Giáo trình Thủy văn công trình: Phần 2

CHƯƠNG VII : TÍNH TỐN THỦY VĂN VÙNG SƠNG ẢNH
HƯỞNG THỦY TRIỀU
7.1. Một số kiến thức về thuỷ triều
7.1.1. Khái niệm về thuỷ triều
7.1.1.1. Thuỷ triều
Thuỷ triều là hiện tượng sóng của nước biển dưới tác động của các lực gây ra bởi
Mặt trăng, Mặt trời và các hành tinh khác lên các chất điểm nước trên đại dương. Dưới
tác động của các lực trên, nước trên đại dương dâng lên tạo thành các sóng nước di
chuyển trên đại dương tạo thành sự chuyển động tương đối giữa Trái đất, Mặt trăng, Mặt
trời và các hành tinh khác. Sự chuyển động của Mặt trăng xung quanh Trái đất và của hệ
thống Mặt trăng - Trái đất xung quanh Mặt trời có tính chu kỳ, kéo theo sự xuất hiện có
chu kỳ của sóng nước trên đại dương. Các sóng nước tạo ra do hiện tượng trên được gọi
là sóng triều.
Sự di chuyển có chu kỳ của các sóng triều gây ra hiện tượng lên xuống có chu kỳ của
mực nước biển tại một vị trí quan trắc. Bởi vậy, có thể coi thuỷ triều là hiện tượng dao
động có chu kỳ của mực nước biển tại vị trí quan trắc.
7.1.1.2. Các đặc trưng cơ bản của thuỷ triều
1) Mực nước triều: là cao trình mực nước biển hoặc sơng có ảnh hưởng thuỷ triều so
với mặt chuẩn tại một vị trí quan trắc nào đó, thường được ký hiệu là Z.
2) Quá trình mực nước triều: là đồ thị của quá trình thay đổi mực nước triều theo thời
gian t, được ký hiệu là Z(t). Như vậy mực nước triều là hàm của thời gian, được biểu thị
bằng đường cong Z = Z(t).
Trên đường q trình mực nước triều có các pha triều lên ( còn gọi là triều dâng ),
triều xuống ( triều rút ), cùng các đặc trưng đỉnh và chân triều.
Thời kỳ liên tục trong đó dZ/dt > 0 gọi là pha triều lên, ngược lại là pha triều xuống.
Đỉnh triều là điểm chuyển tiếp giữa pha triều lên và pha triều xuống, còn chân triều là
điểm chuyển tiếp giữa pha triều xuống và pha triều lên. Tại các đỉnh và chân triều có
dZ/dt = 0.

194

3) Mực nước đỉnh triều và chân triều: là mực nước tương ứng với đỉnh và chân triều.
Nếu trong một ngày đêm có một lần triều lên, một lần triều xuống sẽ tương ứng có một
mực nước đỉnh triều và một mực nước chân triều. Nếu trong một ngày đêm có hai lần
triều lên, hai lần triều xuống, sẽ tồn tại trên đường quá trình triều hai đỉnh và hai chân
triều. Trong trường hợp một ngày đêm có hai đỉnh và hai chân triều, sẽ có một đỉnh triều
cao và một đỉnh triều thấp, một chân triều cao và một chân triều thấp (xem hình 7-1).
4) Biên độ triều và chu kỳ triều
Biên độ mực nước triều là chênh lệch mực nước giữa đỉnh triều so với chân triều kế
tiếp, thường ký hiệu là AP. Chu kỳ triều là khoảnh thời gian giữa hai đỉnh triều đặc trưng
kế tiếp nhau, thường ký hiệu là T. Có nhiều loại chu kỳ khác nhau.
- Trong một ngày đêm có chu kỳ nửa ngày đối với loại chế độ bán nhật triều, tức là
trong một ngày đêm có hai lần triều lên và hai lần triều xuống với chu kỳ xấp xỉ 12 giờ
25 phút.
- Trong một ngày đêm có chu kỳ ngày, là khoảng thời gian giữa hai đỉnh triều hoặc
hai chân triều kế tiếp đối với chế độ nhật triều, hoặc là khoảng thời gian giữa hai đỉnh
triều cao (hoặc thấp), chân triều cao (hoặc thấp) trong trường hợp bán nhật triều.
- Nếu ta vẽ đường bao chân triều và đỉnh triều (hình 7-2), sẽ tồn các chu kỳ triều nửa
tháng, một tháng, tức là khoảng cách giữa hai lần triều cường hoặc kém kế tiếp nhau.
Ngồi ra cịn tồn tại các loại chu kỳ lớn hơn, chẳng hạn chu kỳ 4 tháng, chu kỳ năm,
chu kỳ 4 năm v.v...

195


Chu kỳ triều
Mực nước Z (m)

Mực nước Z (m)

Chu kỳ triều

Đỉnh triều

Đỉnh triều cao
Đỉnh triều thấp

Thời gian

Thời gian
Chân triều cao

Chân triều

Chân triều thấp

a) Nhật triều

b) Bán nhất triều

Hình 7-1: Đường quá trình mực nước triều Z~t trong 1 ngày đêm

200

Mực nước (cm)

150

100

50

0

-50

11/30/01

11/28/01

11/27/01

11/26/01

11/25/01

11/24/01

11/22/01

11/21/01

11/20/01

11/19/01

11/17/01

11/16/01

11/15/01

11/14/01

11/13/01

11/11/01

11/9/01

11/10/01

11/8/01

11/7/01

11/5/01

11/4/01

11/3/01

11/2/01

11/1/01

-100

Ngày, tháng

Hình 7 -2 - Đường quá trình triều trong một tháng (từ ngày 130/11/2001) tại Cửa Ba lạt
5) Triều cường, triều kém
Trong một tháng thường có hai thời kỳ triều hoạt động mạnh đó là thời kỳ triều
cường (cịn gọi là thời kỳ nước lớn), khi đó biên độ triều lớn đỉnh triều cao hơn còn chân
triều lại thấp hơn những ngày khác. Xen kẽ với hai thời kỳ triều cường có hai thời kỳ

196


triều hoạt động yếu gọi là thời kỳ triều kém (thời kỳ nước rịng), khi đó biên độ triều
nhỏ, đỉnh triều thấp, còn chân triều lại cao so với những ngày khác.
7.1.1.3. Phân loại thuỷ triều
Chu kỳ triều trong một ngày đêm đặc trưng cho chế độ triều tại một vị trí quan trắc.
Bởi vậy người ta phân loại thuỷ triều theo chu kỳ triều trong một ngày đêm. Có hai loại
chế độ triều sau đây:
a/ Chế độ bán nhật triều đều: là hiện tượng xảy ra trong một ngày mặt trăng (24 giờ
50 phút) có hai lần triều lên và hai lần triều xuống, đỉnh và chân triều của hai lần đó xấp
xỉ bằng nhau, chu kỳ triều gần bằng 12 giờ 25 phút.
b/ Nhât triều đều: là hiện tượng xảy ra trong một ngày mặt trăng có một lần triều lên
một lần triều xuống, chu kỳ triều xấp xỉ 24 giờ 50 phút.
c/ Bán nhật triều không đều: là hiện tượng xảy ra tương tự như (a), song đỉnh và chân
triều trong hai lần triều liên tiếp có sự chênh lệch khá lớn.
d/ Nhật triều không đều: là hiện tượng mà trong chu kỳ nửa tháng, số ngày nhật triều
khơng q 7 ngày, những ngày cịn lại là bán nhật triều.
7.1.1.4. Phân loại thủy triều dọc bở biển Việt Nam
Ở nước ta, dọc theo bờ biển từ Bắc đến Nam thuỷ triều có chế độ rất khác nhau.
Theo chế độ triều có thể chia làm 8 vùng, thống kê ở bảng 7 -1.
Bảng 7-1: Chế độ thuỷ triều bờ biển Việt Nam
TT

Vùng địa danh

Chế độ thuỷ triều

Biên độ triều
cường (m)

1 Từ Quảng Ninh - Thanh Hoá

Nhật triều đều

3,2  2,6

2 Nghệ An - Quảng Bình

Nhật triều khơng đều

2,5  1,2

3 Nam Quảng Bình - Thuận An

Bán nhật triều không đều

1,1  0,6

4 Cửa Thuận An và vùng phụ cận

Nhật triều không đều

0,4  0,5

5 Nam Thừa Thiên đến Q. Nam

Bán nhật triều không đều

0,8  1,2

6 Quảng Nam - Hàm Tân

Nhật triều không đều

1,2  2,0

197


7 Hàm Tân - Cà Mau

Bán nhật triều không đều

8 Cà Mau - Hà Tiên

Nhật triều đều hoặc không đều

2,0  3,5
< 1,0

Theo thống kê ở bảng (6-1), biên độ triều giảm dần từ Quảng Bình đến Cửa Thuận
An (Huế), sau đó lại tăng dần đến mũi Cà Mau. Từ Cà Mau đến Hà Tiên biên độ triều lại
giảm xuống rõ rệt. Bờ biển Việt Nam không dài (3200 km), nhưng có chế độ triều của

hầu hết các bờ biển trên thế giới. Tính đa dạng của chế độ triều dọc bờ biển việt Nam
phản ánh sự phức tạp của nó. Đặc biệt là tại bờ biển đồng bằng sơng Cửu Long, phía
đơng và phía tây có chế độ triều khác biệt nhau, gây ra sự phức tạp của cơ chế chuyển
động của thuỷ triều ở kênh rạch thuộc châu thổ này.
7.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến chế độ thủy triều ngoài biển
7.1.2.1. Ảnh hưởng của các lực gây triều
Trong các lực gây triều thì lực hấp dẫn của mặt trăng, mặt trời đến các chất điểm
nước trên trái đất là chủ yếu. Quỹ đạo chuyển động của mặt trăng xung quanh trái đất và
hệ thống trái đất - Mặt trăng xung quanh mặt trời là rất phức tạp dẫn đến sự phức tạp về
chế độ thuỷ triều ở các vị trí trên trái đất.
Trong một ngày, do trái đất quay quanh trục của nó, nên vị trí tương đối giữa mặt
trăng và trái đất sẽ thay đổi theo chu kỳ ngày mặt trăng ( 24 giờ 50 phút). Do đó mặt
trăng sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ thuỷ triều trong ngày. Mặt trăng chuyển động
xung quanh trái đất 28 ngày đêm, do đó vị trí tương đối giữa mặt trăng, mặt trời và trái
đất cũng có sự thay đổi theo chu kỳ một tháng dẫn đễn sự thay đổi theo chu kỳ của chế độ
triều trong một tháng. Tương tự vậy, sự thay đổi theo chu kỳ giữa 3 thiên thể trong một
năm và nhiều năm sẽ kéo theo sự thay đổi có chu kỳ của chế độ triều trong một năm và
nhiều năm.
a. Ảnh hưởng của Mặt trăng đến chế dộ triều trong ngày
Sự thay đổi mức nước biển trong một ngày tại vị trí quan sát phụ thuộc vào vị trí
tương đối của trái đất và mặt trăng trong một ngày. Trên hình 7- 3 sơ hoạ các lực gây
triều tại các điểm đặc trưng trên Trái đất trong một ngày Mặt trăng.

198


A

D

Mặt trăng
C

O

1 Lực hướng tâm
2 Lực ly tâm
3 Tổng hợp lực

B

Hình 7- 3: Các lực gây triều dưới tác động của mặt trăng
Trái đất và Mặt trăng có khối lượng khác nhau, bởi các lực tác dụng tương hỗ giữa
chúng tạo nên hệ thống chuyển động quay của hệ Mặt trăng - Trái đất xung quanh trục
chung cách tâm trái đất một khoảng bằng 0,73 bán kính Trái đất. Kết cục của hiện tượng
này phát sinh các lực tác dụng lên chất điểm trên Trái đất như sau:
* Lực ly tâm có giá trị như nhau đối với mọi chất điểm trên trái đất kể cả ở tâm trái
đất. Lực ly tâm có phương song song với phương của đường thẳng nối tâm trái đất với
tâm mặt trăng, hướng của lực ngược với hướng từ tâm trái đất đến mặt trăng.
* Lực hấp dẫn của mặt trăng lên các chất điểm trên trái đất khác với lực ly tâm.
Phương của lực trùng với phương nối chất điểm đó với tâm mặt trăng, hướng của lực đi
từ chất điểm đến mặt trăng. Giá trị của lực hấp dẫn tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng
từ chất điểm đến tâm của mặt trăng.
* Tổng hợp của hai lực này sẽ tạo nên lực gây triều có phương, hướng và giá trị phụ
thuộc vào điểm quan sát trên trái đất (xem hình 7-3). Ta xét hai điểm C và D nằm trên
phương nối trục trái đất với mặt trăng. Nếu chất điểm nước trên mặt biển nằm về phía
mặt trăng (điểm C) thì lực hấp sẽ dẫn lớn hơn so với các chất điểm nước nằm ở phía bên
kia (điểm D) trong khi đó lực ly tâm của các chất điểm là như nhau, do đó tổng hợp lực

199

chất điểm nằm về phía mặt trăng (điểm C) sẽ hướng về phía mặt trăng, cịn tại điểm D
hướng của tổng hợp lực sẽ có chiều ngược lại. Ta xem xét các vị trí đặc trưng trên hình 73
- Tại A và B lực gây triều có hướng đi từ chất điểm về phía tâm trái đất, kết quả là tại
những điểm này lực gây triều là nhỏ nhất, do đó mực nước triều tại các điểm này là nhỏ
nhất.
- Tại C và D, lực gây triều có giá trị lớn nhất, và hướng ra phía ngồi kể từ tâm trái
đất. Do đó, tại những điểm này sẽ có mực nước triều lớn nhất.
- Tại các điểm còn lại sẽ có giá trị trung gian phụ thuộc vào vị trí của nó trên trái đất.
Trái đất quay xung quanh trục của nó mất một ngày, bởi vậy trong một ngày tại điểm
quan trắc sẽ có hai lần xuất hiện mực nước triều lớn nhất, hai lần mực nước triều nhỏ
nhất (bán nhật triều). Tuy nhiên chế độ thuỷ triều còn phụ thuộc vào các nhân tố khác
nữa mà ta sẽ xem xét ở các mục sau, do đó tồn tại nhiều chế độ triều khác nhau.
b. Ảnh hưởng của mặt trời đến chế độ thuỷ triều
Trái đất quay xung quanh trục của nó mất 1 ngày, do đó hiện tượng dao động của
mực nước triều trong một ngày tại vị trí quan trắc cũng tương tự như tác động của lực gây
triều của mặt trăng. Tuy nhiên lực gây triều do mặt trời yếu hơn mặt trăng. Trong chu kỳ
một tháng của mặt trăng, vị trí tương đối của ba thiên thể ở những khác nhau nên sẽ có
ảnh hưởng đến mức độ mạnh yếu của thuỷ triều trên trái đất.

Vị trí II
Vị trí I

T

S

S

L

T

T
L

L

Vị trí IV

S
Vị trí III

200


L
S

T

Hình 7-4a: Vị trí tương đối của mặt trời (S), mặt trăng (L) và trái đất (T) trong chu kỳ 1
tháng
Trên hình (6-4a) mơ tả 4 vị trí đặc biệt giữa mặt trời (S), mặt trăng (L) và trái đất
trong một tháng mặt trăng.
- Ngày sóc (trăng non) và ngày vọng (trăng tròn) tương ứng với trạng thái II và IV
trên hình (7-4a). Vào những ngày này mặt trăng, mặt trời và trái đất nằm trên một đường
thẳng, do đó lực gây triều do mặt trăng và mặt trời có phương trùng nhau, là lực gây triều
tổng hợp sẽ có tác động mạnh nhất đến dao động mực nước triều, tức là chân triều sẽ thấp

nhất còn đỉnh triều sẽ cao nhất so với những ngày còn lại. Đây là thời kỳ triều cường
trong tháng.
- Trong những ngày thượng huyền và hạ huyền tương ứng với trạng thái I và III trên
hình (7-4a), vị trí mặt trăng và mặt trời sẽ nằm trên hai đường thẳng vng góc nhau, qua
tâm của trái đất. Do vậy, tại một điểm quan trắc trên trái đất, khi mà mặt trăng có giá tri
gây triều lớn nhất thì mặt trời lại có lực gây triều nhỏ nhất và ngược lại. Kết quả là, mực
nước triều dao động trong các ngày này rất ít, đó là những ngày triều kém trong tháng.
- Những ngày còn lại sẽ có trạng thái trung gian.

201


a)

b)

Hình 7- 4b. Đường quá trình mực nước triều trong một tháng: a) Bán nhật triều; b) Nhât
triều
c. Ảnh hưởng của tổng hợp các lực gây triều đến chế độ thuỷ triều
Như đã trình bày ở trên, mặt trăng, mặt trời là hai thiên thể gây ra lực gâ triều lớn
nhất. Các lực gây triều có chu kỳ ngày và nửa ngày của các tác động riêng rẽ hoặc tổ hợp
giữa chúng trong một tháng mặt trăng (tức là một vòng quay của mặt trăng xung quanh
trái đất) sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ triều trong tháng đối với các vị trí khác nhau
trên trái đất. Với mỗi vị trí trên trái đất chế độ thuỷ triều trong một tháng bị chi phối chủ
yếu bởi bốn loại thành phần lực gây triều sau:
1) Thành phần lực gây triều có chu kỳ nửa ngày của mặt trăng ký hiệu là M2.
2) Thành phần lực gây triều có chu kỳ nửa ngày của mặt trời ký hiệu là S2.
3) Thành phần lực gây triều có chu kỳ ngày của mặt trăng ký hiệu là K1.
4) Thành phần lực gây triều có chu kỳ ngày của hệ thống mặt trăng - mặt trời ký
hiệu là O1.

Defant đã thiết lập biểu thức tính hằng số F ở vị trí bất kỳ trên trái đất có dạng:
F

O1  K1
S2  M 2

(7-1)

202


Hằng số F bằng tỉ số giữa các thành phần lực có chu kỳ ngày với các thành phần lực
có chu kỳ nửa ngày. Theo sự thay đổi của hằng số F, người ta rút ra các kết luận sau đây:
- Khi F < 1, trong một tháng chế độ bán nhật triều sẽ chiếm ưu thế. Khi F càng nhỏ
ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều càng mạnh. Trên hình 7-5 cho thấy khi F = 0,05, tại
điểm quan trắc có chế độ bán nhật triều đều, khi F = 0,08 tại điểm quan trắc có chế độ
bán nhật triều không đều.
- Khi F  1, chế độ nhật triều chiềm ưu thế trong chu kỳ một tháng. Trên hình 7-5
khi

F = 2,5 trong tháng tồn tại nhiều ngày bán nhật triều xen kẽ với những ngày có chế

độ bán nhật triều (nhật triều không đều). Khi F = 7,5 chế độ nhật triều trong tháng là nhật
triều đều.

Hình 7 - 5 - Đường quá trình triều với sự phụ thuộc vào hằng số F
a) F = 0,05; b)F = 0,88; c) F = 2,5; d) F = 7,5

203

Phân tích trên đây giải thích hiện tượng đa dạng của chế độ triều ở các vị trí khác
nhau trên đại dương.
7.1.2.2. Ảnh hưởng của địa hình và các nhiễu động khí tượng thuỷ văn vùng ven bờ
a) Ảnh hưởng của địa hình
Các sóng triều di chuyển trên đại dương có cao độ sóng khơng lớn lắm, thường vào
khoảng 1m, trong khi đó độ dài của sóng rất lớn, (hàng nghìn km). Khi sóng triều di
chuyển vào các vịnh, do ảnh hưởng của điều kiện địa hình, sóng bị biến dạng đáng kể,
chiều cao sóng ở vùng ven bờ thường tăng lên so với ngồi đại dương, có khi đạt từ 3m
đến 5m.
Do ảnh hưởng điều tiết của các vùng vịnh, đường quá trình mực nước triều cũng bị
biến dạng. Độ sâu nước biển vùng ven bờ ảnh hưởng lớn đến tốc độ di chuyển của sóng
triều và biên độ của nó.
b) Ảnh hưởng của các nhiễu động khí tượng
Gió là yếu tố chủ yếu gây ra sự biến động của các đằc trưng mực nước triều. Với tác
động của gió, chiều cao sóng triều bị tăng lên. ở các vùng ven bờ, khi có gio bão cịn xảy
ra hiện tượng sóng dềnh và do đó biên độ và mực nước triều thay đổi đáng kể so với
trường hợp lặng gió. Tác động của gió là rất ngẫu nhiên kéo theo sự thay đổi ngẫu nhiên
của đặc trưng triều vùng ven bờ.
c) Ảnh hưởng của các nhiễu động khác
Ngồi gió, các dòng hải lưu cũng chi phố đáng kể chế độ và các đặc trưng thuỷ triều
vùng ven bờ.
Chế độ triều vùng ven bờ cịn phụ thuộc vào vị trí của vùng bờ so với vùng cửa sông.
Càng gần cửa sông, chế độ thuỷ triều càng bị ảnh hưởng của chế độ dịng chảy trong
sơng. Phạm vi ảnh hưởng của dịng chảy trong sơng đến chế độ vùng ven bờ cịn phụ
thuộc vào đặc điểm địa hình vùng cửa sơng và ven bờ nữa.

204

7.2. Chế độ thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng triều
7.2.1. Khái niệm về vùng sông ảnh hưởng triều
Cửa sông là đoạn sơng nối tiếp giữa một dịng sơng với biển, với một hồ chứa nước
hoặc một dịng sơng khác.Trong chương này chỉ đề cập đến cửa sông thông ra biển. Các
sơng có cửa thơng ra biển bị ảnh hưởng mạnh của thuỷ triều gọi là vùng sông ảnh hưởng
triều.
Vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều có thể chia ra làm 3 vùng sau:

Biển

Hệ thống sông

Đoạn trên cửa sông

Đoạn cửa sông
Đoạn cửa sơng bị xâm nhập mặn
Bờ biển ngồi cửa sơng

Vùng sơng ảnh hưởng triều

Hình 7-6: Khu vực sơng ảnh hưởng triều

1) Vùng cửa và vùng ven biển ngồi sơng, đoạn này dịng chảy sơng ngịi có tình thế
biển là chủ yếu, dịng chảy trong sơng ảnh hưởng rất mạnh triều biển.
2) Đoạn cửa sông là phần kể từ mép biển đến chỗ phân nhánh (còn gọi là vùng tam
giác châu). Trong đoạn này bao gồm cả tình thế biển và sơng lẫn lộn.
3) Đoạn gần cửa sông là đoạn sông từ chỗ phân nhánh đến chỗ giới hạn ảnh hưởng
triều về mùa nước kiệt. Trong đoạn này tình thế sơng trội hơ tình thế biển.
Ngồi ra người ta cịn chia ra hai vùng sông đặc trưng: vùng sông bị ảnh hưởng triều
là vùng sơng có giới hạn từ cửa sơng đến giới hạn thuỷ triều (là vị trí trên cùng bị ảnh

hưởng thuỷ triều về mùa kiệt) và vùng sông bị nhiễm mặn là vùng sông từ mép biển đến

205


giới hạn trên của xâm nhập mặn về mùa kiệt. Giới hạn xâm nhập mặn nằm ở phía dưới
giới hạn thuỷ triều (xem hình 7-6).
7.2.2. Hiện tượng truyền triều vào vùng cửa sông
Thuỷ triều vào cửa sông, không những bị ảnh hưởng của địa hình lịng sơng cao dần
và khi bờ thu hẹp lại, mà cịn vì nước sơng chảy ra làm cho sóng triều khi dâng lên bị mất
dần năng lượng. Triều càng vào sâu trong sông càng yếu dần, hiện tượng triều vùng cửa
sông càng phức tạp hơn vùng cửa biển.
Q trình truyền sóng triều vào trong sơng có thể mơ tả như sau. Trong thời gian
triều bắt đầu lên, tốc độ nước sông mạnh hơn tốc độ dịng triều cho nên đỉnh sóng triều
khơng thể tiến ngay vào sông, tuy vậy sức mạnh của nước sông cũng khơng đủ sức để
đẩy sóng triều ra ngồi biển, kết quả là sóng triều nằm tại nơi tiếp giáp giữa sông và biển,
đồng thời nước sông bị ứ lại ở phía trước của sóng triều và dần dần phát triển về phía
thượng lưu (xem hình 7-7), trong đó
sự thay đổi sóng triều lúc triều lên là
các đường 1, 2, 3. Đỉnh sóng triều
S1, S2, S3, vẫn dừng lại tại chỗ ở
nơi tiếp giáp giữa sơng và biển.
Hình 7-7

Triều tiếp tục lên cao cho đến
khi sóng triều có năng lượng đủ lớn
đỉnh sóng triều mới di chuyển vào

sơng như S4, S5, S6, v.v...
Trong q trình truyền triều vào sơng, do ảnh hưởng của địa hình lịng sơng, năng

lượng triều bị tiêu hao, biên độ bị nhỏ dần. Khi triều tiến tương đối sâu vào lịng sơng thì
ở của sơng nước biển bắt đầu rút, do đó sóng triều khơng thể tiến sâu được nữa và bắt đầu
một thời kỳ rút nước trong sơng ra biển. Trong q trình truyền triều vào sơng, biên độ
triều sẽ giảm dần, tại nơi có biên độ sóng triều bằng khơng (0) gọi là giới hạn triều.

206


7.2.3. Đặc điểm chế độ dịng chảy vùng sơng ảnh hưởng thuỷ triều
7.2.3.1. Đặc điểm chế độ mực nước
Về chế độ mực nước, sự dao động mực nước trong sông sẽ có dạng tương tự với
dạng của triều ngồi biển khi lưu lượng nước từ nguồn ít thay đổi. Về mùa lũ, dạng của
đường quá trình mực nước bị thay đổi nhiều tuỳ thuộc vào vị trí quan trắc kể từ cửa sơng.
Nói chung, khi có lũ đỉnh triều và chân triều bị nâng lên, chu kỳ triều trong sông thay
đổi, trong một số trường hợp quá trình mực nước triều khơng cịn có dạng hình “sin’’nữa.
Hình (7-8) là q trình mực nước triều tại trạm thủy văn Trực Phương (sông Ninh Cơ) từ
ngày 9 đến ngày 29 tháng 8 năm 1969 khi thuỷ triều gặp lũ.
Ngồi ra, gió cũng là một tác động mạnh vào sự thay đổi quá trình mực nước triều
trong sộng. Gió thổi từ biển vào làm cho mực nước triều cao thêm cịn nếu gió thổi từ đất
liền ra phía biển, thì mực nước sẽ bị giảm xuống so với trường hợp lặng gió.
Tác động của các hoạt động kinh tế của con người ở thượng và hạ lưu sông sẽ cũng
ảnh hưởng rất lớn đến chế độ thuỷ triều vùng cửa sông, đặc biệt là khi trên thượng nguồn
có xây dựng hồ chứa lớn.
350

Mực nước (cm)

300

250

200

150

8/29/69 0:00

8/27/69 0:00

8/25/69 0:00

8/23/69 0:00

8/21/69 0:00

8/19/69 0:00

8/17/69 0:00

8/15/69 0:00

8/13/69 0:00

8/11/69 0:00

8/9/69 0:00

100

Thời gian (Ngày, giờ,năm

Hình 7-8: Đường quá trình mực nước triều tại trạm thủy văn Trực Phương trên sông
Ninh Cơ từ ngày 9 đến ngày 29 tháng 8 năm 1969

207


7.2.3.2. Sự phân lớp của dòng chảy
Do tỷ trọng của nước biển lớn hơn nước ngọt ở trong sông nên sóng triều di chuyển
vào cửa sơng có dạng hình nêm thường gọi là nêm mặn. Khi nêm mặn di chuyển vào
song sẽ xuất hiện hiện tượng dồn ép dòng chảy ngọt từ nguồn chảy về, còn khi nêm mặn
di chuyển về phía biển (khi triều xuống) nước ngọt sẽ đẩy ngược lại làm cho nêm mặn di
chuyển nhanh hơn về phía biển. Tuỳ thuộc vào tương tác giữa năng lượng triều và dịng
chảy ngọt mà nêm mặn sẽ có hình dạng khác nhau.
Khi năng lượng triều không lớn lắm so với dịng chảy ngọt, nêm mặn sẽ khơng đủ
năng lượng dồn ép hồn tồn dịng chảy ngọt lên phía thượng lưu. Khi đó sẽ xuất hiện
hiện tượng phân lớp dịng chảy, tức là nêm mặn di chuyển phía dưới, cịn nước ngọt bị
đẩy lên và chảy ra biển ở phía trên của nêm mặn. Trong trường hợp này, nêm mặn có
dạnh hình tam giác, đường phân chia nước mặn và ngọt xuất phát đáy sông nhưng không
kéo dài đến mặt thống của nước (hình 7-9b). Ta gọi hiện tượng này là hiện tượng phân
lớp của dịng chảy vùng cửa sơng, loại thuỷ triều có cấu trúc như vậy gọi là triều phân
lớp. Đặc điểm của loại triều phân lớp là tồn tại dòng chảy hai chiều theo phương của trục
lòng sơng). Hiện tượng dịng chảy theo hai chiều có thể xuất hiện ở cả pha lên và pha
xuống của thuỷ triều (hình 7-9). Tuy nhiên, ở pha xuống ít xảy ra dịng hai chiều. Hình
ảnh dịng chảy theo hai chiều thấy rõ rệt trên biểu đồ phân bố tốc độ theo chiều sâu trên
hình 7-9a và 7-9b. Cần nói thêm rằng, lớp nước ngọt chảy phía trên của nêm mặn khơng
cịn “ngọt “ nữa mà đã bị nhiễm mặn do hiện tượng khuếch tán và đối lưu của dòng
chảy.
Trong trường hợp năng lượng triều rất lớn đủ khả năng dồn ép hồn tồn nước ngọt
về phía đát liền sẽ khơng xuất hiện tượng phân lớp chảy, tức là phía trên của nêm mặn

khơng tồn tại lớp dịng chảy ngọt về phía biển, cả khi triều lên lẫn triều xuống. Ta gọi là
triều khơng phân lớp (hình 7-9c, 7-9d). Trong trường hợp này nêm mặn có dạng hình
thang, đường phân chia giữa nêm mặn và ngọt kéo dài đến mặt thoáng của nước. ở phía
đầu của nêm mặn do hiện tượng dồn ép có thể xuất hiện khu vực chảy hai chiều, nhưng
đoạn này rất hẹp. Hiện tượng này cũng chỉ xuất hiện đối pha triều lên.

208


    : Đường phân chia nước mặn và nước ngọt
Hình 7-9: Nêm mặn và hiện tượng phân của dịng triều
Như vậy đối với loại triều khơng phân lớp, hầu như khơng có sự xáo trộn giữa hai
khối nước mặn và ngọt, chúng cùng di chuyển lên phía đất liền (khi triều lên) hoặc về
phía biển (khi triều xuống). Trong khi đó đối với loại triều phân lớp thì sự xáo trộn giữa
hai khối nước lớn hơn nhiều, và do đó chế độ triều cũng có sự khác biệt đối với triều
không phân lớp.
Hiện tượng phân lớp của dịng triều thường xảy ra trong thời kỳ có lũ ở thường
nguồn khi mà lượng nước trong sông khá lớn. Về mùa kiệt có thể xuất hiện triều phân
lớp, chẳng hạn như thời kỳ triều kém, cũng có thể hồn tồn khơng có triều phân lớp
hoặc ngược lại, nó tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể ở các đoạn sông ảnh hưởng triều, trong
đó điều kiện địa hình lịng sơng đóng vai trị quan trọng.
7.2.3.3. Dịng triều
a. Khái niệm về dịng triều
Đặc điểm cơ bản của dịng chảy vùng sơng ảnh hưởng triều là sự tồn tại chế độ chảy
hai chiều. Nếu ta quy ước chiều dòng chảy theo hướng từ sơng ra biển là chiều dương thì,
lưu lượng nước hoặc tốc độ dịng chảy sẽ có giá trị âm khi có nước chảy theo triều ngược
lại. Do hiện tượng triều phân lớp, có thể cùng một lúc tồn tại cả hai hướng chảy tại một

209

mặt cắt sơng, tức là ở lớp nước phía dưới có nước chảy ngược, cịn ở lớp trên vẫn có
nước chảy xi.
Dịng triều là q trình trao đổi nước tại một mặt cắt sơng ở vùng sơng có ảnh hưởng
triều. Dòng triều được đánh giá bởi các đặc trưng sau đây:
(1) Lưu lượng triều: là lưu lượng nước đi qua một mặt cắt sông trong khoảng thời
gian bằng một giây (m3/s), thường được ký hiệu là Q. Lưu lượng Q có thể nhận các giá
trị dương hoặc âm và được tính bằng tổng của phần lưu lượng âm hoặc dương. Tức là:
Q = Q + + Q-

(7-2)

Trong đó Q+ là thành phần lưu lượng có giá trị dương; Q- là thành phần lưu lượng có
giá trị âm tại thời điểm đó. Ta có:
- Nếu Q > 0 gọi là dịng triều lên.
- Nếu Q < 0 gọi là dòng triều xuống.
- Nếu Q = 0 gọi là điểm ngưng triều.
Thực ra tại điểm ngưng triều vẫn có thể tồn tại dòng chảy theo cả hai triều nhưng
tổng của các thành phần lưu lượng bằng khơng.
(2) Tốc độ dịng triều
Tốc độ dòng triều được đặc trưng bởi phân bố tốc độ tại một mặt cắt ngang và giá trị
bình quân của nó tại mặt cắt đó.
Tượng tự như lưu lượng dịng chảy, tốc độ nước ở các phần khác nhau tại một mặt
cắt có thể dương hoặc âm. Trên hình (7-10) minh hoạ biểu đồ phân bố tốc độ theo chiều
sâu tại một mặt cắt ngang sơng.
Tốc độ bình qn của mặt cắt ngang tại một thời điểm nào đó tính bởi cơng thức:
V

Q
A

(7-3)

Trong đó A là diện tích mặt cắt ngang sơng. Tốc độ bình qn mặt cắt ngang sẽ cùng
dấu với lưu lượng tại mặt cắt đó.

210


V-

V+

V-

V+

V+
V-





a)

b)


c)


d)

Hình 7-10: Biểu đồ phân bố tốc độ theo chiều sâu
a) Nước chảy hai chiều khi triều xuống
b) Nước chảy một chiều có tốc độ dương khi triều xuống
c) Nước chảy một chiều có tốc độ âm khi triều lên
d) Nước chảy hai chiều khi triều lên
V+: Tốc độ chảy xi dịng
V- : Tốc độ chảy ngược dịng
(3) Q trình dịng triều
Q trình dịng triều là sự thay đổi của lưu lượng hoặc tốc độ dòng triều theo thời
gian Q=Q(t) hoặc V=V (t). Trên hình (7-13) minh hoạ quá trình dịng triều và q trình
mực nước triều Z(t) với các pha triều lên triều xuống và dòng triều lên, dòng triều xuống.
(4) Tổng lượng triều: là lượng nước chảy qua một mặt cắt nào đó tại đoạn sơng ảnh
hưởng triều trong một khoảng thời
gian nhất định, ký hiệu là W. Do tồn
tại dòng chảy theo hai chiều nên tổng
lượng nước trong một khoảng thời gian
nhất định có thể âm hoặc dương.
Ta có :

tc

W   Qdt
t0

(7-4)

211

Hình 7-11


Trong đó to, tc là thời điểm đầu và cuối của thời đoạn tính tốn
b. Ảnh hưởng điều tiết của dịng triều
Sự hoạt động có chu kỳ của thuỷ triều và dịng triều kéo theo sự điều tiết có chu kỳ ở
các đoạn sơng có ảnh hưởng thuỷ triều. Khi triều lên xuất hiện dịng chảy ngược từ hạ lưu
sơng, trong khi đó nước nguồn vẫn tiếp tục bổ sung cho đoạn sông ở khu vực sông ảnh
hưởng triều. Kết quả là, tại đoạn sơng này có một lượng nước khá lớn được tích lại và sẽ
được thốt đi sau khi triều rút. Tổng lượng nước trữ lại đồng thời làm tăng mực nước
trong sông. Nếu đoạn sông đang xét khơng bị nhiễm mặn, thì lượng nước trữ lại sẽ làm
tăng khả năng lấy nước cho tưới hoặc các mục tiêu cấp nước khác. Về mùa lũ, sự thay đổi
mực nước do ảnh hưởng thuỷ triều sẽ làm giảm khả năng tiêu của các hệ thống tiêu tự
chảy. Tính tốn quá trình thay đổi mực nước và chu kỳ của nó sẽ là cơ sở cho việc lấy
nước tưới ruộng hoặc các giải pháp thoát lũ hợp lý trong thời kỳ mùa lũ.
200

120

175

100

150

Q(m3/s)

80

100

60

75
50

40

25

20

0
-25

0

-50

-20

-75
-100

H(cm)

Mực nước (cm)

Lưu lượng (m3/s)

125

-40

-125

-60

-150

Thời gian (giờ)

262

253

244

235

226

217

208

199

190

181

172

163

154

145

136

127

118

109

91

100

82

73

64

55

46

37

28

19

1

-80
10

-175

Hình 7-11a: Đường quá trình mực nước và lưu lượng thực đo tại trạm thủy văn Trực
Phương (Ninh Cơ) từ ngày 12-3 đến ngày 22-3 năm 1974

7.3. Biện pháp khai thác vùng cửa sơng ven biển và nhiệm vụ tính tốn thủy văn
Sử dụng tài nguyên nước vùng cửa sông ven biển có những đặc thù riêng so với các
vùng thượng và trung lưu sơng. Tính đa dạng và phức tạp của các biện pháp khai thác
nguồn nước cùng với sự phức tạp của chế độ thuỷ văn gây cho những khó khăn trong tính
tốn các đặc trưng thuỷ văn thiết kế. Trong giáo trình này chỉ trình bày những nguyên lý

212


cơ bản khi tính tốn cho một số loại đặc trưng quan trọng và phổ biến trong các bài toán

thực tế.
7.3.1. Các biện pháp khai thác vùng ven biển
Đối với vùng ven biển và vùng vịnh, các biện pháp công trình và hình thức khai thác
bao gồm:
+ Quy hoạch các đê ven biển nhằm bảo vệ các vùng đất thấp.
+ Bảo vệ bờ biển không bị sạt lở dưới tác dụng của sóng tác dụng của dịng ven bờ.
+ Cải tạo và quy hoạch các cơng trình giao thơng ngồi biển.
+ Khai thác thuỷ sản vùng ven bờ: quy hoạch nuôi tôm và hải sản khác.
+ Các mục tiêu khai thác tổng hợp khác.
7.3.2. Các biện pháp khai thác vùng sông ảnh hưởng triều
Vấn đề khai thác vùng cửa sông cũng rất đa dạng, có thể liệt kê một số u cầu và
loại hình khai thác chính như sau:
+ Quy hoạch và thiết kế các cống ngăn triều với mục đích làm tăng khả năng tiêu tự
chảy cho các vùng ven sông và ngăn mặn xâm nhập vào vùng cửa sông.
+ Thiết kế và quy hoạch hệ thống đê ven sông vùng sông ảnh hưởng triều.
+ Thiết kế và quy hoạch hệ thống tiêu úng cho các khu vực canh tác trong nội đồng.
+ Quy hoạch, cải tạo giao thông thuỷ.
+ Quy hoạch và thiết kế các cơng trình lấy nước tưới cho các vùng canh tác, quy
hoạch cấp nước cho công nghiệp và dân sinh.
+ Quy hoạch các công trình điều tiết mặn phục vụ ni trồng thuỷ sản.
Ngồi ra còn những biện pháp khai thác khác, chẳng hạn như chống nhiễm mặn cho
các vùng canh tác ven sông, cải tạo phèn mặn v..v..
7.3.3. Nhiệm vụ tính tốn thuỷ văn
u cầu và nhiệm vụ tính tốn thuỷ văn phụ thuộc vào mục đích, phương thức khai
thác và biện pháp cơng trình. Chẳng hạn khi làm các cống ngăn triều, cần tính tốn q
trình mực nước triều trong một thời kỳ nhất định, ngồi ra cần tính tốn q trình mực

213

nước triều đối với triều cường để thiết kế các cơng trình tiêu năng. Đối với quy hoạch
giao thơng thuỷ cần xác định khơng những q trình mực nước, mà cịn cần xác định
đường duy trì mực nước trong một thời kỳ khai thác nào đó.
Có thể phân loại một số u cầu tính tốn thuỷ văn chính như sau:
1) Tính tốn mực nước triều thiết kế hoặc là mực nước lớn nhất, mực nước nhỏ nhất,
hoặc mực nước bình qn trong thời đoạn thiết kế nào đó.
2) Tính tốn đường quá trình mực nước triều thiết kế trong thời đoạn tính tốn T.
3) Tính tốn đường q trình mặt nước trong sông theo trạng thái thiết kế của hệ
thống.
4) Tính tốn q trình mực nước trong cả một vùng biển ven bờ, diễn biến mặn ở
vùng ven bờ.
5) Tính tốn xác định đường duy trì mực nước trong thời đoạn tính tốn T nào đó.
6) Tính tốn diễn biến mặn vùng cửa sông và ven biển trong điều kiện tự nhiên hoặc
có cơng trình.
7) Tính tốn điều tiết mặn cho các vùng ni hải sản.
8) Tính tốn ảnh hưởng của các hoạt động ở thượng lưu đến sự thay đổi chế độ thuỷ
văn vùng cửa sông ven biển ..v..v...
Sau đây sẽ trình bày những nội dung chủ yếu trong tính tốn các đặc trưng thuỷ văn
vùng sơng ảnh hưởng triều.
7.4. Tính tốn các đặc trưng thuỷ văn thiết kế vùng cửa sơng ven biển
7.4.1. Tính tốn các đặc trưng mực nước triều thiết kế
Tính tốn q trình mực nước triều được tiến hành theo ba loại phương pháp sau đây:
- Đối với các vùng ven biển, chế độ mực nước ít bị chi phối bởi dịng chảy trong
sơng có thể sử dụng phương pháp phân tích điều hồ để tính các đặc trưng mực nước
thiết kế.
- Dùng phương pháp thống kê xác suất xác định các đặc trưng mực nước thiết kế
trên cơ sở có tài liệu thực đo.

214

- Sử dụng các mơ hình tốn tính tốn xác định q trình mực nước trên tồn đoạn
sơng vùng ảnh hưởng thuỷ triều.
Loại thứ nhất có nhược điểm là khơng đánh giá các nhiễu động ngẫu nhiên: gió bão,
ảnh hưởng địa hình ..v..v.., nên chỉ được dùng trong dự báo và lập các bảng thuỷ triều với
mục đích sử dụng cho công tác quản lý trong thời gian vận hành hệ thống. Trong giáo
trình này sẽ khơng trình bày phương pháp này.
7.4.1.1. Tính tốn mực nước triều thiết kế trong trường hợp có nhiều tài liệu thực đo
Mực nước triều thiết kế là mực nước triều ứng với tần số thiết kế cơng trình. Tuỳ
theo u cầu thiết kế cơng trình mà tính tốn mực nước nào đó: Có thể là mực nước đỉnh
triều, chân triều, mực nước bình quân đỉnh hoặc chân triều tương ứng với thời gian tính
tốn T. Có thể chia ra ba trường hợp tính tốn: có nhiều tài liệu, khơng có tài liệu và ít tài
liệu.
Trường hợp có nhiều tài liệu là trường hợp mà tại vị trí xây dựng cơng trình có trạm
đo mực nước và có tài liệu quan trắc trong nhiều năm đủ dài để vẽ đường tần suất mực
nước. Nếu tài liệu đo mực nước tại vị trí xây dựng cơng trình khơng đủ dài để vẽ đường
tần suất mực nước, ta gọi là trường hợp có ít tài liệu. Trường hợp khơng có tài liệu là
trường hợp mà tại tuyến xây dựng cơng trình khơng có tài liệu quan trắc mực nước.
a. Phương pháp tính tốn
Khi có đủ tài liệu, ta chọn ra mỗi năm 1 mẫu, tiến hành vẽ đường tần suất tương tự
như tính tốn các đặc trưng thuỷ văn khác, tức là cần tìm mực nước thiết kế Zp mà :
Zp = f( Z t , Cv,Cs)

(7-5)

Trong đó Z t là giá trị bình qn của mực nước đặc trưng, Cv, Cs là hệ số phân tán và
hệ số thiên lệch của đặc trưng mực nước. Mực nước đặc trưng Zt được thống kê để vẽ
đường tần suất tùy theo nhiệm vụ tính tốn thiết kế. Dưới đây là một số mực nước đặc
trưng thường sử dụng trong tính tốn thiết kế:
- Mực nước chân triều nhỏ nhất: là mực nước chân triều có giá trị nhỏ nhất trong

thời kỳ nào đó (1 tháng, năm, một chu kỳ triều v..v).
- Mực nước đỉnh triều lớn nhất: là mực nước triều lớn nhất xuất hiện trong một
khoảng thời gian nào đó (tháng, năm hoặc thời gian một chu kỳ triều).

215


- Mực nước bình quân chân triều: là mực nước bình quân của các giá trị chân triều
trong một khoảng thời gian nào đó (một chu kỳ triều nửa tháng, thời kỳ triều kém v..v).
- Mực nước bình quân đỉnh triều: là mực nước bình quân của các giá trị đỉnh triều
trong một khoảng thời gian nào đó (một chu kỳ triều nửa tháng, thời kỳ triều kém v..v).
Trên hình (7-12) là quá trình mực nước triều tháng 3 tại một trạm đo thủy văn. Trị số
bình quân đỉnh triều trong thời gian triều cường T (xem hình 7-12) bằng trung bình cộng
của các giá trị đỉnh triều nằm trên đường cong nối các đỉnh triều thuộc khoảng thời gian
tính tốn T. Trị số bình qn chân triều bằng trung bình cộng của các giá trị chân triều
nằm trên đường cong nối các điểm chân triều thuộc khoảng thời gian tính tốn T. Như
vậy, mỗi tháng 3 hàng năm thống kê một thời kỳ triều cường và có một giá trị bình quân
chân triều hoặc đỉnh triều, với n năm quan trắc sẽ tính được n giá tị của mỗi đặc trưng và
dùng số liệu đó để vẽ đường tần suất.

Mực nước (cm)

150

Đường cong nối các điểm đỉnh triều

T

100
50

0
-50
(2) Đường cong nối các điểm chân triều

1
7
13
19
1
7
13
19
1
7
13
19
1
7
13
19
1
7
13
19
1
7
13
19
1

-100

Thời gian giờ hàng ngày (thời đoạn 6h)

Hình 7-12: Đường quá trình mực nước triều tháng 3 của một năm quan trắc
tại một trạm thủy văn
Ví dụ 1: Xác định mực nước triều nhỏ nhất tháng 1 ứng với tần suất thiết kế P tại
một vị trí xây dựng cơng trình lấy nước tưới (cống tự chảy hoặc trạm bơm tưới) trong
trường hợp có nhiều tài liệu đo đạc mực nước. Q trình tính tốn được thực hiện theo
trình tự như sau:
1) Thống kê tất cả số liệu thực đo tại vị trí quan trắc, mỗi năm chọn 1 giá trị mực
nước nhỏ nhất trong tháng 1 hàng năm. Nếu có n năm quan trắc sẽ có n trị số mực nước
nhỏ nhất của tháng 1 hàng năm (Zmin).

216


2) Vẽ đường tần suất Zmin~P theo các phương pháp đã trình bày trong chương IV và
xác định được các tham số thống kê của mực nước nhỏ nhất tháng 1 là: mực nước nhỏ
nhất bình quân Z min , hệ số phân tán Cv và hệ số thiên lệch Cs.
3) Từ 3 đặc trưng thống kê trên xác định được mực nước nhỏ nhất tháng 1 thiết kế:
ZminP= Z min (Cv+1)

(7-6)

b. Vấn đề chọn mốc côt khi vẽ đường tần suất mực nước
Khi vẽ đường tần suất mực nước thì mốc cốt địa hình của hệ thống sẽ ảnh hưởng rất
lớn đến sai số của đường tần suất. Như ta đã biết hệ số phân tán của đặc trưng thống kê
mực nước được tính theo cơng thức Cv   . Giá trị của đặc trưng  không thay đổi khi
Z

thay đổi hệ thống mốc cốt, do đó khi Z càng lớn thì Cv càng nhỏ và ngược lại. Khi hệ số
Cv nhỏ dẫn đến sai số khi xác định đặc trưng này. Như vậy, để giảm thiểu sai số cần thiết
phải thay đổi mốc cốt trước khi vẽ đường tần suất. Trong thực tế, số đo mực nước có thể
đạt đến số hàng trăm hoặc hàng nghìn, và cũng có thể xuất hiện các giá trị nhỏ hơn “0”,
trong trường hợp như vậy cần thiết phải trừ đi hoặc cộng thêm những giá trị của chuỗi tài
liệu mực nước với một hằng số nào đó để có một chuỗi tài liệu mới trước khi vẽ đường
tần suất. Như vậy, để giảm sai số do ảnh hưởng của hệ thống cao độ địa hình đến đường
tần suất, trong nhiều trường hợp cần thiết phải thay đổi mốc cốt và chuyển các mực nước
thực đo về mốc cốt mới. Sau đó tính tốn mực nước thiết kế theo hệ thống cao độ mới và
lại được chuyển về mốc cũ của nó. Dưới đây ta sẽ xem xét vấn đề này.
Sự thay đổi của trị số bình qn
Giả sử có chuỗi số liệu thực đo, ký hiệu là Z 1. Ta thêm vào một số hạng của chuỗi
một giá trị bằng a ta được chuỗi mới là Z2. Như vậy chuỗi số liệu cũ đã được chuyển về
hệ thống mốc cốt mới, chênh với mốc cũ một đại lượng bằng a. Ta có giá trị bình qn
của Z2 là :
n

n

 Z 2i
Z2 

i 1

n

 (Z


1i

i 1

n

 a)
 Z1  a

(7-7)

Như vậy trị số bình quân đã thay đổi một đại lượng là a.
Sự thay đổi của trị số thiên lệch Cs

217


Vì rằng:
( Z 2  Z 2 ) n  [ Z 1  a  ( Z1  a )] n  ( Z 1  Z ) n

nên ta có 2 = 1 và Cs2 = Cs1, trong đó 2, 1 là khoảng lệch quân phương của hai
chuỗi, Cs1, Cs2 là hệ số thiên lệch tương ứng.
Sự thay đổi của trị số phân tán Cv
Ta có:
C v1 

Cv 2 

1
;

Z1
Z1
Z1  a

Cv 2 

1
Z1  a

mà 2 = 1 nên

(7-8)

C v1

Như vậy, khi thay đổi mốc cột địa hình, hệ số Cs khơng thay đổi, cịn hệ số phân tấn
Cv2 thay đổi theo công thức (6-8).
Sự thay đổi của mực nước thiết kế khi thay đổi mốc cốt
Mực nước thiết kế theo mốc mới sẽ thay đổi như thế nào? Ta có:
Z 2 p  Z 2 ( C v 2  1)  ( Z 1  a ) ( C v1

Z1
Z1  a

 1) 

  C v1 Z 1  Z 1  a  Z1 ( Cv1  1)  a  Z 1 p  a

(7-9)

Như vậy, mực nước thiết kế theo mốc mới cũng thay đổi một lượng bằng a. Mực
nước thiết kế tính theo hệ thống cao độ cũ sẽ được xác định theo công thức:
Z1p = Z2p – a

(7-10)

Trong thực tế cần chọn a sao cho sai số vẽ đường tần suất nhỏ.
Theo sự trình bày trên đây, việc xác định mực nước thiết kế được tiến hành theo các
bước như sau:
- Thống kê chuỗi tài liệu mực nước thực đo.
- Chuyển các giá trị mực nước thực đo về hệ thống cao độ mới (nếu thấy cần thiết)
bằng cách cộng các giá trị của chuỗi mực nước thực đo một giá trị không đổi bằng a (a

218