Động lực học cát biển - Chương 9: dòng di đáy

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

75
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đối với dòng chảy hoặc dòng chảy sóng vượt quá ngưỡng chuyển động, cát chuyển động do dòng di đáy. Phương thức vận chuyển này bao gồm lăn, trượt và bật (nhảy) các hạt dọc đáy, trong đó trọng lượng các hạt sinh ra do tiếp xúc với các hạt khác..

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Động lực học cát biển - Chương 9: dòng di đáy

Ch¬ng 9. dßng di ®¸y 9.1. Tæng quan §èi víi dßng ch¶y hoÆc dßng ch¶y sãng vît qu¸ ngìng chuyÓn ®éng, c¸t chuyÓn ®éng do dßng di ®¸y. Ph¬ng thøc vËn chuyÓn nµy bao gåm l¨n, trît vµ bËt (nh¶y) c¸c h¹t däc ®¸y, trong ®ã träng lîng c¸c h¹t sinh ra do tiÕp xóc víi c¸c h¹t kh¸c, thay v× do chuyÓn ®éng chÊt láng híng lªn hç trî cho trÇm tÝch l¬ löng. Sù thÞnh hµnh viÖc c¸t nh¶y trong biÓn cha râ rµng (so víi vËn chuyÓn c¸t do giã, lµ n¬i mµ h×nh thøc vËn chuyÓn nµy thèng trÞ) mÆc dï mét vµi c«ng thøc dßng di ®¸y thµnh c«ng ®îc x©y dùng dùa trªn kh¸i niÖm nµy. Dßng di ®¸y cã thÓ x¶y ra: - trªn ®¸y ph¼ng víi dßng ch¶y chËm - khi liªn kÕt víi gîn c¸t hoÆc c¸c thµnh t¹o ®¸y lín h¬n ®èi víi dßng ch¶y m¹nh h¬n - trªn ®¸y ph¼ng ®èi víi dßng ch¶y rÊt m¹nh, t¹i ®ã gîn c¸t bÞ röa tr«i (dßng trÇm tÝch s¸t ®¸y). Di ®¸y lµ ph¬ng thøc chñ ®¹o cña vËn chuyÓn ®èi víi lu lîng nhá vµ/hoÆc kÝch thíc h¹t lín. C¸t th« vµ cuéi sái chñ yÕu ®îc vËn chuyÓn nh dßng di ®¸y. §èi víi dßng ch¶y m¹nh vît qu¸ ngìng l¬ löng, dßng di ®¸y vÉn x¶y ra, nhng sè lîng c¸t ®îc mang vµo tr¹ng th¸i l¬ löng thêng sÏ lín h¬n nhiÒu so víi ®îc mang ®i bëi dßng di ®¸y, ®Æc biÖt ®èi víi c¸t mÞn. SuÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y cã thÓ biÓu thÞ b»ng nhiÒu ®¬n vÞ: qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch = thÓ tÝch (m3) h¹t chuyÓn ®éng trªn ®¬n vÞ thêi gian (s) trªn ®¬n vÞ bÒ réng ®¸y (m). Trong hÖ SI ®¬n vÞ cña qb lµ m2s-1 Qb=  s qb= suÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch khèi lîng (kgm-1s-1) ib=   s   gqb  suÊt vËn chuyÓn träng lîng ch×m (Nm-1s-1) qB= qb / 1     thÓ tÝch vËt liÖu l¾ng ®äng xuèng ®¸y (kÓ c¶ níc xèp) trªn ®¬n vÞ thêi gian trªn ®¬n vÞ bÒ réng (m2s-1). C¸c chuyÓn ®æi thµnh ®¬n vÞ kü thuËt lµ tÊn vµ n¨m ®èi víi chÊt th¹ch anh (  s = 2650kgm-3) vµ ®é xèp ( = 0,40) cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông c¸c hÖ sè chuyÓn ®æi sau ®©y: - Nh©n qb(m2s-1) víi 3,15 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng m3m-1/n¨m (trõ níc xèp) - Nh©n qb(m2s-1) víi 5,26 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng m3m-1/n¨m (kÓ c¶ níc xèp) 132
- Nh©n qb(m2s-1) víi 8,36 x 107 ®Ó nhËn ®îc qb b»ng tÊn.m-1/n¨m (trõ níc xèp). 9.2. dßng di ®¸y do dßng ch¶y KiÕn thøc Mét vµi c«ng thøc dßng di ®¸y ®îc ®Ò xuÊt. NhiÒu trong sè chóng cã thÓ biÓu thÞ ë d¹ng:   func , cr  (116) qb trong ®ã   = suÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y phi thø nguyªn g s  1d  3 1/ 2 0  = tham sè Shields g s  1d  cr = gi¸ trÞ cña  ë ngìng chuyÓn ®éng (xem môc 6.4) qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch trÇm tÝch ®¸y trªn ®¬n vÞ bÒ réng g = gia tèc träng trêng  = mËt ®é níc s = tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ níc d = ®êng kÝnh h¹t. Khi ®¸y gå ghÒ, thêng sö dông thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm s cña  (xem môc 3.3), trõ khi trong c¸c c«ng thøc cña Bagnold vµ Van Rijn. Mét sè c«ng thøc ®îc sö dông nhiÒu h¬n c¶, hoÆc c¸c c«ng thøc trÇm tÝch ®¸y cho dßng ch¶y æn ®Þnh ®îc ph¸t triÓn gÇn ®©y ®Ó sö dông trong s«ng, lµ nh sau: 1. Meyer-Peter vµ Muller (1948) 3/ 2   8   cr  SC (117) víi cr = 0,047. 2. Bagnold (1963)   FB 1 / 2    cr  SC (118) 0,1 víi FB  C1 / 2 tan i  tan   D  = tham sè Shields tæng céng CD= hÖ sè ma s¸t tæng céng (xem môc 3.4)  i = gãc ma s¸t  = gãc nghiªng cña ®¸y - d¬ng theo híng dßng ch¶y dèc ngîc, ©m theo híng dßng ch¶y dèc xu«i. 3. Van Rijn (1984) 133
  2, 4   FR 1 / 2  1 / 2   cr1 / 2 (119) 0, 2 0,005  d  víi FR   C 1, 7  h  D vµ CD vµ  ®îc x¸c ®Þnh nh trong c«ng thøc Bagnold. 4. Yalin (1963)   FY  1 / 2    cr  SC (120) 0,635  1  1  aT ln 1  aT  FY  víi   cr a  2,45 cr,5 s 0, 4 0 T  (   cr /  cr ) . 5. Madsen (1991)     FM  1 / 2  0,7 cr/ 2    cr  1 (121) FM  8 / tan  i ®èi víi c¸c h¹t l¨n/ trît víi FM = 9,5 ®èi víi c¸c h¹t nh¶y trong níc. 6. ashida vµ Michiue (1972)     17  1 / 2   cr/ 2    cr  . 1 (122) 7. Wilson (1966)   12 3 / 2 . (123) 8. Nielsen (1992)   12 1 / 2    cr  . SC (124) Trong tÊt c¶ c¸c ph¬ng tr×nh (117)-(124) ngo¹i trõ (123) nhËn thÊy r»ng  = 0 nÕu    cr (tøc lµ kh«ng cã vËn chuyÓn nÕu dßng ch¶y díi ngìng chuyÓn ®éng). Ph¬ng tr×nh (123) chØ dù ®Þnh cho ®iÒu kiÖn dßng trÇm tÝch s¸t ®¸y, cã    cr . Ph¬ng tr×nh (124) do Nielsen ®Ò xuÊt (1992) b»ng c¸ch lµm khíp víi sè liÖu dßng di ®¸y, vµ ®îc dÉn xuÊt ®éc lËp bëi Soulsby trªn c¬ së lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm dßng trÇm tÝch s¸t ®¸y. Cã nh÷ng sù t¬ng tù râ rÖt gi÷a c¸c ph¬ng tr×nh (117)-(124), biÕn ®æi chñ yÕu ë d¹ng hÖ sè ban ®Çu. H×nh 29 cho thÊy ph¬ng tr×nh (124) cho sù khíp tèt víi sè liÖu (víi  cr = 0,05, tiªu biÓu cho c¸c trÇm tÝch ®îc vÏ). MÆc dï c¸c c«ng thøc ë trªn ®îc ph¸t triÓn cho dßng ch¶y æn ®Þnh trong s«ng, chóng cã thÓ ®îc sö dông trªn c¬ së tøc thêi cña dßng ch¶y thuû triÒu, vµ díi t¸c ®éng sãng hoÆc kÕt hîp sãng vµ dßng ch¶y, v× thêi gian ph¶n øng cña h¹t c¸t trong chuyÓn ®éng trÇm tÝch ®¸y lµ rÊt ng¾n so víi chu kú thuû triÒu hoÆc chu kú sãng. 134
H×nh 29. SuÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y ®èi víi c¸t/ cuéi sái cho dßng ch¶y æn ®Þnh (söa ®æi cña Nielsen, 1992 ) C¸c th¶o luËn tiÕp theo vÒ c¸c c«ng thøc Meyer-Peter vµ Muller, Bagnold, Einstein vµ Yalin ®îc thùc hiÖn bëi Fisher (1993) theo kh¸i niÖm vËn chuyÓn trÇm tÝch trong s«ng. 135
§èi víi ®¸y dèc, cã thÓ sö dông c«ng thøc Bagnold. Parker vµ Kovacs (1993) còng biÕn ®æi c«ng thøc Ashida vµ Michiue ®èi víi ®¸y cã ®é dèc ngang vµ däc nãi chung, vµ ®a ra ch¬ng tr×nh m¸y tÝnh trªn ®Üa mÒm ®Ó thùc hiÖn. Quy tr×nh 1. VÝ dô 9.1. Dßng di ®¸y do dßng ch¶y - Cho c¸c ®¸nh gi¸ tham sè sau ®©y: 1,0ms-1 + vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh ®é s©u U + ®é s©u níc h 5m + ®êng kÝnh h¹t (d = d50) d 1mm + tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ níc s 2,58 1,36 x 10 m2s-1 -6  + ®é nhít ®éng häc - TÝnh to¸n øng suÊt trît t¹i ®¸y ®èi víi 1,84Nm-2 0 ®¸y ph¼ng (xem vÝ dô 3.3) - HoÆc nÕu cã ®¸y gå ghÒ, tÝnh to¸n thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm  0 s (xem môc 3.3) 0  - TÝnh to¸n tham sè Shields 0,115 g (s  1d ) 1/ 3  g ( s  1)  D*  d  20,3 - TÝnh to¸n kÝch thíc h¹t phi thø nguyªn  2    cr vµ do ®ã tõ ph¬ng tr×nh (77) 0,0302 ®èi víi ph¬ng ph¸p Nielsen (1992); - TÝnh to¸n theo ph¬ng tr×nh (124) 0,348    1/ 2 qb=  g ( s  1d 3 ) 43,3 x 10-6m2s-1 - TÝnh to¸n 2. §Ó so s¸nh, c¸c gi¸ trÞ qb tõ ph¬ng tr×nh (117) ®Õn (124) ®èi víi c¸c ®Çu vµo lµ: 17,8 x10-6m2s-1 1. Meyer-Peter vµ Muler qb 2. Bagnold (  = 32o,  = 0o) 10,9 x10-6m2s-1 qb 23,9 x10-6m2s-1 3.Van Rijn qb 20,5 x10-6m2s-1 4.Yalin qb 5. Madsen -l¨n (  = 320) 29,4 x10-6m2s-1 qb 21,8 x10-6m2s-1 - nh¶y cãc qb 29,7 x10-6m2s-1 6, ashida vµ Michiue qb 46,8 x10-6m2s-1 7. Wilson qb 43,3 x10-6m2s-1 8. Nielsen qb 136
Cã sù biÕn ®éng kho¶ng h¬n 4 lÇn gi÷a c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt, thÓ hiÖn møc ®é chªnh lÖch cña c¸c dù b¸o suÊt vËn chuyÓn dßng di ®¸y. 9.3. dßng di ®¸y do sãng KiÕn thøc Díi t¸c ®éng sãng, vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch ®¸y sÏ b»ng kh«ng nÕu vËn tèc dao ®éng lµ ®èi xøng, tøc lµ h×nh sin. Tuy nhiªn, vËn chuyÓn trÇm tÝch trong nöa chu kú sãng lµ ®iÒu ®¸ng quan t©m trong mét sè øng dông. Trong chuyÓn ®éng sãng bÊt ®èi xøng, nh x¶y ra ®èi víi c¸c sãng dèc trong níc n«ng (xem môc 4.4), vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch sÏ kh¸c kh«ng, v× vËn chuyÓn díi ®Ønh sãng lín h¬n vËn chuyÓn díi ch©n sãng, t¹o ra vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch theo híng lan truyÒn sãng. VËn chuyÓn rßng cã thÓ tÝnh to¸n nh sù chªnh lÖch gi÷a vËn chuyÓn ë 2 nöa chu kú díi ®Ønh vµ díi ch©n. C¸c c«ng thøc sau ®©y ®èi víi suÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch thÓ tÝch nöa chu kú qb1/2 ®îc ®Ò xuÊt: 1. Madsen vµ Grant (1976) 3 qb1 / 2  FMG ws d w (125)  w   cr víi FMG= 1,25 khi  w   cr vµ FMG0 khi 2. Sleath (1978) 3/ 2 qb1 / 2  47d 2  w   cr  ®èi víi h¹t th« SC (126) 3. Soulsby   1/ 2  w   cr 3 / 2 qb1 / 2  5,1 g s  1d 3 SC (127) trong ®ã  w = biªn ®é cña thµnh phÇn dao ®éng  do sãng (sö dông thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm nÕu ®¸y gîn c¸t) ws= vËn tèc ch×m l¾ng cña h¹t (xem môc 8.3)  = tÇn sè gãc cña sãng  cr , g,  , s vµ d ®îc x¸c ®Þnh nh trong môc 9.2. §èi víi dßng ch¶y æn ®Þnh qb1/2 = 0 nÕu  w   cr trong ph¬ng tr×nh (126) vµ (127). Ph¬ng tr×nh (127) nhËn ®îc b»ng c¸ch tÝch ph©n ph¬ng tr×nh (124) cho nöa chu kú sãng, vµ t¬ng tù víi c«ng thøc ®· cho bëi Sleath (1982) ®èi víi c¸c h¹t mÞn (hÖ sè Sleath kho¶ng 1,95 thay v× 5,1) Quy tr×nh 1. VÝ dô 9.2. Dßng di ®¸y do sãng 137
- §Ó tÝnh to¸n vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch ®¸y do sãng, cho c¸c gi¸ trÞ cña: + ®é s©u níc h 5m + ®êng kÝnh h¹t trung vÞ d50 1mm + ®é cao sãng H 1m + chu kú sãng T 6s - TÝnh to¸n biªn ®é vËn tèc quü ®¹o sö dông lý thuyÕt sãng tuyÕn tÝnh 0,569ms-1 (xem vÝ dô 4.2) uw - TÝnh to¸n bíc sãng (xem vÝ dô 4.1) L 38,1m - TÝnh to¸n 2h/L = kh 0,825 - Sö dông lý thuyÕt sãng Stoke bËc 2 ®Ó tÝnh to¸n vËn tèc quü ®¹o 0,614ms-1 díi ®Ønh sãng, ph¬ng tr×nh (55a) Uwc 0,324ms-1 vµ ch©n sãng, ph¬ng tr×nh (55b) Uwt - TÝnh to¸n ma s¸t líp ®Öm (vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby, (xem vÝ dô 4.4)) 2,69Nm-2  ws díi ®Ønh sãng 2,13Nm-2  ws díi ch©n sãng - ChuyÓn ®æi thµnh tham sè Shields ma s¸t líp ®Öm, sö dông ph¬ng tr×nh (2a) víi 1027kgm-3 = 2650kgm-3 s = díi ®Ønh sãng qb1/2 0,169 díi ch©n sãng qb1/2 0,134 - TÝnh to¸n ngìng øng suÊt trît t¹i ®¸y (vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby,  cr (xem vÝ dô 6.3)) 0,0302 - TÝnh to¸n suÊt vËn chuyÓn trÇm tÝch nöa chu kú sãng, vÝ dô sö dông c«ng thøc Soulsby, ph¬ng tr×nh (127) 32,8 x 10-6m2s-1 díi ®Ønh sãng qb1/2 138
21,1 x 10-6m2s-1 díi ch©n sãng qb1/2 - TÝnh to¸n suÊt vËn chuyÓn rßng theo híng lan truyÒn sãng 11,7 x 10-6m2s-1 qb1/2 ®Ønh - qb1/2 ch©n qb 2. §Ó so s¸nh, tÝnh to¸n víi cïng ®Çu vµo theo c«ng thøc Madsen vµ Grant, ph¬ng tr×nh (125) víi FM=12,5 cho ta qb= 3,47 x 10-6 m2s-1, víi c«ng thøc Sleath ph¬ng tr×nh (126) cho ta qb= 0,905 x 10-6 m2s-1. Nh vËy cã sù biÕn ®éng kho¶ng 10 lÇn gi÷a c¸c ph¬ng ph¸p trong trêng hîp nµy. 3. Chó ý r»ng chu kú hiÖu qu¶ sö dông cho c¸c nöa chu kú ®Ønh sãng vµ ch©n sãng lµ T; ph©n tÝch chi tiÕt h¬n b»ng c¸ch sö dông chu kú dµi h¬n díi ch©n sãng vµ chu kú ng¾n h¬n díi ®Ønh sãng sÏ hîp lý h¬n, nhng thùc tÕ kh«ng ®óng l¾m theo quan ®iÓm vÒ sai sè trong tÝnh to¸n. 4. Quy tr×nh nãi trªn chØ xÐt ®Õn sù bÊt ®èi xøng sãng nh mét c¬ chÕ vËn chuyÓn trÇm tÝch rßng. C¸c c¬ chÕ kh¸c cã thÓ tån t¹i vµ cã thÓ g©y ra vËn chuyÓn rßng víi ®é lín t¬ng tù hoÆc lín h¬n, kÓ c¶ c¸c dßng ch¶y chång lªn nhau (thuû triÒu, giã, däc bê), dßng sãng déi vµ vËn chuyÓn khèi lîng (phun trµo). Xem môc 10.3 ®Ó cã thªm chi tiÕt. 9.4. dßng di ®¸y do sãng vµ dßng ch¶y KiÕn thøc §èi víi sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp, sãng cung cÊp c¬ chÕ khuÊy lµm cho c¸c h¹t trÇm tÝch chuyÓn ®éng, trong khi dßng ch¶y bæ sung cho viÖc khuÊy vµ còng cung cÊp c¬ chÕ cho vËn chuyÓn rßng. T¸c ®éng phi tuyÕn cña øng suÊt trît t¹i ®¸y (xem môc 5.3) lµ mét yÕu tè quan träng trong viÖc x¸c ®Þnh dßng di ®¸y. C¸c c«ng thøc sau ®©y cho ta suÊt vËn chuyÓn rßng trÇm tÝch ®¸y trung b×nh theo chu kú sãng h×nh sin. Bijker (1967)   0,27 g s  1d  qb  AB u*d exp  SC (128) 2   2   u*  0,016U w    víi u* = vËn tèc ma s¸t tæng céng chØ do dßng ch¶y 0,40U  ln(12h /  r )  = yÕu tè gîn c¸t 1,5  ln(12h /  r )     ln(12h / d 90 )  Uw = biªn ®é vËn tèc quü ®¹o sãng AB = 1 ®èi víi sãng kh«ng vì, 5 ®èi víi sãng vì. 139
§©y lµ c«ng thøc vËn chuyÓn trÇm tÝch cho sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp cã sím nhÊt, vµ vÉn ®îc sö dông réng r·i. Nã ®îc dÉn ra b»ng c¸ch x¸c ®Þnh øng suÊt trît t¹i ®¸y th«ng qua mét m« h×nh t¬ng t¸c sãng- dßng ch¶y (xem môc 5.3) vµ sö dông nã ®Ó söa ®æi c«ng thøc vËn chuyÓn trÇm tÝch chØ ®èi víi dßng ch¶y ®ang cã cña Kalinsk vµ Frijlink. C¸c c«ng thøc t¬ng tù ®îc dÉn xuÊt bëi c¸c nhµ nghiªn cøu kh¸c nhau (Swart, Willis, Van de Graaf vµ Van Overeem), sö dông øng suÊt trît do sãng vµ dßng ch¶y cña Bijker ®Ó söa ®æi c«ng thøc chØ do dßng ch¶y cña Engelund vµ Hansen (1972), Ackers vµ White (1973)...Bettess (1985) thùc hiÖn viÖc kiÓm tra c¸c c«ng thøc nµy theo sè liÖu thÝ nghiÖm vµ hiÖn trêng, cho thÊy kh«ng cã c«ng thøc nµo trong sè chóng cho sù phï hîp ®Æc biÖt tèt. C¸c c«ng thøc gÇn ®©y nhÊt lµ cña Soulsby:  x1  12 m/ 2  m   cr  1 SC (129a)  x 2  120,95  0,19 cos 2  w/ 2 m 1 SC (129b)   max  x1 ,  x 2  SC (129c)   2 12 0,19 m w sin 2 SC (129d) y   w/ 2 3  1,5 m/ 2 3 øng víi x= y= 0 nÕu  max   cr trong ®ã q bx , y  x, y  g s  1d  3 1/ 2 qb= suÊt vËn chuyÓn thÓ tÝch trÇm tÝch ®¸y trung b×nh trªn ®¬n vÞ bÒ réng qbx = thµnh phÇn qb lan truyÒn theo híng dßng ch¶y qby = thµnh phÇn qb lan truyÒn theo híng vu«ng gãc víi dßng ch¶y, theo cïng kh¸i niÖm víi gãc   m = gi¸ trÞ trung b×nh cña  trªn chu kú sãng  w = biªn ®é cña thµnh phÇn dao ®éng  do sãng  = gãc gi÷a híng dßng ch¶y vµ híng lan truyÒn sãng   1/ 2  max   m   w cos  2   w sin  2 Sö dông thµnh phÇn ma s¸t líp ®Öm  w ,  m vµ  max nÕu ®¸y lµ gîn c¸t. Ph¬ng tr×nh (129a-d) lµ sù xÊp xØ ®èi víi dßng di ®¸y, nhËn ®îc b»ng c¸ch tÝch ph©n ph¬ng tr×nh (124) qua mét chu kú sãng, trong ®ã thµnh phÇn dao ®éng cña  phô thuéc vµo thêi gian theo d¹ng h×nh sin. HiÖu øng cña dßng ch¶y lµ th«ng qua  m vµ cña sãng lµ th«ng qua  w . Ph¬ng tr×nh (129a) øng víi ®iÒu kiÖn dßng ch¶y chiÕm u thÕ vµ ph¬ng tr×nh (129b) øng 140
víi ®iÒu kiÖn sãng chiÕm u thÕ. C¸c gi¸ trÞ  m nhËn ®îc b»ng c¸ch tÝnh to¸n  m b»ng mét trong c¸c ph¬ng ph¸p t¬ng t¸c sãng -dßng ch¶y ®· cho trong môc 5.3. Sè h¹ng  y kh¸c kh«ng ®èi víi  = 0o, 90o, 180o hoÆc 270o, cho thÊy dßng ch¶y ®Õn xiªn víi sãng t¹o ra mét thµnh phÇn vËn chuyÓn trÇm tÝch híng ngang; ®èi víi sãng xiªn ®ang ®iÒu khiÓn dßng ch¶y däc bê, thµnh phÇn vËn chuyÓn nµy híng vµo bê. Soulsby - Van Rijn PhÇn trÇm tÝch ®¸y cña c«ng thøc trÇm tÝch tæng céng ®îc cho trong môc 10.4 (KiÕn thøc) cã thÓ sö dông cho chÝnh nã, b»ng c¸ch chØ sö dông sè h¹ng asb (ph¬ng tr×nh (136b)) trong ph¬ng tr×nh (136a). Quy tr×nh 1. §Ó tÝnh to¸n dßng di ®¸y trung b×nh do sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp, cÇn cho c¸c gi¸ trÞ ®Çu vµo cña cïng c¸c ®¹i lîng, chØ ®ßi hái ®èi víi dßng ch¶y (xem môc 9.2), bæ sung c¸c ®¹i lîng chØ ®ßi hái ®èi víi sãng (xem môc 93). Quy tr×nh nµy ®îc minh ho¹ b»ng c¸ch sö dông c«ng thøc dßng di ®¸y cña Soulsby víi gi¸ trÞ ®Çu vµo lÊy theo vÝ dô 9.1 (dßng ch¶y) vµ vÝ dô 9.2 (sãng). Sãng ®îc lÊy híng mét gãc 45o víi dßng ch¶y, trªn ®¸y ph¼ng cã 1mm c¸t th¹ch anh, trong níc biÓn ë 10oC vµ 35 o/oo. VËn chuyÓn do sù bÊt ®èi xøng cña sãng, minh ho¹ trong vÝ dô 9.2, ®îc bá qua trong vÝ dô nµy. 2. VÝ dô 9.3. Dßng di ®¸y do sãng vµ dßng ch¶y - Cho c¸c gi¸ trÞ cña c¸c tham sè sau ®©y: + ®é s©u níc h 5m + ®êng kÝnh h¹t trung b×nh d50 1mm + tû lÖ gi÷a mËt ®é h¹t vµ níc s 2,58  1,36 x 10-6m2s-1 + ®é nhít ®éng häc 1,0ms-1 + vËn tèc dßng ch¶y trung b×nh ®é s©u U + ®é cao sãng H 1m + chu kú sãng T 6s 45o  + gãc gi÷a híng dßng ch¶y vµ sãng - TÝnh to¸n vËn tèc quü ®¹o 0,569ms-1 (xem vÝ dô 9.2) Uw - TÝnh to¸n øng suÊt trît ma s¸t líp ®Öm do sãng 2,40Nm-2  ws (vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby)  ws vµ tham sè Shields 0,151 - TÝnh to¸n øng suÊt trît ma s¸t líp ®Öm trung b×nh 141
do sãng vµ dßng ch¶y kÕt hîp (vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p DATA13, 1,899BNm-2  ms (xem vÝ dô 5.1)  ms vµ tham sè Shields 0,119 - TÝnh to¸n tham sè ngìng Shields (vÝ dô sö dông ph¬ng ph¸p  cr Soulsby, vÝ dô 6.3) 0,0302 - TÝnh to¸n møc dßng di ®¸y trung b×nh, sö dông ph¬ng ph¸p Soulsby ph¬ng tr×nh (129a-d)  x1 ph¬ng tr×nh (129a) 0,368  x2 ph¬ng tr×nh (129b) 0,527 ph¬ng tr×nh (129c) max cña  x1 vµ  x 2 x 0,527 y ph¬ng tr×nh (129d) 0,0514 [g(s-1)d3]1/2 1,25 x 10-4m2s-1 - TÝnh to¸n - Nh©n víi x vµ y ®Ó nhËn ®îc : + møc dßng di ®¸y 65,7 x 10-6m2s-1 theo híng dßng ch¶y qbx + møc dßng di ®¸y 6,39 x 10-6m2s-1 theo híng vu«ng gãc víi dßng ch¶y qby 3. So s¸nh vÝ dô nµy víi vÝ dô 9.1, vÝ dô nµy cho ta qb= 43,3 x 10-6m2s-1 ®èi víi cïng dßng ch¶y kh«ng cã sãng, sù bæ sung cña sãng lµm t¨ng suÊt vËn chuyÓn trung b×nh theo híng dßng ch¶y lªn kho¶ng 50%. Møc t¨ng nµy kho¶ng 2 lÇn lín h¬n møc vËn chuyÓn do sù bÊt ®èi xøng sãng (qb= 11,7 x 10-6 m2s-1) tÝnh trong vÝ dô 9.2. Ngoµi ra, cã sù vËn chuyÓn vu«ng gãc víi dßng ch¶y víi ®é lín kho¶ng 10% ®é lín theo híng dßng ch¶y. NÕu dßng ch¶y däc bê ®îc t¹o ra bëi sãng ®Õn mét gãc 450 víi ®êng bê, th× qby ph¶i cho ta thµnh phÇn vËn chuyÓn híng vµo bê. 4. §Ó so s¸nh, c¸c tÝnh to¸n víi cïng ®Çu vµo, thªm d90= 1,56mm cho c«ng thøc Bijker (ph¬ng tr×nh (128)), víi AB= 1 cho ta qb= 20,2 x 10-6 m2s-1, vµ víi phÇn trÇm tÝch ®¸y cña c«ng thøc Soulsby- Van Rijn (ph¬ng tr×nh (136)) cho ta qb= 179 x 10-6 m2s-1. Nh vËy, cã sù kh¸c nhau 9 lÇn gi÷a c¸c ®¸nh gi¸ lín nhÊt vµ nhá nhÊt trong vÝ dô nµy, cßn c«ng thøc Soulsby (ph¬ng tr×nh (129)) n»m ë gi÷a. 142