NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ DỰ
BÁO SÓNG VÙNG BIỂN VEN BỜ HẢI PHÒNG
Mở đầu
Sóng biển là một yếu tố quan trọng trong công tác
nghiên cứu các quá trình động lực biển. Những hiểu biết đầy đủ về sóng biển
và các đặc trưng của nó sẽ giúp ta giải thích và tính toán được nhiều quá
trình diễn ra trong biển, đặc biệt là ở vùng ven bờ như: Biến động đường
bờ, thay đổi địa hình đáy biển, tính toán áp lực sóng lên các công trình, năng
lượng sóng, tái phân bố các chất ô nhiễm, nước dâng do sóng. Hiện nay để có được
thông tin về sóng biển và các đặc trưng của sóng biển, ngoài việc tiến hành
đo đạc trực tiếp có thể dùng các mô hình mô phỏng toán học. Áp dụng được mô hình SWAN mô phỏng và dự báo sóng ở
vùng ven bờ. Bước đầu đánh giá được sự biến động theo mùa của trường sóng ven
biển Hải Phòng. Phương pháp
Việc giải phương trình cân bằng tác động được thực hiện trong SWAN bằng
nhiều sơ đồ khác nhau trong cả 5 chiều (thời gian, không gian địa lý, không
gian phổ). Những sơ đồ đầu mô tả sự truyền sóng không có các giá trị của hàm
nguồn phát sinh, tiêu tán và tương tác giữa các sóng. Sau đó là dạng mô tả đầy
đủ của các giá trị hàm này. Thời gian được mô tả với hằng số bước thời gian Δt
cho đồng thời tích phân quá trình truyền sóng và các hàm nguồn. Không gian địa
lý được mô tả bằng lưới chữ nhật với độ phân giải Δx, Δy theo hướng x và y. Phổ
sóng được mô tả bằng độ phân giải hướng Δθ và độ phân giải tần số tương đối
Δσ/σ (phân bố tần số logarit).
|
|
Kết quả
Mùa mưa: Trong
mùa mưa ta thấy sóng có hướng Nam
và Nam
đông nam có tần suất đáng kể. Độ cao sóng vùng bờ nằm trong khoảng từ 0,2m –
0,6m, ở ngoài khơi độ cao sóng vào khoảng 0,8m-1,4m, độ cao sóng lớn nhất có thể
đạt 3,4m (Hình 10), và độ cao sóng phía
ngoài Đảo Long Châu cao hơn khu vực Cửa sông Thái Bình, độ cao sóng khu vực Cát
Hải có giá trị nhỏ hơn so với hai khu vực kia trong suốt khoảng thời gian tính
toán.
Trường độ cao
và hướng sóng khu vực biển ven bờ Hải Phòng trong 7/2008
Mùa khô: Trong mùa khô, do chịu ảnh hưởng
của gió mùa đông bắc nên độ dài bước sóng nhỏ hơn trong mùa mưa (sóng ngoài
khơi truyền vào), sự biến thiên của độ cao sóng với mức độ mạnh hơn (Hình
13). Nhìn chung trong mùa này sóng có hướng
Đông chiếm ưu thế, các hướng khác chiếm tần suất không đáng kể. Hướng sóng chiếm
tần suất cao ở khu vực phía ngoài đảo Long Châu khoảng 67.550, trong khoảng thời
gian tính toán hướng sóng dao động trong khoảng từ vào khu vực ven bờ do ảnh hưởng
của địa hình đáy và đường bờ nên hướng sóng thay đổi: Cát Hải sóng có hướng chiếm
ưu thế là 940, phía bắc mũi Đồ Sơn sóng có hướng ưu thế là 780.
Trường độ cao và hướng
sóng khu vực biển ven bờ Hải Phòng trong
12/2008
Kết luận:
Sau một thời gian nghiên cứu
và thử nghiệm, nhóm thực hiện nhiệm vụ đã áp dụng thành công mô hình SWAN vào
tính sóng trong các điều kiện lý tưởng, và áp dụng mô phỏng và dự báo trường
sóng cho khu vực ven biển Hải Phòng theo mùa, các kết quả nhận được về các đặc
trưng sóng tương đối phù hợp với các đặc trưng sóng ở khu vực theo các tài liệu
quan trắc trong lịch sử.
Khuyến nghị:
- Cần nghiên cứu, triển khai
có các mô hình sóng ngoài khơi, để cung cấp phổ sóng đầu vào cho các mô hình
sóng vùng ven bờ.
- Cần có các mô hình dự báo
khí tượng (ví dụ như MM5), nhằm cung cấp dữ liệu đầu vào cho các mô hình thủy động
lực nói chung và mô hình sóng nói riêng (hoặc mua số liệu dự báo của các mô
hình dự báo khí tượng của các nước trên thế giới).
- Triển khai các mô hình thủy
động lực có tích hợp các mô-đun dòng chảy, thủy triều để tạo trường dữ liệu đầu
vào cho SWAN.
- Tiếp tục nghiên cứu và chạy
SWAN trên hệ thồng lưới lồng, lưới tam giác để cho kết quả chính xác hơn, đáp ứng
cho các khu vực ven bờ có địa hình đáy và đường bờ phức tạp.
Nhóm tác giả: Lê Đức Cường, Đỗ Trọng Bình Viện Tài nguyên và Môi trường biển
|