Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 191 trang Hà Tiên 13/05/2024 720
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu

Luận án Nghiên cứu diễn biến hình thái vùng ven biển Nam Trung Bộ trong điều kiện nước biển dâng do biến đổi khí hậu
n vị thời gian 1s). Tổng 
-58- 
hợp Px và Py thành 1 véc tơ, ta có hướng truyền năng lượng chính và tổng năng lượng 
truyền theo hướng này. Độ lớn của véc tơ P (Px, Py) theo (2.33) khi đó không giống 
so với đại lượng P trong công thức (2.32). Mô hình MIKE21 SW đã sử dụng các công 
thức từ (2.32) đến (2.36) [59] để xác định thông lượng sóng tại mỗi điểm bất kỳ trong 
miền tính. 
 Xác định giá trị thông lượng năng lượng sóng theo các thành phần dọc bờ 
(Pt) và hướng bờ (Pn) 
Để có thể tính thông lượng năng lượng sóng tác động đến một đoạn bờ biển (dài 
hàng chục, trăm km) cần phải tích phân P trên cả đoạn bờ biển đó. Phương pháp mà 
tác giả đã thực hiện trong Luận án là chia đường bờ biển cần tính toán thành nhiều 
đoạn nhỏ AB (vài trăm mét đến 1km), mỗi đoạn sẽ có hình chiếu trên hệ trục tọa độ 
Descartes là (∆x=𝑋𝐵 − 𝑋𝐴,, ∆y=𝑌𝐵 − 𝑌𝐴) và thông lượng sóng qua đoạn AB là véc tơ 
có hai thành phần (Px. ∆y và Py. ∆x). 
Bằng cách định nghĩa hệ trục tọa độ mới sao cho trục hoành mới gắn liền với 
đoạn bờ AB và trục tung mới vuông góc với đoạn bờ AB theo quy ước phương của 
đường bờ t (có chiều dương dọc theo chiều véc tơ AB) và phương pháp tuyến n 
(vuông góc và hướng vào đoạn bờ AB) như trên Hình 2.10, Luận án đề xuất công 
thức tính toán độ lớn thành phần thông lượng sóng dọc bờ Pt và thành phần Pn hướng 
vào bờ cho đoạn AB tại một thời điểm như sau: 
𝑃𝑡(𝑡) = 𝑃. cos (𝑎 − 𝛼) (2.37) 
𝑃𝑛(𝑡) = 𝑃. 𝑠𝑖𝑛 (𝑎 − 𝛼) (2.38) 
Với: �⃗� = (Px. ∆y, Py. ∆x): Xác định theo công thức (2.33) 
a (radian): Góc hợp bởi trục X đến 𝑃 ⃗⃗ ⃗ (chiều quy ước như Hình 2.10, có giá trị 
từ -𝜋 đế𝑛 𝜋). 
α (radian): Góc hợp bởi trục X và đường bờ (chiều quy ước như Hình 2.10, có 
giá trị từ -𝜋 đế𝑛 𝜋). 
∆X, ∆Y : Chênh lệch tọa độ giữa 2 điểm A và B (∆X = 𝑋𝐵 − 𝑋𝐴,∆Y = 𝑌𝐵 − 𝑌𝐴) 
𝑎 = arctan2(𝑃𝑋 , 𝑃𝑌 ) (2.39) 
𝛼 = arctan2(∆X, ∆Y) (2.40) 
-59- 
Hình 2.10: Hệ trục tọa độ và các quy ước sử dụng trong Luận án 
Hàm Arctan2 (sử dụng trong Microsoft Excel) sẽ trả về giá trị arctang, hay tang 
nghịch đảo của một góc có số gia tọa độ xác định. Arctang là góc từ trục x đến đường 
thẳng chứa tọa độ gốc (0, 0) và một điểm có tọa độ (x_num, y_num). Góc được tính 
bằng radian và có giá trị từ -pi đến pi, không bao gồm –pi. Kết quả dương thể hiện 
góc quay ngược chiều kim đồng hồ tính từ trục x; kết quả âm ngược lại. Lưu ý ATAN2 
(a,b) bằng ATAN (b/a), ngoại trừ rằng a có thể bằng 0 trong ATAN2. Nếu cả x_num 
và y_num đều là 0, ATAN2 trả về giá trị lỗi #DIV/0!. 
Nếu xét trong một khoảng thời gian từ T1 đến T2 (1 kỳ triều, 1 mùa gió), ta 
sẽ xác định được thông lượng năng lượng (hay công suất sóng) trung bình tác động 
theo các phương tiếp tuyến (Pt) và pháp tuyến với đường bờ (Pn) trong khoảng thời 
gian đó bằng cách lấy tổng hay tích phân: 
𝑃𝑡 =
1
(T2 − T1)
∫ 𝑃. 𝑐𝑜𝑠(𝑎 − 𝛼)𝑑𝑡
𝑇2
𝑇1
(2.41) 
𝑃𝑛 =
1
(T2 − T1)
∫ 𝑃. 𝑠𝑖𝑛(𝑎 − 𝛼)𝑑𝑡
𝑇2
𝑇1
(2.42) 
Theo quy ước dấu trong Hình 2.10, khi tính toán cho dải ven biển Nam Trung 
Bộ, chiều dương của Pt được xác định từ phía Nam lên phía Bắc (dọc theo đường bờ 
biển các điểm tính luôn nằm bên trái hướng ngược chiều kim đồng hồ), ngược lại thì 
A
B
Px
Py P
Y
X
Pn
O
Pt
a 
(a- 
n
t
-60- 
Pt<0. Đối với thành phần Pn, chiều dương là chiều hướng vào phía trong bờ. Giá trị 
của Pn có thể <0 trong trường hợp sóng truyền sau các mũi đất (Hình 2.11). 
Hình 2.11: Các trường hợp đổi dấu của thành phần dòng năng lượng sóng Pn 
Như vậy, Luận án đã thừa kế kết quả tính toán tại các điểm rời rạc bằng mô hình 
MIKE21 SW trong hệ tọa độ Descartes, sau đó xây dựng hệ trục tọa độ mới gắn liền 
với đường bờ để xác định các thành phần của dòng năng lượng sóng tác động đến 
từng đoạn bờ nhằm lý giải các hiện tượng xói bồi và dự báo diễn biến hình thái cho 
vùng ven biển Nam Trung Bộ. 
2.2.5. Đường cơ sở và trình tự tính toán trong Luận án 
 Xác định đường cơ sở tính toán 
Trong phần trên đã trình bày lý thuyết xác định thông lượng năng lượng sóng 
tác động đến một đoạn bờ biển bằng cách tích phân P trên cả đoạn bờ biển đó. Thực 
tế khi vào đến bờ, qua vùng sóng vỡ, tùy theo độ sâu nước (hoặc cao độ đường bờ) 
tại vị trí xem xét, năng lượng sóng đã bị tiêu hao đi đáng kể. Vì thế, tác giả đã đưa ra 
định nghĩa "đường cơ sở" là "đường thể hiện hình dáng của đường bờ biển thực và 
cách đường bờ hay đường mép nước biển thấp nhất trung bình trong nhiều năm một 
khoảng cách nhất định". Mục đích là để sử dụng tính toán và phân tích các giá trị đặc 
trưng của dòng năng lượng sóng trên đường cơ sở (trước khi vào đến bờ biển thực). 
-61- 
Việc chọn vị trí đường cơ sở có thể xem xét đặt ở những độ sâu d khác nhau, từ 
đó so sánh đưa ra kiến nghị hợp lý nhất (tức là phản ảnh được qui luật xói bồi). 
Có ba vị trí đặc biệt sau có thể chọn làm đường cơ sở: 
- Vị trí sóng vỡ: Từ vị trí sóng bị vỡ vào đến bờ là khu vực hoạt động mạnh nhất 
của chuyển động bùn cát ven biển, vì vậy để phản ảnh tình trạng xói bồi thì đường cơ 
sở lấy ở ranh vùng hoạt động bùn cát là hợp lý. Theo lý thuyết sóng điều hòa thì ở độ 
sâu d, sóng có chiều cao H >0,78d sẽ bị vỡ hay chiều cao sóng lớn nhất ở độ sâu d sẽ 
có giá trị bằng 0,78d (Hình 2.4). Nói cách khác, sóng có chiều cao H sẽ vỡ ở độ sâu 
bằng 1,0/0,78=1,28d. Đối với sóng thực, giá trị đại diện có thể chọn bằng chiều cao 
sóng có nghĩa HS (significant wave height) và kết quả mô hình MIKE21 SW sẽ cho 
giá trị này ở mọi điểm tính. Với sóng thực, giới hạn độ sâu vỡ thường được thừa nhận 
(trong nhiều TCVN dẫn theo Hà Lan) là d<HS/0,6=1,67HS. Tuy nhiên là chiều cao 
sóng lại thay đổi dọc theo đường cơ sở, và thay đổi theo thời gian, nên cần ước lượng 
một giá trị trung bình của HS để xác định độ sâu của đường cơ sở. 
- Vị trí thứ hai là ranh giới phân biệt nước sâu và nước nông (Hình 2.4): Vị trí 
này về lý thuyết là tại d = L0/2. Ở nước sâu, chiều dài sóng L0 = (gT2/2π) không phụ 
thuộc d còn vào tới d = L0/2 thì sóng bắt đầu bị ảnh hưởng của đáy L=L0th(
2πd
L
). Với 
sóng thực, chu kỳ đặc trưng có thể chọn là Tp (chu kỳ đỉnh phổ sóng), giá trị này do 
mô hình MIKE21 SW cung cấp. Và cũng như trên, cần chọn một giá trị Tp trung bình 
(có thể dễ hơn là chọn HS trung bình do Tp thay đổi ít hơn). 
- Vị trí thứ ba là tại các độ sâu xói tới hạn hay độ sâu đóng (depth of closure): 
Vị trí độ sâu đóng ở ngoài vùng sóng vỡ (thường khá gần bờ), giá trị khoảng 6-10m, 
là vị trí giới hạn phạm vi có chuyển động bùn cát ven bờ. Đây cũng là vị trí hợp lý 
cho đường cơ sở. Tuy nhiên độ sâu đóng được xác định dựa vào các công thức kinh 
nghiệm và phụ thuộc vào chế độ sóng (thay đổi theo thời gian) nên cũng chỉ xác định 
được một cách tương đối gần đúng. 
Để đơn giản hóa thuật toán tính toán trên phạm vi toàn vùng Nam Trung Bộ, có 
thể chọn đường cơ sở cố định, gần với phạm vi có hoạt động bùn cát ven bờ. Khi cần 
đánh giá cụ thể bồi xói cho một khu vực hẹp, quanh công trình chẳng hạn, sẽ sử dụng 
-62- 
các mô hình đầy đủ trên nền địa hình chi tiết có tính đến tất cả các yếu tố ảnh hưởng 
của sóng, dòng, bùn cát, địa hình 
Theo những phân tích nêu trên đồng thời căn cứ Quyết định số 1790/QĐ-
BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường ngày 06 tháng 6 năm 2018 về "Ban hành 
và công bố Danh mục các điểm có giá trị đặc trưng mực nước triều vùng ven biển và 
10 đảo, cụm đảo lớn của Việt Nam; Bản đồ đường mép nước biển thấp nhất trung 
bình trong nhiều năm và đường ranh giới ngoài cách đường mép nước biển thấp nhất 
trung bình trong nhiều năm một khoảng cách 03 hải lý vùng ven biển Việt Nam", 
Luận án đã tiến hành chọn vị trí đường cơ sở là đường cách đường mép nước biển 
thấp nhất trung bình trong nhiều năm một khoảng cách 1,0 km để tính toán các đặc 
trưng của dòng năng lượng sóng (Hình 2.12). 
Hình 2.12: Minh họa vị trí đường cơ sở định nghĩa trong Luận án 
Từ đường cơ sở trở vào bờ chính là vùng sóng đổ, là khu vực hoạt động mạnh 
của chuyển động bùn cát ven biển. Điều này có thể nhận biết được trên bản đồ Google 
Map với các vệt màu sậm hơn trên toàn dải ven biển Nam Trung Bộ. 
 Tính toán các thành phần của dòng năng lượng sóng cấp độ chi tiết 
Trên mỗi đoạn của đường cơ sở có chiều dài trung bình ds=500m÷1km ta có 
một giá trị �⃗� (Px. ∆y, Py. ∆x) theo công thức (2.33) đến (2.36) từ kết quả mô hình 
MIKE21 SW. Chiếu vectơ này xuống phương tiếp tuyến và pháp tuyến với đường bờ 
ds có Pt, Pn theo (2.37), (2.38) và tiến hành tích phân trong một khoảng thời gian 
-63- 
theo (2.41), (2.42). Vẽ đồ thị dọc theo đường cơ sở để tìm liên hệ với tình hình bồi 
xói của các đoạn ds (xem trong phần 3.2 sau). Có thể gọi đó là cấp nghiên cứu chi 
tiết cho từng đoạn ds. 
 Tính toán các thành phần của dòng năng lượng sóng cấp độ tổng quát 
Ta cần đánh giá ở phạm vi rộng hơn, ví dụ một cung bờ cong như từ mũi Kê 
Gà đến Phan Thiết hay từ Phan Thiết đến Mũi Né (Bình Thuận) ... tức là ở mức hàng 
chục km. Để có đánh giá chung cho một đoạn dài AB (cỡ 10 km) như vậy, tiến hành 
tích phân (cộng) Px, Py dọc theo đường cong cơ sở đã chọn. Kết quả được véctơ 
(Px, Py) của đoạn AB. Bây giờ mới chiếu vectơ tổng này lên hướng AB để xác 
định �⃗� (𝑃𝑡 , 𝑃𝑛) và đánh giá chung cho đoạn bờ AB. 
Như vậy khảo sát tìm kiếm qui luật liên hệ giữa Pt, Pn với diễn biến bờ được 
phân làm 2 cấp, cấp chi tiết khảo sát trực tiếp trên các đoạn ds vài trăm mét, so sánh 
với thực tế để tìm qui luật. Cấp tổng quan hơn cho khu vực khoảng chục km thì tính 
ra Pt, Pn đại diện chung cho đoạn AB rồi căn cứ vào qui luật đã khẳng định ở bước 
chi tiết để đưa ra đánh giá chung cho đoạn AB. 
 Xác định vị trí có nguy cơ xói lở-bồi tụ theo gradient dòng năng lượng sóng 
Trong giải tích vectơ, gradient của một trường vô hướng là một trường vectơ có 
chiều hướng về phía mức độ tăng lớn nhất của trường vô hướng, và có độ lớn là mức 
độ thay đổi lớn nhất. 
Giả sử f là một hàm số từ Rn đến R nghĩa là f = f (x1, x2,,xn). 
Theo định nghĩa, gradient của f (ký hiệu grad hay f) là một vectơ n chiều mà 
mỗi thành phần trong vector đó là một đạo hàm riêng phần (Partial derivative) theo 
từng biến của hàm f. 
f= (
𝑑𝑓
𝑑𝑥1
,
𝑑𝑓
𝑑𝑥2
 ,
𝑑𝑓
𝑑𝑥𝑛
) 
Nếu lấy gradient của thành phần năng lượng sóng dọc bờ Pt theo đường cơ sở 
(tức là d/ds), ta có nhận xét sau: Vì Pt đặc trưng cho khả năng tải cát dọc bờ nên nếu 
Pt đoạn sau lớn hơn đoạn trước (Gradient dọc bờ dương), có nghĩa khả năng tải cát 
tăng dần, lấy đi cát ở đáy, gây xói. Ngược lại nếu gradient dọc bờ âm thì gây bồi. 
-64- 
Xét sự thay đổi theo thời gian, nếu giá trị của Pt thời điểm sau lớn hơn thời điểm 
trước (d/dt>0), có nghĩa khả năng tải cát của đoạn đó tăng dần, lấy đi cát ở đáy, có 
khả năng gây xói nếu hai đoạn bên không bổ sung thêm trầm tích (vẫn phụ thuộc 
gradient Pt dọc bờ). Còn Pn ở thời điểm sau lớn hơn của thời điểm trước thì năng 
lượng sóng vào bờ tăng dần, khả năng tải cát tăng dần, dẫn đến nguy cơ gây xói. 
 Cơ sở khoa học các mô hình tính toán 
Cơ sở khoa học lựa chọn bộ công cụ mô hình toán sử dụng trong Luận án là các 
quá trình sóng, dòng chảy, dao động mực nước, vận chuyển bùn cát, xói-bồi, diễn 
biến đáy và bờ ở vùng nghiên cứu ven biển Nam Trung Bộ (VNC). Các quá trình này 
thay đổi liên tục vì chúng phụ thuộc vào nhiều cơ chế biến đổi theo không-thời gian, 
trong đó các yếu tố chính bao gồm [20]: 
- Tác động của gió lên mặt biển và tương tác biển-khí quyển. Các yếu tố này 
còn gọi là biên Khí tượng. 
- Sự cưỡng bức của dao động thủy triều, sóng biển, dòng hải lưu và dòng vật 
chất từ biển Đông tới. Các yếu tố này tác động qua biên mở của VNC nối với biển 
Đông, nên còn gọi là biên mở hạ lưu. 
- Dòng nước, bùn cát từ các lưu vực sông đến VNC. Các yếu tố này tác động 
qua biên mở của VNC và lân cận nối với các hệ thống sông, gọi là biên mở thượng 
lưu. Tại VNC, ảnh hưởng của các lưu vực sông chỉ diễn ra trong thời gian ngắn vào 
mùa lũ và không đáng kể vào mùa kiệt. 
- Cấu trúc trường nhiệt muối của VNC và lân cận. Chúng là hệ quả tương tác 
giữa VNC với khí quyển, biển Đông và các lưu vực sông thông qua các biên nêu trên. 
Tại VNC khá đồng nhất về nhiệt độ và độ mặn, nên chúng ta có thể bỏ qua ảnh hưởng 
của bất đồng nhất nhiệt độ. 
- Sự tương tác giữa sóng, dòng chảy và dao động mực nước làm thay đổi độ sâu. 
Cơ chế này đặc biệt quan trọng tại vùng nước nông. 
- Sự tương tác bên trong giữa các thành phần phổ sóng. 
- Cấu tạo hình học và chất liệu trầm tích địa hình đáy VNC và lân cận. Chúng 
là các yếu tố ít thay đổi, gọi là biên cứng. Khi xây dựng công trình, hoạt động chỉnh 
-65- 
trị, lấy cát, đào luồng chạy tàu... sẽ dẫn đến sự thay đổi rất đáng kể cấu tạo hình học 
của đáy biển và đường bờ. Ảnh hưởng của biên cứng lên quá trình sóng, dòng chảy, 
vận chuyển bùn cát, xói-bồi và cân bằng vật chất thể hiện chủ yếu qua các cơ chế: (1) 
Trường độ sâu cột nước; (2) Ma sát đáy và bờ; (3) Tốc độ xói lở/bồi lắng; (4) Sự tán 
xạ năng lượng sóng, dòng chảy; (5) Sự hấp thụ và phân hủy vật chất tại đáy và bờ. 
- Khái niệm biên cứng và vị trí của nó trong các mô hình toán hiện đại cho vùng 
ven biển đã được mở rộng thành khái niệm biên mềm và biên di dộng. Chúng là các 
mô hình toán tích hợp đồng thời các quá trình trình thủy động lực học, phổ sóng, vận 
chuyển bùn cát, xói-bồi và cân bằng vật chất có tính đến sự tương tác giữa chúng 
trong hệ thống khép kín. Biên mềm là vì ảnh hưởng của sự vận chuyển bùn cát và 
xói bồi lên địa hình đáy và bờ lòng dẫn “biên cứng” được cập nhật liên tục trong mô 
hình loại này. Biên di động là vì vị trí đường “biên cứng” được xem là một biến phụ 
thuộc vào dao động mực nước do triều, lũ, mưa, nước dâng do gió.... Đây là những 
đặc điểm nổi bật, đặc biệt hữu ích và phù hợp với thực tế tại vùng biển ven bờ của 
các mô hình toán hiện đại tích hợp đồng thời các quá trình trình thủy động lực học, 
phổ sóng, vận chuyển bùn cát, bồi/ xói và cân bằng vật chất so với các mô hình toán 
cổ điển (thường nghiên cứu chúng một cách riêng rẽ). 
Ngoài ra, để chọn ra mô hình phù hợp tác giả còn dựa trên các tiêu chí sau: 
- VNC bao gồm cả vùng nước sâu và vùng nước nông, do đó mô hình số về chế 
độ thủy lực (HD) và phổ sóng (SW) không ổn định 2 chiều ngang là công cụ đáng tin 
cậy và hiệu quả, đôi khi có thể cần đến mô hình 3 chiều không gian khi độ phân tầng 
của nước trở nên đáng kể. 
- Các quá trình thủy động học, sóng, vận chuyển bùn cát và xói-bồi tại VNC 
diễn ra trên một vùng có địa hình đáy và bờ bị chia cắt, đường bờ nhiều đoạn khúc 
khủu nên mô hình số trên lưới phi cấu trúc là lựa chọn hợp lý, lưới tính với các phần 
tử tam giác cho vùng gần bờ và phần tử tứ giác cho vùng xa bờ là lựa chọn tối ưu. 
Việc sử dụng mô hình số trên lưới như vậy cho phép nâng cao độ phân giải theo 
phương ngang để mô phỏng, xấp xỉ các đường bờ quanh co, các luồng tàu, các công 
trình chỉnh trị, góp phần rất quan trọng để tăng độ tin cậy của kết quả tính toán. 
-66- 
Đối với việc ứng dụng phương pháp mô hình toán để nghiên cứu các quá trình trong 
vùng ven biển, vấn đề có được lưới tính hợp lý, tối ưu là vấn đề quan trọng hàng đầu. 
Qua phân tích và so sánh các mô hình số đang áp dụng tại Việt Nam và trên thế 
giới, tác giả thấy rằng: Mô hình tích hợp MIKE 21/3 Couple FM sử dụng trong Luận 
án (Chi tiết học thuật trình bày trong phần Phụ lục 1) do Viện thủy lực Đan Mạch 
(DHI) xây dựng là một trong số rất ít các mô hình toán hiện đại đáp ứng được tất cả 
các yếu tố và tiêu chí nêu trên. Đây là sản phẩm tiến bộ nhất của bộ phần mềm họ 
MIKE mô phỏng các quá trình thủy lực liên quan chặt chẽ với nhau trên vùng nước 
nông (là thủy động lực, sóng, vận chuyển vật chất và bồi xói) cho miền tính có đường 
biên di động (theo dao động mực nước) và có thể cài đặt các công trình nhân tạo (đê, 
kè, cầu cống) lên lưới tính phi cấu trúc. Các module cần sử dụng đồng thời bao 
gồm: (1) Module thủy động lực học để xác định trường dòng chảy và trường độ sâu 
cột nước; (2) Module phổ sóng để xác định trường sóng và ứng suất tán xạ sóng; (3) 
Module vận chuyển cát để tính toán diễn biến hình thái trong VNC. Dưới đây phân 
cấp mức độ chi tiết các mô hình sử dụng trong Luận án và cơ sở lý thuyết của mô 
hình MIKE21/3 Couple Model FM. 
2.3.1. Phân cấp các mô hình trong Luận án 
Luận án đã sử dụng 3 cấp độ mô hình, gồm: (i) Bài toán tổng quát với mô hình 
Biển đông để cung cấp số liệu "đầu vào" cho mô hình khu vực; (ii) Mô hình khu vực 
mô phỏng cho toàn bộ dải ven biển Nam Trung Bộ và (iii) Mô hình chi tiết để giải 
quyết cho các dự án cụ thể. Luận án đã kế thừa và sử dụng các kết quả nghiên cứu 
trước từ các mô hình với tỉ lệ và mức độ chi tiết như sau: 
Hình 2.13: Mức độ chi tiết của các mô hình sử dụng trong Luận án 
-67- 
2.2.1.1. Mô hình 1 (Mô hình sóng và triều biển Đông) 
Mục đích của mô hình 1 là mô phỏng chế độ thủy động lực (thủy triều, dòng 
chảy) và chế độ sóng trong phạm vi toàn bộ vùng biển Đông và vịnh Thái Lan để 
đảm bảo tính hệ thống và liên tục nhằm cung cấp biên mở hạ lưu phía biển cho các 
mô hình có quy mô nhỏ hơn (mô hình 2). Mô hình sử dụng cho nghiên cứu này là 
MIKE21/3 Coupled FM với các module HD và SW. Lưới tính toán là lưới phi cấu 
trúc phần tử tam giác. Tại các vùng biển nông ven bờ, lưới tính được chia mịn hơn 
và được tiến hành theo trình tự thử dần nhằm đảm bảo cả 2 yếu tố là tốc độ tính toán 
và độ chính xác của mô hình. Biên tính toán của mô hình 1 gồm các eo biển: Taiwan, 
Bashi, Philipines, Indonesia và Malacca (Hình 2.14). Với module thủy lực HD, các 
biên này là các biên mực nước với số liệu mực nước triều được xây dựng từ các hằng 
số điều hòa. Còn module tính phổ sóng SW, các biên này được giả thiết là “lateral 
boundary” (biên cạnh). Mô hình sóng và triều biển Đông được kế thừa từ kết quả 
nghiên cứu thực hiện bởi Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam trong các đề tài, dự án 
trước đây [39]. 
Hình 2.14: Lưới và biên tính toán của mô hình sóng và triều Biển Đông 
-68- 
2.2.1.2. Mô hình 2 (Mô hình thủy động lực ven biển Nam Trung Bộ) 
Mô hình được sử dụng để mô phỏng chế độ thủy động lực cho toàn bộ dải ven 
biển Nam Trung Bộ và phụ cận. Trong khuôn khổ Luận án, nhằm giảm thiểu tác động 
tới các vùng nghiên cứu chi tiết hơn cũng như tối ưu hóa về thời gian mô phỏng, 
phạm vi mô hình Nam Trung Bộ bao trùm từ Đà Nẵng đến Bà Rịa-Vũng Tàu có chiều 
dài khoảng 940Km, khoảng cách từ bờ tới các vị trí biên mở ngoài biển từ 70÷80Km 
(Hình 2.15). Kích thước ô lưới nhỏ nhất vùng sát bờ có giá trị khoảng 100m. Các 
thông số trên biên mở về mực nước, sóng, dòng chảy được trích xuất từ mô hình 
sóng và triều biển Đông (mô hình 1). 
Hình 2.15: Lưới và biên tính toán của mô hình ven biển Nam Trung Bộ 
2.2.1.3. Mô hình 3 (Mô hình chi tiết các khu vực ven biển) 
Để làm rõ quá trình diễn biến hình thái tại các vùng ven biển, cần thiết xây dựng 
các mô hình nghiên cứu chi tiết hơn nữa (mô hình 3, Hình 2.13). Điều kiện biên tính 
toán cho các mô hình nghiên cứu chi tiết được trích xuất từ kết quả của mô hình Nam 
-69- 
Trung Bộ (mô hình 2) kể cả các kịch bản về nước biển dâng tương ứng tại các biên 
phía biển với các modules sử dụng sẽ là MIKE21/3 Couple FM (HD, SW, ST) 
Hình 2.16: Lưới và biên tính toán của mô hình chi tiết vùng ven biển LaGi 
2.3.2. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE21/3 Couple Model FM 
Chi tiết của các mô hình tính sẽ được trình bày kỹ trong Phụ lục 1, dưới dây chỉ 
đưa ra những phương trình cơ bản. 
 Phương trình liên tục và hệ phương trình nước nông 2 chiều trên toàn bộ 
độ sâu h=+d trong module MIKE 21HD : 
h u hv
hS
t x y
  
   
(2.43) 
2 2
0 0
0 0 0
2
1
a
xysx bx xx
xx xy s
phu hu hvu h gh
fvh gh
t x y x x x
ss
hT hT hu S
x y x y
 
 
    
     
   
    
(2.44) 
2 2
0 0
0 0 0
2
1
a
sy by yx yy
xy yy s
phv huv hv h gh
fuh gh
t x y y y y
s s
hT hT hv S
x y x y
 
 
    
     
   
    
(2.45) 
Trong đó: 
 t: Thời gian 
 x, y: Các thành phần trong tọa độ

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_dien_bien_hinh_thai_vung_ven_bien_nam_tru.pdf
  • pdf2-TTLA_PhamTrung_VIE.pdf
  • pdf3-TTLA_PhamTrung_EN.pdf
  • pdf4 -Trich yeu Luan an (tiếng Việt + Anh)_(NCS. Phạm Trung).pdf