mô hình tính toán sự biến hóa độ mặn dọc đường đi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (159.1 KB, 7 trang )
MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỰ BIẾN HÓA ĐỘ MẶN DỌC
ĐƯỜNG
ĐI
Nƣớc mặn sau khi vào cửa sông không ngừng bị nƣớc sông từ thƣợng nguồn đƣa về
pha loãng. Càng về
thƣợng lƣu
độ mặn càng giảm dần.
Nếu gọi : S – Độ mặn tại một vị trí bất kỳ nào đó trong khu triều thì:
dS
= KS
[1]
dx
Vế trái công thức [1] mang dấu âm (-) vì độ mặn dọc
đƣờng
đi luôn giảm dần về
thƣợng
lƣu nên gradient độ mặn phải mang dấu (-)
Hoặc :
Tích phân hai vế ta
có :
dS
=
−KS dx
LnS = -KX +
C Ln(SC
1
) =
-KX
C
1
S = e
-kx
[2]
Ở
đây : C
1
– Hằng số tích phân chúng ta có thể dùng điều kiện biên để xác định.
Khi X = 0 (tại cửa sông) thì S = S
0
Thay vào [2] ta có :
C
1
S
0
= 1
C
1
=
1/S
0
Do đó : S/S
0
= e
-KX
Hoặc :
S
x
= S
0
e
-KX
[3]
Ở
đây : K – là hệ số khuyếch tán của độ mặn.
Vi ệ c x
á c định hệ số kh u
y ếc h tán c ó t h
ể t i
ế n h à nh t
h e o 2 c á
c h:
A – Từ tài liệu thực đo để tìm ra K
Từ công thức [ 3 ] ta có :
lgS = lgS
0
–
KXlge
K
=
lg S
o
−
lg
S
K =
1
lg
S
o
[4]
X lg e
0.434X
S
B – Xuất phát từ lý luận chảy rối để xác định K
Giải thiết I : Cho rằng
cƣờng
độ rối động của
nƣớc
mặn và
nƣớc
ngọt là
nhƣ
nhau. Nghĩa
là
sự tồn tại của độ mặn không ảnh
hƣởng
lớn đến
cƣờng
độ chảy rối.
Giả thiết II : Tác dụng rối động theo
phƣơng
thẳng đứng bằng
phƣơng
nằm ngang tức K
Y
=
1
K
X
.
K =
T = γ(H - y) I
T
γ
dv
g dy
[5]
Ở
đây : T – Lực cắt tới
hạn
I – Độ dốc mặt
nƣớc
γ – Tỷ trọng riêng của nƣớc
K
=
g
(
H
−
y
)
I
dv
[6
dy
Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường và Công nghệ sinh học năm
2
Giả thiết III : Thời gian chuyển triều là vô cùng ngắn ngũi, tác dụng rối động cũng nh
ƣ
khuyếch tán phát sinh mạnh mẽ nhất khi tồn tại dòng chảy một chiều, đồng thời sự biến hóa tốc độ
theo
phƣơng
thẳng đứng trên cơ bản phục tùng qui luật.
dv
=
U
*
dy
χy
Thay vào [ 6 ] vào [ 5 ] ta có :
K
=
g
(
H
−
y
)
χ
Iy
U
*
Hệ số khuyếch tán trung bình trên
đƣờng
thủy trực là:
[7]
K
=
gI χ
⋅
1
H
y(H −
y)dy
[8]
CP
U H
∫
0
K
=
gI χ
⋅
1
∫
Hydy
−
∫
y
2
dy
CP
U H
0 0
Vì U
*
=
K
=
gI χ
⋅
H
*
6
gHI (U
*
- tốc độ động lực)
[9]
Nếu lấy hệ số Karmand χ = 0.40, g = 9.81 ta sẽ có:
K
=
gI χ
.
H
=
U
*
6
gI χ H
2
.
gHI
6
Ở
đây: I: độ dốc mặt
nƣớc
K
=
3.14 × 0.4 0
H
HI
6
K = 0, 209H HI
[10]
H: độ sâu trung bình của mặt cắt tính toán
Sau khi xác định
đƣợc
hệ số khuyếch tán chúng ta rất dễ dàng tìm
đƣợc
độ mặn tại bất kỳ
đoạn sông nghiên cứu nào tính từ cửa biển đi
ngƣợc
về
thƣợng
lƣu.
Ý nghĩa của việc nghiên cứu độ mặn dọc
đƣờng
đi
Từ công thức trên có thể giúp chúng ta:
- Xác định phạm vi sử dụng
nƣớc
hợp lý phục vụ cho các đối
tƣợng
:
+
Nƣớc
sinh hoạt
+
Tƣới
cho nông nghiệp
+ Nuôi trồng thủy sản
- Vấn đề bồi lấp cửa sông
*
H
*
U
C
2
2
(%)
35
30
25
S
x
20
=
S
0
e
−
kx
15
10
1990 (Sau khi
5
có hồ Dầu
1983
(Trước
khi có
hồ
0
VŨNG TÀU
ĐỖ HÒA NHÀ BÈ
THỦ THIÊM LÁI THỦ DẦU
Hình 1. Diễn biến độ mặn lớn nhất dọc
đƣờng
đi
trƣớc
và sau khi có hồ Dầu Tiếng – Trị An
S ‰
X
X
X X
18‰
Hình 2. Sử dụng độ mặn vào các mục đích khác nhau
Bây giờ chúng ta lần
lƣợt
xem tại sao bùn cát gặp phải
nƣớc
mặn lại là nguồn gốc của việc
bồi lấp các cửa sông?
Nhƣ
chúng ta đã biết: bùn cát cũng giống
nhƣ
hạt keo, mà xung quanh hạt
keo trong tầng hấp phụ
đƣợc
bao quanh bởi hai lớp điện tử âm và
dƣơng
mà trong
nƣớc
mặn thành
phần NaCl chiếm chủ yếu mà NaCl lại có những ion trái dấu với những ion của hạt keo (Na
+
, Cl
-
).
Do đó khi
nƣớc
mặn gặp phải bùn cát thì làm cho bùn cát phát sinh dính cục có nghĩa là làm tăng
thêm độ lớn của chất lắng chìm, từ đó dẫn đến tốc độ lắng chìm tăng nhanh. Qua kết quả nghiên
cứu nhiều thí nghiệm khi S ≥1
o
/
oo
thì lực hút tĩnh điện giữa những hạt keo và
nƣớc
biển hoàn toàn
phát huy tác dụng; mà hàm
lƣợng
muối trong
nƣớc
bể
thƣờng
vào khoảng ≤ 35
o
/
oo
cho nên đại bộ
phận
nƣớc
mặn ở cửa sông hoàn toàn có thể làm cho bùn cát phát sinh dính cục và đông tụ.
Kết quả dính cục sẽ làm cho
đƣờng
kính hạt cát (d) tăng lên và tốc độ lắng chìm cũng từ đó
gia tăng vì:
3
5
7
1
W = 4.58 d
[11 ]
Ở
đây:
W: là tốc độ lắng chìm (m/s)
d: là
đƣờng
kính của hạt cát (mm)
Qua nhiều thí nghiệm cho ta thấy: quá trình dính cục và đông tụ đều tỉ lệ thuận với số lƣợng
bùn cát trong một đơn vị thể tích cũng tức là lƣợng ngậm cát. Vì vậy những dòng sông nào mà
nhiều bùn cát đặc biệt là bùn cát mịn thì việc tồn tại những bãi bồi, ghềnh cạn nói riêng và bồi lắng
ở cửa sông nói chung là điều không thể nào tránh khỏi…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Hoàng
Hƣng
(1975) Nêm mặn với vấn đề bồi lấp cửa sông. Tạp chí KHKT của UBKHKT 4: 106.
Hoàng Hƣng (1976) Công thức tính toán sự biến hóa độ mặn dọc đƣờng đi. Tạp chí KHKT của
Viện Khoa học Việt nam 1:115.
