Báo cáo nghiên cứu khoa học " Đặc điểm động lực lớp sát đáy ở vùng biển ven bờ "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

65
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phát triển ph-ơng pháp phân tích số liệu khảo sát của máy SEAPAC 2300 STAR, đánh giá các đặc tr-ng rối lớp biên nh-: phổ áp suất đáy, các thành phần năng l-ợng rối, dòng sóng trung bình, h-ớng và tần số của tốc độ quỹ đạo sóng, động năng rối tổng cộng, phân bố thẳng đứng của dòng. Trình bày tóm tắt ph-ơng pháp và quy trình quan trắc và tính toán các đặc tr-ng động lực và thủy thạch động lực bằng thiết bị SEAPAC 2300...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học " Đặc điểm động lực lớp sát đáy ở vùng biển ven bờ "

Phạm Văn Huấn. Đặc điểm động lực lớp sát đáy ở vùng biển ven bờ. Tạp chí Khí tượng Thủy văn. Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia. Số 542 * Tháng 2 - 2006, tr. 26-36 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- vÒ ®Æc ®iÓm ®éng lùc líp s¸t ®¸y ë vïng biÓn ven bê Ph¹m V¨n HuÊn Tr−êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §HQG HN Tãm t¾t: Ph¸t triÓn ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch sè liÖu kh¶o s¸t cña m¸y SEAPAC 2300 STAR, ®¸nh gi¸ c¸c ®Æc tr−ng rèi líp biªn nh−: phæ ¸p suÊt ®¸y, c¸c thμnh phÇn n¨ng l−îng rèi, dßng sãng trung b×nh, h−íng vμ tÇn sè cña tèc ®é quü ®¹o sãng, ®éng n¨ng rèi tæng céng, ph©n bè th¼ng ®øng cña dßng. Tr×nh bμy tãm t¾t ph−¬ng ph¸p vμ quy tr×nh quan tr¾c vμ tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng ®éng lùc vμ thñy th¹ch ®éng lùc b»ng thiÕt bÞ SEAPAC 2300 STAR; §¸nh gi¸ c¸c ®Æc tr−ng ®éng lùc líp s¸t ®¸y vïng biÓn ven bê: phæ n¨ng l−îng dßng ch¶y, ®Æc tr−ng sãng, thñy triÒu, n¨ng l−îng ®éng häc rèi. Më ®Çu t×m hiÓu vÒ ®Æc ®iÓm ®éng lùc vμ thuû th¹ch ®éng lùc cña mét vïng biÓn ven bê Quan tr¾c c¸c ®Æc tr−ng thñy ®éng lùc t−¬ng ®èi nh¹y c¶m, ®ã lμ vïng biÓn V¨n vμ th¹ch ®éng lùc häc ë líp s¸t ®¸y vïng Lý ë Nam §Þnh, n¬i trong nhiÒu n¨m nay biÓn n«ng ven bê cã ý nghÜa khoa häc vμ ®−îc c¸c c¬ quan nghiªn cøu vμ thiÕt kÕ thùc tiÔn. Nh÷ng ®Æc tr−ng ®éng lùc häc quan t©m nghiªn cøu vμ kh¶o s¸t vÒ chÕ ®é nh− tèc ®é dßng, ph©n bè th¼ng ®øng cña xãi lë bê. Bμi b¸o nμy giíi thiÖu nh÷ng kÕt dßng, c¸c tham sè sãng, mùc n−íc, biÕn qu¶ kh¶o s¸t vÒ mét sè ®Æc ®iÓm cña dßng ®éng cña dßng, c¸c tham sè chuyÓn ®éng vμ t−¬ng t¸c dßng - sãng líp s¸t ®¸y vïng quü ®¹o cña sãng thu ®−îc qua quan tr¾c ven bê. lμ nh÷ng sè liÖu quý gi¸ lμm ®Çu vμo trong Nh÷ng gi¸ trÞ ®éc lËp cña c¸c sè liÖu nhiÒu c«ng thøc tÝnh to¸n vÒ sù t−¬ng t¸c ghi ®−îc cña c¸c ®Çu ®o dßng ch¶y vμ ¸p gi÷a dßng n−íc vμ nÒn ®¸y biÓn, m« h×nh suÊt sÏ ®−îc xö lý ®Ó nhËn ®−îc c¸c ®Æc ho¸ c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi ë líp biªn sãng tr−ng vÒ dßng ch¶y trung b×nh. Ph©n tÝch - dßng s¸t ®¸y. C¸c tham sè ®éng lùc cña phæ n¨ng l−îng cña c¸c chuçi ®o dßng t¹i dßng s¸t ®¸y ë vïng gÇn bê cã thÓ lμm d÷ c¸c tÇng quan tr¾c vμ ¸p suÊt sãng cho liÖu tÝnh to¸n thùc tÕ vÒ vËn chuyÓn trÇm phÐp nhËn ra cÊu tróc dao ®éng cña dßng tÝch trong vïng s¸t bê biÓn. trong líp s¸t ®¸y. SEAPAC 2300 STAR lμ mét hÖ thèng LÇn ®Çu tiªn chóng t«i ¸p dông quan tr¾c cho phÐp ghi tù ®éng ®ång thêi ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch sè liÖu ®o cña m¸y mét lo¹t ®Æc tr−ng vÒ dßng, sãng vμ ®é 2300 STAR do J. Wolf (1999) ®Ò xuÊt [3] ®ôc n−íc biÓn víi tÇn sè ghi cao. Kinh ®Ó rót ra nh÷ng ®Æc tr−ng thø sinh vÒ chÕ nghiÖm thÕ giíi cho biÕt r»ng hÖ thèng ®é rèi trong líp biªn sãng - dßng s¸t ®¸y nμy ®−îc sö dông chuyªn ®Ó kh¶o s¸t vïng n−íc biÓn s¸t bê. VÒ c¬ së cña ®éng lùc häc líp biªn sãng - dßng vïng ph−¬ng ph¸p vμ quy tr×nh xö lý sè liÖu ®· ven bê. SEAPAC 2300 STAR thuéc lo¹i ®−îc tr×nh bμy trong [4]. Trong môc 3 dÉn thiÕt bÞ míi trªn thÕ giíi vμ ë ViÖt Nam. l¹i c¸c c«ng thøc ®Ó tiÖn theo dâi kÕt qu¶. Kinh nghiÖm sö dông thiÕt bÞ nμy trªn thÕ giíi ch−a ®−îc phæ biÕn nhiÒu [1-3]. LÇn 1. Ph−¬ng ph¸p quan tr¾c vμ thu thËp ®Çu tiªn ë ViÖt Nam chóng t«i cã c¬ héi sè liÖu thùc hiÖn thÝ nghiÖm quan tr¾c b»ng hÖ M¸y SEAPAC 2300 STAR ®−îc ®Æt thèng nμy [4]. Quan tr¾c ®Æt ra môc tiªu t¹i vïng biÓn ven bê V¨n Lý (Nam §Þnh).
§iÓm ®Æt m¸y c¸ch bê kho¶ng 500 m, t¹i mét ma trËn hai chiÒu vμ l−u vμo mét file cã tªn trïng víi ký hiÖu burst cã quy c¸ch ®é s©u 3 m. Nh− vËy nh÷ng ®Æc tr−ng quan tr¾c sÏ ph¶n ¸nh chÕ ®é ®éng lùc cña thuËn tiÖn ph©n tÝch. vïng n−íc cã t−¬ng t¸c cña sãng vμ dßng 2. Ph©n tÝch thèng kª vμ phæ ®èi víi ven bê, ¶nh h−ëng cña sãng do n−íc n«ng chuçi dßng ch¶y vμ ¸p suÊt vμ bê biÓn. §©y còng lμ n¬i qu¸ tr×nh vËn KÕt qu¶ lÊy trung b×nh c¸c sè ®o dßng chuyÓn trÇm tÝch quyÕt ®Þnh tíi biÕn ®æi trong thêi gian mét Burst cho phÐp lo¹i trõ bê ®¸y liªn quan trùc tiÕp tíi sù xãi lë bê c¸c th¨ng gi¸ng do sãng vμ rèi. PhÇn d− sÏ biÓn cña ®o¹n bê nμy. ®Æc tr−ng cho dßng trung b×nh g©y bëi triÒu Khi bè trÝ quan tr¾c m¸y ®· thiÕt lËp vμ giã. c¸c tham sè ®o vμ chÕ ®é ®o nh− sau: C¸c sè h¹ng cña chuçi thêi gian cña - Tèc ®é dßng ë líp biªn sãng - dßng dßng trung b×nh s¸t ®¸y U B (t ) vμ VB (t ) s¸t ®¸y ®−îc ghi t¹i ba mùc, ¸p suÊt sãng ®−îc tÝnh ®èi tõng Burst theo c«ng thøc: t¹i ®¸y ®−îc ghi t¹i mét mùc, ®é ®ôc ghi 1 1 N N  (Vx) i ;  (Vy) i , U B (t ) = VB (t ) = t¹i ba mùc. N N i =1 i =1 - §Æt chÕ ®é lo¹t ghi mçi giê mét lÇn trong ®ã Vx vμ Vy lμ c¸c thμnh phÇn trong 175 giê (175 burst), 512 lÇn ghi víi h−íng ®«ng vμ h−íng b¾c t−¬ng øng cña tÇn sè ghi 0,25 gi©y mét sè, vËy mçi Burst dßng ch¶y s¸t ®¸y theo c¸c ®Çu ®o 1, 2 vμ sÏ cã ®é dμi 512 sè ghi øng víi thêi gian 3, ®Çu ®o 1 gÇn ®¸y nhÊt; N = 512 lμ sè lÇn ghi 128 gi©y (2 phót). ghi trong mét Burst. §· tiÕn hμnh xö lý s¬ bé sè ®o gåm Thu ®−îc ba chuçi sè liÖu vÒ dßng c¸c viÖc nh− hiÖu chØnh c¸c thμnh phÇn ch¶y − c¸c thμnh phÇn h−íng ®«ng vμ h×nh chiÕu dßng ch¶y t−¬ng øng vÒ h−íng h−íng b¾c cña dßng s¸t ®¸y trong thêi gian b¾c vμ h−íng ®«ng, hiÖu chØnh ¸p suÊt tõ ngμy 2 ®Õn 10 th¸ng 8 n¨m 2002. B¶ng 1 sãng vÒ mùc s©u cña ®Çu ®o, ph©n chia lμ kÕt qu¶ ph©n tÝch ®iÒu hoμ ®èi víi ba thμnh c¸c file sè liÖu t−¬ng øng víi tõng chuçi dßng ch¶y theo ph−¬ng ph¸p b×nh lo¹t (burst) quan tr¾c. Tæng sè burst thu ph−¬ng nhá nhÊt. thËp ®−îc b»ng 181. TËp hîp tÊt c¶ c¸c sè liÖu ®o trong mét burst ®−îc lËp thμnh B¶ng 1. C¸c h»ng sè ®iÒu hoμ dßng triÒu t¹i c¸c líp s¸t ®¸y Sãng triÒu Trung b×nh M2 S2 N2 K2 K1 O1 P1 Q1 M4 MS 4 M6 §Çu ®o 1 0,6 0,3 0,1 0,1 1,1 1,1 0,4 0,2 0,0 0,1 0,0 -2,1 22 45 22 45 346 280 346 280 73 126 247 0,6 0,1 0,1 0,0 0,8 1,3 0,3 0,3 0,1 0,1 0,0 -0,8 227 225 227 225 109 87 109 87 333 321 168 §Çu ®o 2 0,9 0,6 0,2 0,2 1,7 2,2 0,6 0,4 0,2 0,1 0,0 3,2 198 225 198 225 168 106 168 106 282 19 167 0,9 0,4 0,2 0,1 1,4 2,4 0,5 0,5 0,2 0,1 0,1 -1,8 32 45 32 45 311 267 311 267 138 168 335 §Çu ®o 3 1,1 0,6 0,2 0,2 1,9 2,7 0,6 0,5 0,1 0,1 0,0 0,1 199 225 199 225 177 109 177 109 262 14 165 1,1 0,8 0,2 0,2 2,6 3,9 0,9 0,8 0,3 0,2 0,1 -5,3 38 45 38 45 324 275 324 275 122 184 337
H×nh 1 a. BiÕn thiªn tèc ®é dßng theo ®Çu ®o 1: 1 - quan tr¾c; 2 - dù tÝnh kiÓm tra H×nh 1 b. BiÕn thiªn tèc ®é dßng theo ®Çu ®o 2: 1 - quan tr¾c; 2 - dù tÝnh kiÓm tra H×nh 1 c. BiÕn thiªn tèc ®é dßng theo ®Çu ®o 3: 1 - quan tr¾c; 2 - dù tÝnh kiÓm tra
Trªn c¸c h×nh 1 a - c biÓu diÔn sù biÕn tiÕn ®Õn triÒu c−êng. Do ®ã, biªn ®é dao thiªn cña tèc ®é trung b×nh c¸c dßng ch¶y ®éng cña c¸c thμnh phÇn h−íng ®«ng vμ s¸t ®¸y. ThÊy r»ng c¸c thμnh phÇn dßng h−íng b¾c cña dßng ch¶y s¸t ®¸y còng t¨ng ch¶y ( u − h−íng ®«ng vμ v − h−íng b¾c) dÇn tõ vμi ngμy ®Çu tíi nh÷ng ngμy cuèi cña biÓu hiÖn diÔn biÕn cña dßng triÒu. Trªn c¸c chu kú quan tr¾c. ®å thÞ biÕn thiªn theo thêi gian cña chóng Còng trªn c¸c h×nh vÏ nμy cã thÓ so biÓu lé c¸c dao ®éng víi chu kú triÒu: mét s¸nh c¸c thμnh phÇn tèc ®é triÒu dù tÝnh ngμy vμ nöa ngμy râ nÐt. theo c¸c h»ng sè ®iÒu hoμ dßng triÒu nhËn Thêi kú quan tr¾c tõ ngμy 2 ®Õn ngμy ®−îc b»mg ph©n tÝch ®iÒu hoμ theo ph−¬ng 10 th¸ng 8 lμ thêi gian ®ang tõ triÒu kÐm ph¸p b×nh ph−¬ng nhá nhÊt. B¶ng 2. Ma trËn t−¬ng quan cña c¸c ®¹i l−îng ®o (Burst 100) TT Vx1 Vy1 Vx2 Vy2 Vx3 Vy3 WaveP Vx1 1,000 0,869 -0,945 -0,890 -0,894 -0,886 0,800 Vy1 0,869 1,000 -0,851 -0,978 -0,650 -0,990 0,882 Vx2 -0,945 -0,851 1,000 0,869 0,875 0,862 -0,823 Vy2 -0,890 -0,978 0,869 1,000 0,684 0,983 -0,874 Vx3 -0,894 -0,650 0,875 0,684 1,000 0,678 -0,645 Vy3 -0,886 -0,990 0,862 0,983 0,678 1,000 -0,877 WaveP 0,800 0,882 -0,823 -0,874 -0,645 -0,877 1,000 Kh¶o s¸t t−¬ng quan cña c¸c ®¹i l−îng ®Çu ®o 1 ng−îc vÒ pha. ®o (b¶ng 2) cho thÊy c¸c thμnh phÇn dßng TÊt c¶ c¸c chuçi dßng ch¶y vμ ¸p suÊt ch¶y t¹i ®Çu ®o 1 (s¸t ®¸y nhÊt) liªn hÖ sãng trong mçi Burst ®−îc ph©n tÝch phæ tÇn nghÞch víi c¸c thμnh phÇn dßng ch¶y t¹i c¸c sè b»ng biÕn ®æi Fourier ®èi víi c¸c hμm tù ®Çu ®o 2 vμ 3. Dùa vμo b¶ng nμy vμ kÕt qu¶ t−¬ng quan cña chóng. Trªn c¸c h×nh 2−4 lμ ph©n tÝch ®iÒu hoμ (b¶ng 1) thÊy r»ng c¸c thÝ dô vÒ c¸c phæ tÇn sè ®· ph©n tÝch theo gi¸ trÞ ®o dßng t¹i líp ®Çu ®o 2 vμ 3 ®ång Burst 4. nhÊt nhau, trong khi ®ã c¸c gi¸ trÞ dßng t¹i H×nh 2. Phæ thμnh phÇn h−íng ®«ng cña dßng ch¶y, ®Çu ®o 1
ThÊy r»ng c¶ c¸c thμnh phÇn dßng ch¶y Sù thuÇn nhÊt cña ®−êng cong phæ cña s¸t ®¸y vμ ¸p suÊt sãng ®Òu cã chung nh÷ng dßng tæng céng vμ tÇn sè ®Ønh cña nã gÇn chu kú dao ®éng. §Ønh n¨ng l−îng chñ yÕu trïng víi tÇn sè sãng giã, sãng lõng chøng tá thuéc c¸c tÇn sè trïng tÇn sè sãng giã. Khi c¸c hîp phÇn n¨ng l−îng rèi cã nguån gèc tõ t¨ng dÇn ®iÒu kiÖn truyÒn sãng vμo phÝa bê c¸c qu¸ tr×nh xa bê trong phæ dßng ch¶y toμn (nh÷ng ngμy triÒu c−êng) sãng lõng cã kh¶ phÇn ®ãng vai trß kh«ng lín. §iÒu nμy dÔ hiÓu n¨ng ¶nh h−ëng s©u vμo phÝa bê, tÇn sè ®Ønh v× n¬i ®Æt m¸y quan tr¾c cã ®é s©u kh«ng lín. phæ gi¶m, chu kú t¨ng. Qu¸ tr×nh x¸o trén rèi Nh÷ng nhiÔu ®éng nguån gèc kh¸c sãng hoÆc t¨ng c−êng, xuÊt hiÖn nh÷ng ®Ønh phæ phô vμ kh«ng ¶nh h−ëng tíi vïng s¸t bê hoÆc nhanh ®−êng cong phæ cã xu h−íng t¨ng c¸c thμnh chãng triÖt tiªu ë líp s¸t ®¸y. phÇn tÇn thÊp. H×nh 3. Phæ thμnh phÇn h−íng b¾c cña dßng ch¶y, ®Çu ®o 1 H×nh 4. Phæ tÇn sè ¸p suÊt sãng sãng vμ rèi tõ dßng quan tr¾c 3. Ph©n tÝch c¸c ®Æc tr−ng rèi líp biªn sãng - dßng s¸t ®¸y Gi¶ thiÕt chuçi thêi gian vÒ dßng s¸t ®Êy (u B , vB ) cã thÓ chia thμnh ba hîp 3.1. Ph−¬ng ph¸p t¸ch c¸c hîp phÇn
phÇn: dßng trung b×nh g©y bëi triÒu vμ giã ®Þnh b»ng c¸ch lÊy trung b×nh trong thêi gian quan tr¾c cña mét Burst vμ c¸c hîp (xÊp xØ kh«ng ®æi trong thêi gian mét phÇn n¨ng l−îng rèi TE (t ) vμ TN (t ) ®−îc Burst) c¸c tèc ®é sãng dao ®éng vμ c¸c tèc th¨ng gi¸ng ®é rèi: ®Þnh nghÜa nh− lμ hiÖu sè gi÷a c¸c phæ u B (t ) = U B (t ) + u w (t ) + u ' (t ), dßng ch¶y toμn phÇn vμ c¸c hîp phÇn sãng , (1) v B (t ) = VB (t ) + v w (t ) + v' (t ) trªn cïng mét d¶i tÇn víi c¸c hîp phÇn sãng (0,025 Hz–0,5 Hz). VËy ta cã: trong ®ã U B (t ), VB (t ) lμ c¸c chuçi thêi TE ( f ) = C E ( f ) − WE2 ( f ), gian cña c¸c dßng trung b×nh s¸t ®¸y tuÇn (3) 2 TN ( f ) = C N ( f ) − W N ( f ), tù theo h−íng ®«ng vμ h−íng b¾c; vB (t ), vB (t ) lμ c¸c hîp phÇn vËn tèc sãng; víi C E ( f ) , C N ( f ) − tuÇn tù lμ c¸c phæ u ' (t ), v' (t ) lμ c¸c hîp phÇn rèi vμ t lμ thêi cña dßng ch¶y toμn phÇn h−íng ®«ng vμ gian. h−íng b¾c. Gi¶ sö ta tÝnh ®−îc phæ tÇn sè cña 3.2. Quy tr×nh tÝnh to¸n hîp phÇn c¸c hîp phÇn h−íng ®«ng vμ h−íng b¾c n¨ng l−îng rèi cña dßng tæng céng. Khi ®ã cã thÓ thùc D−íi ®©y lμ quy tr×nh tÝnh n¨ng l−îng hiÖn t¸ch phæ theo ph−¬ng ph¸p Soulsby rèi trªn c¬ së c¸c lËp luËn lý thuyÕt ë môc vμ Humphery [3]. Tuy nhiªn, muèn vËy 3.1. ta cÇn chØ ra tÇn sè cña ®Ønh phæ sãng 1) TÝnh c¸c hμm phæ dßng ch¶y toμn trong phæ ®Ó t¸ch riªng ®−îc c¸c hîp phÇn C E ( f ) vμ CN ( f ) dùa trªn chuçi thêi phÇn sãng vμ rèi tõ phæ tæng céng. gian cña c¸c thμnh phÇn h−íng ®«ng vμ Trong tr−êng hîp chóng ta ®ang xÐt, v× h−íng b¾c dßng ch¶y quan tr¾c. ¸p suÊt còng ®−îc ®o, nªn c¸c hîp phÇn sãng cña vËn tèc − WE ( f ) vμ WN ( f ) ®· 2) TÝnh hμm phæ cña chuçi thêi gian ¸p suÊt ®¸y P( f ) . ®−îc ®Þnh nghÜa nh− lμ nh÷ng hîp phÇn cña dßng tæng céng hiÖp biÕn (coherent) 3) TÝnh c¸c hμm hiÖp phæ (co-spectra) C PE ( f ) vμ CPN ( f ) cña ¸p suÊt ®¸y víi c¸c víi c¸c phæ ¸p suÊt ®¸y: C PE ( f ) chuçi dßng ch¶y u E vμ uN . WE ( f ) = , P( f ) 4) TÝnh dßng toμn phÇn hîp biÕn víi phæ (2) C PN ( f ) ¸p suÊt ®¸y theo c¸c c«ng thøc (2): WN ( f ) = C PE ( f ) P( f ) WE ( f ) = , P( f ) trong ®ã P ( f ) lμ phæ ¸p suÊt ®¸y vμ C PN ( f ) C PE ( f ) , CPN ( f ) lμ c¸c hiÖp phæ (co- WN ( f ) = . P( f ) spectrum) cña ¸p suÊt ®¸y víi c¸c hîp phÇn tèc ®é h−íng ®«ng vμ h−íng b¾c 5) TÝnh c¸c vËn tèc trung b×nh b»ng t−¬ng øng. ¦u ®iÓm so víi ph−¬ng ph¸p c¸ch lÊy trung b×nh trong thêi gian mét Soulsby vμ Humphery lμ ë chç kh«ng cÇn Burst. t−êng minh chØ ra ®Ønh cña phæ sãng vμ 6) TÝnh c¸c thμnh phÇn n¨ng l−îng rèi chØ cã nh÷ng hiÖp biÕn cña c¸c dßng ch¶y TE (t ) vμ T N (t ) theo c¸c c«ng thøc: víi tÝn hiÖu ¸p suÊt lμ ®−îc xem nh− c¸c TE ( f ) = C E ( f ) − WE2 ( f ), hîp phÇn sãng, ®iÒu nμy cho phÐp mét phÇn n¨ng l−îng nhiÒu h¬n ®−îc xem lμ 2 TN ( f ) = CN ( f ) − WN ( f ) . hîp phÇn rèi t¹i nh÷ng tÇn sè liªn quan tíi 7) TÝnh c¸c ®¹i l−îng b×nh ph−¬ng ®Ønh n¨ng l−îng sãng. trung b×nh: C¸c dßng ch¶y trung b×nh ®−îc x¸c
- Thμnh phÇn tèc ®é sãng b×nh 9) TÝnh h−íng trung b×nh ®¹i diÖn (representative mean direction) θ wr vμ tÇn ph−u¬ng trung b×nh: f2 sè f wr cña tèc ®é quü ®¹o cña sãng ë ®¸y: =  WE2 ( f ) df ; 2 2 = uwr uw  f2  f1   WE ( f )df  f2 f  vwr = vw =  WN ( f )df . 2 2 2 θ wr = arctg  f 1 ; 2 f1   WN ( f ) df   f1    - C¸c hîp phÇn n¨ng l−îng rèi ph−¬ng ngang: f2  P( f ) f df f2 u '2 =  TE ( f )df ; f1 f wr = . f2 f1  P( f ) df f2 v'2 =  TN ( f ) df , f1 f1 10) TÝnh n¨ng l−îng rèi ®éng häc toμn phÇn TKE vμ tèc ®é ®éng lùc: ë ®©y dÊu chØ phÐp lÊy trung b×nh thêi ( ) 1 gian trong mét Burst; f 1 = 0,025 Hz vμ ρ u' 2 + v' 2 + w' 2 , TKE = 2 f 2 = 0,5 Hz. αTKE 2 u* = , 8) TÝnh biªn ®é cña c¸c thμnh phÇn ρ dßng U CB vμ sãng U WB (biªn ®é v« ë ®©y ρ − mËt ®é n−íc biÓn; α = 0,9 ; h−íng): thμnh phÇn th¼ng ®øng cña tèc ®é rèi b»ng 2 2 U CB = U CB = U B + VB ; kh«ng. 2 2 U WB = U WB = uwr + vwr . Phæ ¸p suÊt ®¸y P 0.10 0.00 5 10 15 20 25 Phæ dßng ch¶y 1 0.20 Vx3 (1) vμ Vy3 (2) 2 0.00 5 10 15 20 25 0.006 2 HiÖp phæ ¸p suÊt P víi 1 0.003 Vx3 (1) vμ Vy3 (2) 0.000 5 10 15 20 25 Phæ dßng toμn phÇn 0.10 2 WE (1) vμ WN (2) 1 0.00 5 10 15 20 25 Phæ dßng rèi 1 0.20 2 TE (1) vμ TN (2) 0.00 5 10 15 20 25 H×nh 5. KÕt qu¶ ph©n tÝch phæ vμ hiÖp phæ ®èi víi Burst 150 (trôc ngang – chu kú, gi©y)
H×nh 6. BiÕn thiªn cña ®éng n¨ng rèi toμn phÇn theo c¸c Burst quan tr¾c 2 H×nh 7. BiÕn thiªn cña tèc ®é ma s¸t u * theo c¸c Burst quan tr¾c 3.3. KÕt qu¶ xö lý sè liÖu c¸c Burst nhiÔu ®éng víi tÇn sè cao h¬n cña dßng toμn phÇn hiÖp biÕn víi nhiÔu ®éng sãng. §· thùc hiÖn ph©n tÝch phæ vμ hiÖp VËy b¶n th©n dao ®éng sãng yÕu t¹i ®íi phæ theo quy tr×nh 10 b−íc tr×nh bμy trong s¸t bê t¹o nªn nh÷ng nhiÔu ®éng bËc cao môc 3.2. Trªn h×nh 5 dÉn mét thÝ dô ®iÓn vμ ë vïng cô thÓ nμy ch−a thÊy cã vai trß h×nh vÒ kÕt qu¶ ph©n tÝch phæ vμ hiÖp phæ ®¸ng kÓ. (thÝ dô ®èi víi Burst 150). Trªn c¸c h×nh 6 vμ 7 tæng hîp c¸c kÕt NhËn thÊy r»ng c¸c hμm phæ ®¬n cña qu¶ tÝnh ®éng n¨ng rèi toμn phÇn vμ tèc ®é dßng ch¶y tæng céng vμ ¸p suÊt sãng t¹i ®éng lùc cho tÊt c¶ c¸c Burst. Trong phô ®¸y cã c¸c d¶i mang n¨ng l−îng gÇn nh− lôc dÉn thÝ dô kÕt qu¶ tÝnh cho Burst 150. nhau, trïng víi c¸c tÇn sè sãng giã hoÆc NhËn thÊy ®èi víi nh÷ng ngμy sãng sãng lõng (chu kú tõ vμi gi©y tíi h¬n chôc yÕu, kho¶ng nöa ®Çu chu kú quan tr¾c c¸c gi©y). Trong nhiÔu ®éng cña ¸p suÊt biÓu gi¸ trÞ ®éng n¨ng rèi toμn phÇn biÕn thiªn thÞ kh¸ râ c¸c hîp phÇn tÇn thÊp cã nguån m¹nh. T¹i nh÷ng ngμy sãng vμ thñy triÒu gèc kh«ng ph¶i tõ sãng giã. Ph©n tÝch hiÖp m¹nh dÇn (nöa sau cña chu kú quan tr¾c), phæ cho thÊy r»ng dßng toμn phÇn kh«ng c¸c gi¸ trÞ tÝnh ®−îc cña ®éng n¨ng rèi hîp biÕn víi c¸c dao ®éng sãng ë nh÷ng toμn phÇn t¨ng lªn vμ æn ®Þnh h¬n (h×nh tÇn sè sãng. §iÒu ®ã nãi lªn r»ng c−êng 5). ®é rèi ë vïng s¸t bê cã nguån gèc ë sù ph¸ hñy sãng, sù ®æ nhμo sãng. Nh÷ng Tõ h×nh vÏ nμy thÊy r»ng gi¸ trÞ ®éng
b»ng 3,41 ⋅ 10 −2 cm2/s2 vμ tèc ®é ®éng lùc n¨ng rèi toμn phÇn biÕn thiªn trong kho¶ng (10 ÷ 50) ⋅ 10 −3 cm2/s2. trung b×nh b»ng 3,07 ⋅ 10 −2 g/cm3. ¦íc l−îng gi¸ trÞ ®éng n¨ng rèi toμn phÇn trung b×nh trong c¶ thêi kú quan tr¾c [3] J. Wolf. The estimation of shear stresses KÕt luËn from near-bed turbulent velocities for 1. LÇn ®Çu tiªn sö dông thiÕt bÞ ®é nh¹y combined wave-current flows. Coastal vμ ®é ®é ph©n gi¶i thêi gian cao ®Ó kh¶o s¸t Engineering, 37, 529-543, Elsevier, 1999 nh÷ng ®Æc ®iÓm cña c¸c nhiÔu ®éng trong [4] Ph¹m V¨n HuÊn, §inh V¨n ¦u, NguyÔn líp n−íc s¸t ®¸y ë vïng biÓn ven bê. Minh HuÊn, §oμn V¨n Bé. C¸c ®Æc tr−ng 2. CÊu tróc th¼ng ®øng cña dßng ch¶y rèi líp biªn sãng - dßng s¸t ®¸y vïng biÓn líp s¸t ®¸y kh¸ phøc t¹p. Ngay trong mét ven bê. T¹p chÝ khoa häc §HQG Hμ Néi, líp máng vμi chôc cm s¸t ®¸y cã sù ph©n T. XIX, No1, 2003, tr. 39-46. tÇng vÒ dßng. §iÒu nμy cã thÓ cÇn ph¶i tÝnh tíi trong viÖc xem xÐt c¬ chÕ vËn chuyÓn chÊt trong vïng n−íc ven bê nãi chung vμ ë Experimental investigation on líp s¸t ®Êy nãi riªng. the dynamical features of the bottom layer in the near shore 3. Trong vïng n−íc gÇn bê, n¨ng l−îng region rèi chñ yÕu nhËn ®−îc tõ c¸c nhiÔu ®éng cã nguån gèc tõ sãng. Nh÷ng qu¸ tr×nh quy m« Pham Van Huan kh¸c nh− dßng ch¶y vïng kh¬i, nhiÔu ®éng Faculty of Hydrometeorology and Oceanology nguån gèc giã kh«ng thÊy biÓu hiÖn vai trß College of Natural Science, VNUH ®¸ng kÓ. 4. KÕt qu¶ kh¶o s¸t phæ rèi vïng n−íc Developement of the method for observating gÇn bê cho thÊy mét ®Æc ®iÓm kh¸ lý thó and analyzing SEAPAC 2300 STAR observation lμ sãng giã hoÆc sãng lõng cung cÊp n¨ng data, evaluation of parameters boundary layer l−îng cho rèi nhê c¬ chÕ ph¸ huû sãng. turbulence such as wave presure spectrum, near bottom current spectrum, averaged wave current, §¸ng tiÕc lμ chóng ta chØ cã mét m¸y total turbulent kinetic energy, vertical distribution ®o duy nhÊt, ch−a tæ chøc ®−îc quan tr¾c of flow... ®ång thêi t¹i nhiÒu ®iÓm c¸ch bê, nªn The vertical structure of flows at the near- kh«ng cã th«ng tin vÒ nh÷ng ®Æc ®iÓm bottom layer is rather complex. The statification ®éng lùc nμy ®èi víi mét d¶i ven bê réng have been founded in a thin layer of some dm thickness. h¬n ®Ó so s¸nh. In the near-shore zone the energy of Tμi liÖu tham kh¶o turbulence is obtained mainly from the turbations of wave origin. Other processes like off-shore [1] Documentation prepared for Woods Hole current, wind turbations have no significant role. Instrument Systems, Limited: Preliminary The results of investigation of turbulent Assessment of Near-Bottom spectrum shows that wind wave and swell supply Measurements in Delaware Bay. August the energy to turbulence throught the mechanizm 22, 1995 of wave breaking. [2] Documentation prepared for Woods Hole §Þa chØ t¸c gi¶: Ph¹m V¨n HuÊn, Khoa Instrument Systems, Limited: Notes on the Analysis of Near-Bottom Measurements KhÝ t−îng, Thñy v¨n vμ H¶i d−¬ng häc, of Velocities, Pressure, Optical Tr−êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn. Backscatterance and Temperature. August §iÖn tho¹i: 0912 116 661 22, 1995