Xây dựng chương trình tính toán hướng và tốc độ dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa đơn giản theo lịch thủy triều anh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (831.64 KB, 60 trang )

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Th.S,
Th.Tr NGUYỄN THÁI DƯƠNG, trưởng bộ môn Hàng Hải, khoa Hàng Hải đa
tận tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ chỉ bảo em trong suốt quá trình viết đề tài
tốt nghiệp.
Em chân thành cảm ơn các Thầy trong khoa Hàng Hải, Trường Đại học
Hàng Hải Việt Nam đa tận tình truyền đạt kiến thức cho em trong 4,5 năm học
tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng
cho quá trình nghiên cứu đề tài mà còn là hành trang quý báu để em bước vào
đời một cách vững chắc và tự tin.
Em xin được bày tỏ lời cảm ơn tới các bạn sinh viên khoa Hàng Hải đa
giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành đề tài.
Trân trọng cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
HOÀNG VĂN KHOA

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu độc lập của tôi do chính tôi.
Các phân tích và đánh giá trong quá trình viết đề tài là trung thực chưa từng
được công bố trong bất kỳ tài liệu nào khác. Các số liệu trích dẫn trong quá trình
nghiên cứu đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Ngày 9 tháng 11 năm 2015
Sinh viên thực hiện
HOÀNG VĂN KHOA

ii

MỤC LỤC

iii

DANH MỤC BIỂU BẢNG

Bảng 3.1. Số liệu tương ứng giữa thủy triều và dòng triều………………….…36
Bảng 3.2. Thông tin hằng số điều hòa………………………………….………38
Bảng 3.3. Hiệu chỉnh theo mùa………………………………………………...38
Bảng 3.4. Hiểu chỉnh nước nông……………………………………………….39
Bảng 3.5. Hệ số và góc vị………………………………………………………39
Bảng 3.6. Phần A……………………………………………………………….40
Bảng 3.7. Phần B……………………………………………………………….42
Bảng 3.8. Phần A……………………………………………………………….45
Bảng 3.9. Phần B……………………………………………………………….46
Bảng 4.1. Bảng chính……………………………...…………………………...49
Bảng 4.2. Bảng phụ loại 1……………………………………………………...50
Bảng 4.3. Bảng phụ loại 2……………………………………………………...51
Bảng 4.4. Số liệu dòng triều theo giờ nước lớn tại Cửa Cấm………………….56

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hiện tượng thủy triều………………………………………………...10
Hình 1.2. Mực nước thủy triều……...………………………………….………12
Hình 1.3. Nhật triều…………………………………………………………….17
Hình 1.4. Bán nhật triều…………………………………………….…………..17

Hình 1.5. Triều hỗn hợp tại Los Angeles………………………………………18
Hình 1.6. Triều hỗn hợp tại Seatle……………………………………………..18
Hình 1.7. Triều hỗn hợp tại Holonunu…………………………………………18
Hình 1.8. Số “0” hải đồ………………………………………………………...19
Hình 1.9. Tuần trăng và thủy triều……………………………………………..22
Hình 1.10. Minh họa quá trình mực nước thủy triều lên xuống trong 1 tháng
quan trắc tại một trạm thủy văn………………………………………………..23
Hình 2.1. Hình bao phủ các tập của lịch thủy triều Anh……………………….25
Hình 2.2. Dạng đường cong thủy triều của tập 1 và tập 2 trong lịch thủy triều
Anh……………………………………………………………………………..28
Hình 2.3. Dạng đường cong thủy triều của tập 3 và tập 4 trong lịch thủy triều
Anh……………………………………………………………………………..28
Hình 3.1. Biểu diễn triều lưu và hải lưu trên hải đồ Anh……………………....30
Hình 3.2. Triều lưu quay vòng…………………………………………………31
Hình 3.3. Dựng tam giác vectơ…………………………………………………47

v

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
ATT: Admiralty Tide Table
CD: Chart Datum
HAT: Highest Astronomical Tide
HW: High Water
LAT: Lowest Astronomical Tide
LW: Low Water
MHLW: Mean Higher High Water
MHLW: Mean Higher Low Water
MHWN: Mean High Water Neap
MHWS: Mean High Water Spring

MLHW: Mean Lower High Water
MLLW: Mean Lower Low Water
MLWN: Mean Low Water Neap
MLWS: Mean Low Water Spring
MSL: Mean Sea Level
MTL: Mean Tide Level
NP: Nautical Publication

vi

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thủy triều là hiện tượng dao động của mực nước biển và đại dương có tính
chu kỳ dưới tác động của lực hấp dẫn vũ trụ của Mặt trời, Mặt trăng và Trái đất.
Trên thực thế, thủy triều chịu sự tác động ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như địa
hình, điều kiện khí tượng thủy văn, vùng cử sông, địa hình đáy, độ kết dính nước
biển v.v… đa tạo ra sự thay đổi phức tạp biến động khó lường theo mùa cũng
như nằm trên các vùng biển. Việc điều động tàu dưới sự ảnh hưởng của thủy
triều, dòng triều gây ra nhiều khó khăn khi tàu ra vào cảng hay hành trình qua các
khu vực luồng lạch hẹp. Để nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo an toàn trong
quá trình khai thác tàu, việc tính toán thủy triều và dòng triều là những việc rất
quan trọng đối với các Sỹ quan Hàng Hải.
Nhận thức được tính cấp thiết của đề tài, em quyết định chọn đề tài “ Xây
dựng chương trình tính toán hướng và tốc độ dòng triều bằng phương pháp hằng
số điều hòa đơn giản theo lịch thủy triều Anh” làm đề tài nghiên cứu với mục
đích giúp cho người Hàng Hải nâng cao độ chính xác về việc tính toán dòng
triều. Ngoài ra, đề tài mang ý nghĩa lý luận và thực tiễn, có ý nghĩa thiết thực
trọng việc khai thác tàu của Sỹ quan Hàng Hải. Từ đó giúp cho việc khai thác tàu
được an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao.

2. Mục đích của đề tài
Đề tài cung cấp cho người điều khiển tàu cac thông tin cần thiết về thủy
triều và dòng triều, đồng thời giúp cho người Hàng Hải nắm vững được cách dự
đoán dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa. Từ đó người Hàng Hải có
thể dự tính dòng triều một cách chính xác tại mỗi thời điểm nhất định mà tàu
hoạt động.

vii

3. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu là phân tích điều hòa, tổng hợp cơ sở tính toán
dòng triều.
Phạm vi nghiên cứu là dự đoán dòng triều bằng phương pháp sự dụng hằng
số điều hòa sử dụng lịch thủy triều Anh.
4. Nội dung của đề tài
Đề tài tập trung giải quyết cac nội dung chính sau đây:
-

Lý thuyết thủy triều.
Lịc thủy triều Anh.
Dự tính dòng triều.
Thủy triều Việt Nam.

viii

LỜI NÓI ĐẦU
Đề tài này trọng tâm nói về dự đoán dòng triều bằng phương pháp hằng số
điều hòa, là phương pháp cần thiết trong ngành Hàng Hải mà sinh viên chuyên

ngành Điều Khiển Tàu Biển tại Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam cần phải
nắm vững và thực hiện được. Phương pháp dự đoán dòng chiều này mang tính
chất phức tạp trung bình. Khí thực hiện đòi hỏi theo một quy trình nhất định dựa
vào biểu mẫu chuẩn, đa số là tra cứu các bẳng biểu và tính toán chính xác.
Dự đoán dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa được trình bày dưới
dạng bài tập. Để thuận tiện cho quá trình tham khảo đọc lập, trước phương pháp
dự đoán thường bắt đầu bằng giới thiệu lý thuyết, những điều giải thích chung và
những công thức cơ bản. Bài giải mẫu trong đề tài này dc tính bằng tay và bằng
chương trình, thực hiện theo cách tra cứu số liệu từ các biểu bảng có sẵn, điền
vào các bảng chuẩn hóa chuẩn bị sẵn, nhằm giúp sinh viên hiểu và nắm vững
từng bước tính toán, tránh được nhầm lẫn và lỗi.
Đề tài bao gồm 4 chương:
Chương 1: Lý thuyết thủy triều.
Chương 2: Lịch thủy triều Anh.
Chương 3: Dự tính dòng triều.
CHương 4: Thủy triều Việt Nam.
Mặc dù đa rất cố gắng trong quá trình viết đề tài không thể tránh khỏi những
thiếu sót nhất định. Em rất mòng được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn
sinh viên khoa Hàng Hải cả về nội dung lẫn hình thức để đề tài được hoàn thiện
hơn.
Em xin chăn thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
HOÀNG VĂN KHOA

1

CHƯƠNG 1
LÝ THUYẾT THỦY TRIỀU
1.1 NGUYÊN NHÂN HÌNH THÀNH THỦY TRIỀU

Thủy triều là hiện tượng dao động có chu kì của mực nước biển và đại
dương dưới sự tác dụng của lực hấp dẫn vũ trụ từ mặt trăng, mặt trời và trái đất.
Hay thủy triều là hiện tượng nước biển, nước sông... lên xuống trong 1
chu kì thời gian phụ thuộc vào biến chuyển thiên văn. Trong âm Hán-Việt, thủy
có nghĩa là nước, triều là cường độ nước dâng lên và rút xuống. Sự thay đổi lực
hấp dẫn từ mặt trăng (phần chủ yếu) và từ các thiên thể khác như mặt trời (phần
nhỏ) tại 1 điểm bất kì lên bề mặt trái đất trong khi trái đất quay đa tạo nên hiện
tượng lên (triều lên) và nước rút (triều xuống) và những khoảng thời gian nhất
định trong 1 ngày.

Hình 1.1. Hiện tượng thủy triều
Hiện tượng thủy triều xảy ra do lực hấp dẫn vũ trụ của mặt trăng, mặt trời
và các thiên thể. Năm 1867, sau khi Newton tìm ra định luật vạn vật hấp dẫn
mới có cơ sở khoa học giải thích hiện tượng thủy triều.
Nguyên nhân của thủy triều là do thủy quyển có hình cầu dẹt nhưng bị
kéo ca lên ở hai miền đối diện nhau tạo thành hình ellipsoid. Một đỉnh ellipsoid
2

nằm trực diện với mặt trăng là miền nước lớn thứ nhất, do lực hấp dẫn của mặt
trăng gây ra. Còn miền nước lớn thứ 2 nằm đối diện với miền nước lớn thứ nhất
qua tâm trái đất, do lực li tâm tạo ra. Giữa 2 nước lớn liên tiếp là nước ròng. Một
khi vận tốc góc (tốc độ quay) của trái đất không đổi thì lực li tâm lớn nhất nằm ở
nơi có bán kính quay lớn nhất khi đó là miền xích đạo của trái đất. Tuy nhiên
bán kính quay chưa hẳn là bán kính trái đất tại xích đạo, là vì: trái đát không
hoàn toàn quay quanh trục của nó, cũng như mặt trăng không hoàn toàn quay
quanh trái đất, mà là: Hệ quả trái đất mặt trăng quay xung quanh điểm trọng tâm
của hệ này. Do khối lượng của trái đất lớn hơn rất nhiều mặt trăng nên trọng tâm
của hệ trái đất mặt trăng nằm trong lòng trái đất, trên đường nối tâm của chúng.
Tóm lại: trái đất vừa quay vừa lắc.

Khái niệm thủy triều còn được mở rộng trong vật lý học dành cho chênh
lệch lực tác động lên các vật thể nằm trong trường hấp dẫn không đều.
Tuy nhiên vẫn còn 1 số hiện tượng đến nay vẫn chưa lý giải thỏa đáng.
Hiện nay có 2 học thuyết về thủy triều là thuyết tĩnh học thủy triều của Newton
và thuyết động học thủy triều của Laplace.
1.1.1 Thuyết tĩnh học thủy triều
Thuyết tĩnh học giả thiết trái đất được bao quanh bởi lớp nước biển
có độ sâu như nhau. Theo thuyết tĩnh học, dao động thủy triều lúc lên lúc
xuống là do sức hút của mặt trăng và mặt trời tác dụng lên các phân tử nước
trên bề mặt trái đất. Lực hút này là lực hấp dẫn tuân theo định luật vạn vật
hấp dẫn của Newton.
.0
Trong đó:
-

m là khối lượng đơn vị chất điểm, tính bằng (kg).

-

M là khối lượng mặt trăng (mặt trời), tính bằng (kg).

-

r là khoảng cách từ tâm mặt trăng tới chất điểm, tính bằng (m), G là

hằng số hấp dẫn, có giá trị xấp xỉ 6,673x10-11m2kg-2
3

-

F là lực hấp dẫn, có hướng về tâm mặt trăng (mặt trời), tính bằng (N).
Lực gây triều này hoàn toàn phụ thuộc vào khoảng cách từ mặt trăng và

mặt trời tới trái đất. Do mặt trăng gần trái đất hơn mặt trời gần 390 lần nên
tuy khối lượng mặt trăng nhỏ hơn khối lượng mặt trời khoảng 30 triệu lần thì
lực gây triều của mặt trăng vẫn lớn hơn lực gây triều của mặt trời khoảng
2,17 lần.
Tóm lại, lực gây triều tác động lên các phần tử nước biển làm cho mực
nước lên xuống có chu kỳ hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa mặt
trăng, mặt trời và trái đất. Kết quả là độ cao mực nước biển có giá trị khác
nhau tùy thời điểm (Hình 1.2).

Hình 1.2. Mực nước thủy triều
Newton đa phân tích kỹ các lực sinh ra thủy triều và giải thích được
nguyên nhân gây ra thủy triều. Về cơ bản, thuyết này hoàn toàn đúng với các
khu vực gần với giả thiết như ven các đảo nằm giữa đại dương. Do không xét đến
các yếu tố như: sự phân bố của biển và lục địa, hình dạng đáy biển, lực ma sát và
quán tính của nước biển nên thuyết tĩnh học không giải thích được đầy đủ các hiện
tượng thủy triều phức tạp.
1.1.2 Thuyết động học thủy triều.
Thuyết động học cho rằng lực hấp dẫn vũ trụ của mặt trăng, mặt trời gây ra

4

những dao động ép trên đại dương. Thủy triều lớn nhất khi thiên thể ở thiên
đỉnh và nhỏ nhất khi thiên thể ở đường chân trời và bất kỳ vùng nào trên đại
dương cũng chịu tác động của lực sinh ra thủy triều tương ứng. Lực này thay
đổi liên tục có biên độ từ lớn nhất đến nhỏ nhất và ngược lại tùy thuộc vào

chuyển động của mặt trăng và mặt trời.
Tính toán chu kỳ lực sinh ra thủy triều là một phát hiện quan trọng của
Laplace vì sự biến thiên tuần hoàn của các lực gây triều sẽ sinh ra các dao
động có tính chất tuần hoàn của khối nước biển. Lý thuyết động lực học thủy
triều coi hiện tượng thủy triều như một chuyển động dạng sóng. Vào lúc
thiên thể đi qua trên đại dương sóng (f) được hình thành. Sau đó được truyền
lan đi như một sóng biển tự do, không phụ thuộc vào các lực sinh ra nó. Tốc
độ truyền lan của sóng tự do phụ thuộc vào độ sâu đại dương.
Khi xác định các dao động sóng này, thuyết động học thủy triều dựa trên 2
nguyên tắc :
-

Chu kỳ dao động của mực nước biển do tác động của lực gây ra thủy triều

thì bằng chu kỳ của các lực đó.
-

Nếu có nhiều lực có tính chất tuần hoàn cùng tác động thì dao động của

từng lực gây ra phải được xem xét tính riêng và kết quả tác động chung của
các lực sẽ là tổng hợp các dao động thành phần.
Xuất phát từ 2 nguyên tắc này, Laplace đa nghiên cứu được phương
trình chuyển động của thủy triều ở đại dương có độ sâu không đổi. Lý thuyết
động lực thủy triều đa giải thích được các hiện tượng thủy triều đầy đủ hơn.
Chỉ ra được ý nghĩa quyết định của độ sâu đại dương và đặc điểm địa hình
đáy đối với thủy triều đồng thời vạch ra được phương hướng tính toán thủy
triều sát với tực tế hơn. Phát triển thuyết động lực thủy triều, các nhà khoa học
đa lập ra phương pháp phân tích điều hòa thủy triều. Phương pháp này được áp
dụng rộng rai nhằm mục đích dự tính thủy triều trên cơ sở các số liệu thiên
văn và các hằng số điều hòa phụ thuộc vào điều kiện biển địa phương từng khu

vực.
5

1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THỦY TRIỀU
Hiện tượng thủy triều trong thực tế vô cùng phức tạp. Lực gây triều hình
thành từ sức hút của mặt trăng, mặt trời, thiên thể khác, lực ly tâm và bị ảnh
hưởng do nhiều nguyên nhân khác nhau.
1.2.1 Ảnh hưởng của địa hình
Chu kỳ chấn động tự nhiên của từng khu vực biển có liên quan chặt chẽ
đến hình dáng và độ sâu vùng biển đó. Chu kỳ chấn động tự nhiên các khu
vực khác nhau có tác động khác nhau đối với lực gây triều, nếu nó giống với
chu kỳ của lực gây triều sẽ sinh ra cộng hưởng làm hình thành thủy triều cực
lớn, biên độ có thể đạt tới 19,6m.
1.2.2 Ảnh hưởng của điều kiện khí tượng thủy văn
Gió, khí áp, giáng thủy và đóng băng đều ảnh hưởng tới sự biến đổi thủy
triều. Đặc biệt vùng cử sông và vùng vịnh thì sự tác động này càng rõ rệt.
Ảnh hưởng của khí áp và gió đối với thủy triều ở vùng cửa biển và phụ cận
rất lớn. Gió thổi từ biển vào lục địa làm cho mực nước vùng ven bờ dâng lên
cao, ngược lại, gió thổi từ đất liền ra biển làm cho mực nước biển giảm xuống.
Đối với vùng vịnh, mực nước phía bờ trên gió giảm xuống còn mực nước phía
bờ dưới gió tăng lên. Mực nước mựt biển thay đổi phụ thuộc vào sức gió, độ
ổn định và thời gian kéo dài của gió. Gió lớn hoặc gió bao có thể làm thay đổi
thời điểm nước lớn, nước ròng của thủy triều.
1.2.3 Ảnh hưởng vùng cửa sông (triều cửa sông)
Vùng nước sông chật hẹp, lòng sông có độ sâu không đều làm tốc độ
chuyển động của nước sông thay đổi. Càng lên phía thượng nguồn thì thời
gian triều lên càng ngắn, thời gian triều rút càng dài, khiến cho thời điểm
nước lớn bị chậm trễ và biên độ triều nhỏ.
1.2.4 Ảnh hưởng địa hình đáy và độ kết dính nước biển (hiện tượng triều

trễ)
Do tính kết dính của nước biển và ma sát với đáy biển làm cho nước lớn
6

không xuất hiên đúng giờ theo lý thuyết. Triều cường và triều kiệt không
xuất hiện đúng vào thời điểm trăng "non" và "trăng tròn", nói chung là đều bị
chậm lại.
1.3 CƠ SỞ DỰ ĐOÁN THỦY TRIỀU
Xây dựng cơ sở tính toán dự đoán trước thủy triều có ý nghĩa quan trọng
trong hàng hải. Phương pháp phân tích điều hòa được sử dụng rộng rai trong
công tác dự đoán thủy triều.
Thực chất phương pháp phân tích điều hòa coi sự thay đổi mực nước
biển do tác dụng của thủy triều có thể biểu diễn dưới dạng đường cong phức
tạp, đó là dạng tổng hợp của các đường cong thành phần đều đặn. Mỗi
đường cong thành phần có đặc điểm của dao động điều hòa đơn giản dưới
dạng hình sin.

Trong đó:
R- biên độ dao động của sóng thành phần
q - tốc độ góc, không đổi, đói với từng sóng thành phần và không phụ thuộc
vào điều kiện địa lý
t - giờ mặt trời trung bình
ξ - pha ban đầu của sóng
Các sóng thủy triều thành phần đó có thể coi gần đúng để thuận lợi và đơn
giản hơn như là kết quả tác dụng của một số thiên thể quay xung quanh trái đất
theo quỹ đạo tròn với bán kính và vận tốc khác nhau. Như vậy, khi có khối
lượng thiên thể, bán kính quỹ đạo và tốc độ góc có thể thu được kết quả sóng
triều thật. Độ cao mực nước ở thời điểm bất kỳ được xác định theo công thức :
ht = ∑ R cos(qt – ξ)

Trong thiên nhiên, khi quan sát không thể nhận thấy sóng thành phần nào
mà chỉ tồn tại duy nhất một sóng thủy triều. Như vậy, phương pháp xây dựng

7

trên cơ sở lý thuyết về sóng tự do, trong đó tất cả các hiện tượng thủy triều xảy
ra, như là tồn tại của sóng thành phần riêng biệt.
Xét cả ảnh hưởng của điều kiện địa phương đến biên độ thì công thức ban
đầu (1.2) của sóng triều hình sin, có thể viết như sau:

Trong đó:
f - hệ số giảm thiểu tính theo các định luật chuyển động của các thiên thể.
H - biên độ trung bình của thủy triều, phụ thuộc vào điều kiện địa lý.
+U - đối số thiên văn, được coi như góc giờ thiên thể tại 00 giờ ngày đầu
tiên của các quan trắc hoặc là của các dự tính thủy triều.
g - Góc vị trí sóng quyết định sự đến chậm của thời điểm đạt nước lớn của
mỗi sóng thành phần, so với thời điểm qua kinh tuyến của thiên thể mà gây nên
sóng triều đa cho. Nói cách khác, sự lệch đặc trưng của sóng trong tự nhiên so
với pha triều tĩnh phụ thuộc vào điều kiện địa phương.
Biên độ và góc vị trí sóng được xác định theo các số liệu quan sát đối với vị
trí đó và các đại lượng không thay đổi nên gọi là hằng số điều hòa thủy triều.
Công thức tính đầy đủ độ cao thủy triều gồm 93 thành phần. Tuy nhiên đối
với biển sâu chi cần 8 thành phần, còn vùng nước nông là 11 thành phần đảm
bảo yêu cầu về độ chính xác trong hàng hải. Trên cơ sở phân tích điều hòa, lập
các bảng thủy triều dự đoán trước các yếu tố thủy triều tị các cảng khác nhau
hoặc kết hợp tính toán bằng phương pháp hằng số điều hòa đơn giản.
1.4 PHÂN LOẠI THỦY TRIỀU
Trên đại dương cũng như các vùng biển khác nhau trên thế giới có nhiều
chế độ thủy triều khác nhau.Trong một ngày mặt trăng 24 giờ 50 phút, có

thể quan sát thấy số lần xuất hiện nước lớn và nước ròng khác nhau. Dựa
vào sự biến thiên độ cao thủy triều trong một ngày mặt trăng hay chu kỳ dao
động của thủy triều có thể phân làm 3 chế độ thủy triều như sau.
1.4.1. Nhật triều (Diurnal tide)
8

Trong một ngày mặt trăng xảy ra chỉ duy nhất một lần nước lớn và một lần
nước ròng gọi là chế độ nhật triều. (Hình 1.3)
1.4.2. Bán nhật triều (Semidiurnal)
Bán nhật triều là chế độ thủy triều trong một ngày mặt trăng xảy ra hai
lần nước lớn và hai lần nước ròng. Độ cao 2 lần nước lớn chênh lệch nhỏ và
độ cao hai lần nước ròng cũng chênh lệch không lớn. Thời gian giữa 2 lần
nước lớn và 2 lần nước ròng xấp xỉ 12giờ 25 phút. (Hình 1.4)

Hình 1.3. Nhật Triều

Hình 1.4. Bán Nhật triều

1.4.3. Triều hỗn hợp (Mixed tide)
Triều hỗn hợp là chế độ thủy triều xảy ra khi có sự chênh lêch lớn (bất
đẳng) giữa độ cáo nước lớn hoặc độ cao nước ròng hoặc cả hai trong ngày.
Trong một tháng trăng, chủ yếu xảy ra bán nhật triều không thuần khiết
nhưng vẫn xuất hiện một vài ngày nhật triều không thuần khiết.
-

Hình 1.5 : triều hỗn hợp tại Los angeles, xảy ra bất đẳng triều đối với độ

cao nước lớn, độ cao nước ròng sai lệch nhỏ.
-

Hình 1.6 : triều hỗn hợp ở Seatle, xảy ra bất đẳng triều cả nước lớn và

nước ròng, độ cao n ước ròng chênh lệch rất lớn.
-

Hình 1.7 : triều hỗn hợp xảy ra ở Holonunu, xảy ra bất đẳng triều cả

nước lớn và nước ròng, độ cao nước lớn chênh lệch rất lớn.

9

Hình 1.5. LOS ANGELES

Hình 1.6. SEATLE

Hình 1.7.

HOLONUNU
1.5 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ THỦY TRIỀU
1.5.1. Chu kỳ thuỷ triều (Tide cycles)
Là khoảng thời gian giữa 2 lần xuất hiện nước lớn hoặc nước ròng liên
tiếp,
1.5.2. Số "0" hải đồ CD (Chart datum)
Là độ cao mực nước biển sử dụng trong thủy văn làm mốc tính độ sâu đáy
biển hay độ cao điểm cạn (dry height) ghi trên hải đồ hàng hải. Theo thỏa
thuận quốc tế, số "0" hải đồ CD là mực nước mà thủy triều ít khi xuống thấp
hơn được.
Số 0 hải đồ thường xấp xỉ mực nước thủy triều thiên văn thấp nhất LAT.

Điểm cạn (dry height) là điểm có thể nằm trên hoặc dưới mặt nước biển.
Số "0" hải đồ là mặt phẳng quy ước được chọn làm gốc để đo độ sâu của đáy
biển, mặt này là 1 mặt phẳng nằm ngang được quy định cho từng vùng biển sử
dụng số "0" này. Chiều dương tính từ số "0" đi theo hướng xuống biển, nghĩa là
nếu tại 1 vị trí nào đó của thềm lục dại biển Việt Nam có trị số 70m thì phải hiểu
là +70m. Trị số trên hải đồ có trị số âm, được hiểu là vùn này có bai nổi, hoặc
cồn cát ngầm cao hơn mặt phẳng chuẩn quy ước số "0" hải đồ.

10

Hình 1.8. Số “0” hải đồ
1.5.3. Số "0" dự đoán thủy triều (Datum of tide prediction)
Là mốc tính độ cao thủy triều.
Số "0" thủy triều cần phải trùng với số "0" hải đồ để thuận tiện cho việc
xác định độ sâu thưc tế vùng có thủy triều. Do vậy người ta thường chọn mốc
số "0" hải đồ và số "0" thủy triều bằng hoặc xấp xỉ mực nước thủy triều thiên
văn thấp nhất LAT.
Trong thực tế, người ta chọn số "0" dự đoán thủy triều cho cảng chính
trong lịch thủy triều có sai lệch nhất định. Do vậy, khi tính toán thủy triều cần
kiểm tra, hiệu chỉnh giữa Chart Datum trên hải đồ và Datum of tidal prediction
cho trong lịch thủy triều. (bảng V)
1.5.4. Mực nước thủy triều thiên văn thấp nhất LAT (Lowest
Astronomical Tide)
Là mực nước thuỷ triều thấp nhất trong điều kiện khí tượng trung bình
và tổng hợp các điều kiện thiên văn. Mực nước LAT không phải là bất biến,
nó có thể thay đổi khi xảy ra các hiện tượng khác thường như sóng thần hay
động đất. Giá trị của LAT có được khi tiến hành khảo sát trong một thời gian
dài.
11

1.5.5. Mực nước thủy triều thiên văn cao nhất HAT (Highest
Astronomical Tide)
Là mực nước thuỷ triều cao nhất trong điều kiện khí tượng trung bình và
tổng hợp các điều kiện thiên văn. Mực nước HAT không phải là bất biến, nó
có thể thay đổi khi xảy ra các hiện tượng khác thường như sóng thần hay
động đất. Giá trị của HAT có được khi tiến hành khảo sát trong một thời gian
dài.
1.5.6. Mực nước thủy triều trung bình MTL (Mean Tide Level)
Là giá trị trung bình của các mực nước thủy triều MHWS, MHWN,
MLWS, MLWN.
1.5.7. Mực nước biển trung bình MSL (Mean Sea Level)
Là giá trị trung bình của mặt nước biển trong một thời gian dài (thường là
18,6 năm) hoặc giá trị trung bình của mực nước quan trắc trong một khoảng
thời gian nhất định tại nơi không có thủy triều. Mực nước biển trung bình là
cơ sở xây dựng mô hình tham khảo hình dạng trái đất Geoid.
Mực nước biển trung bình MSL được xác định bằng cách quan trắc mực
nước trung bình của mặt biển trong một thời gian dài.Ví dụ, tại Anh (UK),
mực nước biển trung bình được quan trắc tại Newlyn, Cornwwall và
Liverpool, Merseyside từ năm 1915 dến 1921. Mực nước này được sử dụng
làm mốc số O (zero metres) đo độ cao trên bản đồ Anh.
Lịch thủy triều Anh, giá trị Mean Level (ML = Z0) là mực nước thủy triều
trung bình MTL (Mean Tide Level) trong tập 1 & 2, với tập 3 & 4 là mực
nước biển trung bình MSL (Mean Sea Level). Giá trị MTL hay MSL tại bất
kỳ điểm nào cũng có thể thay đổi do ảnh hưởng của vùng nước nông.
1.5.8. Độ cao mục tiêu (Height)
Độ cao mục tiêu ghi trên hải đồ Anh độ cao theo chiều thẳng đứng với
mốc tính là MHWS ở khu vực xảy ra bán nhật triều là chủ yếu; MHHW ở khu
vực nhật triều xảy ra là chủ yếu; MSL ở những nơi không có thủy triều.

12

1.5.9. Độ cao thủy triều (Tide level)
Là mực nước thủy triều so với số "0" thủy triều. Lịch thủy triều Anh
(ATT), số "0" thủy triều trùng với số "0" hải đồ Anh.
1.5.10. Nước ròng thấp trung bình MLLW (Mean Lower Low Water)
Là giá trị trung bình của mực nước ròng thấp hơn giữa 2 lần nước ròng
trong 1 ngày, quan trắc một chu kỳ thời gian dài.
1.5.11. Nước ròng cao trung bình MHLW (Mean Higher Low Water)
Là giá trị trung bình của mực nước ròng cao hơn giữa 2 lần nước ròng
trong 1 ngày, quan trắc một chu kỳ thời gian dài.
1.5.12. Nước lớn thấp trung bình MLHW (Mean Lower High Water)
Là giá trị trung bình của mực nước lớn thấp hơn giữa 2 lần nước lớn
trong 1 ngày, quan trắc một chu kỳ thời gian dài.
1.5.13. Nước lớn cao trung bình MHHW (Mean Higher High Water)
Là giá trị trung bình của mực nước lớn cao hơn giữa 2 lần nước trong 1
ngày, quan trắc một chu kỳ thời gian dài.
1.5.14. Giờ nước lớn (Time of HW)
Thời điểm xảy ra nước lớn.
1.5.15. Giờ nước ròng (Time of LW)
Thời điểm xảy ra nước ròng.
1.5.16. Thời gian triều dâng (Rising time)
Khoảng thời gian tính từ thời điểm nước ròng cho tới thời điểm nước
lớn kế tiếp.
1.5.17. Thời gian triều rút (Falling time)
Khoảng thời gian tính từ thời điểm nước lớn tới thời điểm nước ròng kế
tiếp.
1.5.18. Biên độ triều (Range)

Chênh lệch độ cao nước lớn và nước ròng liên tiếp.
13

1.5.19. Biên độ thời gian (Duration)
Khoảng thời gian giữa thời điểm xảy ra nước lớn và nước ròng liên tiếp.
1.5.20. Khoảng triều (Interval)
Là khoảng thời gian tính từ thời điểm giữa nước lớn và nước ròng đến 1
trong 2 thời điểm trên.
1.5.21. Triều sóc vọng hay triều cường (Spring tide)
Trong khoảng thời gian 1 tháng trăng, khi vị trí mặt trời, mặt trăng và trái
đất cùng nằm trên một đường thẳng, lực tạo triều của mặt trời và mặt trăng
cùng phương, do đó lực tạo triều tổng hợp đạt giá trị lớn nhất. Hiện tượng
thủy triều xảy ra vào thời điểm đó gọi là triều sóc vọng. Tuy nhiên, do tính
bất đẳng triều, do quán tính, do địa hình nên thời điểm sóc vọng không đạt
được độ cao triều sóc vọng tương ứng mà thường bị trễ lại. Triều sóc vọng
xảy ra vào ngày 1-2 âm lịch, trăng non (new moon) và ngày 15-16 âm lịch,
trăng tròn (full moon). Thời điểm triều sóc vọng, sẽ có ngày nước lớn (con
nước lớn) cao nhất và ngày nước ròng (con nước ròng) thấp nhất, biên độ
triều đạt cực đại. Trước và sau thời điểm trăng non và trăng tròn khoảng 3-5
ngày, thủy triều lên xuống mạnh, biên độ triều lớn hơn biên độ trung bình gọi
là kỳ nước cường của tháng âm lịch. (Hình 1.9 A)

Hình 1.9. Tuần trăng và thủy triều

14

1.5.22. Triều trực thế hay triều kiệt (Neap tide)
Trong khoảng thời gian 1 tháng trăng, khi vị trí mặt trời, mặt trăng và trái

đất vuông góc với nhau, lực tạo triều của mặt trời và mặt trăng vuông góc, do
đó lực tạo triều tổng hợp đạt giá nhỏ nhất. Hiện tượng thủy triều xảy ra vào
thời điểm đó gọi là triều trực thế. Tuy nhiên, do tính bất đẳng triều, do quán
tính, do địa hình nên thời điểm sóc vọng không đạt được độ cao triều sóc
vọng tương ứng mà thường bị trễ lại.Triều trực thế xảy ra vào ngày 7-8 âm
lịch, trăng thượng huyền (first quarter) và ngày 22-23, trăng hạ huyền (third
quarter or last quarter) xuất hiện con nước lớn thấp nhất và con nước ròng cao
nhất, biên độ triều đạt giá trị nhỏ nhất. Trước và sau thời điểm xảy ra trăng
thượng huyền và trăng hạ huyền khoảng 3-5 ngày, thủy triều lên xuống rất
yếu, biên độ triều nhỏ hơn biên độ trung bình gọi là thời kỳ nước kém của
tháng âm lịch. (Hình 1.9 B)
* Hình 1.10 Minh họa quá trình mực nước thủy triều lên xuống trong 1 tháng
quan trắc tại một trạm thủy văn.

Hình 1.10
1.5.23. Mực nước lớn trung bình của thời kỳ sóc vọng MHWS (Mean
High Water Spring)
Là các giá trị trung bình của 2 độ cao nước lớn kế tiếp trong vòng 24 giờ
(xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triều đạt giá trị lớn nhất. Tính suốt
năm khi xích vĩ trung lớn nhất của mặt trăng là 23o5.

15

1.5.24. Mực nước ròng trung bình của thời kỳ sóc vọng MLWS (Mean
Low Water Spring)
Là các giá trị trung bình của 2 độ cao nước ròng kế tiếp trong vòng 24 giờ
(xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triều đạt giá trị lớn nhất.Tính suốt
năm khi xích vĩ trung lớn nhất của mặt trăng là 23o5.
1.5.25. Mực nước lớn trung bình của thời kỳ trực thế MHWN (Mean

High Water Neap)
Là các giá trị trung bình, tính suốt năm của 2 độ cao nước lớn kế tiếp trong
vòng 24 giờ (xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triều đạt giá trị nhỏ nhất.
1.5.26. Mực nước ròng trung bình của thời kỳ trực thế MLWN (Mean
Low Water Neap)
Là các giá trị trung bình, tính trong một năm cả năm của 2 độ cao nước
ròng kế tiếp trong vòng 24 giờ (xấp xỉ từng khoảng 2 tuần) khi biên độ triều
đạt giá trị nhỏ nhất.

16

CHƯƠNG 2
LỊCH THỦY TRIỀU ANH
2.1

GIỚI THIỆU LỊCH THỦY TRIỀU ANH (ADMIRALTY TIDE

TABLE)
Cấu trúc bảng ATT
Lịch thủy triều Anh ATT (Admiralty tide table) là tài liệu do cơ quan thuỷ
văn Anh xuất bản hàng năm. Đây là một tài liệu quan trọng dùng để dự đoán
thủy triều cho các cảng trên thế giới.
Lịch được chia làm bốn tập bao phủ hầu hết các cảng trên thế giới.
-

Tập 1 (NP201): Vương quốc Anh và Ireland (kể cả các cảng thuộc eo

biển châu Âu).
-

Tập 2 (NP202): châu Âu (trừ Anh và Ireland), Địa trung hải và Đại tây

dương.
-

Tập 3 (NP203): Vùng Ấn độ dương và biển nam Trung quốc (có bảng tính

dòng triều).
-

Tập 4 (NP204): Thái bình dương (bao gồm cả bảng tính dòng triều).

Hình 2.1. Hình bao phủ các tập của lịch thủy triều Anh
17

Xây dựng chương trình tính toán hướng và tốc độ dòng triều bằng phương pháp hằng số điều hòa đơn giản theo lịch thủy triều anh

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về