Download miễn phí Xác định phân bố không gian của các hằng số điều hòa thủy triều tại vùng biển vịnh Bắc Bộ
Vịnh Bắc Bộlà một trong những vịnh lớn của Biển Đông, có chiều rộng lớn nhất khoảng
320km, kéo dài từkinh tuyến 105.6oE đến 110oE, chiều dài khoảng 600km kéo dài từvĩ
tuyến 16oN đến 22oN, vịnh có độsâu trung bình khoảng 45m, khu vực cửa vịnh là khu vực nước
có độsâu hơn 100m. Trong vịnh có hơn 2000 hòn đảo, có nhiều đảo khá lớn tập trung chủyếu
ởkhu vực tây bắc vịnh, các sông đổvào vịnh hầu hết tập trung ởbờtây của vịnh, có những
sông lớn nhưsông Hồng với lưu lượng trung bình năm khoảng 120km3, sông Lam với lưu
lượng năm khoảng 19km3và sông Mã khoảng 17km3
.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 25, Số 3S (2009) 439‐449439
_______
Xác định phân bố không gian của các hằng số điều hòa
thủy triều tại vùng biển vịnh Bắc Bộ
Nguyễn Minh Huấn*
Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN,
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
Nhận ngày 25 tháng 11 năm 2009
Tóm tắt. Thủy triều là một hiện tượng tự nhiên phổ biến, nghiên cứu chế độ thủy động lực nói
chung và thủy triều nói riêng vừa có ý nghĩa khoa học vừa có ý nghĩa phục vụ thiết thực cho các
hoạt động về hàng hải, khai thác nguồn lợi, xây dựng và bảo vệ các công trình bờ. Mô hình
ADCIRC 2DDI (Advanced Circulation Model) được áp dụng để tính toán mực nước thủy triều tại
vùng biển vịnh Bắc Bộ, phân tích xác định các giá trị của các hằng số điều hoà đối với 8 sóng triều
(O1, K1, P1,Q1, M2, N2, K2, S2) trên không gian của vùng biển và trích xuất các giá trị biên độ và
pha của các sóng triều trên lưới với độ phân giải 1/30 độ kinh vĩ (3,7km x 3,7km) phục vụ việc xây
dựng cơ sở dữ liệu hằng số điều hòa thủy triều.
Mở đầu
Từ nhiều năm nay dọc theo bờ biển nước ta
đã thiết lập một hệ thống các trạm khí tượng
thủy văn ven bờ trong đó có trạm đo mực nước
thủy triều với các số liệu đo đạc liên tục dao
động mực nước biển theo các khỏang thời gian
kéo dài từ nhiều tháng đến nhiều năm. Trên cơ
sở các chuỗi số liệu này nhiều tác giả đã tiến
hành phân tích, tính tóan các đặc trưng của chế
độ thủy triều như mực nước trung bình, mực
nước cực trị, thời gian triều dâng, triều rút, các
hằng số điều hòa thủy triều... cho từng trạm đo
đạc.
Một trong những ứng dụng quan trọng trong
việc xử lý các số liệu mực nước đo đạc là việc
lập ra các bảng thủy triều hàng năm cho các
cảng chính ven bờ và một số giá trị nội suy cho
các điểm phụ ở ven biển và hạ lưu các sông.
Việc dự tính thủy triều dọc ven bờ biển nước ta
được thực hiện bằng phương pháp dùng hằng số
điều hòa (HSĐH) tại các trạm cố định (14
trạm). Các trạm này ở những khoảng cách khá
xa nhau (50-100km). Một số trạm phụ đuợc
tính toán qua hệ số tương quan so với các trạm
chính nhưng cũng rất thưa và độ chính xác
không cao (khoảng cách 20-50km). Trong giai
đoạn hiện nay, việc dự tính thuỷ triều chỉ cho
các trạm ven bờ và sự thưa thớt của các trạm
chưa đáp ứng được đầy đủ nhu cầu nghiên cứu
ứng dụng trong phát triển kinh tế xã hội.
ĐT: 84-4-38584943
E-mail: [email protected]
Hướng nghiên cứu sử dụng mô hình số trị
giải hệ phương trình thủy động lực hai chiều
được phát triển mạnh mẽ đặc biệt trong những
năm gần đây do sự tiến bộ của toán học tính
N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 3S (2009) 439‐449 440
toán và năng lực máy tính. Để giải bài toán
phân bố không gian của thủy triều phương pháp
số trị được sử dụng dựa trên hệ phương trình
thủy động lực phi tuyến hypecbolic với điều
kiện biên hỗn hợp: dao động mực nước trên
biên lỏng và điều kiện không thấm ở biên cứng.
Hiện nay ở trên thế giới đã phát triển áp
dụng những phần mềm số trị thủy động lực hiện
đại và tiên tiến để tính toán và dự báo mực
nước triều cho vùng không gian rộng lớn. Từ
trước đến nay ở nước ta đã có một số cơ quan
và tác giả nghiên cứu việc dự tính thuỷ triều
bằng mô hình số [1, 2], những kết quả đạt được
khá khả quan. Tuy nhiên cho đến nay, cơ sở dữ
liệu và bản đồ số của các hằng số điều hòa thủy
triều phân bố trong không gian cả vùng ven bờ
và ngoài khơi cho các khu vực trong Biển Đông
thuộc lãnh hải nước ta và các nước lân cận
trong đó có vịnh Bắc Bộ chưa được xây dựng.
Mô hình ADCIRC 2DDI [3] được áp dụng
trong nghiên cứu này để tính toán lan truyền
sóng triều tại vùng biển vịnh Bắc Bộ và phân
tích xác định các giá trị của các hằng số điều
hoà đối với 8 sóng triều (O1, K1, P1,Q1, M2,
N2, K2,S2 ) trên không gian của vùng biển vịnh
Bắc Bộ và trích xuất các giá trị biên độ và pha
của các sóng triều trên lưới với độ phân giải
1/30 độ kinh vĩ (3,7km x 3,7km) phục vụ việc
xây dựng cơ sở dữ liệu hằng số điều hòa thủy
triều sử dụng trong tính toán dự tính thủy triều
cho toàn bộ vịnh Bắc Bộ theo điểm hay trích
xuất số liệu hằng số điều hòa thủy triều phục vụ
cho các mô hình toán ở quy mô địa phương.
Mô hình ADCIRC
Giới thiệu chung
ADCIRC là mô hình số trị được phát triển
để giải hệ phương trình chuyển động của chất
lỏng trên trái đất quay, các phương trình này sử
dụng xấp xỉ thủy tĩnh và xấp xỉ Boussinesq và
được rời rạc hóa trong không gian sử dụng
phương pháp phần tử hữu hạn, rời rạc hóa theo
thời gian sử dụng phương pháp sai phân hữu
hạn. Mô hình có thể tính toán trong hệ tọa độ
Đề các hay tọa độ cầu dưới dạng hai chiều tích
phân theo độ sâu (2DDI) và ba chiều (3D),
trong các trường hợp cao độ mực nước được
xác định bằng nghiệm của phương trình liên tục
tích phân theo độ sâu dưới dạng phương trình
liên tục – sóng tổng quát (GWCE), vận tốc
được xác định bằng nghiệm của các phương
trình động lượng 2DDI hay 3D.
Hệ phương trình cơ bản trong hệ tọa độ Đề
các bao gồm phương trình liên tục
UH VH 0
t x y
(1)
và phương trình động lượng
(2)
(3)
trong đó: (x, y, t) – cao độ bề mặt nước so với
bề mặt geoid; U(x, y, t), V(x, y, t) – vận tốc tích
phân theo độ sâu trên hướng x và y; H(x, y, t) =
h + - độ dày cột nước tổng cộng; f = 2 sin
- tham số Coriolis; – áp suất khí quyển trên bề
mặt thoáng; g – gia tốc trọng trường; sx, sy -
ứng suất bề mặt trên hướng x, y; bx, by - ứng
suất đáy trên hướng x, y; ρo – mật độ quy chiếu
của nước; Dx, Dy – thành phần động lượng
khuếch tán 2DDI ; Bx, By – thành phần građien
ứng suất baroclin 2DDI.
N.M. Huấn / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự Nhiên và Công nghệ 25, Số 3S (2009) 439‐449 441
Điều kiện biên của mô hình có thể là các
dạng sau:
Mực nước (mực nước biến đổi theo thời
gian hay các hằng số điều hòa thủy triều)
Dòng chảy vuông góc với biên (biến đổi
theo thời gian hay các hằng số điều hòa)
Dòng chảy vuông góc với biên bằng
không
Điều kiện trượt hay không trượt đối với
vận tốc
Ứng suất bề mặt (gió và/hay ứng suất
phát xạ sóng)
Áp suất khí quyển
Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán lan
truyền sóng triều và phân tích HSĐH
Vịnh Bắc Bộ là một trong những vịnh lớn
của Biển Đông, có chiều rộng lớn nhất khoảng
320km, kéo dài từ kinh tuyến 105.6oE đến
110oE, chiều dài khoảng 600km kéo dài từ vĩ
tuyến 16oN đến 22oN, vịnh có độ sâu trung bình
khoảng 45m, khu vực cửa vịnh là khu vực nước
có độ sâu hơn 100m. Trong vịnh có hơn 2000
hòn đảo, có nhiều đảo khá lớn tập trung chủ yếu
ở khu vực tây ...