Luận văn Sử dụng lịch thủy triều anh để tính toán các bài toán thủy triều cho cảng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SỬ DỤNG LỊCH THỦY TRIỀU ANH ĐỂ TÍNH TOÁN CÁC BÀI TOÁN THỦY TRIỀU CHO CẢNG CÁI MÉP – VŨNG TÀU NỘI DUNG Chương I: Lý thuyết thủy triều Chương II: Lịch thủy triều Anh Chương III: Giải các bài toán thủy triều cho cảng Cái Mép – Vũng Tàu bằng lịch thủy triều Anh Chương IV: Dự tính dòng triều Tài liệu tham khảo Sổ Tay Hàng Hải – Tiếu Văn Kinh Hướng Dẫn Nghiệp Vụ Hàng Hải – Tiếu Văn Kinh Hàng hải địa văn – Lê Văn Ty Hàng hải địa văn – Vũ Hữu Phong – Nguyễn Phùng Hưng Admiralty Manual Navigation - BR 45 American Practical Navigator Admiralty Tide Tables – Vol 3, 2008 I. Lý thuyết thủy triều 1. Khái niệm thủy triều Thủy triều là hiện tượng dâng, rút của mực nước biển tuân theo quy luật tác động của lực tạo triều gây ra bởi mặt trời, mặt trăng và các hành tinh. Dưới tác động của lực tạo triều, nước biển dâng lên và bao bọc vỏ trái đất theo hình dạng một Elipxoit mà bán trục lớn nhất trùng với hướng lực tạo triều tổng hợp Hiện tượng thủy triều Lý thuyết thủy triều 2. Phân loại thủy triều 2.1. Bán nhật triều 2.2. Nhật triều 2.3. Triều hỗn hợp - Bán nhật triều không thuần khiết - Nhật triều không thuần khiết Lý thuyết thủy triều 3. Các thuật ngữ dùng trong thủy triều  Nước lớn  Nước ròng  Giờ triều  Độ cao của thủy triều  Chu kỳ triều  Thời gian nước lớn và thời gian nước ròng  Nước đứng  Biên độ triều Lý thuyết thủy triều 4. Mối quan hệ độ cao thủy triều, độ sâu đo bằng máy đo sâu với độ sâu ghi trên hải đồ Độ sâu trên hải đồ = Độ sâu thực tế - Độ cao của thủy triều. Trong đó, Độ cao của thủy triều có được bằng cách tra bảng thủy triều của thời điểm đo. Độ sâu thực tế = Độ sâu đo bằng máy + Mớn nước của tàu Lý thuyết thủy triều Lý thuyết thủy triều 5. Dòng triều 5.1. Khái niệm Do tác dụng của lực gây triều, làm cho nước biển chuyển động theo chiều ngang một cách có chu kỳ gọi là dòng triều. 5.2. Phân loại dòng triều Căn cứ vào hình thức chuyển động dòng triều có thể chia làm hai loại: -Dòng triều hai chiều -Dòng triều quay vòng Lý thuyết thủy triều 6. Nguyên nhân gây ra thủy triều 6.1. Lực hấp dẫn của Mặt trăng, Mặt trời và các hành tinh lên Trái đất Các thiên thể gây ra lực hấp dẫn thủy triều có Mặt trăng, Mặt trời và các hành tinh khác, trong đó quan trọng nhất là Mặt trăng, thứ yếu là Mặt trời, còn các hành tinh khác ảnh hưởng rất ít, có thể bỏ qua được. Lý thuyết thủy triều Với: F : Lực hấp dẫn (N) K : Hằng số hấp dẫn = 6,67×10-11 R : Khoảng cách giữa hai thiên thể ( mét) M: Tích khối lượng hai thiên thể. Lý thuyết thủy triều 6.2. Lực ly tâm do hệ thống trái đất – mặt trăng quay quanh trọng tâm chung Lý thuyết thủy triều 7. Những nguyên nhân làm cho hiện tượng thủy triều phức tạp  Vị trí tương đối của Mặt trời, Mặt trăng, Trái đất Ảnh hưởng của xích vĩ Mặt trăng Ảnh hưởng của xích vĩ Mặt trời  Cận điểm (Perigee) và viễn điểm ( Apogee)  Cận nhật (Perihelion) và viễn nhật (Aphelion) Lý thuyết thủy triều  Triều sớm ( primming) và triều muộn (lagging).  Thủy triều giả (seiches)  Sóng động đất (Tsunamis)  Ảnh hưởng của địa hình  Khu vực cạn  Sự biến đổi của điều kiện khí tượng thủy văn Lý thuyết thủy triều 8. Chế độ thủy triều ven biển nước ta 8.1. Chế độ thủy triều vùng ven biển phía Bắc 8.1.1. Vùng Bắc Bộ và Thanh Hóa 8.1.2 Vùng Nghệ Tĩnh đến Cửa Tùng 8.2. Chế độ thủy triều vùng ven biển phía Nam 8.2.1 Vùng Quảng Trị Thừa Thiên, Bắc Quảng Nam 8.2.2 Vùng ven biển từ giữa Quảng Nam tới bắc Nam Bộ 8.2.3 Vùng biển Nam Bộ từ Ba Kiềm tới Cà Mau 8.2.4 Vùng biển phía Tây và Nam Nam Bộ II. Lịch thủy triều Anh – Admiralty Tide Tables Giới thiệu Lịch thủy triều Anh (Bristish Admiralty Tide Table) là tài liệu dùng để dự báo thủy triều, được xuất bản hằng năm thành 4 tập bởi cơ quan khí tượng thủy văn Anh. Tập 1 (NP 201) bao phủ Vương Quốc Anh và Ireland. Tập 2 (NP 202) bao phủ châu Âu (trừ Vương Quốc Anh và Ireland), Địa Trung Hải và Đại Tây Dương. Tập 3 (NP 203) bao phủ Ấn Độ Dương, Biển Đông (bao gồm bảng dòng chảy thủy triều). Tập 4 (NP 204) bao phủ Thái Bình Dương (bao gồm bảng dòng chảy thủy triều). Lịch thủy triều Anh – Admiralty Tide Tables Lịch thủy triều Anh – Admiralty Tide Tables 2. Bố cục chung Phần I: Cho dự báo thủy triều về thời gian và độ cao nước lớn và nước ròng hằng ngày trong năm của cảng chính. Danh sách các cảng chính được cho ở đầu cuốn sách (mặt trong của trang bìa). Phần Ia: Cho những dự báo hằng ngày về dòng triều giới hạn ở một số nơi. Phần II: Cho những thông tin để dự báo thủy triều ở các cảng phụ bao gồm chênh lệch về thời gian và độ cao nước lớn và nước ròng, hiệu chỉnh chúng ở cảng phụ theo cảng chính nêu trong phần I. Phần III: Liệt kê các hằng số điều hòa được sử dụng để dự báo thủy triều bằng phương pháp điều hòa đơn giản. Phần IIIa: Liệt kê các hằng số điều hòa của dòng triều được sử dụng để dự báo thủy triều bằng phương pháp điều hòa đơn giản. III. Giải các bài toán thủy triều cho cảng Cái Mép – Vũng Tàu bằng lịch thủy triều Anh Tìm giờ và độ cao nước lớn, nước ròng tại cảng chính Tìm giờ và độ cao nước lớn, nước ròng tại cảng phụ Tìm độ cao thủy triều vào thời điểm cho trước ở cảng chính Giải các bài toán thủy triều cho cảng Cái Mép – Vũng Tàu bằng lịch thủy triều Anh 4. Tìm độ cao thủy triều vào thời điểm cho trước ở cảng phụ 5. Tìm thời gian thủy triều đạt mốc cho trước cảng chính 6. Tìm thời gian thủy triều đạt mốc cho trước cảng phụ Giải các bài toán thủy triều cho cảng Cái Mép – Vũng Tàu bằng lịch thủy triều Anh Giải bài toán thủy triều bằng phương pháp hằng số điều hòa Phương pháp hằng số điều hòa đơn giản được sử dụng để dự tính độ cao thủy triều tại thời điểm giữa nước lớn và nước ròng cho các cảng không thỏa mãn một trong hai điều kiện: a.Thời gian thủy triều của triều dâng hay triều rút nằm trong phạm vi 5 đến 7 giờ. b.Không lượng hiệu chỉnh nước nông Giải các bài toán thủy triều cho cảng Cái mép – Vũng Tàu bằng lịch thủy triều Anh Phương pháp hằng số điều hòa đơn giản sử dụng mẫu NP 159. mẫu này gồm 2 phần: Phần A: dung để dự tính số liệu chung cho mỗi ngày dự tính. Phần B: dung để tính toán độ cao thủy triều cho từng giờ yêu cầu. Do đó, nếu các giờ yêu cầu dự tính khác nhau cho một cảng trong cùng một ngày thì ta chỉ cần dung chung một mẫu A, còn mỗi giờ khác nhau cho những ngày khác nhau thì dung mẫu B tương ứng. IV. Dự tính dòng triều bằng lịch thủy triều Anh 1.Giới thiệu Số khu vực được dự tính dòng triều rất hạn chế, những khu vực quan trọng thì có số liệu dự tính sẵn trong phần Ia của ATT, một số khu vực khác người ta cho các hằng số điều hòa của dòng triều trong phần IIIa để có thể dự tính dòng triều theo phương pháp hằng số điều hòa. Dự tính dòng triều bằng lịch thủy triều Anh 2. Dự tính dòng triều theo các số liệu cho trong phần Ia Các số liệu trong phần này cho biết: tốc độ cực đại của dòng triều, hướng của dòng triều tương ứng với dấu của nó, giờ xảy ra dòng cực đại, giờ nước ngừng (dòng triều đổi chiều). Các số liệu dự tính được cho từng ngày trong năm. Để xác định tốc độ dòng triều tại thời điểm bất kỳ, ta kết hợp sử dụng các số liệu cho trong phần Ia của ATT và các dạng đồ thị dòng triều cơ bản in ở trang đầu của phần này để vẽ đồ thị dòng triều riêng cho khu vực trong khoảng thời gian chứa thời điểm yêu cầu dự tính hoặc vẽ đồ thị cho cả 24 giờ. Trục ngang của đồ thị cho biết tốc độ dòng triều theo 2 hướng (tính bằng knots), trục đứng là trục thời gian trong ngày từ 0 giờ đến 24 giờ. Trên hệ trục ta chấm các điểm nước ngừng, dòng cực đại theo 2 hướng rồi dựa vào đó để vẽ đường cong theo dạng đồ thị hình Sin. Dựa vào đồ thị này ta có thể xác định tốc độ và hướng của dòng triều tại bất kỳ thời điểm nào trong ngày. Dự tính dòng triều bằng lịch thủy triều Anh 3. Dự tính dòng triều theo phương pháp NP 159 Các hằng số điều hòa của dòng triều được cho trong phần IIIa và cũng có dạng tương tự như các hằng số điều hòa của thủy triều trong phần III với một số thay đổi: Giá trị của biên độ “H” được tính bằng knots (trong dự tính thủy triều thì tính bằng mét). Z0 là dòng chảy dư được tính bằng knots (trong dự tính thủy triều là mực nước trung bình). Dự tính dòng triều bằng lịch thủy triều Anh 4. Dự tính dòng triều cho cảng Cái Mép – Vũng Tàu Dòng triều Cái Mép – Vũng Tàu có đặc điểm: Tốc độ dòng triều bằng 0 khi thủy triều đạt độ cao của nước ròng và độ cao của nước lớn cho trong ATT Tốc độ dòng triều đạt cực đại vào khoảng giữa của biên độ triều (2 knots). Dự tính dòng triều bằng lịch thủy triều Anh Như vậy Muốn tính được tốc độ Dòng triều Cái Mép – Vũng Tàu, phải tính được thời điểm tốc độ dòng triều đạt cực đại. Vì Cái Mép – Vũng Tàu không nằm trong khu vực được dự tính dòng triều với những số liệu cho trong phần Ia và IIIa nên để tìm được tốc độ dòng triều đạt cực đại, ta sử dụng phương pháp 1/12. Sau đó dự tính dòng triều sử dụng đồ thị như trong mục 2. Cảm ơn quý thầy và các bạn đã lắng nghe!