(2.1) Phương trình bảo toàn động lượng theo phương x:
3.1.2.Hiệu chỉnh module thủy lực
Hiệu chỉnh mô hình là bước nhằm mục đích tìm sự thoả mãn tốt nhất giữa số liệu tính toán và số liệu khảo sát, qua sự thay đổi một số tham số trong mô hình. Giai đoạn này có thể được tiến hành bằng cách thử dần các tham số và xác định sai số, hoặc là sử dụng các phần mềm đã có sẵn để tìm những tham số cho kết quả phù hợp nhất giữa tính toán và thực đo.
Bộ số liệu để tiến hành hiệu chỉnh trong luận văn được thu thập từ chuyến khảo sát khu vực Vân Phong - Đại Lãnh của Trung tâm Khảo sát Nghiên cứu Tư Vấn Môi trường Biển (CMESRC) - Viện Cơ học vào tháng 3/1998 trong khuôn khổ chuyên đề "Đánh giá các điều kiện hải văn và môi trường biển phục vụ du lịch trong quy hoạch phát triển khu du lịch Vân Phong - Đại Lãnh" thuộc đề án "Quy hoạch tổng thể - phát triển khu du lịch Vân Phong - Đại Lãnh đến năm 2010" [12].
52
- Dữ liệu biên mực nước:
Biên mực nước trong mô hình là dao động mực nước thủy triều tại trạm Nha Trang được phân tích từ Chương trình phân tích điều hòa thủy triều CART.EXE nằm trong Hệ thống phân tích số liệu khí tượng - thủy văn biển của Trung tâm Động lực và Môi trường Biển - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN.
- Dữ liệu khí tượng: ở đây chủ yếu là số liệu về gió (tốc độ và hướng) được lấy theo số liệu quan trắc tại trạm Nha Trang do Đài Khí tượng Thủy văn Nam Trung Bộ cung cấp theo bảng dưới đây:
Bảng 3.1: Tần suất và hướng gió thịnh hành theo tháng tại Nha Trang
Bảng 3.2: Tốc độ và hướng gió thịnh hành theo tháng tại Nha Trang
Chuỗi số liệu mực nước thực đo dùng để hiệu chỉnh được lấy tại trạm đo liên tục ven bờ đặt tại Dốc Lết từ 07h00 ngày 10/3 - 06h00 ngày 13/3/1998.
Chuỗi số liệu vận tốc dòng chảy dùng để hiệu chỉnh được lấy từ trạm đo liên túc tọa độ 109o13'6E - 12o33'N từ 07h00 ngày 10/3 - 07h00 ngày 16/3/1998.
Do số liệu thực đo của mực nước và vận tốc dòng không hoàn toàn bắt đầu và kết thúc cùng một thời điểm nên thời gian chạy mô hình kéo dài cho cả chuỗi số liệu, bắt đầu từ ngày 10/3 - 16/3/1998 với bước thời gian ∆t = 30s.
53
. Giá trị mực nước:
Hình 3.5: So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm ven bờ
. Giá trị vận tốc dòng chảy:
Hình 3.6: So sánh giá trị vận tốc dòng chảy thực đo và tính toán với các hệ số Manning khác nhau
Kết quả tính toán cho thấy sự sai khác về giá trị mực nước giữa kết quả đo đạc và tính toán chỉ vào khoảng 5 - 10cm. Sai số trung bình ±5%, sai số lớn nhất 14%. Độ lệch
54
về pha dao động giữa mực nước tính toán và thực đo là không đáng kể, phù hợp với biến trình dao động của mực nước thực đo.
Kết quả tính toán cho vận tốc dòng chảy nhìn chung khá phù hợp về pha, sai khác về giá trị tính và thực đo vào khoảng 1 - 5cm/s. Sai số trung phương (Root mean square) theo các giá trị của số Manning M = 32, M = 44, M =66 lần lượt là: ±2.8, ±3.7 và ±3.04. Như vậy có thể nhận thấy giá trị vận tốc với hệ số Manning M = 32 là phù hơp hơn cả, đảm bảo sai số về giá trị nhỏ nhất và độ lệch pha không quá lớn so với giá trị thực đo. Các giá trị số Manning ở đây được lựa chọn trên cơ sở tham khảo tài liệu của mô hình MIKE 21 (2007), tài liệu của DELFT Hydraulics và kết quả tính toán thủy lực của đề tài "Nghiên cứu sức chịu tải, khả năng tự làm sạch của một số thủy vực nuôi cá lồng bè. làm cơ sở phát triển hợp lý nghề nuôi hải sản ven bờ biển Hải Phòng - Quảng Ninh" do Viện Nghiên cứu Hải sản làm cơ quan chủ trì (2006)
Nhìn chung kết quả tính toán giá trị mực nước và vận tốc dòng chảy là khá tốt, sai số ở mức có thể chấp nhận được. Với kết quả này có thể rút ra được bộ hệ số dùng để tính toán trong những trường hợp khác nhau của module thủy lực.
Bảng 3.3. Một số tham số lựa chọn tính toán trong module thủy lực HD
STT Tham số Đơn vị Giá trị lựa
chọn tính toán Giá trị tham khảo DELFT Giá trị tham khảo [9] Giá trị tham khảo MIKE 1 Hệ số Manning M m1/3s-1 32 38 - 66 34 25 - 44 2 Hệ số nhớt rối theo côngthức Smagorinsky m2s-1 0.5 0.25 – 1 3 Hệ số ma sát gió bề mặt 0.026 0.026
Sử dụng bộ hệ số thích hợp cho module thủy lực sau khi hiệu chỉnh, học viên tiến hành tính toán trường thủy động lực cho khu vực vịnh Vân Phong trong 2 thời kỳ gió mùa thịnh hành: Đông Bắc (NE) - tháng 1 và Đông Nam (SE) - tháng 7, bước thời gian
55
Hình 3.7: Trường dòng chảy tháng 1 pha triều lên
Hình 3.8: Trường dòng chảy tháng 1 pha triều xuống
Bức tranh trường dòng chảy trong tháng 1 - thời kỳ gió mùa Đông Bắc thịnh hành - cho thấy: dòng chảy vào vịnh theo hướng Đông Bắc, đi men theo bán đảo Hòn
56
Gốm và Hòn Lớn về phía Bắc tới đỉnh vịnh rồi ngược chiều kim đồng hồ dọc theo bờ phía Tây và Tây Nam ra ngoài vịnh. Trong pha triều lên, trường dòng chảy tạo thành các xoáy nhỏ ngược chiều kim đồng hồ tại bờ phía Tây Nam (khu vực Mỹ Giang, Hòn Khói), đây là nơi giao nhau của dòng chảy vào vịnh và dòng ven bờ ra khỏi vịnh. Trong pha triều xuống, các xoáy này không xuất hiện vì dòng chảy đổ ra có hướng Đông Nam là chủ đạo và có cường độ khá mạnh. Có thể nhận thấy luôn tồn tại dòng chảy ven bờ phía Tây và Tây Nam vịnh trong cả hai pha triều. Điều này thể hiện rõ ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc lên hoàn lưu trong vịnh khi hoàn lưu tháng 1 luôn có xu hướng bị "đẩy" về phía Nam. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong khi đó, kết quả trường dòng chảy trong tháng 7 lại có xu thế ngược lại. Trong pha triều lên, dòng chảy vào vịnh theo hướng Đông Nam một cách rõ rệt và không thấy xuất hiện các xoáy như trong tháng 1. Khi triều xuống, dưới ảnh hưởng của gió Đông Nam vẫn tồn tại một dòng cường độ nhỏ ven bờ phía Tây Nam nhưng không đủ mạnh để chảy lên phía Bắc. Tuy vậy khi dòng chảy đổ ra khỏi vịnh giao nhau với dòng phía Tây tạo thành xoáy nhỏ ven bờ như trong tháng 1.
57
Hình 3.10: Trường dòng chảy tháng 7 pha triều lên
Như vậy, kết quả hiệu chỉnh và kết quả tính toán trường dòng chảy trong tháng 1 và tháng 7 cho thấy module thủy lực có thể sử dụng để nghiên cứu và tính toán cho các quá trình thủy động lực tại vịnh Vân Phong qua đó làm cơ sở để đánh giá các yếu tố môi trường dưới tác động của các quá trình động lực biển.