Nghiên cứu áp dụng mô hình swan tính sóng theo phương pháp phổ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ^ — ] ĐÀO VĂN VIỆT NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MƠ HÌNH SWAN TÍNH SĨNG THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ Chun ngành: Xây dựng Cơng trình biển LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Trần Thu Tâm - Chủ nhiệm mơn Cảng Cơng trình biển - Khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Cán chấm nhận xét 1: TS Ngơ Nhật Hưng - Bộ mơn Cảng Cơng trình biển - Khoa Khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh Cán chấm nhận xét 2: Kỹ thuật Hàng hải PGS TS Đỗ Văn Đệ -Viện Trưởng Viện Cảng- Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 02 tháng 02 năm 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày 02 tháng 02 năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Giới tính : Nam ;/ Nữ Đào Văn Việt Ngày, tháng, năm sinh: 02 - 03 - 1978 Nơi sinh: Cẩm Giàng - Hải Dương Chuyên ngành: Xây dựng Cơng trình biển Khố: 2007 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MƠ HÌNH SWAN TÍNH SÓNG THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Khảo sát, tìm hiểu sở lý thuyết mơ hình SWAN - Tìm hiểu cấu tạo mơ hình, nghiên cứu lệnh SWAN để vận hành mơ hình - Giải thích lệnh trình bày bước thực để vận hành mơ hình SWAN - Kiểm tra vận hành chương trình qua ví dụ có kết trước phần ví dụ có sẵn mơ hình SWAN - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng khu vực cửa Định An - Đánh giá khả áp dụng mơ hình 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02 - 02 - 2009 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 - 11 - 2009 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Thu Tâm Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN [[ \\ Em chân thành cảm ơn TS Trần Thu Tâm - Chủ nhiệm mơn Cảng - Cơng trình biển, tận tình bảo em suốt trình học tập thực luận văn Em chân thành cảm ơn quý Thày, Cô Bộ môn Cảng - Cơng trình biển; Bộ mơn Kỹ thuật Tài ngun nước Bộ môn Cơ lưu chất; Khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh giúp đỡ em hồn thành khố học Và Em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn đồng nghiệp, đồng môn tạo điều kiện thuận lợi động viên em q trình hồn thiện luận văn LUẬN VĂN THẠC SỸ Mục lục MỤC LỤC [[ \\ ĐỀ MỤC Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH TÍNH SĨNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH TÍNH SĨNG 1.2.1 Các mơ hình theo ngun lý khúc xạ 1.2.2 Các mơ hình truyền sóng kết hợp khúc xạ nhiễu xạ 1.2.3 Các mơ hình sóng nước cạn 1.2.4 Các mơ hình tính sóng theo phương pháp phổ 10 CHƯƠNG TỔNG QUÁT VỀ MƠ HÌNH SWAN 16 2.1 GIỚI THIỆU TỔNG QT MƠ HÌNH SWAN 16 2.2 CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC ĐÂY 17 2.2.1 Trên giới 17 2.2.2 Các nghiên cứu nước 17 2.3 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA MƠ HÌNH 18 2.4 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 2.4.1 Mục đích nghiên cứu 19 2.4.2 Phạm vi nghiên cứu luận văn 20 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MƠ HÌNH SWAN 19 21 3.1 KHÁI QUÁT 21 3.2 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN 22 3.2.1 Phương trình 22 3.2.2 Các số hạng nguồn 23 3.2.3 Các số hạng tiêu tán 26 GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang: ML-1 LUẬN VĂN THẠC SỸ Mục lục ĐỀ MỤC 3.3 Trang PHƯƠNG PHÁP GIẢI 28 CHƯƠNG CẤU TẠO CHƯƠNG TRÌNH 29 4.1 Mà NGUỒN CỦA MƠ HÌNH 29 4.2 TỔNG QUÁT BỘ LỆNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH 31 4.2.1 Các lệnh khởi động chương trình 31 4.2.2 Các lệnh mô tả 31 4.2.3 Các lệnh xác định trình vật lý 32 4.2.4 Các lệnh cho mơ hình số 32 4.2.5 Các lệnh xuất số liệu đầu 32 4.2.6 Các lệnh hồn tất chương trình 33 4.3 MÔ TẢ NỘI DUNG CHI TIẾT BỘ LỆNH CỦA MƠ HÌNH 34 4.3.1 Các lệnh khởi động chương trình 34 4.3.2 Các lệnh mô tả thông số toán 36 4.3.3 Các lệnh khai báo đặc trưng vật lý mơ hình 55 4.3.4 Các lệnh thuật toán số 66 4.3.5 Các lệnh xuất số liệu đầu 71 4.3.6 Các lệnh hoàn tất chương trình 93 CHƯƠNG VẬN HÀNH CHƯƠNG TRÌNH 96 5.1 KHỞI ĐỘNG CHƯƠNG TRÌNH 96 5.2 NHẬP DỮ LIỆU ĐẦU VÀO 97 5.2.1 Số liệu địa hình 97 5.2.2 Điều kiện biên điều kiện ban đầu 97 5.2.3 Các tham số lệnh làm việc mơ hình 98 5.3 XUẤT SỐ LIỆU ĐẦU RA 98 5.4 XỬ LÝ KẾT QUẢ 98 CHƯƠNG KIỂM TRA VẬN HÀNH MƠ HÌNH VỚI CÁC VÍ DỤ MẪU 99 6.1 VÍ DỤ TÍNH TỐN KHÚC XẠ SÓNG 99 GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang: ML-2 LUẬN VĂN THẠC SỸ Mục lục ĐỀ MỤC Trang 6.1.1 Mô tả tổng quát 99 6.1.2 Vận hành chương trình SWAN, kiểm tra ví dụ 100 6.2 VÍ DỤ TÍNH TỐN SĨNG NHIỄU XẠ 102 6.2.1 Mô tả tổng quát 102 6.2.2 Vận hành chương trình SWAN, kiểm tra ví dụ 102 6.3 VÍ DỤ TÍNH TỐN KHÚC XẠ SĨNG DO TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG CHẢY 104 6.3.1 Mô tả tổng quát 104 6.3.2 Vận hành chương trình SWAN, kiểm tra ví dụ 104 6.4 VÍ DỤ TÍNH TỐN CHO MỘT KHU VỰC ĐỊA HÌNH VÀ CÁC THƠNG SỐ ĐẦU VÀO THỰC 106 6.4.1 Mô tả tổng quát 106 6.4.2 Vận hành chương trình SWAN, kiểm tra ví dụ 106 6.5 KẾT LUẬN 110 CHƯƠNG ÁP DỤNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN LAN TRUYỀN SÓNG CHO KHU VỰC CỬA BIỂN ĐỊNH AN 111 7.1 GIỚI THIỆU CHUNG 111 7.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 111 7.2.1 Đặc điểm địa hình 111 7.2.2 Đặc điểm khí hậu 114 7.2.3 Đặc điểm thủy hải văn 114 7.3 LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 118 7.3.1 Miền tính tốn 118 7.3.2 Số liệu địa hình 119 7.3.3 Mực nước tính tốn 119 7.3.4 Số liệu gió đầu vào 119 7.3.5 Số liệu sóng đầu vào 119 GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang: ML-3 LUẬN VĂN THẠC SỸ Mục lục ĐỀ MỤC Trang 7.4 TRÌNH TỰ TÍNH TỐN 122 7.5 KẾT QUẢ TÍNH TỐN 122 7.5.1 Trường hợp điều kiện sóng ban đầu ổn định biên 125 7.5.2 Trường hợp có sóng lan truyền từ khơi vào bờ 127 7.5.3 Trường hợp bỏ qua ảnh hưởng ma sát đáy 129 7.5.4 Trường hợp bỏ qua ảnh hưởng hiệu ứng khúc xạ 131 7.5.5 Trường hợp có gió thổi từ ngồi khơi vào 133 7.5.6 Trường hợp bỏ qua hiệu ứng sóng bạc đầu (wcapping) 135 7.5.7 Trường hợp bỏ qua ảnh hưởng tương tác sóng phi tuyến bậc 138 7.5.8 Trường hợp bỏ qua ảnh hưởng hiệu ứng sóng vỡ (breaking) 140 7.5.9 Ảnh hưởng dịng chảy đến q trình lan truyền sóng 142 7.5.10 Sử dụng điều kiện biên thu lần chạy trước 145 7.5.11 Tính tốn lan truyền sóng với phạm vi nhỏ 147 7.5.12 Trường hợp lan truyền sóng gió bão 149 7.6 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TỐN 156 7.7 ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA MƠ HÌNH 160 TÀI LIỆU THAM KHẢO 162 GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang: ML-4 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Tổng quan mô hình tính sóng CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH TÍNH SĨNG 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sóng biển nói chung sóng biển sinh gió nói riêng yếu tố động lực biển có ảnh hưởng lớn đến cơng trình biển cơng trình ven biển Sóng tạo nguồn lượng chủ yếu định hình thành biến đổi hình thái vùng bờ, địa hình đáy biển; Sóng biển ảnh hưởng trực tiếp đến công tác quy hoạch, thiết kế cơng trình cảng, cơng trình ven biển giải pháp bảo vệ bờ biển nói chung Để có số liệu sóng thật xác, cơng tác dự báo tính tốn sóng gió địi hỏi phải thận trọng, phương pháp tính tốn phải đắn có độ tin cậy cao Việc nghiên cứu, tính tốn lan truyền biến dạng sóng q trình di chuyển từ ngồi khơi vào bờ làm tốn công sức nhà khoa học giới nước Trước đây, cơng tác tính tốn sóng thường áp dụng phương pháp thủ cơng để tính biến dạng sóng, khúc xạ sóng sóng vỡ… Các phương pháp đơn giản nặng nhọc tốn nhiều thời gian Trong thập niên trở lại đây, mà phương tiện tính tốn cụ thể máy vi tính phát triển mạnh mẽ, phương pháp tính sóng mơ hình số quan tâm đáng kể Ưu việt việc áp dụng mơ hình số tự động hóa tính tốn, nên giảm khối lượng cơng việc mơ tả xác tượng truyền sóng điều kiện địa hình phức tạp Trong luận văn này, trước tiên, tác giả xin trình bày tổng quan mơ hình tính sóng hành sau trình bày chi tiết mơ hình SWAN, mơ hình tính sóng theo phương pháp phổ GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Tổng quan mơ hình tính sóng 1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH TÍNH SĨNG 1.2.1 Các mơ hình theo ngun lý khúc xạ: Ngun lý mơ hình loại hoàn toàn giống phương pháp thủ cơng thơng thường dự báo sóng từ yếu tố tạo sóng (bao gồm: vận tốc gió W, đà gió F, thời gian gió thổi tw ), phương pháp SMB (Sverdrup-MunkBretsneider), phương pháp dự báo theo 22TCN222-95; phương pháp dự báo theo EM1110-2-1414, phương pháp dự báo theo 14 TCN 130-2002, phương pháp dự báo theo CEM-2002, phương pháp dự báo theo OCDI-2002 Tuy nhiên, mơ hình dự báo sóng theo ngun lý khúc xạ, tia sóng đường đầu sóng tính vẽ dựa vào lời giải phương trình khúc xạ tổng quát bao gồm: - Phương trình bảo tồn số sóng: ∂k + gradσ = ∂t - Phương trình xác định hướng truyền sóng: ∂θ ∂k − ∂C = = ∂s k ∂n C ∂n - (1.2) Định luật Snell: sinθ = const C - (1.1) (1.3) Phương trình xác định hệ số khúc xạ: kr = Hr = Hi bo b (1.4) Với k số sóng, σ tần số góc, C vận tốc truyền sóng, θ góc tia sóng so phương truyền sóng, s n tọa độ theo hướng truyền sóng hướng vng góc với hướng truyền sóng, b b0 khoảng tia thời điểm ban đầu thời điểm tính tốn Biến dạng sóng sóng vào vùng nước cạn xác định công thức sau: GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An 7.5.12 Trường hợp lan truyền sóng gió bão Trên kết tính tốn điều kiện sóng gió bình thường Để kiểm khả áp dụng mơ hình vào việc tính tốn hình thành lan truyền sóng gió bão Ta tiến hành nghiên cứu, xem xét trình lan truyền sóng số trường hợp với gió bão có vận tốc W = 30m/s, hướng Bắc Trên sở kết tính tốn, đánh giá khả áp dụng mơ hình vào việc tính tốn q trình lan truyền sóng gió bão Trường hợp 1: Sóng hình thành lan truyền từ ngồi khơi vào bờ gió bão thổi tồn miền tính tốn (khơng có sóng ban đầu biên) Q trình lan truyền chịu ảnh hưởng hiệu ứng khúc xạ, ma sát đáy, sóng vỡ, sóng bạc đầu, tương tác sóng phi tuyến bậc Kết thu trường sóng gần giống với trường hợp tính tốn điều kiện bình thường Tại biên đón gió khơng có sóng Khi vào sâu vùng tính tốn, chiều cao sóng tăng dần Khi đến biên sóng ra, sóng đạt chiều cao cực đại Trên miền tính tốn, số đường đồng chiều cao sóng tạo thành hình bán nguyệt Tuy nhiên, khác với điều kiện gió bình thường, trường hợp gió bão, sóng hình thành nhanh, sát sau biên đón gió (hình 7.33) Trường hợp 2: Bài tốn mơ sóng ngồi khơi tạo thành từ gió bão, có chiều cao Hs = 6m, chu kỳ T = 10s, hướng Bắc Sau tạo thành, sóng lan truyền vào bờ điều kiện khơng cịn gió miền tính tốn Q trình lan truyền chịu ảnh hưởng hiệu ứng khúc xạ, ma sát đáy, sóng vỡ, sóng bạc đầu tương tác sóng phi tuyến bậc Kết thu trường sóng hình 7.34 Theo hình vẽ, ta thấy, chiều cao sóng giảm nhanh, sau biên sóng tới Tại khu vực gần đường bờ, đường đồng chiều cao sóng có xu tương tự trường hợp lan truyền sóng điều kiện bình thường (khơng có gió) Tuy nhiên, biên sóng ra, hướng sóng khơng cịn trùng với điều kiện sóng ban đầu nhập vào GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 150 3.5 5 01.5 X(m) Phan bo chieu cao song va huong song 0.5 1 5 3 5 0.5 0.5 1 0 1.5 1.5 0 0.5 1.5 2.5 0 3.5 x 10 1 0.5 0 Hình 7.33: Phân bố chiều cao hướng sóng hình thành lan truyền gió bão 2.5 5 0.5 x 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An Y(m) GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 151 3.5 3.5 3.5 2.5 5 1.5 5 Phan bo chieu cao song va huong song X(m) 5 0 0 0 0 0.5 1.5 2.5 0 3.5 x 10 Hình 7.34: Phân bố chiều cao hướng sóng trường hợp sóng bão lan truyền khơng có gió 4 x 10 4.5 5 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An Y(m) GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 152 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mô hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An Trường hợp 3: Bài tốn mơ sóng ngồi khơi tạo thành từ gió bão, có chiều cao Hs = 6m, chu kỳ T = 10s, hướng Bắc Sau tạo thành, sóng lan truyền vào bờ điều kiện khơng cịn gió miền tính tốn Q trình lan truyền chịu ảnh hưởng hiệu ứng khúc xạ, ma sát đáy, sóng vỡ, sóng bạc đầu, tương tác sóng phi tuyến bậc Kết cho thấy, bình đồ phân bố chiều cao hướng sóng tương tự trường hợp sóng gió bình thường Các đường đồng chiều cao sóng song song với đường đồng mức Điểm khác biệt khu vực gần biên tính tốn, sóng bắt đầu truyền từ ngồi khơi vào, có số đường đồng chiều cao sóng tạo thành vịng kín; Tại vùng cửa sơng, xuất sóng vỡ số vị trí có địa hình dốc đường đồng mức gấp khúc; Đồng thời, sóng tiến vào sơng sâu (hình 7.35) GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 153 0.5 01 1.5 1 0.5 1.5 1.5 0.5 5 2.5 0.5 x 10 5.5 X(m) 1 2 5 1.5 Hình 7.35: Phân bố chiều cao hướng sóng trường hợp sóng bão lan truyền có gió tăng cường 0.5 0 0.5 1.5 2.5 0 3.5 Phan bo chieu cao song va huong song 5 2.5 x 10 1.5 HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 5.5 0.5 3 5 5 5 5 5.5 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An GVHD: TS TRẦN THU TÂM Trang - 154 Y(m) LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mô hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An Trên mô số trường hợp lan truyền sóng bão Kết tính tốn cho thấy, khu vực nghiên cứu, sóng bão lan truyền tương tự sóng gió bình thường Tuy nhiên, sóng gió bão thường có diễn biến bất thường khơng theo quy luật Ngồi ra, gió bão khơng đồng tồn miền tính tốn mô Nên kết mang tính tham khảo Để đảm bảo độ tin cậy cần thiết phải có số liệu (sóng, gió) đo đạc thực tế để so sánh, đối chiếu GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 155 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An 7.6 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TỐN Các kết tính tốn cho thấy mơ hình phản ánh điều kiện biên, điều kiện ban đầu áp đặt vào mơ hình Các điều kiện sóng ban đầu biên định lên trường sóng kết vùng tính tốn Đối với khu vực cửa biển Định An, địa hình đáy thoải nơng nên yếu tố ảnh hưởng đến kết mô điều kiện sóng từ ngồi khơi gió đầu vào Bên cạnh đó, hiệu ứng ma sát đáy, sóng bạc đầu khúc xạ ảnh hưởng đáng kể đến trường sóng kết Ngồi ra, hiệu ứng khác hiệu ứng sóng vỡ (Breaking), tương tác sóng phi tuyến bậc (triads) không ảnh hưởng nhiều đến kết Khi sóng từ ngồi khơi lan truyền vào mà khơng có gió tăng cường, sóng truyền vào đến vùng cửa sông tắt, không lan truyền vào sâu sơng (kể trường hợp sóng có chiều cao lớn lớn) Ngược lại, có gió tồn miền tính tốn với sóng từ ngồi khơi sóng truyền vào sơng sâu (khoảng 15 ÷ 20km) Như vậy, kết luận khu vực nghiên cứu sóng tạo thành từ gió sóng ngồi khơi, điều kiện bình thường, lan truyền vào bờ chịu ảnh hưởng hiệu ứng: khúc xạ, ma sát đáy, tương tác sóng phi tuyến bậc bốn, sóng bạc đầu, hiệu ứng sóng vỡ tương tác sóng phi tuyến bậc ba, ảnh hưởng khơng đáng kể đến q trình lan truyền Ảnh hưởng dòng chảy đến phân bố chiều cao sóng hướng truyền miền tính tốn khơng đáng kể Tuy nhiên, số liệu dòng chảy đầu vào chưa thật xác nên chưa thể khẳng định điều này, cần phải có nghiên cứu chi tiết Do đó, áp dụng mơ hình SWAN mơ lan truyền sóng khu vực này, điều kiện bình thường, hiệu ứng khúc xạ, ma sát đáy, sóng bạc đầu, GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 156 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An tương tác phi tuyến sóng sóng bậc bốn phải xét đến, yếu tố cịn lại xét đến bỏ qua Riêng tác động dòng chảy xem xét có đủ số liệu đo đạc thực tế miền tính tốn Đối với trường hợp sóng hình thành gió bão cần phải quan trắc, đo đạc thực nghiệm vận dụng điều chỉnh cho phù hợp Trên sở đó, vận dụng tính tốn hình thành lan truyền sóng khu vực nghiên cứu cho thời điểm năm Cụ thể sóng lan truyền với điều kiện ban đầu sóng biên, gió tồn miền tính tốn Q trình lan truyền hiệu ứng khúc xạ, ma sát đáy, sóng bạc đầu, tương tác phi tuyến sóng sóng bậc bốn phải xét đến Kết thu hình 7.36 hình 7.37 GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 157 x 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An 2 2.2 2 0.06 0.6 1.2 8 0.41 X(m) Phan bo chieu cao song va huong song 2 40 2 0 0.6 0 0.2 0.2 0 0 1 2 0.8 0.04 0 Hình 7.36: Phân bố chiều cao hướng sóng khu vực thời điểm tháng 6 1.6 1.6 0 0.5 1.5 2.5 3.5 x 10 Y(m) GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 158 0.2 0 0 0.5 1.5 2.5 0.6 X(m) 1 0.0 Hình 7.37: Phân bố chiều cao hướng sóng khu vực thời điểm tháng 12 0.6 0.2 Phan bo chieu cao song va huong song 3.5 4 0.20 0 x 10 4 0.04 HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 0.2 4 2 x 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An GVHD: TS TRẦN THU TÂM Trang - 159 Y(m) LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mô hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An 7.7 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG MƠ HÌNH Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thử nghiệm trường hợp tính tốn mơ hình SWAN cho khu vực cửa Định An, bước đầu thu kết định Cửa biển Định An khu vực có địa hình đáy nơng, thoải khơng ổn định Q trình hình thành lan truyền sóng từ ngồi khơi vào bờ, yếu tố hình thành nên trường sóng kết điều kiện sóng biên gió đầu vào Đồng thời, hiệu ứng ma sát đáy (Friction), hiệu ứng khúc xạ (refraction), tương tác sóng phi tuyến bậc (Quadrupl) hiệu ứng sóng bạc đầu (wavecaping) có ảnh hưởng lớn đến q trình lan truyền Các yếu tố khác hiệu ứng sóng vỡ (Breaking), tương tác sóng phi tuyến bậc (triads), theo kết khảo sát ảnh hưởng đáng khơng đáng kể Đặc biệt, hiệu ứng sóng bạc đầu (wavecaping), có ảnh hưởng mạnh trường hợp sóng lan truyền từ ngồi khơi vào bờ đồng thời có gió tăng cường miền tính tốn Vì vậy, áp dụng mơ hình SWAN tính tốn lan truyền sóng khu vực này, hiệu ứng khúc xạ, ma sát đáy, sóng bạc đầu tương tác phi tuyến sóng sóng bậc bốn phải xét đến Các yếu tố lại xét đến tạm thời bỏ qua Ảnh hưởng dòng chảy đến phân bố chiều cao sóng hướng truyền miền tính tốn khơng đáng kể Tuy nhiên, số liệu dòng chảy đầu vào chưa thật xác nên chưa thể khẳng định điều này, cần phải có nghiên cứu chi tiết Trường hợp sóng hình thành lan truyền gió bão Q trình truyền sóng, khơng khác nhiều so với trường hợp truyền sóng điều kiện bình thường Tuy nhiên, nêu, sóng gió bão thường có diễn biến bất thường khơng theo quy luật cả, nên điều mang tính tham khảo Để khẳng GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 160 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương - Áp dụng mơ hình tính tốn lan truyền sóng cho khu vực cửa biển Định An định áp dụng mơ hình vào việc mơ sóng bão, cần phải thử nghiệm nhiều lần với việc đo đạc thực tế để có số liệu so sánh kiểm chứng Đối chiếu, so sánh kết tính tốn với tài liệu khảo sát thuỷ hải văn khu vực, ta nhận thấy kết tính tốn phù hợp điều kiện sóng gió bình thường Qua kết luận việc áp dụng mơ hình SWAN vào mơ q trình truyền sóng dự báo sóng khu vực cửa Định An điều kiện sóng gió bình thường chấp nhận Tuy nhiên, để khẳng định độ xác mơ hình, đảm bảo độ tin cậy cho việc ứng dụng mơ hình vào tính tốn lan truyền sóng khu vực cửa Định An khu vực khác, mơ hình cần phải tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm nhiều lần Đồng thời cần thiết phải tiến hành công tác đo đạc thực tế lấy số liệu làm sở so sánh với kết tính tốn GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 161 LUẬN VĂN THẠC SỸ Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [[ \\ - The SWAN team - Delft University of Technology - SWAN Cycle III version 40.72: Swan User Manual; Swan Implementation Manual; Swan Programming Rules and Swan Technical Documentation, download from http://www.fluidmechanics.tudelft.nl/swan/index.htm - TS Trần Thu Tâm - Cơng trình ven biển - NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh - PGS.TS Phạm Văn Giáp cộng - Sóng biển cảng biển NXB Xây dựng - Tháng năm 2004 - PGS.TS Phạm Văn Giáp, TS Nguyễn Ngọc Huệ, TS Nguyễn Hữu Đẩu, Ths Đinh Đình Trường - Bể cảng đê chắn sóng - NXB Xây dựng - tháng năm 2000 - TS Trần Minh Quang - Cơng trình biển - NXB Giao thông Vận tải - tháng năm 2007 - TS Trần Minh Quang - Sóng cơng trình chắn sóng - Nhà xuất Giao thông Vận tải - 1993 - TS Nguyễn Xuân Hùng - Động lực học Công trình biển - NXB Khoa học Kỹ thuật - 1999 - TS Trần Thu Tâm - Bài giảng môn học Cơng trình biển - Bộ mơn Cảng, Cơng trình biển - Khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh - Tháng 01 năm 2008 - TS Huỳnh Cơng Hồi - Nghiên cứu đặc trưng sóng biển Đơng Nam Tây Nam Việt Nam - Báo cáo Sinh hoạt học thuật lần thứ - Khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 162 LUẬN VĂN THẠC SỸ - Tài liệu tham khảo TS Nguyễn Thế Duy - Bài giảng Cơ học sóng - Bộ mơn Cảng, Cơng trình biển - Khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh - năm 2007 - Lê Đình Mầu - Tính tốn đặc trưng sóng vùng nước nơng ven bờ mơ hình SWAN - Tạp chí khoa học cơng nghệ biển - Phụ chương số 4, tháng năm 2005 - Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam - Trang 36 ÷ 49 - ThS Hoàng Trung Thành CN Nguyễn Thanh Trang - Nghiên cứu, ứng dụng mơ hình SWAN dự báo trường sóng ven bờ biển Việt Nam - Tạp chí Khí tượng Thủy văn số 556 tháng năm 2007 - Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia - Trang 38 ÷ 43 - Tiêu chuẩn ngành 22 TCN 222-95 - Tải trọng tác động (do sóng tàu) lên cơng trình thuỷ - Tiêu chuẩn thiết kế - Bộ Giao thông Vận tải - 1995 - Tiêu chuẩn ngành 14TCN 130-2002 - Hướng dẫn thiết kế đê biển - Tiêu chuẩn thiết kế - Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn - 2002 - Booij N., R.C Ris, L.H Holthuijen, 1999 A third generation wave model for coastal regions Model description and validation Journal of Geophysical Research 104(C4): 7649-7666 - Holthuijen L.H, N Booij, R.C Ris, IJ G.Haagsma, E.E Kriezi, A.T.M.MKieftenburg and M Zilema, 2003 SWAN Cycle III Version 40 20 User Manual The Netherlands: Delft University of Technology - R.C Ris, L.H Holthuijen and N Booij 1999 A third generation wave model for coastal regions Verification Journal of Geophysical Research 104(C4): 7667-7681 - L.H Holthuijen, N Booij, R.C Ris, IJ G.Haagsma, E.E Kriezi, A.T.M.MKieftenburg, SWAN Cycle III Version 40.41 User Manual The Netherlands: Delft University of Technology - BS 6349 2000 - Maritime structures - Part 1: Code of practice for general criteria - British Standard - 2000 GVHD: TS TRẦN THU TÂM HVTH: ĐÀO VĂN VIỆT - MSHV: 00207534 Trang - 163 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG [[ " \\ Họ tên: ĐÀO VĂN VIỆT Ngày, tháng, năm sinh: 02 - 03 - 1978 Nơi sinh: Cẩm Giàng - Hải Dương Địa liên lạc: QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO : - Từ năm 1997 đến năm 2002: Là Sinh viên đại học ngành Cảng - Đường thuỷ, khoa Cơng trình thuỷ, trường Đại học Xây Dựng Hà Nội - Từ năm 2007 đến năm nay: Là học viên cao học ngành Cảng - Cơng trình biển, khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC - Từ tháng năm 2002 đến tháng năm 2004: Làm việc Công ty Xây dựng Nông nghiệp Phát triển Nông thôn - Từ tháng năm 2004 đến tháng năm 2009: Làm việc Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Cơng trình Hàng hải - Từ tháng năm 2009 đến nay: Làm việc Công ty Cổ phần chế tạo Giàn khoan Dầu khí ... chuẩn tính sóng vỡ tiêu chuẩn OCDI2002; Tiêu chuẩn 22-TCN-222 - 95 phương pháp tính sóng vỡ theo kinh nghiệm phương pháp Y Goda; Phương pháp Andersen Fredsoe Cũng giống phương pháp tính sóng. .. niệm phổ sóng từ hình thành mơ hình tính tốn sóng theo phương pháp phổ Phổ sóng biểu diễn lượng sóng E (tỷ lệ với chiều cao sóng bình phương H2) theo tần số f (f=1/T với T chu kỳ sóng) theo hướng... phương pháp dự báo theo 14 TCN 130-2002, phương pháp dự báo theo CEM-2002, phương pháp dự báo theo OCDI-2002 Tuy nhiên, mơ hình dự báo sóng theo ngun lý khúc xạ, tia sóng đường đầu sóng tính vẽ