Luận văn: Ứng dụng Mô Hình Thủy Lực Telemac 2D Nghiên Cứu Sóng Thần Xâm Nhập ĐBSCL khi Động Đất Ngoài Khơi Nam Biển Đông

Việt Nam, với bờ biển dài và vị trí địa lý tiếp giáp với Biển Đông, phải đối mặt với nhiều rủi ro thiên tai, bao gồm sạt lở đất, nước biển dâng và bão. Nghiên cứu này nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng các biện pháp phòng tránh và giảm nhẹ thiệt hại do sóng thần gây ra, đặc biệt khi ngày càng có nhiều công trình trọng điểm và dân cư tập trung gần khu vực ven biển. Theo nghiên cứu, "Điều đó đặt ra yêu cầu cấp bách cho các nhà lãnh đạo và nhà khoa học ở các quốc gia trên thế giới có khả năng chịu ảnh hưởng của sóng thần đưa ra các biện pháp cụ thể để phòng tránh, ứng phó thảm họa."

Luận văn hướng đến việc ứng dụng mô hình TELEMAC-2D để nghiên cứu sự lan truyền sóng thần, sử dụng các kịch bản động đất sóng thần giả định ở ngoài khơi Nam Biển Đông. Mục tiêu là đánh giá mức độ lan truyền của sóng thần, bao gồm thời gian, cao độ mực nước và phạm vi xâm nhập, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho công tác phòng chống thiên tai. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bảy cửa sông và khu vực ven bờ các tỉnh thuộc hệ thống sông Mekong. Các cửa sông bao gồm: Trần Đề, Định An, Cung Hầu, Cổ Chiên, Ba Lai, Tiểu, và các tỉnh như Long Xuyên, Vĩnh Long, Bạc Liêu, Trà Vinh, Mỹ Tho, Cần Thơ, Sóc Trăng.

Để mô phỏng sóng thần một cách chính xác bằng TELEMAC-2D, cần có các dữ liệu đầu vào chi tiết và chính xác, bao gồm số liệu địa hình đáy biển, dữ liệu khí tượng thủy văn (gió, áp suất), số liệu về lưới tính toán và các điều kiện biên. Việc thu thập và xử lý các dữ liệu này là một thách thức lớn, đặc biệt ở những khu vực có địa hình phức tạp hoặc thiếu dữ liệu quan trắc. Theo luận văn, "TELEMAC là mô hình toán mã nguồn mở rất mạnh nhưng tương đối khó, để có thể sử dụng thì ngoài các kiến thức cơ bản về Động lực học sông, biển thì cần phải biết lập trình bằng ngôn ngữ Fortran."

Việc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình TELEMAC-2D đòi hỏi so sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu thực tế (nếu có) hoặc với kết quả từ các mô hình khác. Đây là một quá trình phức tạp, đòi hỏi kinh nghiệm và sự hiểu biết sâu sắc về các quá trình vật lý liên quan đến sự lan truyền của sóng thần. Sai sót trong quá trình hiệu chỉnh và kiểm định có thể dẫn đến kết quả mô phỏng không chính xác, ảnh hưởng đến việc đánh giá rủi ro và đưa ra các biện pháp phòng chống.

Việc xây dựng lưới tính toán là bước quan trọng trong mô phỏng sóng thần bằng TELEMAC-2D. Lưới cần đủ mịn để đảm bảo độ chính xác của kết quả, đặc biệt ở những khu vực có địa hình phức tạp hoặc gần bờ biển. Loại lưới được sử dụng (ví dụ: lưới tam giác, lưới tứ giác) cũng ảnh hưởng đến hiệu quả tính toán và độ chính xác của kết quả. Lưới phải bao phủ toàn bộ khu vực nghiên cứu, bao gồm cả khu vực xảy ra động đất và khu vực ven biển có nguy cơ bị ảnh hưởng bởi sóng thần.

Điều kiện biên là các thông tin về mực nước, vận tốc dòng chảy hoặc các yếu tố khác được cung cấp ở biên của miền tính toán. Trong mô phỏng sóng thần, điều kiện biên thường bao gồm sóng được tạo ra do động đất (điều kiện biên đầu vào) và điều kiện hấp thụ sóng ở biên ngoài để tránh phản xạ sóng. Việc thiết lập điều kiện biên chính xác là rất quan trọng để đảm bảo kết quả mô phỏng đáng tin cậy.Theo nghiên cứu, "Điều kiện biên là các thông tin về mực nước, vận tốc dòng chảy hoặc các yếu tố khác được cung cấp ở biên của miền tính toán".

Kết quả mô phỏng cho phép đánh giá mức độ ngập lụt do sóng thần gây ra ở các khu vực khác nhau của ĐBSCL. Thông tin này có thể được sử dụng để xác định các khu vực có nguy cơ cao và lập kế hoạch di tản dân cư. Mức độ ngập lụt phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm độ cao địa hình, khoảng cách đến bờ biển và cường độ của sóng thần. Nghiên cứu chỉ ra rằng với trận động đất 8,5 độ richter, mực nước lớn nhất có thể đạt tại vị trí ven bờ Bạc Liêu là 5.

Thời gian sóng thần đến các khu vực ven biển là một thông tin quan trọng để cảnh báo và di tản dân cư. Mô hình TELEMAC-2D cho phép xác định thời gian đến của sóng thần ở các vị trí khác nhau, giúp các cơ quan chức năng có thể đưa ra cảnh báo sớm và chuẩn bị cho công tác ứng phó. Thời gian đến phụ thuộc vào khoảng cách từ tâm chấn động đất đến khu vực ven biển và tốc độ lan truyền của sóng thần.

Hệ thống cảnh báo sớm sóng thần là một biện pháp quan trọng để giảm thiểu thiệt hại do sóng thần gây ra. Hệ thống này cần có khả năng phát hiện sớm các trận động đất có khả năng gây ra sóng thần, dự báo sự lan truyền của sóng thần và cảnh báo cho người dân ở các khu vực ven biển. Việc sử dụng các công nghệ hiện đại, như hệ thống phao đo sóng thần và mô hình mô phỏng, là rất quan trọng để xây dựng một hệ thống cảnh báo sớm hiệu quả.

Nâng cao nhận thức cộng đồng về nguy cơ sóng thần là một biện pháp quan trọng để giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản. Người dân cần được trang bị kiến thức về dấu hiệu của sóng thần, cách ứng phó khi có cảnh báo sóng thần và các biện pháp tự bảo vệ. Các chương trình giáo dục và tuyên truyền cần được thực hiện thường xuyên để nâng cao nhận thức cộng đồng.

Biến đổi khí hậu có thể làm tăng nguy cơ sóng thần ở ĐBSCL do mực nước biển dâng và sự gia tăng tần suất của các cơn bão. Mực nước biển dâng làm tăng khả năng ngập lụt do sóng thần gây ra, trong khi các cơn bão có thể làm tăng độ cao sóng và gây ra các tác động cộng hưởng. Do đó, cần có các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nguy cơ sóng thần ở ĐBSCL.

Trong tương lai, việc phát triển và ứng dụng các mô hình thủy lực, đặc biệt là các mô hình mã nguồn mở như TELEMAC, sẽ đóng vai trò quan trọng trong công tác phòng chống thiên tai, bao gồm sóng thần. Việc kết hợp các mô hình này với các hệ thống cảnh báo sớm và các biện pháp phòng chống khác sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại do sóng thần gây ra. Việc chia sẻ dữ liệu và kinh nghiệm giữa các quốc gia cũng là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả của công tác phòng chống sóng thần trên toàn thế giới.