Bài giảng hải dương học chương 3 đh thủy lợi

Quá trình hình thành sóng gió Giai đoạn ổn định Giai đoạn phát sinh Giai đoạn triệt tiêu Giai đoạn phát triển... Sự phát triển của sóng phụ thuộc vào:1.. Thời gian duy trì gió bão Storm

Movement of water particles is circular and the orbit gets

smaller with depth until there is no motion at L/2.

Movement of water parcels is elliptical and the orbit gets

flatter until it is just a back and forth movement at

the bottom.

a g

5 Quá trình hình thành sóng gió

Giai đoạn ổn định Giai đoạn phát sinh

Giai đoạn triệt tiêu Giai đoạn phát triển

Sự phát triển của sóng phụ thuộc vào:

1 Tốc độ gió (Wind speed - vw)

2 Đà gió (Wind Fetch - F)

3 Độ sâu nước (Water depth - h)

4 Thời gian duy trì gió (bão) (Storm duration - t)

 vwcàng lớn sóng phát triển càng nhanh

 F càng lớn thì chiều cao sóng càng lớn

 h lớn  ảnh hưởng ma sát đáy nhỏ  sóng nhanh

chóng đạt tới trạng thái ổn định

 Thời hian duy trì dài sóng đạt tới trạng thái phát

triển hoàn toàn

Chiều cao sóng là hàm của vận tốc gió, độ

sâu nước và đà gió

Chu kỳ sóng là hàm của vận tốc gió, độ sâu

nước và đà gió

Chiều cao sóng sóng là hàm của vận tốc

gió, thời gian gió thổi và đà gió

Quá trình biến dạng sóng ven bờ

a- HiÖu øng n-íc n«ng b- HiÖn t-îng khóc x¹ sãng c- HiÖn t-îng nhiÔu x¹ sãng.

d- HiÖn t-îng ph¶n x¹ sãng e- Sãng vì.

f- Sãng leo, Sãng tràn g- N-íc d©ng

a Hiệu ứng nước nông

Khi đi vào nước nông giả sử năng lượng sóng

không bị tiêu hao do ma sát

Năng lượng đơn vị không thay đổi

 Khi càng nông thì mực nước sẽ tăng lên tức thời

Wave Shoaling

 = o

S K H C

C H

2 / 1 0

/ 1

Wave Energy Flux Conservation

S R g

Tường đứng có cao trình cao hơn mực nước Kr = 0.7 Kr = 0.7 11

Kết cấu đê chắn sóng có mái bê tông đúc sẵn 0.3 0.3 0.5 0.5

e Sóng vỡ

Khi tốc độ chất điểm nước u > c sẽ có hiện tượng đổ

 các chất điểm nước vượt ra ngoài mặt cắt sóng

Hiện tượng sóng vỡ

 Hss = chiều cao sóng tới

 L00 = độ dài sóng ở vùng nước sâu (=1.56 T22)

 T = chu kỳ sóng

  = góc dốc của mặt bãi trước

 Hbb,h = chiều cao và độ sâu sóng vỡ

 L = chiều dài sóng

  tan 

H L

s

0

2 0.142 tanh

Công thức tính chiều cao sóng vỡ

Wave Breaking Criteria

0.142

7

o o

Độ sâu sóng vỡ

Sóng tuyến tính

 = 0.78

Đối với sóng ngẫu

nhiên, và chiều cao

sóng là H s ,

thì chỉ số  nên lấy

= 0.5 - 0.6

Breaker Depth Index

H b /d bis a function of wave steepness and slope

Ví dụ : Công trình kè bảo vệ bờ tại tỉnh N

Điều kiện thường: H0= 1.5m, Tp= 6 s, MNBTB = 0.5m

Điều kiện bão: H0= 5.0 m, Tp = 10 s, MNTK=3.5m

Góc sóng tới 30 0

a) Với các con sóng trên thì ở độ sâu nào được xem là nước sâu

b) Vị trí sóng vỡ cách chân đê bao xa, xác định hb, Hb

c) Xác định chiều cao sóng trước (chân) đê

f Sóng leo là mực nước lớn nhất trên mái công trình Ru

Tính toán sóng leo trên mái dốc.

Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của N.N Đrunkôvski

 - là góc nghiêng của mái dốc.

Công thức này đ-ợc dùng trong điều kiện của mái dốc có hệ số

Cả hai công thức này đều cho kết quả tính lớn hơn so

với độ cao bình quân quan trắc đ-ợc từ 10 đến 20%

Tính toán sóng leo trên mái dốc (tt)

(3)



tg h n

h l  0.565

Năm 1975 Krasnozon G.F đã đi đến kết luận sử dụng công thức:

hlp = k kn.kp kc .kw.k.hlo.hp (9)

Tính toán sóng leo trên mái dốc (tt)

k  - hệ số nhám cấu trúc.

kn- hệ số thấm mái dốc.

hlo- đô cao sóng leo t-ơng đối trên mái dốc chữ nhật phẳng

không thấm, đ-ợc xác định bằng các blểu đồ phụ thuộc vào

mái dốc và độ dốc sóng vùng n-ớc sâu hay ở độ sâu H = 2h.

br= Chỉ số súng vỡ hoặc giỏ trị lớn nhất của H/h = 0.78

Hb=Chiều cao súng tại đường súng vỡ (súng đều)

Đo đạc & sử dụng TL sóng toàn cầu (Global wave statistics – GWS)

a) Toàn bộ đại dương được chia thành 102 mảnh

b) Các tàu chuyên dùng và các tàu buôn được giao đo đạc sóng và gió

c) Hiện nay còn sử dụng vệ tinh để đo sóng

d) Việt nam nằm ở vùng 40

Phân bố sóng trong thời đoạn dài

H s

Phân bố dài hạn (tiếp)

Từ cột cuối cùng có thể đi đến kết luận rằng:

Tính toán tần suất bão từ tần suất sóng

Giả sử có một “cơn bão” duy trì trong vòng 12 hrs.

===> 730 cơn bão/năm

Tsuất có 1 cơn bão xhiện 1 lần/1 năm = 100/730 = 0.13 % => 6.7 m

Tsuất có 1 cơn bão xhiện 1 lần/10 năm = 0.013 % => 9.4 m

Tsuất có 1 cơn bão xhiện 1 lần/100 năm = 0.0013 % => 11.9 m

Sóng trong nghiên cứu thí nghiệm mô hình

Máng sóng

Bể sóng