Quan trắc sóng – 3 phương pháp quan trắc sóng hiện nay

Quan trắc hải văn bao gồm: quan trắc sóng, quan trắc gió, quan trắc nhiệt độ dưới biển, quan trắc độ muối nước biển, quan trắc dòng chảy,.. là những yếu tố quan trắc quan trọng được quy định cụ thể bởi Nhà nước. Trong bài viết này, Reeco Tech sẽ chia sẽ rõ hơn về hình thức quan trắc sóng này nhé!

Quan trắc sóng là gì?

Sóng là một hiện tượng vật lý phổ biến trong tự nhiên, xảy ra ở nhiều môi trường khác nhau như nước, không khí, đất đá,… Sóng có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm:

• Theo môi trường truyền sóng: Sóng cơ, sóng điện từ, sóng âm,…
• Theo đặc tính truyền sóng: Sóng ngang, sóng dọc, sóng bề mặt,…
• Theo nguồn gốc: Sóng tự nhiên, sóng nhân tạo,…

Quan trắc sóng là quá trình quan sát, đo đạc trực tiếp hoặc gián tiếp một cách có hệ thống các thông số biểu hiện trạng thái, hiện tượng, quá trình diễn biến… của sóng.

Quan trắc sóng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

• Khí tượng thủy văn: Để theo dõi tình hình thời tiết, cảnh báo bão, lũ lụt,…
• Hàng hải: Để đảm bảo an toàn cho tàu thuyền, giảm thiểu rủi ro do sóng gây ra.
• Ngư nghiệp: Để đánh giá điều kiện môi trường biển, phục vụ cho hoạt động khai thác thủy sản.
• Xây dựng: Để xác định điều kiện địa chất thủy văn, phục vụ cho các công trình xây dựng ven biển.

Vị trí, công trình nào cần thực hiện quan trắc sóng?

Theo Điều 14, Thông tư 08/2020/TT-BTNMT Quy định kỹ thuật phương pháp quan trắc hải văn, quy định về những công trình cần thực hiện quan trắc sóng cụ thể như sau:

• Các công trình thuộc khu vực ven bờ, về phía biển phải thoáng đối với các hường gió chính, thịnh hành và đảm bào điều kiện tự nhiên vùng bờ biển.
• Lắp đặt ở nơi có đủ độ cao để quan trắc được sóng nhiều hướng nhất. Độ sâu của biển ở khu vực quan trắc sóng phải sâu nhất trong khu vực ven bờ, tránh nơi bờ quá dốc, lõm sâu.
• Đường bờ ở nơi quan trắc không được quá khúc khuỷu gây biến đổi cục bộ về hướng sóng và hình dạng sóng; trường hợp bờ quá thấp và không thể đặt địa điểm quan trắc đúng độ cao cần thiết thì phải dựng chòi quan trắc sóng.
• Không bị đảo, bãi cát nổi, bãi đá ngầm hoặc các chướng ngại vật khác làm giới hạn hay làm biến dạng sóng từ ngoài khơi truyền vào; không cách xa trạm, đảm bảo quan trắc được trong mọi điều kiện thời tiết.
• Công trình phụ trợ đo sóng bằng máy phối cảnh:
  • Nhà đặt máy đo sóng được xây kiên cố, có kích thước tối thiểu 1,5 m x 1,5 m x 2,0 m (chiều dài, chiều rộng và chiều cao), có 3 cửa hướng ra biển. Trong nhà có một trụ vững chắc bằng gỗ, gạch xây hay bê tông để đặt máy, đế máy được gắn chặt vào trụ bằng bu-lông;
  • Phao đo sóng cấu tạo hình quả nhót đường kính 1 m, dài 1,8 m, sơn chống gỉ cả bên trong và bên ngoài; phần trên sơn màu đỏ phải đề tên đơn vị quản lý, phần dưới sơn màu đen; các bu-lông bắt vào phao phải chắc chắn, có bịt cao su, chống nước thấm vào trong phao; phần chìm trong nước nặng gấp 2-3 lần phần nổi để phao cân bằng khi thả xuống nước không bị nghiêng;
  • Xích sắt có đường kính 0,018 m đến 0,020 m, mắt uốn theo hình bầu dục chắc chắn, kích thước bên trong 0,06 m x 0,03 m; đầu xích có 2 ma-ní đường kính 0,028 m đến 0,030 m; bu-lông có đường kính từ 0,028 m đến 0,030 m và được khoan lỗ chốt đinh; chiều dài xích từ 1,5 – 2,0 lần độ sâu nơi thả phao;
  • Rùa cấu tạo bằng bê tông cốt sắt, hình chóp cụt, cao 0,5 m, mặt dưới 0,9 m x 0,9 m, mặt trên 0,7 m x 0,7 m và ở giữa có quai sắt đường kính 0,035 m đến 0,040 m; tùy thuộc vào địa hình, sóng, dòng chảy tại khu vực quan trắc có thể tăng khối lượng.
• Công trính quan trắc bằng radar cần xây dựng kiên cố, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của phương tiện đo.

Tần suất quan trắc sóng là bao nhiêu?

Theo Điều 15, Thông tư 08/2020/TT-BTNMT Quy định kỹ thuật phương pháp quan trắc hải văn, tần suất quan trắc sóng được quy định như sau:

1. Quan trắc 3 lần/ngày vào 7 giờ, 13 giờ, 19 giờ; thời điểm 19 giờ có xê dịch theo mùa được thực hiện quan trắc trước nhưng không quá 2 giờ.
2. Trong điều kiện có thời tiết nguy hiểm thực hiện quan trắc theo yêu cầu của cơ quan có thẩm quyền.
3. Đối với quan trắc tự động: tự động đo và truyền số liệu 24 lần/ngày hoặc theo nhu cầu sử dụng.

3 Phương pháp quan trắc sóng 

Phương pháp 1: Quan trắc sóng ước lường bằng mắt

Quan trắc sóng ước lường bằng mắt là phương pháp mà quan trắc viên đến công trình, đứng đúng vị trí và thực hiện việc quan trắc; trong 5 phút quan trắc viên nhìn bề mặt biển xác định kiểu sóng, dạng sóng, trạng thái mặt biển, độ cao, chu kỳ và hướng sóng.

Quan trắc kiểu sóng bằng mắt

Sóng gió vào thời điểm quan trắc, gió vẫn tác động trực tiếp lên sóng; sườn sóng ở phía khuất gió dốc hơn ở phía đón gió; đầu sóng đổ xuống tạo thành bọt trắng; sóng lừng vào thời điểm quan trắc thấy gió nhỏ, lặng; sóng lừng được xác định từ nơi khác truyền đến vị trí quan trắc; sóng lừng có dạng thoải, đều và dài như những luống cày; kiểu sóng được quy định tại bảng 5 Phụ lục IV ban hành kèm theo Thông tư này;

Quan trắc dạng sóng bằng mắt

Sóng đều có các đầu sóng dài, song song với nhau như những luống cày; khoảng cách giữa hai đầu sóng liên tiếp nhỏ hơn độ dài của sóng; sóng không đều có các đầu sóng vỡ ra từng đoạn, đầu và chân sóng xen kẽ nhau; khoảng cách giữa hai đầu sóng liên tiếp lớn hơn độ dài của sóng;

Quan trắc trạng thái mặt biển bằng mắt

Biểu thị theo cấp đo từ 0 đến 9 do tác động của gió làm cho mặt biển thay đổi; cấp trạng thái mặt biển được quy định tại bảng 6 Phụ lục IV ban hành kèm theo Thông tư này;

Quan trắc độ cao sóng bằng mắt

Bằng mắt hoặc dùng ống nhòm trong 5 phút xác định độ cao của những sóng lớn thấy rõ nhất và ghi vào sổ ghi chép từ 10 đến 15 sóng lớn, chọn 5 sóng lớn nhất ghi vào sổ quan trắc; độ cao sóng ước lượng bằng mắt được phân cấp từ 0 đến 9, cách ghi quy định tại bảng 7 Phụ lục IV ban hành kèm theo Thông tư này;

Quan trắc chu kỳ sóng bằng mắt

Tại một điểm cố định trên mặt biển quan trắc viên dùng đồng hồ bấm giây theo dõi 11 đầu sóng truyền qua điểm cố định, bấm đồng hồ dừng lại; chu kỳ sóng bằng tổng thời gian xác định được chia cho 10; tại mỗi ốp quan trắc xác định 3 lần thời gian truyền của 11 đầu sóng đi qua một điểm cố định liên tiếp.

Chu kỳ sóng được tính theo công thức t = t10 (s)

Chu kỳ sóng trung bình được tính theo công thức t =t1 +t2+t330 (s)

Trong đó:  t là chu kỳ sóng, đơn vị đo bằng giây (s); t1 là thời gian truyền của 11 đầu sóng lần 1; t2 là thời gian truyền của 11 đầu sóng lần 2; t3 là thời gian truyền của 11 đầu sóng lần 3;

Quan trắc hướng sóng bằng mắt

Xác định theo hướng từ đâu truyền tới và được chia theo 8 hướng chính la bàn, quy định tại bảng 8 Phụ lục IV ban hành kèm theo Thông tư này.

Phương pháp 2: Quan trắc sóng bằng máy phối cảnh

Thực hiện quan trắc kiểu sóng, dạng sóng và trạng thái mặt biển áp dụng điểm a, b, c khoản 1 Điều 13 Thông tư này;

Quan trắc độ cao bằng máy phối cảnh

khi sóng có độ cao từ 0,25 m trở lên; điều chỉnh ống ngắm để phao đo sóng trùng với thang độ cao, xác định số khoảng chia từ vị trí chân sóng đến vị trí cao của đỉnh phao, phần lẻ của khoảng chia được xác định bằng cách ước lượng; trong 5 phút xác định độ cao của những sóng lớn nhất, dựa vào thang độ cao, chọn ra 5 sóng lớn nhất ghi vào sổ quan trắc. Biết số khoảng chia và giá trị mỗi khoảng chia ta sẽ xác định được độ cao sóng theo công thức:

h = H × i × k (m)

Trong đó: h là độ cao sóng, đơn vị đo mét (m), chính xác đến 1 cm; H là số khoảng chia trên thang độ cao, máy H10 có 48 khoảng, H40 có 60 khoảng; i là giá trị của mỗi khoảng chia, máy H10 một khoảng chia là 0,5 m, H40 một khoảng chia là 1 m; k là hệ số của máy phụ thuộc vào mực nước khi quan trắc;

Quan trắc chu kỳ sóng bằng máy phối cảnh

Hướng ống ngắm sao cho sóng truyền về phía quan trắc viên, các đầu sóng trùng với hệ những đường thẳng nằm ngang của lưới phối cảnh, xác định đỉnh sóng đầu tiên truyền qua một đường ngang nào đó của thang độ, đồng thời bấm đồng hồ đếm giây; theo dõi 10 đầu sóng liên tiếp đi qua bấm đồng hồ dừng lại, quan trắc liên tiếp 3 lần; chu kỳ sóng được tính bằng giá trị trung bình của 3 lần quan trắc; đơn vị là giây (s);

Quan trắc độ dài sóng bằng máy phối cảnh

Hướng ống ngắm sao cho sóng truyền thẳng về phía quan trắc viên, dựa vào thang độ dài trên máy để xác định khoảng cách giữa hai đầu sóng liên tiếp chiếm bao nhiêu khoảng chia; độ dài thực của sóng được tính như sau:

λ = d × n × k (m)

Trong đó: λ là độ dài sóng (mét); d là độ dài của khoảng chia (mét), quy định tại bảng 9 Phụ lục IV ban hành kèm theo Thông tư này; n là số khoảng chia; k là hệ số của máy phụ thuộc vào mực nước thời điểm quan trắc;

Quan trắc hướng truyền sóng bằng máy phối cảnh

Hướng ống ngắm của máy theo hướng song song với phương truyền sóng; hướng truyền sóng xác định theo đĩa định hướng có chia độ và lấy tròn theo 8 hướng chính; trường hợp sóng truyền về phía quan trắc viên thì ghi số đo trực tiếp trên đĩa định hướng, trường hợp ngược lại số đọc cộng thêm 180º.

Phương pháp 3: Quan trắc sóng bằng thiết bị tự động

Quan trắc sóng bằng thiết bị tự động là tự động đo và truyền số liệu 24 lần/ngày hoặc theo nhu cầu sử dụng. Bằng việc việc sử dụng các thiết bị tự động để đo các thông số sóng, bao gồm:

• Chiều cao sóng: là khoảng cách giữa đỉnh và đáy của một con sóng.
• Chu kỳ sóng: là khoảng thời gian giưc hai đỉnh hoặc đáy của hai con sóng liên tiếp
• Tần số sóng: là số con sóng đi qua một điểm nhất định trong một đon vị thời gian
• Hướng sóng: là hướng mà sóng truyền đi

Trong quan trắc sóng thường sử dụng 3 nhóm thiết bị chính là:

• Thiết bị dùng sóng âm, áp suất và hiệu ứng Doppler
• Thiết bị dùng cảm biến gia tốc
• Thiết bị dùng cảm biến Radar

=> Xem thêm:  Các thiết bị quan trắc sóng, đo quan trắc hải văn

Liên hệ ngay hotline  0938 696 131 để được tư vấn chi tiết hơn về thiết bị qua trắc sóng phù hợp cho nhu cầu của bạn.