Các hiện t~ợng dâng − rút ở đới ven bờ



ở những vùng ven bờ, d‡ới tác động của gió v sự xuất hiện dòng chảy trôi, không thể không tạo nên những điều kiện dâng mực n‡ớc hoặc rút mực n‡ớc v kèm theo l các

độ nghiêng mực n‡ớc, do đó, sinh ra các dòng chảy građien. Nh‡ vậy, ở lân cận bờ sẽ hình thnh dòng chảy l tổng của các dòng chảy trôi v dòng chảy građien t‡ơng tác với nhaụ Nếu ký hiệu α l góc (tính theo chiều d‡ơng) giữa đ‡ờng pháp tuyến với bờ (h‡ớng v  h‡ớng gió thổi, thì trong tr‡ờng hợp gió có α <180$ sẽ quan sát thấy n‡ớc dâng (thông l‡ợng ton phần của dòng chảy trôi có phần vuông góc với bờ), còn trong tr‡ờng hợp gió có α >180$ sẽ quan sát thấy n‡ớc rút. Trong tr‡ờng hợp thứ nhất sẽ quan sát thấy độ nghiêng h‡ớng

o phía đất liền) v

thnh

ra phía khơi, tr‡ờng hợp thứ hai − h‡ớng vo phía đất liền.

h thnh phần thông l‡ợng dòng chảy trôi vuông góc với bờ:

Theo biểu thức (1.46) dễ dng xác địn α π π α π 2cos 2 2 sin 0 0D U D U Sn á= ạ ã ă â Đ − = . (1.55)

Sự hiện diện của thnh phần ny tạo nên n‡ớc dâng ở bờ. Xuất hiện građien áp suất liên quan với độ nghiêng mực n‡ớc β. Do đó, phải xuất hiện thnh phần thông l‡ợng dòn

trôi v thông l‡ợng dòng građien trở nên bằng nhau, tức

g chảy građien vuông góc với bờ.

Sự cân bằng sẽ xuất hiện khi các thnh phần pháp tuyến của thông l‡ợng dòng

ϕ πω β α π 2 sin sin sin 2 0D Dg U = . Từ đây suy ra ϕ ω β α sin 2 sin sin 2 0 g U = . (1.56) Nhờ các biểu thức (1.53), có thể chỉ ra rằng vế phải ph‡ơng trình (1.56) biểu diễn tốc độ dòng chảy sâu ở khoảng cách lớn hơn “độ sâu ma sát d‡ới” kể từ đáỵ Tốc độ dòng chảy ny duy trì thực tế không đổi trong ton bề dy n‡ớc bên trên lớp sát đáy với độ dy D. Ta ký hiệu tốc độ ny bằng VG, khi đó α sin 2 0 U VG = . (1.57) Đây gọi l phoơng trình Ekman xác định tốc độ dòng chảy građien trong ton bề dy n‡ớc, ngoại trừ lớp sát đáy có độ dy D, thông qua tốc độ của dòng chảy trôi thuần túỵ Dễ thấy rằng, tốc độ ton phần của dòng chảy mặt ở gần đ‡ờng bờ sẽ đ‡ợc thể hiện bằng tổng hai vectơ v

. Tổng hình học ny dễ xác định theo biểu đồ (hình 1.9). Vectơ 0 U 0 U G V −

τ h‡ớng gió so với pháp tuyến đ‡ờng bờ . Từ điểm , d‡ới một góc 45o với vectơ

n

O τ ta kẻ một đ‡ờng thẳng, trên

đó lấy đoạn OA b g U0 để biểu diễn vectơ dòng chảy trôị Từ đầu mút vectơ OA ‡ờng thẳng song song với vectơ

ằn

ta kẻ đ

τ

O v trên đó lấy đoạn AC=U0 2 h tròn dựng trên đoạn đ‡ờng kính ny tiếp tuyến với đ‡ờng thẳng

. Hìn

τ

O

điểm A vẽ một dây cung tạo một góc

. Từ

2 / π

α − với đ‡ờng kính hình tròn. Dây cung vừa vẽ sẽ l tốc độ dòng chảy građien trên cơ sở ph‡ơng trình Ekman. Vectơ sẽ biểu diễn dòng chảy mặt tổng cộng. Nh‡ vậy, biểu đồ hon ton giải quyết câu hỏi liên quan tới sự hình thnh dòng chảy mặt ở đới bờ trong điều kiện

G

V OB

D H > .

Ta xét tính chất của các dòng chảy ở đới bờ trong điều kiện bờ sâu v H >2D. Trong tr‡ờng hợp ny ta cần phân biệt ba lớp n‡ớc sau đây:

a) Lớp d‡ới cùng, sát đáy có dòng chảy građien. Trong lớp ny, tại các khoảng cách tăng dần kể từ đáy dòng chảy quay từ ph‡ơng pháp tuyến tới h‡ớng độ nghiêng mực n‡ớc v đạt tốc độ lớn nhất.

b) Tại khoảng cách D từ đáy bắt đầu một vùng dòng chảy građien tầng sâu không đổi về tốc độ v h‡ớng (vuông góc với h‡ớng độ nghiêng mực n‡ớc), không chịu ảnh h‡ởng của ma sát đáy lẫn của gió. Tốc độ v h‡ớng của dòng chảy ny xác định bằng vectơ VG.

Hình 1.9. Biểu đồ để xác định dòng chảy mặt trong hiện t~ợng n~ớc dâng − n~ớc rút

c) Lớp mặt đến độ sâu D. ở đây thnh phần dòng chảy trôi kết hợp với dòng chảy građien phát triển hon ton, không đổị Dòng chảy kết quả l tổng của hai vectơ.

Nếu H=D thì không có lớp giữạ Trong tr‡ờng hợp

D H<2

H>

lớp trên cùng v lớp d‡ới cùng xâm nhập lẫn nhaụ Khi gió thực tế không gây nên n‡ớc dâng v n‡ớc rút nếu h‡ớng gió trùng với h‡ớng đ‡ờng bờ. Trong tr‡ờng hợp ny dòng chảy trở thnh dòng chảy dọc bờ.

D

25 , 0

Hình 1.10. Sơ đồ phân bố thẳng đứng các vectơ dòng chảy ở bờ sâu d~ới tác động của gió thổi dọc bờ bên phải

Tr‡ờng hợp hiện diện ba lớp đ‡ợc minh họa bằng hình 1.10. Trên đó trực quan thấy rằng, đ‡ờng cong đầu tốc dòng chảy trôi gắn nối với đ‡ờng cong đầu tốc dòng chảy građien. Các vectơ dòng chảy ở lớp sát đáy hon ton lặp lại hình vẽ đ‡ờng đầu tốc trên hình 1.8. Tất cả các vectơ dòng chảy tầng sâu nh‡ nhau về giá trị v h‡ớng. Các vectơ dòng chảy trong lớp mặt l kết quả cộng hình học dòng chảy sâu với

vectơ dòng chảy trôi thuần túỵ