Giáo trình Kỹ thuật biển - Tập 2: Những vấn đề cảng và bờ biển

2.1 Mục tiêu

Mục tiêu của tập sách là tập trung nghiên cứu một số chủ đề kỹ thuật bờ liên

quan trực tiếp đến lạch vào cảng và địa mạo bờ. Các lĩnh vực này của kỹ thuật

biển đã đợc định nghĩa cụ thể trong chơng 2 của tập I. Lạch tàu vào cảng và

địa mạo bờ đợc tập trung xem xét đồng thời do mối phụ thuộc lẫn nhau giữa

chúng. Việc xây dựng cửa vào cảng, hay chỉ mỗi việc nạo vét lạch vào cảng cũng

đã dẫn đến sự biến dạng của địa mạo trên khu vực dọc bờ hoặc dọc theo lạch. Các

nhà thiết kế cửa vào tối u cho cảng cần chú ý tới cả hai vấn đề lu thông tàu và

địa mạo.

2.2 Những vấn đề chi tiết

Mặc dầu các chủ đề này gắn liền với nhau, chúng ta vẫn cố gắng tách chúng

ra thành những vấn đề chi tiết hơn. Sáu chơng tiếp theo sẽ đề cập chủ yếu tới

kích thớc của lạch tàu vào cảng dựa chủ yếu vào yêu cầu lu thông tàu; năm

chơng tiếp theo sẽ cung cấp các thông tin về chuyển động của tàu thuyền và

cách sử dụng chúng trong thiết kế lạch tàu. Trong chơng 8 các khía cạnh khác

nhau của thiết kế lạch tàu đợc xem xét đồng thời nhằm đa ra các thiết kế tối

u. Các quá trình địa mạo dẫn đến việc vận chuyển trầm tích dọc bờ và trên các

lạch tàu gây một ảnh hởng đáng kể tới việc thiết kế tối u.

Cơ chế chuyển động của nớc- dòng dọc bờ- chảy dọc bờ đợc xem xét kỹ

lỡng từ chơng 9 đến chơng 16. Các vật liệu chuyển động dọc bờ cát đợc xem

xét kỹ từ chơng 17 đến chơng 19. Các công thức xác định dòng vận chuyển tốt

nhất đợc xây dựng dựa trên cơ sở dòng dọc bờ đợc trình bày kỹ trong chơng

16. Các kết quả xác định dòng vận chuyển trầm tích đợc sử dụng trong mô hình

đơn giản dự báo biến động đờng bờ đợc trình bày trong chơng 20. Mô hình đơn

giản này sẽ đợc xem xét và chứng minh trong các chơng từ 21 đến 23.

Có hai ứng dụng cụ thể của các tính toán dòng vận chuyển trầm tích đợc

trình bày trong phần cuối của tập này. Việc đánh giá các công trình bảo vệ bờ

đợc trao đổi trong chơng 24 và việc dự báo xói lở và bồi tụ lạch tàu đợc đề cập

trong chơng 25. Chúng sẽ là phần tổng kết của toàn bộ sách này cũng nh khép

kín chu trình quay trở lại với vấn đề tối u hoá lạch vào cảng đợc trình bày

trong chơng 8.

Còn có hai ứng dụng nữa của tính toán dòng trầm tích vận chuyển đó là dự

báo xói lở các trụ móng công trình ngoài khơi và ống dẫn dầu nằm dới đáy biển

cần đợc các bạn đọc quan tâm khi nghiên cứu tập sách này.

 

pdf 207 trang yennguyen 3280
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật biển - Tập 2: Những vấn đề cảng và bờ biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Kỹ thuật biển - Tập 2: Những vấn đề cảng và bờ biển

Giáo trình Kỹ thuật biển - Tập 2: Những vấn đề cảng và bờ biển
 2 
Kỹ thuật biển 
Bộ các bài giảng về kỹ thuật bờ biển dành cho lớp 
đào tạo các cán bộ Viện Khoa học thuỷ lợi, Hà Nội 
Biên tập tiếng Anh: E. van Meerendonk 
Delft Hydraulics 
 3 
Tập II 
Những vấn đề cảng và bờ biển 
Người dịch: Đinh Văn Ưu 
Hà Nội – 2003 
 4 
Lời gới thiệu 
Để phục vụ chương trình đào tạo mới của các chuyên ngành Hải dương học, 
chúng tôi đã lựa chọn các sách giáo khoa và chuyên khảo liên quan tới các chuyên 
ngành mới như Kỹ thuật biển, Quản lý tài nguyên và môi trường biển đã được 
xuất bản ở nước ngoài và dịch ra tiếng Việt. 
Bộ các bài giảng về kỹ thuật bờ biển sử dụng cho lớp đào tạo cán bộ Viện 
Khoa học Thuỷ lợi Hà Nội được E. van Meerendonk biên soạn theo các bài giảng 
từ Viện Delft Hydraulics, Hà Lan là một tài liệu tương đối hoàn chỉnh về lĩnh vực 
này. Trong giáo trình này có nhiều phần liên quan tới thuỷ động lực biển và các 
công trình bảo vệ bờ đã được trình bày kỹ trong các giáo trình hiện hành bằng 
tiếng Việt. Chúng tôi chỉ chọn tập I và II của bộ sách này để dịch vì trong đó đã 
trình bày tương đối đầy đủ tổng quan về Kỹ thuật biển nhằm làm tài liệu giảng 
dạy cho sinh viên năm thứ 3 trước khi đi vào các chuyên ngành. Do tập III trình 
bày rất sâu về những khía cạnh kỹ thuật của công trình bờ thuộc lĩnh vực thiết 
kế, xây dựng công trình và tập IV chỉ tập chung cho một vấn đề chuyên sâu của 
thuỷ động lực bờ là sóng thần vì vậy chúng tôi không dịch cả hai tập này. Trên cơ 
sở đó chng tôi lấy tên cho bản dịch này là Kỹ thuật biển 
Để đảm bảo tính khoa học của vấn đề chúng tôi biên dịch toàn bộ phần mở 
đầu cho Bộ sách, tuy nhiên do không biên dịch các tập, III và IV nên sẽ có những 
bổ sung nhất định để sinh viên có thể nắm được đầy đủ yêu cầu nội dung của môn 
học này. 
 5 
Lời nói đầu 
Bộ bài giảng về kỹ thuật bờ được biên soạn phục vụ Viện nghiên cứu khoa 
học thuỷ lợi của Cộng hoà Xã hội Chủ ngiã Việt Nam. Trong thời gian 7 tuần từ 
tháng 10 đến tháng 11 năm 1989 tập bài giảng này được E. van Meerendonk từ 
Viện Delft Hydraulics sử dụng cho khoá đào tạo các cán bộ của Viện khoa học 
thuỷ lợi. Những bài giảng này là một phần của dự án hỗ trợ cho Viện nghiên cứu 
Khoa học thuỷ lợi do Delft Hydraulics triển khai với sự tài trợ của UNDP tại Nữu 
Ước. Bộ bài giảng về kỹ thuật bờ bao gồm các nội dung sau đây: 
Tập I: Mở đầu 
Tập II: Những vấn đề cảng, vịnh và bãi biển 
Tập III: Thiết kế các công trình ngăn sóng 
Tập IV: Tsunami 
Những bài giảng này cung cấp các kiến thức chung về nguyên lý, các vấn đề 
và phương pháp giải quyết. Ngoài ra một loạt các bài tập khác nhau cũng được 
triển khai trong quá trình đào tạo. 
 6 
1 Mở đầu 
W.W. Massie 
Tập II của bộ giáo trình về kỹ thuật biển này được xem như phần mở rộng 
của một số chủ đề đã được đề cập trong tập I. Về cấu trúc cũng cố gắng giữ như 
trong quyển thứ nhất; hai trong năm chủ đề được đi sâu chi tiết: cảng và địa mạo. 
Những kiến thức cơ bản liên quan tới ứng suất xạ được trình bày ngắn gọn 
trong chương 9. Những thông tin cơ bản đều được lấy từ tập I. 
Một điểm lưu ý trong tập này là việc chúng tôi sử dụng từ ngữ theo tiếng Anh 
kiểu Mỹ và những từ kỹ thuật phức tạp được tập trung thành một danh sách từ 
ngữ kèm theo. 
Các hình vẽ cố gắng được trình bày theo tỷ lệ, ngoại trừ những hình đã được 
ghi chú, các ký hiệu cũng được sử dụng theo một hệ thống nhất cho toàn tập sách 
theo một bảng kèm theo. 
Các tài liệu tham khảo được dẫn theo tên tác giả và năm công bố; các tài liệu 
tham khảo được liệt kê ở phần cuối sách. Bảng các ký hiệu cũng được đưa ra 
trong phần cuối sách này. 
Những khía cạnh kỹ thuật của các chủ đề trình bày trong sách được tóm lược 
trong chương tiếp sau đây của tập này. Các tác giả tham gia viết tập này được 
trình bày trong bảng 1.1. Những người chịu trách nhiệm hiệu đính cho từng 
chương được ghi trên phần mở đầu chương đó. 
Bảng 1.1. Các tác giả của tập sách 
Giáo sư Tiến sỹ kỹ thuật E.W. Bijker, Giáo sư 
Kỹ sư J.J. van Dijk, NCV chính 
Kỹ sư J. van de Graaff, NCV 
Kỹ sư L.E. van Loo, NCV chính 
Thạc sỹ W.W. Massie, NCV chính 
Kỹ sư P.J. Visser, NCV 
Tất cả các tác giả đều là thành viên của nhóm Kỹ thuật bờ, Đại học công 
nghệ Delft, Hà Lan. 
Các sửa chữa đối với lần tái bản này được toàn nhóm tác giả trên cùng với trợ 
lý đào tạo P.J.M. Lapidaire đảm nhận. 
Một số thí dụ tính toán cũng được trình bày trong tập này. Những thí dụ này 
nhằm mục đích minh hoạ quá trình tính toán, đồng thời cũng chỉ ra các dạng kết 
quả thu được. Đọc giả có thể không cần đi quá chi tiết vào các thủ tục tính toán, 
chúng dễ dàng diễn hiểu đối với những ai đã có ít nhiều kinh nghiệm nghề 
nghiệp. Mục tiêu của tập sách này là phát triển và trang bị các kinh nghiệm đó 
cho các đọc giả. 
 7 
2 Những vấn đề được trình bày 
W.W. Massie 
2.1 Mục tiêu 
Mục tiêu của tập sách là tập trung nghiên cứu một số chủ đề kỹ thuật bờ liên 
quan trực tiếp đến lạch vào cảng và địa mạo bờ. Các lĩnh vực này của kỹ thuật 
biển đã được định nghĩa cụ thể trong chương 2 của tập I. Lạch tàu vào cảng và 
địa mạo bờ được tập trung xem xét đồng thời do mối phụ thuộc lẫn nhau giữa 
chúng. Việc xây dựng cửa vào cảng, hay chỉ mỗi việc nạo vét lạch vào cảng cũng 
đã dẫn đến sự biến dạng của địa mạo trên khu vực dọc bờ hoặc dọc theo lạch. Các 
nhà thiết kế cửa vào tối ưu cho cảng cần chú ý tới cả hai vấn đề lưu thông tàu và 
địa mạo. 
2.2 Những vấn đề chi tiết 
Mặc dầu các chủ đề này gắn liền với nhau, chúng ta vẫn cố gắng tách chúng 
ra thành những vấn đề chi tiết hơn. Sáu chương tiếp theo sẽ đề cập chủ yếu tới 
kích thước của lạch tàu vào cảng dựa chủ yếu vào yêu cầu lưu thông tàu; năm 
chương tiếp theo sẽ cung cấp các thông tin về chuyển động của tàu thuyền và 
cách sử dụng chúng trong thiết kế lạch tàu. Trong chương 8 các khía cạnh khác 
nhau của thiết kế lạch tàu được xem xét đồng thời nhằm đưa ra các thiết kế tối 
ưu. Các quá trình địa mạo dẫn đến việc vận chuyển trầm tích dọc bờ và trên các 
lạch tàu gây một ảnh hưởng đáng kể tới việc thiết kế tối ưu. 
Cơ chế chuyển động của nước- dòng dọc bờ- chảy dọc bờ được xem xét kỹ 
lưỡng từ chương 9 đến chương 16. Các vật liệu chuyển động dọc bờ cát được xem 
xét kỹ từ chương 17 đến chương 19. Các công thức xác định dòng vận chuyển tốt 
nhất được xây dựng dựa trên cơ sở dòng dọc bờ được trình bày kỹ trong chương 
16. Các kết quả xác định dòng vận chuyển trầm tích được sử dụng trong mô hình 
đơn giản dự báo biến động đường bờ được trình bày trong chương 20. Mô hình đơn 
giản này sẽ được xem xét và chứng minh trong các chương từ 21 đến 23. 
Có hai ứng dụng cụ thể của các tính toán dòng vận chuyển trầm tích được 
trình bày trong phần cuối của tập này. Việc đánh giá các công trình bảo vệ bờ 
được trao đổi trong chương 24 và việc dự báo xói lở và bồi tụ lạch tàu được đề cập 
trong chương 25. Chúng sẽ là phần tổng kết của toàn bộ sách này cũng như khép 
kín chu trình quay trở lại với vấn đề tối ưu hoá lạch vào cảng được trình bày 
trong chương 8. 
Còn có hai ứng dụng nữa của tính toán dòng trầm tích vận chuyển đó là dự 
báo xói lở các trụ móng công trình ngoài khơi và ống dẫn dầu nằm dưới đáy biển 
cần được các bạn đọc quan tâm khi nghiên cứu tập sách này. 
 8 
3 Chuyển động của tàu, thuyền 
W.W. Massie 
3.1 Mở đầu 
Sự dịch chuyển (chuyển động) tương đối của tàu so với vị trí ổn định khi nước 
tĩnh là một vấn đề hết sức quan trọng khi thiết kế cửa ra vào cảng. Sự dịch 
chuyển theo phương thẳng đứng rất quan trọng khi xác định độ sâu lạch tàu, còn 
dịch chuyển ngang theo một hướng nào đó sẽ được sử dụng để xác định bề rộng 
lạch và các biện pháp tránh va tàu trong cảng. 
3.2 Các chuyển động thẳng đứng 
Dịch chuyển tương đối của tàu theo phương thẳng đứng có thể gây nên do 
sóng, nhưng cũng có thể do kết quả tàu chạy về phía trước trên nước đứng yên. 
Dạng dịch chuyển này có thể được tách thành 2 thành phần: hạ đều và hạ mũi 
trong khi sóng tạo nên chuyển dịch lên thông qua mũi tàu nhào vắt trên đỉnh 
sóng hay do lắc (quay) tàu. Những thành phần chuyển dịch cơ bản này sẽ được 
mô tả kỹ sau đây. 
Hình 3.1. Các ảnh hưởng hạ đều và hạ mũi 
tàu đối với tàu chở hàng lớn 
Hạ đều 
Đây là hiện tượng bị hạ xuống- giống như khi trọng tải tăng lên – do kết quả 
thay đổi áp suất của nước bao quanh tàu. Khi tàu chuyển động về phía trước sẽ 
tạo nên dòng nước chảy ngược lại từ mũi đến đuôi tàu. Theo định luật Becnui thì 
 9 
áp suất trong nước quanh tàu sẽ nhỏ hơn áp suất khi nước đứng, mặt nước sẽ hạ 
xuống và tàu cũng hạ xuống theo. Hiện tượng sẽ xuất hiện mọi nơi trên lạch tàu 
cũng như ngoài biển khơi. Trong các lạch tàu do khối lượng nước chảy trên một 
tiết diện hẹp nên vận tốc lớn hơn so với biển khơi, dẫn đến hiệu ứng hạ mực nước 
trong kênh cũng lớn hơn. 
Hình 3.3. Chuyển động thẳng đứng của tàu trên 
sóng 
Hình 3.4 Chuyển động ngang của tàu trên 
sóng 
Hạ mũi 
Đó là hiện tượng hạ mực nước (thân tàu) khác nhau tại mũi tàu và đuôi tàu. 
Như vậy đây là hiện tượng quay tàu xung quanh trục chính tâm ngang, và là hệ 
quả của sự bất đối xứng của dòng nước giữa hai phần mũi tàu và đuôi tàu. Đối với 
các tàu conteiner, tàu hàng nhanh, cánh quạt làm cho dòng dưới đuôi tàu tăng 
lên dẫn đến đuôi tàu bị hạ sâu hơn so với mũi. Các tàu chở hàng khô hoặc các tàu 
chở dầu lớn, thì ngược lại, do hệ số khối rất lớn và mũi rộng làm cho dòng chảy 
ngược tập trung tại đây, dẫn đến mũi tàu hạ sâu hơn đuôi. (Hệ số khối được xác 
định bằng tỷ số giữa khối lượng nước bị chiếm và tích của độ dài, rộng và trọng 
tải tàu). 
Trên hình 3.1 cho ta kết quả định lượng thí nghiệm mô hình tiến hành tại 
Phòng thí nghiệm Vật lí Quốc gia Anh, được công bố trên tạp chí The Motor Ship, 
tháng 7 năm 1974. Các đường cong cho ta thấy sự phụ thuộc của độ thoáng dưới 
mũi tàu là một hàm của vận tốc và độ thoáng ban đầu đối với tàu chở hàng lớn 
dài 300 m. 
 10 
Các chuyển động do sóng gây nên 
Trên hình 3.2 cho ta thấy có ba dạng chuyển động thẳng đứng của tàu. Tỷ lệ 
trên hình vẽ đã được thay đổi nhằm thể hiện rõ các chụyển động đó. Chuyển động 
thẳng đứng tại mỗi điểm sẽ được xác định bởi tổng của 3 hiện tượng: vắt trên 
đỉnh sóng, nhào và lắc quay. 
Chuyển động thẳng đứng của tàu phụ thuộc vào kích thước tương đối của tàu 
so với sóng. Về nguyên l ý, cả ba chuyển động nêu trên có thể xem tương đương 
chuyển động của một hệ động lực. Chúng ta có thể nhắc lại từ cơ sở động lực học 
rằng những hệ như vậy đều có tần số tự nhiên hay tần số cộng hưởng, và các dịch 
chuyển tại các tần số này có thể lớn hơn nhiều so với lực tác động (sóng). Các tàu 
thuyền nhỏ có thể bị phản ứng mạnh đối với với sóng biên độ 0,5 mét và chu kỳ 2 
giây nếu so sánh với một tàu chở hàng lớn. Nhìn chung những tàu này chỉ bị dao 
động nhẹ ở phần đầu. Tại phần giữa, ngược lại, vai trò của lắc quay có thể ảnh 
hưởng đến trọng tải cực đại của tàu. Điều này phụ thuộc vào kích thước ngang 
của tàu. Ví dụ, nếu một tàu chở dầu lớn với bề rộng 60 mét có thể bị lắc quay một 
góc tới 3, mớm nước một bên có thể sẽ tăng lên đến: 
m6,13sin
2
60 0 (3.01) 
3.3 Các chuyển động ngang 
Có ba thành phần chuyển động ngang của tàu do sóng gây nên, chúng được 
minh hoạ trên hình 3.3. Mặt khác khác với việc sử dụng bánh lái khi chuyển động 
trên nước tĩnh cũng sẽ tạo ra hiện tượng đảo hướng, xoay lộn và xuay lắc. Tác 
động cuối cùng này càng thể hiện rõ đối với các tàu lớn, vì trọng tâm của chúng 
thường cao hơn tâm của trở kháng ngang. Gia tốc ly tâm kết hợp với trở kháng 
thuỷ lực ngang làm cho tàu bị xoay lắc. 
Các thành phần chuyển động ngang đảo hướng và xuay lộn gây nên bởi các 
tác động khác ngoài bánh lái hay sóng rất quan trọng cho việc xác định diện tích 
đảm bảo và độ rộng lạch tàu. Các thành phần lao về phía trước, đảo hướng và 
xuay cũng rất quan trọng ảnh hưởng đến lực neo và xoay lắc có thể trở thành 
nhân tố bổ sung lên vị trí đậu tàu bên cầu cảng. 
3.4 Tần số vượt sóng 
Khi tàu đi vào đầu sóng (ngược với hướng truyền sóng) sẽ gặp nhiều sóng hơn 
trong cùng một đơn vị thời gian so với trường hợp quan trắc tại một điểm cố định. 
Mặt khác, nếu như, tàu đi ngang sóng ta gặp được ít số sóng hơn trong một đơn vị 
thời gian. Trường hợp tổng quát được chỉ ra trên sơ đồ hình 3.4. Công thức tính 
tần số sóng vượt có thể thu được từ hình vẽ thông qua nguyên lí động học: 
  cos1
c
vS
e (3.02) 
trong đó c là vận tốc sóng 
vS là tốc độ tàu, 
 11 
 là góc các hướng dương của vS và c, 
 là tần số sóng, 
e là tần số sóng vượt do tàu chuyển động. 
Hình 3.4. Sơ đồ xác định tần số vượt sóng 
Có thể thấy từ hình 3.4 rằng lớn hơn 90 và do đó cos có giá trị âm. Chu 
kỳ sóng vượt Te cũng có thể tính được từ công thức chung: 
e
eT

 2
 (3.03) 
Tuy nhiên, thông thường các phân tích động lực học đưa ra các tần số như 
những tham số độc lập. 
3.5 Xác định chuyển động tàu thuyền trong sóng 
Vào khoảng năm 1860, bá tước William Froude đã phân tích chuyển động của 
các chiến thuyền vào thời kì đó và cho rằng chuyển động của thuyền cũng tương 
tự như chuyển động của thể tích nước tương đương trên biển lặng. Dạng tương 
đương của giả thiết đó cho rằng áp lực lên thành tàu cũng tương tự như áp suất 
tại điểm đó khi không có sóng. Nhiều vấn đề thực tế có thể giải quyết nhờ việc 
chấp nhận giả thiết đơn giản và khá thô này. Tuy nhiên, nếu độ thoáng (sống) 
đáy tàu bị hạn chế hay tàu quá rộng so với bước sóng, thì sự tán xạ sóng tới do 
tàu có thể trở nên quan trọng và không thể bỏ qua được nữa. 
Các nhà thiết kế tàu thuỷ đã phát triển các mô hình lí thuyết tốt hơn nhằm 
tính toán các chuyển động của tàu thời kỳ hậu Froude. Lí thuyết được gọi là strip 
thường sử dụng để tính lắc đứng và lắc dọc trong sóng đều; phương pháp này 
được ghi nhận dưới sự hiệu chỉnh của Comstock (1967). Những phương pháp sau 
này cho phép kể đến các ảnh hưởng của tán xạ sóng và các sóng do tàu chuyển 
động tạo nên. 
 12 
Hình 3.5a Băng sóng ghi và phổ sóng 
Hình 3.5b Phổ chuyển hoá 
Khi các thành phần chuyển động của tàu là tuyến tính (phụ thuộc trực tiếp 
vào độ cao sóng) thì có khả năng xác định các phản hồi chung của sóng bằng cách 
tổng hợp các phản hồi riêng rẽ. Thật may mắn khi các vấn đề phản hồi của tàu có 
thể nghiên cứu sử dụng các mô hình tuyến tính do kích thước tàu thường đủ lớn 
so với độ dài sóng. 
Nguyên lí tổng hợp tạo khả năng xác định các phản hồi của tàu lên phổ sóng 
thông qua phương pháp hàm phổ phản hồi, tương tự như nhiều bài toán động lực 
học khác. Chúng ta có thể nhắc lại từ cơ sở động lực học rằng các hàm phản hồi là 
cần thiết để chuyển hoá phổ lực (sóng) về phổ phản hồi (chuyển động) có thể được 
xác định bằng việc xem chuyển động tàu như tổ hợp các nhiễu động (sóng) tần số 
khác nhau. Chúng thường được xác định thông qua các thử nghiệm mô hình và 
thu được theo cách này, ngoại trừ đối với nước sâu. 
Khi độ sâu trở nên nhỏ hơn 50% độ mớn nước, phản hồi của tàu đối với mỗi 
điều kiện sóng cho trước phụ thuộc vào độ thoáng sống đáy tàu. Khi độ thoáng 
sống đáy tàu trở nên nhỏ, dòng chảy bao quanh tàu sẽ bị nhiễu hơn so với điều 
kiện nước sâu. Thông thường dẫn đến giá trị hàm phản hồi thấp đối với cả chuyển 
động ngang và chuyển động thẳng đứng; thuyền chuyển ...  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 
213 
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 
214 
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 
215 
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 
216 
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 

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_ky_thuat_bien_tap_2_nhung_van_de_cang_va_bo_bien.pdf