Nghiên cứu ảnh hưởng của trường gió và áp suất không khí tới quá trình dao động dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại bờ tây vịnh bắc bộ

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Hòn DáuHình 3.20Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phituần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Ba LạtHình 3.21Đồ thị biểu di

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

………

Nguyễn Minh Hải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ

VÀ ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ TỚI QUÁ TRÌNH DAO ĐỘNG DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC PHI TUẦN HOÀN TẠI KHU

VỰC BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Minh Hải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ

VÀ ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ TỚI QUÁ TRÌNH DAO ĐỘNG DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC PHI TUẦN HOÀN TẠI KHU

VỰC BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ

Chuyên ngành: Hải dương học

Mã số: 60.44.97

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Hồng Lam

Hà Nội - 2012

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới TS Trần Hồng Lam, Trung tâm Hải văn, Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam đã định hướng và giúp đỡ em tận tình về nhiều mặt.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn Hải dương học và trong khoa Khí tượng - Thủy văn và Hải dương học; các bạn học viên trong lớp; đã chỉ dẫn và đóng góp những lời quý báu, tạo điều kiện thuận lợi

về mọi mặt để em hoàn thành khóa học và luận văn.

Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, chắc không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong những ý kiến đóng góp của các thầy và các đồng nghiệp để em hoàn thiện luận văn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2012

HỌC VIÊN

Nguyễn Minh Hải

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ………

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG

DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC BIỂN……… 1.1 Khái niệm dao động dâng, rút của mực nước biển……… 1.2 Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài nước……….Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Phương pháp thống kê……….2.2 Phương pháp mô hình……… Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN………

3.1 Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường gió đến chế độ dâng, rútmực nước phi tuần hoàn tại bờ tây vịnh Bắc Bộ bằng mô hình Mike21 FM3.2 Tính toán ảnh hưởng của điều kiện khí tượng đến độ dâng, rút mựcnước phi điều hòa bằng phương pháp thống kê

3.3 Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường bão đến chế độ dâng rútnước phi tuần hoàn tại bờ tây Vịnh bắc bộ bằng mô hình Mike21 FM

KẾT LUẬN ……… PHỤ LỤC ………TÀI LIỆU THAM KHẢO ………

một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông

một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Bắc

một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Nam

một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây

một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Bắc

một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Nam

Hòn DáuBảng 3.8 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại

Hòn NgưBảng 3.9 Các cơn bão đổ bộ vào khu vực từ Quảng Ninh đến Thanh

Hóa

05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005)

05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005)

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Mũi Ngọc

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Ông

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Hòn Dáu

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Ba Lạt

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Lạch Trường

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Diễn Châu

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Vũng Áng

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Tùng

tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Ông

tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Ba Lạt

tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Lạch Trường

tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Diễn Châu

tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Vũng Áng

tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Tùng

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Mũi Ngọc

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa Ông

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Hòn DáuHình 3.20Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Ba LạtHình 3.21Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Lạch TrườngHình 3.22Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Diễn ChâuHình 3.23Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Vũng ÁngHình 3.24Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa TùngHình 3.25Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Mũi NgọcHình 3.26Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa ÔngHình 3.27Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Hòn DáuHình 3.28Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Ba LạtHình 3.29Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Lạch TrườngHình 3.30Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Diễn ChâuHình 3.31Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Vũng ÁngHình 3.32Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa TùngHình 3.33Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Mũi NgọcHình 3.34Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa ÔngHình 3.35Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Hòn DáuHình 3.36Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Ba LạtHình 3.37Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Lạch TrườngHình 3.38Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Diễn ChâuHình 3.39Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Vũng ÁngHình 3.40Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa Tùng

Hình 3.41Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa ÔngHình 3.42Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Hòn DáuHình 3.43Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Ba LạtHình 3.44Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Lạch TrườngHình 3.45Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Diễn ChâuHình 3.46Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Vũng ÁngHình 3.47Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa TùngHình 3.48Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông

và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn DáuHình 3.49Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông

Bắc và độ dângHình 3.50Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông

Nam và độ dângHình 3.51Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây

Bắc và độ dângHình 3.52Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây

Nam và độ dângHình 3.53Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ dâng,

rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn DáuHình 3.54Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông

và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn NgưHình 3.55Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông

Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn NgưHình 3.56Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông

Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn NgưHình 3.57Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây và

độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn NgưHình 3.58Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây

Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn NgưHình 3.59Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây

Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn NgưHình 3.60Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ dâng,

rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn NgưHình 3.61Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Rose đổ bộHình 3.62Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Ruth đổ bộ

Hình 3.63Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Pat đổ bộ

Hình 3.64Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Eli đổ bộ

Hình 3.65Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Frankie đổ bộ

Hình 3.66Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Koni đổ bộ

MỞ ĐẦU

Vịnh Bắc Bộ ở vào khoảng vĩ độ 18o20’ N - 21o40’ N, kinh độ 106o08’ E

-110o00’ E là vịnh lớn thứ hai của biển Đông với diện tích khoảng 150.000 km2, vớichiều rộng khoảng 200 - 320 km và chiều dài khoảng 600 km Độ sâu trung bìnhtoàn vịnh khoảng 50 - 60 m, nơi sâu nhất tại vùng cửa vịnh khoảng 110 m Vịnhthông với biển Đông qua cửa vịnh ở phía nam với độ rộng khoảng 250 km Ngoài rabiển Đông và vịnh còn thông nhau qua eo Hải Nam ở vùng đông bắc vịnh với độ

rộng khoảng 30 km (“Hải dương học biển Đông” – GS TS Lê Đức Tố)

Trong vịnh có nhiều đảo, trong đó có những đảo khá lớn ở khu vực tỉnhQuảng Ninh như Cái Bầu, Kế Bào, Cô Tô… khu vực quần đảo Bái Tử Long và HạLong với khoảng 3000 hòn đảo lớn nhỏ, chiếm diện tích gần 3000 km2 tạo thànhmột hệ thống lạch biển chằng chịt ra vào các cảng quan trọng vùng Hạ Long củaViệt Nam Ở ngoài khơi, còn có một số đảo không lớn và riêng biêt như Hòn Mắt,Bạch Long Vỹ (cách Hải Phòng khoảng 150 km) Vịnh Bắc Bộ còn có nhiều nguồntài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, trong đó có các dạng tài nguyên nổitrội như hải sản, du lịch biển, giao thông vận tải biển cho phép khai thác để pháttriển kinh tế

Song song với các lợi thế nêu trên, vùng biển trong vịnh luôn tiềm ẩn nhữngnguy cơ gây nên những thảm họa thiên tai nguy hiểm như: bão, nước dâng do bão,sóng lớn, mực nước biển dâng dị thường Vì vậy, cần thiết phải đẩy mạnh công tácnghiên cứu khoa học nhằm mục đích nắm bắt được những quy luật tự nhiên, dựbáo, cảnh báo được các hiện tượng thời tiết nguy hiểm bắt nguồn từ biển

Do đó, viêcc̣ nghiên cưứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam nói chung và việc nghiên cứu dao động dâng, rút của mực nước do gió và khí

áp nói riêng là một trong những nhiêṃ vu c̣cấp thiết cần phải đươcc̣ triển khai nghiên cưứu phục vụ cho công tác quy hoạch , quản lý và phát triển kinh tế biển , đảm bảo

an ninh quốc phòng

1

Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của trường gió và áp suât không khí tới quá trình dao động dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực bờ Tây vịnh Bắc Bộ” tập trung xác định ảnh hưởng của các yếu tố gió, khí áp lên dao động của mực

nước phi tuần hoàn tại bờ Tây vịnh Bắc Bộ Các kết quả của Luận văn có thể phục

vụ cho việc kiểm tra các kết quả dự báo về trường gió và trường khí áp so với sựdâng rút của mực nước phi tuần hoàn, xây dựng các công trình ven biển như cầucảng, đê… qua việc xác định được sự dâng rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vựcxây dựng

Nội dung luận văn bao gổm 03 chương, phần kết luận và phần các bảng phụlục:

- Chương 1: Tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng tới dao động dâng, rút mực nước biển và tình hình nghiên cứu

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết và các phương pháp nghiên cứu

- Chương 3: Các kết quả tính toán

- Kết luận

- Phụ lục

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG

DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC BIỂN

1.1 Khái niệm dao động dâng, rút của mực nước biển

Dao đôngc̣ dâng rút của mực nước biển làcác dao đôngc̣ dâng , rút mực nướcdưới tác động của trường gió ổn định và biến động của gió và áp suất khí quyển trong bão, dòng nước sông dao động mực nước biển là tổ hợp dao động của thủy triều và các dao động dâng, rút mực nước do các nhiễu động khí quyển và các quá trình khác Vì vậy, để có được bức tranh tổng thể, chi tiết về dao động của mực nước biển phục vụ cho các nhu cầu kinh tế , kỹ thuật khác nhau còn cần phải tìmhiểu, nghiên cứu kỹ lưỡng các thành phần dao động phi tuần hoàn - nước dâng,nước rút

Dao đôngc̣ dâng rút của mưcc̣ nước biển làdo các hoạt động của khí quyển và bưức xa c̣măṭtrời cótinhứ chất không tuần hoàn gây nên Các hoạt động đa dạng, muônhình muôn vẻ của khí quyển dẫn đến sự đa dạng của mực nước biển Tuy nhiên, có thểkểra các nguyên nhân chinứ h sau đây gây nên các dao đôngc̣ dâng rút mưcc̣ nước biển:

- Dao đôngc̣ dâng rút xuất hiêṇ dưới tác dungc̣ của ma sát tiếp tuyến giưữa gió và mặt nước giới hạn bởi bờ biển Sư c̣giảm áp suất khiứquyển trên lucc̣ điạ vàtăng áp

suất trên măṭbiển kết hơpc̣ với giógây ra nước dâng taịvùng ven bờvàngươcc̣ laịsư c̣tăng áp suất khiứquyển trên lucc̣ điạ vàgiảm áp suất trên măṭbiển kết hơpc̣ với giógây ranước rút;

quyển tăng lên

suất khi quyển giam xuống

́ứ

đây la nhưng biến đổi tinh hocc̣ chun

3

lưcc̣ hocc̣ của gióvàdòng chảy bờ;

- Dao đôngc̣ dâng rút do sư c̣bất đồng nhất của chu trinh̀ tuần hoàn nước (sư c̣bốc hơi , giáng thủy , dòng chảy ) liên quan đến sư c̣biến đổi của lươngc̣ nước taịcác

khu vưcc̣ khác nhau của biển Nhưững dao đôngc̣ này cóthểrất đáng kểviứdu c̣như có trâṇ mưa lớn lên tới hàng trăm mm trong môṭngày cóthểlàm tăng mưcc̣ nước đôṭ ngôṭtrong khoảng thời gian ngắn;

- Dao đôngc̣ dâng rút do sự biến đổi của mật độ nước gây ra Như đa ữbiết mâṭ

đô c̣nước biển phu c̣thuôcc̣ vào nhiêṭđô c̣vàđô c̣muối màtaịkhu vưcc̣ ven bờnhiêṭđô c̣và

đô c̣muối nươc biển thương xuyên thay đổi do anh hương cua nươc lucc̣ điạ va

́ứ

tác với địa quyển Sư c̣dicḥ chuyển cua lươngc̣ nươc măṭnhe c̣hơn vao vung ven bơ selàm cho mực nước biển dâng lên Ngươcc̣ laịkhi cógiódaṭnước nhe c̣hơn bi mangc̣ ra ngoài khơi , nước năngc̣ hơn ởdưới sâu docc̣ sườn lucc̣ đi c̣ a dâng lên thay thếkhi đómưcc̣ nước biển se ữha c̣thấp do vùng ven bờbi mấṭ nước vànước măṭnhe c̣hơn

đươcc̣ thay thếbằng nước sâu năngc̣ hơn taịđây ;

- Dao đôngc̣ dâng rút do hiêụ ưứng bơm Ekman Sư c̣hôịtu c̣khối nước lớpEkman do gió địa phương đồng thời với sự chìm xuống của các khối nước từ dòngđiạ chuyển tai vao đẩy lơp nươc ấm hơn lên cao dồn vao bơ bềmăṭbiển vung gần

́̉

bờbi c̣dâng cao;

- Dao đôngc̣ dâng rut mưcc̣ nươc biển do anh hương cua b

đới (“Nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam” – TS Hoàng Trung Thành)

1.2 Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài nước

Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở nước ngoài

Các phương pháp phân tích thống kê nghiên cứu mực nước biển thông qua cáccông trình tổng quan của các tác giả người Nga tiêu biểu như Mariutin, Peresipkin,Levikov, German v.v Một số công trình đi sâu nghiên cứu xác định các cực trị mựcnước với các tần suất hiếm và sự tổ hợp của các dao động mực nước

với các điều kiện sóng phát sinh do các nhiễu động dị thường của khí quyển Trong

số tác giả này phải kể đến Kite, Lopatoukin, Boukhanovsky

Tại các nước phát triển như Nhật, Mỹ, Anh đã có một hệ thống các trạmmực nước ven bờ biển hiện đại, đo đạc nhiều năm và mật độ trạm đủ dày để tínhtoán các đặc trưng mực nước bằng phương pháp thống kê cho toàn bộ dải ven biểnđảm bảo độ chính xác rất cao phục vụ cho các ngành kinh tế quốc dân

Các mô hình tính toán hải dương được biết đến như Delf3D, Mike21…cũng đều có những mô - đun tính toán liên quan đến dao động mực nước TrongLuận văn này, học viên sử dụng mô hình Mike21 để tính toán sự ảnh hưởng của gió

và bão tới quá trình dao động dâng, rút của mực nước phi tuần hoàn

Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở trong nước

Việt Nam là một quốc gia biển, vì vậy ngay từ khi mới thành lập các nhà lãnhđạo đất nước đã có ý thức xây dựng đội ngũ các nhà khoa học có tâm có tài để pháttriển đất nước mà hướng nghiên cứu về biển giữ vai trò rất quan trọng Trongnghiên cứu mực nước biển, các nhà khoa học trong nước cũng theo 2 phương pháptính toán thống kê và mô hình

Trong đề tài cấp nhà nước về “Xác định số "0" độ sâu cho vùng lãnh hải ViệtNam” mã số KHCN-06.06 do Cục bản đồ Bộ Tổng tham mưu chủ trì, các tác giảBùi Xuân Thông, Nguyễn Thế Tưởng đã sử dụng phương pháp Vladimirsky để xácđịnh mực nước triều thấp nhất tại 6 trạm có số đo mực nước từng giờ và đo dẫn cao

độ về mốc trạm Hòn Dấu để từ đó kiến nghị vị trí xác định số "0" hải đồ dự kiến ápdụng cho toàn lãnh hải Việt Nam Thực hiện nhiệm vụ xác định các ngấn triều thấpnhất phục vụ công tác đo vẽ bản đồ biển, các tác giả Bùi Đình Khước, Trần QuangTiến đã thực hiện tính toán theo phương pháp Vladimirsky cho 16 trạm có số đomực nước biển dọc bờ và hải đảo Việt Nam

Sử dụng các phương pháp của Vladimisky và Peresipkin, Phạm Văn Huấn,Nguyễn Tài Hợi đã tính được các mực thủy triều cực trị (thấp nhất và cao nhất) cho

5

18 trạm mực nước và sử dụng số liệu mực nước trung bình năm trước năm 1994ước lượng tốc độ tăng lên của mực nước biển cho năm trạm mực nước chính dọc

bờ Việt Nam

Tác giả Đỗ Ngọc Quỳnh đã mở rộng tính toán cho các vùng biển xa bờ khi

đã xác định được các hằng số điều hoà thủy triều Kết quả chi tiết có thể tham khảotrong Đặc biệt trong 10 năm gần đây, hệ thống các trạm đo mực nước ven bờ, cửasông, hải đảo đã được tập hợp và đánh giá khá kỹ từ các trạm hải văn và thuỷ văn

cửa sông gần biển Trong đề tài khoa học cấp nhà nước “Cơ sở khoa học và đặc trưng kỹ thuật đới bờ phục vụ yêu cầu xây dựng công trình biển ven bờ” mã số

KHCN-06.10 do Viện Cơ học chủ trì

Để đánh giá được nguy cơ ngập lụt do mực nước biển dâng bởi biến đổi khíhậu ở Việt Nam, trong dự án do chính phủ Hà Lan tài trợ, Nguyễn Tài Hợi, đã tổng hợpmột khối lượng lớn số liệu từ 32 trạm đo mực nước của cả hai hệ thống trạm hải văn

và thuỷ văn dọc ven bờ, hải đảo Việt Nam Phần lớn các đặc trưng thống kê mực nướccủa các trạm này đã được mô tả cùng với hệ thông các đường cong phân bố với cácsuất bảo đảm xác định Từ năm 1983, trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu của Tổng cụcKhí tượng Thuỷ văn, các tác giả Nguyễn Thuyết, Nguyễn Ngọc Thụy đã áp dụngphương pháp phổ để phân tích dao động mực nước Kết quả phân tích phổ mực nướccho thấy ngoài các dao động có chu kỳ khá rõ tương ứng với các thành phần triều, cònchứa rất nhiều các sóng khác tiềm ẩn với chu kỳ dài Trong quy mô của biển Đông, tácgiả Phạm Văn Huấn đã có những kết luận về các trường dao động riêng trong quan hệ

tổ hợp thủy triều và mực nước biển nói chung và đánh giá dao động dâng rút mựcnước biển Đông trong hai trường gió mùa vào khoảng vài chục cm Năm 2009, tác giảĐinh Văn Ưu và N guyêñ NguyêṭMinh tiến hành

phân tich thống kê mưcc̣ nươc nhiều năm va ap dungc̣ ky thuâṭwavelet đa bươc đầu

́ứ

xác định được vai trò của các dao động chu kỳ

biên đô c̣dao đôngc̣ năm la đang kểco thểchiếm tơi

́̀

vàcác nguyên nhân khác cũng không giống nhau đối với các vùng biển.

Đã thiết lập một hệ thống các trạm quan trắc mưcc̣ nước nhằm đo đạc liên tụcdao động mực nước biển theo các khoảng thời gian kéo dài khác nhau từ hàng tháng đến hàng năm và thậm chí nhiều năm dọc theo ven bờ biển Việt Nam Trên

cơ sở các chuỗi số liệu này đã tiến hành phân tích tính toán ra các tham số đặc trưngcho chế độ thủy triều như mực nước trung bình, mực nước cực trị, thời gian triều dâng, thời gian triều rút, các hằng số tuần hoàn thủy triều, cho từng trạm

Kết quả là việc lập ra các bảng thủy triều hàng năm cho các cảng chính dọcven bờ Bảng mô tả mực nước dự tính

nội suy cho các điểm phụ ở ven biển hoặc vùng hạ lưu các sông

này được Trung tâm Hai văn

́̉

xuất bản hàng năm vàđa ữphucc̣ vu c̣rất tốt cho các chương trinh̀ nghiên cưứu khoa hocc̣cũng như yêu cầu thưcc̣ tiêñ của các ngành kinh tế, an ninh vàquốc phòng trên biển

Nhiều công trình của nhiều tác giả khác nhau đã tập trung theo phương pháp

số trị để nghiên cứu thủy triều trong Biển Đông cũng như Vịnh Bắc Bộ Có thể kểtên hàng loạt các công trình của các tác giả như: nhóm mô hình triều thuộc đề tàinhà nước KT.03.03 (1991 - 1995) “Thủy triều Biển Đông và sự dâng mực nướcbiển ven bờ Việt Nam” (gồm Đỗ Ngọc Quỳnh, Nguyễn Thị Việt Liên, Đặng CôngMinh, Nguyễn Hữu Nhân, Bùi Hồng Long, Lê Trọng Đào, Nguyễn Thọ Sáo); nhữngcông trình được thực hiện trong khuôn khổ các luận án phó tiến sỹ trong và ngoàinước như của Bùi Hồng Long (1986), Nguyễn Thọ Sáo (1988), Nguyễn Thị ViệtLiên (1997), Đinh Văn Mạnh (2000) Trong đó luận án của Đinh Văn Mạnh đãbước đầu xây dựng mô hình 3 chiều cho chuyển động thủy triều Vịnh Bắc Bộ Cầnlưu ý rằng bằng giải số trị theo phương hướng này một số tác giả đã bắt đầu nghiêncứu tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hình thành biến đổi bức tranh dao động thủy triềutrong Biển Đông Các tác giả đã nghiên cứu các bài toán truyền sóng tự do , truyền

sóng dao động có chu kỳ triều qua các biên lỏng , các chu kỳ dao động riêng trong toànbiển, đánh giá tác động trực tiếp của lực gây triều trong phạm vi biển Ngoài ra

có thể kể tên một số tác giả của những nghiên cứu này là Đỗ Ngọc Quỳnh

1991), Phạm Văn Huấn (1987), Phạm Văn Ninh và Trần Thị Ngọc Duyệt

7

Đỗ Ngọc Quỳnh , Phạm Văn Ninh , Nguyễn Thị Việt Liên và Trần Thị Ngọc Duyệt

(1998) Trong đềtài “Nghiên cứu đề cập, chi tiết toàn bộ số liệu cơ bản về triều, nước dâng dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam phục vụ tính toán thiết kế, củng cố nâng cấp đê biển” năm 2007 do Viên Cơ hocc̣ chủtrì, TS Đinh Văn Mạnh

đa ữthiết lâpc̣ mô hình số trị tính toán thủy triều và

bờ, xây dựng bộ thông số cơ bản về mực nước tổng hợp

triều) khu vực ven bờ va xây dưngc̣ đươcc̣ cơ sơ dư liêụ cơ ban vềthuy triều

́̀

dâng, mưcc̣ nươc tổng hơpc̣ docc̣ bơ

́ứ

Khi có n độ cao mực nước quan trắc z t , nhiệm vụ của phân tích thủy triều là xácđịnh bộ gồm r cặp hằng số điều hòa không đổi H và g cho từng phân triều củatrạm nghiên cứu.

Để thuận tiện áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất, người ta thườngbiến đổi phương trình (2.1) thành

9

với các ẩn số A i và B i để giải bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất Từ mỗi cặp

Nhược điểm cơ bản của các phương trình dạng (2.2) là những đại lượng thiên

văn biến thiên với thời gian f và (V0 u) của mỗi dao động thành phần i đã bịxem là không đổi suốt trong thời gian quan trắc và bị đưa vào trong các ẩn số A i và

B i của các phương trình (2.2), do đó từng phương trình ở dạng (2.2) trở thành không

chính xác, bởi vì trong thực tế mỗi dao động phân triều ở công thức (2.1) là một dao

động điều biến biên độ, f biến đổi với thời gian và phần phụ pha (V0  u) cũng biến đổivới thời gian một cách đáng kể

Khi tính H i và g i theo các công thức (2.4) người ta phải dùng giá trị trungbình của f i tại thời điểm giữa thời kỳ quan trắc và giá trị của (V0  u) i tại thời điểmđầu thời kỳ quan trắc Điều này lại gây nên những mâu thuẫn kỹ thuật như: chuỗiquan trắc càng dài thì sai số càng tăng, chuỗi không liên tục (ví dụ 2 năm quan trắckhông kế tiếp, mà cách xa nhau) thì không thể có thời điểm giữa quan trắc

Các chương trình phân tích điều hòa thủy triều bằng phương pháp bìnhphương nhỏ nhất hiện nay xuất phát từ công thức (2.2) và mang những nhược điểm

các trạm, sau đó dự tính lại thủy triều trong toàn bộ thời gian có số liệu quan trắc.

Lấy giá trị độ cao mực nước quan trắc H qt trừ đi độ cao thủy triều dự tính

H tt cho các thời điểm tương ứng theo công thưức:

trong đó: N đô c̣dài chuỗi mưcc̣ nước; Z mưcc̣ nước dâng hoăcc̣ rút

Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác của dự tínhthủy triều Hiện nay khả năng phân tích và dự tính thủy triều bằng phương phápphân tích tuần hoàn đã đạt được độ chính xác khá cao (114 sóng) Do vậy, phươngpháp này hoàn toàn có thể sử dụng để tách dao động thủy triều ra khỏi chuỗi số liệuquan trắc mực nước biển

Bảng 2.1: Mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu

2.1.3 Phương pháp phân tích tương quan tuyến tính giữa các biến

Đây là một phương pháp thống kê mà giá trị kỳ vọng của một hay nhiều biếnngẫu nhiên được dự đoán dựa vào điều kiện của các biến ngẫu nhiên (đã tính toán)khác Đối với mục tiêu đặt ra của Luận văn học viên xác định mối quan hệ giữatrường gió (hướng gió, tốc độ gió) lên dao động mực nước phi tuần hoàn bằng cácphương trình tương quan

Những mối phụ thuộc dự báo giữa các hiện tượng cần dự báo và những nhân

tố quyết định có thể nhận được bằng những phương pháp khác nhau Thôngthường người ta tìm những mối phụ thuộc đó bằng cách dựng và phân tích các đồthị dựa trên số liệu quan trắc Những biểu thức liên hệ nhận được sẽ được biểu thịdưới dạng những phương trình tương ứng Những phương trình kiểu như vậy đãtừng được nhiều tác giả nghiên cứu để dự báo nhiệt độ nước biển, nhiệt độ khôngkhí, lượng mưa, độ dày băng, dao động mực nước biển và nhiều yếu tố thủy vănbiển khác.

Sau khi đã phân tích bước đầu những dữ liệu quan trắc, tức trên cơ sở phântích định tính những đặc điểm của hiện tượng được nghiên cứu và những hiểu biết

về các quy luật chung của nó đã thiết lập được các yếu tố chính quyết định sự biếnđổi của hiện tượng, người ta tiến tới nghiên cứu mối liên hệ định lượng giữa hiệntượng và các yếu tố: xác định dạng của mối liên hệ đó và tìm biểu thức giải tích màsau này dùng làm biểu thức để tính toán dự báo

Muốn vậy người ta lập các chuỗi số liệu quan trắc về hiện tượng dự báo vàcác yếu tố mà nó phụ thuộc Hiện tượng dự báo sẽ được coi là biến số phụ thuộc,gọi là hàm, còn các yếu tố sẽ là biến độc lập, gọi là các đối số Khi xây dựng cácmối liên hệ dự báo độ dài chuỗi quan trắc có ý nghĩa quan trọng Trong thống kêtoán học đã xác nhận rằng khi tìm mối liên hệ giữa hai biến thì độ dài chuỗi quantrắc cần phải chứa không ít hơn 100 quan trắc Nếu như số biến tăng lên thì độ dàichuỗi cũng phải tăng Tuy nhiên, trong thực hành những chuỗi số liệu có độ dài đápứng đòi hỏi thường thiếu Dĩ nhiên những mối liên hệ được xây dựng theo nhữngchuỗi quan trắc ngắn sẽ kém tin cậy hơn so với những chuỗi dài Đặc biệt điều nàyhay sảy ra đối với dự báo dài hạn Vì vậy trong thực hành dự báo khi các chuỗi quantrắc được tích luỹ dần thêm thì các mối phụ thuộc dự báo cũng được xây dựng lạicho chính xác hơn

Dạng đơn giản nhất của mối liên hệ giữa các đại lượng là mối phụ thuộchàm, khi mà mỗi trị số của đại lượng x ứng với một trị số hoàn toàn xác định củamột đại lượng y khác Tuy nhiên, khi nghiên cứu các mối liên hệ giữa các hiện

12

tượng trong tự nhiên chúng ta ít gặp các mối phụ thuộc hàm mà thường là các mốiphụ thuộc tương quan Ở đây mỗi giá trị của một đại lượng lại tương ứng với mộttập hợp các giá trị có thể có của đại lượng khác Sự phân tán của các giá trị có thể

có ấy mang tính chất ngẫu nhiên và được giải thích một mặt do sai số của các quantrắc, mặt khác do ảnh hưởng của một số lớn các yếu tố thứ yếu chưa được kể đếnkhi xây dựng mối phụ thuộc

Để trực quan đánh giá đặc điểm của mối liên hệ giữa các đại lượng x và y ,người ta thường dựng đồ thị tương quan, trên đó theo trục tung đặt các trị số củabiến phụ thuộc y , còn trục hoành đặt các trị số của biến x Theo từng cặp trị số của

x và y tương ứng nhận được trong một quan trắc người ta thu được một tập hợpcác điểm quan trắc Đặc điểm phân bố của các điểm trên mặt phẳng đồ thị sẽ chỉ radạng của mối liên hệ cũng như mức độ (tính chặt chẽ) của mối phụ thuộc Trongnhiều trường hợp chỉ cần xem các điểm quan trắc phân bố như thế nào trên đồ thịngười ta đã có thể đánh giá trước được khả năng hiệu quả của mối phụ thuộc trongmục đích dự báo

Khi trên đồ thị có một số lượng lớn các điểm quan trắc, muốn vẽ đường liên hệ

có thể chia tất cả các điểm ra thành những nhóm và trong mỗi nhóm tìm điểm trungbình (tìm ngay trên đồ thị hoặc tính các giá trị trung bình của x và y ) Sau đó vẽ đườngliên hệ theo các điểm trung bình Độ chính xác của đường liên hệ dự báo tìm được cóthể đánh giá bằng cách so sánh các giá trị của đại lượng y tính theo mối liên hệ này vớicác giá trị quan trắc của y Việc này thực hiện bằng cách dựng một đồ thị trên đó theotrục tung đặt các các số liệu quan trắc thực tế, còn theo trục hoành − là các giá trị tínhđược từ mối liên hệ dự báo Nếu đường nhận được là một đường thảng đi qua gốc tọa

độ, nghiêng một góc khoảng 45° với trục tọa độ, thì đồ thị dự báo được dựng đúng,trong trường hợp ngược lại cần phải xem xét và chỉnh lại Thông thường sự kiểm tracác mối phụ thuộc dự báo không thực hiện theo chính chuỗi số liệu quan trắc mà từ đómối phụ thuộc dự báo được xây dựng, mà theo một chuỗi số liệu độc lập khác Vì vậykhi xây dựng các mối phụ thuộc dự báo nếu chuỗi số liệu quan trắc ta có khá dài, thìnên bớt lại một phần để dùng vào việc kiểm

tra dự báo.

Nếu như các điểm tập trung gần một đường thẳng thì mối liên hệ là tốt, chặtchẽ Nếu như mối liên hệ nhận được không đủ chặt chẽ, thì người ta dần dần đưathêm các đối số khác, ít quan trọng hơn so với đối số thứ nhất, vào mối liên hệ vàxây dựng các đồ thị liên hệ mới

Khi mối phụ thuộc nhận được thoả mãn yêu cầu về mọi mặt, người ta tiếntới tìm biểu thức định lượng (hay biểu thức giải tích) của mối phụ thuộc đó, xácđịnh các đặc trưng của mối liên hệ như hệ số tương quan, phương trình tươngquan Vì đặc điểm tản mạn của các điểm quan trắc trên đồ thị tương quan thườngkhác nhau và theo hình dạng bên ngoài khó đánh giá mức độ chặt chẽ của mối liên

hệ, nên trong thực hành dự báo đã thảo ra các tiêu chuẩn đặc biệt để đánh giá nhữngliên hệ dự báo Như trên đã nêu, nếu mối liên hệ giữa các đại lượng rất chặt chẽ,tức các điểm quan trắc tập trung ở gần đường thẳng, thì đồ thị này có thể dùngđược ngay để dự báo Muốn vậy chỉ cần theo mỗi giá trị cho trước của đối số x trên

đồ thị này ta xác định giá trị tương ứng của đại lượng dự báo y Để biểu diễn địnhlượng những mối phụ thuộc dự báo người ta thường sử dụng phương pháp tínhtoán tương quan, phương pháp này cho phép nhận được đặc trưng định lượng củamối liên hệ giữa các đại lượng, xác định độ tin cậy của mối liên hệ và chỉ ra mức độảnh hưởng của từng nhân tố đối số Tuy nhiên cần nhớ rằng việc sử dụng tươngquan chỉ bắt đầu khi nào bản chất vật lý của mối liên hệ giữa các biến và hiện tượng

dự báo đã được xác định Phương pháp tương quan chỉ được xem như cách thểhiện số của mối phụ thuộc đã tìm được và có cơ sở vật lý

Giả sử đặc trưng thủy văn cần dự báo y bị tác động bởi một đặc trưng khítượng hay thủy văn khác x được quan trắc tại thời kỳ trước hoặc đồng thời với đặctrưng y Cần phải tìm phương trình liên hệ giữa hai đại lượng này dưới dạng:

y= f(x) ± σtrong đó chỉ ra độ chính xác của phương trình (±σ) Ước lượng độ chính xác của phương trình (2.5) trong một số trường hợp có thể lấy bằng ±0,8 σ; ±0,6 σ hoặc ±1/

14

5 A (σ - độ lệch bình phương trung bình của yếu tố dự báo; A - biên độ dao độngcủa yếu tố dự báo).

Trong trường hợp liên hệ tuyến tính của hai biến, người ta lập bảng cácchuỗi quan trắc của các đại lượng y và x và tính toán các tham số cơ bản: x , y , σ x ,

σ y và rxy (bảng 2.2)

Bảng 2.2: Biểu tính tương quan giữa hai biến

Những tham số này tính theo các công thức đã biết trong thống kê toán học:

trong đó − r hệ số tương quan (0  rxy  1) ; − E độ lệch xác suất của r

Sử dụng những trị số nhận được của các tham số cơ bản có thể quyết địnhvấn đề về đột in cậy của mối liên hệ Mối liên hệ được xem là đáng tin cậy khi trị số

của hệ số tương quan khá lớn (r ≥ 80,0) và đồng thời phải lớn hơn độ lệch xác suấtcủa nó không ít hơn 6−10 lần (r/E ≥ 6).

Sự cần thiết phải tính chỉ tiêu tin cậy là do không phải hệ số tương quan caoluôn luôn là chỉ tiêu của mối liên hệ tin cậy Thí dụ, đối với những chuỗi quan trắcngắn, thì hệ số tương quan cao nhận được có khi chỉ là do ngẫu nhiên Chuỗi quantrắc được xem là đủ dài nếu như độ lệch xác suất E là hàm của số lượng quan trắc

đủ nhỏ, tức r/E > 10

Trong khi tính toán, nếu bất đẳng thức này không thoả mãn thì phải tăng độdài chuỗi quan trắc Ngoài ra có trường hợp hệ số tương quan có thể khá cao khitính toán với chuỗi quan trắc ở một thời kỳ quan trắc này, song lại rất thấp nếu tínhtoán với chuỗi quan trắc ở thời kỳ khác Rõ ràng điều này xảy ra do biến đổi mốiliên hệ từ thời kỳ này đến thời kỳ kia, nói cách khác mối liên hệ giữa hiện tượng dựbáo và nhân tố ảnh hưởng không ổn định Vì vậy phải kiểm tra xem hệ số tươngquan nhận được có biến đổi không khi tăng hoặc giảm độ dài chuỗi

Có hai cách kiểm tra thực tế về độ ổn định của mối liên hệ Cách thứ nhấtthực hiện như sau: Chia toàn bộ chuỗi quan trắc thành hai phần, tính các hệ sốtương quan r1 và r2 và các độ lệch xác suất tương ứng E1 và E2 riêng biệt cho mỗiphần Nếu bất đẳng thức:

r1 - r2

thì mối liên hệ ổn định

Cách thứ hai để kiểm tra tính ổn định của mối liên hệ là so sánh các hệ sốtương quan của hai phần r1 và r2 với hệ số tương quan chung của mỗi phần r Nếu

r1 và r2 không vượt ra ngoài khoảng giá trị r ± E thì mối liên hệ ổn định

Như vậy nếu xác định được rằng mối liên hệ ổn định và hệ số tương quan đủ

lớn thì có thể tìm phương trình liên hệ (2.9) Sai số giữa giá trị quan trắc và giá trị tính

theo phương trình dự báo (2 9): εi = yqt - ydb được so sánh với 1/5 biên độ dao độngcủa yếu tố dự báo Nếu sai số lớn hơn đại lượng này thì nó được coi là vượt

16

quá sai số cho phép, sai số lớn Nếu phương trình dự báo đảm bảo số sai số lớn íthơn 20% toàn bộ số lần quan trắc thì phương trình dự báo được xem là tin cậy.

2.2 Phương pháp mô hình

Mô đun thủy lực MIKE 21 FM

Mô đun thủy lực được phát triển bởi phương pháp lưới phần tử hữu hạn Môđun này được dựa trên nghiệm số của hệ các phương trình Navier-Stokes cho chấtlỏng không nén được 2 hoặc 3 chiều kết hợp với giả thiết Boussinesq và giả thiết về

áp suất thuỷ tĩnh Do đó, mô đun bao gồm các phương trình: phương trình liên tục,động lượng, nhiệt độ, độ muối và mật độ và chúng khép kín bởi sơ đồ khép kín rối.Với trường hợp ba chiều sử dụng hệ toạ độ sigma

Việc rời rạc hoá không gian của các phương trình cơ bản được thực hiệnbằng việc sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn trung tâm Miền không gian đượcrời rạc hoá bằng việc chia nhỏ miền liên tục thành các ô lưới/phần tử không trùngnhau Theo phương ngang thì lưới phi cấu trúc được sử dụng còn theo phươngthẳng đứng trong trường hợp 3 chiều thì sử dụng lưới có cấu trúc Trong trườnghợp hai chiều các phần tử có thể là phần tử tam giác hoặc tứ giác Trong trường hợp

ba chiều các phần tử có thể là hình lăng trụ tam giác hoặc lăng trụ tứ giác với cácphần tử trên mặt có dạng tam giác hoặc tứ giác

p a là áp suất khí quyển;

o là mật độ chuẩn;

S là độ lớn của lưu lượng do các điểm nguồn;

(u s ,v s) là vận tốc của dòng lưu lượng đi vào miền tính;

F u , F v là các số hạng ứng suất theo phương ngang.

Phương trình tải cho nhiệt và muối

(2.13)

(2.14)

trong đó Dv là hệ số khuếch tán rối thẳng đứng; H là số hạng nguồn do trao đổi nhiệtvới khí quyển Ts và ss là nhiệt độ và độ muối của nguồn; FT và Fs là các số hạngkhuếch tán theo phương ngang

Phương trình tải cho đại lượng vô hướng

(2.15)

trong đó C là nồng độ của đại lượng vô hướng; kp là tốc độ phân huỷ của đại lượngđó; Cs là nồng độ của đại lượng vô hướng tại điểm nguồn; Dv là hệ số khuếch tánthẳng đứng; và FC là số hạng khuếch tán ngang

Lưới tính Vịnh bắc Bộ

Thông số lưới tính:

Số nút lưới: 4014

Số tam giác: 6830

Khoảng cách lớn nhất giữa các nút lưới: 43 km

Khoảng cách nhỏ nhất giữa các nút lưới: 2.5 km

Hình 2.1: Lưới tính, độ sâu và vị trí biên cho vùng biển Vịnh Bắc Bộ

Điều kiện biên và điều kiện ban đầu:

Điều kiện biên lỏng: là giá trị mực nước được phân tích từ bộ hằng số điều

hòa toàn cầu độ phân giải 0.25 x 0.25 độ được tích hợp sẵn trong bộ Mike Điềukiện biên này được sử dụng cho 2 trường hợp tính mực nước triều và mực nướctổng cộng

20

Điều kiện biên bề mặt: Là giá trị gió áp bao phủ miền tính Điều kiện này

được sử dụng cho trường hợp tính mực nước tổng cộng với các kịch bản sau:

- Giá trị vận tốc, và hướng gió được đưa vào đối với các trường hợp tính mực nước tổng cộng dưới tác động của gió theo các hướng thịnh hành

- Giá trị gió áp được mô phỏng từ mô hình gió bão (công cụ: Cyclone WindGeneration) trong bộ phần mềm Mike đối với các trường hợp tính mực nước trongcác cơn bão điển hình trong quá khứ

Điều kiện ban đầu:

Điều kiện ban đầu mô phỏng mực nước:

- Mực nước ban đầu bằng “0”

- Dòng chảy ban đầu bằng “0”

Chương 3 CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

3.1 Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường gió đến chế độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại bờ tây vịnh Bắc Bộ bằng mô hình Mike21 FM

3.1.1 Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình

Học viên đã tiến hành tính toán và so sánh biến trình của mực nước thực đotại trạm Hòn Dáu và biến trình mực nước tính toán bằng mô hình MIKE 21 cùngthời điểm Kết quả như sau:

4.50 4.00 3.50 3.00

0.50 0.00 -0.50

2005- 1- 5- 0

Hình 3.1: So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Dáu (từ ngày 05 tháng 1

3.500 3.000 2.500

Hình 3.2: So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Ngư (từ ngày 05 tháng 1

Căn cứ vào các kết quả đạt được tại hai trạm Hòn Dáu và Hòn Ngư, thấy rằng biến trình của mực nước thực đo và biến trình của mực nước tính toán từ mô

22

hình là rất trùng nhau về pha, độ lớn không có sự biến đổi đáng kể Như vậy có thể

sử dụng mô hình MIKE 21 FM để tính toán các đặc trưng về mực nước

3.1.2 Áp dụng tính toán

Các kịch bản tính toán

Để phân tích, đánh giá ảnh hưởng của điều kiện của trường gió đến chế độdao động mực nước phi tuần hoàn tại bờ tây Vịnh Bắc bộ, đã tiến hành tính toántheo các kịch bản sau:

Tính toán mực nước triều tại khu vực nghiên cứu bằng mô hình Mike 21FM (trường hợp 1).

Tính toán mực nước tổng cộng (mực nước triều và nước dâng rút do điều kiện khí tượng) khu vực nghiên cứu bằng mô hình Mike 21FM (trường hợp 2).

Tính toán mực dâng rút do điều kiện khí tượng bằng hiệu của mực nước (trường hợp 2) – mực nước (trường hợp 1).

Điều kiện khí tượng dược tính theo 6 hướng chính gây ra mực nước dâng – rút Các hướng có thể gây ra mực nước dâng: E, NE, SE cho các tốc độ gió khác nhau từ 5-25 mét.

Các hướng có thể gây ra mực nước rút: SW,W, NW cho các tốc độ gió khác nhau từ 5-25 mét.

23

123456789101112131415161718

24

- Mũi Ngọc: phương trình tương quan là: h = 0.029v – 0.0874; hệ số tương

quan R2 = 0.99; trong đó h là mực nước phi tuần hoàn (m), v là tốc độ gió (m/s)

Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông và mực nước

phi tuần hoàn tại trạm Mũi Ngọc

Trạm Mũi Ngọc thể hiện rõ sự tăng mực nước phi tuần hoàn dưới ảnhhưởng của gió hướng Đông Với tốc độ gió từ 0-5m/s, quá trình tăng mực nướcdiễn ra khá chậm (khoảng 0,02 m) Từ 5m/s trở lên mực nước tăng tuyến tính với

tốc độ gió tăng dần (hình 3.3)

- Cửa Ông: phương trình tương quan là h = 0.0449v - 0.1531; hệ số

tương

quan R2 = 0.98

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông

và mực nước phi tuần hoàn tại trạm Cửa Ông

Diễn biến mực nước tại trạm Cửa Ông tương tự như trạm Mũi Ngọc Mựcnước phi tuần hoàn tại đây tăng khá cao khi có gió mạnh (đến 1 m ) Độ cao nước

dâng trung bình là 0,43 ; lớn nhât là 1,04 m (hình 3.4)

- Hòn Dáu: phương trình tương quan là h = 0.0383v - 0.1334; hệ số tương

quan là R2 = 0.98

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông và mực nước

phi tuần hoàn tại trạm Hòn Dáu

Tại trạm Hòn Dáu cũng quan sát được mối tương quan rõ nét của tốc độ gió

và mực nước phi tuần hoàn Từ 0-5m/s, mực nước tăng khá chậm, 5-10m/s có sựdâng rõ rệt mực nước, độ cao nước dâng trung bình là 0,28 m; lớn nhất là 0,88 m

- Ba Lạt: phương trình tương quan là h = 0.0341v - 0.1172; hệ số

tương

quan R2 = 0.98; trong đó h – mực nước phi tuần hoàn, v – tốc độ gió hướng Đông.Tại trạm này, xu thế dâng lên của mực nước phi tuần hoàn vẫn chiếm ưu thế Độ

cao nước dâng trung bình tại Ba Lạt là 0,32 m; lớn nhất là 0,79 m (hình 3.6)

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn

theo hướng Đông tại trạm Ba Lạt

26

- Lạch Trường: phương trình tương quan là h = 0.0407v - 0.1489; hệ số

tương quan R2 = 0.97; trong đó h – mực nước phi tuần hoàn, v – tốc độ gió hướngĐông

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đôngvà mực nước

phi tuần hoàn tại trạm Lạch Trường

Tại trạm Lạch Trường, độ dâng trung bình là 0,38 m; lớn nhất là 0,94 m Có

thể quan sát thấy xu thế dâng mực nước phi tuần hoàn khi tốc độ gió tăng lên (hình 3.7).

- Diễn Châu: phương trình tương quan là h = 0.0467v - 0.1793; hệ

số tương

quan R2 = 0.97

Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông và mực nước

phi tuần hoàn tại trạm Diễn Châu

Mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn thể hiện khá rõrệt Độ cao nước dâng trung bình 0,43 m; lớn nhất là 1,09 m Cùng với Cửa Ông,

đây là trạm có độ cao nước dâng lớn nhất.(hình 3.8)

- Vũng Áng: phương trình tương quan là h = 0.0332v - 0.123; hệ số tương

quan là R2 = 0.98

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông và mực nước

phi tuần hoàn tại trạm Vũng Áng

Tương tự như tại Diễn Châu, mực nước phi tuần hoàn tại Vũng Áng có xuhướng dâng cùng với sự tăng lên của tốc độ gió Độ cao nước dâng trung bình là

0,30 m; lớn nhất là 0,76 m (hình 3.9)

- Cửa Tùng: phương trình tương quan là h = 0.0202v - 0.0719; hệ số tương

quan là R2 = 0.98

Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông và mực

nước phi tuần hoàn tại trạm Cửa Tùng

28