Luận văn Nghiên cứu chế độ động lực và môi trường vùng biển đông Nam Bộ

đại học quốc gia hà nội tr−ờng đại khoa học Tự Nhiên -------------- * * * * * -------------- Nguyễn Quốc Trinh Nghiên cứu chế độ động lực vμ môi tr−ờng vùng biển đông nam bộ luận văn thạc sĩ khoa học Hà nội - 2007 đại học quốc gia hà nội tr−ờng đại khoa học Tự Nhiên -------------- * * * * * -------------- Nguyễn Quốc Trinh Nghiên cứu chế độ động lực vμ môi tr−ờng vùng biển đông nam bộ Chuyên ngành: Hải D−ơng học Mã số: 60 44 97 luận văn thạc sĩ khoa học Ng−ời h−ớng dẫn khoa học: GS.TS Đinh Văn Ưu Hà nội - 2007 I Mục Lục Lời cảm ơn .............................................................................................................. - 0 - Mở đầu ........................................................................................................................... - 1 - 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................. - 1 - 2. Mục tiêu của luận văn ................................................................................ - 1 - 3. Nội dung chính của luận văn ...................................................................... - 1 - 4. Ph−ơng pháp nghiên cứu ............................................................................ - 1 - 5. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... - 2 - 6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn .................................................................... - 2 - Ch−ơng 1 - Đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng biển Đông Nam Bộ .......... - 3 - 1.1. Đặc điểm chung ...................................................................................... - 3 - 1.2. Đặc điểm hình thái địa hình .................................................................... - 3 - 1.3. Đặc điểm khí hậu .................................................................................... - 4 - 1.3.1. Chế độ khí t−ợng .......................................................................... - 4 - 1.3.2. Chế độ thuỷ văn ........................................................................... - 5 - 1.3.3. Chế độ hải văn ............................................................................. - 5 - 1.4. Đặc điểm môi tr−ờng biển....................................................................... - 6 - Ch−ơng 2 - Ph−ơng pháp nghiên cứu............................................................... - 8 - 2.1. Ph−ơng pháp thống kê ............................................................................. - 8 - 2.1.1. Ph−ơng pháp thống kê ................................................................. - 8 - 2.1.2. Ph−ơng pháp hồi quy tuyến tính .................................................. - 8 - 2.2. Ph−ơng pháp phân tích điều hòa (mực n−ớc và dòng chảy) ................... - 9 - II 2.3. Ph−ơng pháp số trị ................................................................................. - 13 - 2.3.1 Mô hình tính sóng vùng ven bờ ................................................... - 13 - 2.3.2. Mô hình số cho dòng chảy gần bờ ............................................. - 14 - 2.3.3. Mô hình số cho tính tràn dầu trong vùng cửa sông và ven bờ .. - 15 - 2.3.4 Điều kiện ban đầu và điều kiện biên .......................................... - 16 - 2.3.5. Sơ đồ sai phân và lời giải số trị ................................................. - 16 - 2.3.6. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 3D ............................................ - 17 - Ch−ơng 3 - Kết quả thu thập dữ liệu và nghiên cứu chế độ động lực và môi tr−ờng vùng biển Đông Nam bộ . - 19 - 3.1. Cơ sở dữ liệu .......................................................................................... - 19 - 3.1.1. Địa hình ..................................................................................... - 19 - 3.1.2. Khí t−ợng ................................................................................... - 20 - 3.1.3. Thủy văn .................................................................................... - 22 - 3.1.4. Hải văn ...................................................................................... - 22 - 3.2. Kết quả nghiên cứu chế độ động lực vùng biển Đông Nam bộ ............ - 24 - 3.2.1 Địa hình đáy biển khu vực nghiên cứu ....................................... - 24 - 3.2.2 Chế độ khí t−ợng ......................................................................... - 25 - 3.2.3 Chế độ hải văn ............................................................................ - 33 - 3.2.4. Kết quả áp dụng mô hình số trị ................................................. - 49 - Kết luận và kiến nghị .............................................................................. - 56 - Tài liệu tham khảo .................................................................................... - 58 - III Danh mục Bảng Bảng 2.1a. Hệ số và đối số của một số phân triều chính ......................................... - 10 - Bảng 2.1b. Hệ số và đối số của một số phân triều chính (tiếp) ............................... - 10 - Bảng 2.2. Phân loại tính chất triều .......................................................................... - 13 - Bảng 3. 1 Thông tin dữ liệu khí t−ợng tại các trạm cố định .................................... - 21 - Bảng 3.2 Thông tin dữ liệu khi t−ợng quan trắc ngoài khơi bằng obs_ship ............ - 21 - Bảng 3.3. Thông tin dữ liệu hải văn tại các trạm cố định ........................................ - 22 - Bảng 3.4. Thông tin dữ liệu mực n−ớc trạm nghiệm triều ....................................... - 23 - Bảng 3.5. Thông tin các chuỗi số liệu dòng chảy .................................................... - 24 - Bảng 3.6. Đặc tr−ng gió tại các trạm theo h−ớng trong năm ................................... - 26 - Bảng 3.8. áp suất (mb) không khí mặt biển ........................................................... - 29 - Bảng 3.9. Nhiệt độ (0C) không khí .......................................................................... - 32 - Bảng 3.10. Số lần và tần suất sóng theo h−ớng theo số liệu trạm Phú Quý (1986- 2005) ....................................................................................................... - 33 - Bảng 3.11. Độ cao sóng trung bình (m) và độ cao sóng cực đại (m) theo h−ớng theo số liệu trạm Phú Quý (1986-2005) ................................................. - 35 - Bảng 3.12. Số lần và tần suất sóng theo h−ớng theo số liệu trạm Côn Đảo (1978- 2005) ....................................................................................................... - 36 - Bảng 3.13. Độ cao sóng trung bình (m) và độ cao sóng cực đại (m)theo h−ớng theo số liệu trạm Côn Đảo (1978-2005) ................................................. - 37 - Bảng 3.14. Hằng số điều hoà mực n−ớc tai các vị trí trạm đo ................................. - 39 - Bảng 3.15. Số lần và tần suất xuất hiện dòng chảy theo h−ớng .............................. - 43 - Bảng 3.16. Vận tốc (m) dòng chảy trung bình và cực đại theo h−ớng .................... - 44 - Bảng 3.17. Hằng số điều hoà dòng chảy tai các vị trí trạm đo ................................ - 45 - Bảng 3.18. Đặc tr−ng gió khu vực nghiên cứu ........................................................ - 50 - Bảng 3.19. Đặc tr−ng sóng khu vực nghiên cứu ...................................................... - 50 - Bảng 3.20: Thống kê các sự cố tràn dầu lớn tại Việt Nam ...................................... - 52 - Bảng 3.21. Giá trị đầu vào của mô hình tính toán tràn dầu ..................................... - 52 - IV Danh mục Hình Hình 1.1. Khu vực nghiên cứu vùng biển Đông Nam bộ .......................................... - 4 - Hình 2.2. Sơ đồ tính toán bằng mô hình số ............................................................. - 17 - Hình 2.3. L−ới sai phân trong không gian x, y và z ................................................ - 18 - Hình 2.4. Sơ đồ thời gian tính toán .......................................................................... - 18 - Hình 3.1. Bản đồ phân bố số liệu độ sâu khu vực nghiên cứu................................. - 20 - Hình 3.2. Hoa gió tháng 8 các trạm trong vùng nghiên cứu ................................... - 27 - Hình 3.3. Hoa gió tháng 1 các trạm trong vùng nghiên cứu ................................... - 28 - Hình 3.4. Dao động khí áp (mb) mực biển trung bình tại các trạm ........................ - 30 - Hình 3.5. Dao động nhiệt độ (0C) không khí trung bình tại các trạm ..................... - 31 - Hình 3.6. Hoa sóng tại các trạm trong vùng nghiên cứu ......................................... - 34 - Hình 3.7. Hoa sóng tháng 8 tại các trạm trong vùng nghiên cứu ............................ - 34 - Hình 3.8. Hoa sóng tháng 1 tại các trạm trong vùng nghiên cứu ............................ - 36 - Hình 3.9. Dao dộng mực n−ớc (cm) cực đại, trung bình và cực tiểu tháng trong năm trạm Vũng Tàu ................................................................................ - 38 - Hình 3.10. Biến thiên mực n−ớc (cm) trung bình năm trạm Vũng Tàu .................. - 38 - Hình 3.11. Dao động thuỷ triều tại một số trạm trong vùng nghiên cứu ................ - 41 - Hình 3.12. Biến trình véc tơ dòng chảy theo thời gian tại trạm số 2 ....................... - 46 - Hình 3.13. Biến trình véc tơ dòng chảy theo thgời gian tại trạm số 3 ..................... - 47 - Hình 3.14. Profile nhiệt độ và độ muối theo độ sâu vùng nghiên cứu (mùa đông) . - 48 - Hình 3.15. Profile nhiệt độ và độ muối theo độ sâu vùng nghiên cứu (mùa hè) ..... - 49 - Hình 3.16. Dao động thủy triều tại trạm Vũng Tàu ................................................ - 51 - Lời cảm ơn Tác giả xin chân thành cảm ơn Khoa Khí t−ợng Thuỷ văn và Hải d−ơng học, Phòng đào tạo Sau đại học thuộc Tr−ờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội; Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ văn biển, Trung tâm T− liệu Khí t−ợng Thuỷ văn, Trung tâm ứng dụng Công nghệ Khí t−ợng Thuỷ văn thuộc Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ văn Quốc gia; Viện Khí t−ợng Thuỷ văn và Môi tr−ờng; Tạp chí biển. Tác giả xin chân thành cảm ơn Giáo viên h−ớng dẫn GS. TS Đinh Văn Ưu và toàn thể các thầy cô giáo trong và ngoài tr−ờng; và các bạn đồng nghiệp trong và ngoài cơ quan đã giúp đỡ và động viên tác gải đã hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tác giả - 1 - Mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, kinh tế biển đã và đang đ−ợc coi trọng mà vùng biển Đông Nam bộ là một trong những vùng trọng điểm của kinh tế biển (thuỷ sản, giao thông hàng hải, dầu khí). Vấn đề đặt ra là cần nghiên cứu chế độ chi tiết hơn động lực và môi tr−ờng vùng biển Đông Nam bộ có thể góp phần phục vụ công tác quản lý và còn hỗ trợ cho các hoạt động phối hợp giữa các ngành, địa ph−ơng ven biển đ−ợc thuận lợi. Với những lý do trên, sự lựa chọn đề tài "Nghiên cứu chế độ động lực và môi tr−ờng vùng biển Đông Nam bộ" làm h−ớng nghiên cứu của tác giả trong luận văn này. 2. Mục tiêu của luận văn Thu thập, tổng hợp dữ liệu khí t−ợng, thuỷ văn, hải văn và môi tr−ờng; Phân tích đánh giá chế độ khí t−ợng, thuỷ văn và hải văn; áp dụng mô hình số trị nhằm giải thích quá trình loang truyền dầu và hiện t−ợng dâng - rút n−ớc do gió vùng ven bờ của vùng biển Đông Nam bộ. 3. Nội dung chính của luận văn - Thu thập số liệu địa hình, khí t−ợng (gió, áp và nhiệt độ không khí), thuỷ văn biển (sóng, mực n−ớc, dòng chảy và nhiệt - muối) và môi tr−ờng biển (tràn dầu) trong khu vực nghiên cứu. - Phân tích và đánh giá chế độ khí t−ợng thuỷ văn biển. - áp dụng mô hình để mô phỏng tràn dầu và hiện t−ợng dâng – rút n−ớc vào khu vực nghiên cứu. - Rút ra kết luận và kiến nghị 4. Ph−ơng pháp nghiên cứu 9 Thu thập dữ liệu - 2 - 9 Ph−ơng pháp thống kê; 9 Ph−ơng pháp phân tích điều hoà; 9 Ph−ơng pháp số trị; 5. Phạm vi nghiên cứu Giới hạn về không gian: Khu vực vùng biển Đông Nam bộ từ 70N đến 110N vĩ độ Bắc và từ 1050E đến 1090E kinh độ Đông. Giới hạn về khoa học: Luận văn nghiên cứu chế độ động lực và môi tr−ờng vùng biển Đông Nam bộ. Cơ sở toán học và các yếu tố cơ bản của địa lý tự nhiên nh− hình thái địa hình, một số tr−ờng khí t−ợng (gió, áp và nhiệt), các yếu tố hải văn (mực n−ớc, dòng chảy, sóng và nhiệt – muối) và áp dụng mô hình tính toán tràn dầu và hiện t−ợng dâng - rút n−ớc do gió mùa. 6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn ý nghĩa khoa học: Làm rõ chi tiết đ−ợc chế độ thuỷ động lực vùng biển Đông Nam bộ. Mô phỏng đ−ợc sự biến đổi của tr−ờng động lực và môi tr−ờng khi có sự cố tràn dầu vùng cửa sông và ven biển. ý nghĩa thực tiễn: Góp phần giải thích chế độ động lực, cảnh báo ngăn ngừa các ảnh h−ởng xấu đến môi tr−ờng sinh thái khi có sự cố tràn dầu và giải thích hiện t−ợng dâng – rút n−ớc vùng cửa sông ven biển Đông Nam bộ. - 3 - Ch−ơng 1 - Đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng biển Đông Nam Bộ 1.1. Đặc điểm chung Vùng biển Đông Nam bộ (xem Hình 1.1) là một vùng biển ven bờ năm trong biển Đông đ−ợc giới hạn vĩ độ từ 7 0N đến 11 0N và kinh độ từ 105 0E đến 109 0E, có diện tích khoảng 150 km2. Vùng biển đ−ợc bao bọc phía tây là bờ biển Việt Nam chạy qua 9 tỉnh, thành phố và có hai đảo lớn là Phú Quý và Côn Đảo. Vùng biển ven bờ chịu ảnh h−ởng của hai hệ thống sông chảy ra là sông Cửu Long và sông Đồng Nai. Vùng biển Đông Nam bộ có vị trí chiến l−ợc quan trọng đối với Việt Nam cả về kinh tế lẫn quốc phòng, an ninh. Vùng biển này là nơi chứa tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là hải sản và dầu khí. Khu vực này hoạt động khai thác dầu khí và giao thông hàng hải lớn nhất của n−ớc ta và gần tuyến giao thông hàng hải thế giới đi qua biển Đông, là cửa ngõ giao l−u lớn và lâu đời của Việt Nam ra thế giới. 1.2. Đặc điểm hình thái địa hình Vùng biển Đông Nam bộ phía bờ biển kéo dài từ tỉnh Bình Thuận đến mũi Cà Mau, có các kiểu địa hình đ−ờng bờ biển phức tạp và đa dạng do nhiều nhân tố tác động đồng thời nh− thuỷ lực sông và thuỷ động lực biển [2], [11], [26], [27]. Khu vực ven bờ và cửa sông, vai trò của các cửa sông, sóng, thuỷ triều và dòng chảy tạo nên địa hình biến đổi th−ờng xuyên phức tạp và đa dạng. Khu vực Bình Thuận và Bà Rịa-Vũng Tàu thì bờ biển t−ơng đối dốc, không có nhiều cửa sông và nhiều bãi cát đẹp, bờ đá gốc có nhiều dốc. Đ−ờng đẳng sâu 10 m phân bố phức tạp. Khu vực từ Bà Rịa - Vũng Tàu đến mũi Cà Mau thì mang đặc tính bờ của châu thổ sông Đồng Nai và sông Cửu Long, địa hình thấp, phẳng, bị chia cắt bởi các cửa sông. Ven các cửa sông phát triển các bãi triều rộng lớn, đ−ờng đẳng sâu 10 mét th−ờng chạy song song với bờ và cách bờ khoảng 12-15 km. Phân bố các cồn cát ở vùng cửa sông th−ờng xuyên biến động. Các bồi tụ và xói lở bờ biển diễn ra mạnh mẽ, rất phức tạp. Khu vực có độ sâu từ 10 đến 15m có dải rất hẹp chạy song song hình dạng bờ, dạng bờ dốc, vòng cung. Khu vực có độ sâu từ 15 đến 50m là trải rộng, thoải và độ dốc t−ơng đối đều. Khu vực có độ sâu lớn hơn từ 50m trở lên có độ dốc t−ơng đối lớn và có cấu tạo địa hình đấy trên nền đá gốc. - 4 - Hình 1.1. Khu vực nghiên cứu vùng biển Đông Nam bộ 1.3. Đặc điểm khí hậu 1.3.1. Chế độ khí t−ợng Vùng biển Đông Nam bộ thuộc Biển Đông chịu ảnh h−ởng khí hậu nhiệt đới gió mùa và hoạt động của bờ Tây Thái Bình D−ơng [7], [11], [24], [35], [48], [50], [51], [52], [53]. Hàng năm có bốn thời kỳ và chế độ mùa rõ nét là mùa khô và mùa m−a; và hai thời kỳ chuyển tiếp là từ đông sang hè và từ hè sang đông. Đặc điểm chung của vùng khí hậu Nam Bộ là nắng nhiều, nền nhiệt độ cao quanh năm và nhiệt độ cực đại hai lần trong năm, mùa m−a là mùa hè, mùa khô chủ yếu là các tháng giữa và cuối mùa đông, đầu mùa hè, sự thể hiện của mùa m−a rõ rệt hơn nhiều so với mùa nhiệt. Quá trình hoàn l−u khí quyển (bão, gió mùa, m−a, lũ) đã tạo nên chế độ thuỷ động lực biển phức tạp, chi phối sự hình thành, phát triển các hệ sinh thái biển. - 5 - 1.3.2. Chế độ thuỷ văn Từ Bình Thuận đến Cà Mau khá phức tạp [6], [11], [19], [24], [25], [26], [27]. Mạng l−ới cửa sông lớn nh−ng không đồng đều dọc ven biển. Đồng bằng sông Cửu Long có mạng l−ới sông lớn, nhỏ và kênh rạch nhiều với tổng chiều dài trên 5000km mà những đoạn sông về th−ợng l−u rộng từ khoảng 60m đến trên 300m, về phía hạ l−u rộng đến 2km và ở cửa sông Hậu rộng tới 18km. Bên cạnh các lòng sông chính còn có vô số các kênh rạch và các kênh rộng khoảng 30-100m sâu 2-4m, các kênh nhỏ rộng d−ới 20m và sâu 1,5m-2m. Hàng năm, sông Cửu Long nhận đ−ợc xấp xỉ 500 tỷ m3 n−ớc của sông Mêkông đ−a về. Mùa lũ (5tháng), l−ợng n−ớc chiếm khoảng 3/4 tổng l−ợng n−ớc cả năm và mùa cạn (7 tháng) chiếm l−ợng n−ớc còn lại. L−u l−ợng n−ớc mùa lũ trung bình tháng là 24000m3/s, lớn nhất là 30000m3/s. Về mùa cạn, l−u l−ợng n−ớc trung bình tháng là 5920m3/s và nhỏ nhất qua Campuchia là 1700m3/s, nhỏ nhất tuyệt đối là 1250m3/s (ngày 12/IV/1960). Khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận thì module dòng chảy năm khoảng 5 - 10 l/s.km2, nhỏ nhất n−ớc ta. Dòng chảy khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận, về mùa lũ phân bố không đều và ngắn th−ờng xảy từ tháng VI đến tháng X, XI. L−ợng dòng chảy mùa lũ chiếm 80-85% dòng chảy năm. Về mùa cạn tồn tại trong các tháng còn lại, nh−ng th−ờng có xảy ra lũ tiểu mãn. L−ợng dòng chảy mùa cạn chiếm 5-10% dòng chảy năm. Hệ thống sông Đồng Nai có module dòng chảy năm khoảng 10-15 l/s/km2 ở vùng th−ợng l−u và tăng dần khoảng trên 50 l/s/km2 ở vùng hạ l−u, l−u l−ợng trung bình năm của hệ thống sông này 1150 m3/s. Mùa lũ th−ờng xuất hiện vào tháng VII và kết thúc vào tháng IX. L−ợng dòng chảy mùa lũ khoảng 65-85% tổng l−ợng dòng chảy năm. Mùa cạn kéo dài trong thời gian còn lại trong năm, nh−ng l−ợng dòng chảy chỉ khoảng 15-35% tổng l−ợng dòng trong năm. 1.3.3. Chế độ hải văn Đặc điểm thuỷ văn biển khu vực nghiên cứu khá phong phú, đa dạng và phức tạp. Thuỷ triều khu vực nghiên cứu khá lớn và rất đa dạng [2], [5], [9], [11], [12], [23], [25], [27], [29], [32], [34], [45], [47], [49], [50], [52], [53], [54]. Có nhiều nhà nghiên cứu về vấn đề này nh−: Phan Phùng (1974), Đặng Công Minh (1975), Nguyễn Ngọc Thuỵ (1962, 1975, 1984), Đỗ Ngọc Quỳnh (1995), Phạm Văn Huấn (1997), v.v... Chế độ tính chất và độ lớn thuỷ triều đóng vai trò quan trọng trong vùng nghiên cứu [32], [37], [39], [45], [46]. - 6 - Sóng biển khu vực nghiên cứu cũng t−ơng tự nh− các vùng biển khác của Việt Nam, chế độ sóng theo mùa [11], [29], [49], [50], [52]. Dòng chảy khu vực nghiên cứu khá phức tạp, theo mùa. Ngoài ra vùng ven bờ còn tác động mạnh của t−ơng tác sông - biển. Do đó, việc nghiên cứu về dòng chảy cũng đ−ợc tiến hành từ lâu: P.Chevey (1934), K.Wyrtki (1961), Tr−ơng Tiến Huy (1968), Hoàng Xuân Nhuận (1979), Tr−ơng Đình Hiển (1981), Lê Ph−ớc Trình (1981), Nguyễn Ngọc Thuỵ (1984), Nguyến Thế Hào (2003), .v.v. Dòng chảy ngoài khơi chịu tác động của chế độ gió mùa, nên h−ớng thịnh hành là theo h−ớng gió. Khi dòng chảy vào gần bờ, chịu ảnh h−ởng của địa hình đáy nên có h−ớng song song với bờ. Khi ở vùng cửa hay trong sông thì chịu ảnh h−ởng lòng dẫn sông nên h−ớng theo lòng dẫn [23], [24], [28], [32], [37], [38], [52], [53], [54]. Phân bố nhiệt độ khu vực nghiên cứu cũng khá phức tạp. Nhiệt độ n−ớc cũng biến đổi theo các tháng trong năm nh− nhiệt độ không khí nh−ng có biên độ dao động nhỏ hơn nhiều, ổn định hơn. Ngoài ra sự phân bố nhiệt độ theo thẳng đứng khá phức tạp. Ngoài vùng biển khơi thi thể hiện nêm nhiệt khá rõ nét, nh−ng khi vào ven bờ và đặc biệt vào cửa sông thì tính chất xáo trộn của lớp mạnh lên. Sự thể hiện nêm nhiệt không đ−ợc rõ nét [12], [13], [25], [32], [33], [49], [50]. Độ mặn là chỉ tiêu quan trọng để phân biệt giữa n−ớc biển và n−ớc lục địa (ngọt), giữa n−ớc biển sâu và n−ớc biển nông. Độ mặn n−ớc biển ở vùng ven bờ cũng biến đổi theo chế độ khí hậu, cũng dao động trong năm và mang tính chất khá phức tạp. Profile thẳng đứng của độ mặt cũng thể hiện nêm mặn nh−ng không rõ nét nh− nhiệt độ. Nh−ng khi đến vùng ảnh h−ởng của n−ớc lục địa chảy ra thì thể hiện l−ỡi n−ớc ngọt trên mặt và l−ỡi n−ớc mặn ở các tầng phía d−ới. Kết hợp với quá trình hoạt động của thuỷ triều. độ mặn n−ớc biển có khả năng xâm nhập sâu vào trong đất liền và làm nhiễm mặn [12], [13], [25], [32], [33], [49], [50]. 1.4. Đặc điểm môi tr−ờng biển là phản ánh tự nhiên và ảnh h−ởng qua lại mạnh mẽ với các yếu tố tự nhiên khác nh− không khí, đất đai duyên hải, các sông và đặc biệt đến hệ sinh thái và con ng−ời. Gần đây, các sự cố môi tr−ờng biển xảy ra liên tiếp làm ảnh h−ởng đến hoạt động xã hội và đời sống dân sinh. Song song với sự phát triển kinh tế - xã hội, môi tr−ờng sinh thái vùng biển sẽ chịu tác động mạnh mẽ bởi hoạt động của các cảng - 7 - biển và giao thông trên biển, các khu công nghiệp ven biển, các khu vực nuôi trồng thủy hải sản, các khu du lịch giải trí và đặc biệt là khai thác dầu khí. Vùng nghiên cứu này vừa qua đã bị ảnh h−ởng trực tiếp của sự cố tràn dầu và dầu loang trên biển. Bên cạnh đó th−ờng xuyên xảy ra các vụ đụng tàu và n−ớc trong sông chảy ra. Đây là nguyên nhân ô nhiễm do chất thải của các tàu thuyền, các bến cảng; từ hoạt động khai thác, chế biến và nuôi trồng thủy sản; từ các hoạt động phát triển kinh tế xã hội trên bờ. Ô nhiễm do dầu mỡ tới mức nghiêm trọng, sự cố tràn dầu và loang trên biển hậu quả vô cùng nghiêm trọng [4]. - 8 - Ch−ơng 2 - Ph−ơng pháp nghiên cứu Để tiện công tác xử lý số liệu, tránh hiện t−ợng lặp lại nhiều trong luận văn nên tác giả sẽ liệt kê các ph−ơng pháp trong ch−ơng này. 2.1. Ph−ơng pháp thống kê 2.1.1. Ph−ơng pháp thống kê Sử dụng ph−ơng pháp toán học thống kê để tính toán các giá trị đặc tr−ng cơ bản của chuỗi số liệu nh− các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình. Các đặc tr−ng này đ−ợc xác định cho các chuỗi số liệu ngày, tháng, năm và nhiều năm. Các giá trị trung bình đ−ợc tính theo trung bình số học, từ chuỗi số liệu đo liên tục từng giờ trong ngày, và đ−ợc tính theo biểu thức [1], [7], [19], [31] từ số liệu của các lần đo trong chuỗi thời gian hoặc không gian: ∑= = = Ni i Xi N X 1 1 (2.1.1) trong đó N là tổng số số liệu; Xi là số liệu thứ i (i=1,N); X là giá trị trung bình 2.1.2. Ph−ơng pháp hồi quy tuyến tính Ph−ơng pháp hồi qui tuyến tính cho phép khảo sát đánh giá sự biến động của các yếu tố, xác định tốc độ biến thiên trung bình hàng năm và xu thế biến đổi chung của các yếu tố cần quan tâm [1], [7], [19], [31]. Chúng ta muốn mô tả biến động của một biến phụ thuộc nh− một hàm ảnh h−ởng của một nhóm các biến độc lập Mxxxx ..., , , , 321 . Giả sử rằng ảnh h−ởng của mỗi trong số M biến độc lập jx lên biến phụ thuộc y có thể mô tả bằng ảnh h−ởng tuyến tính. Khi đó ph−ơng trình cơ bản của hồi quy tuyến tính đa biến có dạng ∑ = +=+−+= M j iiijijji eyexxaay 1 0 ˆ)( , (2.1.2) trong đó −i số hiệu quan trắc trong tập giá trị mẫu độ dài N , ( Ni ..., ,1= ); −j số hiệu biến độc lập jx ( Mj ...,,1= ); −Maaaa ..., , , , 210 những hệ số hồi quy tuyến - 9 - tính; −jx trị số trung bình của biến j ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ = ∑ = N i jij xN x 1 1 ; −iyˆ trị số của biến phụ thuộc thứ i , đ−ợc khôi phục nhờ ph−ơng trình hồi quy; −ie sai lệch giữa trị số khôi phục iyˆ và trị số quan trắc iy . Giải bài toán xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính đa biến quy về tìm những trị số của các hệ số hồi quy Maaaa ..., , , , 210 sao cho khôi phục đ−ợc sự biến thiên của biến phụ thuộc y với các sai số e nhỏ nhất. 2.2. Ph−ơng pháp phân tích điều hòa (mực n−ớc và dòng chảy) Do tác động của nhiều yếu tố đồng thời nên mực n−ớc và dòng chảy phân bố không đồng đều hoặc tính chất rất phức tạp. Trong hải d−ơng phân chia những biến động của mực n−ớc và dòng chảy theo tần số khác nhau t−ơng ứng với các quy mô nhiều năm, mùa, tháng, ngày và các sóng n−ớc nông [8], [15], [16], [17], [18], [43], [46]. Biểu thức của độ cao mực n−ớc có thể biểu diễn thành: ( )[ ]∑ −+++= Diiiiit guVtqHfAz 00 Gr. cos (2.2.1) trong đó đại l−ợng iuV ).(Gr 0 + xác định tới kinh tuyến địa ph−ơng hoặc kinh tuyến múi giờ. Các biên độ H và các góc vị g , gọi là những hằng số điều hoà. Các đại l−ợng thiên văn nh− f , 0V và u , là những tham số thiên văn hàm thời gian. Những hằng số điều hoà thủy triều iH và ig chính xác nhất có thể đ−ợc xác định từ hệ các ph−ơng trình (2.2.1) bằng ph−ơng pháp bình ph−ơng nhỏ nhất. Ta biến đổi công thức độ cao mực n−ớc triều (2.2.1) tới dạng thuận tiện cho sơ đồ phân tích điều hoà bằng ph−ơng pháp bình ph−ơng nhỏ nhất. Nhóm những đại l−ợng biến thiên với thời gian và đ−a ra: ];).(Grsin[ ];)+.(Gr[cos 0 0 iiii iiii uVtqfb uVtqfa ++= += (2.2.2) iiiiii gHYgHX sin ;cos == (2.2.3) - 10 - Bảng 2.1a. Hệ số và đối số của một số phân triều chính Ký hiệu phân triều Tên phân triều Hệ số gồm phần chung bằng a c a E M 3 2 3 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ nhân với phần riêng của từng phân triều Giá trị trung bình của hệ số 2M Mặt Trăng chính 2cos4 5 2 1 42 Ie ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − 0,4543 2N Mặt Trăng đ−ờng elliptic lớn 2cos4 7 42 Ie 0,0880 2S Mặt Trời chính 2cos4 5 2 1 2 1 ωGe ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − 0,2120 1K Mặt Trăng − Mặt Trời độ thiên Xem chú thích 2 0,0576 1O Mặt Trăng chính 2 cossin 4 5 2 1 22 IIe ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − 0,1886 1Q Mặt Trăng đ−ờng elliptic lớn 2cossin4 7 2 IIe 0,0365 1P Mặt Trời chính 2 cossin 4 5 2 1 22 1 ωωGe ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − 0,0880 2K Mặt Trăng − Mặt Trời độ thiên Xem chú thích 1 0,2655 Bảng 2.1b. Hệ số và đối số của một số phân triều chính (tiếp) Ký hiệu sóng Đối số V gồm phần (v) và (u) Tốc độ góc trong 1 giờ (v) (u) q 2M sht 222 −+ νξ 22 −+ 28,98410° 2N psht +−+ 322 νξ 22 −+ 28,43973° 2S t2 − 30,00000° 1K ht 22 + ν ′′−2 30,08214° 1O D902 −−+ sht νξ −+2 13,94304° 1Q D903 −+−+ psht νξ −+2 13,39867° 1P D90−− ht − 14,95893° 2K D90++ ht ν ′− 15,04107° Chú thích 1: 2 1]2cossinsin)()(2sin)(sin)[( 222218341 22 8 3 4 14222 18 3 4 1422 8 3 4 1 2 νωω IGeeGeIeK ++++++= Chú thích 2: 2 1]cos2sin2sin)()(2sin)(2sin)[( 218341 22 8 3 4 12222 18 3 4 1222 8 3 4 1 1 νωω IGeeGeIeK ++++++= Các ký hiệu trong bảng: 2 1 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= c c M SG - 11 - ở đây: −M khối l−ợng Mặt Trăng, −E khối l−ợng Trái Đất, −S khối l−ợng Mặt Trời, −ρ bán kính trung bình Trái Đất, −a khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trăng, −1c khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời, −e độ lệch tâm quỹ đạo Mặt Trăng, −1e độ lệch tâm quỹ đạo Trái Đất, −ω góc nghiêng mặt phẳng hoàng đạo so với mặt phẳng xích đạo, −I góc nghiêng của quỹ đạo Mặt Trăng so với mặt phẳng xích đạo, −ξ kinh độ giao điểm quỹ đạo Mặt Trăng với mặt phẳng xích đạo, −ν kinh độ tiết điểm lên của quỹ đạo Mặt Trăng, −h kinh độ trung bình của Mặt Trời; −s kinh độ trung bình của Mặt Trăng; −p kinh độ trung bình cận điểm quỹ đạo Mặt Trăng. Các ph−ơng trình độ cao mực n−ớc (2.2.1) ứng với thời gian t sẽ có dạng sau: ∑ = ++= r i itiitit YbXaAz 1 0 ])()[( (2.2.4) Hệ các ph−ơng trình (2.2.4), số ph−ơng trình là n bằng số các số đo gián đoạn mực n−ớc zt trong chu kỳ quan trắc, phải tìm các ẩn iXA ,0 và iY để từ đó tính những hằng số điều hoà của các phân triều: i i iiii X YgYXH arctg ,22 =+= (2.2.5) Việc giải hệ n ph−ơng trình tuyến tính (2.2.4) thực hiện bằng ph−ơng pháp bình ph−ơng nhỏ nhất. Ph−ơng pháp bình ph−ơng nhỏ nhất đảm bảo tìm các ẩn iXA ,0 và iY sao cho vế phải của các ph−ơng trình (2.2.4) phù hợp tốt nhất với các giá trị mực n−ớc tz thực đo, tức làm cho tổng các bình ph−ơng của hiệu mực n−ớc quan trắc và mực n−ớc mô tả bằng ph−ơng trình (2.2.4) trong tất cả các quan trắc trở thành cực tiểu ∑ ∑ =⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ ++− = nt t r i itiitit YbXaAz 1 min])()[( 2 1 0 (2.2.6) Khảo sát điều kiện cực tiểu của biểu thức này theo các biến 0A , iX và iY sẽ giúp ta rút ra một hệ gồm 12 +r ph−ơng trình đại số tuyến tính (hệ ph−ơng trình chuẩn tắc), trong đó −r số các phân triều đ−ợc phân tích (từ 2M đến phân triều cuối cùng đ−ợc quy −ớc ký hiệu là W ): - 12 - 0=− NAX (2.2.7) hay d−ới dạng ma trận: n ][ 2Ma ][ 2Mb ][ 2Sa ... ][ Wb 0A ][z ][ 2M a ][ 22 MM aa ][ 22 MM ba ][ 22 SM aa ... ][ 2 WM ba 2MX ][ 2 zaM ][ 2M b ][ 22 MM ba ][ 22 MM bb ][ 22 SM ab ... ][ 2 WM bb . 2MY = ][ 2 zbM ... ... ... ... ... ... ... ... ][ Wb ][ 2 WM ba ][ 2 WM bb ][ 2 WS ba ... ][ WWbb WY ][ zbW trong đó ký hiệu [ ] dùng để chỉ phép lấy tổng theo thời gian từ 1t đến nt . Việc giải hệ các ph−ơng trình chuẩn tắc đ−ợc thực hiện bằng một trong các sơ đồ của ph−ơng pháp tính, thí dụ sơ đồ đảo ma trận 1−= NAX (2.2.8) hoặc sơ đồ lặp Seidel. Khi biến đổi ph−ơng trình độ cao mực n−ớc (2.2.1) thành dạng (2.2.4) các đại l−ợng f và )( 0 uV + không bị đ−a vào trong các ẩn số nh− đã làm trong ph−ơng pháp Darwin và Doodson, mà đ−ợc đ−a vào trong các hệ số ia và ib . Ch−ơng trình phân tích điều hoà bằng ph−ơng pháp bình ph−ơng tối thiểu tác giả tự xây dựng có tính năng đó. Thủy triều quan sát thấy ở những vùng đại d−ơng rất khác nhau về độ lớn và đặc điểm. Những đặc tr−ng này của thuỷ triều chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện địa lý điểm quan trắc biểu hiện định l−ợng bằng những đại l−ợng gọi là hằng số điều hoà thuỷ triều của các phân triều chính. Trong thực hành ng−ời ta căn cứ vào giá trị của tỷ số 2 11 M OK H HH + (2.2.9) trong đó −H hằng số điều hoà biên độ của các phân triều chính: nhật triều Mặt Trăng − Mặt Trời 1K ; nhật triều Mặt Trăng elliptic 1O và bán nhật triều chính Mặt Trăng 2M , để phân loại thuỷ triều. Trên đại d−ơng có thể có bốn loại thủy triều cơ bản ứng với những giá trị của tỷ số trên nh− sau [17], [18]: - 13 - Bảng 2.2. Phân loại tính chất triều Loại thủy triều: Giới hạn của tỷ số: − Bán nhật triều đều 0 ữ 0,5 − Bán nhật triều không đều 0,5 ữ 2,0 − Nhật triều không đều 2,0 ữ 4,0 − Nhật triều đều > 4,0 2.3. Ph−ơng pháp số trị Sử dụng ph−ơng pháp số trị nhằm mục đích mô phỏng một hay nhiều yếu tố hải văn trên toàn vùng nghiên cứu. Trong luận văn này, mô phỏng tr−ờng sóng, dòng chảy ven bờ và đặc biệt là sự cố tràn dầu trên mặt biển và hiện t−ợng dâng - rút n−ớc ở vùng ven bờ do các h−ớng gió khác nhau. Do vậy, thử nghiệm và khai thác một số mô hình áp dụng vào vùng nghiên cứu mà đã đ−ợc lựa chọn, đó là vùng biển Đông Nam bộ. 2.3.1 Mô hình tính sóng vùng ven bờ (Multi directional - spectrial wave tranformation model including diffraction effect) Mô hình tính toán sự lan truyền sóng ngẫu nhiên trong vùng gần bờ do Mase (1988) đ−a ra. Nh−ng quá trình xây dựng và kiểm nghiệm mô hình đến năm 1999 mới hoàn thiện. Mô hình đ−ợc xây dựng dựa trên việc giải ph−ơng trình cân bằng năng l−ợng sóng ngẫu nhiên đa h−ớng, có tính tới các quá trình phản xạ và nhiễu xạ của sóng trong vùng có điạ hình biến đổi phức tạp và có vật che chắn [59]. Ph−ơng trình cân bằng năng l−ợng sóng ngẫu nhiên nh− sau: ( ) ( ) ( ) ( ) SSCCSCCSv y Sv x Sv byygyg yx εθθω κ θ θ −⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ −=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ 22 cos 2 1cos 2 (2.3.1) trong đó: S là hàm mật độ phổ năng l−ợng sóng, C là vận tốc truyền sóng, Cg là vận tốc nhóm sóng, θ là h−ớng truyền sóng, ω là tần số góc, K là thông số tính tới sự nhiễu xạ sóng ( 5,2=K theo Maseetal, 1998), bε là hệ số tiêu tán năng l−ợng sóng do sóng bạc đầu và sóng vỡ. - 14 - Vận tốc đặc tr−ng (vận tốc lan truyền năng l−ợng sóng) gồm các thành phần yx νν , và θν đ−ợc tính theo các công thức sau: ( ) ( )θθω sin,cos, ggyx CCskvv =∂∂= G (2.3.2) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂−∂ ∂=∂ ∂ ∂ ∂−= y C x C C C n k kk v g θθωθ cossin1 (2.3.3) trong đó: sG là véc tơ đơn vị theo h−ớng lan truyền của sóng, nG là véc tơ đơn vị theo h−ớng pháp tuyến với h−ớng lan truyền của sóng, k là số sóng. Ph−ơng trình (2.3.1) đ−ợc sai phân hoá trên hệ toạ độ vuông góc. Phổ năng l−ợng sóng chia thành hai phần tần số và phần h−ớng có năng l−ợng bằng nhau. Các đặc tr−ng của mỗi thành phần sóng nh− tần số sóng, tốc độ sóng, vận tốc nhóm sóng, số sóng v.v... đ−ợc tính toán với một sóng đại diện cho từng dải năng l−ợng. 2.3.2. Mô hình số cho dòng chảy gần bờ Mô hình mô phỏng dòng chảy ven bờ đ−ợc xây dựng dựa trên việc giải hệ ph−ơng trình chuyển động 2 chiều lấy tích phân theo độ sâu của dòng chảy (ph−ơng trình Sain - Vernant). Trong mô hình này, có tính đến ảnh h−ởng của gió, sóng và thủy triều tới dòng chảy vùng ven bờ. Trong tr−ờng hợp này, có hệ ph−ơng trình vi phân cho dòng chảy gần bờ nh− sau [2], [10], [37], [41], [56], [58]: Ph−ơng trình liên tục: 0=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ ty q x q yx η (2.3.4) Hệ ph−ơng trình chuyển động: 02- 2 --3/1 222 2 =+−++⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂− ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂−∂ ∂+∂ ∂+−∂ ∂+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+∂ ∂ VUUC d vuugn y q y x q xy S x Sfq x gd d qq yd q xt q z x th x th xyxx y yxxx ν νη (2.3.5) - 15 - 02- 2 --3/1 222 2 =+−++⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂− ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂−∂ ∂+∂ ∂++∂ ∂+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂+∂ ∂ VUUC d vuvgn y q y x q xx S y S fq y gd d q yd qq xt q z y th y th xyyy x yyxy ν νη (2.3.6) trong đó yx qq , t−ơng ứng là l−u l−ợng dòng chảy trên 1 đơn vị chiều rộng (m 2.s-1), tính từ đáy lên đến mặt và vuông góc với x, y; η - dao động mặt n−ớc so với mực chuẩn (mực “0”) (m); t - thời gian (s); d - độ sâu (m); g - là gia tốc trọng tr−ờng (m.s-1); n - độ nhám thuỷ lực; ww VU , - thành phần vận tốc gió theo trục x và y (m/s); và zC - hệ số ma sát gió; yxxyxx SSS ,, và yyS là các thành phần ứng suất bức xạ của sóng. 2.3.3. Mô hình số cho tính tràn dầu trong vùng cửa sông và ven bờ Với giả thiết là độ dày lớp dầu không đáng kể so với độ sâu cột n−ớc, ph−ơng trình tổng quát cho chuyển động và loang của dầu tràn trên mặt n−ớc đ−ợc viết d−ới dạng ph−ơng trình bình l−u - khuếch tán nh− sau [60]: ( ) ( ) ( )yxDSCSCCCv y CK yx CK x Cv y Cu xt C sdsessvb s y s xssss s ,−−−− +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ γα (2.3.7) ở đây: sC là mật độ dầu trên một đơn vị bề mặt n−ớc (kg.m-2); vC là mật độ thể tích dầu trong lớp d−ới (lớp lơ lửng) (kg.m-3); su và sv là thành phần vận tốc theo trục x và y (m.s-1); xK và yK là hệ số khuếch tán dầu theo các trục x và y; α là hệ số thể hiện xác suất để dầu hòa tan trong n−ớc nổi lên mặt n−ớc. bν là tốc độ nổi của dầu trong lớp n−ớc lơ lửng; γ là hệ số mô tả tốc độ dầu tại bề mặt đ−ợc phân tán hoà tan trong cột n−ớc; dS và eS là tốc độ phân huỷ và bốc hơi trên một đơn vị diện tích của bề mặt dầu loang; sD là tốc độ lắng đọng và tái khuếch tán của dầu tại đ−ờng bờ. Ph−ơng trình mô tả quá trình vận chuyển và biến đổi của dầu lơ lửng trong lớp n−ớc d−ới mặt có thể đ−ợc viết nh− sau [60]: - 16 - ( ) ( ) vvbs v y v x vvv CCVC y CHK yx CHK xy HvC x HuC t HC βαγ −−+ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂=∂ ∂+∂ ∂+∂ ∂ (2.3.8) ở đây: vC là mật độ thể tích dầu trong lớp lơ lửng ngay d−ới mặt n−ớc (kg.m -3); u và v là các thành phần dòng chảy trung bình theo độ sâu t−ơng ứng theo các trục x và y (m/s); β là hệ số dùng để xác định tốc độ lắng đọng của dầu xuống đáy biển. Giá trị độ sâu n−ớc H đ−ợc lấy bằng 10m khi độ sâu n−ớc thực tại vị trí xem xét lớn hơn 10m. 2.3.4 Điều kiện ban đầu và điều kiện biên Tại các điểm trên biên ngoài khơi, giá trị mực n−ớc từng giờ đ−ợc cho tr−ớc dựa trên một mô hình truyền triều đơn giản tính toán mực n−ớc tại các điểm trên biên ngoài khơi dựa vào sự biến đổi thời gian của mực n−ớc tại trạm hải văn gần bờ. Tại các biên hở khác, điều kiện bức xạ sóng dài cho phép các sóng từ trong miền tính đ−ợc tự do đi khỏi miền tính đ−ợc áp dụng. Gradient của nồng độ dầu đ−ợc cho bằng 0 tại các biên hở ngoài khơi. Điều kiện biên tr−ợt đ−ợc áp dụng cho tất cả biên cứng. Điều kiện ban đầu là độ dày của lớp dầu tại điểm tràn dầu đ−ợc tính theo số l−ợng dầu thoát ra khỏi tàu. 2.3.5. Sơ đồ sai phân và lời giải số trị Các ph−ơng trình vi phân cho dòng chảy và nồng độ dầu đ−ợc rời rạc hoá trên một l−ới hình chữ nhật [1], [57]. Để thuận tiện cho việc tính toán, một l−ới tính so le với mực n−ớc, nồng độ dầu đ−ợc tính tại trung tâm trong khi các thành phần của véc tơ vận tốc dòng chảy đ−ợc cho tại các biên của ô l−ới. Cũng giống nh− trong mô hình tính toán lan truyền sóng gần bờ, b−ớc l−ới tính đ−ợc dùng cho cả hai h−ớng. Để đơn giản và thuận tiện cho việc lập ch−ơng trình, một sơ đồ sai phân hiện đã đ−ợc áp dụng. Với sơ đồ sai phân này, b−ớc thời gian đ−ợc chọn theo điều kiện ổn định Curent - Fredric – Lewy [57]. Sơ đồ tính toán cho mô hình dòng chảy và tràn dầu đ−ợc trình bày trên hình 2.2. - 17 - 計#Z開#n Đọc dữ liệu: độ sâu, gió, sóng, mực n−ớc giờ, l−ợng dầu và tốc độ tràn dầu, thời gian tính toán, .v.v.. Xây dựng điều kiện ban đầu để tính toán Tính toán tr−ờng sóng, tr−ờng dòng chảy và di chuyển của lớp dầu Bắt đầu In kết quả tính toán: tr−ờng sóng, tr−ờng dòng chảy và nồng độ dầu tại các điểm l−ới Kết Thúc Đã hết thời gian tính toán ch−a? Sai Tăng thời gian Δt Đúng Tính toán sự lan truyền và biến đổi của dầu để tính nồng độ dầu tại bề mặt Hình 2.2. Sơ đồ tính toán bằng mô hình số 2.3.6. Cơ sở lý thuyết mô hình MIKE 3D Mô hình MIKE 3D là mô hình số trị 3 chiều và ứng dụng cho biển,vùng ven biển, cửa sông và hồ. Trong mô hình này, module thuỷ động lực là module cơ bản để tính toán dòng chảy 3 chiều với các thông số đầu vào là biến độ sâu, mật độ n−ớc - 18 - và các lực tác động nh− gió, thuỷ triều, dòng chảy và các điều kiện thuỷ văn khác. Mô hình MIKE 3 Flow đ−ợc sử dụng nghiên cứu và áp dụng ở nhiều n−ớc trên thế giới. Các ph−ơng trình cơ bản thể hiện nh− sau [61]: Ph−ơng trình liên tục: SS x uP c j j s =∂ ∂+∂ ∂ ρρ 2 1 (2.6.1) Ph−ơng trình động l−ợng: SSuk x u x u x g x Pu x uu t u iij j j i i T j i i jij j jii +⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −⎪⎭ ⎪⎬⎫⎪⎩ ⎪⎨⎧ ∂ ∂+∂ ∂ ∂ ∂++∂ ∂−=Ω+∂ ∂+∂ ∂ δυρ 3 212 )( (2.6.2) ở đây: ρ là mật độ chất lỏng (kg.m3); sc là tốc độ truyền âm trong chất lỏng; iu là thành phần vận tốc theo h−ớng xi (m.s-1); ijΩ là thành phần lực Coriolis; P là áp suất chất lỏng; ig là gia tốc trọng tr−ờng; Tν là tham số nhớt rối; δ là tham số Kronecker; k thành phần rối động lực; SS là thành phần nguồn của nhiệt độ và độ muối. Module thuỷ động lực của mô hình MIKE 3D đ−ợc xây dựng trên sơ đồ tính ẩn (ADI - Alternating Direction Implicit) cho ph−ơng trình bảo toàn vật chất và bảo toàn động l−ợng trong không gian. Các thành phần tính toán theo sơ đồ sai phân đ−ợc chỉ ra ở Hình 2.3. L−ới tính này đ−ợc thể hiện l−ới tính Arakawa C. Thời gian tính trung tâm cho 4 ph−ơng trình thuỷ động lực đ−ợc thể hiện theo Hình 2.4. Hình 2.3. L−ới sai phân trong không gian x, y và z Hình 2.4. Sơ đồ thời gian tính toán - 19 - Ch−ơng 3 - Kết quả thu thập dữ liệu vμ nghiên cứu chế độ động lực vμ môi tr−ờng vùng biển Đông Nam bộ 3.1. Cơ sở dữ liệu Để đảm bảo yêu cầu đặt ra, luận văn này đã thực hiện thu thập khối l−ợng khá lớn các dữ liệu liên quan đến biển có nguồn gốc rõ ràng và đã đ−ợc kiểm tra đánh giá chất l−ợng sơ bộ tr−ớc khi sử dụng. Cơ sở dữ liệu này có khả năng phục vụ nhiều mục tiêu nghiên cứu và thực tiễn, đ−ợc thu thập để sử dụng trong luận văn. Đó là: ắ Dữ liệu hải đồ về địa hình đáy biển khu vực nghiên cứu; ắ Số liệu quan trắc khí t−ợng tại các trạm cố định và trên các tàu đo obs_ship; ắ Dữ liệu thuỷ văn tại các trạm thuỷ văn ven biển; ắ Dữ liệu hải văn tại các trạm cố định, các trạm liên tục, các trạm đo mặt rộng. 3.1.1. Địa hình Dữ liệu hải đồ về địa hình đáy biển khu vực nghiên cứu là dữ liệu về các độ sâu khác nhau tại các vị trí rời rạc không theo hệ thống nhất định và các đ−ờng đẳng sâu. Các thông tin về số liệu địa hình đ−ợc thu thập từ các bản đồ có tỷ lệ khác nhau do nhà xuất bản bản đồ Bộ T− lệnh Hải quân phát hành. Các bản đồ độ sâu sau khi thu thập đã đ−ợc số hoá thành các dạng số với khối l−ợng số liệu t−ơng đối lớn đ−ợc thể hiện d−ới dạng Hình 3.1. Số liệu địa hình này có độ đảm bảo và tin cậy cao có thể sử dụng làm dữ liệu nền phục vụ cho các mô hình tính toán sau này. Hình 3.1 thể hiện các vị trí điểm sâu đ−ợc số hoá. Tr−ớc khi số hoá, công tác nắn chỉnh định biên cho các bản đồ khác nhau khớp. Sau đó tiến hành số hoá các bản đồ có tỷ lệ lớn tr−ớc và kế tiếp sẽ số hoá các bản đồ có tỷ lệ nhỏ hơn để bổ sung vào các vùng không có dữ liệu của các mảnh bản đồ tỷ lệ lớn. Kết quả dữ liệu độ sâu thu đ−ợc sau khi số hoá sẽ hiệu chỉnh theo từng mảnh bản đồ với giá trị thể hiện trên bảng trích yếu thuỷ triều của mỗi mảnh bản đồ. Thông qua các hình thức ph−ơng pháp khác nhau để kiểm tra giá trị của các điểm khả nghi do lỗi của số hoá hay các lỗi thủ công khác th−ờng mắc phải. Ph−ơng pháp này có thể không phải là ph−ơng - 20 - pháp tối −u nhất. Mặc dù, còn rất nhiều ph−ơng pháp khác nhau để xử lý nh−ng đối với tác giả thì cho rằng là ph−ơng pháp hợp lý nhất đến thời điểm hiện tại mà tác giả tiếp cận với công tác lồng ghép bản đồ. Hình 3.1. Bản đồ phân bố số liệu độ sâu khu vực nghiên cứu 3.1.2. Khí t−ợng Số liệu khí t−ợng tại các trạm cố định và trên các tàu đo obs_ship đ−ợc thu thập từ Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ văn Biển, Trung tâm T− liệu Khí t−ợng Thuỷ văn. Chi tiết các dữ liệu đ−ợc sử dụng: - 21 - Nguồn số liệu thu thập đ−ợc tại 9 trạm khí t−ợng, hải văn ven bờ và hải đảo thuộc khu vực vùng biển Đông Nam bộ đ−ợc chỉ ra ở bảng 3.1 với các yếu tố: Gió (tốc độ và h−ớng), áp suất và nhiệt độ không khí. Bảng 3. 1 Thông tin dữ liệu khí t−ợng tại các trạm cố định TT Trạm đo Vị trí Yếu tố Chu kỳ quan trắc Kiểu quan trắc Kinh độ Vĩ độ 1 Phan Thiết 108°06' 10°56' Gió, áp và nhiệt độ không khí 1990-2000 04 obs/ngày (1h, 7h, 13h, 19h) 2 Vũng Tàu 107°05' 10°22' 1990-2000 3 Mỹ Tho 106°24' 10°21' 1990-2000 4 Cần Thơ 105°46' 10°02' 1990-2000 5 Sóc Trăng 105°58' 09°36' 1990-2000 6 Cà Mau 105°09' 09°11' 1990-2000 7 Phú Quý 108°56' 10°31' 1986-2005 8 Côn Đảo 106°36' 08°41' 1978-2005 9 Tr−ờng Sa 111°55' 08°39' 1990-2000 T−ơng tự các trạm cố định, trên các tàu đo obs_ship thuộc khu vực vùng biển Đông Nam Bộ đ−ợc chỉ ra ở bảng 3.2. Bảng 3.2 Thông tin dữ liệu khi t−ợng quan trắc ngoài khơi bằng obs_ship TT Yếu tố Kinh độ Vĩ độ Số l−ợng số liệu Ghi chú 1 Gió (tốc độ và h−ớng) 105-109 7-11 204544 đo đạc theoquy định của Tổ chức Khí t−ợng thế giới 2 Nhiệt độ không khí 200208 3 áp suất không khí 192131 4 Nhiệt độ n−ớc mặt 14380 Để tạo thuận lợi cho những tính toán chế độ, các bảng tần suất gió đ−ợc phân chia khoảng theo cấp BEAUFORT (quy −ớc của Tổ chức Khí t−ợng Thế giới). Các thông tin tóm tắt trên đây cho thấy rằng những cơ sở dữ liệu khí t−ợng mang tính đồng bộ, chất l−ợng dữ liệu đảm bảo có thể kiểm tra đối chiếu độc lập với các nguồn dữ liệu khác hiện có trong n−ớc. - 22 - 3.1.3. Thủy văn Yếu tố mực n−ớc tại các trạm Thuỷ văn đ−ợc thu thập từ Viện Khí t−ợng Thuỷ văn và Môi tr−ờng. Vì vậy trong quá trình thu thập xử lý số liệu gặp nhiều khó khăn, nên trong khuôn khổ của luận văn này xin phép không đề cập tới quá trình thu thập và xử lý dữ liệu thuỷ văn mà chỉ kế thừa các sản phẩm từ các nguồn khác nhau để tổng hợp và đánh giá lại một cách ngắn gọn ở mức độ có thể cho phép. 3.1.4. Hải văn Nguồn số liệu thu thập đ−ợc tại trạm thuỷ văn, hải văn ven bờ và hải đảo, các trạm nghiệm triều, các trạm liên tục và các trạm mặt rộng của các chuyên đề và đề tài thuộc khu vực vùng biển Đông Nam bộ là thu thập từ các nguồn khác nhau. Các yếu tố hải văn bao gồm: Mực n−ớc từng giờ và 04 obs/ngày thu thập từ nguồn dữ liệu Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ văn Biển, Viện Khí t−ợng Thuỷ văn, đ−ợc chỉ ra trong Bảng 3.3 và các trạm nghiệm triều từ nguồn Liên đoàn khảo sát trắc địa, đo vẽ bản đồ biển thuộc Bộ T− Lệnh Hải quân Việt Nam, thể hiện ở Bảng 3.4. Bảng 3.3. Thông tin dữ liệu hải văn tại các trạm cố định TT Trạm Vị trí Yếu tố Thời gian Ghi chú Kinh độ Vĩ độ 1 Phan Thiết 108°06’ 10°56’ Mực n−ớc 1978-1981 Từng giờ 2 Vũng Tàu 107°05’ 10°22’ 1979-2002 3 Mỹ Thạnh 106°10’ 09°25’ 1981-2002 4 Định An 106°16’ 09°35’ 4/11-4/12/97 5 Phú Quý 108°56’ 10°31’ Mực n−ớc, Sóng 1986-2005 1h, 7h, 13h, 19h6 Côn Đảo 106°36’ 08°41’ 1986-2005 Sóng (độ cao và h−ớng) tại 02 trạm (trạm Côn Đảo và Phú Quý) quan trắc 04obs (1h, 7h, 13h, 19h trong ngày) thu thập từ nguồn l−u trữ tại Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ Văn Biển thể hiện Bảng 3.3. Số liệu dòng chảy đ−ợc thu thập tại các trạm đo liên tục của một số đề tài dự án hay kế hoạch khảo sát khác nhau, từ nguồn l−u trữ tại Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ Văn Biển và Viện Cơ học Hà Nội thể hiện ở bảng 3.5. - 23 - Bảng 3.4. Thông tin dữ liệu mực n−ớc trạm nghiệm triều STT Tên Trạm Kinh Độ Vĩ Độ 1 Phan Rí - Bình Thuận 1080 33' 30'' 110 10' 00'' 2 Mũi Né - Bình Thuận 1080 16' 36'' 100 55' 36'' 3 Phú Quý - Bình Thuận 1080 56' 08'' 100 32' 02'' 4 Cửa Hàm Tân - Bình Thuận 1070 46' 00'' 100 31' 00'' 5 Cần Giờ - TP. Hồ Chí Minh 1060 58' 20'' 100 24' 40'' 6 Ba Tri - Bến Tre 1060 38' 30'' 090 58' 00'' 7 Cổ Chiên - Thạch Phong - Thạch Phú - Bến Tre 1060 35' 30'' 090 49' 50'' 8 Mỹ Thạch - Sóc Trăng 1050 58' 00'' 090 37' 00'' 9 Cửa sông Định An - Cù Lao Dung - Sóc Trăng 1060 16' 06'' 090 35' 02'' 10 Ph−ờng Nhà Mát - Thị xã Bạc Liêu 1050 44' 50'' 090 12' 30'' 11 Cửa sông Gềnh Hào - Đồng Hải - Bạc Liêu 1050 25' 03'' 090 01' 25'' 12 Sóng Đốc - Cà Mau 1040 49' 08'' 090 02' 08'' 13 Bồ Đề - Cà Mau 1050 12' 12'' 080 46' 05'' 14 Hòn Khoai - Cà Mau 1040 50' 00'' 080 26' 00'' 15 Đảo Tr−ờng Sa - QĐ Tr−ờng Sa 1110 55' 00'' 080 38' 00'' Trong khuôn khổ các dự án hợp tác quốc tế đo đạc khảo sát, nghiên cứu biển và các ch−ơng trình, đề tài nghiên cứu đo đạc biển quốc gia đã tiến hành nhiều chuyến khảo sát. Việt Nam cũng đã tiến hành đ−ợc khá nhiều các chuyến khảo sát thu thập số liệu tại thềm lục địa Việt Nam nói chung và vùng Đông Nam bộ nói riêng mà dữ liệu nhiệt muối đ−ợc thu thập từ nguồn số liệu l−u trữ tại Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ văn Biển, cụ thể nh− sau: Số liệu trong khuôn khổ dự án hợp tác Việt – Nga “Khảo sát tổng hợp vùng thềm lục địa Việt Nam” từ năm 1989 – 1995; Số liệu tiến hành đo đạc trên tàu “Nghiên cứu biển” từ năm 1997 đến nay. Nh− vậy, sự phân bố các trị trí trạm đo các yếu tố khí t−ợng thuỷ văn biển trong vùng nghiên đ−ợc mô phỏng trên các hình bản đồ phân bố trong Phụ lục I. Các vị trí trạm đo các yếu tố đ−ợc phân bố khá đều trong khu vực nghiên cứu đã đ−ợc kiểm tra, đánh giá độ đảm bảo đáng tin cậy. - 24 - Bảng 3.5. Thông tin các chuỗi số liệu dòng chảy TT Ký hiệu Tầng đo Kinh độ (E) Vĩ độ (N) Thời gian 1 D1 Tầng đáy 1070 06.15' 100 16.48' 1-8/2/2004 2 D2 Tầng đáy 1070 04.91' 100 19.28' 1-8/2/2004 3 D3 Tầng đáy 1070 01.28' 100 19.33' 1-8/2/2004 4 D20 Tầng đáy 1070 30.00' 100 00.00' 29/12/2005-1/1/2006 5 D19 Tầng đáy 1080 50.00' 110 00.00' 21-28/9/2005 6 D17 Tầng đáy 1070 30.00' 100 00.00' 2-9/10/2005 7 D11 Tầng đáy 1060 14.70' 90 15.00' 8-9/3/1997 8 D12 Tầng đáy 1050 38.00' 80 45.00' 11-2/3/1997 9 G5 Tầng giữa 1060 27.14' 90 21.38' 4-11/10/1997 10 G1 Tầng giữa 1070 06.15' 100 16.48' 1-8/2/2004 11 G2 Tầng giữa 1070 04.91' 100 19.28' 1-8/2/2004 12 G3 Tầng giữa 1070 01.28' 100 19.33' 1-8/2/2004 13 G4 Tầng giữa 1050 58.46' 80 28.46' 12-15/10/1997 14 G17 Tầng giữa 1070 30.00' 100 00.00' 29/12/2005-1/12006 15 G19 Tầng giữa 1080 50.00' 110 00.00' 21-27/9/2005 16 G20 Tầng giữa 1070 30.00' 100 00.00' 2-9/10/2005 17 M1 Tầng mặt 1070 06.15' 100 16.48' 1-8/2/2004 18 M2 Tầng mặt 1070 04.91' 100 19.28' 1-8/2/2004 19 M3 Tầng mặt 1070 01.28' 100 19.33' 1-8/2/2004 20 M17 Tầng mặt 1070 30.00' 100 00.00' 29/12/2005-1/12006 21 M19 Tầng mặt 1080 50.00' 110 00.00' 21-28/9/2005 22 M20 Tầng mặt 1070 30.00' 100 00.00' 2-9/10/2005 3.2. Kết quả nghiên cứu chế độ động lực vùng biển Đông Nam bộ Trong phần kết quả này, đã sử dụng các ph−ơng pháp ở Mục 2.1 và Mục 2.2 trong ch−ơng 2 để xử lý các dữ liệu trong Mục 3.1. Các tính toán đ−ợc xây dựng bằng các ch−ơng trình tính toán tự lập và mô phỏng kết quả đầu ra bằng cách sử dụng các phần mềm đồ hoạ nh− Tecplot, Surfer, Mapinfor, .... 3.2.1 Địa hình đáy biển khu vực nghiên cứu Số liệu địa hình đ−ợc lấy từ các bản đồ có các tỷ lệ khác nhau nh− tỷ lệ 1/200000, tỷ lệ 1/100000, tỷ lệ 1/50000 va tỷ lệ 1/25000 do Bộ T− lệnh Hải quân xuất bản vào các năm 1995, 1994, 1997, 1998 và 2004 trên cơ sở đã hiệu chỉnh từ các bản đồ địa hình xuất bản tr−ớc đó. Các dữ liệu này đ−ợc chỉnh biên giữa các - 25 - mảnh bản đồ và số hoá. Số liệu độ sâu đ−ợc mô phỏng thành tr−ờng (Phụ lục II) với các đ−ờng đẳng sâu của khu vực nghiên cứu có sự phân bố khá phức tạp, mà đặc biệt ở phần ven bờ với các cửa sông đổ ra của đồng bằng sông Cửu Long và vùng đảo. Tr−ờng độ sâu này đã thể hịên sự phức tạp ở khu vực ven bờ , cửa sông và ven các đảo. Địa hình đáy thoải từ bờ ra khơi và tại các khoảng xung quanh đẳng sâu 5, 20 và 100m đ−ờng đẳng sâu khá tập trung chứng tỏ độ dốc lớn. 3.2.2 Chế độ khí t−ợng Gió: Vùng nghiên cứu nằm trong khu vực gió mùa nên h−ớng gió thay đổi theo mùa rõ rệt. Qua các nguồn số liệu đo đạc đ−ợc từ obs_ship và các trạm khí t−ợng hải văn cố định nằm trong khu vực nghiên cứu thì phân bố h−ớng gió theo các tháng trong năm đ−ợc thể hiện d−ới dạng bản đồ (Phụ lục II). Trên các bản đồ có trạm Bạch Hổ chỉ thu thập thông qua bảng tần suất với chu kỳ thời gian chuỗi số liệu là từ 1986 đến 1998 [47]. Nên tại trạm này chỉ có ý nghĩa tham khảo và lý giải thêm đ−ợc tốc độ gió ở trạm này luôn mạnh hơn các trạm khác. Vấn đề này có thể do không bị ảnh h−ởng của ngoại cảnh nh− bề mặt đệm nên tốc độ lơn hơn và v−ợt trội so với các trạm khác trong vùng nghiên cứu. Phân bố gió theo h−ớng trong năm của các trạm và obs_ship (Bảng 3.6) có tính chất mùa và h−ớng gió tập trung hơn ở tại các trạm ngoài khơi nh− trạm Côn Đảo, trạm Phú Quý và trạm Tr−ờng Sa so với các trạm ven bờ và trong bờ nh− trạm Phan Thiết, trạm Vũng Tàu, trạm Sóc Trăng và trạm Cà Mau. Có thể do sự ảnh h−ởng của địa hình và bề mặt đệm tạo nên, ngoài ra còn có tính chất gió đất – biển th−ờng thấy ở vùng ven bờ gọi là tính địa ph−ơng nên có sự phân hoá và không đồng nhất. Tần suất lặng gió vùng ven bờ đáng kể, đặc biệt tại trạm Mỹ Tho và trạm Cà Mau tần suất lặng chiếm hơn 50%; Ngoài khơi, tần suất tại trạm Tr−ờng Sa và trạm Phú Quý lần l−ợt là 3,62% và 8,80%. Tốc độ gió giữa ngoài khơi và ven bờ, đất liền (t−ơng ứng là đông và tây); giữa bắc và nam không có sự đồng nhất khá rõ nét. Tốc độ gió trung bình năm khoảng 2 - 3 m/s ở vùng ven bờ và khoảng 5 - 6 m/s ở ngoài khơi vùng biển thoáng. Tại trạm Tr−ờng Sa (ngoài khơi), tốc độ gió trung bình năm đạt 6,4m/s theo h−ớng tây, 6,8m/s theo h−ớng đông bắc và 7,3m/s theo h−ớng bắc. Tốc độ gió mạnh nhất trung bình từ 16 - 20 m/s ở ngoài khơi và 10 -12m/s ở ven bờ. Đặc biệt khi có bão hoạt - 26 - động có gió mạnh giật trên 40 m/s. Gió tại khu vực này đ−ợc chia thành hai mùa rất rõ rệt, từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa gió tây nam, các tháng còn lại trong năm là mùa gió đông băc thịnh hành và hai tháng chuyển mùa là tháng 5 và tháng 10. Bảng 3.6. Đặc tr−ng gió tại các trạm theo h−ớng trong năm Trạm Số lần H−ớng N NE E SE S SW W NW Lặng obs_ship 204544 P (%) 6,60 14,30 15,8 4,70 5,70 12,5 13,8 3,20 23,4 Vtb (m/s) 4,19 5,79 4,38 3,21 3,69 4,86 4,85 3,45 Vmax (m/s) 39 35 30 32 30 33 38 32 Phú Quý 16041 P (%) 6,60 39,03 3,63 1,20 2,77 16,80 20,16 1,01 8,80 Vtb (m/s) 5,53 5,82 2,46 1,73 1,89 6,38 7,66 3,18 Vmax (m/s) 16 20 11 11 10 16 18 11 Phan Thiết 14612 P (%) 18,29 5,09 17,76 3,79 6,54 3,79 22,03 4,16 18,55 Vtb (m/s) 4,38 3,19 5,43 3,81 4,28 3,90 3,69 2,24 Vmax (m/s) 14 10 12 8 9 9 10 10 Vũng Tàu 14612 P (%) 4,33 3,86 26,74 10,66 7,48 15,52 10,66 6,43 14,31 Vtb (m/s) 2,40 2,48 4,08 3,52 3,24 3,56 3,20 3,20 Vmax (m/s) 9 8 12 10 10 12 14 10 Mỹ Tho 14612 P (%) 1,72 2,20 13,74 8,35 2,95 8,26 9,17 1,66 51,96 Vtb (m/s) 2,32 2,30 3,14 3,06 2,33 2,61 3,00 2,76 Vmax (m/s) 7 8 12 8 8 10 10 8 Cần Thơ 14611 P (%) 5,11 4,44 12,11 8,47 5,39 9,58 9,66 2,03 43,20 Vtb (m/s) 2,63 2,59 2,64 2,38 1,96 2,48 3,06 2,69 Vmax (m/s) 12 8 8 8 6 8 9 9 Sóc Trăng 14612 P (%) 4,04 8,07 19,17 4,58 3,76 12,13 9,76 2,28 36,22 Vtb (m/s) 2,63 2,93 2,80 2,75 2,39 2,53 2,70 2,56 Vmax (m/s) 15 10 13 9 8 10 12 7 Cà Mau 14609 P (%) 8,49 3,14 14,34 4,76 3,32 4,98 7,93 1,83 51,21 Vtb (m/s) 2,59 2,64 2,71 2,68 2,08 2,27 2,59 2,71 Vmax (m/s) 12 8 9 8 6 6 8 7 Côn Đảo 40337 P (%) 1,75 27,63 11,91 3,83 3,11 9,81 12,65 4,57 24,75 Vtb (m/s) 3,50 3,63 3,13 2,04 2,44 3,21 3,43 3,39 Vmax (m/s) 21 18 10 17 10 12 16 12 Tr−ờng Sa 14612 P (%) 16,57 19,52 18,94 1,87 8,60 15,35 14,17 1,38 3,62 Vtb (m/s) 7,32 6,76 4,48 2,38 3,71 6,26 6,37 4,62 Vmax (m/s) 24 16 20 12 14 16 16 24 P (%): tần xuất hiện (%); Vtb (m/s): vận tốc gió trung bình (m/s); Vmax (m/s): vận tốc gió trung bình (m/s) - 27 - Trạm Vũng Tàu Trạm Phú Quý Trạm Cà Mau Trạm Côn Đảo Hình 3.2. Hoa gió tháng 8 các trạm trong vùng nghiên cứu + Gió mùa tây nam: Trong thời kỳ từ tháng 6 đến tháng 9 (Phụ lục II) hàng năm gió ở khu vực này thịnh hành chủ yếu là h−ớng tây và h−ớng tây nam. Trong thời kỳ này tháng đặc tr−ng điển hình là tháng 8 (Hình 3.2) mà thể hiện sự phân hoá gió rõ nét. Cụ thể, so sánh giữa ngoài khơi và ven bờ cho thấy ngoài khơi vận tốc gió tập trung hơn và h−ớng thịnh hành là h−ớng tây hơn ở phía bắc và phía nam ng−ợc lại. So sánh giữa các phía bắc và nam thì vận tốc gió phía bắc mạnh hơn phía nam một cấp độ. - 28 - Trạm Vũng Tàu Trạm Phú Quý Trạm Cà Mau Trạm Côn Đảo Hình 3.3. Hoa gió tháng 1 các trạm trong vùng nghiên cứu + Gió mùa đông bắc: Từ tháng 10 năm tr−ớc đến tháng 4 năm sau, tại khu vực nghiên cứu gió h−ớng đông bắc có −u thế rõ mà tháng đại diện đặc tr−ng cho mùa đông là tháng 1 (Hình 3.3). T−ơng tự nh− tháng 8, tháng đại diện mùa đông cũng phân hoá rõ nét hơn về h−ớng gió thịnh hành. Cụ thể, sự phân hoá về h−ớng gió đ−ợc so sánh giữa ngoài khơi duy trì h−ớng đông bắc và ven bờ thịnh hành h−ớng đông, tốc độ gió ngoài khơi mạnh hơn ven bờ một cấp ở phí nam và hai cấp ở - 29 - phía bắc. Vậy có thể thấy rằng sự hoạt động gió đất biển thể hiện qua các trạm ven bờ là điển hình. + Thời kỳ chuyển mùa: Trong hai tháng chuyển tiếp mùa trong năm (tháng 5 và tháng 10), tốc độ gió nhỏ và h−ớng phân bố đều cho các h−ớng. Gió mùa đông bắc và tây nam là hai h−ớng đối lập nhau, giữa hai mùa gió là thời kỳ chuyển mùa. Cuối tháng IV và đầu tháng V là thời kỳ chuyển tiếp từ gió mùa đông bắc sang mùa gió mùa tây nam. Cuối tháng 9 đầu tháng 10 là thời kỳ chuyển tiếp từ gió mùa tây nam sang gió mùa đông bắc. áp suất: Theo chiều ngang, do phân bố gió không đều dẫn tới khí áp cũng không đồng nhất theo chiều ngang. ở tầng thấp gần mặt đất, vùng không khí nóng sẽ trùng với khu vực khí áp thấp, vùng lạnh ứng với khí áp cao (Phụ lục II). Bảng 3.8. áp suất (mb) không khí mặt biển Vị trí Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm ob s_ sh ip (1 96 9- 20 02 ) Cực đại 1031,0 1045,8 1028,7 1027,4 1024,0 1022,0 1028,5 1040,4 1027,8 1101,0 1044,4 1029,8 1031,0 Trung bình 1012,40 1012,10 1011,21 1009,72 1008,51 1008,08 1008,21 1008,16 1008,96 1009,76 1010,59 1011,96 1012,40 Cực tiểu 990,5 990,8 989,5 991,0 956,0 985,3 969,7 903,8 961,3 951,3 958,2 996,1 990,5 Ph an T hi ết (1 99 12 00 0) Cực đại 1017,0 1016,6 1015,0 1014,1 1011,9 1013,3 1011,3 1013,4 1014,9 1014,6 1015,0 1016,0 1017,0 Trung bình 1011,49 1011,25 1010,34 1009,14 1008,05 1007,21 1006,95 1007,32 1007,94 1008,87 1009,63 1010,70 1009,07 Cực tiểu 1006,2 1006,4 1004,3 1002,3 1003,1 1000,8 1001,9 1000,0 1000,5 1001,6 1001,5 1002,9 1000,0 V ũn g T àu (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 1017,4 1016,6 1015,2 1013,7 1063,9 1013,4 1011,8 1013,6 1047,1 1014,4 1015,0 1016,3 1063,9 Trung bình 1011,63 1011,37 1010,33 1009,12 1008,27 1007,68 1007,48 1007,90 1008,41 1009,05 1009,75 1010,83 1009,32 Cực tiểu 1006,0 1006,3 1003,9 1003,1 1003,4 1001,9 1002,8 1000,9 1001,9 1002,5 1003,5 1003,8 1000,9 C ần T hơ (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 1017,1 1017,3 1015,4 1014,3 1012,2 1013,3 1011,9 1013,6 1013,9 1015,1 1015,9 1016,2 1017,3 Trung bình 1011,80 1011,48 1010,33 1009,10 1008,27 1007,88 1007,71 1008,26 1008,69 1009,27 1009,97 1011,13 1009,49 Cực tiểu 1006,3 1006,4 1002,8 1003,7 1003,8 1003,3 1003,5 1002,2 1003,9 1003,6 1001,6 1006,4 1001,6 Só c T ră ng (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 1016,6 1016,1 1015,1 1014,2 1011,9 1013,2 1016,1 1013,7 1014,1 1014,4 1015,1 1015,7 1016,6 Trung bình 1011,66 1011,38 1010,34 1009,05 1008,36 1008,05 1007,92 1008,41 1008,76 1009,25 1009,79 1010,84 1009,48 Cực tiểu 1006,3 1006,6 1004,2 1004,0 1004,3 1003,9 1003,5 1002,7 1004,0 1003,6 1003,6 1006,0 1002,7 C à M au (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 1017,3 1017,0 1015,2 1014,1 1012,4 1013,9 1012,1 1014,0 1014,6 1015,4 1015,2 1016,4 1017,3 Trung bình 1012,05 1011,75 1010,61 1009,36 1008,67 1008,42 1008,26 1008,84 1009,19 1009,59 1010,19 1011,33 1009,86 Cực tiểu 1006,6 1006,7 1004,2 1004,5 1004,9 1004,8 1003,4 1003,7 1004,4 1003,9 994,2 1006,6 994,2 C ôn Đ ảo (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 1017,0 1016,4 1014,8 1013,3 1011,7 1013,2 1011,2 1013,3 1013,9 1013,6 1014,6 1015,0 1017,0 Trung bình 1011,43 1011,19 1010,11 1008,87 1008,08 1007,74 1007,61 1008,12 1008,50 1008,82 1009,42 1010,49 1009,20 Cực tiểu 1005,7 1006,3 1003,8 1004,2 1004,4 1004,0 1003,0 1002,9 1003,6 1003,3 993,4 1000,0 993,4 T r− ờn g Sa (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 1013,6 1012,8 1011,5 1011,5 1011,5 1012,3 1010,1 1012,7 1012,1 1012,0 1013,2 1012,7 1013,6 Trung bình 1007,84 1008,75 1007,24 1006,79 1006,55 1007,23 1006,48 1007,11 1007,75 1007,55 1007,76 1007,89 1007,41 Cực tiểu 1002,9 1003,2 1000,7 1002,4 1002,5 1001,9 1000,5 998,9 1004,3 1001,1 998,7 996,7 996,7 - 30 - Khu vực nghiên cứu là vùng nhiệt đới cận xích đạo nên chịu sự chi phối của dải áp thấp xích đạo. Khí áp mực trung bình khoảng 1009mb và thấp hơn ở mực n−ớc biển trung bình thế giới khoảng 4mb. Biến trình năm, áp suất trung bình tháng thấp nhấp nhất rơi vào tháng 7 khoảng 1007mb và tháng cao nhất rơi vào tháng 1 khoảng 1012mb (Hình 3.4 và Bảng 3.8). Thời kỳ áp suất thấp trùng với khoảng thời gian dải áp thấp xích đạo lấn lên bắc bán cầu, còn thời kỳ áp cao trùng với giai đoạn dải áp cao cận nhiệt lấn xuống phía nam. Biên độ năm của khí áp trung bình khoảng 5mb. Vậy, khí áp trong khu vực nghiên cứu khá ổn định và ít biến động. 1006 1007 1008 1009 1010 1011 1012 1013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 thời gian (tháng) kh í á p (m b) Phan Thiết Vũng Tàu Cần Thơ Súc Trăng Cà Mõu Cụn Đảo Hình 3.4. Dao động khí áp (mb) mực biển trung bình tại các trạm Sự thay đổi của tr−ờng khí áp trong vùng nghiên cứu, dao động năm của áp suất trung bình tháng giảm theo trục tây bắc - đông nam vào tháng 1 và trục suy giảm này xoay theo các tháng khác nhau, đến tháng 7 trục suy giảm t− tây nam - đông bắc. Và th−ờng xuyên chịu chi phối các hệ thống khí áp khác nhau nên vào thời kỳ áp thấp cũng trùng vào thời kỳ có hiện t−ợng m−a nhiều và dông nhiều hơn các thời gian khác trong năm. Vào thời kỳ áp cao thì thời tiết ổn định và thời tiết ít biến động hơn. Vào mùa hè (tháng 6 đến tháng 9), khí áp trung bình thấp và trục suy giảm theo h−ớng tây nam - đông bắc, khí áp trung bình khoảng từ 1007,0 đến 1009,2mb. Vào mùa đông (tháng 11 năm tr−ớc đến tháng 4 năm sau), khí áp trung bình lớn và trục suy giảm theo h−ớng tây bắc - đông nam, khí áp trung bình dao - 31 - động trong khoảng từ 1008,0 đến 1012,0mb. Nh−ng đặc biệt vào mùa này xuất hiện bão và áp thấp nhiêt đới. Vậy, áp suất biến động trong năm cho thấy vào mùa hè thì nền áp thấp thời tiết biến động mạnh th−ờng xuyên thể hiện là xuất hiện dông th−ờng xuyên và m−a nhiều. Nh−ng do hoạt động của cơ chế dải hội tụ nhiệt đới không trùng nên vào thời kỳ này bão và áp thấp nhiệt đới hầu nh− không xuất hiện. Vào thời kỳ nền áp cao vào cuối năm và trùng với hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới mặc dù vùng biển ít xuất hiện dông trên biển hơn mùa hè nh−ng lại có hiện t−ợng do bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động. Đây chính là nét riêng của vùng nghiên cứu. Nhiệt độ không khí: Do nằm gần xích đạo, có nền nhiệt độ cao, ổn định, nóng ẩm quanh năm và có hai lần mặt trời đi qua thiên đỉnh nên xuất hiện hai lần cực đại. Nhiệt độ không khí trung bình năm dao động khoảng hơn 25 đến hơn 290C (Hình 3.5 và Bảng 3.9). Tháng nóng nhất là tháng 5 khoảng từ 28 đến hơn 290C. Tháng lạnh nhất là tháng 1 khoảng từ 25,1 đến hơn 25,70C. Biên độ nhiệt độ năm nhỏ khoảng 40C trong toàn vùng nghiên cứu. Biên độ dao động nhiệt độ không khí trên biển nhỏ hơn trên đất liền. Nhiệt độ không khí trung bình tăng nhanh từ tháng 1 đến tháng 5 và giảm từ từ từ tháng 5 đến tháng 12. Biến trình năm của nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu mang đặc tr−ng của vùng nhiệt đới. 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5 30.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 thời gian (tháng) nh iệ t độ k hô ng k hí t ru ng b ìn h (0 C ) obs_ship Phỳ Quý Phan Thiết Vũng Tàu Mỹ Tho Cần Thơ Súc Trăng Cà Mau Cụn Đảo Trường Sa Hình 3.5. Dao động nhiệt độ (0C) không khí trung bình tại các trạm - 32 - Bảng 3.9. Nhiệt độ (0C) không khí Tr−ờng nhiệt độ không khí trung bình (Phụ lục II) phân bố trong vùng nghiên cứu là giảm dần từ ngoài khơi 27,60C đến ven bờ 26,80C. Bảng 3.9, các giá trị nhiệt độ không khí trung bình và cực trị tối cao và tối thấp trong tháng, năm tại các trạm cố định và trạm l−u động do các tàu thuyền đi qua vùng biển nghiên cứu. Tháng 4 và tháng 5 là tháng nhiệt độ cao nhất. Đây chính những tháng cuối mùa khô, đầu mùa m−a, nắng nóng và khô hạn gay gắt nhất. Tháng 9 và tháng 10 là tháng chuyển mùa nên nhiệt độ tháng này từ nóng sang mát dịu hơn và chuyển từ mùa m−a sang mùa khô. Vị trí Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm ob s_ sh ip (1 96 9- 20 02 ) Cực đại 35,0 38,0 39,0 39,0 39,3 39,4 39,0 37,0 39,0 38,0 37,0 35,0 39,4 Trung bình 25,14 25,66 26,79 28,18 28,69 28,02 27,66 27,56 27,35 27,09 26,55 25,58 27,02 Cực tiểu 15,0 15,0 15,0 16,0 16,0 17,0 16,0 17,0 16,0 15,0 15,0 15,0 15,0 Ph ú Q uý (1 99 2- 20 01 ) Cực đại 30,9 31,9 32,2 32,8 34,0 33,9 34,0 34,0 34,0 33,4 31,1 31,1 34,0 Trung bình 25,21 25,57 26,98 28,74 29,28 28,92 28,47 28,55 28,70 28,59 26,97 25,69 27,64 Cực tiểu 20,3 20,6 22,5 24,4 21,8 25,2 25,4 25,8 25,9 24,6 23,2 20,6 20,3 Ph an T hi ết (1 99 12 00 0) Cực đại 32,9 31,7 33,1 33,9 37,1 35,5 34,4 35,0 34,2 33,9 32,8 33,8 37,1 Trung bình 25,17 25,64 26,92 28,31 28,70 27,96 27,21 27,26 27,08 26,98 26,48 25,76 26,96 Cực tiểu 17,1 19,3 19,3 23,6 23,8 23,7 23,4 23,6 23,6 20,7 20,2 18,5 17,1 V ũn g T àu (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 32,1 32,1 33,5 34,4 34,5 34,3 32,9 32,9 33,1 32,6 31,9 31,6 34,5 Trung bình 25,74 26,10 27,37 28,79 29,05 28,35 27,64 27,69 27,49 27,16 26,88 26,09 27,36 Cực tiểu 18,7 20,3 20,5 24,5 23,1 23,1 22,7 22,8 22,7 21,6 22,3 19,7 18,7 M ỹ T ho (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 33,0 32,5 34,7 35,8 35,8 35,0 33,6 33,6 33,3 32,8 32,8 32,3 35,8 Trung bình 25,42 25,82 27,08 28,33 28,44 27,63 26,92 26,91 26,87 26,42 26,19 25,40 26,79 Cực tiểu 17,2 18,8 19,7 23,0 22,7 22,8 22,5 23,0 23,2 20,5 19,6 16,2 16,2 C ần T hơ (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 32,4 32,4 33,9 34,5 35,5 33,8 32,9 32,8 32,9 32,6 32,3 32,4 35,5 Trung bình 25,55 26,00 27,27 28,24 28,13 27,18 26,72 26,70 26,66 26,65 26,64 25,63 26,78 Cực tiểu 18,8 20,1 20,3 23,5 22,7 22,6 22,1 22,7 22,8 22,3 21,3 17,7 17,7 Só c T ră ng (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 35,1 33,5 35,1 35,9 36,6 35,2 33,4 32,9 32,9 32,7 32,7 32,3 36,6 Trung bình 25,36 25,91 27,20 28,25 28,08 27,24 26,81 26,71 26,66 26,62 26,44 25,52 26,73 Cực tiểu 18,3 19,1 20,8 23,1 23,2 22,5 22,3 22,7 23,3 22,7 21,6 17,2 17,2 C à M au (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 34,2 34,6 35,6 36,6 36,2 35,4 34,0 34,0 33,5 33,4 32,5 32,6 36,6 Trung bình 25,73 26,20 27,45 28,43 28,42 27,61 27,36 27,19 27,13 26,79 26,82 25,94 27,09 Cực tiểu 19,5 20,4 21,0 23,2 23,2 22,5 22,4 22,8 22,3 22,4 21,6 18,1 18,1 C ôn Đ ảo (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 30,4 30,8 32,1 32,8 33,9 33,8 33,0 32,0 32,4 31,3 30,6 30,0 33,9 Trung bình 25,49 25,55 26,69 27,95 28,38 27,92 27,62 27,64 27,43 26,79 26,85 25,90 27,02 Cực tiểu 19,5 19,1 20,3 21,3 22,3 22,5 21,8 23,0 23,5 22,8 22,7 20,6 19,1 T r− ờn g Sa (1 99 1- 20 00 ) Cực đại 31,0 31,0 31,8 33,8 33,3 34,0 32,3 33,0 32,6 32,6 31,6 30,8 34,0 Trung bình 26,62 26,81 27,75 28,86 29,38 28,85 28,27 28,28 28,20 28,04 27,69 26,85 27,97 Cực tiểu 23,3 24,1 23,9 24,1 24,3 23,8 22,2 23,3 23,8 23,2 23,4 23,8 22,2 - 33 - Vậy, tr−ờng nhiệt độ không khí cũng thay đổi theo mùa từ tháng này sang tháng khác, nhiệt độ không khí trung bình đạt khoảng 27,20C. 3.2.3 Chế độ hải văn Sóng: T−ơng tự gió, sóng biến thiên theo mùa mà đ−ợc trình bày kết quả tính toán thống kê d−ới dạng bảng và hình vẽ (Phụ lục III) cho thấy: Sóng tại trạm Phú Quý quan trắc đ−ợc lớn hơn trạm Côn Đảo (Hình 3.6). Phân bố h−ớng sóng quan trắc khá phù hợp h−ớng gió quan trắc. Tần suất lặng sóng tại hai trạm t−ơng đ−ơng nhau hơn 20%. H−ớng thịnh hành chủ đạo của trạm Phú Quý rõ nét và tập trung hơn trạm Côn Đảo. Nh− nhiều tài liệu đã thống kê tr−ờng sóng xung quan đảo Phú Quý lớn hơn do khu vực này đ−ợc thể hiện nh− vùng hút gió và tốc độ mạnh và h−ớng gió ổn định kéo dài hơn ở khu vực Côn Đảo. Bảng 3.10. Số lần và tần suất sóng theo h−ớng theo số liệu trạm Phú Quý (1986-2005) Thời gian Số lần đo tần suất (%) N NE E SE S SW W NW Lặng Tháng I 1767 0,180 93,550 0,170 0,000 0,000 0,057 0,000 0,057 6,000 Tháng II 1611 0,740 78,400 0,745 0,000 0,186 0,000 0,062 0,000 19,860 Tháng III 1767 0,960 59,760 2,774 0,340 0,340 1,641 0,680 0,113 33,390 Tháng IV 1710 0,770 34,970 3,450 0,409 2,164 5,906 1,929 0,117 50,290 Tháng V 1860 3,010 7,527 2,258 0,376 2,204 24,300 22,420 0,430 37,470 Tháng VI 1710 0,300 1,344 0,292 0,117 0,760 33,740 48,010 0,000 15,440 Tháng VII 1767 0,510 0,397 0,170 0,057 0,397 29,940 58,290 0,000 10,240 Tháng VIII 1767 0,220 0,000 0,057 0,170 1,075 23,200 64,290 0,170 10,810 Tháng IX 1710 1,230 3,625 0,350 0,117 0,877 18,890 52,920 0,408 21,580 Tháng X 1767 2,380 41,200 1,585 0,113 0,114 4,811 11,940 0,792 37,070 Tháng XI 1800 1,560 77,610 0,500 0,167 0,056 1,334 2,778 0,500 15,500 Tháng XII 1767 1,140 93,890 0,057 0,057 0,000 0,114 0,170 0,113 4,470 Năm 20998 1,090 40,880 1,039 0,162 0,686 12,070 22,000 0,229 21,850 Chế độ sóng chịu ảnh h−ởng của chế độ gió nên cũng hình thành thành hai mùa rõ nét và hai thời kỳ chuyển tiếp (Bảng 3.10 đến Bảng 3.13 và Phụ lục III). Các tháng đặc tr−ng mùa hè là tháng 6 đến tháng 9 trong năm và các tháng đặc tr−ng mùa đông là từ tháng 11 năm tr−ớc đến tháng 4 năm sau. Còn tháng 5 là thể hiện tháng chuyển tiếp từ đông sang hè nh−ng h−ớng chính lại thiên về h−ớng sóng mùa hè. Tháng 10 là tháng chuyển tiếp từ hè sang đông nh−ng h−ớng chính thịnh hành lại là h−ớng sóng mùa đông. - 34 - a. Trạm Hải văn Phú Quý Thời gian: từ năm 1986 đến năm 2005 Vị trí: 108056'E - 10031'N b. Trạm Hải văn Côn Đảo Thời gian: từ năm 1986 đến năm 2005 Vị trí: 106036'E - 8041'N Hình 3.6. Hoa sóng tại các trạm trong vùng nghiên cứu Trạm Hải văn Phú Quý Thời gian: từ năm 1986 đến năm 2005 Vị trí: 108056'E - 10031'N Trạm Hải văn Côn Đảo Thời gian: từ năm 1986 đến năm 2005 Vị trí: 106036'E - 8041'N Hình 3.7. Hoa sóng tháng 8 tại các trạm trong vùng nghiên cứu Vào các mùa hè (gió mùa tây nam thịnh hành) thời kỳ từ tháng 6 đến tháng 9, h−ớng sóng quan trắc đ−ợc chủ yếu và thịnh hành là h−ớng tây và tây nam. Tần suất - 35 - đạt cực đại là hơn 60% ở h−ớng tây (Bảng 3.10) và độ cao trung bình trên 2,0m và cực đại 5,0m vào tháng 8 tại trạm Phú Quý (Bảng 3.11) và đạt xấp xỉ 40% ở h−ớng tây (Bảng 3.12) và độ cao trung bình khá nhỏ và cực đại đạt 1,25m vào tháng 8 tại trạm Côn Đảo (Bảng 3.13). Và các tháng còn lại thì cũng luôn đạt trên 20% cho cả hai h−ớng tây và h−ớng tây nam của trạm Phú Quý và trạm Côn Đảo là hơn 25% cho hai h−ớng tây và h−ớng tây nam. Hình 3.7 thể hiện sự phân hoá trong không gian của độ cao sóng mà đ−ợc khai thác dữ liệu từ hai trạm Hải văn điển hình trong vùng nghiên cứu mà sự phù hợp giữ sóng và gió có quan hệ chặt chẽ với nhau. Có sự khác biệt giữa bắc và nam là phân bố h−ớng và độ cao với tỷ lệ phân bố theo các h−ớng. Bảng 3.11. Độ cao sóng trung bình (m) và độ cao sóng cực đại (m) theo h−ớng theo số liệu trạm Phú Quý (1986-2005) H−ớng N NE E SE S SW W NW Độ cao (m) Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Tháng I 0,833 1,25 1,2 4 0,5 1 0 0 0 0 0,25 0,25 0 0 0,25 0,25 Tháng II 0,667 1,5 1,15 4 0,44 0,75 0 0 0,33 0,5 0 0 0,25 0,25 0 0 Tháng III 0,706 2 0,97 3,5 0,48 2,5 0,29 0,5 0,29 0,5 0,64 1,25 0,35 1 0,25 0,25 Tháng IV 0,654 1,5 0,79 3 0,39 1 0,39 0,5 0,31 0,75 0,52 2,5 0,99 2,5 0,25 0,25 Tháng V 1,152 2,5 0,61 2 0,39 1 0,36 0,5 0,62 2,5 1,43 3,5 1,42 3,5 0,66 1,25 Tháng VI 1,5 2,5 0,57 1,25 0,5 0,75 0,38 0,5 0,52 0,75 1,46 3,5 1,8 5 0 0 Tháng VII 1,694 2,5 0,71 2,5 0,42 0,75 0,25 0,25 0,39 0,75 1,52 4 2,04 5 0 0 Tháng VIII 1,188 2 0 0 0,5 0,5 0,33 0,5 1,67 3,5 1,79 3,5 2,09 5 0,33 0,5 Tháng IX 1,464 2,5 0,45 1,25 0,38 0,75 0,25 0,25 1,47 3 1,63 3,5 1,76 4 0,82 2,5 Tháng X 0,673 2 0,77 4 0,44 1,25 0,25 0,25 1,63 2,5 1,34 5 1,44 5 0,5 1 Tháng XI 0,982 3,5 1,19 5 0,47 1,25 0,5 0,5 1,5 1,5 1,39 3 1,45 3 0,98 2,55 Tháng XII 0,85 2,5 1,39 4 0,5 0,5 0,75 0,75 0 0 0,75 1 1,08 1,5 0,75 0,75 Năm 0,977 3,5 1,12 5 0,43 2,5 0,36 0,75 0,75 3,5 1,45 5 1,85 5 0,64 2,55 Vào thời kỳ mùa đông (gió mùa đông bắc thịnh hành) thời kỳ từ tháng 11 năm tr−ớc đến tháng 4 năm sau h−ớng sóng quan trắc là h−ớng đông bắc. Theo Bảng 3.11, Bảng 3.12 và Hình 3.8, tần suất xuất hiện cực đại trên 93% ở h−ớng đông bắc và độ cao sóng trung bình lơn hơn 1,25m và đại đạt 4m theo h−ớng đông bắc vào tháng 1 và tháng 12, còn các tháng còn lại thì tần suất đạt trên 59% h−ớng đông bắc trở lên tại trạm Phú Quý. Tại trạm Côn Đảo tần suất cực đại trên 85% và độ cao sóng trung bình hơn 0,5m và cực đại đạt 1,25m theo h−ớng đông bắc vào tháng 1 và các tháng còn lại đạt trên 49% trở lên đ−ợc chỉ ra ở Bảng 3.12 và Bảng 3.13. - 36 - a. Trạm Hải văn Phú Quý Thời gian: từ năm 1986 đến năm 2005 Vị trí: 108056'E - 10031'N b. Trạm Hải văn Côn Đảo Thời gian: từ năm 1986 đến năm 2005 Vị trí: 106036'E - 8041'N Hình 3.8. Hoa sóng tháng 1 tại các trạm trong vùng nghiên cứu Bảng 3.12. Số lần và tần suất sóng theo h−ớng theo số liệu trạm Côn Đảo (1978-2005) Thời gian Số lần đo Tần suất (%) N NE E SE S SW W NW Lặng Tháng I 930 0,000 86,667 6,237 0,968 0,000 0,108 0,000 0,000 6,022 Tháng II 850 0,000 69,579 9,895 1,895 0,000 0,000 0,000 0,105 8,000 Tháng III 837 0,119 49,104 23,178 8,841 2,987 0,956 0,000 0,119 14,695 Tháng IV 902 0,665 16,075 29,823 20,067 5,876 1,330 1,663 0,111 24,390 Tháng V 927 1,294 3,236 5,502 10,248 9,169 17,044 15,858 3,668 33,981 Tháng VI 902 0,000 0,443 2,217 2,882 7,317 27,938 25,277 4,767 29,157 Tháng VII 954 0,000 0,210 1,363 1,782 6,289 33,333 29,140 3,564 24,319 Tháng VIII 930 0,000 0,000 0,323 1,398 3,333 30,860 38,602 6,452 19,032 Tháng IX 896 0,000 1,897 1,786 1,451 2,902 25,670 32,701 4,241 29,353 Tháng X 929 0,000 21,636 9,473 6,781 1,399 2,906 8,073 4,736 44,995 Tháng XI 897 0,334 65,998 5,463 3,344 0,669 1,561 1,003 4,236 17,391 Tháng XII 930 0,645 80,968 2,688 0,430 0,108 0,000 0,538 4,624 10,000 Năm 10867 0,433 33,339 7,886 4,988 3,368 12,018 12,966 3,101 21,901 Vào các tháng chuyển tiếp từ đông sang hè (tháng 4 và tháng 5), tại trạm Phú Quý (Phụ lục III), tháng 4 bắt đấu sự phân hoá và xuất hiện ở các h−ớng khác ngoài h−ớng đông bắc là đáng kể về độ cao sóng. Tháng 5, h−ớng sóng chủ đạo thịnh hành không còn là h−ớng đông mà đã chuyển sang h−ớng tây và tây nam với tần suất là hơn 20% và độ cao sóng đáng kể là độ cao trung bình trên 1,45m và cực đại là 3,5m. Tại Côn Đảo, đọ cao sóng thấp hơn và có sự phân hoá về h−ớng khá rõ nét hơn trạm Phú Quý (Phụ lục III). Vào tháng chuyển tiếp từ hè sang đông (tháng 10) tại trạm Phú Quý và trạm Côn Đảo h−ớng sóng thịnh hành khi này là h−ớng đông bắc nh−ng - 37 - các h−ớng khác cũng chi phối nhiều độ cao sóng cũng giảm đáng kể so với các tháng chính hè hay chính đông (Phụ lục III). Bảng 3.13. Độ cao sóng trung bình (m) và độ cao sóng cực đại (m)theo h−ớng theo số liệu trạm Côn Đảo (1978-2005) H−ớng N NE E SE S SW W NW Độ cao (m) Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Htb Hmax Tháng I 0 0 0,54 1,25 0,32 0,75 0,25 0,25 0 0 0,25 0,25 0 0 0 0 Tháng II 0 0 0,52 5,02 0,3 1 0,28 0,5 0 0 0 0 0 0 0,25 0,25 Tháng III 0,25 0,25 0,52 1,5 0,31 0,75 0,26 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0 0 0,25 0,25 Tháng IV 0,25 0,25 0,44 0,75 0,35 1 0,26 0,75 0,27 0,5 0,44 0,5 0,32 0,5 0,25 0,25 Tháng V 0,28 0,33 0,41 0,75 0,36 0,75 0,31 0,75 0,29 0,75 0,35 0,75 0,34 1 0,31 0,5 Tháng VI 0 0 0,25 0,25 0,3 0,5 0,29 0,75 0,31 0,5 0,34 2,85 0,34 1,25 0,3 0,75 Tháng VII 0 0 0,25 0,25 0,25 0,25 0,26 0,5 0,34 1 0,4 1 0,38 1,25 0,32 1 Tháng VIII 0 0 0 0 0,25 0,25 0,33 0,75 0,32 0,75 0,37 1,25 0,39 1,25 0,3 0,5 Tháng IX 0 0 0,26 0,5 0,25 0,25 0,27 0,5 0,29 0,5 0,36 1 0,35 0,75 0,3 0,75 Tháng X 0 0 0,42 0,75 0,31 0,75 0,29 0,75 0,29 0,75 0,31 0,75 0,33 1 0,28 0,75 Tháng XI 0,333 0,5 0,5 2,58 0,32 1 0,33 1,25 0,25 0,25 0,3 0,5 0,31 0,5 0,25 0,25 Tháng XII 0,25 0,25 0,59 1,5 0,34 0,75 0,5 0,75 0,25 0,25 0 0 0,25 0,25 0,34 1,25 Năm 0,275 0,5 0,52 5,02 0,33 1 0,28 1,25 0,3 1 0,36 2,85 0,36 1,25 0,3 1,25 Nh− vậy, có thể nhìn nhận đánh giá tổng thể, chế độ sóng phù hợp với chế độ gió. Sự phân hoá chế độ sóng giữa hai khu vực rõ nét kể cả độ cao và h−ớng của sóng. Độ cao sóng khu vực phía bắc cao hơn độ cao sóng phía nam. H−ớng sóng phía bắc tập trung hơn so với h−ớng sóng phía nam. Thời gian tồn tại sóng h−ớng sóng của phía bắc nhiều hơn so h−ớng sóng phía nam. Nh−ng Thời gian đổi mùa hay h−ớng sóng phân hoá không tập trung của phía nam lớn hơn phía bắc. Mực n−ớc: Sự chênh lệch mực n−ớc giữa các tháng trong năm (Hình 3.9) và xu thế tăng lên của mực n−ớc (Hình 3.10) theo ph−ơng pháp thống kê. Biên độ dâng – rút trong quy mô tháng hay mùa đạt khoảng hơn 40cm giữa tháng thấp nhất (tháng 7) và tháng cao nhất (tháng 11). Sự chênh lệch mực n−ớc này trùng khớp với chế độ mùa của yếu tố gió và sóng. Còn xu thế dâng lên của mực n−ớc trung bình qua các năm thể hiện t−ơng quan với xu thế biến đổi toàn cầu. Theo −ớc tính bằng ph−ơng pháp hồi quy tuyến tính tốc độ mực n−ớc biển dâng lên trong vòng hơn 20 năm qua là khoảng 0,50819cm/năm. Mà ph−ơng trình hồi quy tuyến tính là: 47924,0 84982,255*50819,0 2 = += R namHtb - 38 - ở đây Htb là mực n−ớc trung bình năm (cm); nam là năm đ−ợc giới hạn từ 1979 đến 2003 với năm 1979 là năm thứ nhất; R là hệ số t−ơng quan giữa đ−ờng hồi quy và các giá trị thống kê. -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 Thời gian (tháng) Đ ộ ca o m ực n −ớ c (c m ) Hmax Htb Hmin Hmax 432 434 429 410 400 399 390 411 415 431 433 436 Htb 275.797 269.851 264.037 259.892 252.047 241.962 241.855 244.977 254.928 276.943 284.602 283.182 Hmin -8 18 17 7 -25 -36 -35 -22 6 11 -2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hình 3.9. Dao dộng mực n−ớc (cm) cực đại, trung bình và cực tiểu tháng trong năm trạm Vũng Tàu y = 0.50819x + 255.84982 R2 = 0.47924 250 255 260 265 270 275 280 19 79 19 80 19 81 19 82 19 83 19 84 19 85 19 86 19 87 19 88 19 89 19 90 19 91 19 92 19 93 19 94 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 Thời gian (năm) Đ ộ ca o m ực n −ớ c (c m ) Hình 3.10. Biến thiên mực n−ớc (cm) trung bình năm trạm Vũng Tàu - 39 - Bảng 3.14. Hằng số điều hoà mực n−ớc tai các vị trí trạm đo STT Kinh độ (0) Vĩ độ (0) Htb (cm) Hmax (cm) Hmin (cm) Δh (cm) Tính chất M2 S2 K1 O1 M4 MS4 M6 Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc 1 107,0666656 10,3333330 261,63 171,35 -317,72 489,07 1,39 82,17 14,17 31,80 236,44 65,12 23,66 49,08 169,96 1,27 231,00 0,47 41,91 1,06 115,14 2 108,1200027 10,9399996 -11,46 229,30 -266,13 495,43 2,76 28,88 321,91 11,90 181,42 45,27 11,74 34,36 157,52 0,97 259,96 0,14 195,79 0,70 184,84 3 106,5999985 8,6833334 255,16 186,42 -289,16 475,58 1,47 78,49 24,44 16,14 228,68 67,48 32,90 47,66 177,62 0,14 191,02 0,05 17,12 2,18 47,30 4 108,9333344 10,5333338 214,60 121,01 -140,58 261,59 3,56 21,19 288,60 11,55 125,87 41,11 4,00 34,37 156,66 0,40 232,13 0,14 58,74 0,34 79,02 5 106,1666641 9,4166670 -6,47 180,18 -237,68 417,87 0,86 90,89 44,88 25,73 276,17 46,01 44,85 32,20 185,29 4,40 0,19 0,81 183,18 3,46 262,60 6 106,5999985 9,9666662 0,42 186,86 -277,43 464,30 1,24 81,39 13,32 28,32 236,47 59,07 23,00 42,18 171,92 2,22 256,92 2,25 94,20 2,28 167,01 7 105,7666702 10,0333338 36,16 172,27 -187,40 359,68 1,02 57,99 121,85 20,23 346,97 36,01 82,62 23,21 217,17 6,97 165,71 2,11 146,64 6,09 53,15 8 106,7388916 10,2722225 -6,35 199,50 -294,29 493,79 1,17 85,51 7,09 31,01 230,47 58,70 20,20 41,45 167,55 5,42 274,56 1,59 79,40 4,07 166,00 9 106,4666672 10,6333332 10,46 159,88 -195,62 355,50 1,01 65,39 83,60 22,40 310,12 38,58 58,14 27,41 202,50 5,62 63,78 3,35 359,73 4,49 312,89 10 106,5180588 9,8827782 1,01 195,88 -283,24 479,12 1,10 88,55 34,19 31,78 258,81 56,09 33,05 40,93 181,37 4,34 313,86 1,25 163,58 5,29 214,23 11 106,7141647 10,1988888 3,02 182,48 -265,62 448,10 1,17 81,11 25,34 29,08 248,80 54,65 27,99 40,01 176,21 3,77 304,12 1,70 154,96 4,34 199,41 12 105,6333313 10,4499998 89,64 174,73 -167,36 342,10 1,09 34,71 172,62 11,04 36,05 23,83 105,63 13,91 242,93 4,10 240,33 1,20 269,71 3,16 141,08 13 106,1166687 10,2833338 27,16 178,60 -213,62 392,22 1,02 65,82 104,16 21,58 328,31 39,81 69,63 27,36 209,66 6,97 118,28 3,17 80,20 6,36 7,71 14 106,5944443 9,8305559 307,56 203,28 -259,89 463,17 0,46 89,93 39,66 36,68 276,55 19,92 359,30 21,69 170,28 9,49 3,42 10,20 246,60 7,05 270,73 15 106,5916672 10,2944441 3,86 174,94 -249,41 424,34 1,13 75,66 52,74 25,03 274,81 49,84 41,61 35,76 188,67 5,90 9,48 3,18 242,86 5,22 261,88 16 105,0394440 10,6052780 69,45 114,78 -79,80 194,58 1,38 4,08 232,07 1,00 97,67 3,63 158,88 2,00 310,25 0,62 302,78 0,35 346,80 0,20 214,86 17 105,4499969 10,3833332 96,21 186,65 -169,33 355,98 1,03 32,19 180,38 10,65 43,34 21,42 114,16 11,84 252,87 4,28 269,10 1,34 315,59 3,07 175,51 18 106,3333359 10,2166662 8,23 180,85 -250,86 431,71 1,08 79,25 73,31 26,42 299,77 50,02 52,75 35,33 195,75 6,38 38,43 3,00 317,99 6,01 286,45 19 106,3694458 10,3500004 12,15 174,17 -220,66 394,82 1,10 69,27 78,18 23,05 300,51 44,66 55,33 31,26 198,52 6,17 65,62 2,84 329,22 5,27 316,20 20 105,9000015 10,2666664 42,45 161,27 -175,77 337,04 1,08 50,95 124,87 17,11 346,40 33,95 80,50 21,09 220,06 5,50 155,24 1,63 140,44 4,32 50,09 21 105,0166702 8,7666664 16,60 150,16 -212,60 362,76 1,20 61,66 76,27 20,74 318,60 45,02 68,51 28,94 209,83 4,20 49,67 1,67 329,63 3,32 300,75 22 106,7833328 10,6833334 -1,89 192,84 -292,59 485,43 1,06 90,83 60,92 30,45 288,67 55,97 44,14 40,51 189,63 6,66 340,44 3,56 224,81 6,52 233,85 - 40 - STT Kinh độ (0) Vĩ độ (0) Htb (cm) Hmax (cm) Hmin (cm) Δh (cm) Tính chất M2 S2 K1 O1 M4 MS4 M6 Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc Biên độ Góc 23 106,4166641 10,5333338 15,87 169,28 -213,63 382,91 0,96 68,05 85,26 22,25 310,63 38,14 57,57 27,11 201,08 7,13 72,47 4,25 12,66 4,87 326,23 24 106,6502762 10,9941664 11,64 154,39 -235,89 390,28 1,13 72,58 129,51 20,80 0,63 47,61 81,54 34,13 217,82 6,23 109,86 4,16 71,41 5,70 4,03 25 106,3333359 9,9333334 6,94 190,29 -257,22 447,51 1,07 82,48 55,95 28,47 279,43 51,32 43,64 36,71 189,38 5,91 10,34 2,82 257,31 5,44 264,70 26 106,0166702 9,8047218 26,81 161,36 -280,33 441,69 1,02 79,33 82,94 24,02 309,06 48,47 59,73 32,55 205,26 16,19 65,22 3,79 288,25 15,68 325,74 27 105,4000015 9,0333338 242,26 195,02 -291,93 486,95 1,13 100,63 26,41 37,62 254,94 67,69 37,36 45,62 184,64 2,12 331,32 0,95 200,73 1,72 217,02 28 105,2249985 10,8000002 199,29 62,10 -57,67 119,77 0,63 13,87 253,30 4,99 126,41 5,32 11,73 3,43 291,30 2,90 27,95 0,73 173,25 1,81 287,07 29 106,2683334 9,5838890 226,62 218,68 -280,85 499,53 1,09 93,85 42,28 29,32 281,92 60,44 39,86 41,78 181,06 3,13 25,56 2,10 229,00 3,49 242,71 30 104,8333359 8,4333334 166,74 194,33 -217,41 411,73 1,71 48,38 59,57 30,60 231,71 44,08 58,16 38,83 206,75 3,70 162,98 0,40 224,89 1,44 42,78 31 105,3333359 10,6000004 203,83 96,00 -121,80 217,80 1,83 11,18 224,36 15,36 166,95 17,89 50,43 2,59 259,80 2,27 0,64 0,23 112,86 0,90 244,43 32 108,2766647 10,9266663 168,71 234,71 -224,55 459,26 2,34 32,94 305,57 25,94 136,55 40,96 35,73 36,19 158,84 0,55 195,11 0,56 285,71 1,23 301,59 33 109,0333328 11,5833330 138,94 121,37 -149,85 271,22 4,72 15,82 285,53 5,31 56,26 45,56 17,72 29,09 163,82 0,59 145,14 0,38 72,43 0,37 74,25 34 111,9166641 8,6333332 119,64 174,47 -212,50 386,97 4,12 20,37 267,35 13,80 298,07 48,97 344,96 34,90 153,80 0,96 88,33 0,21 122,02 0,40 300,24 35 112,9216690 7,8919444 155,44 189,22 -179,41 368,62 3,83 20,66 266,66 32,21 89,48 43,16 3,28 35,94 153,34 0,36 323,56 0,14 198,57 0,40 49,05 36 108,8852768 11,3388891 150,18 115,91 -141,96 257,88 3,32 22,46 277,19 13,91 128,37 41,92 2,29 32,56 150,13 0,25 139,12 0,16 50,51 0,22 163,34 37 106,6416702 9,9666662 224,63 145,91 -237,85 383,76 1,25 77,07 32,26 27,87 264,96 55,03 37,46 41,60 175,70 3,27 333,62 2,31 139,99 3,77 222,49 38 105,2033310 8,7680559 233,76 155,34 -250,46 405,79 1,34 79,40 50,22 21,02 300,78 69,38 50,34 36,70 193,47 0,76 176,88 0,76 3,63 0,70 74,51 39 106,9722214 10,4111109 274,06 167,84 -284,59 452,42 1,21 93,25 13,51 31,94 239,18 63,98 23,95 48,37 166,64 2,19 205,10 0,76 79,63 2,37 58,80 40 107,7666702 10,6438885 201,48 177,09 -211,79 388,88 1,55 48,32 331,99 31,00 198,17 35,54 39,81 39,14 156,87 0,21 228,76 1,17 206,01 0,93 215,68 41 114,1999969 8,7500000 115,93 120,18 -121,56 241,74 3,41 19,77 253,99 12,76 89,44 39,22 0,60 28,15 160,48 0,54 100,26 0,24 160,49 0,51 336,55 42 108,5583344 11,1666670 268,38 148,99 -156,06 305,06 2,93 28,42 285,79 12,57 280,31 48,69 327,26 34,46 153,14 0,39 155,62 0,02 354,48 0,97 254,50 43 113,9244461 8,8325005 119,11 94,43 -122,87 217,30 3,36 21,75 254,92 9,74 99,95 41,39 331,83 31,71 159,00 0,64 205,43 0,44 266,19 0,69 94,01 44 105,7472229 9,2083330 185,90 275,35 -219,67 495,02 1,43 66,30 35,95 55,32 229,44 72,23 35,58 22,42 202,46 6,10 81,44 1,42 14,20 6,28 1,61 45 113,2166672 8,9666662 69,41 136,65 -154,39 291,04 1,49 48,20 218,18 9,54 209,89 45,67 1,24 25,91 90,97 2,50 29,68 0,45 183,60 1,86 75,15 Htb: mực n−ớc trung bình; Hmin mực n−ớc triều cực tiểu; Hmin mực n−ớc triều cực đại; Δh: độ lớn mực n−ớc triều - 41 - Hình 3.11. Dao động thuỷ triều tại một số trạm trong vùng nghiên cứu Ngoài ra, thành phần dao động mực n−ớc quan trọng nhất của vùng nghiên cứu là thuỷ triều. Dao động của thuỷ triều đ−ợc đánh giá rất phức tạp và đa dạng (Hình 3.11) mang nhiều nét đặc sắc đối với Biển Đông nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng (Bảng 3.14). Phần lớn vùng nghiên cứu mang tính chất bán nhật triều không đều. Nh−ng phía bắc mang tính chất nhật triều không đều (Phụ lục III) theo phân loại ở Phần 2.2 trong Ch−ơng 2. Bên cạnh đó, độ lớn triều lý thuyết theo tính toán trong vòng 200 năm (1900-2100) là đáng kể khoảng xấp xỉ 4 mét (xem Bảng 3.14 và Phụ lục III). Theo các bản đồ thể hiện phân triều (Phụ lục III) biên độ và pha phân bố không đồng đều trong khu vực nghiên cứu. Khi truyền từ ngoài khơi vào ven bờ hoặc trong sông do ảnh h−ởng của địa hình đáy tạo ra sóng n−ớc nông có biên độ khác nhau. Các sóng n−ớc nông này tồn tại các hệ thống “amphydromy” - 42 - hay th−ờng gọi là điểm vô triều. Những biên độ lớn nhất của các sóng n−ớc nông đã xuất hiện ở vùng ven bờ. Đối với sóng toàn nhật biên độ dao động trong khu vực nghiên cứu là nằm khoảng 30 - 50cm với sóng O1 và 40 - 70cm với sóng K1. Đối với bán nhật biên độ dao động lớn hơn sóng toàn nhật trong khu vực nghiên cứu nằm trong khoảng 20 - 100cm với sóng M2 và nhỏ hơn 40cm với sóng S2. Về vấn đề pha cho cả hai loại sóng này xu h−ớng chung là pha triều xoay từ bắc về xuống nam và từ đông sang tây theo chiều kim đồng hồ. Nh− vậy, có thể thấy phân bố thuỷ triều phức tạp và đa dạng trong khu vực nghiên cứu về tính chất, độ lớn, biên độ và pha. Tính chất triều thay đổi từ bắc xuống đến trung tâm và trung tâm xuống đến phía nam, từ bờ ra khơi với tính chất nhật triều không đều và bán nhật triều không đều với ranh giới giá trị tính chất là 2 theo chỉ tiêu phân loại triều. Độ lớn triều cũng thay đổi từ bắc xuống nam và ngoài khơi vào trong ven bờ. Biên độ lớn, lớn nhất khu vực vĩ độ trung tâm và giảm về hai phía bắc và nam. Có xuất hiện hệ thống “amphydromy” của sóng n−ớc nông. Mực n−ớc thấp thì không bằng nhau, mực n−ớc cao ít chênh lệch hơn. Dòng chảy :Trong các chuỗi số liệu dòng chảy đ−ợc thu thập trong luận văn này tại các trạm đo liên tục. Với vị trí và thời gian quan trắc thì đ−ợc viết trong Bảng 3.5 ở Mục 3.1 của Ch−ơng 3. Trong phần này sử dụng các ký hiệu của Bảng 3.5. Sau khi thu thập, xử lý và phân tích đ−ợc một số kết quả nh− sau: Số liệu dòng chảy đo đạc tại các trạm liên tục đã đ−ợc kiểm tra và phân tích. Các đặc tr−ng thống kê của dòng chảy đ−ợc thể hiện theo các bảng (Bảng 3.15 và Bảng 3.16). Và song song bảng thống kê là các hình vẽ hoa dòng chảy t−ơng ứng với bảng tần suất (Phụ lục III). Biến trình dòng chảy tại các trạm quan trắc theo các tầng đo cũng đ−ợc mô tả d−ới dạng vec tơ dòng chảy (Hình 3.12 và Hình 3.13). Các kết quả tính toán thống kê cho thấy phân bố dòng chảy phụ thuộc vào vị trí khảo sát và thời gian khảo sát mà nó thể hiện phân bố dòng theo h−ớng nào là chính. Độ lớn dòng chảy trung bình phân bố từ mặt xuống đáy theo 3 tầng đo khác nhau giảm nh− tầng đáy dao động từ 5 đến 40cm/s, tầng giữa từ 5 đến 55cm/s và tầng mặt từ 10 đến 50cm/s (Bảng 3.16 và Phụ lục III). - 43 - Bảng 3.15. Số lần và tần suất xuất hiện dòng chảy theo h−ớng H−ớng N NE E SE S SW W NW LặngN P(%) N P(%) N P(%) N P(%) N P(%) N P(%) N P(%) N P(%) N P(%) d1 6 3,54 68 40,00 8 4,70 7 4,12 2 1,18 9 5,29 13 7,65 57 33,53 0 0 d2 12 7,15 11 6,55 20 11,90 90 53,57 12 7,14 4 2,38 6 3,57 13 7,74 0 0 d3 44 26,36 17 10,18 12 7,19 34 20,36 23 13,77 7 4,19 1 0,60 29 17,37 0 0 d4 6 0,89 5 0,74 48 7,11 281 41,63 123 18,22 94 13,92 110 16,30 8 1,19 0 0 d10 0 0 0 0 1 0,76 14 10,69 42 32,06 39 29,77 24 18,32 11 8,40 0 0 d11 2 2,15 2 2,15 33 35,48 18 19,35 14 15,05 20 21,51 3 3,23 1 1,08 0 0 d12 22 22,92 4 4,17 4 4,17 11 11,46 29 30,21 12 12,50 1 1,04 11 11,46 2 2,08 d13 38 13,42 161 56,89 8 2,83 0 0 0 0 0 0 0 0 74 26,15 2 0,71 d17 8 2,80 109 38,25 152 53,33 1 0,35 3 1,05 6 2,11 2 0,70 2 0,70 2 0,70 d18 41 14,44 75 26,41 0 0 0 0 0 0 0 0 6 2,11 162 57,04 0 0 d19 77 11,54 46 6,89 44 6,59 72 10,78 140 20,96 151 22,61 43 6,44 88 13,17 7 1,05 d20 45 6,84 59 8,99 89 13,57 125 19,06 51 7,77 18 2,74 84 12,81 183 27,90 2 0,30 g1 9 5,32 68 40,24 5 2,96 7 4,14 5 2,96 5 2,96 7 4,14 60 35,50 3 1,78 g2 13 7,70 9 5,33 29 17,16 85 50,30 11 6,51 5 2,96 2 1,18 15 8,88 0 0 g3 32 19,07 12 7,142 11 6,547 32 19,05 35 20,83 6 3,571 1 0,595 39 23,21 0 0 g4 7 2,44 6 2,09 39 13,59 100 34,84 76 26,48 41 14,29 13 4,53 4 1,39 1 0,35 g5 57 19,66 54 18,62 17 5,86 35 12,07 70 24,14 36 12,41 11 3,79 9 3,10 1 0,34 g6 2 0,70 7 2,44 6 2,09 27 9,41 136 47,39 31 10,80 64 22,30 13 4,53 1 0,35 g7 7 4,27 8 4,88 49 29,88 21 12,81 13 7,93 24 14,64 25 15,24 17 10,37 0 0 g8 2 0,71 6 2,12 146 51,59 33 11,66 1 0,35 5 1,77 85 30,03 4 1,41 1 0,35 g9 77 13,78 58 10,38 39 6,98 69 12,34 54 9,66 88 15,74 80 14,31 90 16,10 4 0,72 g14 9 3,15 99 34,49 14 4,88 14 4,88 120 41,81 21 7,32 9 3,14 1 0,35 0 0 g16 21 23,59 10 11,24 6 6,74 7 7,87 20 22,47 11 12,36 6 6,74 8 8,99 0 0 g17 6 8,70 7 10,15 14 20,29 7 10,15 5 7,25 7 10,15 16 23,19 7 10,14 0 0 g19 77 13,78 58 10,38 39 6,98 69 12,34 54 9,66 88 15,74 80 14,31 90 16,10 4 0,72 g20 7 4,27 8 4,88 49 29,88 21 12,81 13 7,93 24 14,64 25 15,24 17 10,37 0 0 m1 12 7,10 65 38,46 14 8,28 8 4,73 4 2,37 4 2,37 8 4,74 53 31,36 1 0,59 m2 6 3,55 6 3,55 24 14,20 96 56,80 12 7,10 8 4,73 3 1,78 14 8,28 0 0 m3 33 19,53 9 5,33 8 4,73 17 10,06 42 24,85 9 5,32 15 8,88 36 21,30 0 0 m13 1 0,70 15 10,49 56 39,16 18 12,59 17 11,89 16 11,19 14 9,79 6 4,20 0 0 m16 15 16,85 11 12,36 4 4,50 5 5,62 19 21,35 13 14,61 9 10,11 13 14,61 0 0 m17 5 7,15 4 5,72 16 22,86 4 5,71 7 10,00 5 7,14 10 14,29 19 27,14 0 0 m18 5 3,05 11 6,71 50 30,49 22 13,42 16 9,76 12 7,32 30 18,29 18 10,98 0 0 m19 11 6,71 10 6,10 31 18,90 33 20,12 14 8,54 13 7,93 35 21,34 17 10,37 0 0 m20 5 3,05 11 6,71 50 30,49 22 13,42 16 9,76 12 7,32 30 18,29 18 10,98 0 0 Ghi chú: N là số lần xuất hiện; P(%) là tần xuất xuất hiện. Thành phần tham gia chính trong dòng chảy tổng cộng của trạm số 2 là thành phần dòng triều đóng vai trò ảnh h−ởng không lớn lắm mà phân bố dòng chảy ở đây chủ yếu theo một h−ớng đồng nhất là h−ớng đông nam (SE) thịnh hành trong suốt thời gian quan trắc. Vận tốc dòng chảy theo ph−ơng thẳng đứng có sự thay đổi nhỏ và tốc độ cực đại tại 03 tầng đo là khoảng 50 cm/s và h−ớng ng−ợc lại giá trị cực đại nhỏ hơn 10 cm/s. Khác với trạm số 2, dòng chảy tại trạm số 3 bị tác động ảnh h−ởng mạnh mẽ của thuỷ triều. H−ớng dòng chảy đ−ợc phân bố chủ yếu theo trục Bắc Nam - 44 - và đây chính là h−ớng dòng chảy ra vào của vịnh Gành Rái. T−ơng tự trạm số 2, phân bố thẳng đứng của dòng chảy cũng ít thay đổi. Tốc độ dòng chảy cực đại th−ờng xảy ra vào lúc triều lên theo h−ớng bắc (N) hoặc tây bắc (NW) và lúc triều xuống theo h−ớng nam (S) hoặc đông nam (SE) giá trị đạt khoảng 20 cm/s. Bảng 3.16. Vận tốc (m) dòng chảy trung bình và cực đại theo h−ớng H−ớng N NE E SE S SW W NW Dòng chảy (cm/s) Vmax Vtb Vmax Vtb Vmax Vtb Vmax Vtb Vmax Vtb Vmax Vtb Vmax Vtb Vmax Vtb d1 16,95 8,05 127,94 36,83 105,03 34,94 178,49 45,28 4,64 3,15 57,38 18,05 135,64 30,96 105,27 33,39 d2 36 10,67 14 6,18 52 21,75 48 19,77 19 5,42 31 12,50 21 8,83 25 9,69 d3 64 25,30 21 11,18 23 12,92 39 20,50 50 27,57 25 16,00 11 11,00 64 35,10 d4 9 5,67 13 7,00 76 26,19 76 20,78 57 18,40 51 18,95 58 23,42 29 12,63 d10 0 0 0 0 1 1,00 19 7,50 29 19,93 29 18,18 18 6,63 7 4,82 d11 17 17,00 15 15,00 57 38,39 50 31,94 26 18,57 25 21,75 17 15,67 17 17,00 d12 51 40,91 31 25,50 27 23,00 41 29,00 49 38,97 32 23,92 16 16,00 49 34,73 d13 39,3 21,69 48 33,06 29,4 21,24 0 0 0 0 0 0 0 0 60,9 41,35 d17 11,21 4,70 40,30 17,59 43,39 18,31 6,08 6,08 33,07 29,15 37,15 27,24 3,74 2,98 9,42 5,88 d18 39,3 21,00 60,9 41,26 0 0 0 0 29,4 22,10 48 32,98 d19 729,8 37,07 710,8 30,18 56,2 15,44 82,8 29,96 75 29,24 95,7 31,05 66 20,29 103,5 31,21 d20 47,4 21,69 66,1 30,47 58,3 31,33 64,9 33,79 50,4 32,23 41,5 23,78 53,4 23,37 55,1 29,76 g1 17,12 9,12 91,08 34,22 92,96 40,65 175,7 45,63 14,64 6,96 51,25 23,70 82,79 19,43 88,95 35,26 g2 24 9,00 37 10,89 57 18,76 53 25,05 14 8,09 46 18,60 10 10,00 27 12,53 g3 73 32,63 20 11,83 28 15,09 59 27,47 65 33,94 26 13,17 20 20 67 35,31 g4 14 9,43 11 8,33 21 10,33 40 14,73 20 11,24 21 10,32 13 9,77 13 12,00 g5 17 9,74 12 7,81 9 4,59 15 5,71 12 6,56 14 8,94 11 5,64 9 6,67 g6 2 2,00 6 4,00 12 6,50 32 13,81 43 19,76 21 11,03 33 18,41 34 16,08 g7 27,9 15,90 23 12,16 55,4 28,14 51,6 21,45 37,5 19,37 42,8 20,69 42 23,83 47,5 25,37 g8 6 5,00 38 10,50 67 35,12 53 26,21 8 8,00 17 12,00 81 54,64 16 10,75 g9 38,54 14,02 47,80 15,85 29,01 13,74 33,37 16,76 32,81 13,84 39,52 14,95 37,35 16,10 54,80 18,29 g14 30,34 19,71 49,59 29,23 22,49 14,48 29,67 14,08 71,30 43,81 69,97 31,66 40,53 19,15 7,92 7,92 g16 38,40 23,71 35,70 21,01 60,00 23,78 28,10 23,11 50,00 26,41 32,00 22,75 36,80 21,85 46,20 25,35 g17 55,6 37,62 27 14,59 53,4 39,44 31,2 21,36 44,9 29,22 44,6 30,86 49,9 34,24 51,3 38,33 g19 38,54 14,02 47,80 15,85 29,01 13,74 33,37 16,76 32,81 13,84 39,52 14,95 37,35 16,10 54,80 18,29 g20 27,9 15,90 23 12,16 55,4 28,14 51,6 21,45 37,5 19,37 42,8 20,69 42 23,83 47,5 25,37 m1 32,63 10,80 105,3 41,30 72,55 22,22 186,4 46,93 21,07 11,81 52,27 26,99 72,34 21,16 103,3 38,90 m2 20 15,17 10 7,00 69 21,54 50 24,61 20 9,75 41 19,00 11 7,33 38 12,93 m3 75 32,61 26 12,78 21 12,00 45 20,00 69 34,02 42 22,33 54 22,27 73 35,53 m13 7,06 7,06 47,27 29,73 71,48 45,52 40,45 25,76 49,96 33,08 59,86 44,09 58,19 44,93 49,62 29,13 m16 42,40 31,11 52,00 30,08 27,20 20,85 37,00 24,44 34,40 24,92 50,10 31,43 32,80 21,98 35,70 25,79 m17 58,40 30,78 33,90 24,63 59,50 34,12 35,80 29,13 38,40 27,56 53,50 35,36 50,90 35,76 82,00 29,85 m18 29,50 14,96 47,00 27,30 55,50 30,14 40,80 21,91 26,80 16,11 35,90 21,23 50,40 26,47 44,50 27,06 m19 60,50 32,11 54,50 33,00 73,50 40,50 217,0 38,49 54,40 31,08 57,80 30,59 50,20 30,44 50,60 33,04 m20 29,50 14,96 47,00 27,30 55,50 30,14 40,80 21,91 26,80 16,11 35,90 21,23 50,40 26,47 44,50 27,06 - 45 - Bảng 3.17. Hằng số điều hoà dòng chảy tai các vị trí trạm đo Tên trạm Vị trí Dòng chảy tổng hợp Dòng chảy các phân triều Dòng d− Tính chất M2 O1 M4 M6 M8 S2 K1 Kinh độ Vĩ độ Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng Tốc độ H−ớng (độ) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) (cm/s) (độ) d1 107,1041641 10,2799997 178,5 43,8 25,0 284,9 8,4 273,0 5,3 293,6 12,3 278,0 4,4 308,2 16,8 281,9 13,9 324,4 18,4 8,7 0,9 d2 107,0919418 10,3244448 52,0 254,0 10,3 295,3 0,5 319,4 2,5 316,8 2,2 332,1 1,8 328,9 9,7 313,9 5,3 307,7 11,7 122,8 0,6 d3 107,0244446 10,3258333 64,0 19,0 24,2 340,4 9,2 350,5 2,1 291,3 1,4 299,2 0,5 285,0 13,0 331,4 12,5 322,1 5,8 1,3 0,9 d4 106,4538879 9,3605556 76,0 253,1 21,9 289,9 7,9 294,6 9,0 298,7 2,2 292,1 1,9 297,0 16,2 275,4 3,0 284,8 11,2 170,6 0,5 d11 106,2450027 9,2500000 57,0 258,8 60,8 306,1 17,0 296,4 8,5 314,4 3,4 302,3 2,6 310,7 40,3 314,7 0,0 360,0 17,3 121,1 0,3 d12 105,6330566 8,7500000 51,0 4,2 43,9 334,2 6,6 294,1 9,6 335,7 1,7 293,2 1,4 323,7 29,9 353,7 0,0 360,0 3,5 198,4 0,1 d13 104,5000000 8,0000000 60,9 39,4 26,2 313,3 19,4 284,7 4,3 351,2 5,5 292,7 0,8 342,7 12,5 306,1 12,0 282,2 23,6 12,9 1,2 d17 107,5000000 10,0000000 43,4 287,4 8,8 319,2 6,8 308,6 14,8 318,9 16,9 319,9 0,9 334,3 10,2 311,9 10,2 307,2 16,5 69,7 1,9 d18 104,5000000 8,0788889 60,9 320,6 28,8 309,4 0,0 360,0 0,0 360,0 0,0 360,0 0,0 360,0 0,0 360,0 0,0 360,0 37,4 40,9 0,0 d19 108,8333359 11,0000000 95,7 138,5 10,3 305,2 4,1 315,0 4,4 322,6 0,9 321,7 1,2 289,9 10,9 300,0 8,7 330,3 8,7 216,2 1,2 d20 107,5000000 10,0000000 66,1 305,8 4,6 308,6 8,0 313,7 12,2 298,5 3,5 295,9 0,6 307,9 5,7 280,8 3,8 339,2 1,7 50,7 2,6 g1 107,1041641 10,2799997 175,7 244,4 18,6 290,1 7,4 299,3 6,5 322,5 5,6 298,1 4,7 318,0 15,7 283,3 11,4 316,8 17,1 9,4 1,0 g2 107,0919418 10,3244448 57,0 260,0 9,2 293,8 1,7 341,9 2,2 312,9 2,7 281,1 1,8 331,8 13,9 306,5 4,7 297,0 14,3 121,1 0,7 g3 107,0244446 10,3258333 73,0 19,0 29,7 335,6 8,1 327,1 3,2 334,1 2,0 324,3 1,2 350,7 17,3 333,7 20,3 333,0 2,4 339,1 1,0 g4 105,9794464 8,4794445 40,0 215,2 7,7 311,3 23,0 295,7 28,3 295,8 8,6 288,8 0,9 331,8 7,6 333,0 18,6 304,4 8,6 145,0 5,4 g6 104,0833359 10,0000000 43,0 189,8 14,2 311,6 8,4 284,8 20,9 324,6 9,2 297,2 1,5 304,1 7,0 320,7 9,6 298,1 10,8 198,7 1,3 g7 104,6666641 9,6666670 41,0 208,1 9,2 291,6 17,2 315,7 15,6 340,9 4,7 310,5 0,5 340,3 10,0 308,5 10,3 325,8 14,9 161,2 3,0 g8 104,8333359 8,4499998 81,0 91,4 57,6 274,1 49,2 272,2 46,2 349,9 30,5 296,3 1,6 318,1 46,0 280,4 14,1 289,5 7,3 168,3 1,1 g9 104,6555557 8,9255552 22,0 150,5 5,5 336,0 18,6 342,0 15,3 342,4 8,0 319,1 0,7 287,4 7,8 311,7 26,1 349,1 3,5 201,4 8,2 g17 107,5000000 10,0000000 55,6 17,0 32,7 305,0 17,2 308,6 22,5 332,1 21,8 316,6 4,1 347,3 19,4 338,5 14,8 304,3 3,8 285,0 1,0 g19 108,8333359 11,0000000 54,8 26,3 5,0 344,8 7,0 329,9 4,4 298,0 1,8 313,8 2,2 304,1 4,1 345,1 2,3 290,4 2,6 289,0 1,8 g20 107,5000000 10,0000000 55,4 259,0 16,1 285,1 11,4 277,3 2,7 314,6 6,8 310,8 1,4 325,0 10,9 291,7 9,8 278,7 3,6 141,1 1,3 m1 107,1041641 10,2799997 186,4 242,0 24,6 285,4 7,7 298,7 5,3 303,6 4,2 330,5 3,6 290,7 24,0 279,9 14,9 303,1 18,7 15,8 0,9 m2 107,0919418 10,3244448 69,0 256,0 6,9 289,3 2,7 307,4 2,1 331,8 3,2 310,0 2,4 305,7 12,8 308,2 5,4 307,7 15,6 129,4 1,2 m3 107,0244446 10,3258333 75,0 13,0 25,3 334,9 8,5 319,2 4,0 354,6 3,7 316,6 0,7 350,6 15,4 326,5 22,2 336,5 6,4 288,2 1,2 m13 104,5000000 8,0000000 71,5 256,1 22,5 302,7 25,9 306,8 17,0 291,6 11,9 317,0 2,6 347,9 6,6 322,3 21,5 293,2 12,9 116,9 2,1 m17 107,5000000 10,0000000 82,0 31,0 37,1 277,2 9,6 334,5 26,4 314,8 28,0 317,4 1,6 315,2 13,2 302,4 18,9 301,2 5,8 318,3 0,8 m18 104,5000000 8,0397224 49,6 265,0 46,3 293,8 99,4 284,2 0,0 360,0 0,0 360,0 0,0 360,0 0,0 360,0 0,0 360,0 61,9 279,3 2,1 m19 108,8333359 11,0000000 73,5 264,0 3,8 302,1 7,8 297,8 7,6 298,4 2,8 333,4 1,9 317,9 2,2 295,8 5,1 309,8 4,4 127,7 3,4 m20 107,5000000 10,0000000 55,5 271,0 15,0 281,2 11,3 286,1 2,4 317,8 5,2 338,9 2,6 318,0 13,8 280,9 12,4 283,0 3,7 95,9 1,6 - 46 - Dòng d− thể hiện phụ thuộc vào vị trí và thời gian khảo sát. Còn các trạm ven bờ thì ảnh h−ởng của địa hình đáy nên h−ớng dòng chảy mang tính chất cục bộ địa ph−ơng thể hiện trong Bảng 3.17. Dòng chảy d− thật khó để đánh giá vì muốn đánh giá đ−ợc phần nào đó về h−ớng hay xác định nguyên nhân cần có các điều kiện thời tiết hay các yếu tố động lực khác liên quan. Vì vậy giá trị dòng chảy d− chỉ có ý nghĩa tham khảo và đối chứng với chế độ dòng chảy xem có trùng xu thế không. Tính chất dòng triều chủ yếu là mang tính chất bán nhật triều không đều và có một số trạm mang tính chất nhật triều không đều đ−ợc chỉ ra ở Bảng 3.17. C−ờng độ dòng triều thay đổi theo không gian và biến đổi theo thời gian. C−ờng độ dòng triều tăng đần từ bắc xuống nam từ trạm vĩ độ 11 đến trạm vĩ độ nhỏ hơn mũi Cà Mau. Do đó, về phân bố không gian của dòng triều tăng theo quy luật của biên độ mực n−ớc thuỷ triều. Biên độ của các phân triều dòng chảy tại các trạm liên tục đ−ợc thể hiện trong Bảng 3.18. Tính chất dòng chảy phổ biến là bán nhật triều không đều và biến đổi xu h−ớng về phía nam là nhật triều không đều. Hình 3.12. Biến trình véc tơ dòng chảy theo thời gian tại trạm số 2 Vị trí: λ = 107004.91’E; ϕ = 10019.28’N Thời gian: từ 11giờ 00 phút ngày 01/02/2004 đến từ 11giờ 00 phút ngày 08/02/2004 a) tầng mặt b) tầng giữa c) tầng đáy - 47 - Hình 3.13. Biến trình véc tơ dòng chảy theo thgời gian tại trạm số 3 Vị trí: λ = 107001.28’E; ϕ = 10019.33’N Thời gian: từ 11giờ 00 phút ngày 01/02/2004 đến từ 11giờ 00 phút ngày 08/02/2004 Các ellip triều biến đổi khá phức tạp. Nh−ng đối với các ellip triều chính thì thay đổi t−ơng đối phù hợp với các hoa dòng chảy t−ơng ứng. Các ellip triều nàu có hình dạng phù hợp với vị trí đo. Nhiệt muối: Để tìm hiểu các đặc điểm cấu trúc thẳng đứng nhiệt – muối n−ớc biển vùng biển Đông Nam bộ trong khuôn khổ luận văn n