Download miễn phí Kiểm chứng mô hình dự báo trường sóng vùng vịnh bắc bộ



Để kiểm chứng quy trình dự báo sóng khu vực biển Đông đã sử dụng các số liệu
tự ghi sóng tại các trạm đo liên tục nhiều ngày ở khu vực Hải Hậu, Nam Định và Nghi
Sơn,ThanhHoá.Sốliệusóngđược đo bằng máy đo sóng DNW-5M (Anh) và máy đo
sóng VALENPORT 730D.Cácloại máy trên đo sóng theo nguyên lý áp suất. Máy được
đặt tại đáy biển,trên giá đo với độ cao của màng cảm ứng ápsuất cách đáy biển 0.6m.
Tần số ghi được đặt theo chế độ 2Hz có nghĩa là 1 giây ghi 2 số liệu nhằm cho phép
phân tích phổ sóng với các sóngcó chu kỳtừ 1 giây trở lên. Thờigian của mỗi lần ghi
liên tục là 10phút tại Hải Hậu và 15 phút tại Nghi Sơn. Các kết quả tựghi sóng được
xử lý theophần mềm WAVEAN và WAVEPOST donhà chếtạomáy cung cấp.Dophần
mềm WAVEAN chỉ đưa ra các tham số thốngkê của trường sóng nên đã sử dụng
chương trình xử lý sốliệu sóng và tính phổsóng của CMESRC đối với sốliệu của máy
DNW-5M


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-02-25-kiem_chung_mo_hinh_du_bao_truong_song_vung_vinh_ba.6ejKhyAgK3.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-60927/
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:

với khu vực ven bờ đã sử dụng mô hình tính sóng
STWAVE với b−ớc l−ới tính 200m ì 200m nhằm tính toán chi tiết tr−ờng sóng tại các
khu vực ven bờ cửa sông. Các l−ới tính sóng ven bờ đ−ợc lập theo nguyên tắc các trục
tính biên ngoài vùng n−ớc sâu theo h−ớng bắc nam và trục tính từ vùng n−ớc sâu vào
bờ theo h−ớng đông tây. Với các l−ới tính trên, trong một số các định h−ớng đ−ờng bờ
lệch nhiều so với h−ớng bắc nam (ví dụ đ−ờng bờ khu vực từ Thanh Hoá đến Đà Nẵng
hay đ−ờng bờ vùng châu thổ sông Cửu Long v.v...) sẽ không tối −u bằng loại l−ới tính
có trục song song và v−ơng góc với bờ biển. Tuy nhiên loại l−ới theo định h−ớng bắc
nam, đông tây có −u việt rất lớn là cho phép bao phủ toàn bộ dải ven biển n−ớc ta mà
135
Nguyễn Mạnh Hùng, Nguyễn Thọ Sáo, Trần Quang Tiến 136
không có khu vực chồng chéo, ngoài ra cũng cho phép xác định dễ dàng các điểm dự báo
sóng ven bờ nếu biết tọa độ của chúng. Các mô hình tính sóng WAM và STWAVE đều
là loại mô hình hiện đại hiện nay đang đ−ợc sử dụng rộng rãi trên thế giới, tuy nhiên để
áp dụng vào các điều kiện địa ph−ơng của các khu vực vùng n−ớc sâu và ven bờ biển
Đông cần có các tính toán kiểm chứng mô hình là một phần không thể thiếu đ−ợc của
mọi mô hình tính toán, dự báo các yếu tố động lực biển. Trong điều kiện hiện nay, các
số liệu tự ghi sóng tin cậy ở vùng ven bờ hết sức hiếm, các tác giả đã sử dụng các số liệu
tự ghi sóng tại hai vùng biển thuộc vịnh Bắc Bộ. Trong bài báo này, phần đầu giới thiệu
về mô hình tính sóng ven bờ STWAVE sau đó đ−a ra các kết quả kiểm chứng mô hình
tính sóng nhận đ−ợc cho hai vùng ven bờ nêu trên và một số nhận xét đánh giá kết quả
nhận đ−ợc.
1. Mô hình tính sóng vùng ven bờ STWAVE
1.1. Các ph−ơng trình tính toán lan truyền sóng trong mô hình STWAVE
T−ơng tác giữa sóng và dòng chảy đ−ợc xác định khi sóng truyền trên một nền
dòng chảy. Các tham số sóng trền nền đó đ−ợc ký hiệu là r gọi là t−ơng đối với dòng
chảy, còn các tham số sóng tuyệt đối là . Ph−ơng trình khuyếch tán sóng trên nền
t−ơng đối là [2]:
a
(1) kdthgk 2R =ω
với: tần số góc, gia tốc trọng tr−ờng, −ω −g −k số sóng, −d độ sâu. Trong hệ tuyệt
đối, ph−ơng trình này có dạng:
( )α−δ+ω=ω coskUra (2)
với: tốc độ dòng chảy, h−ớng của dòng chảy so với trục , h−ớng truyền
sóng (xem hình 1).
−U −δ x −α
Số sóng đ−ợc tính bằng ph−ơng pháp lặp khi thay các yếu tố của ph−ơng trình (1)
vào ph−ơng trình (2).
Để tính toán các hiệu ứng khúc xạ và n−ớc nông cần có tốc độ pha của sóng , và
tốc độ nhóm, trong cả hai nền chuyển động.
C
gC
Hình 1. Sơ đồ tính sóng trong tr−ờng dòng chảy
Kiểm chứng mô hình dự báo tr−ờng sóng vùng vịnh Bắc Bộ 137
Trong nền chuyển động t−ơng đối đối với dòng chảy ta có:
k
C rr
ω= (3)
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ +=
kd2 sh
kd2
1C 5,0C rgr . (4)
H−ớng của tốc độ pha và nhóm là α . Trên nền tuyệt đối ta có: ( )α−δ+= cosUCC ra (5) ( ) ( ) ( )iigrigra UCC += , (6)
ở đây biểu thị giá trị tensơ của các thành phần i x và . H−ớng của tốc độ pha tuyệt
đối trùng với h−ớng tia sóng. Tốc độ nhóm tuyệt đối sẽ xác định h−ớng của tia sóng do
vậy tia sóng trên hình 1 đ−ợc xác định nh− sau:
y
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
δ+α
δ+α=à −
cosUcosC
sinUsinC
tg
gr
gr1 . (7)
Sự khác nhau giữa h−ớng tia sóng và h−ớng vuông góc với front sóng là cơ sở để
giải thích quá trình t−ơng tác giữa sóng và dòng chảy. Nếu không có dòng chảy hai
h−ớng này trùng với nhau, khi có dòng chảy h−ớng truyền năng l−ợng sóng sẽ dọc theo
tia sóng còn h−ớng truyền sóng dọc theo h−ớng vuông góc với frông sóng. H−ớng này
đ−ợc xác định theo:
n
U
k
k
n
d
kd2sh
C
R
C irgra
∂
∂−∂
∂−=∂
α∂ , (8)
với −R tọa độ theo h−ớng của tia sóng, −n tọa độ theo h−ớng vuông góc với frông sóng.
Ph−ơng trình bảo toàn phổ sóng ở giai đoạn sóng ổn định dọc theo tia sóng có
dạng:
( ) ( ) ( ) ∑ ω=ω αωα−à∂∂ rr agraaiigra S
,EcosCC
x
C , (9)
với −E mật độ năng l−ợng sóng (chia cho gwρ ) với −ρ là mật độ n−ớc, phần
nguồn năng l−ợng.
−S
1.2. Tính khúc xạ và biến dạng sóng
Trong mô hình STWAVE tính toán khúc xạ và biến dạng tr−ờng sóng khi truyền
vào vùng ven bờ dựa trên cơ sở áp dụng luật bảo toàn năng l−ợng dọc theo tia sóng. Hệ
số biến dạng cho các thành phần phổ sóng tính dọc theo tia sóng theo ph−ơng trình (9).
Trong tr−ờng hợp xuất hiện dòng chảy mạnh ng−ợc chiều với h−ớng truyền sóng (ở các
tuyến luồng hàng hải, cửa lạch triều vv.. trong pha triều rút), sóng có thể bị phá huỷ do
dòng chảy. Hiện t−ợng này xuất hiện khi ph−ơng trình khuếch tán không có nghiệm,
hay nói một cách khác là hiện t−ợng phá huỷ sóng xuất hiện khi tốc độ pha t−ơng đối
của sóng nhỏ hơn c−ờng độ của dòng chảy. ở vùng n−ớc sâu, hiện t−ợng này xuất hiện
khi c−ờng độ dòng chảy lớn hơn 1/4 tốc độ pha của sóng trong tr−ờng hợp không có dòng
chảy. (0,25 g )2/( πaT , với là chu kỳ tuyệt đối của sóng). Nếu tr−ờng hợp này xảy ra,
năng l−ợng sóng sẽ bị mất.
aT
Nguyễn Mạnh Hùng, Nguyễn Thọ Sáo, Trần Quang Tiến 138
1.3. Tính nhiễu xạ
Nhiễu xạ trong mô hình STWAVE đ−ợc tính trên cơ sở sự phân tán năng l−ợng
sóng theo nguyên lý là phẳng:
( ) ( ) ( ) ( )[ ]αω+αω+αω=αω −+ ,E,E 22,0,E55,0,E a1ja1jajaj , (10)
với là ký hiệu của điểm tính dọc bờ. Theo ph−ơng trình trên sẽ xảy ra hiện t−ợng là
trơn năng l−ợng sóng ở các vùng bị che khuất.
j
1.4. Các nguồn truyền và mất mát năng l−ợng
+ Sóng đổ tại vùng ven bờ:
Chỉ tiêu sóng đổ tại vùng ven bờ là tỷ số giữa độ cao sóng và độ sâu:
64,0
d
H
max
mo
= , (11)
ở đây là độ cao sóng ứng với mô men bậc 0. ở các cửa vào của luồng lạch, khi độ
dốc của sóng tăng do tác động của dòng chảy, sóng sẽ dễ bị đổ hơn. Trong tr−ờng hợp
này chỉ tiêu sóng đổ của Miche (1951) là phù hợp nhất:
moH
kdth L 1,0H
max
mo = . (12)
Ph−ơng trình này đ−ợc áp dụng trong mô hình để xác định giới hạn cao nhất của
độ cao sóng. Năng l−ợng sóng trong dải phổ sóng sẽ bị giảm tại mỗi tần số và h−ớng tỷ
lệ với số l−ợng năng l−ợng bị tiêu hao do sóng đổ trong mỗi dải tần số và h−ớng sóng
t−ơng ứng.
+ Năng l−ợng truyền từ gió cho sóng:
Dòng năng l−ợng của gió truyền cho sóng đ−ợc tính theo:
g
u
C85,0F
2
*
m
w
a
in ρ
ρλ= , (13)
với: −λ hệ số biểu thị phần năng l−ợng của khí quyển truyền trực tiếp cho sóng (0,75),
−ρ mật độ không khí, tốc độ pha trung bình của sóng, −mC −*u tốc độ ma sát.
Năng l−ợng mà phổ sóng nhận đ−ợc sẽ đ−ợc tính bằng cách nhân dòng năng
l−ợng với thời gian t−ơng đ−ơng khi sóng truyền qua một mắt l−ới:
mg cosC
x
t αβ
∆=∆ , (14)
ở đây thời gian t−ơng đ−ơng, −∆t −∆x b−ớc l−ới tính, −αβ hằng số (=0,9 đối với sóng
gió), −gC tốc độ nhóm trung bình của phổ sóng, −mα h−ớng sóng trung bình ứng với
l−ới tính.
Trong mô hình STWAVE chỉ có sóng...

---