VIEN KHOA HOC VIET NAM
Trang 4TUYỀN TẬP NGHIÊN CỨU BIỀN, I, 2 Trang 3—23 1979
_— —— ————=====
MỘT VÀI KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU DONG CHAY TRONG VỊNH BÌNH-CANG — NHA-TRANG
TRƯƠNG ĐÌNH HIỀN
PHAN PHÙNG
NGUYÊN VĂN LỤC
Viện nghiên cứu Biền
Việc nghiên cứu dòng chẩy trong các vùng biển nông, đặc biệt tại các vùng biền ven bờ là vấn đề hết sức phức tạp Sự phức tạp đó do tính biến đôi mạnh mể theo không gian, thời gian của các
quá trình vật lý cùng với tính cục bộ địa phương và dị thường
của các vùng biền nói trên Tại các vùng biển gần bờ thường tồn tại sự dao động của vận tốc chảy với chu kỳ từ một vài giờ đến vài ngày Những dao động này được hình thành từ các xoáy của
dòng đối với kích thước nằm ngang độ một vài km Tại các vùng biển hở có độ sâu lớn, ở đó phần lớn năng lượng tập trung và chuyền động có kích thước cổ trung binh [3] Nhưng tại các vùng biển ven bờ, điều nói trên không hoàn toàn đúng Ở đây năng Tượng của các thành phần chu kỳ nhỏ rất quan trọng, có lúc vượt quá năng lượng của các chuyên động có kích thước cổ trung bình Vi
Trang 5bình hóa khác nhau, các đặc trưng thống kê của nó cùng với các
thành phần đòng chẩy không chu kỳ Những đòi hỏi đó hết sức cần thiết cho việc hiều biết cấu trúc của dòng chảy cũng như bản chất vật lý của nó Từ đó cho phép chúng ta có thề tiến tới giải
quyết một cách hợp lý các vấn đề mô hình hóa toán học cũng như những vấn đề phục vụ các nhu cầu thực tiễn đề ra Những đòi hỏi trên đây có thể thực hiện một cách tốt đẹp bằng con đường phân tích các số liệu đo đạc nhiều ngày đêm của các trạm nói trên tại vùng biền nghiên cửu của chúng ta Trong bài báo này, chúng tôi
trình bày một vài kết quả nghiên cứu bước đầu về dòng chảy
trong vịnh Bình-cang — Nha-trang theo phương hướng ấy Từ tài
liêu đo đạc dòng chẩy nhiều ngày đêm bằng máy BPV2R trên các trạm nôi, tiến hành tính phồ năng lượng của các thành phần vận tốc chảy, cũng như sự biến đồi của nó theo các chu kỳ trung bình hóa Đồng thời tiến hành phân tích tìm hé sd gid (K = / We /— trong đó W — vàn tốc gió, we —vận tốc hải lưu gió) tũng như các thành phần dòng chảy không chu kỳ (hải lưu giỏ, thường lưn)
A— CAC THANH PHAN DONG CHAY CÓ CHU KỲ
I— DAO BONG LAC (Seiche)
Từ tài liệu điều tra trong vịnh Bình-cang — Nha-trang, chúng tôi tiến hành phân tích tìm các chu kỳ chủ yếu của dao động lắc đồng thời xác định các đỉnh của hàm phổ năng lượng theo các chu kỳ
nói trên Toàn bộ vấn đề đặt ra được tiến hành theo các bước : Dùng
ký đồ mực nước, để tìm chu kỳ dao động trùng bình, dùng công thức Merian — Chrystal xác định các chu kỳ chủ yếu và phân tích
phô năng lượng từ các tài liệu thu được tại các trạm nỗi trên vịnh .Trong các vùng biền ven bờ, đặc biệt là trong các vịnh, thường sự dao động nhỏ về mực nước có thê dẫn đến sự dao động về dòng
khá lớn, những sự kiện này đã được trình bày trong công trình
của Wiegel [5] năm 1964 Nguyên nhân của những loại dao động
như trên thường do sự biến đôi đột ngột của trường gió trên biển
Theo các tài liệu điều tra trên các trạm nôi trong các tháng V/J1976 XH/1976 và tháng HI/1977 cho chúng ta thấy dòng nước trong vịnh dao động với chu kỳ nhỏ, biên độ khá lớn xây ra ở các độ sâu
khác nhau
1 Mặc dù biên độ của dao động lắc có thể giảm đi khi qua hệ
thống lọc của giếng thủy triều, song từ ký đồ thủy triều của hai
ngày 18 và 19/VII/1976, chúng ta nhận được 25 đao động biên độ
khá lớn kéo dài trong khoảng thời gian 2465 phút (H 1) Từ đó
Trang 7có thể suy ra bằng cách gần đúng, chu kỳ trung bình giữa hai lần cực tiêu là tm gần bằng 100 phút
2 Xác định các chu kỳ chủ yếu của dao động lắc theo các công
thức Merian — Chrystal:
Bằng phương pháp mô tả gần đúng, chúng tôi có thể giả thiết
rằng vịnh Bình-cang — Nha-trang là hai hệ thống đao động hình chữ nhật (Hình 2) Chiều sâu h có thề biều diễn được dưới dạng: x h = ho (I— 3) (1) Trong đó:
ho — Chiều sâu tại cửa vịnh Ì — Chiều dài của vịnh
x — Khoảng cách kề từ cửa vinh
Chu kỳ dao động được tính bởi công thức Chrystal và hiệu chính bởi Rayleigh [2] Tì =(1+e)x1/305xTo (2) Với: To = 4l/Vgho Trong đó (t +) hiệu chính do chiều ngang của vịnh c= zj(5—log 2° —r) Y = 0,577215 là hằng số Euler b — là chiều ngang của vinh
l— chiều dọc của vịnh từ cửa vào bờ
Chu kỳ dao dong ngang T:t của vịnh được tính theo công thức Merian, trong đó xem chiều sâu của vịnh không đồi bằng chiều sâu
Trang 8Tw bang I ta nhận được chu kỳ dao động doc theo vinh Nha-
trang là 76 phút và Bình-cang là 180 phút; chu kỳ dao động ngang trong vinh Nha-trang là 33 phút và vịnh Bình-cang là 24 phút
3 Phân tích phô năng lượng:
Từ số liệu đo đạc trên các trạm nồi tiến hành phân tích phô năng lượng theo phương pháp của Tukey 1958 [1]
Phd năng lượng được tính theo công thức:
BK SG > = [Ra ( tự cos — ) x cos K&S) (4) m ok = 5 Khi K=o va K=m oK == 1 tai cdc tri sé khac K =0,1,2, „mm, q = 0,1,2, ,m 1 Nng Rq = * Xi Xi—q N—q { i= 1
Rq — 1a ham tu lién hé, xi — 1a tharh phần của vận tốc tai
thời điềm ti sau khi đã trừ cho trị số trung bình
Việc tính tốn theo cơng thức (4) cho ta các kết quả trên hình
từ (2—4) :
— Năng lượng các thành phần Bắc lớn hơn năng lượng các thành phần Đông
— Năng lượng dao động tại cửa vịnh Bình-cang lớn hơn năng
lượng dao động tại giữa vịnh Nha-trang, Điều đó, có thề nghĩ rằng
tại cửa vịnh Bình-cang là nút của đao động đứng, tức là điềm bụng của dao động ngang
— Một số đỉnh của hàm phổ phù hợp với chủ kỳ đao động riêng của vịnh nhận được từ công thưc Merian — Chrystal
Tai trạm trước cửa vịnh Bình-cang bàm phô có đỉnh từ 100 phút tới 200 phút tương ứng với chủ ky dao động đọc của vịnh này ; dinh bam pho 6 33.3 và 28.6 phút tương ứng với chu kỳ đao động ngàng của vịnh Nha-trang; đính hàm phố ở 222phút tương ứng với chu kỳ dao động ngang của vịnh Bình-cang
Tại trạm giữa vịnh Nha-trang bàm phô có đỉnh ở 66.6 phút, tương ứng với chu kỳ dao động dọc trong vịnh Nha-trang đồng thời đỉnh hàm phô 33.3 và 28.6 phút tương ửng với chu kỳ dao động ngang trong vịnh Nha-trang
Trang 104 tem/gyÊ 70.005 C /pnit 404 303 z0+ N EN 10+ D , —— feet et K oO I 2 3 4 5 6 Ð ?00 00 666 50 40 333 28 25 22.2 20 phot , - 2 - “ ˆ" `
Hình 3: Phổ nỗng lượng dóng nược đơo động tai cua vịnh Bình Cong †ử 9 giữ ngỏy 23.05.76 đến 9 giỏ 5O ngày 24.05.76
Trang 12Khi tính toán phồ năng lượng, bậc tự do v được lấy theo công thức gần đúng: 2N ,= oO m Trong do N— là tông số điềm đề phân tích m— là số điềm trễ
trong lần diéu tra thang V/1976 voi N = 150,m = 10 ta có v = 30,
giới hạn tin cậy là 0.75 — 1.45 với xác xuất 80% Trong lần điều
tra thang IH/1977 voi N = 150,m = 20 v = lỗ giới hạn tin cậy là
0.67—1.75 với xác xuất là 80%
Việc tồn tại hiện tượng dao động lắc dòng với chu kỳ từ vài
chục phút đến gần 200 phút cũng được thể hiện rồ ràng Trên hình 6 mô tả sự biến đồi các thành phần vận tốc theo các kích thước trung bình bóa Từ hình 6 ta thấy cả thành phần vận tốc Ũ và Ý đều đạt điềm cực đại tại chu kỳ 100 phút,
II — DAO ĐỘNG DONG VOI CHU KY THUY TRIEU : (24 giờ) Như trong phần 1, chúng ta thấy năng lượng của dao động lắc trong vùng biển này khá lớn Vì vậy, đề tiến hành phân tích dòng
triều thuận lợi, cần thiết phải loại bổ các dao động lắc bằng cách tính trung bình với chu kỳ 200phút liên tiếp Sau đó tiến hành phân tích dòng triều bằng phương pháp bình phương tối thiêu các
thành phần không đồi, nhật triều và bán nhật triều như sau :
Goi V (t) là thành phần theo phương của dòng nước ở thời điềm t sông thức chung được viết :
V (t) = Vo + Ky, cos (a;t-b,) -+ M, cos (agt-b,) + M, cos (aut-b,) = V, + A, cos ayt + B, sin ayt +
với At = K, cos bị, B, = K,sin by > 2 %8
với số liệu trong 24 giờ và chọn gốc thời gian ở giữa dãy quan
Trang 13Ệ B, 8383 —439 —179 x V (t) sin a,t By =1 —439 8075 11 x|EY@sin ant | B, —179 11 8065 |= V (t) sin ayt i i
các tông số = V (†) cos a¿t được tỉnh từ t = 12 đến t = 12
Từ các trị số Ai, Bị ta có thể tính được biên độ và góc pha của từng thành phần K; M; M, theo phương đông và theo phương bắc (xem bảng 2) — Sự biến đồi các yếu tố elip của các thành phần
nhật triều và bản nhật triều được trình bày ở bảng 3 và hình 5
VL : nữa trục dài (đơn vị cm/s |
Vs : nita truc ng&n
9 : góc của trục đài với phương Đông tính bằng độ, theo chiều lượng giác
Từ các kết quả nhận được cho ta các nhận xét sau :
— Trong thời kỳ đo đạc, dòng nhật triều có cực đại là 11.9 cm/S, dòng bán nhật triều đạt cực đại ở 6.6 em/s, còn dòng triều 1/4
ngày có trị số rất nhỏ Tỷ số giữa trục dài elip dòng nhật triều với bán nhật triều là 1.5 và 3.0 Từ đó, cho thấy dòng triều trong vinh
Nha-trang mang tính chất hỗn hợp, dòng nhật triều chiếm ưu thế,
giống như đặc tính của thủy triều
— Phương của elip dòng nhật triều luôn luôn song song với vạch
bờ Tại trạm A¡ (giữa hòn lớn và mũi Chụt) phương của elip là
bắc nam Tại trạm trước vịnh Bình-cang phương của elip là đông bắc — tây nam
Việc nghiên cứu sự biển đồi các thành phần dòng chảy theo các kích thước trung bình hóa cũng cho ta thấy một phần hình ảnh của giao động với chu kỹ thủy triều, đao động này có cường độ
khá lớn, có nhiều lúc lớn hơn đao động lắc, điều đó có thể nhận xét thấy trên hình 6 là một trong những trường hợp điền hình
Nhân xét một cách thỏ thiển nói trên có thể giải thích nhờ sự
Trang 16— Từ (7) ta có thề phat biéu nhu sau: Khi tiến hành lọc với chu ky T =» thi chủng ta có thể loại bỏ trong phồ của chúng ta các
thành phần dao động với chu kỳ T’ <a va con gift lai trong phd các thành phần có chu ky T”’ Da
II] — DAO DONG QUAN TINH CUA DONG CHAY
Từ các hình 6—7, 8—9 cho ta thấy năng lượng của dòng quán tính tại tầng mặt nhỏ hơn năng lượng của dao động lắc và dao
động triều, song nỏ cũng là một trong ba loại dao động về dòng chủ yếu của vịnh Bình- -cang — Nha-trang Các thành phần dao động dòng, với chu kỳ quản tính (ð7giờ) ở tầng sâu có cường độ lớn hơn ở tầng mặt
B — PHÂN TÍCH DÒNG CHẢY KHÔNG CHU KỲ
Sau khi đánh giá và hiều biết một phần đặc tính dòng chảy có chu kỳ, việc phân tích và tìm hiều các thành phần dòng chẩy không chu kỳ có tầm quan trọng đặc biệt Từ đó, dẫn đến những
nét khái quát về dòng chảy và cấu trúc bên trong của nó tại các miền mà chúng ta nghiên cứu Việc nghiên cứu dòng chảy không chu kỳ nói chung gặp nhiều khó khăn, nhất là việc tổ chức đo đạc đề nhận được các nguồn tài liệu tốt Một phương gháp phân tích dòng chảy không chu kỳ đơn giản là phương pháp phân lưu dư bằng đại số phương pháp này dựa trên cơ sở giả thuyết của
Sverdrup : tại một địa điềm nhất định dòng chẩy thường kỳ có thể
xem như không thay đồi về độ lớn và hướng Đồng thời phương pháp phân ly lưu dư đòi hỏi tại một trạm liên tục ngày đêm, đều phải có hai lần đo đạc (mỗi lần một ngày đêm) với điều kiện khoảng
thời gian giữa hai lần đo đạc càng gần, độ chính xác càng cao —
Với những đòi hoi trên, con đường đo đạc dài ngày dong chay trên các trạm nồi đã mở ra một khả năng ứng dụng rộng rãi của phương pháp phân ly lưu dư và độ chính xác của nó được nâng cao rõ rệt Vì trên trạm nồi nếu việc đo đạc liên tục dòng chảy kéo dài nhiều ngày đêm với n số liệu cho phép chúng ta có thê ghép một vòng kín với n cặp số liệu dé dé phan tích Thời gian giữa hai tần quan trắc càng ngắn, độ chính xác càng cao Đặc biệt tại vùng vï độ thấp, chu kỳ giòng quản tính lớn hơn nhiều so với chu kỳ của con lắc Fuc-ô nên cần phải đo đạc nhiều ngày đêm mới cho ta số liệu tốt khi phân tích
Nếu gọi # là vectơ lưu dư (đã loại triều lưu)
V là thành phần theo hướng Bắc
Trang 174S Wiemes 20m Om T T T T Terry T t ere T TT—®T/oiở —» O 4 9 12 16 20 24 28 32 36 4O 44 48 Š2 56 60 6466 9
Hình 6— Sự phụ thuộc Modun vận tốc /v/ vào chu kỳ
trung bình hóa tại trạm nổi A¡ — tầng 15m 4® Wiemss 20m 2:5m t t T + 7 T T > 4 8 t2 16 20 24 28 32 36 40 44 48 Se Se eo 64 “T/giở
Trang 18Moms
S 20 3O 40 SO 8 7 80 SỐ 100 H21/g0
oF
Hinh §— Sự phụ thuộc Modun vận tốc đống chảy /v/ thco chu kỷ trung bình hóa tại tram noi Ag 4e 2:i3m 2- a T T T T T T Ù T er A _ O 20 3 4 50 60 70 80 90 10 HO T/gờ Hinh 9— Sự phụ thuộc Modun vận tốc đòng chảy
theo chu kỳ trung bình hóa tại trạm nói Àa
gene wen ARNEL ema ae pea cy
TT—2 oe ad He” Hal SAN
nis vt nec om ¬
Trang 19Ù là thành phần theo hướng Đông của lưu dư,
ở là vectơ thường lưu se là vectơ hải lưu gió
Ue Ve 1d hai thanh phần Đông và Bắc tương ứng của nó
W Œ, Ý) là vectlz vận tốc gió trung bình trong không gian — thời gian đo đạc
| we}
K = | là hệ số gió
9 là gốc lệch của hướng gió và hải lưu gió Chúng ta có thé biéu diễn như sau : Vo=x= Ve + Vc Đồng thời chúng ta chủ ý tới sơ đồ vectơ có thể viết : Ve = We cos (a -+- 6) \ Ue = We sin (a + 9) J Wwe] = |W} (8) (9) Từ (8) va (9) chúng ta nhận được : V == Ve +k V cosé—k U sin U sz Ue +k U cos0 +k V sin0 (10)
Với số liệu do đạc ta biết được lưu dư W (U, V) va gio W(U, V),
còn thành phần thường lưu (Uc, Ve), hệ số gió k và góc lệch 9 chưa biết Trong hệ (10) chúng ta có bốn 4n số, nên cần thêm một
lần quan trắc đề thiết lập thêm hai phương trình nữa thành hệ bốn phương trình V,=Ve+k V; cos —k U; sin@ U, = Uc +k U, cos@ +k V, sind Lan 1 \ (11) Vạ = Ve+k V, cosé —k U, sind Lân 3 " — U, = Uc +k U, cos6 +k V, cosé
‘it hệ (11) chúng ta dễ dàng nhận được các đai lượng cần tìm
Trang 20Nhu vậy qua bai số liệu cho phép tại một điềm của dãy do dac
nhiều ngày đêm ching ta có thể phan tích đề nhận được dòng
Wwe!
thường ky C (Uc, Vc); dong hai ru gid We; hé sé gid k = [oes iW
và góc lệch giữa hướng gió với hải lưu gió 0
Từ tài liệu các trạm đo đạc nhiều ngày đêm trên biển, theo công
thức (11), chúng ta tiến hành phân tích và nhận được các kết quả
như sau:
— Hải lưu giỏ trong vùng biên nghiên cứu không theo qui luật cơ bản của Ekman ở biền sâu, hướng của nó phụ thuộc rất lớn vào địa hình của vịnh tại các trạm nỗi nhiều ngày đêm, trên các
tầng quan trắc, vectz vận tốc hải lưu gió có phần lớn lệch về bên
trái hướng gió, sự biển đồi của góc lệch 0 trong phạm vi kha rộng
từ vài chục độ đến xắp xỉ 1300 (Hình 10) Trong thời kỳ gió mùa
Đông Đắc, tại trạm nổi A; đòng chấy có hướng Tây Bắc đến Đông Nam; trong thời kỳ giỏ mùa Tây Nam tại trạm nổi À, dong chay có hưởng gần như Đông Nam đến Tây Bắc Cường độ dòng hải
lưu giỏ đạt cực đại khoảng 12—20em/s và cực tiêu khoảng vải cm/s
— Đòng chảy thường kỳ không lớn lắm, hướng chảy lệch khá lớn với hướng hải lưu gió, vận tốc chẩy cực đại khoảng 10em/s, cực tiêu khoảng vai cm/s
——>
T
— Giá trị hệ số gió =— we khoảng từ 0.01 đến 0.04 Nhìn W
chung sự biến đồi hệ số gió k theo độ sâu không theo qui luật tuyến tính; ở lớp mặt và lớp đảy hệ số gió k biến đồi ít, ở lớp giữa biến đôi khá lớn khi chiều sâu tăng lên
Từ sự phân tích tài liệu đo đạc đài ngày trên các trạm nồi cũng cho phép chúng ta nhận xét rằng :
— Phương pháp phân ly lưu dư đòi hỏi diều kiện chỉ cần lọc
triều lưu ra khỏi dãy quan trắc (trung bình hóa 21 giờ) với điều
kiện đó; khi sử dụng phương pháp này trong các vùng biển mà ở đó các loại dao động (như đao động quán tỉnh) mạnh, nó không
thề cho ta kết quả tốt Đề thấy rồ điều đó, chúng ta có thề so sánh
tài liệu phân ly lưu dư tại các trạm nồi § ngày đêm A;, khi chỉ loại triều lưu với tài liệu khi đã tiến hành loại dòng quản tính như sau :
— Tại trạm À; khi chưa lọc dòng quản tính, kết quả sử dụng
Trang 22— Dạng dao động với chu kỳ quán tính khoảng 57 giờ
Phân tích phô cho thấy, ở tầng Om, thành phần đao động lắc và
dòng triều có năng lượng gần xấp xỉ nhau và khá lớn so với dòng quán tính Ngược lại, ở tầng sâu, dòng quán tính chiếm ưa thế so với hai loại dòng trên
Vectơ tốc độ dòng chấy không chu kỳ trên tầng mặt có trị số khoảng 30 — 40em/s và lệch về bên trái của hướng gió Càng xuống sâu, tốc độ dòng càng giảm nhanh và ở tầng đảy còn khoảng 15 — 20cmjs Hệ số gió K giảm theo độ sâu rõ rệt: tại tầng mặt, K=0,10
xuống tầng đáy K chỉ còn xấp xỉ 0,04 Nhìn chung những đặc điềm này cũng thường thấy trong các vùng biển có độ sâu nhỏ ở gần bờ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1, LA VAN BAI, TRAN TA, NGUYEN BA XUAN — 1977:
Báo cáo tông kết tài liệu điều tra về Vật lý thủy văn vịnh
Bình-cang — Nha-trang năm 1976—197/ Tài liệu chưa công bố
của Viện nghiên cứu Biên
2 TRƯƠNG ĐỈNH HIỀN, PHAN PHÙNG, NGUYỄN VĂN LỤC:
Một vài kết quả thực nghiệm nghiên cứu dòng chảy trong vịnh
Bình-cang — Nha-trang Xem trong tuyển tập này
3 NGUYEN HAI — 1961:
Supplement a la note «Recentes variations de temperature e de salinité 4 Nhatrang » Contr Inst Ocean Nhatrang, N° 47t
4, PHAN PHUNG — 1978:
Dao động mực nước tại vịnh Nha-trang Tài liệu chưa công bố
của Viện nghiên cứu Biển
5 ABRAMOV A— 1976:
Dao động nửa ngày của áp suất không khi ở vùng nhiệt đới
Báo cáo Viện Hàn lâm Khoa học Liên-Xô Tập 227, N° 3
(tiếng Nga)
Trang 23SUMMARY
ON THE PHYSICAL PROPERTIES OF THE BAY OF BINH CANG — NHA TRANG (1976 — 1977)
LE PHUOC TRINH, LA VAN BAF NGUYEN BA XUAN, TRAN 7A Ins'itule of Oceanography
In this paper, the authors point out the analvsis of physical
characteristics of Binh cang — Nha trang Bay iu the cycle of 1976- 1977 on the basis of the data collected by the physical laboratory
of the Institute of Oceanography of Viet nam (Nha trang)
Trang 2606.00 20.00 4 12.00 east [400 — T OBO 5 OO 2 - Ỉ 1009 + t4: 4.50 D 18.00 16.00 from iT 7 22.89.76 N B 2100 - 9 7 (900 1700 / 16.00 1 - = 15.00 9ø giŠi 07004 / us X/O7TIS 200 > ° NSS [400 Bees ~ Đ v QIỌO 2390 Ệ Trom 1.T.7 5.5.76 i k L t N
Hình 3: “Hoa gió” ở cóc tram liên lục -
~ Độ doi ( đoan thẳng), vecto ứng voí tộc ,ộ gio
~Con số cuối sean thang lệ gi¢ quen trắc v
Trang 29TĐC 302 2¢ 4 284 27 4 26 + 3 : © 25+ T i 2 e 1 Tia7p 2g 3 @ Tnanz 27.355°C T,ạy;= 26.88°C 4 5 M Ị ¥ T ¥ z Ty t Ỷ Ệ ¥ T ,
| H Hl iV v Vi Vil Vil x x KI Xii THANG
——_—— Nhiều năm aman» mma Nam (97G
Hinh 6, 88h đổi năm của TC nước tổng mặt tọí Cấu Đá (Nhotrong) Soe is % 5 _——— C—O 32 4 4 : Lo ø£ Oe Te ay, geome „re Ñ gà, “ng Ne Lá” 3 ab Of 3 | ee @S 1976 vỈ 4 oe _ | ® os vm Tứ ; Snnz 32.2892 \ eo S14962 32.25% 0 Ệ wt ne 4 T T T T T T T T T T T T
ì H HỊ tv V Vì VI vil Xx x xì XII THANG
Trang 3027.0 + 4 = Hinh8 + Biến đổi ngồy đêm củo TC nước cúc tổng thong XI-976 = (Tr NE 7) 5% OT me „mm me -
Beary, o” “oe - wee ~ wort weal err tte a, - 10
Trang 32ae 4 wv AN œ * aa A é ~@ eyo” ` ue - Ệ so? Ki Ệ ` Ỷ vò yr 199710 t5 ed 4, a + * L be she 4 Ninh 460 ` : , : : Leet, BAN 0 PHAN BO NHET 80 T°C VA 00 MUO! S%o TANG OW + 4 ` ° TỶ LỆ: 1⁄150.00Q [
PA vx»o3 ren (SIEU TRA TONS HOP VUNG BIEN VEN BỘ VINH BINH CANG-NHA THANG 3 ~ - : = ` ` )
STERN NS Pewee t “oe, :
d + N Ngdy 22 thang V nom 1976 b
Trang 34is , tơ + 2 — sea inoe 4 254 20+ WNHATRENG SAN 86 06 TRONG SUOTIM)VA MAU SAC NUOC TỶ LỆ : 1/I50.0QÓ
tĐiỂU TRA TONG HOP VỮNG BIỂN VEN BỘ VỊNH BÌNH CANG ~ NHÀ TRANG)
Ngoy 23 thong Il adm 1977
Trang 35TUYEN TAP NGHIEN CUU BIEN, I, 2 Trang 43-62 1979
PHÂN TÍCH GIÁN TIẾP TRƯỜNG ĐỒNG TAI VUNG BIEN KHOI TRUNG-BO
HOANG XUAN NHUAN
Phong Vai ly Vien nghién cru Bién
& :
TRài báo này nhằm giới thiệu một vài kết quả nghiên cứu thành
phần dòng chay địa chuyển do tác dụng nhiệt gây nên ở vùng tây
bién Đông Quá trình tính toán được giới hạn trong một mô hình đơn giản nhằm phân tích giản tiếp những đặc điềm của dòng chảy
địa chuyền nhiệt theo trường nhiệt độ đã được làm trơn Kết quả thu nhận được cho thấy vận tốc dòng địa chuyền nhiệt khi tỉnh toán theo các điều kiện nói trên nhỏ hơn tốc độ thực khá nhiều Vận
tốc cực đại tính được tại một lõi khoảng 20cm/gy
THIẾT LẬP MƠ HÌNH TOÁN HỌC
Do thiếu số liệu về bậc của các đại lượng nên không thê sử
dụng phương pháp xây dựng mô bình truyền thống bằng cách đơn giản hóa hệ phương trình chuyển động và các phương trình
khuếch tán nguyên khai Chinh vì vậy cần phải xây dựng mò hình
theo lối tiên đề hóa, tức là đòi hỏi mô hình phải thỏa mãn những nét
chính về thủy văn của vùng biền Trung-bộ Từ bàng loạt các nghiên cứu thủy văn biển (1, 2, 3, 4 5,) có thé thấy được những nét chính đó là:
Trang 36— Có một dòng chảy mạnh trong lớp đột biến nhiệt độ đi từ
bắc xuống nam,
Tổn tại hoàn lưu ‘voi truc nim ngang kiều Vinogradov, Sau day
là mô hình có thể thỏa mãn hai điều kiện cơ bản nói trên: 1 đP > dx = fV (1) dP x a = 0g (2) dé dé đ?8 d? 6 Cat Wa “gat Sa © đ9 đw & +a, ~ ° (
Trong do: ‘ P = úp xuất, p= mật độ,
— Bờ biền được coi là thẳng f = thông số €oriolic,
đứng và truc tọa độ được bố trí g = gia tốc trọng trường, như trên hìnb (1) , U, V, W =cac thanh phần vận tốc tương ứng với các trục X, Y, Z; Ø — nhiệt độ; Kz Ki = hệ số truyền nhiệt rối theo các trục Z, X, tương ứng: n=độ cao bề mặt tự do
ax là chỉ đạo hàm của ham F
đôi với biến sô x, kí hiệu này dùng cho cả bài, x war ae
“ Nếu cho trước p và 8 có thê
dat bài toán Coshi cho hệ
Trang 37Uj =, Ul = 0 X<=0 |ZZ=H V' = Vi= 0 (6) lx=o iZ=H Wi = Wi=0 {xX==0 ZoOH H = Bề mặt không động lực
Hệ phương trình (1) — (4) có thê giải với hệ điền kiện (5) hoặc
hệ điều kiện (6) Có thề thấy rằng điều kiện (5) đòi hỏi nước biên không thấm thấu qua biên cứng và bề mặt tự do Còn điền kiện (6)
chính là điều kiện « dinh » tại biên cứng và bề mặt không động lực H,
Tại biền Đông, người ta thường chọn H có trị số từ 1.300 đến
2.000m [4, 5, 7] Căn cứ trên [1, 2] chúng (ôi chọn độ sâu H là
200 m, ảnh hưởng của độ sảu này trên cường độ của dòng sẽ được
xét sau , ,
“Về mặt bản chất Vật lý của mô hình có thè trình bày một cách tóm tắt như sau:
— Hoàn lưu của bién Dong được mô tả bởi các xoáy với trục thẳng đứng mà đại diện cho nó là thành phần vận tốc V Và xoáy với trục nằm ngang mà đại điện cho nó là thành phan van téc U va W
— Xoay voi truc thang đứng được tỉnh toán qua điền kiện càn
bằng địa chuyển, (phương trình (1) (2) ) Khả năng sử dụng điều
kiện này để mô tả các xoáy với trục thắng đứng trang khu vực giới hạn bờ của vùng vĩ độ thấp được Kort xác nhân trong [8, 9]
Những kinh nghiệm xử lý số liệu cần thiết đề ứng ng cho vùng
giới hạn bờ được trình bày trong [9]
— Hai phương trình (3), (4) thê biện điều kiện bảo toàn nhiệt và bảo toàn vật chất trong điều kiện trường nhiệt độ và trường dòng
đồng nhất theo trục Y (kích thước đọc lớn hơn kích thước ngang
nhiều lần) Do cơ chế gây ra hoàn lưu với trục năm ngang (trong
trường hợp này là hoàn lưu kiều Vinogradov) chưa được biết, nên
các thành phần vận tốc của nó (U, W) được tính một cách gián tiếp
qua hệ các phương trình bảo toàn đã nêu
GIẢI BÀI TOÁN CĂN CU TREN SO LIEU HIEN CO
1/ Tính thành phan van téc V va d6 nghiéng cia bé mat tw do: Hệ phương trình và điều kiện cần thiết sẽ là:
1 dp
7x“ fV (7)
Trang 38dp âu 08 (8) Tại bề mặt tự do: dy fV = gp = at (9 Còn tại bề mặt không động lực H Vv ;=H = 0 (10) Sau mệt số biến đồi đơn giản, có thé dé đàng thu được kết quả : H H — đ —ự đ, V@Œ&⁄) = — (xz) f ~ d x =4 ~ —— ƒ = of % dx — d2 (1) , H H dZ —Ì đo —1 do Y (x) = = — ƒ ix dx ~ —— — dz (12) dx e (x,Z) 2 2 % 4 trong đó p = 1 Nếu chấp nhận tuyến tính hóa mật độ do Linekin đề xuất: o=1—a0+8S_ có thề qui các biéu thire (11) va (12) về dạng sau: H H ga dé - 8B dS 7 đx „ đx ee ee tl dòng địa chuyền nhiệt dòng địa chuyền muối và H H dé dS q 5) Yoa f — dz — B ƒ — dz (15) © đx ‘ dx —-ớ a el
Độ nghiêng do chênh lệch 1 nghiêng do chèenh lệch
nhiệt đỏ gày ra độ muối gây ra
Với số liệu biện có, chỉ có thê mô tả kỹ lưỡng dong dia chuyên
nhiệt và độ nghiêng của bề mặt tự do được gây ra bởi sự chênh
lệch nhiệt độ Vì vậy, chúng toi đề nghị sử dụng các biểu thức gần
đúng đối với V và TY: H
7 ~ g2 đ9
V — T 7 đx dz (16)
Trang 39H dé =~ «4 f — dy (17) 4 «dx Các biều thức số trị tương ứng với (16) và (17) có đạng sau: + ‘ N gahz 7 — ¬- — ì vụn TT J, (ð¡+1a — 8-11} AI — (18) "— : ôi le TẤN VỀ, (§i++a — 8—1) 0; Al (19) 1 AI=l nếu lz+j và l+N _trong do: Als NER nến ] =j hayl=N Nếu chấp nhận rằng (0) = 0, co thé dé dang tính bề mặt tự do 1 i N Ziz S TAAX = aAL SL (8m411 — m1) AIO A m==1 m—1 1 2 Tính toán các thành phần vận téc U va W Phương trình liên tục: du dw + 42 = 0 (21) ax dt cho phép thực hiện phép thế bằng hàm dòng: đụ: đụ =— — Too — 2 dz’ ụ đx (22) Như vậy, phương trình truyền nhiệt sẽ có đạng sau: dy dé đụ đ0 _ 820 đ20 dz dz dx dz ˆ Ky dz? + K dx? (23)
Phương trình (23) có thề giải với điều kiện (5) hoặc (6) Bài toán với điều kiện (6) là bài toán tiêu chuẩn đề giải Trong bài báo
này chỉ xét đến bài toán với điều kiện (5) Sau khi thực hiện một
Trang 40Sau đây là sơ đồ sai phân của 2 phương trình (23) và điều kiện (24)
— Sơ đồ số trị tường minh đề tính hàm dòng tại các nút dưới tử (23) có dạng sau: 0i -1,]+-1—01] 1 „ Đix1,+1— 81+ 1] Jo 12 = ———————— a > OOO TOTO oo ĐỊ „31
vied jel 818/1 rij Oi4 1,1 — Oi j +1 Win
KzAX 0)2.1,j42 0i+1,j — 20i41,j+1 Az - 8ï 1,j]—81]-Í
i210 j1—-20i- 1,35 - KIAz B2 4212 Si, +I = 0.1, 1 (25)
Ax Gi + 1,j — Oi.j +1
Trên hình (2) trình bày các điểm cần phải có trước trị số của hàm và điểm sẽ tính được trị số mới của hàm
— Điều kiện biên (24a) được viết: Hình 2+
tO,j = O (26) tÌ (ist, j]
— Diéu kién (24b) dugc viết trong co
hai trường hợp khác nhau của ‘i a) Trường hợp khi Ti = o 1+ 1,o = 1910 (27) b) Trường hợp khi Tiz-©0 | 10 tr ng (i > 1) i 4 D = _ dot —— Wi, HH2 Em nhynkns area „+ , i Am i Az 0 ye 3ì wah! " fi, fst} fist, jer} (28) J i
Nhu vay tai bién i =- 0, him dong #8 aiém can co tri soy được tính theo biểu thức (26) Còn
tại bê mặt thì hàm dòng được tính
theo biều thức (27) hoặc (28) Trong
trường hợp phải áp dụng biểu thức (28) thì người ta phải đồng thời áp dụng luân phiên biêu thức (25) đề tính hàm dòng ở lớp sát
bề mặt, Cụ thê tính hàm dòng ở bề mặt và lớp sát bề mặt theo thứ tu sau:
9 1,O, WII, 2.0, 102,1, thố,o, J3,1,
N điểm sẽ tính được \J nee ^^ z
Sau khi đã có hàm dòng ở biên i-:0 và biên =0 người ta có thể tính hàm dòng ở tất cả các điềm lưới khác theo sơ đồ (25)
Sơ đồ (25) là ôn định tuyệt đối nếu chọn Ax và Az sao cho:
Sup 4 0i 1,J+1— Bi] L/+ 0 1,j+1— Đi 1]
lt | M4
ij 81.1) — Oj bi, 1j—6ij+1— [5 ¢ 1 (49)