Quá trình Phát tán vật chất trong các cửa sông và vùng nước ven bờ ( ĐH khoa học tự nhiên ) - Chương mở đầu ppt

trờng đại học khoa học tự nhiên




ROY LEWIS








quá trình Phát tán vật chất
trong các cửa sông
và vùng nớc ven bờ






Biên dịch: Nguyễn Thọ Sáo

2



hµ néi 2004





3









5



Lời ngời dịch
Khu vực cửa sông ven bờ là nơi tập trung dân c đông đảo và các hoạt động kinh
tế sôi động, có thể kể đến vô số những thành phố lớn, những cảng lớn, những trung tâm
văn hoá và thơng mại lớn nh New York, Amsterdam, Singapore, Saint Peterburg,

Marseile đều nằm trên vùng cửa sông ven bờ. Cửa sông và vùng ven bờ là những khu
vực có chế độ thuỷ thạch động lực, nhiệt muối, hoá sinh rất phức tạp vì những khu vực
này chịu tác động của cả sông và biển. Do vậy việc nắm bắt các yếu tố thiên nhiên và môi
trờng nơi đây là việc làm không thể thiếu, thu hút sự đầu t của các nhà quản lý, hoạch
định chính sách và sự quan tâm của các nhà khoa học. Để nghiên cứu vùng cửa sông và
ven bờ trớc hết cần có những hiểu biết nhất định về Hải dơng học và Thuỷ văn học.
Ngoài ra cần vận dụng khá nhiều kiến thức về Toán học, Cơ học chất lỏng và Thuỷ lực
học và Thuỷ động lực học để bổ sung. Mặc dù tại các nớc tiên tiến, việc nghiên cứu vùng
này rất đợc chú trọng nhng do những đặc thù phức tạp của nó, các kết luận khoa học
thờng đợc phát biểu một cách dè dặt. Do những nhu cầu phát triển kinh tế và quốc
phòng của nớc ta, việc nghiên cứu cửa sông ven bờ càng dần đợc chú trọng.
Quyển sách Quá trình phát tán vật chất trong các cửa sông và vùng nớc ven bờ
của Roy Lewis là một quyển sách trình bày những kiến thức cơ bản về thuỷ động lực và
lan truyền chất, có những khảo sát chuyên sâu về một số khía cạnh nào đó, có những
minh hoạ bằng thực nghiệm trong phòng cùng những số liệu đo đạc ngoài hiện trờng.
Đặc biệt cuốn sách phân tích khá sâu sắc các quan điểm khoa học khác nhau về quá trình
khếch tán vật chất, cùng những gợi ý nghiên cứu triển khai trong tơng lai cho ngời đọc
Các học sinh năm cuối chuyên ngành hải dơng, thuỷ văn, môi trờng hoặc các lĩnh vực
liên quan có thể coi đây là một tài liệu học tập tốt. Cuốn sách cũng bổ ích đối với các
nghiên cứu sinh. Trong quá trình dịch, ngời dịch cố gắng bám sát nội dung một cách
triệt để. Tuy vậy, do cách hành văn có dụng ý của tác giả, một số thuật ngữ chuyên môn
cha thông dụng và kiến thức còn hạn chế nên việc dịch không phải dễ dàng và chắc chắn
không tránh khỏi sai sót, những chỗ cha có thuật ngữ tiếng Việt chính xác ngời đọc có
thể vận dụng theo ngôn từ mà một số ngành liên quan đã sử dụng, hoặc suy luận theo
ngữ cảnh.
Ngời dịch cám ơn Khoa KT- TV- HDH, Trờng Đại học KHTN đã tạo điều kiện
thực hiện công việc, cám ơn PGS TS Đinh Văn Ưu đã hiệu đính, cám ơn các đồng nghiệp
đã có những góp ý kể cả phê phán và xây dựng.

Ngời dịch
Nguyễn Thọ Sáo

6



Mục lục
Lời ngời dịch 5

Mục lục 6

Lời nói đầu 12

Lời cảm ơn 15

Chú giải 16

chơng 1. Giới thiệu 20

1.1 Những trạng thái phát tán tiêu biểu 20

1.2 Tính tơng tự giữa khuyếch tán phân tử và khuyếch tán rối 21
1.2.1 Khuyếch tán rối 21

1.2.2 Độ nhớt rối 23

1.2.3 Những điều kiện để chuyển từ dòng chảy tầng đến dòng chảy rối 25

1.2.4 Hiệu ứng của quá độ đối với phân bố vận tốc 28

1.3 Đánh giá hiệu ứng của phát tán lên sự pha loãng 30

Phát tán trợt 30

ứ ng dụng cho sự pha loãng trong sông 31

ứ ng dụng cho sự pha loãng trong môi trờng biển 35

1.4 Cấu trúc của quyển sách 36

chơng 2. Động lực học chất lỏng - Dòng chảy đồng nhất 38

2.1 Giới thiệu 38

2.2 Dòng chảy ổn định 39

2.2.1 Dòng đều 39
2.2.2 Phơng trình Bernoulli 40

2.2.3 Năng lợng đặc trng của dòng chảy 43

2.2.4 Nớc nhảy thủy lực 45

2.2.5 Dòng chảy biến đổi dần dần 48


7

2.2.6 Phơng trình của dòng chảy biến đổi dần dần 50

2.3 Các hiệu ứng lớp biên 53

2.3.1 Trạng thái của những lớp biên 53

2.3.2 áp suất động lực 54

2.3.3 Hệ số cản 56

2.3.4 Phân bố lôgarít của vận tốc 57

2.3.5 Gradient áp suất thuận và nghịch 59

2.3.6 Vết xoáy 62

2.3.7 Các hoàn lu thứ cấp 64

2.4 Dòng chảy biến đổi theo thời gian 65

2.4.1 Thay đổi độ sâu và dòng chảy theo thủy triều 65

2.4.2 Những phơng trình chuyển động tổng quát 66

2.4.3 Sóng tiến 66

2.4.4 Cân bằng năng lợng sóng 68

2.4.5 Biến dạng sóng 69

2.4.6 Dòng d 71

2.4.7 Năng lợng rối phát sinh từ đáy 74

2.4.8 Tiêu tán năng lợng thủy triều 74

2.4.9 ứng suất trợt biến đổi theo thời gian 77

2.5 Tóm tắt 80

Vận tốc tuyệt đối 80

Trợt vận tốc 80

Xáo trộn do rối 80

Chơng 3. Động lực học chất lỏng - Dòng chảy phân tầng 82

3.1 Giới thiệu 82

3.2 Các nguyên nhân ổn định 83

3.2.1 ổn định do sự đốt nóng mặt nớc 83

3.2.2 Sự phát triển tính ổn định trong dòng chảy hai lớp 85

3.2.3 Sự ổn định trong một dòng chảy liên tục phân tầng 86

3.2.4 Công thức đối với hoàn lu thẳng đứng ổn định 89

3.3 Những nguyên nhân bất ổn định 92

3.3.1 Sóng nội 92

3.3.2 Dòng chảy hai lớp 95

3.3.3 Nớc nhảy thuỷ lực nội 97

3.3.4 Rối sóng cuộn 99
3.3.5 Sóng Holmboe 100

3.4 Phát sinh và tiêu tán cục bộ năng lợng rối 100

3.4.1 Khái niệm về phát sinh và tiêu tán cục bộ 100

3.4.2 Mức độ phát sinh năng lợng rối 101


8



3.4.3 Thay đổi phân tầng do xáo trộn 102

3.4.4 Tiêu chuẩn duy trì của rối 103

3.5 Giới hạn đối với phát sinh năng lợng rối 105

3.5.1 Tắt dần do phân tầng 105

3.5.2 Lý thuyết trợt không đổi 107

3.5.3 Lý thuyết trợt biến đổi 110

3.6 Năng lợng rối phát sinh từ xa 112
3.6.1 Số Richardson tổng hợp 112

3.6.2 Điều kiện đối với sự bất ổn định mặt phân cách 113

3.6.3 Điều kiện đối với xáo trộn trong dòng chảy phân tầng 114

3.6.4 Những đóng góp tơng đối của đáy và mặt phân cách 116

3.7 Tóm tắt 118

Chơng 4. Khuyếch tán rối 120

4.1 Trạng thái chuyển động rối 120

4.2 Các thuộc tính trung bình của trờng rối 121

4.2.1 Phân tách rối và những điều kiện trung bình 121

4.2.2 Khái niệm quãng đờng xáo trộn 122

4.2.3 Phơng trình cân bằng khối lợng tổng quát 123

4.3 Các thuộc tính thống kê của trờng rối 125

4.3.1 Những cách tiếp cận Euler và Lagrange 125

4.3.2 Khuyếch tán từ một nguồn liên tục 126

4.3.3 Khuyếch tán đốm loang rời rạc 129

4.3.4 Lý thuyết cân bằng vạn năng 132

4.3.5 Sự tách ra của hạt trong rối đồng nhất 134

4.3.6 Phổ năng lợng 136

4.4 Tóm tắt 138

Chơng 5. Quá trình phát tán trợt 139

5.1 Khái niệm cơ bản 139

5.2 Phát tán trạng thái ổn định 144

5.2.1 Trợt thẳng đứng dọc theo dòng chảy trung bình 144

5.2.2 Trợt thẳng đứng vuông góc với dòng chảy trung bình 151

5.2.3 Trợt theo hớng vuông góc với dòng chảy trung bình 153

5.3 Dòng chảy trợt không ổn định 154

5.3.1 Phát tán trong dòng chảy nhiễu động 154

5.3.2 Xáo trộn thẳng đứng chậm 156

5.3.3 Xáo trộn thẳng đứng nhanh 157


9



5.3.4 Hiệu ứng của thay đổi vận tốc xáo trộn 158

5.4 Những ví dụ phân bố vận tốc tiêu biểu 159

5.4.1 ứng dụng của lý thuyết phát tán trợt 159

5.4.2 ứng dụng đối với phân bố vận tốc tuyến tính 159

5.4.3 Phân bố theo quy luật số mũ 161

5.4.4 ứng dụng đối với những phân bố trong môi trờng biển 162

5.5 Tóm tắt 164

Chơng 6. Mô hình hóa quá trình phát tán 166

6.1 Giới thiệu 166
6.2 Pha loãng và cuốn theo bằng tia 167

6.3 Phát tán đốm loang 169

6.3.1 Phơng pháp thể hiện Gauss 169

6.3.2 Nguồn có chiều rộng hữu hạn 171

6.4 Phát tán những vệt loang 172

6.4.1 Vệt loang Gauss 172

6.4.2 Cho phép đối với giới hạn biên 173

6.4.3 Nguồn có chiều rộng hữu hạn 176

6.5 Những mô hình ngẫu hành 176

6.6 Những mô hình cửa sông một chiều 180

6.6.1 Giới thiệu 180

6.6.2 Mô hình lăng trụ thủy triều 182

6.6.3 Mô hình so sánh độ mặn 186

6.6.4 Những mô hình trạng thái ổn định 188

6.6.5 Những mô hình biến đổi theo thời gian 193

6.7 Những mô hình cửa sông hai chiều -trung bình hớng ngang 194
6.7.1 Thiết lập mô hình 194

6.7.2 Các phơng trình cơ bản 195

6.7.3 Phơng pháp giải 196

6.8 Những mô hình cửa sông hai chiều - trung bình độ sâu 198

6.9 Những mô hình ba chiều 199

6.10 Tóm tắt 200

Chơng 7. Phơng pháp luận đối với đo đạc và quan trắc 202

7.1 Giới thiệu 202

7.2 Những chất chỉ thị đợc giới thiệu 203

7.2.1 Kỹ thuật thực nghiệm 203


10



7.2.2 Các ví dụ ứng dụng 208

7.3 Những chất chỉ thị tự nhiên 217

7.3.1 Kỹ thuật thực nghiệm 217

7.3.2 Ví dụ ứng dụng 220

7.4 Những quan trắc bổ trợ 221

7.4.1 Định vị vị trí 221

7.4.2 Quan trắc tại điểm cố định 223

7.4.3 Chuyển động Lagrange 226

7.4.4 Viễn thám 227

Chơng 8. Nghiên cứu những hệ thống xáo trộn mạnh 229

8.1 Giới thiệu 229

8.2 Kỹ thuật phân loại cửa sông 230

8.3 Phát tán quy mô thời gian ngắn 233

8.3.1 Điều kiện không đợc kiểm soát bởi sự trợt 233

8.3.2 Hiệu ứng của kích thớc xoáy 235

8.3.3 Phát tán tuyệt đối và tơng đối 246

8.4 Phát tán có quy mô thời gian trung bình 248

8.4.1 Những điều kiện đợc kiểm soát bởi sự trợt nội thủy triều 248

8.4.2 Những hệ số khuyếch tán hiệu quả 250

8.4.3 Đóng góp của trợt đối với quá trình phát tán dọc 257

8.4.4 Đóng góp của trợt đối với phát tán hớng ngang 261

8.5 Phát tán quy mô thời gian dài 264

8.5.1 Phát tán dọc 264

8.5.2 Phát tán hớng ngang 265
8.6 So sánh với những điều kiện môi trờng 267

8.6.1 Sự thích nghi với điều kiện xung quanh 267

8.6.2 Nguyên nhân biến thiên của K
xe
, K
ye
271

8.7 Tóm tắt 272

Chơng 9. Nghiên cứu những hệ thống phân tầng 274

9.1 Giới thiệu 274

9.2 Những fio và cửa sông nêm mặn 276

9.2.1 Các đặc tính của cửa sông nêm mặn 276

9.2.2 Chuyển động khi triều lên trong cửa sông nêm mặn 278

9.2.3 Chuyển động khi triều xuống trong cửa sông nêm mặn 282

9.2.4 Các đặc trng của fio 287

9.2.5 Dòng chảy vào và dòng chảy ra từ những fio 288


11



9.2.6 Nghiên cứu phát tán trong các fio và cửa sông phân tầng 290

9.3 Dòng chảy ra từ cửa sông 291

9.3.1 Đặc trng của những dòng chảy ra 291

9.3.2 Xáo trộn vệt loang chảy ra 293

9.3.3 Phát tán dài hạn trong nớc ven bờ 298

9.4 Các front 307

9.4.1 Giới thiệu 307

9.4.2 Các front xáo trộn thủy triều 308

9.4.3 Các front vệt loang 311

9.4.4 Các front trợt 312

9.5 Tóm tắt 316

Chơng 10. Nghiên cứu những hệ thống phân tầng một phần 317

10.1 Giới thiệu 317

10.2 Quá độ 318

10.2.1 Sự thích ứng của phát tán đối với những mức độ rối khác nhau 318

10.2.2 Hiện tợng quá độ và sự phát triển của rối 322

10.2.3 Chất chỉ thị nh một biện pháp lấy trung bình 324

10.3 Thực nghiệm nguồn muối 325

10.3.1 Nguồn muối 325

10.3.2 Hệ số phát tán 332

10.4 Các giá trị nhỏ nhất đối với phát tán hớng ngang 334

10.5 Nghiên cứu tơng lai đối với phát tán trong môi trờng biển 338

10.6 Tóm tắt toàn bộ 338

Tài liệu tham khảo 340

12



Lời nói đầu
Vào ngày đầu tiên trong nghiên cứu sau đại học của tôi, giáo viên hớng dẫn tôi,
giáo s Kenneth Bowden, nói: 'Tôi muốn bạn khảo sát khía cạnh cơ bản nào đó của xáo
trộn thẳng đứng có sử dụng một chất chỉ thị màu phát quang'. Dờng nh vào thời gian
đó, đây là một đòi hỏi rất thẳng thắn - đơn giản là đổ chất màu nào đó vào biển và sử
dụng một máy đo độ phát quang để xác định xem nó nhanh chóng xáo trộn theo độ sâu
đến đâu - thật dễ dàng!
Ba mơi năm sau, sự tiến bộ trong hiểu biết về xáo trộn thẳng đứng có vẻ chậm
trễ một cách khó tin. Chúng ta vẫn còn gặp khó khăn lớn trong việc định lợng mức độ
xáo trộn thẳng đứng trong biển, mặc dầu các nghiên cứu thực nghiệm đã khẳng định
rằng quá trình này có tầm quan trọng hàng đầu đối với việc pha loãng các chất đợc thải
vào môi trờng biển. Câu hỏi đặt ra là tại sao vấn đề này lại khó khăn đến nh vậy?
Các năm trớc đây đã có xu hớng xem biển nh một khối nớc lớn đợc xáo trộn
kỹ, chuyển động cùng với thủy triều một cách đều đặn và có thể dự đoán đợc. Nhận thức
này có thể ít nhất một phần là do những nhà lý thuyết đã đơn giản hóa toán học của họ
với giả thiết rằng rối trong biển là đồng nhất theo phơng nằm ngang và phơng thẳng
đứng. Trong các cửa sông, đã rõ rằng chuyển động thẳng đứng của rối bị tắt dần ở một
phạm vi nào đó bởi sự phân tầng, đợc tạo ra do nớc sông chảy tràn trên nớc mặn hoặc
do việc làm ấm tầng nớc mặt. Có thể nhận thức đúng đắn rằng sự tắt dần này của rối
phải dẫn đến việc giảm mức độ xáo trộn thẳng đứng, cũng nh sự yếu đi của xáo trộn rối
ngang, nhng lại cha bao giờ nhận ra rằng khó mà thu đợc một mối quan hệ giữa mức
độ xáo trộn và mức độ phân tầng hiện có.
Những khảo sát thực nghiệm trong cả ba thập niên đã qua thể hiện một số phức
tạp của những quá trình trong các cửa sông và vùng nớc ven bờ. Thậm chí sự phân tầng

tơng đối yếu có thể ảnh hởng đến cờng độ rối và biến đổi vận tốc, hoặc sự trợt, trên
toàn bộ độ sâu. Các hệ thống không trở nên ổn định hơn khi phân tầng tăng lên. Phân
tầng làm giảm mức độ truyền động lợng trong các lớp thẳng đứng đang có, chỉ với một
khác biệt nhỏ về mật độ giữa chúng, để trợt qua nhau nh thể đợc 'bôi trơn'; nó làm
tăng độ trợt thẳng đứng, lần lợt có thể tạo ra sự bất ổn định dẫn đến tăng thay vì giảm
mức độ xáo trộn thẳng đứng.
Để bổ sung cho nhận thức đã thay đổi về trạng thái của chuyển động rối trong
biển và hiệu ứng phân tầng, có một nhận thức nâng cao về sự tồn tại của những quá trình
khác ảnh hởng đến sự phân bố các chất trong những vùng nớc thủy triều. Nớc có mật
độ khác nhau hợp lại và tuỳ theo điều kiện thủy triều, có thể hình thành những khu vực
hội tụ, dọc theo đó vật liệu trôi nổi nh bọt, tảo biển và dầu tụ tập lại. Những khu vực
nh vậy cũng có thể làm hạn chế sự lan truyền theo hớng thẳng đứng và hớng ngang

13



của các vật liệu nổi trung tính nh hóa chất hoà tan, chất hạt mịn hoặc thực vật phù du
và động vật phù du. Thậm chí sóng trên mặt phân cách, khi lan truyền dọc theo biên giữa
các lớp nớc nổi gần bề mặt và những lớp nớc có mật độ lớn hơn ở tầng sâu, có thể tạo
nên các đờng hội tụ, đôi khi khá rõ đối với ngời quan sát nh những vệt nớc trơn tru
loang qua mặt nớc gợn sóng. Sự hình thành của những khu vực hội tụ này dờng nh
phụ thuộc vào những điều kiện đặc biệt của gió và thủy triều nên chúng xuất hiện và
biến mất đi phụ thuộc vào những điều kiện môi trờng. Những điều này làm cho việc dự
đoán xáo trộn của vật chất trong biển rất khó khăn.
Nh vậy, nhận thức về trạng thái xáo trộn trong khu vực nớc ven bờ và cửa sông
đã thay đổi trong nhiều năm, và các phát hiện mới bằng thực nghiệm tiếp tục thay đổi
viễn cảnh này. Tuy nhiên, nhu cầu định lợng những quá trình xáo trộn trong môi trờng
biển vẫn còn đó, và điều cơ bản là bất kỳ ai bắt đầu khảo sát sự xáo trộn trong nớc có
thủy triều cần phải có một cảm nhận đối với sự hiểu biết hiện tại về những yếu tố cơ bản

ảnh hởng đến xáo trộn. Vì môi trờng biển biến động nh vậy, không thể nói chính xác
quy trình và phân tích thực nghiệm nào phải tuân thủ vấn đề đã đặt ra. Bởi vậy, quyển
sách này không phải là một tài liệu chỉ dẫn - nó mô tả kiến thức hiện nay về các quá trình
ảnh hởng đến sự xáo trộn và phát tán các chất trong các cửa sông và khu vực nớc ven
bờ, để những khảo sát trong tơng lai có thể thực hiện với kiến thức về các yếu tố ảnh
hởng có thể có.
Để cung cấp một cơ sở vững chắc nhằm hiểu biết những cơ chế quan trắc đợc
trong biển, ba chơng đầu bao trùm một số nét nổi bật về cơ học chất lỏng, xét đến những
hiệu ứng phân tầng. Điều quan trọng là ngời đọc cần có những cơ sở nào đấy mà theo đó,
rối liên quan đến sự lan truyền chất và cách tiếp cận 'cổ điển này đợc nói đến trong
Chơng 4. Tiêu điểm của quyển sách là sự phát tán, cơ chế mà trong đó ảnh hởng kết
hợp của rối với sự biến đổi theo không gian của vận tốc trung bình làm tăng cờng quá
trình pha loãng. Vì cơ chế này cơ bản nh vậy, Chơng 5 đa ra mô tả tơng đối chi tiết
lý thuyết đợc sử dụng để xem xét quá trình phát tán ở những giai đoạn riêng biệt của
quá trình xáo trộn; có lẽ khía cạnh hữu ích nhất là phần cuối của chơng, minh họa mức
độ lan truyền chất dới những điều kiện cho trớc của sự trợt vận tốc, và xáo trộn theo
hớng thẳng đứng có thể định lợng ở dạng hệ số phát tán nh thế nào.
Có lẽ không thực tế khi đa ra những chi tiết về tất cả các loại mô hình đã có để
đánh giá sự pha loãng trong biển - Chơng 6 cung cấp một tổng quan để ngời đọc ý thức
đợc phạm vi của các mô hình và các giả thiết đơn giản hóa cơ bản mà mọi mô hình đều
phải có, vì chúng chỉ mô phỏng xấp xỉ sự phức tạp của tình hình thực tế. Hầu nh nhất
thiết phải có khảo sát thực nghiệm, đặc biệt trong các khu vực mới nghiên cứu, và
Chơng 7 phác thảo một vài phơng pháp đã sử dụng để nghiên cứu quá trình phát tán
và phân tích dữ liệu. Ba chơng cuối mô tả một vài phát kiến, đợc công bố trong các tài
liệu tham khảo, trong các khảo sát những quá trình trong các cửa sông và nớc ven bờ,
nổi bật đối với xáo trộn vật chất; nói rộng ra, những nghiên cứu này đợc phân chia
thành những kết quả theo những điều kiện xáo trộn mạnh, phân tầng và xáo trộn từng
phần. Điều quan trọng là ngời đọc ít nhất phải có hiểu biết tổng quát về những quá
trình này vì một số trong số chúng có thể có tác động trong khu vực nghiên cứu.

14



Một đồng nghiệp từ những ngày còn ở trờng đại học, tiến sỹ Charles Lennon,
thờng nói sách không phải để đọc', bằng cách đó ông có ý nói rằng những sách giáo khoa
cần đợc thấm nhuần để học đợc những ý tởng đặc biệt, chứ không phải là đọc từ trang
bìa đầu đến trang bìa cuối nh một cuốn tiểu thuyết. Tâm niệm với điều này, một phụ lục
khá chi tiết đợc cung cấp để ngời đọc có thể sẵn tìm thấy những điểm then chốt về một
chủ đề đặc trng. Những chỗ mà một khía cạnh cần đi sâu khảo sát, khuyến cáo ngời
đọc nên sử dụng những tài liệu tham khảo bản gốc. Đối với những ai quan tâm mở rộng
về những khu vực sông không có thủy triều, cần tham khảo tập sách kèm theo, bài viết về
xáo trộn trong sông của Rutherford (1994).



15



Lời cảm ơn
Quyển sách này hàm ơn nhiều đối với sự trợ giúp chân thành của những nhà phê
bình, những lời phê bình và những đề xuất có ích của họ là vô cùng qúi giá. Sự biết ơn của
tôi dành cho những ngời đã đọc toàn bộ, hoặc một số phần của quyển sách, gồm: GS
Keith Dyer, Trờng đại học Plymouth, TS Alan Elliott, Cơ quan nghiên cứu Ven bờ và
Cửa sông, Trờng đại học Wales, TS Paul Linden, Trờng đại học Cambridge, GS Ron
Smith, Trờng đại học Loughborough, và cuối cùng, nhng không có nghĩa là cuối cùng
nhất, đối với đóng góp đáng kể của TS Martin Tasker, ICI Engineering, Runcom Heath.
Lời cám ơn chân thành cũng dành cho những nhà quản lý chính tại Phòng thí
nghiệm Môi trờng Brixham và những thành viên trong nhóm của tôi ở Phòng Mô hình

hoá Môi trờng bởi những ý tởng và bình luận mang tính xây dựng của họ, đặc biệt là
ông Andrew Riddle và ông Jon Lewis.
Lời cảm ơn cũng dành cho vợ và con trai của tôi vì sự hỗ trợ và động viên quý báu
của họ đối với tôi trong việc thực thi nhiệm vụ.

16



Chú giải
A diện tích mặt cắt ngang
A
L
hằng số profil vận tốc
B vận tốc khuyếch tán vệt loang (ms
-1
)
C
d
hệ số cản
D mức độ tiêu tán do nhớt
E(k) năng lợng tại số sóng k
E
N
số cửa sông
E
s
năng lợng đặc trng
Fr số Froude
F

j
số Froude tia
F
i
số Froude mặt phân cách
F
m
dòng muối lên thợng lu (kgm
-2
s
-1
)
G mức độ phát sinh rối KE
H hiệu suất nhiệt (Jm
-2
)
H độ dốc của gradient độ mặn
H biên độ thuỷ triều (m)
I lu lợng chất ô nhiễm (kgs
-1
)
I
s
lu lợng nhập chất ô nhiễm tại mặt cắt s (kgs
-1
)
I
sv
lu lợng chất ô nhiễm (kgm
-2

s
-1
)
K
h
hệ số phát tán ngang đối với đốm loang hình êlíp (m
2
s
-1
)
K
x
hệ số khuyếch tán rối dọc (m
2
s
-1
)
K
xe
hệ số phát tán dọc (m
2
s
-1
)
K
rc
hệ số phát tán hớng tâm (m
2
s
-1

)
K
y
hệ số khuyếch tán rối ngang (m
2
s
-1
)
K
ye
hệ số phát tán ngang (m
2
s
-1
)
K
z
hệ số khuyếch tán rối thẳng đứng (m
2
s
-1
)
L độ dài lòng dẫn hoặc nhánh sông
M khối lợng vật chất thải
N
x
hệ số nhớt rối (tọa độ x) (m
2
s
-1

)
P mức độ tăng PE

17



P vận tốc khuyếch tán đốm loang (ms
-1
)
P
b
mức độ rối KE nhận đợc từ ma sát đáy
P
n
thể tích lăng trụ thủy triều của đoạn thứ n
P
t
thể tích lăng trụ thủy triều của cửa sông
Q lu lợng khối lợng (kg s
-1
)
Q lu lợng thể tích (m
3
s
-1
)
Q hệ số dịch chuyển hớng dọc
Q
n

thể tích của đoạn thứ n
R bán kính thủy lực (m)
R lu lợng thể tích sông (m
3
s
-1
)
Re số Reynolds
Ri số Richardson gradient
Ri
B
số Richardson tổng hợp
R
f
số Richardson dòng
T chu kỳ thủy triều (h)
U biên độ dòng triều (x) (ms
-1
)
V
n
thể tích lúc nớc thực tế của đoạn thứ n
W chiều rộng của đốm loang hoặc vệt loang
W vận tốc gió (ms
-1
)
X độ dịch chuyển hạt theo hớng x
V độ dịch chuyển hạt theo hớng y
Z độ dịch chuyển hạt theo hớng z
c vận tốc sóng (ms

-1
)
c
p
nhiệt dung tại áp suất không đổi
d độ sâu lớp
f
n
phần thể tích đoạn thứ n
g gia tốc trọng lực
g' gia tốc trọng lực triết giảm
h độ sâu tổng cộng (m)
i tổn thất năng lợng trên đơn vị chiều dài
i
tx
cờng độ rối của nhiễu động vận tốc (tọa độ x)
k số sóng
l quy mô khuyếch tán
l
s
quy mô xoáy trong dòng chảy phân tầng
l
o
quy mô xoáy trong dòng chảy xáo trộn
m, n,p những hằng số

18

q lu lợng thể tích trên chiều rộng đơn vị (m
2
s
-1
)
r tỷ lệ của độ lệch chuẩn
s độ mặn
s độ dốc đáy
s
L
độ dốc mặt nớc
t thời gian
u* vận tốc ma sát (ms
-1
)
u
b
vận tốc dòng chảy đáy (ms
-1
)
u
FW
vận tốc dòng chảy nớc ngọt (ms
-1
)
u
0
vận tốc tại điểm thải (ms
-1
)

u
r
vận tốc tổng hợp trong mặt phẳng x- z (ms
-1
)
u
s
vận tốc mặt nớc (ms
-1
)
u
Sm
vận tốc dòng trôi Stokes (ms
-1
)
u
Tm
vận tốc trung bình theo độ sâu trung bình thủy triều (ms
-1
)
u vận tốc theo hớng x (ms
-1
)
v vận tốc theo hớng y (ms
-1
)
w vận tốc theo hớng z (ms
-1
)
x tọa độ dọc

y tọa độ ngang
z tọa độ thẳng đứng (hớng xuống dới)

zx
gradient vận tốc thẳng đứng (trợt) (tọa độ x) (s
-1
)
hệ số giãn nở do nhiệt của nớc
góc nghiêng của đáy

u
hằng số trong biểu thức truyền động lợng

s
hằng số trong biểu thức truyền khối lợng
mức độ tiêu tán năng lợng (m
2
s
-3
)
dị thờng thế năng
lệch pha dao động thủy triều

o
tham số gradient áp suất
hệ số truyền khối lợng phân tử
hằng số von Karman
hệ số nhớt phân tử
hệ số nhớt động học
thế năng của cột nớc

mật độ (kg m
-3
)
vận tốc góc thủy triều (s
-1
)

19




h
độ lệch chuẩn toàn bộ đối với đốm loang hình êlíp (m)

x
độ lệch chuẩn (tọa độ x)

xs
độ lệch chuẩn do khuyếch tán và phát tán

x
độ lệch chuẩn chỉ do phát tán

rc
độ lệch chuẩn hớng tâm

yc
độ lệch chuẩn tơng đối so với những tọa độ cố định

yr
độ lệch chuẩn tơng đối so với trọng tâm
ứng suất trợt
độ nhớt phân tử động học
cao trình mặt nớc (m)
độ sâu phân số z / h