nguyenuyen08
New Member
Download miễn phí Giáo trình Kỹ thuật biển - Tập 2: Những vấn đề cảng và bờ biển
Mục lục
1 Mở đầu .4
2 Những vấn đề được trình bày.6
2.1 Mục tiêu .6
2.2 Những vấn đề chi tiết.6
3 Chuyển động của tàu, thuyền.8
3.1 Mở đầu.8
3.2 Các chuyển động thẳng đứng.8
3.3 Các chuyển động ngang .10
3.4 Tần số vượt sóng .11
3.5 Xác định chuyển động tàu thuyền trong sóng .11
3.6 Một số định nghĩa và các phép xấp xỉ.13
3.7 Ví dụ .14
4 Độ sâu lạch tàu.16
4.1 Mở đầu.16
4.2 Tiếp cận vấn đề.17
4.3 Các chuyển động của tàu .18
4.4 Mực nước và sự biến đổi của nó.20
4.5 Độ ghồ ghề đáy .21
4.6 Những biến đổi của độ thoáng đáy tàu .22
4.7 Các tính chất của phân bố chuẩn và phân bố Rayleigh.25
4.8 Khả năng va chạm đáy lạch.25
4.9 Mật độ lưu thông tàu.27
4.10 Biến động điều kiện bão .28
4.11 Các bước đánh giá tiếp theo.30
4.12 Tóm lược .32
5 Bề rộng lạch tàu.34
5.1 Mở đầu.34
5.2 Vấn đề lý tưởng hoá.34
5.3 Vấn đề thực tế .35
5.4 Các phương pháp thiết kế .37
5.5 Các nhân tố bổ sung .38
6 Các mô hình điều khiển tàu .40
6.1 Các mô hình vật lý .40
6.2 Tiếp cận mô phỏng .41
6.3 Mô tả bộ mô phỏng tàu .41
6.4 Sử dụng bộ mô phỏng tàu.41
6.5 Một số điều cần lưu ý.41
7 Tăng cường khả năng vận hành tàu.43
7.1 Đặt vấn đề .43
7.2 Hỗ trợ tàu kéo (tugboat) .43
7.3 Thiết bị hích tàu (Bow Thrusters).45
8 Tối ưu hoá tổng thể lạch tàu .46
8.1 Mở đầu.46
8.2 Định nghĩa tối ưu hoá tổng thể .46
8.3 Chi phí xây dựng .46
8.4 Tổn thất.47
8.5 Chi phí duy tu.47
9 Vận chuyển cát ven bờ .50
9.1 Mở đầu.50
9.2 Cơ sở các công thức .51
9.3 Đơn giản hoá quá trình .50
10 ứng suất xạ và các thành phần của nó .53
10.1 Mở đầu.53
10.2 Các ứng suất xạ cơ bản.53
10.3 Biến đổi của ứng suất xạ .54
10.4 Các thành phần ứng suất xạ.56
10.5 Các ứng dụng trong các bài toán kỹ thuật bờ.59
11 Nước dâng do sóng .60
11.1 Mô tả hiện tượng .60
11.2 Các lời giải phương trình vi phân.61
11.3 Lời giải cho trường hợp sóng trườn (splilling) .61
11.4 Lời giải cho trường hợp sóng lao (plunging) .62
11.5 Lưu ý .63
11.6 Ví dụ .65
12 Gradient ứng suất rối ngang .66
12.1 Mở đầu.66
12.2 Biến đổi ngoài đới sóng đổ.66
12.3 Biến đổi trong đới sóng đổ.70
13 Lực triều dọc bờ .69
13.1 Hệ toạ độ sử dụng.69
13.2 Thành phần lực triều một chiều.69
14 Các lực rối.72
14.1 Mở đầu.72
14.2 Mô tả toán học .72
15 Các lực ma sát đáy.74
15.1 Mở đầu.74
15.2 Ma sát khi dòng chảy ổn định.74
15.3 Ma sát khi có sóng .80
15.4 Ma sát tổng hợp sóng và dòng chảy.80
15.5 Một số lưu ý bổ sung .83
16 Tính toán dòng chảy dọc bờ.84
16.1 Mở đầu.84
16.2 Cân bằng lực cơ sở .84
16.3 Tác động của rối .90
16.4 Tác động của sóng không đều (irregular) .86
16.5 Ví dụ .87
16.6 Các lực tác động bổ sung.91
17 Các công thức cũ vận chuyển ven bờ.93
17.1 Mở đầu.93
17.2 Công thức CERC.93
17.3 Các xác minh mới đối với công thức CERC.95
17.4 Biến đổi dòng trầm tích theo góc sóng tiến vào bờ .100
17.5 Các hệ số trong công thức CERC .96
17.6 Ví dụ triển khai công thức CERC .97
17.7 Các hạn chế của công thức CERC.98
18 Cơ chế vận chuyển cát .100
18.1 Mở đầu.100
18.2 Các luận điểm cơ sở.100
18.3 Độ gồ ghề đáy .101
18.4 Các nhận xét chung .103
19 Các công thức hiện đại vận chuyển cát ven bờ .105
19.1 Mở đầu.105
19.2 Công thức vận chuyển trong trường hợp chỉ có dòng chảy .105
19.3 ảnh hưởng của sóng lên vận chuyển trầm tích đáy .117
19.4 Biến đổi của ứng suất đáy.117
19.5 Dòng di đáy do sóng và dòng chảy.119
19.6 ảnh hưởng của sóng lên dòng vận chuyển lơ lửng.120
19.7 Vận chuyển trầm tích tổng cộng.122
19.8 Một số nhận xét về công thức Bijker.124
19.9 Ví dụ đối với công thức Bijker.125
19.10 Độ nhạy của công thức Bijker.132
19.11 So sánh với công thức CERC .133
20 Biến đổi bờ theo lý thuyết đường đơn.135
20.1 Mở đầu.135
20.2 Phương trình liên tục.136
20.3 Phương trình chuyển động .137
20.4 Cách giải, các điều kiện biên và điều kiện ban đầu.138
20.5 ứng dụng cho hiện tượng lắng đọng do công trình chắn sóng .139
20.6 Lắng đọng không song song.142
20.7 Vận chuyển qua công trình chắn sóng .144
20.8 Đánh giá .149
20.9 Ví dụ .149
21 Vận chuyển cát dọc theo trắc ngang bãi biển.154
21.1 Mở đầu.154
21.2 Vận chuyển hai chiều.155
21.3 Ví dụ .157
21.4 Vận chuyển ba chiều .167
22 Biến đổi bờ theo các lý thuyết đa đường .169
22.1 Mở đầu.169
22.2 Sơ đồ hoá.169
22.3 Các phương trình liên tục và chuyển động .171
22.4 Các điều kiện ban đầu và điều kiện biên.173
22.5 Cách giải các phương trình .173
22.6 Những phát triển tiếp theo.174
23 Các bờ cát .175
23.1 Mở đầu.175
23.2 Thành tạo các cồn cát .175
23.3 Động lực ngắn hạn các đụn cát.177
23.4 Động lực học dài hạn các cồn cát .179
23.5 Phương pháp phân tích .182
24 Các công tác bảo vệ bờ .184
24.1 Mở đầu.184
24.2 Cung ứng cát.184
24.3 Mỏ hàn .186
24.4 Tường chắn .188
24.5 Các khối chắn sóng rời .189
24.6 Kiểm soát bồi lắng .190
25 Lắng đọng Trầm tích các lạch tàu .192
25.1 Mở đầu.192
25.2 Các biến đổi thực tế .192
25.3 Dòng vận chuyển di đáy .194
25.4 Dòng vận chuyển lơ lửng .195
25.5 Một giải pháp gần đúng.195
25.6 Xác định chính xác hiện tượng trầm tích .196
26 Các ký hiệu.199
Các kí tự La mã.200
Kí tự Hy Lạp.204
Các chỉ số .205
Tài liệu tham khảo . 2077
Tài liệu tham khảo bổ sung .211
Mục luc.211
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ợc rút ra, mặc dầu độ cao sóng đặc trưng thực là độ cao sóngtrung bình căn bình phương, Hrms. Hai số này dẫn đến sai số của số mũ 2 trong U’
và hệ số tương ứng – xem chương 10, tập I.
97
Bảng 17.1 Các hệ số trong công thức CERC
Tác giả Hệ số trong công
thức 17.08
Loại độ cao sóng đặc
trưng
Hệ số trong công
thức 17.09
0,014 Hsig 0,44 x 10
6 Công thức gốc
0,028 Hrms 0,88 x 10
6
Shore Protection
Manual (1973)
0,25 Hsig 0,79 x 10
6
Komar (1976) 0,049 Hrms 1,55 x 10
6
Svasek (1969) 0,039 Hrms 1,23 x 10
6
0,008 Hrms 0,25 x 10
6
Hình 17.1:
đường 1
đường 2 0,036 Hrms 1,13 x 10
6
ĐHKT DELFT, Trung
tâm tính toán
0,039 Hrms 1,23 x 10
6
Cần nói thêm rằng, sẽ có các biện luận về giá trị của hệ số được rút ra từ cơ
sở số liệu khác nhau của mô hình và thí nghiệm mẫu. Xem xét các tài liệu công bố
về vấn đề này cũng cho ta thấy có sự phân tán đáng kể vì các số liệu thu được
thường được mô tả khác nhau bởi những nhà nghiên cứu khác nhau.
Hình 17.1 cho ta thấy các số liệu thực tế về tương quan S và U’, trong đó U’
tính theo Hrms. Nếu mối phụ thuộc tuyến tính giữa hai tham số đó được chấp
nhận như trong công thức CERC, kết quả xử lí các kết quả số liệu theo phương
pháp bình phương tối thiểu được thể hiện bằng đường 1 trên hình vẽ. Mặt khác,
nếu một điểm thu được do Moore và Cole bị loại bỏ, đường thứ hai thu được cho ta
thấy dòng cát vận chuyển, S, có thể lớn hơn tới bốn lần đối với sóng có điều kiện
tương tự.
Sự khác nhau đó được thể hiện trên bảng 17.1 trong đó có sự so sánh giữa các
hệ số của công thức CERC thu được bởi các nhà nghiên cứu khác nhau. Khi tất cả
các hệ số được gắn kết với cùng một sóng đặc trưng, quyển Shore Protection
Manual cho ta một hệ số dẫn đến dòng cát vận chuyển 6 lần lớn hơn so với đường
1 trên hình 17.1!
Cuộc tranh luận này còn chưa thể có hồi kết ….
17.6 Ví dụ triển khai công thức CERC
Vì việc tính toán vận chuyển cát theo công thức CERC còn được triển khai
sau này, vì vậy khôn nhất thiết phải trình bày chúng ở đây. Tuy nhiên việc tính
toán này sẽ được trình bày trong phần 11 chương 19 trong đó có tiến hành so
sánh với các phương pháp xác định khác.
98
17.7 Các hạn chế của công thức CERC
Công thức CERC với các hệ số của mình thường thể hiện được khả năng ứng
dụng đáng kinh ngạc. Tuy nhiên vẫn có những hạn chế dẫn đến việc khó đáp ứng
của công thức này trong một số trường hợp.
Chỉ có dòng vận chuyển cát tổng cộng được tính theo công thức này. Không
thu được các thông tin về phân bố của dòng trầm tích này trong đới sóng đổ. Điều
này có thể dẫn đến những hạn chế đáng kể khi bờ có một số dải cát ngầm phía
ngoài hay các mỏ hàn nhỏ.
Các công thức này không tính đến tính chất của các vật liệu đáy. Chúng được
rút ra và áp dụng cho các bãi cát đồng nhất với đường kính trung bình từ 175 m
đến 1000 m (1 mm). Sự hiện diện của bãi cát như trên chính là điều kiện để áp
dụng công thức CERC.
Độ dốc bãi và đới sóng đổ cũng không được tính đến trong các công thức
CERC.
Do chỉ có các lực tác động do sóng với cùng tính chất trên các điểm dọc bờ
được chú ý đến, nên công thức này sẽ không cho kết quả tốt khi các lực tác động
khác có một vai trò quyết định, có thể xem chương 16 để phân tích thêm trong các
phần đó.
Công thức CERC không thể áp dụng cho các vùng nước nông, địa hình không
rõ ràng hay gần khu vực các lạch tàu.
Svasek (1969) đã tìm cách loại trừ hạn chế đầu bằng cách thay đổi công thức
CERC nhằm thu được phân bố trầm tích trong đới sóng đổ. Các tiếp cận của ông
ta cho rằng vận chuyển cát xuất hiện qua một phần tử với bề rộng đới sóng đổ, sẽ
tỷ lệ với suy yếu năng lượng do sóng đi qua đới này. Tuy nhiên cách tiếp cận này
không cho các kết quả khả quan.
Theo hướng tiếp cận khác nhằm loại trừ các hạn chế nêu trên, Bijker (1967)
đã thay đổi công thức đối với dòng chảy không đổi kết hợp với các ảnh hưởng của
sóng. Chi tiết về cách tiếp cận này sẽ được trình bày trong chương 19, tuy nhiên
chúng ta cần đưa ra tổng quan cơ chế vật lí của hiện tượng vận chuyển cát trong
chương tiếp theo.
99
100
18 Cơ chế vận chuyển cát
J.D. Schepers
18.1 Mở đầu
Một sự hiểu biết sâu hơn về các quá trình vật lí của hiện tượng tách trầm tích
khỏi đáy, chuyển dịch chúng và lắng đọng trở lại do sóng và dòng chảy sẽ giúp
chúng ta hiểu được cơ sở phương pháp luận của các công thức hiện đại tính vận
chuyển trầm tích ven bờ. Trong chương này, chúng ta xem xét các quá trình vật lí
đó xuất hiện gần đáy dưới tác động của lan truyền sóng.
18.2 Các luận điểm cơ sở
Khi sóng chuyển động, ngoại trừ trên vùng nước sâu, sẽ có các dao động
chuyển dịch ngang gần đáy. Nước ở đây chuyển động với một vận tốc ub phụ thuộc
vào thời gian.
Như đã trình bày trong chương 15, ứng suất trượt gần đáy tăng lên khi vận
tốc tăng. Điều này vẫn đúng đối với mọi chuyển động do sóng, do dòng chảy hay
hỗn hợp cả hai. Khi ứng suất trượt vượt qua một giá trị tới hạn nào đó (tương ứng
vận tốc tới hạn ubcr trên đáy) các hạt cát trên mặt phẳng ngang sẽ bị chuyển dịch
cùng với nước. Do các hạt cát riêng rẽ thường có khối lượng rất nhỏ nên chúng
nhanh chóng đạt được vận tốc tương đương vận tốc nước. Như vậy hạt cát sẽ đứng
yên khi ub ubcr. Tuy nhiên cách giải
thích đó sẽ không còn đáp ứng nữa trong trường hợp đặc biệt ub ubcr trong một
khoảng thời gian dài.
Nếu như đường cong biến trình vận tốc đáy theo thời gian không đối xứng so
với đường zero, dòng vận chuyển của vật liệu đáy có thể xẩy ra. Cách vận chuyển
này được thể hiện trên hình 18.1.
Sơ đồ vận tốc dẫn ra trên đồ thị sẽ dẫn đến chuyển dịch thực của trầm tích
đáy theo hướng dương của ub. Các hạt cát sẽ chuyển dịch tiến và lùi như được thể
hiện trên hình 18.2, với dòng tổng đi về phía trước. Tính bất đối xứng của vận tốc
thể hiện trên sơ đồ 18.1 luôn hiện diện đối với các vùng nước nông. Lí thuyết sóng
tuyến tính đơn giản không thể mô tả được một cách chính xác sự chuyển động
phức tạp này tuy vẫn được sử dụng do tính đơn giản của nó.
101
Hình 18.1 Vận tốc đáy
và biến đổi ứng suất
phân lớp: chuyển động
trầm tích xuất hiện trên
các vùng đánh dấu
Hình 18.2 Sơ đồ
chuyển động của
trầm tích
18.3 Độ gồ ghề đáy
Tính chất không đều của bề mặt đáy cát sẽ tạo điều kiện hình thành nên mặt
đáy dạng sóng. Sóng đáy này gây nên biến dạng chuyển động gầy đáy; các miền
tách dòng sẽ xuất hiện tại các điểm khác nhau của bề mặt và vào các thời điểm
khác nhau. Ví dụ khi vận tốc đáy dương- xác định theo hướng lan truyền sóng
trong chương này- hiện tượng tách dòng và xoáy xuất hiện phía trước sóng cát
như dẫn ra trên hình 18.3a. Thành phần ngược lại – hình 18.3b- hình thành
trong nửa chu kì sau của sóng. Cách xem xét này gián tiếp cũng xác định cho ta
phía t...