Tính toán đường bao cực đại của nước dâng do bão

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phùng Quốc Trung TÍNH TỐN ĐƯỜNG BAO CỰC ĐẠI CỦA NƯỚC DÂNG DO BÃO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phùng Quốc Trung TÍNH TỐN ĐƯỜNG BAO CỰC ĐẠI CỦA NƯỚC DÂNG DO BÃO Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 8440228.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Minh Huấn HÀ NỘI – 2018 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, em bước tiếp cận phương pháp công việc người nghiên cứu khoa học Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, giáo nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ em suốt thời gian học tập rèn luyện trường Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trung tâm Động lực học Thủy khí Mơi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN hỗ trợ kiến thức chuyên môn, cung cấp số liệu, tài liệu, đặc biệt tài liệu thuộc dự án “Hiện đại hóa hệ thống quan trắc mơ phỏng/dự báo điều kiện khí tượng hải văn - mơi trường biển đới ven bờ độ phân giải cao phục vụ khai thác bền vững tài nguyên biển giảm thiểu rủi ro thiên tai” Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Minh Huấn tận tình hướng dẫn em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Học viên Phùng Quốc Trung MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2 Tình hình nghiên cứu nước .5 1.3 Kết luận .8 CHƯƠNG KHÁI NIỆM, NGUYÊN NHÂN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NƯỚC DÂNG DO BÃO, TÍNH TỐN ĐƯỜNG BAO NƯỚC DÂNG CỰC ĐẠI, XÁC SUẤT XUẤT HIỆN NƯỚC DÂNG .9 2.1 Khái niệm nguyên nhân .9 2.1.1 Khái niệm .9 2.1.2 Nguyên nhân chế gây nên tượng nước dâng bão 10 2.2 Các phương pháp nghiên cứu nước dâng 12 2.2.1 Phương pháp đánh giá theo Saffir/Simpson 12 2.2.2 Phương pháp thống kê đo đạc 12 2.2.3 Phương pháp sử dụng công thức thực nghiệm 13 2.2.4 Phương pháp sử dụng mơ hình số trị 14 2.3 Cách tiếp cận tính tốn mực nước dâng bão theo xác suất 15 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG BAO NƯỚC DÂNG CỰC ĐẠI VÀ XÁC SUẤT XUẤT HIỆN NƯỚC DÂNG DO BÃO TẠI KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VIỆT NAM 17 3.1 Tổng quan khu vực tính tốn 17 3.1.1 Vị trí tầm quan trọng Biển Đông 17 3.1.2 Đặc điểm bão khí hậu Biển Đơng 20 3.2 Sơ đồ tính tốn, thiết lập, hiệu chỉnh kiểm định mơ hình số: 24 3.2.1 Thiết lập tập hợp bão giả định: 24 3.2.2 Mô hình gió Young – Sobey 27 3.2.3 Mơ hình thủy lực MIKE 21 28 3.2.4 Phương pháp nội suy Kriging 31 3.2.5 Thiết lập, hiệu chỉnh kiểm chứng mơ hình 33 3.3 Tính tốn xác suất xuất mực nước dâng bão 37 3.3.1 Bão Côn Sơn năm 2010 37 3.3.2 Bão Xangsane năm 2006 39 3.3.3 Bão Durrian năm 2006 41 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Mơ tả nước dâng biển có thủy triều Hình 2.2 Một số hình ảnh mơ nước dâng bão 11 Hình 3.1 Địa hình đáy Biển Đông Việt Nam kế cận 18 Hình 3.2 Phân bố mật độ bão toàn cầu 20 Hình 3.3 Phân bố mật độ bão đổ vào Biển Đông theo không gian thời gian[2] 21 Hình 3.4 3.5 Hoa gió tháng tháng Biển Đơng 23 Hình 3.6 Quỹ đạo đường bão Côn Sơn năm 2010 25 Hình 3.7 Bản đồ phương án bão Côn Sơn năm 2010 25 Hình 3.8 Quỹ đạo đường bão Xangsane năm 2006 26 Hình 3.9 Bản đồ phương án bão Xangsane năm 2006 26 Hình 3.10 Quỹ đạo đường bão Durian năm 2006 27 Hình 3.11 Bản đồ phương án bão Durian 27 Hình 3.12 Phương pháp nội suy Kriging 32 Hình 3.13 Nội suy khoảng nghịch có trọng số 32 Hình 3.14 Lưới tính tồn khu vực Biển Đông 33 Hình 3.15 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Hịn Dáu 35 Hình 3.16 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Hịn Ngư 35 Hình 3.17 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Sơn Trà 35 Hình 3.18 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Quy Nhơn 35 Hình 3.19 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Vũng Tàu 35 Hình 3.20 Kiểm nghiệm mực nước Hịn Dáu bão Damrey 36 Hình 3.21 Kiểm nghiệm mực nước Hòn Dáu bão Haima 36 Hình 3.22 Bản đồ dự báo bão Cơn Sơn 2010(Nguồn: TTDBKTTV) 37 Hình 3.23 Bản đồ quĩ đạo đường bao nước dâng bão Côn Sơn 37 Hình 3.24 Các điểm trích xuất số liệu nước dâng bão Cơn Sơn 38 Hình 3.25 Bản đồ dự báo bão Xangsane năm 2006 39 Hình 3.26 Bản đồ quĩ đạo đường bao nước dâng bão Xangsane 40 Hình 3.27 Các điểm trích xuất số liệu nước dâng bão Xangsane .41 Hình 3.28 Bản đồ dự báo bão Durian năm 2006 (Nguồn: TTDBKTTV) .42 Hình 3.29 Bản đồ quĩ đạo đường bao nước bao bão Durian .42 Hình 3.30 Các điểm trích xuất số liệu nước dâng bão Durian 43 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Nước dâng bão theo thang Saffir/Simpson 12 Bảng 2.2 Sai số vị trí bão theo thời hạn dự báo 15 Bảng 3.1 Số bão tần suất vùng khác giới 20 Bảng 3.2: Số bão 10 năm qua vùng quần đảo Trường Sa 23 Bảng 3.3 Các trạm hải văn sử dụng để hiệu chỉnh mơ hình 34 Bảng 3.4 Đánh giá sai số kết mơ hình giá trị thực đo mực nước .36 Bảng 3.5 Kết kiểm nghiệm mực nước số bão Hòn Dáu .36 Bảng 3.6 Tọa độ vị ví điểm trích xuất số liệu 38 Bảng 3.7 Xác suất xuất mực nước dâng cực đại Bão Côn Sơn dựa độ bất định dự báo (đơn vị: %) 38 Bảng 3.8 Tọa độ vị ví điểm trích xuất số liệu 40 Bảng 3.9 xác suất xuất mực nước dâng cực đại Bão Xangsane dựa độ bất định dự báo (đơn vị: %) 41 Bảng 3.10 Tọa độ vị ví điểm trích xuất số liệu 42 Bảng 3.11 xác suất xuất mực nước dâng cực đại Bão Durian dựa độ bất định dự báo (đơn vị: %) 43 MỞ ĐẦU Trong năm gần ảnh hưởng biến đổi khí hậu tồn cầu, thiên tai trở lên phức tạp hơn, đặc biệt bão, kèm theo mực nước biển dâng cao gây ngập lụt vùng cửa sông ven biển Sự dâng lên mực nước bão có nguy gây ngập đến khu vực ven biển gây vỡ đê, đặc biệt bão xảy thời kỳ triều cường Vì vậy, việc nghiên cứu, tính toán, dự báo mực nước tổng hợp bão điểm ven bờ nguy ngập bão biện pháp tích cực giúp phịng tránh, đưa giải pháp cần thiết để giảm thiểu thiệt hại Các thành phần đóng góp vào mực nước tổng cộng bão bao gồm thủy triều, nước dâng bão nước dâng sóng, đó, nước dâng bão thành phần quan trọng Nước dâng bão đặc biệt nguy hiểm xuất vào thời kỳ triều cường, mực nước tổng cộng dâng cao, kết hợp với sóng lớn tràn qua đê vào đồng ruộng, nguyên nhân gây thiệt hại nặng nề người Ở nước ta, thí dụ năm 2005 có bão gây nước dâng cao, có (bão số - Washi bão số - Damrey) xảy vào lúc triều cường nên thiệt hại bão Hải Phòng Nam Định lớn Ngồi bão, gió mùa gây nước dâng đáng kể, đợt gió mùa mạnh (cấp 6, 7) kéo dài đến ngày gây nước dâng đáng kể, khoảng từ 30 - 40 cm cao Trên giới có nhiều quốc gia bị ảnh hưởng nước dâng bão, đặc biệt nước thuộc khu vực vịnh Bengan Theo tài liệu ghi nhận, tháng 11/1970 bão đổ vào Bangladesh cướp mạng sống 300.000 người Độ cao nước dâng bão Bangladesh ghi nhận lên đến 7m, Sri Lanka đạt 9m Ở khu vực Châu Á vào năm 1962, Hồng Kông bão Wanda gây nước dâng Pokau 3.2m, cảng Victoria 4.0m, trị số nước dâng bão lớn lịch sử Hồng Kông gây ngập lụt diện rộng làm hàng nghìn ngơi nhà bị phá hủy, nhiều tàu thuyền ven biển bị phá hủy hoàn toàn hư hỏng nặng Mới đây, bão Katrina đổ vào miền đông nam nước Mỹ trở thành thảm họa thiên tai Nước dâng bão Kantrina lên đến 7.6 m phá vỡ hai bờ đê New Orleans làm cho 80% thành phố bị chìm nước Dải ven biển nước ta điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế quan trọng giao thơng vận tải, nơng nghiệp, thủy sản, dầu khí, khai khoáng du lịch nơi chịu nhiều ảnh hưởng thiên tai bão, sóng biển nước dâng bão Hàng năm, theo thống kê có khoảng 5-6 bão đổ vào Việt Nam kèm theo nước dâng Tính đa dạng địa hình vùng bờ với phức tạp bão gây trở ngại công tác dự báo nước dâng tổng cộng bão Chính việc nghiên cứu đường bao cực đại nước dâng bão xác suất xuất nước dâng bão khu vực ven bờ Việt Nam có ý nghĩa thực tiễn Hình 3.12 Phương pháp nội suy Kriging Trọng số điểm tính theo cơng thức sau: ∑ i=1 d Zj= ∑ i=1 n Zi (3.34) d nij Zj: giá trị điểm cần tính d j từ điểm chưa biết đến điểm cần i tính Z ị giá trị điểm mẫu biết n số bậc Trọng số w j= 1/d i ni j Hình 3.13 Nội suy khoảng nghịch có trọng số Nội suy khoảng cách nghịch có trọng số Các yếu tố ảnh hưởng bề mặt nội suy: Số bậc n, ảnh hưởng đến hình dạng bề mặt, n lớn điểm gần dễ bị ảnh hưởng Càng nhiều điểm mẫu bề mặt mịn • Các yếu tố chính: – Xu hướng khơng gian (xu hướng biến tăng hay giảm phụ thuộc vào chiều hướng, ví dụ nhiệt độ giảm theo hướng bắc…) – Tương quan tự động (xu hướng điểm gần có tính chất tương tự nhau) – Ngẫu nhiên 32 3.2.5 Thiết lập, hiệu chỉnh kiểm chứng mơ hình * Thiết lập mơ hình: Nguồn số liệu địa hình, số liệu bão, miền tính lưới tính Miền tính: Khu vực tính tốn giới hạn tồn khu vực Biển Đơng từ kinh độ 98˚E - 118˚E từ vĩ độ 5˚N - 24˚N Số liệu địa hình: Số liệu địa hình đáy biển lấy từ số liệu địa hình toàn cầu (grided bathymetry data) GEBCO (Genaral Bathymetric Chart of Oceans) có độ phân giải 1/32 độ Số liệu bão: số liệu bão lấy từ Viện tin học Quốc Gia KITAMOTO Nhật Bản (http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/search_date.html.en) Bao gồm thơng số cần thiết là: thời gian (date), vị trí tâm bão (long, lat), áp suất tâm (Pc), áp suất rìa bão, bán kính gió cực đại (Rmax), Vận tốc gió cực đại (Vmax) Lưới tính: Lưới phần tử hữu hạn với kích thước thay đổi giảm dần từ biển vào sát bờ Kỹ thuật chia lưới dựa việc xác định đường đẳng sâu tồn vùng tính Trong tồn miền , diện tích phần tử lớn 0.5 deg , góc nhỏ 30º, 16797 nút lưới Số biên lỏng gồm có biên: biên Đơng, biên Nam thể giá trị mực nước triều tính tốn từ số điều hịa thủy triều tồn cầu Hình 3.14 Lưới tính tồn khu vực Biển Đơng * Hiệu chỉnh mơ hình: 33 Bộ hệ số hiệu chỉnh sử dụng mơ hình dịng chảy bao gồm: hệ số nhớt rối ngang theo công thức Smagorinsky từ 0.28 đến 0.38, hệ số ma sát đáy sử dụng theo công thức số Manning từ 32 m 1/3 1/3 /s đến 44 m /s Sau tính tốn, hiệu chỉnh đưa tham số cho khu vực tính sau: hệ số nhớt rối ngang σ = 1/3 0,34; hệ số ma sát đáy biên lỏng lấy 42 m /s Bảng 3.3 Các trạm hải văn sử dụng để hiệu chỉnh mô hình Hịn Dáu 106.817; 20.667 Hịn Ngư Sơn Trà 105.767; 18.8 108.204; 16.09 Qui Nhơn 109.25; 13.75 Vũng Tàu 107.067; 10.33 Các hệ số hiệu chỉnh mơ hình tham khảo từ khoảng giá trị nhà sản xuất đề xuất Quá trình thử dần với tham số mơ hình phạm vi cho phép tiếp cận gần phù hợp với đặc trưng khu vực tính tốn Để đánh giá định lượng sai số mơ hình, số Nash (Nash and Sutcliffe 1970) sử dụng: N ∑ (H i R2 = N − H ) − ∑ (H i − H ci )2 1 (3.40) N ∑ (H i − H )2 đó: Hi: (vận tốc mực nước) thực đo thời điểm i, H : Giá trị trung bình mực nước (hoặc vận tốc) thực đo, Hci: (hoặc vận tốc) tính tốn thời điểm I, N: Tổng số số liệu tính tốn Nếu trị số R ≥ 0,75 kết tính tốn đạt chất lượng tốt, dùng để dự báo Kết hiệu chỉnh mơ hình triều, dịng chảy tổng hợp với quy mô Biển Đông: Kết hiệu chỉnh mơ hình đánh giá thơng qua việc so sánh mực nước tính tốn thực đo Việc so sánh cho thấy phù hợp tốt mực nước tính tốn thực đo Dưới số hình minh họa so sánh mực nước tính tốn thực đo vị trí dọc bờ biển Việt Nam vào tháng năm 2014 34 Hình 3.15 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Hịn Dáu Hình 3.16 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Hịn Ngư Hình 3.17 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Sơn Trà Hình 3.18 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Quy Nhơn Hình 3.19 So sánh mực nước tính tốn thực đo trạm Vũng Tàu 35 Kết đánh giá định lượng thể qua số NASH bảng sau: Bảng 3.4 Đánh giá sai số kết mơ hình giá trị thực đo mực nước Hòn Dáu Hòn Ngư Sơn Trà Quy Nhơn Vũng tàu 0.98 0.88 0.85 0.84 0.93 Kết cho thấy, số NASH giao động từ 0.84 đến 0.98 hay đạt kết tốt * Kiểm định mơ hình: Để kiểm nghiệm mơ hình, nghiên cứu sử dụng số liệu mực nước thực đo trạm Hịn Dáu có tọa độ (20°40'02.7"; 106°48'52.2") so sánh với kết tính toán mực nước bão với bão Damrey năm 2005, bão Haima năm 2011, mơ hình MIKE 21 HD thời kỳ Hình 3.20 Kiểm nghiệm mực nước Hịn Dáu bão Damrey Hình 3.21 Kiểm nghiệm mực nước Hòn Dáu bão Haima Kết kiểm nghiệm mơ hình bão điển hình Damrey năm 2005 Haima năm 2011 cho thấy mơ hình mơ mực nước bão tốt, kết trích từ mơ hình vị trí trạm Hịn Dáu sát với số liệu thực đo Bảng 3.5 Kết kiểm nghiệm mực nước số bão Hòn Dáu Các bão Haima Damrey 1,68 2,32 Yếu tố Mực nước cao thực đo (m) Mực nước cao tính tốn (m) 1,43 2,71 Sai số tuyệt đối lớn (m) Hệ số tương quan 0,25 0,93 0,39 0,91 36 Sau kiểm định, nghiên cứu cho thấy thông số hiệu chỉnh đáng tin cậy phục vụ cho công việc tính tốn nước dâng bão kịch đặt 3.3 Tính tốn xác suất xuất mực nước dâng bão 3.3.1 Bão Côn Sơn năm 2010 Bão Côn Sơn năm 2010 vào Bắc Bộ, khu vực chịu ảnh hưởng mực nước dâng tổng cộng bão dự báo từ tỉnh Quảng Ninh đến tỉnh Hà Tĩnh Kết tính tốn mực nước dâng bão từ 13 phương án quĩ đạo bão giả định, tác giả xây dựng đồ mực nước dâng tổng cộng bão dựa độ bất định dự báo quĩ đạo trước 24h bão đổ vào bờ Hình 3.22 Bản đồ dự báo bão Cơn Sơn 2010(Nguồn: TTDBKTTV) Hình 3.23 Bản đồ quĩ đạo đường bao nước dâng bão Côn Sơn 37 Dựa kết tính tốn, nghiên cứu xác định đường bao nước dâng cực đại xảy với khu vực chịu ảnh hưởng mực nước dâng tổng cộng bão trước 24h bão đổ Từ kết tính tốn, nghiên cứu trích xuất số liệu mực nước điểm đặc trưng cho khu vực tính xác suất xuất mực nước dâng điểm Bảng 3.6 Tọa độ vị ví điểm trích xuất số liệu Điểm P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Kinh độ 108.943686° 108.343949° 107.857848° 107.236210° 106.731338° 106.242965° 105.817957° 106.357371° 106.616955° Vĩ độ 21.378238° 21.453217° 21.252838° 20.749963° 20.344888° 19.867395° 18.949269° 18.219749° 17.674420° Hình 3.24 Các điểm trích xuất số liệu nước dâng bão Côn Sơn Bảng 3.7 Xác suất xuất mực nước dâng cực đại Bão Côn Sơn dựa độ bất định dự báo (đơn vị: %) 0-0.5m P1 P2 P3 P4 - - - - P5 P6 84.61 100 38 P7 7.6 P8 7.6 P9 - 0.5-1m - - - 61.53 15.39 - - - - 1-1.5m - - - 38.47 - - - - - 1.5-2m - 15.39 100 - - - - - - 2-2.5m 69.23 84.61 - - - - - - - 2.5-3m 30.77 - - - - - - - - Kết cho thấy mực nước dâng tổng cộng bão bão Côn Sơn ảnh hưởng đến điểm từ P1 đến P8, xác suất xuất điểm P1 mực nước từ - 2,5m 69.23%, từ 2,5 – 3m 30.77%, điểm P2 mực nước từ 1.5-2m 15.39%, 2-2.5m 84.61%, điểm P3 mực nước từ 1.5-2m 100%, điểm P4 mực nước từ 0,5-1m 61.53%, 1-1,5m 38.47%, điểm P5 mực nước từ 0-0.5m 84.61%, 0.5-1m 15.39%, điểm P6 mực tước từ 0-0.5m 100%, điểm P7 mực nước từ 0-0.5m 7.6%, điểm P8 mực nước từ 0-0.5m 7.6% 3.3.2 Bão Xangsane năm 2006 Bão Xangsane năm 2006 vào Trung Bộ, khu vực ảnh hưởng mực nước dâng tổng cộng bão dự báo từ tỉnh Quảng Trị đến tỉnh Quảng Nam Kết tính tốn mực nước dâng bão từ 13 phương án quĩ đạo bão giả định, tác giả xây dựng đồ mực nước dâng tổng cộng bão dựa độ bất định dự báo quĩ đạo trước 24h bão đổ vào bờ Hình 3.25 Bản đồ dự báo bão Xangsane năm 2006 (Nguồn: TTDBKTTV) 39 Hình 3.26 Bản đồ quĩ đạo đường bao nước dâng bão Xangsane Dựa kết tính tốn, xác định đường bao nước dâng cực đại xảy với khu vực chịu ảnh hưởng mực nước dâng tổng cộng bão trước 24h bão đổ Từ kết tính tốn, nghiên cứu trích xuất số liệu mực nước điểm đặc trưng cho khu vực tính xác suất xuất mực nước dâng điểm Bảng 3.8 Tọa độ vị ví điểm trích xuất số liệu Điểm Kinh độ Vĩ độ P1 106.325318° 18.344537° P2 106.614574° 17.785790° P3 107.572573° 16.704125° P4 108.507854° 15.853604° P5 109.017408° 15.126340° P6 109.186283° 14.618863° 40 Hình 3.27 Các điểm trích xuất số liệu nước dâng bão Xangsane Bảng 3.9 xác suất xuất mực nước dâng cực đại Bão Xangsane dựa độ bất định dự báo (đơn vị: %) P1 P2 P3 P4 P5 P6 0-0.5m - 84.61 100 - - - 0.5-1m 100 15.39 - 100 100 100 Kết cho thấy mực nước dâng tổng cộng bão bão Xangsane ảnh hưởng đến tất điểm từ P1 đến P6, xác suất xuất điểm P1 mực nước từ 0.5-1m 100%, điểm P2 mực nước từ 0-0.5m 84.61%, 0.5-1m 15.39%, điểm P3 mực nước từ 0-0.5m 100%, điểm P4 mực nước từ 0,51m 100%, điểm P5 mực nước từ 0.5-1m 100%, điểm P6 mực nước từ 0.51m 100% 3.3.3 Bão Durrian năm 2006 Bão Durian năm 2006 vào Nam Bộ, khu vực ảnh hưởng mực nước dâng tổng cộng bão dự báo từ tỉnh Bình Thuận đến tỉnh Cà Mau Kết tính tốn mực nước dâng bão từ 13 phương án quĩ đạo bão giả định, tác giả xây dựng đồ mực nước dâng tổng cộng bão dựa độ bất định dự báo quĩ đạo trước 24h bão đổ vào bờ 41 Hình 3.28 Bản đồ dự báo bão Durian năm 2006 (Nguồn: TTDBKTTV) Hình 3.29 Bản đồ quĩ đạo đường bao nước bao bão Durian Dựa vào đồ trên, nghiên cứu cho kết đường bao nước dâng cực đại xảy với khu vực chịu ảnh hưởng mực nước dâng tổng cộng bão trước 24h bão đổ Từ kết tính tốn, nghiên cứu trích xuất số liệu mực nước điểm đặc trưng cho khu vực tính xác suất xuất mực nước dâng điểm Bảng 3.10 Tọa độ vị ví điểm trích xuất số liệu Điểm P1 P2 P3 Kinh độ 109.314870° 109.111840° 108.649153° 42 Vĩ độ 11.895347° 11.475090° 11.080834° Điểm P4 P5 P6 P7 P8 Kinh độ 107.925817° 107.253499° 106.767590° 106.191190° 105.374544° Vĩ độ 10.639774° 10.314677° 9.955179° 9.215858° 8.712562° Hình 3.30 Các điểm trích xuất số liệu nước dâng bão Durian Bảng 3.11 xác suất xuất mực nước dâng cực đại Bão Durian dựa độ bất định dự báo (đơn vị: %) P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 0-0.5m - - - - - - - - 0.5-1m 100 100 61.53 15.39 - - - - 1-1.5m - - 38.47 84.61 100 92.3 - - 1.5-2m - - - - - 7.7 92.3 100 2-2.5m 7.7 Kết cho thấy mực nước dâng tổng cộng bão bão Durian ảnh hưởng đến điểm từ P1 đến P8, xác suất xuất điểm P1 mực nước từ 0.5-1m 100%, điểm P2 mực nước từ 0.5-1m 100%, điểm P3 mực nước từ 0.5-1m 61.53%, 1-1.5m 38.47%, điểm P4 mực nước từ 0,5-1m 15.39%, 1-1.5m 84.61%, , điểm P5 mực nước từ 1-1.5m 100%, điểm P6 mực tước từ 1-1.5m 92.3%, 1.5-2m 7.7%, điểm P7 mực nước từ 1.5-2m 92.3%,2-2.5m 7.7%, điểm P8 mực nước từ 1.5-2m 100% 43 KẾT LUẬN Nghiên cứu tính tốn mực nước tổng cộng bão có tính đến ảnh hưởng thủy triều kết hợp với nước dâng bão, gây ngập lụt cho khu vực ven biển vấn đề khoa học có ý nghĩa thực tiễn phục vụ thiết thực cho hoạt động kinh tế xã hội, quốc phòng - an ninh, phòng chống thiên tai để đáp ứng mục tiêu thực tiễn này, luận văn sử dụng mơ hình thủy lực MIKE 21HD cơng cụ mơ gió áp bão theo phương pháp Young – Sobey để tính tốn đường bao nước dâng cực đại xác suất xuất mực nước dâng dựa độ bất định dự báo quĩ đạo di chuyển bão Kết tính toán mực nước tổng cộng bão luận văn cho thấy, khu vực ven biển Biển Đông với địa hình phức tạp, đường bờ bị chia cắt cửa sông đảo làm cho mực nước tổng cộng bão khu vực ven biển phân bố khơng đều, biến đổi phụ thuộc vào hình dạng đường bờ địa hình đáy Trong q trình tính tốn, mơ hình hiệu chỉnh chuỗi mực nước thủy triều tính tốn với mực nước bảng thủy triều trạm Hòn Dáu, Hòn Ngư, Sơn Trà, Quy Nhơn, Vũng Tàu Quá trình hiệu chỉnh cho kết tốt pha biên độ dao động thủy triều với số NASH từ 0.84 đến 0.98, kết kiểm định mơ hình thơng qua so sánh mực nước tính tốn mực nước thực đo trạm Hòn Dáu bão Haima, Damrey thực tế cho kết với sai số tuyệt đối 0.25 m tương ứng với 14.9% 0.39 m tương ứng với 14.4% Dựa độ bất định dự báo quĩ đạo di chuyển bão, tác giả xây dựng phương án quĩ đạo bão với 13 trường hợp quĩ đạo cho bão có điểm đổ nằm vùng bất định kết dự báo bão, sau tính tốn mực nước dâng cho quĩ đạo cụ thể Kết tổng hợp từ 13 trường hợp quĩ đạo để xây dựng đường bao nước dâng cực đại bão xác suất xuất mực nước dâng bão Mực nước tổng cộng bão tính tốn cho bão Côn Sơn năm 2010 khu vực vịnh Bắc Bộ, bão Bão Xangsane năm 2006 khu vực Trung Bộ, bão Durian năm 2006 năm 2016 khu vực Nam Bộ Kết tính tốn cho thấy với bão Cơn Sơn năm 2010, mực nước dâng tổng cộng bão ảnh hưởng đến đoạn bờ biển từ tỉnh Quảng Ninh 44 đến tỉnh Hà tĩnh, xác suất xuất điểm có mực nước dâng bão tổng cộng ven biển tỉnh Quảng Ninh lớn so với khu vực ven biển Thái Bình, Nam Định, Thanh Hóa Mực nước lớn xuất 2.5 – 3m với xác suất 30.77% thành phố Móng Cái, xác suất xuất lớn 100% với mực nước 0-0.5m Nam Định 1.5-2m thành phố Móng Cái Bão Xangsane năm 2006, mực nước dâng bão ảnh hưởng đến đoạn bờ biển từ tỉnh Quảng Trị đến tỉnh Quảng Nam, xác suất xuất điểm có mực nước dâng đến m 100% khu vực ven biển tỉnh Đã Nẵng, Quảng Nam, với mực nước 0-0.5m Quảng Trị Bão Durian năm 2006 mực nước dâng bão ảnh hưởng đến đoạn bờ biển từ tỉnh Bình Thuận đến tỉnh Cà Mau, xác suất xuất điểm có mực nước dâng từ 1.5 – m 92.3% khu vực ven biển tỉnh Trà Vinh, 100% khu vực ven biển tỉnh Cà Mau, từ - 2.5 m 7.7% khu vực ven biển tỉnh Cà Mau Vậy mực nước lớn xuất – 2.5m với xác suất xác suất xuất lớn 7.7% thị xã Vĩnh Châu, tỉnh Sóc Trăng, xác suất xuất lớn 100% với mực nước 0.5-1m Khánh Hòa vịnh Phan Rang, mực nước -1.5m Vũng Tàu, mực nước 1.5 -2m Cà Mau Để nâng cao độ xác tính mực nước dâng cho khu vực xác định đường bao nước dâng cực đại, xác suất xuất nước dâng khu vực bị ảnh hưởng, vấn đề mà nghiên cứu cần bổ sung hoàn thiện sau: Sử dụng phương pháp lưới lồng để nâng cao độ phân giải lưới tính cho khu vực + ven bờ + Tăng cao số lượng quĩ đạo bão giả định + Nâng cao độ xác dự báo quĩ đạo bão cường độ bão góp phần làm cho kết tính tốn mơ hình hải dương sát với thực tế 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bá Thủy (2014), “Nghiên cứu lựa chọn mơ hình dự báo nước dâng bão vào dự báo nghiệp vụ Việt Nam”, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ, Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc Gia Nguyễn Văn Thắng, Mai Văn Khiêm, Nguyễn Trọng Hiệu, Vũ Văn Thắng, Nguyễn Đăng Mậu, Lã Thị Tuyết (2016), “ Ảnh hưởng bão Việt Nam thời kì 1961 – 2014”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường, Tập 32, (Số 3S) 210-216 Arthur A Taylor and Bob Glahn (2008), “Probabilistic guidance for hurricane storm surge”, 19th Conference on Probability and Statistics in the Atmospheric Sciences New Orleans, Louisiana 46 ... PHÁP NGHIÊN CỨU NƯỚC DÂNG DO BÃO, TÍNH TỐN ĐƯỜNG BAO NƯỚC DÂNG CỰC ĐẠI, XÁC SUẤT XUẤT HIỆN NƯỚC DÂNG 2.1 Khái niệm nguyên nhân 2.1.1 Khái niệm Mực nước dâng bão tượng dâng lên mực nước biển hồ lớn... đồ quĩ đạo đường bao nước dâng bão Xangsane Dựa kết tính tốn, xác định đường bao nước dâng cực đại xảy với khu vực chịu ảnh hưởng mực nước dâng tổng cộng bão trước 24h bão đổ Từ kết tính tốn,... chuyển vào bờ Đường bao nước dâng bão hiểu phân bố theo không gian trường nước dâng lớn đường hiển thị độ lớn nước dâng lớn dọc theo ven biển khu vực bão đổ Nhìn vào đường bao nước dâng bão cho biết