Ứng dụng mô hình Swan cho việc tính sóng ở vùng biển Hải Hậu, Nam Định - ThS. Nguyễn Thị Thu Hương

Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết "Ứng dụng mô hình Swan cho việc tính sóng ở vùng biển Hải Hậu, Nam Định" giới thiệu đến các bạn những nội dung về cơ sở lý thuyết của mô hình toán hai chiều Swan, kết quả ứng dụng mô hình cho vùng biển Hải Hậu, Nam Định,... Hy vọng nội dung bài viết là tài liệu tham khảo hữu ích.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng mô hình Swan cho việc tính sóng ở vùng biển Hải Hậu, Nam Định - ThS. Nguyễn Thị Thu Hươngøng dông m« h×nh SWAN cho viÖc tÝnh sãng ë vïng biÓn H¶i HËu - Nam §Þnh Ths. NguyÔn ThÞ Thu H¬ng Khoa C«ng tr×nh - Trêng §¹i häc Thuû lîiTãm t¾t: ViÖc nghiªn cøu ®Çy ®ñ vÒ sù biÕn ®æi c¸c tham sè cña sãng theokh«ng gian vµ ®Æc biÖt khi nã dÞch chuyÓn vµo gÇn bê lµ mét vÊn ®Ò phøc t¹p vµ®ßi hái mÊt nhiÒu thêi gian nhng v« cïng quan träng ®èi víi viÖc xem xÐtnguyªn nh©n g©y ra sù cè h háng ®èi víi c¸c c«ng tr×nh b¶o vÖ bê t¹i c¸c vïngbê biÓn. Trong bµi b¸o nµy, t¸c gi¶ muèn tr×nh bµy kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ øngdông cña m« h×nh SWAN cho viÖc tÝnh sãng t¹i vïng biÓn H¶i HËu – Nam§Þnh. KÕt qu¶ nghiªn cøu lµ c¬ së cho sù kiÓm chøng vÒ ®é chÝnh x¸c cña m«h×nh trong ®iÒu kiÖn bê biÓn ë níc ta.1. §Æt vÊn ®Ò ViÖt Nam cã 3260 km bê biÓn trong ®ã cã nhiÒu ®o¹n ®ang ë t×nh tr¹ngbÞ xãi lë nghiªm träng g©y ¶nh hëng lín ®Õn ®êi sèng cña ngêi d©n vïng venbiÓn. T×m hiÓu ®îc nguyªn nh©n ®Ó ®Ò ra nh÷ng gi¶i ph¸p h¹n chÕ thÝch hîp lµmét viÖc lµm hÕt søc bøc thiÕt ®· ®îc nhiÒu nhµ khoa häc trong níc còng nhníc ngoµi tiÕn hµnh trong thêi gian võa qua. Trong sè c¸c nguyªn nh©n ®·®îc kÓ ®Õn, t¸c ®éng cña sãng gÇn bê g©y nªn sù vËn chuyÓn bïn c¸t kh«ng®Òu gi÷a c¸c ®o¹n dÉn ®Õn t×nh tr¹ng xãi lë ®îc xem nh lµ rÊt phæ biÕn däcbê biÓn níc ta. Tuy nhiªn viÖc tÝnh to¸n chÝnh x¸c lîng bïn c¸t ®îc vËnchuyÓn ®ã gÆp ph¶i khã kh¨n lµ sù h¹n chÕ vÒ tµi liÖu cña c¸c tham sè sãng gÇnbê. Lý do lµ v× c¸c tr¹m h¶i v¨n gÇn bê s½n cã ë níc ta thêng kh«ng thÓ ®¹idiÖn cho vïng nghiªn cøu, g©y khã kh¨n cho viÖc sö dông nã ®Ó lµm tµi liÖutÝnh to¸n thiÕt kÕ. §Ó gi¶i quyÕt cho vÊn ®Ò nµy, viÖc øng dông m« h×nh to¸n ®ÓtÝnh truyÒn sãng tõ xa bê vµo gÇn bê lµ hÕt søc cÇn thiÕt vµ h÷u Ých. Trongkhu«n khæ bµi b¸o nµy t¸c gi¶ xin ®îc giíi thiÖu mét m« h×nh to¸n hai chiÒurÊt h÷u hiÖu cã tªn gäi SWAN vµ kÕt qu¶ ®¹t ®îc khi øng dông nã cho vïngbê biÓn H¶i HËu thuéc tØnh Nam §Þnh.2. c¬ së lý thuyÕt cña M« h×nh to¸n hai chiÒu SWAN M« h×nh SWAN ®îc viÕt bëi nhãm c¸c t¸c gi¶ cña trêng §¹i häc küthuËt TU-Delft, Hµ Lan. Nã ®· ®îc sö dông rÊt réng r·i trªn thÕ giíi vµ ®·®îc kiÓm chøng víi c¸c sè liÖu ®o ®¹c thùc tÕ. KÕt qu¶ ®· chøng minh r»ng ®étin cËy cña m« h×nh lµ rÊt cao. Tuy nhiªn m« h×nh cha tõng ®îc øng dông ëViÖt Nam, do ®ã môc ®Ých cña bµi b¸o chØ lµ giíi thiÖu s¬ lîc vÒ m« h×nh vµnh÷ng kÕt qu¶ ban ®Çu t¸c gi¶ ®¹t ®îc trong mét trêng hîp cô thÓ lµ øng dôngm« h×nh ®Ó tÝnh to¸n sãng gÇn bê t¹i vïng bê biÓn H¶i HËu - Nam §Þnh. SWAN lµ tªn viÕt t¾t cña côm tõ tiÕng Anh lµ Simulating WAve inNearshore cã nghÜa lµ m« h×nh tÝnh to¸n sãng gÇn bê, ®îc thiÕt lËp nh»m øngdông cho bµi to¸n tÝnh truyÒn sãng tõ xa vµo gÇn bê t¹i c¸c vïng bê biÓn trong®ã cã kÓ ®Õn c¸c yÕu tè ¶nh hëng nh t¸c ®éng cña giã vµ dßng ch¶y. KÕt qu¶tÝnh to¸n cña m« h×nh lµ nh÷ng tham sè sãng cÇn thiÕt t¹i nh÷ng ®iÓm gÇn bê 1biÓn hay t¹i c¸c cöa s«ng, cöa biÓn. Trong SWAN sãng biÓn ®îc m« t¶ b»nghµm phæ n¨ng lîng sãng b»ng c¸ch sö dông ph¬ng tr×nh c©n b»ng n¨nglîng. M« h×nh ®îc thiÕt lËp víi phæ n¨ng lîng sãng ®îc rêi r¹c ho¸ theotÇn sè () vµ theo híng (). Ph¬ng tr×nh c¬ b¶n cña m« h×nh lµ:      S ( , ) N ( , )  c x N ( , )  c y N ( , )  c N ( , )  c N ( , )  t x y   Trong ®ã:  lµ tÇn sè cña sãng,  lµ híng truyÒn sãng. N(,) lµ mËt ®é n¨ng lîng sãng. cx, cy, c vµ c biÓu thÞ tèc ®é truyÒn sãng (bao gåm c¶ ¶nh hëng cña dßng ch¶y) theo kh«ng gian ®Þa lý (x,y) vµ kh«ng gian phæ (,).ý nghÜa cña tõng phÇn trong biÓu thøc lµ (Tõ tr¸i sang ph¶i): PhÇn (1) biÓu thÞ sù biÕn ®æi n¨ng lîng theo thêi gian PhÇn (2) vµ phÇn (3) biÓu thÞ sù truyÒn sãng theo kh«ng gian ®Þa lý víitèc ®é truyÒn lµ cx vµ cy. PhÇn (4) biÓu thÞ sù biÕn ®æi tÇn sè do sù ¶nh hëng cña ®é s©u vµ cñadßng ch¶y (víi tèc ®é truyÒn lµ c trong kh«ng gian  ) PhÇn (5) biÓu thÞ sù khóc x¹ bëi sù thay ®æi ®é s©u vµ dßng ch¶y (víi tèc®é truyÒn lµ c trong kh«ng gian  ). PhÇn (6) bªn vÕ ph¶i cña ph¬ng tr×nh biÓu thÞ ¶nh hëng cña c¸c yÕu tèbao gåm giã t¹o sãng, tiªu hao n¨ng lîng do ma s¸t ®¸y, sãng vì vµ sù truyÒnn¨ng lîng do t¸c ®éng qua l¹i gi÷a c¸c con sãng thµnh phÇn. Tæng hîp cña c¸cyÕu tè nµy cã thÓ thÊy ®îc qua biÓu thøc sau ®©y: S ( , )  S in ( , )  S nl ( , )  S ds ( , )Trong ®ã: Sin(,) – N¨ng lîng ®îc h×nh thµnh bëi giã Snl(,) – Sù truyÒn n¨ng lîng do t¸c ®éng qua l¹i gi÷a c¸c sãng thµnhphÇn. Sds(,) – Tiªu t¸n n¨ng lîng do ma s¸t ®¸y vµ sãng vì.SWAN sÏ gi¶i ph¬ng tr×nh trªn ra kÕt qu¶ lµ gi¸ trÞ n¨ng lîng sãng t¹i tõng®iÓm theo c¸c ph¬ng vµ c¸c tÇn sè kh¸c nhau. Tõ kÕt qu¶ ®ã, b»ng c¸ch lÊytÝch ph©n theo c¸c ph¬ng vµ theo c¸c gi¸ trÞ cña tÇn sè sÏ thu ®îc c¸c gi¸ trÞcña tham sè sãng t¹i tõng ®iÓm.3. KÕt qu¶ øng dông cña m« h×nh cho vïng biÓn H¶i HËu - Nam §Þnh SWAN ®· ®îc t¸c gi¶ øng dông cho trêng hîp cô thÓ t¹i vïng bê biÓnH¶i HËu - Nam §Þnh víi c¸c tham sè tÝnh to¸n cô thÓ cña m« h×nh, kÕt qu¶ tÝnhto¸n vµ nh÷ng nhËn xÐt vÒ nh÷ng kÕt qu¶ ®ã sÏ ®îc tr×nh bµy cô thÓ trongnh÷ng phÇn díi ®©y:a- C¸c th«ng sè tÝnh to¸n cô thÓ cña m« h×nh vµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n - Líi tÝnh to¸n ch÷ nhËt víi mét biªn hë ®i qua vÞ trÝ cña tr¹m ®o sãngxa bê ë ®¶o B¹ch Long VÜ, c¸ch bê kho¶ng 150Km. Híng cña líi ®îc chängÇn nh song song víi ®êng bê. Ph¹m vÞ vµ vÞ trÝ cu¶ líi tÝnh to¸n ®îc m« t¶nh trong H×nh 1. Víi líi tÝnh to¸n nh vËy, kÝch thíc cña líi ®îc x¸c ®Þnh ...