Embed Size (px)
Citation preview
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--- ---
Phạm Hoàng Dƣỡng
ĐẶC ĐIỂM NƢỚC DÂNG BÃO VÙNG BIỂN VEN
BỜ BIỂN VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--- ---
Phạm Hoàng Dƣỡng
ĐẶC ĐIỂM NƢỚC DÂNG BÃO VÙNG BIỂN VEN
BỜ BIỂN VIỆT NAM
Chuyên ngành: Hải dƣơng học
Mã số: 60440228
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Huấn
Hà Nội - 2016
1
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU …………………….……………………………………….….… 6
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC DÂNG DO BÃO …….……... 8
1.1. Đặc điểm nước dâng do bão …………………………...…………….. 8
1.2. Các phương pháp nghiên cứu ………………………...……….....…. 12
1.3. Các nghiên cứu trước đây về nước dâng do bão ……...………...…. 13
1.4. Mục tiêu nghiên cứu …………………………………………..…..… 15
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ………………………………..…………………………..……...…. 16
2.1 Phương pháp phân tích điều hoà thuỷ triều của Darwin ……...…… 16
2.2 Phân tích điều hoà thuỷ triều bằng phương pháp bình phương tối
thiểu ……………………………………..………………………………….……. 17
2.3 Phương pháp loại trừ triều từ mực nước quan trắc ……….……..…. 18
Chƣơng 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ……..….…………….................. 19
3.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu Vịnh Bắc Bộ ……….………….….. 19
3.1.1 Vị trí địa lý và địa hình …………………………………………….. 19
3.1.2 Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn vùng biển Vịnh Bắc Bộ ….……… 21
3.1.3. Đặc điểm bão và nước dâng ……...………………………………. 26
3.2 Một số kết quả tính toán, thống kê nước dâng rút từ số liệu quan trắc
….........................................................................................................................… 31
3.3 Tính toán một số cơn bão trong lịch sử …….……………...…..... 43
KẾT LUẬN …………………………….……..………………………….. 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………..…………………….. 63
2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT Nội dung Trang
Hình 1.1 Bão Haiyan (11/2013) tại Philippin 9
Hình 1.2 Bão Nargis (2008) tại Myanmar 9
Hình 1.3 Bão Haiyan gây ngập lụt tại thành phố Hạ Long, Quảng
Ninh 10
Hình 1.4 Bão số 7 (Damray) T9/2005 tại đê biển Bạch Long, Giao
Thuỷ 11
Hình 1.5 Bão số 2 T6/2013 tại Đồ Sơn, Hải Phòng 11
Hình 1.6 Sóng lớn và ngập lụt do triều cường kết hợp với nước dâng
sau bão số 3 (T9/2014) tại Đồ Sơn - Hải Phòng 12
Hình 3.1 Khu vực nghiên cứu của Luận văn 19
Hình 3.2 Hoa gió tháng I tại một số trạm ven biển Vịnh Bắc Bộ 22
Hình 3.3 Hoa gió tháng VII tại một số trạm ven biển Vịnh Bắc Bộ 23
Hình 3.4 Thuỷ triều tháng I và tháng VII tại trạm Hòn Dấu 25
Hình 3.5 Thuỷ triều tháng I và tháng VII tại trạm Cửa Hội 25
Hình 3.6 Quỹ đạo của một số cơn bão 26
Hình 3.7 Tỷ lệ bão xuất hiện trên Biển Đông từ năm 1970 - 2016 28
Hình 3.8 Đường đi của Bão, ATNĐ năm 2013 xuất hiện trên Biển
Đông 30
Hình 3.9 Độ lớn nước dâng, rút cao nhất theo tháng tại trạm Hòn
Dấu từ năm 1980 đến năm 2015 32
Hình 3.10 Độ lớn nước dâng, rút cao nhất theo tháng tại trạm Hòn
Ngư từ năm 1980 đến năm 2015 33
Hình 3.11 Độ lớn nước dâng, rút cao nhất theo tháng tại trạm Sơn
Trà từ năm 1980 đến năm 2015 33
Hình 3.12 Đường đi của cơn bão Frankies T7/1996 43
3
Hình 3.13
Biến thiên mực nước quan trắc, thuỷ triều dự tính và nước
dâng bão tại Hòn Dấu trong thời gian bão Frankies ảnh
hưởng
45
Hình 3.14 Diễn biến nước dâng cơn bão Frankies T7/1996 tại Hòn
Dấu 45
Hình 3.15 Đường đi của cơn bão Washi T7/2005 47
Hình 3.16
Biến thiên mực nước quan trắc, thuỷ triều dự tính và nước
dâng bão tại Hòn Dấu trong thời gian bão Washi ảnh
hưởng
48
Hình 3.17 Diễn biến nước dâng cơn bão Washi T7/2005 tại Hòn Dấu 49
Hình 3.18 Đường đi của cơn bão Kalmaegi T9/2014 51
Hình 3.19
Biến thiên mực nước quan trắc, thuỷ triều dự tính và nước
dâng bão tại Hòn Dấu trong thời gian bão Kalmaegi ảnh
hưởng
52
Hình 3.20 Diễn biến nước dâng cơn bão Kalmaegi T9/2014 tại Hòn
Dấu 52
Hình 3.21 Đường đi của cơn bão Becky T8/1990 54
Hình 3.22
Biến thiên mực nước quan trắc, thuỷ triều dự tính và nước
dâng bão tại Hòn Ngư trong thời gian bão Becky ảnh
hưởng
56
Hình 3.23 Diễn biến nước dâng cơn bão Becky T8/1990 tại Hòn Ngư 56
Hình 3.24 Đường đi của cơn bão Ketsana T9/2009 59
Hình 3.25
Biến thiên mực nước quan trắc, thuỷ triều dự tính và nước
dâng bão tại Sơn Trà trong thời gian bão Ketsana ảnh
hưởng
60
Hình 3.26 Diễn biến nước dâng cơn bão Ketsana T9/2009 tại Sơn
Trà 60
4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
STT Nội dung Trang
Bảng 3.1 Tổng hợp số lượng cơn bão, áp thấp nhiệt đới (ATNĐ)
hoạt động trên Biển Đông từ năm 1970 – 2016 27
Bảng 3.2 Tổng hợp số lượng cơn bão, áp thấp nhiệt đới (ATNĐ)
xuất hiện trên Biển Đông theo cấp độ gió 28
Bảng 3.3 Giờ nước dâng theo cấp độ dâng và tháng tại trạm Hòn
Dấu 34
Bảng 3.4 Số đợt nước dâng theo cấp độ dâng và tháng tại trạm Hòn
Dấu 34
Bảng 3.5 Số giờ nước rút theo cấp độ rút và tháng tại trạm Hòn Dấu 35
Bảng 3.6 Số đợt nước rút theo cấp độ rút và tháng tại trạm Hòn Dấu 35
Bảng 3.7 Phân bố số đợt nước dâng rút theo thời gian kéo dài tại
trạm Hòn Dấu 36
Bảng 3.8 Số giờ nước dâng theo cấp độ dâng và tháng tại trạm Hòn
Ngư 36
Bảng 3.9 Số đợt nước dâng theo cấp độ dâng và tháng tại trạm Hòn
Ngư 37
Bảng 3.10 Số giờ nước rút theo cấp độ rút và tháng tại trạm Hòn Ngư 37
Bảng 3.11 Số đợt nước rút theo cấp độ rút và tháng tại trạm Hòn Ngư 38
Bảng 3.12 Phân bố số đợt nước dâng rút theo thời gian kéo dài tại
trạm Hòn Ngư 39
Bảng 3.13 Giờ nước dâng theo cấp độ dâng và tháng tại trạm Sơn Trà 39
Bảng 3.14 Số đợt nước dâng theo cấp độ dâng và tháng tại trạm Sơn
Trà 40
Bảng 3.15 Số giờ nước rút theo cấp độ rút và tháng tại trạm Sơn Trà 40
5
Bảng 3.16 Số đợt nước rút theo cấp độ rút và tháng tại trạm Sơn Trà 41
Bảng 3.17 Phân bố số đợt nước dâng rút theo thời gian kéo dài tại
trạm Sơn Trà 42
Bảng 3.18 Dữ liệu cơn bão Frankies T7/1996 44
Bảng 3.19 Kết quả tính toán mực nước dâng trong bão đối với
cơn bão Frankies T7/1996 - Trạm Hòn Dấu 45
Bảng 3.20 Dữ liệu cơn bão Washi T7/2005 48
Bảng 3.21 Kết quả phân tính nước dâng trong bão Washi
T7/2005 tại Hòn Dấu 49
Bảng 3.22 Dữ liệu cơn bão Kalmaegi T9/2014 51
Bảng 3.23 Kết quả phân tính nước dâng trong bão Kalmaegi T9/2014
tại Hòn Dấu 53
Bảng 3.24 Dữ liệu cơn bão Becky T8/1990 55
Bảng 3.25
Kết quả tính toán mực nước dâng đối với cơn bão Becky
T8/1990 tại Hòn Ngư 56
Bảng 3.26 Dữ liệu cơn bão Ketsana T9/2009 59
Bảng 3.27 Kết quả phân tính nước dâng trong bão Ketsana
T9/2009 tại Sơn Trà 60
6
MỞ ĐẦU
Bão là hiện tượng thời tiết nguy hiểm, một trong những hệ quả khi bão đổ bộ
vào đất liền là hiện tượng nước dâng trong bão ở vùng ven bờ. Nó gây ra ngập lụt,
xâm nhập mặn và xói lở bờ biển, nó càng nguy hiểm khi xảy ra vào lúc triều cường.
Vì vậy việc nghiên cứu, tính toán, dự báo và xác định nguy cơ nước dâng bão tại
các khu vực ven bờ biển khi bão đi vào đất liền là rất cấp thiết, có ý nghĩa khoa học
và thực tiễn cao góp phần phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại do ảnh hưởng và tác
động của nước dâng bão gây ra.
Có rất nhiều phương pháp nghiên cứu nước dâng bão để tính toán, dự báo
nước dâng trong bão như phương pháp thống kê, phương pháp mô hình số trị, sai
phân hữu hạn, triển khai và sử dụng các mô hình DELFT-3D, MIKE, ROMS,
SuWAT, … Một trong những phương pháp nghiên cứu quan trọng là phương pháp
thống kê. Qua đó, xác định được trong lịch sử về quy mô cấp bão, thời gian xuất
hiện, số lượng bão trong một năm, mực nước dâng trong bão. Từ đó giúp cho nhà
quản lý có cơ sở để xây dựng, quy hoạch hạ tầng, quy hoạch phát triển kinh tế, xã
hội vùng ven biển, thiết kế các công trình ven biển một cách hợp lý và tối ưu. Đồng
thời cũng đưa ra được các phương án, kịch bản phòng, chống lũ lụt, …
Lịch sử đã ghi nhận nhiều cơn bão gây gió mạnh, mưa lớn và nước dâng rất
lớn làm ngập vùng ven bờ trên diện rộng. Điển hình gần đây là cơn bão Katrina đổ
bộ vào bang New rleans, ỹ tháng 8 năm 2005 với sức gió lên tới 140 dặm/giờ
gây nước dâng tới 6.0m gây thiệt hại 81,2 tỷ đô la, số người chết lên tới 1.800
người, trong đó chủ yếu do nước dâng gây ngập lụt. Tại khu vực Đông Nam , bão
Nargis đổ bộ vào yanmar tháng 5 năm 2008 là cơn bão gây thương vong về người
nhiều nhất trong lịch sử yanmar, số người chết lên tới 90.000 người và hơn
56.000 người mất tích, ước tính thiệt hại khoảng 10 tỷ đô la. Gần đây nhất, tháng 11
năm 2013, siêu bão Haiyan sức gió cấp 17 (trên 300km/h) tràn vào phía đông
Phillipines đã làm 6.300 người chết, nguyên nhân chủ yếu do nước dâng cao hơn
5m, phá hủy gần 90% thành phố Tacloban, tổng thiệt hại về tài sản lên đến hàng tỷ
đô la.
7
Luận văn này nghiên cứu đặc điểm nước dâng bão vùng ven bờ biển Việt
Nam, tính toán cho dải ven bờ Vịnh Bắc Bộ. Học viên đã sử dụng chuỗi số liệu
quan trắc mực nước từng giờ nhiều năm trừ đi độ cao thủy triều được tính toán
thông qua phương pháp phân tích hằng số điều hòa thủy triều để thu thập được mực
nước dâng, rút. Tính toán với một vài cơn bão để đưa ra những nhận xét về đặc
điểm nước dâng do bão.
Bố cục luận văn gồm ba chương và phần kết luận:
Chƣơng 1. Tổng quan về nƣớc dâng do bão
Đem đến cái nhìn tổng quát về hiện tượng nước dâng do bão, tình hình
nghiên cứu trên thế giới và trong nước.
Chƣơng 2. Cơ sở lý thuyết và các phƣơng pháp nghiên cứu
Giới thiệu về cơ sở lý thuyết phân tích điều hòa thủy triều, phương pháp loại
trừ thủy triều từ mực nước quan trắc để tính toán được mực nước dâng rút từng giờ.
Chƣơng 3. Kết quả tính toán
Học viên áp dụng tính toán cho vùng ven bờ biển Vịnh Bắc Bộ. Từ kết quả
tính toán là mực nước dâng rút từng giờ, ta xác định được số đợt mực nước dâng
đáng kể (từ 0,5m đến 1,0m; từ 1,0m đến 1,5 m; từ 1,5m đến 2,0 m). Đối chiếu với
dữ liệu bão ta xác định được nguyên nhân mực nước dâng đáng kể đó là do bão hay
không. Để kiểm chứng kết quả tính toán, học viên đã tính toán cho 05 cơn bão.
Trích xuất kết quả mực nước dâng từng giờ của 05 cơn bão trong lịch sử (03
cơn tại trạm Hòn Dấu, 01 cơn tại trạm Hòn Ngư và 01 cơn tại trạm Sơn Trà).
Kết luận: Tóm tắt nội dung và kết quả nghiên cứu, một số nhận xét.
8
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NƢỚC DÂNG DO BÃO
1.1. Đặc điểm nƣớc dâng do bão
Nước dâng do bão là hiện tượng dâng lên của mực nước biển cao hơn mực
thủy triều vốn có bởi tác động của bão. Ngoài bão, sóng, sóng thần và gió mùa
mạnh cũng là nguyên nhân chính gây nước dâng vùng ven bờ.
Do tác động của con người, sự nóng lên của trái đất, biến đổi khí hậu ngày
càng diễn ra phức tạp trên phạm vi toàn cầu, các thiên tai thường xuyên xuất hiện,
mức độ ngày càng nghiêm trọng hơn như hạn hán, lũ lụt, bão… Nếu như khu vực
Biển Đông chỉ xuất hiện bão cấp 12 thì nay đã xuất hiện đến cấp 15 (siêu bão). Khi
bão đổ bộ, kèm theo đó là mực nước biển dâng cao có nguy cơ gây ra ngập lụt tại các
vùng cửa sông, thành phố ven biển, sự xâm nhập mặn, xói lở bờ biển, vỡ đê, đặc biệt
nếu bão xảy ra trong thời kỳ triều cường. Vì vậy, việc nghiên cứu, tính toán, dự báo
nước dâng bão là rất cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao góp phần phòng
tránh và giảm thiểu thiệt hại do ảnh hưởng và tác động của nước dâng bão.
Trên thế giới, một trong những quốc gia bị ảnh hưởng nặng nhất bởi nước
dâng do bão là Băng-la-đet. Năm 1991, nước dâng do bão lên cao tới hơn 6m đã
làm hơn 138.000 người thiệt mạng, cơn bão Katrina đổ bộ vào thành phố New
Orleans bang Lousiana - ỹ ngày 29 tháng 8 năm 2005 với sức gió lên tới 140
dặm/giờ (225 km/h) đã phá hỏng hệ thống đê bảo vệ và gây nước dâng tới 6.0m gây
thiệt hại 81,2 tỷ đô la, số người chết lên tới 1.800 người, trong đó chủ yếu do nước
dâng gây ngập lụt.
Tại khu vực Đông Nam , bão Nargis đổ bộ vào yanmar tháng 5 năm
2008 là cơn bão gây thương vong về người nhiều nhất trong lịch sử yanmar, số
người chết lên tới 90.000 người và hơn 56.000 người mất tích, ước tính thiệt hại
khoảng 10 tỷ đô la. Gần đây nhất, tháng 11 năm 2013, siêu bão Haiyan sức gió cấp
17 (trên 300km/h) tràn vào phía đông Phillipines đã làm 6.300 người chết, nguyên
nhân chủ yếu do nước dâng cao hơn 5m, phá hủy gần 90% thành phố Tacloban,
tổng thiệt hại về tài sản lên đến hàng tỷ đô la.
9
Một số hình ảnh tàn phá do bão gây ra:
Hình 1.1: Bão Haiyan (11/2013) tại Philippin
Hình 1.2: Bão Nargis (2008) tại Myanmar
Tại Việt Nam, trung bình hàng năm có khoảng 5-6 cơn bão đổ bộ và gây
nước dâng tại một số khu vực ven bờ. ịch sử cũng đã ghi nhận nhiều cơn bão gây
nước dâng lớn và ngập lụt như: bão Kelly năm 1981 đổ bộ vào Thanh Hóa gây ra
nước dâng rất lớn tới 2,8 - 3,2m, bão Andy năm 1985 gây nước dâng 1,7m tại
Quảng Bình, bão Cecil sức gió cấp 12 năm 1985 gây ra nước dâng lớn nhất 1,9m ở
Thuận An và 1,7m ở ăng Cô là cơn bão gây thiệt hại nặng nhất trong 100 năm gần
đây cho 2 tỉnh Quảng Trị và Thừa Thiên Huế, bão Wayne năm 1986 gây nước dâng
tới 2,3m tại Thái Bình, bão Betty năm 1987 gây nước dâng 2,5m tại Nghệ An, cơn
10
bão Ketsana tháng 9/2009 với sức gió cấp 11 khi đổ bộ vào ven bờ Quảng Nam -
Đà Nẵng đã gây nước dâng trên 1,1m tại Sơn Trà, kết hợp với lũ cao tới 3,2m tại
Hội An làm 30 người chết và 170.000 người phải sơ tán.
Hình 1.3: Bão Haiyan gây ngập lụt tại thành phố Hạ Long, Quảng Ninh
Nước dâng do bão đặc biệt nguy hiểm khi xuất hiện vào đúng thời kỳ triều
cường, mực nước tổng cộng dâng cao, kết hợp với sóng to có thể tràn qua đê vào
đồng ruộng, đây chính là nguyên nhân gây thiệt hại nặng nề về người và của. Chính
vì vậy mà có những cơn bão cường độ không mạnh nhưng đổ bộ vào lúc triều
cường lại có khả năng gây ngập lụt trên diện rộng hơn so với cơn bão có cường độ
mạnh hơn nhưng đổ bộ vào lúc triều thấp. Không chỉ phụ thuộc vào mực nước nền,
mức độ ngập lụt còn bị ảnh hưởng bởi thời gian duy trì và kéo dài của cơn bão.
Tại Việt Nam trong năm 2005 có 2 cơn bão cường độ mạnh đổ bộ vào thời
điểm triều cường, như các cơn số 2 - bão Washi (gió cấp 10) và cơn bão số 7 – bão
Damrey (gió cấp 12) đổ bộ vào thời điểm triều cường đã gây nước dâng cao, ngập
lụt, vỡ một số tuyến đê biển tại Hải Phòng và Nam Định; cơn bão số 2 - bão
Bebinca, tháng 6/2013 khi đổ bộ gió chỉ cấp 8, nhưng đúng vào thời điểm triều
cường kết hợp nước dâng tới 1m đã gây ngập lụt tại một số vùng trũng ở ven biển
Hải Phòng; Cơn bão số 3 - Kalmaegi (tháng 9/2014) đổ bộ vào Quảng Ninh lúc
11
thủy triều đang xuống thấp nhất nên đã không gây ngập lụt tại thời điểm đó. Tuy
nhiên, 6 giờ sau hoàn lưu sau bão kết hợp với gió mùa Tây - Nam đã gây nước dâng
tới hơn 1,0m, kết hợp với lúc thủy triều lên cao và sóng lớn đã gây ngập lụt nặng nề
tại khu vực ven biển Đồ Sơn (Hải Phòng) [23]. Điểm đặc biệt trong cơn bão này là
nước dâng cao hơn 0,5m xuất hiện sau khi bão đổ bộ khoảng 3 giờ và kéo dài tới
gần 12 giờ.
Hình 1.4: Bão số 7 (Damray) T9/2005 tại đê biển Bạch Long, Giao Thuỷ
Hình 1.5: Bão số 2 T6/2013 tại Đồ Sơn, Hải Phòng
12
Hình 1.6: Sóng lớn và ngập lụt do triều cường kết hợp với nước dâng sau
bão số 3 (T9/2014) tại Đồ Sơn - Hải Phòng
1.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu
Hiện tại có nhiều phương pháp tính toán và dự báo nước dâng bão như:
a) Phương pháp dùng công thức bán kinh nghiệm: Độ cao nước dâng được
tính toán trên mực nước nền theo vận tốc gió, chiều dài của đà gió, góc giữa hướng
gió và trục vuông góc với đường bờ và độ sâu điểm tính. Tuy nhiên, có độ chính
xác không cao vì không mô tả hết ảnh hưởng của các yếu tố tác động lên nước dâng
trong bão.
b) Phương pháp biểu đồ: Thường được áp dụng để dự báo nước dâng bão
cho một số cảng biển mà ở đó có nhiều số liệu quan trắc về bão và nước dâng bão.
Nội dung của phương pháp là xây dựng các biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa
nước dâng và tốc độ gió lớn nhất trên cơ sở các số liệu quan trắc. Do vậy sẽ rất hạn
chế khi chúng ta không có đủ chuỗi số liệu đủ dài (thông thường khoảng 100 năm
nếu cần kết quả có độ chính xác cao) và thường chỉ đúng cho các khu vực gần trạm
quan trắc..
c) Phương pháp khảo sát thực địa: Thu thập và xử lý số liệu tại trạm quan
trắc mực nước và tiến hành khảo sát tại các vị trí không có trạm đo (ngấn nước
dâng-mực nước triều).
d) Phương pháp sử dụng các mô hình số trị (được dùng phổ biến hiện nay):
13
Có độ tin cậy cao hơn vì bản thân các mô hình số trị thường xem xét ảnh hưởng của
hầu hết những nhân tố chính tác động đến nước dâng do bão như địa hình, sóng,
thủy triều. Ngoài ra, phương pháp này còn cho phép tính toán, dự báo diễn biến của
hiện tượng theo rất nhiều kịch bản giả định chưa tồn tại trong thực tế hiện nay
nhưng có khả năng xảy ra trong tương lai.
1.3. Các nghiên cứu trƣớc đây về nƣớc dâng do bão.
Ở nước ngoài:
Quan niệm về nước dâng do bão trước đây được hiểu là sự dâng lên của mực
nước do tác động của ứng suất gió và sự giảm áp ở tâm bão. Tuy nhiên, tại vùng
nước nông ven bờ trên thực tế thì ứng suất sóng gây nước dâng chiếm một phần rất
đáng kể trong bão. Chính vì vậy mà gần đây nước dâng do sóng (wave setup) rất
được quan tâm và luôn xem là một phần quan trọng trong các bản tin cảnh báo, dự
báo tại các nước như ỹ, Nhật Bản, Anh.
Gần đây, nước dâng do sóng đã được tính toán bằng các mô hình số trị kết
hợp trong nhiều công trình nghiên cứu. Funakoshi và nnk (2008) đã kết hợp 2 mô
hình mô phỏng nước dâng do bão ADCIRC và mô hình sóng SWAN. Nghiên cứu
này chỉ ra rằng, nước dâng do sóng có thể đóng góp từ 10–15% vào mực nước cực
trị trong bão. Một nghiên cứu khác sử dụng kết hợp mô hình nước dâng do bão và
mô hình sóng như Chen et. al (2008) đưa ra kết luận rằng, trong cơn bão Katrina
năm 2005 tại Hoa Kỳ, nước dâng do các hiệu ứng sóng ven bờ chiếm tới 80% mực
nước cực trị trong khi các ảnh hưởng khác như thủy triều, sóng bề mặt và nước
dâng do gió chỉ đóng góp 20%. Năm 2010, Soo Youl Kim và nnk đã xây dựng mô
hình dự báo nước dâng do bão SuWAT (Surge Wave and Tide) có thiết kế lưới lồng
để tính toán nước dâng do bão tại vịnh Tosa-Nhật Bản và cho kết quả rất phù hợp
với số liệu đo đạc, ở đó rất nhiều mô hình trước không tính đến nước dâng do sóng
đều cho kết quả thấp hơn. Nghiên cứu của Soo Youl Kim cũng cho thấy để nghiên
cứu nước dâng do sóng cần thiết phải thực hiện trên lưới tính có độ phân giải chi
tiết. Mô hình của Soo Youl Kim sau đấy đã được sử dụng cho dự báo nước dâng do
bão tại nhiều cảng biển tại Nhật Bản. Những năm gần đây, do sự phát triển của hệ
14
thống quan trắc và truyền số liệu mực nước thời gian thực, kỹ thuật đồng hóa dữ
liệu mực nước trong mô hình dự báo thủy triều, nước dâng do bão từ đó cũng đã
được xây dựng và phát triển (Lewis và Derber,1985; Thacker và Long, 1988).
Ở trong nước:
Qua tìm hiểu cho thấy, các nghiên cứu về nước dâng do bão đã được thực
hiện từ khá lâu, với nhiều mô hình, công nghệ dự báo nước dâng do bão đã được
nghiên cứu, xây dựng và áp dụng để tính toán. Các phương pháp nghiên cứu đã
được sử dụng như: phương pháp thống kê của tác giả Vũ Như Hoán (1988), phương
pháp mô hình số trị, sai phân hữu hạn của tác giả Đỗ Ngọc Quỳnh trong đề tài cấp
nhà nước (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 và đã xây dựng công
nghệ dự báo bão, nước dâng do bão ven bờ biển Việt Nam, nghiên cứu về nước
dâng bão tại khu vực ven bờ vịnh Bắc Bộ của tác giả Lê Trọng Đào (1999) đã sử
dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán đồng thời thuỷ triều và nước dâng
bão, sử dụng số liệu quan trắc mực nước tại các trạm hải văn và thủy văn vùng cửa
sông để thống kê các đợt nước dâng, nước rút do các nguyên nhân gió mùa, áp thấp
nhiệt đới, bão, … của tác giả Hoàng Trung Thành. … Trong nghiên cứu nước dâng
do bão, có 3 hướng chủ yếu được thực hiên, 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. Với xu thế hội nhập, sự phát triển của công nghệ thông
tin đã có nhiều mô hình nước ngoài được xây dựng và phát triển theo hướng thương
mại hóa cũng như dạng mã nguồn mở để cộng đồng cùng nghiên cứu áp dụng và
phát triển. Các phần mềm thương mại phổ biến đang được áp dụng tại Việt Nam
như bộ phần mềm MIKE của Viện Thủy lực Đan ạch (DHI), bộ phần mềm SMS
của Hải quân Hoa Kỳ, mô hình DELFT-3D của Viện Thủy lực DELFT (Hà Lan)
v.v... Qua đó có nhiều công trình, đề tài được thực hiện như: xây dựng công nghệ
dự báo liên hoàn bão, nước dâng và sóng ở Việt Nam bằng mô hình số với thời gian
dự báo trước 3 ngày và triển khai mô hình ROMS dự báo các trường nhiệt độ, độ
muối, dòng chảy, thủy triều và nước dâng với trường khí tượng đầu vào được tính
15
từ mô hình RAM của tác giả Trần Tân Tiến (2010), 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”, tác giả Nguyễn Minh Huấn đã sử dụng mô hình
ROMS kết nối liên hoàn với mô hình khí tượng RAMS và WRF với lưới tính dạng
cong, trực giao. 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 tính toán nước dâng bão có tính tới ảnh hưởng của thuỷ triều. Trong luận án
của Nguyễn Xuân Hiển đã ứng dụng bộ phần mềm S S để xây dựng quy trình
tính mực nước tổng cộng có xét đến nước dâng do sóng được tính toán bằng công
thức thực nghiệm dựa theo mối liên hệ với độ cao và chu kỳ sóng có nghĩa ngoài
khơi của Longuet-Higgins và Stewart (1963).
1.4. Mục tiêu nghiên cứu
Nêu lên các đặc điểm của nước dâng do bão vùng ven bờ biển Việt Nam. Áp
dụng tính toán cho vịnh Bắc Bộ.
63
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hoàng Trung Thành, Nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ
Việt Nam, luận án tiến sỹ, năm 2011.
2. ê Đức Tố, Hải dương học Biển Đông, Giáo trình giảng dạy tại khoa Khí
tượng - Thủy văn và Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học
Quốc gia Hà Nội, năm 1999
3. Phạm Văn Huấn, Tính toán trong Hải dương học, Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia Hà Nội, năm 2003
4. Phạm Văn Huấn, Dự báo thủy văn biển, Nhà NXB Đại học Quốc gia Hà
Nội, năm 2002.
5. Nguyễn Vũ Thắng (1999), Xây dựng sơ đồ dự tính dự báo nước dâng ở
vùng ven biển Hải Phòng, Luận án Tiến sĩ, Hà Nội.
6. Phạm Văn Ninh (2000), Nước dâng do bão và gió mùa, Chương trình điều
tra nghiên cứu biển cấp nhà nước KHCN-06 (1996-2000), Biển Đông, Tập II,
Khí tượng Thuỷ văn động lực biển, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
7. Bùi Xuân Thông, Nguyễn Văn ai (2008). Phương pháp xác định mực
nước dâng cực đại có thể xảy ra do bão tại khu vực công trình đê biển, Tạp chí Tài
nguyên nước và môi trường, số 23, 11/2008.
8. Lê Trọng Đào, Nguyễn Bá Thủy (2001), Mô hình dự báo nước dâng do bão
của viện thủy thực Delft Hydraulics - Hà Lan, Tuyển tập báo cáo khoa học kỷ niệm
10 năm thành lập Trung tâm KTTV Quốc Gia, Hà Nội.
9. Nguyễn Thọ Sáo (2001), Tính toán dự báo nước dâng do bão sử dụng kết
quả của mô hình khí tượng Rams, Báo cáo chuyên đề Đề tài KC 09-04, Chương
trình KC 09, Bộ Khoa học và Công nghệ.
10. Đõ Ngọc Quỳnh (1996), Công nghệ dự báo nước dâng do bão ven bờ biển
Việt Nam, Báo cáo tổng kết đề tài KT.03.06, Viện Cơ học – Trung tâm Khoa học
Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Hà Nội.
