Nghiên cứu chế độ động lực và bảo vệ môi trường vùng biển Đông Nam Bộ
MỤC LỤC
Đặc điểm môi tr−ờng biển
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. 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].
Để tiện công tác xử lý số liệu, tránh hiện t−ợng lặp lại nhiều trong luận văn nên tác giả sẽ liệt kê các ph−ơng pháp trong ch−ơng này.
Ph−ơng pháp thống kê
1 ; yˆi − trị số của biến phụ thuộc thứ i, đ−ợc khôi phục nhờ ph−ơng trình hồi quy; ei − 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 đ−ợc sự biến thiên của biến phụ thuộc y với các sai số e nhỏ nhất.
Ph−ơng pháp phân tích điều hòa (mực n−ớc và dòng chảy)
I góc nghiêng của quỹ đạo Mặt Trăng so với mặt phẳng xích đạo, ξ−kinh độ giao điểm quỹ đạo Mặt Trăng với mặt phẳng xích đạo, ν−kinh độ tiết điểm lên của quỹ đạo Mặt Trăng, h−kinh độ trung bình của Mặt Trời; s−kinh độ trung bình của Mặt Trăng; p−kinh. Ch−ơng trình phân tích điều hoà bằng ph−ơng pháp bình ph−ơng tối thiểu tác giả tự xây dựng có tính năng đó. Những đặc tr−ng này của thuỷ triều chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện địa lý điểm quan trắc biểu hiện định l−ợng bằng những đại l−ợng gọi là hằng số điều hoà thuỷ triều của các phân triều chính.
Trăng − Mặt Trời K1; nhật triều Mặt Trăng elliptic O1 và bán nhật triều chính Mặt Trăng M2, để phân loại thuỷ triều.
Ph−ơng pháp số trị
Phổ năng l−ợng sóng chia thành hai phần tần số và phần h−ớng có năng l−ợng bằng nhau. Mô hình mô phỏng dòng chảy ven bờ đ−ợc 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.
Tại các điểm trên biên ngoài khơi, giá trị mực n−ớc từng giờ đ−ợc cho tr−ớc 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 đ−ợc tự do đi khỏi miền tính đ−ợc áp dụng. Điều kiện ban đầu là độ dày của lớp dầu tại điểm tràn dầu đ−ợc tính theo số l−ợng dầu thoát ra khỏi tàu.
Các phương trình vi phân cho dòng chảy và nồng độ dầu được rời rạc hoá trên một l−ới hình chữ nhật [1], [57]. Để thuận tiện cho việc tính toán, một l−ới 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 đ−ợc cho tại các biên của ô l−ới. Đọc dữ liệu: độ sâu, gió, sóng, mực nước giờ, lượng dầu và tốc độ tràn dầu, thời gian tính toán, .v.v.
Module thuỷ động lực của mô hình MIKE 3D đ−ợc xây dựng trên sơ đồ tính ẩn (ADI - Alternating Direction Implicit) cho ph−ơng trình bảo toàn vật chất và bảo toàn động l−ợng trong không gian. Thời gian tính trung tâm cho 4 phương trình thuỷ động lực được thể hiện theo Hình 2.4.
Kết quả thu thập dữ liệu vμ nghiên cứu chế độ
Cơ sở dữ liệu
Nguồn số liệu thu thập đ−ợc 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. Mực n−ớc từng giờ và 04 obs/ngày thu thập từ nguồn dữ liệu Trung tâm Khí t−ợng Thuỷ văn Biển, Viện Khí t−ợng Thuỷ văn, đ−ợc 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 T− Lệnh Hải quân Việt Nam, thể hiện ở Bảng 3.4. Việt Nam cũng đã tiến hành đ−ợc 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 t−ợng Thuỷ văn Biển, cụ thể nh− 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.
Phân bố gió theo h−ớng trong năm của các trạm và obs_ship (Bảng 3.6) có tính chất mùa và h−ớng gió tập trung hơn ở tại các trạm ngoài khơi nh− trạm Côn Đảo, trạm Phú Quý và trạm Tr−ờng Sa so với các trạm ven bờ và trong bờ nh− trạm Phan Thiết, trạm Vũng Tàu, trạm Sóc Trăng và trạm Cà Mau. Sự thay đổi của trường khí áp trong vùng nghiên cứu, dao động năm của áp suất trung bình tháng giảm theo trục tây bắc - đông nam vào tháng 1 và trục suy giảm này xoay theo các tháng khác nhau, đến tháng 7 trục suy giảm t− tây nam -. Thành phần tham gia chính trong dòng chảy tổng cộng của trạm số 2 là thành phần dòng triều đóng vai trò ảnh hưởng không lớn lắm mà phân bố dòng chảy ở đây chủ yếu theo một hướng đồng nhất là hướng đông nam (SE) thịnh hành trong suốt thời gian quan trắc.
Từ những chuỗi số liệu quan trắc tầng sâu về nhiệt độ và độ muối nước biển tại các vị trí khảo sát qua các thời kỳ khác như đã nói ở Mục 3.1 của Chương 3, tiến hành phân tích và vẽ Phân bố thẳng đứng của chúng theo độ sâu từ mặt cho tới đáy biển. Để thực hiện việc tính toán quá trình lan truyền sóng, hoàn lưu ven bờ và tràn dầu trong khu vực nghiên cứu cần sử dụng các loại số liệu gồm số liệu độ sâu và số liệu các đặc trưng gió, đặc trưng sóng, số liệu mực nước và nguồn dầu. Trong trường hợp gió, sóng đông bắc và thủy triều vào tháng 12 cho thấy sau 12 giờ có sự cố tràn dầu thì vết loang dầu mới bắt đầu ảnh hưởng đến ven bờ tỉnh Bến Tre và gần 24 giờ mới ảnh hưởng đến Côn Đảo và sau 60 giờ thì đã ảnh hưởng toàn bộ từ tỉnh Tiền Giang đến mũi Cà Mau.
Đối với trường gió đông, sóng đông và thủy triều tháng 10, đây là tháng chuyển mùa và gió thổi trực tiếp từ khơi vào bờ nên vết dầu loang ảnh hưởng đến vùng ven bờ sớm hơn hướng đông bắc vào khoảng thời gian sau 3 giờ và tr−ớc 6 giờ sau khi có sự cố và ảnh h−ợng trực tiếp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. Các h−ớng gió thổi sử dụng vào mô hình này là đã đ−ợc lựa chọn mang tính đặc tr−ng cho từng thời kỳ trong năm là hướng gió dông bắc thể hiện cho thời kỳ gió mùa đông bắc với giá trị vận tốc trung bình gió thổi 7m/s, hướng tây là thể hiện cho thời kỳ gió mùa tây nam mà tốc độ gió trung bình được lựa chọn 7m/s, hướng đông là được thể hiện đại diện cho thời kỳ chuyển mùa với giá trị vận tốc gió trung bình lựa chọn là 6,5m/s. Trong phần mô hình số trị này thể hiện cho chúng ta thấy bức tranh toàn cảnh dải ven mà đã giải thích đ−ợc phần nào hiện t−ợng ngập lụt vùng ven bờ của các tỉnh ven biển do mực n−ớc dâng này kêt hợp với thời kỳ con n−ớc lớn (triều c−ờng).
Chế độ mực nước thể hiện chi tiết hiện tượng chênh lệch mực nước trung bình giữa các tháng trong năm (tháng 7 và tháng 11) khoảng 40cm và xu h−ớng mực nước biển dâng theo hàm hồi quy tuyến tính tăng với tốc độ khoảng 0,5cm/năm với chuỗi thời gian từ 1979 đến 2003; tính chất thuỷ triều phức tạp và độ lớn thuỷ triều thuộc loại cao dọc ven biển Việt Nam. Trần Thục, Vũ Thanh Ca, Nguyễn Kiên Dũng, Nguyễn Quốc Trinh (2004), “Nghiên cứu chế độ thuỷ động lực học và vận chuyển bùn cát phục vụ xác định vị trí bãi đổi chất thải nạo vét trong quá trình xây dựng cả n−ớc sâu Cái Mép – Thị Vải”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học, Viện Khí t−ợng thuỷ văn, Thành phố Hồ Chí Minh, trang 292- 301. Nguyễn Quốc Trinh (2006), “Tính toán lan truyền sóng, dòng chảy và dầu loang khi gặp sự cố tràn dầu vùng biển Hải Phòng”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học Thanh niên, Viện Khí t−ợng thuỷ văn và Môi tr−ờng, Hà nội, trang 228-239.
