intTypePromotion=1

Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhập môn về công trình bờ - Phần 8

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

0
41
lượt xem
8
download

Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhập môn về công trình bờ - Phần 8

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dòng chảy mật độ trong cảng E.W. Bijker, J. de Nekker 23.1 Dòng triều trong cảng Trong chương này sẽ xem xét đến các ảnh hưởng của dòng triều và dòng mật độ lên các cảng được xây dựng dọc theo sông. Những thông tin trình bày ở đây vẫn có thể sử dụng cho cả các cảng nằm dọc bờ biển xa các cửa sông cũng như các cảng không có các lưu lượng nước ngọt đổ vào.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhập môn về công trình bờ - Phần 8

  1. 23 Dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng E.W. Bijker, J. de Nekker 23.1 Dßng triÒu trong c¶ng Trong ch­¬ng nµy sÏ xem xÐt ®Õn c¸c ¶nh h­ëng cña dßng triÒu vµ dßng mËt ®é lªn c¸c c¶ng ®­îc x©y dùng däc theo s«ng. Nh÷ng th«ng tin tr×nh bµy ë ®©y vÉn cã thÓ sö dông cho c¶ c¸c c¶ng n»m däc bê biÓn xa c¸c cöa s«ng còng nh­ c¸c c¶ng kh«ng cã c¸c l­u l­îng n­íc ngät ®æ vµo. B¶ng 23.1 TriÒu trong c¶ng Rotterdam (Petroleumhaven II) Thêi gian Mùc triÒu Dßng ch¶y s«ng Dßng ch¶y trong c¶ng (cm/s) (giê) (m) (m/s) 0 -0,69 -0,15 0,9 1 -0,50 +0,08 2,2 2 -0,03 0,60 3,2 3 +0,52 0,75 2,1 4 +0,91 0,44 1,1 5 1.04 +0,07 0 6 0,91 -0,44 -1,5 7 0,61 -0,73 -2,1 8 +0,25 -1,03 -1,6 9 -0,15 -1,05 -1,1 10 -0,47 -0,85 -1,5 11 -0,58 -0,52 -0,8 12 -0,62 -0,30 0 ViÖc x©y dùng c¸c c¶ng däc theo cöa s«ng thång th­êng lµm t¨ng thÓ tÝch triÒu cña cöa s«ng. ChØ cã mét sè tr­êng hîp ngo¹i lÖ khi cã c¸c c«ng tr×nh x©y dùng lín, ¶nh h­ëng bæ sung cña sù gia t¨ng diÖn tÝch lªn thÓ tÝch triÒu kh«ng ®ñ lín ®Ó lµm thay ®æi ®¸ng kÓ ®Õn cöa s«ng. Chóng ta ®· xem xÐt kü trong ch­¬ng 20 (h×nh 20.5) vai trß cña qu¸n tÝnh ®èi víi viÖc kÐo dµi thêi gian tån t¹i dßng lªn sau khi n­íc c­êng. §èi víi c¶ng, c¸c 144
  2. thµnh phÇn qu¸n tÝnh kh«ng ®ñ lín nªn dßng ch¶y trong c¶ng sÏ dõng vµo thêi ®iÓm n­íc c­êng vµ n­íc kiÖt. §iÒu nµy sÏ ®óng nÕu nh­ dßng mËt ®é kh«ng cã ®ãng gãp ¶nh h­ëng cña m×nh. B¶ng 23.1 cho ta c¸c sè liÖu ®­îc sö dông ®Ó thÓ hiÖn h×nh 23.1 cho ta thÊy hiÖn t­îng nµy ®èi víi c¶ng Petroleumhaven II t¹i Rotterdam. (C¸c ¶nh h­ëng cña dßng mËt ®é ®· ®­îc lo¹i trõ tõ sè liÖu trªn b¶ng 23.1). Do c¸c dßng ch¶y cã gi¸ trÞ rÊt nhá, chóng ®­îc dÉn ra b»ng cm/s. Mùc n­íc (m) Dßng ch¶y s«ng (m/s) Dßng ch¶y c¶ng (cm/s) H×nh 23.1 Mùc n­íc vµ dßng ch¶y trong c¶ng Petroleumhaven II, Rotterdam 23.2 Dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng Ph©n tÇng mËt ®é t¹i c¸c cöa ra vµo cña thuû vùc c¶ng dùa vµo tr­êng ®é muèi ®­îc s¬ ®å ho¸ trªn h×nh 22.2 nh­ ®· tr×nh bµy trong ch­¬ng tr­íc. Nh­ ®· ph©n tÝch, t¹i ®©y sù ph©n tÇng kh«ng æn ®Þnh dÉn tíi c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y nh­ ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 23.2. Dßng ch¶y cña líp mËt ®é cao cã bËc ®¹i l­îng ngang víi dßng ch¶y tõ thuû vùc s«ng. §­êng cong cña mÆt ph©n c¸ch nµy thØnh tho¶ng ®­îc gäi lµ ®­êng ®¸y kh«. §­êng cong nµy bÞ uèn do ¶nh h­ëng cña ma s¸t lªn ®¸y. 145
  3. Do khèi l­îng n­íc trong c¶ng ®­îc gi÷ kh«ng ®æi- bá qua phÇn t¨ng vµ rót- nªn dßng vµo c¶ng ph¶i c©n b»ng víi dßng ®i ra do chªnh lÖch mËt ®é. Víi gi¶ thiÕt th«ng th­êng dßng ch¶y theo mçi h­íng chiÕm lÜnh mét nöa ®é s©u vµ hai dßng nµy b»ng nhau ®èi víi kªnh ch÷ nhËt. H×nh 23.2 C¸c lùc t¸c ®éng cña dßng ch¶y mËt ®é vµ chuyÓn ®éng cña nã Theo lý thuyÕt ta cã: V D 0,45 gh (23.01) trong ®ã:  lµ mËt ®é t­¬ng ®èi (ch­¬ng 22) g lµ gia tèc träng tr­êng, h lµ ®é s©u, VD lµ vËn tèc trªn ®­êng ®¸y kh«. Trong thùc tÕ, hÖ sè 0,45 ®­îc xem lµ qu¸ lín, th«ng th­êng c¸c gi¸ trÞ trong kho¶ng tõ 0,3 ®Õn 0,4 cho ta kÕt qu¶ tèt h¬n. Ph­¬ng tr×nh 23.1 cã thÓ so s¸nh ®­îc, tuy kh«ng chÝnh x¸c, víi ph­¬ng tr×nh 22.13 khi u1 = u2 = h/2. B¶ng 23.2 cho ta c¸c gi¸ trÞ ®é muèi cña s«ng vµ c¶ng Rotterdam cïng víi gi¸ trÞ ®o ®­îc cña dßng ch¶y mËt ®é. Gi¸ trÞ  trong b¶ng ®­îc tÝnh theo sè liÖu ®é muèi cho r»ng nhiÖt ®é trong s«ng vµ trong c¶ng ®ång nhÊt vµ b»ng 16oC. C¸c vËn tèc dßng ch¶y mËt ®é ®­îc dÉn ra cho líp mÆt víi h­íng d­¬ng chØ dßng ch¶y ®i vµo c¶ng. B»ng phÐp ®èi xøng, nh­ ®· gi¶i thÝch trªn ®©y, dßng ch¶y trong líp d­íi ®i theo h­íng ng­îc l¹i còng víi gÝa trÞ nh­ líp trªn. Mét phÇn sè liÖu trong b¶ng ®­îc dÉn ra trªn h×nh vÏ 23.3. 146
  4. §é muèi s«ng (%o) §é muèi c¶ng (%o) Dßng ch¶y mËt ®é mÆt (m/s) H×nh 23.3. §é muèi vµ dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng (Petroleumhaven II, Rotterdam) Chóng ta nhËn thÊy tõ b¶ng 23.2 r»ng biªn ®é cña vËn tèc dßng mËt ®é Ýt nhiÒu phô thuéc vµo . NÕu nh­ lý thuyÕt vµ thùc tÕ thèng nhÊt víi nhau th× ta cã thÓ t×m kiÕm mèi t­¬ng quan gi÷a VDvµ  (tõ ph­¬ng tr×nh 23.01). Tuy nhiªn, hÖ sè t­¬ng quan gi÷a VDvµ  ®èi víi sè liÖu trªn b¶ng 23.2 chØ b»ng 0,58. §iÒu nµy kh«ng cã nghÜa lµ lý thuyÕt ®· ®¶m b¶o ®óng, nh÷ng so s¸nh sÏ ®­îc tiÕn hµnh l¹i trong phÇn 23.4. 23.3 Tæng hîp c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y Trong ®iÒu kiÖn tù nhiªn cña c¶ng cã thuû triÒu, dßng ch¶y trong c¶ng sÏ lµ tæng cña c¸c dßng ®i vµo vµ dßng ch¶y mËt ®é ®i ra. Trªn h×nh 23.4 cho ta c¸c ph©n bè lý t­ëng cña dßng ch¶y vµ tæng hîp ®èi víi c¸c thêi gian kh¸c nhau theo b¶ng 23.1 vµ 23.2. Khi V D V th× sù hiÖn diÖn cña dßng ch¶y mËt ®é kh«ng ¶nh h­ëng tíi thÓ f tÝch n­íc tæng céng ®i vµo c¶ng. §iÒu nµy ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 23.4 qua ®­êng ph©n bè vËn tèc cho c¸c kho¶ng thêi gian c¸ch nhau 2 giê. Quan tr¾c ®ång thêi cho thÊy c¸c ph©n bè vËn tèc cã thÓ céng víi nhau theo líp trong khi vËn chuyÓn trÇm tÝch kh«ng thÓ lµm t­¬ng tù, ngo¹i trõ khi mËt ®é trÇm tÝch kh«ng ®æi trong toµn líp n­íc. §iÒu nµy sÏ ®­îc trë l¹i trong phÇn tiÕp theo cña ch­¬ng nµy. B¶ng 23.2 §é muèi vµ dßng ch¶y t¹i Rotterdam Thêi gian §é muèi s«ng §é muèi c¶ng VD trªn mÆt  147
  5. (h) (%o) (%o) (cm/s) -3 0 3,0 2,48 3,96 1,149 . 10 -4 1 5,952 . 10 4,0 2,47 3,30 -4 2 1,619 . 10 1,2 2,83 3.04 -4 3 7,830 . 10 -5,0 3,64 2,63 -3 4 1,600 . 10 -8,0 5,08 3,01 -3 5 2,567 . 10 -10,7 7,25 3,91 -3 6 2,180 . 10 -10,3 8,06 5,23 -4 4,616 . 10 7 -1,4 7,16 6,56 -4 4,679 . 10 8 +2,1 6,08 6,69 -3 1,128 . 10 9 2,5 4,90 6,37 -3 1,379 . 10 10 2,5 3,64 5,43 -3 1,325 . 10 11 2,1 2,65 4,36 -3 1,039 . 10 12 2,1 2,48 3,82 Cho ®Õn b©y giê chóng ta vÉn gi¶ ®Þnh r»ng c¶ng cã chiÒu dµi v« h¹n. Trong phÇn tiÕp chóng ta sÏ xem xÐt c¸c ®iÒu kiÖn bæ sung ®èi víi c¶ng cã ®é dµi nhÊt ®Þnh. 148
  6. T hêi gian Dßng vµo + Dßng mËt ®é = Dßng tæng céng (h) 2 4 10 H×nh 23.4. Ph©n bè dßng ch¶y tæng hîp víi c¸c thêi gian kh¸c nhau 149
  7. 23.4 Dßng ch¶y trong c¸c c¶ng bÞ giíi h¹n §­êng cong ®¸y kh« cña l­ìi mËt ®é ®i vµo c¶ng ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 23.2. Ph­¬ng tr×nh 23.01 m« t¶ vËn tèc dÞch chuyÓn ®ã. VËy kho¶ng c¸ch tèi ®a mµ l­ìi mËt ®é cã thÓ ®¹t ®­îc lµ bao nhiªu? H×nh 23.5. Sù biÕn ®æi cña dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng Cã hai ®iÒu kiÖn cÇn ®¸p øng ®èi víi l­ìi mËt ®é ®ang tiÕp tôc ®i vµo thuû vùc c¶ng: a. CÇn cã khu vùc ®Ó tiÕp tôc x©m nhËp, b. Lùc t¸c ®éng (chªnh lÖch mËt ®é) cßn tån t¹i. Trong ®ã ®iÒu kiÖn thø nhÊt chØ phô thuéc vµo h×nh th¸i cña thuû vùc, cßn ®iÒu kiÖn thø hai l¹i phô thuéc trùc tiÕp vµo m«i tr­êng n­íc. §Ó cã thÓ t¸ch hai ®iÒu kiÖn trªn nh»m trao ®æi chi tiÕt, chóng ta cho r»ng ban ®Çu tÊt c¶ n­íc trong c¶ng vµ c¸c vïng kÒ cËn ®Òu cã mËt ®é b»ng 1005 kg/m3. Trong mét kho¶ng nµo ®ã mËt ®é n­íc trong s«ng t¨ng lªn ®Õn 1015 kg/m3, vµ gi÷ nguyªn kh«ng ®æi, nh­ vËy lùc t¸c ®éng (môc b võa nªu) sÏ ®­îc gi÷ æn ®Þnh. Vïng biÓn ®­îc xem 150
  8. xÐt kh«ng cã triÒu. C¶ng sÏ cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt víi ®é s©u h = 7 m vµ dµi L = 2500 m. (xem h×nh 23.5). Sö dông ®iÒu kiÖn 23.01 víi c¸c hÖ sè ®· x¸c ®Þnh, ta cã thÓ t×m ®­îc vËn tèc dßng ch¶y mËt ®é: 1015  1005 V D  0,35 ( )(9,81)(7 ) (23.02) 1005 = 0,289 m/s (23.03) = 1042 m/h (23.04) Víi vËn tèc nh­ trªn, l­ìi mËt ®é sÏ dÞch chuyÓn hÕt toµn bé chiÒu dµi c¶ng 2500 m hÕt 2 giê 24 phót. Sãng nµy sÏ ph¶n x¹ l¹i khi ®¹t ®Õn bê phÝa trong cña c¶ng t­¬ng tù nh­ c¸c sãng dµi kh¸c nã ®i hÕt mét kho¶ng thêi gian ®óng nh­ vËy ®Ó quay l¹i ®Õn cöa ra vµo c¶ng sau 4 giê 48 phót kÓ tõ thêi ®iÓm sãng xuÊt ph¸t. Qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn cña l­ìi mËt ®é sau tõng nöa giê ®­îc thÓ hiÖn b»ng c¸c ®­êng cong ng¾t trªn h×nh 23.5. Sau 4 giê 48 phót l­ìi mËt ®é sÏ quay trë l¹i cöa ra vµo c¶ng. Toµn bé c¶ng b©y giê ®· bÞ n­íc s«ng mÆn h¬n chiÕm gi÷, lóc nµy mËt ®é n­íc ë ®©y b»ng mËt ®é n­íc s«ng v× vËy qu¸ tr×nh sÏ ngõng v× kh«ng cßn lùc t¸c ®éng do chªnh lÖch mËt ®é n÷a. VËy ®iÒu g× ®· xÈy ra ®èi víi toµn bé n­íc nh¹t tr­íc ®©y chøa trong c¶ng? Khèi n­íc nµy ®· lan truyÒn ®Õn toµn khu vùc réng lín cña s«ng trong d¹ng mét líp máng, nÕu cã sãng t¸c ®éng líp nµy bÞ x¸o trén víi c¸c líp n­íc s©u h¬n. VÝ dô nµy còng cã thÓ dÉn ®Õn mét sè kÕt luËn c¨n cø vµo sè liÖu trªn b¶ng 23.2 vµ h×nh 23.3. §é muèi trung b×nh (nÕu chªnh lÖch mËt ®é do ®é muèi g©y nªn) trong c¶ng t¨ng tuyÕn tÝnh theo thêi gian trong kho¶ng 4 giê 48 phót nh­ trªn thÝ dô võa nªu, song do dßng ch¶y mËt ®é gi÷ kh«ng ®æi trong kho¶ng thêi gian ®ã, nã chØ phô thuéc vµo chªnh lÖch mËt ®é t¹i cöa c¶ng. Nh­ vËy mèi t­¬ng quan trùc tiÕp gi÷a  vµ V D trong thùc tÕ kh«ng chÝnh x¸c khi  ®­îc x¸c ®Þnh theo ®é muèi trung b×nh. ChÝnh kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt ®Ó dßng mËt ®é ®i vµo c¶ng vµ trao ®æi ®· gi¶ thÝch cho sù lÖch pha gi÷a cùc ®¹i ®é muèi trªn s«ng vµ c¸c vïng kÒ cËn nh­ dÉn ra trªn h×nh 23.3. VËy cã thÓ diÔn ra sù trao ®æi n­íc hoµn toµn hay kh«ng? Kh¶ n¨ng lµ hoµn toµn cã, nã xÈy ra khi cùc ®¹i ®é muèi trong c¶ng nhá h¬n cùc ®¹i trong s«ng. Theo thêi gian, do trao ®æi, ®é muèi cùc ®¹i cña n­íc s«ng sÏ kh«ng cßn gi÷ nh­ tr­íc n÷a. Mét ®iÒu hiÓn nhiªn r»ng qu¸ tr×nh trao ®æi toµn bé ®­îc diÔn ra do thay ®æi ®ét biÕn dßng mËt ®é gi÷a 6.1/2 vµ 7 giê nh­ trªn h×nh 23.3. Do kh«ng cã sù thay ®æi ®ét biÕn cña ®é muèi, sù suy gi¶m vËn tèc cã thÓ bÞ g©y nªn bëi sù suy gi¶m cña lùc t¸c ®éng thùc. 151
  9. H×nh 23.6 Dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng. Lo¹i vÊn ®Ò thø hai liªn quan tíi viÖc thêi gian kh«ng ®ñ ®Ó qu¸ tr×nh trao ®æi toµn bé cã thÓ xÈy ra, ®iÒu nµy nh×n chung kh¸ phøc t¹p. Cã thÓ xem xÐt vÊn ®Ò nµy th«ng qua mét vÝ dô sau ®©y. VÝ dô nµy còng gièng nh­ vÝ dô võa xÐt cho r»ng c¶ng ban ®Çu chøa n­íc cã mËt ®é 1005 kg/m3 vµ s«ng cã sù biÕn ®æi mËt ®é ®ét ngét tõ 1005 lªn 1015 kg/m3. Tuy nhiªn b©y giê l¹i cho r»ng n­íc cã ®é mÆn cao trong s«ng chØ gi÷ trong kho¶ng 1 giê 12 phót, sau ®ã n­íc s«ng l¹i quay vÒ mËt ®é 1005 kg/m3. Nh­ vËy mäi vÊn ®Ò xÈy ra hoµn toµn t­¬ng tù nh­ thÝ dô trªn trong kho¶ng 1 giê 12 phót ®Çu. §iÒu nµy cã thÓ thÊy trªn h×nh 23.6A. Sau 1 giê 12 phót lêi gi¶i ®­îc dÉn ra trªn h×nh 23.6B. Lùc t¸c ®éng còng sÏ kh«ng tån t¹i l©u h¬n. §éng l­îng sÏ gi÷ cho khèi n­íc mÆn tån t¹i song nã sÏ bÞ biÕn d¹ng do ®é kh«ng æn ®Þnh. §­êng 152
  10. cong ®¸y kh« sÏ ph¸t triÓn t¹i phÇn cuèi cña mÐp khèi n­íc vµ t¹i ®©y cã sù lan truyÒn theo ®¸y c¶ng cña mét líp máng h¬n. Cã kh¶ n¨ng líp máng nµy sÏ bÞ mÊt trong tÇng s©u cña s«ng. ViÖc ®¸nh gi¸ ®Þnh l­îng nh÷ng yÕu tè nµy v­ît ra ngoµi khu«n khæ cña gi¸o tr×nh vµ kh«ng thËt sù quan träng ®èi víi môc ®Ých cña chóng ta lµ x¸c ®Þnh l­îng bïn ®i vµo c¶ng cïng víi dßng n­íc mÆn. Mét d¹ng kÕt qu¶ vÒ mÆt ph©n c¸ch gi÷a hai khèi n­íc sau mét thêi gian ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 23.6C. 23.5 VÊn ®Ò thùc tiÔn VÊn ®Ò võa bµn luËn trªn ®©y chØ ®óng khi c¸c gi¶ thiÕt ®­a ra ®­îc tho¶ m·n. Nh×n trªn h×nh 23.3 ta cã thÓ nhËn thÊy r»ng gi¶ thiÕt vÒ sù biÕn ®æi ®ét ngét cña mËt ®é n­íc s«ng trong thùc tÕ kh«ng thÓ cã ®­îc. MÆt kh¸c, rÊt nhiÒu c¶ng kh«ng cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt. Mèi phô thuéc gi÷a tÝnh to¸n lý thuyÕt trao ®æi n­íc trong c¶ng víi ®iÒu kiÖn cô thÓ cña s«ng ®ßi hái rÊt nhiÒu thêi gian. V× lý do ®ã, c¸c m« h×nh vËt lý ®­îc sö dông ®Ó m« pháng hiÖn t­îng; Phßng thÝ nghiÖm Thuû lùc Delft ®· cã ®ãng gãp ®¸ng kÓ trong m« h×nh ho¸ dßng ch¶y mËt ®é do muèi. C¸ch tiÕp cËn thø hai ®èi víi bµi to¸n nµy lµ ph¸t triÓn c¸c ph­¬ng tr×nh b¸n thùc nghiÖm ®èi víi trao ®æi n­íc ®­a vÒ bµi to¸n x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè thùc nghiÖm trªn c¨n cø thÝ nghiÖm ®èi víi c¸c c¶ng cô thÓ. Nh÷ng ph­¬ng tr×nh nh­ vËy cã thÓ øng dông ®Ó x¸c ®Þnh trao ®æi n­íc ®èi víi c¸c c¶ng cã ®iÒu kiÖn t­¬ng tù. Do thÓ tÝch, V, cã thÓ ®­îc thÓ hiÖn th«ng qua vËn tèc nh©n víi tiÕt diÖn vµ thêi gian, ta sÏ chän c¨n bËc hai cña mËt ®é t­¬ng ®èi nh©n víi ®é s©u vµ kÕt hîp vËn tèc vµ tiÕt diÖn c­¶ vµo, AE trong ph­¬ng tr×nh ®ã. H»ng sè triÒu còng nh­ c¸c hÖ sè kh¸c cã thÓ tæng hîp th«ng qua mét hÖ sè chung. C¸ch tiÕp cËn nµy ®­îc ¸p dông cho c¶ng Rotterdam. Sö dông kÕt qu¶ ®o ®¹c t¹i mét sè c¶ng lín t¹i ®©y (Botek, Petroleumhaven I vµ II) ®· ®­a tíi c«ng thøc sau: (23.05) V D  GAE ' h trong ®ã: AE lµ tiÕt diÖn cöa vµo c¶ng tÝnh theo m2, G lµ hÖ sè thùc nghiÖm phô thuéc vµo c¶ng, h ®é s©u trung b×nh cña c¶ng, tÝnh b»ng m,  ' lµ mËt ®é t­¬ng ®èi ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:  max   min '  (23.06)  víi  min lµ mËt ®é cùc tiÓu trong s«ng  max lµ mËt ®é cùc ®¹i trong s«ng  lµ mËt ®é trung b×nh cho mét chu kú triÒu, vµ lµ thÓ tÝch n­íc tæng céng trao ®æi do dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ chu kú VD triÒu. 153
  11. Ph­¬ng ph¸p võa tr×nh bµy phô thuéc vµo c¸c c¶ng cã triÒu n»m däc s«ng. CÇn nãi r»ng kÝch th­íc vµ h×nh d¸ng c¸c c¶ng ®ang thiÕt kÕ kh«ng cã sù t­¬ng thÝch víi c¸c c¶ng ®· tån taÞ. Trong tr­êng hîp ®ã s¬ ®å võa ®­a ra khã cã thÓ hç trî ®­îc gh× nhiÒu, do hÖ sè G hoµn toµn kh«ng x¸c ®Þnh. Dßng mËt ®é cã thÓ cã vai trß quan träng nhÊt ®èi víi hiÖn t­îng l¾ng ®äng c¶ng dÉn ®Õn yªu cÇu cao ®èi víi n¹o vÐt. Do ®ã viÖc ®¸nh gi¸ ®­îc dßng ch¶y mËt ®é cã tÝnh sinh tö ®èi víi c¸c nghiªn cøu kh¶ thi. Trong tr­êng hîp ®ã th× ngay c¶ nh÷ng ®¸nh gi¸ th« nhÊt còng cã thÓ cã Ých. C¸ch tiÕp cËn sau ®©y ®­îc ®­a ra trong tµi liÖu v« danh cña Phßng thÝ nghiÖm Thuû lùc Delft (1960). §é chÝnh x¸c t­¬ng ®èi cña ph­¬ng ph¸p cã thÓ vµo kho¶ng  50%. C¸c t¸c gi¶ v« danh- thùc tÕ lµ Gersie vµ Bijker- ®· tiÕp cËn vÊn ®Ò th«ng qua x¸c ®Þnh hÖ sè  thÓ hiÖn tû sè gi÷a tæng thÓ tÝch n­íc trao ®æi vµ thÓ tÝch c¶ng. C¨n cø vµo hai nguyªn nh©n cña hiÖn t­îng, ng­êi ta ®· t¸ch hÖ sè nµy thµnh hai thµnh phÇn:    f D (23.07) trong ®ã:  lµ tû sè gi÷a thÓ tÝch n­íc ®i vµo c¶ng trong mét chu kú triÒu vµ thÓ tÝch c¶ng,  f lµ thµnh phÇn do tèc ®é d©ng ®Çy, vµ  D lµ thµnh phÇn do dßng mËt ®é.  f cã thÓ ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng c¸ch so s¸nh thÓ tÝch triÒu cña c¶ng víi thÓ tÝch tæng céng cña c¶ng. p h f   (23.08) VH h trong ®ã: h lµ ®é s©u trung b×nh cña c¶ng, VH lµ thÓ tÝch tæng céng cña c¶ng dùa trªn ®é s©u trung b×nh h , P lµ thÓ tÝch triÒu cña thuû vùc.  D kh«ng ph¶i kh«ng phô thuéc vµo qu¸ tr×nh lÊp ®Çy - xem môc 23.3 – nh­ng phô thuéc vµo tèc ®é ®Çy.  V  V T D fD   (23.09) D  2L trong ®ã: VD lµ vËn tèc dßng ch¶y mËt ®é, Vf lµ tèc ®é lÊp ®Çy, L lµ ®é dµi c¶ng, vµ TD lµ kho¶ng thêi gian tån t¹i sù chªnh lÖch vÒ mËt ®é. B©y giê mét sè vÊn ®Ò kh¸c l¹i xuÊt hiÖn, ®ã lµ Lµm thÕ nµo ®Ó sö dông tû sè mËt ®é,  , phôc vô tÝnh to¸n VD? X¸c ®Þnh TD nh­ thÕ nµo? HiÓu vµ x¸c ®Þnh thÕ nµo gi¸ trÞ L ®èi víi mét c¶ng phøc t¹p? 154
  12. Chóng ta b¾t ®Çu tõ c©u hái cuèi cïng b»ng viÖc xem xÐt mét c¶ng cã h×nh ch÷ nhËt víi tiÕt diÖn ngang nh­ nhau vµ tiÕt diÖn cöa vµo. §é dµi theo s¬ ®å chÝnh b»ng kho¶ng c¸ch dµi nhÊt tõ cöa c¶ng ®Õn ®Çu cuèi c¶ng. Cã rÊt nhiÒu kinh nghiÖm ®Ó tiÕn hµnh phÐp s¬ ®å ho¸ trªn ®©y. TD lµ kho¶ng thêi gian tån t¹i dßng mËt ®é. Nã chØ liªn quan duy nhÊt ®Õn yÕu tè mËt ®é qua ®­êng cong mËt ®é-thêi gian vµ kh«ng nhÊt thiÕt liªn quan trùc tiÕp ®Õn mùc n­íc triÒu. MÆt kh¸c TD cã thÓ kh¸c nhau ®èi víi thêi kú t¨ng mËt ®é trong c¶ng vµ thêi kú gi¶m mËt ®é. VÊn ®Ò khã nhÊt lµ lµm sao x¸c ®Þnh ®­îc gi¸ trÞ VD. C¸ch tiÕp cËn sau ®©y yªu cÇu: a. TÝnh VD dùa trªn  t­¬ng øng c¸c cùc trÞ cña mËt ®é trªn s«ng ®­îc s¬ ®å ho¸ b»ng ph­¬ng tr×nh 23.01. b. Sö dông gi¸ trÞ VD võa thu ®­îc ®Ó tÝnh  D vµ  . c. NÕu nh­  < 1 th× gi¸ trÞ mËt ®é cùc ®¹i trong c¶ng sÏ nhá h¬n cùc ®¹i trong s«ng vµ gi¶ thiÕt chóng ta ®Ò ra bÞ ph¸ vì. Trong tr­êng hîp ®ã lÆp l¹i c¸c b­íc a vµ b sö dông c¸c gi¸ trÞ míi cña  lín h¬n gÊp r­ìi so víi gi¸ trÞ ban ®Çu. Trong ph­¬ng tr×nh 23.09 gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña tèc ®é lÊp ®Çy cña dßng ch¶y th­êng kú ®­îc lÊy trunbg b×nh theo thêi gian TD. CÇn nh¾c l¹i r»ng gi¸ trÞ tuyÖt ®èi ®· ®­îc lÊy tr­íc khi tiÕn hµnh phÐp trung b×nh. Gi¸ trÞ cña Vf trong thÝ dô nµy cÇn x¸c ®Þnh theo dao ®éng triÒu trong s«ng. A dh Vf  H (23.10) AE dt trong ®ã: AH lµ diÖn tÝch mÆt c¶ng, AE lµ tiÕt diÖn cöa vµo. §Õn ®©y ph­¬ng tr×nh 23.09 kh«ng cho ta nh÷ng kÕt qu¶ ®Çy ®ñ. BÊt ®¼ng thøc sau ®©y còng cÇn ®­îc tho¶ m·n: 0  D  1 (23.11) Nh­ vËy ¶nh h­ëng cña dßng mËt ®é kh«ng thÓ lµ ©m ®­îc nh­ng nã cã thÓ b»ng zero. Giíi h¹n trªn cña nã ®­îc x¸c ®Þnh bëi ®­êng cong s¬ ®å mËt ®é – thêi gian. Gi¸ trÞ cña tû sè nµy cã thÓ hiÖu chØnh theo c¸c tû lÖ gi÷a diÖn tÝch mÆt c¶ng thùc so víi diÖn tÝch ®· ®­îc s¬ ®å ho¸. ThÓ tÝch n­íc ®i vµo c¶ng trong mét chu kú triÒu ®Çy ®ñ cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng tæng c¸c thµnh phÇn. Tèc ®é d©ng ®Çy c¶ng ®ãng gãp ®èi víi thÓ tÝch n­íc th«ng qua tÝch  f víi thÓ tÝch c¶ng. Nã chÝnh b»ng thÓ tÝch n­íc ®i ra khi triÒu xuèng. Trong thêi gian khi mËt ®é n­íc s«ng cao th× mét l­îng n­íc b»ng  D lÇn thÓ tÝch c¶ng ®­îc ch¶y vµo c¶ng. Khi mËt ®é n­íc s«ng thÊp sÏ cã mét l­îng n­íc b»ng  D lÇn thÓ tÝch c¶ng bÞ ch¶y ra khái c¶ng. 155
  13. C¶ hai kü thuËt tÝnh to¸n võa nªu trong phÇn nµy sÏ ®­îc minh ho¹ trong môc 23.7. 23.6 Nh÷ng ¶nh h­ëng kh¸c cña dßng ch¶y Thµnh phÇn dßng ch¶y t¹i cöa c¶ng cã thÓ phøc t¹p h¬n so víi nh÷ng g× võa m« t¶ trªn ®©y. Sù phøc t¹p nµy tån t¹i trong d¹ng xo¸y rèi xung quay mét trôc ®øng t¹i cöa c¶ng. L­îng n­íc trao ®æi gi÷a c¶ng vµ xo¸y còng nh­ gi÷a s«ng vµ xo¸y sÏ lµm t¨ng l­îng muèi còng nh­ l­îng trÇm tÝch l¬ löng ®i vµo c¶ng. Trong tr­êng hîp c¶ng nhá, dßng mËt ®é th­êng cã thÓ mang toµn bé l­îng n­íc trao ®æi mét c¸ch nhanh chãng vµ sau ®ã lµm ngõng vËn chuyÓn trÇm tÝch ®i vµo c¶ng. MÆt kh¸c xo¸y sÏ tiÕp tôc qu¸ tr×nh trao ®æi trÇm tÝch víi n­íc s«ng dÉn tíi viÖc lµm s¹ch c¶ng. Nguyªn nh©n nµy cã thÓ rÊt quan träng trong sè ba nguyªn nh©n vËn chuyÓn trÇm tÝch vµo c¶ng. C¸c xo¸y h×nh thµnh t¹i cöa c¸c c¶ng lín lµ mét ®iÒu hiÓn nhiªn. Tuy nhiªn chóng cã xu thÕ suy yÕu bëi c¸c thµnh phÇn dßng ch¶y kh¸c t¹i cöa c¶ng h¬n lµ do dßng ch¶y s«ng. Nh­ vËy chóng Ýt g©y ¶nh h­ëng ®Õn dßng trÇm tÝch ®i vµo c¶ng. Mét thö nghiÖm ®­îc tr×nh bµy trong c¸c phÇn tíi nh»m x¸c ®Þnh l­îng bïn c¸t mang vµo c¶ng. Tr­íc khi lµm viÖc ®ã, chóng ta xem xÐt c¸c ¶nh h­ëng cña sù tån t¹i c¶ng lªn giao th«ng trªn s«ng. Kh«ng khã kh¨n l¾m cã thÓ nhËn thÊy r»ng t¹i khu vùc gÇn cöa c¶ng, n¬i c¸c xo¸y, c¸c dßng mËt ®é, dßng ch¶y s«ng vµ dßng ®Çy c¶ng lu«n t¸c ®éng víi nhau lµm cho bøc tranh dßng ch¶y trë nªn phøc t¹p. ChØ cã c¸c thuyÒn vµ tµu nhá chØ chÞu t¸c ®éng cña dßng ch¶y trªn mÆt. C¸c tµu lín do x©m nhËp ®Õn líp n­íc s©u sÏ chÞu t¸c ®éng cña c¸c lùc kh¸c nhau. Bªn c¹nh ®ã hiÖn t­îng n­íc chÕt ®· ®­îc m« t¶ ë c¸c phÇn tr­íc còng cã thÓ xuÊt hiÖn lµm cho c¸c thuû thñ ph¶i ®Ó ý ®Õn khi ®i qua khu vùc nµy. Do sù ®a d¹ng vÒ t¸c ®éng lªn c¸c tµu thuyÒn kh¸c nhau nªn khã cã thÓ tr×nh bµy ®Çy ®ñ vÒ chóng trong gi¸o tr×nh nµy. Chóng ta chØ cÇn x¸c ®Þnh c¸c vÊn ®Ò cã thÓ xuÊt hiÖn ®èi víi kh¶ n¨ng chuyÓn ®éng cña tµu ®Ó c¸c thuû thñ biÕt vµ xö lý khi cã nh÷ng biÕn ®æi cña c¶ng. 23.7 L¾ng ®äng trong c¶ng C¸c qu¸ tr×nh l¾ng ®äng bïn t­¬ng tù ®· ®­îc m« t¶ ®èi víi cöa s«ng cã triÒu trong ch­¬ng tr­íc còng tån t¹i ®èi víi c¸c c¶ng l©n cËn. Sù biÕn ®æi cña ®é muèi g©y nªn kÕt tña vµ dÉn ®Õn sù l¾ng ®éng nhanh cña c¸c vËt liÖu mÞn trong c¶ng còng nh­ trong s«ng. H¬n n÷a qu¸ tr×nh l¾ng ®äng trong c¶ng xÈy ra m¹nh h¬n do sù yªn tÜnh t­¬ng ®èi cña n­íc t¹i khu vùc c¶ng. Tãm l¹i mäi qu¸ tr×nh g©y nªn trao ®æi n­íc gi÷a c¶ng vµ s«ng ®Òu dÉn ®Õn viÖc cung cÊp trÇm tÝch cho c¶ng. Sù l¾ng ®äng bïn trong c¶ng cã thÓ tÝnh to¸n b»ng c¸ch nh©n thÓ tÝch cña n­íc trao ®æi trong mét chu kú triÒu t¹i c¶ng víi hiÖu sè mËt ®é trÇm tÝch cña n­íc ®i vµo vµ ®i ra. VÒ vai trß cña c¸c lo¹i dßng ch¶y kh¸c nhau sÏ ®­îc xem xÐt trong vÝ dô tiÕp theo. 156
  14. MËt ®é trÇm tÝch l¬ löng trung b×nh trong c¶ng n»m däc s«ng lµ 77 mg/lÝt (t­¬ng øng sè liÖu trong b¶ng 22.3). C¶ng cã chiÒu dµi 2000 mÐt vµ cã mÆt c¾t ngang d¹ng nªm víi ®é dèc lµ 1:4. §é lín triÒu lµ 1,7 mÐt vµ ®é s©u cña c¶ng khi n­íc kiÖt lµ 13,5 mÐt. Trªn h×nh 23.7 thÓ hiÖn cho ta thÊy s¬ ®å c¶ng ®ã víi bÒ ngang ®¸y lµ 400 mÐt. Mét lÇn n÷a sö dông sè liÖu t¹i Rotterdam, s«ng cã ®é mÆn cùc ®¹i lµ 8,06 %o vµ ®é mÆn cùc tiÓu lµ 2,47 %o. (b¶ng 22.1). NhiÖt ®é n­íc lµ 16ºC vµ tõ b¶ng 3.3 ta cã mËt ®é cùc ®¹i trªn s«ng lµ 105,18 kg/m3 vµ mËt ®é cùc tiÓu lµ 1000,85 kg/m3. Nh­ vËy ta cã: 1005,18  1000,85  4,32 x10 3 '  (23.12) 1003,02 §é s©u trung b×nh cña n­íc trong c¶ng lµ: 1 h  13,5  ( )(1,7)  14,35 m (23.13) 2 Tõ ®©y ta thu ®­îc bÒ réng trªn lµ: 400 + (14,35)(8) =515 m (23.14) TiÕt diÖn trung b×nh t¹i cöa c¶ng sÏ lµ: AE = (1/2)(400 + 515) (14,35) = 6565 m2 (23.15) 157
  15. H×nh 23.7 S¬ ®å c¶ng trong thÝ dô ThÓ tÝch triÒu, P, cña c¶ng lµ thÓ tÝch n­íc cung cÊp trong mét chu kú triÒu b»ng dßng d©ng ®Çy: P = (515)(2000)(1,7) = 1,75 x 106 m3 (23.16) Cø mçi lÝt n­íc mang vµo cã 77 gam trÇm tÝch kh« ®i vµo c¶ng. Cã kh¶ n¨ng kh«ng ph¶i tÊt c¶ l­îng trÇm tÝch ®ã sÏ l¾ng xuèng v× thêi gian kh«ng ®ñ lín. MËt ®é n­íc ®i ra còng ®­îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm t­¬ng tù nh­ trong c¶ng. Trong vÝ dô nµy cho r»ng n­íc ®i ra cã nång ®é trung b×nh lµ 10 mg/lÝt bïn kh«. Nh­ vËy sÏ cã 67 mg/lÝt cßn ®­îc gi÷ l¹i trong c¶ng. L­îng trÇm tÝch ®­îc vËn chuyÓn vµo c¶ng bëi dßng d©ng, do thµnh phÇn dßng mËt ®é chiÕm ­u thÕ, dßng nµy chiÕm lÜnh líp d­íi cña c¶ng, sÏ lµ Sf = (1,75 x 106) (67)(10-3) = 1,17 x 105 kg/ (1 chu kú (23.17) triÒu) 158
  16. ¶nh h­ëng cña dßng mËt ®é ®­îc tÝnh to¸n th«ng qua sö dông c«ng thøc 23.05. ThÓ tÝch tæng céng cña n­íc trao ®æi do dßng ch¶y mËt ®é trong mét chu kú triÒu sÏ lµ: V D  (800)(6565) ( 4,32  10 3 )(14,35) (23.18) V D  1,31  105 kg/(1 chu kú triÒu) (23.19) Ta ®· sö dông hÖ sè G = 8000 m1/2/ (1 chu kú triÒu). Mét nöa trong sè l­îng n­íc ®ã, 6,53 x 106 m3/(1 chu kú triÒu), sÏ ®i vµo c¶ng trong líp s¸t ®¸y trong d¹ng l­ìi mÆn vµ mang theo l­îng trÇm tÝch: S D1  (6,53  10 6 )(67)(10 3 )  4,38  10 5 kg/(1 chu kú triÒu) (23.20) Mét nöa kh¸c cña trao ®æi n­íc do dßng ®i vµo trªn líp mÆt còng nh­ l­ìi mÆn lïi ra. Th«ng th­êng n­íc trªn mÆt cã nång ®é trÇm tÝch nhá h¬n c¸c líp d­íi, chóng mang vµo c¶ng mét l­îng trÇm tÝch kh«ng lín l¾m. §èi víi Rotterdam, cã thÓ cho r»ng dßng ch¶y mÆt chØ mang kho¶ng 20% so víi l­îng trÇm tÝch do c¸c dßng ch¶y kh¸c mang tíi. MÆt kh¸c l­îng trÇm tÝch nµy còng mÞn h¬n c¸c lo¹i trÇm tÝch kh¸c ®i vµo c¶ng, chóng sÏ bÞ l¾ng ®éng chËm h¬n. Ta cã thÓ cho r»ng 10 mg/lÝt sÏ ®i ra khái c¶ng. Tõ c¸c gi¶ thiÕt ®ã ta cã: S D2  (6,53  10 6 )(0,2)(770  10)(10 3 ) (23.21) S D2  3,53  10 4 kg/(1 chu kú triÒu) (23.22) HiÖn t­îng l¾ng ®äng trÇm tÝch ®­îc so s¸nh trong b¶ng 23.3. Chóng ta thÊy r»ng h¬n 80% l­îng bïn l¾ng ®äng lµ do dßng mËt ®é. B¶ng 23.3 Tæng hîp l¾ng ®äng trÇm tÝch trong c¶ng Thµnh phÇn L­îng trÇm tÝch PhÇn tr¨m so víi tæng (kg/1 chu kú triÒu) 1,17 x 105 Dßng d©ng 19,8 4,18 x 105 Dßng muèi vµo 74,2 3,53 x 105 Dßng muèi ra 6,0 4,73 x 105 Tæng dßng mËt ®é 80,2 5,90 x 105 Tæng céng 100 Mét vÊn ®Ò thùc tiÔn ®Æt ra liªn quan tíi chÕ ®é khai th¸c c¶ng. §ã lµ: trong mét n¨m c¶ng sÏ bÞ c¹n ®i bao nhiªu mÐt? §iÒu nµy cã thÓ tr¶ lêi ®­îc nÕu nh­ ta biÕt ®­îc mËt ®é kh« cña trÇm tÝch vµ mËt ®é trÇm tÝch in situ. Trong thùc tÕ cã thÓ cho c¸c ®¹i l­îng ®ã nh÷ng gi¸ trÞ t­¬ng øng sau: 2650 kg/m3 vµ 1200 kg/m3. Nh­ vËy, nÕu ký hiÖu VV lµ khèi l­îng n­íc trong mét mÐt khèi trÇm tÝch th×: 1200 = (2650)(1-VV ) + (1000)(VV ) (23.23) tõ ®ã ta cã VV =0,88. Nh­ vËy mçi mÐt khèi trÇm tÝch chøa ®ùng (1- 0,88)(2650) = 318 kg (23.24) 159
  17. trÇm tÝch kh«. Vµ 5,9.105 kg trÇm tÝch kh« chiÕm mét thÓ tÝch: 5,9  105  1855 m3 (23.25) 318 Tæng thÓ tÝch trÇm tÝch nµy ®­îc tÝch tô trong mét chu kú triÒu. Trong mét n¨m ta cã: (365,25)(24)  706 (23.26) 12,42 chu kú triÒu. Nh­ vËy l­îng trÇm tÝch tæng céng tÝch tô trong c¶ng sÏ lµ: (1885)(706) = 1,31.106 m3/n¨m (23.27) L­îng trÇm tÝch nµy sÏ ph©n bæ trªn ®¸y c¶ng mét líp cã ®é dµy: 1,31  10 6  1,64 m (23.28) ( 2000)(400) §iÒu nµy cho thÊy r»ng sÏ kh«ng kinh tÕ nÕu chØ n¹o vÐt mét líp Ýt h¬n 2,5 mÐt. V× trong tr­êng hîp ®ã ta cÇn tiÕn hµnh n¹o vÐt theo chu kú 1,5 n¨m. H×nh cuèi cïng nµy cho ta thÊy vai trß ®Æc biÖt cña dßng ch¶y mËt ®é. NÕu nh­ cã thÓ lo¹i trõ dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng, chu kú n¹o vÐt b©y giê cã thÓ kÐo dµi lªn 5 lÇn (theo b¶ng 23.3) hay kho¶ng 7,5 n¨m. HiÓn nhiªn sÏ thu ®­îc hiÖu qu¶ kinh tÕ lín lao. §Ó kiÓm tra, nh÷ng tÝnh to¸n võa tiÕn hµnh cã thÓ lÆp l¹i theo h­íng thø 2 ®· ®­îc tr×nh bµy trong môc 23.5. HÖ sè  f cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc 23.08: 1,75  10 6 f   0,133 (23.29) (6565)(2000) §Ó tÝnh  D ta cÇn s¬ ®å ho¸ ®­êng biÕn ®æi ®é muèi trong s«ng. Chóng ta thö sö dông s¬ ®å trªn h×nh 23.3 ®èi víi ®é muèi s«ng cho S = 2,5 %o tõ t = 0 ®Õn t = 3 giê vµ tõ t = 10 ®Õn t = 12,4 giê. Tõ t = 4,5 ®Õn t = 7,5 giê, S ®­îc lÊy b»ng 7,5 %o. Theo ®ã ta cã TD = 3 giê ®Ó lµm t¨ng ®é muèi c¶ng vµ TD = 5,4 giê ®Ó lµm gi¶m ®é muèi. (Chóng ta cho r»ng kh«ng cã ®iÒu gh× kh¸c xÈy ra trong kho¶ng thêi gian cßn l¹i cña chu kú triªï). S¬ ®å diÔn biÕn ®ã ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 23.8. H×nh 23.8 S¬ ®å biÕn tr×nh ®é muèi 160
  18. V× chóng ta kh«ng yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cao cho tÝnh to¸n, nªn cã thÓ tÝnh VD dùa trªn c¬ së ph­¬ng tr×nh 3.22. Nh­ vËy: 0,75(7,5  2,5)  3,74.10 3  (23.30) 1000  (0,75  2,5) Ta cã thÓ rót ra gi¸ trÞ VD tõ ph­¬ng tr×nh 23.01 víi hÖ sè t­¬ng øng: V D  0,35 (3,74.10 3 )(9,81)(14,35) (23.31) m/s V D  0,254 (23.32) cã thÓ tÝnh trªn c¬ së sö dông sè liÖu tõ b¶ng 20.1. Vf Kho¶ng thêi gian t h (h) (h) (m) 0–3 1,21 3 10 – 12,4 0,22 2,4 4,5 – 7,5 0,55 3 §ång thêi, tõ h×nh 23.7 diÖn tÝch cña c¶ng sÏ lµ: AH = (2000)(515) = 10,3 x 105 m2 (23.33) vµ AE = 6565 m2 (23.34) Nh­ vËy, sö dông 23.10 ®èi víi mËt ®é t¨ng: 10,3  105 1,43  41,5 m/h Vf   (23.35) 6565 5,4 2 m/s V f  1,15  10 (23.36) C¶ hai gi¸ trÞ cña  D b©y giê cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc 23.09, trong ®ã lÊy L = 2000 m. §èi víi mËt ®é t¨ng: (0,254  8  10 3 )(3)(3600) D   0,664 (23.37) (2)( 2000) vµ ®èi víi pha mËt ®é gi¶m: (0,254  1,15  10 2 )(3)(3600) D   1,179 (23.38) ( 2)( 2000) V× mét gi¸ trÞ cña  D nhá h¬n 1, gi¶ thiÕt ban ®Çu cña chóng ta cho r»ng cã sù trao ®æi toµn bé theo hai h­íng (dÉn tíi hiÖu mËt ®é tíi h¹n nªu trªn) lµ kh«ng tho¶ m·n. Theo yªu cÇu ®Æt ra trong môc 23.5 chóng ta cã thÓ tÝnh l¹i VD vµ  D víi gi¸ trÞ delta gi¶m. NÕu gi¶m delta 50% ta sÏ thu ®­îc: 161
  19. 3 (23.39) V D  0,35 (1,87  10 )(9,81)(14,35) V D  0,180 m/s (23.40) Do gi¸ trÞ Vf vÉn gi÷ nguyªn, chóng ta cã thÓ tiÕn hµnh tÝnh trùc tiÕp th«ng qua  D . §èi víi tr­êng hîp ®é muèi t¨ng: (0,180  8  10 3 )(3)(3600) D   0,464 (23.41) ( 2)(2000) vµ khi ®é muèi gi¶m: (0,180  1,15  10 2 )(5,4)(3600) D   0,819 (23.42) (2)( 2000) §iÒu nµy cã vÎ hîp lý. Tæng thÓ tÝch c¶ng, VH, ®­îc tÝnh nh­ sau: VH = (6565)(2000) = 1,31.107 m3 (23.43) Sö dông c¸c nång ®é bïn c¸t nh­ ë phÇn trªn, dßng bïn c¸t ®­îc mang vµo c¶ng bëi dßng ch¶y d©ng sÏ lµ: Sf = (0,133)(1,31 x 107 )(67)(10-3 ) = 1,17.105 kg/( 1 chu kú triÒu) (23.44) Dßng ch¶y mËt ®é trong thêi kú t¨ng ®é muèi sÏ lµ:   S D1  (0,464)(1,31.10 7 ) (67)(10 3 )  4,07.10 5 kg/( 1 chu kú triÒu) (23.45) vµ ®èi víi tr­êng hîp ®é muèi gi¶m, sö dông mËt ®é thÊp gièng nh­ trong thÝ dô tr­íc: S D2  (0,819)(1,31 107 )(0,2)(77)  10(10 3 ) (23.46) S D2  5,79.10 4 kg/( 1 chu kú triÒu) (2.47) C¸c gi¸ trÞ nµy ®­îc dÉn ra ®Ó so s¸nh trong b¶ng 23.4. VÊn ®Ò cßn l¹i lµ x¸c ®Þnh l­îng l¾ng ®äng, do qu¸ tr×nh tÝnh to¸n hoµn toµn t­¬ng tù nh­ phÇn trªn nªn chóng t«i kh«ng lÆp l¹i n÷a. Sù thèng nhÊt t­¬ng ®èi cña c¸c kÕt qu¶ chØ mang tÝnh may m¾n h¬n lµ møc ®é chÝnh x¸c cña ph­¬ng ph¸p tÝnh. B¶ng 23.4 Tæng hîp l¾ng ®äng bïn trong c¶ng Thµnh phÇn Khèi l­îng Tû lÖ phÇn tr¨m (kg/(1 chu kú triÒu)) 1,17 . 105 Dßng ch¶y d©ng 20,1 4,07. 105 Dßng muèi vµo 69,9 5,79. 104 Dßng muèi ra 10,0 4,65. 105 Tæng dßng mËt ®é 79,9 5,82 . 105 Tæng chung 100,0 162
  20. Nh÷ng ph­¬ng ph¸p nh»m gi¶m hoÆc lo¹i trõ ¶nh h­ëng cña dßng mËt ®é trong c¶ng sÏ ®­îc tr×nh bµy trong phÇn tiÕp theo. 23.8 C¸c ph­¬ng ph¸p kh¾c phôc dßng ch¶y mËt ®é trong c¶ng V× kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i cho dßng ch¶y ®i qua cöa c¶ng cho nªn cã nhiÒu gi¶i ph¸p kü thuËt ®­îc ®­a ra nh»m gi¶m ¶nh h­ëng cña dßng ch¶y mËt ®é. Mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhÊt ®Ó gi¶m sù trao ®æi n­íc cña dßng mËt ®é t¹i mét c¶ng nhÊt ®Þnh ®ã lµ viÖc lµm nhá cöa ra vµo c¶ng. Nh­ ®­îc chØ ra trong c«ng thøc 23.05, thÓ tÝch n­íc trao ®æi tû lÖ trùc tiÕp víi tiÕt diÖn ra vµo c¶ng, AE. Nh­ vËy lµm gi¶m bÒ réng cöa sÏ gi¶m trùc tiÕp thÓ tÝch n­íc trao ®æi. Trong thùc tÕ, c¸ch lµm nh­ vËy kh«ng ph¶i lóc nµo còng cã hiÖu qu¶. Dßng ch¶y mËt ®é ®i vµo c¶ng sÏ ph©n t¸n theo hai phÝa ngang trªn toµn bÒ réng c¶ng; nã sÏ cã xu thÕ lµm t¨ng lùc t¸c ®éng do t¨ng ®é dèc cña mÆt ph©n c¸ch gi÷a hai khèi n­íc. Dßng mËt ®é sÏ ch¶y m¹nh h¬n so víi gi¸ trÞ mong muèn. Tuy nhiªn ¶nh h­ëng nµy rÊt khã ®¸nh gi¸. Mét kü thuËt kh¸c ®ã lµ dùng mét lo¹t c¸c c¸nh cöa trªn vïng cöa ra vµo c¶ng. Mùc c¶ng sÏ ®­îc gi÷ nguyªn v× dßng d©ng ®Çy ®· ®­îc lo¹i trõ. Mùc n­íc trong c¶ng ®­îc gi÷ nguyªn sÏ cã ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh l­u th«ng hµng ho¸ trong c¶ng. VËy trao ®æi n­íc cã dÉn tíi dßng ch¶y mËt ®é kh«ng? §iÒu nµy hoµn toµn kh«ng. NÕu nh­ c¸c cöa chØ më mét lÇn trong mét chu kú triÒu vµ vµo cïng mét thêi ®iÓm khi c¸c mùc n­íc nh­ nhau, nh­ vËy mËt ®é trong c¶ng còng gi÷ nguyªn nh­ mËt ®é s«ng vµ kh«ng cßn vÊn ®Ò g× ®¸ng lo c¶. Tuy nhiªn viÖc chØ më cöa mét lÇn trong mét chu kú triÒu hoµn toµn kh«ng chÊp nhËn ®­îc, v× ph¶i b¾t c¸c tµu thuyÒn chê ®îi rÊt l©u ®Ó ra vµo c¶ng. §iÒu g× sÏ xÈy ra nÕu nh­ më cöa hai lÇn trong mét chu kú triÒu, mét lÇn khi n­íc lªn vµ mét lÇn khi n­íc xuèng, víi mùc n­íc c©n b»ng? Trong tr­êng hîp nµy sÏ kh«ng cã dßng ch¶y d©ng ®Çy, song kh«ng cã gh× ®¶m b¶o lµ ®é muèi trªn s«ng ®­îc gi÷ nguyªn trong mäi lóc. Trong thùc tÕ ®iÒu nµy kh«ng thÓ cã cho nªn dßng ch¶y mËt ®é vÉn xuÊt hiÖn trong thêi kú më cöa. Nh­ vËy gi¶i ph¸p nµy cã ý nghÜa rÊt Ýt, ngo¹i trõ khi biÕn ®æi mùc triÒu rÊt cao cã thÓ gióp tµu thuyÒn ®i ra vµo dÔ dµng h¬n. NÕu nh­ c¸c bé cöa ®­îc thay b»ng ©u chuyÓn tµu, trong tr­êng hîp nµy tµu thuyÒn cã thÓ ra vµo bÊt cø lóc nµo kh«ng phô thuéc vµo dao ®éng mùc n­íc. Tuy nhiªn khi sö dông ©u chuyÓn tµu còng sÏ cã trao ®æi n­íc. Song do thÓ tÝch c¸c ©u tµu kh«ng lín l¾m nªn qu¸ tr×nh xÈy ra t­¬ng ®èi nhanh, vÝ dô ®èi víi ©u tµu Ijmuinden th× mçi lÇn chuyÓn tµu chØ diÔn ra trong vßng 27 phót. T¹i ©u tµu nµy ng­êi ta sö dông mét thiÕt bÞ nh»m gi÷ c¸c n­íc muèi x©m nhËp l¹i vµ sau ®ã tr¶ chóng vÒ s«ng. C¸c thiÕt bÞ ®Æc biÖt nµy bao gåm mét hÇm s©u d­íi gÇm ©u nèi liÒn víi l¹ch s©u ra cöa. Khi n­íc muèi ®i vµo qua cöa trong cña ©u chóng sÏ ch¶y xuèng hÇm. Sau ®ã vµo thêi kú triÒu thÊp l­îng n­íc nµy ®­îc th¶i ra theo l¹ch. 163

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản