MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ DÒNG CHẢY RIVER PLUME

Abstract

Nghiên cứu về dòng chảy river plume (viết tắt: RP) nói riêng và dạng dòng chảy dưới tác dụng của trọng lực (hay còn gọi là các dòng gravity currents; viết tắt: GC) nói chung đã được Thế giới thực hiện trong nhiều năm qua nhưng còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Bài báo này trình bày tổng quan về các dòng chảy gravity current nói chung và dòng RP nói riêng, cùng một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm và phân tích lý thuyết dòng chảy RP dạng nổi trên bề mặt. Các thí nghiệm vật lý được thực hiện với các mô hình vật lý (flume model) mô phỏng dòng chảy RP nổi, hai chiều trong mặt cắt theo phương thẳng đứng và có kích cỡ thu nhỏ trong phòng thí nghiệm. Nước muối được sử dụng để tạo ra môi trường xung quanh cho dòng RP, nước sinh hoạt được sử dụng để tạo ra RP. Các đầu đo vận tốc và hệ thống camera với phần mềm phân tích trường vận tốc PIV (Particle Imaging Velocimetry) và PTV (Particle Tracking Velocimetry) đã được sử dụng để tính toán trường vận tốc. Kết quả thu được sử dụng để nghiên cứu các cấu trúc dòng chảy và cấu trúc rối trong dòng RP. Mục tiêu hướng tới tiếp theo là nghiên cứu các cấu trúc dòng chảy và cấu trúc rối khi có mặt bùn cát và các chất lơ lửng từ đó có thể hiểu được các đặc trưng của dòng chảy và mối liên hệ của chúng với sự có mặt của bùn cát cũng như các cơ chế vận tải bùn cát trong dòng RP.

Bên cạnh đó, độ sâu mà tại đó nước ngọt tách khỏi đáy hình thành RP nổi (độ sâu tại điểm phân tách) đã được đo đạc. Sử dụng phân tích thứ nguyên và các số liệu đo đạc, một công thức bán thực nghiệm đã được để xuất để tính toán độ sâu này trong trường hợp tổng quát. Các so sánh kết quả tính toán sử dụng công thức này với các số liệu đo của các thí nghiệm khác và các số liệu đo đạc thực tế các RP tại một số cửa sông trên Thế giới (đã được công bố trên các tạp chí Quốc tế có uy tín) cho thấy công thức được đề xuất cho kết quả tốt.

Từ khóa: Gravity current (Density current), River Plume, PIV (PTV), Phân tích thứ nguyên (Dimensional analysis), Detachment depth.