. (2105) Với mỗi số gia về lực xác Ċịnh Ċược số gia chuyển vị:
3.3. Dạng phổ thích hợp để mô tả sóng ở vùng biển Việt Nam
Trong tính toán công trình biển, thường giả thuyết tất cả các sóng lan truyền theo một hướng chính Ċược Ċặc trưng bởi phổ theo hướng.
Phổ sóng có thể thu Ċược bằng cách phân tích các biểu ghi quan trắc Ċược thực hiện theo thời gian. Đối với mục Ċích thiết kế các mô hình phổ sóng thường Ċược sử dụng, Ċó là những biểu diễn mô tả hình dạng phổ. Phổ sau Ċó Ċược mô tả bởi các tham số thống kê như Hs và TP.
Các phổ sóng thường sử dụng: Phổ Pierson-Moskowitz, Phổ Jonswap. Phân tích phạm vi sử dụng hai dạng phổ sóng [25]:
Thứ nhất, về hình dạng phổ: hình 3.1. cho thấy sự so sánh phổ P-M và phổ sóng Jonswap trung bình cho ba trạng thái biển với chiều cao sóng Ċáng kể Hs = 4 m và các chu kỳ Ċỉnh phổ TP lần lượt là 6, 8 và 10 s, tương ứng.
77
Hình 3.1. So sánh hai phổ sóng
Nhận xét: Hai phổ sóng Jonswap và Pierson – Moskowitz có tổng năng lượng bằng nhau nhưng phổ Jonswap có Ċỉnh nhọn, cao hơn và lệch chút ít sang phía tần số cao.
Thứ hai, về hướng lan truyền sóng: Quy tắc bình phương cosin thường Ċược sử dụng Ċể xác Ċịnh hướng lan truyền năng lượng sóng. Khi sử dụng công thức này, năng lượng sóng một chiều theo một hướng sóng Ċược chia tỷ lệ như sau: ( ) 2 ( ̅)3 ( ) Với ( ̅)
Trong Ċó: - hướng sóng Ċang xét;
( ) - phổ sóng (hướng sóng Ċang xét).
So sánh một hướng sóng Ċo Ċược với sự lan truyền hướng này với 2 phổ sóng Jonswap (3.2a) và P-M (3.2b) Ċược Ċưa ra trong hình 3.2.
Hình 3.2. Phổ sóng cùng với hƣớng lan truyền
78
Theo lý thuyết này phổ dọc theo mỗi hướng Ċều giống nhau, chỉ cường Ċộ của nó thay Ċổi theo các hướng. Tại biển, sự phân bố này phụ thuộc vào tình hình thời tiết Ċịa phương tại thời Ċiểm Ċó. Do vậy dạng phổ thích hợp phụ thuộc vào tình hình thời tiết Ċịa phương. Do sóng sinh ra khi gió thổi qua bề mặt của biển nên chỉ cần sóng sinh ra chậm hơn tốc Ċộ gió trên ngọn sóng thì sẽ có năng lượng truyền từ gió vào ngọn sóng. Cả sự khác biệt về áp suất khí quyển giữa gió bên trên và phía khuất gió của Ċầu ngọn sóng, lẫn sự ma sát trên bề mặt nước gây ra bởi gió, khiến nước va Ċập vào làm tăng ứng suất cắt gây ra sự dâng lên của mặt sóng. Chiều cao sóng Ċược xác Ċịnh bởi tốc Ċộ gió, thời gian gió thổi. Tốc Ċộ gió Ċã cho có giới hạn thực tế phù hợp với thời gian hoặc khoảng cách sẽ không tạo ra sóng lớn hơn. Còn ngược lại sẽ tạo ra sóng biển Ċược cho là "hoàn toàn phát triển".
Như vậy, theo phân tích ở trên: Phổ Jonswap áp dụng khi mà sự phát triển của những con sóng bị giới hạn bởi kích thước của khu vực sóng sinh ra. Phổ Jonswap Ċược phát triển từ việc xem xét các vùng biển bị hạn chế, sóng Ċang phát triển, không có sóng lừng, bao gồm các trường hợp bão ở khu vực biển mở khi mà các bão cực hạn hiếm khi phát triển Ċầy Ċủ và sóng lừng thường là dạng một phần nhỏ trong tổng năng lượng sóng. Còn phổ P-M Ċược áp dụng Ċối với một trạng thái biển Ċã phát triển Ċầy Ċủ, tức là khi sự phát triển của sóng không bị giới hạn bởi kích thước của khu vực sóng sinh ra.
Theo [5], vùng biển Việt Nam có Ċặc Ċiểm của vùng biển mở và có sóng phát triển hoàn toàn. Vì vậy phổ P-M là dạng thích hợp Ċể xử lý thống kê thông số sóng ở vùng biển Việt Nam. Điều này phù hợp với Ċặc trưng vùng biển của Việt Nam, theo [41] tính toán theo lý thuyết sóng Airy, biển Việt Nam Ċược tính theo bốn trạng thái biển (bảng 3.5. phụ lục) với bộ tham số sóng Hs = 8,48 m tương ứng với các giá trị TP là 10,372 s; 12,965 s; 15,558 s;
79
18,942 s, thông số Ċỉnh phổ tương ứng là 5,228; 1,878; 1 và 1. Kết quả này cho thấy phổ P-M phù hợp Ċược sử dụng ở vùng biển Việt Nam.
Tuy nhiên trong các tính toán sóng ở vùng biển Việt Nam do các Công ty nước ngoài và trong nước thực hiện thường sử dụng phổ sóng Jonswap trong các phần mềm thương mại của nước ngoài. Bởi vì phổ P-M chính là một trường hợp Ċặc biệt của phổ Jonswap.