Xem mẫu
- Ch ¬ng 10: H×nh th¸i häc bê biÓn
10.1 Më ®Çu
ë vïng ven biÓn, h¶i d ¬ng häc, ®Þa chÊt, sinh th¸i vμ h×nh th¸i ® êng bê cã mèi
quan hÖ mËt thiÕt víi nhau. Cã 3 qu¸ tr×nh chÝnh ¶nh h ëng tíi h×nh d¹ng ® êng bê.
§ã lμ c¸c qu¸ tr×nh vËt lý, hãa häc vμ sinh häc. Tr íc hÕt lμ qu¸ tr×nh vËt lý bao gåm
c¸c yÕu tè triÒu, sãng, giã vμ dßng ch¶y ¶nh h ëng mét c¸ch th êng xuyªn liªn tôc
lªn ® êng bê tõ khi nã xuÊt hiÖn do c¸c ho¹t ®éng ®Þa chÊt mang l¹i. C¸c qu¸ tr×nh
nμy cã thÓ lμm thay ®æi hoμn toμn ® êng bê ban ®Çu vμ chuyÓn tõ d¹ng ® êng bê nμy
sang d¹ng kh¸c. Sù chuyÓn ®éng cña c¸c lo¹i bïn c¸t bao gåm c¸t, h¹t mÞn vμ vá c¸c
®éng vËt ®¸y ®ãng mét vai trß quan träng trong viÖc h×nh thμnh ® êng bê. Sù h×nh
thμnh c¸c ® êng bê bÞ ch¾n, mòi ®Êt, sù uèn l în cña bê vÞnh hay c¸c h×nh d¹ng
®o¹n nèi tiÕp s«ng biÓn kh¸c nhau lμ nh÷ng ®Æc tÝnh do t ¬ng t¸c gi÷a c¸c yÕu tè vËt
lý vμ sù chuyÓn vËn bïn c¸t mang l¹i. Qu¸ tr×nh biÓn tiÕn hay lïi lμ kÕt qu¶ cña qu¸
tr×nh vËn chuyÓn bïn c¸t- nh©n tè dÔ nhËn thÊy vμ qu¸ tr×nh ®Þa chÊt – nh©n tè khã
nh×n thÊy.
H×nh th¸i ® êng bê ® îc h×nh dung vμ ® îc x¸c ®Þnh khi xem xÐt c©n b»ng bïn c¸t
trong mét hoμn c¶nh x¸c ®Þnh vμ trªn vïng c©n b»ng x¸c ®Þnh. Trong c©n b»ng nh
vËy, tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn bïn c¸t ph¶i ® îc xem xÐt ®Õn. Trong ch ¬ng
nμy, c¸c qu¸ tr×nh sÏ ® îc nghiªn cøu cïng víi sù t ¬ng t¸c cña chóng h×nh thμnh
nªn ® êng bê. PhÇn lín c¸c qu¸ tr×nh nμy x¶y ra trong ph¹m vi sãng vì. Do vËy,
phÇn 10-2 sÏ tr×nh bμy nh÷ng néi dung liªn quan tíi vïng sãng vì. C¬ chÕ vËn
chuyÓn bïn c¸t ® îc tr×nh bμy trong phÇn 10-3. PhÇn 10-4 tr×nh bμy c©n b»ng ®éng
vμ sù thay ®æi cña ® êng bê. PhÇn 10-5 tÝnh to¸n khèi l îng bïn c¸t trong qu¸ tr×nh
chuyÓn vËn vμ cuèi cïng c¸c qu¸ tr×nh h×nh th¸i häc kÕt hîp víi c¸c ®Æc ®iÓm ®Þa
chÊt x¸c ®Þnh h×nh thμnh nªn c¸c d¹ng ® êng bê ®· giíi thiÖu trong ch ¬ng 8.
C¸c qu¸ tr×nh h×nh th¸i cã quan hÖ mËt thiÕt víi nhau. Bïn c¸t chuyÓn vËn lμ do sãng,
giã vμ dßng ch¶y, nh ng b¶n th©n c¸c yÕu tè l¹i cã ¶nh h ëng t ¬ng t¸c lÉn nhau.
H¬n n÷a, chuyÓn vËn bïn c¸t lμ nguyªn nh©n thay ®æi ®Þa h×nh vμ ng îc l¹i ®Þa h×nh
l¹i lμm thay ®æi sù thay ®æi cña sãng, giã vμ dßng ch¶y. H×nh 10-1 lμ s¬ ®å logic cña
hÖ thèng h×nh th¸i. §©y lμ hÖ thèng phøc t¹p. C¸c thμnh phÇn trong hÖ thèng (th«ng
sè ®Çu vμo) bao gåm:
§ êng bê ban ®Çu
Mùc n íc
Giã
Thñy triÒu
C¸c yÕu tè nμy lμ nguyªn nh©n g©y ra chuyÓn ®éng cña bïn c¸t vμ cuèi cïng lμ sù
thay ®æi cña ® êng bê. §ã lμ mét qu¸ tr×nh thay ®æi theo thêi gian.
http://www.ebook.edu.vn
238
- H×nh 10-1: HÖ thèng h×nh th¸i
Khi nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh h×nh th¸i, cÇn ph¶i biÕt r»ng, c¸c nghiªn cøu sÏ ph¶i thùc
hiÖn ë c¸c ph¹m vi kh¸c nhau. VÝ dô, chóng ta nghiªn cøu hiÖn t îng g× x¶y ra ë líp
biªn khi sãng t¸c dông vμo m¸ng ë trong phßng thÝ nghiÖm th× thêi gian chØ tÝnh b»ng
gi©y, chiÒu dμi b»ng mÐt, nh ng khi nghiªn cøu qu¸ tr×nh xãi ë ch©n kÌ biÓn th× thêi
gian lμ th¸ng, thËm chÝ lμ n¨m vμ kho¶ng c¸ch lμ h»ng tr¨m mÐt vμ khi nghiªn cøu sù
æn ®Þnh cña c¶ mét ®o¹n bê th× thêi gian ph¶i xem xÐt lμ hμng chôc n¨m, hoÆc hμng thÕ
kû trªn mét kh«ng gian hμng tr¨m kilomet. Tho¹t nh×n th× khã cã thÓ kÕt hîp vμ nèi kÕt
c¸c nghiªn cøu nh vËy. Tuy nhiªn, ®«i khi ®Ó hiÓu ® îc qui luËt trªn mét ph¹m vi
réng h¬n th× tr íc hÕt ph¶i biÕt sù thay ®æi cña nã trªn ph¹m vi nhá. Chóng ta còng cÇn
nhí r»ng ngay c¶ víi tr×nh ®é ph¸t triÓn cña kü thuËt nh hiÖn nay th× gÇn nh khã mμ
dù b¸o ® îc chÝnh x¸c sù thay ®æi dμi h¹n trªn c¬ së tæng hîp c¸c nghiªn cøu trªn m«
h×nh nhá.
http://www.ebook.edu.vn
239
- 10.2 C¸c qu¸ tr×nh trong vïng sãng vì
Trong vïng sãng vì, c¸c qu¸ tr×nh ®éng lùc häc x¶y ra rÊt phøc t¹p. Mét ®iÒu râ rμng
nhÊt lμ sù tiªu t¸n n¨ng l îng khi sãng vì. Cã thÓ dÔ dμng thÊy r»ng n¨ng l îng sãng
khi vì ®· chuyÓn sang d¹ng rèi vμ nhiÔu ®éng, vμ mét hiÖn t îng x¶y ra nh ng khã
thÊy h¬n, nh ng kh«ng kÐm phÇn quan träng lμ hiÖn t îng thay ®æi mùc n íc trong
vïng sãng vì. B»ng c¸c tÝnh to¸n th«ng qua c¸c ph ¬ng tr×nh to¸n häc cã thÓ x¸c ®Þnh
® îc vÊn ®Ò nμy. HiÖn t îng nμy g©y ra bëi øng suÊt bøc x¹. C¸c nghiªn cøu chi tiÕt vÒ
vÊn ®Ò nμy sÏ ® îc tr×nh bμy trong m«n häc sãng giã.
Khi sãng tiÕn vμo vu«ng gãc víi ® êng bê sÏ dÉn tíi mùc n íc ngay phÝa ngoμi ® êng
sãng vì gi¶m thÊp h¬n so víi xung quanh, nh ng trong ® êng sãng vì th× mùc n íc
cao dÇn vμo bê (hiÖn t îng n íc d©ng do sãng). Gi¶i thÝch vÒ b¶n chÊt vËt lý, t¹i ®Ønh
cña sãng vì n íc ® îc dån nhanh h¬n vμo bê dÉn tíi qu¸ tr×nh dån n íc c ìng bøc
lμm mùc n íc t¨ng lªn. Tuy nhiªn qu¸ tr×nh nμy l¹i h×nh thμnh ® êng mÆt n íc
nghiªng ra biÓn vμ xuÊt hiÖn dßng ®¸y ch¶y ng îc ra, bï víi qu¸ tr×nh trªn mÆt h íng
vμo bê.
Khi sãng t¹o víi bê mét gãc x¸c ®Þnh, sÏ h×nh thμnh dßng ch¶y song song víi bê. V×
n íc d©ng do sãng x¶y ra trong vïng sãng vì, nªn dßng ven bê còng chØ cã trong vïng
sãng vì mμ th«i (xem h×nh 10-2)
H×nh 10-2: Dßng ven bê
Trong thùc tÕ víi tr êng hîp sãng ngÉu nhiªn, sãng ph¶n x¹ ngÇm kh«ng ph©n bè ®Òu
theo däc bê biÓn. Dßng ng îc l¹i khi gÆp dßng vμo h×nh thμnh nªn dßng xo¸y. H×nh
10-3 vμ 10-4 m« t¶ c¸c kiÓu dßng ch¶y theo ph ¬ng ngang vμ ph ¬ng ®øng trong vïng
sãng vì.
http://www.ebook.edu.vn
240
- H×nh 10.3: Ph©n bè theo ph ¬ng ngang cña dßng xo¸y
H×nh 10-4: Ph©n bè theo ph ¬ng ®øng víi dßng ph¶n x¹
10.3 ChuyÓn vËn bïn c¸t
10.3.1. ChuyÓn vËn do sãng vμ dßng ch¶y
ChuyÓn vËn bïn c¸t lμ vÊn ®Ò rÊt ® îc quan t©m trong nghiªn cøu kü thuËt bê biÓn.
Môc tiªu quan träng cña kü thuËt bê biÓn lμ hiÓu ® îc sù thay ®æi h×nh th¸i tù nhiªn
do bïn c¸t vËn chuyÓn, dù b¸o suÊt chuyÓn bïn c¸t ven bê vμ xung quanh c¸c c«ng
tr×nh ®· x©y dùng t¹i khu vùc nghiªn cøu. Khi hiÖn t îng thiÕu c¸t x¶y ra th êng
http://www.ebook.edu.vn
241
- xuyªn ë mét vÞ trÝ nμo ®ã gäi lμ khu vùc bÞ xãi, trong khi c¸c khu vùc l îng c¸t mang
®Õn nhiÒu h¬n l îng mang ®i lμ khu vùc ® îc båi. HiÖn t îng båi trªn lßng dÉn hay
® êng vËn t¶i thñy th× g©y khã kh¨n cho viÖc ®i l¹i, nh ng nÕu båi vμo b·i biÓn th× l¹i
tèt trªn quan ®iÓm b¶o vÖ bê.
Khi th¶o luËn vÒ chuyÓn vËn cña bïn c¸t, ng êi ta ph©n thμnh bïn c¸t ®¸y vμ bïn c¸t
l¬ löng. §èi víi bïn c¸t trong s«ng, ®«i khi ng êi ta gép 2 lo¹i bïn c¸t trªn trong mét
c«ng thøc chung. Trong nhiÒu tr êng hîp, ®iÒu nμy cã thÓ chÊp nhËn ® îc v× h íng
chuyÓn ®éng cña 2 d¹ng bïn c¸t trªn cã cïng mét h íng. Däc theo bê biÓn , chóng ta
ph¶i thËt chó ý v× h íng chuyÓn ®éng cña bïn c¸t ®¸y vμ bïn c¸t l¬ löng cã khi kh¸c
nhau. §iÒu nμy ® îc m« t¶ nh tr êng hîp sãng tiÕn vμo vu«ng gãc víi bê. Nã t¹o ra
l u tèc quÜ ®¹o vu«ng gãc víi bê. §iÒu nμy cã nghÜa lμ bïn c¸t ®¸y chØ chuyÓn ®éng
trªn h íng duy nhÊt vu«ng gãc víi ® êng bê. VËt chÊt tõ tr¹ng th¸i bïn c¸t ®¸y trë
l¹i d¹ng bïn c¸t l¬ löng. Tuy nhiªn, trong vïng sãng vì bïn c¸t chuyÓn ®éng däc bê
d íi ¶nh h ëng yÕu cña dßng triÒu däc bê, ngay trong tr êng hîp dßng triÒu yÕu tíi
møc kh«ng thÓ mang theo bïn c¸t ®¸y.
Cã rÊt nhiÒu c«ng thøc tÝnh to¸n tæng l îng bïn c¸t chuyÓn ®éng. PhÇn lín c¸c c«ng
thøc nμy rÊt phøc t¹p vμ kh«ng cã c«ng thøc nμo cho ta c©u tr¶ lêi lý t ëng cho vÊn ®Ò
thùc tÕ. Mét vÊn ®Ò quan träng cÇn nhËn thøc lμ cÇn thõa nhËn mét gi¸ trÞ giíi h¹n cho
øng suÊt ®¸y do Shields ® a ra. Ngoμi ra, c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n chuyÓn vËn bïn c¸t
trong s«ng, kªnh tÝnh chomét ®¬n vÞ dμi:
S = m Un (10.2)
Trong ®ã:
S = l u l îng bïn c¸t trªn mét ®¬n vÞ dμi m3/s/m
m = HÖ sè
U = L u tèc dßng n íc trung b×nh (m/s)
n = sè mò thay ®æi tõ 3 ®Õn 5
Tõ lý thuyÕt vËn chuyÓn bïn c¸t, chóng ta biÕt r»ng dßng rèi t¨ng c êng ® a bïn c¸t
sang d¹ng l¬ löng vμ chuyÓn vËn theo dßng n íc. Khi chuyÓn sang d¹ng l¬ löng, bïn
c¸t mang theo dßng n íc, l u l îng bïn c¸t lμ tÝch sè cña l u tèc tøc thêi vμ nång ®é
bïn c¸t. V× vËy, chóng ta hy väng r»ng vïng sãng vì lμ vïng rÊt n¨ng ®éng, vïng bïn
c¸t chuyÓn ®éng. Sù gi¸n ®o¹n hoÆc suy yÕu cña qu¸ tr×nh sãng vì dÉn ®Õn qu¸ tr×nh
®èi l u gi¶m xuèng vμ Ýt bïn c¸t chuyÓn sang d¹ng l¬ löng. Cïng víi qu¸ tr×nh nμy
dßng ven bê do sãng còng gi¶m yÕu.
C¸c bμi to¸n kü thuËt tÝnh to¸n bïn c¸t vïng ven biÓn khã kh¨n h¬n nhiÒu so víi tÝnh
to¸n bïn c¸t trong s«ng. ChuyÓn ®éng d¹ng sãng cña dßng ch¶y do sãng g©y ra vμ
dßng ch¶y ®a chiÒu do c¸c lùc kh¸c nhau g©y ra lμm t¨ng tÝnh phøc t¹p cña mÉu dßng
ch¶y. TÝnh phøc t¹p lμ ®Æc tÝnh kh«ng dõng cña dßng n íc vμ bïn c¸t.
TÝnh to¸n bïn c¸t l¬ löng trªn thñy trùc lμ tÝch sè cña l u tèc u vμ nång ®é bïn c¸t c.
C¶ 2 ®¹i l îng nμy phô thuéc vμo thêi gian vμ ®é s©u biÓu diÔn trong c«ng thøc (10-3).
0
(10.3)
S (t ) c(z , t ) u ( z , t ) dz
h
vμ:
http://www.ebook.edu.vn
242
- 0h
1
(10-4)
S c(z , t ) u ( z , t ) dz dt
t h0
gi¶i ph ¬ng tr×nh (10-3) vμ (10-4) rÊt phøc t¹p vμ d êng nh kh«ng cã nghiÖm gi¶i tÝch
v× bïn c¸t chuyÓn ®éng mét phÇn do sãng. VÝ dô, trong h×nh 10-5 biÓu diÔn nång ®é
bïn c¸t nh lμ hμm sè cña thêi gian ®èi víi phÇn lín c¸c tμi liÖu cô thÓ.
H×nh 10-5: Hμm sè cña bïn c¸t theo thêi gian.
NÕu hμm l îng bïn c¸t c lμ h»ng sè cho tr êng hîp dßng ch¶y dõng, khi ®ã ph ¬ng
tr×nh (10-3) cã thÓ viÕt gän thμnh:
0
(10-5)
S (t ) S c(z ) u ( z ) dz
h
10.3.2 C¸t vËn chuyÓn do giã
Däc bê biÓn, c¸t do giã còng ph¶i tÝnh ®Õn mÆc dï th«ng th êng chóng bÞ bá sãt. Bïn
c¸t chuyÓn ®éng do giã ®ãng mét vai trß quan träng trong viÖc h×nh thμnh c¸c ®ôn
c¸t vμ h×nh d¹ng cña ® êng bê.
Qu¸ tr×nh ph©n t¸n do giã phô thuéc vμo h×nh d¹ng bÒ mÆt vμ hÖ thùc vËt trªn nã vμ
® îc biÓu diÔn trªn h×nh 10-6 vμ b¶ng 10-1.
http://www.ebook.edu.vn
243
- H×nh 10.6: Giã thæi trªn c¸c ®ôn c¸t cã c©y cá
B¶ng 10-1: VËn chuyÓn c¸t do giã
L u l îng c¸t (10-6)
CÊp giã (Beaufort) Tèc ®é giã (m/s) (gÇn ®óng)
(m3/s/m)
3 4.5 -
4 7.0 1
5 10.0 3
6 12.5 14
7 15.5 31
8 19.5 86
9 22.5 165
10 26.5 310
11 31.0 408
10.4 Sù thay ®æi vμ tr¹ng th¸i c©n b»ng cña ® êng bê.
Khi nghiªn cøu chuyÓn vËn bïn c¸t vïng bê, cÇn ph¶i ph©n chia bïn c¸t chuyÓn ®éng
vu«ng gãc víi bê vμ bïn c¸t chuyÓn vËn song song víi ® êng bê (h×nh 10-7). VËn
chuyÓn vu«ng gãc hay däc bê ® îc qui ®Þnh bëi ®iÒu kiÖn thñy lùc vμ h×nh th¸i.
ChuyÓn ®éng vu«ng gãc víi bê chñ yÕu do hiÖn t îng ch¶y xo¸y vμ trong tr êng hîp
sãng vì lμ do dßng rót d íi ®¸y. Träng lùc däc theo mÆt b·i ®ãng vai trß chÝnh. Dßng
ch¶y song song víi bê hay cßn gäi lμ dßng ven bê lμ dßng h×nh thμnh do bøc x¹ sãng
tíi t¹o gãc x¸c ®Þnh so víi ® êng bê. ChuyÓn ®éng vu«ng gãc víi ® êng bê th«ng
th êng bao gåm tæng hîp cña dßng ®¸y vμ dßng l¬ löng.
http://www.ebook.edu.vn
244
- H×nh 10-7: Dßng ven bê vμ dßng vu«ng gãc víi bê
B¶n th©n chuyÓn ®éng cña bïn c¸t kh«ng hÒ g©y nªn thay ®æi vÒ ®Þa h×nh vïng bê. ChØ
khi xuÊt hiÖn gradient theo h íng däc hoÆc h íng ngang ( S / x, S / y ) th× sÏ cã hiÖn
t îng xãi hoÆc båi. NÕu xuÊt hiÖn gradient h íng ngang th× b·i hoÆc dèc h¬n hoÆc
tho¶i h¬n, cßn gradient h íng däc sÏ x¶y hiÖn t îng båi hoÆc xãi cña bê biÓn.
Trong ch ¬ng 6, chóng ta ®· thÊy hiÖn t îng sãng kh«ng vì trong vïng n íc n«ng thÓ
hiÖn d¹ng ®èi xøng cña c¸c xo¸y n íc gÇn ®¸y. L u tèc gÇn bê th êng cao h¬n ngoμi
xa. MÆc dï, thêi gian duy tr× l u tèc gÇn bê ng¾n, nh ng quan hÖ n¨ng l îng gi÷a bïn
c¸t vËn chuyÓn vμ l u tèc (xem ph ¬ng tr×nh 10-4) lμ nguyªn nh©n g©y ra l îng bïn
c¸t vËn chuyÓn h íng ngang.
Sãng vì lμ nguyªn nh©n g©y ra khèi n íc vËn chuyÓn h íng ngang t¹o nªn hiÖn t îng
n íc d©ng do sãng trong vïng sãng vì. Qu¸ tr×nh nμy cuèi cïng dÉn tíi hiÖn t îng
dßng rót d íi ®¸y h íng ra xa bê. V× cã mét khèi l îng lín bïn c¸t l¬ löng trong vïng
sãng vì do dßng rèi g©y ra, dßng ®¸y mang ®i mét khèi l îng lín bïn c¸t ra xa bê.
H×nh d¹ng mÆt c¾t ngang lμ kÕt qu¶ cña hiÖn t îng c©n b»ng ®éng theo h íng ngang.
H×nh d¹ng mÆt c¾t ® îc ®Æc tr ng b»ng ®é dèc b·i biÓn. §é dèc nμy phô thuéc vμo
chiÒu cao sãng, cì h¹t vμ kho¶ng c¸ch ®Õn mÐp n íc. Sãng lín, h¹t bïn c¸t mÞn sÏ cho
b·i biÓn tho¶i, ng îc l¹i sãng nhá, h¹t th« sÏ cho b·i biÓn dèc h¬n.
Dùa trªn mét khèi l îng lín c¸c sè liÖu quan tr¾c, Wiegel (1964) ®· x©y dùng quan hÖ
gi÷a ®é dèc b·i víi ® êng kÝnh h¹t trung b×nh víi c¸c ®iÒu kiÖn sãng kh¸c nhau (h×nh
10-8).
http://www.ebook.edu.vn
245
- H×nh 10-8: Quan hÖ ®é dèc b·i víi ® êng kÝnh h¹t trung b×nh Wiegel (1964)
Dean (1983) ® a ra ph ¬ng tr×nh m« t¶ c¾t ngang ®éng b·i biÓn nh sau:
h = A ym (10.6)
trong ®ã h lμ ®é s©u n íc ë kho¶ng c¸ch y tõ ® êng bê. RÊt nhiÒu nhμ nghiªn cøu ®·
c¶i tiÕn c«ng thøc trªn vμ ® a thªm vμo c¸c ®¹i l îng A vμ m ®Æc tr ng cho ® êng
kÝnh h¹t, sãng khÝ hËu, mùc n íc vμ dßng triÒu. Gi¸ trÞ cña m = 2/3, trong khi gi¸ trÞ
A = B d1/3, víi d lμ ® êng kÝnh h¹t. Vellinga (1984) ® a ra c«ng tÝnh ®é dèc b·i biÓn
chÞu ¶nh h ëng tù nhiªn cña giã b·o (xem trªn h×nh 10-9):
w
7.6 7.6 1.28
) 0.56 x 18 ]0.5 2 .0 (10-7)
) y 0.4714 [(
( )(
H so H so 0.0268
trong ®ã:
Hso = ChiÒu cao sãng hiÖu qu¶ ngoμi n íc s©u (m)
Tèc ®é l¾ng ch×m cña c¸t biÓn khi nhiÖt ®é n íc ë 5°C (m/s)
w =
x = Kho¶ng c¸ch ngang bê biÓn
y = §é s©u liªn quan ®Õn mÆt c¾t c©n b»ng ®éng.
http://www.ebook.edu.vn
246
- H×nh 10-9: MÆt c¾t b·i khi bÞ xãi mßn c¸c ®ôn c¸t
Ph ¬ng tr×nh 10-8 biÓu diÔn mÆt c¾t ngang tõ mÐp n íc (x=0, y=0) tíi ®iÓm t¹i ®ã
chuyÓn tõ ®é dèc b·i sang ®é dèc ®¸y biÓn dèc h¬n víi m > 12.5. Täa ®é ®ã tÝnh nh
sau:
h 1.28 0.0268 0.56
x 250 ( )( )
w
7.6
(10-8)
H
y 5.717 ( ) 0.75 H
7.6
Trong thùc tÕ, ® êng cong cña Dean cã thÓ thay b»ng ®¸y dèc th¼ng tÝnh tõ mÐp n íc
tíi ®iÓm cã sù thay ®æi ®ét biÕn cña ®¸y biÓn.
V× chiÒu cao sãng thay ®æi theo mïa, nªn mÆt c¾t ngang còng thay ®æi theo mïa vμ nã
cã tªn lμ mÆt c¾t mïa ®«ng vμ mïa hÌ. Víi c¸c con b·o lín g©y nªn hiÖn t îng n íc
d©ng sÏ t¹o nªn mÆt b·i kh¸ tho¶i do l îng c¸t t¹i c¸c ®ôn c¸t ven biÓn bÞ l«i xuèng
b·i. NÕu nh kh«ng cã hiÖn t îng mÊt c¸t th× mÆt c¾t tr íc b·o sÏ ® îc thiÕt lËp l¹i sau
mét kho¶ng thêi gian dμi sau ®ã.
Theo c¸ch nμy, trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n mÆt c¾t ngang bÞ thay ®æi rÊt lín vμ
®ã lμ sù thay ®æi côc bé kh«ng gièng víi hiÖn t îng xãi do c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ bê
biÓn g©y ra – hiÖn t îng xãi do dßng ven bê g©y ra. Tuy nhiªn kh«ng thÊy sù kh¸c
nhau gi÷a xãi c«ng tr×nh vμ xãi côc bé nÕu nh×n trªn mÆt n íc. MÆt c¾t ngang vμ hiÖn
t îng xãi ngang sÏ tr×nh bμy kü h¬n trong phÇn 10-4.
Chªnh lÖch ®é dèc däc bê do sãng ®Õn víi c¸c h íng kh¸c nhau g©y ra, chiÒu cao
sãng, bïn c¸t trªn b·i biÓn, giã vμ dßng do giã g©y ra (h×nh 10-10)
http://www.ebook.edu.vn
247
- H×nh 10-10: Nguyªn nh©n g©y ®é dèc cho vËn chuyÓn c¸t ven bê.
10.5 TÝnh to¸n l îng bïn c¸t ven bê
ChuyÓn ®éng ven bê chñ yÕu do sãng tíi t¹o mét gãc x¸c ®Þnh víi bê. Do sãng vì, t¹o
ra mét vïng cã hiÖn t îng dßng ch¶y rèi ®· mang bïn c¸t ®¸y chuyÓn sang d¹ng l¬
löng vμ nh÷ng h¹t l¬ löng nμy sÏ ® îc dßng n íc mang ®i. HiÖn t îng bïn c¸t vËn
chuyÓn ven bê chØ x¶y ra trong vïng sãng vì.
Trong mét kho¶ng thêi gian dμi, l îng c¸t vËn chuyÓn nμy ® îc tÝnh to¸n b»ng c«ng
thøc ph¸t triÓn bëi trung t©m nghiªn cøu biÓn Coastal Engineering Research Centre
(CERC) cña qu©n ®éi Mü vμ cßn gäi lμ c«ng thøc CERC.
S 0.020 H s20 c 0 K r2 sin (10.9)
cos
b b
Trong ®ã:
= L îng bïn c¸t di chuyÓn (m 3/s)
S
http://www.ebook.edu.vn
248
- c0 = Tèc ®é truyÒn sãng trong n íc s©u (m/s)
= Gãc gi÷a ® êng cïng ®é s©u vμ ® êng ®Ønh sãng t¹i ® êng sãng vì
b
Hso = ChiÒu cao sãng hiÖu qu¶ ë n íc s©u (m)
Kr = HÖ sè khóc x¹
C«ng thøc ph¶n ¸nh sù kh¸c nhau vÒ h×nh d¹ng phô thuéc vμo c¸c nh©n tè H, c, K vμ
. ViÖc sö dông c«ng thøc trªn kh¸ phøc t¹p v× chiÒu cao sãng vμ h íng sãng ®Õn
thay ®æi liªn tôc trong n¨m. §Ó cã mét kÕt qu¶ ®¶m b¶o tÝnh chÝnh x¸c cao, ng êi ta
sö dông sãng khÝ hËu cña toμn n¨m, ® îc chia thμnh c¸c thêi ®o¹n ng¾n h¬n. Nh ng
cuèi cïng th× trªn mét ®o¹n bê bïn c¸t chØ cã thÓ vËn chuyÓn theo 2 h íng ng îc
nhau. Tæng hîp bïn c¸t cña 2 h íng ta sÏ ® îc l îng bïn c¸t vËn chuyÓn qua mét
n¨m.
MÆc dï, biÓu diÔn nh trªn lμ kh¸ phøc t¹p khi tÝnh to¸n bïn c¸t vËn chuyÓn ven bê,
nh ng c«ng thøc CERC kh«ng cho ®é chÝnh x¸c cao v× c¸c ®¹i l îng H vμ rÊt khã
x¸c ®Þnh chÝnh x¸c. Trong c«ng thøc CERC còng kh«ng cã ® êng kÝnh h¹t, kh«ng
xÐt tíi ¶nh h ëng cña dßng triÒu do vËy kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo c«ng thøc chØ cho ta
h×nh ¶nh vÒ chuyÓn vËn bïn c¸t ven bê mμ th«i.
= 900, l îng bïn c¸t vËn chuyÓn b»ng 0 vμ l îng
Còng theo c«ng thøc trªn khi b
0
vËn chuyÓn lín nhÊt x¶y ra khi b = 45 .
http://www.ebook.edu.vn
249
nguon tai.lieu . vn
