IS92c/ThÊp/1,5 S92a/Trung b×nh/2,5
IS92e/Cao/4,5
Mực n ớc biển trung bình trên toàn thế giới Năm
[Chú giải]
(1) Định nghĩa
Các định nghĩa cho các loại mực nớc khác nhau nh sau : (a) Mùc níc biÓn trung b×nh (MSL)
Chiều cao trung bình của mực nớc biển trong một khoảng thời gian nào đó đợc xem là mực nớc trung bình cho thời gian đó. Vì các mục đích thực tế, mực nớc trung bình đợc lấy là trung bình của mực nớc trong mét n¨m
(b) Mức chuẩn hải đồ (CDL)
Xem Phần I, Chơng 2. Mức chuẩn cho công trình xây dựng (c) Mực nớc cao nhất hàng tháng trung bình (HWL)
Trung bình của mực nớc cao nhất hàng tháng, mà mực nớc cao nhất của một tháng nào đó đ- ợc định nghĩa là mực nớc cao nhất xẩy ra trong thời kỳ từ hai ngày trớc ngày tuần sóc vọng (trăng non và trăng tròn) tới 4 ngày sau ngày tuần sóc vọng
(d) Mực nớc thấp nhất hàng tháng trung bình (LWL)
Trung bình của mực nớc thấp nhất hàng tháng, mà mực nớc thấp nhất của một tháng đợc định nghĩa là mực nớc thấp nhất xẩy ra trong thời kỳ từ 2 ngày trớc ngày tuần sóc vọng tới 4 ngày sau ngày tuần sóc vọng
(e) Mùc níc cao trung b×nh (MHWL)
Giá trị trung bình của tất cả các mực nớc cao, kể cả triều cờng và triều kiệt (f) Mùc níc thÊp trung b×nh (MLWL)
Giá trị trung bình của tất cả các mực nớc thấp, kể cả triều cờng và triều kiệt.
(g) Mùc níc cao gÇn cao nhÊt (NHHWL)
Mực nớc có đợc bằng cách cộng tổng các biên độ của bốn thành phần thuỷ triều chính (M2 , S2
, K1 và O1 ) vào mực nớc biển trung bình
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Ngoài các định nghiã trên đây về các mực nớc, còn có mực nớc cao của các kỳ triều cờng bình th- ờng (HWOST) và mực nớc thấp của các kỳ triều cờng bình thờng (LWOST). Các mực nớc này t-
ơng đơng là các mực nớc ở chiều cao h trên và dới mực nớc trung bình, h là tổng các biên độ của các thành phần triều M2 và S2. Chiều cao của HWOST đo đợc từ mức chuẩn hải đồ đợc gọi là chiều cao triều sóc vọng.
Hình T.6.2.1 cho một ví dụ về quan hệ giữa các mực nớc này, đối với trạm quan sát thuỷ triều Tokyo, cùng với mức chuẩn hải đồ (CDL), mực nớc biển trung bình ở Vịnh Tokyo (Tokyo Peil- TP) và các mực nớc thờng dùng khác.
Hình T.6.2.1 Biểu đồ mực nớc tại trạm quan sát thuỷ triều Tokyo
6.3 Níc d©ng do b–o
Các thông số của nớc dâng do bão đợc xác định bằng cách dựa vào các ghi chép thuỷ triều quan sát đợc trong một thời kỳ càng dài càng tốt, các ghi chép lũ lụt đối với các thiên tai trớc đây, và các giá trị dự báo đối với các điều kiện khí tợng khác thờng [Chú giải]
(1) Định nghĩa nớc dâng do bão
Các dao động trong mực nớc biển xẩy ra là kết quả của sự kết hợp thuỷ triều thiên văn, thuỷ triều khí tợng và sóng đứng, cùng với ảnh hởng của các yếu tố nh dòng hải lu, nhiệt độ nớc biển, các dao động theo mùa của áp suất không khí, các mực nớc sông và sóng bờ biển. Trong số các yếu tố đó, dao động mực nớc biển do các yếu tố khí tợng nh dao động áp suất không khí do có vùng
áp suất cao hoặc thấp đi qua và gió, đợc gọi là thuỷ triều khí tợng hoặc độ lệch. Cụm từ "nớc dâng do bão" là nói về một loại thuỷ triều khí tợng, cụ thể là một sự nâng cao mực nớc biển không bình thờng xẩy ra khi có một cơn bão đi qua. Nguyên nhân của nớc dâng do bão là sự giảm áp suất không khí và sự dâng cao của mặt biển, sự lan truyền của mặt biển dâng cao thành sóng dài, sự cộng hởng của nớc biển trong các vịnh, và gió. Độ lệch của mực nớc biển từ thuỷ triều thiên văn trong khi nớc dâng do bão đợc gọi là thuỷ triều bão.
(2) Thời kỳ quan trắc
Nên nghiên cứu các ghi chép nớc dâng do bão trong thời kỳ càng dài càng tốt; thời kỳ quan sát tối thiểu cần thiết đợc cho là 30 năm. Tuy nhiên, chỉ có số ít trạm quan sát thuỷ triều có các ghi chép nớc dâng do bão trong vài chục năm. Để tiến hành nghiên cứu nớc dâng do bão trong thời kỳ dài nhất có
Mốc cao độ
Mực n ớc cao nhất ghi đ ợc từ tr ớc đến nay (Tháng 10 năm 1917) (quan sát đợc trớc thời kỳ thống kê để có các mực nớc tiêu chuẩn)
Mực n ớc cao nhất ghi đ ợc từ tr ớc đến nay (Tháng 10 năm 1979 ửtong thời kỳ thống kê để có các mực nớc tiêu chuẩn)
Mực n ớc cao nhất hàng tháng trung bình* HWL = HWOST
Mùc n íc trung b×nh thêi kú 5 n¨m gÇn ®©y* MSL Mực n ớc trung bình ở vịnh Tokyo (Tokyo Peil –TP) Mực n ớc chuẩn công trình xây dựng Edogawa(YP) Mực n ớc thấp nhất hàng tháng * LWL = LWOST Mực chuẩn hải đồ (CDL) = Mức chuẩn công trình (WDL)
Mực chuẩn công trình xây dựng Arakawa (Arakawsa Peil – AP)
Mực n ớc thấp nhất ghi đ ợc từ tr ớc đấn nay (13/2/1953)
Mực chuẩn quan sát (DL) Mực chuẩn quan sát (DL)
* Giá trị trung bình 1991 – 1995
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Thuỷ triều khí tợng (a) Tổng quát
Các thông số thuỷ triều khí tợng cần xem xét bao gồm thuỷ triều bão và thời gian kéo dài của chóng
(b) Giã
Khi một cơn gió mạnh liên tục thổi trong một thời gian kéo dài trong một vịnh nông, nớc biển bị gió cuốn theo. Nếu gió thổi vào, nớc biển tập trung vào vùng ven bờ, làm cho mực nớc biển dâng cao. Nếu góc giữa hớng gió và đờng vuông góc với đờng bờ là α, độ dâng cao của mực nớc biển ηo (cm) tại đờng bờ đợc cho bởi phơng trình sau:
Trong đó :
F : chiều dài gió thổi (km)
U : vận tốc không đổi của gió (m/s) h : mùc níc trung b×nh
k : là một hệ số thay đổi theo các đặc điểm của vịnh. Colding đã nhận đợc một giá trị của k
= 4,8 . 10-2 từ các dữ liệu quan sát ở Biển Ban Tích (c) Độ dâng mực nớc tĩnh gây ra bởi khí áp thấp
Nếu áp suất không khí tụt xuống thấp một mức ∆P (hPa), mực nớc trong vùng biển mà áp suất không khí tụt xuống sẽ dâng cao so với các vùng xung quanh mà áp suất không khí không bị tụt xuống, do sự chênh áp suất. Độ dâng cao trong mực nớc ζ (cm) đợc cho bởi phơng trình sau :
ζ = 0,99 ∆P (6.3.2)
trong đó :
∆P : độ chênh áp suất (hPa) ζ : độ dâng mực nớc (cm) (d) Công thức ớc tính thuỷ triều bão
ở những nơi không tiến hành tính toán bằng số nớc dâng do bão, phơng trình (6.3.3) có thể dùng để ớc tính lợng tối đa của thuỷ triều bão. Phơng trình này đã đa vào các yếu tố hút do một sự giảm áp suất không khí và gió
ηo = a (1010 - P ) + bU2cosθ + c (6.3.3)
trong đó :
ηo : lọng tối đa của thuỷ triều bão (cm) P : áp suất không khí thấp nhất (hPa) U : vËn tèc giã lín nhÊt
θ : góc giữa hớng gió chiếm u thế gây ra thuỷ triều bão cao nhất và hớng gió ở thời điểm tốc độ gío lớn nhất U (o)
Các hệ số a, b và c đợc xác định bởi quan hệ giữa thuỷ triều bão, áp suất không khí và các dữ
liệu về gió đã quan sát đợc ở vị trí đang xem xét (2) Tính bằng số nớc dâng do bão
Để phân tích chi tiết hiện tợng nớc dâng do bão, đã tiến hành các tính toán bằng số. Với phơng pháp này, độ dâng của mặt biển gây ra bởi sự giảm áp suất không khí (xem (1)(c) trên đây) cùng với ứng suất tiếp tuyến tại mặt biển do gió và ứng suất tiếp tuyến tại đáy biển do độ nhớt đ ợc cho nh những ngoại lực. Sự thay đổi trong mực nớc và vận tốc dòng chảy tại mỗi điểm đợc tính đúng dần cho một loạt các bớc thời gian bằng cách giải các phơng trình chuyển động và liên tục. Địa hình của vịnh đợc lấy gần đúng bằng cách sử dụng một hệ thống lới toạ độ (các điểm mặt lới sát liền cách nhau ví dụ vài km) với chiều sâu nớc trung bình tại mỗi mắt lới đợc đa vào trớc. áp suất không khí và vận tốc gió trong một cơn bão thờng đợc tính bằng công thức Myers hoặc một mô
hình lý thuyết tơng tự
(3) Mực nớc thiết kế đối với các công trình bảo vệ chống nớc dâng do bão
Có bốn phơng pháp sau để xác định mực nớc thiết kế đối với các công trình bảo vệ chống nớc dâng do bão
(a) Dùng mực nớc cao nhất quan sát đợc trong qúa khứ, hoặc mực nớc này cộng thêm một lợng vợt thêm nhỏ
(b) Dùng độ cao trên mức nớc cao nhất hàng tháng trung bình một lợng bằng thuỷ triều bão cao nhất quan sát đợc trong quá khứ hoặc thuỷ triều bão dự báo cho một cơn bão mô hình (c) Có đợc đờng cong xác suất xuất hiện của các mực nớc nớc dâng do bão trớc đây, sau đó
dùng mực nớc dự kiến chỉ bị vợt quá một lần trong một chu kỳ quay lại nào đó (ví dụ 50 năm hoặc 100 năm) (mực nớc này có đợc bằng cách ngoại suy đờng cong xác suất)
(d) Xác định mực nớc thiết kế dựa trên các yếu tố kinh tế, xét đến xác suất xuất hiện của các mực nớc nớc dâng do bão khác nhau, và h hại cho hậu phơng đối với mỗi mực nớc, cùng với chi phí xây dựng các công trình bảo vệ chống nớc dâng do bão
(4) §é d©ng mùc níc trung b×nh do sãng
Độ dâng mực nớc trung bình do sóng có thể ớc tính theo các Hình T.4.7.1 và T.4.7.2 trong 4.7.1.
Sóng. Gần đờng bờ, độ dâng này là 10% hay hơn của chiều cao sóng có ý nghĩa nớc sâu và do
đó không thể bỏ qua khi sóng cao
6.4 Sãng thÇn
Các thông số sóng thần sau đây phải đợc xét đến: mực nớc cao nhất, mực nớc thấp nhất, độ lệch mức nớc (độ dâng mực nớc do sóng thần bên trên mức thuỷ triều thiên văn), chiều cao sóng thần, và khoảng thời gian kéo dài của sóng thần. Các thông số này phải đợc xác định bằng một phơng pháp thích hợp, xem xét các dữ liệu đo đạc đợc (lấy trong một thời kỳ càng dài càng tôt) và chiều cao của các dấu vết sóng thần leo tới trong các thiên tai trớc đây
[Chú giải]
(1) Sóng thần là các sóng có chu kỳ cực dài chủ yếu xẩy ra khi đáy biển bị nâng lên hoặc hạ xuống do có động đất trong biển. Khi một sóng thần tiến gần đến bờ biển, chiều cao sóng tăng lên nhanh chóng do đáy biển bị nông và ảnh hởng tập trung của địa hình đáy biển, có nghĩa là sóng thần th- ờng gây ra tai hoạ khủng khiếp cho khu vực bờ biển. Điều quan trọng là không chỉ nghiên cứu khả
năng tai hoạ lụt lội nh kết quả tràn qua một đê ngăn sóng thần, mà cả các khả năng mất các tàu nhỏ neo đậu trong cảng do bị các dòng nớc mạnh của sóng thần cuốn trôi, đáy biển bị sói tại cửa vào của các đê chắn sóng, và các đê chắn sóng bị trợt hoặc bị lật.
(2) Chiều cao sóng của sóng thần ở ngoài biển xa thờng cực nhỏ, tuy nhiên nó có thể bị phát hiện bằng các quan sát liên tục ghi chép lại bằng một máy đo sóng ở ngoài biển. Khi sóng thần vào một vịnh, chiều cao sóng tăng lên nhanh chóng. Ví sự tăng chiều cao sóng phụ thuộc vào địa hình và các chu kỳ tự nhiên của vịnh, các thông số sóng thần dùng trong thiết kế đ ợc xác định từ các ghi chép sóng thần trong quá khứ tại nơi đang xem xét hoặc các giá trị có đợc từ các tính toán bằng số tại nơi đó
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Định nghĩa các thuật ngữ liên quan đến sóng thần
Các định nghĩa của các thuật ngữ liên qaun đến sóng thần đợc cho trong Hình T.6.4.1 (a) Mức thuỷ triều ớc tính
Đó là mức thuỷ triều có đợc bằng cách làm trơn mức thuỷ triều trên một bản ghi chép quan sát thuỷ triều bằng cách xoá bỏ các thành phần đợc cho là sóng thần và bất cứ thành phần dao
động nào có chu kỳ ngắn hơn do sóng lừng. Mức thuỷ triều ớc tính đợc biểu thị bằng độ cao bên trên CDL (mức chuẩn hải đồ). Nh vậy, mức thuỷ triều óc tính này có thể phần nào khác với mức thuỷ triều dự báo có đợc từ các hằng số điều hoà thuỷ triều
(b) Chiều cao sóng leo và chiều cao vết của sóng thần
Độ cao của điểm cao nhất mà sóng thần đã leo tới trên đất liền hoặc một kết cấu đợc gọi là chiều cao sóng leo bên trên mức chuẩn hải đồ (CDL). Cần chú ý rằng chiều cao sóng leo của sóng thần thờng đợc xác định dựa vào một cuộc điều tra các dấu vết sóng thần để lại tại địa
điểm đang xem xét. Độ cao của một dấu vết sóng thần khi nó leo lên đất liền hoặc một kết cấu trên mức hải đồ đợc gọi là chiều cao dấu vết sóng thần
(c) Độ lệch
Sự khác nhau giữa mức thuỷ triều thc tế và mức thuỷ triều ớc tính mô tả trong (a). Giá trị lớn nhất của độ lệch khi mức thuỷ triều thực tế cao hơn mức thuỷ triều ơc tính đôI lúc gọi là độ lệch
(e) Chiều cao sóng của sóng thần
Nh với sóng do gió, chiều cao sóng thần có thẻ đợc phân tích bằng phơng pháp vợt qua số không. Trong trờng hợp này, đoạn giữa một điểm tại đo hình dạng sóng thần vợt qua mức thuỷ triều óc tính từ phía âm sang phía dơng và diểm nh vậy liền kề đợc lấy là một con sóng, và sự chênh lệch giữa các mức nớc cao nhất và thấp nhất trong đoan đó đợc lấy là chiều cao sóng thần đối với con sóng đó. Chiều cao sóng thần lớn nhất trong một bản ghi sóng của sóng thần liên tục đợc định nghĩa là chiều cao sóng thần cao nhất
Hình T.6.4.1 Các định nghĩa của các thuật ngữ liên quan đến sóng thần (f) Chuyển động ban đầu:
Thuật ngữ này nói đến khoảng cách thời điểm sóng thần tới điểm quan sát và mức nớc bắt đầu lệch khỏi mức thuỷ triều ớc tính. Nếu độ lệch quan sát đợc lúc đầu của mức nớc của sóng rhần gây ra là một sự dâng cao so với mức thuỷ triều ớc tính, chuyển động ban đầu đợc coi là chuyển động đẩy ban đầu. Nếu là một sự hạ thấp so với mức thuỷ triều ớc tính, chuyển động ban đầu đợc coi là chuyển động hút ban đầu
(2) Chu kú sãng thÇn
Chu kỳ sóng thần quan sát đợc trong một vịnh thay đổi tuỳ theo mức độ động đất, khoảng cách từ chấn tâm và các đặc trng cộng hởng của vịnh và v.v.. Chiều cao sóng của sóng thần trong một cảng bị ảnh hỏng lớn của chu kỵ sóng thần. Trong quá trình thiết kế nên tiến hành điều tra không chỉ các sóng thần có chu kỳ đã đo đợc thực tế trong quá khứ mà cả những sóng thần có cùng chu kỳ nh chu kỳ tự nhiên của vịnh hoặc cảng đang xem xét
(3) Biến đổi của sóng thần trong một vịnh
Loại biến đổi quan trọng nhất mà một sóng thần trải qua trong một vịnh là sự tăng chiều cao sóng và vận tốc dòng chảy gây ra bởi sự giảm diện tích tiết diện ngang về phía cuối vịnh, và sự tăng chiều cao sóng gây ra do sóng lừng trong vịnh.
Theo giả thuyết của các sóng biên độ nhỏ, ảnh hởng của sự thay đổi diện tích tiết diện ngang có thể tính gần đúng bằng phơng trình Green (phơng trình (6.4.1) )
Trong đó:
H : chiều cao sóng dài đối với một tiết diền ngang có chiều rộng B và chiều sâu nớc h (m) Ho :chiều cao sóng dài đối với một tiết diện ngang có chiều rộng Bo chiều sâu nớc ho (m) Tuy nhiên chú ý rằng phơng trình (6.4.1) có thể áp dụng trong các diều kiện mà các sự thay đổi về cả hai chiều rộng và chiều sâu nớc đều rất từ từ và không phát sinh ra các sóng phản xạ chảy ra xa bờ. Hơn nữa, cũng không xét tổn thất năng lợng do ma sát. Theo đó, phơng trình không thể
áp dụng cho vùng nớc nông cũng nh trờng hợp có các ảnh hởng phản xạ từ cuối vịnh (4) Sóng thần trên các ghi chép quan sát thuỷ triều
Các bản ghi chép quan sát thuỷ triều cung cấp một nguồn dữ liệu sóng thần cực kỳ có ích. Tuy nhiên, khi xử lý các dữ lệu đó, cần chú ý rằng nếu trạm quan sát triều nằm trong cảng, có khả
năng cao là bản ghi sóng thần sẽ khác với một sóng thần ở ngay ngoài cảng vì có sự can thiệp của các kết cấu nh đê chắn sóng v.v....trong cảng
(5) Sóng thần dạng dòng triều lớn cửa sông
ChiÒu cao sãng thÇn
Độ lệch
Thời gian đến đầu tiên
Mùc níc cao nhÊt
Mùc níc thuû triÒu íc tÝnh