- Trang Chủ
- Địa Lý
- Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhập môn về công trình bờ - Phần 8
Xem mẫu
- 23 Dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng
E.W. Bijker, J. de Nekker
23.1 Dßng triÒu trong c¶ng
Trong ch¬ng nµy sÏ xem xÐt ®Õn c¸c ¶nh hëng cña dßng triÒu vµ dßng mËt
®é lªn c¸c c¶ng ®îc x©y dùng däc theo s«ng. Nh÷ng th«ng tin tr×nh bµy ë ®©y
vÉn cã thÓ sö dông cho c¶ c¸c c¶ng n»m däc bê biÓn xa c¸c cöa s«ng còng nh c¸c
c¶ng kh«ng cã c¸c lu lîng níc ngät ®æ vµo.
B¶ng 23.1 TriÒu trong c¶ng Rotterdam (Petroleumhaven II)
Thêi gian Mùc triÒu Dßng ch¶y s«ng Dßng ch¶y trong
c¶ng
(cm/s)
(giê) (m) (m/s)
0 -0,69 -0,15 0,9
1 -0,50 +0,08 2,2
2 -0,03 0,60 3,2
3 +0,52 0,75 2,1
4 +0,91 0,44 1,1
5 1.04 +0,07 0
6 0,91 -0,44 -1,5
7 0,61 -0,73 -2,1
8 +0,25 -1,03 -1,6
9 -0,15 -1,05 -1,1
10 -0,47 -0,85 -1,5
11 -0,58 -0,52 -0,8
12 -0,62 -0,30 0
ViÖc x©y dùng c¸c c¶ng däc theo cöa s«ng thång thêng lµm t¨ng thÓ tÝch
triÒu cña cöa s«ng. ChØ cã mét sè trêng hîp ngo¹i lÖ khi cã c¸c c«ng tr×nh x©y
dùng lín, ¶nh hëng bæ sung cña sù gia t¨ng diÖn tÝch lªn thÓ tÝch triÒu kh«ng ®ñ
lín ®Ó lµm thay ®æi ®¸ng kÓ ®Õn cöa s«ng.
Chóng ta ®· xem xÐt kü trong ch¬ng 20 (h×nh 20.5) vai trß cña qu¸n tÝnh ®èi
víi viÖc kÐo dµi thêi gian tån t¹i dßng lªn sau khi níc cêng. §èi víi c¶ng, c¸c
144
- thµnh phÇn qu¸n tÝnh kh«ng ®ñ lín nªn dßng ch¶y trong c¶ng sÏ dõng vµo thêi
®iÓm níc cêng vµ níc kiÖt. §iÒu nµy sÏ ®óng nÕu nh dßng mËt ®é kh«ng cã
®ãng gãp ¶nh hëng cña m×nh. B¶ng 23.1 cho ta c¸c sè liÖu ®îc sö dông ®Ó thÓ
hiÖn h×nh 23.1 cho ta thÊy hiÖn tîng nµy ®èi víi c¶ng Petroleumhaven II t¹i
Rotterdam. (C¸c ¶nh hëng cña dßng mËt ®é ®· ®îc lo¹i trõ tõ sè liÖu trªn b¶ng
23.1). Do c¸c dßng ch¶y cã gi¸ trÞ rÊt nhá, chóng ®îc dÉn ra b»ng cm/s.
Mùc níc
(m)
Dßng
ch¶y s«ng
(m/s)
Dßng
ch¶y c¶ng
(cm/s)
H×nh 23.1 Mùc níc vµ dßng ch¶y trong c¶ng Petroleumhaven II, Rotterdam
23.2 Dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng
Ph©n tÇng mËt ®é t¹i c¸c cöa ra vµo cña thuû vùc c¶ng dùa vµo trêng ®é
muèi ®îc s¬ ®å ho¸ trªn h×nh 22.2 nh ®· tr×nh bµy trong ch¬ng tríc. Nh ®·
ph©n tÝch, t¹i ®©y sù ph©n tÇng kh«ng æn ®Þnh dÉn tíi c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y
nh ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 23.2. Dßng ch¶y cña líp mËt ®é cao cã bËc ®¹i lîng
ngang víi dßng ch¶y tõ thuû vùc s«ng. §êng cong cña mÆt ph©n c¸ch nµy thØnh
tho¶ng ®îc gäi lµ ®êng ®¸y kh«. §êng cong nµy bÞ uèn do ¶nh hëng cña ma
s¸t lªn ®¸y.
145
- Do khèi lîng níc trong c¶ng ®îc gi÷ kh«ng ®æi- bá qua phÇn t¨ng vµ rót-
nªn dßng vµo c¶ng ph¶i c©n b»ng víi dßng ®i ra do chªnh lÖch mËt ®é. Víi gi¶
thiÕt th«ng thêng dßng ch¶y theo mçi híng chiÕm lÜnh mét nöa ®é s©u vµ hai
dßng nµy b»ng nhau ®èi víi kªnh ch÷ nhËt.
H×nh 23.2 C¸c lùc t¸c ®éng cña dßng ch¶y mËt ®é vµ chuyÓn ®éng cña nã
Theo lý thuyÕt ta cã:
V D 0,45 gh (23.01)
trong ®ã:
lµ mËt ®é t¬ng ®èi (ch¬ng 22)
g lµ gia tèc träng trêng,
h lµ ®é s©u,
VD lµ vËn tèc trªn ®êng ®¸y kh«.
Trong thùc tÕ, hÖ sè 0,45 ®îc xem lµ qu¸ lín, th«ng thêng c¸c gi¸ trÞ trong
kho¶ng tõ 0,3 ®Õn 0,4 cho ta kÕt qu¶ tèt h¬n. Ph¬ng tr×nh 23.1 cã thÓ so s¸nh
®îc, tuy kh«ng chÝnh x¸c, víi ph¬ng tr×nh 22.13 khi u1 = u2 = h/2.
B¶ng 23.2 cho ta c¸c gi¸ trÞ ®é muèi cña s«ng vµ c¶ng Rotterdam cïng víi gi¸
trÞ ®o ®îc cña dßng ch¶y mËt ®é. Gi¸ trÞ trong b¶ng ®îc tÝnh theo sè liÖu ®é
muèi cho r»ng nhiÖt ®é trong s«ng vµ trong c¶ng ®ång nhÊt vµ b»ng 16oC. C¸c
vËn tèc dßng ch¶y mËt ®é ®îc dÉn ra cho líp mÆt víi híng d¬ng chØ dßng ch¶y
®i vµo c¶ng. B»ng phÐp ®èi xøng, nh ®· gi¶i thÝch trªn ®©y, dßng ch¶y trong líp
díi ®i theo híng ngîc l¹i còng víi gÝa trÞ nh líp trªn. Mét phÇn sè liÖu trong
b¶ng ®îc dÉn ra trªn h×nh vÏ 23.3.
146
- §é muèi s«ng
(%o)
§é muèi c¶ng
(%o)
Dßng ch¶y mËt
®é mÆt
(m/s)
H×nh 23.3. §é muèi vµ dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng (Petroleumhaven II, Rotterdam)
Chóng ta nhËn thÊy tõ b¶ng 23.2 r»ng biªn ®é cña vËn tèc dßng mËt ®é Ýt
nhiÒu phô thuéc vµo . NÕu nh lý thuyÕt vµ thùc tÕ thèng nhÊt víi nhau th× ta
cã thÓ t×m kiÕm mèi t¬ng quan gi÷a VDvµ (tõ ph¬ng tr×nh 23.01). Tuy
nhiªn, hÖ sè t¬ng quan gi÷a VDvµ ®èi víi sè liÖu trªn b¶ng 23.2 chØ b»ng
0,58. §iÒu nµy kh«ng cã nghÜa lµ lý thuyÕt ®· ®¶m b¶o ®óng, nh÷ng so s¸nh sÏ
®îc tiÕn hµnh l¹i trong phÇn 23.4.
23.3 Tæng hîp c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y
Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn cña c¶ng cã thuû triÒu, dßng ch¶y trong c¶ng sÏ lµ
tæng cña c¸c dßng ®i vµo vµ dßng ch¶y mËt ®é ®i ra.
Trªn h×nh 23.4 cho ta c¸c ph©n bè lý tëng cña dßng ch¶y vµ tæng hîp ®èi víi
c¸c thêi gian kh¸c nhau theo b¶ng 23.1 vµ 23.2.
Khi V D V th× sù hiÖn diÖn cña dßng ch¶y mËt ®é kh«ng ¶nh hëng tíi thÓ
f
tÝch níc tæng céng ®i vµo c¶ng. §iÒu nµy ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 23.4 qua ®êng
ph©n bè vËn tèc cho c¸c kho¶ng thêi gian c¸ch nhau 2 giê. Quan tr¾c ®ång thêi
cho thÊy c¸c ph©n bè vËn tèc cã thÓ céng víi nhau theo líp trong khi vËn chuyÓn
trÇm tÝch kh«ng thÓ lµm t¬ng tù, ngo¹i trõ khi mËt ®é trÇm tÝch kh«ng ®æi trong
toµn líp níc. §iÒu nµy sÏ ®îc trë l¹i trong phÇn tiÕp theo cña ch¬ng nµy.
B¶ng 23.2 §é muèi vµ dßng ch¶y t¹i Rotterdam
Thêi gian §é muèi s«ng §é muèi c¶ng VD trªn mÆt
147
- (h) (%o) (%o) (cm/s)
-3
0 3,0
2,48 3,96 1,149 . 10
-4
1 5,952 . 10 4,0
2,47 3,30
-4
2 1,619 . 10 1,2
2,83 3.04
-4
3 7,830 . 10 -5,0
3,64 2,63
-3
4 1,600 . 10 -8,0
5,08 3,01
-3
5 2,567 . 10 -10,7
7,25 3,91
-3
6 2,180 . 10 -10,3
8,06 5,23
-4
4,616 . 10
7 -1,4
7,16 6,56
-4
4,679 . 10
8 +2,1
6,08 6,69
-3
1,128 . 10
9 2,5
4,90 6,37
-3
1,379 . 10
10 2,5
3,64 5,43
-3
1,325 . 10
11 2,1
2,65 4,36
-3
1,039 . 10
12 2,1
2,48 3,82
Cho ®Õn b©y giê chóng ta vÉn gi¶ ®Þnh r»ng c¶ng cã chiÒu dµi v« h¹n. Trong
phÇn tiÕp chóng ta sÏ xem xÐt c¸c ®iÒu kiÖn bæ sung ®èi víi c¶ng cã ®é dµi nhÊt
®Þnh.
148
- T hêi
gian Dßng vµo + Dßng mËt ®é = Dßng tæng céng
(h)
2
4
10
H×nh 23.4. Ph©n bè dßng ch¶y tæng hîp víi c¸c thêi gian kh¸c nhau
149
- 23.4 Dßng ch¶y trong c¸c c¶ng bÞ giíi h¹n
§êng cong ®¸y kh« cña lìi mËt ®é ®i vµo c¶ng ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh 23.2.
Ph¬ng tr×nh 23.01 m« t¶ vËn tèc dÞch chuyÓn ®ã. VËy kho¶ng c¸ch tèi ®a mµ lìi
mËt ®é cã thÓ ®¹t ®îc lµ bao nhiªu?
H×nh 23.5. Sù biÕn ®æi cña dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng
Cã hai ®iÒu kiÖn cÇn ®¸p øng ®èi víi lìi mËt ®é ®ang tiÕp tôc ®i vµo thuû
vùc c¶ng:
a. CÇn cã khu vùc ®Ó tiÕp tôc x©m nhËp,
b. Lùc t¸c ®éng (chªnh lÖch mËt ®é) cßn tån t¹i.
Trong ®ã ®iÒu kiÖn thø nhÊt chØ phô thuéc vµo h×nh th¸i cña thuû vùc, cßn
®iÒu kiÖn thø hai l¹i phô thuéc trùc tiÕp vµo m«i trêng níc. §Ó cã thÓ t¸ch hai
®iÒu kiÖn trªn nh»m trao ®æi chi tiÕt, chóng ta cho r»ng ban ®Çu tÊt c¶ níc
trong c¶ng vµ c¸c vïng kÒ cËn ®Òu cã mËt ®é b»ng 1005 kg/m3. Trong mét kho¶ng
nµo ®ã mËt ®é níc trong s«ng t¨ng lªn ®Õn 1015 kg/m3, vµ gi÷ nguyªn kh«ng ®æi,
nh vËy lùc t¸c ®éng (môc b võa nªu) sÏ ®îc gi÷ æn ®Þnh. Vïng biÓn ®îc xem
150
- xÐt kh«ng cã triÒu. C¶ng sÏ cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt víi ®é s©u h = 7 m vµ dµi L =
2500 m. (xem h×nh 23.5).
Sö dông ®iÒu kiÖn 23.01 víi c¸c hÖ sè ®· x¸c ®Þnh, ta cã thÓ t×m ®îc vËn tèc
dßng ch¶y mËt ®é:
1015 1005
V D 0,35 ( )(9,81)(7 ) (23.02)
1005
= 0,289 m/s (23.03)
= 1042 m/h (23.04)
Víi vËn tèc nh trªn, lìi mËt ®é sÏ dÞch chuyÓn hÕt toµn bé chiÒu dµi c¶ng
2500 m hÕt 2 giê 24 phót. Sãng nµy sÏ ph¶n x¹ l¹i khi ®¹t ®Õn bê phÝa trong cña
c¶ng t¬ng tù nh c¸c sãng dµi kh¸c nã ®i hÕt mét kho¶ng thêi gian ®óng nh
vËy ®Ó quay l¹i ®Õn cöa ra vµo c¶ng sau 4 giê 48 phót kÓ tõ thêi ®iÓm sãng xuÊt
ph¸t. Qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn cña lìi mËt ®é sau tõng nöa giê ®îc thÓ hiÖn b»ng
c¸c ®êng cong ng¾t trªn h×nh 23.5.
Sau 4 giê 48 phót lìi mËt ®é sÏ quay trë l¹i cöa ra vµo c¶ng. Toµn bé c¶ng
b©y giê ®· bÞ níc s«ng mÆn h¬n chiÕm gi÷, lóc nµy mËt ®é níc ë ®©y b»ng mËt
®é níc s«ng v× vËy qu¸ tr×nh sÏ ngõng v× kh«ng cßn lùc t¸c ®éng do chªnh lÖch
mËt ®é n÷a.
VËy ®iÒu g× ®· xÈy ra ®èi víi toµn bé níc nh¹t tríc ®©y chøa trong c¶ng?
Khèi níc nµy ®· lan truyÒn ®Õn toµn khu vùc réng lín cña s«ng trong d¹ng mét
líp máng, nÕu cã sãng t¸c ®éng líp nµy bÞ x¸o trén víi c¸c líp níc s©u h¬n.
VÝ dô nµy còng cã thÓ dÉn ®Õn mét sè kÕt luËn c¨n cø vµo sè liÖu trªn b¶ng
23.2 vµ h×nh 23.3. §é muèi trung b×nh (nÕu chªnh lÖch mËt ®é do ®é muèi g©y
nªn) trong c¶ng t¨ng tuyÕn tÝnh theo thêi gian trong kho¶ng 4 giê 48 phót nh
trªn thÝ dô võa nªu, song do dßng ch¶y mËt ®é gi÷ kh«ng ®æi trong kho¶ng thêi
gian ®ã, nã chØ phô thuéc vµo chªnh lÖch mËt ®é t¹i cöa c¶ng. Nh vËy mèi t¬ng
quan trùc tiÕp gi÷a vµ V D trong thùc tÕ kh«ng chÝnh x¸c khi ®îc x¸c
®Þnh theo ®é muèi trung b×nh.
ChÝnh kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt ®Ó dßng mËt ®é ®i vµo c¶ng vµ trao ®æi ®·
gi¶ thÝch cho sù lÖch pha gi÷a cùc ®¹i ®é muèi trªn s«ng vµ c¸c vïng kÒ cËn nh
dÉn ra trªn h×nh 23.3. VËy cã thÓ diÔn ra sù trao ®æi níc hoµn toµn hay kh«ng?
Kh¶ n¨ng lµ hoµn toµn cã, nã xÈy ra khi cùc ®¹i ®é muèi trong c¶ng nhá h¬n cùc
®¹i trong s«ng. Theo thêi gian, do trao ®æi, ®é muèi cùc ®¹i cña níc s«ng sÏ
kh«ng cßn gi÷ nh tríc n÷a. Mét ®iÒu hiÓn nhiªn r»ng qu¸ tr×nh trao ®æi toµn bé
®îc diÔn ra do thay ®æi ®ét biÕn dßng mËt ®é gi÷a 6.1/2 vµ 7 giê nh trªn h×nh
23.3. Do kh«ng cã sù thay ®æi ®ét biÕn cña ®é muèi, sù suy gi¶m vËn tèc cã thÓ bÞ
g©y nªn bëi sù suy gi¶m cña lùc t¸c ®éng thùc.
151
- H×nh 23.6 Dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng.
Lo¹i vÊn ®Ò thø hai liªn quan tíi viÖc thêi gian kh«ng ®ñ ®Ó qu¸ tr×nh trao
®æi toµn bé cã thÓ xÈy ra, ®iÒu nµy nh×n chung kh¸ phøc t¹p. Cã thÓ xem xÐt vÊn
®Ò nµy th«ng qua mét vÝ dô sau ®©y.
VÝ dô nµy còng gièng nh vÝ dô võa xÐt cho r»ng c¶ng ban ®Çu chøa níc cã
mËt ®é 1005 kg/m3 vµ s«ng cã sù biÕn ®æi mËt ®é ®ét ngét tõ 1005 lªn 1015 kg/m3.
Tuy nhiªn b©y giê l¹i cho r»ng níc cã ®é mÆn cao trong s«ng chØ gi÷ trong
kho¶ng 1 giê 12 phót, sau ®ã níc s«ng l¹i quay vÒ mËt ®é 1005 kg/m3. Nh vËy
mäi vÊn ®Ò xÈy ra hoµn toµn t¬ng tù nh thÝ dô trªn trong kho¶ng 1 giê 12 phót
®Çu. §iÒu nµy cã thÓ thÊy trªn h×nh 23.6A. Sau 1 giê 12 phót lêi gi¶i ®îc dÉn ra
trªn h×nh 23.6B. Lùc t¸c ®éng còng sÏ kh«ng tån t¹i l©u h¬n. §éng lîng sÏ gi÷
cho khèi níc mÆn tån t¹i song nã sÏ bÞ biÕn d¹ng do ®é kh«ng æn ®Þnh. §êng
152
- cong ®¸y kh« sÏ ph¸t triÓn t¹i phÇn cuèi cña mÐp khèi níc vµ t¹i ®©y cã sù lan
truyÒn theo ®¸y c¶ng cña mét líp máng h¬n. Cã kh¶ n¨ng líp máng nµy sÏ bÞ mÊt
trong tÇng s©u cña s«ng. ViÖc ®¸nh gi¸ ®Þnh lîng nh÷ng yÕu tè nµy vît ra
ngoµi khu«n khæ cña gi¸o tr×nh vµ kh«ng thËt sù quan träng ®èi víi môc ®Ých cña
chóng ta lµ x¸c ®Þnh lîng bïn ®i vµo c¶ng cïng víi dßng níc mÆn. Mét d¹ng
kÕt qu¶ vÒ mÆt ph©n c¸ch gi÷a hai khèi níc sau mét thêi gian ®îc thÓ hiÖn trªn
h×nh 23.6C.
23.5 VÊn ®Ò thùc tiÔn
VÊn ®Ò võa bµn luËn trªn ®©y chØ ®óng khi c¸c gi¶ thiÕt ®a ra ®îc tho¶
m·n. Nh×n trªn h×nh 23.3 ta cã thÓ nhËn thÊy r»ng gi¶ thiÕt vÒ sù biÕn ®æi ®ét
ngét cña mËt ®é níc s«ng trong thùc tÕ kh«ng thÓ cã ®îc. MÆt kh¸c, rÊt nhiÒu
c¶ng kh«ng cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt. Mèi phô thuéc gi÷a tÝnh to¸n lý thuyÕt trao
®æi níc trong c¶ng víi ®iÒu kiÖn cô thÓ cña s«ng ®ßi hái rÊt nhiÒu thêi gian. V× lý
do ®ã, c¸c m« h×nh vËt lý ®îc sö dông ®Ó m« pháng hiÖn tîng; Phßng thÝ
nghiÖm Thuû lùc Delft ®· cã ®ãng gãp ®¸ng kÓ trong m« h×nh ho¸ dßng ch¶y mËt
®é do muèi.
C¸ch tiÕp cËn thø hai ®èi víi bµi to¸n nµy lµ ph¸t triÓn c¸c ph¬ng tr×nh b¸n
thùc nghiÖm ®èi víi trao ®æi níc ®a vÒ bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè thùc nghiÖm
trªn c¨n cø thÝ nghiÖm ®èi víi c¸c c¶ng cô thÓ. Nh÷ng ph¬ng tr×nh nh vËy cã
thÓ øng dông ®Ó x¸c ®Þnh trao ®æi níc ®èi víi c¸c c¶ng cã ®iÒu kiÖn t¬ng tù. Do
thÓ tÝch, V, cã thÓ ®îc thÓ hiÖn th«ng qua vËn tèc nh©n víi tiÕt diÖn vµ thêi gian,
ta sÏ chän c¨n bËc hai cña mËt ®é t¬ng ®èi nh©n víi ®é s©u vµ kÕt hîp vËn tèc vµ
tiÕt diÖn c¶ vµo, AE trong ph¬ng tr×nh ®ã. H»ng sè triÒu còng nh c¸c hÖ sè
kh¸c cã thÓ tæng hîp th«ng qua mét hÖ sè chung. C¸ch tiÕp cËn nµy ®îc ¸p dông
cho c¶ng Rotterdam. Sö dông kÕt qu¶ ®o ®¹c t¹i mét sè c¶ng lín t¹i ®©y (Botek,
Petroleumhaven I vµ II) ®· ®a tíi c«ng thøc sau:
(23.05)
V D GAE ' h
trong ®ã:
AE lµ tiÕt diÖn cöa vµo c¶ng tÝnh theo m2,
G lµ hÖ sè thùc nghiÖm phô thuéc vµo c¶ng,
h ®é s©u trung b×nh cña c¶ng, tÝnh b»ng m,
' lµ mËt ®é t¬ng ®èi ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
max min
' (23.06)
víi
min lµ mËt ®é cùc tiÓu trong s«ng
max lµ mËt ®é cùc ®¹i trong s«ng
lµ mËt ®é trung b×nh cho mét chu kú triÒu, vµ
lµ thÓ tÝch níc tæng céng trao ®æi do dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ chu kú
VD
triÒu.
153
- Ph¬ng ph¸p võa tr×nh bµy phô thuéc vµo c¸c c¶ng cã triÒu n»m däc s«ng.
CÇn nãi r»ng kÝch thíc vµ h×nh d¸ng c¸c c¶ng ®ang thiÕt kÕ kh«ng cã sù t¬ng
thÝch víi c¸c c¶ng ®· tån taÞ. Trong trêng hîp ®ã s¬ ®å võa ®a ra khã cã thÓ hç
trî ®îc gh× nhiÒu, do hÖ sè G hoµn toµn kh«ng x¸c ®Þnh.
Dßng mËt ®é cã thÓ cã vai trß quan träng nhÊt ®èi víi hiÖn tîng l¾ng ®äng
c¶ng dÉn ®Õn yªu cÇu cao ®èi víi n¹o vÐt. Do ®ã viÖc ®¸nh gi¸ ®îc dßng ch¶y mËt
®é cã tÝnh sinh tö ®èi víi c¸c nghiªn cøu kh¶ thi. Trong trêng hîp ®ã th× ngay c¶
nh÷ng ®¸nh gi¸ th« nhÊt còng cã thÓ cã Ých. C¸ch tiÕp cËn sau ®©y ®îc ®a ra
trong tµi liÖu v« danh cña Phßng thÝ nghiÖm Thuû lùc Delft (1960). §é chÝnh x¸c
t¬ng ®èi cña ph¬ng ph¸p cã thÓ vµo kho¶ng 50%.
C¸c t¸c gi¶ v« danh- thùc tÕ lµ Gersie vµ Bijker- ®· tiÕp cËn vÊn ®Ò th«ng qua
x¸c ®Þnh hÖ sè thÓ hiÖn tû sè gi÷a tæng thÓ tÝch níc trao ®æi vµ thÓ tÝch c¶ng.
C¨n cø vµo hai nguyªn nh©n cña hiÖn tîng, ngêi ta ®· t¸ch hÖ sè nµy thµnh
hai thµnh phÇn:
f D (23.07)
trong ®ã:
lµ tû sè gi÷a thÓ tÝch níc ®i vµo c¶ng trong mét chu kú triÒu vµ thÓ tÝch
c¶ng,
f lµ thµnh phÇn do tèc ®é d©ng ®Çy, vµ
D lµ thµnh phÇn do dßng mËt ®é.
f cã thÓ ®îc ®¸nh gi¸ b»ng c¸ch so s¸nh thÓ tÝch triÒu cña c¶ng víi thÓ
tÝch tæng céng cña c¶ng.
p h
f (23.08)
VH h
trong ®ã:
h lµ ®é s©u trung b×nh cña c¶ng,
VH lµ thÓ tÝch tæng céng cña c¶ng dùa trªn ®é s©u trung b×nh h ,
P lµ thÓ tÝch triÒu cña thuû vùc.
D kh«ng ph¶i kh«ng phô thuéc vµo qu¸ tr×nh lÊp ®Çy - xem môc 23.3 –
nhng phô thuéc vµo tèc ®é ®Çy.
V V T
D fD
(23.09)
D
2L
trong ®ã:
VD lµ vËn tèc dßng ch¶y mËt ®é,
Vf lµ tèc ®é lÊp ®Çy,
L lµ ®é dµi c¶ng, vµ
TD lµ kho¶ng thêi gian tån t¹i sù chªnh lÖch vÒ mËt ®é.
B©y giê mét sè vÊn ®Ò kh¸c l¹i xuÊt hiÖn, ®ã lµ Lµm thÕ nµo ®Ó sö dông tû sè
mËt ®é, , phôc vô tÝnh to¸n VD? X¸c ®Þnh TD nh thÕ nµo? HiÓu vµ x¸c ®Þnh thÕ
nµo gi¸ trÞ L ®èi víi mét c¶ng phøc t¹p?
154
- Chóng ta b¾t ®Çu tõ c©u hái cuèi cïng b»ng viÖc xem xÐt mét c¶ng cã h×nh
ch÷ nhËt víi tiÕt diÖn ngang nh nhau vµ tiÕt diÖn cöa vµo. §é dµi theo s¬ ®å
chÝnh b»ng kho¶ng c¸ch dµi nhÊt tõ cöa c¶ng ®Õn ®Çu cuèi c¶ng. Cã rÊt nhiÒu
kinh nghiÖm ®Ó tiÕn hµnh phÐp s¬ ®å ho¸ trªn ®©y.
TD lµ kho¶ng thêi gian tån t¹i dßng mËt ®é. Nã chØ liªn quan duy nhÊt ®Õn
yÕu tè mËt ®é qua ®êng cong mËt ®é-thêi gian vµ kh«ng nhÊt thiÕt liªn quan
trùc tiÕp ®Õn mùc níc triÒu. MÆt kh¸c TD cã thÓ kh¸c nhau ®èi víi thêi kú t¨ng
mËt ®é trong c¶ng vµ thêi kú gi¶m mËt ®é.
VÊn ®Ò khã nhÊt lµ lµm sao x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ VD. C¸ch tiÕp cËn sau ®©y
yªu cÇu:
a. TÝnh VD dùa trªn t¬ng øng c¸c cùc trÞ cña mËt ®é trªn s«ng ®îc
s¬ ®å ho¸ b»ng ph¬ng tr×nh 23.01.
b. Sö dông gi¸ trÞ VD võa thu ®îc ®Ó tÝnh D vµ .
c. NÕu nh < 1 th× gi¸ trÞ mËt ®é cùc ®¹i trong c¶ng sÏ nhá h¬n cùc
®¹i trong s«ng vµ gi¶ thiÕt chóng ta ®Ò ra bÞ ph¸ vì. Trong trêng hîp
®ã lÆp l¹i c¸c bíc a vµ b sö dông c¸c gi¸ trÞ míi cña lín h¬n gÊp
rìi so víi gi¸ trÞ ban ®Çu.
Trong ph¬ng tr×nh 23.09 gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña tèc ®é lÊp ®Çy cña dßng ch¶y
thêng kú ®îc lÊy trunbg b×nh theo thêi gian TD. CÇn nh¾c l¹i r»ng gi¸ trÞ tuyÖt
®èi ®· ®îc lÊy tríc khi tiÕn hµnh phÐp trung b×nh. Gi¸ trÞ cña Vf trong thÝ dô
nµy cÇn x¸c ®Þnh theo dao ®éng triÒu trong s«ng.
A dh
Vf H (23.10)
AE dt
trong ®ã:
AH lµ diÖn tÝch mÆt c¶ng,
AE lµ tiÕt diÖn cöa vµo.
§Õn ®©y ph¬ng tr×nh 23.09 kh«ng cho ta nh÷ng kÕt qu¶ ®Çy ®ñ. BÊt ®¼ng
thøc sau ®©y còng cÇn ®îc tho¶ m·n:
0 D 1 (23.11)
Nh vËy ¶nh hëng cña dßng mËt ®é kh«ng thÓ lµ ©m ®îc nhng nã cã thÓ
b»ng zero. Giíi h¹n trªn cña nã ®îc x¸c ®Þnh bëi ®êng cong s¬ ®å mËt ®é – thêi
gian.
Gi¸ trÞ cña tû sè nµy cã thÓ hiÖu chØnh theo c¸c tû lÖ gi÷a diÖn tÝch mÆt c¶ng
thùc so víi diÖn tÝch ®· ®îc s¬ ®å ho¸.
ThÓ tÝch níc ®i vµo c¶ng trong mét chu kú triÒu ®Çy ®ñ cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng
tæng c¸c thµnh phÇn.
Tèc ®é d©ng ®Çy c¶ng ®ãng gãp ®èi víi thÓ tÝch níc th«ng qua tÝch f víi
thÓ tÝch c¶ng. Nã chÝnh b»ng thÓ tÝch níc ®i ra khi triÒu xuèng. Trong thêi gian
khi mËt ®é níc s«ng cao th× mét lîng níc b»ng D lÇn thÓ tÝch c¶ng ®îc ch¶y
vµo c¶ng. Khi mËt ®é níc s«ng thÊp sÏ cã mét lîng níc b»ng D lÇn thÓ tÝch
c¶ng bÞ ch¶y ra khái c¶ng.
155
- C¶ hai kü thuËt tÝnh to¸n võa nªu trong phÇn nµy sÏ ®îc minh ho¹ trong
môc 23.7.
23.6 Nh÷ng ¶nh hëng kh¸c cña dßng ch¶y
Thµnh phÇn dßng ch¶y t¹i cöa c¶ng cã thÓ phøc t¹p h¬n so víi nh÷ng g× võa
m« t¶ trªn ®©y. Sù phøc t¹p nµy tån t¹i trong d¹ng xo¸y rèi xung quay mét trôc
®øng t¹i cöa c¶ng. Lîng níc trao ®æi gi÷a c¶ng vµ xo¸y còng nh gi÷a s«ng vµ
xo¸y sÏ lµm t¨ng lîng muèi còng nh lîng trÇm tÝch l¬ löng ®i vµo c¶ng.
Trong trêng hîp c¶ng nhá, dßng mËt ®é thêng cã thÓ mang toµn bé lîng
níc trao ®æi mét c¸ch nhanh chãng vµ sau ®ã lµm ngõng vËn chuyÓn trÇm tÝch
®i vµo c¶ng. MÆt kh¸c xo¸y sÏ tiÕp tôc qu¸ tr×nh trao ®æi trÇm tÝch víi níc s«ng
dÉn tíi viÖc lµm s¹ch c¶ng. Nguyªn nh©n nµy cã thÓ rÊt quan träng trong sè ba
nguyªn nh©n vËn chuyÓn trÇm tÝch vµo c¶ng.
C¸c xo¸y h×nh thµnh t¹i cöa c¸c c¶ng lín lµ mét ®iÒu hiÓn nhiªn. Tuy nhiªn
chóng cã xu thÕ suy yÕu bëi c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y kh¸c t¹i cöa c¶ng h¬n lµ
do dßng ch¶y s«ng. Nh vËy chóng Ýt g©y ¶nh hëng ®Õn dßng trÇm tÝch ®i vµo
c¶ng.
Mét thö nghiÖm ®îc tr×nh bµy trong c¸c phÇn tíi nh»m x¸c ®Þnh lîng bïn
c¸t mang vµo c¶ng. Tríc khi lµm viÖc ®ã, chóng ta xem xÐt c¸c ¶nh hëng cña
sù tån t¹i c¶ng lªn giao th«ng trªn s«ng.
Kh«ng khã kh¨n l¾m cã thÓ nhËn thÊy r»ng t¹i khu vùc gÇn cöa c¶ng, n¬i c¸c
xo¸y, c¸c dßng mËt ®é, dßng ch¶y s«ng vµ dßng ®Çy c¶ng lu«n t¸c ®éng víi nhau
lµm cho bøc tranh dßng ch¶y trë nªn phøc t¹p. ChØ cã c¸c thuyÒn vµ tµu nhá chØ
chÞu t¸c ®éng cña dßng ch¶y trªn mÆt. C¸c tµu lín do x©m nhËp ®Õn líp níc s©u
sÏ chÞu t¸c ®éng cña c¸c lùc kh¸c nhau. Bªn c¹nh ®ã hiÖn tîng níc chÕt ®· ®îc
m« t¶ ë c¸c phÇn tríc còng cã thÓ xuÊt hiÖn lµm cho c¸c thuû thñ ph¶i ®Ó ý ®Õn
khi ®i qua khu vùc nµy. Do sù ®a d¹ng vÒ t¸c ®éng lªn c¸c tµu thuyÒn kh¸c nhau
nªn khã cã thÓ tr×nh bµy ®Çy ®ñ vÒ chóng trong gi¸o tr×nh nµy. Chóng ta chØ cÇn
x¸c ®Þnh c¸c vÊn ®Ò cã thÓ xuÊt hiÖn ®èi víi kh¶ n¨ng chuyÓn ®éng cña tµu ®Ó
c¸c thuû thñ biÕt vµ xö lý khi cã nh÷ng biÕn ®æi cña c¶ng.
23.7 L¾ng ®äng trong c¶ng
C¸c qu¸ tr×nh l¾ng ®äng bïn t¬ng tù ®· ®îc m« t¶ ®èi víi cöa s«ng cã triÒu
trong ch¬ng tríc còng tån t¹i ®èi víi c¸c c¶ng l©n cËn. Sù biÕn ®æi cña ®é muèi
g©y nªn kÕt tña vµ dÉn ®Õn sù l¾ng ®éng nhanh cña c¸c vËt liÖu mÞn trong c¶ng
còng nh trong s«ng. H¬n n÷a qu¸ tr×nh l¾ng ®äng trong c¶ng xÈy ra m¹nh h¬n
do sù yªn tÜnh t¬ng ®èi cña níc t¹i khu vùc c¶ng. Tãm l¹i mäi qu¸ tr×nh g©y
nªn trao ®æi níc gi÷a c¶ng vµ s«ng ®Òu dÉn ®Õn viÖc cung cÊp trÇm tÝch cho
c¶ng.
Sù l¾ng ®äng bïn trong c¶ng cã thÓ tÝnh to¸n b»ng c¸ch nh©n thÓ tÝch cña
níc trao ®æi trong mét chu kú triÒu t¹i c¶ng víi hiÖu sè mËt ®é trÇm tÝch cña
níc ®i vµo vµ ®i ra. VÒ vai trß cña c¸c lo¹i dßng ch¶y kh¸c nhau sÏ ®îc xem xÐt
trong vÝ dô tiÕp theo.
156
- MËt ®é trÇm tÝch l¬ löng trung b×nh trong c¶ng n»m däc s«ng lµ 77 mg/lÝt
(t¬ng øng sè liÖu trong b¶ng 22.3). C¶ng cã chiÒu dµi 2000 mÐt vµ cã mÆt c¾t
ngang d¹ng nªm víi ®é dèc lµ 1:4. §é lín triÒu lµ 1,7 mÐt vµ ®é s©u cña c¶ng khi
níc kiÖt lµ 13,5 mÐt. Trªn h×nh 23.7 thÓ hiÖn cho ta thÊy s¬ ®å c¶ng ®ã víi bÒ
ngang ®¸y lµ 400 mÐt. Mét lÇn n÷a sö dông sè liÖu t¹i Rotterdam, s«ng cã ®é mÆn
cùc ®¹i lµ 8,06 %o vµ ®é mÆn cùc tiÓu lµ 2,47 %o. (b¶ng 22.1). NhiÖt ®é níc lµ
16ºC vµ tõ b¶ng 3.3 ta cã mËt ®é cùc ®¹i trªn s«ng lµ 105,18 kg/m3 vµ mËt ®é cùc
tiÓu lµ 1000,85 kg/m3. Nh vËy ta cã:
1005,18 1000,85
4,32 x10 3
' (23.12)
1003,02
§é s©u trung b×nh cña níc trong c¶ng lµ:
1
h 13,5 ( )(1,7) 14,35 m (23.13)
2
Tõ ®©y ta thu ®îc bÒ réng trªn lµ:
400 + (14,35)(8) =515 m (23.14)
TiÕt diÖn trung b×nh t¹i cöa c¶ng sÏ lµ:
AE = (1/2)(400 + 515) (14,35) = 6565 m2 (23.15)
157
- H×nh 23.7 S¬ ®å c¶ng trong thÝ dô
ThÓ tÝch triÒu, P, cña c¶ng lµ thÓ tÝch níc cung cÊp trong mét chu kú triÒu
b»ng dßng d©ng ®Çy:
P = (515)(2000)(1,7) = 1,75 x 106 m3 (23.16)
Cø mçi lÝt níc mang vµo cã 77 gam trÇm tÝch kh« ®i vµo c¶ng. Cã kh¶ n¨ng
kh«ng ph¶i tÊt c¶ lîng trÇm tÝch ®ã sÏ l¾ng xuèng v× thêi gian kh«ng ®ñ lín. MËt
®é níc ®i ra còng ®îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm t¬ng tù nh trong c¶ng.
Trong vÝ dô nµy cho r»ng níc ®i ra cã nång ®é trung b×nh lµ 10 mg/lÝt bïn kh«.
Nh vËy sÏ cã 67 mg/lÝt cßn ®îc gi÷ l¹i trong c¶ng.
Lîng trÇm tÝch ®îc vËn chuyÓn vµo c¶ng bëi dßng d©ng, do thµnh phÇn
dßng mËt ®é chiÕm u thÕ, dßng nµy chiÕm lÜnh líp díi cña c¶ng, sÏ lµ
Sf = (1,75 x 106) (67)(10-3) = 1,17 x 105 kg/ (1 chu kú
(23.17)
triÒu)
158
- ¶nh hëng cña dßng mËt ®é ®îc tÝnh to¸n th«ng qua sö dông c«ng thøc
23.05. ThÓ tÝch tæng céng cña níc trao ®æi do dßng ch¶y mËt ®é trong mét chu kú
triÒu sÏ lµ:
V D (800)(6565) ( 4,32 10 3 )(14,35) (23.18)
V D 1,31 105 kg/(1 chu kú triÒu) (23.19)
Ta ®· sö dông hÖ sè G = 8000 m1/2/ (1 chu kú triÒu).
Mét nöa trong sè lîng níc ®ã, 6,53 x 106 m3/(1 chu kú triÒu), sÏ ®i vµo c¶ng
trong líp s¸t ®¸y trong d¹ng lìi mÆn vµ mang theo lîng trÇm tÝch:
S D1 (6,53 10 6 )(67)(10 3 ) 4,38 10 5 kg/(1 chu kú triÒu) (23.20)
Mét nöa kh¸c cña trao ®æi níc do dßng ®i vµo trªn líp mÆt còng nh lìi
mÆn lïi ra. Th«ng thêng níc trªn mÆt cã nång ®é trÇm tÝch nhá h¬n c¸c líp
díi, chóng mang vµo c¶ng mét lîng trÇm tÝch kh«ng lín l¾m. §èi víi
Rotterdam, cã thÓ cho r»ng dßng ch¶y mÆt chØ mang kho¶ng 20% so víi lîng
trÇm tÝch do c¸c dßng ch¶y kh¸c mang tíi. MÆt kh¸c lîng trÇm tÝch nµy còng
mÞn h¬n c¸c lo¹i trÇm tÝch kh¸c ®i vµo c¶ng, chóng sÏ bÞ l¾ng ®éng chËm h¬n. Ta
cã thÓ cho r»ng 10 mg/lÝt sÏ ®i ra khái c¶ng. Tõ c¸c gi¶ thiÕt ®ã ta cã:
S D2 (6,53 10 6 )(0,2)(770 10)(10 3 ) (23.21)
S D2 3,53 10 4 kg/(1 chu kú triÒu) (23.22)
HiÖn tîng l¾ng ®äng trÇm tÝch ®îc so s¸nh trong b¶ng 23.3. Chóng ta thÊy
r»ng h¬n 80% lîng bïn l¾ng ®äng lµ do dßng mËt ®é.
B¶ng 23.3 Tæng hîp l¾ng ®äng trÇm tÝch trong c¶ng
Thµnh phÇn Lîng trÇm tÝch PhÇn tr¨m so víi tæng
(kg/1 chu kú triÒu)
1,17 x 105
Dßng d©ng 19,8
4,18 x 105
Dßng muèi vµo 74,2
3,53 x 105
Dßng muèi ra 6,0
4,73 x 105
Tæng dßng mËt ®é 80,2
5,90 x 105
Tæng céng 100
Mét vÊn ®Ò thùc tiÔn ®Æt ra liªn quan tíi chÕ ®é khai th¸c c¶ng. §ã lµ: trong
mét n¨m c¶ng sÏ bÞ c¹n ®i bao nhiªu mÐt? §iÒu nµy cã thÓ tr¶ lêi ®îc nÕu nh ta
biÕt ®îc mËt ®é kh« cña trÇm tÝch vµ mËt ®é trÇm tÝch in situ. Trong thùc tÕ cã
thÓ cho c¸c ®¹i lîng ®ã nh÷ng gi¸ trÞ t¬ng øng sau: 2650 kg/m3 vµ 1200 kg/m3.
Nh vËy, nÕu ký hiÖu VV lµ khèi lîng níc trong mét mÐt khèi trÇm tÝch th×:
1200 = (2650)(1-VV ) + (1000)(VV ) (23.23)
tõ ®ã ta cã VV =0,88. Nh vËy mçi mÐt khèi trÇm tÝch chøa ®ùng
(1- 0,88)(2650) = 318 kg (23.24)
159
- trÇm tÝch kh«. Vµ 5,9.105 kg trÇm tÝch kh« chiÕm mét thÓ tÝch:
5,9 105
1855 m3 (23.25)
318
Tæng thÓ tÝch trÇm tÝch nµy ®îc tÝch tô trong mét chu kú triÒu. Trong mét
n¨m ta cã:
(365,25)(24)
706 (23.26)
12,42
chu kú triÒu. Nh vËy lîng trÇm tÝch tæng céng tÝch tô trong c¶ng sÏ lµ:
(1885)(706) = 1,31.106 m3/n¨m (23.27)
Lîng trÇm tÝch nµy sÏ ph©n bæ trªn ®¸y c¶ng mét líp cã ®é dµy:
1,31 10 6
1,64 m (23.28)
( 2000)(400)
§iÒu nµy cho thÊy r»ng sÏ kh«ng kinh tÕ nÕu chØ n¹o vÐt mét líp Ýt h¬n 2,5
mÐt. V× trong trêng hîp ®ã ta cÇn tiÕn hµnh n¹o vÐt theo chu kú 1,5 n¨m.
H×nh cuèi cïng nµy cho ta thÊy vai trß ®Æc biÖt cña dßng ch¶y mËt ®é. NÕu
nh cã thÓ lo¹i trõ dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng, chu kú n¹o vÐt b©y giê cã thÓ
kÐo dµi lªn 5 lÇn (theo b¶ng 23.3) hay kho¶ng 7,5 n¨m. HiÓn nhiªn sÏ thu ®îc
hiÖu qu¶ kinh tÕ lín lao.
§Ó kiÓm tra, nh÷ng tÝnh to¸n võa tiÕn hµnh cã thÓ lÆp l¹i theo híng thø 2
®· ®îc tr×nh bµy trong môc 23.5.
HÖ sè f cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc 23.08:
1,75 10 6
f 0,133 (23.29)
(6565)(2000)
§Ó tÝnh D ta cÇn s¬ ®å ho¸ ®êng biÕn ®æi ®é muèi trong s«ng. Chóng ta
thö sö dông s¬ ®å trªn h×nh 23.3 ®èi víi ®é muèi s«ng cho S = 2,5 %o tõ t = 0 ®Õn
t = 3 giê vµ tõ t = 10 ®Õn t = 12,4 giê. Tõ t = 4,5 ®Õn t = 7,5 giê, S ®îc lÊy b»ng
7,5 %o. Theo ®ã ta cã TD = 3 giê ®Ó lµm t¨ng ®é muèi c¶ng vµ TD = 5,4 giê ®Ó lµm
gi¶m ®é muèi. (Chóng ta cho r»ng kh«ng cã ®iÒu gh× kh¸c xÈy ra trong kho¶ng
thêi gian cßn l¹i cña chu kú triªï). S¬ ®å diÔn biÕn ®ã ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh
23.8.
H×nh 23.8 S¬ ®å biÕn tr×nh ®é muèi
160
- V× chóng ta kh«ng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao cho tÝnh to¸n, nªn cã thÓ tÝnh VD
dùa trªn c¬ së ph¬ng tr×nh 3.22. Nh vËy:
0,75(7,5 2,5)
3,74.10 3
(23.30)
1000 (0,75 2,5)
Ta cã thÓ rót ra gi¸ trÞ VD tõ ph¬ng tr×nh 23.01 víi hÖ sè t¬ng øng:
V D 0,35 (3,74.10 3 )(9,81)(14,35) (23.31)
m/s
V D 0,254 (23.32)
cã thÓ tÝnh trªn c¬ së sö dông sè liÖu tõ b¶ng 20.1.
Vf
Kho¶ng thêi gian t
h
(h) (h)
(m)
0–3 1,21 3
10 – 12,4 0,22 2,4
4,5 – 7,5 0,55 3
§ång thêi, tõ h×nh 23.7 diÖn tÝch cña c¶ng sÏ lµ:
AH = (2000)(515) = 10,3 x 105 m2 (23.33)
vµ
AE = 6565 m2 (23.34)
Nh vËy, sö dông 23.10 ®èi víi mËt ®é t¨ng:
10,3 105 1,43
41,5 m/h
Vf (23.35)
6565 5,4
2
m/s
V f 1,15 10 (23.36)
C¶ hai gi¸ trÞ cña D b©y giê cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc 23.09, trong ®ã lÊy
L = 2000 m. §èi víi mËt ®é t¨ng:
(0,254 8 10 3 )(3)(3600)
D 0,664 (23.37)
(2)( 2000)
vµ ®èi víi pha mËt ®é gi¶m:
(0,254 1,15 10 2 )(3)(3600)
D 1,179 (23.38)
( 2)( 2000)
V× mét gi¸ trÞ cña D nhá h¬n 1, gi¶ thiÕt ban ®Çu cña chóng ta cho r»ng cã
sù trao ®æi toµn bé theo hai híng (dÉn tíi hiÖu mËt ®é tíi h¹n nªu trªn) lµ kh«ng
tho¶ m·n. Theo yªu cÇu ®Æt ra trong môc 23.5 chóng ta cã thÓ tÝnh l¹i VD vµ
D víi gi¸ trÞ delta gi¶m. NÕu gi¶m delta 50% ta sÏ thu ®îc:
161
- 3
(23.39)
V D 0,35 (1,87 10 )(9,81)(14,35)
V D 0,180 m/s (23.40)
Do gi¸ trÞ Vf vÉn gi÷ nguyªn, chóng ta cã thÓ tiÕn hµnh tÝnh trùc tiÕp th«ng
qua D .
§èi víi trêng hîp ®é muèi t¨ng:
(0,180 8 10 3 )(3)(3600)
D 0,464 (23.41)
( 2)(2000)
vµ khi ®é muèi gi¶m:
(0,180 1,15 10 2 )(5,4)(3600)
D 0,819 (23.42)
(2)( 2000)
§iÒu nµy cã vÎ hîp lý.
Tæng thÓ tÝch c¶ng, VH, ®îc tÝnh nh sau:
VH = (6565)(2000) = 1,31.107 m3 (23.43)
Sö dông c¸c nång ®é bïn c¸t nh ë phÇn trªn, dßng bïn c¸t ®îc mang vµo
c¶ng bëi dßng ch¶y d©ng sÏ lµ:
Sf = (0,133)(1,31 x 107 )(67)(10-3 ) = 1,17.105 kg/( 1 chu kú triÒu) (23.44)
Dßng ch¶y mËt ®é trong thêi kú t¨ng ®é muèi sÏ lµ:
S D1 (0,464)(1,31.10 7 ) (67)(10 3 ) 4,07.10 5 kg/( 1 chu kú triÒu) (23.45)
vµ ®èi víi trêng hîp ®é muèi gi¶m, sö dông mËt ®é thÊp gièng nh trong thÝ
dô tríc:
S D2 (0,819)(1,31 107 )(0,2)(77) 10(10 3 ) (23.46)
S D2 5,79.10 4 kg/( 1 chu kú triÒu) (2.47)
C¸c gi¸ trÞ nµy ®îc dÉn ra ®Ó so s¸nh trong b¶ng 23.4.
VÊn ®Ò cßn l¹i lµ x¸c ®Þnh lîng l¾ng ®äng, do qu¸ tr×nh tÝnh to¸n hoµn toµn
t¬ng tù nh phÇn trªn nªn chóng t«i kh«ng lÆp l¹i n÷a.
Sù thèng nhÊt t¬ng ®èi cña c¸c kÕt qu¶ chØ mang tÝnh may m¾n h¬n lµ møc
®é chÝnh x¸c cña ph¬ng ph¸p tÝnh.
B¶ng 23.4 Tæng hîp l¾ng ®äng bïn trong c¶ng
Thµnh phÇn Khèi lîng Tû lÖ phÇn tr¨m
(kg/(1 chu kú triÒu))
1,17 . 105
Dßng ch¶y d©ng 20,1
4,07. 105
Dßng muèi vµo 69,9
5,79. 104
Dßng muèi ra 10,0
4,65. 105
Tæng dßng mËt ®é 79,9
5,82 . 105
Tæng chung 100,0
162
- Nh÷ng ph¬ng ph¸p nh»m gi¶m hoÆc lo¹i trõ ¶nh hëng cña dßng mËt ®é
trong c¶ng sÏ ®îc tr×nh bµy trong phÇn tiÕp theo.
23.8 C¸c ph¬ng ph¸p kh¾c phôc dßng ch¶y mËt ®é trong
c¶ng
V× kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i cho dßng ch¶y ®i qua cöa c¶ng cho nªn cã nhiÒu gi¶i
ph¸p kü thuËt ®îc ®a ra nh»m gi¶m ¶nh hëng cña dßng ch¶y mËt ®é.
Mét trong nh÷ng ph¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt ®Ó gi¶m sù trao ®æi níc cña
dßng mËt ®é t¹i mét c¶ng nhÊt ®Þnh ®ã lµ viÖc lµm nhá cöa ra vµo c¶ng. Nh ®îc
chØ ra trong c«ng thøc 23.05, thÓ tÝch níc trao ®æi tû lÖ trùc tiÕp víi tiÕt diÖn ra
vµo c¶ng, AE. Nh vËy lµm gi¶m bÒ réng cöa sÏ gi¶m trùc tiÕp thÓ tÝch níc trao
®æi. Trong thùc tÕ, c¸ch lµm nh vËy kh«ng ph¶i lóc nµo còng cã hiÖu qu¶. Dßng
ch¶y mËt ®é ®i vµo c¶ng sÏ ph©n t¸n theo hai phÝa ngang trªn toµn bÒ réng c¶ng;
nã sÏ cã xu thÕ lµm t¨ng lùc t¸c ®éng do t¨ng ®é dèc cña mÆt ph©n c¸ch gi÷a hai
khèi níc. Dßng mËt ®é sÏ ch¶y m¹nh h¬n so víi gi¸ trÞ mong muèn. Tuy nhiªn
¶nh hëng nµy rÊt khã ®¸nh gi¸.
Mét kü thuËt kh¸c ®ã lµ dùng mét lo¹t c¸c c¸nh cöa trªn vïng cöa ra vµo
c¶ng. Mùc c¶ng sÏ ®îc gi÷ nguyªn v× dßng d©ng ®Çy ®· ®îc lo¹i trõ. Mùc níc
trong c¶ng ®îc gi÷ nguyªn sÏ cã ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh lu th«ng hµng ho¸
trong c¶ng. VËy trao ®æi níc cã dÉn tíi dßng ch¶y mËt ®é kh«ng? §iÒu nµy hoµn
toµn kh«ng. NÕu nh c¸c cöa chØ më mét lÇn trong mét chu kú triÒu vµ vµo cïng
mét thêi ®iÓm khi c¸c mùc níc nh nhau, nh vËy mËt ®é trong c¶ng còng gi÷
nguyªn nh mËt ®é s«ng vµ kh«ng cßn vÊn ®Ò g× ®¸ng lo c¶. Tuy nhiªn viÖc chØ
më cöa mét lÇn trong mét chu kú triÒu hoµn toµn kh«ng chÊp nhËn ®îc, v× ph¶i
b¾t c¸c tµu thuyÒn chê ®îi rÊt l©u ®Ó ra vµo c¶ng.
§iÒu g× sÏ xÈy ra nÕu nh më cöa hai lÇn trong mét chu kú triÒu, mét lÇn khi
níc lªn vµ mét lÇn khi níc xuèng, víi mùc níc c©n b»ng? Trong trêng hîp
nµy sÏ kh«ng cã dßng ch¶y d©ng ®Çy, song kh«ng cã gh× ®¶m b¶o lµ ®é muèi trªn
s«ng ®îc gi÷ nguyªn trong mäi lóc. Trong thùc tÕ ®iÒu nµy kh«ng thÓ cã cho nªn
dßng ch¶y mËt ®é vÉn xuÊt hiÖn trong thêi kú më cöa. Nh vËy gi¶i ph¸p nµy cã ý
nghÜa rÊt Ýt, ngo¹i trõ khi biÕn ®æi mùc triÒu rÊt cao cã thÓ gióp tµu thuyÒn ®i ra
vµo dÔ dµng h¬n.
NÕu nh c¸c bé cöa ®îc thay b»ng ©u chuyÓn tµu, trong trêng hîp nµy tµu
thuyÒn cã thÓ ra vµo bÊt cø lóc nµo kh«ng phô thuéc vµo dao ®éng mùc níc. Tuy
nhiªn khi sö dông ©u chuyÓn tµu còng sÏ cã trao ®æi níc. Song do thÓ tÝch c¸c ©u
tµu kh«ng lín l¾m nªn qu¸ tr×nh xÈy ra t¬ng ®èi nhanh, vÝ dô ®èi víi ©u tµu
Ijmuinden th× mçi lÇn chuyÓn tµu chØ diÔn ra trong vßng 27 phót. T¹i ©u tµu nµy
ngêi ta sö dông mét thiÕt bÞ nh»m gi÷ c¸c níc muèi x©m nhËp l¹i vµ sau ®ã tr¶
chóng vÒ s«ng. C¸c thiÕt bÞ ®Æc biÖt nµy bao gåm mét hÇm s©u díi gÇm ©u nèi
liÒn víi l¹ch s©u ra cöa. Khi níc muèi ®i vµo qua cöa trong cña ©u chóng sÏ ch¶y
xuèng hÇm. Sau ®ã vµo thêi kú triÒu thÊp lîng níc nµy ®îc th¶i ra theo l¹ch.
163
nguon tai.lieu . vn
