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. Lê Đức Tố) Trong vịnh có nhiều đảo, trong đó có những đảo khá lớn ở khu vực tỉnh Quảng Ninh nhƣ 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 nhƣ 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 nhƣ 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 nhƣ: bão, nƣớc dâng do bão, sóng lớn, mực nƣớc biển dâng dị thƣờng. Vì vậy, cần thiết phải đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa học nhằm mục đích nắm bắt đƣợc những quy luật tự nhiên, dự báo, cảnh báo đƣợc các hiện tƣợng thời tiết nguy hiểm bắt nguồn từ biển. Do đó, viê ̣c nghiên cƣ́u đặc điểm biến thiên mực nƣớc biển ven bờ Việt Nam nói chung và việc nghiên cứu dao động dâng, rút của mực nƣớc do gió và khí áp nói riêng là một trong những nhiê ̣m vu ̣ cấ p thiế t cầ n phải đƣơ ̣c triể n khai nghiên cƣ́u phục vụ cho công tác quy hoạch , quản lý và phát triển kinh tế biển, đảm bảo an ninh quố c phòng.
1 z 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 hƣởng của các yếu tố gió, khí áp lên dao động của mực nƣớc 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 trƣờng gió và trƣờng khí áp so với sự dâng rút của mực nƣớc phi tuần hoàn, xây dựng các công trình ven biển nhƣ cầu cảng, đê… qua việc xác định đƣợc sự dâng rút mực nƣớc phi tuần hoàn tại khu vực xây dựng. Nội dung luận văn bao gổm 03 chƣơng, phần kết luận và phần các bảng phụ lục: - Chƣơng 1: Tổng quan về các yếu tố ảnh hƣởng tới dao động dâng, rút mực nƣớc biển và tình hình nghiên cứu - Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết và các phƣơng pháp nghiên cứu - Chƣơng 3: Các kết quả tính toán - Kết luận - Phụ lục 2 z Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG DAO ĐỘNG DÂNG, RÚT MỰC NƢỚC BIỂN 1. Khái niệm dao động dâng, rút của mực nƣớc biển Dao đô ̣ng dâng rút của mực nƣớc biể n là các dao đô ̣ng dâng , rút mực nƣớc dƣới tác động của trƣờng gió ổn định và biến động của gió và áp suất khí quyển trong bão, dòng nƣớc sông.
dao động mực nƣớc biển là tổ hợp dao động của thủy triều và các dao động dâng, rút mực nƣớc do các nhiễu động khí quyển và các quá trình khác. Vì vậy, để có đƣợc bức tranh tổng thể, chi tiết về dao động của mực nƣớc biển phục vụ cho các nhu cầu kinh tế , kỹ thuật khác nhau còn cần phải tìm hiểu, nghiên cứu kỹ lƣỡng các thành phần dao động phi tuầ n hoàn - nƣớc dâng, nƣớc rút. Dao đô ̣ng dâng rút của mƣ̣c nƣớc biể n là do các hoạt động của khí quyển và bƣ́c xa ̣ mă ̣t trời có tiń h chấ t không tuầ n hoàn gây nên. Các hoạt động đa dạng, muôn hình muôn vẻ của khí quyển dẫn đến sự đa dạng của mực nƣớc biển.
Tuy nhiên, có thể kể ra các nguyên nhân chiń h sau đây gây nên các dao đô ̣ng dâng rút mƣ̣c nƣớc biể n: - Dao đô ̣ng dâng rút xuấ t hiê ̣n dƣới tác du ̣ng của ma sát tiế p tuyế n giƣ̃a gió và mặt nƣớc giới hạn bởi bờ biển. Sƣ̣ giảm áp suấ t khí quyể n trên lu ̣c điạ và tăng áp suấ t trên mă ̣t biể n kế t hơ ̣p với gió gây ra nƣớc dâng ta ̣i vùng ven bờ và ngƣơ ̣c la ̣i sƣ̣ tăng áp suấ t khí quyể n trên lu ̣c điạ và giảm áp suấ t trên mă ̣t biể n kế t hơ ̣p với gió gây ra nƣớc rút; - Dao đô ̣ng dâng rút do biế n đổ i áp suấ t khí quyể n gây nên. Áp suất khí quyể n tăng lên 1 mbar thì mƣ̣c nƣớc biể n giảm xuố ng 10 mm và ngƣơ ̣c la ̣i khi áp suấ t khí quyể n giảm xuố ng 1 mbar thì mƣ̣c nƣớc biể n tăng lên 10 mm. Tuy nhiên, đây là nhƣ̃ng biế n đổ i tiñ h ho ̣c chún g thƣờng nhỏ hơn nhiề u so với biế n đổ i đô ̣ng 3 z lƣ̣c ho ̣c của gió và dòng chảy bờ ; - Dao đô ̣ng dâng rút do sƣ̣ bấ t đồ ng nhấ t của chu trình tuầ n hoàn nƣớc (sƣ̣ bố c hơi, giáng thủy , dòng chảy ) liên quan đế n sƣ̣ biế n đổ i của lƣơ ̣ng nƣớc ta ̣i các khu vƣ̣c khác nhau của biể n.
Nhƣ̃ng dao đô ̣ng này có thể rấ t đáng kể ví du ̣ nhƣ có trâ ̣n mƣa lớn lên tới hàng trăm mm trong mô ̣t ngày có thể làm tăng mƣ̣c nƣớc đô ̣t ngô ̣t trong khoảng thời gian ngắ n ; - Dao đô ̣ng dâng rút do sự biến đổi của mật độ nƣớc gây ra. Nhƣ đã biế t mâ ̣t đô ̣ nƣớc biể n phu ̣ thuô ̣c vào nhiê ̣t đô ̣ và đô ̣ muố i mà ta ̣i khu vƣ̣c ven bờ nhiê ̣t đô ̣ và đô ̣ muố i nƣớc biể n thƣờng xuyên thay đổ i do ảnh hƣởng của nƣớc lu ̣c điạ và tƣơng tác với địa quyển. Sƣ̣ dich ̣ chuyể n của lƣơ ̣ng nƣớc mă ̣t nhe ̣ hơn vào vùng ven bờ sẽ làm cho mực nƣớc biển dâng lên. Ngƣơ ̣c la ̣i khi có gió da ̣t nƣớc nhe ̣ hơn bi ̣mang ra ngoài khơi , nƣớc nă ̣ng hơn ở dƣới sâu do ̣c sƣờn lu ̣c đi ̣ a dâng lên thay thế khi đó mƣ̣c nƣớc biể n sẽ ha ̣ thấ p do vùng ven bờ bi ̣mấ t nƣớc và nƣớc mă ̣t nhe ̣ hơn đƣơ ̣c thay thế bằ ng nƣớc sâu nă ̣ng hơn ta ̣i đây; - Dao đô ̣ng dâng rút do hiê ̣u ƣ́ng bơm Ekman.
Sƣ̣ hô ̣i tu ̣ khố i nƣớc lớp Ekman do gió địa phƣơng đồng thời với sự chìm xuống của các khối nƣớc từ dòng điạ chuyể n tải vào đẩ y lớp nƣớc ấ m hơn lên cao dồ n vào bờ bề mă ̣t biể n vùng gầ n bờ bi ̣dâng cao; - Dao đô ̣ng dâng rút mƣ̣c nƣớc biể n do ảnh hƣởng của b ão và áp thấp nhiệt đới. (“Nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam” – TS. Hoàng Trung Thành) 1. Tình hình nghiên cứu mực nƣớc biển trong và ngoài nƣớc Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở nước ngoài Các phƣơng pháp phân tích thống kê nghiên cứu mực nƣớc biển thông qua các công trình tổng quan của các tác giả ngƣời Nga tiêu biểu nhƣ Mariutin, Peresipkin, Levikov, German v.
Một số công trình đi sâu nghiên cứu xác định các cực trị mực nƣớc với các tần suất hiếm và sự tổ hợp của các dao động mực nƣớc 4 z với các điều kiện sóng phát sinh do các nhiễu động dị thƣờng của khí quyển. Trong số tác giả này phải kể đến Kite, Lopatoukin, Boukhanovsky. Tại các nƣớc phát triển nhƣ Nhật, Mỹ, Anh. đã có một hệ thống các trạm mực nƣớc ven bờ biển hiện đại, đo đạc nhiều năm và mật độ trạm đủ dày để tính toán các đặc trƣng mực nƣớc bằng phƣơng 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.
Các mô hình tính toán hải dƣơng đƣợc biết đến nhƣ Delf3D, Mike21… cũng đều có những mô - đun tính toán liên quan đến dao động mực nƣớc. Trong Luận văn này, học viên sử dụng mô hình Mike21 để tính toán sự ảnh hƣởng của gió và bão tới quá trình dao động dâng, rút của mực nƣớc 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 nƣớc đã có ý thức xây dựng đội ngũ các nhà khoa học có tâm có tài để phát triển đất nƣớc mà hƣớng nghiên cứu về biển giữ vai trò rất quan trọng. Trong nghiên cứu mực nƣớc biển, các nhà khoa học trong nƣớc cũng theo 2 phƣơng pháp tính toán thống kê và mô hình.
Trong đề tài cấp nhà nƣớc 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 mƣu chủ trì, các tác giả Bùi Xuân Thông, Nguyễn Thế Tƣởng đã sử dụng phƣơng pháp Vladimirsky để xác định mực nƣớc triều thấp nhất tại 6 trạm có số đo mực nƣớc 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 vẽ bản đồ biển, các tác giả Bùi Đình Khƣớc, Trần Quang Tiến đã thực hiện tính toán theo phƣơng pháp Vladimirsky cho 16 trạm có số đo mực nƣớc biển dọc bờ và hải đảo Việt Nam.