THƠNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN DÒNG RIP (RIP CURRENT) KHU VỰC NHA TRANG PGS.TS Nguyễn Kỳ Phùng CN Ngô Nam Thịnh CN Trần Tuấn Hồng Phân viện Khí tượng Thủy văn Mơi trường phía Nam Tóm tắt: Dịng Rip (Rip Current) xem mối nguy hiểm hàng đầu bãi tắm Việt Nam giới Mỗi năm, dòng Rip lấy sinh mạng nhiều người tắm biển cho dù người biết bơi Nhận thấy nguy hiểm dòng Rip, số nước giới có nghiên cứu cụ thể dòng Rip Trong năm gần đây, Viện Hải Dương Học Nha Trang - Việt Nam bắt đầu nghiên cứu dòng Rip Bài báo giới thiệu việc ứng dụng mơ hình Mike 21 Đan Mạch để tính tốn, dự báo dịng Rip dựa phương pháp Longuet-Higgins Stewart (1964) lần đầu Việt Nam Summary: Rip Currents are considered one of the most dangerous risks at Vietnam beaches and around the world Each year, Rip Currents take the lives of many people swimming even though lots of those lost would have been competent swimmers Realizing the danger of Rip Current, some countries have researched about Rip Current, at the institute of Oceanography, Nha Trang - Viet Nam has commenced the Rip Currents research in recent years However, this paper is the first in Vietnam’s application of Mike 21 model of Danish caculated, forecast Rip Currents based on the method of Longuet-Higgins and Stewart (1964) I GIỚI THIỆU Hiện nay, bãi tắm giới Việt Nam xảy nhiều vụ tai nạn chết người mà nạn nhân chủ yếu khách du lịch tắm biển Một nguyên nhân tác động dòng chảy khu vực ven bờ Dịng chảy có hướng vng góc với bờ, có vận tốc lớn đủ để kéo người tắm biển ngồi khơi mà khơng bơi vào Dòng chảy nhà khoa học giới nghiên cứu từ sớm (Shepard Inman (1950), Longuet-Higgins and Stewart (1964), Bowen (1969)) đặt tên dòng Rip (Rip Currenttên gốc tiếng anh) Do nguyên nhân chế hình thành phức tạp đa dạng, Việt Nam chưa có nghiên cứu cụ thể vấn đề Bài báo sử dụng phương pháp LonguetHiggins and Stewart (1964) để nghiên cứu tính tốn dự báo dòng Rip bãi biển Nha Trang [1] [2] [3] [5] [6] Nha Trang bãi biển du lịch tiếng Việt Nam giới Hàng năm nơi tiếp đón hàng ngàn khách du lịch nước đến du lịch, tắm biển đồng thời xảy khơng trường hợp bị chết đuối không hiểu biết xuất tác hại dòng Rip Bài báo góp phần giúp người hiểu rõ nguyên nhân chế hình thành dòng Rip, dự báo xuất dịng Rip (cường độ, vị trí dịng Rip) theo mùa gió khác nhằm phịng tránh tai nạn chết người xảy khu vực CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ DỮ LIỆU ĐẦU VÀO 2.1 Cơ sở lý thuyết MIKE 21 gói phần mềm hàng đầu giới việc mơ dịng chảy mặt thống chiều, sóng, chuyển tải trầm tích, hình thái q TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 85 THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs trình mơi trường Giao diện thân thiện với người sử dụng, nhanh chóng tin cậy hoạt động mơ nên MIKE 21 đóng vai trị quan trọng thực mơ hình đất liền, vùng bờ biển khơi Kết mơ hình sóng MIKE 21 SW đầu vào cho mơ hình MIKE 21 HD.[4] 2.2 Số liệu đầu vào 1.12.1 a Lưới tính địa hình Một liệu đầu vào quan trọng Mike 21 liệu địa hình đáy Cơ sở liệu đo đạc viện Hải Dương Học Nha Trang với đồ địa hình 1/1000 (giới hạn từ khu vực nhà nghỉ Bộ Nội vụ đến khách sạn Quê Hương) khu vực ven bờ địa hình 1/5000 kết hợp với đồ địa hình 1/25000 cho vùng xa bờ khu vực Nha Trang kiểm nghiệm liệu có độ tin cậy cao.[7] Dữ liệu địa hình thu thập dạng số, chuyển sang định dạng file xyz đưa vào chương trình Mike Zero để nội suy giá trị độ sâu tọa độ Trong chương trình Mike, liệu địa hình nhập vào lưu dạng file chiều Bãi tắm Nha Trang chia lưới mịn với khoảng cách nút lưới 4m để thấy rõ chế độ sóng khu vực ven bờ tính tốn dịng rip Cịn khu vực khác lưới tính chia thưa với tổng số phần tử tính tốn 257009 phần tử Hình 1: Địa hình khu vực nghiên cứu 1.12.2 b Số liệu đầu vào cho mơ hình Trong mơ hình Mike 21 Flow Model FM, liệu địa hình đáy quan trọng khơng thể thiếu chạy mơ hình Địa hình phải mịn xác định dịng Rip khu vực ven bờ Ngồi cịn có thơng số quan trọng khác như: - Gió: vận tốc hướng gió kịch lấy theo số liệu Viện Hải Dương Học cung cấp - Thủy triều: biên khơi lấy theo trạm Cầu Đá Nha Trang - Sóng: liệu sóng làm đầu vào cho mơ hình Mike 21 Flow Model FM kết tính tốn 86 trường sóng từ mơ hình Mike 21 Spectral Waves FM dạng ứng suất sóng Sxx, Sxy Syy 1.12.3 c So sánh dịng Rip có ảnh hưởng triều khơng ảnh hưởng triều Trong phần này, tiến hành tính tốn so sánh xem dịng triều có ảnh hưởng tới xuất tới cường độ dòng Rip Cụ thể, dòng Rip tính tốn vào mùa gió Đơng Bắc với kịch bản: v=15m/s, H=3.2m, T=7.6s trường hợp có triều khơng có triều Từ xuất kết so sánh khác dòng Rip trường hợp vị trí hình bên TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 THƠNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs Hình 2: Kết tính tốn dịng Rip khơng có triều Hình 3: Kết tính tốn dịng Rip có triều TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 87 THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs Qua kết tính tốn dịng Rip trường hợp có triều khơng có triều, có số nhận xét sau: - Kết có triều khơng có triều cho thấy vị trí dịng Rip khơng thay đổi vận tốc dịng Rip lúc khơng khác Chiều dài dịng Rip có triều có ngắn chút khơng đáng kể so với khơng có triều, xốy có triều khơng có triều xuất gần tương tự - Điều cho thấy, thủy triều khơng ảnh hưởng tới tính chất dịng Rip vị trí xuất hiện, cường độ dịng Rip Vì vậy, tính dịng Rip chúng tơi khơng xét đến ảnh hưởng thủy triều KẾT QUẢ TÍNH TỐN Kết tính tốn dịng Rip bao gồm nhiều kịch khác nhau, giới hạn báo nên trình bày số kết tính tốn trường sóng khu vực Ở trình bày trường hợp biên sóng ngồi khơi: v=12m/s, H=2.3m, T=7s ứng với hướng Đông Bắc (NE) Do dòng Rip hẹp nên kết dòng Rip bãi tắm Nha Trang xuất cho 10 khu vực nhỏ hình sau: Kết hướng Đơng Bắc Hình 4: Kết tính dịng Rip tổng thể với hướng Đơng Bắc Hình 5: Kết tính trường dịng chảy khu vực I với hướng Đơng Bắc Dịng Rip Hình 6: Kết tính trường dịng chảy khu vực II với hướng Đơng Bắc 88 Hình 7: Kết tính trường dịng chảy khu vực III với hướng Đơng Bắc TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs Dịng Rip Dịng Rip Hình 8: Kết tính trường dịng chảy khu vực IV với hướng Đơng Bắc Hình 9: Kết tính trường dịng chảy khu vực V với hướng Đơng Bắc Dịng Rip Dịng Rip Hình 10: Kết tính trường dịng chảy khu vực VI với hướng Đơng Bắc Dịng Rip Hình 11: Kết tính trường dịng chảy khu vực VII với hướng Đơng Bắc Dịng Rip Hình 12: Kết tính trường dịng chảy khu vực VIII với hướng Đơng Bắc Hình 13: Kết tính trường dịng chảy khu vực IX với hướng Đơng Bắc Hình 14: Kết tính trường dịng chảy khu vực X với hướng Đơng Bắc TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 89 THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs Kết tính tốn ứng với hướng Đơng Bắc cho thấy dịng Rip xuất từ khu vực III đến khu vực IX (tổng cộng có 10 dịng Rip) Các dịng Rip có vận tốc dao động nằm khoảng 0,2 – 0,65 m/s, với chiều rộng nằm khoảng từ 20 – 40 m chiều dài khơi khoảng từ 20 – 100 m Các dịng Rip có vị trí cố định chúng nguy hiểm cho người du lịch tắm biển nơi rơi vào dịng Rip KẾT LUẬN Kết tính tốn cho thấy mơ hình Mike 21 mơ tả chi tiết tính tốn cụ thể dịng chảy Rip khu vực ven bờ bãi biển Nha Trang Mơ hình cho thấy rõ khu vực có khả xuất dòng Rip, khu vực xuất xốy dịng chảy dọc bờ đơn thuần, đồng thời thể cường độ dịng chảy cách xác Mơ hình Mike sử dụng để tính tốn dịng Rip khu vực bãi biển Nha Trang theo mùa gió Đơng Bắc, Đơng, Đơng Nam Nam mùa gió ứng với kịch chế độ sóng gió khác (độ cao, chu kỳ, vận tốc gió khác nhau) cho thấy ứng với mùa khác cho số lượng dịng Rip khác nhau, mùa gió Đơng Bắc Đơng xuất nhiều dịng Rip so với mùa gió Đơng Nam Nam Đồng thời ứng với độ cao sóng chu kỳ khác mơ hình mơ cường độ dòng Rip khác qua trường hợp Các kết cho thấy khu vực bãi biển Nha Trang xuất nhiều dòng Rip vị trí cố định cần quan tâm, nhiên vào mùa gió Đơng Nam khu vực Nha Trang lại xảy tượng dịng Rip, du khách tắm biển vào mùa gió Đơng Nam an tồn so với mùa khác năm Mơ hình mơ 90 cường độ dòng Rip theo mùa ứng với độ cao sóng chu kỳ khác giúp nhà quản lý xây dựng mạng lưới cảnh báo phòng chống tai nạn ứng với mùa gió chế độ sóng khác Mơ hình chưa tính đến thay đổi chế độ gió chế độ sóng khu vực ảnh hưởng đến xuất dịng Rip (chỉ lấy gió số), có sai số định Trong nghiên cứu tiếp theo, xét đến vấn đề TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bowen, A J., 1969: Rip currents theoretical investigations Journal of Geophysical Research, 74 (23), 5467–5478 [2] Brander, R W and A D Short, 2001: Flow kinematics of a low energy rip current system Journal of Coastal Research, 17 (2), 468–481 [3] Engle, J A., 2003: Formulation of a rip current forecasting technique through statistical analysis of rip current-related factors M.S thesis [4] Manual Mike 21 [5] Wendy Carey, Jim Kirby, Ib Svendsen Rip Current Produced by the University of Delaware Sea Grant College Program & the Center for Applied Coastal Research [6] http://www.ucar.edu/news/releases/2005/ripcurrent s.shtml [7]http://www.vnio.org.vn/Gi%E1%BB%9Bithi% E1%BB%87uv%E1%BB%81d%C3%B2ngrip/tabi d/284/language/vi-VN/Default.aspx Người phản biện: PGS.TS Nguyễn Ngọc Quỳnh TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 ... Vì vậy, tính dịng Rip không xét đến ảnh hưởng thủy triều KẾT QUẢ TÍNH TỐN Kết tính tốn dịng Rip bao gồm nhiều kịch khác nhau, giới hạn báo nên trình bày số kết tính tốn trường sóng khu vực Ở trình