Câu 1 các khái niệm

- vùng bờ là vùng chuyển tiếp mà đất liền gặp biển, nơi chịu ảnh hưởng trực tiếp của các quá trình thủy động lực học của cả biển và sông. là vùng có hệ sinh thái đa dạng, có năng suất sinh học cao, kết hợp với lâm nghiệp và cơ hội canh tác nông nghiệp trên vùng đất ven bờ màu mỡ, với các loại đánh bắt , nuôi trồng thủy sản...

- cửa sông là nơi sông gặp biển , thường uốn khúc và có nhiều nhánh. cửa sông đc chia làm 3 phần: phần dưới của cửa sông, nơi biển tiếp giáp với sông; phần giữa hầu hết các quá trình xáo trộn giữa nước biển và nước sông; phần trên chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nước nguồn từ lưu vực đổ về nhưng vẫn chịu ảnh hưởng của thủy triều lên xuống hàng ngày

- thủy triều: sự lên xuống của nước biển theo chu kỳ do sức hấp dẫn vũ trụ của mặt trăng, mặt trời, trái đất. chuyển động của thủy triều là chuyển động có chu kỳ dài: 1 ngày, nửa ngày

- nước dâng do bão : hiện tượng mực nước biển dâng nhanh trên mức bình thường ở vùng ven biển do tác động của gió bão hay áp thấp di chuyển trên biển và đại dương. chiều cao nước dâng tùy thuộc vào vận tốc, hướng và đà gió, độ sâu của nước và độ dốc vùng gần bờ

- hải lưu: dòng chảy đc hình thành trên biển và đại dương

- dòng trôi do gió : khi gió thổi trên bề mặt nước sẽ tạo ra ứng suất tiếp làm cho các phần tử nước ở trên bề mặt chuyển động theo hướng gió thổi

- dòng chảy do sóng: khi sóng tiến vào bờ sẽ tạo ra dòng chảy ở vùng nước nông song song với đường bờ gọi là dòng ven bờ. dòng chảy này, dưới các điều kiện nhất định có thể quay trở lại biển gọi là dòng tiêu

- dòng mật độ : dòng chất lỏng chuyển động từ nơi có mật độ cao đến nơi có mật độ thấp

- dòng trao đổi : xảy ra khi bỏ đi vật chắn thẳng đứng ngăn cách giữa 2 thế nước có mật độ khác nhau. sau đó chất lỏng nặng hơn sẽ chìm xuống dưới đáy và xâm nhập vào chất lỏng nhẹ hơn đẩy chất lỏng nhẹ hơn lên trên

- sóng thần: sóng lớn trong cảng . các sóng đc tạo ra do động đất, sạt lở ngầm ở đại dương và hoạt động của các núi lửa dưới nước

- seiches: loại sóng đứng chuyển động lên xuống lặp đi lặp lại tờ đầu này đến đầu kia trong những hồ sâu. sự thay đổi của áp suất không khí hay những nhiễu động khác có thể sinh ra những sóng như vậy

- độ muối: tổng lượng các chất rắn hòa tan biểu thị bằng gam trong 1 kg nước biển sau khi trưng khô ở nhiệt độ 480oC trong điều kiện này tất cả các muối carbonat bị oxy hóa, ion brom, ion iot đc thay thế bằng đương lượng ion clo và toàn bộ các chất hữu cơ bị oxy hóa đốt cháy hoàn toàn

- mô hình toán: các biểu thức toán học mô tả các quá trình vật lý diễn ra dưới nước

- mô hình nguyên mẫu : mô hình có cùng kích thước hay có cùng tỷ lệ với điều kiện thực tế

- tỷ lệ: tỷ số giữa giá trị của tham số nguyên mẫu và mô hình

- tiêu chuẩn tương tự : các điều kiện toán học chính thức mà phải được đáp ứng bằng hệ số tỷ lệ giữa mô hình và nguyên mẫu

Câu 2 loại sóng dài Khái niệm sóng dài, phân

KN: Những sóng có chiều dài lơn hơn độ sâu thì đc gọi là sóng dài. Theo Yalin sóng đc gọi là sóng dài là khi:

Kh < π/10 or h/L < 1/20

Trong đó k là trị số sóng, h là độ sâu nước, L là chiều dài sóng. Trong đó k=2π/L

PL: Ta có thể phân ra làm 3 loại sóng dài

A: sóng tịnh tiến là nhiễu động khi truyền đi mà ko biến dạng . sóng này đc tạo ra bởi sự tăng lên hoặc giảm đi đột ngột của cột nước trong kênh, chẳng hạn như do sự vận hành của các cống lấy nước . sóng tịnh tiến có thể theo xu hướng tăng lên (tăng mực nước) hoặc theo xu hướng giảm đi.

Sóng tiến xuất hiện khi tháo nc tại biên mà có độ sâu hoặc chiều rộng tăng lên đáng kể.

Sóng tiến bị phản xạ 1 phần và truyền đi 1 phần tại nơi có sự thay đổi đột ngột chiều rộng và chiều sâu

B: sóng lũ: sóng lũ trong sông thường biến đổi chậm điều đó làm cho sóng này khác với sóng triều. tốc độ truyền đi của sóng lũ nhỏ, cùng bậc với vận tốc dòng chảy và do vận tốc của sóng lũ nhỏ hơn đáng kể so với sóng triều. điều này có thể giải thích ma sát đáy có ảnh hưởng lớn trong trường hợp này

C: sóng triều: là loại sóng dài có chu kỳ khoảng 12h25', có ở hầu hết các nơi trên đại dương thế giới. ở 1 số nơi chu kỳ quan trắc đc là 12h50'. Sự truyền đi của sóng triều bị tác động bởi hiệu ứng nước nông do ảnh hưởng của yếu tố địa hình, sự tắt dần do ảnh hưởng của ma sát đáy, sự phản xạ lại do gặp các biên, sự chênh lệch vân tốc truyền sóng ở đỉnh và chân. Những sóng triều ở vùng ven bờ có độ sâu từ 200m đên 10m gần bờ là những con bắt nguồn từ nhưng con sóng đc tạo ra ở các đại dương.

Câu3 :Các phương trình cơ bản 1 chiều, 2 chiều

1) phương trình cơ bản của sóng 1 chiều

a) Phương trình liên tục

b) pt chuyển động ;

- trọng lực

- áp lực

-ma sát đáy

2) phương trình cơ bản của sóng 2 chiều

a) pt liên tục

b) pt chuyển động

+ theo phương x:

+ theo phương y:

-áp lực

- ma sát đáy

- lực coriolis : trong đó tham số Coriolis

Câu 4:sóng điều hòa

Sóng điều hòa là sóng:

tuần hoàn theo thời gian

có dạng hình sin

có biên độ nhỏ hơn rất nhiều chiều sâu

nghiệm tổng quát của pt sóng điều hòa

như vậy mực nước η là 1 hàm của x va t, điều đó có nghĩa rằng đại lượng này có thể thay đổi theo thời gian và không gian. Khi = const = α thì có nghĩa rằng η là 1 hàm của x tại 1 thời điểm nhất định

đạo hàm bậc nhất và bậc hai của pt theo x và t

thế vào pt đc

hay

nghiệm đầy đủ của 2 sóng truyền đi theo phương x

nghiệm lưu lượng đầy đủ cho 2 sóng truyền đi theo phương x

với

Câu 5: Nguồn gốc và sự hình thành thủy triều

Thủy triều đc sinh ra do lực hấp dẫn giữa các thiên thể: mặt trăng và mặt trời với trái đất. sự ảnh hưởng của các lực hấp dẫn của các thiên thể khác đên trái đất thường ko đc tính đến. Lực hấp dẫn giữa các thiên thể này đc xác định bằng định luật hấp dẫn vũ trụ của Newton

Câu 6:Lực tạo triều:

Các lực tác dụng lên những phần tử nước trên bề mặt Trái Đất gây ra thủy triều. Xét lực tác dụng lên điểm P ở trên bề mặt trái đất. Khoảng cách giữa điểm P và tâm Mặt trăng là Rr. Lực hấp dẫn giữa mặt trăng và Trái đất theo công thức:

Khi lực hấp dẫn tại điểm P trên đơn vị khối lượng được xem xét (chia cho mE và thay K bằng R)

Fm=g.M/R2

Lực gia tốc bằng lực hấp dẫn nếu xét toàn bộ Trái Đất. Như vậy thì lực gia tốc trên đơn vị khối lượng:

Fa= g. M/K2

Lực gia tốc bằng nhau tại bất kỳ điểm nào trên Trái đất và song song với đường nối tâm của trái đất và mặt trăng. Lực hấp dẫn Fm có thể được phân thành lực gia tốc Fa và Ft, đây là lực dư gây ra thủy triều trên trái đất. Ft gọi là lực tạo triều.

Đối với chuyển động của khối nước, chỉ có thành phần Ft là quan trọng, lực này hướng dọc bề mặt của Trái Đất, được ký hiệu là Fs và gọi là lực kéo.

Fs= Fmsin( - Fa sin (

Kết quả cuối cùng: Fs= 3gM/2K3 x sin

Tương tự như vậy đối với Mặt trời, độ lớn lực kéo do mặt trời gây ra là:

Fs=3gM/2K3 (lực trên một đơn vị khối lượng)

CHú ý: Lực trên đơn vị khối lượng rất nhỏ.

Tỷ lệ các lực do Mặt Trăng và Mặt trời gây ra là 2:1.

Ảnh hưởng của mặt trời đến thủy triều không thể bỏ qua.

Câu 7:Thuyết tĩnh học:

Xét đến sự ảnh hưởng của lực kéo lên khối nước trên Trái Đất. Trước tiên, giả thiết rằng trái đất được bao phủ hoàn toàn bởi một lớp nước và hình dạng của bề mặt nước như thế nào là do lực kéo chi phối. Đây là giả thiết của Newton khi ông chuyển hóa từ thuyết cân bằng của mình.

Khi lực quán tính bị bỏ qua, lực kéo sẽ phải cân bằng với lực do độ dốc hay gradient mực nước gây ra.

Theo thuyết tĩnh học, đỉnh triều (HW) sẽ có thể xảy ra ở một vị trí nhất định tại thời điểm mà Mặt Trăng đi qua thiên đỉnh của vị trí đó. Tuy nhiên trong thực tế thì HW xuất hiện chậm sau thời điểm Mặt trăng đi qua thiên đỉnh. Khoảng thời gian đó được gọi là nguyệt khoảng

Kỳ triều cường xảy ra khi mà mặt trời và Mặt Trăng nằm trên cùng một đường thẳng (tương đối so với trái đất), tại thời điểm trăng non và trăng tròn. Nhưng thực tế thì triều cường xuất hiện sau 1-3 ngày. Khoảng thời gian chậm 1-3 ngày đó được gọi là tuổi triều.

Một nhân tố phức tạp là khoảng cách giữa Trái đất, Mặt trăng và Mặt trời không phải là hằng số. thực tế thì quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời là một elip. Như vậy thì khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt trời biến đổi. Lực tạo triều bao hàm K3. Lực này biến thiên trong khoảng ± 5% so với giá trị trung bình. Mặt Trời gần Trái Đất nhất vào tháng Giêng. (là mùa đông ở Bắc bán cầu) và xa trái đất nhất vào tháng 7 (mùa hè ở Bắc bán cầu).

Đối với thủy triều do mặt trời gây ra thì thủy triều chính mặt trời mạnh hơn vào tháng một và yếu hơn vào tháng 7. Ảnh hưởng của sự thay đổi khoảng cách giữa trái đất và mặt trời có thể được mô tả bằng sự tăng thêm một thành phần thủy triều gọi là Thủy Triều elip Mặt trời.

Thủy triều do mặt Trăng gây ra được gọi là thủy triều Mặt Trăng. Quỹ đạo của Mặt trăng quay quanh Trái Đất cũng là 1 elip. Như vậy khoảng cách từ Mặt trăng tới trái đất cũng biến đổi. Lực triều biến thiên trong khoảng ± 16% so với giá trị trung bình. Cũng tương tự như đối với Mặt trời, ảnh hưởng của sự biến đổi này có thể được mô tả bằng sự tăng thêm 1 thành phần triều, được gọi là thủy triều elip mặt trăng.

Bên cạnh sự phức tạp về yếu tố thiên văn còn có những hiện tượng khác cũng ảnh hưởng không nhỏ đến thủy triều:

-Sự phản xạ của khối nước đối với bờ biển không đều của đại dương.

-sự cản trở của ma sát đáy vùng biển Đông.

-Chuyển động quay của Trái đất quanh trục của nó cũng gây ra sự lệch sóng triều.

-Gió tác động đến mực nước triều.

Câu 8: Thành phần cơ bản của sóng thủy triều:

Được thể hiện rõ ở bảng sau:

: vận tốc góc của trái đất. : vận tốc góc của cận điểm đường bạcđạo.

: vận tốc góc của mặt trời. : vận tốc góc của mặt trăng.

• Các thành phần quan trọng nhất:

Loại thủy triều Thành phần

Thủy triều chính, bán nhật M2, mặt trăng

S2 Mặt trời

Triều xích vĩ, nhật triều K1, mặt trăng và mặt trời

O1, mặt trăng

P1, mặt trời

Triều xích vĩ, bán nhật K2, mặt trăng và mặt trời

Triều elip, nhật triều Q1, mặt trăng

Triều elip, bán nhật N2, mặt trăng

L2, mặt trăng

Câu 9:Phân loại thuỷ triều

Thuỷ triều được phân loại dựa vào hệ số hình dạng:

F=(H K1 +H O1) / (H M2 +H S2)

Trong đó:K1 và O1 là thành phần nhật triều chính;M2 và S2 là thành phần bán nhật triều chính

Có 4 loại thuỷ triều:

+ Bán nhật triều thuần nhất (F<0.25)

Loại thuỷ triều này có thể ở Immingham-Anh.Có 2 đỉnh triều và 2 chân triều mỗi ngày.Độ lớn thuỷ triều trung bình kì triều cường là 2(H M2+H S2 )

+ Triều hỗn hợp,chủ yếu là bán nhật triều(0.25<F<1.5).Loại thuỷ triều này có thể thấy ở San Francisco-Mỹ.Độ lớn thuỷ triều trung bình kì triều cường là 2(H M2 +H S2 )

+ Triều hỗn hợp,chủ yếu là nhật triều(1.5<F<3).Loại thuỷ triều này có thể thấy ở Manila-Philippines.Hầu hết thời gian trong ngày có một đỉnh triều.Độ lớn thuỷ triều trung bình kì triều cường là 2(H K1 +H O1 )

+ Nhật triều thuần nhất (F>3).Loại thuỷ triều này có thể thấy ở Đồ Sơn(Hải Phòng-Việt Nam).Độ lớn thuỷ triều trung bình kì triều cường là 2(H K1 +H O1 )

Câu 10:Phân tích và dự tính thuỷ triều

1.Phân tích điều hoà thuỷ triều

a.Công thức dung trong phân tích thuỷ triều

Phân tích thuỷ triều dựa vào công thức tổng quát của lực kéo

F s =

Phân tích thuỷ triều quan trắc dựa vào hệ tương tự như vậy:

h(t)= h 0 +

Trong đó:

h(t):mực nước tại thời điểm t

h 0 :mực nước trung bình

h i :biên độ của thành phần i(chưa biết)

:vận tốc góc của thành phần thứ i(đã biết)

:trễ pha của thành phần i,lien quan đến thời gian quan trắc(chưa biết)

Hai phương pháp phổ biến ứng dụng trong phân tích thuỷ triêù đó là

-phương pháp bình phương nhỏ nhất

-phân tích Fourier

b.Phương pháp bình phương nhỏ nhất

Mục đích của viêc phân tích thuỷ triều là đi xác định biên độ và pha cho các chuỗi hàm sin từ các quá trình mực nước triều quan trắc được.Việc xác định biên độ và pha được dựa trên phương pháp bình phương nhỉ nhất.

2.Dự tính thuỷ triều

Dự tính thuỷ triều là quá trình ngược lại của phân tích thuỷ triều.Khi các hằng số điều hoà(biên độ và góc pha)tại một vị trí xác định đã biết có thể dự tính tại thời điểm bất kì thời điểm nào trong tương lai.Tuy nhiên có một điều kiện là điều kiện vật lý của vùng biển hay cửa song phải không được thay đổi.Trong trường hợp mà công trình xây dựng quan trọng đã được xây dựng thì các thành phần triều sẽ bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi hình thái.

Dự báo thuỷ triều được thực hiện bằng việc sử dụng phương trình

h(t)=h 0 +