Dự báo dao động không tuần hoàn của mực nước

Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Biến thiên mực nước biển xảy tác động nhân tố chủ yếu sau: lực tạo triều, dòng nước sông, bốc hơi, mưa, áp suất khí gió Dự báo biến thiên mực nước biển chủ yếu thực cho vùng gân bờ cảng biển Trong trường hợp nhân tố địa hình đáy biển, hình dạng đường bờ gần điểm cần dự báo đặc điểm quan trọng định biến thiên mực nước tác dụng lực Trong tự nhiên hệ thống chuyển động phức tạp khối nước thường kết tác động tất yếu tố Các dao động tuần hoàn (thủy triều) nghiên cứu kỹ việc dự báo chúng quy việc lập bảng thuỷ triều Ở trình độ nay, nhiều mô hình thủy động số trị giải toán tính dự báo nước dâng gió mạnh bão xây dựng triển khai kết thử nghiệm tỏ hiệu Trong chương xét dự báo dao động mực nước dựa phương pháp thống kê sử dụng phổ biến nghiệp vụ quan dự báo thủy văn biển Nếu biển quan trắc dao động tuần hoàn không tuần hoàn mực nước nhiệm vụ người nghiên cứu dự báo phải tách riêng phần tuần hoàn phần không tuần hoàn Bài toán giải theo cách khác Trường hợp đơn giản có số liệu tính toán dao động tuần hoàn mực nước toán quy tìm hiệu mực nước tổng cộng Htvà phần tuần hoàn Hth để tách phần không tuần hoàn Hkth: Ht − Hth = Hkth Đại lượng dao động không tuần hoàn nhận cách: đường cong dao động tổng cộng mực nước (hình 6.1), phương pháp đồ thị, nối điểm đoạn nối nước ròng nước lớn để nhận đường cong trơn đường cong dao động không tuần hoàn mực nước cần nhận Khi dao động không tuần hoàn đường cong trùng hợp với mực nước trung bình 1/5 Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước Mực nước trung bình xác định cách lấy trung bình số đo thước đo nước hay băng triều ký khoảng thời gian dài Tùy toán cần giải quyết, người ta tính mực nước trung bình ngày, trung bình tháng, trung bình mùa, năm hay nhiều năm Loại dao động tuần hoàn từ mực nước tổng cộng Đồ thị phân tích tác động gió lên mực nước bờ đối diện Những dao động tuần hoàn mực nước có quy mô ngắn hạn (từ đến vài ngày), quy mô mùa nhiều năm Dao động dâng rút không tuần hoàn mực nước thể mạnh vùng ven bờ Ở số nơi nước dâng rút mạnh gây nên khó khăn to lớn cho việc lại tàu thuyền tổn thất kinh tế khác Trong nhiều trường hợp việc phân tích dâng rút mực nước trường gió bờ đối diện cho phép kết luận hướng gió chủ yếu định biến động mực nước vùng bờ Dạng tường minh để thực việc dựng đường 2/5 Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước cong biến thiên mực nước có kèm theo mũi tên hướng cường độ gió tương tự hình 6.2 Được biết dòng chảy gió mà khối nước di chuyển từ vùng tới vùng khác Khi kích thước thủy vực không lớn điều kiện gió mạnh, ổn định bờ đón gió quan trắc thấy nước dâng, bờ khuất gió - nước rút Gió nguyên nhân dao động không tuần hoàn mực nước biển Khi xét ảnh hưởng gió lên dao động dâng rút mực nước cần tính tới hướng, tốc độ thời gian tác động gió Bài toán xác định hướng gió nước rút hướng gió nước dâng giải cách tính độ lặp lại nước rút nước dâng với hướng gió khác Thí dụ, vùng bờ ta lập bảng tần suất (độ lặp lại) nước rút theo hướng gió sau: Hướng gió NNW NW WWE W WWS Tần suất, % 28 44 18 kết luận chắn hướng gió chủ yếu gây nên nước rút vùng xét gió tây tây bắc gió tây bắc sau gió tây; hướng gió khác không gây rút nước Khi phân tích tượng dâng rút mực nước cần ý đến ảnh hưởng thời gian hoạt động gió với vận tốc khác Trường gió gây nên biến đổi mực nước vùng bờ thông qua dòng chảy vận chuyển nước tới điểm cần dự báo Được biết gió cường độ trung bình cần khoảng thời gian cỡ hai ngày để hình thành nên trường dòng chảy ổn định Những gió mạnh, tác động tức thời không kéo dài thường không gây nên biến đổi mực nước cách đáng kể Trong gió cường độ không lớn, hoạt động ổn định với thời gian dài gây biến đổi mực nước đáng kể 6.1 PHƯƠNG PHÁP GRAĐIEN DỰ BÁO DAO ĐỘNG DÂNG RÚT MỰC NƯỚC Một phương pháp dự báo ngắn hạn biến đổi mực nước phương pháp dựa việc tính tới tác động gió thông quan trường khí áp đặc trưng hiệu số áp suất khí hai trạm Hiệu số thường gọi građien khí áp hiệu dụng Người ta thường phân tích đồ synop để suy xét tác động tình synop tới dâng hay rút nước Phải định nhóm trường nước dâng cao hay thấp, nghiên cứu đặc điểm trường khí áp thời kỳ để thiết lập phân bố 3/5 Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước điển hình đường đẳng khí áp thời gian trước xảy dâng nước rút nước Để có đặc trưng số trường khí áp người ta thường tính hiệu áp suất không khí hai trạm cách đủ xa, hiệu gọi građien hiệu dụng Tuỳ hình dạng đặc điểm vùng bờ cần dự báo người ta tính nhiều građien hiệu dụng (hình 6.3) Khi xây dựng đồ thị biến đổi građien khí áp mực nước tìm lệch pha hai trình lệch pha dùng làm thời gian báo trước dự báo Bước xây dựng mối phụ thuộc độ cao mực nước dâng hay rút vào giá trị graddien hiệu dụng Dạng tổng quát mối phụ thuộc dự báo sau: H = f(H0,G0), (6.1) H − mực nước dự báo, H0 − mực nước thời điểm lập dự báo, G0 − građien áp suất thời điểm lập dự báo Những mối phụ thuộc dạng xây dựng cho nhiều nơi Thời gian báo trước thường 6-12 Với thời gian báo trước nói chung độ đảm bảo dự báo cao Nhược điểm phụ thuộc dạng (6.1) hệ số số biểu thức pha nước dâng pha nước rút thường khác Vì phải tìm biểu thức dự báo cho riêng pha nước dâng pha nước rút Tuy nhiên thực hành dự báo biết dùng mối phụ thuộc pha nước dâng, dùng mối phụ thuộc pha nước rút, đặc biệt thời điểm chuyển pha Trường hợp tính (a) hai (b) građien hiệu dụng tuỳ hình dạng đường bờ nhiều trường hợp độ biến đổi građien khí áp theo thời gian số biến đổi trình mực nước 4/5 Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước Nếu tính tới đặc điểm vừa nêu phương trình dự báo mực nước biểu diễn dạng Hn = f(Hn − 1,ΔGn − 1,n), (6.2) Hn − mực nước dự báo, Hn − − mực nước thời điểm lập dự báo, ΔGn − 1,n = Gn − − Gn(Gn − − građien khí áp thời điểm lập dự báo, Gn − građien khí áp thời điểm n, lấy theo đồ synop dự báo) 6.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC DỰA TRÊN TRƯỜNG ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN O I Seremechievskaia đề xuất phương pháp dự báo cho phép tính biến trình mực nước đồng thời nhiều trạm biển Phương pháp dựa quan điểm cho nhân tố định dao động không tuần hoàn mực nưóc dòng chảy gió Trường khí áp biểu diễn giải tích đa thức Chebưsev Dựa theo hệ số khai triển Aij xác định hướng cường độ dòng chảy gió, tức tính gián tiếp trường vận tốc dòng chảy hiệu ứng tĩnh học dao động mực nước Các phương trình dự báo có dạng tổng quát sau [ ] ⋯ ⋯ Hn − H n − = f ∑ Aijn − 1;(H − H )n − , (6.3) ⋯ Hn − mực nước dự báo, H n − − mực nước trung bình mười ngày trước dự ⋯ báo, H − H − hiệu mực nước cho phép loại ảnh hưởng biến trình năm, n n − − thời hạn dự báo (khác 6, 12, 18 24 giờ) 5/5 ... trình mực nước 4/5 Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước Nếu tính tới đặc điểm vừa nêu phương trình dự báo mực nước biểu diễn dạng Hn = f(Hn − 1,ΔGn − 1,n), (6.2) Hn − mực nước dự báo, Hn − − mực. .. dâng rút mực nước trường gió bờ đối diện cho phép kết luận hướng gió chủ yếu định biến động mực nước vùng bờ Dạng tường minh để thực việc dựng đường 2/5 Dự báo dao động không tuần hoàn mực nước cong... thuộc dự báo sau: H = f(H0,G0), (6.1) H − mực nước dự báo, H0 − mực nước thời điểm lập dự báo, G0 − građien áp suất thời điểm lập dự báo Những mối phụ thuộc dạng xây dựng cho nhiều nơi Thời gian báo