Ứng dụng mô hình ADCIRC vào tính toán mực nước thủy triều khu vực từ Quảng Bình tới Bình Định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA: KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ HẢI DƯƠNG HỌC

BÁO CÁO THỰC TẬP
Đề tài: Ứng dụng mô hình ADCIRC vào tính toán mực nước thủy triều khu
vực từ Quảng Bình tới Bình Định
Sinh viên: Nguyễn Thị Phương
Mã SV: 13000996
Lớp: k58 Hải dương học

Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Anh Ngọc

Hà Nội, 2016


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................4
MỞ ĐẦU...........................................................................................................................5
CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU CHUNG...................................................................................6
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC TẬP............................................................................7
2.1

Tìm hiểu cơ cấu- tổ chức, chức năng, nhiệm vụ của trung tâm.............................7

2.1.1. Chức năng hoạt động của trung tâm..................................................................7
2.1.2. Cơ cấu tổ chức trung tâm...................................................................................8
2.1.3. Các đề tài dự án của trung tâm...........................................................................8

2.2. Sử dụng mô hình ADCIRC vào tính mực nước thủy triều khu vực miền Trung Việt
Nam.............................................................................................................................. 11
2.2.1. Giới thiệu chung..............................................................................................11
2.2.2. Cơ sở lý thuyết.................................................................................................12
2.2.3. Sử dụng mô hình ADCIRIC để tính mực nước và vận tốc thủy triều...............14
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ................................................................................................18
KẾT LUẬN...................................................................................................................... 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................24

2


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Vùng biển từ Quảng Bình đến Bình Định…….……………………………..12
Hình 3: Xây dựng lưới tính.................................................................................17
Hình 4: Dòng chảy lúc 1h00 ngày 27/2 năm 2016..............................................18
Hình 5: Dòng chảy mặt lúc 7h00 ngày 27/2........................................................19
Hình 6: Dòng chảy lúc 13h00 ngày 27/2.............................................................20
Hình 8: Dòng chảy lúc 19h00 ngày 27/2.............................................................21
Hình 9: Dòng chảy lúc 0h00 ngày 28/2...............................................................22

3


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

LỜI CẢM ƠN
Trước khi bắt đầu bài báo cáo tôi xin được phép cảm ơn tới giám đốc Vũ Đình Chiến

Trung tâm Tư vấn, Dịch vụ Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu cùng các chú, các
anh, chị đã nhiệt tình chỉ dẫn và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực tập từ
ngày 1/8-30/8/2016. Đặc biệt tôi xin được phép gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS.
Nguyễn Anh Ngọc người đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp số liệu và giúp tôi hoàn thành
bài báo cáo này. Ngoài những kiến thức được chỉ dạy trên lớp, ở đây tôi đã được học hỏi
rất nhiều kinh nghiệm học tập, và có cơ hội biết thêm được một vài mô hình và được trực
tiếp tìm hiểu sử dụng mô hình SMS.
Do trình độ lý luận, kiến thức thực tiễn và hiểu biết còn kém nên khó tránh khỏi
những mệt mỏi và sai sót vì vậy tôi hi vọng các chú, các anh, chị bỏ qua những sai sót
trong suốt thời gian thực tập. Rất mong nhận được thêm ý kiến đóng góp từ thầy, cô và
mọi người để giúp tôi có thêm những kinh nghiệm quí báu để hoàn thiện thêm bài báo
cáo này và làm tốt hơn trong những bài viết tiếp theo.
Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Phương

4


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

MỞ ĐẦU
Thực tập nghiệp vụ là môn học quan trọng, giúp sinh viên tìm hiểu rõ thêm về
nghề nghiệp, công việc mà mình đang theo đuổi. Ngoài ra với sự giúp đỡ của các thầy,cô
và các cô, chú, anh, chị hướng dẫn còn giúp sinh viên rèn luyện khả năng tìm hiểu vấn đề
và viết báo cáo một cách khoa học. Được sự giới thiệu và giúp đỡ của giảng viên bộ môn
Khoa học công nghệ biển khoa Khí tượng- Thủy văn và Hải dương học đã tạo điều kiện
cho tôi được thực tập tại Trung tâm Tư vấn, Dịch vụ Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí
hậu trực thuộc Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, Bộ Tài nguyên
và Môi trường.

Bên cạnh tìm hiểu về cơ cấu tổ chức, chức năng và nhiệm vụ của trung tâm bài
báo cáo này còn tìm hiểu dòng chảy ven bờ miền Trung Việt Nam, vùng biển từ Quảng
Bình tới Bình Định bằng cách sử dụng mô hình ADCIRC của hệ thống mô hình SMS10.0
.để tìm hiểu dòng chảy triều ven bờ.
Nội dung bài báo cáo gồm có:
Chương 1: Mục tiêu chung
Chương 2: Nội dung thực tập
Chương 3: Một số kết quả và kết luận

5


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU CHUNG
1.1 Thời gian và địa điểm thực tập
Thời gian thực tập nghiệp vụ kéo dài trong 1 tháng bắt đầu từ ngày 1/8-31/8 tại Trung
tâm Tư vấn, Dịch vụ Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu. Tại 23/62 Nguyễn Chí
Thanh, Đống Đa, Hà Nội.
1.2 Mục tiêu thực tập
Tìm hiểu cơ cấu chức năng của một cơ quan tổ chức.
Hiểu rõ hơn về công việc của ngành nghề đang theo học.
Vận dụng được kiến thức chuyên ngành đã được học từ trên lớp để xử lí, áp dụng vào
những công việc thực tiễn.
Tìm hiểu được một loại mô hình
Học tập và rèn luyện kĩ năng viết một bài báo cáo khoa học kĩ thuật.

6

Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

CHƯƠNG 2:

NỘI DUNG THỰC TẬP

2.1 Tìm hiểu cơ cấu- tổ chức, chức năng, nhiệm vụ của trung tâm
2.1.1. Chức năng hoạt động của trung tâm
Trung tâm Tư vấn, Dịch vụ Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, có tên quốc tế
là center for hydromet and climate change consultancy viết tắt là HMC trực thuộc Viện
Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
- Vị trí và chức năng: Trung tâm Tư vấn, Dịch vụ Khí tượng Thủy văn và Biến đổi
khí hậu là tổ chức khoa học và công nghệ công lập tự trang trải phí hoạt động thường
xuyên trực thuộc Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu, Bộ Tài nguyên
và Môi trường, có chức năng nghiên cứu, phát triển, tư vấn, dịch vụ và chuyển giao khoa
học và công nghệ; sản xuất, kinh doanh, xuất khẩu, nhập khẩu trực tiếp công nghệ và
hàng hóa; tham gia đào tạo, tập huấn về khí tượng thủy văn, biến đổi khí hậu và phát triển
bền vững.
- Nhiệm vụ và quyền hạn Tham gia nghiên cứu cơ sở khoa học phục vụ xây dựng
chính sách, pháp luật, tiêu chuẩn, quy định kĩ thuật, định mức kinh tế- kĩ thuật về khí
tượng thủy văn, biến đổi khí hậu và phát triển bền vững. Nghiên cứu thực nghiệm và
phát triển công nghệ phục vụ quy hoạch phát triển tự động hóa mạng lưới quan trắc khí
tượng thủy văn và giám sát biến đổi khí hậu, chuyển giao tiến bộ khoa học, công nghệ
về khí tượng thủy văn, môi trường, biến đổi khí hậu và phát triển bền vững.
Thực hiện các hoạt động tư vấn, dịch vụ điều tra, khảo sát, sản xuất, kinh doanh;
liên doanh, liên kết sản xuất với các tổ chức và cá nhân trong và ngoài nước, xuất khẩu,
nhập khẩu trực tiếp công nghệ và sản phẩm; tham gia đấu thầu trực tiếp các hợp đồng
sản xuất,cung ứng hàng hóa thuộc kĩnh vực khí tượng thủy văn, môi trường không khí
và nước, công nghệ môi trường, đánh giá tác động và rủi ro môi trường, sinh thái, phòng
tránh giảm nhẹ thiên tai, biến đội khí hậu, sinh kế và phát triển bền vững. Tham gia đào

tạo trình độ tiến sỹ, chuyên môn, nghiệp vụ về khí tượng thủy văn, môi trường, biến đổi
khí hậu và phát triển bền vững. Cung cấp các bản tin dự báo, cảnh báo, thông báo về khí
tượng thủy văn và biến đổi khí hậu. Phát triển và ứng dụng phền mềm, cơ sở dữ liệu về
khí tượng thủy văn và biến đổi khí hậu.
2.1.2. Cơ cấu tổ chức trung tâm

7


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều
Trung tâm Tư vấn, Dịch vụ khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu có 01 Giám đốc và
không quá 02 Phó Giám đốc;
Giám đốc chịu trách nhiệm trước pháp luật và trước Viện trưởng về các nhiệm vụ
được phân công và toàn bộ hoạt động của Trung tâm; quy định chức năng, nhiệm vụ của
các đơn vị trực thuộc Trung tâm; xây dựng điều lệ tổ chức và hoạt động, các quy chế của
Trung tâm theo quy định;
Trung tâm Tư vấn, Dịch vụ Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu quy tụ được
một đội ngũ cán bộ khoa học và chuyên gia được đào tạo chính quy trong và ngoài nước
với trình độ chuyên môn cao, được trải nghiệm thực tế, cũng như nắm giữ những vị trí
chủ chốt của nhiều đề tài dự án các cấp.
Tổng số cán bộ công nhân viên chức chính thức và đội ngũ cộng tác viên hiện nay
của HMC hơn 30 người, trong đó đội ngũ cán bộ công nhân viên chia làm 3 phòng chính:
-Giám đốc trung tâm: Đỗ Đình Chiến
-Phòng hành chính tổng hợp : 3 người
-Phòng kĩ thuật và công nghệ: 6 người
-Phòng quy hoạch và quản lí: 13 người
2.1.3. Các đề tài dự án của trung tâm.

 Một số đề tài, dự án về biến đổi khí hậu:
- Đánh giá tính dễ bị tổn thương và tác động của Biến đổi khí hậu tại thành phố Đà

Nẵng và Quy Nhơn năm 2009.
- Xây dựng Kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH của tỉnh Hà Tĩnh năm 2011
và tỉnh Vĩnh Phúc năm 2011 .
- Đánh giá tác động của BĐKH đến các công trình thủy lợi trên địa bàn tỉnh Thái
Nguyên và xây dựng kế hoạch ứng phó năm 2011.
- Xây dựng Kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH và nước biển dâng của TP.
Hải Phòng đến năm 2025.
- Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm khí hậu cho Việt Nam. Nhiệm vụ năm 2013:
Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ các hoạt động triển khai của dự án.

8


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

 Một số đề tài, dự án về vấn đề môi trường
- Lập quy hoạch bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ-Đáy đến năm 2015 và định
hướng đến năm 2020.
- Xây dựng Kế hoạch hành động triển khai thực hiện chương trình MTQG ứng
phó với BĐKH của tỉnh Hòa Bình.

 Một số đề tài về vấn về cảnh báo thiên tai và phát triển kinh tế
Điều tra hiện trạng và thành lập bản đồ phân bố mưa gây nguy cơ trượt lở đất đá
(nhiệm vụ 2012) thuộc Đề án: “Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt
lở đất đá các vùng miền núi Việt Nam”.
- Xác định các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội trong tương lai ở Đồng bằng
sông Cửu Long thuộc dự án Xây dựng kế hoạch châu thổ sông Cửu Long.

 Tiểu dự án: Điều tra, đánh giá và cảnh báo các điều kiện khí tượng thủy văn
có nguy cơ gây tổn thương môi trường vùng biển và dải ven biển Việt Nam; xây dựng

các giải pháp phòng tránh và ứng phó thiên tai có nguồn gốc khí tượng thủy văn.
-

Nội dung và phương pháp tiến hành dự án:
Dựa vào các nghiên cứu điều tra khảo sát thực địa, các tài liệu, số liệu đã có kết hợp
với các phương pháp phân tích, xử lí, tính toán các yếu tố khí tượng thủy văn và sự trợ
giúp của các mô hình, dự án đã tiến hành các nội dung sau:
Xây dựng các bản đồ chuyên đề Khí tượng thủy văn và thiên tai biển
Xây dựng và đề xuất các giải pháp phòng chống thiên tai có nguồn gốc KTTV, góp
phần phát triển kinh tế biển bền vững, đảm bảo an ninh quốc phòng, chủ quyền quốc gia
trên biển.
- Kết quả của dự án:
Nghiên cứu về các đặc điểm khí tượng thủy văn và các thiên tai liên quan đến khí
tượng thủy văn, phân tích, đánh giá biến động, xu thế và qui luật hoạt động của các yếu
tố khí tượng, thủy văn gây tổn thất trong mối liên hệ với sự biến đổi khí hậu.
Xây dựng các bản đồ khí tượng – khí hậu, hải văn, bản đồ cảnh báo thiên tai
KTTV, bản đồ phân bố thiệt hại, tổn thất do thiên tai KTTV.

9


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều
Điều tra khảo sát các yếu tố khí tượng thủy văn biển bằng cách thực thi các mô
hình khí tượng động lực và thủy động lực biển sự báo điều kiện khí tượng thủy văn nhằm
xây dựng hệ thống mô phỏng song song tương tác khí quyển đại dương và thiết lập hệ
thống liên hoàn khí tượng – hải văn.
Tìm ra giải pháp tổng thể để quản lý, bảo vệ tài nguyên môi trường, phòng tránh
và giảm nhẹ thiên tai theo hướng phát triển bền vững, đảm bảo an ninh quốc phòng. Xây
dựng các giải pháp kỹ thuật, các mô hình dự báo nhằm phòng ngừa và ứng phó các thiên
tai có nguồn gốc KTTV. Xây dựng các hướng dẫn về phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai

cho vùng biển Việt Nam (16 vùng).

 Một số bài báo về các yếu tố khí tượng thủy văn biển và hải văn
-

Xây dựng các bản đồ cảnh báo thiên tai có nguồn gốc khí tượng thủy văn cho
vùng biển Việt Nam.
Bài báo trình bày về một phương pháp xử lý thông tin và xây dựng bộ bản đồ cảnh
báo thiên tai cho các khu vực khác nhau thuộc vùng biển và ven biển Việt Nam để phục
vụ cho việc quy hoạch phát triển công tác phòng chống thiên tai một cách hiệu quả. Trên
cơ sở xử lý và tổng hợp các nguồn thông tin về thiên tai hiện có, một bộ các bản đồ cảnh
báo thiên tai có nguồn gốc khí tượng thủy văn cho vùng biển và ven biển Việt Nam được
thiết kế và xây dựng. Bộ bản đồ là công cụ hữu hiệu trong công tác chỉđạo, quản lý, quy
hoạch, đầu tư cho công tác phòng chống giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai, đặc biệt là thiên
tai có nguồn gốc khí tượng thủy văn.
-

Tính toán trường sóng trong bão bằng mô hình Mile 21
Bài báo trình bày kết quả ứng dụng mô hình MIKE 21(module Spectral Wave)
trong việc tính toán trường sóng cho khu vực vịnh Bắc Bộ trong hai cơn bão DAMREY
và KAITAK năm 2005. Kết quả tính toán cho thấy trong điều kiện có bão trường sóng
biến đổi rất mạnh, độ cao sóng trung bình gần tâm bão đạt từ 6-8m, rất nguy hiểm cho
các tàu thuyền hoạt động ngoài khơi và các công trình ven biển. Bài báo cũng đã nêu ra
những ảnh hưởng đáng kể của sóng tới các vùng biển ven bờ Việt Nam mà đặc biệt là tới
các công trình biển như cảng, đê chắn sóng...Vì vậy hiện nay việc nghiên cứu các tác
động của sóng làm ảnh hưởng tới đời sống dân cư vùng biển và nền kinh tế nước nhà nói
chung là vô cùng quan trọng.

10

Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều
2.2. Sử dụng mô hình ADCIRC vào tính mực nước thủy triều khu vực miền
Trung Việt Nam
2.2.1. Giới thiệu chung
* Giới thiệu mô hình
Mô hình được sử dụng là mô hình ADCIRC (Advanced Circulation Model) nằm
trong hệ thống mô hình SMS 10.0 là mô hình số trị được phát triển để giải hệ phương
trình chuyển động của chất lỏng trên trái đất quay, sử dụng xấp xỉ thủy tĩnh và xấp xỉ
Boussinesq, hệ phương trình được rời rạc hóa trong không gian sử dụng phương pháp
phần tử hữu hạn, rời rạc hóa theo thời gian sử dụngphương pháp sai phân hữu hạn. Mô
hình có thể tính toán trong các hệ tọa độ đề các hoặc tọa độ cầu dưới dạng hai chiều tích
phân theo độ sâu (2DDI) và ba chiều (3D), trong các trường hợp cao độ mực nước được
xác định bằng nghiệm của phương trình liên tục tích phân theo độ sâu dưới dạng phương
trình liên tục – sóng tổng quát (GWCE), vận tốc được xác định bằng nghiệm của các
phương trình động lượng 2DDI hoặc 3D.

* Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu nằm ở miền trung Việt Nam từ Quảng Bình cho tới Bình
Định. Ở khu vực này có địa hình khá dốc đáy. Chế độ triều ở khu vực từ Quảng Bình cho
tới bắc Quảng Nam có chế độ bán nhật triều không đều, có độ lớn thủy triều vào khoảng
0,6m-1m. Ở bắc Quảng Nam trở vào trong có chế độ nhật triều không đều có độ lớn thủy
triều vào khoảng 1-1,5m. Miền Trung Việt Nam là khu vực có nhiều bão xảy ra trong
năm do đó việc tìm hiểu chế độ thủy triều, tính toán mực nước triều là việc rất quan trọng
trong việc tính toán được mực nước dâng tổng cộng trong bão, giúp hạn chế những thiên
tai do bão gây ra.

11

Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

Hình 1: Vùng biển từ Quảng Bình đến Bình Định miền trung Việt Nam
(Nguồn: Maps.google.com)
2.2.2. Cơ sở lý thuyết
* Các phương trình trong hệ tọa độ Đề các
Phương trình liên tục nguyên thủy
(1)
Các phương trình bảo toàn động lượng nguyên thủy
(2)
(3)
Trong đó:  là dao động mực nước; U,V là các vận tốc được lấy tích phân theo độ
sâu theo phương x và y tương ứng; p là áp suất; H là độ sâu mực nước; Dx, Dy là các
thành phần khuếch tấn theo các phương x và y tương ứng; Bx, By là thành phần gradient
theo các phương; (+) : thế thủy triều Newton, thủy triều trái đất và các lực mang bản
chất thủy triều; bx,by là ứng suất đáy.

Trong đó ứng suất đáy được biểu diễn: bx= U*

12


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều
Tùy thuốc vào cách sử dụng kết quả có thể là hàm tuyến tính, toàn phương hay tổ
hợp của vận tốc trung bình theo độ sâu. Đối với hầu hết những ứng dụng được sử dụng
cho vùng ven bờ, hàm ma sát toàn phương được sử dụng với hệ số ma sát ~ 0.0025.
Trong vùng nước rất nông, ma sát tổ hợp có hiệu quả hơn, với C~ 0,0025, đặc biệt khi
các tham số khô và ướt được tính đến, khi đó biểu thức này giảm nhanh khi độ sâu nước
trở nên nhỏ. Ma sát tuyến tính chủ yếu sử dụng cho thử nghiệm mô hình hoặc khi mô
hình tuyến tính được chạy theo yêu cầu. Trong trường hợp này, độ lớn của  phải phù

hợp (ít nhất là về độ lớn) với giá trị được sử dụng tính toán biểu thức ma sát toàn
phương và không phải với giá trị của C thông thường được sử dụng trong biểu thức toàn
phương.
Trong trường hợp sử dụng hàm tuyến tính: ; Ckhông thay đổi theo thời gian tuy
nhiên có thể thay đổi theo thời gian, đơn vị s-1.
Trong trường hợp sử dụng hàm toàn phương: ; Ckhông thay đổi theo thời gian, có
thể thay đổi theo không gian và không thứ nguyên.
Hàm tổ hợp:
Trong đó và , ,, không đổi theo thời gian.
Trong tương quan hệ ma sát tổ hợp, tiệm cận trong vùng nước sâu (H > H) và tiệm cận
với trong vùng nước nông (H < H). Số mũ  xác định mức độ Cf tiến đến giới hạn tiệm
cận và  xác định mức tăng hệ số ma sát khi độ sâu giảm. Nếu =1/3, trong đó g là gia
tốc trọng trường và n là hệ số Meaning, ma sát tổ hợp sẽ có một phương trình Meaning
xử lý ma sát cho trường hợp H < H.
* Phương trình trong hệ tọa độ cầu.
Trong mô hình ADCIRC sử dụng các phương trình cơ bản, với các biến số (,ϕ)
lần lượt là kinh độ và vĩ độ.
Phương trình liên tục:
(4)

13


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều
Các phương trình động lượng (dạng biến đổi): (5)
(6)
Trong đó:( ): thế thuỷ triều Newton, thuỷ triều trái đất, các lực có tác dụng như thuỷ
triều; ứng suất đáy, R là bán kính trái đất.
2.2.3. Sử dụng mô hình ADCIRIC để tính mực nước và vận tốc thủy triều

Input: bao gồm 2 file dữ liệu 2 chiều, bao gồm nhiều đường và được mở thành đặc tính
là các hình vòng cung, cung cấp được thuộc tính của vùng, bao gồm 2 file dữ liệu là
đường bờ và độ sâu của khu vực (Toàn bộ dữ liệu được cung cấp bởi trung tâm) :
1. File đường bờ có thể hiện rõ được thuộc tính của đường bờ, chỉ ra ranh giới giữa đất
liền, đảo và nước biển. Gồm có 2 cột lần lượt thể hiện kinh độ và vĩ độ của bờ biển
miền trung Việt Nam.
2. File độ sâu thể hiện được độ sâu của cột nước. Gồm 3 cột bao gồm 2 cột đầu thể hiện
vị trí (kinh độ, vĩ độ) và cột thứ 3 thể hiện độ sâu của đường bờ và độ sâu luôn mang
giá trị dương.
Output: bao gồm 2 file mực nước fort.63 và file vận tốc dòng chảy fort.64
Thiết lập mô hình:
Lưới tính được xây dựng là lưới tính phi cấu trúc, với 1401 nút. Muốn xây dựng được
lưới tính và chạy được mô hình tính toán trước tiên phải xây dựng được các lớp biên. Có
2 kiểu biên : biên biển (biên mở) hoặc biên đất ( biên đóng). Các mắt lưới được tạo ra
dựa theo bước sóng của mỗi nút, các phần tử lớn được tạo ra ở những vùng khơi nơi có
bước sóng dài và ngược lại, ở vùng ven kích thước lưới nhỏ hơn.
B1: Xác định điều kiện biên

14


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

Hình 2: Các biên khu vực
B2: Xác định trung tâm của lưới: Ở vị trí trung tâm của lưới, hoàn toàn do người
dùng xác định vị trí mình quan tâm. Tại vị trí trung tâm các mắt lưới được chia mau hơn,
dày hơn.
B3: Tính khoảng cách: Tính khoảng cách từ các điểm trong vùng đang xét tới
điểm trung tâm bằng hàm khoảng cách:
Distace=

Trong đó: x và y lần lượt là tọa độ của điểm trung tâm theo hệ tọa độ UTM.
B4: Xác định khoảng cách giữa các mắt lưới:
Size= Shallow_waselength*a
B5: Xác định quy mô lưới
Scale=(distance/distance)0.5

15


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều
Giá trị scale nằm trong khoảng từ 0 đến 1. Giá trị này gần bằng không tại điểm gần
trung tâm lưới và gần bằng 1 tại các điểm xa trung tâm nhất. Điều này cho phép lưới tỏa
ra trong mật độ từ trung tâm đến đầu vào. Lấy căn bậc hai của các yếu tố quy mô buộc
các yếu tố phát triển lớn một cách nhanh chóng khi di chuyển xuống cách xa trung tâm.
B5: Tạo file kích thước cuối cùng:
Finalsize= max(b,(size*scale*x))
Trong đó: b là kích thước tối thiểu của lưới, để hạn chế các yếu tố quá nhỏ được
tạo ra xung quanh tâm lưới; x là hệ số bất kì phù hợp với yêu cầu của bài toán, về kích
thước tối đa mà lưới đưa ra.

Việc cuối cùng để tạo ra một lưới tính là làm trơn lưới. Smooth sửa đổi các hàm
số kích thước để các giá trị hàm kích thước không thay đổi quá nhanh chóng. Các hàm
kích thước thay đổi quá nhanh có thể tạo ra quá trình chuyển đổi không đúng ở chiều
cao mực nước.

16


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều
Hình 3: Xây dựng lưới tính

Để thiết lập và chạy mô hình thì khu vực xét phải ở hệ tọa độ địa lí. Ở bước thiết
lập lưới tính chuyển đổi tọa độ khu vực về hệ tọa độ UTM, do đó đến bước này phải
chuyển đổi lại về hệ tọa độ Geographic WGS 1984
Cài đặt bước thời gian 0.4 giây, và thời gian chạy là 1 ngày (24 giờ). Thời gian bắt
đầu vào 0h00 ngày 27/2 năm 2016. Chọn các file đầu ra là Elevation thời gian tính là 0.1
ngày. Chu kì tính 1 giờ tương đương 60 phút, chọn các pha triều cần tính là K1,
M2,N2,O1. Lưu và khởi động mô hình ADCIRC ta tạo được 2 file mới fort.63 và fort.64
là 2 file mực nước và vận tốc.

CHƯƠNG 3:

KẾT QUẢ

Dưới đây là các kết quả được đưa ra bởi hình vẽ thể hiện được độ cao mực nước triều và
vận tốc dòng triều trong toàn bộ khu vực. Mỗi hình được xét cách nhau 6 giờ

17


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

Hình 4: Dòng chảy lúc 1h00 ngày 27/2 năm 2016
Ở hình 4 hướng dòng chảy chủ yếu là hướng từ phía bờ ra khơi đây là khoảng thời
gian triều rút. Bên cạnh đó ở 2 biên ngoài dòng chảy có xu hướng chảy từ khơi vào bờ,
đây được coi như là một dấu hiệu bắt đầu của một đợt triều lên. Nhìn chung độ cao cột
nước triều ở giờ không lớn.

18

Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

Hình 5: Dòng chảy mặt lúc 7h00 ngày 27/2
Ở hình 5 thể hiện dòng chảy và độ cao cột nước triều vào lúc 7h00. Vào lúc 7h00
cho thấy sự thay đổi rõ ràng vận tốc và độ cao mực nước. Ở khu vực Vịnh Đà Nẵng trở ra
vận tốc dòng triều đi từ khơi vào trong đồng thời mực nước cũng cao hơn hẳn so với các
vùng khác. Đồng thời từ Vịnh Đà Nẵng trở vào trong thì vector vận tốc lại có xu hướng
đi từ bờ ra khơi, chứng tỏ ở khu vực này đang là thời gian triều bắt đầu rút, độ cao của
cột nước cũng không thay đổi quá nhiều so với thời gian lúc 1h00

19


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

Hình 6: Dòng chảy lúc 13h00 ngày 27/2
Hình 6 thể hiện độ cao mực nước thủy triều và vận tốc dòng triều vào lúc 13h00.
Đến lúc 13h có thể thấy rõ được sự khác biệt giữa vận tốc và độ cao mực nước chia thành
các khu vực rõ ràng. Ở khu vực từ Vịnh Đà Nẵng trời vào độ cao mực nước thủy triều
xuống rất thấp, do đây là khoảng thời gian thủy triều đang rút. Tuy nhiên đây không phải
là thời điểm triều xuống thấp nhất, triều xuống thấp nhất vào khoảng 12h00, đến 13h00 ở
khu vực từ Vịnh Đà Nẵng trở vào bắt đầu có thủy triều lên. Trong đó ở khu vực từ Vịnh
Đà Nẵng trở ra thì mực nước thủy triều vẫn đang giảm, do đó có thể thấy được chu kì
triều từ Vịnh Đà Nẵng trở ra dài hơn khu vực phía nam.

20


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

Hình 8: Dòng chảy lúc 19h00 ngày 27/2
Hình 8 thể hiện dòng chảy vào lúc 19h00. Khu vực phia nam Vịnh Đà Nẵng có
mực nước lớn hơn hẳn so với phía bắc, đồng thời ở phía nam các vector vận tốc hoàn
toàn hướng từ khơi vào bờ, đây chính là thời điểm nước triều đang lên. Ở khu vực phía
Bắc của Vịnh Đà Nẵng vẫn còn các dòng từ bờ ra khơi, đây là thời điểm thủy triều mới
bắt đầu dâng lên, đồng thời độ cao mực nước không lớn, hầu hết giữa các giờ độ lớn thủy
triều ở khu vực phía Bắc nhỏ hơn khu vực phía Nam.

21


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

Hình 9: Dòng chảy lúc 0h00 ngày 28/2
Hình 9 thể hiện được dòng chảy triều lúc 0h00 ngày 28/2. Vào thời điểm này khu
vực phía Bắc Vịnh Đà Nẵng không có sự thay đổi nhiều về vector vận tốc cũng như về độ
cao của mực nước. Nhưng ở khu vực phía Nam thì có sự thay đổi rõ rệt, vector vận tốc
đổi hướng từ bờ ra khơi, lúc này dòng triều bắt đầu giảm, độ cao mực nước ở khu vực
này cũng giảm theo.
Từ 5 hình cho ta thấy được độ lớn triều cũng như chu kì triều ở Miền Trung vào
ngày 27/2/2016. Trong đó khu vực từ khu vực vịnh Đà Nẵng trở ra có chu kì triều lớn
hơn chu kì triều từ vịnh Đà Nẵng trở vào, nhưng độ lớn thủy triều ở khu vực miền Bắc lại
nhỏ hơn khu vực phía Nam của Vịnh.

22


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

KẾT LUẬN

Sau một tháng thực tập tại trung tâm, sinh viên đã được tìm hiểu về cơ cấu tổ chức
của một cơ quan, tìm hiểu được công việc, và định hướng rõ về nghề nghiệp mà mình
đang theo đuổi. Ngoài ra học tập và rèn luyên kĩ năng viết một bài báo cáo khoa học.
Mỗi sinh viên được tìm hiểu và bước đầu làm việc với một mô hình riêng phục vụ
cho ngành.
Bài báo cáo này nói về cách sử dụng mô hình ADCIRC nằm trong hệ thống mô
hình SMS 10.0 để áp dụng tính độ cao mực nước và vận tốc của thủy triều để hiểu rõ
thêm về tính chất triều trong khu vực miền trung Việt Nam từ Quảng Bình tới Bình Định.

23


Ứng dụng mô hình ADCIRC tính toán mực nước th ủy triều

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. SMS Learning Center />2. Nguyễn Minh Huấn: Xây dựng dữ liệu các hằng số điều hòa thủy triều phân bố
trên không gian của vùng biển miền Trung Việt Nam. Tạp chí Khoa học
ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 31, Số 3S (2015) 157-166
3. ADCIRC A (PARALLEL) ADVANCEDCIR CULATION
MODEL FOR OCEANIC,COASTAL AND ESTUARINE WATERS
4. Maps.google.com

24