Hiệu ứng của vận tốc dòng chảy
Cường độ rối có vẻ biến đổi đáng kể trong thời gian một chu kỳ thủy triều khi dòng chảy trở nên mạnh lên và yếu đi. Bởi vậy, trong việc tìm kiếm sự hiểu biết hiện tượng phát tán, nhiều nghiên cứu đã hướng vào mô hình hóa thủy triều và đo đạc phát tán do thuỷ triều, đặc biệt với mục tiêu thiết lập mối quan hệ giữa hệ số phát tán dọc và vận tốc dòng chảy. Trong dòng chảy có giới hạn, hai công thức được phát triển để mô tả trạng thái ổn định và trạng thái phát tán trung bình thủy triều (Bowden, 1965). Để minh họa ứng dụng của công thức này trong môi trường biển, Bowden cho thấy có thể dẫn xuất những hệ số phát tán cho những phân bố vận tốc tiêu biểu và các giả thiết nhất định về xáo trộn thẳng đứng ra sao. Lần theo sự tái hiện các quá trình vật lý đó, một vài ví dụ được thảo luận đến.
Khi một chất hoàn toàn xáo trộn theo độ sâu thì những đường đẳng nồng độ là thẳng đứng. Sự trượt phát sinh bởi những biến đổi thẳng đứng trong thành phần dọc của vận tốc làm cho các đường đẳng trị này nghiêng (xem Hình 5.2) và xáo trộn thẳng đứng chống lại xu hướng này bằng việc hoàn trả lại phân bố thẳng đứng có nồng độđồng nhất. Trong trường hợp trạng thái ổn định, xáo trộn thẳng đứng chỉ vừa đủ để bù đắp tác động làm lệch của trượt vận tốc. Điều này dẫn đến biểu thức tổng quát đã cho trong mục 5.4.3:
z L s xe K A h u K 2 2 . (8.43)
Từ công thức này có thể thấy rằng Kxe là một hàm của cường độ vận tốc dòng triều xác định bởi dòng chảy mặt us. Bằng việc giả thiết rằng xáo trộn thực hiện như một sự kế tiếp của những trạng thái ổn định, có thể đánh giá thay đổi phát tán trong một chu kỳ thủy triều. Tuy nhiên, thậm chí nếu dạng phân bố thẳng đứng của dòng chảy như được mô tả bởi AL là hằng số, Kz vẫn biến đổi theo vận tốc dòng chảy. Trong phân tích của mình Bowden giả thiết rằng đối với mỗi dạng đặc trưng chấp nhận cho phân bố vận tốc, Kz hoặc không đổi hoặc có cùng giá trị như hệ số nhớt rối, đây là một giả thiết hợp lý trong dòng chảy đồng nhất. Không giống những ví dụ trích dẫn trong mục 5.4.4, cần nhận ra rằng AL bao gồm cả hàm đối với vận tốc lẫn biến đổi thẳng đứng của Kz trong những trường hợp khác với hằng số. Như vậy, khi giả thiết Kz biến đổi theo độ sâu, Kz trong phương trình trên thật sự là Kz0, hệ số khuyếch tán thẳng đứng cực đại theo độ sâu. Bây giờ xét lần lượt ba phân bố khác nhau: