Tuyển tập nghiên cứu biển tập 19 viện hải dương học

M Ở Đ Ầ U Tính toán các quá trình thủy - thạch động lực nói chung, các đặc trưng sóng tại vùng biển ven bờ nói riêng đã và đang được tiên hành nghiên cứu tại các viện nghiên cứu trên thế

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HẢI DUONG HỌC

ISSN: 1859-2120

TUYỂN TẬP NGHIÊN CỨU BIỂN

COLLECTION OF MARINE RESEARCH WORKS

TẬP 19

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HẢI DƯƠNG HỌC

TUYÊN TẲP NGHIÊN CỨU BIÊN

T Ả P19

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC T ự NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ

VIETNAM ACADEMY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

INSTITUTE OF OCEANOGRAPHY

COLLECTION OF MARINE RESEARCH WORKS

VOLUME 19

BA N BIÊN TẬP OEDITORIAL BO ARD )

Tổng biên tập {Chief Editor): Võ S ĩ Tuấn , V iện Hải dương học

Phó tổng biên tập kiêm thư ký

Phó tổng biên tập {Deputy C hief Editor): V ũ N gọc ú t , Đại học c ầ n Thơ

ủ y viên biên tập {Editors)

N guyễn Tác An, Hội Khoa học kỹ thuật biển K hánh H òa

V ũ Tuấn Anh, Viện Hải dương họcGlenn A Bristow, Đại học Bergen, N a U y

Võ Thế Dũng, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản III

N guyễn Thanh Điệp, Học viện Hải quânĐào V iệt Hà, Viện Hải dương họcĐoàn N hư Hải, Viện Hải dương họcNguyễn Văn Hảo, Viện Nghiên cứu N uôi trồng T hủy sản II

N guyễn M inh Huấn, Đại học K hoa học tự nhiênPhạm Quốc Hùng, Đại học N ha Trang

Bùi V ăn Lai, Viện Sinh học nhiệt đớiTrần Đình Lân, Viện Tài nguyên và M ôi trường biểnBùi Hồng Long, V iện Hải dương học

N guyễn Văn Long, Viện Hải dương họcBùi M inh Lý, Viện Nghiên cứu và ứ n g dụng C ông nghệ N ha Trang

Lê Đình Mầu, Viện Hải dương họcPhùng Văn Phách, Viện Địa chất và Đ ịa vật lý biển

H uỳnh M inh Sang, Viện Hải dương học

N guyễn Thị Thanh Thủy, V iện Hải dương học

T hư ký xuất bản {Publishing Secretary)

VÕ THỊ MAI

01 Cầu Đá, Nha Trang, Việt Nam Tel: 84-58-3590372

Fax: 84-58-3590034

M ỤC LỤC

Nam Đô Son, Hải Phòng phục vụ thiết kế cảng

Estimation o f wave characteristics in South Do Son, Hai Phong for harbour

planning

và động lực tại vùng biển ven bờ tỉnh Quảng Nam

Some meteo-hydrodynamical conditions in coastal waters o f Quang Nam

province

các trường gió điển hình tại vùng biển Tuy An, Phú Yên

Distribution o f longshore cuưent induced by breaking wave corresponding to

typical wind conditions along Tuy An coast, Phu Yen province

Hartmut Hein Những đặc trưng hải dương học chính tại vùng biển Nam Việt

Nam

M ain oceanographic processes in South Vietnam waters

dòng chảy khu vực cửa sông Đồng Tranh (Cần Giờ, Tp HCM) bàng mô hình

DELFT 3D

Some initial study results on current system in Dong Tranh estuary (Can Gio,

Ho Chi Minh city) using DELFT 3D model

ngập mặn

Preliminary research on turbulence in mangrove forests

Hồng Ngọc, Lê Hùng Phú và Võ Trần Tuấn Linh Chất lượng môi trường

nước đầm Nại- tỉnh Ninh Thuận và các yêu tô ảnh hưởng

Environmental quality o f water in Nai lagoon, Ninh Thuan and affecting

factors

Trọng Dũng, Võ Hải Thi, Trần Thị Minh Huệ C hất lượng m ôi trường nước

đầm Thủy Triều (Khánh Hòa) m ùa khô 2012 và tác động của các hoạt động

kinh tế xã hội

W ater quality o f Thuy Trieu lagoon (Khánh H òa) in the dry season o f 2012 and

the im pacts o f socio-econom ic activities

vực nước Bình Cang- N ha Phu

The w ater exchange and nutrient status o f Binh Cang- N ha Phu water

lyrata (Sowerby, 1851) tại xã Hiệp Thạnh, Trà V inh bằng chỉ thị vi sinh vật.

Thanh commune, Tra V inh using bacteria as bio-indicators

huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh

Environm ental quality o f hard clam farm ing in D uyen H ai district, Tra Vinh

province

sinh học của hỗn hợp Polysaccharide ly trích từ rong m ơ Sargassum mcclurei

băng các dung môi khác nhau

extracted by different solvents

setiferus và ghẹ châm Portunus trituberculatus.

Evaluating the potential application o f EL IZA K IT for detection o f

trituberculatus.

nguôn lọi khai thác thủy sản trong đầm Thị Nại

The change o f exploited fishery resources in Thi N ai lagoon

ôc đụn miệng trăng Tectus pyramis (Bom, 1778) tại vùng biển K hánh H òa

coastal waters o f K hanh H oa province

Solen thachi Cosel, 2002 ở đầm Thủy Triều- C am Lâm , K hánh Hòa.

lagoon- C am Lam, K hanh Hoa

20 Nguyễn Thị Mỹ Ngân, Đào Tẩn Hỗ Một S(> l<)ãi sao biển mới ghi nhận ở vùng 176 biên Việt Nam

New records o f starfishes in Vietnam

21 Võ S ĩ Tuấn M ột số ghi nhận về suy thoái ì$ĩĩ san hô do tai biến thiên nhiên ở 182 Nam Việt Nam

Negative changes of coral reefs due to the natural catastrophes recorded

recently in South Viet Nam

management and countermeasures

loài và mật độ vi tảo ở khu vực sản xuất muổi và Artemia ven biển huyện Vĩnh

Châu, tỉnh Sóc Trăng

Species composition and abundance of algae iff the salt and Artemia production

areas o f the coast o f Vinh Chau, Soc Trang

sinh thực vật ở sông La Ngà, tỉnh Đồng Nai

The composition and density of phytoplankton in La Nga river, Dong Nai

province

Nguyễn Thị Mai Anh, Trần Thị Lê Vân Các loài vi tảo có khả năng gây hại

trong vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên

Potentially harmful microalgae in coastal watefs of Phu Yen province

The influence o f seed treatments by acid gibberellic and warm w ater to the

germination rate and growth of Lumnitzera liltPrea (Jack) Voigt 1845

resources sustainable use in the case studies c>f SPCOA project

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2013, tập 1 9 :1-8

T ÍN H TO Á N CÁC ĐẶC TR Ư N G SÓNG T Ạ I VÙNG B IẺN N A M Đ Ồ SƠ N , H Ả I

PH Ò N G PH Ụ C VỤ T H IÉ T K Ế CẢ NG

Lê Đình Mầu, Nguyễn Bá Xuân

suất 1% tại vùng biển Nam Đồ Sơn, Hải Phòng nhằm phục vụ việc thiết kế cảng Các đặc trưng sóng ngoài khơi được xác định bằng mô hình WAM Các đặc trưng sóng vùng ven bờ được xác định bằng mô hình SWAN Vận tốc gió, mực nước ứng với tần suất 1% được thống kê từ chuỗi số liệu đo đạc nhiều năm tại trạm hải văn Hòn Dấu Kết quả tính toán cho thấy rằng khu vực bên ngoài cảng bị tác động mạnh nhất bởi sóng hướng đông nam (SE), nam (S), đông (E) và ít bị tác động nhất bởi sóng hướng đông bắc (NE) Khu vực bên trong cảng bị tác động mạnh nhất bởi sóng hướng E, SE, N E và ít bị

động đáng kể bởi sóng

E S T IM A T IO N O F W A VE C H A R A C T E R IST IC S IN S O U T H D O SON,

H A I P H O N G F O R H A RB O U R PL A N N IN G

Le Dinh Mau, Nguyen Ba Xuan

Institute o f Oceanography, Vietnam Academy o f Science & Technology

harbour planning Wave characteristics in the offshore region were estimated

by W AM model Wave characteristics in the nearshore region were estimated by SWAN model Wind velocity and water level o f frequency of occurrence of 1 percent compiled from measured data sets o f Hon Dau station Study results show that the area outside the proposed harbour was strongly affected from SE, S, and E directions and was slightly affected from

NE direction o f incident waves Whereas, the area inside the proposed harbour was strongly affected from E, SE, NE directions and was slightly effected from S direction of incident waves Breakwater - I II was not seriously affected from wave action

I M Ở Đ Ầ U

Tính toán các quá trình thủy - thạch động

lực nói chung, các đặc trưng sóng tại vùng

biển ven bờ nói riêng đã và đang được tiên

hành nghiên cứu tại các viện nghiên cứu

trên thế giới như Trung tâm thủy lực Hà

Lan (Delft Hydraulics) với bộ chương trình

Delft3D, SW AN (Booij và cs„ 1999), Dolphin (Mandal và Holthuijsen, 1985) Viện thủy lực Đan M ạch với các bộ chương trình MIKE 21; Trung tâm nghiên cứu công nghệ ven bờ thuộc quân đội Mỹ với mô hĩnh RCPW AVE (Ebersole và cs., 1986);

Cơ quan quản lý môi trường và đại dương

quốc gia thuộc bộ thương mại Hoa Kỳ

(NOAA) với mô hình W AVEW A TCH III

Ngoài ra còn các m ô hình như: STW AVE

Dalrymple, 1983) Tính toán các đặc trưng

sóng vùng khơi hiện nay được áp dụng rộng

rãi nhất là mô hình W A M (W AM DI Group,

1988); D olphin (M andal và Holthuijsen, 1985) B ender và D ean (2003) đã tiến hành

so sánh những khả năng của các mô hình tính sóng vùng ven bờ hiện đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới Ket quả so sánh thể hiện trên bảng 1

Bảng 1 Khả năng của các mô hình tính sóng vùng ven bờ (Bender và Dean, 2003)

Table 1 The ability of wave models of coastal area (Bender and Dean, 2003)

Phương pháp

giải

Phương trình Parabolic với

độ dốc vừa phải

Phương trình Parabolic với độ dốc vừa phải

Phương trình Elliptic với độ dổc vừa phải

Bảo toàn tác động sóng

Bảo toàn tác động sóng

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây

đã có nhiều chương trình cấp quốc gia, các

dự án họp tác quôc tê đã tiên hành nghiên

cứu các quá trình thủy - thạch động lực

vùng ven biển, có tính toán các đặc trưng

sóng như đề tài KT.03.1, KHCN.06.08

(1996 - 2000), KC.09.05 (2001 - 2005)

Dự án Việt Nam - Thụy Điển (2004 -

2007) nghiên cứu xói lở bờ biển Hải Hậu,

Nam Định N ghiên cứu đặc điểm của

trường sóng, ảnh hưởng của chúng tới các

quá trình xói lở - bồi tụ tại cửa Đại (Hội

An), cửa sông Cái (Nha Trang), vịnh Phan

Thiết trong các điều kiện gió địa phương

điên hình đã được tiên hành bởi Bui Hong

Long và Le Dinh M au (2000) Nghiên cứu

đặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tai

vùng biên ven bờ tỉnh Phú Yên (Lê Đình

M ai - Bến Đình, Vũng Tàu của Lê Đình

M ầu (2009) và m ột số công trình nghiên cứu khác của Lê Đình M ầu (2005, 2006, 2010) N hững công trình trên đã tiến hành tính sóng tại vùng khơi và vùng ven bờ trong các điều kiện tạo sóng khác nhau.Trong bài báo này các tác giả đã sử dụng

mô hình W A M để tính sóng vùng khơi, mô hình SW AN để tính sóng vùng ven bờ Kết quả tính toán là các trường độ cao sóng thiết kế (tần suẩt thiết kể 1%) tại khu vực

dự kiến xây dựng công trình cảng ứng với các hướng sóng tới khác nhau Do khuôn khổ của bài báo nên ở đây các tác giả chỉ trình bày kết quả tính toán cho trường họp sau khi xây dựng công trình cảng và cho trường hợp lạch tầu ra-vào được thiết kế

Hình 1 Phạm vi tính toán, thể hiện kết quả của mô hình SWAN và sơ đồ hệ thống công trình cảng

dự kiến xây dựng (các đường đẳng sâu ứng với mực “0” hải đồ)Figure 1 The domains of computation, output data of SWAN model and proposed harbour plan

(depth contours corresponding to “0” chart datum of hydrographic map)

II TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

1 Tài liệu

Địa hình vùng biển Nam Đồ Sơn được lấy

từ hải đồ tỷ lệ 1/50.000 xuất bản năm 1980

của Hải quân Nhân dân Việt Nam Sơ đồ

thiết kế cảng Nam Đố Sơn và độ sâu được

tham khảo từ Công ty c ổ phần TVXDCT

Hàng hải

Số liệu gió, mực nước ứng với tần suất

thiết kế (P=l% ) được thống kê từ chuỗi số

liệu đo đạc nhiều năm tại trạm hải văn Hòn

triển hoàn toàn ta tính được độ cao sónẹ

hữu hiệu ngoài khơi vùng biển Nam Đồ

Sơn Hs = 7,5 m, chu kỳ sóng Tp = 9,2 s Các

đặc trưng sóng này là điều kiện biên cho

mô hình tính sóng vùng nước nông ven bờ -SW AN

Trong báo cáo này SW AN không tính ảnh hưởng của gió địa phương và dòng chảy lên sự truyên sóng

Đe thuận tiện cho việc trình bày các tham số như mực nước, gió, sóng ứng với tần suất thiết kế p = 1% sẽ được viết là các tham số thiết kế

2 Mô hình số tri tính sóng vùng khơi - WAM

WAM (WAve M odeling) là mô hình số trị tính sóng thế hệ thứ 3 (W AM DI Group, 1988) Mô hình cho phép tính các đặc trưng sóng trong điều kiện biển sâu và biển nông với sự tương tác của gió, dòng chảy, địa hình đáy, sóng - sóng, trong phạm vi đại dương thế giới hoặc khu vực W AM mô tả

sự biến đổi của phổ sóng 2 chiều bằng tích phân phương trình vận chuyển (transport equation):

phát sinh, phát triển bởi gió (wind input)-

sin; tiêu tán năng lượng - Sdis; và tương tác

phi tuyến (nonlinear transfer) - Sni và được

thể hiện ở phương trình (2)

Chi tiết các thành phần của hàm nguồn

trong phương trình (2) xin được tham khảo

tại W AM DI Group (1988) Phạm vi áp

dụng mô hình W A M là toàn bộ vùng biển

vịnh Bắc Bộ từ 105,5°E đến 110,0°E và từ

17,0°N đển 22,Ọ°N với ô lưới tính là DX =

DY = 0,25° Kết quả tính sóng tại điểm có

tọa độ 107,0°E; 20,5°N (độ sâu =5 20 m)

được lấy làm tham số sóng tói tại biên

ngoài cho mô hình SW AN (H ình 1)

3 M ô hình số trị tính sóng vùng nước

nông ven bờ - SW AN

Các đặc trưng sóng tại vùng biển Nam Đồ

Sơn được xác định bằng mô hình số trị

SW AN (Booij và cs., 1999) SW AN được

xây dựng ttên cơ sở phương trình cân bằng

hoạt động phổ (spectral action balance

equation) như sau:

f w + ! - c ụ V+ ! - c y v +

èt dx 3v ỉ ~ C aN + ^ - C eN = - (3)

Ở đây: N= m ật độ phổ hoạt động (action

density); t = thời gian;

Cx, Cy = tốc độ lan truyền của N theo tọa

số tương đối ơ và hướng 0;

s

tác phi tuyển giữa sóng - sóng (nonlinear

chảy Các th àn h phần của hàm nguồn được trình bày n hư sau:

đầu (white capping dissipation):

k

k

Ở đây: Sdc w (ơ,0) = tiêu tán năng lượng

số sóng trung bình;

* Sự tiêu tán năng lượng sóng bởi ma sát

đáy (bottom friction):

Ở đây: Sds b (ơ,0) = tiêu tán năng lượng bởi m a sát đáy; Cbottom = hệ số m a sát đáy

nhào (depth induced wave breaking):

(Hmax là độ cao sóng tại điểm có độ sâu d),

ở đây Y =0,73

Phạm vi áp dụng của m ô hình SW AN là toàn bộ vùng biển N am Đồ Sơn từ

- Các đặc trưng sóng ứng với p = l%

ngoài khoi vùng biển Nam Đồ Sơn: Hs, Tp

và 0 được lấy từ kết quả tính toán của mô

hình W AM tại điểm có tọa đô: 107,0°E;

20,5°N

- Độ sâu của vùng nghiên cứu

* Số liệu đầu ra của mô hình là: trường

độ cao sóng thiết kế cho toàn vùng biển

Nam Đồ Sơn trên các hướng NE, E, SE và

s.

III K Ế T QUẢ

Đặc điểm phân bố của độ cao sóng thiết kế

(P=l% ) tại khu vực dự kiến xây dựng công

trình cảng trên các hướng sóng tới khác

nhau được thể hiện như sau:

Ngoài khơi sóng có hướng NE nhưng

do sự che chắn của đảo Cát Bà ở góc đông

bắc và đặc điểm phân bố độ sâu tại vùng

nghiên cứu (Hình 1) nên hệ sóng này bị

khúc xạ và có hướng E -S E khi đi vào khu

vực công trình (Hình 2) Các điểm nằm

dọc theo lạch tầu ra-vào đều có Hs « 2,5 -r 3,5 m, khu vực đê chắn sóng - I I I có Hs =1.0 m, khu vực đê chắn sóng - I I có Hs «2.0 m, khu vực đê chắn sóng - I có Hs = 2,0 -ỉ- 2,5 m, khu vực đê chắn cát - I I có Hs = 1,0-7- 2,0 m, khu vực đê chắn cát - I có Hs

< 1,0 m Nhìn chung bên trong cảng có H s

<1 m riêng khu vực đối diện với cửa cảng

có Hs * 1 -r l,5 m

Ngoài khơi sóng có hướng E nhưng do

bị khúc xạ nên có hướng E -S E khi đi vào khu vực công trình (Hình 3) Các điểm nằm dọc theo lạch tầu ra-vào đều có Hs » 3

v 5 m , khu vực đê chắn sóng - I I I có Hs «1.0 m, khu vực đê chắn sóng - I I có Hs =3.0 m, khu vực đê chắn sóng - I có Hs « 3,0

m, khu vực đê chắn cát - I I có Hs ~ 2.0 m, khu vực đê chắn cát - I có Hs < 1,0

1,0-7-m Nhìn chung bên trong cảng có Hs » 1,0 -r 2,0 m, riêng khu vực đối diện với cửa cảng có Hs >2,0 m

Hình 2 Trường độ cao sóng thiết kế tại khu vực dự kiến xây dựng công trình cảng

(sóng ngoài khơi: Hs = 7,5 m, Tp = 9,2 s, a = NE; gió địa phương: V = 0; mực nước tính toán:

D = 4,14 m)Figure 2 Designed wave height pattern in the proposed harbour area

(offshore wave: Hs = 7.5 m, Tp = 9.2 s, a = NE; local wind: V = 0; water level: D = 4.14 m)

Hình 3 Trường độ cao sóng thiết kế tại khu vực dự kiến xây dựng công trình cảng

(sóng ngoài khơi: Hs = 7,5 m, Tp = 9,2 s, a = E; gió địa phương: V = 0; mực nước tính toán:

D = 4,14 m)Figure 3 Design wave height pattern in the proposed harbour area (offshore wave: Hs = 7.5 m, Tp = 9.2 s, a = E; local wind: V = 0; water level: D = 4.14 m)

nam) N hìn chung bên trong cảng có Hs <

1.0 m, riêng khu vực nằm dọc theo lạch tầu

nối cửa cảng với nhà cảng có Hs « 1,0 -r

2.0 m

+ Sóng hướng-S:

Trường sóng ít bị khúc xạ, ngoại trừ khu

vực phía đông bán đảo Đồ Sơn và khu vưc

cửa V ăn ú c sóng bị khúc xạ mạnh và có

vực đê chắn sóng - I I có H s « 2,0 T 3,0 m, khu vực đê chắn sóng - I có H s ~ 3,0 m, khu vực đê chắn cát - I I có H s ~ 2,0 m, khu vực đê chắn cát - I có H s « 1,0 T 2,0 m

N hìn chung bên trong cảng có H s < 1,0 m, riêng khu vực cửa cảng có H s > 1,0 m

N hận xét: T hống kê từ chuỗi số liệu đo

đạc sóng từ năm 1984 đến 2003 tại Trạm Hải văn H òn Dấu cho thấy rằng độ cao sóng hữu hiệu ứng với tần suất thiết kế

p = l% là H s = 3,7 m Trong khi đó kết quả tính toán trư ờng độ cao sóng thiết kế

phao đo sóng H òn D ấu (H ình 3, 4 và 5) là

H s » 3,2 m N hư vậy sai số tuỵệt đối là 0,5

m, sai số tương đối là 14%, kết quả trên là khả quan, nó cho phép sử dụng kết quả tính toán trư ờng độ cao sóng thiết kế (P = l% ) phục vụ việc thiết kế, xây dựng các công trình cảng tại vùng biển N am Đồ

(sóng ngoài khoi: Hs = 7,5 m, Tp = 9,2 s, a = SE; gió địa phương: V = 0; mực nước tính toán

D = 4,14 m)

Figure 4 Designed wave height pattern in the proposed harbour area

(offshore wave: Hs = 7.5 m, Tp = 9.2 s, a = SE; local wind: V = 0; water level: D = 4.14 m)

Hình 5 Trường độ cao sóng thiết kế tại khu vực dự kiến xây dựng công trình cảng

(sóng ngoài khơi: Hs = 7,5 m, Tp = 9,2 s, a = S; gió địa phương: V = 0; mực nước tính toán:

D = 4,14 m)

Figure 5 Designed wave height pattern in the proposed harbour area

(offshore wave: Hs = 7.5 m, Tp = 9.2 s, a = S; local wind: V = 0; water level D = 4.14 m)

Khu vực bên ngoài cảng bị tác động m ạnh

động bởi sóng hướng N E (do sự che chăn

của đảo Cát Bà và bị khúc xạ bởi độ sâu)

Đê chắn sóng - I I I ít bị sóng tác động

Kè chắn cát - I chỉ bị tác động đáng kể bởi

sóng hướng s

Khu vực bên trong cảng bị tác động

mạnh nhất bởi sóng hướng E, SE, N E và ít

bị tác động bởi sóng hướng s

L ò i cảm ơn: Các tác giả chân thành cám ơn

các đồng nghiệp tại phòng Vật lý biển, Địa

chất-Địa mạo biển, V iện Hải dương học,

VAST đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho

việc thu thập số liệu và động viên khích lệ

trong quá trình hoàn thiện bài báo này

T À I L IỆ U T H A M K H Ả O

changes: a review w ith recent results

Coastal Engineering, 49: 125-153

1999 A third generation wave model for

coastal regions, model description and

Research, 104 (C4): 7649-7666

Bui Hong Long and Le Dinh Mau, 2000

Features o f wave field, it’s effect to

erosion - deposition processes in the

(Nhatrang) and Phanthiet bay in typical

local wind conditions Collection of

Marine Research W orks, 10: 21 - 34

Ebersole B A., M A Cialone, and M D

Prater, 1986 Regional coastal processes

numerical m odeling system RCPW AVE

- a linear wave propagation model for

engineering use Technical Report CERC-

86-4 Departm ent o f the Army, US Arm y

Corps o f Engineers, W ashington, DC

20314-1000

parabolic equation for the com bined refraction-diffraction o f Stokes waves by

m ildly-varying topography Journal of Fluid M echanics, 136: 453-466

Lê Đ ình M ầu và Bùi H ồng Long, 2003 Đặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên Tạp chí

K H & CN biển, 3(3): 32-46

Lê Đình M ầu, 2005 Tính toán các đặc trưng sóng tại vùng nước nông ven bờ bằng m ô hình sổ trị - SW AN Tạp chí

K H & CN biển (Phụ trương), 5(4): 36-49

Lê Đình M ầu, 2006 Tính toán các đặc trưng sóng biển khơi bằng m ô hình số trị

W AM Tạp chí K H & C N biển, 6(3): 26- 39

Lê Đ ình M ầu, 2009 Tính toán các tham số sóng thiết kế tại vùng biển Sao M ai - Ben Đình, V ũng Tàu Tạp chí K hoa học và Công nghệ biển, 9(3): 1-17

Lê Đình M ầu, 2010 Đ ặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vùng biển cửa La Gi (Bình Thuận) và tác động của chúng đến quá trình xói lở - bồi tụ Kỷ yếu Hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm V iện KH&CN

VN (1975-2010), tiểu ban KH CN biển,

Hà Nội: 10/2010, tr 211-216

R eport No 3-85, D elft U niversity o f

Engineering, G roup o f Fluid M echanics,

pp 1 - 7 0 Tolm an H L., 1991 A third-generation

m odel for w ind w aves on slow ly varying, unsteady and inhom ogeneous depths and

O ceanography, 21: 782-797

W A M D I G roup, 1988 The W A M model -

A third generation ocean w ave prediction model J Phys O ceanogr., 18: 1775-1810

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2013, tập 19: 9-16

VEN BỜ TỈN H QUẢNG NAM

Đinh Thị H ội1, Đỗ Như Kiều1, Lê Đình M ầu2

trư ờ n g Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP HCM

2Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

văn như gió, bão, mưa, dao động mực nước và sự phân bố các đặc trưng sóng ven bờ ứng với các trường gió có tác động nhiều đến vùng biển tỉnh Quảng Nam Các đặc trưng sóng vùng ven bờ được tính bằng mô hình SWAN Ket quả nghiên cứu cho thấy thòi gian hoạt động của gió mùa đông băc từ tháng 10 đên tháng 4 năm sau Gió mùa tây nam hoạt động mạnh từ tháng 7 tới tháng 8 Từ năm 1945 đến 2012 vùng biển nghiên cứu bị 73 cơn bão tác động, tập trung vào các tháng 9, 10 và 11 Dải ven bờ tỉnh Quảng Nam chịu tác động mạnh nhất của sóng hướng đông bắc (NE) Các đảo Cù Lao Chàm, mũi Sơn Trà và An Hòa có tác dụng lớn trong việc che chắn sóng Quá trình xói lở-bồi tụ tại khu vực Cửa Đại (Hội An) phụ thuộc nhiều vào vai trò phân bổ năng lượng sóng của đảo Cù Lao Chàm

SO M E M ETEO -H Y D R O D Y N A M IC A L C O N D ITIO N S IN C O A ST A L W A T E R S

O F QUANG NAM PR O V IN C E

Dinh Thi Hoi1, Do Nhu Kieu1, Le Dinh M au2

University o f Science, Vietnam National University - Ho Chi Minh City

2Institute o f Oceanography, Vietnam Academy o f Science & Technology

typhoon, rainfall, sea water level and the computed wave characteristics corresponding to typical monsoon wind fields which have often influenced

to Quang Nam waters W ave characteristics in the nearshore region were calculated by SWAN model Study results show that the North East monsoon wind blows from October to April The South W est monsoon wind blows from July to August From 1945 to 2012 study area was affected by

73 typhoons, focused in September, October and November Quang Nam waters is affected strongest by the wave from North East direction Cu Lao Cham islands, Son Tra and An Hoa capes play an important role on prevention o f wave action The processes of erosion and deposition in Dai

M outh (Hoi An) are mainly depending on wave energy distribution pattern induced by Cu Lao Cham island

Quảng N am là tỉnh thuộc duyên hải Nam

Trung Bộ với đường b ờ biển dài khoảng

125 km, có 02 thành phố quan trọng là Tam

Kỳ và H ội An, 02 hệ thống sông chính là

sông Thu Bồn-Vu G ia đổ ra cửa Đại và cửa

Lờ (một nhánh đổ ra sông Hàn), sông Tam

Kỳ đổ ra cửa An Hòa Thành phố Hội A n ở

phía bắc, khu kinh tế Chu Lai ở phía nam

có vai trò quan trọng trong chiến lược phát

triển kinh tế biển của tỉnh Dải ven biển

Quảng Nam có nhiều bãi tắm đẹp, nổi tiếng

như: Hà M y (Điện Bàn), Cửa Đại (Hội An),

Bình M inh (Thăng Hoa), Tam Thanh (Tam

Kỳ), Bãi Rạng (Núi Thành) hằng năm đón

tiếp hàng chục vạn du khách đến tắm biển

và nghỉ dưỡng vói nhiêu “Resort” cao câp

đã được xây dựng Theo báo cáo về chiến

lược biển đến năm 2020 của tỉnh Quảng

Nam (Thúy Hằng, 2013) với hai cực phát

triển, gồm có phía Bắc là khu vực dịch vụ

du lịch - công nghiệp Hội An - Điện Bàn;

phía Nam là khu kinh tế m ở Chu Lai và

thành phố Tam Kỳ; tập trung đầu tư phát

triển các đội tàu đánh bắt xa khơi, khai thác

tổng hợp, đầu tư đồng bộ từ đánh bắt, hậu

cần chế biến, tiêu thụ sản phẩm Qua đó, ta

thấy sự phát triển của tỉnh Quảng Nam chú

trọng hướng ra biển và dải ven biển ư ở

thành khu hạ tầng quan trọng cho chiến

lược phát triển kinh tế biển của địa phương

Dải ven biển Q uảng N am được cấu tạo

chủ yếu bởi cát nhẹ đến trung, nền thấp nên

sẽ bị tác động m ạnh của điều kiện động lực

biển như sóng, nước d ân g Những quá

trình trên ẹây ra xói lở đường bờ, bồi lấp, di

chuyên luông lạch ra vào các cửa sông, phá

hủy các công trình ven bờ, ngập lụt dải ven

biển, cửa sông Để bảo vệ đường bờ biển và

cửa sông, chính quyền địa phương đã cho

xây dựng hệ thống kè bảo vệ tại bờ nam

sông Cửa Đại và bờ nam C ửa Lở (sông

Trường Giang), kè dọc đường Thanh Niên

(Cửa Đại), kè Tam Thanh M ột số Resort

ven biển Hội A n đã tự xây kè bảo vệ Tuy

động; đường b ờ biển từ H ội A n đến Cửa Lở nhiều nơi bị xói lở nghiêm trọng Kè Tam Thanh đã được sửa chữa, nhưng hiện vẫn bị phá cục bộ C ông trình nghiên cứu chi tiết tại vùng biển Quảng N am thời kỳ 1997-

phẩm chủ yếu là tập bản đồ, sơ đồ về biến động b ờ biển, cửa sông, địa hình đáy khu vực C ửa Đại thòi kỳ 1965-2000 Các công trình gần đây chủ yếu là mô tả hiện trạng xói lở, bồi tụ đường bờ và các công trình bảo vệ bờ với qui m ô cục bộ (Le D inh M au

và cs., 2004; Lê Đình M ầu, 2012) Do vậy, các đặc điểm về điều kiện tự nhiên nhất là các điều kiện khí tượng-thủy động lực tại vùng biển ven bờ là những thông tin quan trọng giúp các nhà quản lý tỉnh Q uảng Nam

có những cơ sở khoa học nhằm quản lý và phát triển bền vững đới bờ

- Dữ liệu về các cơn bão hoạt động tại vùng biển Q uảng N am (1945-2012) được thu thập từ Trung tâm thòi tiết Q uốc gia Mỹ

gồm các thông tin về tọa độ, thời gian, tốc

độ gió cực đại tại tâm b ã o ,

- Độ sâu vùng biển ven b ờ Q uảng Nam thu thập từ Hải đồ do Hải quân M ỹ xuất bản năm 1967, tỷ lệ 1/50.000 (Tờ 93E39 Cù Lao Chàm ) và tài liệu đo sâu của đề tài

K H CN.06.08

- Số liệu kiểm chứng mô hình tính sóng được lấy từ số liệu đo sóng tháng 5 năm

1998 (Lê Phước Trình và cs., 2001) và

2 Phương pháp

Các đặc trưng sóng vùng ven bờ Quảng

Nam được tính băng mô hình SWAN

(Simulating Waves Nearshore) là mô hình

số trị tính sóng thế hệ thứ 3 (Holthuijsen và

cs., 2003), tính toán sự truyền sóng tại vùng

nước nông ven bờ có địa hình biến đổi phức

tạp như vùng cửa sông, lạch thủy triều, đảo

và doi cát, SW A N cho phép tính toán các

hiệu ứng, như khúc xạ, nước nông, phản xạ,

ma sát đáy, đổ nhào, sóng bạc đầu, sự tạo

sóng bởi gió địa phương, tương tác phi

tuyên giữa sóng - dòng chảy, sóng - sóng

SWAN được xây dựng trên cơ sở phương

trình cân bằng hoạt động phổ (spectral

action balance equation) như sau:

- N + — C N + — C N + - ^ - C N + — CgN = ~

dt dx x dy y d ơ ơ de 9 a

Ở đây:

N = mật độ phổ hoạt động (action

spectral density); t = thời gian;

số tương đối ơ và hướng 0;

lượng) đại diện cho quá trình tạo sóng

(generation), phân hủy (dissipation) và

tương tác phi tuyến giữa sóng - sóng

sóng-dòng chảy

Trong nghiên cứu này, SWAN không

tính sự tương tác sóng-dòng chảy Phạm vi

áp dụng mô hình là một phần của vùng biển

phía nam Đà Nằng và toàn bộ vùng biển

sóng ngoài khơi là Hs ~ 1 m, T ~ 5s trên các

hướng Bắc (N), Đông Bắc (NE), Đông (E)

được tính bằng mô hình Dolphin (Lê Đình

Mầu và cs., 2010) Đây là trường sóng

thường gặp nhất tại vùng nghiên cứu

Kiểm định mô hình SWAN: các đặc

trưng sóng tính bằng mô hình SWAN được

so sánh với số liệu đo sồnê trong chuyến khảo sát của Viện Hải dưan£ học vào tháng

5 năm 1998 và tháng 7/^ơl 3 tại Hội An

máy đo sóng AW H-16M (Nhật) tại ưạm có

độ sâu H » 1-^2 m số liệu sóng được lấy từ 13g00 ngày 26/5/1998 dến 19g00 ngày 26/5/1998 và lOgOO ngây 17 đến lOgOO ngày 18/7/2013 Phạm vi ấp dụng mô hình SWAN thể hiện trên Hình 1

Kết quả so sánh giữa đt> ¿tặc và tính toán được trình bày ở Bảng 1 Qua đó có thể thấy sai số trung bình gií*a do đạc và tính toán độ cao sóng ~ 25% Síù số trung bình

ngoài khơi được tính bằng Ịpô hình Dolphin (dự báo sóng trên dữ liệu gió đo đạc tại địa phương) chứ không phải là số liệu sóng đo thực tê Sai sô trên là có thề nhấp nhận được

và cho phép ta áp dụng rhô hình SW AN để tính toán các đặc trưng sQng tại vùng biển ven bờ Quảng Nam

Bảng 1 So sánh kết quả đo đạc và tính toán của mô hình SWAN Table 1 Comparison between measured and computed wave characteristics of SWAN model

III KẾT QUA

1 Đặc điểm khí tượng-thủy văn

sự chi phối của 2 hệ thống gió mùa Đông

Bắc và Tây Nam Gió m ùa Đông Bắc từ

tháng 10 đến tháng 4 năm sau, gió m ùa Tây

Nam chỉ hoạt động trong khoảng tháng 7,

tháng 8 M ùa gió Đông Bắc, tốc độ gió lớn

hơn so với mùa gió Tây Nam Thời gian

thịnh hành của gió m ùa Đông Bắc dài hơn

nhiều so với gió m ùa Tây Nam Gió mùa

Tây Nam khi vào khu vực này đã bị suy yếu

và biên tính, tốc độ gió nhỏ phân bố trên

các hướng Tây Nam, Nam, Đông và Đông

Nam Thời kỳ chuyển m ùa (tháng 4-5,

tháng 9-10) gió không ổn định cả về hướng

và cường độ thường xuât hiện tại hướng

12 Thời gian xảy ra hàng năm của các cơn bão trong khu vực nghiên cứu là không thường xuyên, có khi trong nhiều năm liên tiếp không có cơn bão nào nhưng cũng có khi trong m ột năm có 3 - 4 cơn bão Điển hình là các năm 1964, 1972 và 1995, mỗi năm đều có 4 cơn bão (Bảng 2, 3; Fig 3)

vực ven biển N am Trung Bộ rất đa dạng và

là kết quả của sự truyền triều từ biển khơi vào gặp địa hình khu vực Q uảng Nam thuộc vùng biển có tính chất bán nhật triều không đều Số liệu m ực nước nhiều năm (1978 - 1988) tại Sơn Trà (Đà N ang) cho thấy, trung bình trong tháng chỉ có 03 ngày

là triều toàn nhật, còn lại là triều bán nhật không đều và triều hỗn hợp Thời gian triều lên dài hơn thời gian triều xuống Vào thời

kì nước cường thường có chế độ nhật triều,

độ cao triều dao động từ 0,8 - 1,5 m Trong thời kì nước kém bán nhật triều chiếm ưu thế, triều chỉ lên xuống khoảng 0,4 m Chênh lệch giữa triều cao nhất và triều thấp nhất khoảng 0,8 - 1,2 m

2 Đ ặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vùng biển ven b ờ Q uảng N am ứng với các trường gió m ùa điển hình

mùa cấp 4 (V = 7m/s) với độ cao sóng hướng tạo sóng thịnh hành N, NE, E kếtngoài khơi Hs = lm , chu kỳ T = 5s trên các quả tính toán thể hiện trên các hình 4, 5, 6.

Bảng 2 Phân loại bão theo thang Saffir - Simpson tại vùng biển ven bờ Quảng Nam

Table 2 Classification of typhoon (Saffir-Simpson scale) for the coastal waters of Quang Nam

Bảng 3 Thống kê các cơn bão theo tháng tại vùng biển ven bờ Quảng Nam

Table 3 Monthly distribution of typhoon in the coastal waters of Quang Nam

+ Gió hướng Bắc (N): tại vùng biển

ngoài khơi sóng có hướng là N (Hình 4)

Hướng sóng bị thay đổi khi gặp các đảo,

các mũi nhô ra biển hoặc khi đi vào các khu

vực ven bờ Điển hình tại một số khu vực

như: phía nam mũi Sơn Trà, các đảo Cù

Lao Chàm và mũi An Hòa Có thể thấy tại

khu vực các đảo Cù Lao Chàm có hướng

sóng thay đổi rõ rệt và mạnh mẽ nhất, sóng

truyền vòng ra phía sau các đảo Khi đi vào

các khu vực ven bờ, hướng sóng cũng bị

thay đổi do sự thay đổi độ của đáy biển và

có xu hướng truyền gần như vuông góc với

Figure 3 Yearly distribution of typhoon in the coastal waters of Quang Nam

Hình 4 Trường độ cao sóng hữu hiệu

(Hs) tại vùng biển ven bờ Quảng Nam

(Gió N, v=7m/s; sóng ngoài khơi:

Hs=lm , T=5s, a=N)Figure 4 Significant wave height pattern

(Hs) in the coastal waters of Quang Nam

(wind N, v=7m/s; offshore wave:

Hs=lm , T=5s, a=N)

Hình 5 Truông độ cao sóng hữu hiệu (Hs) tại vùng biển ven bờ Quảng Nam (Gió NE, v=7m/s; sóng ngoài khơi:

Hs=lm , T=5s, a=NE)Figure 5 Significant wave height pattern (Hs) in the coastal waters of Quang Nam (wind NE, v=7m/s; offshore wave:

Hs=lm , T=5s, a=NE)

sóng ngoài khoi là NE (Hình 5)

Nhìn chung, hướng sóng bị thay đổi

không nhiều khi truyền từ ngoài khơi vào

trong bờ Tuy nhiên, tại các khu vực khuất

sóng của bán đảo Sơn Trà và đảo Cù Lao

Chàm, hướng sóng có sự thay đổi nhiều

nhất Đặc biệt khi truyền vào phía nam Cù

Lao Chàm, sóng có xu hướng vòng ra phía

sau đảo Ngoài ra ở mũi An Hòa còn có

sóng hội tụ tại mũi Có thể thấy, so với

trường hợp sóng từ hướng N thì trường hợp

sóng N E có độ cao tại các vùng ven bờ lớn

hơn Vùng biển ngoài khơi khu vực nghiên

cứu có độ cao sóng » 0,75 - 1,0 m Riêng

các vùng ven bờ bị khuất sóng như: vùng

biên từ bán đảo Sơn Trà trở xuống tới ranh

giới với Quảng N am , vùng biển Hội An

được che chắn bởi các đảo Cù Lao Chàm có

M ột vùng nhỏ trước C ửa Đại có hội tụ sóng do khi sóng truyền qua khe hở giữa các đảo gặp sóng truyền từ trên đảo nhỏ xuống do hiện tượng hội tụ nên độ cao sóng tăng từ 0,5 lên Hs ~ 0,75 m V ùng phía nam

có H s ~ 0,75 m, sóng truyền thẳng vào bờ, không bị chắn bởi các đảo, độ cao sóng giảm ít khi đi vào bờ

khơi là E (H ình 6)

Khi gần tới bờ, hướng sóng bắt đầu bị thay đổi theo hướng vuông góc với bờ tại những vùng không bị khuất sóng bởi các đảo Sóng khi truyền vào các đảo Cù Lao Chàm , mũi Sơn Trà và mũi A n Hòa, do thay đổi địa hình đột ngột nên bị đổi hướng thành SE ở m ạn phía nam các đảo và hướng

NE ở m ạn phía bắc các đảo Sóng hướng E gần như vuông góc với b ờ biển V ùng ngoài

Minh của huyện Duy Xuyên xuống phía

nam hâu như chịu ảnh hưởng của sóng một

cách trực tiếp, độ cao sóng ~ 0,75 m

-ệ-Hình 6 Trường độ cao sóng hữu hiệu (Hs) tại

vùng biển ven bờ Quảng Nam

(Gió E, v=7m/s; sóng ngoài khơi: Hs=lm,

T=5s, a=E)Figure 6 Significant wave height pattern (Hs)

in the coastal waters of Quang Nam

(wind E, v=7m/s; offshore wave: Hs=lm,

T=5s, a=E)Một số khu vực do bị khuất sóng nên có

độ cao sóng thấp hơn như vùng biển từ Hội

An đến bán đảo Sơn Trà và lan ra tới Cù

Lao Chàm với Hs < 0,75 m, càng vào gần

IV K É T LUẬN

Vùng biển Quảng Nam có hai mùa gió

chính Đông Bắc và Tây Nam Thời kỳ hoạt

động của gió mùa Đông Bắc từ tháng 10

đến tháng 4 năm sau với các hướng gió

thịnh hành là N, NE, E, NW Gió mùa Tây

Nam từ tháng 7 đến tháng 8 với hướng gió

cường độ của gió mùa Đông Bắc lớn hơn

gió mùa Tây Nam

Theo số liệu thống kê từ 1945 - 2012,

vùng biển nghiên cứu có 73 cơn bão hoạt

động tập trung chủ yếu vào tháng 9 ,1 0 ,1 1

Các mũi đất nhô ra biển, các đảo, phân

bố độ sâu vùng ven bờ có vai trò quan trọng

quyết định tới việc phân bố năng lượng sóng trên toàn dải ven biển Quảng Nam Với trường gió cấp 4 (V = 7 m/s), độ cao sóng ngoài khơi từ 0,75 - 1,0 m, khu vực ven bờ độ cao sóng khoảng từ 0,25 - 0,75 m Khu vực ngoài khơi, vùng hứng sóng của đảo Cù Lao Chàm, mũi Sơn Trà

và mũi An Hòa bị sóng tác động mạnh nhất Với sóng hướng N, độ cao sóng giảm dần

từ Bắc xuống Nam, khu vực Sơn Trà và vùng biển phía tây nam Cù Lao Chàm khuất sóng, Cửa Đại hội tụ sóng Sóng hướng NE khu phía bắc Hội An, huyện Điện Bàn, khu vực từ Tam Kỳ tới Tam Hải

bị sóng tác động mạnh Với sóng hướng E thì toàn vùng biển Hội An và Cửa Lở bị khuất sóng, vùng biển phía nam Quảng Nam chịu tác động mạnh hơn

Đảo Cù Lao Chàm có vai trò quan trọng trong việc phân bố năng lượng sóng tại vùng biển ven bờ tỉnh Quảng Nam, đặc biệt

là khu vực Cửa Đại (Hội An) là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng xói lở-bôi tụ đường bờ, biến động luồng lạch.Lòi cảm ơn: Các tác giả chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại phòng Vật lý biển, Viện Hải dương học đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho việc thu thập số liệu và động viên khích lệ trong quá trình hoàn thiện bài báo này

TÀ I LIỆU T H A M K H Ả OHolthuijsen L H., N Booij, R.c Ris, I J

G Haagsma, A T M M Kieftenburg,

E E Kriezi, and M Zijlema, 2003 SWAN cycle III version 40.20: User Manual Delft University o f Technology, the Netherlands, 128 pp

Le Dinh Mau, V Sanil Kumar, G N Nayak, and S Mandai, 2004 Estimation

of wave characteristics during hurricane

in the Hoian area, Central Vietnam Indian National Conference on Harbour and Ocean Engineering 3rd edition, 1: 105-113

Lê Đình M ầu, 2012 Tính toán cán cân vận

chuyển bùn cát dọc bờ tại khu vực Cửa

Đại (Hội An) Tạp chí khoa học và công

nghệ biển, 12(1): 27-42

Lê Đình Mầu, N guyễn V ăn Tuân và Phạm

Thị Phương Thảo, 2010 Đặc điểm phân

bô các đặc trưng sóng tại vịnh Nha Trang

trong các trường gió m ùa điển hình

Tuyển tập N ghiên cứu biển, XVII: 9-17

Lê Phước Trình, Trịnh Thể Hiếu, Bùi Hồng Long, Tô Q uang Thịnh, 2001 N ghiên cứu hiện trạng, qui luật xói lở bồi tụ dải ven biển và cửa sông V iệt Nam Tạp chí khoa học và công nghệ biển, 1(2): 43-51

Thúy Hằng, 2013 Báo cáo tại hội nghị về Chiến lược biển đến năm 2020 của tỉnh Quảng Nam c ổ n g Thông tin điện tử tỉnh Quảng N am ngày 18/11/2013

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2013, tập 19:17-26

PHÂN BỐ DÒNG CHẢY DỌC BỜ DO SÓNG ĐỔ NHÀO TRONG CÁC TRƯỜNG GIÓ ĐIỂN HÌNH TẠI VÙNG BIÊN

TUY AN, PHÚ YÊN

Đỗ Như Kiều1, Lê Đình Mầu2

trư ờ n g Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP HCM

2Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt Bài báo trình bày kết quả tính toán phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng đổ

nhào phía ngoài đầm 0 Loan thuộc vùng biển Tuy An, Phú Yên ứng với các đợt gió mùa điển hình cấp 6 (Vnk = 13 m/s, hướng Đông Bắc (NE), Đông (E)

và Đông Nam (SE) So sánh độ chính xác của 2 công thức thực nghiệm tính tốc độ dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào theo qui phạm bảo vệ bờ biển của Hải quân Mỹ (SPM, 1984) và Rattanapitikon - Shibayama (2006) với số liệu thực đo Kết quả tính toán cho thấy công thức Rattanapitikon - Shibayama (2006) khá phù họp Với sóng hướng NE: dòng có hướng từ bắc xuống nam với vận tốc đạt giá trị cực đại 0,7 m/s tại cửa An Hải và tại vị trí cách cửa An Hải khoảng 2 km về phía nam Với sóng hướng E, nhìn chung dòng có hướng từ nam lên bắc, xuất hiện các điểm hội tụ dòng có vận tốc nhỏ hcm 0,1 m/s Vận tốc dòng đạt giá trị cực đại 0,91 m/s tại cửa An Hải Tại cửa Lễ Thịnh dòng có vận tốc từ 0,25 đến 0,5 m/s Với sóng hướng SE, dòng có hướng từ nam lên bắc và vận tốc dòng lớn hơn so với các trường họp sóng hướng NE và E Vận tốc dòng cực đại 1,02 m/s tại cửa An Hải Khu vực hội

tụ sóng có vận tốc từ 0,5 đến 0,7 m/s

DISTRIBUTION OF LONGSHORE CURRENT INDUCED BY BREAKING WAVE CORRESPONDING TO TYPICAL WIND CONDITIONS ALONG

TUY AN COAST, PHU YEN PROVINCE

Do Nhu Kieu1, Le Dinh Mau2

University o f Science, Vietnam National University - Ho Chi Minh City

2Institute o f Oceanography, Vietnam Academy of Science & Technology

Abstract This paper presents the calculated results o f wave and longshore current

induced by breaking wave along Tuy An coast, Phu Yen province corresponding to typical wind conditions (Vnk = 1 3 m/s in NE, E and SE directions) Comparing the accuracy degree between two experimental formulae o f SPM (1984) and Rattanapitikon-Shibayam a (2006) for calculation of longshore current induced by breaking wave and the practical data Study results show that Rattanapitikon-Shibayam a formula is more suitable for calculation of longshore current induced by breaking wave in Tuy An area For NE wave direction, the current flows from north to south The maximum current velocity is 0.7 m/s at An Hai inlet and the position from An Hai inlet about 2 km towards south For E wave direction, the current flows from south to north and appear the convergence points with

sm all velocity, less than 0.1 m/s The m axim um current velocity is 0.91 m/s

at A n Hai inlet The current velocity is from 0.25 to 0.5 m /s around Le Thinh inlet For SE wave direction, the current flow s from south to north The current velocity attains the highest value in three calculated cases The

m axim um current velocity is 1.02 m /s at A n Hai inlet The velocity in the area w here occurs convergent phenom enon is from 0.5 to 0.7 m/s

I M Ở ĐẦU

Việc nghiên cứu cơ chế hình thành cũng

như tính toán phân bố dòng chảy dọc bờ do

sóng đổ nhào đã và đang thực hiện bởi

nhiều tác giả khác nhau Đ ồng thời, các tác

giả cũng đưa ra m ột số công thức khác nhau

cho việc tính toán nhưng hầu hết đều là các

công thức thực nghiệm như: L onguet-

(1970), G alvin (1987), Rattanapitikon và

Shibayam a (2006) Các công thức trên được thể hiện ở B ảng 1 N goài ra, m ột số mô hình động lực khác cũng được tích họp thêm m odule tính dòng dọc bờ do sóng đổ nhào như: m ô hình hoàn lưu ven bờ SYM PHONIE, mô hình động lực ven bờ

M ORPH O D Y N hoặc được tính toán dựa trên các phương trình cân bằng năng lượng

và phương trình liên tục

Bảng 1 Một số công thức thực nghiệm tính dòng dọc bờ do sóng đổ nhào

Table 1 Some experimental formulae for calculation of longshore current induced

by breaking wave

Tại V iệt N am , hiện nay có rất ít nghiên

cứu và tính toán về dòng chảy dọc bờ do

sóng đổ nhào Các tính toán này hầu hết

dựa trên các nghiên cứu, giả thiết của

thực đo như: “Đặc điểm phân bổ các đặc trưng sóng tại vịnh N ha Trang trong các trường gió m ùa điển hình” (Lê Đ ình Mầu

và cs., 2010) “Đặc điểm phân bố các đặc

đổ nhào trong các điều kiện gió mùa điển

hình được tính toán theo quy trình như sau:

- Xác định các đặc trưng sóng ngoài khơi

vùng biển Tuy An từ các đặc trưng gió

thống kê tại trạm Tuy Hòa: 1988 - 2007

(Hình 2) bằng mô hình Dolphin (Mandal và

Holthuijsen, 1985)

- Xác định các đặc trưng sóng ven bờ

bằng mô hình SWAN (Holthuijsen và cs.,

2003) với các điều kiện biên là sóng ngoài

khơi, gió địa phương và phân bố độ sâu

đó, mô hình Longuet-Higgins là một trong

những mô hình đơn giản nhất, được phát

triển sớm nhất là công thức chuẩn để tính

tốc độ dòng dọc bờ do sóng đổ nhào của

Hải quân Mỹ Tuy nhiên, hệ số thực nghiệm

dao động rất lớn, điều này yêu cầu phải có

nhiều số liệu đo đạc thực địa đồng bộ nhằm

xác định chính xác hệ số thực nghiệm này

Mô hình Rattanapitikon-Shibayam a mới

hơn, hiện đại hơn, có xét đến nhiều quá

trình có liên quan hơn Thường mô hình Longuet-Higgins phù họp hơn cho vùng biển thoáng, điều kiện sóng mạnh (bên bờ đại dương) nên nó cho tốc độ dòng lớn hơn thực tế nếu áp dụng tại Việt Nam Trong nghiên cứu này, cả hai mô hình đều được tiến hành tính toán và so sánh với số liệu thực đo Từ đó, chọn công thức phù họp để tính toán cho khu vực nghiên cứu

Phạm vi tính toán được thể hiện trong Hình 1 Địa hình khu vực nghiên cứu là vùng biển nông ven bờ, có địa hình đáy khá phức tạp Độ dốc giảm dần từ bắc xuống nam Tuy nhiên, do đường bờ có dạng vòng cung và được che chắn bởi mỏm đá phía bắc cửa Lễ Thịnh và đảo Mái N hà nên năng lượng sóng truyền vào vùng ven bờ phân bố không đồng đều, dẫn đến sự phân bố không đồng đều về vận tốc dòng chảy dọc bờ sinh

ra do sóng đổ nhào Vị trí khu vực tập trung năng lượng sóng tác động vào bờ phụ thuộc vào hướng sóng tới Do khuôn khổ bài báo, chúng tôi chỉ trình bày phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào theo các hướng sóng tác động chính: Đông Bắc (NE), Đông (E) và Đông Nam (SE)

Số liệu gió được thu thập tại trạm Tuy Hòa,

Phú Yên (1988 - 2007) được phân tích,

thống kê từ số liệu lưu trữ của đề tài độc lập

cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ

Việt Nam (VAST): “Đ ánh giá tác động của

các trường sóng trong gió m ùa đến dải ven

biển Nam Trung Bộ từ Phú Yên đến Bình

Thuận và đề xuất các giải pháp giảm nhẹ

thiệt hại phục vụ phát triển bền vững”

(2007-2009)

Độ sâu tại khu vực nghiên cứu được lấy

từ hải đồ tỉ lệ 1/50.000 xuẩt bản năm 2005

của Bộ Tài nguyên và Môi trường Các đặc

trưng sóng đo bàng máy ALEC AW H -

16M tại điểm 109°17’54”E, 13°17’28” N

(bờ phía nam cửa A n Hải) được sử dụng để

kiểm chứng mô hình SW AN, dòng chảy đo

bằng phương pháp thả phao trôi và gió đo

bằng m áy đo gió cầm tay ANEM OM ETER

- AVM 01 Các dữ liệu trên được lấy từ đề

tài bảo vệ môi trường: “Áp dụng các mô

hình hiện đại nhằm đánh giá, phòng tránh

triển bền vững kinh tế xã hội, bảo vệ môi trường tại dải ven biển N am Trung Bộ (Đà

N ằng - Bình T huận)” do Viện Hải dương học chủ trì (2010-2014)

2 Phương pháp

2.1 Tính toán các đặc tnm g sóng biên sâu

M ô hình số trị tính sóng biển khơi Dolphin (M andal và H olthuijsen, 1985) tính toán kết họp sóng gió và sóng lừng

Phương trình cân bằng năng lượng phổ sóng hai chiều:

- Trường họ p sóng gió trên hướng 0:

Trong đó: Ei(0) là m ật độ năng lượng phổ của sóng gió theo hướng 0 Si(0): tốc

chuyển giao năng lượng sóng lừng 2 chiều

- Trường họp sóng lừng từ hướng 0:

dE

Trong đó:

E2(f,0) là mật độ năng lượng phổ của

sóng lừng với tần số f theo hướngB Sn là

giao năng lượng sóng lừng E2 sang sóng

năng lượng sóng lừng gây bởi hiệu ứng

nước nông

Số liệu đầu vào của mô hình: hướng và

tốc độ gió, thời gian gió tác động được

chọn từ việc thống kê số liệu gió nhiều

Các đặc trưng sóng tại vùng biển ven bờ

được xác định bằng mô hình SWAN

(Holthuijsen và cs., 2003) trên cơ sở

phương trình cân bằng tác động phổ

— N + — cx N + — C N + - 3 * - CaN + -Ậ- CeN

dt dx x dy y dơ ơ de 9 = £ (3 )

Trong đó: N là mật độ phổ tác động

độ biến đổi của N theo tần số tương đối ơ

Mô hình SW AN tính hiệu ứng nước

nông, khúc xạ, tạo sóng do gió địa phương,

sóng bạc đầu, tương tác sóng - sóng, ma sát

đáy, sóng đổ nhào, Phạm vi áp dụng mô

hình là khu vực vùng biển bên ngoài đầm ô

Số liệu đầu vào của mô hình:

- Các tham số sóng ngoài khơi: Hs, Tp,

DSPR và 0 được lấy từ kết quả của mô hình

Dolphin

- Trường gió địa phương ổn định theo

thời gian (V = 10 m/s, hướng NE, E và SE)

- Phân bố độ sâu của vùng nghiên cứu

3 Tính toán dòng chảy dọc bờ do sóng

đổ nhào gây ra

Các đặc trưng sóng đổ nhào (độ cao, hướng, vị trí) được lấy từ kết quả tính sóng của mô hình SW AN và theo tiêu chuẩn

ỵb = Hb/hb với Y b được lấy > 0.6 do độ cao sóng sử dụng để tính toán là độ cao sóng có nghĩa và là sóng ngẫu nhiên (SPM, 1984) Vận tốc dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào gây ra được tính theo công thức của Longuet-Higgins (trong SPM, 1984) và Rattanapitikon - Shibayama (2006) So sánh kết quả tính toán với số liệu đo đạc Chọn công thức tính phù hợp cho khu vực nghiên cứu

+ Longuet - Higgins (trong SPM, 1984):

đổ nhào gây ra (m/s) ũb là vận tốc truyền

kb là số sóng tại vị trí sóng vỡ hb là độ sâu

tại vị trí sóng vỡ Ho, Lo là độ cao sóng và

chiều dài sóng nước sâu a b là hướng sóng tại vị trí sóng vỡ

E và SE được trình bày trong Bảng 2

2 Các đặc trưng sóng ven bờ và dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào ứng với các trường sóng tác động tại khu vực nghiên cửu

2.1 So sánh kết quả tính toán dỏng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào theo Longuet -

Rattanapitikon - Shibayama (2006)

Kết quả so sánh cho thấy các giá trị vận tốc

dòng dọc bờ do sóng đổ nhào được tính từ

công thức của L onguet-H iggins (trong

SPM, 1984) quá lớn so với kết quả khảo sát

thực tế sơ bộ N gược lại, kết quả tính toán

sử dụng công thức của R attanapitikon-

Shibayam a (2006) lại cho các giá trị vận tốc

dòng nhỏ hơn giá trị thực đo nhưng với sai

số nhỏ hơn rất nhiều so với công thức

L onguet-H iggins (trong SPM , 1984) Do

đó, công thức R attanapitikon-Shibayam a (2006) được chọn để tính toán dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào tại khu vực nghiên cứu N hững dữ liệu tính toán, so sánh được trình bày tại B ảng 3

Bảng 2 Các đặc trưng sóng ngoài khơi vùng biển Tuy An Table 2 Offshore wave characteristics in Tuy An waters

Bảng 3 So sánh vận tốc dòng dọc bờ do sóng đổ nhào đo đạc với kết quả tính toán theo Longuet-

Higgins (trong SPM, 1984) và Rattanapitikon - Shibayama (2006)

Table 3 Comparison between calculated results of longshore current induced by breaking wave

corresponding to Longuet-Higgins (in SPM, 1984) và Rattanapitikon-Shibayama (2006)

2.2 Dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào

+ Trường hợp sóng hướng Đông Bắc (NE):

Ket quả mô phỏng trường sóng cho thấy,

phân hứng sóng của đảo Mái N hà và mỏm

đá phía bắc cửa Lễ Thịnh là khu vực chịu

tác động mạnh nhất của sóng Tuy nhiên,

đoạn bờ từ cửa An Hải dài khoảng 1,5 km

về phía nam là khu vực đáng chú ý nhất với

đường đẳng độ cao sóng 2 m tiến sát vào

bờ Đoạn bờ tiếp theo đến mỏm đá phía

nam và từ cửa An Hải về phía bắc gần

3 km, sóng đi vào bờ có độ cao khoảng

1,5 m Đoạn bờ dài khoảng 1,5 km gần cửa

Lễ Thịnh có độ cao sóng giảm dần từ 1,0

đến 0,5 m tại cửa (Hình 4a)

Kết quả tính toán dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào cho thấy, vận tốc phân bố không đều trên toàn khu vực tính toán Các

vị trí có độ dốc thay đổi nhiều thường có vận tốc dòng lớn Vùng bờ gần cửa Lễ Thịnh có vận tốc dòng rất nhỏ do nằm trong vùng được che chắn Vận tốc dòng trung bình trên tổng sổ điểm sóng vỡ khoảng 0,14 m/s Vận tốc cực đại tại vị trí phía bắc gần cửa An Hải và vị trí phía nam cách cửa

An Hải khoảng 2 km với giá trị 0,7 m/s Tại cửa Lễ Thịnh vận tốc dòng đạt giá trị cực tiểu Các khu vực phía bắc cửa An Hải có vận tốc dòng từ 0,05 đến 0,5 m/s Nhìn chung, dòng có hướng từ bắc xuống nam (Hình 4b)

Hình 4 (a) Trường độ cao sóng hữu hiệu; (b): Trường dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào Gió

Figure 4 (a) Pattern of significant wave height; (b): Pattern of longshore current induced

+ Trường hợp sóng hướng Đông (E):

Trong trường hợp này, gần như toàn khu

vực bờ vùng nghiên cứu chịu tác động

mạnh bởi sóng với độ cao sóng từ 1,5 đên

2,0 m trừ cửa Lễ Thịnh và đoạn bờ 500 m

gần mỏm đá phía nam có độ cao sóng khi

vào bờ khoảng 1,0 m Vùng khuất sóng gần

đảo Mái N hà có độ cao sóng nằm trong

khoảng 0,5 đến 1,0 m và tăng dần khi càng

ra xa đảo Vùng tập trung năng lượng sóng lớn nhât có chiêu dài khoảng 1,5 km, cách cửa An Hải khoảng 500 m về phía bắc (Hình 5a) Nhìn chung, dòng có hướng từ nam lên băc do đặc trưng địa hình khu vực nghiên cứu có xu hướng dốc về phía bắc và vận tốc dòng phân bổ không đồng đều Tuy nhiên, xuất hiện một số vị trí hội tụ dòng, điển hình là khu vực gần cửa Lễ Thịnh và

vị trí cách cửa A n Hải khoảng 2 km về phía

nam (được đánh dấu trên hình 5b) V ận tốc

dòng có xu hướng giảm nhanh về các vị trí

dòng hội tụ và có giá trị nhỏ hom 0,1 m/s

Vận tốc dòng m ạnh nhất đạt giá trị 0,91 m/s

gần A n Hải Tại khu vực cửa Lễ Thịnh độ lớn vận tốc dòng từ 0,25 đến 0,5 m/s Vận tốc dòng trung bình khoảng 0,142 m/s (H ình 5b)

Hình 5 (a) Trường độ cao sóng hữu hiệu; (b): Trường dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào Gió

ngoài khơi: Vnk = 13 m/s; Gió ven bờ: Vvb = 10 m/s; Hướng: E

Figure 5 (a) Pattern o f significant wave height; (b): Pattern o f longshore current induced

by breaking wave O ffshore wind: Vnk = 13 m/s; N earshore wind: Vvb = 10 m/s;

Direction: E+ Trường hợp sóng hướng Đ ông N am

(SE):

Sóng tác động vào bờ khu vực nghiên cứu

trong trường hợp này nhỏ hom nhiều so với

các trường hợp sóng hướng N E và E Khu

vực hứng sóng của đảo M ái N hà chịu tác

động bởi sóng với độ cao 2 m M ỏm đá

phía bắc cửa Lễ Thịnh và khu vực từ mỏm

đá phía nam về phía nam chịu tác động bởi

sóng có độ cao 1,5 m Toàn bộ khu vực

đường bờ nghiên cứu chịu tác động bởi

sóng có độ cao khoảng 1,0 m Riêng vị trí

phía bắc cửa An Hải, cách bờ khoảng 200

m xảy ra hiện tượng hội tụ sóng Vùng

khuất sóng gân đảo Mái N hà có độ cao

sóng khoảng 1,0 m và tăng dần khi càng ra

K ết quả tín h toán dòng dọc bờ do sóng

đổ nhào cho thấy, khu vực xuất hiện hội tụ sóng có vận tốc dòng từ 0,5 đến 0,7 m/s, lớn hom nhiều so với hầu hết các khu vực khác M ặc dù, vận tốc dòng phân bố không đồng đều nhưng nhìn chung vùng bờ phía nam cửa A n Hải được che chắn bởi đảo Mái N hà và m ỏm đá phía nam, vận tốc dòng có xu hướng giảm dần về phía cửa

An Hải với giá trị từ 0,6 đến 0,3 m/s Vận tốc dòng cực đại khá lớn, đạt giá trị 1,02

m /s tại gần cửa An Hải (bờ phía bắc) Vận tốc trung bình trong trường hợp này là 0,213 m/s Tại cửa Lễ Thịnh, vận tốc dòng

có giá trị nhỏ hơn 0,3 m/s Vận tốc nhỏ nhất tại khu vực sát bờ đoạn bờ uốn cong

Hình 6 (a) Trường độ cao sóng hữu hiệu; (b): Trường dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào Gió

ngoài khơi: v nk = 13 m/s; Gió ven bờ: Vvb = 10 m/s; Hướng: SE

Figure 6 (a) Pattern of significant wave height; (b): Pattern o f longshore current induced

by breaking wave Offshore wind: Vnk = 13 m/s; Nearshore wind: Vvb = 10 m/s;

Direction: SE

IV THẢO LUẬN

Các vùng khác nhau của khu vực nghiên

cứu chịu tác động bởi sóng mang năng

lượng khác nhau phụ thuộc vào hướng sóng

tới và bị chi phối nhiều bởi điều kiện địa lý

và hình dạng đường bờ cũng như địa hình

đáy ven bờ

Dòng dọc bờ do sóng đổ nhào sinh ra

phụ thuộc vào hướng sóng tác động và độ

dốc khu vực ven bờ trong đới sóng vỡ

Nhìn chung, vận tốc dòng phân bố không

đều và tỉ lệ thuận với độ cao sóng tác động,

trừ các vị trí có sự hội tụ hoặc phân kì dòng

Đới sóng vỡ mở rộng ra phía biển đến độ

sâu từ 2 đến 3 m tùy thuộc vào các đặc

trưng sóng tới

Với sóng hướng NE: dòng có hướng từ

bắc xuống nam Vận tốc dòng khá nhỏ so

với các trường họp sóng hướng E và SE

Vận tốc dòng đạt giá trị cực đại tại cửa An

Hải và vị trí cách cửa An Hải khoảng 2 km

về phía nam Các khu vực phía bắc cửa An

Hải có giá trị thấp hon và thấp nhất tại cửa

Lễ Thịnh

Với sóng hướng E: dòng có hướng từ nam lên bắc, tuy nhiên xuất hiện một số điểm hội tụ dòng do ảnh hưởng của địa hình

và hướng sóng tác động Vận tốc đạt giá trị cực đại 0,91 m/s tại cửa An Hải Vận tốc dòng gần cửa Lễ Thịnh có giá trị từ 0,25 đến 0,5 m/s Tại các điểm hội tụ, vận tốc đạt giá trị nhỏ hom 0,1 m/s

Với sóng hướng SE: dòng có hướng từ nam lên bắc và vận tốc dòng lớn hom so với các trường họp sóng hướng NE và E do địa hình đáy dốc hơn về phía bắc Vận tốc dòng cực đại 1,02 m/s tại cửa A n Hải Khu vực hội tụ sóng có vận tốc dòng từ 0,5 đến 0,7 m/s

Ket quả tính toán về hướng dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào cho thấy khá phù họp với thực tế, đây là thông số rất quan trọng phục vụ thiết kế các công trình bảo vệ

bờ biển, cửa sông Tuy nhiên, vì sổ liệu đo đạc vận tốc dòng chảy để kiểm chứng kết quả tính toán còn rất hạn chế cả về số lượng

và kỹ thuật đo đạc nên độ tin cậy chưa cao

Do đó, kết quả tính toán tốc độ dòng chảy

dọc bờ do sóng đổ nhào trong nghiên cứu

này có tính chất tham khảo

Lòi cám ơn: Tập thể tác giả chân thành

cám om ban chủ nhiệm đề tài: “Áp dụng các

mô hình hiện đại nhằm đánh giá, phòng

tránh và giảm thiểu thiệt hại các tác động

môi trường của hiện tượng đóng/m ở các

cửa sông, đầm phá phục vụ chiến lược phát

triển bền vững kinh tế xã hội, bảo vệ môi

trường tại dải ven biển N am Trung Bộ (Đà

Nằng - Bình T huận)” và tập thể cán bộ

phòng V ật lý biển, V iện Hải dương học đã

tạo điều kiện trong việc thu thập số liệu lưu

trữ và khảo sát thực địa cũng như động viên

khích lệ trong quá trình hoàn thiện bài báo

TÀI LIỆU THAM K HẢO

Chistos A., 2013 New m odified equation

of longshore cu ư en t velocity at the

Development, 16(2): 121 - 134

littoral sand tracers from a distribution of

waiting time In: Proceedings o f Coastal

Sediments '87 (New Orleans, Louisiana,

ASCE), pp 436-451

G Haagsma, A T M M Kieftenburg, E

E Kriezi, and M Zijlem a, 2003 SW AN

cycle III version 40.20 User Manual

Delft U niversity o f Technology, the

Netherlands

Azad, M Abrehdary, 2012 Field study of

longshore current along the Anzali coast

in Caspian Sea Journal o f basic and

applied scientific research, 2(5): 4556 - 4562

Komar, P.D., and Inm an, D.L., 1970 Longshore sand transport on beaches J

G eophysical R esearch, 75:5914-5927

Lê Đình M ầu, 2010 Đặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vùng biển cửa La Gi (Bình Thuận) và tác động của chúng đến quá trình xói lở - bồi tụ Kỷ yếu Hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm V iện KH&CN

VN (1975-2010), Tiểu ban K H CN Biển,

Hà Nội: 10/2010, tr 211-216

Lê Đình M ầu, N guyễn V ăn Tuân, Phạm Thị Phương Thảo, 2010 Đ ặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vịnh N ha Trang trong các trường gió m ùa điển hình Tuyển tập Nghiên cứu biển NXB KH& KT, ISSN: 1859-2120, XVII: 9 - 17.Longuet-H iggins, 1970 Longshore currents generated by obliquely incident sea waves J Geoph Res., 75:6778-6789

R eport No 3-85, D elft University of

Engineering, G roup o f Fluid M echanics,

p 1 - 7 0

breaking depth and orbital to phase velocity ratio Coast Eng J., 48(4):395- 416

Centre, D epartm ent o f the Army Corps of Engineers, W ashington DC USA Vol 1

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2013, tập 19: 27-35

N H Ữ N G ĐẶC T R Ư N G H Ả I DƯ ƠNG H Ọ C C H ÍN H T Ạ I V Ù N G B IỂN

NAM V IỆ T NẤM

7 Viện H ả i d ư ơ n g học, Viện H àn lâm K h o a h ọ c & C ô n g n g h ệ V iệt N a m

2 T rư ờ n g Đ ạ i h ọc T ổn g h ợ p H ăm B uổc, C H L B Đ ứ c

3 Viện Thủy văn L iên bang, C H L B Đ ứ c

chính tại vùng biển Nam Việt Nam trong những năm gần đây do Viện Hải dương học chủ trì trong khuôn khổ các đề tài khác nhau, đặc biệt các dự án hợp tác quốc tế Ket quả nghiên cứu cho thấy rằng các đặc trưng hải dương học chính tại khu vực nghiên cứu chịu sự chi phối bởi chế độ gió mùa Đông

Á và các hiện tượng thời tiết đặc biệt như bão, lũ lụt, N hữ ng đặc trưng nổi bật là hiện tượng nước trồi mạnh xuất hiện tại vùng biển Ninh Thuận-Bình Thuận trong thời kỳ gió mùa tây nam và hiệu ứng “cường hóa bờ tây” lên tốc

độ dòng chảy và nước dâng ven bờ miền Trung trong thời kỳ gió mùa đông bắc Cơ chế hình thành nước trồi rất phức tạp, không những phụ thuộc vào ứng xuất gió bề mặt mà còn phụ thuộc vào điều kiện địa hình, cấu trúc hoàn lưu, C ường độ của nước trồi có mối quan hệ cao với hiện tượng ENSO Những năm E1 Nino mạnh thì nước trồi yếu, ngược lại, những năm E1 Nino

năm 2009 chỉ rõ nước sông Mê Kông (S < 32 psu) lan truyền ra xa bờ khoảng 80-100 km và lên tận mặt cắt mũi Kê Gà - đảo Phú Quý

M A IN O C E A N O G R A PH IC PR O C ESSES IN SO U TH V IE T N A M W A TER S

1 In stitu te o f O c e a n o g ra p h y , V ietn am A c a d e m y o f S c ie n c e & T e c h n o lo g y

2In stitu te o f O ce a n o g ra p h y , H a m b u rg U n iv e rsity, G e r m a n y

3F e d e r a l In stitu te o f H yd ro lo g y , G e rm a n y

Vietnam waters which were carried out in recent years by Institute of Oceanography within the framework of different projects especially international cooperation projects Study results show that the main hydro- dynamical processes in South Vietnam waters were driven by monsoon wind regime Remarkable features are the region of strongest upwelling occurred

in Ninhthuan-Binhthuan waters during SW monsoon period, and a strong jet current with low temperature during NE monsoon period which flows from north to south along Central Vietnam coast The mechanism inducing water upwelling is complicated, and not only depends on surface wind stress, but also depends on other factors like morphology, characteristics of circulation, etc Intensity of South Vietnam upwelling is highly related to ENSO

phenom ena In case of strong El Nino the upw elling intensity is weak, whereas, in case of weak El Nino or ENSO N eutral the upw elling intensity is stronger M easured data during A ugust and Septem ber 2009 indicate that

M ekong river water (S < 32 psu) spreads up to about 80 to 100 km offshore

in the northern part towards the transect betw een Kega headland and Phuquy island

I INTRODUCTIO N

South Vietnam waters directly undergo

the interaction processes between land and

open sea, and oceanographic processes in

the study area are driven by the East Asian

monsoon regime and extrem e events such

as typhoon, coastal flood, etc The main

intensification effect” during NE monsoon

period, upwelling phenom enon during SW

monsoon period, the dispersion of M ekong

river water to the East Sea

II M A TER IA L AND M ETH O DS

The main data o f this paper based on recent

study results from different projects which

Oceanography (IO) as follows:

- Study on the upw elling phenom ena and

related processes: V ietnam -G erm any Joint

Project (2003-2006);

- Study on the coastal processes and

interactive processes betw een M ekong river

Vietnam -G erm any Joint Project

- And other scholars from Vietnam and

the world Herein, hydro-litho-dynam ical

processes were com puted by HAMSOM

model

III STUDY RESULTS

1 Feature o f natural condition along

South Vietnam coast

- The northern part (D anang-N inhthuan) where the coastline is located in N-S directions and can be divided into different section by headlands w hich are form ing bays, lagoons with the m outh directions of

E and SE The shelf is relatively narrow

distance o f ~ 30 km from the coast A lm ost rivers are short w ith high slope and low concentrations o f suspended matter

- The central part (Binhhuan-V ungtau) where the coastline is located in NE-SW directions; it m eans the coastline direction

is parallel w ith two m ain m onsoon wind directions (N E and SW m onsoons) The coast can again be divided into several sections by headlands w hich form bay with the m outh direction o f SE However, the

com parison w ith the northern part The shelf has a relative sm aller slope com pared

to the northern part, w ith the depth contour

offshore A lm ost all rivers are short, suspended m atter concentrations are again relatively low

- The Southern part (Vungau-Cam au) where the coastline is located in NE-SW directions; it means the coastline direction

is parallel w ith two m ain m onsoonal wind directions (NE and SW m onsoons) The coast can be divided into several parts by different estuaries The shelf is relatively less sloping com pared with the northern and central parts, with the depth contour of

30 m lying at distance o f ~ 100 km offshore Suspended m atter concentration from the M ekong river is relatively high

station (offshore region of study area) It

indicates that during NE monsoon period

the wind direction is predominant in NE

direction in study area, whereas, during SW

monsoon period the wind direction is in the

sector from SW to W Typhoons occur

mostly in the study coast from October to

December especially in November The

affected by typhoons The occurrence of

typhoons is delayed from the northern part

(October) to central part (November) and

southern part (December) of the study area

(Table 1)

During NE monsoon period in the study

area wave direction is predominant in NE

direction, whereas, during SW monsoon

period the wave direction is in SW

direction During NE monsoon period the

wave is higher than during the SW

monsoon period (Fig 2) From September

1999 to August 2000 the maximum wind

speed was 23.2 m/s with wind direction of

E, maximum significant wave height o f 5.3

and wave direction o f E during tropical storm EVE in October 1999 (Fig 3) In general, the magnitude o f wind and wave during NE monsoon was larger than that during the SW monsoon, and maximum

maximum significant wave height The maximum values of wind and wave

hurricane seasons

features it is shown that the coast from Ninhthuan to Camauwas affected during both monsoon phases The tidal regime along the study coast is from irregular diurnal tide in the northern part to an irregular semi-diurnal tide regime in the southern part M ean high tide amplitude is approximately 1 4- 2 m along Danang to Phanthiet, and about 3 m along Vungtau to Camau

N

Figure 1 Wind rose diagrams at Phuquy station (1987-2007) Hình 1 Hoa gió tại trạm Phú Quý (1987-2007)

Table 1 Occuưence of typhoon along the coast ofDanang -Binhthuan 1945-2010

Bảng 1 Hoạt động của bão tại dải ven biển Đà Năng - Bình Thuận (1945-2010)

Figure 2 The significant wave height patterns in the East Sea

(Left): 12h/02/01/2000; (Right):Oh/19/7/2000

Hình 2 Trường độ cao sóng hữu hiệu trên Biển Đông

(Hình bên trái): 12h/02/01/2000; (Hình bên phải):0h/19/7/2000

2 Circulation features and upwelling

phenomenon in South Vietnam waters

Some study results of numerical model on

the circulation are presented in order to

analyze the upwelling processes in study

area Illustrations are given in Figs 4a, b, c,

and d

The data from Figs 4a-d show that

during the NE monsoon period, a strong

current flows from north towards south

along study coast, which illustrates the existence of the “W estward Intensification Effect” Related to this, a considerable upwelling region occurred off Ninhthuan- Binhthuan coast, in contrary to the standard Ekman theory

The effect o f ENSO on upwelling strength in South Vietnam waters is shown

in Fig 5 Obviously, El Nino reduces or even suppresses summer upwelling

(a ): 0-20m (b ): 70-90m

W in te r S itu a tio n S u m m e r S itu a tio n

V e rtic a l V é lo c ité s in m d a y -1

indicates upw elling; red color area indicates down w elling)

tây nam (phải)

3 D ispersion o f M ekong riv e r w aters

Mekong river mouth and upwelling areas

environmental protection of Viet Nam This

section presents the dispersion of Mekong

river waters to the East Sea especially to the

upwelling area (Le Dinh Mau et al., 2011)

The study results show that during SW

monsoon period and high river discharge,

the water mass from the Mekong river

mouth region spreads into the upwelling region In September 2009, the Mekong river water (S < 32 psu) extended as far as 80-100 km off the coast with the thickness

thickness of about 10 m During August

2009 an intrusion o f Mekong river water was observed on the Vungtau transect with

a thickness from surface to the bottom (Fig

6c)

32 psu from Robinson, 1974)