éng lùc häc c t bión

Transcription

1 tr êng ¹i häc khoa häc tù nhiªn Richard Soulsby éng lùc häc c t bión H íng dén c c øng dông thùc hµnh Biªn dþch: NguyÔn Thä S o Hµ Néi 2004

2 2

3 3

4 lêi ng êi dþch HÇu nh hµng ngµy chóng ta Òu nhën îc c c th«ng tin vò s¹t lë bê s«ng, xãi lë bê bión hoæc båi lêp luång l¹ch tõ nhiòu n i trªn Êt n íc. HiÖn t îng nµy x y ra th êng xuyªn vµ cã xu h íng ngµy cµng trë nªn phøc t¹p, khã kióm so t, e do¹ c c môc tiªu kinh tõ vµ quèc phßng, g y nh h ëng lín Õn êi sèng cña nh n d n. VÊn Ò båi tô vµ xãi lë bê s«ng, bê bión ë ViÖt Nam cïng nh ng hëu qu kìm theo cña nã ang lµ mèi th ch thøc èi víi c c nhµ khoa häc vµ c c nhµ qu n lý. Nh ng n m gçn y, viöc nghiªn cøu vën chuyón trçm tých vµ biõn æi Þa m¹o tõ gãc é thuû éng lùc îc thóc Èy vµ nhën îc mét sè kõt qu kh quan. Tuy nhiªn y lµ mét lünh vùc rêt khã kh n bëi sè liöu iòu tra kh o s t cßn Ýt, ph ng ph p vµ kü thuët týnh to n ch a hoµn thiön nªn c c kõt qu nhën îc cßn nhiòu h¹n chõ. Ngay c ë nh ng n íc tiªn tiõn víi tr nh é khoa häc cao vµ m«h nh týnh to n hiön ¹i, ph ng tiön kü thuët Çy ñ, c c kõt qu vén cã sai sè lín vµ c c kõt luën vén îc ph t bióu mét c ch dì dæt. Ó cung cêp thªm th«ng tin khoa häc hiön ¹i vµ gãp phçn n ng cao kiõn thøc cho sinh viªn, NCS vµ c c kü s thùc hµnh ë lünh vùc nµy, chóng t«i biªn dþch cuèn éng lùc häc c t bión- H íng dén c c øng dông thùc hµnh cña R. Soulsby, NXB Thomas Telford, Richard Soulsby lµ nhµ vët lý vµ h i d ng häc, chuyªn s u nghiªn cøu vën chuyón trçm tých. ng ang øng Çu nhãm TrÇm tých bión t¹i ViÖn Nghiªn cøu Thñy lùc HR Wallingford, n íc Anh. HR Wallingford lµ c quan nghiªn cøu vµ t vên vò n íc vµ c«ng tr nh d n dông næi tiõng trªn thõ giíi, cung cêp nh ng gi i ph p hîp lý trong c c lünh vùc: tµi nguyªn n íc, thuû lîi, n íc ngçm, tiªu n íc «thþ, c ng vµ bõn c ng, thuû éng lùc s«ng, cöa s«ng, vïng ven bê vµ xa bê. T c gi cuèn s ch tæng quan c c c«ng tr nh nghiªn cøu trong lünh vù nµy kh Çy ñ, tr nh bµy ng¾n gän vò c c t c nh n, c chõ, c c quan ióm vµ c c ph ng ph p nghiªn cøu vën chuyón trçm tých, båi tô vµ xãi lë; a ra bøc tranh vët lý cña vên Ò vèn rêt phøc t¹p vµ lý thó. Cuèn s ch îc chia thµnh c c tióu môc vò KiÕn thøc vµ Quy tr nh. Nghiªn cøu sinh cã thó quan t m chñ yõu Õn KiÕn thøc, bæ sung thªm nh ng vý dô trong Quy tr nh; sinh viªn vµ kü s thùc hµnh cã thó theo Quy tr nh, vµ äc thªm phçn liªn quan Õn KiÕn thøc. Hy väng cuèn s ch sï cã Ých cho sinh viªn vµ NCS ë c c lünh vùc h i d ng häc, thuû v n häc, hµng h i, thuû lîi, x y dùng c«ng tr nh bión, Þa lý. Ng êi dþch c m n Khoa KT-TV-HDH, Tr êng ¹i häc KHTN t¹o mäi iòu kiön, c m n NCS NguyÔn Minh HuÊn äc vµ hiöu Ýnh b n dþch. B n dþch ch¾c ch¾n cßn nhiòu thiõu sãt, rêt mong nhën îc gãp ý cña ng êi äc. Ng êi dþch: NguyÔn Thä S o 4

5 Môc lôc Më Çu...10 Lêi c m n...12 Chó gi i...13 Nh ng minh häa...18 C c vý dô...18 C c b ng...19 C c h nh vï...19 Ch ng 1. Giíi thiöu Tæng quan Gãi phçn mòm SandCalc Tr¹ng th i c t bión Kh i niöm vò øng suêt tr ît t¹i y Quy tr nh tæng qu t nghiªn cøu trçm tých Sai sè vµ é nh¹y...35 Ch ng 2. C c thuéc týnh cña n íc vµ c t MËt é vµ é nhít cña n íc...37 KiÕn thøc...37 Quy tr nh VËt chêt y...39 KiÕn thøc...39 Quy tr nh Nh ng hçn hîp c t - n íc...44 KiÕn thøc...44 Quy tr nh é thêm vµ láng ho...47 KiÕn thøc...47 Quy tr nh...52 Ch ng 3. Dßng ch y

6 3.1. Tæng quan Ph n bè vën tèc dßng ch y...53 KiÕn thøc...53 Quy tr nh ng suêt tr ît ma s t líp Öm do dßng ch y...59 KiÕn thøc...59 Quy tr nh ng suêt tr ît tæng céng do dßng ch y...63 KiÕn thøc...63 Quy tr nh...65 Ch ng 4. Sãng Tæng quan é cao sãng vµ chu kú sãng...67 KiÕn thøc B íc sãng...71 KiÕn thøc...71 Quy tr nh VËn tèc quü ¹o sãng...72 KiÕn thøc...72 Quy tr nh ng suêt tr ît ma s t líp Öm do sãng...75 KiÕn thøc...75 Quy tr nh ng suêt tr ît tæng céng do sãng...79 KiÕn thøc...79 Quy tr nh Sãng æ...80 KiÕn thøc...80 Quy tr nh...81 Ch ng 5. KÕt hîp sãng vµ dßng ch y Tæng quan B íc sãng...82 KiÕn thøc...82 Quy tr nh ng suêt tr ît t¹i y

7 KiÕn thøc...83 Quy tr nh...87 Ch ng 6. Ng ìng chuyón éng Tæng quan Ng ìng vën tèc dßng ch y...90 KiÕn thøc...90 Quy tr nh Ng ìng é cao sãng...93 KiÕn thøc...93 Quy tr nh Ng ìng øng suêt tr ît t¹i y...94 KiÕn thøc...94 Quy tr nh...98 Ch ng 7. C c thµnh t¹o y Tæng quan C c gîn c t vµ sãng c t do dßng ch y KiÕn thøc Quy tr nh Gîn c t do sãng KiÕn thøc Quy tr nh Ma s t do y gå ghò KiÕn thøc Quy tr nh Ch ng 8. TrÇm tých l löng Tæng quan ChØ tiªu l löng vµ kých th íc h¹t KiÕn thøc VËn tèc ch m l¾ng KiÕn thøc Quy tr nh Nång é d íi t c éng dßng ch y KiÕn thøc Quy tr nh

8 8.5. Nång é d íi t c éng sãng KiÕn thøc Quy tr nh Nång é d íi t c éng sãng vµ dßng ch y KiÕn thøc Quy tr nh Ch ng 9. Dßng di y Tæng quan Dßng di y do dßng ch y KiÕn thøc Quy tr nh Dßng di y do sãng KiÕn thøc Quy tr nh Dßng di y do sãng vµ dßng ch y KiÕn thøc Quy tr nh Ch ng 10. VËn chuyón trçm tých tæng céng Tæng quan VËn chuyón trçm tých tæng céng do dßng ch y KiÕn thøc Quy tr nh VËn chuyón trçm tých tæng céng do sãng KiÕn thøc VËn chuyón trçm tých tæng céng do sãng kõt hîp víi dßng ch y KiÕn thøc Quy tr nh VËn chuyón däc bê KiÕn thøc Quy tr nh Ch ng 11. éng lùc h nh th i vµ xãi lë M«h nh ho éng lùc h nh th i KiÕn thøc Quy tr nh Xãi lë

9 KiÕn thøc Quy tr nh Ch ng 12. Xö lý tr êng dßng ch y - sãng Tæng quan TiÕp cën sãng vµ thñy triòu thiõt kõ TiÕp cën x c suêt TiÕp cën tuçn tù Ch ng 13. Nh ng tr êng hîp nghiªn cøu Tæng quan Sù æn Þnh cña viöc chèng xãi X m thùc trçm tých t¹i c«ng tr nh lêy n íc Båi lêp luång dén n¹o vðt Tµi liöu tham kh o

10 Më Çu ý nghüa bao hµm vò éng lùc häc trçm tých theo nghüa réng nhêt ng ng¹c nhiªn lµ cßn l u míi ¹t îc. TÊt nhiªn, kh«ng qu c êng iöu khi nãi r»ng sù ra êi cña c c nòn v n minh trong c c thung lòng Êt båi ph nhiªu cña Mesopotamia, Ai CËp vµ Trung Quèc phô thuéc vµo vën chuyón trçm tých. Trong thêi gian tr íc y, båi l¾ng trçm tých trong c c thung lòng, hå vµ bión chuyón thµnh c c mæt c¾t Þa chêt cña Êt trçm tých vµ h nh thµnh c së cña nhiòu khoa häc vò Þa chêt, cæ sinh häc vµ kh o s t hy r«-cacbon. Qu tr nh trçm tých, dén Õn sù ho th¹ch nh ng c y cèi vµ éng vët, «i khi còng gi l¹i nh ng dêu võt gå ghò ph t sinh bëi sãng hoæc dßng ch y vµ c c b»ng chøng kh c vò nh ng iòu kiön thñy lùc trong c c kû nguyªn tr íc y. TrÇm tých trî h n cho thêy c c b»ng chøng lþch sö l¾ng äng ë d¹ng phên hoa hoæc trïng cã vá, vµ gi l¹i nh ng t¹o t c h nh thµnh nguyªn liöu th«cho kh o cæ. Tõ quan ióm Þa lý, cêu tróc Þa m¹o vµ c c bión trªn tr i Êt phçn lín îc x c Þnh bëi sù xãi mßn Êt, vën chuyón vµ båi l¾ng chóng nh nh ng trçm tých. ThËm chý trªn nh ng hµnh tinh kh c trçm tých cã thó cung cêp nh ng Çu mèi, nh viöc gi i thých nh ng Æc týnh gièng c c dßng s«ng lµ b»ng chøng cho sù tån t¹i tr íc y cña n íc ë tr¹ng th i láng trªn sao Ho. Ph¹m vi quyón s ch nµy h¹n chõ h n so víi c c ph c häa ë trªn, îc giíi h¹n ë nh ng trçm tých kh«ng kõt dýnh vµ chñ yõu tíi ng c nh bión, mæc dï mét sè vët chêt còng cã thó p dông îc cho cöa s«ng vµ s«ng. Tiªu ióm chýnh cña nã lµ vò nh ng khýa c¹nh cña éng lùc häc trçm tých liªn quan chñ yõu tíi nh ng kü s d n dông, c c nhµ h i d ng häc, nh ng nhµ khoa häc tr i Êt vµ nh ng nhµ khoa häc m«i tr êng. ChuyÓn éng cña trçm tých trong c c dßng s«ng, nh ng cöa s«ng vµ bión lµ mét chñ Ò cã tçm quan träng thùc tiôn lín èi víi nh ng øng dông c«ng tr nh, vµ ã còng lµ mét lünh vùc thö th ch vµ hêp dén cho nghiªn cøu hµn l m. Tuy nhiªn, ng êi kü s thùc hµnh ang t m kiõm mét gi i ph p khèn cêp cho mét dù n liªn quan Õn trçm tých th êng thêy r»ng kh«ng dô g n¾m b¾t îc nh ng kõt qu nghiªn cøu hµn l m næi bët îc xuêt b n b»ng mét ng«n ng xa l¹ trong c c t¹p chý vµ tuyón tëp héi th o. Ng îc l¹i, nhµ nghiªn cøu hµn l m cã thó tiõp xóc ch a Çy ñ víi nh ng øng dông thùc tiôn Ó quyõt Þnh nh ng con êng nghiªn cøu nµo lµ cçn thiõt nhêt Ó theo uæi. Môc tiªu cña t«i trong quyón s ch nµy lµ b¾c cçu qua chç trèng gi a nghiªn cøu hµn l m vµ nh ng øng dông thùc hµnh, b»ng viöc tæng kõt nh ng kõt qu nghiªn cøu trong mét d¹ng hîp nhêt, b»ng c ch giíi thiöu nh ng vý dô thùc hiön vµ c c tr êng hîp nghiªn cøu, vµ b»ng viöc nªu bët nh ng khu vùc mµ viöc hióu biõt cßn h¹n chõ vµ nh ng sai sãt l¹i lín. Ó lµm iòu nµy, «i khi t«i thùc hiön c c n gi n hãa mµ ng êi theo chñ nghüa thuçn tóy cã thó ph n èi, vµ trong mét vµi tr êng hîp t«i m¹n phðp týnh l¹i nh ng kõt qu nghiªn cøu trong mét d¹ng tæng qu t, nh ng t c gi nguyªn b n cã thó c m thêy löch so víi nh ng quy íc cña hä ë møc é nµo ã mét c ch chýnh ng. T«i hy väng r»ng lîi Ých ¹t îc ë sù ång nhêt vµ týnh kh dông sï cã gi trþ h n sù kðm chýnh x c nµo ã. 10

11 HÇu hõt c c môc cña quyón s ch îc chia thµnh c c tióu môc vò KiÕn thøc vµ Quy tr nh. Nghiªn cøu sinh cã thó tëp trung chñ yõu vµo KiÕn thøc, cã thó bæ sung thªm nh ng bµi tëp dùa vµo nh ng vý dô trong Quy tr nh, trong khi kü s thùc hµnh cã thó chø muèn theo Quy tr nh, cã thó bæ tóc b»ng viöc äc nh ng phçn liªn quan Õn KiÕn thøc. Mét vµi iòu îc chñ t m nh¾c l¹i, vµ nh ng ký hiöu th êng îc Þnh nghüa trong mçi môc, Ó c c chuyªn Ò riªng lî îc khðp kýn hîp lý. Tham kh o më réng îc l u ý t¹i nh ng chç kh«ng thó tr nh bµy kü. T«i hy väng r»ng b»ng c ch nµy quyón s ch mang l¹i sù tr nh bµy tiön lîi vµ kh dông èi víi nh ng qu tr nh trçm tých ë mét d¹ng dô tiõp cën Õn réng r i éc gi. Richard Soulsby nhën häc vþ vò vët lý vµ h i d ng häc tr íc khi chuyªn s u 11 n m trong nghiªn cøu vën chuyón trçm tých t¹i ViÖn c c Khoa häc ¹i d ng. Tõ 1985 «ng nghiªn cøu vµ t vên trong lünh vùc nµy t¹i ViÖn Nghiªn cøu Thñy lùc Wallingford, n i «ng ang øng Çu Nhãm TrÇm tých BiÓn. 11

12 Lêi c m n QuyÓn s ch nµy ra êi tõ mét b o c o tr íc y cã nhan Ò 'H íng dén vò c t bión'. Khi thùc hiön sù chuyón æi nµy t«i c m n nhãm ng êi thèm Þnh îc mêi cña phiªn b n tr íc gåm: «ng B. H. Rofe, TS C. A. Fleming, GS K. R. Dyer, TS J. Nicholson, TS Ping Dong, c c «ng C. W. Frith, P. D. Hunter, K. W. Bunker, C. T. Erbrich, P. D. Crews, M. W. Owen, R. Runcie, D. Richardson vµ P. B. Woodhead. Ngoµi ra, nh ng ång nghiöp cña t«i ë HR Wallingford lµ TS R. J. S. Whitehouse, c c «ng N. P. Bunn vµ J. S. Damgaard cã nh ng ãng gãp gi trþ. T«i muèn chuyón lêi c m n cña t«i tíi têt c nh ng nhµ khoa häc vµ nh ng kü s nãi trªn v nh ng b nh luën s u s¾c vµ kü l ìng cña hä mµ dén Õn nh ng c i tiõn ng kó trong quyón s ch. T«i còng c m n June Clarkson vµ Ruth Smith do sù kiªn nhén cña hä vµ cèn thën nh m y b n th o. NhiÒu chñ Ò nghiªn cøu cña riªng t«i trých dén trong quyón s ch tho¹t tiªn îc khých lö b»ng mét ît i s u th ng nh mét thµnh viªn îc mêi Õn Tr êng ¹i häc Khoa häc vµ C«ng nghö Na Uy (NTNU) t¹i Trondheim. T«i c m n Héi ång v Nghiªn cøu C«ng nghiöp vµ Khoa häc Na Uy (NTNF) vµ GS Dag Myrhaug Ó iòu nµy cã thó thùc hiön. QuyÓn s ch îc xuêt b n thay mæt Côc M«i tr êng, Giao th«ng vµ C c khu vùc, c quan cêp mét phçn vèn Ó chuèn bþ nã. Nh ng c nh quan vµ th«ng tin giíi thiöu trong s ch lµ cña HR Wallingford vµ kh«ng nhêt thiõt lµ cña c quan cêp vèn. HR Wallingford lµ mét c quan nghiªn cøu chuyªn gia éc lëp, t vên, phçn mòm vµ µo t¹o, phôc vô c«ng nghiöp n íc vµ c«ng tr nh d n dông t¹i h n 60 n íc trªn toµn thõ giíi trong h n 50 n m. Chóng t«i nh¾m tíi môc Ých cung cêp nh ng gi i ph p hîp lý cho nh ng kü s vµ nh ng nhµ qu n lý lµm viöc trong c c lünh vùc: tµi nguyªn n íc thuû lîi n íc ngçm tiªu n íc «thþ s«ng thñy triòu c ng vµ bõn c ng ven bê xa bê. 12

13 Chó gi i a, b, A, B nh ng hö sè phi thø nguyªn trong c c c«ng thøc A = U w T/(2) biªn é quü ¹o cña chuyón éng sãng t¹i y b ws ku * sè Rouse (tham sè l löng) C nång é thó tých cña trçm tých (thó tých/ thó tých) C 100 C a C D C M hö sè ma s t p dông cho dßng ch y t¹i cao é1 m nång é trçm tých tham chiõu (thó tých/ thó tých) t¹i é cao z a hö sè ma s t p dông cho dßng ch y trung b nh é s u nång é khèi l îng cña trçm tých (khèi l îng/ thó tých) C 0 nång é tham chiõu (thó tých/ thó tých) t¹i y bión (z = 0) cos hµm l îng gi c c«sin d êng kýnh sµng cña h¹t 1/ 3 g( s 1) D* d 2 50 kých th íc h¹t phi thø nguyªn d n êng kýnh h¹t mµ n% h¹t cã khèi l îng mþn h n, vý dô d 10, d 90 d 50 d 50,b d 50,s d cr êng kýnh h¹t trung vþ êng kýnh h¹t trung vþ t¹i y bión êng kýnh trung vþ cña h¹t l löng êng kýnh h¹t chø bêt éng èi víi mét dßng ch y cho tr íc e = 2, exp(x) = e x hµm sè mò c sè tù nhiªn f tham sè Coriolis f w f wr f ws hö sè ma s t sãng hö sè ma s t sãng y nh m hö sè ma s t sãng y tr n g = 9,81 ms -2 gia tèc träng tr êng h é s u n íc H é cao sãng n íc H bk é cao sãng æ 13

14 H 0 H rms H s I k = 2/L k s K l K p L L p L 0 é cao sãng n íc s u é cao sãng c n bëc hai trung b nh b nh ph ng é cao sãng cã nghüa é dèc mæt n íc (gradien thñy lùc) sè sãng cña sãng n íc é nh m h¹t c t t ng ng Nikuradse hö sè thêm é thêm Æc tr ng b íc sãng cña sãng n íc b íc sãng t¹i Ønh cña phæ sãng ngoµi kh i b íc sãng n íc s u ln l«-ga tù nhiªn (c sè e) log 10 l«-ga c sè 10 p p suêt p c p cw p H p w q b ph n bè x c suêt cña vën tèc dßng ch y x c suêt tæ hîp cña vën tèc dßng ch y vµ vën tèc quü ¹o sãng ph n bè x c suêt é cao sãng ph n bè x c suêt vën tèc quü ¹o sãng suêt vën chuyón thó tých cña trçm tých y, trªn thêi gian n vþ, trªn chiòu réng n vþ q B = q b (1-) thó tých vët chêt ch m l¾ng xuèng y (kó c n íc xèp), îc vën chuyón trªn thêi gian n vþ, trªn chiòu réng n vþ Q b = s q b suêt vën chuyón khèi l îng cña trçm tých q bx q by thµnh phçn q b lan truyòn theo h íng dßng ch y thµnh phçn q b lan truyòn vu«ng gãc víi dßng ch y, theo cïng c ch víi gãc q b1/2 suêt vën chuyón thó tých cña trçm tých y trong nöa chu kú sãng Q LS suêt vën chuyón trçm tých däc bê tých ph n qua vïng sãng æ, ë d¹ng thó tých trçm tých (kh«ng týnh é xèp) trªn thêi gian n vþ q s suêt vën chuyón thó tých cña trçm tých l löng q t suêt vën chuyón thó tých cña trçm tých tæng céng q tc suêt vën chuyón trçm tých chø do dßng ch y q tx, q ty nh ng thµnh phçn suêt vën chuyón thó tých cña trçm tých tæng céng theo c c h íng x,y U w A Rw sè Reynolds sãng s = s / tû lö c c mët é cña h¹t vµ n íc 14

15 sin sinh T T m sin sin hypðcbol chu kú cña sãng n íc chu kú trung b nh cña sãng n íc T n = (h/g) 1/2 chu kú tû lö cña sãng T p chu kú t¹i Ønh cña phæ sãng Ts = ( os - cr )/ cr tham sè vën chuyón T z t tanh U chu kú c¾t qua kh«ng cña sãng n íc thêi gian tang hypðcbol thµnh phçn ngang cña vën tèc n íc U vën tèc dßng ch y trung b nh é s u u * = ( 0 /) 1/2 vën tèc ma s t u *f vën tèc ma s t do søc c n h nh d¹ng u *m = ( m /) 1/2 vën tèc ma s t trung b nh u *max = ( max /) 1/2 vën tèc ma s t cùc ¹i u *s u *t U 10 U 100 vën tèc ma s t líp Öm thµnh phçn vën chuyón trçm tých cña vën tèc ma s t vën tèc t¹i é cao 0,1 m vën tèc dßng ch y t¹i é cao 1 m trªn y U vµ U a b gi trþ cùc ¹i vµ cùc tióu cña vën tèc dßng ch y trung b nh é s u trong mét chu kú thñy triòu U cr ng ìng vën tèc dßng ch y trung b nh é s u U rms U w U wc U wcr U wt U x, U y V B w mf w s w sc vën tèc quü ¹o sãng c n bëc hai trung b nh b nh ph ng t¹i y bión biªn é vën tèc quü ¹o sãng t¹i y bión vën tèc quü ¹o y d íi Ønh sãng ng ìng vën tèc quü ¹o sãng vën tèc quü ¹o y d íi ch n sãng thµnh phçn dßng ch y theo c c h íng x, y vën tèc toµn bé cña n íc qua y vën tèc láng ho cùc tióu vën tèc ch m l¾ng cña c c h¹t trçm tých t ch biöt vën tèc ch m l¾ng cña c c h¹t l löng dµy Æc x täa é n»m ngang X = c /( c + w ) c êng é dßng ch y t ng èi 15

16 y to¹ é n»m ngang trùc giao víi x Y = m /( c + w ) øng suêt tr ît trung b nh phi thø nguyªn Z = max /( c + w ) øng suêt tr ît cùc ¹i phi thø nguyªn z é cao trªn y bión z a týnh to n z 0 é cao tham chiõu gçn y bión, t¹i ã nång é tham chiõu C a îc é dµi nh m t¹i y b gãc gi a Ønh sãng vµ êng bê t¹i êng sãng æ gãc nghiªng cña y víi mæt n»m ngang x y gãc nghiªng cña y víi mæt n»m ngang theo h íng dßng ch y gãc nghiªng cña y víi mæt n»m ngang theo h íng vu«ng gãc víi dßng ch y bò dµy líp biªn r é cao gîn c t s é cao sãng c t é xèp y cao é y so víi mùc quy chiõu 0 tham sè Shields g( s )d cr f m max s t w ng ìng tham sè Shields tham sè Shields søc c n h nh d¹ng gi trþ trung b nh cña trªn mét chu kú sãng gi trþ cùc ¹i cña trªn mét chu kú sãng tham sè Shields ma s t líp Öm thµnh phçn vën chuyón trçm tých cña tham sè Shields biªn é thµnh phçn dao éng do sãng k = 0,40 h»ng sè Von Karman r s b íc sãng cña gîn c t b íc sãng cña sãng c t é nhít ph n tö = / é nhít éng häc cña n íc = 3, mët é cña n íc B s mët é toµn bé cña y hoæc chêt l löng mët é cña h¹t trçm tých tçn sè gãc cña thñy triòu 16

17 g = (d 84 /d 16 ) 1/2 é löch chuèn h nh häc cña kých th íc h¹t s = 0,5(d 84 /d 50 + d 50 /d 16 ) tham sè chän läc h¹t øng suêt tr ît ngang trong cét n íc 0 c cr 0f m øng suêt tr ît t¹i y (tæng céng) øng suêt tr ît t¹i y chø do dßng ch y ng ìng øng suêt tr ît t¹i y Ó trçm tých chuyón éng thµnh phçn søc c n h nh d¹ng 0 do y gå ghò øng suêt tr ît trung b nh t¹i y trong mét chu kú sãng do dßng ch y vµ sãng kõt hîp max øng suêt tr ît cùc ¹i t¹i y trong mét chu kú sãng do dßng ch y vµ sãng kõt hîp 0s 0t w cr ngang i r thµnh phçn ma s t líp Öm cña øng suêt tr ît t¹i y thµnh phçn vën chuyón trçm tých cña øng suêt tr ît t¹i y biªn é ao éng cña øng suêt tr ît t¹i y do sãng ng ìng øng suêt tr ît t¹i y trªn y nghiªng mét gãc víi mæt n»m gãc gi a h íng dßng ch y vµ h íng truyòn sãng kých th íc phi cña h¹t gãc ma s t cña trçm tých gãc ma s t cuèi cïng q bx, y x, y suêt vën chuyón trçm tých y phi thø nguyªn, nh ng 3 g ( s 1) d 1/ 2 thµnh phçn x, y gãc gi a dßng ch y vµ h íng dèc ng îc cña mét y nghiªng 2 U w tham sè chuyón éng sãng g( s 1) d = 2/T tçn sè gãc cña sãng. ¹i l îng vect h íng ngang theo c c thµnh phçn (.x,.y) <.> trung b nh thêi gian qua nhiòu sãng <.> LT trung b nh dµi h¹n (trong nhiòu th ng hoæc nhiòu n m) 17

18 Nh ng minh häa C c vý dô VÝ dô 2.1. MËt é vµ é nhít cña n íc VÝ dô 3.1. Ph n bè vën tèc l«garýt VÝ dô 3.2. Ph n bè vën tèc hµm mò VÝ dô 3.3. Ma s t líp Öm èi víi dßng ch y VÝ dô 3.4. øng suêt tr ît tæng céng t¹i y theo sè liöu o ¹c VÝ dô 3.5. øng suêt tr ît tæng céng t¹i y theo U 100 VÝ dô 4.1. B íc sãng VÝ dô 4.2. VËn tèc quü ¹o sãng n iöu VÝ dô 4.3. VËn tèc quü ¹o sãng (phæ) VÝ dô 4.4. Ma s t líp Öm èi víi sãng VÝ dô 5.1. øng suêt tr ît tæng céng do sãng vµ dßng ch y VÝ dô 6.1. Ng ìng vën tèc dßng ch y VÝ dô 6.2. Ng ìng vën tèc quü ¹o VÝ dô 6.3. Ng ìng øng suêt tr ît t¹i y VÝ dô 6.4. Ng ìng trªn y dèc VÝ dô 6.5. KÝch th íc h¹t tíi h¹n VÝ dô 7.1. KÝch th íc sãng c t VÝ dô 7.2. DÞch chuyón c c sãng c t VÝ dô 7.3. Gîn c t do sãng VÝ dô 7.4. øng suêt tr ît tæng céng do dßng ch y VÝ dô 7.5. øng suêt tr ît tæng céng do sãng VÝ dô 8.1. VËn tèc ch m l¾ng VÝ dô 8.2. Nång é d íi t c éng dßng ch y VÝ dô 8.3. Nång é d íi t c éng sãng VÝ dô 8.4. Nång é do sãng vµ dßng ch y kõt hîp VÝ dô 9.1. Dßng di y do dßng ch y VÝ dô 9.2. Dßng di y do sãng VÝ dô 9.3. Dßng di y do sãng vµ dßng ch y VÝ dô VËn chuyón trçm tých tæng céng do dßng ch y 18

19 VÝ dô VËn chuyón trçm tých tæng céng do sãng vµ dßng ch y VÝ dô VËn chuyón däc bê C c b ng B ng 1. Gi i thých øng suêt tr ît t¹i y vµ c c tham sè liªn quan B ng 2. Nh ng ký hiöu îc sö dông trªn nh ng B n å Hµng h i V ng quèc Anh Ó m«t y bión B ng 3. Nh ng sè o cho c c hçn hîp c t - n íc B ng 4. ChuyÓn æi gi a c c sè o èi víi nh ng hçn hîp c t - n íc B ng 5. é xèp cña nh ng y c t tù nhiªn B ng 6. é thêm cña nh ng y c t B ng 7. C c gi trþ trung b nh cña Z 0 vµ C 100 èi víi c c lo¹i y kh c nhau B ng 8. Ph n tých sai sè viöc lµm khíp ph ng tr nh (59)-(62) B ng 9. C c hö sè lµm khíp èi víi c c m«h nh líp biªn do sãng vµ dßng ch y B ng 10. C c gi trþ cña hö sè ma s t f w vµ hö sè ma s t C D theo c c m«h nh kh c nhau B ng 11. So s nh c c dù b o vën tèc ch m l¾ng C c h nh vï H nh 1. S å a) c c qu tr nh vën chuyón trçm tých bión, vµ b) mæt ph¼ng vu«ng gãc víi dßng ch y Ó x c Þnh suêt vën chuyón trçm tých H nh 2. MËt é n íc H nh 3. é nhít éng häc cña n íc H nh 4. BiÓu å chuyón æi nh ng n vþ phi thµnh m vµ mm H nh 5. VÝ dô ph n bè kých th íc h¹t H nh 6. Ph n lo¹i nh ng méu trçm tých trªn s å Folk ch nhët H nh 7. é thêm theo é xèp H nh 8. BiÕn æi theo é s u cña vën tèc dßng ch y thuû triòu H nh 9. Ma s t èi víi dßng ch y æn Þnh trªn y ph¼ng kh«ng biõn éng vµ y biõn éng H nh 10. HÖ sè c n C D lµ hµm cña é nh m t ng èi. So s nh c c bióu thøc kh c nhau H nh 11. Phæ JONSWAP vµ Pierson-Moskowitz H nh 12. BiÓu å rêi r¹c chø ra sù ph n bè liªn hö cña H s vµ T z H nh 13. Quan hö ph n t n sãng H nh 14. VËn tèc y èi víi sãng n iöu vµ sãng ngéu nhiªn 19

20 H nh 15. BiÕn thiªn cña hö sè ma s t sãng f w víi êng i quü ¹o y t ng èi A/z 0 H nh 16. S å t ng t c phi tuyõn cña øng suêt tr ît t¹i y do sãng vµ do dßng ch y H nh 17. So s nh gi a 8 m«h nh dù b o øng suêt tr ît t¹i y trung b nh vµ lín nhêt do sãng kõt hîp víi dßng ch y H nh 18. Ng ìng vën tèc dßng ch y èi víi chuyón éng trçm tých do dßng ch y æn Þnh H nh 19. Ng ìng cña vën tèc quü ¹o èi víi chuyón éng cña trçm tých do sãng H nh 20. Ng ìng chuyón éng cña trçm tých d íi t c éng sãng vµ/hoæc dßng ch y H nh 21. Ng ìng øng suêt tr ît t¹i y èi víi chuyón éng cña h¹t th¹ch anh cã êng kýnh sµng d H nh 22. Ng ìng chuyón éng trªn y dèc: a) é dèc h íng däc, b) é dèc h íng ngang, c) é dèc tæng qu t - dßng ch y t¹o gãc víi é dèc cã gãc H nh 23. C c lo¹i y gå ghò: a) gîn c t do dßng ch y b) gîn c t do sãng c) sãng c t/ ôn c t d) doi ng n sãng H nh 24. C c c«ng thøc èi víi é cao sãng c t H nh 25. DÞch chuyón sãng c t trong cöa s«ng Taw - kh o s t y hµng ngµy H nh 26. VËn tèc ch m l¾ng cña h¹t c t (h nh vï tæng hîp) H nh 27. VËn tèc ch m l¾ng cña h¹t th¹ch anh cã êng kýnh sµng d víi nång é thêp trong n íc tünh H nh 28. Ph n bè nång é trçm tých l löng a) so s nh 3 c«ng thøc, b) biõn æi kých th íc h¹t vµ vën tèc dßng ch y H nh 29. SuÊt vën chuyón dßng di y èi víi c t/ cuéi sái cho dßng ch y æn Þnh H nh 30. C c c«ng thøc vën chuyón trçm tých chø do dßng ch y H nh 31. VËn chuyón trçm tých do sãng céng víi dßng ch y H nh 32. Nguyªn lý cña éng lùc h nh th i H nh 33. Nh ng ãng gãp bëi tæ hîp sãng vµ dßng ch y cho vën chuyón trçm tých trung b nh dµi h¹n 20

21 Ch ng 1. giíi thiöu Tæng quan Cuèn s ch nµy tæng kõt nh ng qu tr nh chñ yõu x c Þnh tr¹ng th i c t trong bión, ë mét d¹ng dô dµng øng dông. KÕt qu dù Þnh lµ cung cêp c«ng cô Ó c c thùc hµnh viªn cã thó týnh to n tr¹ng th i c t bión theo kh i niöm c«ng tr nh. MÆc dï ióm nhên m¹nh chýnh lµ lªn trçm tých cã kých th íc h¹t thuéc cêp é c t, nhiòu chuyªn môc còng p dông cho c c h¹t lín h n, kó c cuéi sái. Nh vëy, nhiòu kõt qu cã thó p dông trong s«ng vµ cöa s«ng, còng nh trong bión. y lµ tëp s ch kìm theo cuèn "H íng dén vò bïn cöa s«ng" îc c«ng bè nhb o c o SR 309 cña HR (Delo vµ Ockenden, 1992), vµ cuèn "H íng dén vën chuyón trçm tých trong s«ng", b o c o SR 359 cña HR (Fisher, 1993). Cuèn h íng dén nµy cëp nhët, më réng vµ thay thõ cuèn "H íng dén vò c t bión", b o c o SR 351 cña HR (Soulsby, 1994) tr íc y. Môc Ých cña cuèn s ch lµ cung cêp c c ph ng ph p týnh to n c c ¹i l îng éng lùc trçm tých vµ thuû éng lùc kh c nhau, ßi hái trong c c øng dông vën chuyón trçm tých bión ë d¹ng hîp nhêt vµ dô p dông, cïng nh ng kiõn nghþ èi víi hçu hõt c c ph ng ph p thých hîp cho sö dông. Dù Þnh chñ yõu lµ cuèn s ch tham kh o vµ lµm nh thõ nµo, do vëy kh«ng bao hµm c c dén xuêt vµ th o luën dµi dßng. Nã còng quý gi èi víi c c môc Ých µo t¹o, Æc biöt khi sö dông kõt hîp víi gãi phçn mòm SandCalc cho c c bµi tëp huên luyön. cã mét vµi s ch gi o khoa tuyöt vêi nh cña Sleath (1984), Dyer (1986), Fredsoe vµ Deigaard (1992), Nielsen (1992) vµ Van Rijn (1993). NhiÒu nguyªn lý vën chuyón trçm tých bión xuêt ph t tõ c c ph ng ph p sö dông trong s«ng. VËn chuyón trçm tých båi tých îc Ò cëp trong c c s ch cña Graf (1984), Yalin (1977) vµ Raudkivi (1990) vµ h íng dén cña Fisher (1993). Trong ng c nh réng h n, vën chuyón trçm tých ven bê îc Ò cëp bëi Muir-Wood vµ Fleming (1981) vµ Horikawa (1988), vµ c c Æc týnh c t xa h n ngoµi kh i îc Stride (1982) Ò cëp. Nh ng p dông èi víi qu n lý b i bión îc Ò cëp trong h íng dén cña Simm vµ nh ng ng êi kh c (1996). NhiÒu khýa c¹nh cña qu n lý b i îc Ò cëp trong H íng dén b o vö bê cña Hoa Kú (CERC, 1984). M«h nh ho éng lùc h nh th i ven bê îc Ò cëp bëi Vriend ( ang chuèn bþ), vµ xãi lë xung quanh c«ng tr nh bión îc Ò cëp bëi Whitehouse (1997). Còng nh viöc tr nh bµy c c c«ng thøc vµ ph ng ph p ang cã Ó týnh to n c c ¹i l îng ßi hái kh c nhau, trong nhiòu tr êng hîp c c c«ng thøc míi còng îc tr nh bµy. Chóng îc dén xuêt tõ c c nghiªn cøu gçn y cña t c gi, vµ ng tin cëy ë sù n gi n lén chýnh x c h n so víi c c c«ng thøc tr íc y, trªn c së so s nh 21

22 víi c c tëp hîp o ¹c lín. C c ph ng ph p míi bao gåm c c c«ng thøc cho: cêu tróc th¼ng øng cña dßng ch y thuû triòu, hö sè ma s t èi víi dßng ch y thuû triòu vµ dßng ch y æn Þnh trªn mæt y trçm tých ph¼ng, vën tèc quü ¹o sãng t¹i y bión, hö sè ma s t èi víi sãng, ma s t y kõt hîp cña sãng vµ dßng ch y, vën tèc ch m l¾ng cña h¹t c t, ng ìng øng suêt tr ît t¹i y cña c c h¹t c t d íi t c éng cña dßng ch y vµ/hoæc sãng, suêt vën chuyón di y vµ tæng céng cña c t do dßng ch y vµ/hoæc sãng, vën chuyón trçm tých däc bê. HÇu hõt c c c«ng thøc lµ ång nhêt vò thø nguyªn, do ã bêt kú mét hö n vþ nµo (vý dô hö SI) còng cã thó sö dông cho c c tham sè. Trong mét sè Ýt c«ng thøc kh«ng ång nhêt vò thø nguyªn, c c n vþ thých hîp îc nªu râ. Chó ý r»ng, trong hö SI ång nhêt thø nguyªn, kých th íc h¹t ph i lêy b»ng mðt (vý dô m 2 10 m ). Cuèn s ch îc chia ra c c ch ng bao trïm c c thuéc týnh c b n cña c t vµ n íc, thuû éng lùc (týnh to n c c thuéc týnh dßng ch y vµ/hoæc sãng u thõ èi víi vën chuyón c t), c c qu tr nh vµ vën chuyón c t (c c c«ng thøc liªn hö hçu hõt c c nhãm bµi to n chýnh) vµ éng lùc h nh th i (sö dông dù b o vën chuyón trçm tých nh thõ nµo Ó týnh to n bøc tranh båi tô vµ xãi lë). Ch ng tiõp theo a ra chø dén c c ph ng ph p xö lý tr êng sãng vµ dßng ch y phøc t¹p th êng gæp trong nhiòu vên Ò thùc tiôn. Mçi mét ch ng chýnh îc cêu tróc theo c c môc, mçi môc îc ph c ho¹ ë d¹ng tæng kõt tr íc hõt lµ t nh tr¹ng kiõn thøc vò chuyªn Ò vµ sau ã lµ quy tr nh Ó thùc hiön týnh to n c«ng tr nh. Trong nhiòu tr êng hîp, quy tr nh îc minh ho¹ b»ng c c vý dô sè thùc hiön, cuèn s ch kõt thóc b»ng c c tr êng hîp nghiªn cøu toµn diön c c nhãm bµi to n th«ng dông nhêt cña vên Ò trçm tých trªn thùc tõ Gãi phçn mòm SandCalc Ó thao t c nhanh vµ týnh to n chýnh x c nhiòu ¹i l îng nªu trong s ch, mét gãi phçn mòm cã tªn SandCalc îc ph t trión Ó bæ trî cho cuèn s ch. Nã cho ta truy cëp dô dµng tíi h n 70 ph ng tr nh vµ ph ng ph p a ra trong s ch, víi hö thèng Menu ho¹t éng trong hö iòu hµnh Windows Ó sö dông trªn m y týnh PC. HÖ thèng Menu îc cêu t¹o t ng øng víi cïng Çu Ò vµ tióu môc sö dông trong s ch. C c ph ng tr nh cã trong SandCalc îc ký hiöu SC bªn c¹nh sè hiöu ph ng tr nh trong h íng dén nµy, vµ tªn ph ng tr nh còng t ng tù nh khi nã xuêt hiön trong SandCalc. Khi cçn thiõt, mét vµi gi i thých bæ sung cho ph ng ph p cã trong SandCalc îc cho ë vþ trý thých hîp trong cuèn s ch. C c ¹i l îng îc týnh to n trong SandCalc lµ Çu ra cña mét ph ng tr nh îc tù éng chuyón thµnh Çu vµo cña ph ng tr nh kh c. C c gi trþ Çu ra vµ Çu vµo îc kióm tra Ó m b o r»ng chóng n»m trong mét ph¹m vi cho phðp, c c gi trþ ngçm Þnh îc a ra cho mét vµi tham sè. HÇu hõt c c vý dô thùc hiön vµ tr êng hîp nghiªn cøu cho trong s ch cã thó týnh to n dô dµng b»ng c ch sö dông SandCalc. Trong c c vý dô thùc hiön, c c kõt qu 22

23 cña mçi b íc týnh to n îc lµm trßn Õn 3 ch sè cã nghüa. Trong mét vµi tr êng hîp sai sè tých luü dén Õn nh ng kh c biöt nhá gi a c c sè trong c c vý dô vµ gi trþ do SandCalc a ra. Trong nh ng tr êng hîp nh vëy, gi trþ cña SandCalc chýnh x c h n Tr¹ng th i c t bión VËn chuyón c t cã vai trß sèng cßn trong nhiòu khýa c¹nh cña c«ng tr nh xa bê, ven bê vµ cöa s«ng. ChuyÓn éng cña c t nh h ëng Õn: x y dùng c ng vò mæt kinh tõ (chi phý cho n¹o vðt c ng vµ luång tµu th êng lµ rêt lín), x y dùng c c nhµ m y iön vµ läc dçu ven bê (c t cã thó i vµo c c c«ng tr nh lêy n íc lµm m t), chèng ngëp lôt ven bê (sù toµn vñn c c b i bión vµ ª ch¾n sãng ngoµi kh i lµ cèt yõu Ó tiªu t n n ng l îng sãng), sù t ng tr ëng hoæc tµn lôi c c b i bión cho môc Ých gi i trý (quyõt Þnh sù thµnh c«ng cho nhiòu n i nghø lô), sù an toµn cña c c dµn khoan xa bê vµ êng èng (xãi y bión cã thó lµm lung lay dµn khoan hoæc vì c c êng èng), vµ nhiòu øng dông kh c n a. C t îc Þnh nghüa quy íc lµ trçm tých cã êng kýnh trong ph¹m vi tõ 0,062 Õn 2mm. Nh ng trçm tých mþn h n îc ph n lo¹i lµ sðt vµ bïn (bïn söt) vµ c c thuéc týnh cña chóng bþ nh h ëng m¹nh bëi sù kõt dýnh iön ho vµ sinh häc. Trong trçm tých hçn hîp, hiöu øng kõt dýnh lµ quan träng trong viöc x c Þnh c c thuéc týnh trçm tých, nõu h n 10% trçm tých mþn h n 0,062mm. Nh ng hçn hîp nh vëy th êng lµ kh ng xãi h n thuçn tuý bïn hoæc thuçn tuý c t. C c h¹t lín h n 2mm îc ph n lo¹i lµ cuéi sái. é thêm cña cuéi sái lµ mét yõu tè quan träng trong viöc x c Þnh tr¹ng th i cuéi sái vµ mét tû lö c t hçn hîp víi cuéi sái cã thó lµm gi m é thêm cña nã. Trong bión, c t cã thó chuyón éng bëi dßng ch y (do thuû triòu, giã hoæc sãng) hoæc bëi sãng, hoæc th«ng th êng nhêt lµ c sãng vµ giã t c éng cïng nhau. C t îc vën chuyón bëi c c qu tr nh c b n lµ cuèn theo, dþch chuyón vµ l¾ng äng (h nh 1a). Ba qu tr nh nµy x y ra ång thêi vµ cã thó t c éng t ng hç víi nhau. Sù cuèn theo x y ra lµ kõt qu cña ma s t t c éng lªn y bión bëi dßng ch y vµ/hoæc sãng, víi viöc khuõch t n rèi cã thó mang h¹t lªn tr¹ng th i l löng. Sù dþch chuyón x y ra do h¹t l n, nh y vµ tr ît däc theo y thých øng víi ma s t, vµ trong tr êng hîp y dèc lµ do träng lùc. Nã îc biõt Õn nh dßng di y, vµ lµ h nh thøc vën chuyón chñ ¹o èi víi c c dßng ch y chëm vµ/hoæc c c h¹t lín. NÕu dßng ch y ñ nhanh (hoæc sãng ñ lín) vµ h¹t ñ mþn, c t sï bþ a vµo tr¹ng th i l löng ë é cao vµi mðt trªn y, vµ îc dßng ch y mang i. H nh thøc vën chuyón nµy îc biõt nh dßng l löng vµ th êng lín h n rêt nhiòu so víi dßng di y. Trong c c t nh huèng bión vµ cöa s«ng tiªu bióu, h nh thøc chñ ¹o cña vën chuyón lµ dßng di y èi víi c c h¹t th«h n 2mm vµ dßng l löng èi víi c c h¹t mþn h n 0,2mm. L¾ng äng x y ra khi h¹t n»m trong dßng di y hoæc ra khái tr¹ng th i l löng. Trong hçu hõt thêi gian, sù cuèn theo cña mét sè h¹t vµo tr¹ng th i l löng vµ sù 23

24 ch m l¾ng cña mét sè h¹t kh c xuèng y do träng l îng cña chóng cã thó x y ra ång thêi. SuÊt vën chuyón trçm tých îc Þnh nghüa lµ l îng trçm tých trªn mét n vþ thêi gian i qua mét mæt ph¼ng th¼ng øng cã bò réng n vþ vu«ng gãc víi h íng dßng ch y (h nh 1b). L îng trçm tých cã thó o b»ng thó tých hoæc khèi l îng, do ã trong hö SI, suêt 1 1 vën chuyón trçm tých lµ kgm s hoæc m m s m s t ng øng. n vþ thùc tõ h n lµ tên/mðt/ngµy còng th êng îc sö dông víi sù chuyón æi râ rµng. Sè o ë d¹ng träng l îng ch m «i khi còng îc sö dông. SuÊt vën chuyón trçm tých trong bión cã é lín vµ h íng, do ã lµ ¹i l îng vðct. Møc é båi tô hoæc xãi lë rßng (thùc tõ) cña mét khu vùc y bión phô thuéc vµo sù chªnh löch møc é mµ c t i vµo vµ i ra khái khu vùc. NÕu c t îc mang vµo khu vùc nhiòu h n îc mang ra, y îc båi, nõu ng îc l¹i th y bþ xãi. ThËm chý khi suêt vën chuyón trçm tých rêt lín, cao é y sï kh«ng thay æi nõu vën chuyón nh nhau trªn toµn bé khu vùc. C c c«ng viöc ßi hái Ó dù b o bøc tranh båi tô vµ xãi lë trong khu vùc nghiªn cøu lµ: - týnh to n ph n bè thuû éng lùc cña dßng ch y vµ sãng, vµ c c ¹i l îng phô thuéc nh øng suêt tr ît t¹i y (ma s t y), - týnh to n ph n bè kõt qu cña suêt vën chuyón trçm tých, - týnh to n ph n bè møc é båi tô/xãi lë. iòu nhên m¹nh cña cuèn s ch lµ qu tr nh vët lý nh h ëng Õn c t, nh ng ngoµi ra, c c nh h ëng sinh häc cã thó cã vai trß quan träng, mæc dï ë møc é thêp h n so víi bïn. C c chêt nhçy do bµi tiõt cã thó kõt hîp c c h¹t víi nhau, ng îc l¹i, c c loµi trïng cã thó cµy xíi thµnh r nh vµ dô bþ dßng ch y lµm xãi, c c sinh vët µo bíi cã thó khuêy éng mét líp 10 cm hoæc t ng tù nh vëy trong vßng tõ 4-6 h, do ã lµm ph¼ng i c c gîn c t do dßng ch y t¹o nªn. Cã rêt Ýt c«ng tr nh Þnh l îng c c nh h ëng sinh häc lªn trçm tých, mét sè c«ng tr nh cã ý nghüa nhêt îc Pender vµ nnk (1994) tãm t¾t l¹i. MÆc dï hiön t¹i cã mét vµi ph ng ph p Þnh l îng Ò cëp Õn c c hiöu øng sinh häc, ng êi kü s cçn nhën thøc r»ng chóng cã thó t¹o ra c c dù b o kh«ng ng tin cëy, Æc biöt trong c c khu vùc cã dßng ch y vµ sãng yõu. Trong c c khu vùc cã dßng ch y m¹nh vµ sãng lín, c c hiöu øng chýnh th êng lµ thuû éng lùc, cßn c c hiön øng sinh häc cã thó bá qua mét c ch hîp lý Kh i niöm vò øng suêt tr ît t¹i y HiÖu øng t c éng cña c c yõu tè thuû éng lùc (sãng vµ dßng ch y) lªn éng lùc trçm tých x y ra chñ yõu th«ng qua ma s t mµ chóng sö dông trªn y bión. iòu nµy îc thó hiön ë d¹ng øng suêt tr ît t¹i y, chýnh lµ lùc ma s t sö dông bëi dßng ch y trªn mét n vþ diön tých y. NhiÒu c«ng tr nh Ò cëp Õn c c ph ng ph p týnh to n øng suêt tr ît t¹i y vµ c c ph ng ph p x c Þnh hiöu øng cña chóng lªn trçm tých. Sù tr nh bµy ë y phôc vô cho viöc thiõt lëp quan hö gi a c c 24

25 H nh 1. S å a) c c qu tr nh vën chuyón trçm tých bión (trong thùc tõ têt c x y ra ång thêi) vµ b) mæt ph¼ng vu«ng gãc víi dßng ch y Ó x c Þnh suêt vën chuyón trçm tých 25

26 lo¹i øng suêt tr ît t¹i y kh c nhau, c c ph ng ph p kh c nhau thó hiön chóng, vµ nh ng ãng gãp kh c nhau cho chóng; vµ Þnh nghüa c c chó gi i îc sö dông. Chi tiõt h n îc cho trong c c môc næi bët cña c c ch ng chýnh, Æc biöt lµ môc 3.4 vµ øng suêt tr ît t¹i y 0 cã n vþ lµ lùc t c éng trªn n vþ diön tých ( Nm 1 theo hö SI), còng cã thó viõt ë n vþ vën tèc ( ms theo hö SI) nh vën tèc ma s t hoæc vën tèc tr ît u *, x c Þnh th«ng qua quan hö: 2 0 u * (1a) trong ã lµ mët é n íc. 1/ 2 u (1b) * 0 / Sù chuyón æi nµy lµ thuçn tuý cho tiön lîi vò to n häc, tr nh viõt l¹i 0, vµ vën tèc ma s t kh«ng t ng øng víi vën tèc thùc tõ cña dßng ch y (mæc dï nã cã thó liªn quan Õn nhiôu éng rèi trong c c thµnh phçn vën tèc thùc tõ). èi víi nhiòu môc Ých, d¹ng phi thø nguyªn cña øng suêt tr ît t¹i y vµ quan hö cña nã víi trçm tých îc sö dông, th«ng qua tham sè Shields, x c Þnh b»ng: hoæc trong ã: 0 g s d (2a) 2 u* (2b) gs 1d g = gia tèc träng lùc = mët é n íc s = mët é h¹t trçm tých s = tû lö cña mët é h¹t vµ mët é n íc d = êng kýnh h¹t trçm tých. øng suêt tr ît ph t sinh t¹i y kh«ng chø phô thuéc vµo vën tèc dßng ch y mµ cßn vµo é nh m y bión. Nã cã thó o b»ng é nh m Nikurase k s (cã thó liªn hö víi kých th íc h¹t), hoæc é dµi nh m z 0 (cã thó dén xuêt tõ ph n bè vën tèc). Hai é nh m liªn hö víi nhau b»ng quan hö: z / 30 (3a) 0 k s k s 30z 0. (3b) C c chó gi i trªn p dông cho c c gi trþ tæng qu t, cã thó biõn æi theo thêi gian cña øng suêt tr ît t¹i y vµ c c ¹i l îng kh c. Tuy vëy, còng rêt cã Ých khi ph n biöt c c c chõ ph t sinh kh c nhau b»ng c ch sö dông c c chø sè. øng suêt tr ît t¹i y cã thó ph t sinh bëi: 26

27 - dßng ch y, víi c c ¹i l îng trung b nh theo thêi gian bióu thþ b»ng 0, u * vµ (tøc lµ nh trong chó gi i tæng qu t) - sãng, víi biªn é cña c c ¹i l îng dao éng bióu thþ b»ng w, u *w vµ w - chuyón éng kõt hîp sãng vµ dßng ch y, víi c c ¹i l îng trung b nh thêi gian trong mét chu kú sãng, bióu thþ b»ng m, u *m vµ m vµ c c gi trþ cùc ¹i cña c c ¹i l îng trong mét chu kú sãng, bióu thþ b»ng max, u *max vµ ma10. C c nhiôu éng rèi g y ra c c biõn éng lín xung quanh c c gi trþ cho ë trªn, nh ng èi víi hçu hõt c c môc Ých thùc tiôn, c c gi trþ trung b nh nªu trªn lµ ñ. Cã thó cã sù kh c biöt vò gi trþ z 0 (vµ k s ) do dßng ch y vµ do sãng, Æc biöt nõu h íng dßng ch y vµ sãng víi Ønh c c gîn c t trªn y bión lµ kh c nhau, tuy vëy Ó n gi n, cã thó gi thiõt cïng mét gi trþ z 0 p dông cho c sãng vµ dßng ch y trong cuèn s ch nµy. øng suêt tr ît tæng céng t¹i y 0 t c éng lªn y lµ do c c thµnh phçn tõ: - ma s t líp Öm 0s, s n sinh bëi (vµ t c éng lªn) c c h¹t trçm tých - søc c n h nh d¹ng 0f s n sinh bëi tr êng p suêt liªn quan Õn dßng ch y trªn sãng c t vµ/hoæc c c thµnh t¹o lín h n trªn y - thµnh phçn vën chuyón trçm tých 0t g y ra bëi sù truyòn éng l îng Ó lµm dþch chuyón c c h¹t. Ba thµnh phçn cã thó céng víi nhau thµnh: 0 0s 0 f 0t. (4) T ng tù, ba thµnh phçn cho u *, vµ z 0 cã thó x c Þnh b»ng c ch sö dông c c chø sè s, f vµ t Ó t¹o ra c c quan hö gièng nh c c ph ng tr nh (1), (2) vµ (3) cho mçi thµnh phçn. øng suêt tr ît t¹i y do sãng, hoæc sãng céng víi dßng ch y, cã thó chia thµnh c c thµnh phçn ma s t líp Öm, søc c n h nh d¹ng vµ vën chuyón trçm tých theo cïng c ch nh dßng ch y. TËp hîp Çy ñ c c chó gi i sö dông trong s ch nµy èi víi øng suêt tr ît t¹i y cho trong b ng 1. Quy íc lùa chän îc sö dông nhiòu nhêt (vý dô Fredsoe vµ Deigaard (1992), Van Rijn (1993)) lµ bióu thþ c c thµnh phçn b»ng c c dêu nh y nh sau: Tæng céng = 0 Ma s t líp Öm = 0 Søc c n h nh d¹ng = VËn chuyón trçm tých = 0 Van Rijn (1993) quy thµnh phçn ma s t líp Öm vò thµnh phçn liªn quan Õn h¹t, iòu nµy t¹o ra sù ph n biöt cã Ých, v ph ng ph p th«ng th êng týnh to n thµnh phçn nµy lµ theo quan hö ph n bè logarit hoæc t ng tù (xem Môc 3.1) víi gi trþ z 0 (hoæc k s ) chø liªn quan Õn kých th íc h¹t. Gi trþ kõt qu cña øng suêt tr ît t¹i y kh«ng thùc sù lµ ma s t líp Öm cã thó o trªn bò mæt cña y gîn c t, mµ l¹i cã é lín t ng tù vµ cho ta mét sè o thùc hµnh quy íc cã thó liªn quan Õn c c ph n øng trçm tých. Nielsen (1992) còng nhên m¹nh quy íc nµy b»ng viöc sö dông ¹i l îng 2,5 èi víi thµnh phçn ma s t líp Öm (liªn quan Õn h¹t), nhën îc b»ng 0 27

28 c ch cho k s =2,5d 50 (gi trþ quy íc) khi sö dông é nh m h¹t Ó týnh to n thµnh phçn nµy. B ng 1. Gi i thých øng suêt tr ît t¹i y vµ c c tham sè liªn quan. Lùc t c éng Tæng céng Ma s t líp Öm Dßng ch y hoæc nãi chung (gi trþ trung b nh) Sãng (biªn é cña gi trþ dao éng) Sãng + dßng ch y (gi trþ trung b nh) Sãng + dßng ch y (gi trþ cùc ¹i) 0 u * w u *w w m u *m m max u *max max 0s u *s s ws u *ws ws ms u *ms ms max u *maxs max s Thµnh phçn Søc c n h nh d¹ng 0 f u *f f wf u *wf wf mf u *mf mf max u *maxf max f VËn chuyón trçm tých 0t u *t t wt u *wt wt mt u *mt mt max u *maxt max t Toµn bé z 0 Z 0f z 0f z 0t Ghi chó: øng suêt tr ît t¹i y 0, vën tèc ma s t u *, tham sè Shields liªn hö b»ng c c ph ng tr nh (1)-(3). C c thµnh phçn liªn hö th«ng qua ph ng tr nh (4). NÕu y lµ ph¼ng vµ vën chuyón trçm tých kh«ng lín, ph ng tr nh (4) n gi n thµnh 0 = 0 s vµ sù ph n biöt gi a c c ¹i l îng ma s t líp Öm vµ tæng céng lµ kh«ng cçn thiõt. Tr êng hîp nµy kh«ng ph i lµ c biöt èi víi c c h¹t th«(vý dô d 50 > 0,8mm) nh ng c t mþn h n th êng lµ cã gîn c t (cã thó víi y gå ghò lín h n) hoæc cã vën chuyón dßng trçm tých s t y m¹nh. Lý do Ó kó Õn nhën xðt nµy trong mét vµi chi tiõt lµ ë chç c c lo¹i øng suêt tr ît t¹i y kh c nhau th êng g y ra sù nhçm lén. iòu quan träng lµ ý thøc îc r»ng chø cã thµnh phçn ma s t líp Öm t c éng trùc tiõp lªn kých th íc h¹t, vµ do ã thµnh phçn nµy îc sö dông Ó týnh ng ìng chuyón éng, dßng di y (víi mét sè ngo¹i lö) vµ nång é tham chiõu hoæc møc é nhêc h¹t lªn tr¹ng th i l löng. MÆt kh c, chýnh øng suêt tr ît tæng céng t¹i y lµ thých øng víi søc c n toµn bé cña dßng ch y (xem môc 7.4), vµ x c Þnh c êng é rèi nh h ëng Õn sù khuõch t n cña 28

29 trçm tých l löng lªn c c tçng cao h n trong cét n íc (xem Ch ng 8). Kh«ng nh n nhën îc nh ng kh c biöt nµy sï dén Õn sai sè ng kó trong týnh to n Quy tr nh tæng qu t nghiªn cøu trçm tých Sau y a ra quy tr nh tæng qu t cçn tu n thñ Ó gi i quyõt mét ph¹m vi réng lín c c vên Ò liªn quan Õn vën chuyón trçm tých. Trong thùc tõ kh«ng cã quy tr nh tiªu chuèn hoæc îc chêp nhën réng r i thiõt lëp cho vên Ò nµy, quy tr nh sau y thuçn tuý lµ c ch tiõp cën c nh n do t c gi Ò xuêt. Quy tr nh ph i thých hîp víi vên Ò nªu vµ Ýt khi p dông hõt tõng b íc. Trong mét vµi b íc, a ra c c luët lö kh n gi n, vµ c c chuyªn môc îc tham chiõu Õn nõu cã yªu cçu chi tiõt h n. «i khi th«ng tin Çu vµo sï kh«ng Çy ñ, vµ ph i cã c c gi thiõt hoæc lêy gi trþ ngçm Þnh. Tuy vëy c c gi trþ ngçm Þnh chø sö dông khi kh«ng cã c c gi trþ Æc tr ng t¹i tuyõn. C c gi trþ ngçm Þnh a ra lµ cho c c iòu kiön bión tiªu bióu ë xung quanh n íc Anh. HÇu hõt c c b íc nªu cã thó týnh to n nhê sö dông gãi phçn mòm SandCalc Thu thëp Õn møc tèi a th«ng tin c b n vò khu vùc nghiªn cøu. Kh o s t b nh å tû lö lín (vµ/hoæc b n å, nõu p dông îc) cña khu vùc, t m kiõm c c th«ng tin vò: Þa h nh vµ é s u n íc; vën chuyón trçm tých th êng lín nhêt trong n íc n«ng lo¹i trçm tých vµ týnh di éng, vý dô tõ nh ng nh dêu ChÊt l îng y (môc 2.2, mét lo¹i b n å chuyªn dông cña Anh-ND); b»ng chøng cña nh ng mòi Êt nh«(chø ra h íng vën chuyón rßng däc bê), tombolos, nh ng luång vµ nh ng bê c t, vøa tråi lé thiªn cã, nh ng vþnh cã bïn vën tèc vµ h íng dßng ch y, vý dô tõ 'nh ng h nh thoi thñy triòu' (trôc lín vµ trôc nhá ªlÝp dßng triòu-nd); nh ng vën tèc dßng ch y v ît qu 0,4 ms -1 sï cã hiöu øng ng kó lªn vën chuyón trçm tých chõ é sãng; thó hiön c c sãng ph t sinh côc bé (xem kho ng c ch tíi êng bê gçn nhêt theo mäi h íng tõ tuyõn nghiªn cøu) vµ sãng lõng (nh n h íng i trùc tiõp ra ¹i d ng). Trong c c vïng n íc ë Anh, C quan Kh o s t Þa chêt Anh c«ng bè c c b n å TrÇm tých y bión (BGS,1987) chø ra ph n bè chi tiõt c c lo¹i trçm tých, vµ b»ng chøng di éng trçm tých vµ h íng vën chuyón èi víi c c sãng c t (sù bêt èi xøng chø ra h íng vën chuyón), c c bê c t, c c vöt r nh b ng hµ (ngô ý vën chuyón trçm tých kh«ng ng kó trong hµng thiªn niªn kû) vµ c c lo¹i kh c. NÕu cã thó, i thùc Þa. LÊy méu trçm tých, ghi chó møc é kh«ng ång nhêt c h íng ngang vµ th¼ng øng t¹i tuyõn (vý dô mét líp c t máng trªn mét nòn sái hoæc Êt sðt). Nh ng tëp hîp trçm tých t¹i nh ng kì má hµn vµ c«ng tr nh kh c thó hiön h íng vën chuyón. Sù t ng tr ëng cá hoang hoæc hµu b m trªn cuéi chø ra møc é l u éng thêp. Quan s t bøc tranh dßng ch y (nh ng vët mµu da cam lµm nh ng 29

30 phao tr«i trªn bò mæt kh tèt) vµ bøc tranh sãng. Hái chuyön nh ng ng êi Þa ph ng, Æc biöt lµ nh ng d n nh c Thu thëp th«ng tin c b n vò nh ng thuéc týnh n íc: é s u h. Trong c c vïng cã thñy triòu, nõu é lín thñy triòu nhá h n é s u trung b nh (chªnh löch gi a cao é mùc n íc bión trung b nh MSL vµ y bión), th sö dông é s u trung b nh cho têt c. NÕu kh«ng, theo dâi nh ng biõn æi dßng ch y vµ é s u trong mét chu kú thñy triòu. NhiÖt é (ngçm Þnh = 10 0 C) vµ é muèi (ngçm Þnh = 35 o/oo). Sö dông nh ng gi trþ trung b nh n m gçn y, trõ phi nh ng biõn æi theo mïa lµ quan träng. TÝnh to n mët é n íc (ngçm Þnh = 1027 kgm -3 ) vµ é nhít éng häc (ngçm Þnh = 1,36 x l0-6 m 2 /s) (môc 2.1). LÊy gia tèc träng tr êng g = 9,81 ms Thu thëp th«ng tin c b n vò vët chêt y (môc 2.2) : LÊy méu ë 5 cm hoæc cì nh vëy trªn y sö dông gµu ngo¹m, lç khoan, èng phãng hoæc b»ng tay. Tèt nhêt lµ lêy s u Õn t m méu trong khu vùc nghiªn cøu Ó nh gi týnh biõn thiªn; chóng cã thó týnh trung b nh, hoæc chän mét méu tiªu bióu. Sö dông b n å BGS hoæc Hµng h i khi kh«ng cã s½n méu. Thu thëp ph n bè kých th íc h¹t cña nhãm c t vµ sái cña méu y b»ng c ch sµng qua r y. Ph i chän êng kýnh h¹t trung vþ d 50, vµ cµng Çy ñ cµng tèt cña d 10, d 16, d 35, d 65, d 84, d 90 tuú theo ph ng ph p sö dông thých hîp. NÕu mét sè gi trþ kh«ng îc biõt, cã thó nh gi chóng b»ng gi thiõt êng ph n bè kých th íc h¹t logarit chuèn cña c c ióm biõt. NÕu d 10 nhá h n 0,06 mm, trçm tých cã thó thó hiön nh ng thuéc týnh kõt dýnh vµ ph ng ph p cho nh ng trçm tých cã c t sï kh«ng ng tin cëy. KiÓm tra mét méu ít Ó xem chóng rêi nhau (kh«ng kõt dýnh) hoæc b m vµo nhau (kõt dýnh). Sù cã mæt cña nh ng gîn c t trªn y nãi chung thó hiön trçm tých t ng èi kh«ng kõt dýnh. NÕu trçm tých h i kõt dýnh, th sö dông nh ng ph ng ph p víi c t nh ng xö lý kõt qu mét c ch c n nh¾c. NÕu rêt kõt dýnh, th ph i xö lý nh bïn, sö dông nh ng ph ng ph p cho, vý dô bëi Delo vµ Ockenden (1992). NÕu hçu hõt trçm tých lµ th¹ch anh hoæc kho ng vët t ng tù, mët é cã thó lêy theo gi trþ mæc Þnh s = 2650 kgm -3. NÕu kh«ng, h y o mët é cña trçm tých (vý dô sö dông chai träng lùc chuyªn dông). TÝnh to n tû lö mët é s = s / (ngçm Þnh = 2,58). NÕu mët é rêt kh c víi 2650 kgm -3, hoæc nh ng h¹t rêt gãc c¹nh hoæc cã lç (vý dô vôn sß, c t san h«, c t nói löa), th cçn thùc hiön nh ng o ¹c thñy lùc (vý dô ng ìng chuyón éng; vën tèc ch m l¾ng). NÕu Ýt h n 30% vët chêt lµ vôn sß, chø týnh to n cho nhãm th¹ch anh vµ gi thiõt r»ng vôn sß lµ t ng tù vò thuû lùc. NÕu nh ng hiöu øng é dèc y lµ vên Ò quan träng, h y o gãc ma s t cña trçm tých i (ngçm Þnh = 32 0 ). iòu nµy cã thó thùc hiön b»ng c ch o gãc nghiªng 30

31 mét c¹nh h nh nãn cña trçm tých, h nh thµnh bëi viöc rãt méu trçm tých trong n íc tõ mét é cao nhá. TÝnh to n víi d = d 50 : - kých th íc h¹t phi thø nguyªn D * (ph ng tr nh (75)) - ng ìng tham sè Shields cr (ph ng tr nh (77)) - ng ìng øng suêt tr ît cr (ph ng tr nh (74)) - vën tèc ch m l¾ng w s ; (ph ng tr nh (102)) QuyÕt Þnh vò iòu kiön thþnh hµnh, b»ng c ch tham kh o b nh å vµ/ hoæc i thùc Þa: chø cã dßng ch y (vý dô s«ng; cöa s«ng víi doi c t t¹i lèi vµo vµ îc che ch¾n khái nh ng giã Þa ph ng; nh ng vþ trý ngoµi kh i s u h n kho ng 40 m). i tíi b íc 5. chø cã sãng (vý dô khu vùc ven bê hoæc gçn bê hå cã é s u nhá h n 5 m). i tíi b íc 6. kõt hîp sãng vµ dßng ch y (vý dô nh ng vþ trý ngoµi kh i vµ ven bê cã é s u gi a 5 vµ 40 m; nh ng cöa s«ng æ ra bión hë hoæc víi c c l¹ch dµi vµ/hoæc réng ph i bµy tr íc giã m¹nh. i tíi b íc ChØ cã dßng ch y QuyÕt Þnh sö dông mét vën tèc dßng ch y thiõt kõ riªng lî hay lµ mét ph n bè x c suêt cña vën tèc (Ch ng 12). èi víi nh ng týnh to n trung b nh dµi h¹n, kiõn nghþ c ch tiõp cën x c suêt. Thu nhën nh ng o ¹c vën tèc dßng ch y trong mét kú thñy triòu, trung b nh mçi kú triòu c êng vµ trung b nh mçi kú triªï yõu. Sö dông l u tèc kõ, hoæc m«h nh sè, hoæc B n å ªlÝp thuû triòu Hµng h i, hoæc TËp b n å Dßng ch y Thñy triòu. Víi hçu hõt c«ng thøc vò sau, yªu cçu lµ dßng ch y trung b nh é s u U. y lµ ¹i l îng cã thó dù týnh b»ng mét m«h nh sè 2DH, vµ xêp xø gi trþ o b»ng l u tèc kõ Æt t¹i é cao b»ng 0,32 x é s u. èi víi c c l u tèc kõ t¹i nh ng é cao kh c, vµ víi Dßng ch y Thñy triòu Hµng h i (cho nh ng gi trþ mæt n íc), sö dông ph ng tr nh (28) chuyón æi thµnh U. TÝnh to n øng suêt tr ît t¹i y do ma s t líp Öm os, vën tèc ma s t u *s, vµ tham sè Shields s (môc 3.3), sö dông d = d nõu s < cr, y bêt éng (gi thiõt cã gîn c t) - nõu cr s 0,8 y di éng vµ gîn c t vµ/hoæc ôn c t - nõu s > 0,8 y di éng vµ ph¼ng víi dßng trçm tých s t y - nõu u *s w s kh«ng cã l löng - nõu u *s > w s trçm tých lµ l löng. 31

32 TÝnh to n t ng tù cho nh ng nhãm kých th íc h¹t kh c (d 10, d 16, d 35..) sï x c Þnh nh ng nhãm kých th íc h¹t nµo sï di chuyón nh di y hoæc l löng, hoæc bêt éng. NÕu d 50 > 0,8 mm, kh«ng thµnh h nh gîn c t. Thùc hiön mét vµi hoæc têt c c c týnh to n sau cho phï hîp: TÝnh to n é cao vµ b íc sãng cña nh ng gîn c t vµ ôn c t, nõu cã (môc 7.2). TÝnh to n é nh m tæng hîp hiöu qu z 0 vµ øng suêt tr ît tæng céng t¹i y o, vën tèc ma s t u *, tham sè Shields tõ nh ng kých th íc cña c c thµnh t¹o y hoæc theo ph ng ph p ma s t båi tých (môc 7.4). TÝnh to n kých th íc h¹t l löng trung vþ d 50, s (môc 8.2), vµ vën tèc ch m l¾ng t ng øng w s ; (môc 8.3). Sö dông chóng Ó týnh to n nång é trçm tých l löng t¹i nh ng é cao mong muèn (môc 8.4). TÝnh to n suêt vën chuyón dßng di y (môc 9.2), xðt é dèc y nõu thých hîp. TÝnh to n suêt vën chuyón trçm tých tæng céng (môc 10.2). NÕu suêt vën chuyón trçm tých îc týnh to n t¹i mét tëp hîp c c ióm theo kh«ng gian, týnh to n bøc tranh xãi lë vµ båi tô (môc 11.1) ChØ cã sãng QuyÕt Þnh liöu cã ph i sö dông mét sãng thiõt kõ riªng lî hoæc mét ph n bè x c suêt é cao, chu kú vµ h íng sãng (Ch ng 12). Víi nh ng týnh to n trung b nh dµi h¹n, khuyõn nghþ c ch tiõp cën x c suêt. NhËn îc b n vï ph n bè H s - T z hoæc t ng tù, víi th«ng tin vò h íng nõu thých hîp (môc 4.2). Cã thó thùc hiön iòu nµy tõ nh ng o ¹c hiön tr êng víi phao sãng, m y ghi p suêt, m y ghi sãng trªn tµu, nh n viªn o sãng hoæc nh ng quan s t trùc quan; nh ng sè o lþch sö gçn y nhê sö dông nh ng ph ng ph p nµy, hoæc nh ng quan s t khi neo tµu; hoæc b»ng týnh to n dù b o lïi tõ b n ghi giã. NÕu chø s½n cã H s, h y nh gi T z b»ng ph ng tr nh (49). TÝnh to n nh ng ¹i l îng kh c (H rms, T p, H vµ T sãng n t ng ng) sö dông nh ng mèi quan hö trong môc 4.2, nh yªu cçu. KiÓm tra é cao sãng kh«ng v ît qu é cao sãng æ cho é s u n íc vµ chu kú ã (môc 4.7). TÝnh to n biªn é vën tèc quü ¹o y U w, nõu lêy mét sãng n t ng ng, vµ/hoæc vën tèc quü ¹o y c n bëc hai trung b nh b nh ph ng U rms, nõu sö dông ph ng ph p phæ (môc 4.4). Sù lùa chän phô thuéc vµo nh ng yªu cçu cña c«ng thøc tiõp theo. TÝnh to n biªn é øng suêt tr ît t¹i y do ma s t líp Öm ws, vën tèc ma s t u *ws, vµ tham sè Shields ws, sö dông d = d 50 (môc 4.5): - nõu ws < cr, y bêt éng (gi thiõt cã gîn c t) - nõu cr ws 0,8 y di éng vµ gîn c t - nõu ws > 0,8 y di éng vµ ph¼ng víi dßng trçm tých s t y 32

33 - nõu u *ws w s kh«ng cã l löng - nõu u *ws > w s trçm tých lµ l löng. TÝnh to n t ng tù cho nh ng nhãm kých th íc h¹t kh c (d 10, d 16, d 35..) sï x c Þnh nh ng nhãm kých th íc h¹t nµo sï di chuyón nh di y hoæc l löng, hoæc bêt éng. Thùc hiön mét vµi hoæc têt c c c týnh to n sau y cho phï hîp: TÝnh to n é cao vµ b íc sãng cña gîn c t, nõu cã (môc 7.3). TÝnh to n é nh m tæng hîp hiöu qu z 0 theo kých th íc gîn c t. TÝnh to n biªn é øng suêt tr ît tæng céng t¹i y w, vën tèc ma s t u *w, tham sè Shields w (môc 4.6). TÝnh to n kých th íc h¹t l löng trung vþ (môc 8.2), vµ vën tèc ch m l¾ng t ng øng w s ; (môc 8.3). Sö dông chóng Ó týnh to n nång é trçm tých l löng t¹i nh ng é cao mong muèn (môc 8.5). TÝnh to n suêt vën chuyón dßng di y do sãng (môc 9.3). TÝnh to n suêt vën chuyón trçm tých tæng céng do sãng (môc 10.3). TÝnh to n suêt vën chuyón trçm tých däc bê (môc 10.5) KÕt hîp sãng vµ dßng ch y QuyÕt Þnh cã nªn sö dông tiõp cën dßng ch y thiõt kõ + sãng thiõt kõ, hoæc ph n bè x c suêt kõt hîp cña dßng ch y vµ sãng (Ch ng 12). Víi nh ng týnh to n trung b nh dµi h¹n, khuyõn nghþ c ch tiõp cën x c suêt. NhËn nh ng o ¹c vën tèc dßng ch y, nh trong b íc 5. NhËn nh ng é cao, chu kú vµ h íng sãng, vµ chuyón thµnh vën tèc quü ¹o y, nh trong b íc 6. TÝnh to n nh ng gi trþ cùc ¹i ( ma10.s ) vµ trung b nh ( ms ) cña øng suêt tr ît t¹i y do ma s t líp Öm trong mét chu kú sãng (môc 5.3). ChuyÓn æi thµnh vën tèc ma s t cùc ¹i (u *max,s ), vµ trung b nh (u *ms ), nh ng tham sè Shields cùc ¹i ( ma10.s ), vµ trung b nh ( ms ): - nõu max, s < cr, y bêt éng (gi thiõt cã gîn c t) - nõu cr max, s 0,8 y di éng vµ gîn c t - nõu max, s > 0,8 y di éng vµ ph¼ng víi dßng trçm tých s t y - nõu u * max, s w s kh«ng cã l löng - nõu u * max, s > w s trçm tých lµ l löng. TÝnh to n t ng tù cho nh ng nhãm kých th íc h¹t kh c (d 10, d 16, d 35..) sï x c Þnh nh ng nhãm kých th íc h¹t nµo sï di chuyón nh di y hoæc l löng, hoæc bêt éng. Thùc hiön mét vµi hoæc têt c c c týnh to n sau y cho phï hîp: TÝnh to n é cao vµ b íc sãng cña nh ng gîn c t do dßng ch y (môc 7.2) vµ gîn c t do sãng (môc 7.3). Chän é cao lín nhêt. 33