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

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.

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

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

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

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

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=

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



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