zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Tổng quan về chế độ thủy động lực sóng trên các đảo nổi ngoài khơi

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Tổng quan về chế độ thủy động lực sóng trên các đảo nổi ngoài khơi trình bày sự hình thành sóng ngoại trọng lực; Phản xạ, biến đổi và tương tác trên thềm; Hình thành sóng đứng và cộng hưởng; Nước dâng và sóng leo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tổng quan về chế độ thủy động lực sóng trên các đảo nổi ngoài khơi

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 TỔNG QUAN VỀ CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC SÓNG TRÊN CÁC ĐẢO NỔI NGOÀI KHƠI Phạm Lan Anh Trường Đại học Thủy lợi, email: lananhct@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG nông. Còn trên đảo nổi, do có mái dốc với độ dốc lớn ngoài vành đảo (1:10 đến 1:5) nên Đảo nổi thường là thềm san hô liền trước sóng vỡ ngay trên mái dốc. Sóng IG chủ yếu bờ biển có địa hình đặc trưng bởi một sàn hình thành quanh vùng bao ngoài sóng vỡ. tương đối bằng phẳng, rộng vài trăm mét, Cơ chế chiếm ưu thế sinh ra sóng ngoại trọng nước nông chuyển tiếp đột ngột sang một lực là do ứng suất phát xạ (radiation stress) vùng nước sâu, địa hình dốc. Quá trình lan cưỡng bức sinh ra trong vùng sóng vỡ (nghĩa truyền sóng trên đảo cũng chịu sự biến đổi là cơ chế điểm vỡ biến thiên theo thời gian) mạnh mẽ do quá trình sóng vỡ, sóng phản xạ, tạo ra dải năng lượng trong phạm vi tần số các tương tác sóng-sóng phi tuyến, ma sát thấp của sóng ngoại trọng lực [Baldock, đáy, nước dâng trên thềm hay sóng leo… Dù 2012]. Vị trí xuất hiện sóng ngoại trọng lực hầu hết năng lượng sóng đã bị tiêu hao khi IG xung quanh từ mái dốc vành đảo, đỉnh của sóng vỡ trên mặt trước ngoài vành đảo, rìa san hô và một phần trên thềm (vùng sóng những thiệt hại nặng nề đã được ghi nhận ở vỡ đóng khung). Dù là cơ chế nào thì sóng IG những công trình bảo vệ bờ đảo như các đê cũng sẽ tiếp tục truyền đi như một con sóng chắn sóng, khối phủ, các công trình quốc tự do về hai phía: 1 loại IG hướng biển và 1 phòng và an ninh hay ngập lụt bờ biển ảnh loại IG hướng bờ. Các phân tích phổ của cao hưởng tới dân sinh và hệ sinh thái. Tuy hiện độ mặt nước trên mặt dốc vành đảo và trên nay đã có một số nghiên cứu hiện trường và thềm chỉ ra sự thay đổi đáng kể về phổ năng thực nghiệm nhưng vẫn còn rải rác phân tán lượng sóng hướng bờ từ điểm vỡ. về quá trình lan truyền sóng cũng như ảnh hưởng của nó lên các công trình bảo vệ bờ. Nhãm sãng tíi Sãng IG Sãng IG sinh ra do c¬ chÕ Vïng sinh ra do c¬ chÕ Sãng IG ®iÓm vì h−íng biÓn sãng vì ®iÓm vì h−íng bê ph¶n x¹ h−íng biÓn Sãng IG h−íng bê Ph¶n x¹ sinh ra do bÞ bÉy Ph¶n x¹ 2. SỰ HÌNH THÀNH SÓNG NGOẠI TRỌNG Sóng IG sinh ra tõ nhãm sãng tíi Ph¶n x¹ §Ønh r×a LỰC Sóng ngoại trọng lực (IG) còn có những tên Hình 1. Quá trình hình thành, lan truyền, gọi khác như sóng mạch đập hay sóng dài ràng phản xạ và tương tác buộc, sóng tần số thấp… lần đầu được phát của sóng ngoại trọng lực [2] hiện từ cuối những năm 1940; chu kỳ trong khoảng 20s đến 300s (0.003Hz đến 0.05Hz). 3. PHẢN XẠ, BIẾN ĐỔI VÀ TƯƠNG TÁC Có hai cơ chế hình thành sóng ngoại trọng TRÊN THỀM lực: Một là do sự lệch pha giữa các con sóng trong nhóm sóng, cho phép năng lượng Chuyển động của sóng trên thềm nhìn truyền từ tần số cao sang tần số thấp hình chung bao gồm cả thành phần lan truyền thành sóng ràng buộc. Cơ chế ngày xảy ra hướng bờ (đi vào) và thành phần hướng biển trên những địa hình độ dốc bờ thoải, nước (đi ra). 768
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 3.1. Phản xạ Theo [1] không phải lúc nào sóng đứng hoàn toàn cũng được tạo thành. Ở vị trí sát bờ Sóng IG có thể phản xạ tại cả bờ và phản thì 0.75  R2  1.25 và cho những con sóng xạ tại mái dốc vành đảo sát đỉnh thềm do địa đứng đúng nghĩa; còn tại những vị trí khác trên hình đặc biệt của đảo. Sự phản xạ được mô tả thềm R2 có thể giảm tới 0.5 cho thấy sóng có trong Hình 1 [2]. Nếu tiêu hao do sóng vỡ và thể một phần là sóng đứng một phần là sóng ma sát đáy nhỏ, sóng đến sẽ phản xạ tại bờ tạo thành sóng phản xạ hướng biển. Sóng IG lan truyền. hướng biển lại có thể sẽ bị phản xạ ngược lại 3.3. Năng lượng tại mái dốc vành đảo khi chúng truyền ra Năng lượng sóng trong băng tần số sóng ngoài thềm đảo do sự thay đổi rất nhanh của đến bị tiêu hao trong khoảng chiều dài một vận tốc sóng xảy ra trên mái dốc vành đảo (từ vài con sóng và trên thềm cũng như sát bờ 1:10 tới 1:5). Chính hình dạng thay đổi đột năng lượng sóng IG chiếm ưu thế (order ngột từ gần như phẳng sang dốc, từ nông sang 100s). Nói một cách khác, rặng san hô ngầm sâu đã bẫy lại những con sóng tần số thấp. đóng vai trò như một lớp lọc sóng ngắn hiệu 3.2. Hình thành sóng đứng và cộng hưởng quả nên chủ yếu chỉ còn sóng chu kì dài lan truyền. Năng lượng sóng ngoại trọng lực (IG) Để hình thành những con sóng đứng thì tiêu năng của sóng cần phải nhỏ và phản xạ tại bờ nhỏ nhất tại đỉnh thềm và tăng lên khi sóng lại mạnh. Từ Hình 1 có thể thấy sóng hướng bờ lan truyền hướng bờ và tăng lên với việc tăng tương tác với sóng phản xạ từ đường bờ mực nước trên thềm [3]. Điều này cũng thống (hướng biển) có thể tạo thành sóng đứng trên nhất với các đo đạc hiện trường của [1] chiều thềm. Sự lệch pha giữa sóng tới và sóng phản cao sóng ngắn giảm mạnh tại giữa thềm còn xạ xảy ra khi =00 (vị trí của nodes cho thế chiều cao sóng IG ban đầu giảm sau tăng lên năng nhỏ nhất) hoặc ±1800 (vị trí của anti- khi hướng về bờ và đạt lớn nhất tại đường bờ. nodes cho thế năng lớn nhất) Hình 2. Nếu tần 3.4. Nước dâng và sóng leo số dao động tự nhiên (dao động riêng) của thềm san hô trùng với tần số sóng đứng tại vị Nhóm sóng tới vỡ ngay trên khoảng mái dốc trí điểm nodes đặt trùng đỉnh rìa thì cộng vành đảo gần đỉnh rìa; năng lượng phần lớn hưởng xảy ra. Tuy nhiên, trước đó, năng lượng được tiêu tán khi sóng vỡ nên sẽ bảo vệ đường sóng IG đã có thể bị bẫy lại trên thềm san hô bờ khỏi các điều kiện sóng cực đoan nhưng lại như giải thích ở trên. Những con sóng bị bẫy làm dâng cao mực nước do hiện tương nước lan truyền hướng bờ và cùng pha, cùng tần số dâng. Mực nước dâng cao hơn sau khi sóng vỡ tự nhiên với những con sóng tới, chúng cũng bị từ vị trí đỉnh thềm và duy trì ổn định cho tới bờ khuếch đại và cộng hưởng làm dâng cao sóng Hình 3. Theo Munk (1948) tại đảo Bikini Atoll leo tại đường bờ gây ra ngập lụt đường bờ. ở Thái Bình Dương chỉ ra mực nước biển trung bình dâng 0.45m tới 0.6m. Nhưng chính sự dao động mạnh của các sóng tần số thấp mới gây ra ηf=0.014H sóng leo (bao gồm cả sóng vỗ và nước dâng) cực đại tại vị trí vùng sóng vỡ sát bờ, cái có thể Khoảng cách từ đỉnh thềm (m) gây ra ngập lụt đường bờ [Seelig 1983] gây Hình 2. Sóng đứng hình thành thiệt hại công trình trên đảo san hô của Nhật trên thềm [1] trong các trận bão. Hệ số phản xạ R2 = H2s,r/H2s,i cũng nói lên 4. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG liệu có hình thành sóng đứng hay sóng lan truyền trên thềm. Để hình thành sóng đứng 4.1. Hình thái của đảo nổi hoàn toàn thì năng lượng sóng tới và sóng phản Hình thái đặc trưng của đảo nổi đã làm gia xạ có độ lớn bằng nhau; nghĩa là R2 gần tới 1. tăng việc dâng cao mực nước do sóng vỡ trên 769
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 đảo. Chuyển từ một vùng mái dốc lớn trên 4.3. Độ nhám vành đảo sang vùng nước nông trên thềm Ma sát đáy làm giảm nước dâng và sóng phẳng, sóng bị giới hạn độ sâu sẽ dễ dàng vỡ leo trong vùng sóng vô. Ma sát đáy phụ thuộc ngay trên mái dốc, sinh ra gradient ứng suất vào mật độ phân bố không gian của san hô bức xạ, và mực nước trung bình dâng lên. trên thềm. So sánh với trường hợp độ nhám phân bố đều trên đảo, nếu trên mái dốc vành đảo nhám còn trên thềm lại nhẵn hơn thì sẽ có Nước dâng (m) ít nước dâng do sóng vỡ hơn nhưng chiều cao Nhẵn Nhám sóng leo lại lớn hơn do tiêu năng sóng do ma sát trên thềm giảm [2]. Ma sát đáy đóng vai Khoảng cách từ đỉnh thềm trò làm tiêu hao năng lượng của cả sóng ngắn Hình 3. Nước dâng [2] và sóng dài nhưng tốc độ xảy ra với sóng ngắn mạnh mẽ hơn nên cuối cùng năng lượng sóng Sóng IG được sinh ra do cơ chế điểm vỡ di ngắn tiêu hao nhưng năng lượng sóng dài vẫn chuyển cũng như độ lớn của nước dâng do chiếm ưu thế trên thềm. Tuy nhiên như đã nói sóng sẽ nhiều hơn đến gấp hai lần trên những rặng san hô đóng vai trò như một lớp đệm cản mái dốc vành đảo có độ dốc lớn (1:5) so với sóng ngắn tránh tác động cực đoan từ các đợt những nơi dộ dốc nhỏ hơn (1:100) [2]. Độ bão. Nếu độ nhám đáy giảm xuống do sự suy dốc của địa hình nơi sóng tới vỡ đóng vai trò thoái/ biến mất của san hô thì càng dẫn tới gia quan trọng trong việc quyết định độ lớn của tăng ngập lụt đường bờ. nước dâng. Độ dốc mái vành đảo còn ảnh hưởng tới 5. THẢO LUẬN phản xạ của sóng đi về phía biển khiến chúng quay đầu trở lại hướng bờ và dẫn tới khuếch Như vậy qua tổng hợp tài liệu có thể thấy, đại cộng hưởng nếu cùng pha cùng tần số tự mặc dù thềm san hô có thể giúp làm giảm nhiên với thềm san hô; ở đó sóng IG hướng đáng kể những con sóng ngắn tới đảo nhưng biển, sau khi phản xạ từ đường bờ truyền ra cũng góp phần hình thành lan truyền và khỏi thềm san hô bị bẫy lại, phản xạ và tương tác của những con sóng tần số thấp khuếch tán cộng hưởng và dẫn tới làm tăng cũng như làm dâng cao mực nước trên thềm sóng leo đường bờ. Hệ số phản xạ của sóng và tăng cường sóng leo tại đường bờ. IG hướng biển trên mái dốc là khá lớn (>1) Phân bố xác suất của cao độ mặt nước và Hình 4. phân bố xác suất chiều cao sóng khác hoàn toàn với phân bố Guassian và Rayleigh trong sóng tuyến tính và chưa được đề cập trong các nghiên cứu kể trên. /Hrms,in Hrms,out 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO Khoảng cách từ đỉnh thềm [1] Gundula Winter, Dongeren 2017 Stading Hình 4. Hệ số phản xạ [2] Infragravity waves over an alongshore 4.2. Chiều dài thềm san hô irregular rock bathymetry Journal of geographical research: Oceans. Cũng có nghiên cứu khẳng định khuếch đại [2] Buckley nnk 2018 Mechanism of wave- do cộng hưởng xảy ra khi mà chiều dài sóng driven water level variability on Reef- ngoại trọng lực xấp xỉ 4 lần chiều dài của fringed Coastalines Journal of geographical thềm san hô [3]. Hay chiều dài của thềm san research: Oceans. hô gấp lên 1 số lẻ lần của một phần tư chiều [3] Okey Nwogu nnk 2010 Wave motions and dài sóng ngoại trọng lực cũng dẫn tới khuếch runup over shallow fringing reefs Journal of đại cộng hưởng của những con sóng đứng. waterway, port coastal and ocean engineering. 770

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.