Luận văn Thạc sĩ Khoa học: 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

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn 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 sự dâng rút của mực nước phi tuần hoàn, xây dựng các công trình ven biển như cầu cảng, đê...qua việc xác định được sự dâng rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực xây dựng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: 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

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
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 1 …………………………………………………………..................... Chương 1: TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG 3 DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC BIỂN……………………………………………... 1.1 Khái niệm dao động dâng, rút của mực nước 3 biển……………………... 1.2. Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài 4 nước……………. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 9 CỨU 2.1. Phương pháp thống 9 kê…………………………………………………. 2.2. Phương pháp mô 17 hình………………………………………………….. Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN…………………………………………... 22 3.1. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường gió đến chế độ 22 dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại bờ tây vịnh Bắc Bộ bằng mô hình Mike21 FM 3.2. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện khí tượng đến độ dâng, rút mực 57 nước phi điều hòa bằng phương pháp thống kê 3.3. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường bão đến chế độ 65 dâng rút nước phi tuần hoàn tại bờ tây Vịnh bắc bộ bằng mô hình Mike21 FM
KẾT LUẬN …………………………………………......................................... 76 PHỤ LỤC ……………………………………………………………………… 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………... 82 DANH MỤC CÁC BẢNG STT Nội dung Trang Bảng 2.1 Mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu. 11 Bảng 2.2 Biểu tính tương quan giữa hai biến 15 Bảng 3.1 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại 24 một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Bảng 3.2 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại 32 một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Bắc Bảng 3.3 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại 35 một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Nam Bảng 3.4 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây 41 Bảng 3.5 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại 47 một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Bắc Bảng 3.6 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại 52 một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Nam
Bảng 3.7 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại 57 Hòn Dáu Bảng 3.8 Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại 61 Hòn Ngư Bảng 3.9 Các cơn bão đổ bộ vào khu vực từ Quảng Ninh đến Thanh 65 Hóa Phụ lục Các phương trình và hệ số tương quan 71 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Nội dung Trang Hình 2.1 Lưới tính của mô hình MIKE 21 FM 20 Hình 3.1 So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Dáu (từ ngày 22 05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005) Hình 3.2 So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Ngư (từ 22 ngày 05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005) Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 25 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Mũi Ngọc Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 25 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Ông Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 26 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Hòn Dáu Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 27 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Ba Lạt Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 27 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Lạch Trường Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 28 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Diễn Châu Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 28 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Vũng Áng Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 29 phi tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Tùng
Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 31 phi tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Ông Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 31 phi tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Ba Lạt Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 32 phi tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Lạch Trường Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 32 phi tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Diễn Châu Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 33 phi tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Vũng Áng Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 33 phi tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Tùng Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 36 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Mũi Ngọc Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 36 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa Ông Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 37 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Hòn Dáu Hình 3.20 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 37 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Ba Lạt Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 38 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Lạch Trường Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 38 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Diễn Châu Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 39 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Vũng Áng Hình 3.24 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 39 phi tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa Tùng Hình 3.25 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 42 phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Mũi Ngọc Hình 3.26 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 42 phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa Ông Hình 3.27 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 43 phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Hòn Dáu Hình 3.28 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 43 phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Ba Lạt Hình 3.29 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 44 phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Lạch Trường Hình 3.30 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 44 phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Diễn Châu Hình 3.31 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 45
phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Vũng Áng Hình 3.32 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 45 phi tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa Tùng Hình 3.33 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 48 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Mũi Ngọc Hình 3.34 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 48 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa Ông Hình 3.35 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 49 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Hòn Dáu Hình 3.36 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 49 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Ba Lạt Hình 3.37 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 50 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Lạch Trường Hình 3.38 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 50 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Diễn Châu Hình 3.39 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 51 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Vũng Áng Hình 3.40 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 51 phi tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa Tùng Hình 3.41 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 53 phi tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa Ông Hình 3.42 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 53 phi tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Hòn Dáu Hình 3.43 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 54 phi tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Ba Lạt Hình 3.44 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 54 phi tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Lạch Trường Hình 3.45 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 55 phi tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Diễn Châu Hình 3.46 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 55 phi tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Vũng Áng Hình 3.47 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước 56 phi tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa Tùng Hình 3.48 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng 58 Đông và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu Hình 3.49 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng 58 Đông Bắc và độ dâng Hình 3.50 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng 58 Đông Nam và độ dâng Hình 3.51 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây 59 Bắc và độ dâng
Hình 3.52 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây 59 Nam và độ dâng Hình 3.53 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ 60 dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu Hình 3.54 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng 61 Đông và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư Hình 3.55 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng 61 Đông Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư Hình 3.56 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng 62 Đông Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư Hình 3.57 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây 62 và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư Hình 3.58 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây 62 Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư Hình 3.59 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây 63 Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư Hình 3.60 Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ 64 dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư Hình 3.61 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Rose đổ bộ 66 Hình 3.62 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Ruth đổ bộ 67 Hình 3.63 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Pat đổ bộ 68 Hình 3.64 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Eli đổ bộ 69 Hình 3.65 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Frankie đổ 70 bộ Hình 3.66 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Koni đổ bộ 71 Hình 3.67 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Damrey đổ 72 bộ Hình 3.68 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Washi đổ bộ 73 Hình 3.69 Dao động mực nước phi tuần hoàn thời điểm bão Francisco đổ bộ 74 Hình 3.70 Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Mujgae đổ 75 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 km 2, với chiều rộng khoảng 200 320 km và chiều dài khoảng 600 km. Độ sâu trung bình toàn vịnh khoảng 50 60 m, nơi sâu nhất tại vùng cửa vịnh khoảng 110 m. Vịnh thông với biển Đông qua cửa vịnh ở phía nam với độ rộng khoảng 250 km. Ngoài ra biển 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 tỉnh Quảng Ninh như Cái Bầu, Kế Bào, Cô Tô… khu vực quần đảo Bái Tử Long và Hạ Long với khoảng 3000 hòn đảo lớn nhỏ, chiếm diện tích gần 3000 km 2 tạo thành một hệ thống lạch biển chằng chịt ra vào các cảng quan trọng vùng Hạ Long của Việt 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 nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, trong đó có các dạng tài nguyên nổi trội như hải sản, du lịch biển, giao thông vận tải biển... cho phép khai thác để phát triển kinh tế. Song song với các lợi thế nêu trên, vùng biển trong vịnh luôn tiềm ẩn những nguy 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 tác nghiên cứu khoa học nhằm mục đích nắm bắt được những quy luật tự nhiên, dự báo, cảnh báo được các hiện tượng thời tiết nguy hiểm bắt nguồn từ biển. 1
̣ Do đó, viêc nghiên cưu đ ́ ặc 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 la môt trong nh ưng nhiêm vu câp thiêt cân phai đ ̃ ̣ ̣ ́ ́ ̀ ̉ ược triên khai ̉ nghiên cưu phuc vu cho công tac quy hoach, quan ly va phat triên kinh tê biên, đam ́ ̣ ̣ ́ ̣ ̉ ́ ̀ ́ ̉ ́ ̉ ̉ ̉ bao an ninh quôc phong. ́ ̀ 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 sự dâng rút của mực nước phi tuần hoàn, xây dựng các công trình ven biển như cầu cảng, đê… qua việc xác định được sự dâng rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực xây dựng. Nội dung luận văn bao gổm 03 chương, phần kết luận và phần các bảng phụ lục: 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 2
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 đông dâng rút cua m ực nước biên la cac dao đông dâng, rút m ̉ ̀ ́ ̣ ực nước dưới 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 tìm hiểu, nghiên cứu kỹ lưỡng các thành phần dao động phi tuân hoan ̀ ̀ nước dâng, nước rút. ̣ ́ ̉ ực nươc biên la do cac hoat đông cua khi quyên va Dao đông dâng rut cua m ́ ̉ ̀ ́ ̣ ̣ ̉ ́ ̉ ̀ bưc xa măt tr ́ ̣ ̣ ơi co tinh chât không tuân hoan gây nên. Cac hoat đông đa dang, ̀ ́ ́ ́ ̀ ̀ ́ ̣ ̣ ̣ ̉ ̉ ̉ ̃ ́ ự đa dang cua m muôn hinh muôn ve cua khi quyên dân đên s ̀ ́ ̣ ̉ ực nươc biên. Tuy ́ ̉ ́ ̉ ̉ ́ ́ ́ ̣ nhiên, co thê kê ra cac nguyên nhân chinh sau đây gây nên cac dao đông dâng rut ́ mực nươc biên: ́ ̉ ̣ ́ ̣ ươi tac dung cua ma sat tiêp tuyên gi Dao đông dâng rut xuât hiên d ́ ́ ́ ̣ ̉ ́ ́ ́ ữa gió 3
̀ ̣ ươc gi va măt n ́ ơi han b ́ ̣ ởi bờ biên. S ̉ ự giam ap suât khi quyên trên luc đia va tăng ̉ ́ ́ ́ ̉ ̣ ̣ ̀ ̣ ̉ ́ ợp vơi gio gây ra n ap suât trên măt biên kêt h ́ ́ ́ ́ ươc dâng tai vung ven b ́ ̣ ̀ ờ va ng ̀ ược ̣ ự tăng ap suât khi quyên trên luc đia va giam ap suât trên măt biên kêt h lai s ́ ́ ́ ̉ ̣ ̣ ̀ ̉ ́ ́ ̣ ̉ ́ ợp vơí gio gây ra n ́ ươc rut; ́ ́ ̣ ́ ́ ̉ ́ ́ ́ ̉ Dao đông dâng rut do biên đôi ap suât khi quyên gây nên. Ap suât khi ́ ́ ́ ̉ ̀ ực nươc biên giam xuông 10 mm va ng quyên tăng lên 1 mbar thi m ́ ̉ ̉ ́ ̀ ược lai khi ap ̣ ́ ́ ́ ̉ ̉ ́ ̀ ực nươc biên tăng lên 10 mm. Tuy nhiên, suât khi quyên giam xuông 1 mbar thi m ́ ̉ ̀ ưng biên đôi tinh hoc chung th đây la nh ̃ ́ ̉ ̃ ̣ ́ ương nho h ̀ ̉ ơn nhiêu so v ̀ ới biên đôi đông ́ ̉ ̣ lực hoc cua gio va dong chay b ̣ ̉ ́ ̀ ̀ ̉ ơ;̀ ̣ Dao đông dâng rut do s ́ ự bât đông nhât cua chu trinh tuân hoan n ́ ̀ ́ ̉ ̀ ̀ ̀ ước (sự ́ ơi, giang thuy, dong chay) liên quan đên s bôc h ́ ̉ ̀ ̉ ́ ự biên đôi cua l ́ ̉ ̉ ượng nươc tai cac ́ ̣ ́ khu vực khac nhau cua biên. Nh ́ ̉ ̉ ưng dao đông nay co thê rât đang kê vi du nh ̃ ̣ ̀ ́ ̉ ́ ́ ̉ ́ ̣ ư có ̣ trân m ưa lơn lên t ́ ơi hang trăm mm trong môt ngay co thê lam tăng m ́ ̀ ̣ ̀ ́ ̉ ̀ ực nươc đôt ́ ̣ ̣ ̉ ngôt trong khoang th ơi gian ngăn; ̀ ́ ̣ Dao đông dâng rut do s ́ ự biên đôi cua mât đô n ́ ̉ ̉ ̣ ̣ ước gây ra. Như đa biêt mât ̃ ́ ̣ ̣ ươc biên phu thuôc vao nhiêt đô va đô muôi ma tai khu v đô n ́ ̉ ̣ ̣ ̀ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ ̀ ̣ ực ven bờ nhiêt đô va ̣ ̣ ̀ ̣ ́ ươc biên th đô muôi n ́ ̉ ương xuyên thay đôi do anh h ̀ ̉ ̉ ưởng cua n ̉ ươc luc đia va ́ ̣ ̣ ̀ tương tac v ́ ơi đia quyên. S ́ ̣ ̉ ự dich chuyên cua l ̣ ̉ ̉ ượng nươc măt nhe h ́ ̣ ̣ ơn vao vung ̀ ̀ ven bờ se lam cho m ̃ ̀ ực nươc biên dâng lên. Ng ́ ̉ ược lai khi co gio dat n ̣ ́ ́ ̣ ươc nhe ́ ̣ hơn bi mang ra ngoai kh ̣ ̀ ơi, nươc năng h ́ ̣ ơn ở dươi sâu doc s ́ ̣ ươn luc đia dâng lên ̀ ̣ ̣ ́ ực nươc biên se ha thâp do vung ven b thay thê khi đo m ́ ́ ̉ ̃ ̣ ́ ̀ ờ bi mât n ̣ ́ ước va n ̀ ươć ̣ ̣ ơn được thay thê băng n măt nhe h ́ ̀ ước sâu năng h ̣ ơn tai đây; ̣ ̣ ̣ ưng b Dao đông dâng rut do hiêu ́ ́ ơm Ekman. Sự hôi tu khôi n ̣ ̣ ́ ước lơṕ ́ ̣ Ekman do gio đia phương đông th ̀ ời với sự chim xuông cua cac khôi n ̀ ́ ̉ ́ ́ ước từ dong ̀ ̣ ̉ ̉ ̀ ̉ ơp n đia chuyên tai vao đây l ́ ươc âm h ́ ́ ơn lên cao dôn vao b ̀ ̀ ờ bê măt biên vung gân ̀ ̣ ̉ ̀ ̀ bơ bi dâng cao; ̀ ̣ 4
̣ ́ ực nươc biên do anh h Dao đông dâng rut m ́ ̉ ̉ ưởng cua bao va ap thâp nhiêt ̉ ̃ ̀́ ́ ̣ đơi. ́ (“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 các công 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 mực nước 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 trạm mực nước ven bờ biển hiện đại, đo đạc nhiều năm và mật độ trạm đủ dày để tính toán các đặc trưng mực nước bằng phương pháp thống kê cho toàn bộ dải ven biển đảm 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. Trong Luận 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 lãnh đạo đất nước đã có ý thức xây dựng đội ngũ các nhà khoa học có tâm có tài để phát triển đất nước mà hướng nghiên cứu về biển giữ vai trò rất quan trọng. Trong nghiên cứu mực nước biển, các nhà khoa học trong nước cũng theo 2 5
phương pháp tính toán thống kê và mô hình. Trong đề tài cấp nhà nước về “Xác định số "0" độ sâu cho vùng lãnh hải Việt Nam” mã số KHCN06.06 do Cục bản đồ Bộ Tổng tham mưu chủ trì, các tác giả Bùi Xuân Thông, Nguyễn Thế Tưởng đã sử dụng phương pháp Vladimirsky để xác định 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 áp dụng cho toàn lãnh hải Việt Nam. Thực hiện nhiệm vụ xác định các ngấn triều thấp nhất phục vụ công tác đo vẽ bản đồ biển, các tác giả Bùi Đình Khước, Trần Quang Tiến đã thực hiện tính toán theo phương pháp Vladimirsky cho 16 trạm có số đo mực 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 18 trạm mực nước và sử dụng số liệu mực nước trung bình năm trước năm 1994 ước 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 khảo trong. Đặc biệt trong 10 năm gần đây, hệ thống các trạm đo mực nước ven bờ, cửa sông, 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 KHCN06.10 do Viện Cơ học chủ trì. Để đánh giá được nguy cơ ngập lụt do mực nước biển dâng bởi biến đổi khí hậu ở Việt Nam, trong dự án do chính phủ Hà Lan tài trợ, Nguyễn Tài Hợi, đã tổng hợp một 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 6
trưng thống kê mực nước của các trạm này đã được mô tả cùng với hệ thông các đường cong phân bố với các suất bảo đảm xác định. Từ năm 1983, trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu của Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, các tác giả Nguyễn Thuyết, Nguyễn Ngọc Thụy đã áp dụng phương pháp phổ để phân tích dao động mực nước. Kết quả phân tích phổ mực nước cho thấy ngoài các dao động có chu kỳ khá rõ tương ứng với các thành phần triều, còn chứa rất nhiều các sóng khác tiềm ẩn với chu kỳ dài. Trong quy mô của biển Đông, tác giả 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 mực nước biển Đông trong hai trường gió mùa vào khoảng vài chục cm. Năm 2009, tac gia Đinh Văn ́ ̉ Ưu va Nguyên Nguyêt Minh tiên hanh phân tich thông kê m ̀ ̃ ̣ ́ ̀ ́ ́ ực nước nhiêu năm va ̀ ̀ ́ ̣ ̣ ̃ ươc đâu xac đinh đ ap dung ky thuât wavelet đa b ̃ ́ ̀ ́ ̣ ược vai tro cua cac dao đông chu ̀ ̉ ́ ̣ ky 1 năm, t ̀ ừ 2 đên 78 năm. Trong đo biên đô dao đông năm la đang kê co thê ́ ́ ̣ ̣ ̀ ́ ̉ ́ ̉ ́ ơi 2030% đô l chiêm t ́ ̣ ớn thuy triêu. Nh ̉ ̀ ưng kêt qua phân tich nay cung cho thây xu ̃ ́ ̉ ́ ̀ ̃ ́ ́ ́ ̉ ực nươc do tac đông cua biên đôi khi hâu va cac nguyên nhân khac thê biên đôi m ́ ́ ̣ ̉ ́ ̉ ́ ̣ ̀ ́ ́ ̃ ́ ́ ới cac vung biên. cung không giông nhau đôi v ́ ̀ ̉ Đã thiết lập một hệ thống các trạm quan trăc m ́ ực nươc nh ́ ằm đo đạc liên tục dao 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 trưng cho 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 dọc ven bờ. Bảng mô tả mực nước dự tính từng giờ của các cảng chính và một số giá trị nội suy cho các điểm phụ ở ven biển hoặc vùng hạ lưu các sông. Bảng thủy triều này được Trung tâm Hai văn (tr ̉ ươc đây la Trung tâm Khi t ́ ̀ ́ ượng Thuy ̉ 7
̉ ́ ̉ ̣ ̣ ́ ́ ́ ương trinh nghiên văn Biên) xuât ban hang năm va đa phuc vu rât tôt cho cac ch ̀ ̀ ̃ ̀ cưu khoa hoc cung nh ́ ̣ ̃ ư yêu câu th ̀ ực tiên cua cac nganh kinh tê, an ninh va quôc ̃ ̉ ́ ̀ ́ ̀ ́ ̉ phong trên biên. ̀ 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 kể tên hàng loạt các công trình của các tác giả như: nhóm mô hình triều thuộc đề tài nhà nước KT.03.03 (1991 1995) “Thủy triều Biển Đông và sự dâng mực nước biển ven bờ Việt Nam” (gồm Đỗ Ngọc Quỳnh, Nguyễn Thị Việt Liên, Đặng Công Minh, Nguyễn Hữu Nhân, Bùi Hồng Long, Lê Trọng Đào, Nguyễn Thọ Sáo); những công trình được thực hiện trong khuôn khổ các luận án phó tiến sỹ trong và ngoài nước như của Bùi Hồng Long (1986), Nguyễn Thọ Sáo (1988), Nguyễn Thị Việt Liên (1997), Đinh Văn Mạnh (2000). Trong đó luận án của Đinh Văn Mạnh đã bước đầu xây dựng mô hình 3 chiều cho chuyển động thủy triều Vịnh Bắc Bộ. Cần lưu ý rằng bằng giải số trị theo phương hướng này một số tác giả đã bắt đầu nghiên cứu tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hình thành biến đổi bức tranh dao động thủy triều trong 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 toàn biển, đánh giá tác động trực tiếp của lực gây triều trong phạm vi biển. Ngoai ra có th ̀ ể kể tên một số tác giả của những nghiên cứu này là Đỗ Ngọc Quỳnh (1983, 1991), Phạm Văn Huấn (1987), Phạm Văn Ninh và Trần Thị Ngọc Duyệt (1997), Đỗ Ngọc Quỳnh, Phạm Văn Ninh, Nguyễn Thị Việt Liên và Trần Thị Ngọc Duyệt (1998). Trong đê tai ̀ ̀ “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 hoc chu tri, TS. Đinh Văn M ̣ ̉ ̀ ạnh đa thiêt lâp mô hình ̃ ́ ̣ số trị tính toán thủy triều và nước dâng do bão cho vùng ven bờ, xây dựng bộ thông số cơ bản về mực nước tổng hợp (nước dâng do bão và thủy triều) khu 8
vực ven bờ va xây d ̀ ựng được cơ sở dư liêu c ̃ ̣ ơ ban vê thuy triêu, n ̉ ̀ ̉ ̀ ước dâng, mực nươc tông h ́ ̉ ợp doc b ̣ ơ.̀ Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Phương pháp thống kê 9
2.1.1. Phương pháp phân tích điều hòa thủy triều (“Lý thuyết thủy triều” – PGS. TS. Phạm Văn Huấn) Độ cao mực nước thủy triều z tại thời gian bất kỳ t là tổng của các dao động triều thành phần (gọi là các phân triều hay các sóng triều): r zt A0 f i H i cos [q i t (V0 u)i gi ] (2.1) i 1 trong đó: A0 độ cao mực nước trung bình, f i hệ số suy biến biên độ của phân triều i , H i hằng số điều hòa biên độ của phân triều i , q i tốc độ góc không đổi của phân triều i , (V0 u ) i những phần pha thiên văn của phân triều i biểu diễn các góc giờ của những tinh tú giả định tại thời điểm t , g i hằng số điều hòa về pha của phân triều i , r số lượng các phân triều. f i và (V0 u ) i phụ thuộc thời gian t . Khi có n độ cao mực nước quan trắc z t , nhiệm vụ của phân tích thủy triều là xác định bộ gồm r cặp hằng số điều hòa không đổi H và g cho từng phân triều của trạm nghiên cứu. Để thuận tiện áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất, người ta thường biến đổi phương trình (2.1) thành r zt A0 ( Ai cos qi t Bi sin qi t ) , (2.2) i 1 trong đó Ai f i H i cos g i (V 0 u ) i , Bi f i H i sin g i (V0 u ) i . (2.3) Biết mực nước tại n giờ, người ta có n phương trình đại số dạng (2.2) đối với các ẩn số Ai và Bi để giải bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất. Từ mỗi cặp ẩn Ai và Bi tìm được sẽ tính ra Ai2 Bi2 Bi Hi , g i arctg (V0 u) i . (2.4) fi Ai 10