O slideshow foi denunciado.
Seu SlideShare está sendo baixado. ×

Baigiang mtb chuong2

Mais Conteúdo rRelacionado

Baigiang mtb chuong2

  1. 1. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB Ch­¬ng 2: giã (6 tiÕt) 1. Kh¸I niÖm vÒ sù chuyÓn ®éng cña khÝ quyÓn vµ giã 1.1 KhÝ ¸p: * §N: khÝ ¸p lµ ¸p suÊt cña kh«ng khÝ lªn bÒ mÆt c¸c vËt thÓ , khÝ ¸p phô thuéc vµo b¶n th©n kh«ng khÝ VD: khi ®i m¸y bay hoÆc trÌo lªn ®Ønh nói cao ® ¸p suÊt thay ®æi sÏ lµm cho cho con ng­êi c¶m thÊy cã nhiÒu triÖu ch¾ng kh¸c th­êng * §¬n vÞ ®o khÝ ¸p: ChiÒu cao cét thuû ng©n : ký hiÖu H (mmHg) HoÆc miliba, ký hiÖu: P(mb) H= 760 mmHg = P = 1000 mb = 1at ® 1mmHg=4/3 (mb) 1Bar=1000mb=1.01972 kG/cm2 = 1 kG/cm2 Gi¸ trÞ trung b×nh cña khÝ ¸p trªn mÆt ®Êt hay trªn mÆt biÓn th­êng lµ 1at. *KhÝ ¸p tiªuchuÈn: lµ khÝ ¸p ®o ë nhiÖt ®é t = 00C, vÜ ®é 450, t¹i vÞ trÝ ngang mùc n­íc biÓn, khÝ ¸p lµ 1013mb. Cµng lªn cao khÝ ¸p cµng gi¶m: ë ®é cao 100m th× P=988 mb ë ®é cao 500m th× P=500 mb *¸p triÒu: lµ ®­êng biÓu diÔn lªn suèng hµng ngµy cña ¸p suÊt khÝ quyÓn, cã tÝnh chÊt chu kú. khÝ ¸p thÊp nhÊt lóc 4 giê s¸ng, t¨ng dÇn cao nhÊt lóc 10 giê , sau ®ã gi¶m xuèng lóc 16 giê vµ t¨ng lªn ®Õn 22h ¸p triÒu biÓu diÔn sù thay ®æi khÝ ¸p thêi thiÕt , phô thuéc vµo träng l­îng riªng vµ nhiÖt ®é vµ t0 cña kh«ng khÝ. §Ó ®o khÝ ¸p ng­êi ta sö dông khÝ ¸p kÕ. V× sao l¹i ph¶i ®o khÝ ¸p? Bëi v× khÝ ¸p cã liªn quan chÆt chÏ ®Õn thêi tiÕt. Nõu khi khÝ ¸p xuèng thÊp ® trêi ©m u, cã thÓ m­a; khi khÝ ¸p t¨ng, trêi quang ®·ng trong xanh. Cã c¸c lo¹i ¸p kÕ: - KhÝ ¸p thuû ng©n: cã møc chÝnh x¸c cao nhÊt. 2-1
  2. 2. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB - KhÝ ¸p kÕ hép rçng: gåm 1 hép kÝn h×nh trô ®­îc rót hÕt kh«ng khÝ, mÆt hép trßn b»ng ®ång máng. Khi khÝ ¸p t¨ng sÏ nÐn mÆt hép xuèng; khi khÝ ¸p gi¶m lµm mÆt hép phång lªn. Cã kim chØ gi¸ trÞ cña khÝ ¸p. - KhÝ ¸p kÕ tù ghi: gièng KhÝ ¸p kÕ hép d·n. *§­êng ®¼ng ¸p: lµ ®­êng biÓu diÔn c¸c gi¸ trÞ ®¼ng ¸p b»ng nhau, lÊy tõ c¸c tr¹m trªn toµn thÕ gi¬i Dùa vµo ®­êng ®¼ng ¸p ®Ó dù b¸o b·o, thêi tiÕt … 1.2 HiÖn t­îng chuyÓn ®éng cña khÝ quyÓn *Gi¶i thÝch: Do kh¶ n¨ng hÊp thô nhiÖt cña mÆt trêi ë c¸c n¬i trªn tr¸i ®Êt lµ kh¸c nhau nªn nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ ë c¸c khu vùc lµ kh¸c nhau. NÕu ë khu vùc nãng th× kh«ng khÝ sÏ d·n ra lµm cho nã nhe vµ bay lªn cao ®lµm cho khÝ ¸p ë vïng ®ã gi¶m, t¹o thµnh vïng cã khÝ ¸p thÊp, t¹o nªn kho¶ng trèng ë phÝa d­íi. Ng­îc l¹i ë vïng l¹nh th× khÝ ¸p sÏ t¨ng lªn khi kh«ng khÝ co l¹i lµm nã nÆng lªn ® l¾ng xuèng lµm cho khÝ ¸p ë vïng ®ã t¨ng lªn , trë thµnh vïng cã khÝ ¸p cao. Theo quy luËt c©n b»ng ¸p suÊt th× sÏ cã hiÖn t­îng khèi kh«ng khÝ l¹nh ë vïng khÝ ¸p cao sÏ trÌn ®Õn vïng cã khÝ ¸p thÊp. - Sù chuyÓn ®éng cña khÝ quyÓn tõ vïng cã kh¸ ¸p cao sang vïng cã khÝ ¸p thÊp t¹o thµnh giã. - §é chªnh lÖch vÒ khÝ ¸p cµng lín, th× tèc ®é vËn chuyÓn kh«ng khÝ cµng nhanh vµ ®­îc ®Æc tr­ng b»ng c­êng ®é giã. - H­íng cña giã chÝnh lµ chiÒu chuyÓn ®éng tõ vïng khÝ ¸p cao ®Õn vïng khÝ ¸p thÊp. 1.3 C¸c th«ng sè cña giã vµ thiÕt bÞ ®o giã Giã ®­îc ®Æc tr­ng bëi 2 th«ng sè c¬ b¶n: h­íng giã vµ c­êng ®é giã (vËn tèc) · H­íng giã: chia thµnh 16 h­íng chÝnh 2-2
  3. 3. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB · VËn tèc giã: ®Æc tr­ng cho sù m¹nh yÕu cña giã §¬n vÞ ®o vËn tèc lµ h¶i lý /giê (mils/h) hay cßn gäi lµ “nut” (knot) 1mils/h = 1 knot = 0.516 m/s 1h¶i lý = 1852m §Ó biÓu thÞ vËn tèc vµ h­íng giã ng­êi ta dïng hoa giã · Hoa giã: lµ ®å thÞ biÓu diÔn vËn tèc giã ®ång thêi víi c¸c h­íng giã t­¬ng øng cña nã. Hoa giã ®­îc biÓu diÔn theo 3 c¸ch th«ng dông: d¹ng ®a gi¸c, d¹ng tõng h­íng riªng biÖt vµ c¸c ®­êng ®¼ng vËn tèc. Hoa giã cã thÓ biÓu diÔn theo tõng th¸ng hoÆc tõng n¨m, cã ®Æc ®iÓm: ®é dµy cña c¸nh hoa biÓu diÔn tèc ®é giã, c¸nh chÜa vÒ ®©u th× ®Êy lµ h­íng giã, chiÒu dµi cña c¸nh hoa ®Æc tr­ng cho thêi gian xuÊt hiÖn cña giã. Giã ®­îc chia thµnh 12 cÊp (xem gi¸o tr×nh MTB) Chó ý : cÊp sãng = cÊp giã – 1 · C¸c thiÕt bÞ ®o giã: - ThiÕt bÞ cÇm tay - G¾n cè ®Þnh ë tr¹m CÊu t¹o chung lµ cã hÖ thèng chong chãng høng giã th«ng qua hÖ thèng b¸nh r¨ng ® ra kim ®ång hå. Sinh viªn ®äc thªm tµi liÖu vµ sÏ ®­îc quan s¸t thùc tÕ trong ®ît ®i thùc tËp khÝ t­îng h¶i v¨n ë Hßn DÊu. 1.4 C¸c lo¹i giã: Cã 2 lo¹i giã chñ yÕu: Giã mïa vµ giã b·o - Giã mïa: lµ giã chØ chuyÓn ®éng theo 1 h­íng, xuÊt hiÖn do ¶nh h­ëng vÒ nhiÖt ®é vµ khÝ ¸p gi÷a lôc ®Þa vµ biÓn.Giã mïa kÐo dµi tõng ®ît. VD: giã mïa §«ng B¾c, - Giã b·o: lµ giã kh«ng theo 1 h­íng, thùc chÊt lµ nh÷ng c¬n xo¸y. 2-3
  4. 4. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB - D«ng : Sinh ra do nhiÖt ®é cña mÆt trêi lµ kh«ng khÝ bèc lªn cao, tÝch tô l¹i thµnh d¹ng m©y d«ng (hay m©y vò tÝch), khi gÆp l¹nh t¹o m­a cã kÌm theo sÊm chíp. - Tè : Thùc chÊt lµ d«ng, nh­ng kh«ng ë vïng réng mµ t¹o thnµh d¶i hÑp vµ chuyÓn dÞch víi vËn tèc 90-100 km/h, cã h­íng giã ®ét ngét. 2. M« t¶ giã gÇn mÆt ®Êt: 2.1 Kh¸i niÖm: a. HiÖn t­îng “ch¶y rèi” cña khÝ quyÓn: Ph©n biÖt 2 chÕ ®é ch¶y cña khÝ quyÓn lµ ch¶y tÇng vµ ch¶y rèi. Ph©n biÖt chÕ ®é ch¶y b»ng hÖ sè Reynolds: V .D Re = (2-1) n V: vËn tèc trung b×nh cña dßng ch¶y hay khÝ D: kÝch th­íc ®Æc tr­ng n: hÖ sè nhít ®éng häc cu¶ chÊt láng hay khÝ m n= (2-2) r m: hÖ sè nhít ®éng häc r: khèi l­îng riªng cña chÊt láng hay khÝ Víi chÊt láng chÕ ®é ch¶y tÇng xuÊt hiÖn khi Re<2320; ch¶y rèi Re>2320 Tr¹ng th¸i ch¶y tÇng: chÊt láng chuyÓn ®éng thµnh tõng líp chØ theo ph­¬ng däc ®­êng ch¶y Tr¹ng th¸i ch¶y rèi: c¸c phÇn tö chÊt láng c®éng hçn lo¹n, võa chuyÓn ®éng éc dßng, ngang dßng, g©y nªn sù x¸o trén ngang. ë nhiÖt ®é 150C khÝ quyÓn H=760 mmHg cã: rkk=0.121 kg.s/m4 rn­íc=0.0114 kg.s/m4 mKK =0.145*10-8 cm2/s mn­íc= 0.28 cm2/s * So s¸nh gi÷a chÊt láng vµ chÊt khÝ: xem tµi liÖu trang 24 NX: B¶n chÊt chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ lµ ch¶y rèi, chØ cã líp kh«ng khÝ s¸t mÆt ®Êt lµ ch¶y tÇng. b. TÝnh chÊt chung cña giã mÆt ®Êt ChuyÓn ®éng cña giã lµ chuyÓn ®éng rèi mang tÝnh chÊt ngÉu nhiªn cña 1 líp h¹n chÕ gÇn mÆt ®Êt hay mÆt biÓn. T¹i ®iÓm M vµ thêi gian t trong kh«ng gian cã thÓ biÓu diÔn tr­êng vËn tèc giã nh­ sau: 2-4
  5. 5. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB V ( M ,t ) = V ( M ) + v ( M ,t ) (2-3) Trong ®ã: t: biÕn thêi gian V (M ) : gi¸ trÞ trung b×nh vËn tèc giã t¹i ®iÓm M trong kho¶ng thêi gian kh¶o s¸t T v ( M ,t ) : gi¸ trÞ trung b×nh thµnh phÇn m¹ch ®éng vËn tèc giã, sv sv Chó ý : vËn tèc giã biÓu diÔn theo (2.1), 2 sè h¹ng V( M ) vµ v(M,t) ®Òu mang tÝnh chÊt nhiÔu lo¹n v× thùc chÊt giã kh«ng chØ thæi theo 1 ph­¬ng mµ nhiÒu ph­¬ng; thµnh phÇn trung b×nh cã tÝnh nhiÔu lo¹n nÕu xÐt trong kho¶ng thêi gian dµi (vÝ dô 1 n¨m)-gäi lÇ nhiÔu ®éng lín, vµ thµnh phÇn m¹ch ®éng ph¶n ¶nh sù nhiÔu lo¹n cña b¶n th©n hiÖn t­îng chuyÓn ®éng khÝ quyÓn, tøc lµ xÐt gi÷a 2 thêi ®iÓm t1 vµ t2 rÊt gÇn nhau (T=t1-t2)-gäi lµ nhiÔu ®éng nhanh (tøc thêi). *Cã 2 quan ®iÓm ®Ó m« t¶ tÝnh chÊt cña giã: - Quan ®iÓm tiÒn ®Þnh - Quan ®iÓm ngÉu nhiªn §Ó tÝnh vËn tèc trung b×nh trong kho¶ng thêi gian T, Davenport (Canada) ®­a ra c¸c gi¶ thiÕt: + VËn tèc giã lµ qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn dõng trong kho¶ng thêi gian T + T ph¶i ®ñ ng¾n ®Ó ph¶n ¸nh thÝch hîp víi t¸c ®éng cña 1 trËn b·o t­¬ng ®èi ng¾n, ®ång thêi ®ñ dµi ®Ó kÕt cÊu ctr×nh kÞp ph¶n øng víi t¸c ®éng cña giã. Th­êng lÊy T=20’ ¸ 1giê (®èi víi giã ®Êt liÒn) 2.2 C¸c m« h×nh giã gÇn mÆt ®Êt: * C¸c kÕt qu¶ ®o ®¹c ®ù¬c tiÕn hµnh trªn 3 lo¹i ®Þa h×nh: - §Þa h×nh cã ®é nh¸m Ýt ( bê biÓn, ®ång b»ng, miÒn quª b»ng ph¼ng) - Vïng cã ®é nh¸m trung b×nh (vïng thÞ trÊn nhá) - Vóng cã ®é nh¸m lín (trung t©m ®« thÞ, c¸c thµnh phè lín) 2-5
  6. 6. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB * C¸c gi¶ thiÕt c¬ b¶n: - ChuyÓn ®éng cña giã lµ chuyÓn ®éng ®ång nhÊt - gi¶ thiÕt mÆt ®Êt n»m ngang - ë ®écao ®ñ lín trªn mÆt ®Êt ¶nh h­ëng cña ma s¸t coi nh­ kh«ng cã - §é nh¸m trªn mÆt ®Êt xem nh­ ®ång ®Òu * Profil cña vËn tèc giã trung b×nh §N: xÐt trong kho¶ng thêi gian T, quy luËt thay ®æi vËn tèc trung b×nhtheo chiÒu cao tÝnh tõ mÆt ®Êt trë lªn gäi lµ Profil vËn tèc giã trung b×nh; ph­¬ng cña nã trïng víi ph­¬ng giã thæi. a. M« h×nh luü thõa: (Davenport x©y dùng) ®­a ra m« h×nh Profil cña vËn tèc giã trung b×nh cã d¹ng hµm luü thõa: a éZ ù V (Z ) = V ( Zo ) ê ú (2-4) ë Zo û Trong ®ã: Z: ®é cao vÞ trÝ ®ang xÐt trªn mÆt ®Êt Zo: ®é cao vÞ trÝ gèc, n¬i ®Æt tr¹m ®o vËn tèc giã; th­êng lÊy b»ng 10m (so víi mùc n­íc biÓn) V (Z ) : vËn tèc trung b×nh ë ®é cao Z V (Zo ) : vËn tèc trung b×nh ë ®é cao Zo Tõ (2-4) cã: a a éZ ù éZ ù V (Z ) = V (10) ê ú hoÆc V ( Z ) = V G(Z ) ê ú (2-5) ë10 û ë ZG û V G (Z ) : vËn tèc trung b×nh ë ®é cao gradient ZG: ®é cao gradient, tõ ®é cao nµy trë lªn vËn tèc giã coi nh­ kh«ng ®æi a : th«ng sè phô thuéc vµo tÝnh chÊt nh¸m cña ®Þa h×nh mÆt ®Êt, tra b¶ng sau: Lo¹i ®Þa §ång b»ng ThÞ trÊn Trung t©m h×nh ®« thÞ a 0,16 0,28 0,40 zG(m) 270 390 510 Davenport biÓu diÔn th«ng sè a trªn ®å thÞ sau: 2-6
  7. 7. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB z (m) (3) z G =510 (2) z G =390 3 (1) z G =270 2 1 V(z) z o =10 V10 V(zo) VG (1) (2) VG (3) VG b. M« h×nh Logarit: (kÕt qu¶ kÕt hîp gi÷a nghiªn cøu lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm) §­a ra c«ng thøc d­íi d¹ng logarit: (Z - Zd ) V ( Z ) = 2,5.V * . log (2-6) ZR Trong ®ã: V* lµ vËn tèc ma s¸t, ®ù¬c x¸c ®Þnh theo cthøc: V ( Zo ) V* = (2-7) 2,5 log[( Zo - Zd) / Z R ] Zd: ®é cao cña mÆt chuÈn: + Víi vïng ®ång b»ng Zd=0 + Víi vïng cã vËt c¶n Zd=0.75h (h lµ ®é cao trung b×nh cña vËt c¶n) ZR: gi¸ trÞ phô thuéc vµo ®kiÖn ®Þa h×nh Lo¹i ®Þa Bê biÓn §ång ThÞ trÊn §« thÞ Trung h×nh b»ng t©m ®« thÞ lín ZR (m) 0,005- 0,03-0,1 0,2-0,3 0,35- 0,6-0,8 0,01 0,45 Chó ý: - C¶ 2 m« h×nh nªu trªn chØ ®óng trong tr­êng hîp giã cã vËn tèc lín. - Qua c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm ®èi víi líp khÝ quyÓn h¹n chÕ cã dßng ch¶y giã ph­¬ng ngang ®ång nhÊt cho thÊy luËt logarÝt cã gi¸ trÞ vËn tèc lín h¬n luËt luü thõa ®èi víi giã lín vµ xÐt ë ®é cao tõ 0 ®Õn vµi tr¨m mÐt. - Tr­êng hîp giã cã vËn tèc nhá ph¶i lÊy ngay sè liÖu cña ®o ®¹c. 2-7
  8. 8. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB c. M¹ch ®éng cña giã M¹ch ®éng cña vtèc giã sÏ g©y ra t¸c ®éng ®èi víi c«ng tr×nh. Víi gi¶ thiÕt trong kho¶ng thêi gian T, vËn tèc giã ®­îc coi lµ 1 tr­êng ngÉu nhiªn chuÈn, trung t©m vµ dõng theo thêi gian. Th× thµnh phÇn m¹ch ®éng cña vËn tèc giã ®­îc thÓ hiÖn qua nh÷ng ®¹i l­îng sau: (tham kh¶o thªm tµi liÖu Lý thuyÕt x¸c suÊt) * Ph­¬ng sai cña vËn tèc giã: (hay ®é lÖch qu©n ph­¬ng)sv2 - Theo Davenport: s v2 = 6V *2 = const (2-8) - Theo Haris: s v2 = 6.656V *2 (2-9) Víi V* lµ vËn tèc ma s¸t cã thÓ tÝnh theo cthøc (2-7) hoÆc 2 V *2 = k V 10 (2-10) V (10) : vËn tèc trung b×nh ë ®é cao 10m trªn mùc n­íc biÓn k: hÖ sè c¶n cña bÒ mÆt: vïng ®« thÞ k=0.05 vïng tho¸ng k=0.005 vïng rõng vµ d©n c­ k=0.01 *C­êng ®é m¹ch ®éng: (IV) sV IV = (2-11) V IV : phô thuéc vµo ®é nh¸m cña mÆt ®Êt cho trong b¶ng tra Lo¹i mÆt s sv ®Êt Iv = v V VG §ång b»ng 0,18 0,106 ThÞ trÊn 0,32 0,110 §« thÞ 0,58 0,115 C­êng ®é m¹ch ®éng sÏ gi¶m khi cµng lªn cao. Bëi v× cµng lªn cao th× vËn tèc giã cµng æn ®Þnh nªn biÕn thiªn lµ nhá. *Hµm mËt ®é phæ cña m¹ch ®éng vËn tèc: SVVlý Phæ vËn tèc giã ®­îc x©y dùng trªn c¸c nghiªn cøu lý thuyÕt vµ ®o ®¹c. f .S vv (f ) 4.c 2 2 = V* (1 + c 2 ) 4 / 3 1200.f trong ®ã: f - tÇn sè m¹ch ®éng vËn tèc. c = ; V10 - vËn tèc giã trung b×nh ë V10 ®é cao 10 m (m/s); V* - vËn tèc ma s¸t (xem c«ng thøc 2.7). Ngoµi ra cßn cã c¸c biÓu thøc kh¸c nh­ cña Harris, Mihio, Simin ... 2-8
  9. 9. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB KÕt luËn: Giã ®­îc m« t¶ qua gi¸ trÞ trung b×nh vµ thµnh phÇn m¹ch ®éng. Thµnh phÇn m¹ch ®éng ®­îc thÓ hiÖn bëi 2 ®¹i l­îng: ®é lÖch qu©n ph­¬ng vµ hµm mËt ®é phæ. 3. M« t¶ giã ngoµi biÓn 3.1 §Æc ®iÓm giã ngoµi biÓn: §èi víi giã ngoµi biÓn t¸c ®éng trùc tiÕp lªn c«ng tr×nh lµ kh«ng lín, th­êng chiÕm kho¶ng 10% t¶i träng m«i tr­êng (gåm sãng, giã dßng ch¶y) Nh­ng ph¶i nghiªn cøu ®Æc tÝnh b¶n chÊt cña giã bëi v× giã lµ yÕu tè c¬ b¶n trong ®éng lùc häc biÓn g©y ra sãng vµ dßng ch¶y. . Do vËy, giã ®ãng mét vai trß ®Æc biÖt, ¶nh h­ëng lín ®Õn tr¹ng th¸i cña m«i tr­êng biÓn. §Æc ®iÓm cña giã ngoµi biÓn: - BÒ mÆt phÝa d­íi réng, tho¸ng ® sù thay ®æi profil giã theo chiÒu cao nhá h¬n so víi trong ®Êt liÒn. - Líp giã gÇn s¸t mÆt n­íc cã vËn tèc giã cã 3 thµnh phÇn khi cã sãng lín 3.2 Profil cña vËn tèc giã trung b×nh ngoµi biÓn XÐt trong kho¶ng thêi gian T, theo ph­¬ng trïng víi giã thæi , profil cña vËn tèc giã trung b×nh ngoµi biÓn cã thÓ m« t¶ theo c¸c quy luËt sau: a. LuËt luü thõa (Davenport) Nh­ c«ng thøc (2-4) hoÆc (2-5) Trong ®ã ë ngoµi biÓn lÊy a=0.1 Mét sè t¸c gi¶ kh¸c lÊy a=0.13; a=0.14 (t­¬ng ®­¬ng víi khu vùc ®ång b»ng) b. LuËt Logarit Nh­ c«ng thøc (2-6), (2-7) ë ngoµi biÓn khi giã m¹nh lÊy ZR = 2 (mm) Giã võa ph¶i ZR < 1 (mm) NX: thùc nghiÖm cho thÊy khi z<100m th× profil cña vËn tèc giã trung b×nh theo luËt luü thõa vµ luËt logarit cho kÕt qu¶ gièng nhau. c. Quy ph¹m DnV (NaUy) z V t (z ) = bV10 ( ) a 10 trong ®ã: V t (z ) - vËn tèc giã trung b×nh trong kho¶ng thêi gian t; z - ®é cao trªn mÆt n­íc trung b×nh, tÝnh b»ng m; V10 - vËn tèc giã trung b×nh trong 1 giê, ë ®é cao z=10 m. a - hÖ sè cña hµm lòy thõa; b - hÖ sè giËt cña giã ë møc z=10m. 2-9
  10. 10. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB B¶ng 2.2. Gi¸ trÞ c¸c th«ng sè a vµ b Th«ng TÝnh trung b×nh theo kho¶ng thêi gian sè 1h 10' 1' 15s 5s 3s a 0,150 0,130 0,113 0,106 0,102 0,100 b 1,000 1,060 1,180 1,260 1,310 1,330 d. Quy ph¹m BV (Ph¸p) Cã 2 lo¹i vËn tèc giã cÇn ph©n biÖt: - vËn tèc giã trung b×nh trong 1 giê - vËn tèc giã trung b×nh trong 10s, gäi lµ giã giËt. C¸c ®¹i l­îng nµy x¸c ®Þnh theo luËt: z + 66 V(z ) = V10 2,5 (2.9) z + 180 trong ®ã: z - ®é cao trªn mÆt n­íc trung b×nh (m) V10 - vËn tèc trung b×nh ë ®é cao 10m, ®­îc tÝnh theo c¸c ®iÒu kiÖn b×nh th­êng (tøc lµ chu kú lÆp l¹i lµ 1 th¸ng) vµ ®iÒu kiÖn cùc trÞ (chu kú lÆp l¹i lµ 50 n¨m). NÕu kh«ng cã c¸c sè liÖu thèng kª t¹i vÞ trÝ sÏ x©y dùng c«ng tr×nh, cã thÓ tham kh¶o: - Giã trung b×nh trong 1h: V10 = 36 m/s ®iÒu kiÖn cùc trÞ V10 = 18 m/s ®iÒu kiÖn b×nh th­êng - Giã giËt: V10 = 51,5 m/s ®iÒu kiÖn cùc trÞ V10 = 36 m/s ®iÒu kiÖn b×nh th­êng ë biÓn B¾c, giã giËt cã vËn tèc lín h¬n vËn tèc trung b×nh 1,3¸1,4 lÇn. 3.3 M¹ch ®éng giã ngoµi biÓn T­¬ng tù nh­ cÊu tróc giã trªn mÆt ®Êt. M¹ch ®éng giã ngoµi biÓn gåm 3 thµnh phÇn: - 1 theo ph­¬ng giã thæi ® lµ ph­¬ng tréi nhÊt - 2 thµnh phÇn vu«ng gãc víi ph­¬ng giã thæi M¹ch ®éng cña giã g©y ra c¸c hiÖu øng §LH ®èi víi c«ng tr×nh biÓn, nã ®­îc m« t¶ theo quan ®iÓm tiÒn ®Þnh hoÆc ngÉu nhiªn. C¸c kÕt qu¶ ®o ®¹c cho phÐp m« t¶ thèng kª, biÓu diÔn m¹ch ®éng vËn tèc giã b»ng hµm mËt ®é phæ. C­êng ®é s m¹ch ®éng I v = v cã thÓ lÊy b»ng 0,10 (theo Shiotani) ë ®é cao ~20m. V Qua xö lý c¸c kÕt qu¶ ®o ®¹c ®èi víi thµnh phÇn m¹ch ®éng cña giã, cho thÊy n¨ng l­îng m¹ch ®éng giã chñ yÕu tËp trung trong d¶i chu kú tõ 5s ®Õn 5 phót. Víi c¸c chu kú ng¾n (tÇn sè cao) cña m¹ch ®éng, d¹ng mËt ®é phæ cña Davenport tá ra kh¸ thÝch hîp. M« h×nh cña DnV còng ®­îc dïng phæ biÕn ®èi 2 - 10
  11. 11. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB víi giã biÓn. a. Phæ Davenpost b. Phæ DnV 4. B·o vµ ¸p thÊp nhiÖt ®íi 4.1 Kh¸i niÖm vÒ b·o (tµi liÖu trang 35) + Nguyªn nh©n ph¸t sinh b·o: Nh­ tr×nh bµy ë trªn, giã lµ sù chuyÓn ®éng cña khèi kh«ng khÝ tõ vïng cã khÝ ¸p cao sang vïng cã khÝ ¸p thÊp. MÆt kh¸c, lùc c«ri«lÝt sinh ra do tr¸i ®Êt quay lµm giã kh«ng thæi th¼ng tõ n¬i cã khÝ ¸p cao sang n¬i cã khÝ ¸p thÊp, mµ thæi lÖch vÒ bªn ph¶i (ë B¾c b¸n cÇu), vµ vïng khÝ ¸p thÊp sÏ n»m ë bªn tr¸i khi tÝnh xu«i theo h­íng giã . §©y còng lµ néi dung cña ®Þnh luËt Buy-Ba-l« (nhµ khÝ t­îng Hµ lan). ë B¾c b¸n cÇu, d­íi t¸c dông cña lùc c«ri«lÝt, chung quanh t©m khÝ ¸p thÊp, giã thæi ng­îc chiÒu kim ®ång hå, cßn ë quanh trung t©m khÝ ¸p cao, giã thæi theo chiÒu kim ®ång hå. ë B¸n cÇu Nam, th× ng­îc l¹i. Nh÷ng vïng khÝ ¸p thÊp gäi lµ xo¸y thuËn (cyclone) vµ nh÷ng vïng khÝ ¸p cao gäi lµ xo¸y nghÞch (anticyclone). Thêi tiÕt vµ nh÷ng biÕn ®æi cña thêi tiÕt phô thuéc vµo sù ph¸t triÓn vµ chuyÓn dÞch cña xo¸y thuËn vµ xo¸y nghÞch. Xo¸y thuËn th­êng kÐo theo thêi tiÕt u ¸m, cã m­a vµ giã m¹nh. Ng­îc l¹i, xo¸y nghÞch th× thêi tiÕt th­êng æn ®Þnh, Ýt m©y, kh«ng m­a, g©y giã mét chiÒu (nh­ giã mïa §«ng B¾c). B·o lµ mét trong c¸c d¹ng cña xo¸y thuËn nhiÖt ®íi khæng lå. Khèi kh«ng khÝ chuyÓn ®éng ng­îc chiÒu kim ®ång hå (ë B¾c b¸n cÇu) V1 t¹o c¸c ®­êng ®¼ng trÞ ¸p suÊt. VËn tèc giã cã ph­¬ng tiÕp tuyÕn víi quü ®¹o ®¼ng trÞ ¸p suÊt nµy , víi ®Æc V2 ®iÓm vËn tèc ë phÝa ph¶i cña ®­êng xo¸y thuËn di chuyÓn (v1) lín h¬n so víi phÝa tr¸i (v2): v1=v+v0 v2=v-v0 trong ®ã v-vËn tèc chuyÓn ®éng cña khÝ quanh t©m. v0-vËn tèc di chuyÓn cña xo¸y thuËn. 2 - 11
  12. 12. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB + Ph©n cÊp b·o + CÊu tróc 1 c¬n b·o: T©m b·o; Vµnh ®ai b·o; Khu vùc ¶nh h­ëng cña b·o + Tªn gäi 1 c¬n b·o 4.2 Mïa b·o vµ ¸p thÊp nhiÖt ®íi ë BiÓn §«ng (xem tµi liÖu trang 38) C¸c xo¸y thuËn nhiÖt ®íi g©y ra ¸p thÊp nhiÖt ®íi vµ b·o (gäi chung lµ b·o nhiÖt ®íi) tõ biÓn ®æ bé vµo ®Êt liÒn, g©y t¸c h¹i lín cho c¸c n­íc vïng nhiÖt ®íi. a) Ph©n bè b·o. B·o ë BiÓn §«ng - Vïng cã tÇn suÊt b·o lín nhÊt lµ vïng biÓn T©y B¾c Th¸i B×nh D­¬ng, trong ®ã cã biÓn §«ng vµ ViÖt Nam. - Mïa b·o th­êng tõ th¸ng 6-10. Cã khi b·o sím tõ th¸ng 2 vµ muén nhÊt cã thÓ kÐo dµi tíi th¸ng 12. Theo thèng kª 55 n¨m (1911-1968), tæng sè c¬n b·o ho¹t ®éng ë biÓn §«ng nh­ sau: + trung b×nh hµng n¨m lµ 9,6 c¬n + NhiÒu nhÊt lµ 18 c¬n (n¨m 1964) + Ýt nhÊt lµ 3 c¬n (n¨m 1925) Nh÷ng c¬n b·o ho¹t ®éng ë biÓn §«ng b¾t nguån tõ hai khu vùc kh¸c nhau: - Mét bé phËn tõ vïng biÓn miÒn T©y Th¸i B×nh D­¬ng, v­ît qua Philippin vµo (chiÕm ~60%) - Mét bé phËn h×nh thµnh ngay trªn biÓn §«ng (~40%), gäi lµ "b·o ®Þa ph­¬ng", cã ®­êng ®i phøc t¹p, cã thÓ g©y t¸c h¹i cho mäi ho¹t ®éng trªn biÓn vµ ®Êt liÒn. VD: Mét c¬n b·o m¹nh nhÊt trong giai ®o¹n 1950-1975 lµ c¬n b·o xuÊt hiÖn vµo th¸ng 9/1957 di chuyÓn vÒ phÝa §µi Loan cã Pmin=943mb; Vmax=55m/s. b) B·o ®æ bé vµo ViÖt Nam ViÖt Nam cã vïng biÓn réng vµ bê biÓn dµi h¬n 3000km, trùc tiÕp chÞu ¶nh h­ëng cña b·o biÓn §«ng, lµ 1 trong nh÷ng æ b·o lín nhÊt thÕ giíi. Trªn 70% c¸c c¬n b·o ë biÓn §«ng ®æ bé vµo biÓn vµ lôc ®Þa ViÖt Nam. Theo sè liÖu thèng kª trong 29 n¨m (1954-1982) cã 178 c¬n b·o vµ ¸p thÊp nhiÖt ®íi ®æ bé vµo ViÖt Nam. Sù ph©n bè b·o theo n¨m lµ kh«ng ®Òu: N¨m 1963 vµ 1974 : 11 c¬n 2 - 12
  13. 13. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB N¨m 1978: 12 c¬n N¨m 1976: kh«ng cã c¬n b·o nµo. Tèc ®é giã lín nhÊt : 48m/s vµo ngµy 1/9/1964 t¹i H¶i HËu. Vïng cã mËt ®é b·o ®æ bé cao nhÊt lµ kho¶ng vÜ tuyÕn 160-220, vµ gi÷a vÜ tuyÕn 120-130. 5. Giã mïa ë biÓn §«ng a) Ph©n lo¹i giã mïa "Giã mïa" lµ mét trong c¸c ®èi t­îng cña khÝ t­îng häc, ®· ®­îc nghiªn cøu tõ rÊt l©u vµ cã nh÷ng ph¸t triÓn rÊt s©u s¾c trong nh÷ng n¨m sau nµy bëi cã sù kÕt hîp gi÷a c¸c nhµ khÝ t­îng vµ ®Þa lý (lÜnh vùc "§Þa lý-KhÝ hËu häc"). Giã mïa Ch©u ¸ lµ giã mïa ®iÓn h×nh nhÊt cña thÕ giíi. Ng­êi ta tËp trung nghiªn cøu 3 lo¹i: - Giã mïa Ên §é - Giã mïa Malaysia - Giã mïa NhËt B¶n ë ®©y, sÏ chØ h¹n chÕ trong ph¹m vi "Giã mïa biÓn §«ng vµ ViÖt Nam" ®· ®­îc c¸c nhµ khÝ t­îng ®óc kÕt tõ thùc tÕ vµ x©y dùng theo quan ®iÓm "giã mïa nhiÖt cæ truyÒn", tøc lµ dùa vµo sù thay ®æi ¸p suÊt trªn ®¹i d­¬ng vµ lôc ®Þa diÔn ra song song víi nh÷ng thay ®æi nhiÖt ®é. ë n­íc ta, do ¶nh h­ëng t­¬ng quan vÒ nhiÖt ®é vµ khÝ ¸p gi÷a lôc ®Þa vµ biÓn kh¬i, nªn th­êng xuÊt hiÖn hai thø giã mïa: 1) giã mïa §«ng B¾c vÒ mïa l¹nh, 2) giã mïa Nam hay §«ng Nam (ë B¾c Bé) hoÆc T©y Nam (ë Trung Bé vµ Nam Bé) vÒ mïa hÌ. b) Giã mïa §«ng B¾c §Æc ®iÓm lµ giã nµy do khèi kh«ng khÝ khæng lå cao ¸p l¹nh (tíi -300C ë phÝa B¾c ®¹i lôc ®Þa ch©u ¸ vµ trung t©m ë Siberie-M«ng cæ di chuyÓn xuèng phÝa Nam tíi vïng cã khÝ ¸p thÊp. V× chÞu ¶nh h­ëng cña lùc Coriolit, nªn tõ h­íng B¾c nã ®æi thµnh h­íng §«ng B¾c. Thêi gian xuÊt hiÖn: th­êng vµo ®Çu th¸ng 9 kÐo dµi cã khi tíi th¸ng 5 cña n¨m sau; tËp trung vµo c¸c th¸ng 11, 12 vµ th¸ng 1,2 cña n¨m sau. Giã mïa §«ng B¾c cã søc giã cã khi kh«ng kÐm mét c¬n b·o võa, søc giã m¹nh nhÊt tËp trung chõng 1/2 ®Õn 1 ngµy. Trong ®Êt liÒn, giã cã thÓ lªn tíi cÊp 6, 7 vµ ngoµi kh¬i cã thÓ lªn tíi cÊp 8 vµ 9. 2 - 13
  14. 14. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB c) Giã mïa hÌ Giã mïa hÌ ng­îc l¹i víi giã mïa ®«ng, Dßng khÝ chuyÓn ®éng tõ biÓn (n¬i t­¬ng ®èi l¹nh) vµo ®Êt liÒn bÞ ®«t nãng, t¹o nªn giã mïa Nam hay §«ng Nam ë B¾c Bé vµ giã mïa T©y Nam ë Trung Bé vµ Nam Bé. Thêi gian xuÊt hiÖn th­êng tõ gi÷a th¸ng 5 ®Õn th¸ng 9, c¸c ph­¬ng thÞnh hµnh ®èi víi tõng vïng lµ kh¸c nhau. VÒ mÆt x©y dùng c«ng tr×nh, giã mïa hÌ tuy kh«ng g©y ra lùc lín nh­ giã b·o hay giã mïa §«ng B¾c, nh­ng ta cÇn quan t©m ®Õn nã ®Ó chän thêi gian thÝch hîp trong n¨m khi thi c«ng c«ng tr×nh ngoµi biÓn (trong ®iÒu kiÖn thuËn lîi nhÊt vÒ sãng vµ giã) vµ x©y dùng tiÕn ®é thi c«ng nãi chung. 5. ¶nh h­ëng cña giã ®Õn mùc n­íc biÓn ¶nh h­ëng cña giã ®Õn mùc n­íc biÓn chÝnh lµ n­íc d©ng Khi cã b·o mùc n­íc biÓn thay ®æi cã thÓ d©ng h¹ thÊt th­êng. Khi giã ngoµi kh¬i thæi vµo mùc n­íc ven bê t¨ng lªn Khi giã trong ®Êt liÒn thæi ra th× mùc n­íc h¹ *HiÖn t­îng n­íc d©ng phô thuéc vµo 3 yÕu tè: - ¸p lùc giã t¸c ®éng lªn khèi n­íc biÓn th«ng qua bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a n­íc vµ kh«ng khÝ - ¸p suÊt khÝ quyÓn trªn mÆt n­íc - §iÒu kiÖn biªn ë ®¸y vµ bê biÓn, phô thuéc vµo ma s¸t gi÷a khèi n­íc biÓn víi ®¸y biÓn vµ bê biÓn * Khi tÝnh to¸n n­íc d©ng : phô thuéc vµo h­íng giã + c­êng ®é giã + ®­êng bê + §é cao n­íc d©ng cùc ®¹i do b·o ®­îc x¸c ®Þnh theo cthøc: Hdmax = a + b + V2max.cosa (2-16) Trong ®ã: Vmax: vËn tèc giã cùc ®¹i (m/s) a: gãc gi÷a h­íng giã cùc ®¹i víi ph­¬ng ph¸p tuyÕn ®­êng bê a, b : hÖ sè håi quy x¸c ®Þnh theo ph­¬ng ph¸p ®o, ®Þa ®iÓm ®o, thêi gian ®o + ë ViÖt Nam th­êng tÝnh Hd theo c«ng thøc: (22TCN-222-95) 2 V10 .D H d = 2.10 -6 cos a (2-17) gd V10 : vËn tèc giã ®o ë ®é cao 10m so víi MNTB d: ®é s©u n­íc trung b×nh vïng ven bê khu vùc tÝnh to¸n 2 - 14
  15. 15. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB g: gia tèc träng tr­êng; g=9.81 m/s D: ®µ giã (phô thuéc vµo vtèc giã, h­íng giã vµ ®Æc ®iÓm ®Þa h×nh vïng dù b¸o ) Víi vïng biÓn cã yÕu tè ®Þa h×nh kh«ng h¹n chÕ, ®µ giã trung b×nh ®­îc x¸c ®Þnh: n D=k (2-18) V10 k: hÖ sè; k= 5.1011 n: hÖ sè nhít ®éng häc cña kh«ng khÝ; n= 10-5 (m2/s) + Tr­êng hîp cÇn tÝnh chÝnh x¸c: k .r kk .V 2 H d = c .D. (2-19) r n .g.d Trong ®ã: V: vËn tèc giã tÝnh to¸n c: hÖ sè, phô thuéc ®Þa h×nh ®¸y biÓn D: ®µ giã k: hÖ sè kinh nghiÖm rkk,rn : mËt ®é kh«ng khÝ vµ n­íc d: ®é s©u n­íc vïng biÓn xÐt g: gia tèc träng tr­êng v N­íc d©ng ë biÓn §«ng * BiÓn §«ng lµ khu vùc chÞu 2 chÕ ®é giã lµ giã mïa cã tÝnh chÊt hoµn l­u ë khu vùc §«ng Nam ¸ (lu©n phiªn 2 lo¹i giã mïa thÞnh hµnh lµ giã mïa hÌ vµ giã mïa ®«ng) vµ giã b·o nhiÖt ®íi. Nhøng n¨m gÇn ®©y ë ViÖt Nam hiÖn t­îng n­íc d©ng kh«ng cã tÝnh chÊt tuÇn hoµn. * Theo sè liÖu thèng kª (ch­a ®Çy ®ñ), n­íc d©ng do b·o ë ViÖt Nam cã thÓ v­ît qu¸ 2-2,5m, khi b·o lín. Khu vùc ven biÓn cã x¸c suÊt n­íc d©ng do b·o lín nhÊt lµ ë ®ång b»ng B¾c Bé vµ Thanh Hãa-NghÖ TÜnh (vÜ ®é 180-210). Nh­ vËy, n­íc d©ng do b·o ë ViÖt Nam lµ rÊt nguy hiÓm. * Vïng cã n­íc d©ng lín n»m ë ®íi giã m¹nh, phÝa ph¶i cña n¬i b·o ®æ bé vµo kho¶ng 3-5km. ë phÝa tr¸i c¬n b·o n­íc d©ng yÕu h¬n, tøc lµ ®­êng bao n­íc d©ng kh«ng ®èi xøng qua ®­êng ®i cña b·o. * Trung t©m KhÝ t­îng biÓn ViÖt Nam ®­a ra c«ng thøc kinh nghiÖm gÇn ®óng rót ra tõ ®iÒu kiÖn ven biÓn miÒn B¾c ®Ó tÝnh n­íc d©ng do giã nh­ sau: 2 Dh max = 0,175V max 2 - 15
  16. 16. Bµi gi¶ng m«n häc: T¸c ®éng cña M«i tr­êng biÓn lªn c«ng tr×nh Bé m«n: C¬ së KTXD CTB & CTVB trong ®ã: Dh max - ®é cao lín nhÊt cña n­íc d©ng (cm) V max - vËn tèc giã m¹nh nhÊt khi b·o (tÝnh trung b×nh), m/s Sai sè kiÓm nghiÖm thùc tÕ cña c«ng thøc (2.14) tÝnh theo trung b×nh b×nh ph­¬ng lµ 35 cm víi 41 c¬n b·o ®æ bé vµo ven biÓn miÒn B¾c ViÖt Nam. VÝ dô: V = 40m / s cã Dh max = 280cm V = 30m / s cã Dh max = 160cm * §èi víi vïng biÓn phÝa Nam, cßn Ýt sè liÖu thùc ®o vÒ n­íc d©ng. Mét vµi vÝ dô: - Vòng Tµu (vÜ ®é 10020') trong c¬n b·o Thelma (16/11/1973) víi giã m¹nh t¹i ®Þa ph­¬ng lµ v=14m/s, ®o ®­îc n­íc d©ng cùc ®¹i lµ 96cm. - Nha Trang (vÜ ®é 12015') trong c¬n b·o Fabian (14/10/1981) víi giã m¹nh t¹i ®Þa ph­¬ng lµ v=28m/s, ®o ®­îc n­íc d©ng cùc ®¹i lµ 38cm. - ë phÝa Nam, khi cã b·o vÉn cã n­íc d©ng lín cã thÓ v­ît qu¸ 1-1,5m. * ë ngoµi kh¬i cña biÓn ViÖt Nam : Dùa trªn c¸c sè liÖu thu ®­îc (tuy cßn rÊt Ýt) vµ qua xö lý to¸n häc cho thÊy n­íc d©ng ë khu vùc quÇn ®¶o Tr­êng Sa do b·o cÊp 12 trë lªn cã thÓ tíi 1m. VÝ dô ®iÓn h×nh lµ c¬n b·o TESS ®i qua vïng nµy (5-6/11/1988) ®¹t trªn cÊp 11 víi Vmax30,5m/s , P=975 mb (®· ghi l¹i ®­îc h×nh ¶nh tõ vÖ tinh) v KÕt luËn - V× trÞ sè n­íc d©ng phô thuéc vµo vËn tèc giã (Vmax) cña 1 c¬n b·o, nªn trong thiÕt kÕ tïy theo tÇn suÊt thiÕt kÕ ®èi víi cÊp b·o ë khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh mµ ®Þnh ra Dh max - Nãi c¸ch kh¸c, n­íc d©ng do b·o ë mét khu vùc kh«ng cã gi¸ trÞ cè ®Þnh mµ phô thuéc vµo tÇn suÊt b·o. 2 - 16

×