TÍNH TOÁN TRONG HẢI DƯƠNG HỌC - Chương 3

3.3. PHÂN TÍCH ĐIỀU HÒA CHUỖI MỰC NƯỚC QUAN TRẮC NỬA THÁNG HOẶC MỘT THÁNGPhương pháp phân tích điều hòa của Darwin áp dụng đối với các chuỗi mực nước hoặc dòng chảy dài nửa t háng hoặc một tháng. Đây là phương pháp cơ bản để nhận các hằng số điều hòa thủy triều và dòng triều chính xác phục vụ dự báo.3.3.1. Giới thiệu phương pháp loại sóng của DarwinNhiệm vụ của phân tích điều hòa đối với chuỗi quan trắc mực nước thủy triều là xác định trong công thức thủy triềuz t  A0  ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
TÍNH TOÁN TRONG HẢI DƯƠNG HỌC - Chương 33.3. PHÂN TÍCH ĐIỀU HÒA CHUỖI MỰC NƯỚC QUAN TRẮC NỬA THÁNG HOẶC MỘT THÁNG P hương pháp phân tích điều hòa của Darwin áp dụng đối với các chuỗi mực nước hoặcdòng chảy dài nửa t háng hoặc một tháng. Đây là phương pháp cơ bản để nhận các hằng sốđiều hòa thủy triều và dòng triều chính xác phục vụ dự báo. 3.3.1. Giới thiệu phương pháp loại sóng của Darwin Nhiệm vụ của phân tích điều hòa đối với chuỗi quan trắc mực nước thủy triều là xácđịnh trong công thức thủy triều z t  A0   fi H i cos [q i t  (V0  u ) i  g i ] (3.23)các hằng số điều hòa H và g . Viết lại (3.23) dưới dạng z t  A0   Ri cos( qi t   i ) , (3.24)trong đó    V0  u   g . (3 .25) R  fH; Như vậy ta cần xác định R và  trong công thức (3.24) và sau đó tính H và g theocác biểu thức (3.25), cụ thể là R g    (V0  u ) . (3 .26) H ; f Mỗi phân triều (sóng thành phần) trong (3.24) có thể biểu thị như sau: R cos( qt   )  R cos qt cos   R sin qt sin  . (3.27) Nếu quy ước R sin   B , (3.28) R cos   A;ta có R cos( qt   )  A cos qt  A sin qt , (3.29)trong đó A và B là những đại lượng chưa biết có chứa R và  . Việc tìm những đại lượngchưa biết  và R quy về việc xác định các đại lượng A và B cho tất cả các sóng triều. Khiđã biết A và B , tìm  và R theo các công thức B R  A 2  B 2  A sec   Bcosec . (3.30) tg  ; A Nếu xem xét chu kỳ của các sóng thủy triều có thể nhận thấy rằng chỉ có một số ít cácsóng, thí dụ như M 2 , M 4 , M 6 , K1 , K 2 , ... có chu kỳ là bội số của nhau. Mặt khác có nhữngloạt sóng có chu kỳ rất gần nhau và hầu như trùng với các chu kỳ một ngày, nửa ngày, mộtphần tư ngày. Việc tách từng sóng riêng rẽ ra khỏi một loạt sóng đó là một việc khó. Darwin 51đã đề xuất một phương pháp loại sóng đặc biệt cho phép loại trừ tất cả những sóng khác cóchu kỳ gần với chu kỳ của sóng cần quan tâm từ đường cong biến trình mực nước. Người ta giải thích nguyên lý của phương pháp Darwin như sau: Quy ước gọi khoảng thời gian bằng 1/24 ngày sóng là một giờ sóng . Khi đó ngày sóngđối với các sóng triều toàn nhật sẽ bằng chu kỳ của chúng, đối với các sóng triều bán nhật sẽbằng chu kỳ nhân đôi, đối với các sóng một phần tư ngày sẽ bằng chu kỳ nhân bốn... Vì chukỳ các sóng triều khác nhau, nên giờ sóng cũng không giống nhau. Thí dụ, sóng triều S 2 cóchu kỳ bằng 12 giờ, ngày sóng của nó sẽ là 24 giờ, còn giờ sóng của nó sẽ bằng 1 giờ trungbình. Sóng M 2 có chu kỳ bằng 12,42 giờ, ngày sóng sẽ bằng 24,84 giờ và giờ sóng sẽ bằng1,035 giờ trung bình. Có thể viết lại phương trình độ cao mực nước (3.24) dưới dạng: z t  A0  RM 2 cos( q M 2 t   M 2 )  RS2 cos( q S2 t   S2 )  ...hoặc z t  A0  Rq cos( qt   q )  R2q cos( 2qt   2q )  ... Giả sử tốc độ góc của sóng triều mà ta cần xét là q . Số hạng đầu của chuỗi trên đâyứng với sóng này. Số hạng thứ hai là những sóng có tốc độ góc là bội số của q , thí dụ m q ,và số hạng thứ ba là sóng với tốc độ góc khác q và không là bội số của q , ta ký hiệu tốc độgóc đó bằng q . Khi đó độ cao mực nước thủy triều ứng với thời điểm t biểu diễn bằng tổng Rq cos( qt   q )  Rmq cos( mqt   mq )  Rq cos( q t   q ) . Nếu từ đường cong độ cao mực nước trong n ngày sóng, bắt đầu từ giờ t tùy ý nào đóthuộc ngày sóng thứ nhất, ta lấy các tung độ ứng với những thời điểm 360 360 360 t, t t2 t  (n  1) , , ... , q q qcách nhau đúng một chu kỳ sóng, thì trị số của các tung độ ấy được biể u thị tuần tự như sau: Rq cos(qt   q )  Rmq cos( mqt   mq )  Rq cos( qt   q ) , 360 Rq cos( qt   q )  Rmq co ...