Động lực học cát biển - Hướng dẫn các ứng dụng thực hành - Chương 13 docx

178


Chơng 13. Những Trờng hợp nghiên cứu
13.1. Tổng quan
Một vài trờng hợp nghiên cứu giới thiệu trong chơng này để minh họa các kỹ
thuật mô tả trong các chơng trớc đợc sử dụng và kết hợp để giải quyết những vấn
đề thực hành nh thế nào. Ba ví dụ sẽ tiêu biểu cho các loại ứng dụng thờng xuất
hiện nhất. Những ví dụ đã đợc đơn giản và lý tởng hóa để minh họa những điểm
chính kèm theo, không đa ra những phức tạp đặc trng tại tuyến thờng xuất hiện
trong nghiên cứu thực tế mà có thể đòi hỏi sự khéo léo đáng kể để vợt qua. Việc sử
dụng các nghiên cứu thực tế làm cho việc mô tả mỗi trờng hợp lâu hơn mà lại không
đa ra thêm sự bổ sung sâu sắc nào.
Những tính toán trong các nghiên cứu đợc tham chiếu tới những phơng trình
và hình vẽ trong các chơng nổi bật. Tuy nhiên, phơng pháp thực hiện đơn giản
nhất đối với nhiều tính toán là bằng gói phần mềm SandCalc và những bớc cần
thiết để thực hiện điều này đợc mô tả. Trong tất cả các trờng hợp nghiên cứu, để
đơn giản nớc đợc lấy ở nhiệt độ 10
o
C và độ muối 35 o/oo, và mật độ trầm tích 2650
kgm
-3
(giá trị ngầm định trong SandCalc). Những giá trị khác có thể dễ dàng sử dụng
thông qua các menu 'Edit- Bed Material' và 'Edit- Water của SandCalc, sử dụng
'Derive.
Mỗi trờng hợp nghiên cứu bao gồm một tập hợp nhỏ những bớc đợc phác thảo
trong 'Quy trình Tổng quát' (mục 1.5), bổ sung thêm những quy trình trờng hợp đặc
trng.
13.2. Sự ổn định của việc chống xói
Một dàn sản xuất dầu sẽ đợc lắp đặt trong một khu vực khai thác dầu ngoài
khơi có độ sâu 20 m tại một vị trí có đáy cát mịn. Tám chân đế của dàn cắm sâu vào

đáy, có mặt cắt ngang hình tròn, đờng kính 2 m. Để xói không xuất hiện, một lớp
phủ bảo vệ bằng đá sẽ đợc đặt xung quanh các chân. Phải tính toán kích thớc đá
cần thiết để chống lại những h hại đáng kể với chu kỳ lặp 50 năm (ví dụ).
Những điều kiện sóng của cơn bão 50 năm tại vị trí đợc chỉ rõ là H
s
= 7 m. Hiệu
ứng dòng chảy thủy triều bỏ qua. Giả thiết rằng thiệt hại đáng kể sẽ xuất hiện nếu
1/3 những sóng cao nhất trong một bản ghi sóng đã cho có khả năng dịch chuyển các
khối đá. Nh vậy điều kiện tới hạn tơng ứng (theo định nghĩa H
s
) với những sóng
đơn với độ cao thiết kế H = 7 m. Chu kỳ sóng tơng ứng đợc lấy là chu kỳ đỉnh T
p
,
của phổ. Sử dụng những phơng trình (49) và (48), hoặc SandCalc-Edit-Waves-
179

Derive với h = 20 m (trong Edit-Water), H
s
= 7 m cho ta T
z
= 9,3 s và T
p
= 11,9 s. Sử
dụng lý thuyết sóng tuyến tính có thể tính toán biên độ vận tốc quỹ đạo đáy từ
đờng cong đơn điệu trong hình 14, hoặc bằng việc sử dụng SandCalc
Hydrodynamics-Orbital Velocity-Monochromatic với đầu vào là độ sâu nớc = 20 m,
độ cao sóng = 7 m, chu kỳ = 11,9 s để có đợc vận tốc quỹ đạo sóng = 1,98 ms
-1
. Thực

nghiệm bởi Sumer và nnk. (1992) cho thấy rằng ứng suất trợt tại đáy do chuyển
động sóng xung quanh một hình trụ tròn thẳng đứng có đờng kính D có hệ số
khuếch đại, do vận tốc dòng chảy tăng xung quanh hình trụ theo một hàm của số
Keulegan -Carpenter KC. Trong trờng hợp đang xét, với KC =U
w
T / D = 1,98 x 11,9
/ 2,0 = 11,9, họ nhận đợc hệ số khuếch đại ứng suất trợt tại đáy là 2,2. Điều này có
nghĩa là (xem phơng trình (57)) hệ số khuếch đại làm vận tốc quỹ đạo tăng (2,2)
1/2

= 1,48. Nh vậy vận tốc quỹ đạo hiệu quả gần chân dàn là 1,48 x 1,98 = 2,94 ms
-1
.
Đoán trớc rằng kích thớc đá yêu cầu sẽ lớn hơn 10 mm, đờng kính tới hạn d
cr

có thể nhận đợc từ phơng trình (79), với U
w
= 2,94 ms
-1
, T = 11,9 s, g = 9,81 ms
- l
và
s = 2,58:



m
x
d

cr
62,0
158,281,99,11
94,29,97
08,2
08,1
08,3



.
Nh vậy đá có đờng kính 0,62 m (khối lợng xấp xỉ = x 0,62
3
x 2650/6 = 0,34
tấn) sẽ không chịu đợc h hỏng đáng kể với điều kiện bão có chu kỳ lặp hiếm hơn 50
năm. Trên thực tế, vì hệ số vận tốc xung quanh một hình trụ tròn giảm nhanh theo
khoảng cách kể từ hình trụ, một loại đá hơi nhỏ hơn có lẽ đủ.
Những yếu tố bổ sung có thể yêu cầu cho nghiên cứu đặc trng bao gồm:
tính toán d
cr
cho một mức độ chặt chẽ hơn của thiệt hại chấp nhận đợc, ví dụ
thiệt hại do 1 % các sóng cao nhất. Độ cao sóng vợt 1 % (xấp xỉ 1,5 H
s
) có thể tính
toán bằng việc giả thiết phân bố Rayleigh cho độ cao sóng (xem CIRIA/CUR, 1991)
xét đến những công trình khác, trong vùng lân cận chân dàn nh đờng ống
hoặc sự có mặt tạm thời của thiết bị kích hoặc cần cẩu nửa chìm. Hệ số vận tốc tính
toán cho các công trình khác đợc nhân với hệ số (1,48) cho chân dàn khi tính toán
vận tốc quỹ đạo hiệu quả
trong các khu vực có dòng chảy mạnh (ví dụ phía Nam Biển Bắc), có thể cần

xét đến những hiệu ứng kết hợp của sóng và dòng chảy bằng cách tính toán ứng suất
trợt tại đáy cực đại bằng phơng pháp mô tả trong mục 5.3. Việc tính toán chu kỳ
lặp của ứng suất là một bài toán về xác suất kết hợp, đợc mô tả trong mục 12.3
một lớp lọc của vật chất nhỏ hơn thờng đặt nằm dới lớp đá chính, để ngăn
ngừa cát lọt qua các khe hở giữa những tảng đá.
Hớng dẫn Xói ở những công trình biển (Whitehouse, 1997) đa ra mô tả chi tiết
những phơng pháp chống xói.
180

13.3. Xâm thực trầm tích tại công trình lấy nớc
Một công trình lấy nớc làm mát cho một nhà máy điện đợc đặt ngoài khơi trên
đáy biển có cát. Phải tính toán lợng trầm tích hàng năm đi vào theo nớc để đề
phòng và chuẩn bị một bể lắng trầm tích nếu cần thiết ngăn trầm tích đi vào công
trình. Độ sâu nớc trung bình tại vị trí công trình lấy nớc là 7 m, độ cao của tâm
công trình lấy nớc là 3 m, độ lớn thuỷ triều là 2 m và đáy thuộc loại cát mịn đợc
chọn lọc tốt với d
10
= 0,07 mm, d
50
= 0,12 mm và d
90
= 0,18mm. Dòng chảy thủy triều
chiếm u thế trong khu vực với vận tốc dòng chảy cực đại khi triều yếu là 0,4 ms
-1
và
0,6 ms
-1
khi triều cờng. Sóng có độ cao H
s
= 0,5 m với tần suất 50%, H

s
= 1,0 m với
tần suất 10% và H
s
= 3 m với tần suất 1%. Hớng sóng trung bình là 45
o
so với
hớng dòng chảy.
Những hiệu ứng của cả dòng chảy và sóng có vẻ quan trọng trong việc làm cho
trầm tích đi vào trạng thái lơ lửng và trong một năm một phạm vi rộng của những tổ
hợp sẽ xuất hiện. Với mục đích minh họa, sử dụng một giá trị đơn của sóng và dòng
chảy, tức là trung bình dòng chảy cực đại của thủy triều U = 1/2(0,4 + 0,6) = 0,5 ms
-1

và độ cao sóng có tần suất 10% là H
s
= 1,0m. Chu kỳ sóng không cho, vì vậy nhận
đợc đánh giá nhờ sử dụng phơng trình (49), cho ta T
z
= 3,51.
Công thức sử dụng cho phân bố nồng độ do kết hợp sóng và dòng chảy là phơng
trình (115 a-e), yêu cầu đầu vào là sóng đơn. Sóng đơn tơng đơng đối với mục đích
này là H = H
s
/2
1/2
= 0,707 ms
-1
và T = T
p

= 1,28T
z
= 4,50 s. Biên độ vận tốc quỹ đạo
đáy nhận đợc từ hình 14 (xem ví dụ 4.2) là U
w
= 0,225 ms
-1
. ứng suất trợt cực đại
và trung bình tại đáy nhận đợc bằng việc sử dụng phơng pháp trong mục 5.3 với
hệ số 'DATA 13' từ bảng 9, và sử dụng độ nhám liên quan đến hạt z
0
= d
50
/12 = 0,01
mm, nên ta có
m
= 0,285 N m
-2
và
max
= 0,481 Nm
-2
.
Tiếp theo, tính toán kích thớc hạt trung vị của trầm tích lơ lửng nhờ sử dụng
phơng pháp Van Rijn, phơng trình (97). Phơng pháp này, thật ra chỉ dự định cho
dòng chảy, yêu cầu ứng suất trợt ma sát lớp đệm đối với dòng chảy có thể tính toán
nhờ sử dụng phơng trình (34) để có T
0s
= 0,228 Nm
-2

, ngỡng ứng suất trợt tại đáy
có thể tính toán từ phơng trình (76) để cho ta
cr
= 0,151 N m
-2
. Cũng yêu cầu d
16
và
d
84
, có thể tính toán bằng nội suy log chuẩn (mục 2.2) giữa những giá trị đã biết d
10
,
d
50
, d
90
để có d
16
= 0,0793 mm và d
84
= 0,164 mm. Phơng trình (97) cho kích thớc
hạt lơ lửng trung vị, d
50,s
= 0,106 mm. Vận tốc chìm lắng của kích thớc hạt này do
phơng trình (102) đa ra, w
s
= 0,00633 ms
-1
.

Những đại lợng trên có thể sử dụng trong phơng trình (115), với z = 3 m, cho
ta nồng độ tại tâm công trình lấy nớc là C(z) = 6,38 x 10
-6
theo thể tích, hoặc 16,9
mgl
-1
theo khối lợng.
Những tính toán này có thể thực hiện bằng cách khác nhờ sử dụng SandCalcc
nh sau:
h Edit-Water, cho h = 7 m
d
16
, d
84
Edit-Bed Material-Derive theo d
10
, d
50
, d
90

H, T Edit-Waves-Derive, với H
s
=1,0 m
181

U
w
Hydrodynamics-Waves-Orbital velocity-Monochromatic

m
,
max
Hydrodynamics-Waves + Currents-Total Shear-stress-Soulsby

0s
Hydrodynamics-Currents-Skin-friction-Soulsby

0s
Sediments-Threshold-Bed shear-stress-Soulsby
d
50
Sediments-Suspension-Suspended Grain size-Van Rijn
w
s
Sediments-Suspension-Settling velocity-Soulsby
C(z) Sediments-Suspension-Concentration-Waves + Currents
Lu ý rằng:
(a) kích thớc hạt lơ lửng phải thô hơn một chút nếu những hiệu ứng sóng đợc
kể đến trong tính toán, ví dụ nếu d
50,s
= d
50,b
= 0,12 mm, nó làm giảm nồng độ chỉ đến
1,9 mgl
-1

(b) phơng trình sử dụng để tính toán phân bố nồng độ đợc thiết kế cho đáy
phẳng, điều kiện dòng trầm tích sát đáy, trong khi sử dụng đáy có vẻ hơi gợn cát cho
sóng và dòng chảy. Đáy gợn cát làm tăng nồng độ tại z = 3 m.

Để tính toán xâm thực trầm tích hàng năm, cần bổ sung những bớc sau:
thực hiện những tính toán trên cho mỗi tổ hợp điều kiện sóng và dòng chảy
thủy triều xuất hiện trong một năm điển hình, cộng nồng độ lấy trọng số theo tần số
xuất hiện của chúng, sử dụng cách tiếp cận xác suất mô tả trong mục 12.3, nhận
đợc nồng độ trung bình năm
nhân nồng độ trầm tích trung bình hàng năm với thể tích nớc đi qua công
trình lấy nớc trong một năm, để có xâm thực trầm tích hàng năm.
Những nhân tố bổ sung có thể cần xét đến bao gồm:
tính toán rất nhạy cảm với nhiệt độ nớc, bởi vì độ nhớt giảm làm cho vận tốc
chìm lắng lớn hơn; một sự tăng nhiệt độ từ l0
o
C đến 30
o
C làm giảm nồng độ tại
z = 3 m từ 16,9 mgl
-1
xuống 0,20 mgl
-1
.
nếu trầm tích đáy đơc cấp phối rộng, có thể bao gồm các nhóm mịn nh bùn
và/ hoặc những nhóm không thô không lơ lửng, thì phải sử dụng phơng pháp đề cập
đến một dải nhiều kích thớc hạt
nếu chỉ những kích thớc hạt thô hơn kích thớc đã cho liên quan đến sự vận
hành của nhà máy, (ví dụ nếu trầm tích rất mịn đi thẳng vào), thì cần phân chia
tính toán với các kích thớc hạt
vì tính nhạy cảm này, một vài đo đạc nồng độ trầm tích lơ lửng tại tuyến là qúi
giá cho những mục đích hiệu chỉnh và kiểm định.
Ngoài những nhà máy điện, việc ngăn ngừa xâm thực trầm tích là quan trọng
đối với những công trình lấy nớc cho các nhà máy lọc dầu và khử muối.
13.4. Bồi lấp luồng dẫn nạo vét

Một luồng dẫn đến một bến cảng sẽ đợc nạo vét xuyên qua một vùng cát nông,
và yêu cầu tính toán nạo vét bảo trì hàng năm. Luồng đợc đặt thẳng góc với đờng
182

bờ, do vậy những dòng chảy thủy triều băng qua nó theo hớng vuông góc, hớng
sóng u thế là dọc theo kênh. Độ sâu nớc trung bình tạị bãi nông là 5m và kênh
đợc nạo vét tới một độ sâu thông thuyền trung bình là 10 m với mái hơi dốc và
chiều rộng 100m tại phần sâu nhất. Độ lớn thủy triều là 2 m, dòng chảy thủy triều
bằng nhau khi triều lên và triều xuống với vận tốc cực đại 0,6 ms
-1
khi triều yếu và
1,0 ms
-1
khi triều cờng. Sóng có tần suất 50% là H
s
= 1,0 m và với tần suất 10% là
H
s
= 2,5 m và 1% là H
s
= 2,5 m. Cát trên nớc nông đợc chọn lọc tốt, với d
10
= 0,1
mm, d
50
= 0,2 mm, d
90
= 0,3 mm.
Cơ chế bồi lấp (ở dạng các số hạng đơn giản) đợc tạo ra một phần bởi dòng chảy,
và một phần bởi sóng. Dòng chảy mang trầm tích qua bãi nông và vào trong luồng,

tại đó dòng chảy sẽ chậm hơn (do tính liên tục của khối lợng) trong độ sâu lớn hơn.
Dòng chảy chậm hơn mang ít trầm tích hơn đi sang mái bên kia của luồng, do đó có
sự bồi tụ ròng của trầm tích trong luồng. Quá trình trầm tích mang vào nhiều hơn là
mang ra khỏi luồng xuất hiện cả khi triều xuống lẫn triều lên, và sự đối xứng của
chúng có nghĩa là không có sự dịch chuyển thực tế của luồng. Sóng giả thiết có cùng
độ cao và chu kỳ trong luồng cũng nh ngoài bãi nông (tức là bỏ qua khúc xạ để đơn
giản sự mô tả). Vận tốc quỹ đạo sóng làm tăng mức độ vận chuyển trầm tích, nhng
vì những vận tốc quỹ đạo trên bãi nông lớn hơn so với trong nớc sâu hơn của luồng,
vận chuyển trầm tích trên bãi nông lớn hơn. Nh vậy sóng không chỉ làm tăng, mà
còn củng cố cơ chế bồi lấp do dòng chảy.
Để minh họa, sẽ tính toán mức bồi lấp đối với một vận tốc dòng chảy và độ cao
sóng đơn. Những giá trị đợc chọn là vận tốc dòng chảy lớn nhất của thủy triều
trung bình, U = 1/2 (0,6 + 1,0) = 0,80 ms
-1
và độ cao sóng H
s
= 1,0 m với tần suất
10%. Chu kỳ cắt qua không đã không cho, vì vậy nó đợc tính toán từ phơng trình
(49) là T
z
= 3,51 s. Độ sâu nớc lấy theo mực nớc trung bình, h = 5 m bên ngoài, và
10 m ở trong kênh, vì biên độ thủy triều tơng đối nhỏ.
Trớc hết, tính toán suất vận chuyển trầm tích q
in
, do kết hợp sóng và dòng chảy
trên nớc nông, sử dụng công thức Soulsby - Van Rijn (phơng trình (136)). Đáy giả
thiết có gợn cát với z
0
= 6 mm, và hệ số ma sát chỉ do dòng chảy C
D

đợc tính toán từ
phơng trình (37) với đầu vào h = 5 m, z
0
= 0,006 m, cho ta C
D
= 0,00488.
Vận tốc quỹ đạo sóng RMS nhận đợc từ hình 14 nhờ sử dụng đờng cong
JONSWAP (xem ví dụ 4.3) với đầu vào H
s
= 1,0m, T
z
= 3,51 s, h = 5 m, cho ta U
rms
=
0,208 ms
-1
.
Ngỡng vận tốc dòng chảy đợc tính toán từ phơng trình (71) với h = 5 m, d
50
=
0,2 mm, d
90
= 0,3 mm, cho ta U
cr
= 0,391 ms
-1
.
Suất vận chuyển trầm tích đợc tính toán từ phơng trình (136) với h = 5 m, U =
0,8 ms
-1

, C
D
= 0,00488, U
rms
= 0,208 ms
-1
, U
cr
= 0,391 ms
-1
, J = 0 (đáy nằm ngang), cho
ta q
t
= l,838 x 10
-4
m
2
s
-1
.
Bây giờ tính toán suất vận chuyển trầm tích trong rãnh, có h = 10 m. Vận tốc
dòng chảy qua rãnh có thể tính toán từ phơng trình liên tục : U
1
h
1
= U
2
h
2
, cho U =

0,8 x 5/10 = 0,4 ms
-1
. Một loạt tính toán giống nh trên nớc nông, nhng sử dụng h
183

= 10 m, U = 0,4 ms
-1
cho C
D
= 0,00388, U
rms
=0,083 ms
-1
, U
cr
= 0,416 ms
-1
và q
t
= 5,28
x 10
-8
m
2
s
-1
.
Những tính toán trên, trớc hết qua nớc nông và sau đó trong rãnh, có thể
thực hiện bằng cách khác nhờ sử dụng SandCalc nh sau.
h Edit-Water, đặt h = 5 m

T
z
Edit-Waves-Derive, với H
s
= 1,0m
C
D
Hydrodynamics-Currents-Total shear-stress-Logarithmic
U
rms
Hydrodynamics-Waves-Orbital velocity-Spectrum
U
cr
Sediments-Threshold-Current-Van Rijn
q
t
Sediments-Total load-Waves & Currents-Soulsby/ Van Rijn
Trở lại Edit-Water, đặt h = 10 m, và lặp lại tính toán.
Suất vận chuyển trầm tích ròng là 1,838 x 10
-4
x 5,28 x 10
-8
= 1,837 x 10
-4
(vận
chuyển ra khỏi rãnh rất nhỏ trong trờng hợp này). Trầm tích lắng đọng trên 100 m
chiều rộng của rãnh, với tốc độ bồi lấp trung bình trên giờ, kể cả không gian xốp của
trầm tích đã lắng đọng với e = 0,40, là:
(1,837 x 10
-4

x 3600)/(100(1 - 0,40)) = 11 mm/h
Điều này chỉ xảy ra khi dòng chảy thủy triều lớn nhất, và tốc độ bồi lấp vào thời
điểm thủy triều khác sẽ ít hơn nhiều, vì vậy tổng số lấy trung bình qua một chu kỳ
thủy triều sẽ nhỏ hơn.
Để tính toán yêu cầu nạo vét bảo trì hàng năm, cần thiết bổ sung những bớc
sau:
thực hiện tính toán nh trên cho mỗi tổ hợp điều kiện sóng và dòng chảy thủy
triều xuất hiện trong một năm điển hình, và lấy tổng suất vận chuyển trầm tích có
trọng số theo tần số xuất hiện của chúng, sử dụng cách tiếp cận xác suất mô tả trong
mục 12.3, nhận đợc tốc độ bồi lấp trung bình năm
thực hiện những tính toán tại một số điểm đại diện dọc theo kênh, và cộng
lợng trầm tích cho từng đoạn.
Những yếu tố bổ sung có thể quan trọng trong tính toán bồi lấp luồng bao gồm:
khúc xạ sóng trên luồng; dới những điều kiện nhất định, có thể gây ra 'nội
phản xạ toàn bộ' những sóng đến xiên
sự lệch những dòng chảy đến xiên một góc, do hiệu ứng chậm lại khi dòng chảy
cắt qua luồng
mái rất dốc có thể gây ra một khu vực bóng, hoặc khu vực hoàn lu ngợc, đối
với dòng chảy
trầm tích lơ lửng có thể một phần đợc mang ngang qua luồng mà không lắng
đọng, đặc biệt đối với những luồng hẹp, những trầm tích mịn, và những dòng chảy
nhanh, dẫn đến sự giảm hiệu ứng bẫy'
khi luồng đầy lên với trầm tích, và trở thành nông hơn, hiệu ứng bẫy của nó
giảm, dẫn đến sự giảm tốc độ bồi lấp theo hàm mũ
184

những luồng dẫn thờng đầy bùn, cũng nh cát, vì vậy yêu cầu kỹ thuật tính
toán khác nhau.
Những nguyên lý tổng quan bao hàm trong bồi lấp luồng đợc bàn luận bởi Lean
(1980), và những kỹ thuật mô hình số phức tạp cho tính toán bồi lấp tiên tiến hơn

đợc mô tả bởi Van Rijn (1985) và Miles (1995).
Những phơng pháp luận mô tả trong trờng hợp nghiên cứu này đối với bồi lấp
những luồng tàu rộng có thể áp dụng cho sự bồi lấp các hố đào rộng khác (ví dụ
những ống tuynen chìm trong nớc và những ống lấy nớc làm mát), và cho những
rãnh hẹp tạm thời để chôn những ống dẫn, những nguồn thải và cáp ngầm. Những
nguyên lý tổng quan có thể ứng dụng theo hớng ngợc lại đối với sự phát tán các
đống đất và các đống trầm tích dới nớc.
185









186

Tµi liÖu tham kh¶o
1. Abbott, M7B. and Price, W. A,, eds. (1994). Coastal. Estuarial and
HarbourEngineers' Reference Book. E. & F. N. Spon, London.
2. Ackers, P. and White, W. R. (1973). Sediment transport: a new approach and
analysis. Proc. ASCE, 99 (HY11), 2041-60.
3. Ashida, K. and Michiue, M. (1972). Study on hydraulic resistance and bedload
transport rate in alluvial streams. JSCE, Tokyo, 206, 59-69.
4. Bagnold, R. A. (1963). Mechanics of marine sedimentation, in: The Sea: Ideas
and Observations, vol. 3, ed. M. N. Hill, pp. 507-28, Wiley-Interscience, New York.
5. Bailard, J. A. (1981). An energetics total load sediment transport model for a
plane sloping beach. J. Geophys. Res., 86, (Cll), 10938-54.

6. Barltrop, N. D. P. (1990). Revision to the UK DEn guidance notes, in: Water
Wave Kinematics, eds A. Torum, and 0. T. Gudmestad, pp. 233-46. Kluwer Academic
Publishers, Dordrecht.
7. Battjes, J. A. and Stive, M. J. F. (1985). Calibration and verification of a
dissipation model of random breaking waves. J. Geophys. Res., 90, (C5), 9159-67.
8. Bettess, R. (1985). Sediment transport under waves and currents. Report No.
SR 22, HR Wallingford.
9. BGS (1987). Sea Bed Sediments around the United Kingdom, 1:1,000,000 map
(North sheet and South sheet). (Also at 1:250,000 scale for selected areas). British
Geological Survey, Natural Environment Research Council.
10. Bijker, E. W. (1967). Some considerations about scales for coastal models
with moveable bed. Publ. 50, Delft Hydraulics Lab.
11. Brampton, A. H. and Motyka, J. M. (1984). Modelling the plan shape of
shingle beaches. POLYMODEL 7 Conf., Sunderland Polytechnic. UK. pp. 219-33.
12. BSI (1967). Methods of testing soils for civil engineering purposes, British
Standard 1377: 1967. British-Standards Institution.
13. BSI (1986). British Standard specification for test sieves, British Standard
BS410 1986. British Standards Institution.
14. CERC (1984). Shore Protection Manual, vols I to 3. US Army Corps of
Engineers. Coastal Engineering Research Centre, US Govt Pruning Office.
15. Chen, S. F., Chan, R. C., Read, S. M. and Bromley, L. A. (1973). Viscosity of
seawater solutions. Desalination, 13, 37-51.
16. Chesher. T. J. and Miles. G. 5. (1992). The concept of a single representative
wave, in: Hydraulic and Environmental Modelling: Coastal Waters, ed. R.
A.Falconer, S. N. Chandler-Wilde, and S. Q. Liu, pp. 371-80. Ashgate, Brookfield,
VT.
187

17. Christoffersen, J. B. and Jonsson, I. G. (1985). Bed friction and dissipation in
a combined current and w^ve motion. Ocean Eng., 12(5), 387-423.

18. CIR5A/CUR (1991). Manual on the Use of Rock in Coastal and Shoreline
Engineering. Construction Industry Research and Information Association, Special
Publ. 83.
19. Colebrook, C. F. and White, C. M. (1937). Experiments with fluid friction in
roughened pipes. Proc. Roy. Soc., Series A, 161, 367-81.
20. Crickmore, M. J. and Teal, C. J. (1981). Recent developments in pump
samplers for the measurement of sand transport, in Erosion and Sediment
Transport Measurement, Proc. Florence Symp., IAHS Publ. 133, pp. 123-30.
21. Crickmore, M. J., Tazioli, G. S., Appleby, P. G. and Oldfield, F. (1990). The
use of nuclear techniques in sediment transport and sedimentation problems,
Technical Documents in Hydrology, IHP-III Project 5.2 International Hydrological
Programme, UNESCO, Paris.
22. Damgaard, J. S. and Soulsby, R. L. (1997). Longshore bed-load transport.
Proc.25th Int. Conf. Coastal Eng., Orlando, 3, pp. 3614-3627. ASCE.
23. Davies, A. G., Soulsby, R. L. and King, H. L. (1988). A numerical model of
the combined wave and current bottom boundary layer. J. Geophys. Res., 93 (Cl),
491-508.
24. Davies, A. G., Ribberink, J. S., Temperville, A. and Zyserman, J. A. (1997).
Comparisons between sediment transport models and observations made in wave
and current flows above plane beds. Coastal Eng., 31, 163-169.
25. Dawson, G. P., Johns, B. and Soulsby, R. L. (1983). A numerical model of
shaUow-water flow over topography, in: Physical Oceanography of Coastal and Shelf
Seas, ed. B. Johns, pp. 267-320. Elsevier, Amsterdam.
26. De Vriend, H. J. ed (1993)., Coastal morphodynamics processes and
modelling. Special Issue, Coastal Eng., 21, (1-3).
27. De Vriend, H. J. (in preparation). Mathematical Modelling of Coastal
Morphodynamics. World Scientific Publishing, Singapore, Advanced Series on Ocean
Engineering.
28. Deigaard, R. (1998). Comparison between a detailed deterministic sediment
transport model and the Bailard formula. Proc. Coastal Dynamics '97 Conf.,

University of Plymouth (to appear).
29. Deigaard, R., Bro Mikkelsen, M. and Fredsee, J. (1991). Measurements of
the bed shear stress in a surf zone. Progress Report 73, Inst. Hydrodynamic and
Hydraulic Eng., pp. 21-30.
30. Delo, E. A. and Ockenden, M. C. (1992). Estuarine Muds Manual. Report SR
309, HR Wallingford.
31. Den Adel, H. (1987). Re-analysis of permeability measurements using
Forchheimefs equation. Repon CO-272550/56 (in Dutch). Delft Geotechnics.
188

32. Draper, L. (1991). Wave Climate Atlas of the British Isles. Dept of Energy,
Offshore Technology Report OTH 89 303, HMSO, London.
33. Dyer, K. R. (1986). Coastal and Estuarine Sediment Dynamics. Wilev &.
Sons, Chichester, UK.
34. Einstein, H. A. (1950). The bed-load function for sediment transportation in
open channel flows. Techn. Bulletin 1026, US Dept of Agriculture.
35. Engelund, F. (1953). On the laminar and turbulent flow of ground water
through homogeneous sand. Trans. Danish Academy of Technical Sciences, (3).
36. Engelund, F. (1966). Hydraulic resistance of alluvial streams. J. Hvdraul.
D4., Am. Soc. C4. Eng., 92, (HY2), 315-26.
37. Engelund, F. and Freds0e, J. (1976). A sediment transport model for straight
alluvial channels. Nordic Hydrology, 7, 293-306.
38. Engelund, F. and Hansen, E. (1972). A Monograph on Sediment Transport in
Alluvial Streams, 3rd edn. Technical Press, Copenhagen.
39. Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chem. Eng. Progress,
48(2), 89-94.
40. Fisher, K. R. (1993). Manual of Sediment Transport in Rivers. Report SR
359, HR Wallingford.
41. Freds0e, J. (1984). Turbulent boundary layer in wave-current motion. J.
Hydraul. Eng. ASCE, 110, 1103-20.

42. Fredsee, J. and Deigaard, R. (1992). Mechanics of Coastal Sediment
Transport. World Scientific Publishing, Advanced Series on Ocean Engineering, vol.
3.
43. Fredsoe, J., Andersen, 0. H. and Silberg, S. (1985). Distribution of suspended
sediment in large waves. J. Waterway, Port, Coastal and Ocean Eng. D4., ASCE,
111(6), 1041-59.
44. Garcia, M. and Parker, G (1991) Eritrainment of bed sediment into
suspension. J. Hydr. D4., Proc. ASCE, 117(4), 414-35.
45. Gibbs, R. J., Matthews, M. D. and Link, D. A. (1971). The relationship
between sphere size and settling velocity. Journal of Sedimentary Petrology, 41(1), 7-
18.
46. Graf, W. H. (1984). Hydraulics of Sediment Transport. Water Resour. Pybl.
Littleton, CO, USA.
47. Grant, W. D. and Madsen, 0. S. (1979). Combined wave and current
interaction with a rough bottom- J. Geophys. Res., 84(C4), 1797-1808.
48. Grant, W. D. and Madsen, 0. S. (1982). Movable bed roughness in unsteady
oscillatory flow. J. Geophys. Res., 87(C1), 469-481.
49. Grass, A. J. (1981). Sediment transport by waves and currents. Rep. FL29,
SERC London Cent. Mar. TechnoL, London, UK.
189

50. Guy, H. P., Simons, D. B. and Richardson, E. 5. (1966). Summary of alluvial
data from flume experiments, 1956-1961. Prof. Paper 462-J, US Geological Survey.
51. Hallermeier, R. J. (1981). Terminal settling velocity of commonly occurring
sand grains. Sedimentology, 28, 859-65.
52. Haugen, D. A., ed. (1973). Workshop on Micrometeorology. American
Meteorological Society, Boston, MA, USA.
53. Horikawa, K., ed. (1988). Nearshore Dynamics and Coastal Processes.
University of Tokyo Press.
54. HRS (1980). Design of seawalls allowing for wave overtopping. Report EX

924, Hydraulics Research Station, Wallingford.
55. Huynh-Thanh, S. and Temperville, A. (1991). A numerical model of the
rough turbulent boundary layer in combined wave and current interaction, in Sand
Transport in Rivers, Estuaries and the Sea, eds R. L. Soulsby and R. Bettess, pp. 93-
100. Balkema, Rotterdam.
56. IAHR/PIANC (1986). List of sea-state parameters. Supplement to Bulletin
52. International Association for Hydraulic Research.
57. Isobe, M. and Horikawa, K. (1982). Study on water particle velocities of
shoaling and breaking waves. Coastal Eng. Jpn., 25, 109-23.
58. Jinchi, H. (1992). Application ofsandwave measurements in calculating bed
load discharge, in Erosion and Sediment Transport Monitoring Programmes in River
Basins, Proc. Oslo Symp. IAHS Publ. 210, pp. 63-70.
59. Johns, B., Soulsby, R. L. and Chesher, T. J. (1990). The modelling of
sandwave evolution resulting from suspended and bed 4oad transport of sediment.
J. Hydr. Res 28. 355-74.
60. Johns, B., Soulsby, R. L. and Jiuxing Xing (1993). A comparison of numerical
model experiments of free surface flow over topography with flume and field
observations. J. Hydr. Res, 31(2), 215-28.
61. Kamphuis, J. W. (1991). Alongshore sediment transport rate. J. Waterway,
Port,Coastal and Ocean Eng. D4 ASCE. 117(6), 624-40.
62. Kirkgoz, M. S. (1986). Particle velocity prediction at the transformation point
of plunging breakers. Coastal Eng., 10, 139-47.
63. Koenders, M. A. (1985). Hydraulic criteria for niters, in Estuary Physics.
Kew.
64. Komar, P. D. and Miller, M. C. (1974). Sediment threshold .under oscillatory
water waves. J. Sediment. Peirol., 43, 1101-1110.
65. Kraus, N. C. and Horikawa, K. (1990). Nearshore sediment transport, in The
Sea, vol. 9B: Ocean Engineering Science, eds B. Le Mehaute and D. Hanes, pp. 775-
814. Wiley, New York.
66. Latteux, B. (1996). Techniques for long-term morphological simulation under

tidal action. Report 96NV00031, Electricite de France/Lab. National d'Hydraulique.
190

67. Lean, G. H. (1980). Estimation of Maintenance Dredging for Navigation
Channels. Hydraulics Research Station, Wallingford, UK.
68. Madsen, 0. S. (1991). Mechanics of cohesionless sediment transport in
coastal waters,-in Coastal Sediments '91s eds N-C Kraus, K. L Gingpnrh and D. L
Kriebel, pp.l5-27.ASCE, New York.
69. Madsen, 0. S. and Grant, W. D. (1976). Sediment transport in the coastal
environment. Report 209, M.I.T. Ralph M. Parsons Lab.
70. MAFF (1981). Atlas of the Seas Around the British Isles. Ministry of
Agriculture, Fisheries and Food, Lowestoft. HMSO.
71. Meyer-Peter, E. and Muller, R. (1948). Formulas for bed-load transport. Rep.
2nd Meet. Int. Assoc. Hydrant. Struct. Res., Stockholm, pp. 39-64.
72. Miles, G. 5. (1981). Sediment Transport Models for Estuaries. Hydraulics
Research Station, Wallingford, UK.
73. Miles, G. 5., Mead, C. T., Wild. B. R. and Ramsay, D. L. (1995). A study of
methods for predicting sandy sedimentation in large dredged trenches or channels in
estuaries and recommended practices. Report SR 410, HR Wallingford.
74. Mogridge, G. R., Davies, M. H. and Willis, D. H. (1994). Geometry prediction
for wave-generated bedforms. Coastal Eng., 22, 255-86.
75. Muir-Wood, A. M. and Fleming, C. A. (1981). Coastal Hydraulics. 2nd edn.
The MacMillan Press.
76. Myers, J. J., Holm, C. H. and McAllister, R. F. (1969). Handbook of Ocean
and Underwater Engineering. McG raw-Hill Book Co., New York.
77. Myrhaug, D. (1989). A rational approach to wave friction coefficients for
rough, smooth and transitional turbulent flow. Coastal Eng., 13. 11-21.
78. Myrhaug, D. (1995). Bottom friction beneath random waves. Coastal Eng
24, 259-73. ^
79. Myrhaug, D. and Slaattelid, 0. H. (1990). A rational approach to wave-

current friction coefficients for rough, smooth and transitional turbulent
flow.Coastal Eng. ,14, 265-93.
80. Nairn. R. B. and Southeate, H. N. (1993). Deterministic profile modelling of
nearshore processes. Part 2. Sediment transport and beach profile development.
Coastal Eng. 19, 57-96.
81. Nielsen, P. (1979). Some basic concepts of wave sediment transport. Series
Paper 20, Inst. of Hydrodynamics and Hydraulic Eng., ISVA, Tech. Un4. Denmark.
82. Nielsen, P. (1992). Coastal Bottom Boundary Layers and Sediment
Transport. World Scientific Publishing, Singapore, Advanced Series on Ocean
Engineering, vol. 4.
83. Nikuradse, J. (1933). Stromungsgesetze in rauhen Rohren. VDI
Forschungsheft 361, Berlin. English translation as: Laws of flow in rough pipes.
Natl. Advisory Comm. Aeronautics, Tech. Mem. 1292, Transl. 1950.
191

84. Ockenden, M. C. and Soulsby, R. L. (1994). Sediment transport by currents
plus irregular waves. Report SR 376, HR Wallingford.
85. Ozasa, H. and Brampton, A. H. (1980). Mathematical modelling of beaches
backed by seawalls. Coastal Eng., 4(1), 47-64.
86. Parker, G. and Kovacs, A. (19^3). Mynorca: a Pascal program for
implementing the Kovacs-Parker vectorial bedload transport relation on arbitrarily
sloping beds. Technical Memorandum M-233, University of Minnesota, St Anthony
Falls Hydraulic Laboratory.
87. Pender, G., Meadows, P. S. and Tait, J. (1994). Biological impact on
sediment processes in the coastal zone. Proc. Instn C4. Engrs Wat., Marit., &
Energy, 106, 53-60.
88. Prandle, D. (1982a). The vertical structure of tidal currents. Geophys.
Astrophys. Fluid Dynamics, 22, 29-49.
89. Prandle, D. (1982b). The vertical structure of tidal currents and other
oscillatory flows. Continental Shelf Res., 1(2), 191-207.

90. Raudkivi, A. J. (1990). Loose Boundary Hydraulics, 3rd edn. Pergamon
Press, Oxford.
91. Ribberink, J. S. and Al-Salem, A. (1991). Near-bed sediment transport and
suspended sediment concentrations under waves. Preprints of Int. Symp. On the
Transport of Suspended Sediments and its Mathematical Modelling, Florence, Italy,
2-5 September, 1991.
92. Shepard, F. P. (1963). Submarine Geology, 2nd edn. Harper & Row, London.
93. Shields, A. (1936). AnwenduTig-der Ahnlichkeits-Mechanik und-der
Turbulenz- forschung auf die Geschiebebewegung. Preussische Versuchsanstalt fur
Wasserbau und Schiffbau, vol. 26, Berlin.
94. Simm, J. D., Brampton, A. H., Beech, N. W. and Brooke, J. S. (1996). Beach
Management Manual, Report 153. CIRIA, London.
95. Sleath, J. F. A. (1970). Wave-induced pressures in beds of sand. J. Hydraul.
D4., Proc. ASCE, 96 (HY2), 367-78.
96. Sleath, J. F. A. (1978). Measurements of bed load in oscillatory flow. J.
Waterw. Port Coastal Ocean Eng. D4., Proc. ASCE., 104 (WW3), 291-307.
97. Sleath, J. F. A. (1982). The suspension of sand by waves. J. Hydr. Res., 20,
.439-52.
98. Sleath, J. F. A. (1984). Sea Bed Mechanics. Wiley, New York.
99. Smith, J. D. and McLean, S. R. (1977). Spatially averaged flow over a wavy
surface. J. Geophys. Res., 82(12), 1735-46.
100. Soulsby, R. L. (1983). The bottom boundary layer of shelf seas, in Physical
Oceanography of Coastal and Shelf Seas, ed. B. Johns, pp. 189-266. Elsevier,
Amsterdam.
192

101. Soulsby, R. L. (1987a). Calculating bottom orbital velocity beneath waves.
Coastal Eng., 11, 371-80.
102. Soulsby, R. L. (1987b). The relative contributions of waves and tidal
currents to marine sediment transport. Report SR 125, HR Wallingford, UK.

103. Soulsby, R. L. (1990). Tidal-current boundary layers, in The Sea, vol. 9B,
Ocean Engineering Science, eds B. LeMehaute and D. M. Hanes, Wiley, New York.
104. Soulsby, R. L. (1993). Modelling of coastal processes, in Proc. 1993 MAFF
Conf. of River and Coastal Engineers, Loughborough, UK, pp. 111-118. Ministry of
Agriculture, Fisheries and Food, London, UK.
105. Soulsby, R. L. (1994). Manual of Marine Sands. Report SR 351, HR
Wallingford.
106. Soulsby, R. L. (1995a). Bed shear-stresses due to combined waves and
currents, in Advances in Coastal Morphodynamics, ed. M. J. F. Stive, H. J. de
Vriend, J. Fredsoe, L. Hamm, R. L. Soulsby, C. Teisson and J. C. Winterwerp, pp. 4-
20 to 4-23. Delft Hydraulics, Netherlands,
107. Soulsby, R. L. (19956). The "Bailard' sediment transport formula:
comparison with data and models. Op. cit., pp. 2-48 to 2-53.
108. Soulsby, R. L. and Dyer, K. R. (1981). The form of the near-bed velocity
profile in a tidal accelerating flow. /. Geophys. Res., 86, 8067-74.
109. Soulsby, R. L. and Smallman, J. 5. (1986). A direct method of calculating
bottom orbital velocity under waves. Report SR 76, HR Wallingford.
110. Soulsby, R. L. and Wainwright, B. L. S. A. (1987). A criterion for the effect
of suspended sediment on near-bottom velocity profiles. J. Hydraulic Res., 25(3),
341-55.
111. Soulsby, R. L. and Humphery, J. D. (1990). Field observations of wave-
current interaction at the sea bed, in Water Wave Kinematics, eds A. Terum and 0.
T. Gudmestad, pp. 413-428. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht,
112. Soulsby, R. L. and Whitehouse, R. J. S. W. (1997). Threshold of sediment
motion in coastal environments. Proc. Pacific Coasts and 'Ports '97 Conf.,
Christchurch, 1, pp. 149-54. University of Canterbury, New Zealand.
113. Soulsby, R. L., Hamm, L., Klopman, G., Myrhaug, D., Simons, R. R. and
Thomas, G. P. (1993); Wave-current interaction within and outside the bottom
boundary layer. Coastal Eng., 21, 41-69.
114. Southgate, H. N. (1988). Aspects of computational efficiency in models of

nearshore hydrodynamics, in Proc. Int. Conf. Computer Modelling in Ocean
Engineering, Venice, ed. B. A. Schrefler and 0. C. Zienkiewicz, A. A. Balkema,
Rotterdam.
115. Southgate, H. N. (1995a). Prediction of wave breaking processes at the
coastline, in Potential Flow of Fluids, Advances in Fluid Mechanics, vol. 6. ed. M.
Rahman.pp. 109-48. Computational Mechanics Publications, Southampton.
193

116. Southgate, H. N. (1995^). The effects of wave chronology on medium and
long term coastal morphology. Coastal Eng., 26, 251-70.
117. Southgate, H. N. and Nairn, R. B. (1993). Deterministic profile modelling of
nearshore processes. Part 1. Waves and Currents. Coastal Eng., 19, 27-56.
118. Stive, M. J. F., de Vriend, H. J., Fredsoe, J., Hamm, L., Soulsby, R. L.,
Teisson, C. and Winterwerp, J. C. (1995). Advances in Coastal Morphodynamics: An
Overview of the G8 Coastal Morphodynamics Project 1992-1995. Delft Hydraulics,
Netherlands.
119. Stride, A. H., ed. (1982). Offshore Tidal Sands. Processes and Deposits.
Chapman & Hall, London.
120. Sumer, B. M., Freds0e, J. and Christiansen, N. (1992). Scour and vertical
pile in waves. J. Waterway, Port, Coastal and Ocean Eng. D4., ASCE, 118(1), 15-31.
121. Swart, D. H. (1974). Offshore sediment transport and equilibrium beach
profiles. Delft Hydraulics Lab., Publ. 131.
122. Raudkivi, A. J. (1988). The roughness height under waves. J. Hydr. Res.,
26(5), 569-584.
123. Taylor, P. A. and Dyer, K. R. (1977). Theoretical models of flow near the bed
and their implication for sediment transport, in The Sea, vol. 6, eds E. D. Goldberg,
I. N- McCave, J. J. O'Brien and J. H. Steele, pp. 579-602. Wiley- Interscience, New
York, NY.
124. Terzaghi, K- and Peck, R. B. (1967). Soil Mechanics in Engineering
Practice, 2nd edn. Wiley, New York.

125. Tucker, M. J. (1991). Waves in Ocean Engineering: Measurement. Analysis
and Interpretation. Ellis Horwood, New York.
126. Van Gent, M. R. A. (1993). Stationary and oscillatory flow through coarse
porous media. Report No. 9J-9, Delft University of Technology, Faculty of Civil
Engineering.
127. Van Rijn, L. C. (1984). Sediment transport: part I: bed load transport: part
II: suspended load transport; part III: bed forms and alluvial roughness. J. Hydraul.
D4. Proc. ASCE, 110 (HY10), 1431-56: (HY11)/1613-41: (HY12). 1733-54.
128. Van Rijn, L. C. (1985). Mathematical model for sedimentation of shipping
channels. Proc. Int. Conf. Numerical and Hydraulic Modelling of Ports and
Harbours, Birmingham, UK, pp. 181-6. BHRA, Cranfield, UK.
129. Van Rijn, L. C. (1989). Handbook Sediment Transport by Currents and
Waves- Report H461, Delft Hydraulics.
130. Van Rijn, L. C. (1993). Principles of Sediment Transport in Rivers,
Estuaries and Coastal Seas. Aqua Publications, Amsterdam.
131. Wang, S. and White, W. R. (1993). Alluvial resistance in the transition
regime. J. Hydraul. Eng Proc. ASCE, 119 (HY6), 725-741.
194

132. Wen C. Y. and Yu,Y.H. (1966). Mechanics of fluidization. Fluid
ParticleTechnology, Chemical Engineering Progress Symposium Series, 62(62), 100-
11.
133. White, W. R., Paris, E. and Bettess. R. (1980). The frictional characteristics
of alluvial streams: a new approach. Proc. I6. C4. Eng., Part 2, 69, 737-50.
134. Whitehouse, R. J. S. (1993). Combined flow sand transport: Field
measurements. Proc. 23rd Int. Conf. on Coasial Engineering. Venice, vol. 3, pp.
2542-2555. ASCE.
135. Whitehouse, R. J. S. (1995). Observations of the boundary layer
characteristics and the suspension of sand at a tidal site. Continental Shelf
Research. 15(13). 1549-67.

136. Whitehouse, R. J. S. (1997). Scour at marine structures. A manual for
practical applications. Report SR 417. HR Wallingford.
137. Wilson, K. C. (1966). Bed-load transport at high shear-stress. J. Hydraul.
D4 ASCE, 92 (HY6), 49-59.
138. Wilson, K. C. (1989c). Mobile-bed friction at high shear stress. J. Hydraulic
Eng., ASCE, 115(6), 825-30.
139. Wilson, K. C. (1989^). Friction of wave induced sheet now. Coastal Eng., 12.
371-79.
140. Yalin, M. S. (1963). An expression for bed-load transportation. Proc. ASCE,
89 (HY3).
141. Yalin, M. S. (1964). Geometrical properties of sand waves. J. Hydraul. D4.,
Proc. ASCE. 90 (HY5), 105-19.
142. Yalin, M. S. (1977). Mechanics of Sediment Transport. 2nd edn. Pergamon
Press, Oxford.
143. Zanke, U. (1977). Berechnung der Sinkgeschwmdigkeiten von Sedimenten,
Mitt. des Franzius-lnstituts fur Wasserbau. 46(243). Technical University. Hanover.
144. Zyserman. J. A. and Fredsee, J. (1994). Data analysis of bed concentration
of' sediment. J Hydraul. Eng., ASCE, 120(9). 1021-42.