Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của trường gió và áp suât không khí tới quá trình dao động dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực bờ tây vịnh bắc bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
……………………

Nguyễn Minh Hải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ
VÀ ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ TỚI QUÁ TRÌNH DAO ĐỘNG
DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC PHI TUẦN HOÀN TẠI KHU VỰC
BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
....................................

Nguyễn Minh Hải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ
VÀ ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ TỚI QUÁ TRÌNH DAO ĐỘNG
DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC PHI TUẦN HOÀN TẠI KHU VỰC
BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ
Chuyên ngành: Hải dương học
Mã số: 60.44.97

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Hồng Lam

Hà Nội


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu
sắc nhất tới TS. Trần Hồng Lam, Trung tâm Hải văn, Tổng cục Biển và Hải
đảo Việt Nam đã định hướng và giúp đỡ em tận tình về nhiều mặt.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn Hải dương
học và trong khoa Khí tượng - Thủy văn và Hải dương học; các bạn học viên
trong lớp; đã chỉ dẫn và đóng góp những lời quý báu, tạo điều kiện thuận lợi
về mọi mặt để em hoàn thành khóa học và luận văn.
Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, chắc không tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong những ý kiến đóng góp của các thầy và các đồng
nghiệp để em hoàn thiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn!
HỌC VIÊN

Nguyễn Minh Hải


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ………………………………………………………….....................

1

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG

DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC BIỂN……………………………………………...

3

1.1 Khái niệm dao động dâng, rút của mực nước biển……………………...

3

1.2. Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài nước…………….

4

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

9

2.1. Phương pháp thống kê………………………………………………….

9

2.2. Phương pháp mô hình…………………………………………………..

17

Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN…………………………………………...

22

3.1. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường gió đến chế độ dâng, rút
mực nước phi tuần hoàn tại bờ tây vịnh Bắc Bộ bằng mô hình Mike21 FM

22

3.2. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện khí tượng đến độ dâng, rút mực
nước phi điều hòa bằng phương pháp thống kê

57

3.3. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường bão đến chế độ dâng rút
nước phi tuần hoàn tại bờ tây Vịnh bắc bộ bằng mô hình Mike21 FM

65

KẾT LUẬN ………………………………………….........................................

76

PHỤ LỤC ………………………………………………………………………

80

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………...

82


DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Nội dung

Trang

Bảng 2.1

Mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu.

11

Bảng 2.2

Biểu tính tương quan giữa hai biến

15

Bảng 3.1

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông

24

Bảng 3.2

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Bắc

32

Bảng 3.3

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Nam

35

Bảng 3.4

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây

41

Bảng 3.5

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Bắc

47

Bảng 3.6

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Nam

52

Bảng 3.7

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại

Hòn Dáu

57

Bảng 3.8

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
Hòn Ngư

61

Bảng 3.9

Các cơn bão đổ bộ vào khu vực từ Quảng Ninh đến Thanh
Hóa

65

Phụ lục

Các phương trình và hệ số tương quan

71


DANH MỤC CÁC HÌNH
STT

Nội dung

Trang

Hình 2.1

Lưới tính của mô hình MIKE 21 FM

20

Hình 3.1

So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Dáu (từ ngày
05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005)
So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Ngư (từ ngày
05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005)
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Tùng

Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

22

Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11

Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19

22
25
25
26
27
27
28
28
29
31
31
32
32
33
33
36
36
37


Hình 3.20

Hình 3.21
Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 3.24
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27
Hình 3.28
Hình 3.29
Hình 3.30
Hình 3.31
Hình 3.32
Hình 3.33
Hình 3.34
Hình 3.35
Hình 3.36
Hình 3.37
Hình 3.38
Hình 3.39
Hình 3.40

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Vũng Áng

Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Diễn Châu

Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa Tùng

37
38
38
39
39
42
42
43
43
44
44
45
45
48
48
49
49
50
50
51
51


Hình 3.41

53

Hình 3.61

Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Bắc và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Nam và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Bắc và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Nam và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ dâng,
rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu

Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây và
độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ dâng,
rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Rose đổ bộ

Hình 3.62

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Ruth đổ bộ

67

Hình 3.42
Hình 3.43
Hình 3.44
Hình 3.45
Hình 3.46
Hình 3.47
Hình 3.48
Hình 3.49

Hình 3.50
Hình 3.51
Hình 3.52
Hình 3.53
Hình 3.54
Hình 3.55
Hình 3.56
Hình 3.57
Hình 3.58
Hình 3.59
Hình 3.60

53
54
54
55
55
56
58
58
58
59
59
60
61
61
62
62
62
63

64
66


Hình 3.63

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Pat đổ bộ

68

Hình 3.64

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Eli đổ bộ

69

Hình 3.65

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Frankie đổ bộ

70

Hình 3.66

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Koni đổ bộ

71

Hình 3.67

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Damrey đổ bộ

72

Hình 3.68

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Washi đổ bộ

73

Hình 3.69

Dao động mực nước phi tuần hoàn thời điểm bão Francisco đổ bộ

74

Hình 3.70

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Mujgae đổ bộ

75


MỞ ĐẦU

Vịnh Bắc Bộ ở vào khoảng vĩ độ 18o20’ N - 21o40’ N, kinh độ 106o08’ E 110o00’ E là vịnh lớn thứ hai của biển Đông với diện tích khoảng 150.000 km2, với chiều
rộng khoảng 200 - 320 km và chiều dài khoảng 600 km. Độ sâu trung bình toàn vịnh
khoảng 50 - 60 m, nơi sâu nhất tại vùng cửa vịnh khoảng 110 m. Vịnh thông với biển
Đông qua cửa vịnh ở phía nam với độ rộng khoảng 250 km. Ngoài ra biển Đông và vịnh
còn thông nhau qua eo Hải Nam ở vùng đông bắc vịnh với độ rộng khoảng 30 km. (“Hải

dương học biển Đông” – GS. TS. Lê Đức Tố)
Trong vịnh có nhiều đảo, trong đó có những đảo khá lớn ở khu vực tỉnh Quảng
Ninh như Cái Bầu, Kế Bào, Cô Tô… khu vực quần đảo Bái Tử Long và Hạ Long với
khoảng 3000 hòn đảo lớn nhỏ, chiếm diện tích gần 3000 km2 tạo thành một hệ thống lạch
biển chằng chịt ra vào các cảng quan trọng vùng Hạ Long của Việt Nam. Ở ngoài khơi,
còn có một số đảo không lớn và riêng biêt như Hòn Mắt, Bạch Long Vỹ (cách Hải Phòng
khoảng 150 km). Vịnh Bắc Bộ còn có nhiều nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa
dạng, trong đó có các dạng tài nguyên nổi trội như hải sản, du lịch biển, giao thông vận tải
biển... cho phép khai thác để phát triển kinh tế.
Song song với các lợi thế nêu trên, vùng biển trong vịnh luôn tiềm ẩn những nguy
cơ gây nên những thảm họa thiên tai nguy hiểm như: bão, nước dâng do bão, sóng lớn,
mực nước biển dâng dị thường... Vì vậy, cần thiết phải đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa
học nhằm mục đích nắm bắt được những quy luật tự nhiên, dự báo, cảnh báo được các hiện
tượng thời tiết nguy hiểm bắt nguồn từ biển.
Do đó, việc nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam nói
chung và việc nghiên cứu dao động dâng, rút của mực nước do gió và khí áp nói riêng
là một trong những nhiệm vụ cấp thiết cần phải được triển khai nghiên cứu phục vụ cho
công tác quy hoạch, quản lý và phát triển kinh tế biển, đảm bảo an ninh quốc phòng.
Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của trường gió và áp suât không khí tới

quá trình dao động dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực bờ Tây vịnh
Bắc Bộ” tập trung xác định ảnh hưởng của các yếu tố gió, khí áp lên dao động của

1


mực nước phi tuần hoàn tại bờ Tây vịnh Bắc Bộ. Các kết quả của Luận văn có thể
phục vụ cho việc kiểm tra các kết quả dự báo về trường gió và trường khí áp so với
sự dâng rút của mực nước phi tuần hoàn, xây dựng các công trình ven biển như cầu
cảng, đê… qua việc xác định được sự dâng rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực

xây dựng.
Nội dung luận văn bao gổm 03 chương, phần kết luận và phần các bảng phụ
lục:
- Chương 1: Tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng tới dao động dâng, rút mực nước
biển và tình hình nghiên cứu
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết và các phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Các kết quả tính toán
- Kết luận
- Phụ lục

Chương 1
TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG
DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC BIỂN

2


1.1. Khái niệm dao động dâng, rút của mực nước biển
Dao động dâng rút của mực nước biển là các dao động dâng, rút mực nước
dưới tác động của trường gió ổn định và biến động của gió và áp suất khí quyển
trong bão, dòng nước sông... dao động mực nước biển là tổ hợp dao động của thủy
triều và các dao động dâng, rút mực nước do các nhiễu động khí quyển và các quá trình
khác. Vì vậy, để có được bức tranh tổng thể, chi tiết về dao động của mực nước biển

phục vụ cho các nhu cầu kinh tế, kỹ thuật khác nhau còn cần phải tìm hiểu, nghiên
cứu kỹ lưỡng các thành phần dao động phi tuần hoàn - nước dâng, nước rút.
Dao động dâng rút của mực nước biển là do các hoạt động của khí quyển và
bức xạ mặt trời có tính chất không tuần hoàn gây nên. Các hoạt động đa dạng, muôn
hình muôn vẻ của khí quyển dẫn đến sự đa dạng của mực nước biển. Tuy nhiên, có
thể kể ra các nguyên nhân chính sau đây gây nên các dao động dâng rút mực nước

biển:
- Dao động dâng rút xuất hiện dưới tác dụng của ma sát tiếp tuyến giữa gió
và mặt nước giới hạn bởi bờ biển. Sự giảm áp suất khí quyển trên lục địa và tăng áp
suất trên mặt biển kết hợp với gió gây ra nước dâng tại vùng ven bờ và ngược lại sự
tăng áp suất khí quyển trên lục địa và giảm áp suất trên mặt biển kết hợp với gió
gây ra nước rút;
- Dao động dâng rút do biến đổi áp suất khí quyển gây nên. Áp suất khí
quyển tăng lên 1 mbar thì mực nước biển giảm xuống 10 mm và ngược lại khi áp
suất khí quyển giảm xuống 1 mbar thì mực nước biển tăng lên 10 mm. Tuy nhiên,
đây là những biến đổi tĩnh học chúng thường nhỏ hơn nhiều so với biến đổi động
lực học của gió và dòng chảy bờ;
- Dao động dâng rút do sự bất đồng nhất của chu trình tuần hoàn nước (sự
bốc hơi, giáng thủy, dòng chảy) liên quan đến sự biến đổi của lượng nước tại các
khu vực khác nhau của biển. Những dao động này có thể rất đáng kể ví dụ như có
trận mưa lớn lên tới hàng trăm mm trong một ngày có thể làm tăng mực nước đột

3


ngột trong khoảng thời gian ngắn;
- Dao động dâng rút do sự biến đổi của mật độ nước gây ra. Như đã biết mật
độ nước biển phụ thuộc vào nhiệt độ và độ muối mà tại khu vực ven bờ nhiệt độ và
độ muối nước biển thường xuyên thay đổi do ảnh hưởng của nước lục địa và tương
tác với địa quyển. Sự dịch chuyển của lượng nước mặt nhẹ hơn vào vùng ven bờ se
làm cho mực nước biển dâng lên. Ngược lại khi có gió dạt nước nhẹ hơn bị mang ra
ngoài khơi, nước nặng hơn ở dưới sâu dọc sườn lục địa dâng lên thay thế khi đó
mực nước biển se hạ thấp do vùng ven bờ bị mất nước và nước mặt nhẹ hơn được
thay thế bằng nước sâu nặng hơn tại đây;
- Dao động dâng rút do hiệu ứng bơm Ekman. Sự hội tụ khối nước lớp
Ekman do gió địa phương đồng thời với sự chìm xuống của các khối nước từ dòng

địa chuyển tải vào đẩy lớp nước ấm hơn lên cao dồn vào bờ bề mặt biển vùng gần
bờ bị dâng cao;
- Dao động dâng rút mực nước biển do ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt
đới. (“Nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam” – TS.
Hoàng Trung Thành)
1.2. Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài nước
Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở nước ngoài
Các phương pháp phân tích thống kê nghiên cứu mực nước biển thông qua các
công trình tổng quan của các tác giả người Nga tiêu biểu như Mariutin, Peresipkin,
Levikov, German v.v... Một số công trình đi sâu nghiên cứu xác định các cực trị mực nước
với các tần suất hiếm và sự tổ hợp của các dao động mực nước với các điều kiện sóng phát
sinh do các nhiễu động dị thường của khí quyển. Trong số tác giả này phải kể đến Kite,
Lopatoukin, Boukhanovsky.
Tại các nước phát triển như Nhật, Mỹ, Anh... đã có một hệ thống các trạm mực
nước ven bờ biển hiện đại, đo đạc nhiều năm và mật độ trạm đủ dày để tính toán các đặc
trưng mực nước bằng phương pháp thống kê cho toàn bộ dải ven biển đảm bảo độ chính
xác rất cao phục vụ cho các ngành kinh tế quốc dân.

4


Các mô hình tính toán hải dương được biết đến như Delf3D, Mike21… cũng đều
có những mô - đun tính toán liên quan đến dao động mực nước. Trong Luận văn này, học
viên sử dụng mô hình Mike21 để tính toán sự ảnh hưởng của gió và bão tới quá trình dao
động dâng, rút của mực nước phi tuần hoàn.
Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở trong nước
Việt Nam là một quốc gia biển, vì vậy ngay từ khi mới thành lập các nhà lãnh đạo
đất nước đã có ý thức xây dựng đội ngũ các nhà khoa học có tâm có tài để phát triển đất
nước mà hướng nghiên cứu về biển giữ vai trò rất quan trọng. Trong nghiên cứu mực nước
biển, các nhà khoa học trong nước cũng theo 2 phương pháp tính toán thống kê và mô

hình.
Trong đề tài cấp nhà nước về “Xác định số "0" độ sâu cho vùng lãnh hải Việt Nam”
mã số KHCN-06.06 do Cục bản đồ Bộ Tổng tham mưu chủ trì, các tác giả Bùi Xuân
Thông, Nguyễn Thế Tưởng đã sử dụng phương pháp Vladimirsky để xác định mực nước
triều thấp nhất tại 6 trạm có số đo mực nước từng giờ và đo dẫn cao độ về mốc trạm Hòn
Dấu để từ đó kiến nghị vị trí xác định số "0" hải đồ dự kiến áp dụng cho toàn lãnh hải Việt
Nam. Thực hiện nhiệm vụ xác định các ngấn triều thấp nhất phục vụ công tác đo ve bản đồ
biển, các tác giả Bùi Đình Khước, Trần Quang Tiến đã thực hiện tính toán theo phương
pháp Vladimirsky cho 16 trạm có số đo mực nước biển dọc bờ và hải đảo Việt Nam.
Sử dụng các phương pháp của Vladimisky và Peresipkin, Phạm Văn Huấn, Nguyễn
Tài Hợi đã tính được các mực thủy triều cực trị (thấp nhất và cao nhất) cho 18 trạm mực
nước và sử dụng số liệu mực nước trung bình năm trước năm 1994 ước lượng tốc độ tăng
lên của mực nước biển cho năm trạm mực nước chính dọc bờ Việt Nam.
Tác giả Đỗ Ngọc Quỳnh đã mở rộng tính toán cho các vùng biển xa bờ khi đã xác
định được các hằng số điều hoà thủy triều. Kết quả chi tiết có thể tham khảo trong. Đặc
biệt trong 10 năm gần đây, hệ thống các trạm đo mực nước ven bờ, cửa sông, hải đảo đã
được tập hợp và đánh giá khá kỹ từ các trạm hải văn và thuỷ văn cửa sông gần biển. Trong
đề tài khoa học cấp nhà nước “Cơ sở khoa học và đặc trưng kỹ thuật đới bờ phục vụ yêu
cầu xây dựng công trình biển ven bờ” mã số KHCN-06.10 do Viện Cơ học chủ trì.
Để đánh giá được nguy cơ ngập lụt do mực nước biển dâng bởi biến đổi khí hậu ở

5


Việt Nam, trong dự án do chính phủ Hà Lan tài trợ, Nguyễn Tài Hợi, đã tổng hợp một khối
lượng lớn số liệu từ 32 trạm đo mực nước của cả hai hệ thống trạm hải văn và thuỷ văn dọc
ven bờ, hải đảo Việt Nam. Phần lớn các đặc trưng thống kê mực nước của các trạm này đã
được mô tả cùng với hệ thông các đường cong phân bố với các suất bảo đảm xác định. Từ
năm 1983, trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu của Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, các tác
giả Nguyễn Thuyết, Nguyễn Ngọc Thụy đã áp dụng phương pháp phổ để phân tích dao

động mực nước. Kết quả phân tích phổ mực nước cho thấy ngoài các dao động có chu kỳ
khá rõ tương ứng với các thành phần triều, còn chứa rất nhiều các sóng khác tiềm ẩn với
chu kỳ dài. Trong quy mô của biển Đông, tác giả Phạm Văn Huấn đã có những kết luận về
các trường dao động riêng trong quan hệ tổ hợp thủy triều và mực nước biển nói chung và
đánh giá dao động dâng rút mực nước biển Đông trong hai trường gió mùa vào khoảng vài
chục cm. Năm 2009, tác giả Đinh Văn Ưu và Nguyễn Nguyệt Minh tiến hành phân

tích thống kê mực nước nhiều năm và áp dụng kỹ thuật wavelet đã bước đầu xác
định được vai trò của các dao động chu kỳ 1 năm, từ 2 đến 7-8 năm. Trong đó biên
độ dao động năm là đáng kể có thể chiếm tới 20-30% độ lớn thủy triều. Những kết
quả phân tích này cũng cho thấy xu thế biến đổi mực nước do tác động của biến đổi
khí hậu và các nguyên nhân khác cũng không giống nhau đối với các vùng biển.
Đã thiết lập một hệ thống các trạm quan trắc mực nước nhằm đo đạc liên tục
dao động mực nước biển theo các khoảng thời gian kéo dài khác nhau từ hàng tháng
đến hàng năm và thậm chí nhiều năm dọc theo ven bờ biển Việt Nam . Trên cơ sở
các chuỗi số liệu này đã tiến hành phân tích tính toán ra các tham số đặc trưng cho
chế độ thủy triều như mực nước trung bình, mực nước cực trị, thời gian triều dâng,
thời gian triều rút, các hằng số tuần hoàn thủy triều,... cho từng trạm.
Kết quả là việc lập ra các bảng thủy triều hàng năm cho các cảng chính dọc
ven bờ. Bảng mô tả mực nước dự tính từng giờ của các cảng chính và một số giá trị
nội suy cho các điểm phụ ở ven biển hoặc vùng hạ lưu các sông. Bảng thủy triều
này được Trung tâm Hải văn (trước đây là Trung tâm Khí tượng Thủy văn Biển)
xuất bản hàng năm và đã phục vụ rất tốt cho các chương trình nghiên cứu khoa học
cũng như yêu cầu thực tiễn của các ngành kinh tế, an ninh và quốc phòng trên biển.

6


Nhiều công trình của nhiều tác giả khác nhau đã tập trung theo phương pháp
số trị để nghiên cứu thủy triều trong Biển Đông cũng như Vịnh Bắc Bộ. Có thể kể

tên hàng loạt các công trình của các tác giả như: nhóm mô hình triều thuộc đề tài
nhà nước KT.03.03 (1991 - 1995) “Thủy triều Biển Đông và sự dâng mực nước
biển ven bờ Việt Nam” (gồm Đỗ Ngọc Quỳnh, Nguyễn Thị Việt Liên, Đặng Công
Minh, Nguyễn Hữu Nhân, Bùi Hồng Long, Lê Trọng Đào, Nguyễn Thọ Sáo);
những công trình được thực hiện trong khuôn khổ các luận án phó tiến sỹ trong và
ngoài nước như của Bùi Hồng Long (1986), Nguyễn Thọ Sáo (1988), Nguyễn Thị
Việt Liên (1997), Đinh Văn Mạnh (2000). Trong đó luận án của Đinh Văn Mạnh đã
bước đầu xây dựng mô hình 3 chiều cho chuyển động thủy triều Vịnh Bắc Bộ. Cần
lưu ý rằng bằng giải số trị theo phương hướng này một số tác giả đã bắt đầu nghiên
cứu tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hình thành biến đổi bức tranh dao động thủy triều
trong Biển Đông. Các tác giả đã nghiên cứu các bài toán truyền sóng tự do, truyền
sóng dao động có chu kỳ triều qua các biên lỏng, các chu kỳ dao động riêng trong
toàn biển, đánh giá tác động trực tiếp của lực gây triều trong phạm vi biển. Ngoài ra
có thể kể tên một số tác giả của những nghiên cứu này là Đỗ Ngọc Quỳnh (1983,
1991), Phạm Văn Huấn (1987), Phạm Văn Ninh và Trần Thị Ngọc Duyệt (1997),
Đỗ Ngọc Quỳnh, Phạm Văn Ninh, Nguyễn Thị Việt Liên và Trần Thị Ngọc Duyệt
(1998). Trong đề tài “Nghiên cứu đề cập, chi tiết toàn bộ số liệu cơ bản về triều,
nước dâng dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam phục vụ tính toán thiết kế,
củng cố nâng cấp đê biển” năm 2007 do Viên Cơ học chủ trì, TS. Đinh Văn Mạnh
đã thiết lập mô hình số trị tính toán thủy triều và nước dâng do bão cho vùng ven
bờ, xây dựng bộ thông số cơ bản về mực nước tổng hợp (nước dâng do bão và thủy
triều) khu vực ven bờ và xây dựng được cơ sở dữ liệu cơ bản về thủy triều, nước
dâng, mực nước tổng hợp dọc bờ.

7


Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Phương pháp thống kê
2.1.1. Phương pháp phân tích điều hòa thủy triều (“Lý thuyết thủy triều” – PGS. TS.
Phạm Văn Huấn)
Độ cao mực nước thủy triều ﾧ tại thời zt gian bất kỳ ﾧ là tổng của các dao động triều
thành phần (gọi là các phân triều hay các sóng triều):
r

z t = A0 + ∑ f i H i cos [qi t + (V0 + u ) i − g i ]
i =1

ﾧ
(2.1)

ti−u−−u) ) − trong đó: ﾧ độ cao mực nước trung
(V(V0H
A
gq0fr+H
zin0grf+
i ti i i

bình, ﾧ hệ số suy biến biên độ của phân triều ﾧ, ﾧ hằng số điều hòa biên độ của phân triều

8


ﾧ, ﾧ tốc độ góc không đổi của phân triều ﾧ, ﾧ những phần pha thiên văn của phân triều ﾧ
biểu diễn các góc giờ của những tinh tú giả định tại thời điểm ﾧ, ﾧ hằng số điều hòa về
pha của phân triều ﾧ, ﾧ số lượng các phân triều. ﾧ và ﾧ phụ thuộc thời gian ﾧ. Khi có ﾧ
độ cao mực nước quan trắc ﾧ, nhiệm vụ của phân tích thủy triều là xác định bộ gồm ﾧ cặp
hằng số điều hòa không đổi ﾧ và ﾧ cho từng phân triều của trạm nghiên cứu.

Để thuận tiện áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất, người ta thường biến
đổi phương trình (2.1) thành
ﾧ,

r

z t = A0 + ∑ ( Ai cos qi t + Bi sin qi t )

(2.2)

i =1

trong đó
A
Bii == f ii H ii cos
sin[ g ii − (V00 ++ uu))ii ]

ﾧ, ﾧ.

(2.3)

n có ﾧ phương trình đại số dạng (2.2) đối với
Biết mực nước tại ﾧ giờ, người ta B
A
i
các ẩn số ﾧ và ﾧ để giải bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất. Từ mỗi cặp ẩn ﾧ và ﾧ
tìm được se tính ra
ﾧ,

ﾧ.

(2.4)

BAi 2 + B 2
i + (V i + u )
g i =Harctg
0
i
=
i
Agi f
H0 i
Chuỗi quan trắc càng dài,
A
số phương trình dạng (2.2) càng nhiều, thì ﾧ và số cặp hằng số điều hòa ﾧ và ﾧ nhận được
càng nhiều, càng chính xác. Với một năm quan trắc ta có 8760 phương trình dạng (2.2) và
có thể xác định được khoảng 60-68 cặp hằng số điều hòa ﾧ và ﾧ của điểm quan trắc.
Nhược điểm cơ bản của các (V0B
Aif+i u ) phương trình dạng (2.2) là những đại
lượng thiên văn biến thiên với thời gian ﾧ và ﾧ của mỗi dao động thành phần ﾧ đã bị xem
là không đổi suốt trong thời gian quan trắc và bị đưa vào trong các ẩn số và của các
phương trình (2.2), do đó từng phương trình ở dạng (2.2) trở thành không chính xác, bởi vì
trong thực tế mỗi dao động phân triều ở công thức (2.1) là một dao động điều biến biên độ,
ﾧ biến đổi với thời gian và phần phụ pha ﾧ cũng biến đổi với thời gian một cách đáng kể.
gf+ii u ) i
(V0H

Khi tính ﾧ và ﾧ theo các công

thức (2.4) người ta phải dùng giá trị trung bình của ﾧ tại thời điểm giữa thời kỳ quan trắc

và giá trị của ﾧ tại thời điểm đầu thời kỳ quan trắc. Điều này lại gây nên những mâu thuẫn
kỹ thuật như: chuỗi quan trắc càng dài thì sai số càng tăng, chuỗi không liên tục (ví dụ 2

9


năm quan trắc không kế tiếp, mà cách xa nhau) thì không thể có thời điểm giữa quan trắc...
Các chương trình phân tích điều hòa thủy triều bằng phương pháp bình phương nhỏ
nhất hiện nay xuất phát từ công thức (2.2) và mang những nhược điểm cơ bản như vậy.

2.1.2 Tách mực nước dao động tuần hoàn (“Dự báo thủy văn biển” – Phạm Văn
Huấn)

Dùng phương pháp phân tích tuần hoàn thủy triều tính hằng số tuần hoàn tại
các trạm, sau đó dự tính lại thủy triều trong toàn bộ thời gian có số liệu quan trắc.
Lấy giá trị độ cao mực nước H qttt quan trắc trừ đi độ cao thủy triều dự
tính cho các thời điểm tương ứng theo công thức:
Z i = H iqt − H itt , i = 1, 2, ..., N

Z − nước dâng hoặc rút.
trong đó: độ dài chuỗi mực nước; mực N
Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác của dự tính
thủy triều. Hiện nay khả năng phân tích và dự tính thủy triều bằng phương pháp
phân tích tuần hoàn đã đạt được độ chính xác khá cao (114 sóng). Do vậy, phương
pháp này hoàn toàn có thể sử dụng để tách dao động thủy triều ra khỏi chuỗi số liệu
quan trắc mực nước biển.
Bảng 2.1: Mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu

2.1.3. Phương pháp phân tích tương quan tuyến tính giữa các biến

10


Đây là một phương pháp thống kê mà giá trị kỳ vọng ﾧ của một hay nhiều biến
ngẫu nhiên ﾧ được dự đoán ﾧ dựa vào điều kiện của các biến ngẫu nhiên (đã tính toán)
khác. Đối với mục tiêu đặt ra của Luận văn học viên xác định mối quan hệ giữa trường gió
(hướng gió, tốc độ gió) lên dao động mực nước phi tuần hoàn bằng các phương trình
tương quan.
Những mối phụ thuộc dự báo giữa các hiện tượng cần dự báo và những nhân tố
quyết định có thể nhận được bằng những phương pháp khác nhau. Thông thường người ta
tìm những mối phụ thuộc đó bằng cách dựng và phân tích các đồ thị dựa trên số liệu quan
trắc. Những biểu thức liên hệ nhận được se được biểu thị dưới dạng những phương trình
tương ứng. Những phương trình kiểu như vậy đã từng được nhiều tác giả nghiên cứu để dự
báo nhiệt độ nước biển, nhiệt độ không khí, lượng mưa, độ dày băng, dao động mực nước
biển và nhiều yếu tố thủy văn biển khác.
Sau khi đã phân tích bước đầu những dữ liệu quan trắc, tức trên cơ sở phân tích
định tính những đặc điểm của hiện tượng được nghiên cứu và những hiểu biết về các quy
luật chung của nó đã thiết lập được các yếu tố chính quyết định sự biến đổi của hiện tượng,
người ta tiến tới nghiên cứu mối liên hệ định lượng giữa hiện tượng và các yếu tố: xác định
dạng của mối liên hệ đó và tìm biểu thức giải tích mà sau này dùng làm biểu thức để tính
toán dự báo.
Muốn vậy người ta lập các chuỗi số liệu quan trắc về hiện tượng dự báo và các yếu
tố mà nó phụ thuộc. Hiện tượng dự báo se được coi là biến số phụ thuộc, gọi là hàm, còn
các yếu tố se là biến độc lập, gọi là các đối số. Khi xây dựng các mối liên hệ dự báo độ dài
chuỗi quan trắc có ý nghĩa quan trọng. Trong thống kê toán học đã xác nhận rằng khi tìm
mối liên hệ giữa hai biến thì độ dài chuỗi quan trắc cần phải chứa không ít hơn 100 quan
trắc. Nếu như số biến tăng lên thì độ dài chuỗi cũng phải tăng. Tuy nhiên, trong thực hành
những chuỗi số liệu có độ dài đáp ứng đòi hỏi thường thiếu. Dĩ nhiên những mối liên hệ
được xây dựng theo những chuỗi quan trắc ngắn se kém tin cậy hơn so với những chuỗi
dài. Đặc biệt điều này hay sảy ra đối với dự báo dài hạn. Vì vậy trong thực hành dự báo khi

các chuỗi quan trắc được tích luỹ dần thêm thì các mối phụ thuộc dự báo cũng được xây
dựng lại cho chính xác hơn.
Dạng đơn giản nhất của mối liên hệ giữa các đại lượng là mối phụ thuộc hàm, khi

11


mà mỗi trị số của đại lượng x ứng với một trị số hoàn toàn xác định của một đại lượng y
khác. Tuy nhiên, khi nghiên cứu các mối liên hệ giữa các hiện tượng trong tự nhiên chúng
ta ít gặp các mối phụ thuộc hàm mà thường là các mối phụ thuộc tương quan. Ở đây mỗi
giá trị của một đại lượng lại tương ứng với một tập hợp các giá trị có thể có của đại lượng
khác. Sự phân tán của các giá trị có thể có ấy mang tính chất ngẫu nhiên và được giải thích
một mặt do sai số của các quan trắc, mặt khác do ảnh hưởng của một số lớn các yếu tố thứ
yếu chưa được kể đến khi xây dựng mối phụ thuộc.
Để trực quan đánh giá đặc điểm của mối liên hệ giữa các đại lượng x và y , người ta
thường dựng đồ thị tương quan, trên đó theo trục tung đặt các trị số của biến phụ thuộc y ,
còn trục hoành đặt các trị số của biến x . Theo từng cặp trị số của x và y tương ứng nhận
được trong một quan trắc người ta thu được một tập hợp các điểm quan trắc. Đặc điểm
phân bố của các điểm trên mặt phẳng đồ thị se chỉ ra dạng của mối liên hệ cũng như mức
độ (tính chặt che) của mối phụ thuộc. Trong nhiều trường hợp chỉ cần xem các điểm quan
trắc phân bố như thế nào trên đồ thị người ta đã có thể đánh giá trước được khả năng hiệu
quả của mối phụ thuộc trong mục đích dự báo.
Khi trên đồ thị có một số lượng lớn các điểm quan trắc, muốn ve đường liên hệ có
thể chia tất cả các điểm ra thành những nhóm và trong mỗi nhóm tìm điểm trung bình (tìm
ngay trên đồ thị hoặc tính các giá trị trung bình của x và y ). Sau đó ve đường liên hệ theo
các điểm trung bình. Độ chính xác của đường liên hệ dự báo tìm được có thể đánh giá bằng
cách so sánh các giá trị của đại lượng y tính theo mối liên hệ này với các giá trị quan trắc
của y . Việc này thực hiện bằng cách dựng một đồ thị trên đó theo trục tung đặt các các số
liệu quan trắc thực tế, còn theo trục hoành − là các giá trị tính được từ mối liên hệ dự báo.
Nếu đường nhận được là một đường thảng đi qua gốc tọa độ, nghiêng một góc khoảng 45°

với trục tọa độ, thì đồ thị dự báo được dựng đúng, trong trường hợp ngược lại cần phải
xem xét và chỉnh lại. Thông thường sự kiểm tra các mối phụ thuộc dự báo không thực hiện
theo chính chuỗi số liệu quan trắc mà từ đó mối phụ thuộc dự báo được xây dựng, mà theo
một chuỗi số liệu độc lập khác. Vì vậy khi xây dựng các mối phụ thuộc dự báo nếu chuỗi
số liệu quan trắc ta có khá dài, thì nên bớt lại một phần để dùng vào việc kiểm tra dự báo.
Nếu như các điểm tập trung gần một đường thẳng thì mối liên hệ là tốt, chặt che.
Nếu như mối liên hệ nhận được không đủ chặt che, thì người ta dần dần đưa thêm các đối
số khác, ít quan trọng hơn so với đối số thứ nhất, vào mối liên hệ và xây dựng các đồ thị

12


liên hệ mới.
Khi mối phụ thuộc nhận được thoả mãn yêu cầu về mọi mặt, người ta tiến tới tìm
biểu thức định lượng (hay biểu thức giải tích) của mối phụ thuộc đó, xác định các đặc
trưng của mối liên hệ như hệ số tương quan, phương trình tương quan. Vì đặc điểm tản
mạn của các điểm quan trắc trên đồ thị tương quan thường khác nhau và theo hình dạng
bên ngoài khó đánh giá mức độ chặt che của mối liên hệ, nên trong thực hành dự báo đã
thảo ra các tiêu chuẩn đặc biệt để đánh giá những liên hệ dự báo. Như trên đã nêu, nếu mối
liên hệ giữa các đại lượng rất chặt che, tức các điểm quan trắc tập trung ở gần đường thẳng,
thì đồ thị này có thể dùng được ngay để dự báo. Muốn vậy chỉ cần theo mỗi giá trị cho
trước của đối số x trên đồ thị này ta xác định giá trị tương ứng của đại lượng dự báo y. Để
biểu diễn định lượng những mối phụ thuộc dự báo người ta thường sử dụng phương pháp
tính toán tương quan, phương pháp này cho phép nhận được đặc trưng định lượng của mối
liên hệ giữa các đại lượng, xác định độ tin cậy của mối liên hệ và chỉ ra mức độ ảnh hưởng
của từng nhân tố đối số. Tuy nhiên cần nhớ rằng việc sử dụng tương quan chỉ bắt đầu khi
nào bản chất vật lý của mối liên hệ giữa các biến và hiện tượng dự báo đã được xác định.
Phương pháp tương quan chỉ được xem như cách thể hiện số của mối phụ thuộc đã tìm
được và có cơ sở vật lý.
Giả sử đặc trưng thủy văn cần dự báo y bị tác động bởi một đặc trưng khí tượng

hay thủy văn khác x được quan trắc tại thời kỳ trước hoặc đồng thời với đặc trưng y . Cần
phải tìm phương trình liên hệ giữa hai đại lượng này dưới dạng:

y= f(x) ± σ

(2.5)

trong đó chỉ ra độ chính xác của phương trình (±σ) . Ước lượng độ chính xác của phương
trình (2.5) trong một số trường hợp có thể lấy bằng ±0,8 σ; ±0,6 σ hoặc ±1/ 5 A (σ - độ
lệch bình phương trung bình của yếu tố dự báo; A - biên độ dao động của yếu tố dự báo).
Trong trường hợp liên hệ tuyến tính yx của hai biến, người ta lập bảng các chuỗi
quan trắc của các đại lượng y và x và tính toán các tham số cơ bản: ﾧ, ﾧ, σﾧﾧx , σ y và
rxy (bảng 2.2).
Bảng 2.2: Biểu tính tương quan giữa hai biến

13


Những tham số này tính theo các công thức đã biết trong thống kê toán học:

trong đó

− r hệ số tương quan ≤ (0 ﾧ rxy ﾧ 1) ; − E độ lệch xác suất của r.

Sử dụng những trị số nhận được của các tham số cơ bản có thể quyết định vấn đề
về đột in cậy của mối liên hệ. Mối liên hệ được xem là đáng tin cậy khi trị số của hệ số
tương quan khá lớn (r ≥ 80,0) và đồng thời phải lớn hơn độ lệch xác suất của nó không ít
hơn 6−10 lần. (r/E ≥ 6).

14

Sự cần thiết phải tính chỉ tiêu tin cậy là do không phải hệ số tương quan cao luôn
luôn là chỉ tiêu của mối liên hệ tin cậy. Thí dụ, đối với những chuỗi quan trắc ngắn, thì hệ
số tương quan cao nhận được có khi chỉ là do ngẫu nhiên. Chuỗi quan trắc được xem là đủ
dài nếu như độ lệch xác suất E là hàm của số lượng quan trắc đủ nhỏ, tức r/E > 10.
Trong khi tính toán, nếu bất đẳng thức này không thoả mãn thì phải tăng độ dài
chuỗi quan trắc. Ngoài ra có trường hợp hệ số tương quan có thể khá cao khi tính toán với
chuỗi quan trắc ở một thời kỳ quan trắc này, song lại rất thấp nếu tính toán với chuỗi quan
trắc ở thời kỳ khác. Rõ ràng điều này xảy ra do biến đổi mối liên hệ từ thời kỳ này đến thời
kỳ kia, nói cách khác mối liên hệ giữa hiện tượng dự báo và nhân tố ảnh hưởng không ổn
định. Vì vậy phải kiểm tra xem hệ số tương quan nhận được có biến đổi không khi tăng
hoặc giảm độ dài chuỗi.
Có hai cách kiểm tra thực tế về độ ổn định của mối liên hệ. Cách thứ nhất thực hiện
như sau: Chia toàn bộ chuỗi quan trắc thành hai phần, tính các hệ số tương quan r1 và r2
và các độ lệch xác suất tương ứng E1 và E2 riêng biệt cho mỗi phần. Nếu bất đẳng thức:
ﾧ r1 - r2 ﾧ< E1 + E2

(2.8)

thì mối liên hệ ổn định.
Cách thứ hai để kiểm tra tính ổn định của mối liên hệ là so sánh các hệ số tương
quan của hai phần r1 và r2 với hệ số tương quan chung của mỗi phần r. Nếu r1 và r2
không vượt ra ngoài khoảng giá trị r ± E thì mối liên hệ ổn định.
Như vậy nếu xác định được rằng mối liên hệ ổn định và hệ số tương quan đủ lớn thì
có thể tìm phương trình liên hệ (2.9). Sai số giữa giá trị quan trắc và giá trị tính theo
phương trình dự báo (2. 9): εi = yqt - ydb được so sánh với 1/5 biên độ dao động của yếu
tố dự báo. Nếu sai số lớn hơn đại lượng này thì nó được coi là vượt quá sai số cho phép, sai
số lớn. Nếu phương trình dự báo đảm bảo số sai số lớn ít hơn 20% toàn bộ số lần quan trắc
thì phương trình dự báo được xem là tin cậy.

15


2.2. Phương pháp mô hình
Mô đun thủy lực MIKE 21 FM
Mô đun thủy lực được phát triển bởi phương pháp lưới phần tử hữu hạn. Mô đun
này được dựa trên nghiệm số của hệ các phương trình Navier-Stokes cho chất lỏng không
nén được 2 hoặc 3 chiều kết hợp với giả thiết Boussinesq và giả thiết về áp suất thuỷ tĩnh.
Do đó, mô đun bao gồm các phương trình: phương trình liên tục, động lượng, nhiệt độ, độ
muối và mật độ và chúng khép kín bởi sơ đồ khép kín rối. Với trường hợp ba chiều sử
dụng hệ toạ độ sigma.
Việc rời rạc hoá không gian của các phương trình cơ bản được thực hiện bằng việc
sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn trung tâm. Miền không gian được rời rạc hoá bằng
việc chia nhỏ miền liên tục thành các ô lưới/phần tử không trùng nhau. Theo phương
ngang thì lưới phi cấu trúc được sử dụng còn theo phương thẳng đứng trong trường hợp 3
chiều thì sử dụng lưới có cấu trúc. Trong trường hợp hai chiều các phần tử có thể là phần
tử tam giác hoặc tứ giác. Trong trường hợp ba chiều các phần tử có thể là hình lăng trụ tam
giác hoặc lăng trụ tứ giác với các phần tử trên mặt có dạng tam giác hoặc tứ giác.

Phương trình cơ bản

16