Giáo trình cơ sở kỹ thuật bờ biển - Chương 10

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

55
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hình thái học bờ biển 10.1 Mở đầu ở vùng ven biển, hải d ơng học, địa chất, sinh thái và hình thái đ ờng bờ có mối quan hệ mật thiết với nhau. Có 3 quá trình chính ảnh h ởng tới hình dạng đ ờng bờ. Đó là các quá trình vật lý, hóa học và sinh học. Tr ớc hết là quá trình vật lý bao gồm các yếu tố triều, sóng, gió và dòng chảy ảnh h ởng một cách th ờng xuyên liên tục lên đ ờng bờ từ khi nó xuất hiện do các...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình cơ sở kỹ thuật bờ biển - Chương 10

Ch ¬ng 10: H×nh th¸i häc bê biÓn 10.1 Më ®Çu ë vïng ven biÓn, h¶i d ¬ng häc, ®Þa chÊt, sinh th¸i vμ h×nh th¸i ® êng bê cã mèi quan hÖ mËt thiÕt víi nhau. Cã 3 qu¸ tr×nh chÝnh ¶nh h ëng tíi h×nh d¹ng ® êng bê. §ã lμ c¸c qu¸ tr×nh vËt lý, hãa häc vμ sinh häc. Tr íc hÕt lμ qu¸ tr×nh vËt lý bao gåm c¸c yÕu tè triÒu, sãng, giã vμ dßng ch¶y ¶nh h ëng mét c¸ch th êng xuyªn liªn tôc lªn ® êng bê tõ khi nã xuÊt hiÖn do c¸c ho¹t ®éng ®Þa chÊt mang l¹i. C¸c qu¸ tr×nh nμy cã thÓ lμm thay ®æi hoμn toμn ® êng bê ban ®Çu vμ chuyÓn tõ d¹ng ® êng bê nμy sang d¹ng kh¸c. Sù chuyÓn ®éng cña c¸c lo¹i bïn c¸t bao gåm c¸t, h¹t mÞn vμ vá c¸c ®éng vËt ®¸y ®ãng mét vai trß quan träng trong viÖc h×nh thμnh ® êng bê. Sù h×nh thμnh c¸c ® êng bê bÞ ch¾n, mòi ®Êt, sù uèn l în cña bê vÞnh hay c¸c h×nh d¹ng ®o¹n nèi tiÕp s«ng biÓn kh¸c nhau lμ nh÷ng ®Æc tÝnh do t ¬ng t¸c gi÷a c¸c yÕu tè vËt lý vμ sù chuyÓn vËn bïn c¸t mang l¹i. Qu¸ tr×nh biÓn tiÕn hay lïi lμ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh vËn chuyÓn bïn c¸t- nh©n tè dÔ nhËn thÊy vμ qu¸ tr×nh ®Þa chÊt – nh©n tè khã nh×n thÊy. H×nh th¸i ® êng bê ® îc h×nh dung vμ ® îc x¸c ®Þnh khi xem xÐt c©n b»ng bïn c¸t trong mét hoμn c¶nh x¸c ®Þnh vμ trªn vïng c©n b»ng x¸c ®Þnh. Trong c©n b»ng nh vËy, tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh vËn chuyÓn bïn c¸t ph¶i ® îc xem xÐt ®Õn. Trong ch ¬ng nμy, c¸c qu¸ tr×nh sÏ ® îc nghiªn cøu cïng víi sù t ¬ng t¸c cña chóng h×nh thμnh nªn ® êng bê. PhÇn lín c¸c qu¸ tr×nh nμy x¶y ra trong ph¹m vi sãng vì. Do vËy, phÇn 10-2 sÏ tr×nh bμy nh÷ng néi dung liªn quan tíi vïng sãng vì. C¬ chÕ vËn chuyÓn bïn c¸t ® îc tr×nh bμy trong phÇn 10-3. PhÇn 10-4 tr×nh bμy c©n b»ng ®éng vμ sù thay ®æi cña ® êng bê. PhÇn 10-5 tÝnh to¸n khèi l îng bïn c¸t trong qu¸ tr×nh chuyÓn vËn vμ cuèi cïng c¸c qu¸ tr×nh h×nh th¸i häc kÕt hîp víi c¸c ®Æc ®iÓm ®Þa chÊt x¸c ®Þnh h×nh thμnh nªn c¸c d¹ng ® êng bê ®· giíi thiÖu trong ch ¬ng 8. C¸c qu¸ tr×nh h×nh th¸i cã quan hÖ mËt thiÕt víi nhau. Bïn c¸t chuyÓn vËn lμ do sãng, giã vμ dßng ch¶y, nh ng b¶n th©n c¸c yÕu tè l¹i cã ¶nh h ëng t ¬ng t¸c lÉn nhau. H¬n n÷a, chuyÓn vËn bïn c¸t lμ nguyªn nh©n thay ®æi ®Þa h×nh vμ ng îc l¹i ®Þa h×nh l¹i lμm thay ®æi sù thay ®æi cña sãng, giã vμ dßng ch¶y. H×nh 10-1 lμ s¬ ®å logic cña hÖ thèng h×nh th¸i. §©y lμ hÖ thèng phøc t¹p. C¸c thμnh phÇn trong hÖ thèng (th«ng sè ®Çu vμo) bao gåm: § êng bê ban ®Çu Mùc n íc Giã Thñy triÒu C¸c yÕu tè nμy lμ nguyªn nh©n g©y ra chuyÓn ®éng cña bïn c¸t vμ cuèi cïng lμ sù thay ®æi cña ® êng bê. §ã lμ mét qu¸ tr×nh thay ®æi theo thêi gian. http://www.ebook.edu.vn 238
H×nh 10-1: HÖ thèng h×nh th¸i Khi nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh h×nh th¸i, cÇn ph¶i biÕt r»ng, c¸c nghiªn cøu sÏ ph¶i thùc hiÖn ë c¸c ph¹m vi kh¸c nhau. VÝ dô, chóng ta nghiªn cøu hiÖn t îng g× x¶y ra ë líp biªn khi sãng t¸c dông vμo m¸ng ë trong phßng thÝ nghiÖm th× thêi gian chØ tÝnh b»ng gi©y, chiÒu dμi b»ng mÐt, nh ng khi nghiªn cøu qu¸ tr×nh xãi ë ch©n kÌ biÓn th× thêi gian lμ th¸ng, thËm chÝ lμ n¨m vμ kho¶ng c¸ch lμ h»ng tr¨m mÐt vμ khi nghiªn cøu sù æn ®Þnh cña c¶ mét ®o¹n bê th× thêi gian ph¶i xem xÐt lμ hμng chôc n¨m, hoÆc hμng thÕ kû trªn mét kh«ng gian hμng tr¨m kilomet. Tho¹t nh×n th× khã cã thÓ kÕt hîp vμ nèi kÕt c¸c nghiªn cøu nh vËy. Tuy nhiªn, ®«i khi ®Ó hiÓu ® îc qui luËt trªn mét ph¹m vi réng h¬n th× tr íc hÕt ph¶i biÕt sù thay ®æi cña nã trªn ph¹m vi nhá. Chóng ta còng cÇn nhí r»ng ngay c¶ víi tr×nh ®é ph¸t triÓn cña kü thuËt nh hiÖn nay th× gÇn nh khã mμ dù b¸o ® îc chÝnh x¸c sù thay ®æi dμi h¹n trªn c¬ së tæng hîp c¸c nghiªn cøu trªn m« h×nh nhá. http://www.ebook.edu.vn 239
10.2 C¸c qu¸ tr×nh trong vïng sãng vì Trong vïng sãng vì, c¸c qu¸ tr×nh ®éng lùc häc x¶y ra rÊt phøc t¹p. Mét ®iÒu râ rμng nhÊt lμ sù tiªu t¸n n¨ng l îng khi sãng vì. Cã thÓ dÔ dμng thÊy r»ng n¨ng l îng sãng khi vì ®· chuyÓn sang d¹ng rèi vμ nhiÔu ®éng, vμ mét hiÖn t îng x¶y ra nh ng khã thÊy h¬n, nh ng kh«ng kÐm phÇn quan träng lμ hiÖn t îng thay ®æi mùc n íc trong vïng sãng vì. B»ng c¸c tÝnh to¸n th«ng qua c¸c ph ¬ng tr×nh to¸n häc cã thÓ x¸c ®Þnh ® îc vÊn ®Ò nμy. HiÖn t îng nμy g©y ra bëi øng suÊt bøc x¹. C¸c nghiªn cøu chi tiÕt vÒ vÊn ®Ò nμy sÏ ® îc tr×nh bμy trong m«n häc sãng giã. Khi sãng tiÕn vμo vu«ng gãc víi ® êng bê sÏ dÉn tíi mùc n íc ngay phÝa ngoμi ® êng sãng vì gi¶m thÊp h¬n so víi xung quanh, nh ng trong ® êng sãng vì th× mùc n íc cao dÇn vμo bê (hiÖn t îng n íc d©ng do sãng). Gi¶i thÝch vÒ b¶n chÊt vËt lý, t¹i ®Ønh cña sãng vì n íc ® îc dån nhanh h¬n vμo bê dÉn tíi qu¸ tr×nh dån n íc c ìng bøc lμm mùc n íc t¨ng lªn. Tuy nhiªn qu¸ tr×nh nμy l¹i h×nh thμnh ® êng mÆt n íc nghiªng ra biÓn vμ xuÊt hiÖn dßng ®¸y ch¶y ng îc ra, bï víi qu¸ tr×nh trªn mÆt h íng vμo bê. Khi sãng t¹o víi bê mét gãc x¸c ®Þnh, sÏ h×nh thμnh dßng ch¶y song song víi bê. V× n íc d©ng do sãng x¶y ra trong vïng sãng vì, nªn dßng ven bê còng chØ cã trong vïng sãng vì mμ th«i (xem h×nh 10-2) H×nh 10-2: Dßng ven bê Trong thùc tÕ víi tr êng hîp sãng ngÉu nhiªn, sãng ph¶n x¹ ngÇm kh«ng ph©n bè ®Òu theo däc bê biÓn. Dßng ng îc l¹i khi gÆp dßng vμo h×nh thμnh nªn dßng xo¸y. H×nh 10-3 vμ 10-4 m« t¶ c¸c kiÓu dßng ch¶y theo ph ¬ng ngang vμ ph ¬ng ®øng trong vïng sãng vì. http://www.ebook.edu.vn 240
H×nh 10.3: Ph©n bè theo ph ¬ng ngang cña dßng xo¸y H×nh 10-4: Ph©n bè theo ph ¬ng ®øng víi dßng ph¶n x¹ 10.3 ChuyÓn vËn bïn c¸t 10.3.1. ChuyÓn vËn do sãng vμ dßng ch¶y ChuyÓn vËn bïn c¸t lμ vÊn ®Ò rÊt ® îc quan t©m trong nghiªn cøu kü thuËt bê biÓn. Môc tiªu quan träng cña kü thuËt bê biÓn lμ hiÓu ® îc sù thay ®æi h×nh th¸i tù nhiªn do bïn c¸t vËn chuyÓn, dù b¸o suÊt chuyÓn bïn c¸t ven bê vμ xung quanh c¸c c«ng tr×nh ®· x©y dùng t¹i khu vùc nghiªn cøu. Khi hiÖn t îng thiÕu c¸t x¶y ra th êng http://www.ebook.edu.vn 241
xuyªn ë mét vÞ trÝ nμo ®ã gäi lμ khu vùc bÞ xãi, trong khi c¸c khu vùc l îng c¸t mang ®Õn nhiÒu h¬n l îng mang ®i lμ khu vùc ® îc båi. HiÖn t îng båi trªn lßng dÉn hay ® êng vËn t¶i thñy th× g©y khã kh¨n cho viÖc ®i l¹i, nh ng nÕu båi vμo b·i biÓn th× l¹i tèt trªn quan ®iÓm b¶o vÖ bê. Khi th¶o luËn vÒ chuyÓn vËn cña bïn c¸t, ng êi ta ph©n thμnh bïn c¸t ®¸y vμ bïn c¸t l¬ löng. §èi víi bïn c¸t trong s«ng, ®«i khi ng êi ta gép 2 lo¹i bïn c¸t trªn trong mét c«ng thøc chung. Trong nhiÒu tr êng hîp, ®iÒu nμy cã thÓ chÊp nhËn ® îc v× h íng chuyÓn ®éng cña 2 d¹ng bïn c¸t trªn cã cïng mét h íng. Däc theo bê biÓn , chóng ta ph¶i thËt chó ý v× h íng chuyÓn ®éng cña bïn c¸t ®¸y vμ bïn c¸t l¬ löng cã khi kh¸c nhau. §iÒu nμy ® îc m« t¶ nh tr êng hîp sãng tiÕn vμo vu«ng gãc víi bê. Nã t¹o ra l u tèc quÜ ®¹o vu«ng gãc víi bê. §iÒu nμy cã nghÜa lμ bïn c¸t ®¸y chØ chuyÓn ®éng trªn h íng duy nhÊt vu«ng gãc víi ® êng bê. VËt chÊt tõ tr¹ng th¸i bïn c¸t ®¸y trë l¹i d¹ng bïn c¸t l¬ löng. Tuy nhiªn, trong vïng sãng vì bïn c¸t chuyÓn ®éng däc bê d íi ¶nh h ëng yÕu cña dßng triÒu däc bê, ngay trong tr êng hîp dßng triÒu yÕu tíi møc kh«ng thÓ mang theo bïn c¸t ®¸y. Cã rÊt nhiÒu c«ng thøc tÝnh to¸n tæng l îng bïn c¸t chuyÓn ®éng. PhÇn lín c¸c c«ng thøc nμy rÊt phøc t¹p vμ kh«ng cã c«ng thøc nμo cho ta c©u tr¶ lêi lý t ëng cho vÊn ®Ò thùc tÕ. Mét vÊn ®Ò quan träng cÇn nhËn thøc lμ cÇn thõa nhËn mét gi¸ trÞ giíi h¹n cho øng suÊt ®¸y do Shields ® a ra. Ngoμi ra, c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n chuyÓn vËn bïn c¸t trong s«ng, kªnh tÝnh chomét ®¬n vÞ dμi: S = m Un (10.2) Trong ®ã: S = l u l îng bïn c¸t trªn mét ®¬n vÞ dμi m3/s/m m = HÖ sè U = L u tèc dßng n íc trung b×nh (m/s) n = sè mò thay ®æi tõ 3 ®Õn 5 Tõ lý thuyÕt vËn chuyÓn bïn c¸t, chóng ta biÕt r»ng dßng rèi t¨ng c êng ® a bïn c¸t sang d¹ng l¬ löng vμ chuyÓn vËn theo dßng n íc. Khi chuyÓn sang d¹ng l¬ löng, bïn c¸t mang theo dßng n íc, l u l îng bïn c¸t lμ tÝch sè cña l u tèc tøc thêi vμ nång ®é bïn c¸t. V× vËy, chóng ta hy väng r»ng vïng sãng vì lμ vïng rÊt n¨ng ®éng, vïng bïn c¸t chuyÓn ®éng. Sù gi¸n ®o¹n hoÆc suy yÕu cña qu¸ tr×nh sãng vì dÉn ®Õn qu¸ tr×nh ®èi l u gi¶m xuèng vμ Ýt bïn c¸t chuyÓn sang d¹ng l¬ löng. Cïng víi qu¸ tr×nh nμy dßng ven bê do sãng còng gi¶m yÕu. C¸c bμi to¸n kü thuËt tÝnh to¸n bïn c¸t vïng ven biÓn khã kh¨n h¬n nhiÒu so víi tÝnh to¸n bïn c¸t trong s«ng. ChuyÓn ®éng d¹ng sãng cña dßng ch¶y do sãng g©y ra vμ dßng ch¶y ®a chiÒu do c¸c lùc kh¸c nhau g©y ra lμm t¨ng tÝnh phøc t¹p cña mÉu dßng ch¶y. TÝnh phøc t¹p lμ ®Æc tÝnh kh«ng dõng cña dßng n íc vμ bïn c¸t. TÝnh to¸n bïn c¸t l¬ löng trªn thñy trùc lμ tÝch sè cña l u tèc u vμ nång ®é bïn c¸t c. C¶ 2 ®¹i l îng nμy phô thuéc vμo thêi gian vμ ®é s©u biÓu diÔn trong c«ng thøc (10-3). 0 (10.3) S (t ) c(z , t ) u ( z , t ) dz h vμ: http://www.ebook.edu.vn 242
0h 1 (10-4) S c(z , t ) u ( z , t ) dz dt t h0 gi¶i ph ¬ng tr×nh (10-3) vμ (10-4) rÊt phøc t¹p vμ d êng nh kh«ng cã nghiÖm gi¶i tÝch v× bïn c¸t chuyÓn ®éng mét phÇn do sãng. VÝ dô, trong h×nh 10-5 biÓu diÔn nång ®é bïn c¸t nh lμ hμm sè cña thêi gian ®èi víi phÇn lín c¸c tμi liÖu cô thÓ. H×nh 10-5: Hμm sè cña bïn c¸t theo thêi gian. NÕu hμm l îng bïn c¸t c lμ h»ng sè cho tr êng hîp dßng ch¶y dõng, khi ®ã ph ¬ng tr×nh (10-3) cã thÓ viÕt gän thμnh: 0 (10-5) S (t ) S c(z ) u ( z ) dz h 10.3.2 C¸t vËn chuyÓn do giã Däc bê biÓn, c¸t do giã còng ph¶i tÝnh ®Õn mÆc dï th«ng th êng chóng bÞ bá sãt. Bïn c¸t chuyÓn ®éng do giã ®ãng mét vai trß quan träng trong viÖc h×nh thμnh c¸c ®ôn c¸t vμ h×nh d¹ng cña ® êng bê. Qu¸ tr×nh ph©n t¸n do giã phô thuéc vμo h×nh d¹ng bÒ mÆt vμ hÖ thùc vËt trªn nã vμ ® îc biÓu diÔn trªn h×nh 10-6 vμ b¶ng 10-1. http://www.ebook.edu.vn 243
H×nh 10.6: Giã thæi trªn c¸c ®ôn c¸t cã c©y cá B¶ng 10-1: VËn chuyÓn c¸t do giã L u l îng c¸t (10-6) CÊp giã (Beaufort) Tèc ®é giã (m/s) (gÇn ®óng) (m3/s/m) 3 4.5 - 4 7.0 1 5 10.0 3 6 12.5 14 7 15.5 31 8 19.5 86 9 22.5 165 10 26.5 310 11 31.0 408 10.4 Sù thay ®æi vμ tr¹ng th¸i c©n b»ng cña ® êng bê. Khi nghiªn cøu chuyÓn vËn bïn c¸t vïng bê, cÇn ph¶i ph©n chia bïn c¸t chuyÓn ®éng vu«ng gãc víi bê vμ bïn c¸t chuyÓn vËn song song víi ® êng bê (h×nh 10-7). VËn chuyÓn vu«ng gãc hay däc bê ® îc qui ®Þnh bëi ®iÒu kiÖn thñy lùc vμ h×nh th¸i. ChuyÓn ®éng vu«ng gãc víi bê chñ yÕu do hiÖn t îng ch¶y xo¸y vμ trong tr êng hîp sãng vì lμ do dßng rót d íi ®¸y. Träng lùc däc theo mÆt b·i ®ãng vai trß chÝnh. Dßng ch¶y song song víi bê hay cßn gäi lμ dßng ven bê lμ dßng h×nh thμnh do bøc x¹ sãng tíi t¹o gãc x¸c ®Þnh so víi ® êng bê. ChuyÓn ®éng vu«ng gãc víi ® êng bê th«ng th êng bao gåm tæng hîp cña dßng ®¸y vμ dßng l¬ löng. http://www.ebook.edu.vn 244
H×nh 10-7: Dßng ven bê vμ dßng vu«ng gãc víi bê B¶n th©n chuyÓn ®éng cña bïn c¸t kh«ng hÒ g©y nªn thay ®æi vÒ ®Þa h×nh vïng bê. ChØ khi xuÊt hiÖn gradient theo h íng däc hoÆc h íng ngang ( S / x, S / y ) th× sÏ cã hiÖn t îng xãi hoÆc båi. NÕu xuÊt hiÖn gradient h íng ngang th× b·i hoÆc dèc h¬n hoÆc tho¶i h¬n, cßn gradient h íng däc sÏ x¶y hiÖn t îng båi hoÆc xãi cña bê biÓn. Trong ch ¬ng 6, chóng ta ®· thÊy hiÖn t îng sãng kh«ng vì trong vïng n íc n«ng thÓ hiÖn d¹ng ®èi xøng cña c¸c xo¸y n íc gÇn ®¸y. L u tèc gÇn bê th êng cao h¬n ngoμi xa. MÆc dï, thêi gian duy tr× l u tèc gÇn bê ng¾n, nh ng quan hÖ n¨ng l îng gi÷a bïn c¸t vËn chuyÓn vμ l u tèc (xem ph ¬ng tr×nh 10-4) lμ nguyªn nh©n g©y ra l îng bïn c¸t vËn chuyÓn h íng ngang. Sãng vì lμ nguyªn nh©n g©y ra khèi n íc vËn chuyÓn h íng ngang t¹o nªn hiÖn t îng n íc d©ng do sãng trong vïng sãng vì. Qu¸ tr×nh nμy cuèi cïng dÉn tíi hiÖn t îng dßng rót d íi ®¸y h íng ra xa bê. V× cã mét khèi l îng lín bïn c¸t l¬ löng trong vïng sãng vì do dßng rèi g©y ra, dßng ®¸y mang ®i mét khèi l îng lín bïn c¸t ra xa bê. H×nh d¹ng mÆt c¾t ngang lμ kÕt qu¶ cña hiÖn t îng c©n b»ng ®éng theo h íng ngang. H×nh d¹ng mÆt c¾t ® îc ®Æc tr ng b»ng ®é dèc b·i biÓn. §é dèc nμy phô thuéc vμo chiÒu cao sãng, cì h¹t vμ kho¶ng c¸ch ®Õn mÐp n íc. Sãng lín, h¹t bïn c¸t mÞn sÏ cho b·i biÓn tho¶i, ng îc l¹i sãng nhá, h¹t th« sÏ cho b·i biÓn dèc h¬n. Dùa trªn mét khèi l îng lín c¸c sè liÖu quan tr¾c, Wiegel (1964) ®· x©y dùng quan hÖ gi÷a ®é dèc b·i víi ® êng kÝnh h¹t trung b×nh víi c¸c ®iÒu kiÖn sãng kh¸c nhau (h×nh 10-8). http://www.ebook.edu.vn 245
H×nh 10-8: Quan hÖ ®é dèc b·i víi ® êng kÝnh h¹t trung b×nh Wiegel (1964) Dean (1983) ® a ra ph ¬ng tr×nh m« t¶ c¾t ngang ®éng b·i biÓn nh sau: h = A ym (10.6) trong ®ã h lμ ®é s©u n íc ë kho¶ng c¸ch y tõ ® êng bê. RÊt nhiÒu nhμ nghiªn cøu ®· c¶i tiÕn c«ng thøc trªn vμ ® a thªm vμo c¸c ®¹i l îng A vμ m ®Æc tr ng cho ® êng kÝnh h¹t, sãng khÝ hËu, mùc n íc vμ dßng triÒu. Gi¸ trÞ cña m = 2/3, trong khi gi¸ trÞ A = B d1/3, víi d lμ ® êng kÝnh h¹t. Vellinga (1984) ® a ra c«ng tÝnh ®é dèc b·i biÓn chÞu ¶nh h ëng tù nhiªn cña giã b·o (xem trªn h×nh 10-9): w 7.6 7.6 1.28 ) 0.56 x 18 ]0.5 2 .0 (10-7) ) y 0.4714 [( ( )( H so H so 0.0268 trong ®ã: Hso = ChiÒu cao sãng hiÖu qu¶ ngoμi n íc s©u (m) Tèc ®é l¾ng ch×m cña c¸t biÓn khi nhiÖt ®é n íc ë 5°C (m/s) w = x = Kho¶ng c¸ch ngang bê biÓn y = §é s©u liªn quan ®Õn mÆt c¾t c©n b»ng ®éng. http://www.ebook.edu.vn 246
H×nh 10-9: MÆt c¾t b·i khi bÞ xãi mßn c¸c ®ôn c¸t Ph ¬ng tr×nh 10-8 biÓu diÔn mÆt c¾t ngang tõ mÐp n íc (x=0, y=0) tíi ®iÓm t¹i ®ã chuyÓn tõ ®é dèc b·i sang ®é dèc ®¸y biÓn dèc h¬n víi m > 12.5. Täa ®é ®ã tÝnh nh sau: h 1.28 0.0268 0.56 x 250 ( )( ) w 7.6 (10-8) H y 5.717 ( ) 0.75 H 7.6 Trong thùc tÕ, ® êng cong cña Dean cã thÓ thay b»ng ®¸y dèc th¼ng tÝnh tõ mÐp n íc tíi ®iÓm cã sù thay ®æi ®ét biÕn cña ®¸y biÓn. V× chiÒu cao sãng thay ®æi theo mïa, nªn mÆt c¾t ngang còng thay ®æi theo mïa vμ nã cã tªn lμ mÆt c¾t mïa ®«ng vμ mïa hÌ. Víi c¸c con b·o lín g©y nªn hiÖn t îng n íc d©ng sÏ t¹o nªn mÆt b·i kh¸ tho¶i do l îng c¸t t¹i c¸c ®ôn c¸t ven biÓn bÞ l«i xuèng b·i. NÕu nh kh«ng cã hiÖn t îng mÊt c¸t th× mÆt c¾t tr íc b·o sÏ ® îc thiÕt lËp l¹i sau mét kho¶ng thêi gian dμi sau ®ã. Theo c¸ch nμy, trong mét kho¶ng thêi gian ng¾n mÆt c¾t ngang bÞ thay ®æi rÊt lín vμ ®ã lμ sù thay ®æi côc bé kh«ng gièng víi hiÖn t îng xãi do c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ bê biÓn g©y ra – hiÖn t îng xãi do dßng ven bê g©y ra. Tuy nhiªn kh«ng thÊy sù kh¸c nhau gi÷a xãi c«ng tr×nh vμ xãi côc bé nÕu nh×n trªn mÆt n íc. MÆt c¾t ngang vμ hiÖn t îng xãi ngang sÏ tr×nh bμy kü h¬n trong phÇn 10-4. Chªnh lÖch ®é dèc däc bê do sãng ®Õn víi c¸c h íng kh¸c nhau g©y ra, chiÒu cao sãng, bïn c¸t trªn b·i biÓn, giã vμ dßng do giã g©y ra (h×nh 10-10) http://www.ebook.edu.vn 247
H×nh 10-10: Nguyªn nh©n g©y ®é dèc cho vËn chuyÓn c¸t ven bê. 10.5 TÝnh to¸n l îng bïn c¸t ven bê ChuyÓn ®éng ven bê chñ yÕu do sãng tíi t¹o mét gãc x¸c ®Þnh víi bê. Do sãng vì, t¹o ra mét vïng cã hiÖn t îng dßng ch¶y rèi ®· mang bïn c¸t ®¸y chuyÓn sang d¹ng l¬ löng vμ nh÷ng h¹t l¬ löng nμy sÏ ® îc dßng n íc mang ®i. HiÖn t îng bïn c¸t vËn chuyÓn ven bê chØ x¶y ra trong vïng sãng vì. Trong mét kho¶ng thêi gian dμi, l îng c¸t vËn chuyÓn nμy ® îc tÝnh to¸n b»ng c«ng thøc ph¸t triÓn bëi trung t©m nghiªn cøu biÓn Coastal Engineering Research Centre (CERC) cña qu©n ®éi Mü vμ cßn gäi lμ c«ng thøc CERC. S 0.020 H s20 c 0 K r2 sin (10.9) cos b b Trong ®ã: = L îng bïn c¸t di chuyÓn (m 3/s) S http://www.ebook.edu.vn 248
c0 = Tèc ®é truyÒn sãng trong n íc s©u (m/s) = Gãc gi÷a ® êng cïng ®é s©u vμ ® êng ®Ønh sãng t¹i ® êng sãng vì b Hso = ChiÒu cao sãng hiÖu qu¶ ë n íc s©u (m) Kr = HÖ sè khóc x¹ C«ng thøc ph¶n ¸nh sù kh¸c nhau vÒ h×nh d¹ng phô thuéc vμo c¸c nh©n tè H, c, K vμ . ViÖc sö dông c«ng thøc trªn kh¸ phøc t¹p v× chiÒu cao sãng vμ h íng sãng ®Õn thay ®æi liªn tôc trong n¨m. §Ó cã mét kÕt qu¶ ®¶m b¶o tÝnh chÝnh x¸c cao, ng êi ta sö dông sãng khÝ hËu cña toμn n¨m, ® îc chia thμnh c¸c thêi ®o¹n ng¾n h¬n. Nh ng cuèi cïng th× trªn mét ®o¹n bê bïn c¸t chØ cã thÓ vËn chuyÓn theo 2 h íng ng îc nhau. Tæng hîp bïn c¸t cña 2 h íng ta sÏ ® îc l îng bïn c¸t vËn chuyÓn qua mét n¨m. MÆc dï, biÓu diÔn nh trªn lμ kh¸ phøc t¹p khi tÝnh to¸n bïn c¸t vËn chuyÓn ven bê, nh ng c«ng thøc CERC kh«ng cho ®é chÝnh x¸c cao v× c¸c ®¹i l îng H vμ rÊt khã x¸c ®Þnh chÝnh x¸c. Trong c«ng thøc CERC còng kh«ng cã ® êng kÝnh h¹t, kh«ng xÐt tíi ¶nh h ëng cña dßng triÒu do vËy kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo c«ng thøc chØ cho ta h×nh ¶nh vÒ chuyÓn vËn bïn c¸t ven bê mμ th«i. = 900, l îng bïn c¸t vËn chuyÓn b»ng 0 vμ l îng Còng theo c«ng thøc trªn khi b 0 vËn chuyÓn lín nhÊt x¶y ra khi b = 45 . http://www.ebook.edu.vn 249