Giáo trình Cơ sở kỹ thuật bờ biển

[chieuthu79]

Download miễn phí Giáo trình Cơ sở kỹ thuật bờ biển

Mục lục
Cơ sở kỹ thuật bờ biển
Chương 1: mở đầu
1.1 Khái quát chung về kỹ thuật bờ biển 06
1.1.1 Định nghĩa 06
1.1.2 Các nghiên cứu cơ bản 07
1.2 Các thuật ngữ chuyên môn 09
1.3 Các ký hiệu 40
1.4 Đơn vị theo hệ SI 49
chương 2: Từ sự ra đời của vũ trụ tới việc hình thành
đường bờ biển
2.1 Mở đầu 51
2.2 Sự hình thành của vũ trụ, trái đất, đại dương và khí quyển 51
2.3 Cấu tạo địa chất của trái đất 52
2.4 Phân loại đường bờ theo quan điểm địa chất kiến tạo 59
2.5 Đường bờ biển Việt Nam 64
Chương 3: khí hậu biển
3.1 Mở đầu 74
3.2 Hệ thống khí tượng 74
3.3 Từ khí tượng đến khí hậu 75
3.4 Chu trình tuần hoàn nước 75
3.5 Bức xạ mặt trời và sự phân bố của nhiệt độ 77
3.6 Hoàn lưu khí quyển - gió 82
3.7 Bảng gió Beafort 85
chương 4: hải dương học
4.1 Mở đầu 88
4.2 Hệ thống gió 89
4.3 Vài nét về đại dương 90
4.4 Dòng chảy do gió 92
4.5 Động lực của dòng biển 93
4.6 Tính chất của nước biển 95
4.7 Dòng mật độ 97
chương 5: Thuỷ triều
5.1 Mở đầu 98
5.2 Nguồn gốc của thuỷ triều 99
5.3 Nước dâng 104
5.4 Sóng thần 108
5.5 Dao động mực nước trong hồ do sự thay đổi của áp suất không khí 109
5.6 Biểu diễn toán học về thuỷ triều 110
5.7 Chế độ triều dọc bờ biển Việt Nam 117
5.8 Định nghĩa các mực nước triều 119
chương 6: Sóng ngắn
6.1 Sóng và phân loại sóng 123
6.2 Sóng đều 125
6.2.1 Cơ học sóng 125
6.2.2 Tốc độ truyền sóng 130
6.3 Sóng ven bờ 133
6.3.1 Mở đầu 133
6.3.2 Hiệu ứng nước nông 133
6.3.3 Sóng khúc xạ 134
6.3.4 Sóng vỡ 136
6.3.5 Sóng phản xạ 139
6.3.6 Sóng nhiễu xạ 140
6.3.7 Hiện tượng nước dâng do sóng 141
6.3.8 Sóng leo 141
6.4 Phân bố sóng ngắn và dài hạn (Phân bố sóng theo mẫu và tổng thể) 142
6.4.1 Phân bố sóng ngắn hạn (theo mẫu) 143
6.4.2 Phân bố sóng dài hạn (tổng thể) 146
6.4.3 Các ứng dụng của phân bố sóng dài hạn 147
6.5 Quan trắc sóng 154
6.6 Dự báo sóng từ tài liệu gió 155
6.7 Sử dụng tài liệu đo đạc sóng toàn cầu 155
6.8 Phổ sóng 159
6.8.1 Phổ chiều cao sóng 159
6.8.2 Phổ hướng sóng 160
Chương 7: Cửa sông và cửa vịnh triều
7.1 Sự khác nhau giữa cửa vịnh triều và cửa sông 161
7.2 Đặc tính cửa vịnh triều 161
7.3 Chuyển vận bùn cát/ bồi lắng ở cửa vịnh triều 164
7.4 Đẩy nhanh quá trình bồi tụ 165
7.5 Cửa sông vùng triều 165
7.6 Chuyển động của dòng bùn 168
7.7 Lạch triều lên và triều rút 170
7.8 Các cửa sông siêu mặn 171
Chương 8: Các kiểu bờ biển
8.1 Mở đầu 173
8.2 Đặc điểm bờ biển cát 176
8.2.1 Vùng cửa sông 176
8.2.2 Bãi triều 179
8.2.3 Đồng bằng ven biển 180
8.2.4 Bãi biển 188
8.2.5 Cồn cát, đụn cát 190
8.2.6 Đầm phá 193
8.2.7 Bờ biển được che chắn 194
8.2.8 Cửa lạch triều, vịnh triều 195
8.3 Đường bờ biển chịu hưởng trội của các hệ sinh thái biển 196
8.3.1 Các đầm nước mặn 196
8.3.2 Rừng ngập mặn 198
8.3.3 Hệ thực vật sống trên cát 200
8.3.4 Dải san hô 201
8.4 Bờ biển đá 204
8.4.1 Nguồn gốc của bờ biển đá 204
8.4.2 Bờ đá xâm thực 206
8.5 Các dạng bờ biển của Việt Nam 209
8.5.1 Bờ đá và san hô 209
8.5.2 Dạng bãi vùng cửa sông 209
8.5.3 Dạng đồng bằng châu thổ 209
8.5.4 Đường bờ vùng đầm phá 209
8.5.5 Cửa vào vịnh triều 210
8.5.6 Đầm lầy, rừng ngập mặn và các loài cỏ biển 210
Chương 9: vấn đề Ô nhiễm và dòng mật độ
9.1 Mở đầu 212
9.2 Ô nhiễm 212
9.2.1 Các loại ô nhiễm 212
9.2.2 Các giải pháp kiểm soát ô nhiễm 214
9.3 Dòng mật độ vùng cửa sông 215
9.3.1 Sự thay đổi độ mặn theo thuỷ triều 215
9.3.2 Nêm mặn 217
9.3.3 Hiện tượng phân tầng theo phương ngang 219
9.3.4 Bồi lắng trong sông 221
9.3.5 Một số biện pháp kiểm soát dòng mật độ trong sông 222
9.4 Dòng mật độ trong cảng 224
9.4.1 Bồi lắng trong cảng 232
9.4.2 Bài toán thực tế 232
9.4.3 Giải pháp giảm ảnh hưởng dòng mật độ trong cảng 236
Chương 10: Hình thái học bờ biển
10.1 Mở đầu 238
10.2 Các quá trình trong vùng sóng vỡ 240
10.3 Chuyển vận bùn cát 241
10.4 Sự thay đổi và trạng thái cân bằng của đường bờ 244
10.5 Tính toán lượng bùn cát ven bờ 248
Chương 11: Quản lý dải ven bờ
11.1 Mở đầu 250
11.2 Những thay đổi mang tính toàn cầu 251
11.2.1 Tăng trưởng dân số thế giới 251
11.2.2 Sự thay đổi khí hậu và mực nước biển tăng 253
11.2.3 Nhiễm bẩn 254
11.3 Các hệ thống kinh tế - xã hội 255
11.4 Sự cần thiết của bài toán quản lý 257
11.5 Các công cụ quản lý 262
11.5.1 Trọng số các quan tâm 262
11.5.2 Bài toán quản lý thực tế 264
11.6 Chung sống với tự nhiên 265
Chương 12: Các bài toán thực tế và các giải pháp bảo vệ
12.1 Mở đầu 267
12.2 Các dạng xói 267
12.2.1 Xói do công trình 267
12.2.2 Xói bờ biển và đụn cát trong bão có nước dâng 269
12.2.3 Xói các vùng đất mới 270
12.2.4 Xói cửa vịnh triều 271
12.3 Giải pháp công trình bảo vệ bờ biển 271
12.3.1 Bảo vệ khu vực bị xói do công trình 274
12.3.2 Bảo vệ bãi biển và đụn cát khi bão nước dâng cao 276
12.3.3 Bảo vệ các vùng đất mới 276
12.3.4ổn định cửa vịnh triều 277
12.4 Giải pháp phi công trình 277
12.4.1 Nuôi bãi 277
12.4.2 Trồng rừng ngập mặn 280
Tài liệu tham khảo 287


http://cloud.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-02-25-giao_trinh_co_so_ky_thuat_bo_bien.JtEsMqTjjQ.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-60920/
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:

i chu kỳ chính, còn những dao
động tuần hoμn khác của sóng tồn tại. Điều đó có nghĩa lμ đối với tr†ờng sóng ngẫu nhiên
thì chu kỳ sóng có khác chút ít với tr†ờng sóng đều.
6.3.2 Hiệu ứng nớc nông
Khi sóng đi vμo vùng n†ớc nông với giả thiết rằng năng l†ợng sóng không bị tiêu hao do
ma sát thì năng l†ợng truyền qua một đơn vị chiều dμi sẽ không đổi (gọi lμ năng l†ợng đơn
vị). Từ bảng 6.1 có thể thấy:
133
kh
2
T g*
h k 2
h k 2 + 1
2
1* H g 8
1 = c n E = c E = P 2g tanhsinh S
U ằẳ
º
ôơ
ê (6.11)
Chú ý rằng ở đây chiều cao sóng đ†ợc sử dụng thay thế cho biên độ sóng. Với giả thiết
năng l†ợng đơn vị không đổi, thì có thể tính đ†ợc sự thay đổi chiều cao sóng. Thông
th†ờng, nó đ†ợc biểu diễn qua chiều cao sóng tại độ sâu h vμ chiều cao sóng ở ngoμi n†ớc
sâu vμ đ†ợc gọi lμ hệ số n†ớc nông KSH:
)
h k 2
h k 2 + 1 ( kh
1 =
H
H = K
0
h
SH
sinh
tanh
(6.12)
6.3.3 Sóng khúc xạ
Giả sử sóng tiến vμo bờ với đ†ờng đỉnh sóng tạo 1 góc so với đ†ờng đẳng sâu, khi cμng
tiến vμo bờ thì đ†ờng đỉnh sóng sẽ cong dần vμ góc tạo bởi đ†ờng đỉnh sóng vμ đ†ờng
đẳng sâu giảm dần (tại mọi vị trí trên bờ biển ta nhìn thấy sóng tiến vμo vuông góc với bờ,
khi đó đ†ờng đỉnh sóng gần nh† song song với đ†ờng đẳng sâu). Đó lμ kết quả của hiện
t†ợng giảm tốc độ truyền sóng khi giảm độ sâu n†ớc. ở ngoμi n†ớc sâu, hiện t†ợng khúc
xạ không xảy ra vì tốc độ truyền sóng không chịu ảnh h†ởng ma sát đáy do độ sâu n†ớc
lớn. Hiện t†ợng nμy cũng giống nh† hiện t†ợng chùm ánh sáng truyền qua thấu kính từ
môi tr†ờng nμy sang môi tr†ờng khác thì h†ớng truyền sẽ thay đổi do tốc độ truyền trong
mỗi môi tr†ờng khác nhau. ở vùng bờ biển, tốc độ truyền sóng thay đổi dần, dẫn tới sự
thay đổi dần về h†ớng truyền, đ†ờng đỉnh sóng cong dần, các tia sóng vuông góc với
đ†ờng đẳng sâu. Hình 6-3 biểu diễn nguyên tắc khúc xạ sóng gần bờ với đ†ờng đỉnh sóng
khi vμo bờ song song với đ†ờng đẳng sâu, khoảng cách giữa các tia sóng tăng dần khi tiến
vμo bờ ( b> b0 ). Sự thay đổi h†ớng sóng tuân theo luật Snell, nhμ khoa học Hμ Lan ở thế
kỷ thứ 17 đã tìm ra.
134
Hình 6.3: Hiện t†ợng khúc xạ
I
I
I
I
00
r
2
cos
cos = = K ;sin
sin
b
b
c
c =
00
(6.13)
ảnh h†ởng của hiện t†ợng khúc xạ đến chiều cao sóng tính toán trên cơ sở giả thiết rằng
năng l†ợng đơn vị không đổi giữa 2 tia sóng:
KK = b
bK =
H
H b c n E = b P RSH0SH
0
ho (6.14)
Từ ph†ơng trình trên khi khoảng cách giữa 2 tia sóng tăng dần khi đi vμo bờ ta thấy rằng
hiện t†ợng khúc xạ sẽ lμm giảm chiều cao sóng khi đi vμo n†ớc nông.
135
(6.4A)
6.4B
Hình 6.4 : Hiện t†ợng khúc xạ khi sóng tiến vμo bờ biển lồi vμ lõm.
Hình 6-4A giải thích hiện t†ợng khúc xạ một cách chi tiết. Trong đó ta có thể thấy các
đ†ờng đỉnh sóng vμ các đ†ờng đẳng sâu d1, d2, d3 với d1>d2>d3. Sóng di chuyển theo
h†ớng mũi tên. Vì độ sâu tại điểm c lớn hơn tại điểm b nên vận tốc truyền sóng tại c cũng
lớn hơn tại b. Trên hình có thể thấy vector tại c dμi hơn vector tại b. Hay nói cách khác,
trong 1 (s) quãng đ†ờng di chuyển của vector tại c lớn hơn tại b. Do đó đ†ờng đỉnh sóng
sau thời khoảng 't có xu thế quay dần theo chiều kim đồng hồ vμ xu thế các tia sóng dần
vuông góc với đ†ờng bờ. Nguyên tắc nμy cũng đúng cho các đ†ờng đẳng sâu không thẳng
vμ dẫn tới biểu đồ khúc xạ nh† hình 6-4B
6.3.4 Sóng vỡ
Sóng vỡ lμ hiện t†ợng không ổn định hay sóng không tồn tại nh† trạng thái cũ. Vận tốc của
chất điểm u lớn hơn vận tốc truyền sóng c. Các chất điểm n†ớc v†ợt ra ngoμi mặt cắt sóng.
Hiện t†ợng bất ổn định nμy lμm cho trạng thái dòng chảy trở lên phức tạp hơn vμ rất khó
tính toán. Hiện t†ợng vỡ cũng đồng nhất với việc tiêu hao năng l†ợng, nơi năng l†ợng
động lực biến đổi thμnh nhiệt vμ gây ra hiện t†ợng rối. Hệ số không thứ nguyên đóng vai
trò hết sức quan trọng cho các bμi toán bảo vệ bờ đ†ợc gọi lμ số Iribarren hay hệ số t†ơng
tự sóng vỗ, đ†ợc tính bằng biểu thức 6-15
136
Hình 6.5: Các dạng sóng vỡ vμ ảnh h†ởng của độ sâu đến sóng vỡ
LH/
=
0
D[ tan (6.15)
Thực tế hệ số nμy lμ tỉ số giữa độ dốc đáy biển vμ độ dốc sóng. Hệ số nμy chỉ rằng khái
niệm dốc hay thoải chỉ lμ t†ơng đối. Độ dốc đáy biển 1:100 có thể xem lμ thoải, nh†ng đối
với sóng thì nó lại dốc nh† t†ờng đứng đối với sóng có chu kỳ vμi giây. Trong thực tế điều
nμy có nghĩa lμ sóng không bị vỡ mμ nó bị phản xạ hoμn toμn (hiện t†ợng nμy hoμn toμn
khác với hiện t†ợng xảy ra của sóng triều). Ví dụ trên thể hiện tính t†ơng đối của tất cả các
khái niệm trong thủy động lực. 0/ LH có thể đ†ợc xem nh† độ dốc sóng ( vì H lμ chiều
cao sóng tại 1 vị trí xác định, trong khi L0 lμ chiều dμi sóng ở n†ớc sâu.). Diều nμy chỉ ra
rằng nếu sóng tới có độ dốc lớn thì nó rất dễ bị vỡ, thậm chí độ dốc đáy biển cũng lớn. Mặt
137
khác chiều dμi sóng phụ thuộc vμo chu kỳ sóng vì L0 = gT
2/2ʌ.
Với các giá trị ȟ khác nhau, sóng vỡ cũng hoμn toμn khác nhau. Hình 6-5 biểu thị các dạng
sóng vỡ khác nhau. Chuyển tiếp giữa vỡ vμ không vỡ có ȟ = 2.5 - 3. Với các giá trị lớn hơn
3 biểu thị sóng trμn vμ rút trên mái với những túi khí nhỏ lẫn trong đó. Với ȟ = 3 to 5 ta gọi
lμ hiện t†ợng sóng vỗ bờ vμ trong tr†ờng hợp nμy có lúc sóng vỡ, nh†ng cũng có lúc lμ
sóng đứng. Sóng đổ lμ dạng chuyển tiếp giữa sóng vỡ vμ không vỡ. Dạng sóng vỡ trông
đẹp nhất lμ dạng vỡ đỉnh tung bọt trắng với ȟ = 0.5 - 3 (gọi ngắn gọn lμ plunging). Trong
dạng vỡ plunging, đỉnh sóng không đối xứng, nó cuộn tròn ôm các bọc khí trong lòng
sóng, sau đó nó va vμo mái dốc nh† lμ những tia n†ớc. Nếu độ dốc mái nhỏ, đỉnh sóng vỡ
kiểu plunging cân đối hơn vμ các tia n†ớc vuông góc h†ớng về phía tr†ớc khó nhận biết
hơn. Điều nμy dẫn đến kiểu vỡ tung bọt trắng (kiểu vỡ spilling) với ȟ < 0.3. Sự biến đổi từ
kiểu nμy sang kiểu khác rất chậm chạp vμ việc nhận dạng chúng thông qua giá trị ȟ . Để
hiểu cặn kẽ hơn, xem trong nghiên cứu của Battjes,1974. Sau khi vỡ, sóng truyền với tốc
độ bằng —(gh) vμ đặc tính sóng có thể mô tả bằng mạch sủi hay n†ớc nhảy.
Với bãi biển phẳng, lý thuyết sóng đơn cho hệ số sóng vỡ bằng tỉ số giữa chiều cao sóng
vμ chiều sâu n†ớc lμ Ȗb = H/h = 0.78, trong khi ph†ơng trình 6.1 cho Ȗb = 0.88. Với bãi
biển có độ dốc Ȗb phụ thuộc vμo ȟ. Hình 6.5B đ†a ra một số kết quả thực nghiệm (sử dụng
ȟ0 với chiều cao sóng n†ớc sâu lμ H0, vì H rất khó xác định tại điểm sóng vỡ). Với giá trị ȟ
nhỏ, d†ờng nh† lý thuyết sóng đơn phù hợp hơn, còn với những giá trị ȟ lớn, sóng bị vỡ ở
độ sâu nhỏ hơn. D†ờng nh† sóng cần có thời gian để vỡ vμ có thể di chuyển ở những độ
sâu n†ớc nhỏ hơn. Các giá trị Ȗb đứng cho các sóng riêng lẻ, còn đối với tr†ờng sóng ngẫu
nhiên Ȗb = HS / h = 0.5 có thể lμ giá trị ban đầu có thể chọn để tính toán đối với bãi biển
t†ơng đối thoải. Vì các con sóng có chiều cao lớn nh