TRƯỜng đẠi học công nghệ nguyễn thị thảo tính toán sóng bấT ĐỐi xứng vùng ven bờ biểN
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
tải về 5.13 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
- TÀI LIỆU THAM KHẢO
- PHỤ LỤC
- 1.2. Mã chương trình tính toán theo phương pháp 2
- 2. Mã chương trình tính toán vận chuyển bùn cát do sóng bất đối xứng
- 2.2. Mã chương trình tính toán theo phương pháp 2
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEOSóng bất đối xứng có vai trò quan trọng trong tính toán vận chuyển bùn cát ngang bờ, hình thành các ba cát trong vùng sóng đổ, và khôi phục địa hình đáy biển sau các cơn bão. Sóng đối xứng cùng với dòng chảy ngang bờ (undertow) là những tác nhân chính tạo nên mối cân bằng động địa hình mặt cắt đáy biển. Do đó, việc tính toán các tham số sóng bất đối xứng và thông lượng vận chuyển bùn cát do sự bất đối xứng sóng đóng vai trò quan trọng trong tính toán mô phỏng sự thay đổi địa hình đáy biển. Trong luận văn này, tác giả đã thực hiện được những nhiệm vụ chính sau: Giới thiệu về sóng bất đối xứng và vận chuyển bùn cát do sóng bất đối xứng. Lựa chọn được 2 phương pháp tính toán các tham số sóng bất đối xứng phù hợp bao gồm: Phương pháp dựa theo nghiên cứu Isobe và Horikawa (1982) và sau đó được cải tiến bởi Grasmeijer và Ruessink (2003) và Phương pháp dựa theo nghiên cứu của Abreu và nnk (2010) và được tham số hóa các hệ số bởi Ruessink và nnk (2012). Áp dụng công thức của Camenen và Larson (2005) để tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát đáy do sóng bất đối xứng. Áp dụng công thức của Camenen và Larson (2008) để tính toán thông lượng vận chuyển bùn cát lơ lửng do sóng bất đối xứng. Viết mã chương trình bằng ngôn ngữ chuẩn FORTRAN 90 để tính toán các tham số sóng bất đối xứng, tính toán dòng thông lượng vận chuyển bùn cát đáy, bùn cát lơ lửng do sóng bất đối xứng. Tính toán kiểm nghiệm với số liệu đo đạc phòng thí nghiệm của Trường Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan và số liệu đo đạc hiện trường tại bãi biển Egmond, Hà Lan. Qua quá trình tính toán và so sánh với số liệu đo đạc có thể khẳng định mô hình tính toán lan truyền sóng ngẫu nhiên cho kết quả phù hợp rất tốt với số liệu đo đạc. Do đó, mô hình này đã tạo ra các tham số đầu vào đáng tin cậy để tính toán các tham số sóng bất đối xứng vùng ven bờ biển. Đối với mô hình tính toán sóng bất đối xứng, kết quả tính toán nhận được theo 2 phương pháp đều phù hợp khá tốt với số liệu đo đạc. Nếu tính toán theo phương pháp 1 (Isobe và Horikawa, 1982; Grasmeijer và Ruessink, 2003), vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng bờ (uc) phù hợp tốt với số liệu đo đạc tại phòng thí nghiệm của trường ĐHCN Delft, Hà Lan. Tuy vậy, kết quả tính toán (uc) thường có xu hướng lớn hơn số liệu số liệu đo đạc hiện trường tại bãi biển Egmond, Hà Lan. Nhìn chung, các kết quả tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng ra ngoài khơi (ut) phù hợp tốt với số liệu đo đạc hiện trường. Sai số tương đối trung bình quân phương cho uc và ut lần lượt là 26.04 % và 22.91 % Trong trường hợp tính toán theo phương pháp 2 (Abreu và nnk, 2010; Ruessink và nnk, 2012), kết quả tính toán vận tốc quỹ đạo sóng cực đại hướng bờ (uc) và hướng ra ngoài khơi (ut) nhỏ hơn số liệu đo đạc phòng thí nghiệm. Kết quả tính toán uc và ut cho vùng biển Egmond, Hà Lan phù hợp khá tốt với số liệu đo đạc. Sai số tương đối trung bình quân phương đối với uc và ut lần lượt là 21.07 % và 23.16 %. Tính toán vận chuyển bùn cát rất nhạy cảm đối với các tham số sóng bất đối xứng. Các tính toán đối với các thí nghiệm B1, B2 và bãi biển Egmond cho thấy, thông lượng vận chuyển bùn cát tổng cộng do sóng bất đối xứng tính toán theo phương pháp 1 thường lớn hơn đáng kể so với tính toán theo phương pháp 2. Điều đó có thể dẫn đến kết quả tính toán dự báo sự thay đổi địa hình đáy biển dựa theo 2 phương pháp này sẽ khác nhau rõ rệt. Do đó, việc lựa chọn mô hình tính toán các tham số sóng bất đối xứng là rất quan trọng trong tính toán mô phỏng vận chuyển bùn cát và biến đổi địa hình đáy biển. Trong thời gian tới, tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu về các quá trình thủy động lực và vận chuyển bùn cát vùng ven bờ biển. Cụ thể, những hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài này là:
Nghiên cứu về dòng chảy ven bờ do sóng bao gồm dòng chảy dọc bờ và ngang bờ do sóng. Nghiên cứu về vận chuyển bùn cát và tính toán hiệu chỉnh, kiểm tra mô hình tính toán vận chuyển bùn cát. Nghiên cứu về sự phát triển và dịch chuyển ba cát trong vùng sóng đổ. DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN1. Phạm Thành Nam, Nguyễn Thị Thảo, Mô hình tính toán sóng bất đối xứng vùng ven bờ, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc năm 2015, trang 487-493. 2. Pham Thanh Nam, Do Thi Thu Ha, Nguyen Thi Thao, Truong Manh Chien, A numerical model of beach morphological evolution due to waves and currents, The 8th Asia-Pacific Workshop on Marine Hydrodynamics – Aphydro 2016 September 20 – 23, Hanoi, Vietnam, pp. 59-66. TÀI LIỆU THAM KHẢOAbreu, T., Silva, P.A., Sanchom, F., Temperville, A., 2010. Analytical approximate wave form for asymmetric waves. Coastal Engineering 57, 656–667. Adeyemo, M.D., 1968. Effect of beach slope and shoaling on wave asymmetry. Proceedings, 11th Conference on Coastal Engineering, American Society of Civil Engineers, London, pp. 145–172. Bagnold, R.A., 1963. Mechanics of marine sedimentation. Sea 3, 507–528. Bagnold, R.A., 1966. An approach to the sediment transport problem from general physics. U. S. Geol. Surv. Prof. Pap. 422-I 37 p. Bailard, J.A., Inman, D.L., 1981. An energetics bedload model for a plane sloping beach: local transport. J. Geophys. Res. 86, 2035–2043. Battjes, J. 1983. Surf zone turbulence. Proc. 20th IAHR Congress, Moscow, Russia, 137-140. Bowen, A.J., 1980. Simple models for nearshore sedimentation: beach profiles and longshore bars. Coastline of Canada, Geol. Surv. Canada, pp. 1–11. Brinkkemper, J., 2013. Modeling the cross-shore evolution of asymmetry and skewness of surface gravity waves propagating over an intertidal sandbar. Master Thesis, Utrecht University, The Netherlands. Camenen, B., Larson, M., 2005. A general formula for non-cohesive bed load sediment transport. Estuarine, Coastal and Shelf Science 63, 249-260. Camenen, B., Larson, M., 2007. A unified sediment transport formulation for coastal inlet application. Technical Report ERDC/CHL CR-07-1, US Army Engineer Research and Development Center, Vicksburg, MS. Camenen, B., Larson, M., 2008. A general formula for noncohesive suspended sediment transport. Journal of Coastal Research 24(3), 615–627. Cornish, V., 1898. On sea beaches and sand banks. Geology 2, 628–674. Dibajnia, M., Watanabe, A., 1992. Sheet flow under nonlinear waves and currents. Proceedings of 23rd International Conference on Coastal Engineering, ASCE, Venice, Italy, 2015–2029. Doering, J.C., Bowen, A.J., 1995. Parameterization of orbital velocity asymmetries of shoaling and breakingwaves using bispectral analysis. Coastal Engineering 26, 15–33. Doering, John C., Elfrink, B., Hanes, Daniel M., Ruessink, B.G., 2000. Parameterization of velocity skewness. Proceedings 27th Int. Conference on Coastal Engineering, ASCE, Sydney, Australia, 16–20 July 2000, pp. 1383–1396. Drake, T.G., Calantoni, J., 2001. Discrete particle model for sheet flow sediment transport in the nearshore. Journal of Geophysical Research - Oceans 106 (C9), 19859–19868. Elfrink, B., Hanes, D.M., Ruessink, B.G., 2006. Parameterization and simulation of near bed orbital velocities under irregular waves in shallow water. Coastal Engineering 53, 915–927. Elfrink, B., Rakha, K.A., Deigaard, R., Brøker, I., 1999. Effect of near-bed velocity skewness on cross shore sediment transport. Proc. Coastal Sediments '99, Long Island, NY, pp. 33–47. Elgar, S.L, Guza, R.T., 1985. Observations of bispectra of shoaling surface gravity waves. J. Fluid Mech. 161, 425–448. Elgar, S.L., Guza, R.T., 1986. Nonlinear model predictions of shoaling surface gravity waves. J. Fluid Mech. 167, 1–18. Elgar, S.L., Freilich, M.H., Guza, R.T., 1990. Model-data comparisons of moments of nonbreaking shoaling surface gravity waves. J. Geophys. Res. 95 (C9), 16055–16063. Grasmeijer, B.T., Ruessink B.G., 2003. Modeling of waves and currents in the nearshore parametric vs. probabilistic approach. Coastal Engineering 49, 185–207. Grasmeijer, B.T., Van Rijn, L.C. 1998. Breaker bar formation and migration. Proc. 26th International Conference on Coastal Engineering, Copenhagen, Denmark, ASCE, pp. 2750–2758. Grasmeijer, B.T., Van Rijn, L.C. (1999). “Transport of fine sands by currents and waves III: breaking waves over barred profile with ripples”. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, Vol 125(2), pp. 71–79. Gonzalez-Rodriguez, D., Madsen, O.S., 2007. Seabed shear stress and bedload transport due to asymmetric and skewed waves. Coastal Engineering 54, 914-929. Inman, D.L., Bagnold, R.A., 1963. Littoral Processes. Sea 3, 529–543. Isobe, M., Horikawa, K., 1982. Study on water particle velocities of shoaling and breaking waves. Coast. Eng. J. 25, 109–123. Kennedy, A.B., Chen, Q., Kirby, J.T., Dalrymple, R.A., 2000. Boussinesq modeling of wave transformation, breaking and runup1: 1D. J.Waterw. Port Coast. Ocean Eng. 126 (1), 39–47. Komen, G.J., Cavaleri, L., Donelan, M., Hasselmann, K., Hasselmann, S., Janssen, P.A.E.M., 1994. Dynamics and Modelling of Ocean Waves. Cambridge University Press, Cambridge, 532p. Kuriyama, Y., Katoh, K., Isogami, T., 1990. Wave nonlinearity and cross-shore sediment rate in the vicinity of breaker zone. Proceedings of Coastal Engineering. JSCE, pp. 284 - 288 (in Japanese). Madsen, P.A., Sørensen,O.R., Schäffer,H.A., 1997. Surf zone dynamics simulated by a Boussinesq type model. Part 2: surf beat and swash oscillations for wave groups and irregular waves. Coast. Eng. 32, 289–319. Malarkey, J., Davies, A.G., 2012. Free-stream velocity descriptions under waves with skewness and asymmetry. Coastal Engineering 68, 78-95. Mase, H., 2001. Multi-directional random wave transformation model based on energy balance equation. Coastal Engineering Journal 43(4), 317-337. Masselink, G., Hughes, M. G., 2003. Introduction to Coastal Processes & Geomorphology. Hodder Education. Nam, P.T., Larson, M., Hanson, H., Hoan, L.X., 2009. A numerical model of nearshore waves, currents, and sediment transport. Coastal Engineering 56, 1084–1096. Nam, P.T., Larson, M., Hanson, H., Oumeraci, H., 2017. Model of nearshore random wave transformation: validation against laboratory and field data. Ocean Engineering 135, 183-193. Nielsen, P., 1992. Coastal bottom boundary layer and sediment transport. World Scientific Publishing, Singapore, Advanced Series on Ocean Engineering, Vol. 4. Peng, Z., Zou, Q., Wang, B., Reeve, D., 2007. Transformation of wave skewness and asymmetry over smooth low-crested breakwaters. Flood Risk Assessment II, 2007. Rattanapitikon, W., Vivattanasirisak, T., Shibayama, T., 2003. A proposal of new breaker height formula. Coastal Engineering Journal 45 (1), 29–48. Ribberink, J.S., 1998. Bed-load transport for steady flows and unsteady oscillatory flows. Coastal Engineering 34, 52–82. Ribberink, J.S., Al-Salem, A.A., 1994. Sediment transport in oscillatory boundary layers in cases of rippled beds and sheet flow. Journal of Geophysical Research 99, 12707–12727. Ris, R.C., Booij, N., Holthuijsen, L.H., 1999. A third-generation wave model for coastal regions. Part II. Verification. J. Geophys. Res. 104 (C4), 7667–7681. Ruessink, B.G., Ramaekers, G., Van Rijn, L.C., 2012. On the parameterization of the free-stream non-linear wave orbital motion in nearshore morphodynamic models. Coastal Engineering 65, 56-63. Ruessink, B.G., Van Enckvort, I.M.J., Kingston, K.S., Davidson, M.A., 2000. Analysis of observed two- and three-dimensional nearshore bar behavior. Marine Geology 169, 161-183. Salmon, J.E., Holthuijsen, L.H., Zijlema, M., van Vledder, G.Ph., Pietrzak, J.D., 2015. Scaling depth-induced wave-breaking in two-dimensional spectral wave models. Ocean Modelling 87, 30-47. Soulsby, D. H., 1997. Dynamics of marine sands: A manual for practical applications. Thomas Telford Publications, London, England, 249 pp. Stokes, G.G., 1847. On the theory of oscillatory waves. Transactions of the Cambridge Philosophical Society 8, 441–455. Suntoyo, Tanaka, H., Sana, A., 2008. Characteristics of turbulent boundary layers over a rough bed under saw-tooth waves and its application to sediment transport. Coastal Engineering 55 (12), 1102–1112. Svendsen, I.A., Madsen, P.A., Buhr Hansen, J., 1978. Wave characteristics in the surf zone. Proceedings of the 16th International Conference on Coastal Engineering, Hamburg, ASCE, vol. 1, pp. 520–539. Swart, D. H., 1974. Offshore sediment transport and equilibrium beachprofiles. Delft Hydraulics Laboratory Publications 131, Delft, The Netherlands, 302 pp. Swart, D.H., Loubster, C.C., 1978. Vocoidal water wave theory for all nonbreaking waves. Proc. 16th Int. Conference on Coastal Engineering (ICCE), ASCE, Hamburg, Germany, pp. 467–486. Torres-Freyermuth, A., Losada, I.J., Lara, J.L., 2007. Modeling of surf zone processes on a natural beach using Reynolds-averaged Navier–Stokes equations. J. Geophys. Res. 112, C09014. Veeramony, J., Svendsen, I.A., 2000. The flow in surf zone waves. Coastal Engineering 39, 93–122. Watanabe, A., Sato, S., 2004. A sheet-flow transport rate formula for asymmetric, forward-leaning waves and currents. Proceedings of the 29th International Conference on Coastal Engineering, Lisbon, ASCE, vol. 2, pp. 1703–1714. Wells, D.R., 1967. Beach equilibrium and second-order wave theory. J. Geophys. Res. 72, 497–504 PHỤ LỤC1. Mã chương trình tính toán các tham số sóng bất đối xứng1.1. Mã chương trình tính toán theo phương pháp 1subroutine asymmetry_wave() ! after GR (2003) and IH (1982) real:: uw0,corr_fact,uw_mu,skewness,skewness_max,skewness_a real:: lamda_1,lamda_2,lamda_3,lamda_4,lamda_5,tp_gd integer::i,j real,allocatable:: uw_c(:,:),uw_t(:,:) ! deallocate(uw_c,uw_t,stat=ierr) allocate(uw_c(nx,ny),uw_t(nx,ny),stat=ierr) tmp=0.
tmp_1=0. do i=1,nx do j=1,ny wh_13=w_height(i,j) *1.3 ! h13 ! wave obital velocity and correction factor
uw0=0.
corr_fact=0. else uw0=pi*wh_13/w_period(i,j)/sinh(2*pi*ttdep(i,j)/w_length(i,j)) tmp=wh_13/ttdep(i,j)
tmp=0.9
tmp_1=ttdep(i,j)+wh_13/2. uw0=pi*wh_13/w_period(i,j)/sinh(2*pi*tmp_1/w_length(i,j)) endif corr_fact=1.-0.40*tmp endif ! maximum between onshore and offshoer peak velocity uw_mu=2.*corr_fact*uw0
uw_c(i,j)=0. uw_t(i,j)=0.
! skewness max skewness_max=0.85-2.5*dep(i,j)/w_length(i,j)
! skewness_a by IH (1982) and modied by GR (2003) tp_gd=w_period(i,j)*sqrt(g/dep(i,j))
lamda_5=5.6e-3*tp_gd*tp_gd - 4.0e-5*tp_gd*tp_gd*tp_gd else lamda_5=3.2e-3*tp_gd*tp_gd + 8.0e-5*tp_gd*tp_gd*tp_gd endif if (tp_gd > 15) then ! lamda_4 lamda_4=-2.7+0.53*tp_gd else lamda_4=-15 +1.35*tp_gd endif lamda_3=(0.5-lamda_5)/(lamda_4-1+exp(-lamda_4)) lamda_2=lamda_3*lamda_4+lamda_5 lamda_1=0.5-lamda_3 skewness_a=lamda_1+lamda_2*uw_mu/sqrt(g*dep(i,j)) + lamda_3*exp(-lamda_4*uw_mu/sqrt(g*dep(i,j))) ! skewness_a ! skewness skewness=0.5+(skewness_max-0.5)*tanh((skewness_a-0.5)/(skewness_max-0.5)) uw_c(i,j)=skewness*uw_mu ! onshore peak velocity uw_t(i,j)=uw_mu-uw_c(i,j) ! offshore peak velocity endif enddo enddo !call wave_onoffshore_Egmond_98(IS,uw_c,uw_t) !call wave_onoffshore_GR_99(uw_c,uw_t)
!-------------------------------------------------------------------- 1.2. Mã chương trình tính toán theo phương pháp 2subroutine asym_wave_new() ! after Abreu et al. (2010) and Ruessink et al. (2012) integer:: i,j,k real:: ur_val,r_val,phi_val,b_val,f_val real:: del_t,omega,w_per,w_hei,sum,dep_ij real:: u_crest(nx,ny),u_trough(nx,ny) real:: u_per(100),uw_ij,root_uw(3) real:: t_on(nx,ny),t_off(nx,ny) deallocate(qbx_as,qby_as,qsx_as,qsy_as,stat=ierr) allocate(qbx_as(nx,ny),qby_as(nx,ny),qsx_as(nx,ny),qsy_as(nx,ny),stat=ierr) do i=1,nx do j=1,ny dep_ij=dep(i,j) w_per=w_period(i,j) w_hei=w_height(i,j) if(dep_ij<=eps_val .or. w_per<=0. .or. w_hei <=0 )then u_crest(i,j)=0. u_trough(i,j)=0.
uw_ij=uw_vel(i,j) ur_val=ursell_para(i,j) b_val=B_para(ur_val) r_val=R_para(b_val) phi_val=phi_para(ur_val) f_val=sqrt(1.-r_val*r_val) del_t=w_period(i,j)/100. omega= 2.*pai/w_per u_on_2=0. u_off_2=0. tmp_on=0. tmp_off=0. num_on=0
do it=1,100 t=(it-1)*del_t u_per(it)=uw_ij*f_val*(sin(omega*t)+r_val*sin(phi_val)/(1+f_val))/(1-r_val*cos(omega*t+phi_val))
num_on=num_on+1 u_on_2=u_on_2 + u_per(it)*u_per(it)*del_t tmp_on=tmp_on + u_per(it)*u_per(it) else u_off_2=u_off_2 + u_per(it)*u_per(it)*del_t tmp_off=tmp_off + u_per(it)*u_per(it)
! u_crest and u_trough u_crest(i,j)=maxval(u_per) u_trough(i,j)=-minval(u_per) ! rms u_crest and u_trough rms_on=sqrt(tmp_on)/num_on rms_off=sqrt(tmp_off)/(100-num_on) ! determining the crest and trough periods root_uw=0. k=1
do it=1,99 if(u_per(it)*u_per(it+1)<=0) then root_uw(k)=(it+0.5)*del_t k=k+1
t_cr=root_uw(2)-root_uw(1) else t_cr=root_uw(1) endif t_tr=w_period(i,j)-t_cr if(t_cr>t_tr)then ! trough period is always higher than crest period t_cr=t_tr t_tr=w_period(i,j)-t_tr endif t_on(i,j)=t_cr t_off(i,j)=t_tr
! ----------------------------------------------------------------------! function uw_vel(i,j) ! near bed orbital velocity by linear wave theory real:: uw_vel depij=ttdep(i,j)+eps_val uw_vel=pai*w_height(i,j)/w_period(i,j)/sinh(2*pai*depij/w_length(i,j)) ! ttdep(i,j)
! ----------------------------------------------------------------------------- function ursell_para(i,j) ! calculating Ursell parameter real:: ursell_para depij=ttdep(i,j)+eps_val ursell_para=g*w_height(i,j)*sqrt(2.)*w_period(i,j)*w_period(i,j)/depij/depij !ursell_para=g*w_height(i,j)*sqrt(2.)*w_period(i,j)*w_period(i,j)/dep(i,j)**2 !ursell_para=w_height(i,j)*sqrt(2.)*w_length(i,j)*w_length(i,j)/ttdep(i,j)**3 ! ttdep(i,j) end function ! ----------------------------------------------------------------------------- function psi_para(ursell) real:: psi_para,ursell,p5_coef,p6_coef p5_coef=0.815 ! +- 0.055 p6_coef=0.672 ! +- 0.073 psi_para= -90 + 90*tanh(p5_coef/ursell**p6_coef) ! in degree end function ! ----------------------------------------------------------------------------- function phi_para(ursell) real:: phi_para,ursell,p5_coef,p6_coef,psi_para !pai=3.141592654 p5_coef=0.815 ! +- 0.055 p6_coef=0.672 ! +- 0.073 psi_para= -90 + 90*tanh(p5_coef/ursell**p6_coef) ! in degree phi_para=-psi_para*pai/180. - pai/2. - 0.05*pai end function ! ----------------------------------------------------------------------------- function B_para(ursell) real:: B_para,ursell real:: p1_coef,p2_coef,p3_coef,p4_coef,log_ursell p1_coef=0. p2_coef=0.857 ! +-0.016 p3_coef=-0.471 ! +-0.025 p4_coef=0.297 ! +-0.021 log_ursell=log10(ursell) B_para = p1_coef + (p2_coef - p1_coef)/(1.+exp((p3_coef-log_ursell)/p4_coef))
! ----------------------------------------------------------------------------- function R_para(b_val) real:: R_para,b_val,tmp_b tmp_b=b_val*sqrt(2./(9.+2.*b_val*b_val)) R_para=2.*sqrt(tmp_b)/(1.+tmp_b)
2.1. Mã chương trình tính toán theo phương pháp 1!-------------------------------------------------------------------- subroutine sediment_transport_asymmetry_wave(uwc,uwt) real:: uwc(nx,ny),uwt(nx,ny) real:: Tc,Tt,Tp integer:: i,j,k,num_dt real:: t_val,xv,comb_vel,tich_phan,teta_on,teta_off,teta_net real:: gama_t,gam_u,theta_1,theta_2 real, allocatable:: qtx_as(:,:),qty_as(:,:) deallocate(qtx_as,qty_as,stat=ierr) allocate(qtx_as(nx,ny),qty_as(nx,ny),stat=ierr) deallocate(qbx_as,qby_as,qsx_as,qsy_as,stat=ierr) allocate(qbx_as(nx,ny),qby_as(nx,ny),qsx_as(nx,ny),qsy_as(nx,ny),stat=ierr) num_dt=50 do i=1,nx do j=1,ny if( uwt(i,j)>0. .and. uwc(i,j)>0.) then Tc=uwt(i,j)/(uwt(i,j)+uwc(i,j))*w_period(i,j) Tt=w_period(i,j)-Tc Tpw=w_period(i,j) ! angle between wave and current if(uc_total(i,j)<=0)then tmp=0.
else tmp=u(i,j)/uc_total(i,j) endif cur_angle=acos(tmp) wav_angle=w_angle(i,j) cw_angle=abs(wav_angle-cur_angle) teta_c=teta_cur(i,j) teta_w=teta_wav(i,j) teta_wm=0.5*teta_w teta_cw=sqrt(teta_c*teta_c+teta_w*teta_w+2.*teta_c*teta_w*cos(cw_angle)) gama_t=Tpw/Tc-1. gama_u=uwt(i,j)/uwc(i,j) tmp=sqrt(abs((gama_t*gama_t*gama_u*gama_u-1)/(gama_t*gama_t-1))) tmp_1=sqrt(abs((gama_t*gama_t*gama_u*gama_u-1)/(gama_t*gama_t-1))/gama_u) theta_2=Tc/Tpw/pai*asin(tmp) theta_1=(1.-Tc/Tpw)/pai*asin(tmp_1)-theta_2 !-------------------------------------------------------- ! Onshore Phase !-------------------------------------------------------- ! averaged onshore peak velocity, determined by rms value comb_vel=0. delta_Tc=Tc/num_dt tmp=0. tich_phan=0. do k=1,num_dt t_val=-theta_2*Tpw + (k-1)*delta_Tc uc_val=uwc(i,j)*sin(pai*t_val/Tc) tmp = tmp + uc_val*uc_val comb_vel=uc_total(i,j)*cos(cw_angle)+uc_val tich_phan=tich_phan+comb_vel*comb_vel*delta_Tc !write(1953,'(2f10.3)')t_val,uc_val
av_uc=sqrt(tmp)/num_dt uc_on=sqrt(tich_phan/delta_Tc)/num_dt ! weighting parameter for fiction coeff. at onshore phase xv=uc_total(i,j)/(uc_total(i,j)+av_uc) ! friction due to waves and currents fcw=xv*fc_n(i,j)+(1.-xv)*fc_wav(i,j) ! Shield parameter for onshore phase teta_on=tich_phan*fcw/Tc/(2.*com_denominator) !--------------------------------------------------------- ! Offshore Phase !--------------------------------------------------------- ! averaged offshore peak velocity, determined by rms value comb_vel=0. delta_Tt=Tt/num_dt tmp=0.
tich_phan=0. do k=1,num_dt t_val=Tc-theta_2*Tpw + (k-1)*delta_Tt ut_val=uwt(i,j)*sin(pai*(t_val-Tpw-theta_1*Tpw)/Tt) tmp=tmp + ut_val*ut_val comb_vel= uc_total(i,j)*cos(cw_angle)+ut_val tich_phan=tich_phan + comb_vel*comb_vel*delta_Tt enddo av_ut=sqrt(tmp)/num_dt uc_off=sqrt(tich_phan/delta_Tt)/num_dt ! weighting parameter for friction coeff. at offshore phase xv=uc_total(i,j)/(uc_total(i,j)+av_ut) ! friction combined from waves and current fcw=xv*fc_n(i,j)+(1.-xv)*fc_wav(i,j) ! Shield parameter for offshore wave teta_off=tich_phan*fcw/Tt/(2.*com_denominator) teta_net=max(0.,teta_on-teta_off) ! Calibration coeficient in bed load formula xv=teta_cur(i,j)/(teta_cur(i,j)+teta_wav(i,j)) aw_coef= 6.+6.*xv !--------------------------------------------- ! Bed load by asymmetry waves !--------------------------------------------- as_bed_load = hs_as*sqrt(com_denominator)*d50* aw_coef *sqrt(teta_net) *teta_mean(i,j)*exp(-hs_b*teta_cr/teta_cw) qbx_as(i,j)=as_bed_load * cos(wav_angle) qby_as(i,j)=as_bed_load * sin(wav_angle) !--------------------------------------------- ! Suspended load by asymmestry waves !--------------------------------------------- bed_ref_con=bed_refer_concen(i,j) sed_diff=sediment_diffusivity(i,j)
as_sus_load=hs_as*(av_uc-av_ut)*bed_ref_con*sed_diff/sett_vel else as_sus_load=hs_as*(av_uc-av_ut)*bed_ref_con*sed_diff/sett_vel*(1.-exp(-sett_vel*ttdep(i,j)/sed_diff)) endif qsx_as(i,j)=as_sus_load * cos(wav_angle); qsy_as(i,j)=as_sus_load * sin(wav_angle);
qbx_as(i,j)=0.;qby_as(i,j)=0.;qsx_as(i,j)=0.;qsy_as(i,j)=0. endif enddo enddo ! writing the total load by asymmetry waves qtx_as=qbx_as+qsx_as qty_as=qby_as+qsy_as
!Calculating paperameters for determining wave skewness and asymmetry wave ! after Abreu et al., 2010 and Ruessink et al., 2012 ! ------------------------------------------------------------------------------------------- ! subroutine sed_transp_asym_wave_new() integer:: i,j,k real:: ur_val,r_val,phi_val,b_val,f_val real:: del_t,omega,w_per,w_hei,sum,dep_ij real:: u_crest(nx,ny),u_trough(nx,ny) real:: u_per(100),uw_ij,root_uw(3) real:: t_on(nx,ny),t_off(nx,ny) real, allocatable:: qtx_as(:,:),qty_as(:,:) deallocate(qtx_as,qty_as,stat=ierr) allocate(qtx_as(nx,ny),qty_as(nx,ny),stat=ierr) deallocate(qbx_as,qby_as,qsx_as,qsy_as,stat=ierr) allocate(qbx_as(nx,ny),qby_as(nx,ny),qsx_as(nx,ny),qsy_as(nx,ny),stat=ierr) qtx_as=0.; qty_as=0. qbx_as=0. qby_as=0. qsx_as=0. qsy_as=0.
dep_ij=dep(i,j) w_per=w_period(i,j) w_hei=w_height(i,j) if(dep_ij<=eps_val .or. w_per<=0. .or. w_hei <=0 )then u_crest(i,j)=0. u_trough(i,j)=0.
! shear stress due to asymmetry wave ! angle between wave and current if(uc_total(i,j)<=0)then tmp=0.
else tmp=u(i,j)/uc_total(i,j) endif cur_angle=acos(tmp) wav_angle=w_angle(i,j) cw_angle=abs(wav_angle-cur_angle) teta_c=teta_cur(i,j) teta_w=teta_wav(i,j) teta_wm=0.5*teta_w teta_cw=sqrt(teta_c*teta_c+teta_w*teta_w+2.*teta_c*teta_w*cos(cw_angle)) ! tinh toan cac tham so song bat doi xung
ur_val=ursell_para(i,j) b_val=B_para(ur_val) r_val=R_para(b_val) phi_val=phi_para(ur_val) f_val=sqrt(1.-r_val*r_val) del_t=w_period(i,j)/100. omega= 2.*pai/w_per u_on_2=0. u_off_2=0. tmp_on=0. tmp_off=0. num_on=0
t=(it-1)*del_t u_per(it)=uw_ij*f_val*(sin(omega*t)+r_val*sin(phi_val)/(1+f_val))/(1-r_val*cos(omega*t+phi_val))
num_on=num_on+1 comb_vel=uc_total(i,j)*cos(cw_angle)+u_per(it) u_on_2=u_on_2 + u_per(it)*u_per(it)*del_t tmp_on=tmp_on + u_per(it)*u_per(it)
comb_vel=uc_total(i,j)*cos(cw_angle)+u_per(it) u_off_2=u_off_2 + u_per(it)*u_per(it)*del_t tmp_off=tmp_off + u_per(it)*u_per(it) endif enddo ! u_crest and u_trough u_crest(i,j)=maxval(u_per) u_trough(i,j)=-minval(u_per) ! rms u_crest and u_trough rms_on=sqrt(tmp_on)/num_on rms_off=sqrt(tmp_off)/(100.-num_on) ! determining the crest and trough periods root_uw=0. k=1
do it=1,99 if(u_per(it)*u_per(it+1)<=0) then root_uw(k)=(it+0.5)*del_t k=k+1
t_cr=root_uw(2)-root_uw(1) else t_cr=root_uw(1) endif t_tr=w_period(i,j)-t_cr if(t_cr>t_tr)then t_cr=t_tr t_tr=w_period(i,j)-t_tr endif t_on(i,j)=t_cr t_off(i,j)=t_tr !-------------------------------------------------------- ! Onshore Phase !-------------------------------------------------------- ! weighting parameter for fiction coeff. at onshore phase xv=uc_total(i,j)/(uc_total(i,j)+rms_on) ! u_crest(i,j) ! friction due to waves and currents fcw=xv*fc_n(i,j)+(1.-xv)*fc_wav(i,j) ! Shield parameter for onshore phase teta_on=u_on_2*fcw/t_cr/(2.*com_denominator) ! Offshore Phase ! -------------------------------------------------------- ! weighting parameter for friction coeff. at offshore phase xv=uc_total(i,j)/(uc_total(i,j)+ rms_off ) ! u_trough(i,j) ! friction combined from waves and current fcw=xv*fc_n(i,j)+(1.-xv)*fc_wav(i,j) ! Shield parameter for offshore wave teta_off=u_off_2*fcw/t_tr/(2.*com_denominator)
xv=teta_cur(i,j)/(teta_cur(i,j)+teta_wav(i,j)) aw_coef= 6.+6.*xv
! Bed load by asymmetry waves !--------------------------------------------- as_bed_load = hs_as*sqrt(com_denominator)*d50* aw_coef *sqrt(teta_net) *teta_mean(i,j)*exp(-hs_b*teta_cr/teta_cw) qbx_as(i,j)=as_bed_load * cos(wav_angle) qby_as(i,j)=as_bed_load * sin(wav_angle) !--------------------------------------------- ! Suspended load by asymmestry waves !--------------------------------------------- bed_ref_con=bed_refer_concen(i,j) sed_diff=sediment_diffusivity(i,j)
as_sus_load=(rms_on-rms_off)*bed_ref_con*sed_diff/sett_vel else as_sus_load=(rms_on-rms_off)*bed_ref_con*sed_diff/sett_vel*(1.-exp(-sett_vel*ttdep(i,j)/sed_diff))
qsx_as(i,j)=as_sus_load * cos(wav_angle); qsy_as(i,j)=as_sus_load * sin(wav_angle);
! writing the total load by asymmetry waves qtx_as=qbx_as+qsx_as qty_as=qby_as+qsy_as call total_load_Egmond_98(1217,qbx_as) ! new modif save qbx and qsx call total_load_Egmond_98(1219,qsx_as) end subroutine 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:
|