Giáo trình cơ sở kỹ thuật bờ biển - Chương 4 ppt

CHѬѪNG 4. HҦI DѬѪNG HӐC
4.1 Mӣÿҫu
Hҧi dѭѫng hӑc là mӝt khoa hӑc vӅ biӇn. Con ngѭӡi ÿã nghiên cӭu vӅ biӇn nhiӅu thӃ kӹ
nay. Count L.F. Marsigli ÿã viӃt nhӳng cuӕn sách ÿҫu tiên vӅ biӇn xuҩt bҧn năm 1725.
M.F. Maury, mӝt nhà hàng hҧi ngѭӡi Mӻ viӃt quyӇn sách hҧi dѭѫng hiӋn ÿҥi vào năm
1855 trong khi ông làm quҧn lý tҥi cѫ quan thӫy văn hҧi quân. Rҩt nhiӅu ghi chép cӫa
ông là rҩt có giá trӏ. T
ҩt cҧ nhӳng ÿiӅu ÿó ÿѭӧc giҧi thích khá hҩp dүn mһc dù ông
không phҧi là nhà ÿӏa vұt lý.
Nghiên cӭu mang tính hӋ thӕng ÿҫu tiên ÿѭӧc thӵc hiӋn do H.M.S. Challenger. ChiӃc
tàu ÿi tӯ cҧng Portsmouth, nѭӟc Anh vào ngày 21 tháng 12 năm và trong quҧng thӡi
gian 3.5 năm ÿã ÿi qua hѫn 100, 000 km và ÿӇ lҥi 50 tұp nhұt ký. Ĉây cNJng là nhӳng
báo cáo ÿҫu tiên chia hҧi dѭѫng hӑc thành 4 lƭnh vӵc. Ĉó là Vұt lý bi
Ӈn, sinh hӑc, hóa
hӑc và ÿӏa chҩt biӇn.
Vҩn ÿӅ gì vӅ Hҧi dѭѫng hӑc là quan trӑng ÿӕi vӟi các kӻ sѭ kӻ thuұt bӡ biӇn. Câu hӓi
này sӁ ÿѭӧc thҧo luұn mӝt cách chi tiӃt dѭӟi ÿây.
4.1.1 Sinh hӑc biӇn
Sinh hӑc biӇn là môn hӑc nghiên cӭu các ÿӡi sӕng trong lòng biӇn. Các nhà chuyên
môn vӅ kӻ thuұt bӡ biӇn không thѭӡng xuyên làm viӋc vӟi ÿӕi tѭӧ
ng này, nhѭng các
ÿһc trѭng sinh hӑc biӇn ÿóng mӝt vai trò quan trӑng mӝt cách gián tiӃp. Chҷng hҥn
nghiên cӭu ҧnh hѭӣng cӫa vұt chҩt chìm lҳng dѭӟi ÿáy ÿҥi dѭѫng tӟi hӋ sinh thái hay
ÿánh giá tác ÿӝng môi trѭӡng biӇn.
4.1.2 Hóa hӑc biӇn
Tính chҩt hóa hӑc cӫa nѭӟc biӇn rõ ràng có tҫm quan trӑng lӟn ÿӃn các sinh vұt biӇn
và các nhà sinh hӑc, nhѭng nó cNJng rҩt quan trӑng ÿӕi v
ӟi các nhà chuyên môn vӅ kӻ
thuұt bӡ biӇn khi xây dӵng các công trình trên biӇn. Vұt liӋu xây dӵng trên biӇn sӁ làm
viӋc nhѭ thӃ nào trong ÿiӅu kiӋn nѭӟc rҩt sâu, có khi tӟi vài trăm mét, kӻ thuұt bê tông

cNJng rҩt khó khăn khi làm viӋc trong môi trѭӡng nѭӟc mһn, ÿһ biӋt là vҩn ÿӅ ăn mòn
và ÿӭt gãy xҧy ra ÿӕi vӟi kim loҥi ӣ nhӳng ÿӝ sâu lӟn.
4.1.3 Ĉӏa chҩt biӇn
Các nhà
ÿӏa chҩt tìm kiӃm khoáng sҧn ӣÿáy biӇn và các lӟp ÿҩt phía dѭӟi cNJng có mӕi
quan hӋ, mһc dù không trӵc tiӃp vӟi các kӻ sѭ bӡ biӇn. Chҷng hҥn tӯ các sӕ liӋu ÿӏa
chҩt, các kӻ sѭ xây dӵng vùng ven bӡ có nhӳng cѫ sӣ vӅÿӏa chҩt công trình ÿӇ có căn
cӭ xây dӵng nhӳng công trình ven bӡ, trên thӅm lөc ÿӏa và ngoài khѫi.
88

4.1.4 Vұt lý biӇn
Các nhà vұt lý hҧi dѭѫng cNJng nhѭ các nhà chuyên môn vӅ kӻ thuұt bӡ biӇn, hӑ cùng
có ÿiӅu lo lҳng chung vӅ sóng, thӫy triӅu và các vҩn ÿӅ ÿӝng lӵc biӇn. Vҩn ÿӅ sóng là
ÿiӅu ÿѭӧc quan tâm nhҩt. Các nhà hҧi dѭѫng hӑc luôn xem sóng là mӝt vҩn ÿӅ phӭc
tҥp và phiӅn toái, trong khi các kӻ sѭ bӡ biӇn lҥi xem sóng là mӝt thӱ thách lӟn nhҩt
mà hӑ ph
ҧi phҩn ÿҩu vѭӧt qua. Khi xây dӵng các công trình ngoài khѫi, ӣ nhӳng ÿӝ
sâu lӟn, hӑ phҧi nghƭ tӟi các vҩn ÿӅ vӅ vұt lý biӇn chҷng hҥn nhѭ vӏ trí và cѭӡng ÿӝ
cӫa các dòng biӇn.
4.2 HӋ thӕng gió
Trѭӟc khi thҧo luұn mӝt cách chi tiӃt vӅÿҥi dѭѫng, chúng ta cҫn phҧi biӃt vӅ trѭӡng
gió hình thành và phát triӇn trên bӅ mһt trái ÿҩt. Trѭӡng cѫ bҧn nhҩt là vành
ÿai nóng
xung quanh xích ÿҥo tҥo nên các dòng thăng thҷng ÿӭng. Và ÿӇ bù lҩp dòng không khí
thăng lên, dòng không khí chuyӇn ÿӝng ngang tӯ hai phía ÿӃn vùng xích ÿҥo. Dѭӟi tác
dөng cӫa lӵc Coriolis dòng không khí này không thæi theo phѭѫng kinh tuyӃn tӯ bҳc
xuӕng nam (xét ӣ bán cҫu bҳc) mà hѭӟng cӫa nó bӏ trӋch ÿi.
Tuy nhiên, phҫn lӟn phҫn lãnh thә khu vӵc ÿѭӡng xích ÿҥo là biӇn, trong khi phía bҳc
và phía nam cӫa xích ÿҥo là lөc ÿӏa (Trung quӕc, Sahara, Úc v.v ). Vì dòng không khí
ÿi xuӕng ӣ

nhӳng khu vӵc này là dòng không khí khô. ĈiӅu ÿó có nghƭa là không khí
rҩt khô vào mùa hè, làm thay ÿәi hoàn lѭu chung. HiӋu ӭng chung là mùa hè ӣ bán cҫu
bҳc hѭӟng gió là hѭӟng bҳc, ngѭӧc lҥi mùa ÿông hѭӟng gió là hѭӟng nam. KӃt quҧ là
có mӝt nӱa năm là mùa mѭa và nӱa năm còn lҥi là mùa khô.
Ĉӕi vӟi kӻ thuұt bӡ biӇn, ÿiӅu quan trӑng hѫn là tác dөng cӫa gió tҥo sóng. Trong
nhӳng vùng chӏu ҧnh hѭӣng th
ѭӡng xuyên cӫa gió tín phong, thì sóng ÿӃn có cùng
hѭӟng vӟi gió, phө thuӝc vào mùa.
4.2.1 Gió mùa mӝt ÿһc tính trӝi tác ÿӝng ÿӃn bӡ biӇn ViӋt Nam
Khí hұu toàn ViӋt Nam chӏu ҧnh hѭӣng cӫa chӃÿӝ gió mùa ÿông bҳc, trong ÿó gió
ÿông bҳc thæi ÿӃn tӯ hѭӟng bҳc mang theo dòng không khí lҥnh lөc ÿӏa vӟi ÿӝ ҭm
thҩp tӯ lөc ÿӏa Trung Hoa vào ÿҫu mùa ÿông (tӯ tháng 11 ÿӃn tháng 1 năm sau), kӃt
quҧ là nhiӋt
ÿӝ giҧm xuӕng, không khí khô trong thӡi kǤ này. Nӱa sau cӫa mùa ÿông
(tӯ tháng 2 ÿӃn ÿҫu tháng 4, dòng không khí lҥnh chuyӇn ÿӝng vào nѭӟc qua theo
hѭӟng ÿông bҳc ÿi qua biӇn, dүn tӟi mѭa phùn ӣ vùng duyên hҧi Bҳc Bӝ. Sóng gҫn bӡ
sinh ra do gió mùa ÿông bҳc có ÿӝ lӟn lên ÿӃn 1m. Trong mùa hè (tháng 5 ÿӃn tháng
10), gió mùa Tây Nam chiӃm ѭu thӃ trên toàn lãnh thæ ViӋt Nam. Sӵ kӃt hӧp giӳa gió
mùa Tây nam vӟi nhiӉu ÿӝng cӫa khí quyӇn chҷ
ng hҥn nhѭ áp thҩp nhiӋt ÿӟi, bão gây
mѭa lӟn và các thҧm hӑa tӵ nhiên ӣ ViӋt Nam
89

4.2.2 Bão ӣ ViӋt Nam
Trung bình có khoҧng 6 con bão ÿә bӝ vào bӡ biӇn ViӋt Nam hàng năm, phҫn lӟn các
con bão ÿi theo hѭӟng Ĉông Nam - Tây Bҳc. Các con bão này di chuyӇn trên mӝt
quãng ÿѭӡng dài trên biӇn ÿông và ÿӃn bӡ biӇn ViӋt Nam mang theo mӝt lѭӧng mѭa
rҩt lӟn và tӕc ÿӑ gió rҩt lӟn kèm theo nó là sóng lӟn và nѭӟc dâng. Ĉó là nguyên nhân
gây vӥ các con ÿê vӕn ÿã yӃu ӣ Bҳc bӝ, các ÿөn cát phѫi mình trѭӟc biӇ
n và hӋ thӕng

ÿҫm phá ӣ miӅn Trung. Các tӍnh miӅn bҳc phҧi ÿӕi phó vӟi các trұn bão (4 con trong
mӝt năm tӯ miӅn bҳc ÿӃn bҳc tӍnh Thӯa Thiên - HuӃ. Trong khi ÿӗng bҵng sông Mê
Kông hҫu nhѭ rҩt ít chӏu ҧnh hѭӣng cӫa bão. Ĉѭӡng ÿi cӫa bão vào bӡ biӇn ViӋt Nam
ÿѭӧc biӇu diӉn trong hình 4-1a.
Theo các sӕ liӋu thӕng kê dài hҥn, mùa bão ӣ ViӋt Nam chұm dҫn tӯ
bҳc vào nam. Ӣ
phía bҳc bão xҧy ra rҩt sӟm tӯ tháng 5 ÿӃn tháng 8 và chұm dҫn vào miӅn Trung. ӣ
miӅn Nam tӯ tháng 9 ÿӃn tháng 12. Bão và áp thҩp nhiӋt ÿӟi khi ÿi vào lөc ÿӏa vӟi sӭc
gió rҩt mҥnh và lѭӧng mѭa lӟn trong mӝt thӡi gian dài, là nguyên nhân cӫa lNJ lөt, ÿһc
biӋt ӣ miӅn Bҳc và miӅn Trung. Bão gây ra nѭӟc dâng ÿáng kӇ. Theo sӕ liӋu thӕng kê
cӫa trên 100 con bão, thì trên 50% sӕ con bão gây ra nѭӟc dâng tӯ
1 ÿӃn 2m, thұm chí
lӟn hѫn 2m.
4.3 Vài nét vӅÿҥi dѭѫng
Nghiên cӭu các ÿһc tính vұt lý cӫa ÿҥi dѭѫng sӁ giúp chúng ta hiӇu hѫn các quá trình
ÿӝng lӵc xҧy ra trong lòng biӇn.
Hình 4.1: Phân bӕÿӝ sâu cӫa ÿҥi dѭѫng
Ĉӝ sâu trung bình khoҧng 3800m và tæng lѭӧng nѭӟc biӇn khoҧng 1370 x 10
15
m
3
.
BiӇn Bҳc có ÿӝ sâu trung bình 94 m và tæng lѭӧng nѭӟc khoҧng 0.054 x 10
15
m
3
. BiӇn
có ÿӝ sâu < 200 m chiӃm khoҧng 7.6% tæng diӋn tích mһt biӇn ÿѭӧc gӑi là thӅm lөc
ÿӏa. Các kӻ sѭ kӻ thuұt bӡ biӇn gҫn ÿây ÿã khҧo sát vùng thӅm lөc ÿӏa ÿӇ hiӇu ít nhiӅu
vӅÿҥi dѭѫng. Vùng thӅm rӝng nhҩt lên tӟi 1200 km. ThӅm lөc ÿӏa rӝng nhҩt là ӣ biӇn

bҳc cӵc, phía bҳc cӫa Siberia và hҽp nhҩt dӑc theo phía tây nѭӟ
c Mӻ (bӡÿông cӫa
Thái Bình Dѭѫng).
90

91
Hình 4.1a: Ĉѭӡn
g
ÿi trun
g
bình cӫa bão
d
ӑc theo bӡ biӇn ViӋt nam
V VI VII VIII
IX X XI XII

Các ÿҥi dѭѫng ÿѭӧc phân chia thành mӝt chuӛi các biӇn nhӓÿѭӧc nӕi vӟi nhau mà các
hoҥt ÿӝng vұt lý ÿҥi dѭѫng thú vӏ xҧy ra. Các biӇn nhӓ này sâu tӯ 3 - 5 km, nhѭng có
nhӳng vùng sâu hѫn và nhӳng vùng nông hѫn.
Phҫn lӟn các hoҥt ÿӝng ÿáng quan tâm diӉn ra trong lòng biӇn ӣÿӝ sâu lӟn nhҩt ÿӃn
2km. Ӣ nhӳng lӟp nѭӟc sâu hѫn, biӇn có nӗng ÿӝ muӕi gҫn nhѭ không ÿәi (35
o/oo
) và
nhiӋt ÿӝ (3
0
- 4
0
C). Ĉӗng thӡi ӣ nhӳng ÿӝ sâu ÿó, dòng chҧy rҩt yӃu, có vұn tӕc xҩp xӍ
bҵng không.
4.4 Dòng chҧy do gió

Ĉӝng lӵc chính hình thành dòng biӇn là hoҥt ÿӝng cӫa các hӋ thӕng gió trên mһt ÿҥi
dѭѫng. Gió tín phong và hoàn lѭu hѭӟng tây là kӃt quҧ hình thành dòng biӇn chҧy vӅ
hѭӟng tây ӣ vƭÿӝ thҩp và chҧy vӅ hѭӟng ÿông ӣ vƭÿӝ cao. ĈiӅu này tӵ nó ÿã chӭng
minh rҵ
ng ӣ bҳc Atlantic hình thành các dòng biӇn sau ÿây:
Hình 4.2: Dòng biӇn (theo Pirie et al, 1973)
Dòng biӇn phía bҳc xích ÿҥo chҧy vӅ hѭӟng tây tӯ mNJi ÿҧo Verde ÿӃn biӇn Caribbean.
ĈiӇm ÿi vào biӇn này và ÿiӇm quһt hѭӟng tây bҳc ӣ phía bҳc cӫa biӇn Caribbean và
nӕi vӟi dòng Florida. Dòng chҧy ra khӓi vӏnh Caribbean giӳa Florida và Cuba. Dòng
Florida (thѭӡng ÿѭӧc gӑi là dòng vӏnh) tiӃp tөc chҧy lên phía bҳc dӑc theo bҳc Mӻ
ÿӃn vƭÿӝ 45
0N
, nѫi nó quһt vӅ hѭӟng ÿông và kéo dài ra hình thành dòng bҳc biӇn
Atlantic. Mӝt nhánh cӫa dòng này quһt xuӕng phía nam dӑc theo bӡ biӇn BӗĈào Nha
hình thành dòng Canary kӃt thúc vòng tuҫn hoàn.
Mӝt dòng tѭѫng tӵ có thӇ thҩy ӣ phía nam biӇn Atlantic và các dòng biӇn khác. Nhӳng
dòng ÿông tây chӫ yӃu này ӣ nhӳng vƭÿӝ có nhӳng hӋ thӕng gió chiӃm ѭu thӃ. Các
dòng bҳc nam chҳc chҳn vүn tiӃp tөc và bҧo toàn vұt chҩt.
92

4.5 Ĉӝng lӵc cӫa dòng biӇn
Cân bҵng trӑng lӵc và lӵc ma sát dүn ÿӃn phѭѫng trình Chezy nәi tiӃng ÿѭӧc sӱ dөng
ÿӇ mô phӓng dòng chҧy sông ngòi, nhѭng lҥi không thӇӭng dөng cho các vùng nѭӟc
dѭӟi sâu cӫa ÿҥi dѭѫng. Vì các ÿҥi dѭѫng rҩt sâu và vұn tӕc lҥi rҩt nhӓ (<1m/s), nên
vài trò cӫa lӵc ma sát không lӟn. Mһt khác, vì dòng biӇn phát triӇn rҩt rӝng trên bӅ mһt
trái ÿҩt chӏu
ҧnh hѭӣng cӫa lӵc quay cӫa trái ÿҩt, ҧnh hѭӣng khác - lӵc Coriolis, cNJng
không lӟn.
Xem rҵng dòng chҧy có tӕc ÿӝ không ÿәi trên toàn bӝ quãng ÿѭӡng chҧy qua, tác dөng
cӫa lӵc Coriolis trên mӝt ÿѫn vӏ khӕi lѭӧng nѭӟc là:

A = 2 Z V sin M (4.1)
Trong ÿó:
A = Ĉӝ lӟn lӵc Coriolis
Z = vұn tӕc góc cӫa trái ÿҩt = 0.729 x 10
-4
[s
-1
]
V = vұn tӕc dòng chҧy và
M = vƭÿӝÿӏa lý
Hѫn nӳa, lӵc Coriolis tác ÿӝng lên phía phҧi theo hѭӟng dòng chҧy ӣ bҳc bán cҫu
(hѭӟng tác dөng này ngѭӧc lҥi, nghƭa là vӅ phía trái ӣ nam bán cҫu).
NӃu dòng nѭӟc chҧy trên mӝt ÿѭӡng thҷng thì lӵc vuông góc vӟi hѭӟng dòng chҧy sӁ
bҵng 0. Lӵc Coriolis sӁ cân bҵng vӟi gradient áp suҩt. Ĉây là gradient hѭӟng ngang
vuông góc vӟi hѭӟng dòng chҧy và ngѭӧc hѭӟng vӟ
i lӵc Coriolis. Cân bҵng 2 lӵc này
sӁ có phѭѫng trình sau:
V 2 =
n
p1
MZ
U
sin
w
w
(4.2)
trong ÿó: U là trӑng lѭӧng riêng cӫa nѭӟc
wp/wn là gradient áp suҩt vuông góc vӟi hѭӟng dòng chҧy.
Sӵ khác nhau vӅ trӑng lѭӧng riêng không ÿӫ ÿӇ tҥo ra gradient áp suҩt, nhѭng ÿӝ dӕc
mһt nѭӟc sӁ tҥo ra cân bҵng này. Chính ÿiӅu này tҥo ra sӵ khác nhau mӵc nѭӟc biӇn

trung bình ӣ các ÿiӇm khác nhau trên các ÿҥi dѭѫng.
Sӱ dөng công thӭc này tính sӵ khác nhau cӫa mӵc nѭӟc biӇn trung bình tҥ
i eo biӇn
Florida, ÿi qua vƭÿӝ 26
0
N, có tӕc ÿӝ dòng chҧy khoҧng 1.0 m /s và ÿӝ rӝng khoҧng 80
km.
(1.0) )26( )
10
x (0.729 (2) =
n
p1
4-
q
w
w
sin
U
(4.3)
s
m/
10
x 6.4 =
2-5
Trên chiӅu dài 80 km, sӵ khác nhau vӅ cao trình mӵc nѭӟc sӁ là:
93

m
10
x 52. =

10
x 80 x
9.81
10
x 6.4
=z
2-3
-5
'
(4.4)
Giá trӏ này xҩp xӍ giá trӏ nhұn ÿѭӧc tӯ sӕ liӋu ÿo ÿҥc là 45 cm.
Dòng biӇn ÿѭӧc nghiên cӭu và trình bày ӣ trên gӑi là dòng hҧi lѭu. Mӝt vҩn ÿӅ khác,
tuy kém quan trӑng hѫn khi nghiên cӭu hҧi dѭѫng, khi dòng chҧy ÿәi hѭӟng và lӵc
hѭӟng ngang bҵng 0. Trong trѭӡng hӧp này, lӵc Coriolis cân bҵng vӟi lӵc hѭӟng tâm.
V 2 =
r
V
2
M
sin: (4.5)
M
2 =
r
V
sin: (4.6)
Trong ÿó r là bán kính cong.
Dòng chҧy loҥi này gây ҧnh hѭӣng ít hѫn so vӟi các nhiӉu loҥn khác trong ÿo ÿҥc hҧi
văn. Tuy nhiên, nó lҥi gây ra mӕi phiӅn toái cho các hoҥt ÿӝng khác. Chҷng hҥn nó
gây ra nhiӉu loҥn rҩt lӟn trong các mô hình thӫy lӵc có ÿӝ nhұy cao trong các phòng
thí nghiӋm mà Mӻÿã thӵc hiӋn mӝt sӕ năm trѭӟc ÿây. Mӝt bình nѭӟc ÿæ ÿҫy và ÿһt

vào vӏ trí hoàn toàn tƭnh lһng, sau mӝt ÿêm các nhà nghiên c
ӭu vүn ÿo ÿѭӧc dòng chҧy
có vұn tӕc 0.2 m/s vì thí nghiӋm ÿѭӧc thӵc hiӋn tҥi vƭÿӝ 45
0
N.
Các dòng hҧi lѭu không phө thuӝc vào ÿӝ sâu, nghƭa là nó là hҵng sӕ trên toàn bӝ
chiӅu sâu do sӭc cҧn bҵng 0. ĈiӅu này mâu thuүn vӟi các tài liӋu quan trҳc trѭӟc ÿây ӣ
các ÿӝ sâu trên 1 km. Thӵc tӃ, không hӅ tӗn tҥi mâu thuүn vì chúng ta không nghiên
cӭu ÿӃn tác ÿӝng cӫa dòng hҧi lѭu, cӫa gió lên bӅ mһt các ÿҥi dѭѫng.
Các trҫm tích do gió Eckman
Nansen (1902) ÿã ÿѭa ra các sӕ liӋu quan trҳc vӅ các trҫm tích bi
Ӈn băng tìm thҩy ӣ
biӇn Bҳc cӵc. Ông thҩy rҵng băng tích tө không nҵm trên hѭӟng gió mà tҥo vӟi hѭӟng
gió mӝt góc tӯ 20
0
ÿӃn 40
0
. Ông giҧi thích ÿiӅu này nhѭ kӃt quҧ cӫa lӵc Coriolis và
hѫn nӳa suy ÿoán rҵng dòng chҧy ӣ nhӳng lӟp nѭӟc dѭӟi sâu hѫn, ÿѭӧc tҥo ra do lӵc
cҳt ӣ các lӟp phía trên và có xu thӇ lӋch phҧi.
Eckman ÿã khҧo sát ÿiӅu này bҵng mô hình toán trên cѫ sӣÿӅ nghӏ cӫa Nansen. KӃt
quҧ nghiên cӭu cӫa ông xuҩt bҧn vào năm 1902, nhѭng không trình bày trong phҫn
này.
Giҧ thi
Ӄt cҳt ÿҥi dѭѫng thành các lӟp nҵm ngang không ma sát, mӝt lӟp bӏÿҭy lên phía
bҳc, mӝt lӟp bӏÿҭy xuӕng phía nam tӯ xích ÿҥo thì kӃt quҧ là sӁ có chuyӇn ÿӝng xoҳn
do lӵc Coriolis. Nhѭng thӵc tӃ ma sát ҧnh hѭӣng lên các khӕi nѭӟc. Mӛi khӕi ÿѭӧc
xem là tұp hӧp cӫa nhiӅu lӟp, ÿѭӧc xét xuӕng ÿӝ sâu 50m. Gió sӁÿҭy lӟp trên và kӃt
quҧ là nó bӏ chӋch hѭӟng sang bên phҧ
i do lӵc Coriolis. Lӟp dѭӟi nó tiӃp tөc lӋch

94

95
thêm mӝt chút nӳa. Quá trình ÿó tiӃp tөc ÿӃn lӟp ÿáy và hѭӟng dòng chҧy dѭӡng nhѭ
ngѭӧc hҷn hѭӟng gió, nhѭng vӟi lӵc ít hѫn rҩt nhiӅu.
KӃt quҧ là chuyӇn ÿӝng trung bình sӁ nҵm bên phҧi cӫa hѭӟng gió. ChuyӇn ÿӝng này
ÿѭӧc biӃt nhѭ là kӃt quҧ cӫa gió Eckman. Ӣ phía bҳc Atlantic, gió tây ӣ các vƭÿӝ
trung bình và hѭӟng ÿông ӣ vƭÿӝ thҩp ÿҭy khӕi n
ѭӟc sang phía phҧi cӫa nó hình thành
các trҫm tích Eckman. Dòng chҧy sӁ hӝi tөӣ Sargasso Seam ÿҭy ÿҥi dѭѫng có bѭӟc
nhҧy hàng trăm km và tăng lên hàng mét.
Vì trӑng lѭӧng bҧn thân, khӕi này sӁ bӏ ép xuӕng và mӣ rӝng ra nhѭ là mӝt cái gӕi bӏ
bè ra khi có ngѭӡi ngӗi trên ÿó. Mһc dù các lӵc kӃt hӧp vӟi nhau rҩt phӭc tҥp, nhѭng
khӕi nѭӟc bӏ ép bӏ dӏch chuyӇn vӅ phía xích ÿҥo. Vì vұ
y, ÿây phҧi là dòng chҧy vòng
lên phía bҳc thay thӃ lѭӧng nѭӟc chuyӇn ÿӝng xuӕng phía nam. Sӵ chuyӇn hѭӟng cӫa
dòng chҧy lên phía bҳc có thӇ mӣ rӝng và chұm chҥp vì nó là khӕi nѭӟc thay thӃ nhѭ
ÿã ÿѭӧc xem xét. Trong thӵc tӃ, dòng chҧy vòng bӏ giӳ lҥi giӳa bӡ biӇn Bҳc Mӻ và
Sargasso Sea. Vì chiӅu rӝng cӫa dòng chҧy không lӟn, nên ÿӇ tҧi hӃt lѭӧng nѭӟc, lѭu
tӕc dòng chҧy phҧi lӟn. Ĉó là trѭӡng hӧp dòng nѭӟc ҩm chҧy tӯ vӏnh Mexico qua Ĉҥi
tây dѭѫng ÿӃn châu âu. Dòng chҧy bӏ lӋch phҧi khá nhiӅu do lӵc Coriolis và ÿѭӧc tăng
cѭӡng vӟi dҥng dòng chҧy vòng theo theo chiӅu kim ÿӗng hӗ. Tæng lѭӧng dòng chҧy
xҩp xӍ 5 lҫn tæng lѭӧng nѭӟc cӫa tҩt cҧ các con sông trên thӃ giӟi.
4.6 Tính chҩt cӫa nѭӟc biӇn
Tính chҩt quan trӑ
ng nhҩt cӫa nѭӟc biӇn mà các nhà chuyên môn kӻ thuұt bӡ biӇn
quan tâm là mұt ÿӝ nѭӟc. mұt ÿӝ cӫa nó là hàm sӕ cӫa ÿӝ muӕi, nhiӋt ÿӝ và áp suҩt,
trong ÿó ҧnh hѭӣng cӫa áp suҩt là ít nhҩt mà ta có thӇ bӓ qua trӯ khi các nghiên cӭu ӣ
rҩt sâu (>500m).
Trái vӟi nѭӟc ngӑt, phҫn lӟn nѭӟc biӇn ÿӅu tăng mұt ÿӝ khi bӏ lҥnh cho ÿӃn nhiӋt ÿӝ

ÿông lҥnh. Phҫn lӟn nѭӟc biӇn có ÿӝ muӕi thay ÿәi tӯ 34 ‰ and 36 ‰. Mӝt sӕ biӇn
nhӓ cô lұp cNJng có sӵ thay ÿәi mұt ÿӝ và ÿӝ muӕi rҩt lӟn. Chҷng hҥn biӇn Baltic, thӍnh
thoҧng ÿӝ muӕi xuӕng tӟi 7 ‰, trong khi biӇn ÿӓ (châu Phi) lên ÿӃn 41‰. Tuy nhiên,
sӵ phө thuӝc cӫa mұt ÿӝ vào ÿӝ muӕi và nhiӋt ÿӝ rҩt phӭc tҥp.
Vì mұt ÿӝ nѭӟc biӇn lӟn hѫn 1000 kg /m
3
, các nhà hҧi dѭѫng hӑc thѭӡng sӱ dөng ÿҥi
lѭӧng hiӋu sӕ cӫa nѭӟc biӇn vӟi 1000 và ký hiӋu là sigma. NӃu có xét tӟi áp suҩt khí
quyӇn thì sӱ dөng thêm chӍ sӕ t trong biӇu thӭc.
V
t
= U - 1000 (4.7)
Trong ÿó: U là nӗng ÿӝ nѭӟc biӇn ӣ áp suҩt khí quyӇn.
V
t
là hàm sӕ cӫa ÿӝ muӕi và nhiӋt ÿӝ và ÿѭӧc thӇ hiӋn trong bҧng 4-1.
KӃt quҧ tính toán ӣ bҧng ӭng vӟi áp suҩt khí quyӇn 1.033 bars = 1 atmosphere.

96
Bҧng 4.1: Giá trӏ V
t
là hàm sӕ cӫa ÿӝ mһn và nhiӋt ÿӝ

97
Vì các phѭѫng trình và các bҧng tính toán tѭѫng ÿӕi cӗng kӅnh V, nên mӝt quan hӋ
ÿѫn giҧn hѫn thӍnh thoҧng ÿѭӧc sӱ dөng
V
t
= 0.75 S (4.8)
Phѭѫng trình này bӓ qua ҧnh hѭӣng cӫa nhiӋt ÿӝ và áp suҩt và vì vұy ÿӝ chính xác

không cao, ít ÿѭӧc sӱ dөng. Trong thӵc hành, các kӻ sѭ thѭӡng sӱ dөng phѭѫng trình
này cho các bài toán mà sӵ khác nhau vӅ mұt ÿӝ khi xét và không xét ÿӃn ҧnh hѭӣng
cӫa nhiӋt ÿӝ là không lӟn.
Vӟi các thông tin vӅ nӗng ÿӝ, chúng ta trӣ lҥi xem xét viӋc mô tҧÿҥi dѭѫng. Thông
thѭӡng, ÿӝ muӕi và nhiӋt ÿӝ giҧm vӟi s
ӵ tăng lên cӫa ÿӝ sâu. Bӕc hѫi xҧy ra ӣ lӟp trên
mһt làm cho ÿӝ muӕi ӣÿây cao hѫn. Nhѭng cѫ chӃ trao ÿәi muӕi theo ÿӝ sâu ra sao?
Sӵ khác nhau vӅ nhiӋt ÿӝ ÿӫ lӟn ÿӇ duy trì phân bӕ mұt ÿӝ ÿҧm bҧo cho nó tăng theo
ÿӝ sâu.
Sӵ thay ÿәi mұt ÿӝ do sӵ khác nhau vӅÿӝ muӕi và nhiӋt ÿӝ ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ tìm dòng
nѭӟc muӕi nhѭ ví dө dѭӟ
i ÿây.
Ĉһt mӝt ÿѭӡng ӕng có chiӅu dài 1 km bҳt ÿҫu tӯ cao trình mһt biӇn xuӕng sâu. TiӃp
theo sӱ dөng bѫm lҩy nѭӟc tӯ tҫng sâu. Chúng ta làm viӋc này mӝt cách tӯ tӯÿӇ nѭӟc
bѫm lên ӣ trong ӕng có thӇҩm lên do môi trѭӡng biӇn xung quanh. Sau khi nѭӟc lên
ÿӃn mһt ÿҩt, chúng ta tҳt bѫm và thҩy rҵng nѭӟc vүn tiӃp tөc chҧy ra. Tҥi sao ÿiӅu này
xҧy ra? nó không phҧ
i là dҥng chuyӇn ÿӝng vƭnh cӱu và quá trình này sӁ kӃt thúc khi
phía trên lӟp 1 km cӫa ÿҥi dѭѫng bӏ trӝn lүn hoàn toàn.
4.7 Dòng mұt ÿӝ
Gradient mұt ÿӝ nҵm ngang có thӇ dүn ÿӃn sӵ không cân bҵng cӫa áp suҩt và sӁ sinh
ra dòng chҧy. Cѫ chӃ cӫa loҥi dòng chҧy nhѭ vұy cNJng giӕng nhѭ dòng chҧy xuҩt hiӋn
ӣ các cҧng sông tiӃp giáp vӟi biӇn (cҧng cӱa sông). BiӇ
u thӭc toán hӑc mô phӓng hiӋn
tѭӧng này sӁ trình bày trong các phҫn sau, ӣÿây chӍ xin ÿѭa ra mӝt ví dө xҧy ra ӣ các
ÿҥi dѭѫng.
BiӇn Ĉӏa Trung Hҧi mһn hѫn các biӇn khác vì vұy nӗng ÿӝ cNJng cao hѫn biӇn
Atlantic. Mӝt dòng chҧy thѭӡng xuyên vӟi vұn tӕc 0.5m/s chҧy ra khӓi vӏnh Gibraltar
ӣ dѭӟi sâu. Trên mһt, dòng chҧy vào vӏnh thұm chí có vұn tӕc lӟn hѫn. Sӵ khác nhau
v

Ӆ mұt ÿӝ duy trì dòng chҧy kiӇu này do hiӋn tѭӧng bӕc hѫi làm cho mұt ÿӝ lӟp trên
khác vӟi các lӟp dѭӟi.