Mô Phỏng Trường Sóng Do Bão Ven Biển Miền Trung Trong Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Xây Dựng

• Tác giả: Võ Duy Long
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thu Tâm
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG-HCM
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình biển
• Đề tài: Mô phỏng trường sóng do bão ven biển miền Trung
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Các nghiên cứu trước đây
• 1.4.1. Các nghiên cứu yếu tố sóng, gió khu vực vùng biển miền Trung Việt Nam
• 1.4.2. Các nghiên cứu và ứng dụng mô hình gió bão kinh nghiệm
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH GIÓ BÃO
• 2.1. Tổng quan về bão
• 2.2. Mô phỏng trường gió bão
• 2.3. Mô hình gió bão sử dụng trong luận văn
• 2.4. Mô phỏng trường gió trong cơn bão
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH SÓNG
• 3.1. Tổng quan về mô hình số trong tính toán sóng
• 3.2. Mô hình tính sóng SWAN
• 3.2.1. Giới thiệu về mô hình SWAN
• 3.2.2. Phương trình cân bằng năng lượng
• 3.2.3. Các số hạng nguồn
• 3.3. Giới thiệu sơ lược về phần mềm Delft 3D và module tính sóng 3D — Wave
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG TRƯỜNG SÓNG TRONG BÃO TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 4.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu
• 4.2. Các số liệu đầu vào cho mô hình tính sóng
• 4.3. Kiểm định mô hình
• 5. CHƯƠNG 5: PHÂN BỐ XÁC SUẤT CÁC ĐẶC TRƯNG SÓNG
• 5.1. Tổng quan lý thuyết thống kê các đặc trưng sóng
• 5.2. Thống kê các đặc trưng sóng trong bão
• 5.2.1. Thu thập track bão
• 5.2.2. Phân bố giá trị cực trị độ cao sóng
• 5.2.3. Phân bố giá trị cực trị chu kỳ sóng
• 5.2.4. Tần suất độ cao sóng theo các hướng
• 5.2.5. Nhận xét và kết luận
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Giới thiệu và mục đích nghiên cứu

Luận văn Mô Phỏng Trường Sóng Do Bão Ven Biển Miền Trung tập trung vào việc nghiên cứu các đặc trưng sóng do bão gây ra tại khu vực ven biển miền Trung Việt Nam. Mục đích chính là sử dụng mô hình toán để mô phỏng các cơn bão lịch sử, tạo ra chuỗi số liệu về đặc trưng sóng, từ đó áp dụng phương pháp thống kê dài hạn để xác định quy luật phân bố xác suất của các đặc trưng sóng. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp tính toán độ cao sóng và chu kỳ sóng ứng với các tần suất vượt khác nhau, hỗ trợ thiết kế các công trình biển an toàn.

1.1. Đặt vấn đề

Khu vực biển Đông thường xuyên chịu tác động của các cơn bão nhiệt đới, gây thiệt hại lớn cho các công trình ven biển. Việc thu thập số liệu sóng trong bão trong thời gian dài là khó khăn do chi phí và rủi ro. Luận văn đề xuất sử dụng mô hình toán để mô phỏng các cơn bão và tính toán đặc trưng sóng, tạo cơ sở cho việc thống kê dài hạn.

1.2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu

Mục đích của luận văn là mô phỏng các cơn bão lịch sử để tạo dữ liệu sóng, thực hiện thống kê dài hạn nhằm xác định quy luật phân bố xác suất của các đặc trưng sóng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khu vực ven biển miền Trung Việt Nam, nơi thường xuyên chịu ảnh hưởng của bão và có tiềm năng phát triển các công trình biển.

II. Mô hình gió bão và mô hình sóng

Luận văn sử dụng mô hình gió bão kinh nghiệm để mô phỏng trường gió trong bão, làm đầu vào cho mô hình sóng. Mô hình gió bão được cải tiến từ mô hình SLOSH, giúp tính toán nhanh và ổn định vector gió tại mỗi điểm lưới. Mô hình sóng SWAN được sử dụng để tính toán trường sóng, xác định độ cao sóng và chu kỳ sóng tại các vị trí nghiên cứu.

2.1. Tổng quan về bão

Bão là hệ thống áp thấp nhiệt đới với hoàn lưu xoáy thuận. Vận tốc gió tại tâm bão bằng 0, tăng dần khi ra xa tâm và đạt cực đại tại một khoảng cách nhất định. Áp suất thấp nhất tại tâm bão và tăng dần khi ra xa tâm.

2.2. Mô phỏng trường gió bão

Mô phỏng trường gió bão được thực hiện bằng các mô hình tham số đơn giản nhưng hiệu quả. Mô hình SLOSH được cải tiến để tính toán trường gió, làm đầu vào cho mô hình sóng. Kết quả mô phỏng gió được sử dụng để tính toán trường sóng trong bão.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Luận văn đã xác định được hàm phân bố xác suất lý thuyết phù hợp với các giá trị thực nghiệm của độ cao sóng và chu kỳ sóng. Hàm phân bố Burr phù hợp nhất với độ cao sóng, trong khi hàm Johnson SB phù hợp với chu kỳ sóng. Kết quả nghiên cứu giúp xác định các hướng sóng nguy hiểm và tính toán độ cao sóng ứng với các tần suất vượt khác nhau, hỗ trợ thiết kế công trình biển an toàn.

3.1. Phân bố xác suất đặc trưng sóng

Luận văn sử dụng phương pháp thống kê để xác định hàm phân bố xác suất của độ cao sóng và chu kỳ sóng. Hàm Burr và Johnson SB được chứng minh là phù hợp nhất với dữ liệu mô phỏng, giúp tính toán các giá trị sóng ứng với tần suất vượt khác nhau.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế các công trình biển tại khu vực ven biển miền Trung. Dữ liệu về độ cao sóng và chu kỳ sóng giúp đánh giá rủi ro và thiết kế công trình chịu được tác động của bão, đảm bảo an toàn và bền vững.