Dòng chảy mật độ hoặc dòng chảy không đồng nhất là sự chuyển động chất lỏng trong một trường trọng lực được bắt nguồn hoặc bị ảnh hưởng bởi những biến đổi mật độ chất lỏng do những biến đổi nhiệt độ, độ muối, trầm tích.
Trong mục này sự chú ý tập trung vào dòng chảy do độ muối trong cửa sông.
Hình 8.44. Biến đổi mật độ và phân bố vận tốc trong cửa sông phân tầng và xáo trộn mạnh
Những cửa sông có thể phân loại theo phân bố ngang và thẳng đứng của mật độ chất lỏng, như sau:
• cửa sông phân tầng mạnh (xem hình 8.44) với một lớp thấp hơn kiểu nêm mặn bắt nguồn từ biển (với vận tốc thủy triều yếu và do đó xáo trộn thẳng đứng yếu) và một lớp nước ngọt ở trên có xuất xứ từ lưu lượng sông; ví dụ cửa sông Mississippi ở Hoa Kỳ và cửa sông Rhone ở Pháp,
• cửa sông xáo trộn từng phần bởi xáo trộn phát sinh do thủy triều (rối) giữa nước mặn xâm nhập và nước ngọt của sông; ví dụ là cửa Thủy đạo Rotterdam ở Hà Lan và
cửa sông Potomac ở Hoa kỳ,
• cửa sông xáo trộn mạnh với sự xáo trộn hoàn toàn của nước mặn với nước ngọt làm cho mật độ chất lỏng không đổi theo độ sâu và mật độ biến đổi theo hướng dọc từ nước biển (1025 kg/m3) tới nước ngọt (1000 kg/m3); ví dụ là cửa sông Tây Scheldt ở Hà Lan và cửa sông Mersey ở nước Anh.
Phân bố thể hiện một gradient độ muối (đường phân cách) rõ rệt được gọi là nêm mặn. Tương tự, nêm mật độ thể hiện một gradient mật độ rõ nét. Nêm nhiệt thể hiện một gradient nhiệt độ sắc nét.
Những tham số phân tầng để xác định trạng thái phân tầng: Số tỷ lệ thể tích: f r V T Q . (8.8.1) Số cửa sông: 2 0 2 0 F T Q F V E r f (8.8.2)
trong đó: = thể tích của nước sông đi vào cửa sông trong một chu trình thủy triều chia cho thể tích thủy triều lên
Qr = lưu lượng sông
T = khoảng thời gian của chu trình thủy triều (chu kỳ triều lên cộng triều xuống) Vf = thể tích của nước biển đi vào miệng cửa sông khi thủy triều lên = Qtldt.
hg g u
F0 max = số Froude tại miệng cửa sông
max
u = vận tốc dòng chảy lớn nhất trung bình mặt cắt trong thời gian triều lên tại miệng cửa sông (= Qmax /A)
h= độ sâu nước trung bình mặt cắt ngang ở dưới mực nước biển trung bình tại miệng cửa sông (= A/bs)
bs = bề rộng mặt nước tại miệng cửa sông. Bảng phân loại sau có thể sử dụng:
Tham số phân tầng E
phân tầng mạnh > 1 E < 0,005
xáo trộn từng phần 0,1 < < 1 0,005 < E < 0,2 xáo trộn mạnh < 0,1 E > 0,2
Mật độ chất lỏng là một hàm của độ muối và nhiệt độ.
Độ muối (S) là toàn bộ lượng muối hoà tan tính bằng gam trên một kilogram nước biển, o/00 (tỷ lệ trọng lượng).
Độ Chlor (Cl) là toàn bộ lượng Cl tính bằng gam trên một kilogram nước biển,
o/00 (tỷ lệ trọng lượng).
Độ muối và độ chlor có thể liên hệ theo:
S = 0,03 + 1,805 Cl. (8.8.3) Mật độ chất lỏng có thể xác định bằng: = 1000 +1,455 Cl – 0,0065 (Te – 4 + 0,4 Cl)2 (8.8.4) trong đó: S = độ muối (o/00) Cl = độ chlor (o/00) Te = nhiệt độ (oC) = mật độ chất lỏng (kg/m3).
Cho S = 35 o/oo và Te = 20 oC ta có Cl = 19,4 o/oo và = 1024,6 kg/m3. Một kilogram nước biển có mật độ này chứa 0,035 x 1024,6 = 35,9 gam muối hoà tan. Một mét khối nước biển chứa 1024,6 x 35,9 = 36743 gram muối hoà tan (= 36,7 kg).
Thông thường, các giá trị S và Cl được đo nhờ sử dụng những dụng cụ dựa vào phương pháp độ dẫn điện. Vài ví dụ của giá trị độ muối trong biển và đại dương: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Biển Địa Trung Hải: S = 38 o /oo Biển Đỏ: S = 40 o /oo Biển Đen: S = 22 o /oo Biển Bắc: S = 31 o /oo Đại tây dương và Thái bình dương: S = 34 o /oo.
Mật độ chất lỏng của nước ven bờ thường hơi nhỏ hơn do ảnh hưởng của lưu lượng các sông đổ vào biển. Ví dụ, ảnh hưởng của sông Amazon có thể thấy tại 1000 km kể từ cửa sông.