Công thức thực dụng tính vận chuyển cát cho sóng không vỡ và dòng chảy

Practical sand transport formula for non-breaking waves and currents by Dominic A. van der A. • Jan S. Ribberink • Jebbe J. van der Werf, Tom O’Donoghue • René H. Buijsrogge • Wouter M. Kranenburg Nhiều công thức thực dụng hiện có để vận chuyển cát ở môi trường ven biển đều bị hạn chế trong khoảng gía trị thủy động lực và trầm tích nhất định. Bài báo này trình bày một công thức thực dụng mới để tính vận chuyển bùn cát tịnh do sóng không vỡ và dòng chảy. Công thức này được thiết lập riêng cho vận chuyển bùn cát ngang bờ trong điều kiện sóng chi phối, và được dựa trên khái niệm nửa chu kì sóng, bán bất ổn định, với ứng suất tiếp ở đáy là lực đẩy chủ yếu. Những hiệu ứng trễ pha không ổn định giữa lưu tốc và nồng độ, vốn cực kì quan trọng với đáy gợn cát và các điều kiện dòng chảy rửa trôi cát mịnh đều được tính bằng cách tham số hóa. Những hiệu ứng gần đây được phát hiện đối với lượng vận chuyển tịnh gắn với độ thiên lệch gia tốc và sóng bề mặt lan truyền cũng được tính đến. Để xét yếu tố thứ hai, công thức đã bao gồm ảnh hưởng của dòng lớp biên và các hiệu ứng chuyển tải hướng ngang vốn xảy ra ở sóng thực, chứ không phải ở dòng chảy dao động trong phòng thí nghiệm. Công thức được phát triển dựa trên cơ sở dữ liệu gồm 226 trị số đo lượng vận chuyển tịnh từ những ống dao động lớn đến máng sóng lớn, bao trùm một phổ rộng những điều kiện dòng chảy thực tế cùng cát hạt đều cũng như cấp phối với đường kính trung vị từ 0.13 mm đến 0.54 mm. Đã nhận được sự phù hợp chung giữa các lưu lượng vận chuyển tịnh thực đo và dự đoán khá tốt, với 78% kết quả dự tính nằm trong khoảng từ nửa đến 2 lần giá trị đo. Với một số điều kiện khác biệt rõ, động thái của vận chuyển tịnh theo dòng chảy mạnh dần đều phù hợp với quan trắc; cho thấy rằng những quá trình vận chuyển ở cả đáy gợn sóng lẫn chế độ chảy rửa trôi đều được công thức nắm bắt tốt. Tuy vậy, với một số điều kiện dòng chảy thì sự phù hợp định tính tốt chỉ có thể nhận được bằng cách đưa vào riêng những tham số hiệu chỉnh. Công thức mới đã được kiểm định với số liệu lưu lượng vận chuyển độc lập cho các điều kiện dòng dao động và dòng ổn định.