Nghiên cứu chế độ động lực và môi trường vùng biển Đông Nam Bộ

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 -

đại học quốc gia hà nội

trường đại khoa học Tự Nhiên - * * * * * -

Nguyễn Quốc Trinh

Nghiên cứu chế độ động lực vμ

môi trường vùng biển đông nam bộ

luận văn thạc sĩ khoa học

Hà nội - 2007

đại học quốc gia hà nội

trường đại khoa học Tự Nhiên - * * * * * -

Nguyễn Quốc Trinh

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 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Phạm vi nghiên cứu 2

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

Chương 1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng biển Đông Nam Bộ 3

2.1.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính 8

2.2 Phương pháp phân tích điều hòa (mực nước và dòng chảy) 9

2.3 Phương 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

-Chương 3 - Kết quả thu thập dữ liệu và nghiên cứu chế độ động lực và môi trường vùng biển Đông Nam bộ - 19 -3.1 Cơ sở dữ liệu - 19 -

3.1.1 Địa hình 19

3.1.2 Khí tượng 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

-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 tượng tại các trạm cố định 21

Bảng 3.2 Thông tin dữ liệu khi tượng 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 nước trạm nghiệm triều 23

Bảng 3.5 Thông tin các chuỗi số liệu dòng chảy 24

Bảng 3.6 Đặc trưng gió tại các trạm theo hướng trong năm 26

Bảng 3.14 Hằng số điều hoà mực nước tai các vị trí trạm đo 39

Bảng 3.15 Số lần và tần suất xuất hiện dòng chảy theo hướng 43

Bảng 3.16 Vận tốc (m) dòng chảy trung bình và cực đại theo hướng 44

Bảng 3.17 Hằng số điều hoà dòng chảy tai các vị trí trạm đo 45

Bảng 3.18 Đặc trưng gió khu vực nghiên cứu 50

Bảng 3.19 Đặc trưng 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

-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 Lưới 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 nước (cm) cực đại, trung bình và cực tiểu tháng trong năm trạm Vũng Tàu - 38 -

Hình 3.10 Biến thiên mực nước (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 tượng Thuỷ văn và Hải dương học, Phòng đào tạo Sau đại học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội; Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn biển, Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn, Trung tâm ứng dụng Công nghệ Khí tượng Thuỷ văn thuộc Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia; Viện Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường; Tạp chí biển

Tác giả xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn GS TS Đinh Văn Ưu và toàn thể các thầy cô giáo trong và ngoài trường; 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

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, kinh tế biển đã và đang được 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 trường 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 phương ven biển được thuận lợi

Với những lý do trên, sự lựa chọn đề tài "Nghiên cứu chế độ động lực và môi trường vùng biển Đông Nam bộ" làm hướng nghiên cứu của tác giả trong luận văn này

2 Mục tiêu của luận văn

Thu thập, tổng hợp dữ liệu khí tượng, thuỷ văn, hải văn và môi trường; Phân tích đánh giá chế độ khí tượng, thuỷ văn và hải văn;

áp dụng mô hình số trị nhằm giải thích quá trình loang truyền dầu và hiện tượng dâng - rút nước 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 tượng (gió, áp và nhiệt độ không khí), thuỷ văn biển (sóng, mực nước, dòng chảy và nhiệt - muối) và môi trường biển (tràn dầu) trong khu vực nghiên cứu

- Phân tích và đánh giá chế độ khí tượng thuỷ văn biển

- áp dụng mô hình để mô phỏng tràn dầu và hiện tượng dâng – rút nước vào khu vực nghiên cứu

- Rút ra kết luận và kiến nghị

4 Phương pháp nghiên cứu

9 Thu thập dữ liệu

9 Phương pháp thống kê;

9 Phương pháp phân tích điều hoà; 9 Phương pháp số trị;

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn

ý nghĩa khoa học: Làm rõ chi tiết được chế độ thuỷ động lực vùng biển Đông Nam bộ Mô phỏng được sự biến đổi của trường động lực và môi trường 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 hưởng xấu đến môi trường sinh thái khi có sự cố tràn dầu và giải thích hiện

tượng dâng – rút nước vùng cửa sông ven biển Đông Nam bộ

Chương 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 được 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 được 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 hưởng của hai hệ thống sông chảy ra là sông Cửu Long và sông Đồng Nai Vùng biển Đông Nam bộ có vị trí chiến lược 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 nước ta và gần tuyến giao thông hàng hải thế giới đi qua biển Đông, là cửa ngõ giao lưu 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 đường bờ biển phức tạp và đa dạng do nhiều nhân tố tác động đồng thời như 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 thường xuyên phức tạp và đa dạng Khu vực Bình Thuận và Bà Rịa-Vũng Tàu thì bờ biển tương đối dốc, không có nhiều cửa sông và nhiều bãi cát đẹp, bờ đá gốc có nhiều dốc Đường 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, đường đẳng sâu 10 mét thường chạy song song với bờ và cách bờ khoảng 12-15 km Phân bố các cồn cát ở vùng cửa sông thường 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 tương đối đều Khu vực có độ sâu lớn hơn từ 50m trở lên có độ dốc tương đối lớn và có cấu tạo địa hình đấy trên nền đá gốc

Hình 1.1 Khu vực nghiên cứu vùng biển Đông Nam bộ

1.3 Đặc điểm khí hậu

1.3.1 Chế độ khí tượng

Vùng biển Đông Nam bộ thuộc Biển Đông chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa và hoạt động của bờ Tây Thái Bình Dương [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 mưa; 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 mưa là mùa hè, mùa khô chủ yếu là các tháng giữa và cuối mùa đông, đầu mùa hè, sự thể hiện của mùa mưa rõ rệt hơn nhiều so với mùa nhiệt Quá trình hoàn lưu khí quyển (bão, gió mùa, mưa, lũ) đã tạo nên chế độ thuỷ động lực biển phức tạp, chi phối sự hình thành, phát triển các hệ sinh thái biển

1.3.2 Chế độ thuỷ văn

Từ Bình Thuận đến Cà Mau khá phức tạp [6], [11], [19], [24], [25], [26], [27] Mạng lưới cửa sông lớn nhưng không đồng đều dọc ven biển Đồng bằng sông Cửu Long có mạng lưới sông lớn, nhỏ và kênh rạch nhiều với tổng chiều dài trên 5000km mà những đoạn sông về thượng lưu rộng từ khoảng 60m đến trên 300m, về phía hạ lưu 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 dưới 20m và sâu 1,5m-2m Hàng năm, sông Cửu Long nhận được xấp xỉ 500 tỷ m3 nước của sông Mêkông đưa về Mùa lũ (5tháng), lượng nước chiếm khoảng 3/4 tổng lượng nước cả năm và mùa cạn (7 tháng) chiếm lượng nước còn lại Lưu lượng nước mùa lũ trung bình tháng là 24000m3/s, lớn nhất là 30000m3/s Về mùa cạn, lưu lượng nước 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 nước ta Dòng chảy khu vực ven biển Ninh Thuận - Bình Thuận, về mùa lũ phân bố không đều và ngắn thường xảy từ tháng VI đến tháng X, XI Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm 80-85% dòng chảy năm Về mùa cạn tồn tại trong các tháng còn lại, nhưng thường có xảy ra lũ tiểu mãn Lượng 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 thượng lưu và tăng dần khoảng trên 50 l/s/km2 ở vùng hạ lưu, lưu lượng trung bình năm của hệ thống sông này 1150 m3/s Mùa lũ thường xuất hiện vào tháng VII và kết thúc vào tháng IX Lượng dòng chảy mùa lũ khoảng 65-85% tổng lượng dòng chảy năm Mùa cạn kéo dài trong thời gian còn lại trong năm, nhưng lượng dòng chảy chỉ khoảng 15-35% tổng lượng dòng trong năm

Sóng biển khu vực nghiên cứu cũng tương tự như 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 tương tác sông - biển Do đó, việc nghiên cứu về dòng chảy cũng được tiến hành từ lâu: P.Chevey (1934), K.Wyrtki (1961), Trương Tiến Huy (1968), Hoàng Xuân Nhuận (1979), Trương Đình Hiển (1981), Lê Phước 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 hướng thịnh hành là theo hướng gió Khi dòng chảy vào gần bờ, chịu ảnh hưởng của địa hình đáy nên có hướng song song với bờ Khi ở vùng cửa hay trong sông thì chịu ảnh hưởng lòng dẫn sông nên hướng 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 nước cũng biến đổi theo các tháng trong năm như nhiệt độ không khí nhưng 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, nhưng 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 được rõ nét [12], [13], [25], [32], [33], [49], [50]

Độ mặn là chỉ tiêu quan trọng để phân biệt giữa nước biển và nước lục địa (ngọt), giữa nước biển sâu và nước biển nông Độ mặn nước 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 nhưng không rõ nét như nhiệt độ Nhưng khi đến vùng ảnh hưởng của nước lục địa chảy ra thì thể hiện lưỡi nước ngọt trên mặt và lưỡi nước mặn ở các tầng phía dưới Kết hợp với quá trình hoạt động của thuỷ triều độ mặn nước 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 trường biển

là phản ánh tự nhiên và ảnh hưởng qua lại mạnh mẽ với các yếu tố tự nhiên khác như không khí, đất đai duyên hải, các sông và đặc biệt đến hệ sinh thái và con người Gần đây, các sự cố môi trường biển xảy ra liên tiếp làm ảnh hưởng đến hoạt động xã hội và đời sống dân sinh Song song với sự phát triển kinh tế - xã hội, môi trường sinh thái vùng biển sẽ chịu tác động mạnh mẽ bởi hoạt động của các cảng

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 hưởng trực tiếp của sự cố tràn dầu và dầu loang trên biển Bên cạnh đó thường xuyên xảy ra các vụ đụng tàu và nước 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]

Các giá trị trung bình được tính theo trung bình số học, từ chuỗi số liệu đo liên tục từng giờ trong ngày, và được tính theo biểu thức [1], [7], [19], [31] từ số liệu của các lần đo trong chuỗi thời gian hoặc không gian:

(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 Phương pháp hồi quy tuyến tính

Phương 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 như một hàm ảnh hưởng của một nhóm các biến độc lập x1 x2 x3 ,xM Giả sử rằng ảnh hưởng của mỗi trong số M biến độc lập xj lên biến phụ thuộc y có thể mô tả bằng ảnh hưởng tuyến tính Khi đó phương trình cơ bản của hồi quy tuyến tính đa biến có dạng

iiijijj

tính; xj ư trị số trung bình của biến j ⎟⎟⎠⎞⎜⎜

; yˆi ư trị số của biến phụ thuộc thứ i, được khôi phục nhờ phương trình hồi quy; ei ư sai lệch giữa trị số khôi phục yˆi và trị số quan trắc yi

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 a0 a1 a2 ,aM sao cho khôi phục được sự biến thiên của biến phụ thuộc y với các sai số e nhỏ nhất

2.2 Phương pháp phân tích điều hòa (mực nước và dòng chảy)

Do tác động của nhiều yếu tố đồng thời nên mực nước và dòng chảy phân bố không đồng đều hoặc tính chất rất phức tạp Trong hải dương phân chia những biến động của mực nước và dòng chảy theo tần số khác nhau tương ứng với các quy mô nhiều năm, mùa, tháng, ngày và các sóng nước nông [8], [15], [16], [17], [18], [43], [46].

Biểu thức của độ cao mực nước có thể biểu diễn thành:

trong đó đại lượng Gr.(V0+u)i xác định tới kinh tuyến địa phương hoặc kinh tuyến múi giờ Các biên độ H và các góc vị g, gọi là những hằng số điều hoà Các đại lượng thiên văn như f , V0 và u, là những tham số thiên văn hàm thời gian

Những hằng số điều hoà thủy triều Hi và gi chính xác nhất có thể được xác định từ hệ các phương trình (2.2.1) bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất Ta biến đổi công thức độ cao mực nước triều (2.2.1) tới dạng thuận tiện cho sơ đồ phân tích điều hoà bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất Nhóm những đại lượng biến thiên với thời gian và đưa ra:

(2.2.2)

iiiii

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

⎛ nhân với phần

riêng của từng phân triều

Giá trị trung bình của hệ số

124 Ie ⎟

⎝⎛ ư

0,4543

N Mặt Trăng đường elliptic lớn

⎝⎛ ư

0,1886

Q Mặt Trăng đường elliptic lớn

SG

ở đây: Mưkhối lượng Mặt Trăng, Eưkhối lượng Trái Đất, Sưkhối lượng Mặt Trời, ρưbán kính trung bình Trái Đất, aưkhoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trăng, c1ưkhoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời, eưđộ lệch tâm quỹ đạo Mặt Trăng, e1ưđộ lệch tâm quỹ đạo Trái Đất, ωưgóc 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, ξưkinh độ giao điểm quỹ đạo Mặt Trăng với mặt phẳng xích đạo, νưkinh độ tiết điểm lên của quỹ đạo Mặt Trăng, hưkinh độ trung bình của Mặt Trời; sưkinh độ trung bình của Mặt Trăng; pưkinh độ trung bình cận điểm quỹ đạo Mặt Trăng

Các phương trình độ cao mực nước (2.2.1) ứng với thời gian t sẽ có dạng sau: ∑

Hệ các phương trình (2.2.4), số phương trình là n bằng số các số đo gián đoạn

mực nước zt trong chu kỳ quan trắc, phải tìm các ẩn A 0,Xi và Yi để từ đó tính những hằng số điều hoà của các phân triều:

Việc giải hệ n phương trình tuyến tính (2.2.4) thực hiện bằng phương pháp

bình phương nhỏ nhất Phương pháp bình phương nhỏ nhất đảm bảo tìm các ẩn

A 0, và Yi sao cho vế phải của các phương trình (2.2.4) phù hợp tốt nhất với các giá trị mực nước zt thực đo, tức làm cho tổng các bình phương của hiệu mực nước quan trắc và mực nước mô tả bằng phương trình (2.2.4) trong tất cả các quan trắc trở thành cực tiểu

)()

ư N

hay dưới dạng ma trận:

n [aM2] []2

[aM2 [aM2aM2][aM2bM2][aM2aS2] [aM2bW] XM2 [aM2z]]

22 MMb

22 MMb

22 SMa

2 WMb

b . YM2 = []2zbM

[bW []2 WMb

2 WMb

2 WSb

a [bWbW] YW [bWz]trong đó ký hiệu [ ] dùng để chỉ phép lấy tổng theo thời gian từ t1 đến tn

Việc giải hệ các phương trình chuẩn tắc được thực hiện bằng một trong các sơ đồ của phương pháp tính, thí dụ sơ đồ đảo ma trận

Thủy triều quan sát thấy ở những vùng đại dương rất khác nhau về độ lớn và đặc điểm Những đặc trưng này của thuỷ triều chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện địa lý điểm quan trắc biểu hiện định lượng bằng những đại lượng gọi là hằng số điều hoà thuỷ triều của các phân triều chính

Trong thực hành người ta căn cứ vào giá trị của tỷ số

(2.2.9)

trong đó H ưhằng số điều hoà biên độ của các phân triều chính: nhật triều Mặt Trăng ư Mặt Trời K1; nhật triều Mặt Trăng elliptic O1 và bán nhật triều chính Mặt Trăng M2, để phân loại thuỷ triều Trên đại dương có thể có bốn loại thủy triều cơ bản ứng với những giá trị của tỷ số trên như sau [17], [18]:

Bảng 2.2 Phân loại tính chất triều

ư Bán nhật triều không đều 0,5 ữ 2,0 ư Nhật triều không đều 2,0 ữ 4,0

2.3 Phương pháp số trị

Sử dụng phương 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 trường sóng, dòng chảy ven bờ và đặc biệt là sự cố tràn dầu trên mặt biển và hiện tượng dâng - rút nước ở vùng ven bờ do các hướng gió khác nhau Do vậy, thử nghiệm và khai thác một số mô hình áp dụng vào vùng nghiên cứu mà đã được 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) đưa ra Nhưng quá trình xây dựng và kiểm nghiệm mô hình đến năm 1999 mới hoàn thiện Mô hình được xây dựng dựa trên việc giải phương trình cân bằng năng lượng sóng ngẫu nhiên đa hướng, 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].

Phương trình cân bằng năng lượng sóng ngẫu nhiên như sau:

trong đó: S là hàm mật độ phổ năng lượng sóng, Clà vận tốc truyền sóng, Cg là vận tốc nhóm sóng, θlà hướng truyền sóng, ω là tần số góc, K là thông số tính tới sự nhiễu xạ sóng (K =2,5theo Maseetal, 1998), εb là hệ số tiêu tán năng lượng sóng do sóng bạc đầu và sóng vỡ

Vận tốc đặc trưng (vận tốc lan truyền năng lượng sóng) gồm các thành phần

ν , và νθ được tính theo các công thức sau:

trong đó: sG

là véc tơ đơn vị theo hướng lan truyền của sóng, nG

là véc tơ đơn vị theo hướng pháp tuyến với hướng lan truyền của sóng, k là số sóng

Phương trình (2.3.1) được sai phân hoá trên hệ toạ độ vuông góc Phổ năng lượng sóng chia thành hai phần tần số và phần hướng có năng lượng bằng nhau Các đặc trưng của mỗi thành phần sóng như tần số sóng, tốc độ sóng, vận tốc nhóm

sóng, số sóng v.v được tính toán với một sóng đại diện cho từng dải năng lượng 2.3.2 Mô hình số cho dòng chảy gần bờ

Mô hình mô phỏng dòng chảy ven bờ được xây dựng dựa trên việc giải hệ phương trình chuyển động 2 chiều lấy tích phân theo độ sâu của dòng chảy (phương trình Sain - Vernant) Trong mô hình này, có tính đến ảnh hưởng của gió, sóng và thủy triều tới dòng chảy vùng ven bờ Trong trường hợp này, có hệ phương trình vi phân cho dòng chảy gần bờ như sau [2], [10], [37], [41], [56], [58]:

Phương trình liên tục:

(2.3.4) Hệ phương trình chuyển động:

(2.3.5)

(2.3.6)

trong đó qx, qy tương ứng là lưu lượng dòng chảy trên 1 đơn vị chiều rộng (m2.s-1), tính từ đáy lên đến mặt và vuông góc với x, y; η- dao động mặt nước so với mực chuẩn (mực “0”) (m); t - thời gian (s); d- độ sâu (m); g - là gia tốc trọng trường (m.s-1); n - độ nhám thuỷ lực; U ,wVw- thành phần vận tốc gió theo trục x và y (m/s); và Cz - hệ số ma sát gió; Sxx,Sxy,Syx và Syy 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 nước, phương trình tổng quát cho chuyển động và loang của dầu tràn trên mặt nước được viết dưới dạng phương trình bình lưu - khuếch tán như sau [60]:

ở đây: Cslà mật độ dầu trên một đơn vị bề mặt nước (kg.m-2); Cv là mật độ thể tích dầu trong lớp dưới (lớp lơ lửng) (kg.m-3); us và vs là thành phần vận tốc theo trục x và y (m.s-1); Kxvà Kylà hệ số khuếch tán dầu theo các trục x và y; αlà hệ số thể hiện xác suất để dầu hòa tan trong nước nổi lên mặt nước νb là tốc độ nổi của dầu trong lớp nước lơ lửng; γ là hệ số mô tả tốc độ dầu tại bề mặt được phân tán hoà tan trong cột nước; Sd và Se là tốc độ phân huỷ và bốc hơi trên một đơn vị diện tích của bề mặt dầu loang; Dslà tốc độ lắng đọng và tái khuếch tán của dầu tại đường bờ

Phương trình mô tả quá trình vận chuyển và biến đổi của dầu lơ lửng trong lớp nước dưới mặt có thể được viết như sau [60]:

() ()

(2.3.8)

ở đây: Cv là mật độ thể tích dầu trong lớp lơ lửng ngay dưới mặt nước (kg.m-3); u và

v là các thành phần dòng chảy trung bình theo độ sâu tương 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 nướcHđược lấy bằng 10m khi độ sâu nước 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 nước từng giờ được cho trước dựa trên một mô hình truyền triều đơn giản tính toán mực nước tại các điểm trên biên ngoài khơi dựa vào sự biến đổi thời gian của mực nước 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 được tự do đi khỏi miền tính được áp dụng Gradient của nồng độ dầu được cho bằng 0 tại các biên hở ngoài khơi Điều kiện biên trượt được áp dụng cho tất cả biên cứng Điều kiện ban đầu là độ dày của lớp dầu tại điểm tràn dầu được tính theo số lượng dầu thoát ra khỏi tàu

2.3.5 Sơ đồ sai phân và lời giải số trị

Các phương trình vi phân cho dòng chảy và nồng độ dầu được rời rạc hoá trên một lưới hình chữ nhật [1], [57] Để thuận tiện cho việc tính toán, một lưới tính so le với mực nước, nồng độ dầu được tính tại trung tâm trong khi các thành phần của véc tơ vận tốc dòng chảy được cho tại các biên của ô lưới Cũng giống như trong mô hình tính toán lan truyền sóng gần bờ, bước lưới tính được dùng cho cả hai hướng Để đơn giản và thuận tiện cho việc lập chương trình, một sơ đồ sai phân hiện đã được áp dụng Với sơ đồ sai phân này, bước thời gian được chọn theo điều kiện ổn định Curent - Fredric – Lewy [57] Sơ đồ tính toán cho mô hình dòng chảy và tràn dầu được trình bày trên hình 2.2

計#Z開#n

Đọc dữ liệu: độ sâu, gió, sóng, mực nước giờ, lượng dầu và tốc độ tràn dầu, thời gian tính toán, v.v

Xây dựng điều kiện ban đầu để tính toán

Tính toán trường sóng, trường dòng chảy và di chuyển của lớp dầu

và các lực tác động như gió, thuỷ triều, dòng chảy và các điều kiện thuỷ văn khác Mô hình MIKE 3 Flow được sử dụng nghiên cứu và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới.Các phương trình cơ bản thể hiện như sau [61]:

Phương trình liên tục:

ρρ 2

Phương trình động lượng:

(2.6.2)

ở đây: ρ là mật độ chất lỏng (kg.m3); cs là tốc độ truyền âm trong chất lỏng; ui là thành phần vận tốc theo hướng xi (m.s-1); Ωij là thành phần lực Coriolis; P là áp suất chất lỏng; gi là gia tốc trọng trường; νT 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 được xây dựng trên sơ đồ tính ẩn (ADI - Alternating Direction Implicit) cho phương trình bảo toàn vật chất và bảo toàn động lượng trong không gian

Các thành phần tính toán theo sơ đồ sai phân được chỉ ra ở Hình 2.3 Lưới tính này được thể hiện lưới tính Arakawa C

Thời gian tính trung tâm cho 4 phương trình thuỷ động lực được thể hiện theo Hình 2.4

Hình 2.3 Lưới sai phân trong không gian x, y và zHình 2.4 Sơ đồ thời gian tính toán

Chương 3 - Kết quả thu thập dữ liệu vμ nghiên cứu chế độ động lực vμ môi trường 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 lượng khá lớn các dữ liệu liên quan đến biển có nguồn gốc rõ ràng và đã được kiểm tra đánh giá chất lượng sơ bộ trước khi sử dụng Cơ sở dữ liệu này có khả năng phục vụ nhiều mục tiêu nghiên cứu và thực tiễn, được 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 tượng 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 đường đẳng sâu Các thông tin về số liệu địa hình được thu thập từ các bản đồ có tỷ lệ khác nhau do nhà xuất bản bản đồ Bộ Tư lệnh Hải quân phát hành Các bản đồ độ sâu sau khi thu thập đã được số hoá thành các dạng số với khối lượng số liệu tương đối lớn được thể hiện dưới 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 được số hoá Trước 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 trước 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 được 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 phương pháp khác nhau để kiểm tra giá trị của các điểm khả nghi do lỗi của số hoá hay các lỗi thủ công khác thường mắc phải Phương pháp này có thể không phải là phương

pháp tối ưu nhất Mặc dù, còn rất nhiều phương pháp khác nhau để xử lý nhưng đối với tác giả thì cho rằng là phương 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 tượng

Số liệu khí tượng tại các trạm cố định và trên các tàu đo obs_ship được thu thập từ Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biển, Trung tâm Tư liệu Khí tượng Thuỷ văn Chi tiết các dữ liệu được sử dụng:

Nguồn số liệu thu thập được tại 9 trạm khí tượng, hải văn ven bờ và hải đảo thuộc khu vực vùng biển Đông Nam bộ được chỉ ra ở bảng 3.1 với các yếu tố: Gió (tốc độ và hướng), áp suất và nhiệt độ không khí

Bảng 3 1 Thông tin dữ liệu khí tượng tại các trạm cố định

TT Trạm đo Vị trí Yếu tố Chu kỳ quan trắc Kiểu quan trắcKinh độVĩ độ

1 Phan Thiết 108°06'10°56'

Gió, áp và nhiệt độ không khí

1990-2000

04 obs/ngày (1h, 7h, 13h,

3.1.3 Thủy văn

Yếu tố mực nước tại các trạm Thuỷ văn được thu thập từ Viện Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường 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 được 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 nước từng giờ và 04 obs/ngày thu thập từ nguồn dữ liệu Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biển, Viện Khí tượng Thuỷ văn, được 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 Tư 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

Kinh độ Vĩ độ 1 Phan Thiết 108°06’ 10°56’

1986-2005 1h, 7h, 13h, 19h

Sóng (độ cao và hướng) tại 02 trạm (trạm Côn Đảo và Phú Quý) quan trắc 04obs (1h, 7h, 13h, 19h trong ngày) thu thập từ nguồn lưu trữ tại Trung tâm Khí tượng Thuỷ Văn Biển thể hiện Bảng 3.3

Số liệu dòng chảy được thu thập tại các trạm đo liên tục của một số đề tài dự án hay kế hoạch khảo sát khác nhau, từ nguồn lưu trữ tại Trung tâm Khí tượng Thuỷ Văn Biển và Viện Cơ học Hà Nội thể hiện ở bảng 3.5

Bảng 3.4 Thông tin dữ liệu mực nước trạm nghiệm triều

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 Phường 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 Trường Sa - QĐ Trường 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 chương trình, đề tài nghiên cứu đo đạc biển quốc gia đã tiến hành nhiều chuyến khảo sát Việt Nam cũng đã tiến hành được 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 được thu thập từ nguồn số liệu lưu trữ tại Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Biển, cụ thể như 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

Như vậy, sự phân bố các trị trí trạm đo các yếu tố khí tượng thuỷ văn biển trong vùng nghiên được mô phỏng trên các hình bản đồ phân bố trong Phụ lục I Các vị trí trạm đo các yếu tố được phân bố khá đều trong khu vực nghiên cứu đã được kiểm tra, đánh giá độ đảm bảo đáng tin cậy

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 phương pháp ở Mục 2.1 và Mục 2.2 trong chương 2 để xử lý các dữ liệu trong Mục 3.1 Các tính toán được xây dựng bằng các chương trình tính toán tự lập và mô phỏng kết quả đầu ra bằng cách sử dụng các phần mềm đồ hoạ như Tecplot, Surfer, Mapinfor,

3.2.1 Địa hình đáy biển khu vực nghiên cứu

Số liệu địa hình được lấy từ các bản đồ có các tỷ lệ khác nhau như tỷ lệ 1/200000, tỷ lệ 1/100000, tỷ lệ 1/50000 va tỷ lệ 1/25000 do Bộ Tư 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 trước đó Các dữ liệu này được chỉnh biên giữa các

mảnh bản đồ và số hoá Số liệu độ sâu được mô phỏng thành trường (Phụ lục II) với các đường 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 Trường 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 đường đẳng sâu khá tập trung chứng tỏ độ dốc lớn

3.2.2 Chế độ khí tượng

Gió: Vùng nghiên cứu nằm trong khu vực gió mùa nên hướng gió thay đổi theo mùa rõ rệt Qua các nguồn số liệu đo đạc được từ obs_ship và các trạm khí tượng hải văn cố định nằm trong khu vực nghiên cứu thì phân bố hướng gió theo các tháng trong năm được thể hiện dưới 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 được tốc độ gió ở trạm này luôn mạnh hơn các trạm khác Vấn đề này có thể do không bị ảnh hưởng của ngoại cảnh như bề mặt đệm nên tốc độ lơn hơn và vượt trội so với các trạm khác trong vùng nghiên cứu

Phân bố gió theo hướng trong năm của các trạm và obs_ship (Bảng 3.6) có tính chất mùa và hướng gió tập trung hơn ở tại các trạm ngoài khơi như trạm Côn Đảo, trạm Phú Quý và trạm Trường Sa so với các trạm ven bờ và trong bờ như trạm Phan Thiết, trạm Vũng Tàu, trạm Sóc Trăng và trạm Cà Mau Có thể do sự ảnh hưởng của địa hình và bề mặt đệm tạo nên, ngoài ra còn có tính chất gió đất – biển thường thấy ở vùng ven bờ gọi là tính địa phương 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 Trường Sa và trạm Phú Quý lần lượt là 3,62% và 8,80%

Tốc độ gió giữa ngoài khơi và ven bờ, đất liền (tương 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 Trường Sa (ngoài khơi), tốc độ gió trung bình năm đạt 6,4m/s theo hướng tây, 6,8m/s theo hướng đông bắc và 7,3m/s theo hướng bắc Tốc độ gió mạnh nhất trung

động có gió mạnh giật trên 40 m/s Gió tại khu vực này được 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 trưng gió tại các trạm theo hướng trong năm

obs_ship 204544

P (%) 6,60 14,30 15,8 4,70 5,70 12,5 13,8 3,20 23,4Vtb (m/s) 4,19 5,79 4,38 3,21 3,69 4,86 4,85 3,45

Phú Quý 16041

P (%) 6,60 39,03 3,63 1,20 2,77 16,80 20,16 1,01 8,80Vtb (m/s) 5,53 5,82 2,46 1,73 1,89 6,38 7,66 3,18

Phan Thiết 14612

P (%) 18,29 5,09 17,76 3,79 6,54 3,79 22,03 4,16 18,55Vtb (m/s) 4,38 3,19 5,43 3,81 4,28 3,90 3,69 2,24

Vũng Tàu 14612

P (%) 4,33 3,86 26,74 10,66 7,48 15,52 10,66 6,43 14,31Vtb (m/s) 2,40 2,48 4,08 3,52 3,24 3,56 3,20 3,20

Mỹ Tho 14612

P (%) 1,72 2,20 13,74 8,35 2,95 8,26 9,17 1,66 51,96Vtb (m/s) 2,32 2,30 3,14 3,06 2,33 2,61 3,00 2,76

Cần Thơ 14611

P (%)5,114,44 12,118,475,399,58 9,66 2,03 43,20Vtb (m/s) 2,632,592,642,381,962,48 3,06 2,69

Sóc Trăng 14612

P (%) 4,04 8,07 19,17 4,58 3,76 12,13 9,76 2,28 36,22Vtb (m/s) 2,63 2,93 2,80 2,75 2,39 2,53 2,70 2,56

Cà Mau 14609

P (%) 8,49 3,14 14,34 4,76 3,32 4,98 7,93 1,83 51,21Vtb (m/s) 2,59 2,64 2,71 2,68 2,08 2,27 2,59 2,71

Côn Đảo 40337

P (%) 1,75 27,63 11,91 3,83 3,11 9,81 12,65 4,57 24,75Vtb (m/s) 3,50 3,63 3,13 2,04 2,44 3,21 3,43 3,39

Trường Sa 14612

P (%)16,57 19,52 18,941,878,60 15,35 14,17 1,383,62Vtb (m/s) 7,32 6,76 4,48 2,38 3,71 6,26 6,37 4,62

P (%): tần xuất hiện (%); Vtb (m/s): vận tốc gió trung bình (m/s); Vmax (m/s): vận tốc gió trung bình (m/s)

Trạm Vũng Tàu Trạm Phú Quý

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 hướng tây và hướng tây nam Trong thời kỳ này tháng đặc trưng 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 hướng thịnh hành là hướng tây hơn ở phía bắc và phía nam ngược lại So sánh giữa các phía bắc và nam thì vận tốc gió phía bắc mạnh hơn phía nam

một cấp độ