Câu 1: Định nghĩa và phân tích các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến nước dâng bãoNước dâng bão là hiện tượng nước biển dâng cao hơn mực nước triều bình thường do ảnh hưởng của bão.Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng: Cường độ bão+ Ứng suất gió là nhân tố chủ đạo hình thành nước dâng và sóng lớn.+ Tỷ lệ thuận giữa tốc độ gió và chiều cao dâng nước.+ Kurian et al 2009 cho rằng ứng suất gió chiếm 8085% nước dâng do bão. Độ giảm áp suất+ Tỷ lệ ngược giữa áp suất không khí và chiều cao nước dâng.+ Nước dâng 1cm khi áp suất giảm 1milibar+ Nước dâng do giảm áp suất không khí chiếm 515% chiều cao tổng cộng. Bên cạnh gây ra nước dâng,kích thước cơn bão gây ra tình trạng ngập lụt ở ven bờ.Ví dụ: Cơn bão Ike 2008 làm 350km đường bờ của Texas và Luisiana ngập sâu trong vòng 2 m do nước dâng Tốc độ di chuyển của bão chậm gây ra nước dâng bão cao hơn khi di chuyển nhanh.Câu 2: Định nghĩa và phân tích các yếu tố địa hình ảnh hưởng đến nước dâng bão?, Liên hệ tới khu vực Cửa Hội, Nghệ An, giải thích tại sao khu vực này có nước dâng bão lớn?Nước dâng bão là hiện tượng nước biển dâng cao hơn mực nước triều bình thường do ảnh hưởng của bão.Các yếu tố địa hình ảnh hưởng: Độ dốc vùng bờ : Vùng bờ thoải làm nước dâng do bão cao hơn so với vùng bờ dốc Hình dạng và độ sâu nước vùng bờ : Độ dâng nước do bão cao nhất xảy ra khi khối nước tiến vào bờ theo phương vuông góc. Các bar cát tự nhiên hoặc nhân tạoLiên hệ : Khu vực Cửa Hội, Nghệ An có dải đất hẹp và tiếp giáp với biển về phía đông.Là khu vực biển hở,vùng bờ thoáng,địa hình đáy nông và thoải,bờ biển chủ yếu là cát và không có đê biển bao bọc nên xảy ra nước dâng bão lớn ở khu vực này.Câu 3: Giải thích tại sao nước dâng bão xảy ra cùng các thời kỳ triều cường, lũ gây nguy hiểm cho các vùng ven biển Việt Nam? Lấy ví dụ minh họa? Gió thổi mạnh trong 1 thời gian khá lâutrên mặt biển thì lôi cuốn nước đi thành những luồng nước cùng chiều.Những luồng nước này vào gần bờ thì dồn nước lên làm cho mặt nước biển cao hơn bình thường.Gặp lúc thủy triều lên thì cộng hưởng sinh ra 1 con nước lớn.Ở các nơi mà luồn nước bị chặn lại như ở các cửa biển hẹp thì lại dâng cao hơn nữa. Thêm vào đó,sóng biển do gió mạnh gây nên cũng làm tăng thêm độ cao mực nước.Nước dâng bão có sức tàn phá hết sức nguy hiểm,đặc biệt là khi kết hợp với triều cường khi bão đổ bộ. Bão càng mạnh nước dâng càng cao,nước dâng gây ngập lụt trên diện rộng.Bão lớn,gió giật mạnh tàn phá những công trình vững chắc:phá vỡ đê biển,làm sụt lở bờ biển,các đường giao thông ven biển,nhà cửa,cầu cống…Ở 1 số khu vực bị nước dâng tràn và sự xâm nhập của nước mặn gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng,phá hoại môi trường và đất canh tác.Ví dụ minh họa:1.Tại Hải Phòng,VN(1981) đã xảy ra nước dâng lớn làm mất tích hơn 3000 người.
Trang 1TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ ĐỘNG LỰC 2 Câu 1: Định nghĩa và phân tích các yếu tố khí hậu ảnh hưởng
đến nước dâng bão
Nước dâng bão là hiện tượng nước biển dâng cao hơn mực nước
triều bình thường do ảnh hưởng của bão
Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng:
- Cường độ bão
+ Ứng suất gió là nhân tố chủ đạo hình thành nước dâng và sóng lớn
+ Tỷ lệ thuận giữa tốc độ gió và chiều cao dâng nước
+ Kurian et al 2009 cho rằng ứng suất gió chiếm 80-85% nước dâng do bão
- Độ giảm áp suất
+ Tỷ lệ ngược giữa áp suất không khí và chiều cao nước dâng + Nước dâng 1cm khi áp suất giảm 1milibar
+ Nước dâng do giảm áp suất không khí chiếm 5-15% chiều cao tổng cộng
- Bên cạnh gây ra nước dâng,kích thước cơn bão gây ra tình trạng ngập lụt ở ven bờ
Ví dụ: Cơn bão Ike 2008 làm 350km đường bờ của Texas và
Luisiana ngập sâu trong vòng 2 m do nước dâng
- Tốc độ di chuyển của bão chậm gây ra nước dâng bão cao hơn khi di chuyển nhanh
Câu 2: Định nghĩa và phân tích các yếu tố địa hình ảnh hưởng
đến nước dâng bão?, Liên hệ tới khu vực Cửa Hội, Nghệ An, giải thích tại sao khu vực này có nước dâng bão lớn?
Nước dâng bão là hiện tượng nước biển dâng cao hơn mực nước
triều bình thường do ảnh hưởng của bão
Các yếu tố địa hình ảnh hưởng:
- Độ dốc vùng bờ : Vùng bờ thoải làm nước dâng do bão cao hơn
so với vùng bờ dốc
- Hình dạng và độ sâu nước vùng bờ : Độ dâng nước do bão cao nhất xảy ra khi khối nước tiến vào bờ theo phương vuông góc
Trang 2- Các bar cát tự nhiên hoặc nhân tạo
Liên hệ : Khu vực Cửa Hội, Nghệ An có dải đất hẹp và tiếp giáp
với biển về phía đông.Là khu vực biển hở,vùng bờ thoáng,địa hình đáy nông và thoải,bờ biển chủ yếu là cát và không có đê biển bao bọc nên xảy ra nước dâng bão lớn ở khu vực này
Câu 3: Giải thích tại sao nước dâng bão xảy ra cùng các thời kỳ
triều cường, lũ gây nguy hiểm cho các vùng ven biển Việt Nam? Lấy ví dụ minh họa?
- Gió thổi mạnh trong 1 thời gian khá lâutrên mặt biển thì lôi cuốn nước đi thành những luồng nước cùng chiều.Những luồng nước này vào gần bờ thì dồn nước lên làm cho mặt nước biển cao hơn bình thường
Gặp lúc thủy triều lên thì cộng hưởng sinh ra 1 con nước lớn.Ở các nơi mà luồn nước bị chặn lại như ở các cửa biển hẹp thì lại dâng cao hơn nữa
- Thêm vào đó,sóng biển do gió mạnh gây nên cũng làm tăng thêm
độ cao mực nước.Nước dâng bão có sức tàn phá hết sức nguy hiểm,đặc biệt là khi kết hợp với triều cường khi bão đổ bộ
- Bão càng mạnh nước dâng càng cao,nước dâng gây ngập lụt trên diện rộng.Bão lớn,gió giật mạnh tàn phá những công trình vững chắc:phá vỡ đê biển,làm sụt lở bờ biển,các đường giao thông ven biển,nhà cửa,cầu cống…Ở 1 số khu vực bị nước dâng tràn và sự xâm nhập của nước mặn gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng,phá hoại môi trường và đất canh tác
Ví dụ minh họa:
1.Tại Hải Phòng,VN(1981) đã xảy ra nước dâng lớn làm mất tích hơn 3000 người
2.Ngập lụt ở ĐBSCLgây hậu quả cho 2 vụ hè thu
Trang 3Câu 4: Phân biệt nước dâng bão và nước dâng bão có kể đến thủy
triều? Vẽ hình minh họa?
Nước dâng bão Nước dâng bão có thủy triều
Là sự dâng mực nước biển
cao hơn mực thủy triều vốn
có bởi tác động của bão
Nước dâng bão có sự đóng
góp của các yếu
tố:sóng,gió,lượng mưa,địa
hình bờ…
> trong đó vai trò của
sóng là quan trọng đối với
nước dâng
NDB gây ngập lụt quan
vùng ven bờ trên diện rộng
và gây thiệt hại về người và
của
Là sự dâng mực nước biển cao hơn mực thủy triều vốn có bởi tác động của bão và thủy triều
Nước dâng có thể xét đến thủy triềuảnh hưởng đáng kể của thủy triều tại những khu vực
có biên độ triều lớn đã cho thấy bão đổ bộ lúc triều thấp
sẽ gây nước dâng lớn hơn lúc triều cao
NDB có sức tàn phá hết sức nguy hiểm,đặc biệt khi kết hợp với triều cường khi bão
đổ bộ
Câu 5: Mực nước tổng cộng khi nước dâng bão gồm những thành
phần nào? Vẽ hình minh họa?
Nước dâng tổng cộng trong bão (Storm Tide) là hiện tượng mực nước biển dâng cao hơn mức bình thường (mực nước thủy triều, Astronomical Tide) dưới tác động tổng hợp của nhiều nhân tố khi
có bão
Mực nước tổng cộng khi nước dâng bão có sự đóng góp của nhiều
yếu tố,trong đó có:
- Sóng
- Địa hình bờ và đáy(độ sâu và hình dạng đường bờ)
- Gió(tốc độ gió,hướng gió…)
- Áp suất khí quyển,áp thấp nhiệt đới,biến đổi khí hậu…
Trang 4Câu 6: Viết công thức và giải thích các thành phần trong các cách
xác định nước dâng bão theo Syvester (PP1), Bùi Xuân Thông và Nguyễn Thế Tưởng (PP2), và QPTL C1-78 (PP3) Nêu ưu, nhược điểm của mỗi phương pháp.? Phương pháp số trị có ưu điểm gì so với 3 phương pháp tính trên
Tên Syvester
(PP1)
Bùi Xuân Thông
và Nguyễn Thế Tưởng (PP2)
QPTL C1-78 (PP3)
Công
thức
S^a= (1013 –Pc) 0.0033
∆h=0,175.W^2max ∆h = kw (W2.X/gH).cos
=2 10^-3
(W2.X/gh).cos
Giải
thích
thành
phần
S^a : độ cao nước dâng bão(cm) P^c :khí áp ở tâm bão(mb)
Wmax:tốc độ gió bão trung bình(m/s)
∆h:độ cao nước dâng(cm)
W:tốc độ gió(m/s) X:đà gió thổi(km) H:độ sâu vùng nước(m)
Kw=2.10^-3:hệ số hiệu chỉnh
:góc h
ợp bở pháp tuyến bờ và hướng gió
Ưu
Kết quả có thể đưa vào khai thác nhanh
Khai thác được toàn bộ các thông tin đã có và nó là ước lượng chính xác, không phải ước lượng chệch và
do đó rất tốt cho các tập số liệu nhỏ
Được áp dụng khá
rộng rãi
Nhượ
c
Quan trắc ở vùng gần bờkhó
Mất nhiều thời gian tính toán
Chỉ có thể áp dụng tốt cho 1 vùng xác định
Trang 5Phương pháp số trị có ưu điểm so với 3 phương pháp tính trên:
Là phương pháp dựa vào các hệ phương trình chuyển động,mô tả các quá trình động lực trong đại dương và khí quyển
Giứp hiểu biết được bản thân quá trình hình thành phát triển để dự báo các hiện tượng xảy ra
Đây là phương pháp dự báo đang được ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các trung tâm nghiên cứu vì tính ưu việt của nócho kết quả
có độ chính xác cao
Câu 7: Nêu các thành phần lực chính gây nên hiện tượng thủy
triều, viết công thức, giải thích các thành phần và vẽ hình minh họa Từ đó phân tích ảnh hưởng vị trí của mặt trăng, mặt trời và trái đất đến hiện tượng triều cường, triều kém
Các thành phần lực chính gây nên hiện tượng thủy triều:
- Lực hấp dẫn giữa Trái Đất-Mặt Trăng,TĐ-mtrời
Giữa TĐ-Mtrăng :
Trong đó: m1:khối lượng TĐ
d: khoảng cách từ tâm mặt trăng đến tâm TĐ m2:khối lượng mặt trăng(m1=81,3m2)
k:hằng số hấp dẫn
- Lực li tâm : hệ Mtrăg-TĐ xung quanh tâm hệ,hệ MTrời-TĐ xug quanh tâm hệ
Hệ Mtrăg-TĐ xug quanh tâm hệ:
Hệ TĐ-MTrăng có trọng tâm chung A
Rmt=0,71Rtđ
2 hành tinh ảnh hưởng tới nhau thông qua lực trọng trường và các lực này phải cân bằng với lực li tâm
Ảnh hưởng vị trí của mặt trăng, mặt trời và trái đất đến hiện tượng triều cường, triều kém
- Triều cường:là mực nc triều dao động với biên độ lớn nhất xảy ra
khi mặt trăng,mặt trời và trái đất thẳng hàng,lúc trăng ms và trăng tròn(ngày 1 và 15 âm lịch)
Trang 6- Triều kém: là mực nc triều dao động với biên độ nhỏ nhất,xảy ra
khi mặt trăng,mặt trời,trái đất vuông góc( 7 &23 âm lịch)
Câu 8: Trình bày phương pháp phân tích điều hòa theo phương pháp của Darwin
Giả thiết rằng độ cao triều tổng cộng là h được xác định bởi 2 sóng thành phần và có chu kì gần nhau ,có các biên độ H và pha
g # nhau,nghĩa là:
=+=Hcos(t-)+ Hcos(t-)
- Quy ước gọi khoảng thời gian bằng 1/24 ngày sóng là một giờ sóng Khi đó ngày sóng đối với các sóng triều toàn nhật sẽ bằng chu kỳ của chúng, đối với các sóng triều bán nhật sẽ bằng chu kỳ nhân đôi, đối với các sóng một phần tư ngày sẽ bằng chu kỳ nhân bốn
- Vì chu kỳ các sóng triều khác nhau, nên giờ sóng cũng không giống nhau
Thí dụ, sóng triều S2 có chu kỳ bằng 12 giờ, ngày sóng của nó sẽ
là 24 giờ, còn giờ sóng của nó sẽ là 1 giờ trung bình Sóng M2 có chu kỳ bằng 12,42 giờ, ngày sóng sẽ bằng 24,84 giờ và giờ sóng
sẽ là 1,035 giờ trung bình
- Do sự chênh lệch về chu kỳ dao động, hiệu pha giữa hai sóng triều bất kỳ sẽ tăng dần từ ngày triều này sang ngày triều khác Nếu ở ngày thứ nhất hiệu pha giữa sóng S2 và M2 là Sau một
số ngày ϕ − 2 , ngày thứ ba -ϕ3… Sau 1 số ngày nhất định hiệu pha đạt 360độ , tức hai sóng lại trùng nhau về pha Sóng có tốc độ góc S2 đi qua tất cả các vị trí có thể có so với sóng có tốc độ góc M2 Khi khoảng dịch chuyển đạt 360độ, sóng có tốc độ góc S2 đi qua tất cả các vị trí có thể có so với sóng có tốc độ góc M2
Vận tốc góc của sóng M2 và S2 là và còn chu kì là:
= và =
- giờ t của sóng M2 từ 0-23h chúng chỉ có 2 ẩn số là các hệ số và được xác định = phương pháp bình phương tối thiểu.Từ lí thuyết bình phương tối thiểu nếu đổi số(ở đây là t) lấy = nhau thì các hệ
số trên dc xác định = các hệ thức đơn giản
Trang 7- Đối với hệ số A&B của các sóng thành phần khác được xác định tương tự TH như nguyên tắc trình bày trên trong thực tế người ta lập các bảng tính mẫu
Câu 9: Ý nghĩa của việc xác định mực nước cực trị thủy triều và
trình bày các bước xác định mực nước cực đại thủy triều theo phương pháp đường tần suất Gumbell loại I?
Ý nghĩa:
- Mực nước cực trị thủy triều là mực nước dâng cực đại của thủy triều
- MNCTTT có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với công trình,kết cấu
hạ tầng ven biển,xâm nhập mặn và lũ…
cần phải xác định nhằm kịp thời giảm thiểu tổn thất đối với cộng đồng,cơ sở hạ tầng và môi trường
Các bước xác định:
B1:Lập bảng phân bố tần suất thực nghiệm
Thứ hạng Chuỗi số giảm
dần
Tần suất thực nghiệm
Pi=i/(N+1)
Giảm biến Ln[-ln(1-P)]
Ln[-ln(1-P1)]
Ln[-ln(1-P2)]
Ln[-ln(1-Pi)]
Ln[-ln(1-Pn)]
B2: Tính các đặc trưng thống kê của chuỗi số
- Gía trị độ dài chuỗi N
- Gía trị trung bình của chuỗi số
Trang 8- Hệ số thiên lệch =
=^2
(X)=)^3
: Mực nước xấp xỉ~ ln[-ln(1-P)]
: Xác định phương pháp hồi quy
=a –bln[-ln(1-P)]
a=(1-2)
B5: Bảng tần suất lí luận
TT (1)
P(%) (2)
Tnăm (3)
Xp (4)
…
…
Cột 1: thứ tự các giá trị tính toán
Cột 2: tần suất cần tính toán
Cột 3: thời kì lặp lại tính toán theo năm,xác định theo công thức:
T=
Cột 4: giá trị tương ứng với tần suất ở cột 2 theo phân bố Gumbell
I là (**)
Câu 10:Ý nghĩa của việc xác định mực nước trung bình thủy triều
theo các tần suất đảm bảo và trình bày các bước xác định mực nước trung bình thủy triều theo phương pháp đường tần suất Pearson III
Ý nghĩa: có ý nghĩa thực tế phục vụ thiết thực cho các hoạt động
hàng hải,khai thác nguồn lợi,thiết kế xây dựng và bảo vệ các công trình bờ
Xác định mực nước trung bình thủy triều theo phương pháp đường tần suất Pearson III
Trang 9B5: giá trị thiết kế 1 ứng với tần suất cột 2 dựa trên phân bố gammai
= a + GAMMAINV(1-P;c,1/b) với C=4/
