1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Biển có vị trí hết sức quan trọng trong sự nghiệp phát triển
kinh tế, bảo đảm an ninh quốc phòng của Việt Nam. Vùng biển và
ven biển có nhiều nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa
dạng rất thuận lợi để đầu tư phát triển kinh tế. Tuy nhiên, biển luôn
tiềm ẩn những nguy cơ gây nên những thảm họa thiên tai nguy hiểm
như: bão, nước dâng do bão, sóng lớn, mực nước biển dâng dị
thường...
Trong chế độ động lực tại vùng ven bờ biển, mực nước là một
yếu tố đóng vai trò cực kỳ quan trọng ảnh hưởng một cách trực tiếp
tới nhiều hoạt động kinh tế kỹ thuật của con người. Việc nghiên cứu
đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam là một trong
những nhiệm vụ cấp thiết cần phải được triển khai nghiên cứu phục
vụ cho công tác quy hoạch, quản lý và phát triển kinh tế biển, đảm
bảo an ninh quốc phòng.
2. Mục tiêu của đề tài nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu:
Xác định đặc điểm của dao động mực nước biển ven bờ Việt
Nam; tính toán mực nước cực trị tần xuất hiếm cho từng đoạn bờ và
rút ra những đặc trưng thống kê quan trọng về mực nước biển dựa
trên số liệu thực đo.
Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Thu thập số liệu mực nước từng giờ tại các trạm khí tượng
hải văn ven bờ, hải đảo và các trạm thủy văn cửa sông ven biển đặc
trưng cho các vùng bờ khác nhau;
2
- Nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp và tiến hành phân tích,
tính toán các đặc trưng thống kê của mực nước biển ven bờ Việt
Nam;
- Phân tích phổ mực nước tại các trạm Hải văn ven bờ và hải
đảo Việt Nam;
- Phân tích cực trị, tính toán mực nước cực trị thiết kế; cực trị
thủy triều tại các trạm thủy-hải văn ven bờ biển Việt Nam;
- Nghiên cứu dao động dâng, rút của mực nước biển ven bờ
biển Việt Nam.
3. Phạm vi nghiên cứu của luận án
- Đối tượng nghiên cứu: Mực nước biển ven bờ Việt Nam.
- Phạm vi nghiên cứu: Ven bờ biển Việt Nam; tập chung
phân tích, tính toán dựa trên số liệu thực đo mực nước biển tại các
trạm dọc bờ và hải đảo Việt Nam.
- Phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp phân tích,
thống kê phổ dụng áp dụng trong nghiên cứu mực nước biển.
4. Điểm mới của luận án
a) Cải tiến sơ đồ phân tích hằng số điều hòa thủy triều chi
tiết nhằm khắc phục nhược điểm cơ bản của các sơ đồ phân tích
truyền thống, đó là tính tới sự biến thiên với thời gian của các đại
lượng thiên văn f và (V 0 u ) của mỗi sóng thủy triều thành phần.
Điều này nâng cao độ chính xác trong phân tích điều hòa thủy triều,
chương trình phân tích đã xây dựng theo sơ đồ này có tính mềm dẻo,
vạn năng và độ chính xác cao.
b) Áp dụng đồng thời 9 phương pháp ước lượng tham số
phân bố tiệm cận của bộ chương trình phân tích cực trị EXTREM do
3
Tổ chức khí tượng thế giới khuyến cáo sử dụng để ước lượng các
mực nước thiết kế tần suất hiếm một cách tin cậy trong điều kiện số
liệu quan trắc hạn chế ở nước ta. Vì vậy các giá trị mực nước cực trị
thiết kế mà luận án đưa ra có có độ tin cậy khá cao định hướng cho
các tính toán phục vụ sản xuất.
c) Lần đầu tiên đưa ra những đặc trưng thống kê cơ bản về
dao động dâng, rút mực nước biển tại ven bờ Việt Nam dựa trên số
liệu thực đo. Những kết quả này có thể sử dụng trong nghiên cứu các
quy luật biến động mực nước phi tuần hoàn góp phần nâng cao độ
chính xác trong dự báo mực nước biển và là giá trị tham khảo tốt cho
những người nghiên cứu mô phỏng số nước dâng do bão và gió mùa
mạnh.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án là những đặc trưng thống kê
quan trọng về mực nước biển ven bờ Việt Nam dựa trên số liệu thực
đo. Đây sẽ là tài liệu tham khảo có giá trị trong công tác hoạch định
các chính sách quản lý, phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh
quốc phòng.
6. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận và phụ lục nội dung của luận án
được trình bày trong bốn chương:
Chương 1. Tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng tới đặc điểm
biến động mực nước biển và tình hình nghiên cứu
Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu mực nước biển
Chương 3. Phân tích thống kê mực nước biển
Chương 4. Dao động dâng rút mực nước biển
4
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƯỞNG TỚI ĐẶC ĐIỂM BIẾN ĐỘNG
MỰC NƯỚC BIỂN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về điều kiện hình thái, địa hình, các yếu tố ảnh
hưởng và đặc điểm dao động mực nước biển Đông
1.1.1. Hình dạng đường bờ và phân bố độ sâu biển Đông
Hình dạng đường bờ biển Đông hết sức phức tạp với rất
nhiều vũng, vịnh, eo biển và các đảo lớn nhỏ nằm rải rác ở cả phần
trung tâm lẫn gần bờ. Đặc điểm này ảnh hưởng tới chế độ hoàn lưu
nước nói chung ở các vùng biển khác nhau và chế độ dao động mực
nước, thủy triều nói riêng.
Địa hình đáy biển Đông khá đa dạng. Độ sâu lớn nhất là
5560m, vùng thềm lục địa với độ sâu dưới 200m chiếm hơn nửa diện
tích biển. Ở các vịnh Bắc Bộ và Thái Lan độ sâu biển biến đổi từ vài
mét đến dưới 100m. Tồn tại tính bất đối xứng trong phân bố độ sâu
của biển giữa phía tây và phía đông; giữa phía bắc và phía nam của
biển. Vùng biển phía đông và đông nam có độ dốc đáy lớn hơn so
với vùng biển phía tây và tây bắc. Đặc điểm này ảnh hưởng rất lớn
đến chế độ dao động thủy triều và mực nước biển Đông.
1.1.2. Chế độ gió trên biển Đông
Tồn tại hai hệ thống gió khác biệt tác động tác động đến chế
độ nhiệt động lực học nói chung và chế độ dao động mực nước biển
nói riêng: Về mùa đông, biển chịu tác động của gió mùa đông bắc (từ
khoảng tháng mười đến tháng tư năm sau). Mùa hè, thịnh hành các
đợt gió hướng tây nam. Các trường gió đông bắc thường có cường độ
lớn và độ ổn định hoạt động cao hơn so với các trường gió mùa tây
5
nam.
1.1.3. Thủy triều biển Đông
Thủy triều ở Biển Đông được nhiều tác giả đánh giá là rất
phức tạp và có nhiều nét độc đáo, đặc sắc so với những vùng biển
khác của thế giới. Nơi đây có thể thấy đủ bốn loại thủy triều khác
nhau: đó là bán nhật triều đều, bán nhật triều không đều, nhật triều
không đều và nhật triều đều. Tính phức tạp của thủy triều ở Biển
Đông thể hiện ở sự biến đổi cả về độ lớn và tính chất thủy triều trên
không gian biển, sự biến đổi này đặc biệt phức tạp trong vùng gần bờ
và các vịnh. Nét độc đáo nữa trong hiện tượng thủy triều ở Biển
Đông biểu hiện ở sự khác nhau trong tương quan biên độ của các
sóng thành phần của thủy triều ở những vùng khác nhau.
1.1.4. Các dao động dâng, rút mực nước biển
Ngoài thành phần dao động thủy triều đóng vai trò lớn nhất,
còn có những dao động khác cũng có biên độ đáng kể như:
Dao động mực nước do ảnh hưởng của bão. Những dẫn liệu
chi tiết về các đặc trưng dao động nước dâng cho thấy độ lớn nước
dâng do bão tại khu vực biển ven bờ Việt Nam không nhỏ, có thể đạt
tới 250cm hoặc hơn nữa.
Dao động mùa do sự luân phiên trong năm của các hệ thống
gió mùa thịnh hành. Các tài liệu khác nhau cho thấy biên độ dao
động mùa của mực nước ở các trạm thuộc bờ Việt Nam có thể đạt tới
30-40cm.
1.2. Tình hình nghiên cứu mực nước biển
1.2.1. Dao động của mực nước biển ven bờ Việt Nam
- Nhóm dao động có chu kỳ: thủy triều.
6
- Nhóm dao động không có chu kỳ: đó là dao động dâng, rút
mực nước do các hoạt động của khí quyển và bức xạ mặt trời.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài nước
Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở nước ngoài
Mực nước ven biển đóng vai trò quan trọng trong các haotj
động kinh tế kỹ thuật và đời sống của con người. Vì vậy đã có rất
nhiều các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu, tính toán các đặc
trưng thống kê mực nước biển:
- Có thể tham khảo về các phương pháp phân tích thống kê
nghiên cứu mực nước biển thông qua các công trình của các tác giả
người Nga tiêu biểu như Mariutin, Peresipkin, Levikov, German
v.v...
- Một số công trình đi sâu nghiên cứu xác định các cực trị
mực nước với các tần suất hiếm và sự tổ hợp của các dao động mực
nước với các điều kiện sóng phát sinh do các nhiễu động dị thường
của khí quyển. Trong số tác giả này phải kể đến Kite, Lopatoukin,
Boukhanovsky.
- Hiện tượng dâng, rút đóng vai trò quan trọng trong dao
động của mực nước biển nó được gây ra bởi nguyên nhân địa chất và
khí hậu. Các nghiên cứu về vấn đề này phải kể tới là: Hays và
Pitman, 1973; Boesh, 1982;...
- Xu thế biến đổi khí hậu hiện nay và trong tương lai đã và
đang là nguyên nhân cực kỳ quan trọng làm thay đổi mực nước biển,
thể hiện trong các nghiên cứu của: Lisitzin, 1974; Barnet, 1983;
Gomitz et al., 1982, 2002; Bidoff et al., 2007; Nicholls et al., 2007;
…
7
Các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy đã tiếp cận tốt hơn
đối với các yêu cầu phát triển, đặc biệt là khả năng cung cấp các giá
trị mực nước biển cực trị với chu kỳ lặp cho từng khu vực, điều này
có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng phục vụ cho việc quy hoạch xây
dựng các công trình kinh tế, an ninh quốc phòng và bảo vệ bờ biển.
Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Đã có nhiều công trình, đề tài nghiên cứu về vùng ven bờ nói
chung và mực nước tại vùng ven bờ nói riêng một cách có hệ thống.
Các công trình này đã và đang phục vụ đắc lực cho sự nghiệp phát
triển kinh tế biển, đảm bảo an ninh quốc phòng trên biển và phòng
tránh giảm nhẹ thiên tai. Các công trình của các tác giả trong nước
mà luận án tham khảo được liệt kê chưa đầy đủ dưới đây: Bùi Xuân
Thông, Nguyễn Thế Tưởng, Nguyễn Tài Hợi, Phạm Văn Huấn, Đỗ
Ngọc Quỳnh, Bùi Đình Khước, Trần Quang Tiến, Nguyễn Thuyết,
Nguyễn Ngọc Thụy, Trương Văn Bốn…
Các công trình nghiên cứu và phục vụ trên đây đều dựa vào
các tập số liệu từ trước năm 1995. Trong giai đoạn hơn 10 năm gần
đây, dao động mực nước biển ở Việt Nam có nhiều biến động do tác
động của các nhiễu động dị thường trong khí quyển như ENSO…
Hơn nữa Việt Nam lại nằm ở bờ tây Thái Bình Dương, nơi chịu ảnh
hưởng trực tiếp của các nhiễu động khí quyển quy mô lớn. Chính vì
đặc thù này, các nghiên cứu về dao động mực nước biển ven bờ, hải
đảo Việt Nam cần phải được đặt ra để xác định rõ hơn xu thế dao
động mực nước, đặc biệt là các cực trị của chúng.
8
Chương 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MỰC NƯỚC BIỂN
2.1. Cơ sở phương pháp nghiên cứu
Những phương pháp được áp dụng trong luận án là những
phương pháp phổ dụng trong nghiên cứu mực nước biển. Cơ sở lý
thuyết được trình bày kỹ trong luận án. Trong bản tóm tắt này chi
giới thiệu tên các phương pháp:
2.1.1. Công thức tính các mực nước trung bình
2.1.2. Phương pháp phân tích điều hòa thủy triều
2.1.3. Phương pháp tính dộ cao thủy triều cực trị
2.1.4. Phương pháp phân tích cực trị đối với mực nước quan trắc
2.1.5. Phương pháp phân tích xu thế
2.1.6. Phương pháp phân tích phổ
2.2. Xây dựng bộ chương trình quản lý và phân tích dữ liệu mực
nước
Trên cơ sở những phương pháp nêu trên, tác giả đã xây dựng
một bộ chương trình máy tính với nhiều thử tục làm công cụ để quản
lý dữ liệu mực nước và thực hiện tất cả các phép phân tích trong luận
án.
Các chương trình cho phép thực hiện tự động việc quản lý,
hệ thống hóa số liệu mực nước, hiển thị các dữ liệu hằng số điều hòa
thủy triều, dự tính thủy triều, thực hiện các tính toán thống kê đối với
số liệu mực nước... (hình 2.1). Những nội dung nghiên cứu, phân
tích trong luận án được thực hiện chủ yếu bằng bộ chương trình này.
9
Hình 2.1. Menu chính của chương trình phân tích số liệu mực nước
Chương 3
PHÂN TÍCH THỐNG KÊ MỰC NƯỚC BIỂN
3.1. Cơ sở dữ liệu mực nước
Để phân tích, tính toán các đặc trưng cơ bản của mực nước
biển ven bờ Việt Nam luận án đã tiến hành thu thập một lượng rất
lớn số liệu thực đo, cụ thể như sau:
- Mực nước 47 trạm hải văn, thủy văn ven bờ và hải đảo;
- Các giá trị mực nước cao nhất, thấp nhất và trung bình
tháng của 25 trạm:
- Trên 100 trạm mực nước do nhiều cơ quan đo đạc.
Các chuỗi số liệu đã được kiểm tra chi tiết trước khi đưa vào
phân tích, tính toán. Cơ sở dữ liệu mực nước biển do luận án xây
dựng được là đầy đủ và tin cậy nhất cho đến thời điểm này ở Việt
Nam.
3.2. Cấu trúc dao động mực nước vùng biển ven bờ Việt Nam
Mục này sử dụng phương pháp phân tích phổ để khảo sát cấu
10
trúc bên trong của dao động mực nước biển ở các vùng biển khác
nhau.
3.2.1. Các dao động chu kỳ triều
Áp dung phương pháp phân tích phổ đối với chuỗi mực nước
giờ cho thấy dọc theo bờ Việt Nam, cấu trúc dao động triều của các
trạm thay đối và phức tạp dần theo hướng từ bắc vào nam và phản
ánh rõ nét tính chất thủy triều tại mỗi khu vực.
- Trạm Hòn Dấu tập trung tuyệt đối năng lượng dao động
triều vào nhóm chu kỳ ngày (hình 3.1-a).
- Tại Vũng Tàu, năng lượng thủy triều nhóm bán nhật vượt
trội hẳn thủy triều nhóm toàn nhật (hình 3.1-b).
Hình 3.1. Phổ mực nước giờ tại Hòn Dấu và Vũng Tầu
3.2.2. Các dao động chu kỳ synốp
Kết quả phân tích phổ đối với mực nước ngày cho thấy có
những chu kỳ dao động mực nước ứng với quy mô synốp. Trên tất cả
các đường cong phổ nhận thấy những đinh phổ tương ứng với chu kỳ
dao động synốp trong khí quyển (3-4; 7-8; 10-20; 40 ngày và hơn).
Bảng 3.1.
Các chu kỳ dao động quy mô synốp của mực nước biển
Trạm
Đinh phổ (ngày)
4; 7; 17; 21
Hòn Dấu
Hòn Ngư
Đà Nẵng
3-5; 7; 12; 22
3; 8; 20; 40
20; 40
Quy Nhơn
11
Trạm
Đinh phổ (ngày)
Nha Trang
5; 8; 12; 20
Vũng Tầu
20; 40
Bạch Hổ
20
Rạch Giá
3-8; 20
Hình 3.2. Các dao động mực nước chu kỳ
synốp trên phổ mực nước ngày tại Hòn Dấu
Hình 3.3. Phổ mực nước tháng
tại trạm Hòn Dấu
Các đinh phổ ứng với chu kỳ cỡ từ 10 đến 20 ngày luôn biểu
hiện và có phương sai đáng kể ở tất cả các trạm (xem hình 3.2).
3.2.3. Các dao động chu kỳ dài
Kết quả phân tích phổ mực nước tháng cho thấy tại các trạm
có mặt các chu kỳ dao động khoảng 7,5 tháng (xem hình 3.3), hơn 2
năm và một số năm, chục năm.
Những ước lượng phổ trên đây bước đầu cho phép ta thấy
được cấu trúc phức tạp của dao động mực nước vùng biển nghiên
cứu.
3.3. Các đặc trưng cơ bản của mực nước
3.3.1. Các đặc trưng nhiều năm của mực nước
Mực nước biển biến động mạnh do tác động của thủy triều
và điều kiện khí tượng thuỷ văn, đặc biệt là gió mùa và bão. Chúng
được đặc trưng bởi các mực nước cao nhất, thấp nhất và trung bình
(bảng 3.2).
Bảng 3.2.
TT
Các đặc trưng nhiều năm của mực nước biển (cm)
Tên trạm
Trung
Mực nước cao nhất
Mực nước thấp nhất
12
bình
Tuyệt đối
Trung bình Tuyệt đối
Trung bình
188,1
421,0
380,0
-7,0
35,0
180,8
388,0
341,0
-12,0
23,0
94,3
Sơn Trà
196,0
6,0
23,0
236,0
Quy Nhơn
154,5
294,0
261,0
25,0
41,0
Vũng Tầu
-25,3
148,0
131,0
-32,0
-303,0
Rạch Giá
-0,8
124,0
86,0
-74,0
62,0
Vũng Tàu, Rạch giá so với “0” Quốc gia; các trạm còn lại so với “0” hải đô
1
2
Hòn Dấu
Hòn Ngư
3
4
5
6
Bảng 3.3 là tần suất tích lũy của mực nước thực đo tại một số
trạm.
Bảng 3.3. Các độ cao mực nước (cm) với tần suất khác nhau
Trạm
Hòn dấu
Hòn ngư
Sơn Trà
Quy Nhơn
Vũng Tàu
Rạch giá
349,0
302,0
160,0
234,0
104
62,0
318,0
275,0
140,0
212,0
82
44,0
296,0
258,0
130,0
201,0
68
34,0
263,0
236,0
117,0
186,0
48
22,0
188,0
187,0
94,0
155,0
-6
-2,0
Vũng tàu, Rạch giá so với “0” Quốc gia; các trạm còn lại so với “0” hải đô
Tần suất
1%
5%
10 %
20 %
50 %
3.3.2. Các mực nước cực trị thiết kế
Luận án đã tính toán ước lượng theo 9 phương án, kết quả
cuối cùng là giá trị lấy trung bình của các phương án để tránh mạo
hiểm nhận được các ước lượng thiên thấp hoặc thiên cao.
Kết quả tính cho các chu kỳ lặp lại: 10, 20, 50 và 100 năm tại
25 trạm có chuỗi số liệu dài trên 20 năm(bảng 2.6 trình bày kết quả
của sáu trạm đại diện).
Bảng 3.4. Các mực nước cực trị (cm) tại các trạm dọc bờ Việt Nam
TT
1
2
3
4
5
6
Chu kỳ lặp lại (năm)
20
50
100
10
20
50
Thấp nhất
Cao nhất
-13
Hòn Dấu
-7
-28
411
423
438
448
-22
Hòn Ngư
-7
-18
-33
-43
374
387
402
Sơn Trà
13
9
3
-2
226
238
253
Quy Nhơn
21
13
2
-5
277
283
291
Vũng Tàu
-35
-43
-53
-60
434
439
446
Rạch Giá
-62
-64
-67
-69
110
119
130
Vũng Tàu, Rạch giá so với “0” Quốc gia; các trạm còn lại so với “0” hải đô
Trạm
10
100
414
264
297
451
139
13
3.3.3. Xu thế biến đổi của mực nước biển ven bờ Việt Nam
Mục này dẫn ra các kết quả ước lượng xu thế biến đổi của
mực nước biển dọc bờ Việt Nam theo số liệu thực đo.
Các tính toán đã được thực hiện với các loại số liệu như sau:
mực nước trung bình năm, tối thấp năm và tối cao năm. Đồng thời
cũng áp dụng đối với số liệu mực nước trung bình của từng tháng
trong năm.
Tốc độ biến đổi (mm/năm) của mực nước biển ở Hòn
Dấu, Hòn Ngư và Cô Tô ước lượng theo các chuỗi giá trị mực
nước khác nhau
Bảng 3.5.
Theo
TB năm
1,8
Trạm
Hòn Dấu
Cô Tô
-1,3
Hòn Ngư
-5,6
Theo giá trị mực nước tháng
4
5
6
7
8
9 10
11 12
2,2 2,4 1,7 1,8 1,8 1,0 1,4 1,4 2,0
-2,2
-1,4 -1,5 -0,6 -0,2 -1,3 -1,7 -1,5 -1,1 -1,4
-0,8
-1,6
-6,1 -6,5 -6,1 -5,2 -4,4 -5,3 -5,4 -4,5 -6,2 -6,3 -6,1 -5,3
1
1,9
2
1,8
3
2,0
Luận án đã tính xu thế biến của mực nước biển (mm/năm)
đối với 22 trạm có thời gian quan trắc khoảng hơn 20 năm trở lên.
Bảng 3.6 trình bày kết quả tại một số trạm đại diện.
Bảng 3.6.
Tốc độ biến đổi (mm/năm) của mực nước biển dọc bờ
Việt Nam
TT
Trạm
Tọa độ
1
Cửa Ông
Hòn Dấu
2040’N10649’E
Lạch Sùng
Hoàng Tân
Hòn Ngư
Cửa Gianh
Sơn Trà
1345'N10913'E
21o02’N-107o22’E
2
3
4
5
6
7
8
Q
uy
N
Tính theo số liệu
Số năm
Trung bình Tối thấp
Tối cao
quan trắc
năm
năm
năm
46
4,2
4,0
5,4
52
1,8
19o57’N-105o58’E
19o46’N-105o52’E
18o48'N-105o46'E
17o42’N-106o28’E
1606'N-10813'E
33
25
34
46
31
30
-1,2
-0,9
4,9
2,8
-1,0
-4,9
-0,2
2,1
-4,8
6,9
0,2
-8,3
0,9
1,5
1,0
3,6
2,6
-2,4
11,3
0,2
14
TT
Trạm
hơ
n
9 Phú An
10 Vũng Tàu
11 Rạch Giá
Tọa độ
Số năm
quan trắc
10o46’N-106o42’E
1020'N-10704'E
10o00’N-105o05’N
28
31
31
Tính theo số liệu
2,0
3,0
3,7
-8,3
-0,8
5,7
8,5
4,4
0,1
Từ Kết quả tính có thể nhận xét như sau: tốc độ tăng lên mực
nước biển ở khu vực phía tây bắc vịnh Bắc Bộ vào khoảng từ 2- 4
mm/năm; khu vực tây nam vịnh Bắc Bộ giảm với tốc độ giảm
khoảng từ 2-4 mm/năm; khu vực ven biển Nam Bộ có tốc độ tăng lên
khoảng từ 1-3 mm/năm. Lân cận thành phố Hồ Chí Minh: tăng
khoảng 2mm/năm. Tại khu vực trung Trung Bộ xu thế biến đổi mực
nước biển trung bình rất phức tạp đan xen giữa tăng và giảm, tuy
nhiên trị tuyệt đối của tốc độ biến đổi chi vào khoảng từ 0 đến
2mm/năm
Bảng 3.7. Tốc độ biến đổi của mực nước trung bình theo các thời kỳ
Thời kỳ
Trước 1980
1970-1990
1980-2000
1990-2008
Toàn thời kỳ
Hòn dấu
2,4
2,2
-0,1
2,1
1,8
Trạm/ Tốc độ biến đổi (mm/năm)
Quy
Vũng
Hòn ngư
Sơn Trà
Nhơn
Tàu
-13,3
4,4
1,4
-11,7
2,7
-1,6
4,4
-15,8
3,3
-1,6
0,6
-4,9
2,1
-1,2
3,0
Rạch giá
2,0
7,2
3,7
.Trong bảng 3.7 là kết quả tính xu thế biến đổi của mực nước
biển trung bình tại các thời đoạn 20 năm khác nhau. Thấy rằng, có sự
thay đối phức tạp nhất là ở trạm Hòn Ngư. Đáng tiếc chúng tôi không
có thông tin về sự thăng giáng nền đáy của khu vực ảnh hưởng tới
mốc quy chiếu của thước đo nước, nên không thể có nhận xét gì cụ
thể về sự thay đổi này. Các trạm khác mức độ thay đổi tốc độ dâng
hay rút mực nước ít hơn.
3.4. Đặc điểm thủy triều và độ cao cực trị thủy triều
3.4.1. Hằng số điều hòa và đặc điểm thủy triều
15
Luận án đã phân tích được các bộ hằng số điều hòa tại 144
trạm. Tùy thuộc vào độ dài chuỗi số liệu, các bộ hằng số điều hòa có
từ 11 đến 114 phân triều.
Để xác định tính chất của thủy triều tại các trạm, luận án sử
dụng chi số Vandestock.
Qua kết quả nhận được cho thấy thủy triều ở biển Việt Nam
rất đa dạng và khá phức tạp với ba loại thủy triều: Nhật triều đều,
nhật triều không đều và bán nhật triều không đều. Về biên độ cũng
rất khác nhau tại các khu vực.
3.4.2. Độ cao thủy triều cực trị
Dựa trên các phương pháp nêu tại mục 1.3.3 chương 1, đã
tiến hành tính toán các độ cao cực trị của thủy triều tại các trạm ven
bờ và hải đảo Việt Nam. Các kết quả được trình bày trong bảng 3.8.
Bảng 3.8.
TT
1
2
3
4
5
6
Độ cao cực trị của thủy triều dọc bờ Việt
Nam
Trạm
Mực trung
bình (cm)
Theo dự tính 20 năm
Thấp nhất
Cao nhất
Theo phương pháp lặp
Thấp nhất
Cao nhất
Hòn Dấu
194
18
412
22
416
Hòn Ngư
182
28
317
27
318
Sơn Trà
93
10
175
10
142
Quy Nhơn
160
75
247
70
232
Vũng Tàu
-29
-315
125
-303
114
Rạch Giá
5
48
90
34
84
Vũng tàu, Rạch giá so với “0” Quốc gia; các trạm còn lại so với “0” hải đô
Từ sự so sánh giữa các mực nước thiết kế chu kỳ lặp lại 20
năm và các cực trị thủy triều của cùng các trạm rút ra rằng các mực
nước thiết kế khác với các cực trị thủy triều ít hơn khoảng 60cm.
Chênh lệch này gây nên bởi các dao động dâng rút ở đới ven bờ cũng
như sai số phân tích. Tuy nhiên, đối với các mực nước cực đại chênh
lệch của chúng lớn hơn nhiều ở những trạm nằm ở các cửa sông, đó
là do ảnh hưởng của lũ.
16
Nhận xét này có giá trị phương pháp luận quan trọng trong
thực tế tính toán các mực nước biển thấp nhất cho những vùng thiếu
số liệu quan trắc dài. Trong trường hợp này mực nước biển thấp nhất
có thể bằng cực tiểu thủy triều trừ đi một lượng hiệu chinh nước
dâng, còn mực nước biển cao nhất - bằng mực cực đại thủy triều
cộng với một lượng hiệu chinh nước dâng và một độ cao cực đại của
lũ. Ở đây các mực cực trị thủy triều, hay cực trị thiên văn, hoàn toàn
dễ dàng tính được nhờ một đợt quan trắc mực nước ngắn nửa tháng.
Đó là công việc của các đội khảo sát thiết kế vẫn thường thực hiện.
Chương 4
DAO ĐỘNG DÂNG RÚT CỦA MỰC NƯỚC BIỂN
4.1. Phân tích thống kê dao động dâng rút của mực nước
4.1.1. Đặt vấn đề nghiên cứu
Trong chương 2 đã khảo sát khá kỹ về dao động thủy triều và
tính toán nhiều đặc trưng thống kê của mực nước nhằm ứng dụng
thực tế. Tuy nhiên, dao động mực nước biển là tổ hợp của thủy triều
và các dao động dâng rút mực nước. Vì vậy, để có được bức tranh
tổng thể, chi tiết về dao động của mực nước biển phục vụ cho các
nhu cầu kinh tế, kỹ thuật khác nhau còn cần phải tìm hiểu, nghiên
cứu kỹ lưỡng các thành phần dao động phi tuần hoàn - nước dâng,
nước rút.
4.1.2. Phương pháp tách mực nước dao động tuần hoàn
Dùng phương pháp phân tích điều hòa thủy triều tính hằng số
17
điều hòa tại các trạm, sau đó dự tính lại thủy triều trong toàn bộ thời
gian có số liệu quan trắc. Lấy giá trị độ cao mực nước quan trắc Hqt
trừ đi độ cao thủy triều dự tính Htt cho các thời điểm tương ứng theo
công thức:
Zi = Hiqt - Hitt , i=1,2,…,N
Trong đó: N - độ dài chuỗi mực nước; Z mực nước dâng hoặc rút.
4.2. Kết quả phân tích thống kê nước dâng, nước rút
Luận án đã sử dụng mực nước quan trắc từng giờ của trên 40
trạm đo mực nước. Tuy nhiên, trong luận án chi trình bày kết quả
phân tích tại 8 trạm đại diện (bảng 4.1).
Bảng 4.1. Danh
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
sách các trạm phân tích thống kê nước dâng,
nước rút
Tọa độ
Kinh độ
106o48'
105o46'
108o13'
109o15'
107o04'
105o01'
104o49'
105o05'
Tên trạm
Hòn Dấu
Hòn Ngư
Sơn Trà
Quy Nhơn
Vũng Tàu
Năm Căn
Sông Đốc
Rạch Giá
Vĩ độ
20o40'
18o48'
16o06'
13o46'
10o20'
08o45'
09o02'
10o00'
Năm quan trắc
1960 - 2008
1961 - 2008
1978 - 2008
1978 - 2008
1978 - 2008
2004 - 2008
2004 - 2008
1978 - 2008
4.2.1. Thống kê độ lớn của dao động dâng rút mực nước biển
Bảng 4.2 là kết quả thống kê độ lớn của dao động dâng rút
qua đó cho thấy mực nước dâng trung bình tại các trạm đạt vào
khoảng 19-21cm, cao nhất lên tới 198,2cm; mực nước rút trung bình
vào khoảng 17,5-19,5cm, lớn nhất đạt -144,0cm.
Bảng 4.2.
Độ lớn nước dâng, nước rút (cm) tại các trạm
Tọa độ
TT
Tên trạm
1
2
Hòn Dấu
Hòn Ngư
Kinh độ
Vĩ độ
Số
năm
106o48'
105o46'
20o40'
18o48'
30
30
Dâng
Cực
Trung
đại
bình
159,5
20,0
198,2
24,0
Rút
Cực
Trung
đại
bình
-90,2
-19,0
-144,0
-23,0
18
3
4
5
6
7
8
Sơn Trà
Quy Nhơn
Vũng Tàu
Năm Căn
Sông Đốc
Rạch Giá
108o13'
109o15'
107o04'
105o01'
104o49'
105o05'
16o06'
13o46'
10o20'
8o45'
9o02'
10o00'
30
30
30
05
05
30
139,1
132,8
95,3
84,9
78,5
90,4
18,0
21,0
19,0
21,0
16,0
19,0
-95,0
-108,4
-91,0
-79,5
-41,0
-68,0
-16,0
-18,0
-19,0
-20,0
-15,0
-17,0
4.2.2. Thống kê nước dâng, rút theo khoảng thời gian kéo dài
Luận án đã tiến hành thống kê và tính tần suất số lần xuất
hiện các đợt dâng, rút theo các khoảng thời gian kéo dài khác nhau
(bảng 4.3).
Bảng 4.3. Tần suất (%) nước dâng, nước rút theo thời gian kéo dài
Trạm
Hòn
Dấu
Hòn
Ngư
Sơn
Trà
Quy
Nhơn
Vũng
Tàu
Năm
Căn
Sông
Đốc
Rạch
Giá
Dâng/
rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
<6
46,01
46,02
44,00
40,73
67,78
68,92
39,90
48,69
67,64
65,92
75,64
77,26
74,74
75,10
73,83
72,88
Thời gian kéo dài đợt nước dâng, nước rút (giờ)
6 - 12
12 - 18 18 - 24 24 - 48 48 - 72
32,60
17,92
3,50
0,06
0,00
33,02
17,01
3,05
0,01
0,00
33,72
14,03
7,78
0,19
0,16
38,46
12,67
7,61
0,11
0,13
21,20
5,81
3,87
0,26
0,39
20,70
5,11
4,48
0,24
0,08
41,17
14,26
4,51
0,12
0,07
36,62
12,89
1,75
0,03
0,00
26,69
3,21
2,33
0,03
0,00
28,47
3,30
2,27
0,03
0,01
19,36
3,51
1,42
0,00
0,00
18,69
3,31
0,81
0,00
0,00
17,61
4,82
2,87
0,00
0,07
18,11
4,28
0,00
0,00
0,00
20,39
3,66
2,06
0,02
0,01
21,75
3,66
1,57
0,06
0,00
>72
0,01
0,00
0,21
0,12
0,42
0,29
0,08
0,00
0,03
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,03
0,00
Trung bình
(giờ)
8
7
10
9
8
7
8
7
5
5
4
4
5
5
5
5
Bảng 4.3 cho thấy, tại khu vực ven bờ vịnh Bắc Bộ và Trung
Bộ trung bình mỗi đợt dâng, rút kéo dài khoảng 8-9 giờ; khu vực ven
bờ Nam Bộ chi kéo dài khoảng 4-5 giờ. Số đợt dâng, rút kéo dài dưới
12 giờ (nửa ngày) chiếm đại đa số, vào khoảng 70-90 %. Số đợt
dâng, rút kéo dài trên 24 giờ (một ngày) xuất hiện rất ít, nếu có cũng
chi chiếm khoảng dưới 0,5 %.
4.2.3. Thống kê nước dâng, rút theo cấp độ độ lớn
Độ lớn của các đợt nước dâng, rút là một trong những đối
tượng cần được quan tâm xem xét. Ngoài độ lớn thủy triều, độ lớn
của các đợt dâng rút đóng vai trò quyết định đến độ cao của mực
19
nước biển tại khu vực nghiên cứu. Ở đây chúng tôi chia thành 6 cấp
độ cao để thống kê và tính tần suất( bảng 4.4).
Bảng 4.4.
Tần suất (%) nước dâng, nước rút theo cấp độ độ lớn
Dâng/
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Trạm
Hòn
Dấu
Hòn
Ngư
Sơn Trà
Quy
Nhơn
Vũng
Tàu
Năm
Căn
Sông
Đốc
Rạch
Giá
<20
76,40
78,08
65,64
60,83
95,19
97,68
67,50
76,56
80,44
77,99
74,52
68,16
89,95
98,60
81,22
88,04
20-50
23,56
21,92
34,19
39,17
4,81
2,30
32,38
23,34
19,56
21,99
25,48
31,84
9,98
1,40
18,76
11,96
Cấp độ dâng, rút (cm)
50-100 100-150
0,02
0,01
0,00
0,00
0,13
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
0,01
0,00
0,12
0,00
0,09
0,01
0,01
0,00
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,07
0,00
0,00
0,00
0,02
0,00
0,01
0,00
150-200
0,00
0,00
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
>200
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Trung bình
(cm)
20,0
-19,0
24,0
-23,0
18,0
-16,0
21,0
-18,0
19,0
-19,0
21,0
-20,0
16,0
-15,0
19,0
-17,0
Các đợt dâng, rút nhỏ hơn 50cm chiếm khoảng 95-99%,
nước dâng lớn hơn 100cm chi xuất hiện ở một số trạm với tỷ lệ rất
thấp, vào khoảng 0,5-1,0%. So sánh với số liệu thống kê bão cho
thấy các đợt nước dâng lớn hơn 100cm đều là do ảnh hưởng của bão
và áp thấp nhiệt đới.
4.2.4. Thống kê nước dâng, nước rút theo các tháng trong năm
Luận án đã tiến hành thống kê các đặc trưng dâng rút của
mực nước biển theo các tháng trong năm. Tần suất xuất hiện nước
dâng, nước rút theo các tháng được trình bày trong bảng 4.5.
Bảng 4.5.
Trạm
Hòn
Dấu
Hòn
Ngư
Sơn
Tần suất (%) nước dâng, nước rút theo các tháng trong
năm
Dâng/
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
1
10,7
6,5
9,2
7,2
7,9
2
9,1
6,6
7,3
7,2
8,9
3
8,3
8,8
6,0
9,9
6,7
4
5,9
10,6
6,8
9,4
4,6
5
7,5
9,5
9,1
7,0
7,3
Tháng
6
7
7,9
8,7
6,6
6,1
7,8
6,3
7,0
10,2
6,7
6,7
8
6,3
9,6
6,0
11,6
7,2
9
10
11
12
6,7
10,5
8,6
9,8
11,7
7,8
8,4
7,8
8,3
11,0 12,1 10,2
11,2 6,4
6,2
6,5
6,4
12,9 13,4
11,3
20
Trà
Quy
Nhơ
n
Vũng
Tàu
Năm
Căn
Sông
Đốc
Rạch
Giá
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
Dâng
Rút
8,5
7,4
6,4
8,1
7,7
7,8
9,6
7,5
11,2
8,4
14,3
7,4
8,8
6,1
9,4
7,7
7,6
8,9
10,2
12,9
8,4
7,6
6,4
8,2
8,4
7,2
7,1
9,5
4,1
9,0
5,6
8,3
9,9
7,5
12,2
6,4
9,7
9,1
11,5
9,7
10,3
9,6
6,9
10,5
7,9
8,7
7,0
10,2
5,2
9,1
7,1
9,8
7,7
8,6
7,9
7,3
8,7
5,1
6,8
7,7
8,3
6,8
8,3
7,4
8,6
7,1
9,1
7,7
8,2
6,2
5,7
8,7
7,1
8,4
3,2
7,6
7,7
7,6
7,5
9,9
6,3
10,3
6,6
8,1
4,4
9,4
7,6
9,4
9,0
7,8
9,2
6,9
8,6
6,2
8,6
8,6
10,9
6,9
10,4
6,7
8,8
4,6
8,5
6,7
11,1
9,4
10,0
7,8
9,2
8,2
6,7
6,3
9,9
8,1
9,8
8,2
8,5
7,7
8,0
8,9
9,4
9,1
8,8
9,3
11,1 13,3
12,1
8,3
11,4
7,0
7,7 10,1
Nhìn chung mực nước dâng tại các trạm nằm ở ven bờ phía
đông chiếm tỷ lệ cao hơn ở các tháng có gió mùa đông bắc hoạt động
mạnh, còn nước rút thì có xu thế ngược lại. Tại các trạm thuộc ven
bờ phía tây Nam Bộ, là sườn khuất gió trong gió mùa đông bắc,
nên phân bố tỷ lệ số đợt nước dâng, nước rút theo các tháng có
xu thế ngược lại so với các trạm phía đông, điều này là do ảnh
hưởng của gió mùa tây nam.
Hình 4.2. Độ lớn nước dâng, rút trung bình
và cực đại theo tháng tại Hòn Dấu
Hình 4.3. Độ cao mực nước dâng, rút trung
bình và cực đại theo tháng tại Rạch Giá
Về phân bố độ cao theo các tháng cho thấy mực nước dâng
rút trung bình ở các tháng hầu như không có sự khác biệt. Tuy nhiên,
độ lớn của nước dâng cực đại ở các tháng mùa bão (các tháng 6-10)
cao hơn hẳn so với các tháng khác trong năm; độ lớn của nước rút
cực đại không có sự chênh lệch đáng kể giữa các tháng trong năm.
Bảng 4.6. Tỷ lệ số đợt nước dâng do bão so với tổng số đợt nước dâng TB năm
Tên trạm
Hòn
Hòn
Sơn
Quy
Vũng
Rạch
- Xem thêm -