1. Trang Chủ
  2. Địa Lý
  3. Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhập môn về công trình bờ - Phần 9

Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhập môn về công trình bờ - Phần 9

Ô nhiễm J. de Nekker, W.W. Massie 24.1 Định nghĩa A.F. Spilhaus đã định nghĩa ô nhiễm là “bất cứ điều gì động hay tĩnh mà nếu vượt quá đó sẽ làm cho chất lượng sống bị suy giảm”. Định nghĩa này chỉ mang tính đại cương; bởi vì theo đó sự tăng dân số quá mức cũng được xem như một vấn đề ô nhiễm. Từ quan trọng nhất trong định nghĩa này chính là vượt quá. Chúng ta thường hay quên rằng có rất nhiều chất ô nhiễm được xuất hiện và lan truyền thông các quá trình... 24 ¤ nhiÔm J. de Nekker, W.W. Massie 2

Thể loại Tài liệu miễn phí Địa Lý

Số trang 24

Ngày tạo 8/29/2018 11:35:09 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.14 M

Tên tệp

Tải Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhậ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. 24 ¤ nhiÔm J. de Nekker, W.W. Massie 24.1 §Þnh nghÜa A.F. Spilhaus ®· ®Þnh nghÜa « nhiÔm lµ “bÊt cø ®iÒu g× ®éng hay tÜnh mµ nÕu v­ît qu¸ ®ã sÏ lµm cho chÊt l­îng sèng bÞ suy gi¶m”. §Þnh nghÜa nµy chØ mang tÝnh ®¹i c­¬ng; bëi v× theo ®ã sù t¨ng d©n sè qu¸ møc còng ®­îc xem nh­ mét vÊn ®Ò « nhiÔm. Tõ quan träng nhÊt trong ®Þnh nghÜa nµy chÝnh lµ v­ît qu¸. Chóng ta th­êng hay quªn r»ng cã rÊt nhiÒu chÊt « nhiÔm ®­îc xuÊt hiÖn vµ lan truyÒn th«ng c¸c qu¸ tr×nh tù nhiªn vµ c¶ con ng­êi. Mét ®Þnh nghÜa cô thÓ h¬n ®­îc ®­a ra trong b¸o c¸o tr×nh Chñ tÞch Quèc Héi Hoa Kú do Uû ban Quèc Gia vÒ n­íc so¹n th¶o th¸ng 6 n¨m 1973: “N­íc bÞ « nhiÔm nÕu nh­ kh«ng ®¶m b¶o chÊt l­îng cao cho ®¸p øng yªu cÇu sö dông bÒn v÷ng mµ con ng­êi cÇn hiÖn t¹i còng nh­ t­¬ng lai”. §Þnh nghÜa nµy liªn quan tíi sö dông trªn quan ®iÓm chÊt l­îng n­íc ®­îc xem lµ tèt nÕu nã ®¸p øng c¸c môc ®Ých kh¸c nhau. §ã còng lµ môc ®Ých cña ch­¬ng nµy nh»m v¹ch ra mét sè vÊn ®Ò vÒ « nhiÔm biÓn. Hy väng sÏ tr¸nh ®­îc mét sè bµn c·i ngoµi ph¹m vi cña vÊn ®Ò. Møc ®é cña vÊn ®Ò cã thÓ c¨n cø vµo vÝ dô hai bµi b¸o xuÊt hiÖn trªn t¹p chÝ: Civil Engineering cña Gould (1973) vµ Thomas (1974). Cã thÓ c¸c ý kiÕn hiÖn nay hoÆc tõ c¸c nguån kh¸c sÏ tr¸i ng­îc nhau. 24.2 C¸c chÊt « nhiÔm C¸c chÊt lµm cho biÓn « nhiÔm cã thÓ ®­îc tËp hîp theo mét sè nhãm. §ã lµ: chÊt th¶i d©n dông, dÇu khÝ, c¸c hydrocacbon halogen, c¸c chÊt h÷u c¬ kh¸c, kim lo¹i nÆng, nhiÖt, vµ c¸c chÊt phãng x¹. Nh÷ng liÖt kª chi tiÕt ®­îc tr×nh bµy sau ®©y. (C¸c vËt liÖu do n¹o vÐt ®· ®­îc tr×nh bµy riªng trong ch­¬ng 7). C¸c chÊt th¶i tõ con ng­êi ®­îc quan t©m nhiÒu nhÊt bëi v× nã dÉn ®Õn nh÷ng hËu qu¶ trùc quan v× con ng­êi kh«ng thÝch ®­îc thÊy hay ®­îc ngöi ph¶i c¸c mïi khã chÞu. MÆt kh¸c, lo¹i chÊt th¶i nµy lµ c¸c s¶n phÈm tù nhiªn kh«ng chØ tõ con ng­êi mµ cßn tõ c¸c sinh vËt trong biÓn. S¸u triÖu tÊn c¸ tráng t¹i bê biÓn California (Hoa Kú) cã thÓ ®­a ra mét l­îng th¶i lín h¬n tõ 90 triÖu ng­êi (Bascom, 1974). Cã hai vÊn ®Ò quan träng liªn quan tíi lo¹i chÊt th¶i nµy ®ã lµ c¸c chÊt th¶i cã thÓ tiªu thô « xy tõ n­íc vµ chøa nhiÒu vi khuÈn. Yªu cÇu « xy cã thÓ nhá h¬n møc « xy hoµ tan cÇn thiÕt ®èi víi c¸c sinh vËt biÓn. Trong khi c¸c vi khuÈn bÞ chÕt ngay sau tiÕp xóc víi n­íc biÓn (trong vßng Ýt giê), kh«ng thÓ hoµn toµn ch¾c r»ng ®iÒu ®ã sÏ xÈy ra ®èi víi tÊt c¸c c¸c loµi vi khuÈn, ®iÒu ®ã cho thÊy vÉn cã nguy c¬ lan truyÒn. 166
  2. C¸c s¶n phÈm dÇu vµ khÝ lµ nh÷ng chÊt « nhiÔm cã nhiÒu ®iÓm tranh c·i. C¸c ph¶n øng cña céng ®ång ®èi víi c¸c vÖt dÇu loang th­êng rÊt gay g¾t. Tµu thuyÒn ®i l¹i kh«ng ph¶i lµ nguyªn nh©n duy nhÊt t¹o nªn « nhiÔm dÇu. Mét l­îng dÇu khã x¸c ®Þnh ®­îc ®i vµo ®¹i d­¬ng theo con ®­êng tù nhiªn. Mét b¸o c¸o cña ChÝnh quyÒn bang Connecticut (Hoa Kú) cho r»ng gÇn hai phÇn ba l­îng dÇu mµ con ng­êi ®­a ra ®¹i d­¬ng l¹i tõ c¸c nhiªn liÖu « t« vµ c¸c ®éng c¬ m¸y mãc kh¸c. L­îng dÇu nµy kh«ng g©y ra vÊn ®Ò g× lín v× tû lÖ rÊt nhá nªn dÔ dµng ph©n t¸n vµ ph©n huû mét c¸ch tù nhiªn. ¤ nhiÔm dÇu tõ c¸c vÖt dÇu loang th­êng mang tÝnh côc bé vµ t¹m thêi. C¸c hËu qu¶ sinh häc vµ thÈm mü cã thÓ rÊt lín, song tr¹ng th¸i æn ®Þnh cã thÓ tù t¸i sinh kh«ng cÇn con ng­êi can thiÖp sau mét sè n¨m nhÊt ®Þnh. §iÒu nµy sÏ kh«ng ®óng ®èi víi c¸c lo¹i « nhiÔm sau ®©y. C¸c hydrocacbon halogen lµ thµnh phÇn cña c¸c thuèc b¶o vÖ thùc vËt h÷u c¬. Trong khi mét sè Ýt c¸c ho¸ chÊt ®ã, vÝ dô TEPP nhanh chãng mÊt c¸c ®éc tÝnh, th× c¸c ho¸ chÊt kh¸c nh­ DDT d­êng kh­ kh«ng bÞ ph©n huû trong tù nhiªn. Qu¸ tr×nh tÝch tô c¸c ®éc chÊt trong mét sè loµi sinh vËt biÓn lµ ®iÒu ®· ®­îc kh¼ng ®Þnh. Do kh«ng bÞ ph©n huû, nªn viÖc sö dông c¸c lo¹i chÊt nµy cÇn ®­îc ®Æt d­íi sù kiÓm tra chÆt chÏ. C¸c hiÖu øng kh«ng mong ®îi cña viÖc ®æ c¸c chÊt h÷u c¬ vµo mét sè thuû vùc nhÊt ®Þnh nh­ c¸c ao hå ®· ®­îc nhiÒu ng­êi nãi ®Õn. Tuy nhiªn nh÷ng t¸c ®éng cña c¸c chÊt h÷u c¬ ®èi víi biÓn l¹i cã chiÒu ng­îc l¹i. Theo Isaacs th× ®©y lµ mét ®iÒu kú l¹ cña ®¹i ®­¬ng ®­îc thÓ hiÖn th«ng qua c¸c thùc vËt trong n­íc. Víi viÖc ®æ c¸c chÊt dinh d­ìng ra bê biÓn, chóng ®­îc c¸c sinh vËt biÓn hÊp thô vµ trë thµnh thøc ¨n cña c¸. ViÖc bæ sung nh©n t¹o l­îng dinh d­ìng nµy cã thÓ so s¸nh nh­ ph¶n øng cña c¸c vïng n­íc tråi ®· t¹o nªn sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp ®¸nh b¾t h¶i s¶n trªn mét sè vïng cña thÕ giíi (vÝ dô NhËt b¶n). Do l­îng « xy sÏ bÞ gi¶m do qu¸ tr×nh ph©n huû sinh häc cña c¸c chÊt dinh d­ìng nªn viÖc ®æ c¸c chÊt dinh d­ìng cÇn ®­îc qu¶n lý sao cho møc « xy hoµ tan kh«ng ®­îc thÊp h¬n møc chÞu ®ùng cña c¸. C¸c kim lo¹i nÆng nh­ ®ång, ch× lu«n tån t¹i tù nhiªn trong n­íc biÓn vµ trÇm tÝch ®¸y. Nång ®é thÊp cña mét sè chÊt ®ã sÏ cã lîi vµ cã thÓ cßn kÝch thÝch tèt ®èi víi mét sè sinh vËt. VÝ dô ®ång lµ nguyªn tè dinh d­ìng c¬ b¶n cña c¸c lo¹i cua. Nång ®é c¸c kim lo¹i nÆng trong trÇm tÝch ®¸y cã thÓ cao h¬n so víi trong n­íc (b¶ng 24.1). C¸c kim lo¹i nÆng th«ng qua ion ho¸ víi c¸c phÇn tö trÇm tÝch ®¸y cã xu thÕ hoµ tan trong n­íc biÓn nh­ nh÷ng thµnh ph©nf ion cña n­íc vµ lµm biÕn ®æi thµnh phÇn lý ho¸ cña c¸c phÇn tö trÇm tÝch – xem môc 7 cña ch­¬ng 22. B¶ng 24.1 cho ta so s¸nh gi÷a nång ®é kim lo¹i nÆng trong trÇm tÝch vµ trong n­íc. C¸c kim lo¹i nÆng cã thÓ ®­îc ®­a vµo ®¹i d­¬ng th«ng qua khÝ quyÓn. VÝ dô, khi ch¸y rõng, mét l­îng lín « xÝt kim lo¹i ®­îc ®­a vµo khÝ quyÓn vµ sau ®ã bÞ mang ®i vµ r¬i xuèng trªn kh¾p thÕ giíi. T­¬ng tù nh­ sù tÝch luü c¸c ®éc tè tõ thuèc b¶o vÖ thùc vËt, ¶nh h­ëng cña kim lo¹i nÆng còng cã tÝnh tÝch luü. Do ®ã viÖc th¶i c¸c kim lo¹i nÆng vµo biÓn cÇn ®­îc tr¸nh. Mét vÝ dô vÒ sù tÝch luü do t¸c ®éng cña con ng­êi ®­îc thÓ hiÖn 167
  3. trong h×nh 24.1, trªn ®ã cho ta nång ®é ch× cña líp trÇm tÝch trªn cña ®¸y ®¹i d­¬ng gÇn Long Beach, California (Hoa Kú). Sù gia t¨ng nhanh cña mËt ®é trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y lµ do nguyªn nh©n khÝ quyÓn xuÊt ph¸t tõ c¸c chÊt th¶i « t«. C¸c nguån th¶i nhiÖt cã thÓ Êm h¬n (tõ n­íc lµm l¹nh c¸c nhµ m¸y ®iÖn) hoÆc l¹nh h¬n (chuyÓn khÝ ho¸ láng) so víi n­ãc xung quanh. PhÇn lín sinh vËt biÓn cã thÓ thÝch øng ®­îc víi sù biÕn ®æi nhiÖt xung quanh c¸c nguån ®ã, nh­ng th­êng vÉn cã hiÖn t­îng chÕt do c¬ häc hay do sù thay ®æi ®ét ngét cña nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. C¸c nguån nhiÖt ®æ vµo ®¹i d­¬ng chØ cã ý nghÜa côc bé ®èi víi sinh vËt biÓn. Chóng cã thÓ kÕt hîp tèt cïng víi th¶i c¸c chÊt dinh d­ìng lµm kÝch thÝch sinh vËt t¨ng tr­ëng phôc vô ®êi sèng con ng­êi. B¶ng 24.1 Nång ®é cña c¸c kim lo¹i nÆng trong n­íc biÓn vµ trÇm tÝch Nguyªn tè Nång ®é b»ng phÇn triÖu t¹i c¸c ®Þa ®iÓm Trung b×nh California Europort Tõ Botlek Waalhaven S«ng n­íc biÓn líp 10 cm Rhine ®Õn ®Õn Eehaven Rijnhaven Bïn Bïn Bïn Bïn -4 Cadmium 1 x 10 0,3 2,7 19 36 45 -4 Chromium 3,5x 10 42 185 435 870 1240 -4 Cobalt 4x 10 7 -3 §ång 3x 10 16 55 250 450 600 3x 10-5 Ch× 8 96 304 545 800 -3 Mangan 1,8x 10 290 -4 Thuû ng©n 2x 10 0,04 -3 Niken 6,6x 10 13 -4 B¹c 3x 10 1 KÏm 0,01 32 350 1300 2150 2900 Nguån sè liÖu: Bascom (1974) vµ de Nekker & In’t Veld (1975) 1972 N¨m l¾ng ®äng: 1960 1940 1900 1800 H×nh 24.1. Nång ®é ch× trong trÇm tÝch theo Bascom (1974) 168
  4. C¸c chÊt th¶i phãng x¹ lµ lo¹i « nhiÔm thø 7. Bëi v× cÊu t¹o cña n­íc cã kh¶ n¨ng liªn kÕt ®èi víi c¸c chÊt phãng x¹, cho nªn c¸c nguån th¶i nµy rÊt dÔ bÞ liªn kÕt. Nguy hiÓm trùc tiÕp ®èi víi c¸c sinh vËt biÓn kh«ng lín so víi con ng­êi v× sinh vËt biÓn cã thÓ chÞu ®ùng mét l­îng phãng x¹ lín tr­íc khi bÞ tiªu diÖt – van Staveren (1974). Nh­ vËy cã thÓ thÊy r»ng ®iÒu nµy trë nªn nguy hiÓm v× con ng­êi cã thÓ bÞ mét l­îng phãng x¹ ®éc h¹i g©y chÕt ng­êi tõ nh÷ng con c¸ khoÎ m¹nh. 24.3 C¸c biÖn ph¸p kiÓm tra C¸c biÖn ph¸p chung nhÊt ®ã lµ c¸c h×nh ph¹t hîp ph¸p ®èi víi nh÷ng ng­êi g©y « nhiÔm. Starbird (1972) m« t¶ nh÷ng kh¶ n¨ng thµnh c«ng ®èi víi s«ng. Khi s«ng ch¶y qua biªn giíi c¸c n­íc, th× vÊn ®Ò lµm s¹ch chØ cã thÓ tiÕn hµnh do hîp t¸c cña tÊt c¶ c¸c n­íc liªn quan. C¸c biÖn ph¸p lµm s¹ch n­íc s«ng Rhine lµ mét vÝ dô thµnh c«ng, n­íc Anh còng ®¹t ®­îc nhiÒu kÕt qu¶ tèt ®èi víi song Thames. Tuy nhiªn c¸c giíi h¹n ph¸p quy còng cÇn s¸t thùc tÕ. C¸c møc gi¶m « nhiÔm cã thÓ ®¹t ®­¬c vµ hiÖn thùc nÕu so s¸nh chóng víi c¸c tiªu chuÈn kh¸c. Bascom (1974) ®· ph©n tÝch mét vÝ dô vÒ sù kh«ng thµnh c«ng cña c¸c giíi h¹n kh«ng thùc tÕ. T¹i Los Angeles (Hoa Kú) møc “« nhiÔm” cña th¹ch tÝn vµ ®ång trong n­íc ¨n thµnh phè cao h¬n møc cho phÐp ®æ vµo biÓn. §ã lµ mét thÝ dô vÒ giíi h¹n qu¸ cao ®Õn møc kh«ng t­ëng. Mét vÝ dô hµi h­íc kh¸c, ®ã lµ c¸c cuéc ®ua thuyÒn t¹i c©u l¹c bé yacht ë Hoa Kú vµo ®Çu nh÷ng n¨m 1970, khi c¸c bé luËt chèng « nhiÔm qu¸ chÆt ®Õn møc c¸c yªu cÇu ®èi víi t· lãt còng ¸p dông ®èi víi h¶i ©u! 24.4 §Ò xuÊt hÖ thèng thu gãp Nh­ vËy cã thÓ h×nh dung r»ng ®¹i d­¬ng cã thÓ trë thµnh b·i ®æ lý t­ëng cho mét sè lo¹i r¸c th¶i. Tr­íc hÕt ®ã lµ nhiÖt vµ c¸c chÊt dinh d­ìng cã thÓ ®æ vµo ®¹i d­¬ng lµm t¨ng s¶n l­îng thùc phÈm th«ng qua nu«i h¶i s¶n. Nh÷ng chÊt th¶i nµo ®ã còng cã thÓ ®æ ra biÓn song b»ng c¸c c¸ch kh¸c. Mét sè ng­êi ®Ò xuÊt ®æ mét sè c¸c chÊt th¶i xuèng phÇn s©u cña biÓn. C¸c hÖ qu¶ cña c¸c biÖn ph¸p nµy ®· ®­îc nghiªn cøu kh¸ kü; nh­ nghiªn cøu cña Jannasch vµ Wiersen, t¹p chÝ Scientific American (1973) ®· chØ ra mét sè hÖ qu¶ kh«ng mong muèn. C¸c qu¸ tr×nh ph©n huû sinh ho¸ cã thÓ bÞ chËm l¹i do ¸p suÊt cao. Nh­ vËy c¸c qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ tù nhiªn gÇn nh­ bÞ ngõng trÖ t¹i c¸c líp n­íc s©u vµ do ®ã n¬i ®©y kh«ng thÓ trë thµnh b·i ®æ r¸c h÷u c¬ lý t­ëng ®­îc. KÕt luËn trªn cã ý ng­îc l¹i víi ®Ò xuÊt cña Bostrom vµ Sherif còng ®­îc ®¨ng trong t¹p chÝ Scientific American (1972). Hä ®Ò xuÊt Ðp vµ th¶ tÊt c¶ c¸c lo¹i r¸c xuèng ®¹i d­¬ng t¹i c¸c khu vùc ®ang ch×m. T¹i c¸c ®Þa ®iÓm nµy – th«ng th­êng lµ c¸c r·nh tròng ®¹i d­¬ng – c¸c chÊt th¶i sÏ ®­îc ®i vµo líp manti qu¶ ®Êt. Hä cßn cho r»ng tÊt c¶ r¸c th¶i do con ng­êi chØ b»ng 1/250 khèi l­îng vËt chÊt ®i vµo líp manti qu¶ ®Êt. TÊt nhiªn hä còng cho r»ng cßn mét sè chi tiÕt cÇn nghiªn cøu bæ sung trong t­¬ng lai. 169
  5. Mét trong nh÷ng ®iÒu quan träng h¬n c¶ ®ã lµ mét khèi l­îng lín vËt chÊt l¾ng ch×m trªn mét diÖn réng víi tèc ®é rÊt nhá – chØ vµi milimÐt trong mét thËp kû. Nh­ vËy mét phÇn c¸c chÊt th¶i sÏ gi÷ l¹i rÊt l©u trªn mÆt vµ g©y ra nh÷ng vÊn ®Ò liªn quan kh¸c. 170
  6. 25 VËn chuyÓn trÇm tÝch ra – vµo bê J. van de Graaff 25.1 Më ®Çu VËn chuyÓn trÇm tÝch ®ãng mét vai trß hÕt søc quan träng trong hÇu nh­ tÊt c¶ c¸c vÊn ®Ò liªn quan tíi kü thuËt bê. Th«ng th­êng cã sù thiÕu hôt vËt liÖu t¹i mét vÞ trÝ nµo ®ã (cã sù xãi lë ngoµi ý muèn); th× còng cã mét vÞ trÝ kh¸c mµ ë ®ã cã hiÖn t­îng d­ thõa vËt liÖu g©y ra c¸c vÊn ®Ò lo ng¹i kh¸c (vÝ dô cã sù båi lÊp l¹ch tµu). Mét môc ®Ých quan träng cña nghiªn cøu kü thuËt biÓn ®ã lµ dù b¸o l­îng trÇm tÝch vËn chuyÓn däc bê. So víi viÖc tÝnh to¸n t­¬ng tù trong s«ng, c«ng viÖc ®èi víi biÓn cã bËc khã kh¨n h¬n; c¸c chuyÓn ®éng biÕn ®æi d­íi t¸c ®éng cña sãng vµ hµng lo¹t c¸c lùc t¸c ®éng do dßng ch¶y lµm cho sè biÕn t¨ng lªn ®¸ng kÓ. Tr­íc khi ®i vµo xem xÐt c¸c d¹ng b·i vµ vËn chuyÓn ngang bê cña trÇm tÝch, chóng ta chó ý tr­íc hÕt ®Õn c¸c t­¬ng quan vËn chuyÓn trÇm tÝch c¬ b¶n xÈy ra däc bê. 25.2 Nh÷ng nguyªn lý c¬ b¶n cña vËn chuyÓn trÇm tÝch VËn chuyÓn trÇm tÝch trong ®íi ven bê còng ®­îc nghiªn cøu t­¬ng tù nh­ ®èi víi s«ng. §iÓm t­¬ng tù cã thÓ rót ra trùc tiÕp tõ lý thuyÕt ®èi víi s«ng ®ã lµ l­îng trÇm tÝch vËn chuyÓn ®­îc m« t¶ th«ng qua tÝch cña vËn tèc, V, vµ nång ®é trÇm tÝch, c, ®­îc tÝch ph©n cho toµn cét n­íc. Trong s«ng, c¶ V vµ c th­êng biÕn ®æi rÊt chËm theo thêi gian, t, hay kho¶ng c¸ch x. Chóng biÕn ®æi nh­ mét hµm cña mùc n­íc, vµ chÝnh sù biÕn ®æi nµy ®Én ®Õn yªu cÇu sö dông tÝch ph©n. Trong d¶i ven bê, sãng ®ãng mét vai trß hÕt søc quan träng ®èi víi chuyÓn ®éng cña n­íc. VËn tèc n­íc, V, vµ c¶ nång ®é, c, th­êng biÕn ®æi rÊt lín theo thêi gian, nã cã d¹ng phô thuéc hµm t­¬ng tù nh­ ®èi víi chu kú sãng. ViÖc tÝnh to¸n tèc ®é vËn chuyÓn trÇm tÝch cã thÓ dùa trªn c¬ së c«ng thøc: 0 S (t )   c( z , t )V ( z , t ) dz (25.01) h §¸ng buån lµ nång ®é c(z,t) th­êng Ýt khi ®­îc ®o ®¹c, trªn h×nh 25.1 dÉn ra 100 lÇn ®o kh¸c nhau nh­ng tÊt c¶ ®Òu ®­îc tiÕn hµnh víi mùc n­íc kh«ng ®æi vµ víi ®iÒu kiÖn sãng ®¬n. RÊt khã h×nh dung râ quy luËt cña c(z,t) trong ®iÒu kiÖn sãng ®æ phøc t¹p hay gÆp däc theo bê biÓn. 171
  7. H×nh 25.1. Nång ®é trÇm tÝch nh­ mét hµm cña thêi gian C¸c tÝnh to¸n vËn chuyÓn trÇm tÝch theo h­íng truyÒn sãng gÇn nh­ kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc trªn c¬ së c«ng thøc 25.01; chóng ta chØ míi biÕt rÊt Ýt vÒ c(z,t) vµ gi¸ trÞ trung b×nh V(z,t), ®iÒu ®ã cho thÊy kh¶ n¨ng tÝnh to¸n víi sai sè nhá gÇn nh­ kh«ng thÓ ®­îc. V× hiÖn t­îng khóc x¹ lµm cho gãc tíi cña sãng gÇn bê nhá, dßng trÇm tÝch theo h­íng vu«ng gãc bê khã cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc 25.01. C¸c ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm, hÇu nh­ ®éc lËp víi c«ng thøc 25.01, ®· ®­îc sö dông. Mét trong sè ®ã, c«ng thøc cña Swart (1974 vµ 1976) sÏ ®­îc xem xÐt trong tËp II; trong phÇn cßn l¹i cña ch­¬ng nµy chØ dµnh ®Ó m« t¶ ®Þnh tÝnh vÒ d¹ng tr¾c ngang ®­êng bê. 25.3 Tr¾c ngang b·i biÓn D¹ng tr¾c ngang ®Æc tr­ng cña b·i biÓn ®­îc m« t¶ trªn h×nh 25.2, trªn ®ã ®­a ra c¸c thuËt ng÷ th«ng dông m« t¶ b·i. C¸c sãng ®i vµo bê víi ®­êng ®Ønh sãng song song víi bê víi c¸c ®iÒu kiÖn biªn (mùc n­íc, ®é cao sãng vµ chu kú sãng) kh«ng ®æi sÏ dÉn ®Õn mét tr¾c ngang b·i æn ®Þnh. Tr¹ng th¸i nµy cã thÓ t¸i t¹o dÔ dµng trong c¸c m¸ng sãng, sau mét thêi gian thÝ nghiÖm ®ñ lín sÏ dÉn ®Õn mét tr¾c ngang kh«ng ®æi. C¸c vËt liÖu sÏ ë trong d¹ng l¬ löng nh­ng kh«ng cã hiÖn t­îng vËn chuyÓn däc theo tr¾c ngang trong ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nµy. 172
  8. H×nh 25.2 M« t¶ d¹ng tr¾c ngang b·i biÓn (kh«ng tu©n thñ tû lÖ) 173
  9. D¹ng cña tr¾c ngang nµy phô thuéc kh«ng nh÷ng vµo c¸c ®iÒu kiÖn biªn nªu trªn mµ cßn phô thuéc vµo kÝch cì trÇm tÝch. Cho c¸c ®iÒu kiÖn thuû lùc kh«ng ®æi, c¸c vËt liÖu th« t¹o nªn bê dèc h¬n; c¸c bê sái th­êng dèc h¬n bê c¸t. MÆt kh¸c, ®èi víi mét lo¹i kÝch cì trÇm tÝch, sãng cao th­êng t¹o nªn b·i Ýt dèc h¬n. Thªm vµo ®ã, do ®é s©u t¹i mÐp ngoµi cña tr¾c ngang, ®­êng sãng ®æ trªn h×nh 25.2 còng sÏ lín h¬n khi sãng cao h¬n, c¶ hai hiÖu øng nµy dÉn ®Õn viÖc tr¾c ngang b·i sÏ kÐo dµi trong ®iÒu kiÖn sãng lín, nguy hiÓm. Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó h×nh thµnh nªn mét tr¾c ngang æn ®Þnh th­êng phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn cô thÓ. C¸c ®iÒu kiÖn sãng hay mùc n­íc (triÒu) biÕn ®æi qu¸ nhanh kh«ng cho phÐp h×nh thµnh nªn tr¾c ngang c©n b»ng. Nh­ vËy lu«n cã c¸c tr¾c ngang c©n b»ng biÕn ®æi. Nh÷ng biÕn ®æi cã thÓ dÉn ®Õn d¹ng tr¾c ngang cho mét chu kú triÒu, tr¾c ngang mïa ®«ng, hay mïa hÌ mµ nh÷ng ng­êi th­êng xuyªn ®Õn c¸c b·i biÓn cã thÓ nhËn thÊy ®­îc. NÕu nh­ chu kú kÐo dµi víi c¸c ®iÒu kiÖn trung b×nh bao qu¸t cho mét vµi n¨m, ta cã thÓ thÊy c¸c ®iÒu kiÖn biªn thuû lùc trë nªn æn ®Þnh vµ dÉn ®Õn tr¾c ngang t­¬ng øng; nh÷ng biÕn ®æi cña d¹ng tr¾c ngang b·i l©u n¨m th­êng kh«ng ®¸ng kÓ. Nh÷ng biÕn ®æi víi chu kú nhá h¬n (mïa hay sau mét c¬n b·o) cã thÓ xem nh­ c¸c nhiÔu. Tuy nhiªn ®èi víi c¸c tr¾c ngang trong ®iÒu kiÖn c©n b»ng thuû lùc, c¸c nhiÔu ®ã cã thÓ trë nªn quan träng, chóng ta sÏ trë l¹i vÊn ®Ò nµy ë phÇn tiÕp theo vµ trong ch­¬ng 30. Mçi khi cã tr¹ng th¸i c©n b»ng thuû lùc, chuyÓn ®éng trÇm tÝch lu«n xÈy ra däc theo ®­êng tr¾c ngang; c¸c vËt liÖu bÞ xãi t¹i mét ®iÓm nµo ®ã sÏ dÉn ®Õn båi cho mét ®iÓm nµo kh¸c. Sù xuÊt hiÖn vµ tèc ®é xãi, båi côc bé nµy hÇu nh­ kh«ng thÓ dù b¸o ®­îc. C¸c ®­êng tr¾c ngang mïa nªu trªn (mïa ®«ng hay mïa hÌ) th­êng ®­îc dÉn ra trong c¸c tµi liÖu vÒ ®Þa m¹o biÓn. C¸c ®­êng tr¾c ngang mïa hÌ th­êng thuéc lo¹i båi tô. §iÒu nµy chØ ®óng cho c¸c c¸c ®íi gÇn mÐp n­íc yªn tÜnh; c¸c trÇm tÝch l¾ng ®äng t¹i ®©y ®­îc lÊy tõ nguån xãi tõ biÓn kh¬i nh»m ®¶m b¶o c©n b»ng khèi l­îng. C¸c ®­êng tr¾c diÖn mïa ®«ng th­êng ®­îc xem thuéc lo¹i xãi lë. Sù kh¸c biÖt vÒ c¸c ®­êng tr¾c ngang nªu trªn th­êng xÈy ra ®èi víi nh÷ng khu vùc cã thuû triÒu yÕu víi sù kh¸c biÖt râ rµng cña chÕ ®é sãng trong n¨m. Däc theo bê biÓn Hµ Lan, sù kh¸c biÖt vÒ chÕ ®é sãng nh­ trªn th­êng kh«ng râ nÐt v× vËy sù kh¸c nhau vÒ d¹ng ®­êng tr¾c ngang b·i kh«ng thÓ hiÖn râ. Sö dông c¸c kiÕn thøc tr×nh bµy t¹i ®©y, ta cã thÓ hiÓu ®­îc nh÷ng g× xÈy ra ®èi víi b·i biÓn th«ng qua kÕt qu¶ quan tr¾c nhiÒu lÇn. Trªn h×nh 25.3 cho ta thÊy h­íng vËn chuyÓn c¬ b¶n cña n­íc vµ trÇm tÝch trªn b·i biÓn. 174
  10. H×nh 25.3 ChuyÓn ®éng cña c¸t vµ n­íc trong ®iÒu kiÖn thêi tiÕt b×nh th­êng trong ®íi sãng ®æ. 25.4 Thµnh t¹o c¸c ®ôn c¸t C¸c ®ôn c¸t th­êng t¹o nªn mét vai trß quan träng trong ®­êng tr¾c ngang phøc t¹p cña b·i. Trong c¸c ®iÒu kiÖn b×nh th­êng, giã lµ nguyªn nh©n chñ yÕu t¹o nªn vËn chuyÓn vËt liÖu cña c¸c ®ôn c¸t. (Vai trß chñ yÕu nµy cña sãng vµ dßng ch¶y ®­îc kh¼ng ®Þnh ®èi víi c¸c phÇn cßn l¹i cña tr¾c ngang). C¸c h¹t c¸t kh« vµ nhiÒu khi c¶ c¸t Èm ®Òu bÞ giã cuèn theo. Giã thæi vµo bê chuyÓn c¸c h¹t c¸t tõ b·i vµo c¸c ®ôn, vµ c¸c ®ôn nµy ë mét sè khu vùc cã thÓ ®¹t tíi kÝch th­íc rÊt lín víi ®é cao hµng chôc mÐt. C¸c ®ôn c¸t cã thÓ ®ãng mét vai trß quan träng b¶o vÖ c¸c vïng ®Êt thÊp phÝa trong ®èi víi c¸c t¸c ®éng trùc tiÕp cña biÓn. Trong c¸c ®iÒu kiÖn nh­ vËy- kh¸ phæ biÕn ®èi víi Hµ Lan- c¸c biÖn ph¸p qu¶n lý c¸c ®ôn c¸t trë nªn cèt lâi. C¸c ®ôn c¸t cã thÓ ®­îc æn ®Þnh th«ng qua viÖc trång c©y hoÆc c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ phæ biÕn kh¸c. H­íng giã ngù trÞ so s¸nh t­¬ng ®èi víi h­íng ®­êng bê còng cã vai trß quan träng ®èi víi sù h×nh thµnh vµ æn ®Þnh cña c¸c ®ôn c¸t. §iÒu nµy cã thÓ minh ho¹ ®èi víi bê biÓn Hµ Lan víi h­íng giã nam ngù trÞ. C¸c ®ôn c¸t ph¸t triÓn tèt t¹i bê t©y Hµ Lan do giã thæi gÇn nh­ vu«ng gãc bê. Ng­îc l¹i, c¸c ®ôn c¸t trªn bê c¸c ®¶o Wadden phÝa b¾c Hµ Lan th­êng kh«ng nhiÒu. T¹i c¸c khu vùc nµy giã thæi gÇn nh­ song song ®­êng bê. 25.5 Xãi mßn c¸c ®ôn c¸t Trong ®iÒu kiÖn thêi tiÕt b×nh th­êng phÇn ®ôn c¸t trong tæng thÓ tr¾c diÖn ngang ®îc xem t­¬ng ®èi ®éc lËp so víi c¸c phÇn cßn l¹i. Trong ®iÒu kiÖn b·o - ®Æc biÖt t¹i c¸c khu vùc nh­ phÝa nam BiÓn B¾c n¬i b·o cã thÓ lµm t¨ng mùc n­íc ®¸ng kÓ – th× møc ®é ®éc lËp t­¬ng ®èi bÞ ph¸ huû. Mùc n­íc trong b·o cao hµng mÐt xuÊt hiÖn mét c¸ch th­êng xuyªn däc bê biÓn Hµ Lan. Mùc n­íc d©ng b·o kho¶ng 3 175
  11. mÐt so víi mùc n­íc trung b×nh ®o ®­îc vµo thêi kú lò lôt lÞch sö 1953; 4 mÐt lµ mùc n­íc thiÕt kÕ ®­îc ¸p dông hiÖn nay t¹i Hµ Lan. D­íi c¸c ®iÒu kiÖn nh­ vËy, c¸c ®ôn c¸t bÞ sãng t¸c ®éng trùc tiÕp dÉn ®Õn s¹t lë - ®iÒu nµy ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 25.4. Vµo thêi ®iÓm b¾t ®Çu s¹t lë, ®­êng tr¾c diÖn b·i cã thÓ dèc h¬n so víi ®­êng c©n b»ng t­¬ng øng víi mùc n­íc b·o vµ sãng. C¸c vËt liÖu bÞ xãi tõ th©n ®ôn sÏ båi l¾ng phÇn ngoµi theo h­íng h×nh thµnh tr¾c diÖn c©n b»ng. S¹t lë mÐp ngoµi cña ®ôn c¸t h×nh thµnh nªn bê dèc ®øng ®Æc tr­ng cho c¸c ®ôn c¸t bÞ s¹t lë. Th«ng th­êng do c¸c c¬n b·o xÈy ra nhanh nªn nã kh«ng cho phÐp h×nh thµnh tr¾c diÖn c©n b»ng hoµn chØnh. NhiÒu tr­êng hîp, trong ®iÒu kiÖn cùc trÞ däc bê Hµ Lan (mùc n­íc bao gåm c¶ triÒu vµo kho¶ng 5 mÐt trªn mùc trung b×nh vµ ®é cao sãng ®Æc tr­ng kho¶ng 8 mÐt) hµng tr¨m mÐt khèi c¸t cã thÓ bÞ s¹t lë trªn 1 mÐt ®é dµi bê chØ trong vµi ba giê. Tr­êng hîp ®Æc biÖt, cã thÓ xãi ®Õn 300 m3/m trong vßng 5 giê, vµ trong 24 giê l­îng c¸t bÞ xãi cã thÓ ®¹t ®Õn 400 m3/m. H×nh 25.4 Xãi lë ®ôn c¸t Quy ®Þnh thiÕt kÕ ®èi víi c¸c ®ôn c¸t däc bê Hµ Lan ®· ®­îc ®­a ra vµo n¨m 1982. Víi quy ®Þnh nµy viÖc thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ bê trªn c¬ së c¸c ®ôn c¸t ®· trë thµnh mét nhiÖm vô ®Çy th¸ch thøc. Mçi khi c¸c ph©n tÝch cho thÊy r»ng sù h×nh thµnh c¸c ®ôn c¸t cã thÓ xem t­¬ng thÝch víi c¸c ®iÒu kiÖn thiÕt kÕ cã thÓ sö dông chóng nh­ c«ng tr×nh nh©n t¹o b¶o vÖ bê. §iÒu nµy sÏ ®­îc bµn luËn thªm trong ch­¬ng 30. 176
  12. 26 VËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê J. van de Graaff 26.1 Më ®Çu ViÖc tÝnh to¸n dßng trÇm tÝch vËn chuyÓn theo h­íng song song ®­êng bê vÒ nguyªn lý cã thÓ sö dông c«ng thøc 25.01. Bµi to¸n cã thÓ trë nªn ®¬n gi¶n, bëi v× vËn tèc dßng ch¶y däc bê ®­îc xem nh­ kh«ng ®æi céng thªm phÇn dßng ch¶y sãng t¸c ®éng theo h­íng gÇn nh­ vu«ng gãc víi dßng vËn chuyÓn trÇm tÝch. Thªm n÷a do ¶nh h­ëng t­¬ng ®èi nhá cña sãng trung b×nh, vËn tèc V(z,t) cã gi¸ trÞ trung b×nh theo thêi gian kh¸c zero trong mét chu kú sãng. Nång ®é trÇm tÝch trong dßng ch¶y còng ®­îc xem lµ kh¸ æn ®Þnh vµ lµ kÕt qu¶ cña dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh. §iÒu nµy dÉn ®Õn viÖc sö dông ph­¬ng tr×nh 25.01 trong d¹ng: 0 S (t )   c( z, t )V ( z, t )dz (26.01) h Víi sai sè kh«ng lín l¾m cã thÓ thay c¸c gÝa trÞ trung b×nh theo thêi gian (®­îc ký hiÖu b»ng g¹ch ngang trªn ®Çu): 0 S (t )  S   c( z )V ( z )dz (26.02) h ViÖc x¸c ®Þnh c¸c sè h¹ng trong 26.02 th­êng dÔ dµng h¬n so víi c¸c sè h¹ng trong c«ng thøc 26.01. Dßng ch¶y trung b×nh däc bê cã thÓ ®o ®­îc b»ng c¸c c¸ch ®¬n gi¶n trong ®ã cã phao tr«i, nång ®é trung b×nh cña trÇm tÝch cã thÓ x¸c ®Þnh th«ng qua lÊy c¸c mÉu n­íc liªn tôc b»ng c¸c èng hót ¸p lùc. Dßng ch¶y däc bê cÇn trong c«ng thøc 26.02 cã thÓ g©y nªn bëi nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau, nh­ng víi ®iÒu kiÖn b·i biÓn th× dßng nµy chñ yÕu ®­îc h×nh thµnh do sãng ®æ khi ®i vµo bê víi mét gãc,  br , trªn mÐp ngoµi cña ®íi sãng ®æ. Dßng ch¶y däc bê nµy tËp trung chñ yÕu trong ®íi sãng ®æ vµ chÝnh nã g©y nªn vËn chuyÓn trÇm tÝch t¹i ®©y. Ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n dßng ch¶y nµy ®­îc tr×nh bµy kü trong tËp II; t¹i ®©y chØ cÇn ph©n tÝch r»ng dßng ch¶y trong ®íi sãng ®æ dÉn ®Õn dßng vËn chuyÓn trung b×nh ®«Ý víi trÇm tÝch däc bê. Do chuyÓn ®éng sãng trong ®íi sãng ®æ gÇn nh­ vu«ng gãc víi dßng ch¶y tæng céng, ¶nh h­ëng chñ yÕu cña sãng dÉn ®Õn mÊt m¸t vËt liÖu trªn b·i vµ lµm t¨ng thµnh phÇn nång ®é trÇm tÝch trong c«ng thøc 26.02. ChØ víi nh÷ng kiÕn thøc võa tr×nh bµy, viÖc tÝnh to¸n tèc ®é vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê sö dông c«ng thøc 26.02 lµ cã tÝnh kh¶ thi. Do dßng däc bê cã mét ý 177
  13. nghÜa quan träng ®èi víi qu¸ tr×nh xãi lë hay båi tô quy m« dµi h¹n, v× vËy ®· cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ®­îc tiÕn hµnh nh»m ®­a ra c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n dßng trÇm tÝch víi kh¶ n¨ng sö dông tiÖn lîi. Mét trong nh÷ng c«ng thøc ®ã do Trung t©m nghiªn cøu kü thuËt bê (CERC), Hoa Kú ®­a ra, chóng ta sÏ xem xÐt kü mét sè khÝa c¹nh trong môc tiÕp theo. Tr×nh bµy chi tiÕt h¬n vÒ c«ng thøc nµy còng nh­ c¸c c«ng thøc kh¸c sÏ cã trong tËp II. 26.2 C«ng thøc CERC Mét sè ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt ®­îc yªu cÇu tho¶ m·n, cho r»ng dßng ch¶y däc bê trong c«ng thøc 26.02 ®­îc g©y nªn duy nhÊt do sãng, nh­ vËy c¶ c lÉn V trong c«ng thøc nµy ®Òu phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn cña sãng tíi. Theo c¬ së lý luËn nh­ trªn, c«ng thøc tÝnh to¸n dßng trÇm tÝch vËn chuyÓn däc bê ®­îc CERC dÉn ra trong d¹ng sau: S = f(H2, c,  ) (26.03) trong ®ã: c lµ vËn tèc sãng, H lµ ®é cao sãng, S lµ dßng trÇm tÝch vËn chuyÓn,  gãc gi÷a sãng vµ ®­êng ®¼ng ®é s©u. Mét d¹ng cô thÓ h¬n cña c«ng thøc nµy:   S  0,040 H sig 2 sin br cos br c (26.04) br br trong ®ã: Hsig lµ ®é cao sãng ®Æc tr­ng, vµ chØ sè cho ta biÕt c¸c ®¹i l­îng t­¬ng øng br biªn ngoµi cña ®íi sãng ®æ. NÕu nh­ c¸c ®­êng ®¼ng ®é s©u trong vïng ®Òu song song víi nhau, th× ph­¬ng tr×nh 26.04 cã thÓ biÕn ®æi b»ng c¸ch sö dông c¸c kiÕn thøc tõ ch­¬ng 9 vµ ch­¬ng 5 dÉn vÒ d¹ng:   S  0,020 H sig 2 0 c0 sin br cos 0 (26.05) trong ®ã chØ sè o b©y giê t­¬ng øng c¸c ®iÒu kiÖn biÓn s©u. NhiÒu ng­êi sö dông ®é cao sãng trung b×nh b×nh ph­¬ng trong c«ng thøc 26.04 vµ 26.05. Trong tr­êng hîp ®ã hÖ sè ph¶i t¨ng lªn gÊp ®«i, nh­ ®· ®Ò cËp ®Õn trong ph­¬ng tr×nh 10.03. Gi¸ trÞ hÖ sè sö dông trong c«ng thøc CERC lµ mét vÊn ®Ò cÇn tranh c·i thªm. Gi¸ trÞ dÉn ra ®©y ®­îc xem lµ hîp lý h¬n c¶ theo hiÖn tr¹ng ®Õn ®Çu n¨m 1982. MÆc dÇu rÊt khã kh¨n trong viÖc dÉn ra ý nghÜa vËt lý cña c«ng thøc CERC, c«ng thøc nµy rÊt cã Ých ®Ó hiÓu vµ gi¶i quyÕt nhiÒu vÊn ®Ò cña thùc tiÔn. Tuy 178
  14. nhiªn ®Ó cã ®­îc c«ng thøc ®¬n gi¶n trªn ta ph¶i tr¶ gi¸. Tr­íc hÕt ®ã lµ gi¶ thiÕt bá qua c¸c t¸c ®éng kh¸c g©y nªn dßng ch¶y däc bê, ngo¹i trõ sãng. Giíi h¹n thø hai ®ã lµ vËn chuyÓn c¸t ë ®©y kh«ng phô thuéc vµo c¸c tÝnh chÊt cña c¸t nh­ kÝch thø¬c vµ mËt ®é c¸t. Bªn c¹nh ®ã, ®é dèc b·i, vµ c¸c lo¹i sãng ®æ còng ®· bÞ bá qua. §iÒu nµy xÈy ra bëi v× c¸c quan tr¾c ®Ó dÉn ra c«ng thøc CERC ®· ®­îc tiÕn hµnh trªn b·i c¸t víi c¸c tÝnh chÊt nh­ nhau. §é chÝnh x¸c cña sè liÖu ®o kh«ng cho phÐp ®­a c¸c biÕn nµy vµo trong m« h×nh tÝnh to¸n. Giíi h¹n lín cuèi cïng ®ã lµ chØ cã dßng trÇm tÝch tæng céng trong ®íi sãng ®æ ®­îc tÝnh to¸n. Th«ng th­êng rÊt khã hiÓu ®­îc sù ph©n bè cña dßng trÇm tÝch vËn chuyÓn trªn toµn ®íi sãng ®æ. Bijker vµ Svasek (1969) ®· gi¶i bµi to¸n nµy b»ng c¸ch cho r»ng phÇn vËn chuyÓn däc bê trªn mçi phÇn réng cña ®íi sãng ®æ tû lÖ víi t¶n m¸t n¨ng l­îng sãng, hay chuyÓn ho¸ n¨ng l­îng, trong phÇn ®ã. Gi¶ thiÕt nµy còng cho thÊy mét khiÕm khuyÕt kh¸c cña c«ng thøc CERC (còng nh­ phÇn lín c¸c c«ng thøc dùa trªn c¬ së n¨ng l­îng): chØ cã mét phÇn nhá n¨ng l­îng ®· ®­îc sö dông trong vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê. ChØ cÇn mét thay ®æi nhá trong tû lÖ nµy sÏ dÉn ®Õn mét thay ®æi lín trong vËn chuyÓn trÇm tÝch, ®ã lµ ®iÒu ch­a ®¶m b¶o cña c«ng thøc nµy. Mét c¸ch tiÕp cËn hoµn toµn kh¸c ®· ®­îc ph¸t triÓn nh»m lo¹i trõ c¸c khiÓm khuyÕt trªn. C¸ch tiÕp cËn nµy sÏ ®­îc ®Ò cËp s¬ l­îc trong môc tiÕp theo. 26.3 C«ng thøc Bijker Bijker (1967) ®· cho r»ng t¸c ®éng tæng hîp cña tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn lùc kÓ trong môc 26.1 cÇn ®­îc x¸c ®Þnh vµ vËn chuyÓn trÇm tÝch nªn ®­îc tÝnh theo c¸c t¸c ®éng ®ã. Nh÷ng ph¸t triÓn míi nhÊt cña ý t­ëng nµy sÏ ®­îc giíi thiÖu s¬ bé trong phÇn nµy vµ sÏ ®­îc ph©n tÝch kü trong tËp II. T¸c ®éng cña sãng lªn dßng ch¶y däc bê ®­îc thÓ hiÖn th«ng qua gradient theo h­íng däc bê cña ®éng l­îng sãng. §iÒu nµy sÏ ®­îc gi¶i thÝch kü trong tËp II. VÒ nguyªn lý, thµnh phÇn gradient theo h­íng däc bê cña ®éng l­îng sãng, kÕt hîp víi c¸c lùc kh¸c vÝ dô thuû triÒu, sÏ lµ lùc c¬ b¶n t¸c ®éng lªn khèi n­íc. Trong ®iÒu kiÖn dõng, c¸c lùc nµy ®­îc c©n b»ng bëi lùc ma s¸t ®¸y t¸c ®éng lªn dßng ch¶y däc bê còng nh­ bÞ nhiÔu do sãng. Sù ph¸t triÓn cña qu¸ tr×nh c©n b»ng nµy còng sÏ ®­îc tr×nh bµy chi tiÕt trong tËp II. Kü thuËt nµy cho phÐp ®­a tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn lùc t¸c ®éng kh¸c nhau vµo trong qu¸ tr×nh x¸c ®Þnh dßng ch¶y däc bê vµ sù ph©n bè cña vËn tèc trong ®íi sãng ®æ. Víi nh÷ng chi tiÕt vÒ dßng ch¶y, ®©y lµ c¬ së hîp lý nh»m liªn kÕt víi c«ng thøc tÝnh to¸n vËn chuyÓn trÇm tÝch nh»m dù b¸o vËn chuyÓn trong ®íi bê. Còng nh­ vËy, sù ph©n bè cña vËn chuyÓn c¸t trong d¶i ven bê còng cã thÓ ®­îc tÝnh theo c¸ch nµy. 179
  15. 26.4 C¸c øng dông TÝnh to¸n vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê th­êng kh«ng chØ lµ mét vÊn ®Ò riªng cña kü thuËt bê. Th«ng th­êng ®©y lµ mét b­íc trong ph©n tÝch mét vÊn ®Ò tæng qu¸t h¬n vÒ ®Þa m¹o bê. PhÇn lín c¸c vÊn ®Ò ®Þa m¹o nµy g¾n liÒn víi hiÖn t­îng xãi lë bê do c¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn däc bê g©y nªn. VÊn ®Ò båi tô còng cã thÓ xuÊt hiÖn dÉn ®Õn nh÷ng hËu qu¶ nhiÒu khi ngoµi ý muèn cña con ng­êi. H×nh 26.1 TÝnh liªn tôc cña vËn chuyÓn däc bê CÇn hiÓu r»ng b¶n th©n sù tån t¹i cña c¸c dßng vËn chuyÓn däc bê, tù nã kh«ng dÉn ®Õn båi tô hay xãi lë. Ta cho r»ng mét phÇn b·i biÓn ®­îc ®­îc xem lµ æn ®Þnh l©u dµi, ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 26.1, t­¬ng øng thêi gian c©n b»ng gi÷a Sv vµ Sr. S f 0 ) c¸c vËt liÖu Ng­îc l¹i, nÕu Sr lín h¬n Sv ( S t¨ng lªn khi ®i theo h­íng bê; x b·i sÏ bÞ xãi däc theo b·i nh»m ®¶m b¶o c©n b»ng trong vËn chuyÓn trÇm tÝch. B©y giê cã thÓ thÊy r»ng, hiÖn t­îng båi tô sÏ xÈy ra do kÕt qu¶ gi¶m vËn chuyÓn theo S p 0. h­íng däc bê: x Nh­ vËy gradient cña dßng trÇm tÝch vËn chuyÓn däc bê lµ nguyªn nh©n biÕn ®æi ®Þa m¹o bê. Ng­îc l¹i, vËn chuyÓn trÇm tÝch theo h­íng vu«ng gãc bê nh­ ®· tr×nh bµy trong phÇn tr­íc chØ cã t¸c dông lµm vËt liÖu chuyÓn dÞch däc theo tr¾c diÖn ®¸y; nh­ vËy nã kh«ng ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn nh÷ng biÕn ®æi dµi h¹n cña ®­êng bê t¹i mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh. C¸c gradient cña vËn chuyÓn däc bê cã thÓ g©y nªn bëi sù biÕn ®æi mét trong c¸c nh©n tè tham gia vµo ph­¬ng tr×nh 26.04 trong suèt ®o¹n bê, trong sè ®ã h­íng 180
  16. sãng tíi lµ dÔ thay ®æi nhÊt còng nh­ ®é cao sãng nhiÒu khi thay ®æi rÊt ®¸ng kÓ. C¸c bê låi (nh×n tõ biÓn vµo) th­êng bÞ xãi vµ c¸c bê lâm l¹i th­êng hay bÞ båi. Nh×n chung ®­êng bê cã xu thÕ thay ®æi theo h­íng song song víi h­íng ®Ønh sãng tíi. H×nh 26.2 S¬ ®å ®­êng bê vµ tèc ®é vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê Do c¸c vÊn ®Ò xãi lë th­êng cÊp b¸ch h¬n c¸c vÇn ®Ò båi tô, nªn chóng ta chó träng ®Õn phÇn låi cña bê nh­ ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 26.2. L­îng c¸t vËn chuyÓn tæng céng ®­îc thÓ hiÖn nh­ mét hµm cña kho¶ng c¸ch däc bê, x, trªn phÇn d­íi h×nh 26.2. Nh­ ®· nªu, S sÏ t¨ng lªn cïng víi x (®­êng 1) vµ hiÖn t­îng xãi lë xÈy ra trªn toµn ®o¹n bê – bao gåm c¶ ®o¹n bê chóng ta quan t©m (®o¹n bê cÇn b¶o vÖ) ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ. VÊn ®Ò phæ biÕn cña ®Þa m¹o bê ®­îc tr×nh bµy th«ng qua qu¸ tr×nh xãi lë ®o¹n ®­êng bê cÇn b¶o vÖ – phÇn B trªn h×nh 26.2. Cã hai kh¶ n¨ng gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nªu trªn: lµm gi¶m thiÓu t¸c ®éng xãi lë hoÆc biÕn ®æi ®­êng cong vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê b»ng c¸c biÖn ph¸p nh©n t¹o ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 26.2. Ph­¬ng ph¸p thø nhÊt ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch th­êng xuyªn thay thÕ c¸c vËt liÖu bÞ xãi lë b»ng c¸c vËt liÖu tõ c¸c níi kh¸c tíi. C¸c c«ng nghÖ n¹o hót bïn hiÖn 181
  17. ®¹i cho phÐp vÒ mÆt kü thuËt gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy trong nhiÒu tr­êng hîp. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc xem nh­ mét gi¶i ph¸p tèt th©n thiÖn ®èi víi m«i tr­êng. Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ kh«ng ®¶m b¶o tÝnh æn ®Þnh v× vËt liÖu cã khi ph¶i t×m kiÕm tõ c¸c khu vùc xa. Ph­¬ng ph¸p thø hai ®­a ®Õn sù biÕn ®æi ®­êng cong phô thuéc gi÷a S vµ x- ®­êng 1 trªn h×nh 26.2 – sao cho gradient dßng trÇm tÝch trë nªn b»ng zero trong khu vùc bê cÇn quan t©m. Mét c¸ch nãi kh¸c lµ chóng ta mong muèn cã ®­îc sù æn ®Þnh cña dßng trÇm tÝch vËn chuyÓn däc bê trong ®o¹n B. Trªn h×nh 26.2 ®iÒu nµy cã nghÜa ®o¹n B cña ®­êng cong S cÇn theo h­íng ngang; C¸c ®­êng 2, 3, vµ 4 ®Òu tho¶ m·n yªu cÇu ®ã. Trong sè ®ã ®­êng cong 2 cho ta gi¶i ph¸p cuèi cïng, song c¸c ®­êng 3 vµ 4 còng cã ®­îc kh¶ n¨ng æn ®Þnh nh­ nhau ®èi víi ®o¹n bê B. VÊn ®Ò S , c¸c ®­êng 2, quan träng nhÊt ë ®©y n»m ë chç khi c¸c gradient kh¸c nhau cña x 3 vµ 4 sÏ cã c¸c t¸c ®éng kh¸c nhau lÕn c¸c ®o¹n bê cßn l¹i A vµ C. Gi¶i ph¸p theo ®­êng 2 hÇu nh­ kh«ng g©y t¸c ®éng tíi c¸c ®o¹n bê A. HiÖn t­îng xãi lë ë ®©y kh«ng dÉn ®Õn hËu qu¶ nghiªm träng nµo. §é cong cña ®­êng 2 t¹i C gÇn biªn BC cã thÓ g©y nªn hiÖn t­îng xãi lë côc bé ®¸ng kÓ ®èi víi khu vùc kÒ cËn B. Gi¶i ph¸p theo ®­êng 3 æn ®Þnh mét phÇn d¶i A, toµn bé d¶i B vµ c¶ ®èi víi mét phÇn cña C. HiÖn t­îng xãi lë sÏ xÈy ra t¹i d¶i C cho ®Õn khi ®­êng cong vËn chuyÓn trÇm tÝch ban ®Çu ®­îc æn ®Þnh l¹i. §iÒu g× sÏ xÈy ra ®èi víi ®­êng cong 4? B©y giê gradient ©m cña vËn chuyÓn trÇm tÝch däc bê cã nghÜa lµ c¸t sÏ tÝch tô l¹i trong d¶i bê A gÇn d¶i B. Nh­ vËy sÏ kh«ng cã trÇm tÝch vËn chuyÓn däc bê trong d¶i B - ®©y kh«ng ph¶i lµ yªu cÇu nhÊt thiÕt cho sù c©n b»ng. D¶i C b©y giê lµ ®èi t­îng bÞ xãi lë m¹nh nhÊt so víi tÊt c¶ S ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i. c¸c gi¶i ph¸p kh¸c, tèc ®é xãi lë sÏ lín nhÊt khi gradient x Nh­ vËy ta cã thÓ kÕt luËn r»ng gi¶i ph¸p theo ®­êng cong 2 lµ gi¶i ph¸p kh¶ thi nhÊt. Nã h¹n chÕ vïng xãi lë trªn mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh, song còng ®ßi hái ph¶i x©y dùng c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ, ch­¬ng 30 sÏ thùc hiÖn yªu cÇu nªu trªn. 182
  18. 27 C¸c lo¹i bê bïn E.W. Bijker 27.1 M« t¶ vËt lý hiÖn t­îng C¸c lo¹i bê bïn xuÊt hiÖn gÇn c¸c cöa s«ng víi l­u l­îng n­íc chøa nhiÒu trÇm tÝch mÞn (bïn sÐt) ®i ra biÓn. L­îng trÇm tÝch mang ra nµy nhiÒu khi lín h¬n kh¶ kh¨ng khuyÕch t¸n chóng vÒ phÝa biÓn kh¬i. Bê bïn nguyªn thuû th­êng rÊt thÊp, nhiÒu khi chØ cao h¬n mét Ýt so víi mùc n­íc cùc ®¹i. Nh­ vËy ®é dèc ®¸y còng rÊt nhá – nhá h¬n 1:1000 – mét miÒn ®¸y ph¼ng réng lín n»m tr­íc bê. C¸c qu¸ tr×nh båi l¾ng, nÕu cã, th­êng dÉn ®Õn sù h×nh thµnh c¸c b·i lÇy, l­u th«ng n­íc yÕu vµ c¸c ®ång b»ng. Th«ng th­êng c¸c th¶m thùc vËt bao phñ bÒ mÆt. C¸c ®ång b»ng ven bê nµy th­êng cã ®é ph× cao ®èi víi n«ng nghiÖp nÕu nh­ c«ng t¸c t­íi tiªu vµ b¶o vÖ khái lò lôt ®­îc triÓn khai tèt. Mét sè c¸t cã thÓ xuÊt hiÖn däc theo c¸c bê bïn nµy. Do c¬ chÕ vËn chuyÓn cña hai lo¹i trÇm tÝch nµy kh¸c nhau mét c¸ch c¬ b¶n (xem môc 2 cña ch­¬ng nµy) nªn hai lo¹i vËt liÖu cã xu thÕ t¸ch rêi nhau. C¸t cã thÓ t×m thÊy t¹i c¸c vïng riªng rÏ cña b·i, cã thÓ kÌm theo c¸c ®ôn c¸t nh­ ®· tr×nh bµy trong ch­¬ng 25. C¸c d¹ng ®ôn c¸t nh­ vËy thØnh tho¶ng n»m c¸ch biÖt trªn ®ång b»ng ven biÓn - ®ã lµ tµn tÝch cña qu¸ tr×nh ph¸t triÓn bê. 27.2 C¸c tÝnh chÊt vµ qu¸ tr×nh vËn chuyÓn C¸c phÇn tö sÐt (nhá h¬n 2 micro mÐt) th­êng ®­îc vËn chuyÓn trong d¹ng l¬ löng. Sãng vµ dßng ch¶y m¹nh cã thÓ lµm cho líp sÐt ®¸y trë nªn l¬ löng, trong khi chØ cÇn cã dßng ch¶y yÕu còng ®¶m b¶o gi÷ chóng trong thÓ l¬ löng. Qu¸ tr×nh l¾ng ®éng cña trÇm tÝch l¬ löng ®­îc thÓ hiÖn qua ph­¬ng tr×nh sau: dc   l¾ng ®äng trÇm tÝch = Wc    (27.01) dz  z 0  trong ®ã: c lµ nång ®é trÇm tÝch t¹i ®é cao z tÝnh tõ ®¸y,  lµ hÖ sè nhít, W lµ vËn tèc l¾ng cña phÇn tö trong n­íc tÜnh. 183
  19. §Ó x¸c ®Þnh l­îng trÇm tÝch l¾ng ®äng ph­¬ng tr×nh 27.01 ®­îc ®¸nh gi¸ trªn ®¸y, z = 0 nh­ lµ mét tr­êng hîp riªng. Mét c¸ch tæng qu¸t h¬n, ph­¬ng tr×nh 27.01 cã thÓ sö dông ®Ó m« t¶ ®­êng ph©n bè nång ®é trÇm tÝch, vÝ dô cho ®iÒu kiÖn s«ng. B¶ng 27.1 TÝnh chÊt cña bïn nh·o Nång ®é chÊt r¾n MËt ®é L­îng n­íc Ph©n lo¹i vËt liÖu Theo thÕ tÝch Theo träng l­îng % kg/m3 mg/l % 0 1000,00 100,00 100,00 100 1000,06 200 1000,12 500 1000,31 1000 1000,62 99,96 99,90 2000 1001,25 Bïn l¬ löng 5000 1003,11 10000 1006,23 99,62 99,01 20000 1012,45 50000 1031,13 100000 1062,26 96,23 90,59 200000 1124,53 92,45 82,21 300000 1186,79 88,68 74,72 400000 1249,06 84,91 67,98 Bïn nh·o 500000 1311,32 81,83 61,87 600000 1373,58 77,36 56,32 700000 1435,85 73,58 51,25 800000 1498,11 69,81 46,60 900000 1560,38 66,04 42,32 1000000 1622,64 62,26 38,37 2000000 2245,28 24,53 10,92 2650000 2650,00 0,00 0,00 sÐt VËn tèc l¾ng ®äng, W, lµ mét tham sè hÕt søc quan träng trong ph­¬ng tr×nh 27.01. Th«ng th­êng, W t¨ng víi kÝch th­íc h¹t. Tuy nhiªn, nÕu nång ®é trÇm tÝch lín, th× nång ®é còng g©y ¶nh h­ëng ®Õn vËn tèc l¾ng, do c¸c phÇn tö xung quanh hÊp dÉn lÉn nhau. Th«ng th­êng, ®èi víi nång ®é nhá h¬n 5000 phÇn triÖu träng l­îng, vËn tèc l¾ng sÏ t¨ng nÕu nång ®é phÇn tö t¨ng. Trªn ng­ìng 7000 phÇn 184
  20. triÖu, nång ®é trë nªn ®ñ lín, nªn vËn tèc l¾ng sÏ gi¶m dÇn khi nång ®é phÇn tö t¨ng. N­íc mÆn - nhít h¬n so víi n­íc tinh khiªt – lµm gi¶m vËn tèc l¾ng Ýt h¬n khi nång ®é thÊp so víi tr­êng hîp n­íc ngät. HiÖn t­îng liªn kÕt nhò t­¬ng ho¸, mét hiÖn t­îng ®éc lËp, cã thÓ lµm t¨ng qu¸ tr×nh l¾ng ®äng (xem môc 22.7). HiÖn t­îng l¾ng ®äng sÐt d¹ng nhò t­¬ng ho¸ t¹o nªn vËt liÖu rÊt mÒm ®­îc gäi lµ bïn nh·o (sling). Sù ph©n lo¹i dùa trªn nång ®é ®­îc dÉn ra trong b¶ng 27.1. §Ó tiÖn so s¸nh, trªn h×nh 27.1 còng ®­a ra mét sè kÕt qu¶. BiÓu thÞ nång ®é mg/l kh«ng ph¶i kh«ng thø nguyªn. Nång ®é kh«ng thø nguyªn ®­îc thÓ hiÖn qua phÇn triÖu (ppm). §èi víi gi¸ trÞ nhá cña nång ®é sù kh¸c nhau kh«ng ®¸ng kÓ, v× vËy nång ®é cã thÓ biÕn ®æi theo thÓ tÝch hay khèi l­îng. §èi víi nång ®é lín, ta thÊy cã sù kh¸c biÖt gi÷a viÖc sö dông theo thÓ tÝch hay theo khèi l­îng.ThÝ dô ®èi víi nång ®é 300 000 ppm ®­îc dÉn ra sau ®©y trong c¸c thø nguyªn kh¸c nhau. a. 300 000 ppm theo khèi l­îng 300 000/106 = 0,3 Khèi l­îng chung 1000 kg Bïn: 0,3 x 1000 = 300 kg ThÓ tÝch bïn = 300/2650 = 0,113 m3 = 0,7 m3 ThÓ tÝch n­íc = 0,813 m3,  = 1230 kg/m3 Tæng b. 300 000 ppm theo thÓ tÝch 1 m3 vËt liÖu 0,3 x 1 = 0,3 m3 bïn Khèi l­îng bïn = 0,3 x 2650 = 795 kg Khèi l­îng n­íc = 700 kg  = 1495 kg/m3 Tæng = 1495 kg, 185
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học