Xây dựng chương trình tính toán hướng và tốc độ dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa đơn giản theo lịch thủy triều anh

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮTATT: Admiralty Tide Table MHLW: Mean Higher High Water MHLW: Mean Higher Low Water MHWN: Mean High Water Neap MHWS: Mean High Water Spring MLHW: Mean Lower

Trang 1

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Th.S, Th.Tr NGUYỄN THÁI DƯƠNG, trưởng bộ môn Hàng Hải, khoa Hàng Hải đã

tận tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ chỉ bảo em trong suốt quá trình viết đề tàitốt nghiệp

Em chân thành cảm ơn các Thầy trong khoa Hàng Hải, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam đã tận tình truyền đạt kiến thức cho em trong 4,5 năm học

tập Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảngcho quá trình nghiên cứu đề tài mà còn là hành trang quý báu để em bước vàođời một cách vững chắc và tự tin

Em xin được bày tỏ lời cảm ơn tới các bạn sinh viên khoa Hàng Hải đã

giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành đề tài

Trân trọng cảm ơn !

Sinh viên thực hiện HOÀNG VĂN KHOA

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi do chính tôi.

Các phân tích và đánh giá trong quá trình viết đề tài là trung thực chưa từngđược công bố trong bất kỳ tài liệu nào khác Các số liệu trích dẫn trong quá trìnhnghiên cứu đều được chỉ rõ nguồn gốc

Ngày 9 tháng 11 năm 2015

Sinh viên thực hiện

HOÀNG VĂN KHOA

Trang 3

MỤC LỤC

Trang 4

DANH MỤC BIỂU BẢNG

Bảng 3.1 Số liệu tương ứng giữa thủy triều và dòng triều……….…36

Bảng 3.2 Thông tin hằng số điều hòa……….………38

Bảng 3.3 Hiệu chỉnh theo mùa……… 38

Bảng 3.4 Hiểu chỉnh nước nông……….39

Bảng 3.5 Hệ số và góc vị………39

Bảng 3.6 Phần A……….40

Bảng 3.7 Phần B……….42

Bảng 3.8 Phần A……….45

Bảng 3.9 Phần B……….46

Bảng 4.1 Bảng chính……… ……… 49

Bảng 4.2 Bảng phụ loại 1……… 50

Bảng 4.3 Bảng phụ loại 2……… 51

Bảng 4.4 Số liệu dòng triều theo giờ nước lớn tại Cửa Cấm……….56

Trang 5

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hiện tượng thủy triều……… 10

Hình 1.2 Mực nước thủy triều…… ……….………12

Hình 1.3 Nhật triều……….17

Hình 1.4 Bán nhật triều……….………… 17

Hình 1.5 Triều hỗn hợp tại Los Angeles………18

Hình 1.6 Triều hỗn hợp tại Seatle……… 18

Hình 1.7 Triều hỗn hợp tại Holonunu………18

Hình 1.8 Số “0” hải đồ……… 19

Hình 1.9 Tuần trăng và thủy triều……… 22

Hình 1.10 Minh họa quá trình mực nước thủy triều lên xuống trong 1 tháng quan trắc tại một trạm thủy văn……… 23

Hình 2.1 Hình bao phủ các tập của lịch thủy triều Anh……….25

Hình 2.2 Dạng đường cong thủy triều của tập 1 và tập 2 trong lịch thủy triều Anh……… 28

Hình 2.3 Dạng đường cong thủy triều của tập 3 và tập 4 trong lịch thủy triều Anh……… 28

Hình 3.1 Biểu diễn triều lưu và hải lưu trên hải đồ Anh……… 30

Hình 3.2 Triều lưu quay vòng………31

Hình 3.3 Dựng tam giác vectơ………47

Trang 6

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

ATT: Admiralty Tide Table

MHLW: Mean Higher High Water

MHLW: Mean Higher Low Water

MHWN: Mean High Water Neap

MHWS: Mean High Water Spring

MLHW: Mean Lower High Water

MLLW: Mean Lower Low Water

MLWN: Mean Low Water Neap

MLWS: Mean Low Water Spring

MSL: Mean Sea Level

MTL: Mean Tide Level

NP: Nautical Publication

Trang 7

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thủy triều là hiện tượng dao động của mực nước biển và đại dương có tính

chu kỳ dưới tác động của lực hấp dẫn vũ trụ của Mặt trời, Mặt trăng và Trái đất.Trên thực thế, thủy triều chịu sự tác động ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như địahình, điều kiện khí tượng thủy văn, vùng cử sông, địa hình đáy, độ kết dính nướcbiển v.v… đã tạo ra sự thay đổi phức tạp biến động khó lường theo mùa cũngnhư nằm trên các vùng biển Việc điều động tàu dưới sự ảnh hưởng của thủytriều, dòng triều gây ra nhiều khó khăn khi tàu ra vào cảng hay hành trình qua cáckhu vực luồng lạch hẹp Để nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo an toàn trongquá trình khai thác tàu, việc tính toán thủy triều và dòng triều là những việc rấtquan trọng đối với các Sỹ quan Hàng Hải

Nhận thức được tính cấp thiết của đề tài, em quyết định chọn đề tài “ Xây dựng chương trình tính toán hướng và tốc độ dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa đơn giản theo lịch thủy triều Anh” làm đề tài nghiên cứu với mục

đích giúp cho người Hàng Hải nâng cao độ chính xác về việc tính toán dòngtriều Ngoài ra, đề tài mang ý nghĩa lý luận và thực tiễn, có ý nghĩa thiết thựctrọng việc khai thác tàu của Sỹ quan Hàng Hải Từ đó giúp cho việc khai thác tàuđược an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao

2 Mục đích của đề tài

Đề tài cung cấp cho người điều khiển tàu cac thông tin cần thiết về thủy

triều và dòng triều, đồng thời giúp cho người Hàng Hải nắm vững được cách dựđoán dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa Từ đó người Hàng Hải cóthể dự tính dòng triều một cách chính xác tại mỗi thời điểm nhất định mà tàuhoạt động

Trang 8

3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu là phân tích điều hòa, tổng hợp cơ sở tính toán

dòng triều

Phạm vi nghiên cứu là dự đoán dòng triều bằng phương pháp sự dụng hằngsố điều hòa sử dụng lịch thủy triều Anh

4 Nội dung của đề tài

Đề tài tập trung giải quyết cac nội dung chính sau đây:

- Lý thuyết thủy triều

- Lịc thủy triều Anh

- Dự tính dòng triều

- Thủy triều Việt Nam

Trang 9

LỜI NÓI ĐẦU

Đề tài này trọng tâm nói về dự đoán dòng triều bằng phương pháp hằng sốđiều hòa, là phương pháp cần thiết trong ngành Hàng Hải mà sinh viên chuyênngành Điều Khiển Tàu Biển tại Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam cần phảinắm vững và thực hiện được Phương pháp dự đoán dòng chiều này mang tínhchất phức tạp trung bình Khí thực hiện đòi hỏi theo một quy trình nhất định dựavào biểu mẫu chuẩn, đa số là tra cứu các bẳng biểu và tính toán chính xác

Dự đoán dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa được trình bày dướidạng bài tập Để thuận tiện cho quá trình tham khảo đọc lập, trước phương phápdự đoán thường bắt đầu bằng giới thiệu lý thuyết, những điều giải thích chung vànhững công thức cơ bản Bài giải mẫu trong đề tài này dc tính bằng tay và bằngchương trình, thực hiện theo cách tra cứu số liệu từ các biểu bảng có sẵn, điềnvào các bảng chuẩn hóa chuẩn bị sẵn, nhằm giúp sinh viên hiểu và nắm vữngtừng bước tính toán, tránh được nhầm lẫn và lỗi

Đề tài bao gồm 4 chương:

Chương 1: Lý thuyết thủy triều

Chương 2: Lịch thủy triều Anh

Chương 3: Dự tính dòng triều

CHương 4: Thủy triều Việt Nam

Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình viết đề tài không thể tránh khỏi nhữngthiếu sót nhất định Em rất mòng được sự đóng góp của các thầy cô và các bạnsinh viên khoa Hàng Hải cả về nội dung lẫn hình thức để đề tài được hoàn thiệnhơn

Em xin chăn thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

HOÀNG VĂN KHOA

Trang 10

CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT THỦY TRIỀU

1.1 NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH THỦY TRIỀU

Thủy triều là hiện tượng dao động có chu kì của mực nước biển và đạidương dưới sự tác dụng của lực hấp dẫn vũ trụ từ mặt trăng, mặt trời và trái đất

Hay thủy triều là hiện tượng nước biển, nước sông lên xuống trong 1chu kì thời gian phụ thuộc vào biến chuyển thiên văn Trong âm Hán-Việt, thủycó nghĩa là nước, triều là cường độ nước dâng lên và rút xuống Sự thay đổi lựchấp dẫn từ mặt trăng (phần chủ yếu) và từ các thiên thể khác như mặt trời (phầnnhỏ) tại 1 điểm bất kì lên bề mặt trái đất trong khi trái đất quay đã tạo nên hiệntượng lên (triều lên) và nước rút (triều xuống) và những khoảng thời gian nhấtđịnh trong 1 ngày

Hình 1.1 Hiện tượng thủy triều

Hiện tượng thủy triều xảy ra do lực hấp dẫn vũ trụ của mặt trăng, mặt trờivà các thiên thể Năm 1867, sau khi Newton tìm ra định luật vạn vật hấp dẫnmới có cơ sở khoa học giải thích hiện tượng thủy triều

Nguyên nhân của thủy triều là do thủy quyển có hình cầu dẹt nhưng bịkéo ca lên ở hai miền đối diện nhau tạo thành hình ellipsoid Một đỉnh ellipsoid

Trang 11

nằm trực diện với mặt trăng là miền nước lớn thứ nhất, do lực hấp dẫn của mặttrăng gây ra Còn miền nước lớn thứ 2 nằm đối diện với miền nước lớn thứ nhấtqua tâm trái đất, do lực li tâm tạo ra Giữa 2 nước lớn liên tiếp là nước ròng Mộtkhi vận tốc góc (tốc độ quay) của trái đất không đổi thì lực li tâm lớn nhất nằm ởnơi có bán kính quay lớn nhất khi đó là miền xích đạo của trái đất Tuy nhiênbán kính quay chưa hẳn là bán kính trái đất tại xích đạo, là vì: trái đát khônghoàn toàn quay quanh trục của nó, cũng như mặt trăng không hoàn toàn quayquanh trái đất, mà là: Hệ quả trái đất mặt trăng quay xung quanh điểm trọng tâmcủa hệ này Do khối lượng của trái đất lớn hơn rất nhiều mặt trăng nên trọng tâmcủa hệ trái đất mặt trăng nằm trong lòng trái đất, trên đường nối tâm của chúng.Tóm lại: trái đất vừa quay vừa lắc.

Khái niệm thủy triều còn được mở rộng trong vật lý học dành cho chênhlệch lực tác động lên các vật thể nằm trong trường hấp dẫn không đều

Tuy nhiên vẫn còn 1 số hiện tượng đến nay vẫn chưa lý giải thỏa đáng.Hiện nay có 2 học thuyết về thủy triều là thuyết tĩnh học thủy triều của Newtonvà thuyết động học thủy triều của Laplace

1.1.1 Thuyết tĩnh học thủy triều

Thuyết tĩnh học giả thiết trái đất được bao quanh bởi lớp nước biểncó độ sâu như nhau Theo thuyết tĩnh học, dao động thủy triều lúc lên lúcxuống là do sức hút của mặt trăng và mặt trời tác dụng lên các phân tử nướctrên bề mặt trái đất Lực hút này là lực hấp dẫn tuân theo định luật vạn vậthấp dẫn của Newton

.0

Trong đó:

- m là khối lượng đơn vị chất điểm, tính bằng (kg)

- M là khối lượng mặt trăng (mặt trời), tính bằng (kg)

- r là khoảng cách từ tâm mặt trăng tới chất điểm, tính bằng (m), G là

Trang 12

- F là lực hấp dẫn, có hướng về tâm mặt trăng (mặt trời), tính bằng (N).

Lực gây triều này hoàn toàn phụ thuộc vào khoảng cách từ mặt trăng vàmặt trời tới trái đất Do mặt trăng gần trái đất hơn mặt trời gần 390 lần nêntuy khối lượng mặt trăng nhỏ hơn khối lượng mặt trời khoảng 30 triệu lần thìlực gây triều của mặt trăng vẫn lớn hơn lực gây triều của mặt trời khoảng2,17 lần

Tóm lại, lực gây triều tác động lên các phần tử nước biển làm cho mựcnước lên xuống có chu kỳ hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa mặttrăng, mặt trời và trái đất Kết quả là độ cao mực nước biển có giá trị khácnhau tùy thời điểm (Hình 1.2)

Hình 1.2 Mực nước thủy triều Newton đã phân tích kỹ các lực sinh ra thủy triều và giải thích đượcnguyên nhân gây ra thủy triều Về cơ bản, thuyết này hoàn toàn đúng với cáckhu vực gần với giả thiết như ven các đảo nằm giữa đại dương Do không xét đếncác yếu tố như: sự phân bố của biển và lục địa, hình dạng đáy biển, lực ma sát vàquán tính của nước biển nên thuyết tĩnh học không giải thích được đầy đủ các hiệntượng thủy triều phức tạp

1.1.2 Thuyết động học thủy triều.

Thuyết động học cho rằng lực hấp dẫn vũ trụ của mặt trăng, mặt trời gây ra

Trang 13

những dao động ép trên đại dương Thủy triều lớn nhất khi thiên thể ở thiênđỉnh và nhỏ nhất khi thiên thể ở đường chân trời và bất kỳ vùng nào trên đạidương cũng chịu tác động của lực sinh ra thủy triều tương ứng Lực này thayđổi liên tục có biên độ từ lớn nhất đến nhỏ nhất và ngược lại tùy thuộc vàochuyển động của mặt trăng và mặt trời.

Tính toán chu kỳ lực sinh ra thủy triều là một phát hiện quan trọng củaLaplace vì sự biến thiên tuần hoàn của các lực gây triều sẽ sinh ra các daođộng có tính chất tuần hoàn của khối nước biển Lý thuyết động lực học thủytriều coi hiện tượng thủy triều như một chuyển động dạng sóng Vào lúcthiên thể đi qua trên đại dương sóng (f) được hình thành Sau đó được truyềnlan đi như một sóng biển tự do, không phụ thuộc vào các lực sinh ra nó Tốcđộ truyền lan của sóng tự do phụ thuộc vào độ sâu đại dương

Khi xác định các dao động sóng này, thuyết động học thủy triều dựa trên 2nguyên tắc :

- Chu kỳ dao động của mực nước biển do tác động của lực gây ra thủy triềuthì bằng chu kỳ của các lực đó

- Nếu có nhiều lực có tính chất tuần hoàn cùng tác động thì dao động củatừng lực gây ra phải được xem xét tính riêng và kết quả tác động chung củacác lực sẽ là tổng hợp các dao động thành phần

Xuất phát từ 2 nguyên tắc này, Laplace đã nghiên cứu được phươngtrình chuyển động của thủy triều ở đại dương có độ sâu không đổi Lý thuyếtđộng lực thủy triều đã giải thích được các hiện tượng thủy triều đầy đủ hơn.Chỉ ra được ý nghĩa quyết định của độ sâu đại dương và đặc điểm địa hìnhđáy đối với thủy triều đồng thời vạch ra được phương hướng tính toán thủytriều sát với tực tế hơn Phát triển thuyết động lực thủy triều, các nhà khoa họcđã lập ra phương pháp phân tích điều hòa thủy triều Phương pháp này được ápdụng rộng rãi nhằm mục đích dự tính thủy triều trên cơ sở các số liệu thiênvăn và các hằng số điều hòa phụ thuộc vào điều kiện biển địa phương từng khu

Trang 14

1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THỦY TRIỀU

Hiện tượng thủy triều trong thực tế vô cùng phức tạp Lực gây triều hìnhthành từ sức hút của mặt trăng, mặt trời, thiên thể khác, lực ly tâm và bị ảnhhưởng do nhiều nguyên nhân khác nhau

1.2.1 Ảnh hưởng của địa hình

Chu kỳ chấn động tự nhiên của từng khu vực biển có liên quan chặt chẽđến hình dáng và độ sâu vùng biển đó Chu kỳ chấn động tự nhiên các khuvực khác nhau có tác động khác nhau đối với lực gây triều, nếu nó giống vớichu kỳ của lực gây triều sẽ sinh ra cộng hưởng làm hình thành thủy triều cựclớn, biên độ có thể đạt tới 19,6m

1.2.2 Ảnh hưởng của điều kiện khí tượng thủy văn

Gió, khí áp, giáng thủy và đóng băng đều ảnh hưởng tới sự biến đổi thủytriều Đặc biệt vùng cử sông và vùng vịnh thì sự tác động này càng rõ rệt Ảnh hưởng của khí áp và gió đối với thủy triều ở vùng cửa biển và phụ cậnrất lớn Gió thổi từ biển vào lục địa làm cho mực nước vùng ven bờ dâng lêncao, ngược lại, gió thổi từ đất liền ra biển làm cho mực nước biển giảm xuống.Đối với vùng vịnh, mực nước phía bờ trên gió giảm xuống còn mực nước phíabờ dưới gió tăng lên Mực nước mựt biển thay đổi phụ thuộc vào sức gió, độổn định và thời gian kéo dài của gió Gió lớn hoặc gió bão có thể làm thay đổithời điểm nước lớn, nước ròng của thủy triều

1.2.3 Ảnh hưởng vùng cửa sông (triều cửa sông)

Vùng nước sông chật hẹp, lòng sông có độ sâu không đều làm tốc độchuyển động của nước sông thay đổi Càng lên phía thượng nguồn thì thờigian triều lên càng ngắn, thời gian triều rút càng dài, khiến cho thời điểmnước lớn bị chậm trễ và biên độ triều nhỏ

1.2.4 Ảnh hưởng địa hình đáy và độ kết dính nước biển (hiện tượng triều trễ)

Do tính kết dính của nước biển và ma sát với đáy biển làm cho nước lớn

Trang 15

không xuất hiên đúng giờ theo lý thuyết Triều cường và triều kiệt khôngxuất hiện đúng vào thời điểm trăng "non" và "trăng tròn", nói chung là đều bịchậm lại.

1.3 CƠ SỞ DỰ ĐOÁN THỦY TRIỀU

Xây dựng cơ sở tính toán dự đoán trước thủy triều có ý nghĩa quan trọngtrong hàng hải Phương pháp phân tích điều hòa được sử dụng rộng rãi trongcông tác dự đoán thủy triều

Thực chất phương pháp phân tích điều hòa coi sự thay đổi mực nướcbiển do tác dụng của thủy triều có thể biểu diễn dưới dạng đường cong phứctạp, đó là dạng tổng hợp của các đường cong thành phần đều đặn Mỗiđường cong thành phần có đặc điểm của dao động điều hòa đơn giản dướidạng hình sin

Trong đó:

R- biên độ dao động của sóng thành phần

q - tốc độ góc, không đổi, đói với từng sóng thành phần và không phụ thuộcvào điều kiện địa lý

t - giờ mặt trời trung bình

ξ - pha ban đầu của sóng

Các sóng thủy triều thành phần đó có thể coi gần đúng để thuận lợi và đơngiản hơn như là kết quả tác dụng của một số thiên thể quay xung quanh trái đấttheo quỹ đạo tròn với bán kính và vận tốc khác nhau Như vậy, khi có khốilượng thiên thể, bán kính quỹ đạo và tốc độ góc có thể thu được kết quả sóngtriều thật Độ cao mực nước ở thời điểm bất kỳ được xác định theo công thức :

h t = ∑ R cos(qt – ξ))

Trong thiên nhiên, khi quan sát không thể nhận thấy sóng thành phần nàomà chỉ tồn tại duy nhất một sóng thủy triều Như vậy, phương pháp xây dựng

Trang 16

trên cơ sở lý thuyết về sóng tự do, trong đó tất cả các hiện tượng thủy triều xảy

ra, như là tồn tại của sóng thành phần riêng biệt

Xét cả ảnh hưởng của điều kiện địa phương đến biên độ thì công thức banđầu (1.2) của sóng triều hình sin, có thể viết như sau:

Trong đó:

f - hệ số giảm thiểu tính theo các định luật chuyển động của các thiên thể

H - biên độ trung bình của thủy triều, phụ thuộc vào điều kiện địa lý

+U - đối số thiên văn, được coi như góc giờ thiên thể tại 00 giờ ngày đầutiên của các quan trắc hoặc là của các dự tính thủy triều

g - Góc vị trí sóng quyết định sự đến chậm của thời điểm đạt nước lớn củamỗi sóng thành phần, so với thời điểm qua kinh tuyến của thiên thể mà gây nênsóng triều đã cho Nói cách khác, sự lệch đặc trưng của sóng trong tự nhiên sovới pha triều tĩnh phụ thuộc vào điều kiện địa phương

Biên độ và góc vị trí sóng được xác định theo các số liệu quan sát đối với vịtrí đó và các đại lượng không thay đổi nên gọi là hằng số điều hòa thủy triều.Công thức tính đầy đủ độ cao thủy triều gồm 93 thành phần Tuy nhiên đốivới biển sâu chi cần 8 thành phần, còn vùng nước nông là 11 thành phần đảmbảo yêu cầu về độ chính xác trong hàng hải Trên cơ sở phân tích điều hòa, lậpcác bảng thủy triều dự đoán trước các yếu tố thủy triều tị các cảng khác nhauhoặc kết hợp tính toán bằng phương pháp hằng số điều hòa đơn giản

1.4 PHÂN LOẠI THỦY TRIỀU

Trên đại dương cũng như các vùng biển khác nhau trên thế giới có nhiều

chế độ thủy triều khác nhau.Trong một ngày mặt trăng 24 giờ 50 phút, có

thể quan sát thấy số lần xuất hiện nước lớn và nước ròng khác nhau Dựavào sự biến thiên độ cao thủy triều trong một ngày mặt trăng hay chu kỳ daođộng của thủy triều có thể phân làm 3 chế độ thủy triều như sau

1.4.1 Nhật triều (Diurnal tide)

Trang 17

Trong một ngày mặt trăng xảy ra chỉ duy nhất một lần nước lớn và một lầnnước ròng gọi là chế độ nhật triều (Hình 1.3)

1.4.2 Bán nhật triều (Semidiurnal)

Bán nhật triều là chế độ thủy triều trong một ngày mặt trăng xảy ra hailần nước lớn và hai lần nước ròng Độ cao 2 lần nước lớn chênh lệch nhỏ vàđộ cao hai lần nước ròng cũng chênh lệch không lớn Thời gian giữa 2 lầnnước lớn và 2 lần nước ròng xấp xỉ 12giờ 25 phút (Hình 1.4)

Hình 1.3 Nhật Triều Hình 1.4 Bán Nhật triều

1.4.3 Triều hỗn hợp (Mixed tide)

Triều hỗn hợp là chế độ thủy triều xảy ra khi có sự chênh lêch lớn (bấtđẳng) giữa độ cáo nước lớn hoặc độ cao nước ròng hoặc cả hai trong ngày.Trong một tháng trăng, chủ yếu xảy ra bán nhật triều không thuần khiếtnhưng vẫn xuất hiện một vài ngày nhật triều không thuần khiết

- Hình 1.5 : triều hỗn hợp tại Los angeles, xảy ra bất đẳng triều đối với độcao nước lớn, độ cao nước ròng sai lệch nhỏ

- Hình 1.6 : triều hỗn hợp ở Seatle, xảy ra bất đẳng triều cả nước lớn vànước ròng, độ cao n ước ròng chênh lệch rất lớn

- Hình 1.7 : triều hỗn hợp xảy ra ở Holonunu, xảy ra bất đẳng triều cảnước lớn và nước ròng, độ cao nước lớn chênh lệch rất lớn

Trang 18

Hình 1.5 LOS ANGELES Hình 1.6 SEATLE Hình 1.7.

HOLONUNU

1.5 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ THỦY TRIỀU

1.5.1 Chu kỳ thuỷ triều (Tide cycles)

Là khoảng thời gian giữa 2 lần xuất hiện nước lớn hoặc nước ròng liên

tiếp,

1.5.2 Số "0" hải đồ CD (Chart datum)

Là độ cao mực nước biển sử dụng trong thủy văn làm mốc tính độ sâu đáy

biển hay độ cao điểm cạn (dry height) ghi trên hải đồ hàng hải Theo thỏa

thuận quốc tế, số "0" hải đồ CD là mực nước mà thủy triều ít khi xuống thấphơn được

Số 0 hải đồ thường xấp xỉ mực nước thủy triều thiên văn thấp nhất LAT.Điểm cạn (dry height) là điểm có thể nằm trên hoặc dưới mặt nước biển

Số "0" hải đồ là mặt phẳng quy ước được chọn làm gốc để đo độ sâu của đáybiển, mặt này là 1 mặt phẳng nằm ngang được quy định cho từng vùng biển sửdụng số "0" này Chiều dương tính từ số "0" đi theo hướng xuống biển, nghĩa lànếu tại 1 vị trí nào đó của thềm lục dại biển Việt Nam có trị số 70m thì phải hiểulà +70m Trị số trên hải đồ có trị số âm, được hiểu là vùn này có bãi nổi, hoặccồn cát ngầm cao hơn mặt phẳng chuẩn quy ước số "0" hải đồ

Trang 19

Hình 1.8 Số “0” hải đồ

1.5.3 Số "0" dự đoán thủy triều (Datum of tide prediction)

Là mốc tính độ cao thủy triều.

Số "0" thủy triều cần phải trùng với số "0" hải đồ để thuận tiện cho việcxác định độ sâu thưc tế vùng có thủy triều Do vậy người ta thường chọn mốcsố "0" hải đồ và số "0" thủy triều bằng hoặc xấp xỉ mực nước thủy triều thiênvăn thấp nhất LAT

Trong thực tế, người ta chọn số "0" dự đoán thủy triều cho cảng chínhtrong lịch thủy triều có sai lệch nhất định Do vậy, khi tính toán thủy triều cầnkiểm tra, hiệu chỉnh giữa Chart Datum trên hải đồ và Datum of tidal prediction

cho trong lịch thủy triều (bảng V)

1.5.4 Mực nước thủy triều thiên văn thấp nhất LAT (Lowest

Astronomical Tide)

Là mực nước thuỷ triều thấp nhất trong điều kiện khí tượng trung bình

và tổng hợp các điều kiện thiên văn Mực nước LAT không phải là bất biến,nó có thể thay đổi khi xảy ra các hiện tượng khác thường như sóng thần hayđộng đất Giá trị của LAT có được khi tiến hành khảo sát trong một thời giandài

Trang 20

1.5.5 Mực nước thủy triều thiên văn cao nhất HAT (Highest

Astronomical Tide)

Là mực nước thuỷ triều cao nhất trong điều kiện khí tượng trung bình và

tổng hợp các điều kiện thiên văn Mực nước HAT không phải là bất biến, nócó thể thay đổi khi xảy ra các hiện tượng khác thường như sóng thần hayđộng đất Giá trị của HAT có được khi tiến hành khảo sát trong một thời giandài

1.5.6 Mực nước thủy triều trung bình MTL (Mean Tide Level)

Là giá trị trung bình của các mực nước thủy triều MHWS, MHWN,MLWS, MLWN

1.5.7 Mực nước biển trung bình MSL (Mean Sea Level)

Là giá trị trung bình của mặt nước biển trong một thời gian dài (thường là

18,6 năm) hoặc giá trị trung bình của mực nước quan trắc trong một khoảngthời gian nhất định tại nơi không có thủy triều Mực nước biển trung bình là

cơ sở xây dựng mô hình tham khảo hình dạng trái đất Geoid

Mực nước biển trung bình MSL được xác định bằng cách quan trắc mựcnước trung bình của mặt biển trong một thời gian dài.Ví dụ, tại Anh (UK),mực nước biển trung bình được quan trắc tại Newlyn, Cornwwall vàLiverpool, Merseyside từ năm 1915 dến 1921 Mực nước này được sử dụnglàm mốc số O (zero metres) đo độ cao trên bản đồ Anh

Lịch thủy triều Anh, giá trị Mean Level (ML = Z0) là mực nước thủy triềutrung bình MTL (Mean Tide Level) trong tập 1 & 2, với tập 3 & 4 là mựcnước biển trung bình MSL (Mean Sea Level) Giá trị MTL hay MSL tại bấtkỳ điểm nào cũng có thể thay đổi do ảnh hưởng của vùng nước nông

1.5.8 Độ cao mục tiêu (Height)

Độ cao mục tiêu ghi trên hải đồ Anh độ cao theo chiều thẳng đứng vớimốc tính là MHWS ở khu vực xảy ra bán nhật triều là chủ yếu; MHHW ở khuvực nhật triều xảy ra là chủ yếu; MSL ở những nơi không có thủy triều

Trang 21

1.5.9 Độ cao thủy triều (Tide level)

Là mực nước thủy triều so với số "0" thủy triều Lịch thủy triều Anh(ATT), số "0" thủy triều trùng với số "0" hải đồ Anh

1.5.10 Nước ròng thấp trung bình MLLW (Mean Lower Low Water)

Là giá trị trung bình của mực nước ròng thấp hơn giữa 2 lần nước ròng

trong 1 ngày, quan trắc một chu kỳ thời gian dài

1 5 1 1 Nước ròng cao trung bình MHLW (Mean Higher Low

Water)

Là giá trị trung bình của mực nước ròng cao hơn giữa 2 lần nước ròng

1 5 1 2 Nước lớn thấp trung bình MLHW (Mean Lower High

Water)

Là giá trị trung bình của mực nước lớn thấp hơn giữa 2 lần nước lớn

1 5 1 3 Nước lớn cao trung bình MHHW (Mean Higher High

Water)

Là giá trị trung bình của mực nước lớn cao hơn giữa 2 lần nước trong 1

ngày, quan trắc một chu kỳ thời gian dài

1 5 1 4 Giờ nước lớn (Time of HW)

Thời điểm xảy ra nước lớn

1 5 1 5 Giờ nước ròng (Time of LW)

Thời điểm xảy ra nước ròng.

1 5 1 6 Thời gian triều dâng (Rising time)

Khoảng thời gian tính từ thời điểm nước ròng cho tới thời điểm nước

lớn kế tiếp

1 5 1 7 Thời gian triều rút (Falling time)

Khoảng thời gian tính từ thời điểm nước lớn tới thời điểm nước ròng kế

Trang 22

1 5 1 8 Biên độ triều (Range)

Chênh lệch độ cao nước lớn và nước ròng liên tiếp.

1 5 1 9 Biên độ thời gian (Duration)

Khoảng thời gian giữa thời điểm xảy ra nước lớn và nước ròng liên tiếp.

1 5 2 0 Khoảng triều (Interval)

Là khoảng thời gian tính từ thời điểm giữa nước lớn và nước ròng đến 1

trong 2 thời điểm trên

1 5 2 1 Triều sóc vọng hay triều cường (Spring tide)

Trong khoảng thời gian 1 tháng trăng, khi vị trí mặt trời, mặt trăng và tráiđất cùng nằm trên một đường thẳng, lực tạo triều của mặt trời và mặt trăngcùng phương, do đó lực tạo triều tổng hợp đạt giá trị lớn nhất Hiện tượngthủy triều xảy ra vào thời điểm đó gọi là triều sóc vọng Tuy nhiên, do tínhbất đẳng triều, do quán tính, do địa hình nên thời điểm sóc vọng không đạtđược độ cao triều sóc vọng tương ứng mà thường bị trễ lại Triều sóc vọngxảy ra vào ngày 1-2 âm lịch, trăng non (new moon) và ngày 15-16 âm lịch,trăng tròn (full moon) Thời điểm triều sóc vọng, sẽ có ngày nước lớn (connước lớn) cao nhất và ngày nước ròng (con nước ròng) thấp nhất, biên độ triềuđạt cực đại Trước và sau thời điểm trăng non và trăng tròn khoảng 3-5 ngày,thủy triều lên xuống mạnh, biên độ triều lớn hơn biên độ trung bình gọi là kỳ

nước cường của tháng âm lịch (Hình 1.9 A)

Trang 23

Hình 1.9 Tuần trăng và thủy triều

1 5 2 2 Triều trực thế hay triều kiệt (Neap tide)

Trong khoảng thời gian 1 tháng trăng, khi vị trí mặt trời, mặt trăng và trái

đất vuông góc với nhau, lực tạo triều của mặt trời và mặt trăng vuông góc, dođó lực tạo triều tổng hợp đạt giá nhỏ nhất Hiện tượng thủy triều xảy ra vàothời điểm đó gọi là triều trực thế Tuy nhiên, do tính bất đẳng triều, do quántính, do địa hình nên thời điểm sóc vọng không đạt được độ cao triều sócvọng tương ứng mà thường bị trễ lại.Triều trực thế xảy ra vào ngày 7-8 âmlịch, trăng thượng huyền (first quarter) và ngày 22-23, trăng hạ huyền (thirdquarter or last quarter) xuất hiện con nước lớn thấp nhất và con nước ròng caonhất, biên độ triều đạt giá trị nhỏ nhất Trước và sau thời điểm xảy ra trăngthượng huyền và trăng hạ huyền khoảng 3-5 ngày, thủy triều lên xuống rấtyếu, biên độ triều nhỏ hơn biên độ trung bình gọi là thời kỳ nước kém củatháng âm lịch (Hình 1.9 B)

* Hình 1.10 Minh họa quá trình mực nước thủy triều lên xuống trong 1 tháng

quan trắc tại một trạm thủy văn

Hình 1.10

1 5 2 3 Mực nước lớn trung bình của thời kỳ sóc vọng MHWS

(Mean High Water Spring)

Là các giá trị trung bình của 2 độ cao nước lớn kế tiếp trong vòng 24 giờ

Trang 24

(xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triều đạt giá trị lớn nhất Tính suốtnăm khi xích vĩ trung lớn nhất của mặt trăng là 23o5.

1 5 2 4 Mực nước ròng trung bình của thời kỳ sóc vọng MLWS

(Mean Low Water Spring)

Là các giá trị trung bình của 2 độ cao nước ròng kế tiếp trong vòng 24 giờ

(xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triều đạt giá trị lớn nhất.Tính suốtnăm khi xích vĩ trung lớn nhất của mặt trăng là 23o5

1 5 2 5 Mực nước lớn trung bình của thời kỳ trực thế MHWN (Mean

High Water Neap)

Là các giá trị trung bình, tính suốt năm của 2 độ cao nước lớn kế tiếp trong

vòng 24 giờ (xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triều đạt giá trị nhỏ nhất

1 5 2 6 Mực nước ròng trung bình của thời kỳ trực thế MLWN

(Mean Low Water Neap)

Là các giá trị trung bình, tính trong một năm cả năm của 2 độ cao nước

ròng kế tiếp trong vòng 24 giờ (xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triềuđạt giá trị nhỏ nhất

Trang 25

CHƯƠNG 2 LỊCH THỦY TRIỀU ANH

2.1 GIỚI THIỆU LỊCH THỦY TRIỀU ANH (ADMIRALTY TIDE TABLE)

Cấu trúc bảng ATT

Lịch thủy triều Anh ATT (Admiralty tide table) là tài liệu do cơ quan thuỷvăn Anh xuất bản hàng năm Đây là một tài liệu quan trọng dùng để dự đoánthủy triều cho các cảng trên thế giới

Lịch được chia làm bốn tập bao phủ hầu hết các cảng trên thế giới

- Tập 1 (NP201): Vương quốc Anh và Ireland (kể cả các cảng thuộc eobiển châu Âu)

- Tập 2 (NP202): châu Âu (trừ Anh và Ireland), Địa trung hải và Đại tâydương

- Tập 3 (NP203): Vùng Ấn độ dương và biển nam Trung quốc (có bảng tínhdòng triều)

- Tập 4 (NP204): Thái bình dương (bao gồm cả bảng tính dòng triều)

Trang 26

Hình 2.1 Hình bao phủ các tập của lịch thủy triều Anh

2.2 NỘI DUNG CỦA LỊCH THỦY TRIỀU ANH

Lịch thủy triều Anh ATT bao gồm chi tiết về thời gian và chiều cao nước

lớn và nước ròng cho hơn 230 cảng chính (Standard port) và 6000 cảng phụ

(Secondary port) ở Anh, Ireland, Châu Âu, Địa Trung Hải, Đại Tây Dương, Ấn

Độ Dương, biển Nam Trung Quốc, Thái Bình Dương Đồng thời bao gồm các

bảng phác thảo các phương pháp dự đoán thủy triều, ảnh hưởng của điều kiện

khí tượng đến thủy triều và cung cấp thêm thông tin về các yếu tố thủy văn triều

đặc biệt trong từng khu vực

Mỗi tập bao gồm 3 phần chính :

Phần I : Giờ và độ cao nước lớn, nước ròng từng ngày trong năm của các cảng

chính trong tập

Phần Ia : Giờ và độ cao thủy triều từng giờ trong năm của một số cảng chính

thuộc Anh (tập I)

Phần Ib : Bảng tính dòng triều cho một số khu vực, chủ yếu là các eo, kênh

(tập III và IV)

Phần II : Lượng hiệu chỉnh thời gian và độ cao của cảng phụ so với cảng

chính

Phần III : Hằng số điều hoà tính độ cao thủy triều

Phần IIIa : Hằng số điều hòa tính toán dòng triều, (chỉ có với tập III và IV).

2.3 MỘT SỐ KHÁI NIỆM

+ Cảng chính (standard port): là cảng có quy luật biến đổi thủy triều đặc

trưng cho một nhóm cảng thuộc một khu vực địa lý Cảng chính được khảo

sát kỹ và dự tính thủy triều lập thành bảng thuộc phần I trong lịch thủy triều

+ Cảng phụ (secondary port): là các cảng có quy luật biến đổi thủy triều

gần giống cảng chính tương ứng trong vùng Cảng phụ được dự tính thủy

triều thông qua cảng chính của nó, lượng hiệu chỉnh cho ở phần II lịch thủy

Trang 27

triều

+ Thời gian áp dụng trong lịch thủy triều Anh là giờ chuẩn (standardtime) dùng cho từng địa phương, đó chính là giờ múi (Time zone) áp dụngcho từng cảng Trong lịch thủy triều, giờ múi áp dụng cho cảng chính cho ởphần I còn cảng phụ cho ở phần II Khi tính toán thủy triều cho cảng nào đó,phải kiểm tra xem giờ múi được áp dụng thưc tế tại đó có đúng với múi chotrong lịch thủy triều không Nếu có sự không thống nhất đối với múi giờ tạicảng chính hay cảng phụ so với giờ thực tế thì phải hiệu chỉnh Thực chất làphải đảm bảo giờ sử dụng dự đoán thủy triều trong lịch phải là giờ đang ápdụng ngoài thực tế Giờ chuẩn tại các địa phương có thể tham khảo danhmục tín hiệu vô tuyến ALRS (Admiralty List of Radio Signals -Volume.2 -NP282) tu chỉnh theo phần IV trong thông báo hàng hải tuần

+ Độ cao thủy triều trong bảng tính bằng mét so với số "0" hải đồ Anh

2.4 ĐƯỜNG CONG THỦY TRIỀU

+ Tập 1 và 2 mỗi cảng chính có một họ đường cong để tính toán độ caothủy triều tại thời điểm giữa nước lớn nước ròng Gồm 2 đường cong, đườngliền nét (Spring curve) tương ứng với sự biến đổi thủy triều trung bình thờikỳ sóc vọng Đường đứt nét (Neap curve) tương ứng với biến đổi thủy triềutrung bình thời kỳ trực thế (Hình 2.2)

+ Tập 3 và 4 chỉ có một họ đường cong để tính toán độ cao thủy triều tại thờiđiểm giữa nước lớn nước ròng Gồm 3 đường con dạng hàm (cosin) tương ứngsự biến đổi thủy triều có biên độ thời gian là 5giờ, 6giờ và 7giờ (Hình 2.3)

Trang 29

Anh

Trang 30

CHƯƠNG 3

DỰ TÍNH DÒNG TRIỀU

3.1 KHÁI NIỆM DÒNG TRIỀU

Do tác dụng của lực gây triều làm cho nước biển chuyển động theo chiềunang một cách có chu kì gọi là triều lưu

3.2 PHÂN LOẠI DÒNG TRIỀU

Căn cứ vào hình thức chuyển động triều lưu có thể chia làm 2 loại là triềulưu hai triều và triều lưu quay vòng

Triều lưu 2 chiều: Hướng chảy của triều lưu hai triều chủ yếu có 2 hướngchính ngược nhau, dòng chảy lúc triều lên ngược với dòng chảy lúc triều xuống.Khoảng giữa thời gian triều lên và thời gian triều xuống có thời gian triều dừng,trong khoảng thời gian triều dừng đó thì tốc độ dòng chảy bằng không Triều lưu

2 chiều thường xuất hiện ở những vùng ven biển và trong sông ngòi

Triều lưu quay vòng: thường có chu kì là 12h 25' hoặc 24h 50', trong khoảngthời gian đó dòng chảy quay trọn 1 vòng 360 độ, ở Bắc bán cầu triều lưu quayvòng thường chảy theo chiều thuận kim đồng hồ, ở nam bán cầu triều lưu quayvòng thường chảy thiều chiều ngược kim đồng hồ

Tuy nhiên cũng có những nơi do ảnh hưởng của địa hình, dòng triều lưukhông còn giữ đúng quy luật đó Tốc độ dòng chảy cả triều lưu có liên quan vớibiên độ triều, biên độ triều càng lớn thì dòng triều càng lớn Giống như thủytriều, địa hình và điều kiện khí tượng có ảnh hưởng rất lớn đến triều lưu, ở giữađại dương triều lưu thường rất yếu, nhưng ở những eo biển, sông ngòi, vùngbiển triều lưu rất lớn

3.3 CÁC THÔNG TIN DÒNG TRIỀU TRÊN HẢI ĐỒ ANH (BC)

Trên hải đồ, hướng và tốc độ của dòng chảy hải lưu và triều lưu, được biểu

thị bằng các mũi tên Chiều của mũi tên là triều của nước chảy đi

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	1,96 MB