ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP VỀ BIỂN

Hiệu chuẩn máy hồi âm đa tia để tính lượng bù cho: 1 Độ trễ định vị: Thời gian trễ định vị trên biển là thời gian tính từ lúc máy hồi âm xác định được độ sâu tới lúc nó định vị được vị t

Câu 12 Thủy triều được quan sát tại bờ biển là kết quả của nhiều yếu tố:

Trả lời

Thủy triều phụ thuộc vào: lực hấp dẫn của trái đất và các thiên thể, lực ly tâm của trái đất quay và phụ thuộc vào tính chất triều

Lực hấp dẫn: là lực tương tác giữa các thiên thể: Trái đất – Mặt trăng – Mặt trời

Lực ly tâm tạo thành do hiện tương tự quay quanh mình của trái đất

Lực thủy triều hình thành dựa trên tương tác giữa hai lực trên và được phân tán thành các lực bề mặt, từ đó tạo thành dòng chảy gọi là dòng triều

Tính chất của thủy triều gồm:

1/ Thời điểm thủy triều: Thời điểm thủy triều đề cập tới thời điểm xảy ra mức nước cao hay thấp tương ứng với mặt trăng đi qua kinh tuyến đó Đặc tính này của thủy triều tại một địa điểm cụ thể mô tả mức nước cao hay thấp trong một quãng thời gian xuất hiện mặt trăng, còn gọi là triều trăng

2/ Biên độ của thủy triều: Sự khác biệt về độ cao mực nước tại một nơi khi có triều cao và triều thấp liên tiếp, gọi là biên độ của thủy triều Trong đại dương, chiều cao thực tế của đỉnh triều là tương đối nhỏ, thường khoảng 1m hoặc ít hơn, và thống nhất Chỉ khi lượng nước của đỉnh triều đi vào vùng nước nông ven bờ, gặp trở ngại bởi địa hình sông, vịnh và đáy biển, nước bị giữ lại và lâu thoát, tạo ra mức đỉnh triều rất lớn

Biên độ của thủy triều tại một địa điểm cụ thể không phải là một hằng số, mà thay đổi từ ngày này sang ngày khác Một phần của sự thay đổi này được gây ra

do gió và thời tiết, nhưng chủ yếu là do chu kỳ vị trí của mặt trời, mặt trăng so với trái đất Sự thay đổi trong một ngày phụ thuộc vào ba biến động, mỗi biến động phụ thuộc vào vị trí cụ thể của mặt trăng

Biên độ thủy triều có 3 tính chất: Hiệu ứng chu kỳ trăng, Hiệu ứng thị sai, Hiệu ứng trăng lệch

3/ Phân loại triều: Bán nhật triều, Nhật triều, Triều hỗn hợp

Câu 10.

Thủ tục lắp đặt và hiệu chỉnh máy hồi âm đa tia:

Lắp đặt đầu dò đa tia có thể đặt bên thân tàu, dưới đuôi tàu hoặc vòng cung mũi tàu Thường các tàu lớn được lắp dặt cố định vào thân tàu

Thủ tục hiệu chình phải được thực hiện sau khi lắp đặt thiết bị hoặc sau một thời gian sử dụng thiết bị hay sau khi sửa chữa thay thế phụ tùng của thiết

bị Trước khi hiệu chỉnh phải kiểm tra các tham số cài đặt và so sánh với tiêu chuẩn của nhà sản xuất Trong thủ tục này cần phải có một bô “hồ sơ vận tốc

âm thanh” đã được kiểm nghiệm

Hiệu chuẩn máy hồi âm đa tia để tính lượng bù cho:

1 Độ trễ định vị: Thời gian trễ định vị trên biển là thời gian tính từ lúc máy hồi

âm xác định được độ sâu tới lúc nó định vị được vị trí đáy biển

- Thời gian trễ được tính toán qua độ dịch chuyển của âm theo chiều thẳng đứng của cột nước hồi âm dọc theo mái dốc đáy biển do tốc đọ khác nhau trên hai tuyến

2 Bù hiện tượng nhồi sóng (pitch):

Mặc định phương thẳng đứng của đầu do trùng với phương đường dây dọi Thủ tục để xác định góc bù là tàu chạy hai tuyến khảo sát song song nhưng ngược hướng nhau, cùng tốc độ trong một khu vực địa hình đáy biển có độ dốc

 Bù hiện tượng nhồi sóng được thực hiện bằng cách đo sự dịch chuyển của âm theo chiều thẳng đứng hồi âm dọc theo mái dốc đáy biển

3 Bù góc phương vị

Góc phương vị được bù từ cảm biến xoay và từ phương vuông góc với đầu dò

so với trục dọc theo chân tàu Mặc định hai phương này song song với nhau Thủ tục để bù góc phương vị là tàu chạy hai hướng song song, ngược chiều, cùng vận tốc, trong cùng khu vực địa hình đáy biển được xác định Các tuyến liền kề có vết hồi âm chồng lấn nhau ít nhất 20% => thủ tục này được thực hiện sau khi bù độ trễ định vị và bù hiện tượng nhồi sóng

 Bù góc phương vị đượng thực hiện bằng cách đo sự dịch chuyển theo chiều dọc của tính năng đo sâu từ tàu đến hai tuyến liền kề

Bù sự nghiêng lắc

Góc bù sự nghiêng lắc của thân tàu là góc lệch được xác định trên đơn vị

đo quán

tính và là góc lệch giữa mặt phẳng nằm ngang của đầu dò so với phương vuông góc với hướng tiến của tàu

Quy trình hiệu chỉnh góc bù này tương tự như phần bù góc phương vị, nhưng hai tuyến đó không chỉ song song mà còn chồng lấn hoàn toàn lên nhau

Trả lời:

Mục 6/ phần 3.5.2.1.

câu 4:

Trả lời

Hệ thống thủy âm định vị mặt bằng gồm những kỹ thuật: Kỹ thuật cạnh đáy dài, cạnh đáy ngắn và siêu ngắn

Kỹ thuật cạnh đáy dài (LBL)

Hệ thống LBL cung cấp khả năng định vị điểm chính xác trên một khu vực rộng lớn, thông qua các bộ máy thu phát đặt dưới đáy biển hoặc trên tàu biển

Bộ phát bị kiểm soát bởi một đầu dò lắp trên tàu biển Các kết nối giữa các trạm thu phát dưới đáy biển được gọi là các cạnh đáy (Baseline) Các cạnh đáy có thể

từ 50m đến 6000m, tùy thuộc vào độ sâu đáy biển, tần số âm thanh được sử dụng và môi trường biển

Phương pháp LBL cung cấp khả năng định vị điểm độ chính xác cao Nếu có nhiều hơn ba trạm LBL dưới đáy biển, phương pháp bình phương nhỏ nhất được sử dụng để tìm ra vị trí tối ưu

Kỹ thuật cạnh đáy ngắn (SBL)

Phương pháp SBL thay thế cho phương pháp cạnh đáy dài Phương pháp được hình thành dựa trên hai điểm cơ sở ở đầu tàu và cuối tàu tạo thành một cạnh đáy Cạnh đáy này liên kết với các bộ thu phát thủy âm đặt tại đáy biển để tạo thành các tam giác không gian Tại thân tàu, người ta bố trí từ ba đến bốn đầu

dò thủy âm cách nhau từ 10m đến 100m Các đầu dò thủy âm này kết nối với bộ

xử lý âm thanh mà tàu đã sản xuất ra

Các bộ thu phát thủy âm đặt dưới đáy biển còn được gọi là các mục tiêu định vị thủy âm (beacon) Các mục tiêu định vị này phát tín hiệu tới các đầu dò gắn trên thân tàu Thông qua tín hiệu phản hồi, người ta biết được vận tốc âm thanh trong cột nước dưới thân tàu, đồng thời bộ xử lý trung tâm cũng xác định đượckhoảng cách bù (offset) giữa thân tàu với điểm định vị thủy âm dưới đáy biển

Kỹ thuật cạnh đáy siêu ngắn (USBL or SSBL)

Hệ thống USBL bao gồm 3 hoặc 4 đầu dò được tích hợp trong một đầu dò duy nhất Kỹ thuật so sánh pha được sử dụng để đo góc tới của tín hiệu thủy âm, bao gồm cả góc bằng và góc cao Do đó, tiêu định vị thủy âm cố định hoặc di động dưới đáy biển có thể được xác định bởi phép đo khoảng cách tương quan giữa vị trí của tàu với mục tiêu đó

Phương pháp USBL cung cấp vị trí tham khảo đầu vào cho trạng thái vị trí động của thân tàu, đồng thời cũng thuận tiện cho việc theo dõi hướng đi của con tàu

Hệ thống kết hợp

Hệ thống kết hợp là sự tích hợp những ưu điểm của các kỹ thuật định vị thủy

âm trên đây, nhằm cung cấp một vị trí đáng tin cậy với mức độ dư thừa Các hệ thống kết hợp có một số loại:

- Cạnh đáy dài và siêu ngắn (LUSBL);

- Cạnh đáy dài và ngắn (LSBL);

- Cạnh đáy siêu ngán và ngắn (SUSBL);

- Cạnh đáy dài, ngắn và siêu ngắn (LSUSBL)

Hệ thống đa người dùng

Hệ thống đa dụng được thiết lập khi có nhiều hơn một tàu làm việc ở gần

và mong muốn sử dụng chung các tiêu định vị thủy âm Ví dụ: một tàu khoan trong một giếng dầu có thể có một sà lan xây dựng, một đường ống đặt nằm trên sà lan và một tàu hỗ trợ tại cùng một vị trí Tất cả đều được định vị động Điều này có thể gây ra hiện tượng nhiễu thủy âm đáng kể Các giải pháp cho vấn để này là:

- Hệ thống giám sát tiêu định vị đáy biển duy nhất;

- Tàu chính đồng bộ hóa tín hiệu vô tuyến, sau đó truyền tới các tàu khác;

- Có thêm nhiều kênh tín hiệu thủy âm được xử lý kỹ thuật;

Nên sử dụng các băng tần khác nhau cho các hoạt động khác nhau

Câu 6 :

phương trình sonar

EE = SL – 2TL – ( NL – DI) + BS – DT

- EE : tín hiệu hồi âm

- SL : là mức nguồn : có vai trò cung cấp năng lượng cho tín hiệu âm thanh

- TL là mức tổn thất âm: sự tổn thất cường độ âm do môi trường truyền dẫn trong

cả chiều đi và chiều về nó tỉ lệ thuận với bình phương khoảng cách và hệ số hấp thụ Phụ thuộc vào tính chất lí hóa của nước biển

- NL là mức nhiễu: phụ thuộc vào nhiễu của môi trường và băng thông của đầu

dò âm thanh trong quá trình thu nhận tín hiệu ngoài ra , còn có ảnh ưởng của

âm tán xạ ngược dội về đầu thu nhận tín hiệu hồi âm => yếu tố này gây ảnh hưởng đến kết quả của tín hiệu hôì âm

- DI là chỉ số định hướng: năng lượng thủy âm phản hồi từ đáy biển cho ta biết được một số thuộc tính của đáy biển đồng thời góc của tia hồi âm, vận tốc âm thanh cho ta biết chính xác lượng tán xạ từ đáy biển

- BS là mức tán xạ ngược từ đáy biển: phụ thuộc vào tính chất phản xạ của đáy biển và hiệu ứng tán xạ tức thời của vùng xét => cho ta biết được khả năng tán

xạ ngược từ đáy biển

- DT là ngưỡng phát hiện: phụ thuộc độ nhạy của hệ thống được thiết lập trong quá trình cài đặt => ta có thể phát hiện được tiếng vọng ( sự phản hồi ) của âm thanh dưới đáy biển

Câu 11:

Trả lời:

Các kỹ thuật đo sâu hồi âm:

Hồi âm đơn tia: Hệ thống hồi âm đơn tia là thiết bị xác định độ sâu bằng cách

đo khoảng thời gian giữa tín hiệu của một xung âm thanh phát với tín hiệu của xung âm thanh nhận phản hồi từ đáy biển Theo truyền thống, mục đích của đo sâu hồi âm là để tạo một hồ sơ về đáy biển với độ phân giải cao Các dữ liệu hồi

âm phải được giải đoán thận trọng, thậm trí phải xử lý bằng thủ công, để xác nhận chính xác độ sâu đáy biển

Hồi âm đa tia: MBES là một công cụ có giá trị để xác định độ sâu đáy biển với mức độ hoàn thiện nhất Hệ thống này cho phép hoàn thành đo vẽ địa hình đáy biển với độ phân giải cao Nguyên tắc hồi âm đa tia hoạt động dựa trên một dải

âm thanh hình quạt quét đáy biển, sau đó nhận các tín hiệu phản hồi Nhiều chùm tia âm thanh được định dạng theo kỹ thuật xử lý tín hiệu điện tử, với góc của chùm tia xác định trước Thời gian tín hiệu âm thanh truyền và nhận được tính toán bởi các thuật toán để xác định đáy biển Việc quét tín hiệu theo “vết theo dõi” để từ đó xác định độ sâu và khoảng cách ngang tới trung tâm khu vực khảo sát được máy tính đảm nhận

Hệ thống đo sâu không hồi âm: hệ thống laser trên máy bay, hệ thống cảm ứng điện từ trường có nguồn gốc từ vệ tinh và hệ thống cơ khí

LIDAR (LIght Detection And Ranging) là một hệ thống đã ứng dụng laser hàng không để đo sâu trên sông, biển Hệ thống này phát ra các xung laser trên hai tần số: màu xanh lá cây và màu đỏ, trong một vòng cung theo đường bay, nó ghi lại cả hai tín hiệu xung ánh sáng phản xạ: bề mặt biển và đáy biển Sự khác

biệt về thời gian ánh sáng phản xạ từ đáy biển và mặt biển sẽ được chuyển thành độ sâu của biển

Hệ thống cảm ứng điện từ trường trên không gian: Hệ thống hoạt động dựa trên

kỹ thuật khảo sát địa vật lý để đo độ dẫn điện của đất đá hoặc độ dày của lớp dẫn điện Một máy phát lưỡng cực từ, đặt trên một máy bay trực thăng hoặc máy bay cánh bằng, tạo ra một từ trường cơ sở Một máy thu được kéo theo để phát hiện từ trường thứ cấp cảm ứng từ trong lòng đất Giả định rằng các lớp vật chất phân bố theo chiều ngang, tức là chồng lên nhau Việc xử lý tín hiệu theo thời gian hoặc theo miền tần số được sử dụng để xác định độ dẫn điện trong không khí và độ dày của cột nước biển, tức là độ sâu nước biển hay còn gọi là độ dẫn điện trong lớp nước

Hệ thống cơ khí gồm có: Sào đo sâu và ống đo sâu, thanh quét và dây quét

Câu 14:

Bản đồ địa hình đáy biển không phải là hải đồ vì:

- Hải đồ là sản phẩm cuối cùng của khảo sát thủy văn Hải đồ biểu diễn môi trường biển, cần thể hiện tính chất và hình dáng của đường bờ biển, độ sâu của nước và các tính chất chung, địa hình đáy biển và các địa điểm nguy hiểm để dẫn đường, mức độ thủy triều và các đặc điểm của từ trường trái đất Hải đồ được thành lập dựa trên phép chiếu hình trụ đứng đồng góc Độ cao của hải đồ xác định theo từng vùng vì địa hình của các vùng là khác nhau Trên hải đồ thì quan tâm tới hướng đi trên biển

- Bản đồ địa đáy biển là sự kéo dài tự nhiên của bản đồ địa hình lục địa BĐĐH thể hiện đầy đủ các yếu tố địa hình, địa vật đáy biển, tính chất đặc trưng đáy biển và phân loại đáy biển BĐĐH được thành lập dựa trên phép chiếu hình trụ ngang đồng góc Các yếu tố này được trình bày thống nhất trong một hệ tọa độ

và độ cao cùng với BĐĐH trên đất liền của quốc gia

Câu 9:

Hệ tọa độ tàu khảo sát biển được mô tả như hình vẽ:

Trong hệ tham chiếu này, hiện tượng cuộn (roll) tương ứng với xoay theo trục

X, cuộn đạt giá trị dương khi mạn phải con tàu xuống thấp; hiện tương nhồi sóng (pitch) tương ứng với xoay theo trục Y, nhồi sóng đạt giá trị dương khi mũi tàu nhô lên; hiện tượng chệch hướng (heading) tương ứng với xoay theo trục Z, chệch hướng đạt giá trị dương tính theo chiều kim đồng hồ

Mục đích chính của hệ tọa độ này là: để hiệu chỉnh các giá trị nghiêng, lắc, xoay mà cảm biến xác định được, về vị trí đúng mong muốn

Câu 7:

Trả lời:

Nước biển không phải là môi trường đồng nhất, trung tính và đẳng hướng Do

đó, vận tốc thủy âm (SV)bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nước thay đổi, độ mặn và

độ sâu Giá trị trung bình của SV trong nước biển sẽ tăng dần như sau: (giá trị gần đúng)

- 4,5m/s đối với mỗi 10 C gia tăng;

- 1,21m/s đối với mỗi 1/1000 độ mặn gia tăng;

- 1m/s đối với mỗi 60m độ sâu gia tăng

Sóng âm thanh là biến thể tinh tế của trường áp lực trong môi trường nước Các hạt nước biển dao động theo chiều dọc, qua lại, theo hướng đi của sóng âm, tạo

Vì vận tốc âm thanh phụ thuộc nhiệt độ, độ mặn, dòng chảy mặt, dòng chảy ngầm, gió mùa, thời tiết, nên phải xác định vận tốc âm thực tế trong cuộc khảo sát mới có thể xác định đúng độ sâu, vị trí, từ đó mới có bản đồ chính xác

Câu 13:

Thủy triều có nơi cao 10m nhưng có nơi chỉ cao 1m vì:

- Ảnh hưởng bởi dòng nước của các dòng sông ở các vùng khác nhau đổ ra biển

là khác nhau

- Dòng thủy triều khi tới gần bờ và đi vào vùng nước nông cũng gia tăng độ cao Một vùng biển có dạng hình phễu như cook inlet, Alaska là một ví dụ đặc biệt tốt khi thủy triều tới vịnh Alaska có độ cao khoảng 3m tại cửa vịnh, nhưng khi vào trong phễu tại gần đầu Anchorahe, độ cao của nó là 10m đây là hiện tượng

hố thủy triều(lỗ thủy triều) các hố thủy triều có thể xảy ra ở 1 vài con sông hoặc cửa sông trên thế giới, nơi mà biên độ thủy triều lớn và địa hình bờ biển, đáy biển lý tưởng => địa hình đáy biển khác nhau thì thủy triều tại mỗi vùng khác nhau

- Các dòng hải lưu kết hợp với sóng biển hình thành nên thủy triều tại mỗi vùng

là khác nhau

Trả lời: Như trên cũng tương đối đúng

Thủy triều phụ thuộc vào: lực hấp dẫn của trái đất và các thiên thể, lực ly tâm của trái đất quay và phụ thuộc vào tính chất triều Trong tính chất triều có biên

độ triều

Biên độ của thủy triều: Sự khác biệt về độ cao mực nước tại một nơi khi có triều cao và triều thấp liên tiếp, gọi là biên độ của thủy triều Trong đại dương, chiều cao thực tế của đỉnh triều là tương đối nhỏ, thường khoảng 1m hoặc ít hơn, và thống nhất Chỉ khi lượng nước của đỉnh triều đi vào vùng nước nông ven bờ, gặp trở ngại bởi địa hình sông, vịnh và đáy biển, nước bị giữ lại và lâu thoát, tạo ra mức đỉnh triều rất lớn

Biên độ của thủy triều tại một địa điểm cụ thể không phải là một hằng số, mà thay đổi từ ngày này sang ngày khác Một phần của sự thay đổi này được gây ra

do gió và thời tiết, nhưng chủ yếu là do chu kỳ vị trí của mặt trời, mặt trăng so với trái đất Sự thay đổi trong một ngày phụ thuộc vào ba biến động, mỗi biến động phụ thuộc vào vị trí cụ thể của mặt trăng

Biên độ thủy triều có 3 tính chất: Hiệu ứng chu kỳ trăng, Hiệu ứng thị sai, Hiệu ứng trăng lệch

Đỉnh triều tại nơi 1m là do gần với biển, xa cửa sông, không bị ảnh hưởng nhiều bởi địa hình ven bờ biển

Đỉnh triều tại nơi cao 10m là do địa hình gần cửa sông, ven vịnh lớn, địa hình đáy biển có lưu vực tạo cản trở đối với dòng chảy và tạo ra độ trễ lớn so với lực triều tác động Tổng hợp các yếu tố đó gây lên đỉnh triều cao