Tài liệu Nghiên cứu nước dâng do gió mùa kết hợp với triều cường tại nam bộ

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU NƢỚC DÂNG DO GIÓ MÙA KẾT HỢP VỚI TRIỀU CƢỜNG TẠI NAM BỘ CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC PHẠM VĂN CHÌNH HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI --------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU NƢỚC DÂNG DO GIÓ MÙA KẾT HỢP VỚI TRIỀU CƢỜNG TẠI NAM BỘ PHẠM VĂN CHÌNH CHUYÊN NGÀNH: THỦY VĂN HỌC MÃ SỐ: 60.44.02.24 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. NGUYỄN BÁ THỦY 2. PGS.TS. NGUYỄN VIẾT LÀNH HÀ NỘI, NĂM 2017 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Nguyễn Bá Thủy Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Trần Thanh Tùng Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Trần Quang Tiến Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI Ngày 27 tháng 12 năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu nước dâng do gió mùa kết hợp với triều cường tại Nam Bộ” l công tr nh nghiên cứu của riêng tôi, nguồn số liệu kết quả tr nh b y trong luận văn này l trung th c v chưa t ng được ai công bố trong bất k nghiên cứu n o khác. Trong luận văn có sử dụng các tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ ràng, số liệu thu thập phục vụ nghiên cứu là các số liệu chính thống. Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2017 Học viên Phạm Văn Chình i LỜI CẢM ƠN Để ho n th nh luận văn n y tôi xin chân th nh gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Bá Thủy PGS. TS. Nguyễn Viết L nh thầy tr c tiếp hướng dẫn khoa học cho luận văn của tôi. Các Thầy Cô Trường Đại học T i nguyên v Môi trường H Nội. Đặc biệt l các Thầy Cô thuộc Khoa Khí tượng Thủy văn đã nhiệt t nh hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá tr nh học tập v l m luận văn tốt nghiệp. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân th nh đến đề t i “Nghiên cứu nguyên nhân v xây d ng quy tr nh công nghệ cảnh báo d báo hiện tượng m c nước biển dâng dị thường tại miền Trung v Nam Bộ Việt Nam” mã số ĐTĐLCN.35/15 đã hỗ trợ chia sẻ số liệu phương pháp cũng như một số kết quả phân tích, tính toán. Lãnh đạo v đồng nghiệp tại cơ quan tôi đang công tác đã tạo điều kiện cho tôi trong quá tr nh tham gia khóa học v ho n th nh luận văn tốt nghiệp. Trong quá tr nh l m luận văn do giới hạn về thời gian nên không tránh khỏi những thiếu sót. V vậy tôi rất mong nhận được s cảm thông v những ý kiến đóng góp quý báu của các Thầy Cô để tôi có thể ho n th nh tốt luận văn tốt nghiệp n y. Xin trân trọng cảm ơn./. Học viên Phạm Văn Chình ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii MỤC LỤC ....................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................... v DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ vi DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................. vii THÔNG TIN LUẬN VĂN ............................................................................. ix MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ......................................... 4 1.1. Tình hình nghiên cứu trong v ngo i nước ................................................ 4 1.1.1. Nghiên cứu ngo i nước .................................................................. 4 1.1.2. Nghiên cứu trong nước .................................................................. 8 1.2. Tổng quan khu v c nghiên cứu ................................................................ 10 1.2.1. Điều kiện t nhiên ......................................................................... 10 1.2.2. Đặc điểm khí tượng, thủy văn v hải văn .................................... 11 CHƢƠNG 2. CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 22 2.1. Cơ sở dữ liệu ................................................................................................ 22 2.1.1. Số liệu m c nước ......................................................................... 22 2.1.2. Số liệu tái phân tích gió và khí áp ................................................ 23 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 23 2.2.1. Phương pháp phân tích điều hòa thủy triều .................................. 23 2.2.2. Mô hình tích hợp tính toán nước dâng do gió mùa SuWAT ........ 28 iii 2.2.2.1. Mô h nh nước dâng có tính đến ảnh hưởng của thủy triều ........ 29 2.2.2.2. Mô hình SWAN ......................................................................... 30 2.2.2.3. Ứng suất bức xạ sóng ................................................................. 31 2.2.2.4. Ứng suất trên mặt biển ............................................................... 33 2.2.3. Kết nối mô hình thủy triều nước dâng bão và mô hình sóng ........ 34 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................... 37 3.1. Đặc trưng thủy triều và m c nước ven biển Nam Bộ ............................... 37 3.2. Nước dâng do gió mùa, bão, áp thấp tại biển Nam Bộ ............................. 45 3.3. Ứng dụng mô hình SuWAT mô phỏng nước dâng do gió mùa ............... 49 3.4. D báo thử nghiệm nước dâng do gió mùa tại ven biển Nam Bộ............ 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 64 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BĐCM Bán đảo Cà Mau ĐBSCL Đồng bằng Sông Cửu Long ĐTM Đồng Tháp Mười MPI Message Passing Interface SuWAT Surge Wave and tide SWAN Simulating Waves Nearshore TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh WRF Weather Research and Forecasting v DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1. Biên độ triều trên sông v o mùa lũ ................................................ 19 Bảng 2.1. Thông tin về số liệu quan trắc m c nước tại Vũng T u Nh Bè v Phú An ............................................................................................................. 22 Bảng 3.1. Kết quả phân tích điều hòa thủy triều tại trạm Vũng T u .............. 38 Bảng 3.2. Tần suất xuất hiện các cấp nước dâng tại trạm Vũng T u ............. 49 Bảng 3.3. Thông tin về miền tính v lưới tính cho ven biển Nam Bộ ............ 50 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1. Ảnh tác động của triều cường tại: TPHCM ngày 31 tháng 10/2011 (a) và tháng 11/2013 (b) .................................................................................... 9 Hình 1.2. Bản đồ khu v c nghiên cứu (Nguồn: Internet) ............................... 14 H nh 2.1. Sơ đồ tính toán các thành phần trong mô hình kết nối ................... 34 H nh 2.2. Sơ đồ tích hợp của mô hình SuWAT .............................................. 36 Hình 3.1. M c nước thủy triều lớn nhất các tháng năm 2016 ........................ 40 H nh 3.2. Biến tr nh m c nước th c đo tại Vũng T u trong tháng 12/2016..... 40 H nh 3.3. Tương quan giữa m c nước Phú An v Vũng T u cho các trường hợp (a) lấy cùng giờ, (b) Phú An trễ 1 giờ và (c) Phú An trễ 2 giờ ................ 42 H nh 3.4. Tương quan giữa m c nước Nh Bè v Vũng T u cho các trường hợp (a) lấy cùng giờ, (b) Nhà Bè trễ 1 giờ và (c) Nhà Bè trễ 2 giờ ............... 43 H nh 3.5. Xu thế biến đổi các trị số trung b nh năm của m c nước trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất tại trạm Vũng T u trong giai đoạn 1987 - 2016............ 43 Hình 3.6. M c nước c c trị lớn nhất các tháng trong giai đoạn 1987 - 2016. 44 Hình 3.7. M c nước quan trắc c c trị tại trạm Vũng T u trong các năm 1987 - 2016 ..................................................................................................... 45 Hình 3.8. Biến thiên m c nước quan trắc, thủy triều v nước dâng tại trạm Vũng T u những ngày cuối tháng 10 v đầu tháng 11 năm 2010 .................. 46 Hình 3.9. Biến thiên m c nước quan trắc, thủy triều v nước dâng tại Vũng Tàu những ngày bão Linda tháng 11/1997 ảnh hưởng ................................... 47 Hình 3.10. M c nước dâng tại Vũng T u trong các năm 1987 - 2016 ........... 48 H nh 3.11. Địa hình và miền tính cho lưới Biển Đông D1 ............................. 51 Hình 3.12. Miền tính v địa h nh lưới D2 cho khu v c ven biển Nam Bộ ..... 51 H nh 3.13. So sánh kết quả d tính thủy triều bằng mô h nh SuWAT v phân tích điều hòa tại Vũng T u tháng 4/2016 (a) v tháng 11/2016 (b) ................ 52 Hình 3.14. Trường gió và khí áp tái phân tích ngày 27/9 (a) và 29/10 (b) năm 2010 ................................................................................................. 53 Hình 3.15. Phân bố nước dâng lớn nhất trên khu v c Nam Bộ trong thời gian 25/10 -3/11/2010 ............................................................................................. 54 Hình 3.16. So sánh m c nước tính toán t mô hình SuWAT với số liệu quan trắc tại trạm Vũng T u .................................................................................... 54 vii H nh 3.17. Trường gió áp tái phân tích 21/10 (a) v 22/10 (b) năm 2013..... 55 H nh 3.18. (a) Trường gió ng y 20/10/2013 (b) Trường nước dâng lớn nhất tháng 16 - 26/10/2013 ..................................................................................... 55 Hình 3.19. So sánh m c nước tính toán t mô hình SuWAT với số liệu quan trắc tại trạm Vũng T u .................................................................................... 56 H nh.3.20. So sánh nước dâng tính toán và quan trắc tại Vũng T u (a) và G nh H o (b) trong bão Linda (1997) đổ bộ vào ven biển Nam Bộ .............. 57 H nh 3.21. So sánh nước dâng tính toán theo 2 phương án có v không xét tới ảnh hưởng của thủy triều với số liệu quan trắc tại Vũng T u trong đợt triều cường cuối tháng 10 đầu tháng 11 năm 2011 ................................................. 59 Hình 3.22. So sánh kết quả tính toán nước dâng bão với số liệu quan trắc trong bão Linda tại trạm Vũng T u theo phương án có v không xét tới ảnh hưởng của thủy triều: (a) tại Vũng T u (b) tại Gành Hào.............................. 59 H nh 3.22. Trường gió, khí áp d báo lúc 0 giờ ngày 27/10 (a) và 29/10 (b) năm 2017 ......................................................................................................... 60 Hình 3.23. Phân bố nước dâng lớn nhất trong khoảng ngày 28 (a) và ngày 29 (b) tháng 10 năm 2017. ................................................................................... 61 viii THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Phạm Văn Ch nh Lớp: CH2AT Cán bộ hướng dẫn 1: TS. Nguyễn Bá Thủy Cán bộ hướng dẫn 2: PGS.TS. Nguyễn Viết Lành Tên đề tài: “Nghiên cứu nước dâng do gió mùa kết hợp với triều cường tại Nam Bộ” Tóm tắt luận văn: Tại khu v c ven biển Nam Bộ vào các tháng cuối v đầu năm, hoạt động của gió mùa Đông Bắc mạnh và thường xuyên xuất hiện các đợt triều cường lớn, l m gia tăng biên độ m c nước tổng cộng. Trong đó có nhiều kỷ lục về m c nước bị phá vỡ. Mặt khác, Nam Bộ có địa h nh trũng đáy thoải nên chỉ cần một s dâng lên của m c nước cỡ vài chục xăng ti mét cũng l m nguy cơ ngập lụt và xâm nhập mặn trong sông tăng đáng kể. Th c tế trong những năm gần đây liên tiếp m c nước triều cường tại Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) ở mức cao, dẫn đến tình trạng ngập lụt nghiêm trọng xảy ra nhiều hơn, làm ảnh hưởng lớn đến đời sống và sản xuất của nhân dân. Ngoài do yếu tố triều thiên văn v mưa lũ rất có thể triều cường tại TPHCM có phần đóng góp đáng kể của nước dâng do gió mùa. Với nhận định như trên luận văn tập trung nghiên cứu về nước dâng do gió mùa trong các đợt triều cường tại Nam Bộ. Qua đó, đề xuất xây d ng mô hình d báo nước dâng do gió mùa cho khu v c n y. Đây chính là nội dung nghiên cứu mà luận văn sẽ hướng tới. ix MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Ðồng bằng sông Cửu Long (ÐBSCL) là một trong những đồng bằng lớn của Việt Nam nằm ở hạ lưu lưu v c sông Mê Công bao gồm 13 tỉnh, với tổng diện tích t nhiên khoảng 3,96 triệu ha, chiếm 79% diện tích toàn châu thổ và bằng khoảng 5% diện tích to n lưu v c sông Mê Công. ÐBSCL có bờ biển dài trên 700 km, phía Tây Bắc giáp Campuchia, phía đông bắc tiếp giáp vùng Ðông Nam Bộ, phía đông giáp biển Ðông, phía nam giáp Thái B nh Dương v phía tây giáp vịnh Thái Lan. Ðây là vị trí thuận lợi trong việc phát triển kinh tế biển, khai thác và nuôi trồng thủy sản phục vụ cho nhu cầu sản xuất tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Ðặc biệt ÐBSCL có tiềm năng nông nghiệp to lớn, trong những năm qua đã có đóng góp đáng kể vào tổng sản lượng lương th c, góp phần đưa Việt Nam thành một trong các nuớc xuất khẩu gạo h ng đầu trên thế giới. So với các khu v c khác trong cả nước, ÐBSCL ít bị ảnh hưởng của các loại hình thiên tai có nguồn gốc t biển như bão v áp thấp nhiệt đới. Tuy nhiên, với đặc thù l vùng đồng bằng thấp, lại có hệ thống cửa sông lớn, nên khu v c n y thường xuyên bị nước biển lấn sâu vào trong nội địa khi có triều cường, hiện tượng này ngày càng xảy ra mạnh hơn khi lưu lượng của hệ thống sông Mê Công đổ về hạ lưu ng y một giảm do hệ thống đập thủy điện trên thượng nguồn ngăn chặn. Hiện tượng nước biển lấn sâu vào nội địa phụ thuộc vào chế độ thủy triều ở khu v c cửa sông ven biển v nước dâng. M c nước biển quan trắc (Hđo) được chính là tổng cộng của độ cao thủy triều (H thủy triều) và phần nước dâng lên do các yếu tố khác tác động, chủ yếu l nước dâng (Hdư) do bão, áp thấp nhiệt đới hoặc gió mùa (Hđo= H thủy triều + Hdư). Đối với khu v c ven biển 1 Nam Bộ, hiện tượng ngập khi triều cường (đỉnh triều cao) thường xuyên xảy ra vào các tháng cuối v đầu của năm. Đây l các tháng có biên độ thủy triều lớn và ngoài ra hoạt động của bão, áp thấp nhiệt đới chủ yếu tập trung vào các tháng này. Th c tế trong những năm gần đây, liên tiếp m c nước triều cường tại Thành phố Hồ Chí Minh (TPHCM) ở mức cao, tình hình ngập lụt nghiêm trọng cho nhiều khu v c trong thành phố xảy ra nhiều hơn gây ngập úng, làm ảnh hưởng lớn đến đời sống và sản xuất của nhân dân. Ngoài do yếu tố triều thiên văn v mưa lũ rất có thể triều cường tại TPHCM có phần đóng góp đáng kể của nước dâng do gió mùa. Chính vì vậy, nghiên cứu nước dâng do gió mùa trong các đợt triều cường tại Nam Bộ rất có ý nghĩa trong khoa học và th c tiễn. Để làm sáng tỏ hiện tượng này, luận văn chọn đề t i “Nghiên cứu nước dâng do gió mùa kết hợp với triều cường tại Nam Bộ”. Trong đó nước dâng do gió mùa trong các đợt triều cường ở ven biển Nam Bộ được phân tích trên số liệu quan trắc m c nước tại trạm hải văn Vũng Tàu. Tiếp đến nước dâng do gió mùa trong một số đợt triều cường mạnh được tính toán mô phỏng bằng mô hình số trị. Phương pháp phân tích điều hòa được áp dụng để loại bỏ thủy triều t m c nước quan trắc để xác định nước dâng do gió mùa. Trong khi đó mô hình số trị tích hợp thủy triều sóng v nước dâng bão được áp dụng để mô phỏng lại nước dâng trong gió mùa tại ven biển Nam Bộ. Phương tr nh t hồi quy d báo m c nước tại 2 trạm thủy văn Phú An v Nh Bè với trạm hải văn Vũng Tàu cũng được xây d ng. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá được mức độ (độ lớn, tần suất) nước dâng do gió mùa, phục vụ bài toán tính ngập lụt tại khu v c ven biển Nam Bộ. - Áp dụng mô hình, kiểm nghiệm mô phỏng nước dâng trong k triều cường tại ven biển Nam Bộ. 2 - D báo thử nghiệm nước dâng do gió mùa tại ven biển Nam Bộ. 3. Đối tƣợng nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu hiện tượng nước dâng trong k triều cường tại Nam Bộ. 4. Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi không gian: ven biển miền Đông của Nam Bộ (t Vũng Tàu tới Cà Mau). - Phạm vi thời gian: giai đoạn 1987 - 2017 (30 năm). 5. Bố cục của luận văn Nội dung của luận văn ngo i phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo được bố cục 3 chương gồm: Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu Chương n y nói về những nghiên cứu trong v ngo i nước liên quan đến hiện tượng nước dâng do gió mùa trên thế giới và ở Việt Nam. Chương 2: Cơ sở dữ liệu và Phương pháp nghiên cứu, Chương n y giới thiệu chi tiết về cơ sở dữ liệu và phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn. Chương 3: Kết quả nghiên cứu, Chương n y tr nh b y kết quả phân tích tính toán các đặc trưng của thủy triều tương quan giữa độ cao m c nước tại trạm thủy văn Phú An v Nh Bè với trạm hải văn Vũng T u m c nước và nước dâng trong các đợt triều cường tại Nam Bộ, phân tích xu thế của nước dâng, áp dụng mô hình, kiểm nghiệm mô phỏng nước dâng trong k triều cường, áp dụng vào d báo nghiệp vụ nước dâng do gió mùa v đưa ra cảnh báo nguy cơ triều cường tại Nam Bộ. 3 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.1.1. Nghiên cứu ngoài nước Hiện tại, có nhiều phương pháp tính toán v d báo nước dâng bão, áp thấp nhiệt đới và gió mùa (gọi tắt l nước dâng): phương pháp sử dụng các công thức bán kinh nghiệm phương pháp biểu đồ v phương pháp mô h nh số trị. Các phương pháp n y đã được giới thiệu trong hướng dẫn d báo nước dâng bão do Tổ chức Khí tượng thế giới ban hành [28]. Trong phương pháp dùng các công thức bán kinh nghiệm (Ippen v Hallerman, 1966) [21] độ lớn nước dâng được tính toán trên m c nước nền theo vận tốc gió, chiều d i đ gió góc giữa hướng gió và trục vuông góc với đường bờ v độ sâu vùng tính. Phương pháp n y rất đơn giản nhưng có độ chính xác không cao, vì không mô tả hết ảnh hưởng của các yếu tố tác động lên nước dâng bão. Phương pháp biểu đồ (Yang v nnk 1970) 30], thường được dùng để d báo nước dâng cho một số cảng biển mà ở đó nơi có nhiều số liệu quan trắc về gió, khí áp v nước dâng. Nội dung của phương pháp l xây d ng các toán đồ d a theo mối liên hệ giữa số liệu quan trắc nước dâng với vận tốc gió lớn nhất hướng gió khí áp. Do vậy, sẽ rất hạn chế khi không có chuỗi số liệu đủ d i (thông thường khoảng 100 năm nếu cần kết quả có độ chính xác cao) và thường chỉ đúng cho các khu v c gần trạm quan trắc. Phương pháp mô h nh số trị được ra đời để khắc phục những thiếu sót về mặt không đủ số liệu đo đạc th c nghiệm. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là giảm được rất nhiều chi phí so với phương pháp đo đạc th c nghiệm. Ngo i ra phương pháp n y còn cho phép tính toán d báo diễn biến của hiện 4 tượng theo rất nhiều kịch bản giả định chưa tồn tại trong th c tế hiện nay nhưng có khả năng xảy ra trong tương lai. Trong nghiên cứu bằng mô hình số trị hiện tượng nước dâng do bão, áp thấp nhiệt đới và gió mùa phổ biến được mô phỏng d a trên hệ phương tr nh nước nông (2 hoặc 3 chiều). Tùy theo t ng mục đích trong d báo nước dâng mô h nh 2 chiều có ưu điểm l không mất nhiều thời gian tính toán nhưng ho n to n có thể đáp ứng được độ chính xác. Khi cần những tính toán mô phỏng có mức độ chi tiết hơn thí dụ phân bố tốc độ dòng chảy theo các lớp nước th cần dùng mô h nh 3 chiều. V o thời gian đầu các mô h nh số trị được xây d ng để mô phỏng nước dâng bão còn nhiều hạn chế do một số nguyên nhân; (1) Thường chỉ mô phỏng, tính toán các hiện tượng riêng lẻ như thủy triều sóng nước dâng bão; (2) Lưới tính sử dụng trong tính toán rất thô không bao quát chi tiết địa h nh ven bờ; (3) Bên cạnh đó nhiều hiệu ứng ảnh hưởng tới nước dâng trong hệ phương tr nh bị bỏ qua. Chính v vậy kết quả của các mô h nh n y thường cho độ chính xác không cao hoặc phù hợp cho khu v c n y nhưng không thích hợp cho khu v c khác hoặc mô phỏng tốt trong hình thế khí tượng này, nhưng với hình thế khác còn hạn chế. Thí dụ như mô h nh của Jelesnianski (1965) 22], do bỏ qua thành phần ma sát và thành phần phi tuyến dẫn đến kết quả tính toán mặc dù hợp lý về phân bố không gian của nước dâng v thời điểm xảy ra nước dâng lớn nhất. Tuy nhiên định lượng độ cao nước dâng cho một vị trí còn thiên cao hơn so với th c tế. Mô h nh SPLASH (Spesical Program to List Amplitudes of Surges from Huricanes) được Jelesnianski xây d ng năm 1972 23 v sau đó mô h nh SLOSH (Sea Lake and Overland Surges from Hurricanes) được phát triển để mô phỏng nước dâng bão cho các khu v c ven biển, biển và hồ đã được NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) sử dụng rộng rãi để mô phỏng ngập lụt vùng ven biển gây ra bởi nước dâng bão ở Hoa 5 K (Kim, S.Ya và nnk 2010) [24 nhưng vẫn có nhiều hạn chế đó l do sử dụng lưới có cấu trúc cố định nên không thể mô phỏng chi tiết cho khu v c có địa h nh đường bờ phức tạp. Bên cạnh đó do các th nh phần b nh lưu trong phương tr nh động lượng đã bị bỏ qua nên cũng hạn chế độ chính xác trong tính toán. Trong những thập kỷ gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đã phát triển nhiều mô hình sử dụng các sơ đồ sai phân khác nhau để mô phỏng nước dâng bão (như Lynch 1983 27]; Flather và nnk, 1994 [17]). Trong thời gian gần đây, mô h nh số trị được phát triển rộng rãi nhờ s hỗ trợ của các lý thuyết tính toán hiện đại v hệ thống máy tính có tốc độ tính toán cao. Minh chứng l s ra đời của một loạt mô h nh, mô phỏng nước dâng bão như: mô h nh thương mại Delft - 3D, Mike - 21 các mô h nh mã nguồn mở POM ROMS MECCA... v các mô h nh sóng d i phi tuyến do nhiều cá nhân t phát triển. Qua đó nhiều nghiên cứu nước dâng bão cũng đã được th c hiện chi tiết cho vùng ven bờ bằng lưới tam giác lưới cong v lưới lồng. D báo chính xác thủy triều có vai trò rất quan trọng cho đại đa số khu v c độ lớn thủy triều, chiếm một phần rất lớn trong m c nước tổng cộng trong bão. Nếu d báo lệch pha thủy triều sẽ cho kết quả rất trái chiều. Chính v vậy hầu hết các nghiên cứu về nước dâng luôn xem nội dung hiệu chỉnh thủy triều l bước quan trọng đầu tiên trước khi đánh giá ảnh hưởng của thủy triều tới nước dâng bão (Horsburgh và Wilson, 2007 [20]; Yannis v nnk 2010 [29]; Kim S.Y. và nnk, 2010 [24, 25 ). Hầu hết các nghiên cứu, đều cho thấy biên độ thủy triều v pha có ảnh hưởng đáng kể tới nước dâng do bão v d báo nước dâng bão, cần phải tính toán đồng thời với thủy triều. Quan niệm về nước dâng trong các tính toán trước đây, thường chỉ được hiểu là s dâng lên của m c nước do tác động của ứng suất gió v s giảm áp ở tâm bão. Tuy nhiên tại vùng nước nông ven bờ trên th c tế th ứng suất sóng gây nước dâng chiếm một phần rất đáng kể, nhất l trong trường hợp bão 6 mạnh (trong áp thấp nhiệt đới và gió mùa không lớn). Chính v vậy, m gần đây nước dâng do sóng (wave setup) rất được quan tâm v luôn xem l một phần quan trọng trong các bản tin cảnh báo d báo tại các nước như M Nhật Bản, Anh. Do s phức tạp của hiện tượng nước dâng do sóng nên lúc đầu mới chỉ tính toán theo các công thức giải tích Longuet - Higgins và Stewart (1964) [26 . Gần đây nước dâng do sóng đã được xét đến trong nước dâng tổng cộng trong bão bằng các mô h nh số trị kết hợp trong nhiều công tr nh nghiên cứu. Funakoshi và nnk (2008) [18], đã kết hợp 2 mô hình mô phỏng nước dâng bão ADCIRC và mô hình sóng SWAN (Simulating Waves Nearshore). Nghiên cứu này chỉ ra rằng nước dâng do sóng có thể đóng góp t 10 - 15% vào m c nước dâng c c trị trong bão. Năm 2007 Sooyoul Kim v nnk đã xây d ng mô h nh d báo nước dâng tích hợp cả thủy triều và sóng biển SuWAT (Surge Wave and Tide) có thiết kế lưới lồng để tính toán nước dâng 17 . Mô h nh đã được áp dụng tính nước dâng bão tại vịnh Tosa - Nhật Bản v cho kết quả rất phù hợp với số liệu đo đạc trong khi trước đó rất nhiều mô h nh không tính đến nước dâng do sóng đều cho kết quả thấp hơn 16,17]. Feng và nnk (2011) đã tích hợp mô h nh ROMS v SWAN để tính toán nước dâng do sóng trong bão Saomai (2006) đổ bộ vào Trung Quốc, mặc dù sử dụng lưới tính có độ phân giải 2 phút nhưng đã phát hiện nước dâng v nước rút do ứng suất sóng tại vùng ven bờ là 0,55 - 0,2 m tương ứng [19]. Ngoài bão và áp thấp nhiệt đới nước dâng do gió mùa hiện đang được d báo nghiệp vụ tại nhiều nơi trên thế giới như Nhật Bản, M , Nauy..., với quy tr nh được thiết lập 1 hoặc 2 phiên d báo trong một ngày tùy theo cường độ của các đợt gió mùa. Thông tin về nước dâng do gió mùa được phát cảnh báo kết hợp với những ngày có thủy triều cao tại khu v c [31, 32, 33]. 7 1.1.2. Nghiên cứu trong nước Tại Việt Nam, hiện tượng m c nước biển dâng cao bất thường tại một số vùng ven biển chủ yếu xuất hiện trong những ngày có bão hoặc áp thấp nhiệt đới. Tuy nhiên, cũng không ít lần xuất hiện m c nước biển dâng cao bất thường mà dấu hiệu nhận rõ nhất là trong ngày có thủy triều cao m người dân thường gọi là triều cường. Hiện tượng n y đã thường xuyên được quan sát thấy tại các vùng ven biển Việt Nam, nhất là tại ven biển Nam Bộ nước ta, nơi tác động của m c nước biển dâng cao ảnh hưởng rất lớn tới hoạt động kinh tế tại ven biển v sâu trong đất liền. Với nước dâng do bão đã có nhiều công trình nghiên cứu để hướng tới nâng cao chất lượng cảnh báo, d báo. Tuy nhiên, nước dâng do gió mùa cũng chưa được nghiên cứu nhiều tại Việt Nam, nhất l theo hướng nghiên cứu bằng mô hình số trị, và hiện tại chúng ta chưa có quy tr nh công nghệ d báo nghiệp vụ hiện tượng này. Theo kết quả nghiên cứu của đề tài 48B.02.02 thì ngo i bão gió mùa cũng gây ra nước dâng đáng kể, tại Việt Nam trong những đợt gió mùa mạnh (cấp 6 7) v kéo d i 2 đến 3 ng y cũng gây ra nước dâng đáng kể, khoảng t 30 - 40 cm, có khi cao hơn 7]. D a theo số liệu phân tích m c nước nhiều năm tại các trạm hải văn v thủy văn cửa sông, Hoàng Trung Thành (2012), cho thấy: ngo i dao động thủy triều trong dao động của m c nước biển ven bờ v hải đảo nước ta còn thường xuyên xuất hiện các đợt nước dâng nước rút; thời gian của các đợt nước dâng nước rút chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi chế độ gió nhất l trong mùa gió Đông Bắc; các đợt nước dâng rút nhỏ hơn 0 5 m chiếm đại đa số; độ lớn của nước dâng trong các đợt gió mùa có thể đạt tới 0,3 - 0,4 m 8 . Năm 2014 khi nghiên cứu hiện tượng nước biển dâng hơn 1 0 m, kéo dài tới gần 10 giờ tại Hòn Dấu, sau khi bão số 3 tháng 9/2014 đã đổ bộ vào Quảng Ninh, Nguyễn Bá Thủy và nnk [9], đã đưa ra nhận định rằng, hiện tượng n y l do tác động của 8