ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE 21 ĐÁNH GIÁ CHẾ ĐỘ THUỶ LỰC VỊNH BẮC BỘ

MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Nội dung nghiên cứu của đề tài 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 4 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới 4 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 10 1.3. Tổng quan về mô hình Mike 16 1.3.1. Mô hình 16 1.3.2. Cơ sở lý thuyết mô hình dòng chảy Mike 21FM 17 1.3.3.Cơ sở lý thuyết công cụ MIKE21 Toolbox tính toán mực nước triều 19 CHƯƠNG II: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1. Địa điểm nghiên cứu 21 2.1.1. Điều kiện tự nhiên 21 2.1.2. Tài nguyên 33 2.1.3. Môi trường 38 2.2. Thời gian nghiên cứu 38 2.3. Đối tượng nghiên cứu 38 2.4. Phương pháp nghiên cứu 38 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 40 3.1.Thiết lập mô hình thủy lực 40 3.1.1.Thiết lập lưới tính. 40 3.1.2. Điều kiện biên 41 3.1.3. Tài liệu địa hình 41 3.2. Thiết lập các thông số mô hình 42 3.3. Tốc độ gió 43 3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình. 45 3.4.1.Hiệu chỉnh mô hình 45 3.4.2. Kết quả hiệu chỉnh 46 3.4.3. Kiểm định mô hình 48 3.5. Mô phỏng kịch bản 49 3.5.1. Kết quả trường dòng chảy khi gió mùa Đông Bắc 49 3.5.2. Kết quả trường dòng chảy khi gió mùa Tây Nam 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 1.Kết Luận 62 2.Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA KHOA HỌC BIỂN VÀ HẢI ĐẢO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

KHOA KHOA HỌC BIỂN VÀ HẢI ĐẢO

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thuỷ

Giáo viên hướng dẫn: Th.s Vũ Văn Lân

HÀ NỘI, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, các thông tin sử dụng trong đồ án tốt nghiệp để tham khảo đều có nguồn gốc tường minh,

rõ ràng và công trình nghiên cứu này chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Thuỷ

LỜI CẢM ƠN

Đồ án “Ứng dụng mô hình Mike 21 đánh giá chế độ thuỷ lực Vịnh Bắc Bộ” đãhoàn thành vào tháng 5 năm 2017 Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoànthành luận văn, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô giáo, bạn bè và giađình

Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Th.s Vũ Văn Lân đã hướngdẫn tận tình và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa: Khoa học biển vàHải đảo – Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội đã hỗ trợ em về mặtkiến thức để đồ án của em được hoàn chỉnh

Trong khuôn khổ của đồ án, do sự giới hạn về thời gian và kinh nghiệm nênkhông tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến đónggóp quý báu của thầy cô và các bạn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên và tạo mọi điềukiện của thầy cô, gia đình và bạn bè để em có thể hoàn thành đồ án này Em xin chânthành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Thuỷ

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC HÌNH iii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu của đề tài 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới 4

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 10

1.3 Tổng quan về mô hình Mike 16

1.3.1 Mô hình 16

1.3.2 Cơ sở lý thuyết mô hình dòng chảy Mike 21FM 17

1.3.3.Cơ sở lý thuyết công cụ MIKE21 Toolbox tính toán mực nước triều 19

CHƯƠNG II: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .21 2.1 Địa điểm nghiên cứu 21

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 21

2.1.2 Tài nguyên 33

2.1.3 Môi trường 38

2.2 Thời gian nghiên cứu 38

2.3 Đối tượng nghiên cứu 38

2.4 Phương pháp nghiên cứu 38

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 40

3.1.Thiết lập mô hình thủy lực 40

3.1.1.Thiết lập lưới tính 40

3.1.2 Điều kiện biên 41

3.1.3 Tài liệu địa hình 41

3.2 Thiết lập các thông số mô hình 42

3.3 Tốc độ gió 43

3.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 45

3.4.1.Hiệu chỉnh mô hình 45

3.4.2 Kết quả hiệu chỉnh 46

3.4.3 Kiểm định mô hình 48

3.5 Mô phỏng kịch bản 49

3.5.1 Kết quả trường dòng chảy khi gió mùa Đông Bắc 49

3.5.2 Kết quả trường dòng chảy khi gió mùa Tây Nam 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62

1.Kết Luận 62

2.Kiến nghị 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC 65

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các thành phần thủy triều 19

Bảng 2.1: Biến động nhiệt độ không khí theo mùa (oC) 25

Bảng 2.2: Các đặc trưng độ ẩm không khí theo mùa tại Vịnh Bắc Bộ (%) 25

Bảng 2.3: Các đặc trưng khí áp trung bình mùa tại Vịnh Bắc Bộ (mb) 26

Bảng 2.4: Trung bình tháng số ngày xuất hiện sương mù (ngày) 28

Bảng 2.5: Danh sách các cơn bão đổ bộ vào khu vực Vịnh Bắc Bộ từ (1952 -2010) 29

Bảng 2.6: Các đặc trưng lượng mưa tại các trạm cố định 31

Bảng 3.1: Các tham số cơ bản sử dụng thiết lập mô hình Mike 21 FM HD 42

Bảng 3.2: Thống kê tốc độ gió khu vực đảo Cô Tô (2010) 43

Bảng 3.3: tần suất theo số liệu quan trắc gió tại Cô Tô 44

Bảng 3.4: Giá trị hệ số Nash theo đ9tộ nhám 48

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Vịnh Bắc Bộ (Nguồn : Google Earth) 21

Hình 2.2: Những nét chính hình thái địa hình đáy VBB 23

Hình 2.3: Đường phân định ranh giới Việt - Trung trong VBB 23

Hình 2.4: Sơ đồ vị trí trạm KTTV ven bờ và hải đảo thuộc vịnh Bắc Bộ 24

Hình 3.1: Miền tính mô hình Vịnh Bắc Bộ 40

Hình 3.2: Biên miền tính toán 41

Hình 3.3: Địa hình khu vực Vịnh Bắc Bộ 42

Hình 3.4: Hoa gió khu vực Cô Tô năm 2010 44

Hình 3.5: Sơ đồ quá trình điều chỉnh bộ thông số mô hình 45

Hình 3.6: Biểu đồ so sánh mực nước thực đo và tính toán với độ nhám M=30 46

Hình 3.7: Biểu đồ so sánh mực nước thực đo và tính toán với độ nhám M=32 46

Hình 3.8: Biểu đồ so sánh mực nước thực đo và tính toán với độ nhám M=33 47

Hình 3.9: Biểu đồ so sánh mực nước thực đo và tính toán với độ nhám M=35 47

Hình 3.10: Biểu đồ so sánh mực nước thực đo và tính toán năm 2007 48

Hình 3.11: Trường dòng chảy khu vực Vịnh Bắc Bộ thời điểm triều xuống (Hình3.11a) và triều lên (Hình 3.11b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 49

Hình 3.12: Trường mực nước khu vực Vịnh Hạ Long – Quảng Ninh thời điểm triều xuống (Hình 3.12a) và triều lên (Hình 3.12b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 50

Hình 3.13: Trường dòng chảy khu vực Vịnh Hạ Long – Quảng Ninh thời điểm triều xuống (Hình 3.13a) và triều lên (Hình 3.13b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 50

Hình 3.14: Trường mực nước khu vực Hải Phòng thời điểm triều xuống (Hình3.14a) và triều lên (Hình 3.14b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 51

Hình 3.15: Trường dòng chảy khu vực Hải Phòng thời điểm triều xuống (Hình3.15a) và triều lên (Hình 3.15b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 52

Hình 3.16: Trường dòng chảy khu vực Thái Bình – Nam Định thời điểm triều xuống (Hình 3.16a) và triều lên (Hình 3.16b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 53

Hình 3.17: Trường dòng chảy khu vực Thái Bình – Nam Định thời điểm triều xuống (a) và triều lên (b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 53

Hình 3.18: Trường mực nước khu vực miền trung đổ vào đến Cồn Cỏ thời điểm triều xuống (Hình 3.18a) và triều lên (Hình 3.18b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 54

Hình 3.19: Trường dòng chảy khu vực miền trung đổ vào đến Cồn Cỏ thời điểm triều xuống (Hình 3.19a) và triều lên (Hình 3.19b) vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc 54

Hình 3.20: Trường dòng chảy khu vực Vịnh Bắc Bộ thời triều xuống (Hình 3.20a) và triều lên (Hình 3.20b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 55

Hình 3.21: Trường mực nước khu vực Vịnh Hạ Long – Quảng Ninh thời điểm triều xuống (a) và triều lên (b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 56

Hình 3.22: Trường dòng chảy khu vực Vịnh Hạ Long – Quảng Ninh thời điểm triều xuống (Hình 3.22a) và triều lên (Hình 3.22b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 56

Hình 3.23: Trường mực nước khu vực Hải Phòng thời điểm triều xuống (Hình3.23a) và triều lên (Hình 3.23b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 57

Hình 3.24: Trường dòng chảy khu vực Hải Phòng thời điểm triều rút (Hình3.24a) vàtriều dâng (Hình 3.24b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 58Hình 3.25: Trường mực nước khu vực Thái Bình – Nam Định thời điểm triều xuống(Hình 3.25a) và triều lên (Hình 3.25b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 59Hình 3.26: Trường dòng chảy khu vực Thái Bình – Nam Định thời điểm triều xuống(Hình 3.26a) và triều lên (Hình 3.26b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 59Hình 3.27: Trường mực nước khu vực miền trung đổ vào đến Cồn Cỏ thời điểm triềuxuống (Hình 3.27a) và triều lên (Hình 3.27b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 60Hình 3.28: Trường dòng chảy khu vực miền trung đổ vào đến Cồn Cỏ thời điểm triềuxuống (Hình 3.28a) và triều lên (Hình 3.28b) vào thời kỳ gió mùa Tây Nam 60

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là một quốc gia có vùng biển lớn ở khu vực Đông Nam Á với đường

bờ biển dài 3260km, hơn 3000 đảo và quần đảo lớn nhỏ, có bờ biển tiếp liền biển đông– thuộc loại lớn nhất nhì trên thế giới.Việt Nam có vùng biển đặc quyền kinh tế rộnghơn 1.000.000km2, gấp 3 lần diện tích đất Có vị trí địa – kinh tế và địa – chiến lượcđặc biệt, nằm trên tuyến giao thông hàng hải quốc tế chủ yếu của thế giới.Với một hệthống cảng biển dày đặc: Cửa Ông, Cái Lân, Hải Phòng, Đình Vũ, Nghi Sơn, Hòn La,Vũng Áng, Chân mây, Dung Quất, Vân Phong, Thị Vải Việt Nam đủ điều kiện vậnchuyển hàng trăm triệu tấn hàng hóa thông qua mỗi năm Nhiều ngành, nhiều lĩnh vựckinh tế mũi nhọn của Việt Nam đều gắn với biển như dầu khí, nuôi trồng, khai thác vàchế biến thủy sản, hảng hải và du lịch biển…Với tiềm năng và điều kiện thuận lợi mà

tự nhiên đem lại, Việt Nam có lợi thế về phát triển ngành kinh tế biển

Vịnh Bắc Bộ nằm giữa bờ biển thuộc 10 tỉnh, thành phố của Việt Nam với tổngchiều dài khoảng 763km và bờ biển thuộc 2 tỉnh Quảng Tây, Hải Nam của TrungQuốc với tổng chiều dài 695km Phần vịnh phía Việt Nam có khoảng 1300 đảo, đá ven

bờ, trong đó có đảo Bạch Long Vĩ nằm cách trung tâm thành phố Hải Phòng khoảng130km

Vịnh Bắc Bộ có vị trí chiến lược quan trọng đối với nước ta cả về kinh tế lẫnquốc phòng, an ninh, là cửa ngõ ra biển, đầu mối giao thương của cả Bắc Bộ Trongvịnh có nhiều hải cảng quan trọng như cảng Hải Phòng, cảng Cái Lân, có nhiều ngưtrường lớn cung cấp nguồn hải sản quan trọng cho đời sống người dân ven biển nước

ta Ngoài ra, trong vịnh còn chứa đựng nhiều tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là hải sản

và dầu khí Các hoạt động kinh tế biển ngày càng mang lại những lợi ích kinh tế tolớn, thu nhập từ các hoạt động giao thông, du lịch, đánh bắt thủy hải sản chiếm tỷtrọng ngày càng lớn trong tổng thu nhập quốc gia

Nhận thức được tầm quan trọng của phát triển kinh tế biển, Đảng và Nhà nước

ta đã có những bước đi quan trọng nhằm đưa nước ta trở thành một nước mạnh vềbiển Để thực hiện mục tiêu đưa đất nước ta thành đất nước mạnh về biển, nhữngnghiên cứu khoa học về biển phải là những nhân tố được ưu tiên hàng đầu

Nước dâng bão là một hiện tượng tự nhiên rất nguy hiểm đối với tính mạng vàtài sản của con người Trên thế giới rất nhiều nơi đang bị ảnh hưởng rất nặng của nước

dâng Ở nước ta, nước dâng đã ghi được trong cơn bão DAN 1989 là 3,6m Nước tacòn chịu ảnh hưởng thường xuyên của gió mùa Nhiều đợt gió mùa mạnh và kéo dàihay nhiều đợt gió mùa liên tiếp gây nên nước dâng đáng kể Nước dâng xảy ra làmmực nước dâng cao, tràn đê đập, phá huỷ các công trình, đường xá, gây nhiều thiệt hại

to lớn về người và của

Khi thiết kế các loại công trình biển và nhất là biển ven bờ như các công trìnhquai đê, lấn biển, xây dựng đê đập, cầu cảng, dàn khoan, kho bãi người ta phải tínhđến cao độ cần thiết, trong đó có mực nước dâng do gió mùa và nước dâng bão và khixây dựng kế hoạch để phòng tránh người ta phải biết được các đặc trưng khác nhaunhư về quá trình nước dâng, thời điểm, địa điểm xảy ra nước dâng cực đại

Chỉ khi con người nắm được các quy luật tự nhiên của biển, hiểu được biển thìmới thể làm giàu từ biển Trong các yếu tố cần nghiên cứu về biển thì thủy động lựchọc biển là những yếu tố cơ bản và quan trọng Các yếu tố thủy động lực này lànguyên nhân, là môi trường tác động lên các quá trình khác trong biển và đại dương

Vì vậy việc nghiên cứu toàn diện về đặc trưng, chế độ thủy động lực của vùng vịnhBắc Bộ thông qua ứng dụng mô hình toán sẽ là cơ sở quan trọng trong việc dự báođược những hiện tượng nước dâng qua từng thời kỳ, đề xuất các giải pháp chính trị,kinh tế cho vùng biển Việt Nam

Ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu nước dâng do gió mùa được lưu ý ít hơn nhiều

so với nước dâng bão Vì vậy, việc đưa ra những đánh giá về chế độ thủy động lực tạikhu vực Vịnh Bắc Bộ và phân tích chế độ dòng chảy qua từng thời kỳ gió mùa ĐôngBắc và gió mùa Tây Nam có ảnh hưởng tới sự phát triển – kinh tế - xã hội – đời sống

của người dân là vô cùng quan trọng.Đề tài “ Ứng dụng mô hình mike 21 đánh giá

chế độ thủy lực Vịnh Bắc Bộ” với mục tiêu nghiên cứu để nắm được các đặc trưng

thủy hải văn và đánh giá được chế độ thủy động lực của Vịnh Bắc Bộ là hết sức cầnthiết Trong luận văn, em xin sử dụng mô hình Mike 21 mô phỏng chế độ thủy độnglực theo kịch bản tại Vịnh Bắc Bộ

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá hiện trạng chế độ dòng chảy biển khu vực Vịnh Bắc Bộ vào từng thời

kỳ của gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam thịnh hành bằng việc ứng dụng mô hìnhthủy động lực Mike 21 mô phỏng các chế độ trên

3 Nội dung nghiên cứu của đề tài

Xây dựng bộ thông số mô hình thuỷ động lực thông qua việc hiệu chỉnh kiểmđịnh để chọn bộ thông số phù hợp

Xây dựng kịch bản mô phỏng chế độ thuỷ động lực Vịnh Bắc Bộ qua hai thời kìgió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam

Mô phỏng chế độ thuỷ động lực vùng nghiên cứu trong 02 thời kì gió mùaĐông bắc và gió mùa Tây Nam

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới việc nghiên cứu, áp dụng các mô hình thủy động lực cho các mụcđích kinh tế - xã hội được sử dụng khá phổ biến Các quá trình động lực ở vùng venbiển là các yếu tố nền, có ảnh hưởng đến các quá trình khác cũng như môi trường vùngven biển Dòng chảy sông, dao động thủy triều, sóng biển và những dòng xáo trộn mật

độ do sự kết hợp nước sông và nước biển làm cho môi trường có những biến đổi lớn

về vật chất Chính vì vậy, các đặc điểm động lực như chế độ dòng chảy, sóng như thếnào, khả năng trao đổi, hoạt động của hoàn lưu nước ra sao… đều là những thông tinhữu ích không chỉ cung cấp sự hiểu biết về bản chất của các quá trình đó ở khu vựcnghiên cứu mà còn tạo ra các cơ sở dữ liệu nền phục vụ cho những tính toán tiếp theokhác Nhiều mô hình được xây dựng và áp dụng cho dự báo lũ, dự báo mực nướcdâng, cho các công trình xây dựng, các công tác quy hoạch Một số mô hình đã đượcứng dụng thực tế, đóng vai trò trong công tác phát triển kinh tế - xã hội - quốc phòng.Việc phát triển sự hiểu biết và năng lực dự báo các vấn đề tương tác biển - đấtliền ở khu vực thềm lục địa đòi hỏi sự tập trung nghiên cứu Nắm bắt được điều nàyHội đồng nghiên cứu môi trường tự nhiên (NERC) đề xướng nghiên cứu sự tương tácgiữa đất liền và biển (LOIS) vào năm 1992 Chương trình nghiên cứu chính kéo dài 6năm (1992 – 1998) Bốn mục tiêu chính của LOIS là:

+Ước tính thông lượng vật chất hiện tại (trầm tích, chất ô nhiễm và chất dinhdưỡng) trong khu vực thềm lục địa;

+Mô tả các quá trình sinh địa chủ yếu chi phối hình thái động lực và chức năng

quan trọng của đo đạc dòng chảy qua hệ thống lưu vực sông, bao gồm cả trong điềukiện lũ lụt hay hạn hán

Chương trình nghiên cứu sông và biển ven bờ của LOIS là chương trình duy nhấtvới quy mô lớn và quy tụ các công trình nghiên cứu liên ngành Chưa có chương trìnhnghiên cứu môi trường nào có quy mô lớn như thế từ trước năm 1992, và trong tươnglai sẽ còn nhiều chương trình như thế

Các nghiên cứu về vận chuyển bùn cát kết dính tại vùng cửa sông ven biển đãđược thực hiện từ lâu Các nghiên cứu nổi bật trong lĩnh vực này có thể được kể đến làMehta (1998), Berlamont và nnk (2001), Dearnally và nnk (2000), Dyer và nnk(2000), Winterwerp (1999), Winterwerp và nnk (2000) …Các nghiên cứu này đã cungcấp các kiến thức về cơ chế vận chuyển bùn cát kết dính, các cơ chế của các quá trìnhtương tác của bùn cát kết dính với nước biển cũng như các sơ đồ thông số mô tả quátrình vận chuyển bùn cát tại vùng cửa sông và biển ven bờ sử dụng trong các mô hình

số trị

Các tổ chức Quốc tế như CCOP, IGCP đã có những công trình nghiên cứu địachất vùng biển và bờ biển Đông và Đông Nam Á (trong đó có Việt Nam) đã đề cập tớiđặc điểm địa chất tầng mặt vùng ven biển, tai biến địa chất và quản lý tổng hợp bờbiển Chương trình thành lập bản đồ địa chất của ESCAP vùng biển, trong đó có biểnĐông, mà ranh giới tới đường bờ biển hiện tại của Việt Nam được tiến hành đồng bộ.Trong vùng Đông Nam Á các nước như Indonesia, Phillippin, Malaysia, TháiLan, Brunei, Đông Timor đã và đang có những dự án nghiên cứu thềm lục địa nóichung, vùng ven biển với sự đầu tư lớn và bước đầu đã có những kết quả nhất địnhtrong việc phát triển kinh tế - xã hội Những kết quả nghiên cứu đã giúp các quốc gianày có những biện pháp hữu hiệu trong công tác quản lý dải ven biển, đặc biệt đối vớicác dạng tai biến địa chất trên biển Trong những năm cuối thế kỷ 20, Thái Lan đãtriển khai nghiên cứu về biến động đường bờ, sự dao động mực nước biển và khảo sátđặc điểm trầm tích đới bờ (trầm tích đáy) ở vùng Adang Rawi và Tarutao …

Ở vùng biển vịnh Thái Lan đã có nhiều công trình nghiên cứu, bao gồm việcthành lập các loại bản đồ khác nhau Tuy nhiên, những công trình nghiên cứu riêng vềđịa chất cho vịnh Thái Lan hầu như rất ít được công bố, mà đối tượng vịnh Thái Lanchỉ được quan tâm như là một bộ phận của biển Đông Một mốc quan trọng trong việcnghiên cứu biển Đông là việc xuất bản bộ Atlas địa chất- địa vật lý Biển Đông (1987)

của nhà xuất bản khoa học Quảng Đông Bộ Atlas đó gồm 11 tờ, tỷ lệ 1/2.000.000,trong đó có tờ trùm lên lãnh thổ Việt Nam Công trình này có tính khái quát nhưngchưa có độ chi tiết và tin cậy cần thiết Từ đó, Trung Quốc tiến hành nhiều hợp tácquốc tế với Cộng Hòa Pháp và Hoa Kỳ nghiên cứu chi tiết hơn về địa vật lý và địachất Năm 1985, bằng chuyến khảo sát R/V Charcot (trên tàu Nanhai) đã phát hiện vàchi tiết hóa đới tách giãn biển Đông có chiều rộng từ 150 – 200km Đã thu thập nhiềutài liệu mới về địa vật lý (địa chất, từ, trọng lực và địa từ) (Guy Pautot và nnk, 1990,1991) Tiếp theo bằng chuyến khảo sát Shiyan I và II đã kết hợp tài liệu địa vật lý vàđịa chất thành lập được cột địa tầng tương đối chính xác ở biển Đông (Jiang Shaoren

và nnk, 1994) Thái Lan có nhiều nghiên cứu địa chất, địa vật lý vùng vịnh Thái Lanrất chi tiết Tuy nhiên, do phần lớn các công trình nghiên cứu liên quan đến dầu khínên các tài liệu này được bảo mật

Nổi bật là chuyến điều tra tổng hợp NAGA (1959-1961) phối hợp thực hiện giữaviện Scripps (Hoa Kỳ) và một số cơ quan chuyên ngành tại Việt Nam và Thái Lan Sốtrạm thực hiện 364 trạm, các chuyên đề khảo sát: Vật lý, địa chất, hoá học, sinh học.Chương trình hợp tác giữa Viện Hải Dương Học Nha Trang và Viện Sinh HọcBiển Viễn Đông (1976 – 1986) Đây là các chương trình khảo sát về vật lý, địa chất,sinh học, địa vật lý biển

Những quan trắc về khí tượng hải văn trong vùng biển vịnh Thái Lan đã đượctiến hành từ khá sớm trong các chuyến khảo sát chuyên đề đơn lẻ hoặc theo quan trắcobship trên các tàu biển trên hành trình qua vịnh

Trong những thập niên 80 và 90, với sự tiến bộ vượt bậc của hệ thống quan trắcbiển và công nghệ thông tin đã cung cấp cho ngành hải dương học nhiều tư liệu quý vềđiều kiện tự nhiên và môi trường biển ở nhiều khu vực của đại dương thế giới VịnhThái Lan như là một bộ phận của biển Đông cũng được cung cấp thêm một số tư liệu

về khí tượng hải văn được quan trắc bằng viễn thám Tuy nhiên, độ phân giải khônggian cũng còn hạn chế, đặc biệt là các vùng biển ven bờ hầu như chưa có tài liệu chitiết

Về các công trình nghiên cứu động lực học hải dương riêng cho vịnh Thái Lan córất ít, thường là những công trình tính toán chung cho cả biển Đông trong đó vịnh TháiLan như là một bộ phận cấu thành Có thể kể đến những công trình tính toán thủy triều

và hoàn lưu gió của K Wyrtki (1961); các công trình tính toán phân bố các sóng triều

chính của K.T Bogdanov (1963), U N Xecgayev (1964), Robinson (1983), T Yanagi

và Takao (1997); các công trình tính toán về hoàn lưu của Nguyễn Đức Lưu (1969),Hoàng Xuân Nhuận (1982), T Pohlmann (1987); công trình tính toán chế độ sóng theotrường gió trung bình tháng của Phan Văn Hoặc (1985) Trong đó các công trình củatác giả Việt Nam đã được thực hiện ở nước ngoài trong khuôn khổ các luận án tiến sĩ,phó tiến sĩ Các công trình chỉ riêng cho vịnh Thái Lan rất hiếm Ở đây, có thể chỉ racông trình của của A Xiripong (1985) tính toán hoàn lưu theo các mùa cho vịnh TháiLan, đã đưa ra các bức tranh tồn tại hoàn lưu thuận chiều kim đồng hồ về mùa hạ vàngược chiều kim đồng hồ về mùa đông trong toàn vịnh Công trình của T Yanagi(1988) tính toán thủy triều cho vịnh Thái Lan, đã chỉ ra các cơ chế dịch chuyển phatheo chiều kim đồng hồ của các sóng bán nhật triều khác với dịch chuyển pha ngượcchiều kim đồng hồ của các sóng bán nhật triều ở đây

Vùng ven bờ và cửa sông là nơi chịu tác động tổng hợp: vừa của yếu tố độnglực sông, vừa của các yếu tố động lực biển

Dòng chảy cửa sông có kết cấu ba chiều, các hướng không ổn định cả về khônggian lẫn thời gian: vừa mang bùn cát từ nhiều nguồn gốc khác nhau, vừa có xáo trộnmặn theo nhiều mức độ Ngoài dòng chảy trong sông ra, còn có tác động của thủytriều, sóng, gió, dòng ven bờ, nước dâng do bão và các tác động đặc biệt khác Nơiđây, tác động của con người cũng rất đáng kể Vì vậy, diễn biến lòng dẫn vùng cửasông rất phức tạp, xảy ra trên cả ba chiều không gian và mất ổn định theo thời gian

Vấn đề diễn biến và các yếu tố động lực vùng cửa sông, bờ biển đã được thếgiới quan tâm từ lâu, song những nghiên cứu có tính chất phương pháp luận đánh giáchế độ động lực vùng cửa sông, bờ biển mới xuất hiện hơn 01 thế kỷ qua và chủ yếu đisâu đánh giá đặc điểm thủy, động lực vùng cửa sông, ven biển có xét đến hoạt độngcủa con người

Những biện pháp chỉnh trị cửa sông bằng công trình hoặc kết hợp nạo vét vớicông trình chỉnh trị mới xuất hiện giữa thế kỷ XIX Phải đến đầu thế kỷ XX, một sốnước phát triển đã tiến hành việc nghiên cứu chỉnh trị cửa sông trên mô hình vật lý.Escoffier(1940) đã giới thiệu một đường cong ổn định thủy lực, được gọi là biểu đồEscoffier, trong đó vận tốc dòng chảy lớn nhất được vẽ quan hệ với diện tích mặt cắtngang của dòng chảy Tiếp sau đó là một loạt các nghiên cứu sâu về phân loại cửasông, nguyên nhân và cơ chế gây bồi lấp các cửa sông Tiêu biểu là các nghiên cứu về

phân loại cửa và ổn định cửa sông của Hayes (1979);Niemeyer(1990), các nghiên cứu

về ổn định cửa bằng phương pháp phân tích hệ thống của Escoffier (1940, 1977) củaKreeke (1990), bằng các mô hình nhận thức của De Vriend (1994) cho tới các mô hìnhtoán mô phỏng hình thái theo không gian 3 chiều của De Vriend, Wang, … (1995,2004)

Gần đây, trên thế giới đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu về động lực bùncát, sự di chuyển bùn cát lơ lửng và di đáy ở vùng cửa sông, đáng lưu ý là Bijker E.W,Engelund & Fredsoe, Engelund & Hansen, Meyer Peter & MiFller, Bogardi J.L,Coleman J.M, Graf W.H, V.N.Mikhalov Nhiều nhà nghiên cứu đã đi sâu phân loạicửa sông, có đề cập đến nguyên nhân hình thành như Vamodi V.A Bên cạnh đó, cácthành tựu mới có được từ những nghiên cứu lý thuyết các quá trình phát triển Delta vàđộng lực ven bờ như Ven Techow, GA.Skrintunov, V.N.Mikhalov, I.V.Popov Tuynhiên, đó là các phương pháp luận nên chưa làm sáng tỏ cơ chế của quá trình hìnhthành mạng lưới sông gắn liền với quá trình hình thành và phát triển Delta, do đó, việc

áp dụng vào thực tiễn nghiên cứu, dự báo diễn biến lòng dẫn vùng cửa sông còn nhiềuhạn chế

Cùng với nghiên cứu chế độ động lực và bùn cát, việc nghiên cứu diễn biến cửasông, bờ biển cũng được phát triển mạnh ở các nước tiên tiến như Hà Lan, Mỹ, Anh,

Bỉ, Nhật Bản, Trung Quốc trong đó, việc nghiên cứu, tính toán vận chuyển bùn cát

và biến động đường bờ đã được hoàn thiện ở mức độ cao

Thực tế diễn biến bồi lấp và xói lở các cửa sông trên thế giới cho thấy hiệntượng bồi, xói xảy ra có thể trong một khoảng thời gian ngắn như trong một cơn bãoKatrina (Mỹ) và cũng có thể xảy ra với chu kỳ dài tại California do hiện tượng ElNina.Một số vùng ven bờ liên tục bị xói lở với cường độ lớn như vùng Mississippi (Mỹ) Cónhững nơi như ở Ocean City (Mỹ) công trình kè (groin) tuy giải quyết được việc ngănchặn dòng bùn cát từ trái sang phải (cửa sông) đã làm cho bãi (beach) bên trái pháttriển nhưng làm cho bãi phía bên phải liên tục bị xói mòn

Ở Mỹ đã có chương trình Quốc gia về cửa sông từ năm 1987 để phục hồi vàduy trì các cửa sông, chương trình cho đến nay đã phát huy hiệu quả rõ rệt

Hiện tượng xâm nhập triều, mặn là quy luật tự nhiên ở các khu vực, lãnh thổ cóvùng cửa sông giáp biển Do tính chất quan trọng của hiện tượng xâm nhập triều mặn

có liên quan đến hoạt động kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia nên vấn đề tính toán và

nghiên cứu đã được đặt ra từ lâu Mục tiêu chủ yếu của công tác nghiên cứu là nắmđược quy luật của quá trình này để phục vụ các hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòngvùng cửa sông như ở các nước như Mỹ, Nga, Hà Lan, Nhật, Trnng Quốc, Thái Lan…Các phương pháp cơ bản được thực hiện bao gồm: thực nghiệm (dựa trên số liệu quantrắc) và mô phỏng quá trình bằng các mô hình toán.

Việc mô phỏng quá trình dòng chảy trong sông ngòi bằng mô hình toán đượcbắt đầu từ khi Saint-Vennant (1871) công bố hệ phương trình mô phỏng quá trình thuỷđộng lực trong hệ thống kênh hở một chiều nổi tiếng mang tên ông Chính nhờ sứcmạnh của hệ phương trình Saint -Venant nên khi kỹ thuật tính sai phân và công cụmáy tính điện tử đáp ứng được thì việc mô phỏng dòng chảy sông ngòi là công cụ rấtquan trọng để nghiên cứu, xây dựng quy hoạch khai thác tài nguyên nước, thiết kế cáccông trình cải tạo, dự báo và vận hành hệ thống thuỷ lợi Mọi dự án phát triển tàinguyên nước trên thế giới hiện nay đều coi mô hình toán dòng chảy là một nội dungtính toán không thể thiếu

Tiếp theo đó, việc mô phỏng dòng chảy bằng các phương trình thuỷ động lực đãtạo tiền đề giải bài toán truyền mặn khi kết hợp với phương trình khuếch tán Cùng vớiphương trình bảo toàn và phương trình động lực của dòng chảy, còn có phương trìnhkhuyếch tán chất hoà tan trong dòng chảy cũng có thể cho phép - tuy ở mức độ kémtinh tế - mô phỏng cả sự diễn biến của vật chất hoà tan và trôi theo dòng chảy nhưnước mặn xâm nhập vào vùng cửa sông, chất chua phèn lan truyền từ đất ra mạng lướikênh sông và các loại chất thải sinh hoạt và công nghiệp xả vào dòng nước

Cụ thể hơn, vấn đề tính toán và nghiên cứu triều mặn bằng mô hình đã đượcnhiều nhà nghiên cứu ở các nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, Anh quan tâm từ khoảng40-50 năm trở lại đây Với thành tựu của khoa học và công nghệ được phát triển cựcnhanh trong thời gian gần đây, công nghệ tin học, thuỷ lực học và thuỷ văn học hiệnđại đã gặp lại nhau ở nhiều mặt, mặc dù chưa phải là hoàn toàn đồng nhất

Các phương pháp tính toán xâm nhập mặn đầu tiên thường sử dụng bài toánmột chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint - Venant Những mô hình mặn 1chiều đã được xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và Harleman (1971) Giảthiết cơ bản của các mô hình này là các đặc trưng dòng chảy và mật độ là đồng nhấttrên mặt cắt ngang Mặc dù điều này khó gặp trong thực tế nhưng kết quả áp dụng môhình lại có sự phù hợp khá tốt, đáp ứng được nhiều mục đích nghiên cứu và tính toán

mặn Ưu thế đặc biệt của các mô hình loại một chiều là yêu cầu tài liệu vừa phải vànhiều tài liệu đã có sẵn trong thực tế

Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phương trình 3 chiều để diễn toán quá trìnhxâm nhập mặn nhưng nhiều thông số không xác định được Hơn nữa mô hình 3 chiềuyêu cầu lượng tính toán lớn, yêu cầu số liệu quá chi tiết trong khi kiểm nghiệm nócũng cần có những số liệu đo đạc chi tiết tương ứng Vì vậy các nhà nghiên cứu buộcphải giải quyết bằng cách trung bình hoá theo 2 chiều hoặc 1 chiều Sanker và Fischer,Masch (1970) và Leendertee (1971) đã xây dựng các mô hình 2 chiều và 1 chiều trong

đó mô hình 1 chiều có nhiều ưu thế trong việc giải các bài toán phục vụ yêu cầu thực

tế tốt hơn

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Việc nghiên cứu các quá trình động lực, xâm nhập mặn và vận chuyển bùn cátvùng ven biển Việt Nam có tầm quan trọng rất lớn Các kết quả nghiên cứu cho ta bứctranh về các quá trình động lực, vận chuyển vật chất, đặc biệt là trầm tích, biến đổi địahình đáy và tình hình xâm nhập mặn vào các cửa sông của hệ thống sông trên toànViệt Nam Các kết quả nghiên cứu này ngoài việc cung cấp số liệu cho các nghiên cứutiếp theo còn được sử dụng để xây dựng và thực hiện các chính sách, pháp luật địnhhướng phát triển kinh tế - xã hội, phòng tránh thiên tai và bảo vệ tài nguyên, môitrường khu vực ven biển

Trong những năm gần đây, việc xây dựng tràn lan các đập thuỷ điện và nhữngdiễn biến phức tạp của thời tiết đã làm cho xâm nhập mặn, xói, sạt lở bờ biển và cửasông ven biển ngày càng gia tăng cả về cường độ và quy mô Đặc biệt, có những biếnđộng lớn về địa hình ở khu vực cửa sông Tiền, sông Hậu Các hiện tượng thời tiết cựcđoan như nước dâng bão kết hợp với sóng lớn và triều cường đã làm vỡ nhiều đoạn đê,gây ngập lụt, xâm nhập mặn trên diện rộng, làm mất đất đe doạ sự an toàn của hệthống đê biển và gây thiệt hại rất nhiều về kinh tế - xã hội và môi trường

Kết quả nghiên cứu của đề tài KC.09-05 “Dự báo hiện tượng xói lở, bồi tụ bờbiển, cửa sông và các giải pháp phòng tránh” do GS.TS Phạm Huy Tiến chủ nhiệmcho thấy xói, sạt lở bờ biển Nam Bộ trước năm 1950 chưa thấy xuất hiện Từ năm

1950 đến năm 2003 tăng dần và tăng rất nhanh, đặc biệt là từ những thập kỷ 70 đếnnay Từ năm 1950 đến năm 1959 mới chỉ xuất hiện xói, sạt lở ở 4 đoạn, song đến năm

2003 đã lên tới 38 đoạn xói, sạt lở Các tỉnh Kiên Giang và Cà Mau trước đây được coi

là nơi có bờ biển luôn có xu hướng lấn ra hoặc tương đối ổn định, ngày nay đã và đang

có hiện tượng xói, sạt lở

Dự án “Khảo sát, tính toán chế độ động lực bồi lắng, xói lở khu vực Cà Mau dotác động của biến đổi khí hậu” do Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Môi trườngchủ trì đã có được những kết quả đánh giá định tính và định lượng về các quá trình xói

lở, bồi tụ vùng cửa sông ven biển tỉnh Cà Mau Xây dựng được cơ sở khoa học về cácquá trình bồi tụ, xói lở cửa sông và bờ biển tỉnh Cà Mau (trong đó có tính đến ảnhhưởng mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu) cũng như đề xuất được các giải phápthích hợp ổn định vùng ven biển, phục vụ phòng chống thiên tai và phát triển bềnvững Các kết quả của dự án này cũng sẽ được kế thừa để thực hiện đề tài

Nguyễn Địch Dỹ, Nguyễn Công Mẫn (1996) trong dự án “Quy hoạch phát triển

đê biển Việt Nam 2010 –2020”, đã tiến hành nghiên cứu chuyên đề “Đặc điểm địa chất– địa mạo và tai biến xói lở, bồi tụ đường bờ biển Việt Nam, phục vụ định hướng pháttriển đê biển Việt Nam 2010 – 2020” Tập thể tác giả đi từ phân loại các kiểu đường

bờ biển, các kiểu cửa sông ven biển theo UNESCO để phân tích quá trình xói lở, bồi tụđường bờ và vùng cửa sông trên phạm vi cả nước, tính toán quá trình, tốc độ xói lở,bồi tụ theo tư liệu lịch sử và dự báo quy luật xói lở, bồi tụ đường bờ biển và vùng cửasông ven biển Tính chất cơ lý của các thành phần trầm tích phân bố tại đường bờ biển

và vùng cửa sông ven biển cũng được nghiên cứu Ngoài ra các tác giả còn đề xuất cácgiải pháp kỹ thuật xây dựng đê biển Trong đề tài này, đặc điểm địa mạo – địa chất củavùng cửa sông ven biển châu thổ sông Cửu Long được đề cập đến dưới góc độ thànhphần trầm tích, các dạng đường bờ và các kiểu cửa sông, các số liệu về xói lở, bồi tụtương đối chi tiết, chúng được thể hiện dưới dạng bản đồ, tỷ lệ 1:250.000 Bên cạnh đó

là những bản đồ địa chất – khoáng sản của các tỉnh có đường bờ biển và các cửa sôngven biển ở tỷ lệ 1:50.000 và 1:200.000

Đặng Ngọc Thanh từ năm 1976 đến 2000 trong các chương trình nghiên cứubiển: Thuận Hải – Minh Hải (1976 – 1980), các vấn đề địa mạo thềm lục địa ViệtNam, địa chất, trầm tích tầng mặt, quá trình xói lở đường bờ và vùng cửa sông, … đãđược nghiên cứu và đã đạt được những kết quả đáng khích lệ Nguồn tư liệu này đượclưu trữ tại Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Trong giai đoạn 2001-2005, Phạm Huy Tiến, Nguyễn Văn Cư trong đề tài cấpnhà nước “Dự báo hiện tượng xói lở - bồi tụ bờ biển, cửa sông và các giải pháp phòng

tránh” mã số KC-09-05 thuộc chương trình KC-09 do Phạm Huy Tiến làm chủ nhiệm,

đã nghiên cứu, dự báo quá trình xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông trên toàn quốc Nhữngkết quả của đề tài là những tư liệu quý cho việc nghiên cứu, dự báo xói lở, bồi tụđường bờ, cửa sông vùng châu thổ sông Cửu Long

Nguyễn Ngọc Thụy, năm 1995 đã thực hiện đề tài “Thuỷ triều biển Đông và sựdâng lên của mực nước biển ven bờ Việt Nam” Trong công trình này tác giả đã đề cậptới những đặc điểm về thuỷ triều biển Đông, tác nhân quan trọng đối với động lực,thuỷ - thạch động lực vùng ven bờ biển (đường bờ và cửa sông) Mặt khác với những

số liệu quan trắc trên vùng biển Việt Nam, tập thể tác giả đã xem xét sự dâng lên củamực nước biển ven bờ Việt Nam dưới góc độ hiệu ứng nhà kính

Nhưng nghiên cứu một cách có hệ thống nước dâng bão ở Việt Nam chỉ đượcđặt ra từ 1984 đến nay:

Nghiên cứu thăm dò (1984- l985, đề tài 48.06 15 Phạm Văn Ninh chủ trì), saukhi khẳng định rằng hiện tượng nước dâng bão Ở Việt Nam có thể nghiên cứu đượcđến kết quả ứng dụng trong thực tế đã chia quá trình nghiên cứu nước dâng do bão làm

2 phần và thực hiện chúng trong khuôn khổ 2 đề tài cấp nhà nước khác:

Nghiên cứu các đặc trưng chế độ của hiện tượng tức là phân bố theo thời gian,không gian: quá trình nước dâng, vị trí và thời gian xảy ra nước dâng cực đại quan hệ

về thời gian xảy ra nước dâng với các pha triều, nhằm xác định cao trình của cáccông trình biển, hoạch định các quy hoạch kinh tế xã hội biển (1986-1990, đề tài48B.02.02, phạm Văn Ninh chủ trì)

Ngoài ra, năm 1996-2000 đề tài cấp nhà nước cơ sở khoa học và các đặc trưng

kỹ thuật đới bờ, do Phạm Văn Ninh và từ 1998 ĐỖ Ngọc Quỳnh làm chủ nhiệm đãxcm xét lại việc tính toán các đặc trưng chế độ bão Ở miền Nam do có thêm số liệu[12]

Gần đây, 2000-2001 , Đỗ Ngọc Quỳnh dã phối hợp với Trung tâm Dự báoQuốc gia Khí tượng Thuỷ văn nghiên cứu thử nghiệm tiếp tục và đã chuyển giao choTrung tâm đó để dự báo nghiệp vụ Cần chú ý là ở các cảng lớn trên thế giới, nơi cóchuỗi số liệu thực đo mực nước nhiều năm, người ta cũng đã sử dụng có hiệu quảphương pháp thống kê ở Việt Nam không có nơi nào, kể cả Hòn Dấu có được cácchuỗi số liệu như vậy

Hoàng Trung Thành (2010) đã sử dụng số liệu quan trắc mực nước tại các trạm

hải văn và thủy văn tại cửa sông để thống kê các đợt dâng, rút do gió, từ đó đưa ra bứctranh khá đầy đủ về thời gian và xu thế dâng, rút tại các trạm quan trắc Mặc dù có ưuđiểm là đơn giản và dễ sử dụng nhưng hạn chế khi áp dụng phương pháp thống kê vàbiểu đồ tại Việt Nam là thiếu số liệu quan trắc thực tế do mật độ trạm thưa, tần suấtquan trắc tại một số trạm theo Obs Synop (6 tiếng một lần đo) nên không ghi nhậnđược những giá trị cực trị của nước dâng do bão Chính vì vậy, phương pháp này chỉphù hợp tại một số vị trí gần trạm quan trắc có số liệu đủ dài, tại các điểm xa hơn, kếtquả dự tính thường có sai số lớn nên hiện nay ít được áp dụng tại Việt Nam.

Trong phương pháp nghiên cứu bằng mô hình số trị, hiện nay có 3 hướng chủyếu được thực hiện, đó là tự xây dựng mô hình riêng; nghiên cứu phát triển mô hình

mã nguồn mở từ nước ngoài; và sử dụng mô hình thương mại từ nước ngoài Ngoàicác nghiên cứu được thực hiện trong các luận án (Vũ Như Hoán, Đỗ Ngọc Quỳnh, LêTrọng Đào, Bùi Xuân Thông, Đinh Văn Mạnh, Nguyễn Thị Việt Liên, Nguyễn VũThắng, Nguyễn Xuân Hiển ) thì cho tới nay đã có nhiều dự án, đề tài nghiên cứu cáccấp khác nhau được thực hiện và đã phát triển các mô hình, công nghệ phục vụ tínhtoán, dự báo nước dâng do bão tại Việt Nam

Khi nghiên cứu về nước dâng do bão tại khu vực ven bờ vịnh Bắc Bộ, tác giả

Lê Trọng Đào (1998) đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán đồng thờithuỷ triều và nước dâng do bão Kết quả đã cho thấy, do khu vực có độ lớn thủy triềulớn (nhiều vị trí tới 4,0m) nên ảnh hưởng của thủy triều tới nước dâng do bão ở đây làđáng kể và kết luận rằng trong tính toán và dự báo nước dâng do bão ở vịnh Bắc Bộcần xét đến ảnh hưởng của thủy triều

Cũng sử dụng phương pháp này, Nguyễn Vũ Thắng (1999) đã đưa ra sơ đồ dựbáo nước dâng do bão cho khu vực ven biển Hải Phòng trên cơ sở mô hình tính toán

và dự báo nước dâng do bão trên lưới phần tử hữu hạn Mặc dù đây là những nghiêncứu đầu tiên về nước dâng do bão bằng mô hình số trị theo phương pháp phần tử hữuhạn nhưng đã đạt kết quả rất khích lệ

Bằng phương pháp sai phân hữu hạn, trong đề tài cấp Nhà nước KT.03.03, ĐỗNgọc Quỳnh và Phạm Văn Ninh (1999) đã giải hệ phương trình nước nông hai chiều

để tính toán cả thuỷ triều và nước dâng do bão cho toàn dải ven biển Việt Nam Theo

đó, hiện trạng và nguy cơ nước dâng do bão đã được tính toán và phân vùng theo từng

vĩ độ Kết quả của nghiên cứu đã phục vụ cho công tác phòng tránh thiên tai và xâydựng các công trình ven biển

Cũng theo phương pháp sai phân hữu hạn, Bùi Xuân Thông (2000) đã xây dựnglưới tính lồng nhằm làm tăng độ chi tiết của điểm cần tính cũng như giảm thiểu thờigian tính toán khi giải bài toán nước dâng do bão Năm 2001, mô hình dự báo nướcdâng do bão có tính đến thủy triều và được thiết kế trên lưới tính lồng do Viện Cơ họcxây dựng đã được áp dụng vào tính nước dâng do bão với độ phân giải chi tiết tới 1,0

km phục vụ cho các công trình xây dựng ven biển như đê, cầu cảng Sau đó mô hìnhnày đã được áp dụng trong nhiều đề tài, dự án khác nhau liên quan đến nước dâng dobão tại Việt Nam Tác giả Phùng Đăng Hiếu và cộng sự (2013) đã xây dựng mô hình

dự báo nước dâng do bão có tính đến ảnh hưởng của thủy triều dựa trên hệ phươngtrình nước nông phi tuyến và sai phân hoá theo phương pháp SMAC kết hợp với sơ đồCIP có độ chính xác bậc ba cho thành phần phi tuyến Mô hình đã được áp dụng để môphỏng nước dâng và ngập lụt vùng ven bờ Thừa Thiên Huế đã cho kết quả rất tin cậykhi so sánh với số liệu quan trắc

Những năm gần đây, do sự phát triển của hệ thống tính toán và công nghệ thôngtin đã có nhiều mô hình nước ngoài được xây dựng và phát triển theo hướng thươngmại hóa cũng như dạng mã nguồn mở để cộng đồng cùng phát triển Các mô hìnhthương mại phổ biến đang được áp dụng tại Việt Nam như mô hình MIKE của ViệnThủy lực Đan Mạch (DHI), mô hình SMS của Hải quân Hoa Kỳ, mô hình DELFT-3Dcủa Viện Thủy lực DELFT (Hà Lan) v.v Các mô hình mã nguồn mở đã được ápdụng như POM của Đại học Princeton (Hoa Kỳ), mô hình ROMS của Đại học Rutgers

và Đại học Califonia (Hoa Kỳ), mô hình GHER của Đại học Liege (Bỉ) v.v Rấtnhiều công trình nghiên cứu trong các đề tài, dự án, luận án đã sử dụng các mô hìnhnày để ứng dụng và phát triển theo các mục đích và tiêu chí riêng như Lê Trọng Đào

và cộng sự sử dụng mô hình DELFT-3D của Hà Lan để thiết lập và mô phỏng, dự báonước dâng do bão cho khu vực ven biển Việt Nam, công trình của Nguyễn Thế Tưởng,Trần Hồng Lam và cộng sự (2007) trong khuôn khổ hợp tác Việt - Trung về nghiêncứu dự báo sóng biển, nước dâng do bão bằng phương pháp số sử dụng các mô hìnhkhác nhau như DELFT-3D của Hà Lan, JMA (Japan Meteorological Agency stormsurge model) của Nhật Bản và CTS (China Typhoon Surge) của Trung Quốc để tínhtoán và đưa ra quy trình dự báo nước dâng do bão Mô hình ROMS đã được triển khai

tính toán các trường nhiệt độ, độ muối, dòng chảy, thủy triều và nước dâng, trong khitrường khí tượng được tính từ mô hình RAM và làm đầu vào cho mô hình DELFT-3D

trong đề tài cấp nhà nước KC.09.04: “Xây dựng hệ thống dự báo các trường khí

tượng thủy văn Biển Đông” năm 2001 do GS.TS Trần Tân Tiến chủ nhiệm Mặc dù

mô hình được thiết lập với lưới tính vuông và độ phân giải còn thô nhưng các kết quả

tính toán đã đáp ứng được yêu cầu của đề tài Đề tài KC.09-16 năm 2010: “Nghiên

cứu phát triển và ứng dụng công nghệ dự báo hạn ngắn trường các yếu tố thủy văn biển khu vực Biển Đông” do PGS.TS Nguyễn Minh Huấn chủ nhiệm đã sử dụng mô

hình ROMS kết nối liên hoàn với mô hình khí tượng RAMS và WRF với lưới tínhdạng cong, trực giao Tuy nhiên việc kết nối liên hoàn với mô hình khí tượng vẫn chỉ

là kết nối một chiều (kết quả đầu ra của mô hình khí tượng được làm đầu vào cho môhình ROMS) Một nghiên cứu khác sử dụng các mô hình mã nguồn mở như Vũ Thanh

Ca và nnk (2008) sử dụng và phát triển mô hình POM của Hoa Kỳ để ứng dụng tínhtoán nước dâng do bão có tính tới ảnh hưởng của thuỷ triều Trong luận án củaNguyễn Xuân Hiển đã ứng dụng mô hình SMS để xây dựng quy trình tính mực nướctổng cộng có xét đến nước dâng do sóng Trong đó nước dâng do sóng được tính toánbằng công thức giải tích dựa theo mối liên hệ với độ cao và chu kỳ sóng có nghĩangoài khơi của Longuet-Higgins và Stewart (1963)

Gần đây, nước dâng do bão ở Việt Nam được tập trung theo hướng tính toáncác giá trị và nguy cơ theo các kịch bản cho tương lai Tiêu biểu theo hướng nghiêncứu này có thể kể đến các công trình của Bùi Xuân Thông và Nguyễn Văn Lai (2008),Đinh Văn Ưu và nnk (2010), Đinh Văn Mạnh và nnk (2011) Trong nghiên cứu vềđánh giá hiện trạng và nguy cơ nước dâng do bão, tác giả Đinh Văn Ưu và nnk (2010)

đã kết hợp nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp thống kê, mô hình số trị đểtính toán và phân tích mực nước biển cực trị có tính đến mực nước biển dâng do tácđộng của biến đổi khí hậu tại các khu vực ven bờ biển và hải đảo Việt Nam Trong đề

tài “Nghiên cứu để cập nhật, chi tiết hóa bộ số liệu cơ bản về triều, nước dâng dọc bờ

biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam phục vụ tính toán thiết kê, nâng cấp tuyến đê biển” do PGS TS Đinh Văn Mạnh làm chủ nhiệm đã tính toán, xây dựng một bộ số

liệu cơ bản về thủy triều, nước dâng do bão và mực nước tổng hợp do thủy triều vànước dâng do bão dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam Trong đó, tập hợp sốliệu bão phát sinh thống kê được xây dựng theo phương pháp Monte Carlo dựa trên

phân bố xác suất của các tham số bão đã xuất hiện trong quá khứ Nghiên cứu củaNguyễn Xuân Hiển (2014) đã đề cập tới tính toán mực nước cực trị trong bão cho khuvực ven biển Hải Phòng theo hiện trạng và tương lai cho các kịch bản về nước biểndâng do biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu về mực nước trong bão và trong thời kỳ gió mùa, các thành phầnđóng góp như nước dâng, thủy triều cũng như mối quan hệ tương tác giữa các thànhphần trên là vấn đề nhận được sự quan tâm của cộng đồng khoa học trên thế giới và ởViệt Nam Các kết quả nghiên cứu về biến động mực nước đã được tổng quan thể hiện

sự phát triển có tính lôgic và kế thừa, từ các vấn đề đơn giản đến phức tạp, từ cácnghiên cứu thống kê giản đơn ban đầu, đến các mô hình mô phỏng các thành phầnriêng lẻ và sau đó là mô hình mô phỏng tương tác giữa các thành phần Đồ án này của

em đã phần nào mô phòng lại được trường mực nước và trường dòng chảy tại khu vựcVịnh Bắc Bộ nhằm để đánh giá được chế độ thuỷ hải văn tại khu vực và phục vụ cho

sự phát triển kinh tế - xã hội

1.3 Tổng quan về mô hình Mike

Mô hình Mike là hệ thống phần mềm thủy hải văn, thủy lực sông biển chuyênnghiệp nổi tiếng của Viện Thủy Lực Đan Mạch bao gồm :

Hệ thống MIKE 11: giải quyết đầy đủ các bài toán thủy lực 1 chiều (1D) nhưtính toán vận tốc, lưu lượng, dao động mưc nước ở khu vực ảnh hưởng thủy triều cóxét đến ảnh hưởng của mưa trên lưu vực, tác động của các công trình thủy, sự lantruyền chất,…

Hệ thống MIKE 21: mô hình dòng chảy mặt 2D, được ứng dụng để mô phỏngcác quá trình thủy lực và các hiện tượng về môi trường trong các hồ, các vùng cửasông,vùng vịnh, vùng ven bờ và các vùng biển

Hệ thống MIKE 3: đây là hệ thống các chương trình phát triển dựa trên cácnghiên cứu khoa học gần đây, tính toán dòng chảy và bùn cát 3 chiều (3D) Hệ thốngnày có thể mô phỏng rất tốt sự phân bố dòng chảy và bùn cát theo không gian 3 chiều,

rất thích hợp để nghiên cứu với độ chính xác cao bài toán sa bồi, xói lở ở các đoạnsông và đặc biệt rất thích hợp để áp dụng cho các vấn để xói lở của các đoạn sôngcong, cửa sông và ven biển.

Hệ thống MIKE Flood: mô hình thuỷ động lực học dòng chảy kết nối 1&2chiều, có khả năng mô phỏng mực nước và dòng chảy trên sông, cửa sông, vịnh và venbiển, cũng như mô phỏng dòng không ổn định hai chiều ngang trên đồng bằng ngập lũ

Ngoài ra còn có hệ thống MIKE 21/3 Module, MIKE She, Litpack

Sau khi cân nhắc so sánh các mô hình toán có thể áp dụng cho khu vực phù hợpvới mục tiêu đồ án tác giả đã chọn mô hình Mike.Các mô đun Mike 21 cho phép mô phỏng toàn cảnh bức tranh thủy động lực trên toàn miền nghiên cứu, thay vì chỉ tại một vài điểm như số liệu đo đạc

1.3.2 Cơ sở lý thuyết mô hình dòng chảy Mike 21FM

Mike 21 FM, do DHI Water & Enviroment phát triển, là hệ thống mô hình mới

cơ bản trong cách tiếp cận mắt lưới linh hoạt Hệ thống mô hình được phát triển choviệc ứng dụng nghiên cứu hải dương học, môi trường vùng cửa sông ven biển Môhình gồm có phương trình liên tục, phương trình mômen, phương trình mật độ,phương trình độ mặn

Mô hình Mike 21 FM bao gồm các module sau:

Module thủy động lực học

Module vận chuyển tính toán vận chuyển bùn cát

Module sinh thái

Module giám sát chất điểm

Module thủy động lực học là thành phần tính toán cơ bản của hệ thống mô hình Mike 21 FM, cung cấp chế độ thủy lực cơ bản cho khu vực tính toán

 Cơ sở lý thuyết module thủy động lực

Modul thủy lực cơ bản trong phương pháp số của các phương trình nước nông 2chiều - độ sâu - phương trình kết hợp Navier - Stoke lấy trung bình hệ số Renoldkhông nén Nó bao gồm các phương trình liên tục, phương trình động lượng, nhiệt độ,

độ mặn và phương trình mật độ Theo chiều nằm ngang cả hệ tọa độ Đề các và hệ tọa

độ cầu đều được sử dụng

Hệ phương trình cơ bản của chương trình tính toán được xây dựng trên cơ sở 2nguyên lý bảo toàn động lượng và bảo toàn khối lượng Kết quả đầu ra của nghiên cứu

là tập hợp các bộ nghiệm mực nước và lưu tốc dòng chảy

Phương trình liên tục (bảo toàn khối lượng):

-ρ w[∂ y ∂ (h τ yy)+∂ x ∂ (h τ xy)] - Ωq -p -f VV y + ρ h

w

∂

∂ y (P a =0

Các ký hiệu sử dụng trong công thức:

h (x,y,t): Chiều sâu nước (m)

(x,y,t): Cao độ mặt nước (m)

p,q (x,y,t): Lưu lượng đơn vị dòng theo các hướng X, Y (m3/s/m)= uh, vh

u,v: u,v = lưu tốc trung bình chiều sâu theo các hướng X,Y

C (x,y): Hệ số Chezy (m1/2/s)

g: Gia tốc trọng trường (m/s2)

f(V): Hệ số nhám do gió

V; Vx; Vy(x,y,t): Tốc độ gió và các tốc độ gió thành phần theo các hướng X, Y

(p,q): Thông số Coriolis phụ thuộc vào vĩ độ (s-1)

P a: Áp suất khí quyển (kg/m2/s)

w: Khối lượng riêng của nước (kg/m3)

x, y: Tọa độ không gian (m)

t: Thời gian (s)

xx, xy, yy : Các thành phần của ứng suất tiếp hiệu dụng

1.3.3.Cơ sở lý thuyết công cụ MIKE21 Toolbox tính toán mực nước triều

Mike 21 Tool tidal nghiên cứu về các đặc điểm triều cần thiết cho các công cụ

dự báo triều, đặc biệt liên quan đến điều kiện biên, hiệu chuẩn và xác nhận của môhình thủy động lực, cũng như các dự báo dài hạn của thủy triều Các chương trình nàydựa trên một số các công trình tiên tiến nhất về nghiên cứu triều ( Doodson, Godin ).Các phương pháp nghiên cứu chỉ ra bốn thành phần chính ảnh hưởng đến triều là M2,S2, O1, K1 Ngoài ra còn có thành phần chủ yếu được liệt kê và giải thích ở bảng sau

Bảng 1.1: Các thành phần thủy triều

W i ( o / giờ )

Chu kì T(giờ ) (=360 o /W j )

- Cơ sở lí thuyết

Chu kì triều gốc-triều xuống không được thể hiện rõ ràng cụ thể, nhưng

do ảnh hưởng kết hợp của thành phần triều M2 và S2 với tác động biểu kiến củamặt trăng và mặt trời Điều này dễ dàng chứng minh qua sự biến đổi giá trị mực

nước đến các thành phần triều M2 và S2 Điều đó được thể hiện bằng công thức

CHƯƠNG II: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm nghiên cứu

2.1.1 Điều kiện tự nhiên

a.Địa hình – Địa mạo

Vịnh Bắc Bộ phân bố trong khoảng tọa độ 17o00’ – 21o40’ vĩ độ Bắc và

105o40’- 109o40’ kinh độ Đông, nằm ở phía tây bắc biển Đông, ba mặt được bao bọcbởi đất liền Phía tây là lục địa Việt Nam và Trung Quốc Phía Đông Bắc là bán đảoLôi Châu và phía đông là đảo Hải Nam Rộng khoảng 130000km2, độ sâu trung bình50m và sâu nhất 107m Địa hình đáy vịnh khá thoải với góc dốc

Hình 2.1: Vịnh Bắc Bộ (Nguồn : Google Earth)

Tổng diện tích lưu vực của Vịnh Bắc Bộ 300.000km2, trong đó có 155.000km2

của hệ thống sông Hồng.Chiều dài bờ biển phía Việt Nam khoảng 763 km, phía TrungQuốc khoảng 695 km

Vùng biển Vịnh Bắc Bộ được phân chia làm 2 khu vực:

Khu vực từ Quảng Ninh đến Ninh Bình: từ Móng Cái đến Đồ Sơn bờ biển chạytheo hướng Đông Bắc-Tây Nam, địa hình chia cắt mạnh, phức tạp Phần vịnh phía ViệtNam có khoảng 2.300 đảo đá ven bờ, trong đó có 26 đảo lớn Quan trọng hơn cả làquần đảo Cát Bà với tổng diện tích 34.531ha và quần đảo Cô Tô với tổng diện tích3.850 ha Đảo Bạch Long Vĩ là đảo lớn hơn cả nằm cách đất liền Việt Nam khoảng110km, cách đảo Hải Nam (Trung Quốc) khoảng 130km Phần ven lục địa, đáy biểnbằng phẳng, thường có các bãi triều, rừng ngập mặn Chất đáy vùng biển Móng Cái làbùn nhuyễn, vùng ngang khu vực Cửa Ông-Hòn Gai là cát nhỏ lẫn vỏ sò, đá sỏi, ven

bờ từ cửa Bạch Đằng đến Ninh Bình là bùn phù sa Vùng quanh các đảo có nhiều rạn

đá với tổng diện tích khoảng 260 km2, trong đó tập trung nhiều nhất ở Quảng Ninh

Khu vực từ Ninh Bình đến Quảng Trị: Bờ biển chạy theo hướng gần Bắc-Nam

Bờ cát thoải dạng vòng cung Phía ngoài bờ rải rác có các đảo đá phiến, đá hoa cươngnhu Hòn Nẹ, Hòn Mê, Hòn Mắt, Hòn La, Hòn Nồm Đường đẳng sâu 20m chạy cách

bờ 3 - 5 km, nhiều nơi chạy sát chân các mũi đá nhô ra Khu vực này thích hợp với cácloài hải sản ưa sống vùng cát, hang hốc và san hô

Dài bờ Vịnh thuộc Trung Quốc gồm các kiểu bờ: tích tụ do thuỷ triều; chia cắtkiến tạo Rias và đồng bằng aluvi Dải bờ thuộc Việt Nam gồm các kiểu bờ cơ bản:dalmatic, tích tụ thuỷ triều, ăn mòn sinh hoá bờ đá vôi, tam giác châu (châu thổ sôngHồng - sông Mã); đồng bằng aluvi (Thanh - Nghệ - Tĩnh) và kiểu bờ tích tụ mài mònbằng phẳng (Quàng Bình - Quảng Trị)

Dải bờ Tây Vịnh có mặt các vũng vịnh, châu thổ, cửa sông hình phễu, đầm phá

và các đảo tập trung ở vùng ven bờ tây bắc với trên 2.378 hòn Vùng bờ Móng Cái

-Đồ Sơn có hướng chung đông bắc – tây bắc, dài khoảng 180km; lục địa ven biển làvùng núi thấp chia cắt mạnh và phân bậc thành các dải vòng cung thấp dần về phíabiển; có 2.321 đảo với diện tích 842km2 Vùng bờ Đồ Sơn - Lạch Trường có hướngđông bắc – tây bắc dài khoảng 150km, là tam giác châu sông Hồng hiện đại, địa hìnhthấp, bằng phẳng và trung bình 20km có một cửa sông lớn Đáy biển thoải và nông,đường đẳng sâu 10m thường xa bờ 15 - 20km Vùng bờ Lạch Trường - Mũi Lạyhướng chủ đạo tây bắc – đông nam dài 370km, tương đối thoải, chia cắt yếu Lục địaven biển là các đồng bằng kẹp giữa các nhánh núi ăn lan ra biển của các dãy núi TâyBắc Bộ và Trường Sơn Vùng bờ biển có chiều ngang hẹp

Hình 2.2: Những nét chính hình thái địa hình đáy VBB

Ghi chủ: 1- Đường bờ; 2- Đường đẳng sâu (m); 3- Trục các thung lũng sông cổ;

4-Các đồi, gò ngầm; 5- Các hố trũng

Nguồn: Trần Đức Thanh (2012), Những nét cơ bản về điều kiện tự nhiên, tài

nguyên thiên nhiên và môi trường Vịnh Bắc Bộ.

Hình 2.3: Đường phân định ranh giới Việt - Trung trong VBB

Nguồn: Hiệp định giữa hai nước về phân định lãnh hải, vùng đặc quyển kinh tế

và thềm lục địa của hai nước trong VBB (25/12/2000).

b Khí Tượng

Vịnh Bắc Bộ nằm hoàn toàn trong vùng khí hậu Bắc Việt Nam nên chịu ảnhhưởng trực tiếp của hệ thống gió mùa Đông Nam Á Về thời tiết có thể phân thành 4mùa trong năm ( Xuân, Hạ, Thu, Đông), về giáng thủy có thể phân thành 2 mùa: mùamưa và mùa khô

Số liệu quan trắc về khí tượng thủy văn sử dụng trong phần tổng quan về khítượng của VBB được lấy từ 5 trạm cố định là Bạch Long Vĩ, Cô Tô, Hòn Dấu, HònNgư và Cồn cỏ từ năm 1960 – 2002 Các số liệu thu thập được có thời gian quan trắc

là 4obs/ngày (tương ứng 1h,7h,13h và 19h hàng ngày) bao gồm các yếu tố, khí áp,nhiệt độ không khí, nhiệt độ nước biển, tầm nhìn xa và sóng biển Các số liệu này hiệnđược lưu trữ tại Trung tâm tư liệu khí tượng Thủy văn và Trung tâm khí tượng Thủyvăn biển thuộc trung tâm khí tượng Thủy văn Quốc gia, Bộ Tài nguyên và Môi trường

Hình 2.4: Sơ đồ vị trí trạm KTTV ven bờ và hải đảo thuộc vịnh Bắc Bộ

Nguồn: Đề tài KC.09-17giai đoạn 2003-2005

 Nhiệt Độ

Chênh lệch nhiệt độ không khí tại VBB giữa các tháng trong năm vào khoảng9–11oC Nhiệt độ cao nhất thường xảy ra vào tháng 8, đạt khoảng 30 – 32oC và thấpnhất xảy ra vào tháng 2, đạt khoảng 20-21oC

Giữa các mùa trong năm nhiệt độ không khí trung bình mùa dao động khoảng3-4oC Thời kỳ nóng nhất là mùa hè, nhiệt độ không khí trung bình mùa đạt giá trị caonhất vào khoảng 29-31oC, mùa đông là mùa lạnh nhất, nhiệt độ không khí trung bìnhvào khoảng 18-20oC

Bảng 2.2: Biến động nhiệt độ không khí theo mùa ( o C)

Nguồn: Trung tâm khí tượng Thủy văn Quốc gia

Trong 40 năm qua, nhiệt độ không khí tại vịnh Bắc Bộ không có sự biến dộng đáng kể Nền nhiệt độ tại đây có xu thế tăng nhưng tốc độ tăng không cao, trung bình mỗi năm tăng khoảng 0,0152oC

 Độ ẩm

Trong suốt 40 năm qua, độ ẩm không khí biến đổi trong giới hạn tuyệt đối từ20% đến 100% Nhìn chung tăng dần từ tháng 1, đạt giá trị lớn nhất vào tháng 3 vàtháng 4 sau đó giảm dần cho đến giá trị thấp nhất vào tháng 11, tháng 12 Biên độ daođộng trung bình lớn nhất giữa các tháng khoảng từ 75% đến 90%.

Độ ẩm giảm dần từ mùa Xuân đến mùa Đông Mùa Xuân độ ẩm có giá trị lớnnhất, nhiều khi đạt 100% làm cho không khí trở nên bão hòa hơi nước Mùa Đông độ

ẩm xuống thấp nhất trong năm làm cho không khí khô, hanh Mùa xuân và mùa hạ độ

ẩm thường cao hơn mùa thu và mùa đông

Bảng 2.3: Các đặc trưng độ ẩm không khí theo mùa tại Vịnh Bắc Bộ (%)

Nguồn: Trung tâm khí tượng Thủy văn Quốc gia

Biến đổi của độ ẩm không khí theo năm và nhiều năm dao động trong giới hạn

từ 20% đến 100% Trong 40 năm, độ ẩm trung bình hầu như không thay đổi và đạt vàokhoảng 85,2% Theo kết quả tính toán xu thế biến động, độ ẩm không khí tăng nhưngkhông đáng kể, mỗi năm tăng trung bình 0,0082% Có thể nói độ ẩm không có biếnđộng trong 40 năm qua

 Áp suất không khí

Vùng biển Việt Nam nói chung và VBB nói riêng nằm trong vùng có khí hậunhiệt đới gió mùa điển hình và chịu ảnh hưởng chủ yếu của ba trung tâm khí áp lớn, đólà: áp cao lục địa Châu Á, áp cao phó Nhiệt Đới Thái Bình Dương, áp thấp nóng phíatây và dải hội tụ nhiệt đới Vì vậy, trường áp suất không khí tại đây phụ thuộc chặt chẽvào thời kì hoạt động và cường độ của các trung tâm khí áp nêu trên VBB có nhữngđặc trưng cơ bản sau:

Thời kỳ Đông – Xuân, áp cao lục địa Châu Á hoạt động thường xuyên với cường

độ mạnh, do đó nền khí áp tại Vịnh đạt giá trị lớn nhất, trung bình vào khoảng

1002-1006 mb

Thời kỳ Hè – Thu, trong thời gian này áp suất nóng phía tây và dải hội tụ nhiệtđới hoạt động mạnh, kết hợp với ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới, do vậytrường khí áp tại Vịnh có giá trị nhỏ nhất, chỉ vào khoảng 1000-1005mb

Bảng 2.4: Các đặc trưng khí áp trung bình mùa tại Vịnh Bắc Bộ (mb)

Nguồn: Trung tâm khí tượng Thủy văn Quốc gia

Áp suất không khí tại VBB có xu thế tăng dần từ bắc vào nam, tuy nhiên khôngđáng kể Khí áp trung bình nhiều năm tại Cô Tô (Phía bắc vịnh) là 1003,9mb; Tại trạmCồn Cỏ (Phía nam vịnh) là 1010,4mb

Qua kết quả tình tần suất gió theo 16 hướng cho 5 trạm Bạch Long Vĩ, Cô Tô,Cồn Cỏ, Hòn Ngư, Hòn Dấu cho thấy Các trạm đều có chung đặc điểm của chế độ giómùa ở Việt Nam nói chung và VBB nói riêng Thời điểm mùa hè gió thường xuất hiệntheo hướng Đông nam và mùa đông theo hướng Đông Bắc Đồng thời gió tại các đảoluôn có vận tốc trung bình lớn hơn các trạm ven bờ Trạm Bạch Long Vĩ có vận tốcgió trung bình đạt giá trị lớn nhất Hòn Ngư có vận tốc gió trung bình thấp nhất

Trạm Bạch Long Vĩ

Trong khoảng từ tháng 11 năm trước cho đến tháng 4 năm sau, tức là vào thời

kì mùa đông, hướng gió thịnh hành là hướng NE và NNE Từ tháng 5 cho đến tháng 9hướng gió thịnh hành là S Sang tháng 9, đây cũng là thời điểm sắp giao thoa giữa haimùa nên hướng gió cũng có nhiều thay đổi Từ tháng 9 cho đến tháng 12 hướng gióchủ yếu là NE và NNE Vận tốc gió trung bình là 6,72 m/s

Trạm Hòn Dấu

Là một trạm ở ven bờ, chịu gió thổi trực tiếp từ biển vào nên thường xuất hiện gió theo hướng E Mùa Đông gió chủ yếu là hướng E và N, mùa hè chịu sự chi phối của gió SE và S Vận tốc gió trung bình là 4,54m/s

Bảng 2.5: Trung bình tháng số ngày xuất hiện sương mù (ngày)

Nguồn: Trung tâm khí tượng Thủy văn Quốc gia

Theo thống kê, có những tháng trong chuỗi số liệu không ngày nào xuất hiệnsương mù như các tháng 6,7,8,9 Sự xuất hiện sương mù liên quan chặt chẽ tới sự thaydổi lượng bức xạ mặt trời và độ ẩm không khí Trong những tháng mùa xuân lượngbức xạ nhỏ, độ ẩm không khí cao nên hiện tượng suong mù thường xảy ra Nhữngtháng hè thu, lượng bức xạ mặt trời lớn, không khí hanh và khô vì vậy hiện tượngsương mù không có khả năng xuất hiện

 Bão và áp thấp nhiệt đới

Tại khu vực VBB hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới (ATNĐ) rất phức tạp

và đa dạng Ngoài các cơn từ Biển Đông đi vào còn có đi từ phía nam lên men theo bờbiển Trung Bộ và ngoài khơi Trung Bộ (vĩ tuyến 16o), thậm chí còn có ATNĐ pháttriển thành bão ngay trên Vịnh

Bão hoạt động trung bình 5cơn/ 1 năm, thường bắt đầu vào tháng 6 hoặc tháng

5 và kết thúc vào tháng 10 hoặc tháng 11, nhưng chủ yếu vào các tháng 7,8 và 9 Sứcgió mạnh nhất trong bão có thể đạt tới 50m/s Hàng năm có khoảng 30 đợt gió mùaĐông Bắc hàng năm tràn qua vào mùa đông với sức gió mạnh tới cấp 9,10

Dữ liệu về bão và áp thấp nhiệt đới trong khoảng thời gian từ năm 1950 đến

2010 được thu thập từ báo cáo thường niên về bão (Annual Tropical Cyclone Report )của Trung tâm hỗn hợp cảnh báo bão JTWC của Hoa Kỳ do các thông tin về quỹ đạobão (best track) của JTWC thường đầy đủ hơn so với các thông tin về dữ liệu bão củacác cơ quan khác Các cơn bão có khả năng ảnh hưởng đến khu vực VBB là các cơnbão có vị trí đổ bộ từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa, có thể gây ra những biến động vềmực nước tại khu vực ven biển Vịnh Bắc Bộ Trên cơ sở đó, danh sách các cơn bão cóảnh hưởng và tác động đến khu vực Vịnh Bắc Bộ được trình bày trong Bảng

Bảng 2.6: Danh sách các cơn bão đổ bộ vào khu vực Vịnh Bắc Bộ từ (1952 -2010) STT Tên bão Thời gian đổ bộ Khu vực đổ bộ Cấp bão Hướng đổ bộ