Xem mẫu
- CHƯƠNG 6 - DỰ BÁO DAO ĐỘNG KHÔNG TUẦN HOÀN CỦA MỰC NƯỚC
B i ế n th iên m ự c n ướ c trong bi ể n x ả y ra d ướ i tác đ ộ ng c ủ a nh ữ ng nhân t ố c h ủ
y ế u sau: các l ự c t ạ o tri ề u, dòng n ướ c sông, b ố c h ơ i, m ư a, áp su ấ t khí quy ể n và gió.
D ự b áo bi ế n thiên c ủ a m ự c n ướ c bi ể n ch ủ y ế u th ự c hi ệ n cho nh ữ ng vùng gân b ờ v à
các c ả ng bi ể n. Trong tr ườ ng h ợ p đ ó nh ữ ng nhân t ố n h ư đ ị a hình đ áy bi ể n, hình
d ạ ng c ủ a đ ườ ng b ờ g ầ n đ i ể m c ầ n d ự b áo là nh ữ ng đ ặ c đ i ể m q uan tr ọ ng quy ế t đ ị nh
s ự b i ế n thiên m ự c n ướ c d ướ i tác d ụ ng c ủ a các l ự c.
T rong t ự n hiên h ệ t h ố ng chuy ể n đ ộ ng ph ứ c t ạ p c ủ a các kh ố i n ướ c th ườ ng do
k ế t q u ả t ác đ ộ ng c ủ a t ấ t c ả n h ữ ng y ế u t ố đ ó. Các dao đ ộ ng tu ầ n hoàn (th ủ y tri ề u)
đ ã đ ượ c nghiên c ứ u khá k ỹ v à vi ệ c d ự b áo chúng quy v ề v i ệ c l ậ p các b ả ng thu ỷ
t ri ề u.
Ở t rình đ ộ h i ệ n nay, nhi ề u mô hình th ủ y đ ộ ng s ố t r ị g i ả i bài toán tính và d ự
b áo n ướ c dâng trong gió m ạ nh và trong bão đ ã đ ượ c x ây d ự ng và tri ể n khai và k ế t
qu ả t h ử n ghi ệ m t ỏ r a r ấ t hi ệ u qu ả . Trong ch ươ ng này ch ỉ x ét nh ữ ng d ự b áo d ao
đ ộ ng m ự c n ướ c d ự a trên các ph ươ ng pháp th ố ng kê đ ã đ ượ c s ử d ụ ng ph ổ b i ế n trong
nghi ệ p v ụ c ác c ơ q uan d ự b áo th ủ y v ă n bi ể n.
N ế u trong bi ể n quan tr ắ c đ ư ợ c nh ữ ng dao đ ộ ng tu ầ n hoàn và không tu ầ n hoàn
c ủ a m ự c n ướ c thì nhi ệ m v ụ c ủ a ng ườ i nghiên c ứ u d ự b áo là ph ả i tách riêng đ ượ c
ph ầ n tu ầ n hoàn và ph ầ n không tu ầ n hoàn. Bài toán này đ ượ c gi ả i quy ế t theo nh ữ ng
cách khác nhau. Tr ườ ng h ợ p đ ơ n gi ả n nh ấ t là có s ố l i ệ u tính toán v ề d ao đ ộ ng tu ầ n
hoàn c ủ a m ự c n ướ c và bài toán quy v ề t ìm hi ệ u g i ữ a m ự c n ướ c t ổ ng c ộ ng H t và
ph ầ n t u ầ n hoàn H th đ ể t ách đ ượ c ph ầ n không tu ầ n hoàn H kth :
H t − H th = H kth .
Đ ạ i l ượ ng dao đ ộ ng không tu ầ n hoàn c ũ ng có th ể n h ậ n b ằ n g cách: trên đ ườ ng
cong dao độ ng t ổ ng c ộ ng c ủ a m ự c n ướ c (hình 6.1), b ằ ng ph ươ ng pháp đ ồ t h ị , n ố i
các đ i ể m gi ữ a đ o ạ n n ố i n ướ c ròng và n ướ c l ớ n đ ể n h ậ n m ộ t đ ườ ng cong là tr ơ n h ơ n
và đ ó c ũ ng là đ ườ ng cong dao đ ộ ng không tu ầ n hoàn c ủ a m ự c n ướ c c ầ n nh ậ n. Khi
không có các dao đ ộ ng không tu ầ n hoàn thì đ ườ ng cong này trùng h ợ p v ớ i m ự c
n ướ c trung bình.
M ự c n ướ c trung bình xác đ ị nh b ằ ng cách l ấ y trung bình các s ố đ o trên th ướ c
đ o n ướ c h ay b ă ng tri ề u ký trong kho ả ng th ờ i gian dài. Tùy t ừ ng bài toán c ầ n gi ả i
quy ế t, ng ườ i ta có th ể t ính m ự c n ướ c trung bình ngày, trung bình tháng, trung bình
mùa, n ă m hay nhi ề u n ă m.
70
- Hình 6.1. Loại dao động tuần hoàn từ mực nước tổng cộng
cm
200
150
thêi gian
100
50
40
0
-40
thêi gian
-80
-120
Hình 6.2. Đồ thị phân tích tác động gió lên mực nước ở các bờ đối diện
N h ữ ng dao đ ộ ng tu ầ n hoàn c ủ a m ự c n ướ c có th ể c ó quy m ô ng ắ n h ạ n (t ừ m ộ t
gi ờ đ ế n vài ngày), quy mô mùa và nhi ề u n ă m.
Dao đ ộ ng dâng rút không tu ầ n hoàn c ủ a m ự c n ướ c th ể h i ệ n m ạ nh nh ấ t ở c ác
vùng ven b ờ . Ở m ộ t s ố n ơ i n ướ c dâng rút m ạ nh có th ể g ây nên nh ữ ng khó kh ă n to
l ớ n cho vi ệ c đ i l ạ i c ủ a tàu thuy ề n và nh ữ ng t ổ n th ấ t kinh t ế k hác.
Trong nhi ề u tr ườ ng h ợ p vi ệ c p hân tích s ự d âng rút m ự c n ướ c trong tr ườ ng gió
t ạ i các b ờ đ ố i di ệ n cho phép k ế t lu ậ n v ề n h ữ ng h ướ ng gió ch ủ y ế u quy ế t đ ị nh bi ế n
đ ộ ng m ự c n ướ c t ạ i m ỗ i vùng b ờ . D ạ ng t ườ ng minh nh ấ t đ ể t h ự c hi ệ n vi ệ c này là
d ự ng nh ữ ng đ ườ ng cong bi ế n thiên m ự c n ướ c có kèm theo nh ữ ng m ũ i tên ch ỉ
h ướ ng và c ườ ng đ ộ g ió t ươ ng t ự n h ư h ình 6.2.
Đ ượ c bi ế t r ằ ng do dòng ch ả y gió m à các kh ố i n ướ c di chuy ể n t ừ v ùng này t ớ i
vùng khác. Khi kích th ướ c th ủ y v ự c không l ớ n và trong đ i ề u ki ệ n gió m ạ nh, ổ n
đ ị nh thì ở b ờ đ ón gió qua n tr ắ c th ấ y n ướ c dâng, ở b ờ k hu ấ t gió - n ướ c rút. Gió là
m ộ t trong nh ữ ng nguyên nhân chính c ủ a các dao đ ộ ng không tu ầ n hoàn c ủ a m ự c
n ướ c bi ể n. Khi xét ả nh h ưở ng c ủ a gió lên dao đ ộ ng dâng rút m ự c n ướ c c ầ n tính t ớ i
71
- h ướ n g, t ố c đ ộ v à th ờ i gian tác đ ộ ng c ủ a gió.
Bài toán xác đ ị nh h ướ ng gió n ướ c rút và h ướ ng gió n ướ c dâng có th ể g i ả i
quy ế t b ằ ng cách tính đ ộ l ặ p l ạ i c ủ a n ướ c rút và n ướ c dâng v ớ i n h ữ ng h ướ ng gió
khác nhau. Thí d ụ , đ ố i v ớ i m ộ t vùng b ờ n ào đ ó n ế u ta l ậ p đ ượ c b ả ng t ầ n su ấ t ( độ
l ặ p l ạ i) c ủ a n ướ c rút theo các h ướ ng gió nh ư s au:
Hướng gió NNW NW WWE W WWS
Tần suất, % 7 28 44 18 3
t hì c ó t h ể k ế t lu ậ n ch ắ c ch ắ n r ằ ng các h ướ ng gió ch ủ y ế u gây nên n ướ c rút t ạ i vùng
đ ang xét là gió tây tây b ắ c và gió tây b ắ c sau đ ó l à gió tây; các h ướ ng gió khác
không gây rút n ướ c.
Khi phân tích các hi ệ n t ượ ng dâng rút m ự c n ướ c c ầ n chú ý đ ế n ả nh h ưở ng c ủ a
th ờ i gian ho ạ t đ ộ ng c ủ a gió v ớ i v ậ n t ố c khác nhau. Tr ườ ng gió gây nên bi ế n đ ổ i
m ự c n ướ c ở c ác vùng b ờ t hông qua dòng ch ả y v ậ n chuy ể n n ướ c t ớ i đ i ể m c ầ n d ự
b áo. Đượ c bi ế t các gió c ườ ng đ ộ t rung bình c ầ n m ộ t kho ả ng th ờ i gian c ỡ m ộ t hai
ngày đ ể h ình thành nên tr ườ ng dòng ch ả y ổ n đ ị nh. Nh ữ ng gió có th ể m ạ nh, nh ư ng
tác đ ộ ng t ứ c th ờ i không kéo dài th ườ ng không gây nên nh ữ ng bi ế n đ ổ i m ự c n ướ c
m ộ t cách đ áng k ể . Trong khi đ ó gió c ườ ng đ ộ k hô ng quá l ớ n, nh ư ng ho ạ t đ ộ ng ổ n
đ ị nh v ớ i th ờ i g ian dài có th ể g ây bi ế n đ ổ i m ự c n ướ c đ áng k ể .
6.1. PHƯƠNG PHÁP GRAĐIEN DỰ BÁO DAO ĐỘNG DÂNG RÚT MỰC NƯỚC
M ộ t trong nh ữ ng ph ươ ng pháp d ự b áo ng ắ n h ạ n bi ế n đ ổ i m ự c n ướ c là ph ươ ng
pháp d ự a trên vi ệ c tính t ớ i tác đ ộ ng c ủ a gió thông quan tr ườ ng khí áp đ ặ c tr ư ng
b ở i hi ệ u s ố á p su ấ t kh í q uy ể n ở h ai tr ạ m. H i ệ u s ố n ày th ườ ng đ ượ c g ọ i là gra đ ien
khí á p hi ệ u d ụ ng.
Ng ườ i ta th ườ ng phân tích các b ả n đ ồ s ynop đ ể s uy xét v ề t ác đ ộ ng c ủ a các
tình th ế s ynop t ớ i s ự d âng hay rút n ướ c. Ph ả i đ ị nh ra các nhóm tr ườ ng n ướ c d âng
cao hay th ấ p, nghiên c ứ u đ ặ c đ i ể m c ủ a tr ườ ng khí áp trong cùng th ờ i k ỳ đ ể t hi ế t
l ậ p đ ượ c s ự p hân b ố đ i ể n hình c ủ a các đ ườ ng đ ẳ ng khí áp trong th ờ i gian tr ướ c khi
và trong khi x ả y ra dâng n ướ c ho ặ c rút n ướ c.
Đ ể c ó đ ượ c đ ặ c tr ư ng s ố c ủ a tr ườ ng khí áp ng ườ i ta th ườ ng tính hi ệ u áp su ấ t
không khí gi ữ a hai tr ạ m cách nhau đ ủ x a, hi ệ u này g ọ i là gr a đ ien hi ệ u d ụ ng. Tu ỳ
hình d ạ ng và đ ặ c đ i ể m v ùng b ờ c ầ n d ự b áo ng ườ i ta có th ể t ính m ộ t ho ặ c nh i ề u
gra đ ien hi ệ u d ụ ng (hình 6.3).
Khi xây d ự ng đ ồ t h ị b i ế n đ ổ i c ủ a gra đ ien khí áp và m ự c n ướ c có th ể t ìm đ ượ c
s ự l ệ ch pha trong hai quá trình và s ự l ệ ch pha đ ó dùng làm th ờ i gian báo tr ướ c c ủ a
d ự b áo.
B ướ c ti ế p theo là xây d ự ng m ố i ph ụ t hu ộ c c ủ a đ ộ c ao m ự c n ướ c dâng hay rút
vào giá tr ị c ủ a các graddien hi ệ u d ụ ng. D ạ ng t ổ ng quát c ủ a các m ố i p h ụ t hu ộ c d ự
b áo nh ư s au:
H = f ( H 0 , G0 ), ( 6.1)
72
- t rong đ ó H − m ự c n ướ c d ự b áo, H 0 − m ự c n ướ c t ạ i th ờ i đ i ể m l ậ p d ự b áo, G0 −
gra đ i en áp su ấ t t ạ i th ờ i đ i ể m l ậ p d ự b áo.
Nh ữ ng m ố i ph ụ t hu ộ c d ạ ng này đ ượ c xây d ự ng cho nhi ề u n ơ i. Th ờ i gian báo
tr ướ c th ườ ng b ằ ng 6-12 gi ờ . V ớ i th ờ i gian báo tr ướ c này thì nói chung đ ộ đ ả m b ả o
c ủ a d ự b áo khá cao.
Nh ượ c đ i ể m c ủ a ph ụ t hu ộ c d ạ ng (6.1) là các h ệ s ố b ằ ng s ố t rong các bi ể u th ứ c
đ ố i v ớ i pha n ướ c dâng và pha n ướ c rút th ườ ng khác nhau. Vì v ậ y ph ả i tìm n h ữ ng
bi ể u th ứ c d ự b áo cho riêng t ừ ng pha n ướ c dâng ho ặ c pha n ướ c rút. T uy nhiên trong
th ự c hành d ự b áo không th ể b i ế t đ ượ c khi nào thì dùng m ố i ph ụ t hu ộ c c ủ a pha
n ướ c dâng, khi nào thì dùng m ố i ph ụ t hu ộ c c ủ a pha n ướ c rút, đ ặ c bi ệ t là ở n h ữ ng
th ờ i đ i ể m chu y ể n pha.
a) b)
Hình 6.3. Trường hợp tính một (a) và hai (b) građien hiệu dụng tuỳ hình dạng đường bờ
t rong nhi ề u tr ườ ng h ợ p đ ộ b i ế n đ ổ i c ủ a gra đ ien khí áp theo th ờ i gian có th ể l à ch ỉ
s ố c ủ a s ự b i ế n đ ổ i ti ế p theo c ủ a quá trình m ự c n ướ c.
N ế u tính t ớ i đ ặ c đ i ể m v ừ a nêu thì ph ươ ng trình d ự b áo m ự c n ướ c có th ể b i ể u
di ễ n d ướ i d ạ ng
H n = f ( H n −1 , ΔGn −1,n ), (6 .2)
trong đ ó H n − m ự c n ướ c d ự b áo, H n −1 − m ự c n ướ c t ạ i th ờ i đ i ể m l ậ p d ự b áo,
ΔGn −1,n = Gn−1 − Gn (Gn−1 − g ra đ ien khí áp t ạ i th ờ i đ i ể m l ậ p d ự b áo, G n − gra đ ien khí
áp t ạ i th ờ i đ i ể m n , l ấ y theo b ả n đ ồ synop d ự b áo).
6.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC DỰA TRÊN TRƯỜNG ÁP SUẤT KHÍ
QUYỂN
O. I. Seremechievskaia đ ề x u ấ t m ộ t ph ươ ng pháp d ự b áo cho phép tính bi ế n
trình m ự c n ướ c đ ồ ng th ờ i t ạ i nhi ề u tr ạ m bi ể n. Ph ươ ng pháp này d ự a trên quan
đ i ể m cho r ằ ng nhân t ố c hính quy ế t đ ị nh các dao đ ộ n g không tu ầ n hoàn c ủ a m ự c
n ư óc l à dòng ch ả y do gió. Tr ườ ng khí áp đ ượ c bi ể u di ễ n gi ả i tích b ằ ng các đ a th ứ c
Cheb ư sev. D ự a theo nh ữ ng h ệ s ố k hai tri ể n Aij có th ể x ác đ ị nh h ướ ng và c ườ ng đ ộ
c ác dòng ch ả y gió, t ứ c là tính gián ti ế p tr ườ ng v ậ n t ố c dòng ch ả y và c ả h i ệ u ứ ng
t ĩ nh h ọ c trong dao đ ộ ng m ự c n ướ c.
73
- C ác p h ươ n g trình d ự b áo có d ạ ng t ổ ng quát n h ư s au
[ A ]
H n − Hn −1 = f
;( H − H) n −1 ,
( 6.3)
ij n −1
trong đ ó H n − m ự c n ướ c d ự b á o, Hn −1 − m ự c n ướ c trung bình m ườ i n gày tr ướ c d ự
báo, H − H − h i ệ u các m ự c n ướ c cho phép lo ạ i ả nh h ưở ng c ủ a bi ế n trình n ă m, n v à
n − 1 − t h ờ i h ạ n d ự b áo (khác nhau 6, 12, 18 và 24 gi ờ ).
74
nguon tai.lieu . vn
