DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: (a) sóng hình sin, (b) sóng dẹt, (c) sóng bất đối xứng 11
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài
Chuyển động của sóng biển là một trong những hiện tượng vật lý thú vị nhất trong tự nhiên. Các tính chất động lực học của sóng trong vùng gần bờ biển đã được nhiều nhà toán học, vật lý học, hải dương học nghiên cứu trong nhiều năm qua, dẫn đến sự phát triển đa dạng các mô hình số tính toán các tham số sóng dựa trên các lý thuyết sóng tuyến tính và sóng phi tuyến.
Vùng ven bờ biển được xem xét là vùng dọc bờ biển nơi có độ sâu mực nước nhỏ hơn 10 m (Brinkkemper, 2013). Trong vùng này, sóng trọng lực bề mặt đóng vai trò quan trọng nhất về mặt năng lượng. Khi lan truyền vào ven bờ, nguồn năng lượng sóng này bị tiêu tán do sóng vỡ và được chuyển hóa thành dòng chảy ven bờ, tạo ra vùng rối ven bờ, và vận chuyển bùn cát ven bờ (Masselink and Hughes, 2003). Do đó, hiểu biết về quá trình lan truyền sóng và quá trình tiêu tán năng lượng sóng trong vùng ven bờ biển là rất cần thiết khi tính toán sự thay đổi địa hình đáy biển vì đó là những tác nhân chính gây ra sự xói mòn hay bồi tụ bùn cát.
Vùng ven bờ biển thường được chia làm 3 vùng bao gồm vùng nước nông, vùng sóng đổ và vùng rửa trôi, dựa theo tính chất thủy động lực học của chúng. Sóng ở ngoài khơi có dạng hình sin (Hình 1a). Khi lan truyền vào vùng nước nông, sóng chuyển sang hình dẹt (Hình 1b); sau đó, sóng bị vỡ và có hình dạng bất đối xứng (Hình 1c) cuối cùng tạo thành sóng leo trong vùng rửa trôi. Đặc điểm của sóng dẹt đó là đỉnh sóng nhọn cao, bụng sóng dẹt nông (Hình 1b). Sóng bất đối xứng là sóng có hình răng cưa nghiêng về phía trước. Cả sóng dẹt và sóng bất đối xứng (có thể được gọi chung là sóng bất đối xứng) được đặc trưng bởi vận tốc quỹ đạo sóng sát đáy và là nguyên nhân dẫn đến vận chuyển bùn cát ngang bờ. Tính bất đối xứng của sóng dẫn đến sự chênh lệch giữa vận tốc quỹ đạo sóng hướng vào bờ và hướng ra ngoài khơi. Sự vận chuyển bùn cát do sóng bất đối xứng là sự chênh lệch giữa lượng dịch chuyển bùn cát xảy ra dưới đỉnh sóng và dưới bụng 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 vào phía bờ, tạo ra xu hướng bồi đắp bờ biển trong điều kiện thời tiết bình thường.
Hình 1: (a) sóng hình sin, (b) sóng dẹt, (c) sóng bất đối xứng
Sóng bất đối xứng được các nhà khoa học nghiên cứu từ rất sớm. Những công trình nghiên cứu tiên phong tiêu biểu có thể kể đến là của Stokes (1847) và Cornish (1898). Kể từ đó đến nay, rất nhiều các công trình nghiên cứu về sóng bất đối xứng đã được tiến hành và áp dụng. Tuy vậy, do các quá trình thủy động lực học và vận chuyển bùn cát vùng ven bờ biển rất phức tạp và tương tác phi tuyến lẫn nhau. Do đó, sự hiểu biết về sóng bất đối xứng vẫn còn những hạn chế nhất định. Chẳng hạn như, hầu hết các nghiên cứu về sóng bất đối xứng có thể ứng dụng được đều là những công thức bán thực nghiệm. Trong khi đó, việc tính toán hiệu chỉnh và kiểm tra các công thức đó còn rất hạn chế do thiếu số liệu đo đạc. Do vậy, việc nghiên cứu về tính toán sóng bất đối xứng vẫn còn tồn tại những thách thức đối với các nhà khoa học.
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |
