TRƯỜng đẠi học công nghệ nguyễn thị thảo tính toán sóng bấT ĐỐi xứng vùng ven bờ biểN
Vai trò của sóng bất đối xứng trong tính toán vận chuyển bùn cát
tải về 5.13 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- 1.3. Những nghiên cứu về tính toán sóng bất đối xứng
- CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SÓNG BẤT ĐỐI XỨNG VÙNG VEN BỜ BIỂN
- 2.1. Tính toán theo phương pháp 1 (Isobe và Horikawa, 1982; Grasmeijer và Ruessink, 2003)
1.2. Vai trò của sóng bất đối xứng trong tính toán vận chuyển bùn cátT  rong trường hợp sóng đối xứng, thì tổng lượng bùn cát dịch chuyển trong một chu kỳ sóng là bằng 0. Tuy vậy, ở vùng gần bờ, sóng thường có dạng bất đối xứng dẫn đến chênh lệch vận tốc quỹ đạo sóng (Hình 1.5). Do đó, sự vận chuyển bùn cát trong vùng này sẽ là sự chênh lệch giữa lượng dịch chuyển bùn cát xảy ra dưới đỉnh sóng và dưới bụng sóng.
Hình 1.5: Vận tốc quỹ đạo sóng vùng ven bờ biển Mối liên hệ giữa sóng bất đối xứng và vận chuyển bùn cát đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong những thập kỷ gần đây và đã thu được những thành tựu đáng kể. Chẳng hạn như, nghiên cứu của Inman và Bagnold (1963) đã cho thấy tầm quan trọng của sóng bất đối xứng trong sự cân bằng động biến động mặt cắt đáy biển. Well (1967) đã tính toán sự vận chuyển bùn cát theo công thức của Bagnold (1963, 1966), trong đó sử dụng một số lượng sóng Stokes hữu hạn để xác định sự thay đổi chênh lệch vận tốc quỹ đạo sóng vùng ven bờ. Bowen (1980), Bailard và Inman (1981) đã phát triển mô hình của Bagnold (1963) trong đó tính đến trường vận tốc tức thời và độ chênh lệch vận tốc quỹ đạo sóng. Do mối liên hệ phi tuyến giữa vận tốc dòng chảy và thông lượng vận chuyển bùn cát, sóng bất đối xứng thường gây ra hiện tượng bùn cát dịch chuyển hướng vào phía bờ. Tầm quan trọng của sóng bất đối xứng đối với vận chuyển bùn cát ngang bờ cũng đã được phân tích trong các nghiên cứu của Elfrink và nnk (1999), Doering và nnk (2000). Dibajnia và Watanabe (1992) đã xây dựng một công thức tính vận chuyển bùn cát là một hàm của thời gian lan truyền đỉnh sóng, thời gian lan truyền bụng sóng, và lượng bùn cát được bứt phá và lắng đọng trong thời gian đó. Ribberink (1998) cũng đã thiết lập một công thức tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy tức thì do sóng. Khác với công thức của Bailard và Inman (1981), công thức của Ribberink (1998) là một hàm số phụ thuộc vào tham số Shields tức thì và tham số Shields tới hạn. Nielsen (1992) đã tính đến ảnh hưởng của sóng bất đối xứng trong vận chuyển bùn cát đáy bằng cách bổ sung vào thành phần ứng suất đáy. Gonzalez-Rodriguez và Madsen (2007) đã chỉ ra tầm quan trọng của sóng bất đối xứng đối với vận chuyển bùn cát đáy dựa theo hệ số ma sát biến đổi theo thời gian và độ lệch pha. Những nghiên cứu của Camenen và Larson (2005, 2007, 2008) đã xây dựng công thức tổng quát tính toán vận chuyển bùn cát đáy và bùn cát lơ lửng trong đó có xét đến yếu tố sóng bất đối xứng. Những so sánh và đánh giá dựa trên nhiều bộ số liệu trong phòng thí nghiệm và hiện trường cho thấy các công thức tính toán của Camenen và Larson phù hợp tốt với số liệu đo đạc.
Theo Elfrink và nnk (2006), việc áp dụng trực tiếp những lý thuyết cổ điển của sóng Stokes và sóng Cnoidal để tính toán sóng bất đối xứng trong vùng ven bờ cũng gặp nhiều hạn chế do chúng không đúng đối với sóng ngẫu nhiên, sóng vỡ trên nền đáy biển có độ dốc thay đổi. Nhằm hạn chế những nhược điểm của lý thuyết sóng cổ điển, các công thức bán thực nghiệm đã được phát triển để xác định các tham số sóng bất đối xứng. Các công trình tiêu biểu về sóng bất đối xứng được liệt kê dưới đây. Swart và Loubster (1978) đã phát triển một số công thức bán thực nghiệm cho sóng bất đối xứng trên nền đáy biển phẳng. Isobe và Horikawa (1982) đã sử dụng lý thuyết sóng Stokes bậc 5 và sóng Cnoidal bậc 3, trong đó có tính đến tác động của độ dốc đáy biển, để xác định được các tham số mô tả sự bất đối xứng. Các kết quả tính toán của mô hình đó phù hợp rất tốt với trường hợp sóng đều. Grasmejer và Van Rijn (1998) đã cải tiến mô hình của Isobe và Horikawa (1982), trong đó ảnh hưởng của độ dốc đáy biển đã được chỉnh sửa lại, để tính toán vận tốc quỹ đạo sóng hướng vào bờ và hướng ra ngoài khơi cho trường hợp sóng ngẫu nhiên. Mô hình đó tiếp tục được cải tiến bởi Grasmeijer và Ruessink (2003) trong đó tính đến ảnh hưởng của độ cao sóng và độ sâu mực nước. Cũng trong nghiên cứu đó, các tác giả khẳng định độ dốc của đáy biển không ảnh hưởng nhiều đến tính toán độ chênh lệch lớn nhất của vận tốc quỹ đạo sóng. Doering và Bowen (1995) đã đưa ra mối quan hệ thực nghiệm giữa sóng bất đối xứng với số Ursell dựa theo phân tích phổ hai chiều số liệu đo đạc hiện trường tại các bãi biển tự nhiên. Sau đó, Doering và nnk (2000) đã dẫn ra công thức tính toán sóng bất đối xứng dưới tác động của sóng vỡ và hiệu ứng nước nông. Trong nghiên cứu đó, tác giả khẳng định số Ursell là tham số quan trọng nhất để xác định tính bất đối xứng của sóng. Dựa trên những nghiên cứu trên, Peng và nnk (2007) đã nghiên cứu sự lan truyền sóng bất đối xứng qua đê chắn sóng dạng tường đỉnh thấp và so sánh kết quả tính toán với số liệu đo đạc phòng thí nghiệm. Elfrink và nnk (2006) đã tập hợp một số các công thức bán thực nghiệm tính toán vận tốc quỹ đạo sóng sát đáy biển trong vùng ven bờ. Kết quả tính toán nhận được phù hợp tốt với số liệu đo đạc hiện trường đối với các kích cỡ thời gian khác nhau. Drake và Calantoni (2001) cũng sử dụng lý thuyết sóng Stokes bậc cao để mô tả sự ảnh hưởng của độ chênh lệch vận tốc quỹ đạo sóng và sóng bất đối xứng tới dòng chảy lớp sát đáy trong mô hình 2 pha. Dựa trên nghiên cứu đó, Abreu và nnk (2010) đã phát triển công thức tính vận tốc quỹ đạo sóng cho từng con sóng riêng lẻ. Ruessink và nnk (2012) đã tham số hóa các tham số trong công thức của Abreu và nnk (2010) để có thể tính toán được các tham số sóng bất đối xứng cho sóng ngẫu nhiên. Trong nghiên cứu này, thông qua việc phân tích đánh giá các kết quả nghiên cứu tiêu biểu liệt kê ở trên, tác giả đã lựa chọn ra 2 phương pháp để tính toán các tham số sóng bất đối xứng bao gồm: Phương pháp tính toán dựa theo các nghiên cứu của Grasmeijer và Ruessink (2003) và Isobe và Horikawa (1982), và Phương pháp tính toán dựa theo các nghiên cứu của Abreu và nnk (2010) và Ruessink và nnk (2012). Các tham số sóng bất đối xứng dựa theo 2 phương pháp trên đã được so sánh và đánh giá với các bộ số liệu đo đạc trong phòng thí nghiệm của Trường Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan (Grasmejer và Van Rijn, 1999) và số liệu hiện trường quan trắc tại bãi biển Egmond, Hà Lan (Ruesink và nnk, 2000). CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SÓNG BẤT ĐỐI XỨNG VÙNG VEN BỜ BIỂNChương 2 trình bày cách xác định các tham số sóng bất đối xứng bởi 2 phương pháp: (i) theo phương pháp của Isobe và Horikawa (1982) và sau đó được cải tiến bởi Grasmeijer và Ruessink (2003), và (ii) theo phương pháp của Abreu và nnk (2010) và sau đó được tham số hóa bởi Ruessink và nnk (2012). 2.1. Tính toán theo phương pháp 1 (Isobe và Horikawa, 1982; Grasmeijer và Ruessink, 2003)Theo nghiên cứu của Grasmeijer và Ruessink (2003), tổng đại lượng vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng vào bờ và hướng ra ngoài khơi (  ) (Hình 2.1 (3)) được xác định như sau:
 (2.1)
Каталог: jspui -> bitstream -> 123456789 123456789 -> Nguyễn Ngọc Lý Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu về Môi trường và Cộng đồng 123456789 -> Vò Quúnh Thu Cao häc K18 123456789 -> Khoa Báo chí Đhkhxh&NV 123456789 -> Acknowledgements 123456789 -> Danh mục chữ viết tắT 123456789 -> Chương TỔng quan vật liệu mao quản trung bình (mqtb) trật tự 1 Giới thiệu chung 123456789 -> Khoa hóa họC (141 142 báo cáo) tải về 5.13 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|