Mô hình tính sóng vùng ven bờ ( ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương mở đầu pot

1
§¹i häc quèc gia hµ néi
Trêng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn


NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä s¸o












M« h×nh tÝnh sãng
vïng ven bê

Hµ Néi - 2005

2









3


mục lục
Mở đầu
Chơng 1
Lý thuyết cơ bản về trờng sóng trên vùng biển sâu và ven bờ
1.1 Các yếu tố sóng, dạng sóng và phân loại trờng sóng 5
1.2 Các lý thuyết mô phỏng trờng sóng, phạm vi áp dụng đối với các vùng nớc sâu
và ven bờ 8

1.3 Tác động và tơng tác của trờng sóng với các quá trình thuỷ thạch, động lực ven
bờ 15
Chơng 2
Biến đổi các yếu tố sóng khi truyền vào vùng ven bờ
2.1 Tốc độ, độ dài và các yếu tố khác của chuyển động sóng vùng ven bờ 19
2.2 Biến dạng sóng vùng ven bờ 28
2.3 Khúc xạ sóng vùng ven bờ 30
2.4 Nhiễu xạ sóng do vật cản 33
2.5 Kết hợp sóng khúc xạ và nhiễu xạ 36
2.6 Phản xạ sóng 40
2.7 Sóng đổ 41
2.8 Tơng tác giữa sóng và dòng chảy ở vùng ven bờ 48
Chơng 3
ứng suất bức xạ sóng và các quá trình do sóng sinh ra
ở vùng ven bờ
3.1 Các thành phần ứng suất bức xạ sóng 54
3.2 Mực nớc dâng và rút tại vùng sóng đổ 57
3.3 Các loại dòng chảy do sóng vùng ven bờ 59
3.4 Lý thuyết dòng chảy sóng dọc bờ 60
3.5 Lớp biên sóng 65
3.6 Sóng dài vùng ven bờ 69

4



Chơng 4
Lý thuyết phổ sóng áp dụng cho vùng ven bờ
4.1 Phổ sóng trong vùng biển có độ sâu giới hạn 71
4.2 Biến đổi phổ sóng vùng ven bờ 78

Chơng 5
Các mô hình tính toán sóng gió, sóng lừng vùng ven bờ
5.1 Các yếu tố tạo sóng và điều kiện khí tợng hải văn ảnh hởng đến trờng sóng 80
5.2 Các phơng pháp tính sóng dựa trên các mối tơng quan lý thuyết và thực
nghiệm giữa các yếu tố sóng và các yếu tố tạo sóng. Quy phạm tính toán sóng
của Việt Nam 93
5.3 Các mô hình tính sóng vùng ven bờ dựa trên phơng pháp giải phơng trình lan
truyền sóng 103
Tài liệu tham khảo 123

5

Mở đầu
Giáo trình Mô hình tính sóng vùng ven bờ đợc biên soạn nh một sự kế tiếp cuốn
giáo trình Động lực học Biển phần 1 Sóng biển [1] đợc biên soạn năm 1998 dành
cho học sinh Hải dơng học tại khoa Khí tợng, Thuỷ văn và Hải dơng học . Đây là một
cuốn sách viết khá đầy đủ các kiến thức cơ bản về trờng sóng, trong đó đề cập đến cả
trờng sóng vùng khơi và trờng sóng ven bờ, các phơng pháp tính toán dự báo sóng
trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm. Tuy nhiên do sự phát triển rất nhanh của các
nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm của ngành Hải dơng học nói chung và động lực sóng
biển nói riêng, đặc biệt tại khu vực ven bờ là nơi tập trung mọi hoạt động kinh tế, xây
dựng, du lịch nghỉ dỡng, nên trong khoảng từ những năm 90 lại đây, nhiều lý thuyết,
mô hình tính toán trờng sóng mới đã đợc nghiên cứu và đa vào áp dụng trong nghiệp
vụ hàng ngày. Cuốn giáo trình này đợc biên soạn nhằm đáp ứng đợc các yêu cầu năng
cao, cập nhật các lý thuyết, mô hình tính sóng vùng ven bờ, và với phơng hớng nâng
cao trình độ, kỹ năng thực hành tính toán cho sinh viên. Một số các phần lý thuyết cơ
bản về trờng sóng sẽ đợc nhắc lại so với giáo trình đầu, tuy nhiên các lý thuyết về
phơng trình lan truyền sóng trên vùng biển có độ dốc thoải, lý thuyết bức xạ sóng và các
mô hình tính sóng theo phơng pháp số là những phần hoàn toàn mới và những năm vừa
qua các sinh viên đã đợc truyền đạt từng phần.
Giáo trình gồm 5 chơng xắp xếp theo thứ tự từ lý thuyết cơ bản đến thực hành và
các mô hình tính sóng.
Chơng I đề cập đến lý thuyết cơ bản về trờng sóng vùng biển sâu và ven bờ do
PGS. TS. Nguyễn Mạnh Hùng biên soạn.

Chơng II viết về biến đổi các yếu tố sóng khi lan truyền vào vùng ven bờ do
PGS. TS. Nguyễn Mạnh Hùng biên soạn.
Chơng III trình bày lý thuyết ứng xuất bức xạ sóng và các quá trình do sóng sinh ra
ở vùng ven bờ do TS. Nguyễn Thọ Sáo biên soạn.
Chơng IV liên quan tới lý thuyết phổ sóng áp dụng cho vùng ven bờ do PGS. TS.
Nguyễn Mạnh Hùng biên soạn.
Chơng V là các mô hình tính toán sóng gió, sóng lừng vùng ven bờ do PGS. TS.
Nguyễn Mạnh Hùng và TS. Nguyễn Thọ Sáo cùng biên soạn.
Trong quá trình biên soạn, các tác giả đã cố gắng trình bày một cách cô đọng các
phần lý thuyết và thực hành, liên quan đến trờng sóng vùng ven bờ. Đồng thời cũng
chọn lựa các thuật ngữ chung nhất trong nghiên cứu sóng, trong nghiên cứu địa hình địa
mạo vùng bờ nhằm bớc đầu thống nhất các thuật ngữ chuyên môn trong ngành Hải
dơng. Tuy vậy có thể vẫn còn những vẫn đề bỏ sót, cần đợc bổ sung và các thuật ngữ
cần đợc thống nhất. Chúng tôi biết ơn và đánh giá cao các phát hiện và đóng góp của
ngời đọc và các bạn đồng nghiệp.