Lựa chọn và ứng dụng bộ công cụ nghiên cứu biến động đường bờ khu vực bãi biển Nha Trang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  Vũ Công Hữu LỰA CHỌN VÀ ỨNG DỤNG BỘ CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ KHU VỰC BÃI BIỂN NHA TRANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI DƢƠNG HỌC Hà Nội, 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  Vũ Công Hữu LỰA CHỌN VÀ ỨNG DỤNG BỘ CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ KHU VỰC BÃI BIỂN NHA TRANG Chuyên ngành: Hải dƣơng học Mã số: 9440228.01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI DƢƠNG HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Đinh Văn Ƣu TS Lê Xuân Hoàn Hà Nội, 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả Vũ Công Hữu LỜI CẢM ƠN Luận án hồn thành khoa Khí tượng, Thuỷ văn Hải dương học thuộc Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội hướng dẫn GS TS Đinh Văn Ưu TS Lê Xn Hồn Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới hai Thầy tận tình giúp đỡ định hướng khoa học bước nghiên cứu hoàn thiện luận án Tác giả xin cảm ơn Trường ĐHKHTN, ĐHQGHN Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin cảm ơn Đề tài KHCN 09.14/16-20 tạo điều kiện cho NCS sử dụng số liệu, tài liệu phần mềm liên quan đến thủy thạch động lực vùng bờ Tác giả xin cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài Nghị định thư cấp nhà nước Việt Nam Cộng hòa Pháp: “Nghiên cứu đặc trưng động học hình thái vùng vịnh đề xuất ứng dụng giải pháp tái tạo nâng cấp bãi biển Nha Trang, tỉnh Khánh Hịa có tính đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu (MOST2:NDT.24.FRA/16)” cho phép tác giả tham gia nghiên cứu sử dụng số liệu đề tài Tác giả xin cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài Nghị định thư cấp nhà nước Việt Nam Cộng hòa Pháp cho phép tác giả tham gia thực sử dụng phần số liệu Đề tài: “Nghiên cứu chế độ thủy động lực học vận chuyển bùn cát vùng cửa sông bờ biển vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa” thực năm 2013-2014, chủ nhiệm: GS.TS Nguyễn Trung Việt Tác giả xin cảm ơn TS Lê Thanh Bình nhiệt tình hỗ trợ việc vận hành mơ hình xử lý ảnh camera áp dụng cho bãi biển trung tâm thuộc bờ tây vịnh Nha Trang Tác giả xin trân trọng cảm ơn Hội đồng Khoa học khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học đóng góp ý kiến để nội dung luận án hồn thiện tốt Để có ngày hôm nay, nghiên cứu sinh cảm ơn Bố, Mẹ người thân gia đình ln thương yêu, động viên khích lệ vật chất tinh thần Hà nội, ngày tháng năm 2019 Nghiên cứu sinh Vũ Công Hữu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢ NG 10 MỞ ĐẦU 11 Tính cấp thiết đề tài 11 Mục tiêu nghiên cứu 14 Nội dung nghiên cứu 14 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 15 Phương pháp nghiên cứu 15 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 16 Các đóng góp luận án 17 Bố cục luận án 17 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH BIẾN ĐỔI BÃI BIỂN VÀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN BÃI BIỂN TRUNG TÂM BỜ TÂY VỊNH NHA TRANG… 19 1.1 Các khái niệm bản bãi biển đường bờ 19 1.2 Khái niệm quy mô thời gian khơng gian q trình vùng bờ 22 1.3 Tổ ng quan về nghiênứu c giới mơ hình tốn biế n đổ i bờ và baĩ biể n 24 1.3.1 Các mơ hình xét q trình dọc bờ 24 1.3.2 Các mơ hình có xét đến trình ngang bờ 27 1.3.3 Các mơ hình dạng lai ghép (hybrid) động lực thống kê 31 1.3.4 Mơ hình dựa q trình trầm tích 35 1.3.5 Mô hình lai ghép (Hybrid) động lực 38 1.3.6 Các mơ hình dựa th ống kê và thực nghiê ̣m 39 1.4 Tổ ng quan nghiênứu c nước biến đổi đường bờ bãi biển 44 1.5 Tổng quan điều kiện tự nhiên nghiên cứu liên quan đế n biến đổi bãi biển khu vực vịnh Nha Trang 46 1.6 Xu diễn biển bãi biển thơng qua phân tích ảnh vệ tinh Landsat 55 1.7 Xu biến động bãi biển theo cân trầm tích dọc bờ 58 1.8 Các nghiên cứu biến động bãi biển Nha Trang 60 1.9 Nhu cầu phát triển phương pháp cải tiến 63 1.10 Bộ cơng cụ mơ hình lựa chọn cho luận án 64 CHƢƠNG LỰA CHỌN BỘ CƠNG CỤ VÀ MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG BIẾN ĐỘNG ĐƢỜNG BỜ 66 2.1 Xác lập mơ hình biến đổi đường bờ - độ rộng bãi biển 66 2.1.1 Phương trình mơ diễn biế n đường bơ 66 ̀ 2.1.2 Xác định vị trí đường bờ đường bờ cân yeq(t) 68 2.1.3 Thuật tốn tự hiệu chỉnh mơ hình 72 2.1.4 Phương pháp giải số 73 2.2 Lựa chọn mơ hình tính sóng 75 2.2.1 Sơ lược mơ hình tính sóng ven bờ 75 2.2.2 Cơ sở khoa học của mơ hình sóng EBED 76 2.3 Chương trình xử lý ảnh camera quan trắc baĩ biể n 78 2.4 Lựa chọn phương pháp phân tích 80 2.5 Bộ cơng cụ mơ hình mơ phỏng phân tích biế n ̣ngờng đư bờ, bãi biển 83 CHƢƠNG KẾT QUẢ ỨNG DỤNG BỘ CÁC CƠNG CỤ VÀ MƠ HÌNH MÔ PHỎNG BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN BỜ TÂY VỊNH NHA TRANG 84 3.1 Tính tốn kiểm nghiệm đặc trưng sóng khu vực vịnh Nha Trang 84 3.2 Diễn biến vị trí đường bờ từ ảnh camera quan trắc 93 3.3 Mô biến động bãi biển trung tâm thuô ̣c bờ tây vịnh Nha Trang 98 3.3.1 Xây dựng trắc ngang bãi cân cho mùa 98 3.3.2 Số liê ̣u sóng tại ểm có đợ sâu tới hạn 99 3.3.3 Mực nước dâng sóng 100 3.3.4 Độ sâu tới hạn vận chuyển trầm tích 101 3.3.5 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình biến đổi vị trí đường bờ 102 3.3.6 Mô diễn biến đường bờ 107 3.3.7 Diễn biến đường bờ theo mùa 107 3.3.8 Diễn biến đường bờ bão điển hình 109 3.3.9 Diễn biến đường bờ theo kiện, đợt gió mùa 109 3.3.10 Mối liên hệ biến động đường bờ với mực nước độ cao sóng 113 3.4 Kết phân tích hàm điều hịa 114 3.5 Các nguyên nhân gây biến động đư ờng bờ 117 KẾT LUẬN 119 KIẾN NGHỊ 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 Phụ lục Chƣơng trình tính tốn biến đổi đƣờng bờ 133 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ATNĐ BĐ IPCC Áp thấp nhiệt đới Biến đổi Uỷ Ban liên phủ biến đổi khí hậu GMĐB Gió mùa gió đơng bắc GMTN Gió mùa tây nam KKL Khơng khí lạnh NCS Nghiên cứu sinh NDS Nước dâng sóng UBND Ủy Ban Nhân Dân BĐKH Biế n đở i khí hậu KT-XH Kinh tế-Xã hội SPM Shore Protection Manual, US Army Corps of Engineers, 1984 HDH Hải dương học GCP Tọa độ điểm khống chế (GCP-ground control points) NMSE Sai số bình phương quân phương chuẩn (Normalized mean square error) RMSE Sai số bình phương quân phương (Root Mean Square Error) DANH MỤC HÌNH Hình1.1 Khái qt quy mơ mơ hình 12 Hình1.2 Biế n đợng bãi biể n trung tâm vi ̣nh Nha Trang 2013 năm 13 Hình 1.3 Cửa sơng Cái trước sau có cầu Trần Phú 13 Hình1.4 Phạm vi nghiên cứu 15 Hình1.5 Minh họa bãi biển vùng ven bờ 19 Hình 1.6 Các quy mơ thời gian khơng gian biến đổi hình thái ven bờ 22 Hình1.7 Quy mơ thời gian khơng gian trình 24 Hình1.8 Khái qt hóa mơ hình 1-đường 26 Hình1.9 Khái qt mơ hình N-Line 26 Hình1.10 So sánh kết mơ hình thực đo 28 Hình1.11 Minh họa trắc ngang SBEACH 30 Hình1.12 Sơ đồ trắc ngang bãi 32 Hình1.13 Minh họa vị trí đường bờ 34 Hình1.14 Sơ đồ triển khai mơ hình trình 36 Hình1.15 Khái quát mơ hình lai ghép Sten Esbjørn Kristensen (2012) 38 Hình1.16 Vị trí địa lý khu vực vịnh Nha Trang 47 Hình1.17 Hoa sóng ngồi khơi vịnh Nha Trang 49 Hình1.18 Diễn biế n lưu lượng trung bình tháng sông Cái 49 Hình1.19 Mực nước trung bình ngày thực đo sau loại bỏ nước dâng 50 Hình1.20 Các vị trí có mẫu trầm tích 51 Hình1.21 Các vị trí khảo sát Viện HDH thực 51 Hình1.22 Vị trí đường bờ thời điểm năm gần 53 Hình1.23 Ảnh chụp bãi biển Nha Trang, mùa gió đơng bắc mùa gió tây nam năm 2013 53 Hình1.24 Một số hình ảnh bãi biển mùa gió đơng bắc (trái) mùa gió tây nam (phải) 53 Hình 1.25 Biến động bãi biển qua năm 54 Hình1.26 Diễn biến cửa sơng Cái thời kì 1988-1995 55 Hình1.27 Diễn biến cửa sơng Cái thời kì 1988-1999 – 2014 55 Hình1.28 Diễn biến cửa sơng Cái thời kì tháng 6/1988 tháng 6/1996 56 Hình1.29 Diễn biến cửa sơng Cái thời kì tháng 2, 6, năm 1996 tháng 3/1997 56 Hình1.30 Biến động đường bờ khu vực phía trước UBND tỉnh thời kì 1988-2014 57 Hình1.31 Biến động đường bờ khu vực phía trước UBND tỉnh thời kì tháng 4/1995, tháng 2, 6/1996 57 Hình1.32 Biến động đường bờ khu vực bờ biển phía trước UBND 57 Hình1.33 Diễn biến vị trí đường bờ qua năm 58 Hình1.34 Vị trí trắc ngang tính tốn vận chuyển trầm tích dọc bờ 59 Hình1.35 Dòng vận chuyển dọc bờ (các tháng) 60 Hình1.36 Sơ đồ dịng vận chuyển dọc bờ 60 Hình1.37 Sơ đồ cơng cụ mơ hình mơ biến động đường bờ 65 Hình 2.1 Minh họa biến đổi đường bờ d sóng mực nước 68 Hình 2.2 Sơ đồ hiệu chỉnh mơ hình 72 Hình 2.3 Sơ đồ quan hệ hình học tâm camera (X0, Y0, Z0), tọa độ ảnh (u, v) tọa độ thực (X,Y, Z) 79 Hình 2.4 Sơ đồ cơng cụ mơ hình 83 Hình 3.1 So sánh độ cao sóng tính tốn thực đo trắc ngang Y26 thí nghiệm 84 Hình 3.2 Miền tính sóng (trái) khu vực vịnh Nha Trang (phải) 85 Hình 3.3 Hoa sóng điểm biên ngịai khơi sử dụng làm liệu biên mô hìn h 86 Hình 3.4 So sánh hướng sóng (thời đoạn mùa gió đơng bắc) 86 Hình 3.5 So sánh hướng sóng (thời đoạn mùa gió tây nam) 87 Hình 3.6 So sánh độ cao sóng (thời đoạn mùa gió đơng bắc) 87 Hình 3.7 So sánh độ cao sóng (thời đoạn mùa gió tây nam) 87 Hình 3.8 So sánh chu kỳ sóng (thời đoạn mùa gió đơng bắc) 88 Hình 3.9 So sánh chu kỳ sóng (thời đoạn mùa gió tây nam) 88 Hình 3.10 Trường sóng gió mùa gió đơng bắc 89 Hình 3.11 Trường sóng gió mùa tây nam 89 Hình 3.12 Hoa sóng mùa gió đơng bắc (phía Nam cửa sơng Cái) 90 Hình 3.13 Hoa sóng mùa gió tây nam (phía Nam cửa sơng) 91 Hình 3.14 Hoa sóng mùa gió tây nam (phía Bắc cửa sông) 91 Hình 3.15 Hoa sóng mùa gió đơng bắc (phía Bắc cửa sơng) 92 Hình 3.16 Diễn biế n độ cao sóng tại điể mA 92 Hình 3.17 Vị trí lắp đặt camera mặt phạm vi giám sát 93 Hình 3.18 So sánh tọa độ tính tốn từ camera tọa độ GCP 94 Hình 3.19 Mối quan hệ sai số tính tốn tiêu cự f camera hướng Bắc 94 Hình 3.20 Kết tính tốn tọa độ thực từ video-camera tọa độ GCP 94 83 Roelvink, J.A., Broker, I (1993), “Cross-shore models” Coastal Engineering 21, 163– 191 84 Ruggiero, P.; Buijsman, M.; Kaminsky, G.M and Gelfenbaum, G (2010), “Modeling the effects of wave climate and sediment supply variability on large-scale shoreline change”, Marine Geology 273, 127-140 85 Sten Esbjørn Kristensen ( 2012), medium term and long-term area modelling, Ph.D thesis: Marine and Coastal Morphology, Published in Denmark by Technical University of Denmark 86 Schoonees, J.S and Theron, A.K (1995), “Evaluation of 10 crosshore sediment transport/morphological models”, Coastal Engineering, 25, 1–41 87 Shore Protection Manual (1984), Washington, DC 20314-1000: US Army Corps of Engineers 88 Sutherland, J., Soulsby, R.L (2003), “Use of model performance statistics in modelling coastal morphodynamics”, Proceedings of the International Conference on Coastal Sediments 2003 pp – 14 CD-ROM Published by World Scientific Publishing and East Meets West Productions, Corpus Christi, TX 89 Swart, D.H (1974), “Offshore Sediment Transport and Equilibrium Beach Cross shore”, Delft Hydraulics Laboratory Publication, No 131 90 Swart, D.H (1975), Offshore Sediment Transport and Equilibrium cross-shores PhD thesis, Delft University of Technology, Delft 91 Van Rijn, L.C., Walstra, D.J.R., Grasmeijer, B., Sutherland, J., Pan, S., Sierra, J.P., 2003, “The predictability of cross-shore bed evolution of sandy beaches at the time scale of storms and seasons using process-based cross shore models”, Coastal Engineering 47, 295– 327 92 Wright, L.D., Short, A.D (1984), “Morphodynamic variability of surfzones and beaches”, Marine Geology 26, 93– 118 130 93 Wright, L.D., Short, A.D., Green, M.O (1985) “Short-term changes in the morphodynamic states of beaches and surf zones: an empirical predictive model”, Journal of Marine Geology 62, 339– 364 94 Yates, M L., R T Guza, and W C O'Reilly (2009), “Equilibrium shoreline response: Observations and modeling”, Journal of Geophysical Research, 114, C09, doi:10 95 Yates, M L., R T Guza, W C O'Reilly, J E Hansen, and P L Barnard (2011), “Equilibrium shoreline response of a high wave energy beach”, Journal of Geophysical Research, 116, C04,014, doi:10.1029/2010JC006681 96 Dinh Van Uu, Tran Ngoc Anh, Nguyen Tien Giang, Nguyen Kim Cuong (2012), “Impacts of Sea Level Rise on Vietnam coastal cities and preparation for development assessment and strategic planning”, Proceeding of International Symposium on Sustainable Urban Environment, TMU, Tokyo 2012 131 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Vũ Công Hữu, Đinh Văn Ưu, Nguyễn Kim Cương, Lê Xn Hồn, Dương Cơng Điển, Dương Hải Thuận, “Nghiên cứu mô biến đổi đường bờ tác động sóng mực nước”, Tuyển tạp cơng trình Hội nghị Khoa học - Cơ học Thủy khí tồn quốc năm 2014 ISBN: 1859-4182, p287-295 Vũ Công Hữu, Nguyễn Kim Cương, Đinh Văn Ưu, Nguyễn Trung Việt, Nguyễn Minh Huấn, “Đặc trưng trường sóng diễn biến đường bờ vịnh Nha Trang” Tạp chí Khoa học: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 179-185 Vũ Công Hữu, Đinh Văn Ưu, “Tính tốn chế độ sóng vận chuyển trầm tích dọc bờ vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 122-129 Vũ Công Hữu, Đinh Văn Ưu, “Quy mô trình làm biến đổi bãi biển trung tâm thuộc bờ tây vịnh Nha Trang” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ biển (Đã chấp nhận đăng) 132 Phụ lục Chƣơng trình tính tốn biến đổi đƣờng bờ ! A new shoreline model: Vu Cong Huu External JERROR, JOUTERROR, WERROR, VERROR Real JERROR, YERROR,KSELECT, K, Ka,Ke, AA, FV, JORTERROR, WERROR, VERROR Real DYZERO, MINYERROR, DYEQ Real Y(150000), YEQ(150000), YEQws(150000), Hb(150000), PER(150000) Real DYOBS(1000), DYPRED(1000),YPRED(1000) Real YPNUM(1000), YOBS(1000), YOBSDATE(1000), YPSUM(1000), Wlev(10000), TS1, MS1, MS, wup(150000), L0,wupday(15000) Real PI, G, BCHSLP, KAMIN, KEMIN, DYMIN, DKE, DKA, DY0START, DDY, NMSEMATRIX(8,8) Integer YR(150000), MONTH(150000), DAY(150000), HR(1500000), DIR(150000) Integer DTT(150000), JPRED(150000) Integer NUMPHOTOS, J, I, NDAYS, KAA, KEE, DDYEQ, IMAX, d, kd Integer TSTEP, IKA, IKE Integer OBSDAY(1000), JOBS(1000) Character*3 KATYPE(8), LOC2, YEQTYPE, KETYPE(8) Character*2 LOC1 Character*1 RERUN LOC1='TP'; LOC2='AVG'; YEQTYPE ='SIG'; Open(23, file = 'file23.f90', STATUS = 'unknown') PI = 3.14159; G=32.1 KATYPE(1)= 'CON';KATYPE(2)= 'FVP';KATYPE(3)= 'HB2';KATYPE(4)= 'HB3'; KATYPE(5)= 'FRD';KATYPE(6)= 'IFR';KATYPE(7)= 'SSP';KATYPE(8)= 'PRP'; KETYPE(1)= 'CON';KETYPE(2)= 'FVP';KETYPE(3)= 'HB2';KETYPE(4)= 'HB3'; KETYPE(5)= 'FRD';KETYPE(6)= 'IFR';KETYPE(7)= 'SSP';KETYPE(8)= 'PRP'; DO ika = 1,8 ! su ket hop cua 8x8 tham so toc do: ka- tham so boi; ke tham so xoi mon DO ike = 1,8 print*, 'Ika=',ika, 'Ike=', ike MINYERROR = 1000.0 DYEQ = 1.0 CALL RUNSETUP(LOC1, LOC2, YEQTYPE, KATYPE(IKA), KETYPE(IKE), BCHSLP, FV, TSTEP, Aprofile) ! print*, 'Loc1=', loc1,' ', 'Aprofile=',Aprofile, ' FV=',FV 133 Open(1, file ='Wave_tidal_25_5_11_6h.txt', status ='old') OPEN(3, FILE = 'shorLine_d_25_5_11_6d.f90',STATUS = 'OLD') OPEN(4, FILE = 'Trieu_CauDa25_5_11_6d.f90',STATUS = 'OLD') Open(20, file ='wave_Up_TB.f90', status ='unknown') OPEN(5, FILE = 'ELFILE5b.txt', status='unknown') OPEN(7, FILE = 'ELFILE7Kc.txt', status='unknown') OPEN(8, FILE = 'ELFILE8Kc.txt', status='unknown') OPEN(9, FILE = 'ELFILE9Kc.txt', status='unknown') OPEN(11, FILE = 'E_Hb.txt', status='unknown') CALL SL_IN (NUMPHOTOS,YOBS, DYOBS,JOBS,YOBSDATE, OBSDAY) ! Read water level ! I=1 ! DO WHILE(.TRUE.) ! READ(4,*, END = 1001) Wlev(I) ! IMAXlev =I ! I =I+1 ! ENDDO !1001CONTINUE ! PRINT*, 'Imaxlev=', imaxlev ! Read wave up I=1 ! DO WHILE(.TRUE.) ! READ(20,*, END = 1004) DAY(I), MONTH(I), YR(I),Wupday(I) ! print*,'Wupday(I)=',Wupday(I) ! IMAXlev =I ! I =I+1 ! ENDDO !1004CONTINUE !PRINT*, 'Imaxlev=', imaxlev ! Read inputs of wave data from file: WAVE2013_14F1.txt !read(1,*) I=1 DO WHILE(.TRUE.) READ(1,*, END = 1000) MONTH(I),DAY(I), YR(I), HR(I), Hb(I), Per(I), Dir(i), Wlev(I), Wupday(I) ! Wave and water level data-input Nha Trang ! year, month, day, hour, y, wave breaking hight, period of wave, water level, Wave up 134 DTT(I)=1 IMAX =I I =I+1 ENDDO 1000CONTINUE !PRINT*, 'Imax=', imax !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Tinh YEQws(I) theo (3.9) !(3.9):DeltaYeq(t) = -w*(t)(0.068Hb(t)+S(t))/(B+1.28Hb(t) Do i = 1, imax !Wlev = 0.5 ! muc nuoc MS = 0.78*Aprofile Wprf= Hb(i)/MS ! Do rong vung song vo Wprf = Wprf**1.5 TS1 = 0.068*Hb(i)+ Wlev(i) !+ Wupday(I) MS1 = 2.5 +1.28*Hb(i) YEQws(I) =TS1/MS1 YEQws(I) = -YEQws(I)*Wprf ! WRITE(11,'(I10, A10, F10.3)') i, 'Hb=', Hb(i) enddo WRITE(*,*) ! WRITE(*,*) KATYPE(IKA),KETYPE(IKE) DKA = 0.0005; DKE = 0.00005; DY0START = -2;DDY= RERUN = 'Y' DO WHILE(RERUN.EQ.'Y') RERUN = 'N' !!AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA KA LOOP AAAAAAAAAAAAAA DO KAA = 1,20 !!EEEEEEEEEEEEEEEEEEE KE LOOP EEEEEEEEEEEEEE DO KEE =1,20 !!!QQQQQQQQQ DYEQ LOOP QQQQQQQQQQQQQQQQ DeltaY0 DO DDYEQ = 1,20 Y(1) = YOBS(1) KA = KAA*DKA + 0.00 KE = KEE*DKE + 0.00 DYZERO = DY0START + DDYEQ*DDY 135 YEQ(1) = YEQws(1) + DYZERO ! Yeq(t) = DeltaY0 +DeltaYeq(t) (3.10), DYZERO = DeltaY0 !PPPPPP PPPPPPP PREDICTION LOOP DO I=2,IMAX DYEQ = DYZERO YEQ(I) = YEQws(I)+ DYEQ ! YEQws - tinh theo (3.9): !DeltaYeq(t)=-w*(t)(0.068Hb(t)+S(t))/(B+1.28Hb(t) ! SELECT APPROPRIATE RATE PARAMETER IF(Y(I-1).LT.YEQ(I))THEN K = KSELECT(KATYPE(IKA), KA, HB(I),FV, PER(I), BCHSLP) ELSE K = KSELECT(KETYPE(IKE), KE, HB(I),FV, PER(I), BCHSLP) ENDIF ! print*, 'K=',K ! CALCULATE PREDICTED SHORLINE Y(I) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! AA = K*DTT(I)/2.0 Y(I) = (Y(I-1)+AA*(YEQ(I)+YEQ(I-1)-Y(I-1)))/(1.0+AA) ! write(9, *)Y(I) ENDDO D= Kd = DO I =1,IMAX Kd = Kd+1 IF (Kd.LE.24)THEN YPSUM(D) = YPSUM(D)+Y(I) IF (Kd.EQ.24)THEN YPRED(D) = YPSUM(D)/24.0 D = D+1 Kd=0 ENDIF ENDIF ! WRITE(*, *) 'Y(I)=',Y(i) ENDDO DYPRED(1) = YPRED(1) - Yobs(1) DO J =2,NUMPHOTOS ! Kiem Tra KT Mang DYPRED(J) = YPRED(J)-YPRED(J-1) 136 ENDDO ! YERROR = JERROR(YOBS, YPRED, NUMPHOTOS) ! YERROR = JOUTERROR(YOBS, YPRED, NUMPHOTOS) ! YERROR = WERROR(YOBS, YPRED, NUMPHOTOS) YERROR = VERROR(YOBS, YPRED, NUMPHOTOS) IF((YERROR.LE.MINYERROR).AND.(YERROR.GT.0))THEN REWIND(7) MINYERROR = YERROR KAMIN = KA KEMIN = KE DYMIN = DYZERO WRITE(7, '(F12.5, 2E12.2,Es2.2, F12.2)') YERROR,KA,KE,DYZERO,DYEQ WRITE(7,'(4F12.3)')(YOBS(I),YPRED(I), DYOBS(I), DYPRED(I), I =1, NUMPHOTOS) ENDIF ! i =1, NUMPHOTOS ! WRITE(8, '(2F12.5)') YOBS(I),YPRED(I) ! So sanh moi buoc lap ! enddo WRITE(5, '(2F15.9, 4F12.4)') KA, KE, DYZERO, YERROR DO I =1, IMAX; Y(I) =0; YEQ = 0; ENDDO DO J =1, NUMPHOTOS;YPSUM(J) = 0; YPNUM(J) = 0; ENDDO DO I =1, 1000;DYPRED(I)=0;YPRED(I) =0;ENDDO ENDDO write(*,*) 'KE=',KE !QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ ENDDO !EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE WRITE(*,*)KAA ENDDO !AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA IF(ABS(KAMIN-DKA).LT.DKA/2.0)THEN DKA = DKA/10.0; RERUN = 'Y'; WRITE(*,*)'KA-' ELSEIF(ABS(KAMIN-DKA*20.0).LT.DKA/2.0)THEN DKA = DKA*10.0; RERUN = 'Y'; WRITE(*,*)'KA+' ENDIF IF(ABS(KEMIN-DKE).LT.DKE/2.0)THEN DKE = DKE/10.0; RERUN = 'Y'; WRITE(*,*)'KE-' 137 ELSEIF(ABS(KEMIN-DKE*20.0).LT.DKE/2.0)THEN DKE = DKE*10.0; RERUN = 'Y'; WRITE(*,*)'KE+' ENDIF IF(DYMIN.EQ.DY0START+DDY)THEN DY0START = DY0START - DDY*10.0;RERUN = 'Y'; WRITE(*,*)'DYO-' ELSEIF(DYMIN.EQ.DY0START + DDY*20.0)THEN DY0START = DY0START + DDY*10.0;RERUN = 'Y'; WRITE(*,*)'DYO+' ENDIF REWIND(5) WRITE(*,*) KAMIN, KEMIN,DYMIN, MINYERROR ENDDO CLOSE(1);CLOSE(3);CLOSE(5);CLOSE(7) NMSEMATRIX(IKA,IKE) = MINYERROR; ENDDO ENDDO DO I =1,8 WRITE(23, '(8f10.5)')(NMSEMATRIX(I,J), J =1,8) ENDDO END PROGRAM !SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNT INES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES !SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNT INES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES !SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNT INES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES !SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNT INES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES!SUBROUNTINES !RUNSETUP ! LOC1, LOC2, YEQTYPE, COTYPE - VARIABLES FROM MAIN PROGRAM INDICATING THE TYPE OF RUN ! BCHSLP, FV - BEACH SLOPE AND FALL VELOCITY (ft/s) [1ft = 0.3048m] ! CREATS FILES, OPENS THEM AND FORMAT STATEMENT SUBROUTINE RUNSETUP(LOC1, LOC2, YEQTYPE, KATYPE, KETYPE, BCHSLP, FV, TSTEP,Aprofile) CHARACTER*2 LOC1 CHARACTER*3 KATYPE, KETYPE, LOC2, YEQTYPE 138 CHARACTER*50 EQFILE, SLFILE, ELFILE, YFILE INTEGER TSTEP REAL BCHSLP, FV,Aprofile, capa IF(LOC1.EQ.'TP')THEN BCHSLP = 0.02; TSTEP = 3; IF(LOC2.EQ.'NOR')THEN FV = 0.0781; Aprofile = 0.067*FV**0.44; print*, 'Aprofile=',Aprofile ELSEIF(LOC2.EQ.'SOU')THEN FV = 0.0745;Aprofile = 0.067*FV**0.44; ELSEIF(LOC2.EQ.'IND')THEN FV = 0.0696;Aprofile = 0.067*FV**0.44; ELSEIF(LOC2.EQ.'AVG')THEN FV = 0.0745;Aprofile = 0.067*FV**0.44; ENDIF ELSEIF(LOC1.EQ.'DU')THEN BCHSLP = 0.0;FV =0.0764; TSTEP = 1;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC1.EQ.'FL')THEN TSTEP =3 IF(LOC2.EQ.'DAB')THEN BCHSLP = 0.018;FV =0.0571;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'SAB)')THEN BCHSLP = 0.040;FV =0.0538;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'CRB)')THEN BCHSLP = 0.025;FV =0.0512;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'NSB)')THEN BCHSLP = 0.018;FV =0.0509;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ENDIF ELSEIF(LOC1.EQ.'NJ')THEN IF((LOC2.EQ.'WWD').OR.(LOC2.EQ.'110'))THEN BCHSLP = 0.015;FV =0.0764; TSTEP = 1;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'LSB')THEN BCHSLP = 0.032;FV =0.150; TSTEP = 1;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ENDIF ELSEIF(LOC1.EQ.'LI')THEN BCHSLP = 0.000;FV =0.153; TSTEP = 1;Aprofile = 0.067*FV**0.44 139 ELSEIF(LOC1.EQ.'WA')THEN TSTEP =1 IF(LOC2.EQ.'LGB')THEN BCHSLP = 0.020;FV =0.074;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'NRB')THEN BCHSLP = 0.014;FV =0.045;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'CLP')THEN BCHSLP = 0.022;FV =0.060;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'GRP')THEN BCHSLP = 0.023;FV =0.076;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ENDIF ELSEIF(LOC1.EQ.'OZ')THEN TSTEP =1 IF(LOC2.EQ.'LEI')THEN BCHSLP = 0.075;FV =0.164;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'BRI')THEN BCHSLP = 0.075;FV =0.260;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ELSEIF(LOC2.EQ.'GLD')THEN BCHSLP = 0.05;FV =0.115;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ENDIF ELSEIF(LOC1.EQ.'AA')THEN BCHSLP = 0.02;FV =7.64e-2; TSTEP = 1;Aprofile = 0.067*FV**0.44 ENDIF RETURN END SUBROUTINE ! SL_IN !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ! NUMPHOTOS - NUMBER MEASURED SHORELINES ! YOBS, DYOBS - OBSERVED SHORELINE AND SHORELINE CHANGE ! JOBS, YOBSDATE - SERIAL DATE AND DECIMAL DATE ! YOBSDATE = SO NAM QUAN TRAC ! READ IN SHORELINE INPUT FILE AND CALCULATES DATE MEASURES SUBROUTINE SL_IN(NUMPHOTOS, YOBS, DYOBS, JOBS, YOBSDATE, OBSDAY) ! EXTERNAL NDAYS INTEGER K, OBSYR(10000), OBSMO(10000), OBSDAY(10000), JOBS(10000) INTEGER NUMPHOTOS !, NDAYS REAL YOBS(10000), DYOBS(10000), YOBSDATE(1000) 140 DYOBS(1) = K=1 DO WHILE (.TRUE.) READ(3,*,END = 1111) YOBS(K) ! print*, 'YOBS(K)=', YOBS(K) if(K.ge.2)then DYOBS(k)= YOBS(k)- YOBS(k-1) !print*, 'DYOBS(k)=',k, DYOBS(k) endif K = K+1 ENDDO 1111 CONTINUE NUMPHOTOS = K-1 ! Print*,'NUMPHOTOS =', NUMPHOTOS RETURN END SUBROUTINE !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS !FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS !FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS!FUNCTIONS FUNCTION KSELECT(KTYPE, KALPHA, WVTH, FVEL, WVPE,M) REAL KSELECT, G, PI, WVTH, FVEL, WVPE, M, KALPHA CHARACTER*3 KTYPE G=32.1; PI =3.14159 IF(KTYPE EQ.'CON')THEN KSELECT = KALPHA ELSEIF(KTYPE EQ.'HB2')THEN KSELECT = KALPHA*(WVTH**2)*10e-5 ELSEIF(KTYPE EQ.'HB3')THEN KSELECT = KALPHA*(WVTH**3)*10e-5 ELSEIF(KTYPE EQ.'FVB')THEN KSELECT = KALPHA*(WVTH/(FVEL*WVPE)) ELSEIF(KTYPE EQ.'SSP')THEN KSELECT = KALPHA*((2.0*PI/WVPE)**2*WVTH/(2*G*M**2.0))*10e-3 ELSEIF(KTYPE EQ.'FRD')THEN IF(WVTH.EQ.0.0) WVTH = 0.1 141 KSELECT = KALPHA*(FVEL/(G*WVTH**2)**0.5) ELSEIF(KTYPE EQ.'IFR')THEN IF(WVTH.EQ.0.0) WVTH = 0.1 KSELECT = KALPHA*((FVEL/(G*WVTH)**0.5)**(-1))*10e-3 ELSEIF(KTYPE EQ.'PRP')THEN KSELECT = KALPHA*(G*WVTH**2.0/FVEL**3.0/WVPE)*10e-7 ENDIF ENDFUNCTION !!!!!!!!!!!!!!! FUNCTION JERROR(MEAS, PRED,N) INTEGER N,I REAL MEAS(1000),PRED(1000), NUM(1000), DENOM(1000), JERROR DO I =2,N NUM(I) = (MEAS(I)-PRED(I))**2 DENOM(I) = (MEAS(I)-(0.00))**2 ENDDO JERROR = (SUM(NUM))/(SUM(DENOM)) DO I =1,N NUM(I) = DENOM(I) = ENDDO ENDFUNCTION !!!!!!!!!!!!!!!!! FUNCTION JOUTERROR(MEAS, PRED,N) INTEGER N, J,OUTLIERS,OUTLOC(1) REAL MEAS(1000),PRED(1000), NUM(1000), DENOM(1000), JOUTERRROR, PMAX REAL OUTNUM(1000), OUTDENOM(1000) OUTLIERS = FLOOR(0.15*N) PMAX=100000.0 DO I =2,N NUM(I) = (MEAS(I)-PRED(I))**2 DENOM(I) = (MEAS(I)-(0.00))**2 ENDDO DO I=1,OUTLIERS OUTNUM(I) = MAXVAL(NUM,MASK = NUM.LT.PMAX) OUTLOC = MAXLOC(NUM, MASK = NUM.LT.PMAX) 142 OUTDENOM(I) = DENOM(OUTLOC(1)) PMAX = OUTNuM(I) ENDDO JOUTERROR =(SUM(NUM)-SUM(OUTNUM))/(SUM(DENOM)-SUM(OUTDENOM)) DO I =1,N NUM(I)=0 DENOM(I)=0 OUTNUM(I) = OUTDENOM(I)=0 ENDDO ENDFUNCTION !!!!!!!!!!!! FUNCTION WERROR(MEAS, PRED, N) INTEGER N,J REAL MEAS(1000),PRED(1000),DEMEAS(1000), DPRED(1000), DENOM(1000), WERROR REAL WEIGHT DEMEAS(1)=0.0; DPRED(1)=0.0; DO I=2,N DEMEAS(I) = MEAS(I)-MEAS(I-1) DPRED(I) = PRED(I)-PRED(I-1) IF(DEMEAS(I)*DPRED(I).GT.0.0)THEN WEIGHT =0.250 IF(ABS(DPRED(I)).LT.ABS(DeMEAS(I)))WEIGHT =0.75 ELSE WEIGHT = 1.0 ENDIF NUM(I) = WEIGHT*(MEAS(I)-PRED(I))**2 DENOM(I) = (MEAS(I))**2 ENDDO WERROR = (SUM(NUM)/SUM(DENOM)) DO I =1,N NUM(I)=0 DENOM(I)=0 ENDDO END FUNCTION 143 NUM(1000), !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! FUNCTION VERROR(MEAS, PRED, N) INTEGER N,J REAL MEAS(1000),PRED(1000),NUM(1000), DENOM(1000), VERROR REAL MEANPRED, DP(1000), VR MEANPRED = SUM(PRED)/N DO I =2, N NUM(I) = (MEAS(I)-PRED(I))**2 DENOM(I) = (MEAS(I)-0.001)**2 DP(I) = (PRED(I) - MEANPRED)**2 !Deviation from mean ENDDO VR=SUM(DP)/SUM(DENOM) !VARIANCE RATIO (1/N TERMS CANCEL) VERROR = (SUM(NUM)/SUM(DENOM))*(ABS(1-VR))**0.1 ! NMSE*|1-VR| DO I=1,N NUM(I)=0 DENOM(I)=0 ENDDO END FUNCTION 144