Trong điều kiện hoạt động biển, việc tính thuỷ triều chủ yếu dựa trên cơ
sở “bảng thuỷ triều” do ngành Khí tượng - Thuỷ văn hay Phòng bảo đảm hàng hải – Bộ tư lệnh Hải quân xuất bản hàng năm, ởđây chỉ tóm tắt một sốứng dụng thực tế. Bảng thuỷ triều gồm hai tập và một phụ bản cho vùng biển quần đảo Trường Sa. Tập I: các cảng từ Hòn Gai đến Cửa Gianh ; tập II từ Cửa Việt đến Hà Tiên.
Do tính chất đặc thù của thuỷ triều và số liệu quan trắc được ở các khu biển, vì vậy trong bảng thuỷ triều sẽ có các “cảng chính” tức là các khu biển mà
ở đó thuỷ triều được tính đến từng giờ (giờ chẵn) trong cả năm. Các “cảng phụ” là các vùng biển ở lân cận cảng chính, có cùng chế độ triều, song về số liệu về độ cao, giờ thuỷ triều có chênh lệch nên cần phải nội suy từ cảng chính ra theo các bảng phụ (các bảng phụ có kèm theo ở phần cuối bảng thuỷ triều).
Tính thuỷ triều tức là ta cần giải quyết hai bài toán: - Tìm độ cao thuỷ triều ht tại một thời điểm cho trước ?
- Tìm thời điểm (các thời điểm) với độ cao thuỷ triều cho trước?
Việc giải vài toán trên đối với khu vực cảng chính rất đơn giản, sau đây chỉ giới thiệu cách tìm thuỷ triều ở các cảng phụ.
a, Tìm nước lớn (NL), nước ròng (NR) ở cảng phụ:
- Căn cứ vào “bảng phụ” trong bảng thuỷ triều, xác định cảng phụ cần tìm thuộc cảng chính nào.
- Căn cứ vào thời gian (ngày, tháng) tìm NL, NR tại cảng chính.
- Dùng bảng phụ tìm lượng hiệu chỉnh về độ cao, giờ NL, NR của cảng phụ so với cảng chính tương ứng. (đối với bảng thuỷ triều tập I, độ cao NL, NR tìm bằng cách dóng hàng).
Kết quả ta có tại cảng phụ là:
hNL (phụ) = hNL(chính) + ∆hNL(lượng hiệu chỉnh độ cao)
(5.83)
tNL(phụ) = tNL(chính) + ∆tNL(lượng hiệu chỉnh giờ)
NR cũng làm tương tự như NL. Việc tính NL, NR cảng phụở tập II ta cần chú ý rằng, lượng hiệu chỉnh độ cao NL, NR cho cảng phụ cho trong bảng phụ ứng với độ cao NL trung bình và độ cao NR trung bình. Vì vậy, thực tế theo thời gian có sự thay đổi lượng hiệu chỉnh cho phù hợp với con nước xảy ra ngày cần tính toán.
Nội suy lượng hiệu chỉnh độ cao NL,NR như sau:
Biết độ cao thuỷ triều cảng chính chuẩn đã cho hNL, hNR có trong bảng phụ. Biết lượng hiệu chỉnh tương ứng ∆hNL, ∆hNR có trong bảng phụ.
Biết độ cao nước lớn, nước ròng thực tế vào ngày cần tính toán tra từ cảng chính: hNL(t), hNR (t)
Tìm lượng hiệu chỉnh độ cao thực tế cho cảng phụ ngày hôm đó ∆hNL(t), ∆hNR(t): ∆hNL(t) = hNL(t) x NL NL h h Δ ∆hNR(t) = hNR(t) x NR NR h h Δ
Vậy hNL; hNR cảng phụ vào ngày tính toán sẽ là: hNL = hNL(t) + ∆hNL(t)
hNR = hNR (t) + ∆hNR(t)
Ví dụ: Tìm NL, NR tại cảng Vũng Tàu - Thành phố Hồ Chí Minh ngày N tháng X năm 20.. ?
Cảng TP Hồ Chí Minh thuộc cảng chính Vũng tàu. Ngày N tại Vũng tàu:
NL1 NR1 NL2 NR2
Thời điểm 00 30 0606 12 06 18 46
Độcao 3,0 m 1,9m 3,4m 1,2m
Theo bảng phụ 1, ta có các lượng hiệu chỉnh của cảng TP Hồ Chí Minh so với Vũng Tàu là (phụ lục 2), về giờ: ∆tNL= + 02g10ph ; ∆tNR= + 03g00ph.
Lượng hiệu chỉnh độ cao theo bảng phụ :
- ∆hNL = - 0,2 mét tương ứng với độ cao hNL = 3,5 mét - ∆hNR = - 0,2 mét tương ứng với độ cao hNR = 0,9 mét.
Vậy tính cụ thể cho lượng hiệu chỉnh độ cao NL, NR cho cảng TP Hồ Chí Minh vào ngày N là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
∆hNL1 = 3,0 m x 5 , 3 2 , 0 − ≈ - 0,17 m, làm tròn ≈ 0,2 m
∆hNL2 = 3,4 m x 5 , 3 2 , 0 − ≈ - 0,19 m, làm tròn ≈ 0,2 m ∆hNR1 = 1,9 m x 9 , 0 2 , 0 − ≈ 0,42 m, làm tròn ≈ 0,4 m ∆hNR2 = 1,2 m x 9 , 0 2 , 0 − ≈ - 0,26 m, làm tròn ≈ 0,3 m
Độ cao và giờ NL, NR tại cảng TP Hồ Chí Minh ngày N là: NL1: 3,0 m - 0,2 = 2,8 m; tNL1 = 0030 + 0210 = 02g40ph NR1: 1,9 m - 0,4 = 1,5 m; tNR1 = 0606 + 0300 = 09g 06ph NL2: 3,4 m - 0,2 = 3,2 m; tNL2 = 1206 + 0210 = 14g16ph NR2: 1,2 m - 0,3 = 0,9 m; tNR2 = 1846 + 0300 = 21g46ph.
b, Tính thuỷ triều bất kỳ tại cảng phụ theo phương pháp sử dụng bảng phụ 4 (tập I) và bảng phụ 2 (tập II)
Khi thuỷ triều đều hoặc tương đối đều, ta có thể áp dụng phương pháp sử
dụng các bảng trên để tìm thuỷ triều bất kỳ nằm giữa khoảng NL, NR ở cảng phụ. (phụ lục 3) về cấu tạo bảng xem ở phần phụ lục.
Bài toán 1:Tìm độ cao thuỷ triều ht tại thời điểm t cho trước? Các bước tính như
sau:
- Tìm NL, NR cảng phụ.
- Tìm biên độ thuỷ triều : a = hNL - hNR. - Tìm thời gian thuỷ triều T (TD hoặc TR)
- Xác định ∆t ngắn nhất tính từ thời điểm t đã cho so với tNL hoặc tNR. Từđó căn cứ vào a, T, ∆t ta tìm được ∆h ở phần dưới của bảng. Khi đó, ht cần tìm sẽ là:
ht = hNR + ∆h nếu ∆t so với tNR
ht = hNL - ∆h nếu ∆t so với tNL
Vì T luôn chẵn (giờ tròn) ở trong bảng nên thực tế, T tính toán có thể nội suy giữa hai số liệu lân cận; ∆t sẽ có 2 trị số (trị số trên và dưới). Ta chỉ kéo theo cột dọc xuống.
* Chú ý: Khi T < 4 giờ thì phải tăng T và ∆t gấp đôi.
Khi T > 13 giờ thì phải giảm T và ∆t xuống một nửa (1/2) Khi đó, giá trị ∆h không đổi.
Bài toán 2: Tìm thời điểm t có độ cao thuỷ triều ht cho trước ? Các bước tính như sau:
- Tìm NL, NR;
- Tính ∆h là khoảng chênh lệch độ cao ngắn nhất so với độ cao cho trước và độ cao NL hoặc NR;
Căn cứ vào a, ∆h và T, tra bảng ta tìm được ∆t ở phần trên của bảng.
Nếu ∆h ở hai cột ngang thì khi dóng lên ngang cột T sẽ có hai cột ∆t, ta cần nội suy thích hợp. Nếu cả T cũng lẻ thì lúc này ∆t phải nội suy chéo từ 4 số liệu.
Kết quả thời điểm cần tìm là:
Tuỳ theo mốc tính để có ∆h ngắn nhất ở trên mà tăng thêm hay bớt đi ∆t so với thời điểm NL hoặc NR. Ví dụ 1: Tại một cảng phụ, ta có: NR: 12g 39ph ; 1,4 mét NL: 16g 40ph ; 3,4 mét a = 2,0 mét T = 04g 01ph
Tìm độ cao thuỷ triều lúc 15g00ph ∆t = 01g 40ph (so với tNL)
Tra bảng (theo đường mũi tên ở phụ lục) với các giá trị ∆t, T và a, ta có ∆h = 0,7 mét. Vậy lúc 15g 00phtại cảng phụ trên có ht = 3,4 mét - 0,7 mét = 2,7 mét Ví dụ 2: Tại cảng phụ ta có: NL: 07g 43ph ; 2,1 mét NR: 16g 58ph ; 0,3 mét a = 1,8 mét T = 09g 45ph
Tìm thời điểm có độ cao thuỷ triều 0,5 mét. Chênh lệch: ∆h = 0,2 mét (so với hNR)
Tra bảng (theo đường mũi tên ở phụ lục) với a = 1,8 mét và ∆h = 0,2 mét ta dóng lên trên sẽ có 2 giá trị ∆t ứng với T = 09g 00ph và T = 10g00ph. Nội suy
được ∆t = 01g 56ph.
Vậy độ cao thuỷ triều = 0,5 mét xảy ra lúc: t = 16g58ph – 01g56ph = 15g02ph.
c, Tính thuỷ triều bất kỳ tại cảng phụ nằm trong khoảng NL, NR theo qui luật phần 12. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mực nước thuỷ triều lên xuống không đều biến đổi theo thời gian có thể
biểu diễn gần đúng theo qui luật phần 12. Nội suy qui luật như sau:
- Gọi thời gian triều dâng hoặc triều rút là T; - 01 giờ thuỷ triều = T/6.
Qua 6 giờ thuỷ triều theo thứ tự từ giờ 1 đến giờ thứ 6, ta có tốc độ biến thiên mực nước như sau:
- Trong giờ thuỷ triều thứ nhất, mực nước biến thiên 1/12 a. - Trong giờ thuỷ triều thứ hai, mực nước biến thiên 2/12 a. - Trong giờ thuỷ triều thứ ba, mực nước biến thiên 3/12 a. - Trong giờ thuỷ triều thứ tư, mực nước biến thiên 3/12 a. - Trong giờ thuỷ triều thứ năm, mực nước biến thiên 2/12 a. - Trong giờ thuỷ triều thứ sáu, mực nước biến thiên 1/12 a. Vậy qua 6 giờ thuỷ triều, mực nước dâng hay rút 12/12 a = a Vận dụng qui luật trên, ta có thể giải các bài toán sau:
Bài toán 1:
Tìm thời điểm có độ cao thuỷ triều cho trước nằm trong khoảng NL, NR ? - Xác định giờ và độ cao NL, NR cảng phụ
- Tìm a, tìm T và từ đó tìm a/12 và T/6 (giờ thuỷ triều).
Căn cứ vào thời điểm NL hoặc NR xảy ra trước, ta chọn mốc để tính. Có hai cách tính:
Cách tính dần từng giờ thuỷ triều (từ giờ thứ nhất trở đi) sẽ thay đổi mực nước (dâng hay rút) cho tới lúc đạt độ cao đã cho. Nếu đến một giờ thuỷ triều nào đó, mực nước gần tới độ cao đã cho thì ta làm phép tính hiệu chỉnh vào giờ
thuỷ triều tiếp theo căn cứ vào độ chênh mực nước còn lại để tìm số thời gian chênh lệch ứng với chênh lệch độ cao.
Cách tính thứ hai: căn cứ vào độ chênh mực nước giữa độ cao đã cho so với độ cao lúc làm mốc ( hNL hay hNR)
∆h = hNL - ht Hay ∆h = ht - hNR
Ta ước lượng số phần 12 chứa trong Δh (Δh/1/12a)
Từđó ta tách số phần 12 chẵn ứng với số giờ thuỷ triều chẵn theo qui luật. Số phần 12 còn lại sẽ hiệu chỉnh theo giờ thuỷ triều tiếp theo ta sẽ có thời gian tiếp theo.
Ví dụ 1: (Cách thứ nhất)
Cho thuỷ triều tại một cảng phụ là:
NL 0520 3,2m NR 1740 0,4m
a = 2,8m; (1/12)a ≈ 0,23m
T = 12g20ph = 740ph ; 1 giờ thuỷ triều = (740ph/6) = 123ph20gy Tìm thời điểm có độ cao thuỷ triều ht = 1,6 mét
NL xảy ra trước, ta chọn làm mốc để tính toán. Sau giờ thuỷ triều thứ nhất, độ cao thuỷ triều là:
h1 = 3,2m - (1/12)a = 3,2 m - 0,23m = 2,97 m t1 = 05g20ph + 123ph20gy = 07g23ph20gy Sau giờ thuỷ triều thứ hai, độ cao thuỷ triều là:
h2 = 2,97m - (2/12)a = 2,97 m - 0,46m = 2,51 m t2 = 07g23ph20gy + 123ph20gy = 09g26ph40gy Sau giờ thuỷ triều thứ ba, độ cao thuỷ triều là:
h3 = 2,51m - (3/12)a = 2,51 m - 0,69m = 1,82 m t3 = 09g26ph40gy + 123ph20gy = 11g30ph
Nhận xét: ở giờ thuỷ triều tiếp theo (giờ thứ 4) nước sẽ rút tiếp (3/12) a = 0,69 m, như vậy sẽ qua độ cao cho trước 1,6 mét. Vậy ta sẽ hiệu chỉnh trong giờ thứ 4.
Hết giờ thuỷ triều thứ 3, độ cao là 1,82 mét so với 1,6 mét thì nước sẽ rút tiếp 0,22 mét trong giờ thứ tư. Giải hệ thức sau đây với ∆h = 0,22 m có ∆t là:
∆t = a gtt hx 12 3 1 Δ = m gy ph mx 69 , 0 20 123 22 , 0 = 39 ph
Vậy thời điểm có độ cao thuỷ triều ht = 1,6 mét là: t = 11g30ph + 39ph = 12g09ph. Ví dụ 2: (cách thứ hai) Với số liệu ở cảng trên, ta áp dụng phương pháp ngắn gọn hơn để tính thời điểm có thuỷ triều 1,6 mét. - Xác định ∆h = hNL - ht = 3,2m - 1,6m = 1,6m - Ước lượng số phần 12 của ∆h là : 69 12 23 0 6 1 23 0 phÇn h , , , , = ≈ Δ
Theo thứ tự qui luật phần 12 ta có sau 3 giờ thuỷ triều (giờ 1 + giờ 2 + giờ 3) mực nước rút (6/12)a, còn phần lẻ 0,9/12 sẽ rút ở giờ thứ 4.
Phần chẵn ta có: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
∆h1 = (6/12)a = (1/2).2,8m = 1,4 m
∆t1 = 3 giờ thuỷ triều = 123ph20gy x 3 = 6g10ph
Hiệu chỉnh ở giờ thứ 4 với ∆h2 = 0,2 mét (tức 1,6 m - 1,4 m) để tìm ∆t2. ∆t2 = m x gy pg mx 8 , 2 12 3 20 123 2 , 0 = 35ph
Vậy thời điểm có độ cao thuỷ triều bằng 1,6 mét là : t = tNL + ∆t1 + ∆t2 = 05g20ph + 06g10ph + 35ph t = 12g05ph.
So sánh 2 phương pháp, phương pháp này rút gọn được số lần tính toán và như vậy giảm bớt các sai số trung gian nên có kết chính xác hơn.
Bài toán 2:
Tìm độ cao thuỷ triều tại thời điểm t cho trước ?
Tương tự như bài toán 1, ta cũng phải xác định các thông số ban đầu (NL, NR, T, a, giờ thuỷ triều và
12 1
a)
Cách giải ta cũng có thể dùng hai cách:
+ Cách tính từng bước: từ thời điểm làm mốc (tNL, tNR) sau từng giờ thuỷ triều độ cao mực nước sẽ lên hay xuống với số phần 12 của biên độ.
Tính cho đến thời điểm gần thời điểm đã cho. Từ đó ta sẽ hiệu chỉnh ở giờ thuỷ triều tiếp theo căn cứ vào độ chênh lệch thời gian ∆t để tìm độ chênh lệch mực nước ∆h còn lại.
+ Cách tính thứ hai là ta xác định lượng chênh lệch thời gian Δt kể từ thời điểm mốc đến thời điểm đã cho: ∆t = t - tNL hay ∆t = t - tNR
Tìm số giờ thuỷ triều chứa trong ∆t là:
triÒu thuû giê t 1 Δ
Như vậy, phần nguyên của phép chia là số giờ thuỷ triều (theo thứ tự từ giờ thứ nhất trở đi). Phần lẻ còn lại là thời gian nằm ở giờ thuỷ triều tiếp theo.
Căn cứ vào số giờ thuỷ triều (phần nguyên) ta có lượng biến thiên độ cao
∆h1 tương ứng với tổng số phần 12 theo qui luật.
Thực hiện phép hiệu chỉnh ở giờ tiếp theo căn cứ vào số thời gian còn lại, ta sẽ có độ chênh về độ cao triều còn lại cần tìm.
Với: ∆t = ∆t1 + ∆t2
∆h = ∆h1 + ∆h2
Trong đó: ∆t1 là số giờ thuỷ triều tròn
∆t2 phần lẻ thời gian còn lại.
∆h1 độ cao mực nước theo số phần 12 ứng với ∆t1
∆h2 phần tìm ở phép hiệu chỉnh. ht = hNL - ∆h (nếu tính từ NL) ht = hNR + ∆h (nếu tính từ NR)
Ví dụ 3: (cách tính thứ nhất)
Cho thuỷ triều tại một cảng phụ là:
NR 0205 0,2m; NL 0815 2,2m a = 2,0m ; (1/12)a ≈ 0,16m
T = 06g10ph = 370ph ; 1 giờ thuỷ triều = 61ph40gy Tìm độ cao thuỷ triều lúc 06g00ph tại cảng trên. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sau giờ thuỷ triều thứ nhất tại thời điểm t1 ta có độ cao thuỷ triều h1 là t = 02g05ph + 61ph40gy = 03g06ph40gy
h1 = 0,2 m + (1/12)a = 0,2m + 0,16m = 0,36m - Sau giờ thuỷ triều thứ hai :
t2 = 03g06ph40gy + 61ph40gy = 04g08ph20gy h2 = 0,36 m + (2/12)a = 0,36m + 0,32m = 0,68m - Sau giờ thuỷ triều thứ ba :
t3 = 04g08ph20gy + 61ph40gy = 05g10ph h3 = 0,68 m + (3/12)a = 0,68m + 0,48m = 1,16m
Nhận xét: Từ thời điểm t3 (qua 3 giờ thuỷ triều) đến thới điểm đã cho (t = 6h00) chưa hết một giờ thuỷ triều. vậy thời điểm đã cho để tìm độ cao thuỷ triều sẽ ở trong giờ thứ 4.
∆t = 06g00ph – 05g10ph = 50ph Hiệu chỉnh tìm ∆h: ∆h = gy ph m phx a tx 40 61 48 , 0 50 12 3 = Δ = 0,38 m
Độ cao thuỷ triều lúc 06h00m là: ht = 1,16m + 0,38 m = 1,54m
Ví dụ 4: (cách tính thứ hai)
Theo điều kiện bài toán trên, ta giải như sau: - ∆t = 06g00ph – 02g05ph = 03g55ph = 235ph - Số giờ thuỷ triều của ∆t là:
ph ph 6 , 61 235 = 3 giờ t.t. + 50ph
: Sau 3 giờ thuỷ triều đầu (giờ 1 + giờ 2 + giờ 3) nước lên thêm được:
m m a a a h 2 10 12 6 12 3 12 2 12 1 1 = + + = = , Δ
- Nước sẽ lên tiếp trong 50 phút của giờ thuỷ triều thứ tư
∆h2 = ph m phx 6 , 61 2 12 3 50 = 0,4 m Độ cao thuỷ triều lúc 06g00ph là:
ht = hNL + ∆h1 + ∆h2 = 0,2m + 1,0m + 0,4m = 1,6 m