Phân tích yếu tố khí tượng dọc bờ biển việt nam từ năm 2010 2014 để phục vụ việc nghiên cứu yếu tổ gió trong việc thiết kế các tuyến luồng hàng hải việt nam

Tổng quan tình hình khí tượng trên các tuyến luồng hàng hải Việt Nam………..3 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VẼ BIỂU ĐỒ HOA GIÓ .... Hiện nay, Việt Nam có hệ thống quan trắc khí tượng trả

    

THUYếT MINH

Đề TàI NCKH cấp tr-ờng

PHÂN TÍCH YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG DỌC BỜ BIỂN VIỆT NAM TỪ NĂM 2010 – 2014 ĐỂ PHỤC VỤ VIỆC NGHIấN CỨU YẾU TỐ GIể TRONG VIỆC THIẾT KẾ CÁC TUYẾN

LUỒNG HÀNG HẢI VIỆT NAM

Chủ nhiệm đề tài: tHs NGUY ỄN XUÂN THỊNH

Ks BùI MINH THU

Hải Phòng 04/2016

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Sự cần thiết 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

3.1 Đối tượng nghiên cứu 1

3.2 Phạm vi nghiên cứu 1

CHƯƠNG 1: CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHÍ TƯỢNG TRÊN CÁC TUYẾN LUỒNG HÀNG HẢI VIỆT NAM 2

1.1 Tổng quan về các tuyến luồng Hàng hải Việt Nam 2

1.2 Tổng quan tình hình khí tượng trên các tuyến luồng hàng hải Việt Nam……… 3

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VẼ BIỂU ĐỒ HOA GIÓ 10

2.1 Các phần mềm ứng dụng 10

2.2 Số liệu đầu vào 10

2.3 Hướng dẫn sử dụng chương trình 12

CHƯƠNG 3:Kết quả nghiên cứu tình hình khí tượng ven biển tại khu vực Hòn Dáu, Huế, Lý Sơn, Vũng Tàu 17

3.1 Chế độ gió khu vực ven biển Hòn Dáu 18

3.2 Chế độ gió khu vực ven biển Huế 22

3.3 Chế độ gió khu vực ven biển Lý Sơn 25

3.4 Chế độ gió khu vực ven biển Vũng Tàu 29

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1 Tình hình bão và áp thấp nhiệt đới ở Việt Nam từ năm 2000 đến 2011 3

Hình 1-2 Bản đồ tần suất xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) hoạt động (a), hình thành ở Biển Đông (b) và ảnh hưởng đến đất liền Việt Nam (c) [Nguồn: IMHEN/2010] 5

Hình 3-1 Biểu đồ hoa gió trạm khí tượng Hòn Dáu 18

Hình 3-2 Biểu đồ hoa gió trạm khí tượng Huế 22

Hình 3-3 Biểu đồ hoa gió trạm khí tượng Lý Sơn 25

Hình 3-4 Biểu đồ hoa gió trạm khí tượng Vũng Tàu 29

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết

Yếu tố khí tượng đóng vai trò cực kỳ quan trọng ảnh hưởng một cách trực tiếp tới nhiều hoạt động kinh tế kỹ thuật của con người Việc nghiên cứu khí tượng là một trong những nhiệm vụ cấp thiết phục vụ cho công tác quy hoạch thiết kế các tuyến vận tải biển, vận tải thủy nội địa, quản lý và phát triển kinh tế biển, đảm bảo an ninh quốc phòng

Hiện nay, Việt Nam có hệ thống quan trắc khí tượng trải dài từ Bắc đến Nam; các trạm quan trắc liên tục cập nhật tình hình khí tượng về trung tâm khí tượng trung ương quốc gia, nhận thấy tầm quan trọng trong việc phân tích yếu tố khí tượng mang lại, đề tài đã tiến hành “Phân tích yếu tố khí tượng dọc bờ biển Việt Nam từ năm 2010 – 2014 để phục vụ việc nghiên cứu yếu tố gió trong việc thiết kế các tuyến luồng Hàng hải Việt Nam”

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích của việc nghiên cứu là đưa ra yếu tố khí tượng trong giai đoạn

từ năm 2010 đến 2014 để từ đó giúp phục vụ các nghiên cứu liên quan đến các công tác thiết kế, thi công các công trình bảo vệ bờ, công trình cảng và thiết kế luồng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Yếu tố khí tượng tại một số trạm quan trắc khí tượng tại các trạm quan trắc dọc theo bờ biển Việt Nam

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với việc phân tích bằng máy tính

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH KHÍ TƯỢNG TRÊN CÁC TUYẾN LUỒNG HÀNG HẢI VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về các tuyến luồng Hàng hải Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có hệ thống sông ngòi đa dạng và phong phú và đặc biệt là dọc theo bờ biển Việt Nam có hơn 100 cảng biển lớn nhỏ phục vụ cho các tàu nội địa và quốc tế, ngoài ra có khoảng 48 vụng, vịnh, trên 112 cửa sông, cửa lạch đổ ra biển Và đặc biệt là dọc theo chiều dài hơn 3000 km bờ biển thì ở Việt Nam hiện tại có khoảng 39 cảng biển lớn và 73 khu bến với hơn 40 tuyến luồng hàng chỉnh có tổng chiều dài gần 800km, trong đó luồng Định An – Cần Thơ là tuyến luồng dài nhất với 120km, tuyến luồng ngắn nhất là 0,65km là luồng vào cảng Sa Đéc Đồng Tháp Trong đó có 07 tuyến luồng hai chiều chạy

cả ban ngày và ban đêm với tổng chiều dài gần 200km, 23 tuyến luồng một chiều chạy cả ban ngày lẫn ban đêm với tổng chiều dài gần 500km, 08 tuyến luồng chạy ban ngày với tổng chiều dài khoảng 120km

Phân chia theo vùng và lãnh thổ từ phía Bắc đến phía Nam Việt Nam hệ thống cảng biển Việt Nam được phân thành 06 Nhóm [2] Nhóm 1: Nhóm cảng biển Bắc Bộ, từ Quảng Ninh đến Ninh Bình; Nhóm 2:Nhóm cảng biển Bắc Trung Bộ, từ Thanh Hóa đến Hà Tĩnh; Nhóm 3:Nhóm cảng biển Trung Trung

Bộ, từ Quảng Bình đến Quảng Ngãi; Nhóm 4:Nhóm cảng biển Nam Trung Bộ,

từ Bình Định đến Bình Thuận; Nhóm 5:Nhóm cảng biển Đông Nam Bộ (bao gồm cả Côn Đảo và trên sông Soài Rạp tại Long An, Tiền Giang); Nhóm 6: Nhóm cảng biển Đồng bằng sông Cửu Long (gồm cả Phú Quốc và các đảo Tây Nam);[2]

1.2 Tổng quan tình hình khí tượng trên các tuyến luồng hàng hải Việt Nam

Yếu tố khí tượng được cho là có ảnh hưởng rất lớn tới việc hoạt đồng hàng hải trên các tuyến luồng Việt Nam; đặc biệt là các khu vực luồng có đặc điểm địa hình phần lớn nằm xa đất liền sẽ là những đối tượng chịu tác động mạnh nhất

Dưới các tác động của yếu tố khí tượng ở Việt Nam trong những năm gần đây đều có xu hướng tăng dần cả về tần xuất và mức độ Các hiện tượng thời tiết như bão giật cấp 12, trên cấp 12… gây nguy hiểm tàu bè và các hoạt động trên biển

Bão là trạng thái nhiễu động của khí quyển và là một loại hình thời tiết cực trị Bão được hiểu là bão nhiệt đới; là hiện tượng thời tiết nguy hiểm được hình thành tại các khu vực biển nhiệt đới

Ở Việt Nam, số lượng các cơn bão đổ vào các khu vực bờ biển lớn nhất từ khoảng vĩ độ 19.830N đến 19.950N (khu vực Thanh Hóa Nghệ Tĩnh); và nhỏ nhất từ khoảng vĩ độ 10.570N đến 80N (khu vực nam Bộ) Số lượng các cơn bão có xu hướng giảm dần từ Bắc xuống Nam Thời gian xuất hiện các cơn bão từ khoảng thời gian tháng 3 đến tháng 11

Qua các số liệu thống kê các cơn bão đổ bộ vào các khu vực bờ biển Việt Nam từ 1990 đến 2011 cho thấy: Số lượng các cơn bão có xu hướng tăng lên nhưng không rõ rệt qua các năm; về cường độ các cơn bão có xu hướng mạnh lên, từ khoảng năm 2000 đến nay đã xuất hiện thuật ngữ “siêu bão” Trong thập niên 1960, là giai đoạn xuất hiện cơn bão lớn; đến những thập niên 80 của thế kỷ

20 tới đầu thế kỷ 21 thì cường độ các cơn bão giảm đi, các cơn bão lớn ít xuất hiện; từ năm 2005 trờ lại đây, các cơn bão mạnh xuất hiện ngày một thường xuyên, cấp “siêu bão” đã xuất hiện

Bên cạnh đó; quỹ đạo di chuyển của các cơn bão cũng có xu hướng phức tạp hơn gây khó khăn cho việc dự báo vị trị đổ bộ của bão

Trong khoảng từ năm 1961 đến năm 2011 có khoảng 304 cơn bão, áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) ảnh hưởng tới Việt Nam Thời gian bão, ATNĐ ảnh hưởng

tới Việt Nam kéo dài khoảng từ tháng 2 đến tháng 12, trong đó các tháng từ

khoảng 6 đến khoảng tháng 11 là những tháng có tần xuất suất hiện đáng kể

nhất; tính trung bình mỗi tháng có khoảng 1 cơn bão, ATNĐ ảnh hưởng

Hình 1.1 Tình hình bão và áp thấp nhiệt đới ở Việt Nam từ năm 2000 đến

2011

[Nguồn: Theo nguồn số liệu tổng hợp của trung tâm Khí tượng thủy văn quốc

gia, Bộ Tài nguyên môi trường]

Mặc dù số lượng các cơn bão tăng giảm khác nhau qua các năm nhưng

nhìn chung là có xu hướng tăng lên Phương trình đường xu hướng (được nội

suy theo nguyên tắc hồi quy tuyến tính trong excel) có dạng y = 0.1484x +

8.9615 Nhưng cường độ bão có xu hướng tăng lên một cách rõ rệt; đường xu

hướng có dạng y = 1.0714x – 0.5769 Trong những năm gần đây thuật ngữ “siêu

bão” dùng để chỉ cấp bão đã được sử dụng; thuật ngữ này được sử dụng để chỉ

các cấp bão lớn hơn cấp 13

Nhiều cơn bão được hình thành trên Biển Đông nhưng lại không đổ bộ

vào đất liền nhưng cũng gây ra những thiệt hại to lớn

Tầm ảnh hưởng của một cơn bão căn cứ vào độ mạnh của cơn bão và diện

tích đám mây trong cơn bão; theo tính toán thì thường trong khu vực khoảng 2

kinh vĩ tính từ tâm bão sẽ là khu vực bị ảnh hưởng mạnh nhất Trong nghiên cứu

này xem sét các cơn bão hay ATNĐ hình thành, hoạt động trên Biển Đông và có

ảnh hưởng tới lãnh hải cũng như đất liền Việt Nam

Hình 1.2 Bản đồ tần suất xoáy thuận nhiệt đới (XTNĐ) hoạt động (a), hình

thành ở Biển Đông (b) và ảnh hưởng đến đất liền Việt Nam (c) [Nguồn:

IMHEN/2010]

Hình 3.2 thể hiện mực độ trung bình số cơn bão, ATNĐ đi qua ô vuông

có kích thước 10x10 trong một năm, giá trị của mỗi ô lưới thể hiện tần suất hoạt

động, khả năng hình thành cũng như phạm vi ảnh hưởng tới Việt Nam Các khu

vực có giá trị lớn nhất tại các khu vực bờ biển thuộc khu vực Miền Bắc và khu

vực Trung bộ; và tài liệu những thống kê về bão gió đã cho cho thấy những khu

vực trên là những khu vực đổ bộ chủ yếu của các cơn bão

Do đặc thù hoạt động đó là thường xuyên liên quan trực tiếp đến sóng

gió các hoạt động hàng hải là đối tượng rất nhạy cảm đối với những hình thái

thời tiết cực đoan này Tuy nhiên không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới

khi thời tiết có các cơn bão đổ bộ thì mọi hoạt động liên quan đến hàng hải đều

được cảnh báo và tạm ngừng hoạ động đặc biệt là việc khai thác tàu bè trên các

tuyến luông hàng hải Do vậy ở đây đề tài sẽ tập trung phân tích và nghiên cứu

yếu tố gió đặc trưng và thường xuyên trên các tuyến luồng hàng hải hiện nay, từ

đó đưa vào làm yếu tố thực nghiệm mô phỏng tàu chạy

Theo trung tâm Khí tượng thủy văn quốc gia, Bộ Tài nguyên môi trường

ở Việt Nam hiện nay có 47 trạm quan trắc khí tượng trên toàn quốc như theo bảng sau:

Bảng 1.1 Các trạm quan trắc khí tượng trên toàn quốc

873

Hình 1.3 Sơ đồ các trạm quan trắc khí tượng tại khu vực Đông Bắc

Hình 1.4 Sơ đồ các trạm quan trắc khí tượng tại khu vực Trung Bộ

Hình1.5 Sơ đồ các trạm quan trắc khí tượng tại khu vực Nam Bộ

Chương 2 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VẼ BIỂU ĐỒ HOA GIÓ

2.1 Các phần mềm ứng dụng

Biểu đồ hoa gió có thể được biểu diễn dưới nhiều phần mềm khác nhau Tuy nhiên, trong đề tài sẽ giới thiệu một phương pháp vẽ hoa gió được viết trên VBA (trong bộ Visual studio 2010) cho ứng dụng trên Correl X6, X7

Để kết hợp chạy được ngôn ngữ VBA kết hợp Correl thì các máy tính cần

đã cài các phần mềm phụ trợ sau:

- Visual studio 2010 và NetFramwork 4.0

- Correl X6 hoặc X7 và NetFramwork 4.5

- Office 2010

2.2 Số liệu đầu vào:

* File phân cấp

File này được tạo trên Excel:

- 2 con số trên cùng của cột đầu tiên chỉ số phân cấp và số hướng (3<= số cấp <= 12, số hướng =8 hoặc =16)

- Hàng thứ 3 là hàng tiêu đề cho các cột trong bảng phân cấp

- Các hàng tiếp theo là số liệu của bảng phân cấp Trên mỗi hàng có 4 cột: Cột 1 chỉ số thứ tự cấp, Cột 2 là giá trị cận dưới (m/s), Cột 3 là giá trị cận trên (m/s), Cột 4 là tên chú giải của phân cấp sẽ được thể hiện trên chú giải cánh hoa gió Chương trình sẽ nhận dạng cấp của số liệu dựa vào khoảng giá trị cận dưới, cận trên của cấp Ví dụ: tốc độ gió đo ở một thời điểm là 4.5 m/s, 0<= 4.5 <=5.4, được xếp vào cấp 1 theo thang phân cấp dưới đây

Bảng 2.1 Mẫu file phân cấp

8 Số hướng Cấp Cận dưới Cận trên Tên cấp

7 46.2 65 46.2-65

* File số liệu gió dạng hướng (độ) và tốc độ (m/s)

File số liệu gió cũng được tạo trên Excel theo mẫu sẵn có, gồm:

- Hàng đầu tiên chỉ tổng số số liệu gió;

- Hàng thứ 2 là hàng tiêu đều của bảng số liệu gió

- Hàng thứ 3 là đơn vị của hướng và tốc độ, riêng đơn vị của tốc độ sẽ được lấy vào chú giải

- Các hàng tiếp theo sẽ lần lượt là các giá trị về hướng và tốc độ gió, nếu

hướng không được đo bằng độ mà thể hiện bằng chữ thì phải chú ý xem số liệu được phân thành 8 hay 16 hướng để chỉ định số hướng trong file phân cấp và khi chạy chương trình Trong file mẫu đưa ra 2 dạng số liệu gió:

1 Hướng (độ) và tốc độ (m/s) (ký hiệu dạng này là 1 Hướng 0 & Cấp)

2 Hướng (thể hiện dạng ký hiệu chữ) và tốc độ (m/s) (ký hiệu dạng này là

Bước 1 Chạy chương trình VeHoaGio.exe (kích đúp chuột trái), giao diện của

chương trình hiện ra như sau:[4]

Bước 2 Nhập 2 con số cho số phân cấp và số phân hướng bằng cách nhập số

trực tiếp từ bàn phím vào các ô tương ứng hoặc chọn trong listbox sổ xuống dưới

Bước 3 Chọn 1 trong 2 dạng số liệu ở Listbox Dạng số liệu, nếu không click chuột vào ô này thì chương trình sẽ coi như chưa chọn và nhắc người dùng phải chọn dạng số liệu trước khi tiếp tục

Bước 4 Chọn file phân cấp bằng cách nhấp nút Chọn File cùng hàng với nhãn

File phân cấp Chương trình sẽ hiện ra cửa sổ mở file theo đường dẫn mặc định cùng đường dẫn với file chạy của chương trình Nhấn nút Open Đường dẫn đến file phân cấp này sẽ được đưa vào Textbox cùng hàng với nhãn File phân cấp.[5]

Bước 5 Chọn file số liệu gió (làm hoàn toàn tương tự cách chọn file phân cấp ở

Bước 4)

Bước 6 Nhấn nút Vẽ, chương trình sẽ khởi động ứng dụng Correl X7, vẽ hoa

gió trên đó với kích thước trang mặc định là 140 x 140 mm Sau khi vẽ xong, Correl sẽ nhắc người dùng lưu tên cho File Correl này để sử dụng vào các mục đích khác nưa Nên xuất ảnh hoa gió từ Correl sẽ cho chất lượng ảnh tốt, sắc nét

Chương trình tự động tạo ra file ảnh hoa gió (Hoa 1.png) và load vào khung Picture trên giao diện của chương trình

Tuy nhiên độ phân giải của file ảnh này kém hơn nhiều so với trực tiếp xuất ảnh

từ Correl được thể hiện ở hình dưới đây

Bước 7 Thoát khỏi chương trình Nhấn nút thoát trên giao diện của chương

trình Tắt ứng dụng Correl nếu cần

Các bước thực hiện trên giao diện của chương trình được tóm tắt trên hình dưới

Chương 3 Kết quả nghiên cứu tình hình khí tượng trên các khu vực ven biển Hòn Dáu, Huế, Lý Sơn, Vũng Tàu

Căn cứ vào bảng 1.7 các trạm khí tượng trên toàn quốc, đề tài đã thu thập được số liệu quan trắc khí tượng trong 5 năm từ 2010 – 2014 để nghiên cứu đánh giá yếu tố khí tượng đặc trưng trên các tuyến luồng hàng hải Việt Nam Với các tuyến luồng hàng hải thuộc khu vực Đông Bắc Bộ thì được thu thập dữ liệu tại trạm quan trắc khí tượng tại trạm quan trắc khí tượng Hòn Dáu Các tuyến luồng thuộc khu vực Bắc Trung Bộ sẽ được phân tích các số liệu khí tượng tai trạm quan trắc khí tượng Huế Khu vực Trung Bộ và Đông Nam Bộ được thu thập số liệu tại trạm quan trắc khí tượng Lý Sơn Khu vực Tây Nam Bộ

và Nam Trung Bộ được thu thập số liệu tại trạm quan trắc khí tượng Vũng Tàu

Sỡ dĩ đề tài chọn 4 trạm quan trắc trên vì chúng được chải dài dọc theo đất nước

và gần với các tuyến luồng hàng hải chính của Việt Nam.[3]

3.1.Chế độ gió khu vực ven biển Hòn Dấu:

Hình 3.1 Biểu đồ hoa gió trạm quan trắc khí tượng Hòn Dáu

Căn cứ vào số liệu thu thập được trong giai đoạn 5 năm 2010 – 2015 ta vẽ được biểu đồ hoa gió chung cho 5 năm như trên hình 1.15 và có thể phân tích cụ thể theo từng tháng như sau:[3]

- Tháng 1: Gió thịnh hành là Đông đến Đông bắc Tốc độ gió trung bình cấp 2

(2,0m/s), tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp 3 (3,0m/s) Tốc độ gió mạnh nhất đạt cấp 7 (14m/s), trong đó gió đạt cấp 6-7 chủ yếu là gió Bắc, Bắc đông bắc và Đông bắc

- Tháng 2: Gió thịnh hành là Đông Tốc độ gió trung bình cấp 2 (2,6m/s), tốc

độ gió thịnh hành trung bình cấp 3 (3,5m/s) Tốc độ gió mạnh nhất đạt cấp 5 (10m/s), trong đó gió đạt cấp 5 chủ yếu là gió Bắc, Bắc đông bắc và Đông

- Tháng 3: Gió thịnh hành là Đông Tốc độ gió trung bình cấp 2 (2,9m/s), tốc

độ gió thịnh hành trung bình cấp 3 (3,7m/s) Tốc độ gió mạnh nhất đạt cấp 5 (10m/s), trong đó gió đạt cấp 5 chủ yếu là gió Bắc, Đông đông bắc và Đông

- Tháng 4: Gió thịnh hành là Đông Tốc độ gió trung bình cấp 2 (3,2m/s), tốc

độ gió thịnh hành trung bình cấp 3 (3,7m/s) Tốc độ gió mạnh nhất đạt cấp 5 (10m/s), trong đó gió đạt cấp 5 chủ yếu là gió Nam và Đông

Trong 5 năm có 01 lần gió giật cấp 8 (18m/s)

- Tháng 5: Gió thịnh hành là Đông và Đông nam Tốc độ gió trung bình cấp 3

(3,6) m/s, tốc độ gió thịnh hành trung bình cấp 3 (3,7m/s) Tốc độ gió mạnh nhất đạt cấp 6 (13 m/s), trong đó gió đạt cấp 5-6 chủ yếu là gió Đông, Đông đông nam, Đông nam, Nam đông nam và Nam

Trong 5 năm có 04 lần gió giật cấp 7-8 (16-18m/s)

- Tháng 6: Gió thịnh hành là Nam Tốc độ gió trung bình cấp 3 (3,4) m/s, tốc

độ gió thịnh hành trung bình cấp 3 (4,7m/s) Tốc độ gió mạnh nhất đạt cấp 7 (15m/s), trong đó gió đạt cấp 5-7 chủ yếu là gió Đông, Đông đông nam, Đông nam, Nam đông nam, Nam và Nam tây nam