các đặc điểm phân bố không gian của trường tốc độ âm ở vùng biển miền trung việt nam

LỜI CẢM ƠN .


Tôi xin chân thành cảm ơn :

Khoa Khai Thác Hàng Hải – Trường Đại Học Thuỷ Sản cùng các thầy cô
trong khoa đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt khóa học .
Xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Bá Xuân, đã trực tiếp chỉ bảo và hướng
dẫn tôi thực hiện đề tài này .
Xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô, các cán bộ trong phòng vật lý,
thư viện – Viện Hải Dương Học Nha Trang đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập
tại đây.



Nha Trang 06 / 2005
Sinh Viên
Lê Đức Cường








MỤC LỤC

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
2

Đề Mục Trang
MỞ
ĐẦU…………………………………………………………………………………………
…………………………………………3
CHƯƠNG I: Tổng quan tình hình nghiên cứu trường thuỷ âm ở vùng biển
miền trung Việt
Nam…………………………………………………………………………………….5
CHƯƠNG II: Tài liệu và phương pháp nghiên
cứu……………………………………………………7
II.1.Vùng biển nghiên
cứu……………………………………………………………………………………………
7
II.2. Tài liệu sử
dụng…………………………………………………………………………………………
……………7
II.3. Phương pháp nghiên
cứu…………………………………………………………………………………… 8
II.3.1. Phương pháp đo trực
tiếp………………………………………………………………………………….8
II.3.2. Phương pháp đo gián tiếp vận tốc
âm………………………………………………………….9
CHƯƠNG III: Các kết quả nghiên
cứu………………………………………………………………………… 13

III.1.Đặc điểm phân bố mặt rộng của nhiệt độ, độ muối trung bình mùa……18
III.1.1.Phân bố mặt rộng nhiệt
độ……………………………………………………………………………….18
III.1.1.Phân bố mặt rộng độ
muối……………………………………………………………………………….20
III.2.Đặc điểm phân bố mặt rộng và cấu trúc thẳng đứng của tốc độ âm
trung bình
mùa…………………………………………………………………………………………
………………22
III.2.1.Cấu trúc thẳng
đứng…………………………………………………………………………………………
…22
III.2.2.Mặt cắt thẳng đứng tốc độ
âm……………………………………………………………………… 24
III.2.3.Xác định kênh âm
ngầm……………………………………………………………………………………25
III.2.4.Đặc điểm phân bố mặt rộng của trường tốc độ âm
………….……………………29
CÁC KẾT LUẬN CHỦ
YẾU… ………………………………………………………………………………………
.33
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
3
TÀI LIỆU THAM
KHẢO………………………………………………………………………………
……….36

MỞ ĐẦU
Vùng biển miền Trung là một vùng biển giàu tiềm năng về các điều kiện tự
nhiên, nguồn lợi sinh vật biển và có vị trí xung yếu về quốc phòng, đồng thời là đối
tượng nghiên cưú của nhiều ngành khoa học.
Môi trường nước biển hầu như ngăn cản việc truyền sóng điện từ cũng như
sóng ánh sáng với những bước sóng khác nhau, đồng thời việc sử dụng tia LAZE
trong việc xác định độ sâu của đáy biển cũng rất hạn chế. Việc dùng sóng âm để
thông tin liên lạc, phát hiện các mục tiêu, xây dựng bản đồ đáy, theo dõi sự dịch
chuyển của tàu ngầm đối phương, xác định khoảng cách của các đối tượng gây chấn
động âm, theo dõi sự tấn công của thuỷ lôi, tìm ra vùng “tối âm” làm nơi trú ẩn an
toàn cho tàu ngầm … đă được thực hiện từ những năm đầu của thế kỷ XX, nhưng
chỉ vài chục năm trở lại đây hiệu quả cũng như độ chính xác của các phương pháp
này mới được nâng cao, cộng với việc hoàn thiện của các thiết bị nghiên cứu đă
được nâng lên. Ngày nay việc nghiên cứu thủy âm là rất cần thiết, thủy âm là một
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư

ờng
4
lĩnh vực khoa học, kỹ thuật rất hiện đại , chuyên nghiên cứu và chế tạo các thiết bị,
máy móc thủy âm sử dụng trong môi trường nước và để nghiên cứu các hiện tượng
xảy ra trong môi trường trên cơ sở nghiên cứu các tín hiệu âm thanh truyền đi và
phản hồi từ các đối tượng thiên nhiên.
Việc nghiên cứu phân bố không gian vận tốc âm, nhằm mục đích đóng góp
vào những kiến thức chung về khoa học biển đông, cũng như việc giải quyết những
vấn đề thiết yếu do những yêu cầu trong nước đang đặt ra. Như vậy việc nghiên cứu
phân bố không gian trường tốc độ âm có ý nghĩa rất lớn, nhằm phục vụ cho các mục
đích trên. Hiện nay các công trình nghiên cứu về trường tốc độ âm ở vùng biển
miền Trung Việt Nam còn rất hạn chế, nhiều vấn đề khoa học biển nói chung liên
quan đến trường vận tốc âm hầu như còn chưa được nghiên cứu, tổng kết đánh giá
một cách đầy đủ.
Vì vậy, tôi được khoa Khai Thác Hàng Hải – Trường Đại Học Thủy Sản,
cùng thầy TS.Nguyễn Bá Xuân giao cho thực hiện đề tài: “Các đặc điểm phân bố
không gian của trường tốc độ âm ở vùng biển miền trung Việt Nam ”.
Nội dung thực hiện gồm IV phần :
I. Tổng quan tình hình nghiên cứu trường thủy âm ở vùng biển miền Trung Việt
Nam .
II. Tính toán trường tốc độ âm trong 4 mùa : Xuân, Hạ, Thu, Đông.
III. Nghiên cứu cấu trúc thẳng đứng của trường tốc độ âm trong 4 mùa : Xuân, Hạ,
Thu, Đông.
IV. Xác định kênh âm ngầm .
V. Nghiên cứu đặc điểm phân bố mặt rộng của nhiệt độ, độ muối và tốc độ âm trong
4 mùa : Xuân, Hạ, Thu, Đông .
V. Tổng hợp phân tích và đánh giá các kết quả nghiên cứu .
Đề tài nhằm tìm ra xu thế phân bố tốc độ âm trong khu vực biền miền Trung
Việt Nam, nhằm phục vụ cho các lĩnh vực nghiên cứu khoa học có liên quan, cho
lĩnh vực quân sự, khai thác tài nguyên thiên nhiên và đánh bắt hải sản …

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
5
Đây là một lĩnh vực khoa học còn chưa được nghiên cứu nhiều ở Việt Nam,
nên các kết quả nghiên cứu bước đầu khó tránh khỏi sai sót. Do thời gian có hạn và
trình độ còn hạn chế, nên trong quá trình thực hiện đề tài này sẽ không tránh khỏi có
những thiếu xót. Em rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và tất cả các bạn
để em để có thể hoàn thành việc nghiên cứu của mình một cách tốt hơn. Em xin
chân thành cảm ơn.
Sinh Viên
Lê Đức Cường
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRƯỜNG THỦY
ÂM VÙNG BIỂN MIỀN TRUNG VIỆT NAM
Vận tốc sóng âm trong môi trường nước biển là một trong những thông số cơ
bản của vật lý hải dương, nó khác với các thông số khác ở chỗ với từng giá trị vận
tốc riêng lẻ không cho biết thông tin gì nhiều nhưng với cả một tập hợp từ trên
xuống dưói hay còn gọi là lát cắt vận tốc sóng âm sẽ cho biết đường truyền của tia
sóng âm, đồng thời tạo ra các vùng đặc biệt như kênh dẫn sóng, các vùng tối là nơi
sóng âm không thể đi qua và được sử dụng nhiều trong thực tế thông tin liên lạc và
quốc phòng. Vận tốc trruyền dao động trong chất lỏng phụ thuộc vào mật độ và độ
nhớt của chất lỏng, tức là phụ thuộc vào các đặc trưng cơ bản của vật lý thủy văn
trong nước biển, chủ yếu là nhiệt độ, độ muối và áp lực thuỷ tĩnh, những giá trị này
luôn luôn thay đổi theo vị trí, độ sâu và thời gian khảo sát. Qua thực tế cho thấy giá
trị vận tốc sóng âm trong nước biển thay đổi trong khoảng từ 1400 m/s đến 1550
m/s tuỳ theo đặc điểm của từng vùng, từng mùa trong năm, thời tiết … và phụ thuộc
rất lớn vào nhiệt độ.
Tốc độ âm trong nước được đo lần đầu tiên vào năm 1827. Từ trên thành

thuyền người ta buộc chuông vào giây thừng và thả xuống nước, còn thuyền thứ 2
cách xa thuyền 1 khoảng 13,847 m và thả ống nghe xuống nước. Khi thuyền thứ
nhất đánh vào chuông và đồng thời cũng đốt sáng đèn lên, lúc đó trên thuyền 2 quan
sát thấy thời điểm đèn sáng trên thuyền 1 và đánh dấu thời gian đến của sóng âm so
với thời điểm đèn sáng, như vậy họ đă tính được thời gian đi của sóng âm từ thuyền
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
6
1 đến thuyền 2. Và thấy rằng tốc độ truyền sóng âm trong nước lớn hơn vài lần so
với trong không khí, nếu tốc độ âm trong không khí là 300 m/s thì trong nước là
1500 m/. Trong môi trường nước biển tốc độ âm phụ thuộc vào nhiệt độ nước biển ,
độ muối và độ sâu truyền âm.
Người ta đã đưa ra những công thức thực nghiệm liên hệ giữa nhiệt độ, độ
muối, độ sâu với tốc độ truyền âm trong nướ. Sự tăng nhiệt độ, độ muối, và áp suất
sẽ làm tăng tốc độ truyền sóng âm trong biển:
- Khi nhiệt độ nước biển là 10
0
C, tốc độ âm sẽ tăng lên 3,5 m/s khi nhiệt
độ tăng lên 1
0
C
- Khi nhiệt độ nước biển là 20
0
C, tốc độ âm sẽ tăng lên 2,7 m/s khi nhiệt
độ tăng lên 1
0
C .

- Khi độ muối thay đổi 1‰ thì tốc độ âm sẽ thay đổi 1,14 m/s.
- Khi thay đổi độ sâu 100 m thì tốc độ âm sẽ thay đổi 1,8 m/s.
Trên thực tế ở rất nhiều biển, tốc độ âm chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ nước
biển. Sự thay đổi của áp suất không nhiều, của độ muối thì rất nhỏ cho nên
ảnh hưởng đến tốc độ âm rất nhỏ. Tuy nhiên đối vớicácvùng cửa sông lớn do nước
sông đổ ra nhiều, nên tốc độ âm sẽ phụ thuộc phần lớn vào độ muối.
Sự thay đổi nhiệt độ nước tầng mặt ảnh hưởng rất lớn đến sự thay đổi tốc độ
âm, vì nhiệt độ nước biển ở các lớp nước tầng mặt thay đổi rất nhiều do tác động
của sóng, dòng chảy, thời gian trong năm, thậm chí thời gian trong ngày. Tại các độ
sâu lớn, nhiệt độ thay đổi ít và ít phụ thuộc vào thời gian trong năm, tại các độ sâu
này, tốc độ âm sẽ thay đổi và tăng lên khi độ sâu ( áp suất thủy tĩnh ) tăng.
Cho đến nay có rất ít công trình nghiên cứu về trường sóng âm tại khu vực
này, năm 1999 việc nghiên cứu trường vận tốc âm tại khu vực nước trồi nam Trung
Bộ do GS.TS.Phạm Văn Thục thực hiện với các kết quả cho thấy: Với chiều dày
khoảng 100 m vùng nước trồi nam Trung Bộ đã gây ra sự giảm bất thường của giá
trị vận tốc sóng âm so với lát cắt vận tốc sóng âm điển hình của khu vực. Tại các độ
sâu 0, 10, 30 và 50 m vùng tâm nước trồi có các giá trị vận tốc sóng âm tuơng ứng
là 1531 m/s, 1531 m/s, 1524 m/s và 1518 m/s, và tại độ sâu 100 m là 1513 m/s, tại
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
7
độ sâu 150 m những bất thường của vận tốc sóng âm hầu như không còn nữa. Tại
vùng nước trồi hoạt động tồn tại một dòng chảy với vận tốc cực đại nằm tại độ sâu
60 m với vận tốc là 0.82 m/s và hướng dòng chảy là khoảng 180
0
, chính do dòng
chảy này đã làm dịch chuyển vùng tâm nước trồi về phía nam từ 11

0
30’N, 109
0
05’E
đến 10
0
40’N, 109
0
05E .
Một trong những đặc điểm của lát cắt vận tốc sóng âm tại khu vực Nam
Trung Bộ là có một lớp vận tốc sóng âm gần như không đổi có giá trị là 1540 m/s
kéo dài t
ừ mặt (h = 0 m) đến độ sâu xấp xỉ 60 m sau đó giảm dần đến
1537 m/s và 1524 m/s tại độ sâu 110 m.
Như vậy việc nghiên cứu trường thủy âm mới được thực hiện tại vùng biển Nam
Trung Bộ, còn ở khu vực Trung Bộ và Bắc Trung Bộ hầu như chưa có một công
trình nào nghiên cứu về trường tốc độ âm nơi đây.

CHƯƠNG II : TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
II.1.Vùng biển nghiên cứu:
Vùng biển nghiên cứu là vùng biển miền Trung Việt Nam, được giới hạn
trong phạm vi từ 10
o
30’N đến 17
o
00’N vĩ độ bắc và từ bờ ra đến 112
o
45’ kinh độ
đông, đây là một vùng biển có độ sâu rất lớn và có thềm lục địa rất hẹp với độ dốc
của sườn lục địa rất lớn. Vùng biển này do vậy là một vùng biển xung yếu về an

ninh quốc phòng, cũng là một ngư trường phong phú đa dạng về nguồn lợi hải sản.
Ngoài ra vùng biển này còn có nhiều tiềm năng to lớn về tài nguyên khoáng sản,
giao thông hàng hải, xây dựng các công trình biển, cũng như các lĩnh vực phát triển
kinh tế khác.

II.2. Tài liệu sử dụng :
Để xây dựng các bản đồ mặt rộng, mặt cắt thẳng đứng, phục vụ cho việc tính
toán trường tốc độ âm ở vùng biển miền trung Việt Nam, bằng các phương pháp
khác nhau, trong chuyên đề này đã sử dụng nguồn số liệu nhiệt độ và độ muối, lấy
từ cơ sở dự liệu CSDL VODC. Đây là CSDL biển quốc gia, là kết quả tổng hợp của
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
8
đề tài KC-06-01, được thưc hiện từ năm 1996 đến năm 2000. Nguồn số liệu này bao
gồm 6.440 chuyến khảo sát, thực hiện đo đạc trên 135.671 trạm đo, trong khoảng
thời gian từ 16/01/1908 đến 29/05/1999. Trong đó yếu tố độ muối được đo trên
123.215 tram, bao gồm 3.338.846 số liệu, yếu tố độ muối đo trên 32.795 trạm, bao
gồm 495.166 số liệu.
Dựa trên cơ sở nguồn số liệu trên, tôi đã tính toán và xây dựng các bản đồ
mặt rộng, cấu trúc thẳng đứng, lát cắt thẳng đứng của nhiệtđộ độ muối và trường tốc
độ âm. Toàn bộ số liệu sử dụng, trước khi đưa vào phân tích đã được kiểm tra và
chuẩn hoá bằng phần mềm sử lý số liệu ban đầu của đề tài KC-09-01, nhằm loại bỏ
các sai số ngẫu nhiên do nguyên nhân chủ quan và nguyên nhân khách quan khác
nhau. Có thể do máy móc hoặc do con người gây nên. Sau khi thực hiện xong việc
kiểm tra và chuẩn hoá, toàn bộ số liệu đước sử dụng để tính trường phân bố không
gian tốc độ âm ở vùng biển miền Trung Việt Nam cho bốn mùa (mùa Đông từ tháng
12 đến tháng 2; mùa khô từ tháng 3 đến tháng 5; mùa hè từ tháng 6 đến tháng 8 và

mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 11). Sự phân mùa này được thực hiện dựa trên cơ sở
đặc điểm thời tiết, khí hậu của toàn biển đông nói chung và vùng biển miền trung
nói riêng.

II.3. Phướng pháp nghiên cứu :
Có nhiều phương pháp để tính toán và xác định tốc độ truyền sóng âm trong
biển, có thể giới thiệu tóm tắt một số phướng pháp đó :

II.3.1. Phương pháp đo trực tiếp :
Trước hết để ghi được những biến đổi của vận tốc sóng âm trong nước biển,
máy đo phải có quán tính nhỏ, với tần số giới hạn trên của máy phải không nhỏ hơn
tần số phổ cực đại của sự thăng giáng vận tốc. Gồm có các phương pháp sau :
a. Phương pháp xung :
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
9
Phương pháp này được sử trong thời gian đầu để xác định vận tốc của sóng
âm trong nước biển dựa trên việc xác định thời gian truyền của sóng âm trên một
khoảng cách từ đầu phát đến đầu thu. Phương pháp này có sai số khoảng 0.05%.
b. Phương pháp pha của xung :
Bằng cách xác định hiệu số của xung phát và xung thu được. Hiệu số pha của
tín hiệu thu được đối với tín hiệu phát ra được xác định bởi biểu thức
ϕ
= 2ft, trong
đó :
t = r/
V. Từ đó V = 2ft/

ϕ,
ở đây f là tần số, V là vận tốc sóng âm.
c. Phương pháp cộng hưởng :
Dựa vào việc xác định tần số cộng hưởng f của máy cộng hưởng với khối
chứa chất lỏng cần xác định vận tốc sóng âm truyền qua, giá trị tần số cộng hưởng
phụ thuộc vào tốc độ sóng âm, hình dạng và kích thước của mát cộng hưởng .
d. Phương pháp Dopler :
Sử dụng hiệu ứng Dopler khi nguồn phat s máy thu dịch chuyển với môi
trường lỏng cần đo vận tốc sóng âm ở trạng thái đứng yên, sự chênh lệch giữa tần
số sóng âm tại đầu thu khi đứng yên và tần số của tín hiệu khi phát ra phụ thuộc vào
tốc độ dịch chuyển cũng như vận tốc sóng âm trong chất lỏng, phương pháp này
cho phép xác định vận tốc sóng âm với sai số khoảng 0.3 m/s

II.3.2. Phương pháp đo gián tiếp vận tốc sóng âm :

Dựa trên lý thuyết của Niutơn-Laplace về sự phụ thuộc giữa vận tốc truyền
sóng âm vào mật độ đ và modul đàn hồi k, bằng thực nghiệm xác định sự tương
quan giữa V và k với nhiệt độ (T), độ muối (S) và áp suất thuỷ tĩnh (P) của môi
trường nghiên cứu, tức tìm sự phụ thuộc của chúng dưới dạng:
V = V
0
+ ∆V
T
+ ∆ V
S
+ ∆V
P
+∆V
TSP
∆V

T
, ∆ V
S
, ∆V
P
là các số hiệu chỉnh do ảnh hưởng của nhiệt độ, độ muối và áp
suất thủy tĩnh, còn ∆V
TSP
cũng là một số hiệu chỉnh do ảnh hưởng đồng thời cả T,
S, P, bản thân số hiệu chỉnh này chỉ đơn thuần được bổ sung từ thực nghiệm chứ
không có ý nghĩa gì về mặt vật lý. Có nhiều công thức tính toán thực nghiệm khác
nhau, cụ thể là:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
10
a. Công thức tính toán thực nghiệm Wilson:
Giá trị V
0
là thành phần cơ bản với giá trị vận tốc sóng âm đo tại vị trí có
nhiệt độ T = 0
0
, độ muối S = 35
0
/
00
và với áp lực thủy tĩnh P = 0 và
V = V

0,35,0
= ∆V
T
+ ∆V
S
+ ∆V
P
+∆V
TSP
V
0,35,0
= 1449.14
∆V
T
= 4,5721T - 4,4532.10
-2
T - 2,6045.10
-4
T + 7,985.10
-6
T
4
∆V
S
=1,3980 ( S-35)

+ 1,692.10
-3
(S-35)

∆V
P
= 1.63431.10
-5
P + 1.06768.10
-15
P
2
+ 3.73403.10
-2
.4P
3
–
3,63320.10
-32
P
4
∆V
TSP
=(S-35)(-1,1244.10
-2
T+7.7711T
2
+7,85344.10
-10
P
–1,31981.10
-12
P+3,22026.10

-13
TP+1,61013.10
-14
PT
2
)
+P(-1,89738.10
-9
T+7,62870.10
-11
T
2
+ 4,61758.10
-13
T
3
)
+ P
2
(-2,63010.10
-17
T +1.93020.10
-19
T
2
) + P
3
(-2,0831.10
-25
T)

Ở đây V
0
là vận tốc sóng âm chuẩn ( với T = 0
0
C , S = 35
0
/
00
, P = 0 thì V
0,35,0
=
1449 m/s ).
b. Công thức Del Gresse:
Giá trị V
0,0,0
= 1402,392 m/s ( Với T = 0
0
, S = 0 , P= 0 )
V = V
0,0,0
+ ∆V
T
+ ∆ V
S
+ ∆V
P
+∆V
TSP ;
V
0,0,0

= 1402,392

∆V
T
= 5,01109398873T – 5,5094683172.10
-2
T
2
+ 2,21535969240.10
-4
T
3
∆V
S
= 1,32952290781S + 1,28955756844.10
4
S
2


∆V
P
= 1.59136154.10
5
P + 2,547548.10
-15
P
2
– 9,3668.10
-24

P
3
∆V
TSP
= -1,27562783426.10
-2
TS + 6,47715186.10
-8
TP
+ 2,760566.10
-18
T
2
P
2
– 1,656949.10
-16
TP
2
+ 5,53611.10
-12
TP
3

– 4,4666741.10
-12
T
3
P - 1,681125.10
-19

SP
2
+ 9,684031564.10
10

– 5T
2
S + 4,95214594.10
-11
TS
2
P – 3,47312322.10
-9
TSP .
Để xét ảnh hưởng của các sai số từ việc đo các giá trị T, S, P lên sai số của V
trong trường hợp giả thiết những sai số do bản thân các công thức tính toán gây ra
bằng không :
∆V = ∂V.T/ ∂T + ∂V.S/ ∂S + ∂V.P/ ∂P
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
11
▪ ∆T, ∆S, ∆P là sai số tuyệt đối mắc phải khi đo T, S và P
▪T/ ∂T, S/ ∂S, P/ ∂P là các đạo hàm riêng biểu thị gradient của tốc độ
sóng âm theo nhiệt độ, độ muối và áp suất thủy tĩnh. Những giá trị sau đây đă được
xác định bằng thực nghiệm và đă được dùng để xác định sai số của vận tốc sóng âm
:
V/ ∂S = 2,5 ÷ 4,5 mC

0
/s
với nhiệt độ trong khoảng từ 0 ÷ 30
0
C
V/ ∂S = 1,2m/s/‰ và V/ ∂P = 0.175 m/s/kg/cm
2
Từ ngững giá trị đạo hàm riêng trên đây khi sử dụng công thức Wilson để xác
định V có thể mắc sai số từ 0,8 ÷ 2,8 m/s.
Khi nhiệt độ nước biển tăng 1
0
C tùy thuộc vào môi trường nước biển lúc đó, với
nước lạnh (dưới 10
0
C) vận tốc truyền sóng âm tăng khoảng 4 m/s và khi nhiệt độ
cao hơn ( 25 ÷ 30
0
C ) vận tốc sóng âm chỉ tăng 2,5 m/s.
Sự giảm nhiệt độ khi độ sâu tăng có thể đạt tới 3
0
/m hoặc lớn hơn. Khi độ muối
tăng 1 ‰ vận tốc sóng âm tăng 1,2 m/s . Còn khi độ sâu tăng 1 m tức áp suất thủy
tĩnh tăng 9,8 kg/cm
2
vận tốc sóng âm tăng 0,0175 m/s .
Sai số khi xác định vận tốc sóng âm trong nước biển bằng phương pháp gián
tiếp sẽ bao gồm sai số do bản thân những công thức tính gây ra cộng với những sai
số mắc phải khi đo các giá trị T, S, P.
Để giảm khối lượng tính toán người ta sử dụng công thức rút gọn sau :
V = 1449,2 + 4,6T – 0,055T

2
+ 0,00029T + (1,34 – 0,010T)(S-35) + 0,016z.
( với 0 ≤ T ≤ 35
0
C , 0 ≤ S ≤ 45‰ và 0 ≤ z ≤ 1000 m)
c. Công thức của Frye Pugh : ( Được sử dụng tính toán tốc độ âm trong chuyên đề
này dựa trên cơ sở số liệu đo đạc nhiệt độ, độ muối và độ sâu )
C = 1449,30 + C
T
+ C
S
+ C
P
+ C
TSP
(*)
Ơ đây : C
T
= 4,58T – 5,356.10
-2
T
2
+ 2,604.10
-4
T
3

C
S
= 1,19 (S - 35) + 9,6.10

-2
(S – 35 )
3

C
P
= 1,5848.10
-1
P – 1,572.10
-5
P
2
– 3,46.10
-12
P
4

C
TSP
= 1,354.10
-5
.T
2
P – 7,19.10
-7
TP
2
– 1,2.10
-2
(S - 35)T

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
12
P = 1,033 + 1,028126.10
-1
z + 2,38.10
-7
z
2
– 6,8.10
-17
z
4
Biếu thức C
P
có thể được thay thế bằng biểu thức :
C
Z
= 0,1637 + 1,62971.10
-2
z + 2,0389.10
-7
z
2
+ 7,538.10
-13
z

3

- 3,97.10
-16
z
4
– 3,38.10
-21
z
5
– 1,3.10
-26
z
6

Với : T- nhiệt độ nước biển
S- độ muối nước biển
P- áp suất nước biển
Z- độ sâu lớp nước
Tính toán theo công thức này có độ chính xác 0,1 m/s, với điều kiện :
- Nhiệt độ biến đổi trong khoảng : -3
0
< T < 30
0
C
- Độ muối biến đổi trong khoảng : 33,1‰ < S < 36,6‰
- Ap suất biến đổi trong khoảng : 1,033kg/cm
3
< P < 984,3 kg/cm
3

CHƯƠNG III : CÁC KẾT QỦA NGHIÊN CỨU

Vùng biển miền Trung là một vùng biển nước sâu, độ trong suốt của nước lớn,
biển thoáng, rộng, hoàn lưu nước trao đổi trực tiếp với Biển Đông. Vì vậy cấu trúc
nhiệt, muối của các lớp nước biển nơi đây mang tính chất của đại dương. Sự phân
bố nhiệt, muối trên tầng mặt qua các mùa rất khác nhau, đặc biệt là trong mùa hè và
mùa đông. Trong mùa hè chịu tác động của chế độ gió mùa Tây Nam ( từ tháng 6-8
) với lượng mưa lớn, sự hoạt động của hoàn lưu xoáy thuận Biển Đông, cộng với
việc hoạt động của tâm nước trồi ở vùng Nam Trung Bộ. Còn trong mùa đông thì
chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa Đông Bắc ( từ tháng 11-tháng 3 năm sau ), cộng
với dòng nước lạnh từ phía bắc tràn xuống phía nam tạo nên sự bất đồng nhất nhiệt
muối của các mùa trong năm. Cũng giống như Biển Đông, trong vùng biển này thể
hiện rõ tính chất biến đổi mùa trong hệ thống gió : gió mùa Đông-Bắc ( vào mùa
đông ) với tốc độ đạt đến 14-16m/s và tần suất xuất hiện đến 20% thịnh hành từ
tháng 11 đến tháng 3; gió mùa Tây-Nam ( vào mùa hè ) với tốc độ đạt đến 12-14m/s
và tần suất xuất hiện đến 10% thịnh hành từ tháng 5 đến tháng 9. Tháng 10 và
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
13
tháng 4 là hai tháng chuyển tiếp. Gió mùa đông mạnh hơn gió mùa hè cả về sức gió
lẫn thời gian tác động. Tốc độ gió mùa đông tăng dần từ tháng 10, đạt giá trị lớn
nhất vào tháng 12-1, sau đó giảm dần. Gió mùa hè bắt đầu vào tháng 5 và đạt giá trị
lớn nhất vào tháng 7-8. Thường thì cường độ gió mùa hè vào nửa đầu yếu hơn vào
nửa sau của mùa. Biến động của gió mùa và gió Tín Phong vào mùa đông thể hiện
chủ yếu trong dao động của tốc độ gió, còn hướng gió hầu như không thay đổi. Đặc

điểm cấu trúc và động lực vùng biển nghiên cứu còn chịu ảnh hưởng của gió mạnh
trong các trường hợp thời tiết đặc biệt, như bão và áp thấp nhiệt đới. Trung bình
một năm có 1,5 cơn bão đi qua vùng biển này, thường là vào thời kỳ tháng 8 đến
tháng 12. Tốc độ gió cực đại đô được trong bão đạt 55m/s. Vùng biển gần bờ còn
chịu ảnh hưởng của gió đát-biển. Trong thời gian ngày đêm tốc độ gió thường biến
đổi ( trừ trường hợp có bão hoặc áp thấp nhiệt đới ) như sau : ban đêm và buổi sáng
gió lặng hay yếu ( tốc độ nhỏ ), ban ngày tốc độ gió tăng và về đêm lại giảm.
Hệ thống gió mùa có vai trò quyết định trong quá trình hoàn lưu bề mặt biển
và ảnh hưởng lên sự phân bố nhiệt độ và độ nước biển. Trong bức tranh hoàn lưu,
giống như trong các điều kiện khí tượng, phân biệt rõ hai trường hợp : mùa đông và
mùa hè. Nhìn chung thì hướng dòng trong hai mùa ngược nhau, còn tốc độ dòng
trong gió mùa Đông-Bắc lớn hơn trong gió mùa Tây-Nam. Tốc độ dòng trong vùng
11-12
o
N thường lớn hơn ở các vùng khác, và trong màu gió Đông-Bắc có thể đạt
150cm/s. Mùa hè ( từ tháng 5 đến tháng 10 ) trong vùng phía Nam nước sông tác
động mạnh lên đặc điểm hoàn lưu và cấu trúc nhiệt-muối nước biển. Trong mùa gió
Tây-Nam, trong vùng 10
o
30’-13
o
30’N thường xuất hiện nước trồi ven bờ. Có nghĩa
là vào mùa hè cấu trúc nhiệt-muối và động lực học vùng biển phức tạp hơn trong
mùa đông, vì chúng chịu tác động mạnh của hai quá trình là nước trồi vùng bờ và
lưu lượng sông lớn đổ vào. Mùa hè nước biển giảm dần theo hướng vào tâm nước
trồi ( khoảng từ 10
o
30’N đến 13
o
30’N ). Kết quả phân tích các đặc trưng nhiệt-

muối vung biển này cho thấy rằng biến đổi mùa của các đặc trưng này chủ yếu chỉ
xảy ra trong lớp nước bề mặt có độ dày 100m. Ở độ sâu 100m sự khác biệt giữa các
giá trị nhiệt-muối tương ứng giữa mùa hè và mùa đông chỉ là 0,17
o
C và 0,26%o.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
14
Biến đổi mùa của cấu trúc nhiệt-muối của vùng biển được quyết định nhiều
yếu tố, như bức xạ mặt trời, hoàn lưu nước biển, nước sông thải ra biển, sóng … Vì
vậy, cần thiết phải xem xét đặc điểm dòng chảy trong vùng.
Trong thời kỳ từ tháng 11 đến tháng đến tháng 3 năm sau gió mùa đông bắc
ổn định tác động mạnh mẽ lên chế độ thuỷ văn của biển, đặc biệt là khu vực bắc và
đông bắc Biển Đông. Chính vì vậy mà vùng biển ven bờ Miền Trung Việt nam có
khối nước lạnh ( nhiệt độ trung bình 24
o
C ) và độ muối cao (34%o) có nguồn gốc
của khối nước tây bắc Thái Bình Dương xâm nhập vào biển Đông qua eo biển Đài
Loan và eo biển Luson, gọi là khối nước nhiệt đới Biển Đông tràn xuống dưới dạng
dòng nước ổn định, đồng thời khối nước này được tăng cường bởi dòng nước từ
vịnh Bắc Bộ chảy xuống phía nam. Ở khu vực ven bờ Nam Trung Bộ xảy ra hiện
tượng cương hoá của dòng nước bề mặt trong hướng đông bắc tràn về và dòng nước
tại chỗ do gió nước dâng gây ra. Đó là bởi vì gió nước dâng đã tạo ra hoàn lưu
vuông góc với bờ biển, dồn lớp nước mặt vào bờ, sau đó chìm xuống và trườn theo
sườn dốc bờ ngầm, rồi lại trồi lên ở vùng địa hình lồi ở thềm lục địa có độ sâu gần
200m. Khi dòng nước lan truyền theo sườn lục địa Nam Trung Bộ - Đông Nam Bộ
với tốc độ 30-40cm/s đã khép kín với dòng nước phía bắc tao nên hoàn lưu màu

đông của biển.Tại khu vực ngoài khơi Nam Trung Bộ xoáy thuận mùa đông quy mô
toàn Biển Đông bị thu hẹp chiều ngang đến mức có thể cảm nhận như đã hình thành
một xoáy thuận mùa đông nam Biển Đông với dải hội tụ chạy theo hướng kinh
tuyến 110 -111
o
E và kéo dài từ vĩ độ 6-7
o
N đến14-15
o
N và có xu thế chuyển hướng
dần về phía đông bắc. rong thời kỳ mùa hè, điển hình là từ tháng 6 đến tháng 8 gió
mùa tây nam ngự trị đã tao ra những dòng nước mạnh chuyển động theo hướng tây
nam-đông bắc đi qua vùng biển Miền Trung và phân dòng ở vĩ độ 14-15
o
N, nhánh
chính tiếp tục chuyển động trong hướng tây nam-đông bắc, nhánh thứ hai chảy theo
vĩ tuyến 15
o
N sang phía đông để một phần thoat ra biển Xulu.
Khu vực biển miền Trung chịu tác động của các khối nước cơ bản sau :
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
15
+Khối nước tầng mặt Tây Nam ( khối nước mùa hè ). Đây là khối nước có nhiệt độ
cao và độ muối thấp, ít bị biến động ( nhiệt độ khoảng 28,4
o
C-29

o
C; độ muối từ
32,7%
o
-33%
o
), có nguồn gốc từ vịnh Thái Lan và thềm lục địa Nam Biển Đông.
+Khối nước tầng mặt Đông Bắc ( khối nước mùa đông ): bao gồm 3 biến tính đặc
thù cơ bản sau :
Biến tính thứ nhất là biến tính đặc trưng ngoài khơi mang chỉ tiêu nhiệt muối
lạnh và mặn của dòng ngoài khơi Đông Bắc biển Đông chảy xuống vùng biển Đông
NamViệt Nam, gây áp lực tích tụ và dồn nước ở vịnh Bắc Bộ và ven bờ biển Trung
Bộ trong suốt thời kỳ thịnh hành và phát triển của gió mùa Đông Bắc từ tháng 12
đến tháng 3 năm sau ( T
o
=26.5
o
C, S%o=34,3%o ).
Thứ 2 là biến tính đặc trưng ven bờ, mang chỉ tiêu nhiệt muối lạnh và nhạt của
khối nước từ vịnh Bắc Bộ và ven bờ Trung Bộ chảy tràn xuống biển Đông Nam
Việt Nam trong thời kỳ gió mùa đông Bắc yếu dần và thời kỳ chuyển mùa từ tháng
2 đến tháng 5 ( T
o
=26,3
o
C, S%o=33,4%o ).
Thứ 3 là biến tính đặc trưng đông-hè, vừa mang chỉ tiêu nhiệt độ cao của khối
nước mặt Tây Nam; vùa mang chỉ tiêu độ muối cao của khối nước Đông Bắc ( biến
tính nóng và mặn ). Trong suốt thờ gian tồn tại, khối nước biến tính đông-hè có chỉ
tiêu nhiệt độ biến đổi từ 29,3

o
C-30,5
o
C và độ muối từ 33,9%o-34,2%o. Thực chất
của loại nước này chính là biến tính của khối nước ngoài khơi bị hâm nóng trong
quá trình vận chuyển xuống phái Nam.
+Khối nước cực đại độ muối : có nguồn gốc hình thành ở vùng cận nhiệt đới
Thái Bình Dương do hiện tượng bốc hơi làm tăng độ muối ở lớp nước mặt và chìm
xuống ở độ sâu từ 75m-125m. Và dưới tác động của các yếu tố khách quan như sự
ổn định của hệ thống gió mùa Tây Nam, biến đổi địa hình đáy, đương bờ có thể tạo
nên sự chuyển động thẳng đứng của khối nước này ( hiện tượng nước trồi, nước
chìm ).
+Theo nhiều nguồn tài liệu, tháng 6,7,8 trên vùng biển Đông Nam Việt Nam
có gió mùa Tây Nam thịnh hành. Điều này dẫn đến sự vận chuyển của khối nước
tầng mặt Tây Nam lên xâm chiếm ở vùng biển phía Nam 9
o
vĩ độ bắc.Trong khi đó
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
16
ở vùng biển ngoài khơi vĩ độ này là sự hiện diện của khối nước biến tính đông-hè,
biến tính của khối nước ngoài khơi. Tạo nên sự xáo trộn và đi lên của loại nước cực
đại độ muối, tạo thanhd một dải hỗn hợp rộng lớn ở dải ven bờ từ Quy Nhơn đến
Phan Thiết. Ở độ sâu 30m quy luật đi lên của khối nước này cũng thể hiện rõ hơn và
tập trung hơn ở ngoài khơi Quy Nhơn và Phan Thiết. Đây là hiện tượng nước trồi.
+Tháng 9 và 10 là thời kỳ chuyển tiếp từ gió mùa Tây Nam sang gió mùa
Đông Bắc. Khối nước tầng mặt Tây Nam theo đà phát triển liên tục đến thời kỳ này

đạt đến vĩ độ 14
o
N giữ vai trò chủ yếu và áp đảo. Khối nước biến tính đông-hè do
sự lấn át của khối nước mặt Tây Nam đã thu hẹp pham vi ảnh hưởng. Khối nước
này trong mùa gió Đông Bắc sẽ giảm dần chỉ tiêu nhiệt độ và tăng dần chỉ tiêu độ
muối để biến trở lại thành khối nước ngoài khơi.Khối nước cực đại độ muối trong
thới kỳ này đã chìm xuống ở độ sâu 90m, nên sự biểu hiện của nó thể hiện yếu ở
tầng mặt và tầng 30m. Nhưng đến thời kỳ tháng 11 và 12, khi đã có gió mùa Đông
Bắc thì khối nước tầng mặt Tây Nam bị khối nước tầng mặt Đông Bắc đẩy lùi về
phía Nam. Bước sang tháng 2 và 3 năm sau, do trường gió màu Đông Bắc yếu dần
và chuyển sang thời ky chuyển mùa, trong thời kỳ này cũng như trường gió, trường
dòng chảy tầng mặt mang tính tựa dừng của nguồn năng lượng quán tính. Lúc này
khi mà sự khống chế và dồn tính của khối nước ngoài khơi kém tác dụng thì thay
thế vào đó là sự giải phóng của khối nước ven bờ, xuất phát từ vịnh Bắc Bộ và ven
bờ Trung Bộ tràn ra khơi và xuống biển Thuận Hải-Minh Hải.
Trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc, khối nước lạnh từ trong vịnh Bắc Bộ men
theo bờ Tây chuyển động xuống phía Nam và được tăng cường khi gặp hoàn lưu
chính Đông Bắc-Tây Nam ở khu vực vĩ tuyến 17
o
N-15
o
N. Tuỳ thuộc vào mức độ
tác động của gió mùa Đông Bắc và hoàn lưu biển Đông, khối nước lạnh của vịnh
Bắc Bộ có thể xâm nhập sâu xuống vùng biển phía Nam gây ảnh hưởng rất lớn đến
chế độ nhiệt vùng biển Nam Trung Bộ. Trong thời kỳ gió mùa Tây Nam khối nước
vịnh Bắc Bộ ấm hơn và nhạt hơn, không có khả năng xâm nhập sâu xuống phía
Nam mà chỉ dừng lại khu vực vĩ tuyến 14
o
N-15
o

N do gặp dòng chảy đối lập Tây
Nam- Đông Bắc từ phía Nam đi lên.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
17

III.1 : Đặc điểm phân bố mặt rộng của nhiệt độ và độ muối trung bình mùa.

III.1.1. Phân bố mặt rộng nhiệt độ:

Trong một năm nhiệt độ nước biển luôn biến đổi:
Nhiệt độ nước tầng mặt đạt giá trị cao nhất vào mùa hè 27-29
0
C ( H.22a, Phụ
Lục), có xu thế tăng dần từ bờ ra khơi và từ nam ra bắc, nhiệt độ tầng mặt thấp nhất
tại vùng ven bờ.
Nhiệt độ tầng mặt thấp nhất trong mùa đông 23-26,5
0
C, xu thế biến đổi tăng
từ bắc vào nam và từ bờ ra khơi (H-25a, Phụ Lục).
Trong mùa mưa và mùa khô là hai mùa chuyển tiếp nên nhiệt độ tầng mặt
gần tương đồng nhau 25-28,5
0
C, xu thế biến đổi tăng từ bờ ra khơi và từ bắc vào
nam ( H-23a và H-24a, Phụ Lục).
Nhìn chung nhiệt độ tầng mặt trung bình trong cả năm khoảng 26-28
0

C, và
phân bố tương đối đồng nhất trên toàn khu vực, gradient nhiệt độ tương đối nhỏ, xu
thế biến đổi tăng dần từ bắc vào nam và từ bờ ra khơi (H-21a, Phụ Lục).
Ở tầng 30m xu thế biến đổi trong tất cả các mùa gần trùng với xu thế trên tầng
mặt, nhưng có gradient nhiệt độ cao hơn, do ở lớp nước dưới nhận được ít bức xạ
mặt trời, biến thiên nhiệt độ chịu tác động của các dòng hải lưu lạnh từ lục địa ra và
từ phía bắc tràn xuống, nhìn chung tại tầng này nhiệt độ thấp hơn tầng mặt 1-2
0
C
(H-21b,22b,23b,23b,24b.Phụ Lục).
Trong mùa hè tại tầng 75m, giá trị nhiệt độ giảm xuống rõ rệt, trong mùa hè
đạt 20-25
0
C, tại vùng ven bờ có giá trị thấp hơn do chịu tác động của dòng nước
sông từ lục địa đổ ra, và dòng nươc lạnh từ phía bắc tràn xuống, xu thế biến đổi tăng
dần từ bắc vào nam và từ bờ ra khơi, do phía nam ở gần xích đạo nước biển nhận
nhiều bức xạ mặt trời hơn , nên nhiệt độ ở khu vực này cao hơn.
Trong mùa mưa, ở vùng trung tâm của vùng biển miểntung tồn tại tâm cực
tiểu của nhiệt độ 19,5
0
C tại (13,75
0
N;111,25
0
E), và tại đây nhiệt độ tăng dần ra phía
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng

18
bắc , về phía xích đạo, về phía lục địa và về phía đại dương, nhiệt độ cực đại ở tầng
75 m trong mùa này đạt 25
0
C ( H-23c, Phụ Lục).
Tại tầng 75 m trong mùa khô và mùa đông nhiệt độ tương đối đồng nhất trên
toàn khu vực ( 21,2-24,2
0
C ), với gradient nhỏ, xu thế biến đổi tăng dần từ bắc vào
nam và từ bờ ra khơi(H-24c,25c, Phụ Lục), nhiệt độ tầng 75 m trong mùa khô và
mùa đông có giá trị tương đương và cao hơn so với mùa hè và mùa mưa. Nhìn
chung xu thế biến đổi nhiệt độ tầng 75 m trong cả năm tăng dần từ bắc vào nam,
còn biến đổi theo phương vĩ tyến là nhỏ, nhiệt độ đạt 21-23,5
0
C, và còn chịu tác
động của nước lục địa và dòng lạnh từ phía bắc tràn xuống.
Tại tầng 100 m, quy luật phân bố nhiệt độ chủ yếu chịu tác động của dòng
nước lạnh từ phía bắc tràn xuống, và khối nước nóng từ xích đạo đi lên, sự tác động
của nước lục địa không còn đáng kể. Trong mùa hè nhiệt độ có xu thế biến đổi tăng
dần từ bắc vào nam và từ bờ ra khơi, nhiệt độ phân bố tương đối đồng nhất và đạt
18-21,5
0
C (H-22d, Phụ Lục). Trong mùa mưa, hình thành tâm nước lạnh17,5
0
C tại
khu vực trung tâm (113,75
0
N;110,75
0
E) và tại (16,25

0
N;111,75
0
E), xu thế phân bố
nhiệt độ tầng 100 m là từ bắc vào nam, và khá khác biệt so với các mùa khác đó là
sự tăng của nhiệt độ từ bờ ra khơi(H-23d, phụ Lục), tại dải ven bờ nhiệt độ có giá trị
cao hơn vùng khơi và có gradient lớn. Trong mùa khô, tại tầng 100 m nhiệt độ có
giá trị cao hơn các mùa hè và mùa mưa và gần với giá trị nhiệt độ ở mùa đông 20,5-
21,5
0
C, biên độ giao động khá nhỏ, nhiệt độ tương đối đồng nhất trtên toàn vùng,
gradient nhiệt độ nhỏ. Còn trong mùa đông có cùng mức giá trị nhiệt độ như mùa
khô, nhưng xu thế biến đổi khá mạnh với gradient nhiệt độ lớn, nhiệt độ tầng 100m
trong mùa này có xu thế tăng dần từ bắc vào nam , và giảm từ bờ ra khơi (H-25d,
Phụ Lục). Nhìn chung trong cả năm, do ở độ sâu 100m nên phân bố nhiệt độ tương
đối đồng nhất và ít bị biến đổi, do tại đây chịu tác động ít của các yếu tố khí tượng
thủy văn, nhiệt độ có giá trị thấp 19,5-21
0
C (H-21d, Phu Lục).

III.1.2. Phân bố mặt rộng độ muối:
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
19
Việc phân tích cấu trúc độ muối cho lớp 0 m, 30 m, 75m và 100m. Kết quả cho
thấy một cách định tính và định lượng sự biến đổi của độ muối trên các tầng nước:
Trong mùa hè, thời kỳ hoạt động của gió mùa tây nam, phân bố độ muối rất

phức tạp và chịu ảnh hưởng của hai quá trình chính là nước trồi vùng bờ, cộng với
nước ngọt từ các sông chảy ra (H-27a, Phụ Lục), ta thấy độ muối tầng mặt vùng ven
bờ giao động trong khoảng 31-33‰, ngoài khơi khoảng 33-34‰, xu thế phân bố
chủ yếu là tăng dần từ bờ ra khơi, do ở bờ chịu tác động của dòng nước ngọt từ các
sông đổ ra, làm cho độ muối giảm. Trong mùa mưa, xu thế phân bố độ muối ngoài
khơi khá đồng nhất và ít biến đổi33-34‰, gradient độ muối rất nhỏ, tại các khu vực
ven bờ gần các cửa sông độ muối giảm mạnh, gradient độ muối tại các khu vực này
rất lớn, tập trung tại khu vực Bình Định đến Bình Thuận và khu vực Huế- Đà Nẵng
(H-28a, Phụ Lục).Trong mùa khô độ muối tầng mặt tương đối đồng nhất, do mưa ít
nên độ muối 33,4-33,7‰, xu thế phân bố giảm dần từ bắc vào nam, do phía nam
gần xích đạo nhiệt độ nước tầng mặt cao làm cho độ muối giảm(H-29a.Phụ Lục).
Trong mùa đông , là thời kỳ hoạt động của gió mùa Đông Bắc , nên tại vùng ven bờ
từ Huế đến Ninh Thuận hình thành lưỡi nước có độ muối cao(33,7-34,3‰), ngoài
khơi độ muối tương đối đồng nhất và ít biến đổi( H-30a, Phụ Lục ). Nhìn chung
trong cả năm , cấu trúc độ muối tầng mặt biến đổi mạnh ở các vùng cửa sông, nơi
có dòng nước ngọt đổ ra, làm xuất hiện tại đây gradient lớn của độ muối, vùng
ngoài khơi nhiệt độ tương đối đồng nhất (33-34‰).
Tại tầng 30 m, trong mùa hè độ muối ít biến động (32,7-34,1‰) tại ven bờ
biển Phú Yên xuất hiện tâm đạt độ muối cực tiểu 32,7‰ (H-27b.Phụ Lục). Trong
mùa mưa, độ muối tầng 30 m phân bố tương đối đồng nhất (32,9-33,8‰), có xu thế
tăng từ bờ ra khơi(H-28b.Phụ Lục). Trong mùa khô độ muối đạt 33,5-34,1‰ và ít
có biến dộng lớn của độ muối, gradient độ muối rất nhỏ(H-29b.Phụ Lục). Tại tầng
30 m trong mùa đông độ muối đạt 33,4-34,3‰, hình thành 2 lưỡi nước có độ muối
khác nhau, tại vùng ven bờ Huế-Quảng Nam là lưỡi nước có độ muối cao do dòng
nước lạnh từ phía bắc tran xuống, vùng phía Đông Nam là lưỡi nươc có độ muối
nhỏ, do dòng nước nóng từ xích đạo đi lên(H-30b.Phụ Lục).Nhìn chung trong cả
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư

ờng
20
năm độ muối tầng 30 m đạt 33-34‰, xu thế phân bố tăng từ bờ ra khơi và từ nam ra
bắc (H-26b.Phụ Lục).
Tại tầng 75m, trong mùa hè độ muối đạt 32,5-34‰, xu thế phân bố tăng từ nam
ra bắc (H-27c.Phụ Lục), khu vực đạt độ muối cực tiểu 32,3‰ tại(13,25
0
N;109,5
0
E),
và 32,5‰ tại(12,00
0
N;112,00
0
E). Trong mùa mưa và mùa khô, độ muối khá ổn định
34,1-34,4‰, độ muối gần như đồng nhất trên toàn khu vực với gradient độ muối rất
nhỏ (H28c,29c.Phụ Lục). Trong mùa đông, độ muối giao động trtong khoảng 33,1-
34,6‰ và tương đối đồng nhất, độ muối đạt cực tiểu 33,1‰ tại(16,5
0
N;110,75
0
E),
xu thế phân bố độ muối tăng từ bắc vào nam và từ bờ ra khơi (H30c.Phụ Lục). Nhìn
chung trong cả năm tại tầng 75m độ muối tương đối đồng nhất và ít biến động,
gradient độ muối rât nhỏ, do ở tầng sâu nên chịu tác động rất ít của dòng nước ngọt
từ các sông đổ ra .
Tại tầng 100m, có khu vực độ muối cực tiểu 32,2‰ tại(12,00
0
N;112,00
0

E) và
32,5‰ tại(12,00
0
N;112,00
0
E), tại các khu vực khác độ muối tương đối đồng nhất
(H-27d.Phụ Lục).Trong mùa mưa , phân bố độ muối tại tầng 100 m khá phức tạp ,
với sự biến đổi mạnh của độ muối tại vùng khơi (vĩ độ 13-14
0
N) và khu vực gần
xích đạo, độ muối giao động trong khoảng 34-34,6‰ (H-28d.Phụ Lục).Tại tầng 100
m của mùa khô và mùa đông độ muối tương đối đồng nhất trên toàn khu vực 34,5-
34,7‰, gradient độ muối rất nhỏ (h-29d,30d.Phụ Lục). Nhìn chung quy luật phân
bố độ muối tầng 100m trong cả năm tương đối đồng nhất, ít biến đổi trên các vùng
của khu vực nghiên cứu, độ muối giao động trong khoảng 33,8-34,4‰ (H-26d.Phụ
Lục).

III.2. Đặc điểm phân bố mặt rộng và cấu trúc thẳng đứng của tốc độ âm
trung bình mùa

III.2 .1. Cấu trúc thẳng đứng:
Việc nghiên cứu cấu trúc thẳng đứng vận tốc âm trong 4 mùa để rút ra sự khác
biệt về sự biến đổi vận tốc âm theo độ sâu dưới ảnh hưởng của các điều kiện khí
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
21
tượng thuỷ văn. Thông thường sự phân bố vận tốc âm theo phương thẳng đứng

thường tồn tại ở 2 dạng sau :
+ Dạng I: cấu trúc thẳng đứng vận tốc âm bị phân tầng mạnh do ảnh hưởng của
nhiệt độ, độ muối quy định bởi khối nước ngọt ven bờ. Lớp tựa đồng nhất bề mặt có
vận tốc âm cao do nhiệt độ nước bề mặt thường cao, vùng ven bờ cấu trúc này
thường là cấu trúc hai lớp :
- Lớp trên là tựa đồng nhất tầng mặt.
- Lớp dưới là lớp đột biến mạnh và có độ dày đến đáy
+ Dạng II : cấu trúc thẳng đứng có xu thế giảm ( tăng ) dần theo độ sâu của vận tốc
âm. Lớp tựa đồng nhất có độ dày nhỏ, thậm chí bằng không, trong khi đó độ dày lớp
đột biến vận tốc âm kéo dài từ mặt tới đáy.
Theo kết quả tính toán và nghiên cứu trong đồ án này cho thấy :
Biến đổi vận tốc âm trong 1 năm thường khá ổn định, vận tốc âm đạt giá trị
cực đại tại bề mặt V = (1540 ÷1545 m/s), độ dày lớp tựa đồng nhất vận tốc âm nhỏ
(0 ÷35m), lớp đột biến vận tốc âm có bề dày xấp xỉ 15 m và giảm dần theo độ sâu (
H-1a÷H-1f.Phụ Lục). Ở các vùng có độ sâu lớn, độ sâu đạt vận tốc cực tiểu khoảng
( 1000÷1200 m), là độ sâu tồn tại trục kênh âm ngầm, sau đó vận tốc âm tăng dần
trở lại theo độ sâu do áp suất tăng, vì xuống độ sâu lớn sự biến đổi của nhiệt độ gần
như rất nhỏ, sự biến đổi của độ muối cũng rất nho.
Hình (H-2a÷H-2f.Phụ Lục) là xu thế phân bố vận tốc âm trong mùa hè, xu
thế phân bố trong mùa này gần giống như quy luât phân bố vận tốc âm trong cả
năm.
Trong mùa mưa độ dày lớp tựa đồng nhất tầng mặt lớn hơn 50 m, vận tốc âm
cực đại là 1540 m/s ở tại bề mặt, tại trạm 363 ( 13.75
0
N ; 112.25
0
E) và tại trạm 368
(11.25
0
N ; 112.25

0
E), lớp đột biến vận tốc âm có độ dày xấp xỉ 50÷100 m, xu thế
biến đổi vận tốc âm ở các lớp nước sâu khá phức tạp, tại độ sâu gầnn 520 m ( H-
3e.Phụ Lục ), vận tốc âm là 1485 m/s sau đó tăng trở lại bất thường với V= 1495
m/s, sau đó giảm tới độ sâu 1200 m và tại đây vận tốc bắt đầu tăng trở lại.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
22
Trong mùa đông, vận tốc âm cực đại tại bề mặt gần 1530- 2535 m/s, ta thấy
ở các vĩ độ cao lớp tựa đồng nhất vận tốc âm lớn hơn so với các vĩ độ thấp ở gần
xích đạo ( H-4a÷H-4f.Phụ Lục ), do ở các vĩ độ cao chịu tác đông của khối nước
lạnh từ phía cực tràn xuống, lớp đột biến vận tốc âm cũng biểu hiện không rõ nét
với gradient vận tốc âm nhỏ, sau đó càng xuống sâu vận tốc âm giảm xuống.
Trong mùa khô (H-5a÷H-5f.Phụ Lục) quy luật phân bố vận tốc âm tương tự
như trong mùa hè .
Như vậy, ta thấy phân bố vận tốc âm theo phương thẳng đứng chủ yếu theo
dạng I, cấu trúc thẳng đứng vận tốc âm có dạng phân tầng mạnh, nhìn chung V
max

biến đổi trong khoảng 1540÷1545 m/s và trong mùa đông thì có giá trị thấp hơn (
1530÷1535 m/s). Độ dày lớp tựa đồng nhất khoảng (0÷35 m) và lớp đột biến vận
tốc âm nằm ở (35÷50 m), độ sâu đat V
min
khoảng (1000÷1300 m) đây là nơi tồn tại
trục kênh âm ngầm.
III.2.2. Mặt cắt thẳng đứng tốc độ âm :
Xét quy luật phân bố vận tốc âm trong một năm ta thấy, vận tốc âm thường có

xu thế giảm dần theo độ sâu và đạt giá trị V
min
tại độ sâu (900÷1300 m), tại đây
gradient thẳng đứng của nhiệt độ hầu như bằng 0, và sự tăng lên của giá trị vận tốc
âm là do sự tăng của áp suất thuỷ tĩnh (H-6a÷6b.Phụ Lục), tại các vĩ độ thấp hơn
gần xích đạo (H-6c÷6d.Phụ Lục) vận tốc âm có xu thế giảm dần từ mặt xuống tới
đáy, nguyên nhân là do ảnh hưởng của các dòng hải lưu lạnh từ vùng cực tràn
xuống không còn đáng kể.
Trong mùa hè do nước biển nhận được nhiều nhiệt từ bức xạ mặt trời, nên
chỉ có mặt cắt tại vĩ độ 11,25
0
N ( H-7a.Phụ Lục) là tồn tại lớp nước đạt giá trị V
min

ở độ sâu ( 900÷1300 m), do chịu tác động lớn của khối nước lạnh của vùng cực tràn
xuống. Còn tại các mặt cắt 12.75
0
N, 15.25
0
N và 16.75
0
N vận tốc âm có xu thế giảm
dần theo độ sâu từ mặt đến đáy ( H-7b,7c,7d).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
23
Trong mùa mưa quy luật phân bố vận tốc âm tương tự như biến trình năm

của nó trên các mặt cắt tương ứng. Tức là tại hai mặt cắt vĩ tuyến 11.25
0
N và
12.75
0
N, do xa xích đạo hơn và chịu tác động của khối nước lạnh phía cực lớn hơn,
nên tộn tại lớp nước đạt V
min
ở độ sâu (900÷1200 m) sau đó vận tốc âm tăng theo độ
sâu của biển ( H-8a,8b.Phụ Lục ). Còn hai mặt cắt ở các vĩ tuyến 15.25
0
N và
16.25
0
N vận tốc âm giảm dần từ mặt xuống đáy biển.
Trong mùa đông tại mặt cắt vĩ tuyến 12.75
0
N giá trị V
min
xuất hiện ở độ sâu
( 900-1250 m ) xuống sâu hơn vận tốc âm lại tăng trở lại theo độ sâu (H-9b.Phụ
Lục) . Còn trên các mặt cắt vĩ tuyến 11.25
0
N , 15.25
0
N ,16.75
0
N vận tốc âm giảm
tương đối đồng đều theo độ sâu (H-9a,9c,9d).
Trong mùa khô, quy luật phân bố vận tốc âm trên 2 mặt cắt vĩ tuyến 11.25

0
N
và 12.75
0
N tương tự như phân bố trên 2 mặt cắt tương ứng trong cả năm (H-
10a,10b.Phụ Lục), độ sâu đạt V
min
(900÷1300 m). Trên 2 mặt cắt còn lại (H-
10c,10d.Phụ Lục) vận tốc âm giảm dần từ mặt xuống đáy .

III.2.3. Xác định kênh âm ngầm :

Kênh âm ngầm được định nghĩa như là lớp nước mà các tia âm khi truyền
trong đó bị phản xạ nội nhiều lần. Năng lượng tập trung dọc kênh âm tạo điều kiện
truyền âm cực xa, mở ra triển vọng lớn cho các ngành liên lạc dưới nước và thông
tin hàng hải. Để xuất hiện kênh âm ngầm, phân bố vận tốc âm cần phải có cực tiểu
ở một độ sâu nào đó. Lớp nước có V
min
gọi là trục kênh âm ngầm. Trong đại dương
có thể phân ra 2 dạng kênh âm ngầm : kênh âm tầng mặt và kênh âm tầng sâu. Cần
phân biệt kênh âm ngầm với kênh âm gần bề mặt. Bản chất vật lý hình thành hai
loại kênh âm này hoàn toàn khác nhau. Kênh âm tầng mặt thường có trục kênh âm
nằm ở độ sâu 40- 80 m. Kênh âm này là kênh âm mùa, nó thường xuất hiện vào
mùa xuân và bị mất vào mùa thu. Nó thường phụ thuộc vào sự hình thành của lớp
đột biến nhiệt độ. Kênh âm sâu thường tồn tại quanh năm tại độ sâu : 100-1200m ở
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng

24
Đại Tây Dương và 500-300 m ở Thái Bình Dương, kênh âm tầng sâu xuất hiện dưới
ảnh hưởng của sự biến đổi nhiệt độ và áp suất theo độ sâu, đến một độ sâu nào đó
khi mà vận tốc âm đạt đến mức cực tiểu do nhiệt độ nước giảm, và từ độ sâu này trở
xuống sự biến đổi nhiệt độ hầu như bằng 0, sự biến đổi của độ muối cũng rất nhỏ và
vận tốc âm bắt đầu tăng trở lại do sự tăng của áp suất theo độ sâu. Vùng biển miền
trung Việt Nam là vùng biển có độ sâu lớn và chế độ động lực khá mạnh, nằm trong
khu vực nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ thường giảm tương đối đều ở lớp nước tầng mặ,
làm cho vận tốc âm ít xảy ra phân bố bất thường ở lớp nước bề mặt môi trường
nước biển gần giống với môi trường nước đại dương
Trong kênh âm ngầm người ta nhận thấy âm truyền đi rất xa, phạm vi hoạt
động của các hệ thống thủy âm sẽ lớn nhất khi nguồn phát và nguồn thu đặt trên
trục kênh, nguồn phát và nguồn thu càng lệch xa trục kênh thì phạm vi hoạt động
của các hệ thống thủy âm càng giảm, vì cường độ âm yếu hơn khi khoảng cách xuất
hiện các vật cản khúc xạ
Nếu nguồn phát đặt trên trục kênh, thì tia âm đi ra từ nguồn phát về phía mặt
biển sẽ vạch nên đường cong prabol với phần lồi quay về phía mặt biển ( khúc xạ
trừ ), khi phản xạ nội toàn phần, tia sẽ đạt tới trục kênh mà dưới đó vận tốc âm sẽ
biến đổi theo quy luật ngựơc lại ( V tăng theo độ sâu- khúc xạ cộng ) , quỹ đạo tia
âm sẽ quay phần lồi về phía đáy và một lần nữa sau khi bị phản xạ nội toàn phần tia
sẽ đạt tới trục kênh.

Như vậy kênh âm có thể được gọi là một lớp nước của biển hay đại dương mà
trong đó các tia âm khi phát từ nguồn âm bị khúc xạ toàn phần lặp lại nhiều lần từ
các ranh giới của chúng. Kênh âm xuất hiện trong điều kiện khi gradient của tốc độ
âm có giá trị âm trên chuyển sang gradient của tốc độ âm có giá trị dương của các
lớp nước dưới, tức là tại một độ sâu nào đó đã xuất hiện sự cực tiểu của tốc độ âm.
Độ sâu ranh giới trên và ranh giới dưới của kênh âm được lấy tại các độ sâu có giá
trị âm như nhau. Trục kênh âm được gọi là độ sâu mà ở đó tốc độ âm cực tiểu. độ
dày kênh âm được xác định bằng hiệu giữa độ sâu của ranh giới trên và độ sâu của

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Đồ án tốt nghiệp GVHD : TS. Nguyễn Bá Xuân
SVTH : Lê Đức Cư
ờng
25
ranh giới dưới. Các tia mà không phản xạ từ đáy và bề mặt mang trong mình một
phần năng lượng lớn sau đó các tia chạm từ đáy, bề mặt các tia phản xạ tới chúng,
vì mỗi khi phản xạ một phần năng lượng bị hấp thu và bị khuếch tán .
Khả năng nhận được tầm hoạt động lớn của sóng âm là nhờ các tia đi qua
những khoảng cách lớn mà không bị phản xạ từ đáy và từ bề mặt – đó là tính chất
cơ bản của kênh âm. Những tia không phản xạ toàn phần từ các ranh giới phía trên
và phía dưới của kênh âm gọi là các tia giới hạn .các tia đi ra từ nguồn âm từ những
góc nhỏ hơn góc giới hạn và truyền cho kênh âm gọi là tia kênh truyền. Tia đi ra từ
nguồn dưới một góc bằng 0 và lan truyền dọc theo trục kênh âm. Các tia đi ra từ
nguồn với những góc lớn hơn góc giới hạn và bị phản xạ từ đáy và từ bề mặt biển
gọi là tia phản xạ …
Nếu địa điểm đặt máy thu âm khá xa và nguồn âm phát đi những xung ngắn,
thì có thể thiết lập một vài quy luật lan truyền của âm, những tia đầu tiên đến máy
thu là các tia giới hạn, các tia này tuy đã đi qua những quãng đường dài và lan
truyền trong các lớp nước có tốc độ âm lớn. Tia cuối cùng đến máy thu là các tia lan
truyền dọc theo trục kênh âm. Trong thời điểm đến máy thu của tia trục kênh âm thì
cường độ âm được tăng lên giá trị cực đại.
Trong giới hạn của kênh âm, âm có thể truyền đi rất xa. trong các thí nghiệm ở
biển Ban Tích, những tiếng nổ bom có trọng lượng 1,8 – 2,7 kg có thể truyền xa
trên một khoảng cách 4250 – 5750 km và theo tính toán khoảng cách giới hạn của
tiếng nổ bom 1,8 kg có thể đạt tới 18000 km .

Theo các kết qủa nghiên cứu đối vùng biển miền Trung Viễt Nam, ta thấy: Xu
thế phân bố V

min
trong cả năm là giảm dần từ bờ ra khơi, các khu vực gần cửa sông
V
min
đạt giá trị thấp nhất. Tại khoảng vĩ độ ( 14,75
0
N;112,25
0
E ) là nơi đạt V
min
cực
tiểu (H-12a.Phụ Lục). Độ sâu đạt V
min
(Nơi tồn tại trục kênh âm ), có xu thế tăng
dàn từ bắc vào nam, độ sâu nhỏ nhất tồn tại trục kênh âm ngầm tại khu vực (
12,00
0
N;110,75
0
E), nguyên nhân có thể do dòng nước lạnh từ đáy đi lên làm cho
trục kênh âm tồn ở độ sâu nhỏ hơn. Xu thế phân bố độ sâu tồn tại trục kênh âm
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com