMG= 1,25 khi
w cr
vµ FMG0 khi
2. Sleath (1978)
3/ 2
qb1 / 2 47d 2 w cr ®èi víi h¹t th« SC (126)
3. Soulsby
1/ 2
w cr 3 / 2
qb1 / 2 5,1 g s 1d 3 SC (127)
trong ®ã
w = biªn ®é cña thµnh phÇn dao ®éng do sãng (sö dông thµnh phÇn ma s¸t
líp ®Öm nÕu ®¸y gîn c¸t)
ws= vËn tèc ch×m l¾ng cña h¹t (xem môc 8.3)
= tÇn sè gãc cña sãng
cr , g, , s vµ d ®îc x¸c ®Þnh nh trong môc 9.2.
§èi víi dßng ch¶y æn ®Þnh qb1/2 = 0 nÕu w cr trong ph¬ng tr×nh (126) vµ (127).
Ph¬ng tr×nh (127) nhËn ®îc b»ng c¸ch tÝch ph©n ph¬ng tr×nh (124) cho nöa
chu kú sãng, vµ t¬ng tù víi c«ng thøc ®· cho bëi Sleath (1982) ®èi víi c¸c h¹t mÞn
(hÖ sè Sleath kho¶ng 1,95 thay v× 5,1)
Quy tr×nh
1. VÝ dô 9.2. Dßng di ®¸y do sãng
137
- - §Ó tÝnh to¸n vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch ®¸y do sãng,
cho c¸c gi¸ trÞ cña:
+ ®é s©u níc h 5m
+ ®êng kÝnh h¹t trung vÞ d50 1mm
+ ®é cao sãng H 1m
+ chu kú sãng T 6s
- TÝnh to¸n biªn ®é vËn tèc quü ®¹o
sö dông lý thuyÕt sãng tuyÕn tÝnh
0,569ms-1
(xem vÝ dô 4.2) uw
- TÝnh to¸n bíc sãng
(xem vÝ dô 4.1) L 38,1m
- TÝnh to¸n 2h/L = kh 0,825
- Sö dông lý thuyÕt sãng Stoke bËc 2
®Ó tÝnh to¸n vËn tèc quü ®¹o
0,614ms-1
díi ®Ønh sãng, ph¬ng tr×nh (55a) Uwc
0,324ms-1
vµ ch©n sãng, ph¬ng tr×nh (55b) Uwt
- TÝnh to¸n ma s¸t líp ®Öm
(vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby,
(xem vÝ dô 4.4))
2,69Nm-2
ws
díi ®Ønh sãng
2,13Nm-2
ws
díi ch©n sãng
- ChuyÓn ®æi thµnh
tham sè Shields ma s¸t líp ®Öm,
sö dông ph¬ng tr×nh (2a) víi
1027kgm-3
=
2650kgm-3
s =
díi ®Ønh sãng qb1/2 0,169
díi ch©n sãng qb1/2 0,134
- TÝnh to¸n ngìng øng suÊt trît t¹i ®¸y
(vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby,
cr
(xem vÝ dô 6.3)) 0,0302
- TÝnh to¸n suÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch nöa chu kú sãng,
vÝ dô sö dông c«ng thøc Soulsby,
ph¬ng tr×nh (127)
32,8 x 10-6m2s-1
díi ®Ønh sãng qb1/2
138
- 21,1 x 10-6m2s-1
díi ch©n sãng qb1/2
- TÝnh to¸n suÊt vËn chuyÓn rßng
theo híng
lan truyÒn sãng
11,7 x 10-6m2s-1
qb1/2 ®Ønh - qb1/2 ch©n qb
2. §Ó so s¸nh, tÝnh to¸n víi cïng ®Çu vµo theo c«ng thøc Madsen vµ Grant,
ph¬ng tr×nh (125) víi FM=12,5 cho ta qb= 3,47 x 10-6 m2s-1, víi c«ng thøc Sleath
ph¬ng tr×nh (126) cho ta qb= 0,905 x 10-6 m2s-1. Nh vËy cã sù biÕn ®éng kho¶ng 10
lÇn gi÷a c¸c ph¬ng ph¸p trong trêng hîp nµy.
3. Chó ý r»ng chu kú hiÖu qu¶ sö dông cho c¸c nöa chu kú ®Ønh sãng vµ ch©n
sãng lµ T; ph©n tÝch chi tiÕt h¬n b»ng c¸ch sö dông chu kú dµi h¬n díi ch©n sãng vµ
chu kú ng¾n h¬n díi ®Ønh sãng sÏ hîp lý h¬n, nhng thùc tÕ kh«ng ®óng l¾m theo
quan ®iÓm vÒ sai sè trong tÝnh to¸n.
4. Quy tr×nh nãi trªn chØ xÐt ®Õn sù bÊt ®èi xøng sãng nh mét c¬ chÕ vËn
chuyÓn trÇm tÝch rßng. C¸c c¬ chÕ kh¸c cã thÓ tån t¹i vµ cã thÓ g©y ra vËn chuyÓn
rßng víi ®é lín t¬ng tù hoÆc lín h¬n, kÓ c¶ c¸c dßng ch¶y chång lªn nhau (thuû
triÒu, giã, däc bê), dßng sãng déi vµ vËn chuyÓn khèi lîng (phun trµo). Xem môc
10.3 ®Ó cã thªm chi tiÕt.
9.4. dßng di ®¸y do sãng vµ dßng ch¶y
KiÕn thøc
§èi víi sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp, sãng cung cÊp c¬ chÕ khuÊy lµm cho c¸c h¹t
trÇm tÝch chuyÓn ®éng, trong khi dßng ch¶y bæ sung cho viÖc khuÊy vµ còng cung
cÊp c¬ chÕ cho vËn chuyÓn rßng. T¸c ®éng phi tuyÕn cña øng suÊt trît t¹i ®¸y (xem
môc 5.3) lµ mét yÕu tè quan träng trong viÖc x¸c ®Þnh dßng di ®¸y. C¸c c«ng thøc sau
®©y cho ta suÊt vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch ®¸y trung b×nh theo chu kú sãng h×nh sin.
Bijker (1967)
0,27 g s 1d
qb AB u*d exp SC (128)
2
2
u* 0,016U w
víi u* = vËn tèc ma s¸t tæng céng chØ do dßng ch¶y
0,40U
ln(12h / r )
= yÕu tè gîn c¸t
1,5
ln(12h / r )
ln(12h / d 90 )
Uw = biªn ®é vËn tèc quü ®¹o sãng
AB = 1 ®èi víi sãng kh«ng vì, 5 ®èi víi sãng vì.
139
- §©y lµ c«ng thøc vËn chuyÓn trÇm tÝch cho sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp cã sím
nhÊt, vµ vÉn ®îc sö dông réng r·i. Nã ®îc dÉn ra b»ng c¸ch x¸c ®Þnh øng suÊt
trît t¹i ®¸y th«ng qua mét m« h×nh t¬ng t¸c sãng- dßng ch¶y (xem môc 5.3) vµ sö
dông nã ®Ó söa ®æi c«ng thøc vËn chuyÓn trÇm tÝch chØ ®èi víi dßng ch¶y ®ang cã cña
Kalinsk vµ Frijlink.
C¸c c«ng thøc t¬ng tù ®îc dÉn xuÊt bëi c¸c nhµ nghiªn cøu kh¸c nhau (Swart,
Willis, Van de Graaf vµ Van Overeem), sö dông øng suÊt trît do sãng vµ dßng ch¶y
cña Bijker ®Ó söa ®æi c«ng thøc chØ do dßng ch¶y cña Engelund vµ Hansen (1972),
Ackers vµ White (1973)...Bettess (1985) thùc hiÖn viÖc kiÓm tra c¸c c«ng thøc nµy
theo sè liÖu thÝ nghiÖm vµ hiÖn trêng, cho thÊy kh«ng cã c«ng thøc nµo trong sè
chóng cho sù phï hîp ®Æc biÖt tèt.
C¸c c«ng thøc gÇn ®©y nhÊt lµ cña Soulsby:
x1 12 m/ 2 m cr
1
SC (129a)
x 2 120,95 0,19 cos 2 w/ 2 m
1
SC (129b)
max x1 , x 2 SC (129c)
2
12 0,19 m w sin 2
SC (129d)
y
w/ 2
3
1,5 m/ 2
3
øng víi x= y= 0 nÕu max cr
trong ®ã
q bx , y
x, y
g s 1d 3 1/ 2
qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch trÇm tÝch ®¸y trung b×nh trªn ®¬n vÞ bÒ réng
qbx = thµnh phÇn qb lan truyÒn theo híng dßng ch¶y
qby = thµnh phÇn qb lan truyÒn theo híng vu«ng gãc víi dßng ch¶y, theo cïng
kh¸i niÖm víi gãc
m = gi¸ trÞ trung b×nh cña trªn chu kú sãng
w = biªn ®é cña thµnh phÇn dao ®éng do sãng
= gãc gi÷a híng dßng ch¶y vµ híng lan truyÒn sãng
1/ 2
max m w cos 2 w sin 2
Sö dông thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm w , m vµ max nÕu ®¸y lµ gîn c¸t.
Ph¬ng tr×nh (129a-d) lµ sù xÊp xØ ®èi víi dßng di ®¸y, nhËn ®îc b»ng c¸ch tÝch
ph©n ph¬ng tr×nh (124) qua mét chu kú sãng, trong ®ã thµnh phÇn dao ®éng cña
phô thuéc vµo thêi gian theo d¹ng h×nh sin.
HiÖu øng cña dßng ch¶y lµ th«ng qua m vµ cña sãng lµ th«ng qua w . Ph¬ng
tr×nh (129a) øng víi ®iÒu kiÖn dßng ch¶y chiÕm u thÕ vµ ph¬ng tr×nh (129b) øng
140
- víi ®iÒu kiÖn sãng chiÕm u thÕ. C¸c gi¸ trÞ m nhËn ®îc b»ng c¸ch tÝnh to¸n m
b»ng mét trong c¸c ph¬ng ph¸p t¬ng t¸c sãng -dßng ch¶y ®· cho trong môc 5.3.
Sè h¹ng y kh¸c kh«ng ®èi víi = 0o, 90o, 180o hoÆc 270o, cho thÊy dßng ch¶y
®Õn xiªn víi sãng t¹o ra mét thµnh phÇn vËn chuyÓn trÇm tÝch híng ngang; ®èi víi
sãng xiªn ®ang ®iÒu khiÓn dßng ch¶y däc bê, thµnh phÇn vËn chuyÓn nµy híng vµo
bê.
Soulsby - Van Rijn
PhÇn trÇm tÝch ®¸y cña c«ng thøc trÇm tÝch tæng céng ®îc cho trong môc 10.4
(KiÕn thøc) cã thÓ sö dông cho chÝnh nã, b»ng c¸ch chØ sö dông sè h¹ng asb (ph¬ng
tr×nh (136b)) trong ph¬ng tr×nh (136a).
Quy tr×nh
1. §Ó tÝnh to¸n dßng di ®¸y trung b×nh do sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp, cÇn cho c¸c
gi¸ trÞ ®Çu vµo cña cïng c¸c ®¹i lîng, chØ ®ßi hái ®èi víi dßng ch¶y (xem môc 9.2),
bæ sung c¸c ®¹i lîng chØ ®ßi hái ®èi víi sãng (xem môc 93). Quy tr×nh nµy ®îc minh
ho¹ b»ng c¸ch sö dông c«ng thøc dßng di ®¸y cña Soulsby víi gi¸ trÞ ®Çu vµo lÊy theo
vÝ dô 9.1 (dßng ch¶y) vµ vÝ dô 9.2 (sãng). Sãng ®îc lÊy híng mét gãc 45o víi dßng
ch¶y, trªn ®¸y ph¼ng cã 1mm c¸t th¹ch anh, trong níc biÓn ë 10oC vµ 35 o/oo. VËn
chuyÓn do sù bÊt ®èi xøng cña sãng, minh ho¹ trong vÝ dô 9.2, ®îc bá qua trong vÝ
dô nµy.
2. VÝ dô 9.3. Dßng di ®¸y do sãng vµ dßng ch¶y
- Cho c¸c gi¸ trÞ cña c¸c tham sè sau ®©y:
+ ®é s©u níc h 5m
+ ®êng kÝnh h¹t trung b×nh d50 1mm
+ tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ níc s 2,58
1,36 x 10-6m2s-1
+ ®é nhít ®éng häc
1,0ms-1
+ vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh ®é s©u U
+ ®é cao sãng H 1m
+ chu kú sãng T 6s
45o
+ gãc gi÷a híng dßng ch¶y vµ sãng
- TÝnh to¸n vËn tèc quü ®¹o
0,569ms-1
(xem vÝ dô 9.2) Uw
- TÝnh to¸n øng suÊt trît
ma s¸t líp ®Öm do sãng
2,40Nm-2
ws
(vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby)
ws
vµ tham sè Shields 0,151
- TÝnh to¸n øng suÊt trît
ma s¸t líp ®Öm trung b×nh
141
- do sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp
(vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p DATA13,
1,899BNm-2
ms
(xem vÝ dô 5.1)
ms
vµ tham sè Shields 0,119
- TÝnh to¸n tham sè ngìng Shields
(vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p
cr
Soulsby, vÝ dô 6.3) 0,0302
- TÝnh to¸n møc dßng di ®¸y trung b×nh,
sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby
ph¬ng tr×nh (129a-d)
x1
ph¬ng tr×nh (129a) 0,368
x2
ph¬ng tr×nh (129b) 0,527
ph¬ng tr×nh (129c) max cña x1 vµ x 2 x 0,527
y
ph¬ng tr×nh (129d) 0,0514
[g(s-1)d3]1/2 1,25 x 10-4m2s-1
- TÝnh to¸n
- Nh©n víi x vµ y ®Ó nhËn ®îc :
+ møc dßng di ®¸y
65,7 x 10-6m2s-1
theo híng dßng ch¶y qbx
+ møc dßng di ®¸y
6,39 x 10-6m2s-1
theo híng vu«ng gãc víi dßng ch¶y qby
3. So s¸nh vÝ dô nµy víi vÝ dô 9.1, vÝ dô nµy cho ta qb= 43,3 x 10-6m2s-1 ®èi víi
cïng dßng ch¶y kh«ng cã sãng, sù bæ sung cña sãng lµm t¨ng suÊt vËn chuyÓn trung
b×nh theo híng dßng ch¶y lªn kho¶ng 50%. Møc t¨ng nµy kho¶ng 2 lÇn lín h¬n møc
vËn chuyÓn do sù bÊt ®èi xøng sãng (qb= 11,7 x 10-6 m2s-1) tÝnh trong vÝ dô 9.2. Ngoµi
ra, cã sù vËn chuyÓn vu«ng gãc víi dßng ch¶y víi ®é lín kho¶ng 10% ®é lín theo
híng dßng ch¶y. NÕu dßng ch¶y däc bê ®îc t¹o ra bëi sãng ®Õn mét gãc 450 víi
®êng bê, th× qby ph¶i cho ta thµnh phÇn vËn chuyÓn híng vµo bê.
4. §Ó so s¸nh, c¸c tÝnh to¸n víi cïng ®Çu vµo, thªm d90= 1,56mm cho c«ng thøc
Bijker (ph¬ng tr×nh (128)), víi AB= 1 cho ta qb= 20,2 x 10-6 m2s-1, vµ víi phÇn trÇm
tÝch ®¸y cña c«ng thøc Soulsby- Van Rijn (ph¬ng tr×nh (136)) cho ta qb= 179 x 10-6
m2s-1. Nh vËy, cã sù kh¸c nhau 9 lÇn gi÷a c¸c ®¸nh gi¸ lín nhÊt vµ nhá nhÊt trong
vÝ dô nµy, cßn c«ng thøc Soulsby (ph¬ng tr×nh (129)) n»m ë gi÷a.
142
nguon tai.lieu . vn
