. (247) Mối liên quan giữa các Ċại lượng Ċặc trưng của sóng phụ thuộc vào vùng
2.2.3.3.Lý thuyết sóng thực
Trong thực tế, do các yếu tố về không gian, thời gian, các yếu tố của môi trường như Ċà gió, vận tốc gió, thời gian gió thịnh hành, áp suất không khí, chiều sâu mực nước ảnh hưởng Ċến sóng biển làm cho nó không có dạng Ċiều hòa mà sóng biển có tính chất là một hàm ngẫu nhiên nên sóng, gió có tính chất rất bất thường phụ thuộc nhiều yếu tố của vùng biển Ċang xét, vì vậy sóng ở biển thể hiện tính Ċịa phương rõ rệt [5,25,35,61]. Mặc dù vậy, chúng có thể Ċược xem như sự chồng của nhiều sóng Ċiều hòa thành phần thông thường, mỗi thành phần có biên Ċộ, chiều dài, thời gian hoặc tần số và hướng truyền riêng Ċược minh họa trong hình 2.13. Sóng thường Ċược chia thành:
- Sóng nước sâu, Ċôi khi còn Ċược gọi là sóng ngắn: Sóng không chịu ảnh hưởng của yếu tố Ċáy biển.
56
Hình 2.13. Mô hình sóng thực
Như vậy cơ chế tạo thành sóng biển do phụ thuộc nhiều yếu tố rất phức tạp nên việc mô tả mặt sóng một cách Ċúng Ċắn và chính xác các thông số Ċặc trưng sóng rất phức tạp. Có thể mô tả sóng theo các cách như sau [5,25,61]:
- Coi mặt sóng biển là tổ hợp của nhiều sóng riêng biệt rời rạc, mỗi sóng riêng biệt ấy Ċược Ċặc trưng bằng chiều cao sóng, chu kỳ sóng và pha sóng khác nhau. Như vậy có thể mô tả sóng ngẫu nhiên không Ċiều hòa bằng tổ hợp tuyến tính một số lượng lớn các sóng Ċiều hòa thành phần. Các sóng Ċiều hòa thành phần này có biên Ċộ, tần số, góc pha và hướng khác nhau.
- Mặt sóng biển Ċược mô tả bằng các Ċặc trưng thống kê của chiều cao sóng. Số liệu quan trắc thực tế cho thấy tung Ċộ của mặt sóng biển biến Ċổi ngẫu nhiên theo không gian và thời gian, ký hiệu ( ) và thường Ċược mô tả bằng mô hình xác xuất.
Phương pháp Ċể mô tả sóng theo quá trình ngẫu nhiên, tùy thuộc vào xử lý thống kê các số liệu sóng.
57
- Phương pháp phổ sóng: coi quá trình ngẫu nhiên của tung Ċộ sóng là những quá trình ngẫu nhiên dừng. Trạng thái của quá trình ngẫu nhiên ( ) phụ thuộc vào thời gian nên có thể mô tả một cách Ċầy Ċủ bằng hàm mật Ċộ phổ, ký hiệu là ( ).
- Phương pháp sóng thiết kế: Mô tả các thông số sóng theo tần suất Ċảm bảo, phù hợp quy Ċịnh của quy phạm hay tiêu chuẩn thiết kế công trình biển.
2.2.3.4. Phổ sóng
Năng lượng của sóng bao gồm Ċộng năng và thế năng của sóng. Có thể biểu diễn năng lượng của sóng không Ċiều hòa như sau [8,54]:
∫ ∫ ( ̅) , (2.56) Trong Ċó ( ̅) gọi là phổ năng lượng theo hướng ̅ của sóng. Góc ̅ Ċược tính từ hướng chính của gió gây ra sóng, có thể biểu diễn ( ̅) gần Ċúng Ċơn giản hơn.
( ) ( ) ( ̅), (2.57) – góc phương vị;
( ̅)- phổ năng lượng của sóng Ċỉnh dài Ċơn hướng;
M( ̅) - hàm của góc ̅, có giá trị cực Ċại lúc ̅ và có giá tri cực tiểu lúc ̅ và thỏa mãn Ċiều kiện:
∫ ( ̅)