KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh b¾c bé

Transcription

1 T¹p chý Khoa häc hqghn, KHTN & CN, T.xxI, Sè 3PT., 2005 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh b¾c bé NguyÔn M¹nh Hïng ViÖn C häc NguyÔn Thä S o Tr êng ¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, HQGHN TrÇn Quang TiÕn Trung T m KhÝ t îng Thñy v n BiÓn Tãm t¾t: Ó tiõn hµnh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé trong khu«n khæ Ò tµi cêp nhµ n íc KC giai o¹n , X y dùng m«h nh dù b o c c tr êng khý t îng thuû v n vïng bión «ng, sö dông m«h nh WAM Ó dù b o tr êng sãng vïng kh i bión «ng víi b íi l íi týnh 1/4 x 1/4 é kinh vü. èi víi khu vùc ven bê sö dông m«h nh týnh sãng STWAVE víi b íc l íi týnh 200m x 200m nh»m týnh to n chi tiõt tr êng sãng t¹i c c khu vùc ven bê cöa s«ng. Trong b o c o c c t c gi tr nh bµy c c kõt qu kióm chøng dù b o sãng theo hai s å nªu trªn. C c sè liöu kióm chøng lµ c c kõt qu o ¹c tr êng sãng b»ng c c lo¹i m y tù ghi sãng hiön ¹i t¹i khu vùc ven bê bión H i HËu, Nam Þnh 1/2003 (øng víi tr êng sãng trong giã mïa «ng b¾c) vµ t¹i khu vùc vïng bión Nghi S n Thanh Ho 7/2003, øng víi tr êng sãng trong giã mïa t y nam. C c kõt qu kióm chøng cho thêy sai sè trung b nh b nh ph ng RMS t¹i c c tr¹m LT1, LT2 vïng H i HËu vµ Nghi S n t ng øng lµ 0.092, vµ 0.102, t¹i c c tr¹m gçn bê sai sè t ng lªn so víi c c tr¹m ngoµi vïng n íc s u. Sai sè o ¹c bao gåm c BIAS vµ RMS t¹i H i HËu lu«n cao h n Nghi S n do tr êng sãng khu vùc H i HËu trong giã mïa «ng b¾c chþu t c éng cña b i båi phýa ngoµi cöa Ba L¹t vµ chþu nh h ëng cña giã Þa ph ng. Tuy nhiªn c c kõt qu kióm chøng chøng minh hoµn toµn cã thó sö dông m«h nh dù b o sãng vµo dù b o phôc vô thùc tõ trªn vïng bión «ng vµ ven bê ViÖt Nam. Më Çu Dù b o sãng lµ mét trong c c néi dung nghiªn cøu chýnh cña Ò tµi cêp nhµ n íc KC giai o¹n , X y dùng m«h nh dù b o c c tr êng khý t îng thuû v n vïng bión «ng. Trong khu«n khæ c c nhiöm vô nghiªn cøu vò dù b o sãng îc nªu trong Ò c ng nghiªn cøu cña Ò tµi, sö dông m«h nh WAM Ó týnh to n dù b o tr êng sãng vïng kh i bión «ng víi b íi l íi týnh 1/4 1/4 é kinh vü (t ng ng víi 27km). L íi týnh theo m«h nh WAM bao qu t toµn bé khu vùc tõ 1 0 S Õn 23 0 N vµ tõ 99 0 E Õn E. èi víi khu vùc ven bê sö dông m«h nh týnh sãng STWAVE víi b íc l íi týnh 200m 200m nh»m týnh to n chi tiõt tr êng sãng t¹i c c khu vùc ven bê cöa s«ng. C c l íi týnh sãng ven bê îc lëp theo nguyªn t¾c c c trôc týnh biªn ngoµi vïng n íc s u theo h íng b¾c nam vµ trôc týnh tõ vïng n íc s u vµo bê theo h íng «ng t y. Víi c c l íi týnh trªn, trong mét sè c c Þnh h íng êng bê löch nhiòu so víi h íng b¾c nam (vý dô êng bê khu vùc tõ Thanh Ho Õn µ N½ng hoæc êng bê vïng ch u thæ s«ng Cöu Long v.v...) sï kh«ng tèi u b»ng lo¹i l íi týnh cã trôc song song vµ v ng gãc víi bê bión. Tuy nhiªn lo¹i l íi theo Þnh h íng b¾c nam, «ng t y cã u viöt rêt lín lµ cho phðp bao phñ toµn bé d i ven bión n íc ta mµ 135

2 136 NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä S o, TrÇn Quang TiÕn kh«ng cã khu vùc chång chðo, ngoµi ra còng cho phðp x c Þnh dô dµng c c ióm dù b o sãng ven bê nõu biõt täa é cña chóng. C c m«h nh týnh sãng WAM vµ STWAVE Òu lµ lo¹i m«h nh hiön ¹i hiön nay ang îc sö dông réng r i trªn thõ giíi, tuy nhiªn Ó p dông vµo c c iòu kiön Þa ph ng cña c c khu vùc vïng n íc s u vµ ven bê bión «ng cçn cã c c týnh to n kióm chøng m«h nh lµ mét phçn kh«ng thó thiõu îc cña mäi m«h nh týnh to n, dù b o c c yõu tè éng lùc bión. Trong iòu kiön hiön nay, c c sè liöu tù ghi sãng tin cëy ë vïng ven bê hõt søc hiõm, c c t c gi sö dông c c sè liöu tù ghi sãng t¹i hai vïng bión thuéc vþnh B¾c Bé. Trong bµi b o nµy, phçn Çu giíi thiöu vò m«h nh týnh sãng ven bê STWAVE sau ã a ra c c kõt qu kióm chøng m«h nh týnh sãng nhën îc cho hai vïng ven bê nªu trªn vµ mét sè nhën xðt nh gi kõt qu nhën îc. 1. M«h nh týnh sãng vïng ven bê STWAVE 1.1. C c ph ng tr nh týnh to n lan truyòn sãng trong m«h nh STWAVE T ng t c gi a sãng vµ dßng ch y îc x c Þnh khi sãng truyòn trªn mét nòn dßng ch y. C c tham sè sãng tròn nòn ã îc ký hiöu lµ r gäi lµ t ng èi víi dßng ch y, cßn c c tham sè sãng tuyöt èi lµ a. Ph ng tr nh khuyõch t n sãng trªn nòn t ng èi lµ [2]: ω 2 gk thkd (1) R = víi: ω tçn sè gãc, g gia tèc träng tr êng, èi, ph ng tr nh nµy cã d¹ng: ( δ α) k sè sãng, d é s u. Trong hö tuyöt ωa = ωr + ku cos (2) víi: U tèc é dßng ch y, δ h íng cña dßng ch y so víi trôc x, α h íng truyòn sãng (xem h nh 1). Sè sãng îc týnh b»ng ph ng ph p læp khi thay c c yõu tè cña ph ng tr nh (1) vµo ph ng tr nh (2). Ó týnh to n c c hiöu øng khóc x¹ vµ n íc n«ng cçn cã tèc é pha cña sãng C, vµ tèc é nhãm, trong c hai nòn chuyón éng. C g H nh 1. S å týnh sãng trong tr êng dßng ch y

3 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé 137 ë y Trong nòn chuyón éng t ng èi èi víi dßng ch y ta cã: ωr Cr = k (3) 2kd Cgr = 0,5 Cr 1 +. sh 2kd (4) H íng cña tèc é pha vµ nhãm lµ α. Trªn nòn tuyöt èi ta cã: Ca = Cr + U cos( δ α) (5) C = C + U, (6) ( gra ) ( gr ) ( ) i i i i bióu thþ gi trþ tens cña c c thµnh phçn x vµ y. H íng cña tèc é pha tuyöt èi trïng víi h íng tia sãng. Tèc é nhãm tuyöt èi sï x c Þnh h íng cña tia sãng do vëy tia sãng trªn h nh 1 îc x c Þnh nh sau: 1 C gr sin α + U sin δ µ = tg. (7) Cgr cos α + U cos δ Sù kh c nhau gi a h íng tia sãng vµ h íng vu«ng gãc víi front sãng lµ c së Ó gi i thých qu tr nh t ng t c gi a sãng vµ dßng ch y. NÕu kh«ng cã dßng ch y hai h íng nµy trïng víi nhau, khi cã dßng ch y h íng truyòn n ng l îng sãng sï däc theo tia sãng cßn h íng truyòn sãng däc theo h íng vu«ng gãc víi fr«ng sãng. H íng nµy îc x c Þnh theo: α Cr d k i U Cgra =, (8) R sh2kd n k n víi R täa é theo h íng cña tia sãng, n täa é theo h íng vu«ng gãc víi fr«ng sãng. Ph ng tr nh b o toµn phæ sãng ë giai o¹n sãng æn Þnh däc theo tia sãng cã d¹ng: CaCgra cos( µ α) E( ωa, α) S ( C gra ) = i x ω, (9) ω víi i r E mët é n ng l îng sãng (chia cho ρ g ) víi ρ lµ mët é n íc, S phçn nguån n ng l îng TÝnh khóc x¹ vµ biõn d¹ng sãng Trong m«h nh STWAVE týnh to n khóc x¹ vµ biõn d¹ng tr êng sãng khi truyòn vµo vïng ven bê dùa trªn c së p dông luët b o toµn n ng l îng däc theo tia sãng. HÖ sè biõn d¹ng cho c c thµnh phçn phæ sãng týnh däc theo tia sãng theo ph ng tr nh (9). Trong tr êng hîp xuêt hiön dßng ch y m¹nh ng îc chiòu víi h íng truyòn sãng (ë c c tuyõn luång hµng h i, cöa l¹ch triòu vv.. trong pha triòu rót), sãng cã thó bþ ph huû do dßng ch y. HiÖn t îng nµy xuêt hiön khi ph ng tr nh khuõch t n kh«ng cã nghiöm, hay nãi mét c ch kh c lµ hiön t îng ph huû sãng xuêt hiön khi tèc é pha t ng èi cña sãng nhá h n c êng é cña dßng ch y. ë vïng n íc s u, hiön t îng nµy xuêt hiön khi c êng é dßng ch y lín h n 1/4 tèc é pha cña sãng trong tr êng hîp kh«ng cã dßng ch y. (0,25 g T /( 2π ), víi lµ chu kú tuyöt èi cña sãng). NÕu tr êng hîp nµy x y ra, n ng l îng sãng sï bþ mêt. a T a w r

4 138 NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä S o, TrÇn Quang TiÕn 1.3. TÝnh nhiôu x¹ NhiÔu x¹ trong m«h nh STWAVE îc týnh trªn c së sù ph n t n n ng l îng sãng theo nguyªn lý lµ ph¼ng: [ ] ( ω, α) = 0,55E ( ω, α) + 0,22 E ( ω, α) + E ( ω α) E j a j a j+ 1 a j 1 a,, (10) víi j lµ ký hiöu cña ióm týnh däc bê. Theo ph ng tr nh trªn sï x y ra hiön t îng lµ tr n n ng l îng sãng ë c c vïng bþ che khuêt C c nguån truyòn vµ mêt m t n ng l îng + Sãng æ t¹i vïng ven bê: ChØ tiªu sãng æ t¹i vïng ven bê lµ tû sè gi a é cao sãng vµ é s u: Hmo max = 0,64, (11) d H mo ë y lµ é cao sãng øng víi m«men bëc 0. ë c c cöa vµo cña luång l¹ch, khi é dèc cña sãng t ng do t c éng cña dßng ch y, sãng sï dô bþ æ h n. Trong tr êng hîp nµy chø tiªu sãng æ cña Miche (1951) lµ phï hîp nhêt: H mo = 0,1 L thkd. (12) max Ph ng tr nh nµy îc p dông trong m«h nh Ó x c Þnh giíi h¹n cao nhêt cña é cao sãng. N ng l îng sãng trong d i phæ sãng sï bþ gi m t¹i mçi tçn sè vµ h íng tû lö víi sè l îng n ng l îng bþ tiªu hao do sãng æ trong mçi d i tçn sè vµ h íng sãng t ng øng. + N ng l îng truyòn tõ giã cho sãng: Dßng n ng l îng cña giã truyòn cho sãng îc týnh theo: F in 2 ρ u a * = λ 0,85Cm, (13) ρ g w víi: λ hö sè bióu thþ phçn n ng l îng cña khý quyón truyòn trùc tiõp cho sãng (0,75), ρ mët é kh«ng khý, C tèc é pha trung b nh cña sãng, u tèc é ma s t. m N ng l îng mµ phæ sãng nhën îc sï îc týnh b»ng c ch nh n dßng n ng l îng víi thêi gian t ng ng khi sãng truyòn qua mét m¾t l íi: x t = β C g cos, (14) αm ë y giã), t thêi gian t ng ng, x b íc l íi týnh, β α h»ng sè (=0,9 èi víi sãng C tèc é nhãm trung b nh cña phæ sãng, α h íng sãng trung b nh øng víi g l íi týnh. Trong m«h nh STWAVE chø cã sãng thæi theo h íng tõ bión vµo míi îc týnh g y t c éng Õn sãng, èi víi c c tr êng hîp giã thæi tõ bê ra hiöu øng t c éng cña sãng Õn giã îc bá qua. m *

5 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé T c éng t ng t c gi a c c sãng vµ hiöu øng sãng æ b¹c Çu N ng l îng cña giã truyòn cho sãng îc ph n bè d íi t c éng cña hiön t îng t ng t c phi tuyõn gi a c c sãng. N ng l îng nµy îc ph n bæ tõ khu vùc Ønh phæ tíi c c thµnh phçn phæ víi tçn sè thêp vµ tçn sè cao. Trong m«h nh STWAVE tçn sè Ønh phæ sï t ng lªn cïng víi µ sãng (hoæc lµ thêi gian truyòn t ng ng däc theo µ). Ph ng tr nh týnh Õn hiöu øng thay æi Ønh phæ nµy lµ: víi: 3 /7 7 /3 4 /3 9 u* p i 1 p t + i 5 g ς ( f ) ( f ) =, (15) ς hö sè kh«ng thø nguyªn (Resio vµ Perrie 1989 [3]), i vµ i + 1 lµ c c cét trong l íi týnh. N ng l îng mµ phæ sãng nhën îc îc ph n bæ trong giíi h¹n c c tçn sè vò phýa gi i c c tçn sè thêp sao cho gi nguyªn d¹ng cña phæ. N ng l îng sãng sï bþ tiªu t n chñ yõu lµ sù t i n ng l îng vò c c tçn sè cao vµ tiªu t n d íi t c éng cña hiöu øng sãng æ b¹c Çu vµ hiöu øng rèi, nhít cña n íc. Tån t¹i sù c n b»ng éng lùc gi a n ng l îng cña giã truyòn cho sãng vµ n ng l îng tiªu hao do hiöu øng dßng n ng l îng phi tuyõn cña sãng ph n t n vµo khu vùc tçn sè cao. Dßng n ng l îng nµy îc týnh nh sau: 1/ / 2 εg E k Γ tot P E =, (16) 3 / 4 th ( kpd) víi: cho ( Γ E ρ w g dßng n ng l îng, ), k P - sè sãng øng víi Ønh phæ. ε hö sè (=30), E tæng n ng l îng cña phæ sãng chia N ng l îng phæ sãng bþ tiªu hao îc týnh b»ng c ch lêy tých cña dßng n ng l îng víi thêi gian t ng ng Ó sãng truyòn däc theo l íi týnh ( t trong ph ng tr nh ) víi β cho b»ng 1 èi víi gi i tçn sãng lõng trong phæ víi β cho b»ng 0,9 èi víi gi i tçn sãng giã øng suêt bøc x¹ Gradient cña øng suêt bøc x¹ îc týnh trong m«h nh STWAVE Ó a ra sè liöu Çu vµo cho m«h nh týnh dßng ch y vµ týnh n íc d ng, n íc rót do sãng. C c tens øng suêt bøc x¹ sãng îc týnh theo lý thuyõt sãng tuyõn týnh: 2kd 2 Sxx = ρwg E( f, α) 0,5 1 + ( cos α + 1) 0.5 df dα (17) sh 2kd 2kd Sxy = ρwg E( f, α) 0,5 1 + sin 2α df dα (18) sh2kd 2kd 2 Syy = ρwg E( f, α) 0,5 1 + ( sin α + 1) 0,5 df dα (19) sh 2kd Gradient cña øng suêt bøc x¹: tot

6 140 NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä S o, TrÇn Quang TiÕn 1.6. D¹ng cña phæ sãng Sxx Sxy τ x = (20) x y Sxy S yy τ y = (21) x y Tr êng sãng khëi ióm vïng n íc s u gåm é cao, chu kú vµ h íng sãng îc týnh to n d íi d¹ng phæ hai chiòu E ( f, θ ) x c Þnh theo phæ TMA (Texel, Marsen vµ Arsloe [3]) lµ d¹ng ph t trión cña phæ JONSWAP [3] cã týnh Õn t c éng cña é s u ë vïng ven bê. víi: Phæ JONSWAP cã d¹ng: f 1 fp exp 2 2σ 4 2 αg () f E f = exp 1,25 γ, (22) 4 5 ( 2π) f fp 2 g F f p = 3.5 ; 3 U gf = 0,076 2 U 10 α ; 1 γ 7, (23) σ = 0,07 khi f f p vµ σ = 0, 09 khi f > f p, α tham sè tû lö, γ tham sè Ønh phæ, f tçn sè øng víi Ønh phæ, tèc é giã t¹i 10 mðt trªn mæt bión, Phæ TMA cã d¹ng: * F µ sãng. * (,d) = S ( ω) φ ( ω, d) * 1 ( ) ( ) K ω = + *,d ω 1 ; = * f sh K * 1 * *2 ( ω ) = th [ k( ω ) d] K 2ω f ω p U 10 STMA ω JONSWAP, (24) φ f ; ( *) d ω ω, (25) g =, (26) víi φ ( ω, d ) hµm träng l îng x c Þnh tõ tû sè cña n ng l îng sãng t¹i vïng bión s u vµ vïng cã é s u d. Phæ hai chiòu E ( f, θ ) nhën îc tõ phæ tçn vµ hµm ph n bè gãc: E (f, θ ) = E(f) G(f, θ), (27) víi G( f,θ) hµm ph n bè gãc. Th êng hµm ph n bè gãc îc x c Þnh kh«ng phô thuéc vµo tçn sè ( G θ ) vµ îc týnh tõ c«ng thøc sau: f ( ) G 2 π 2 ( θ) = cos θ, víi 0 90 θ (28) vµ nã îc gäi lµ hµm ph n bè gãc theo hµm sè cosin. D¹ng cô thó cña hµm ph n bè gãc nµy îc x c Þnh theo:

7 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé 141 ( s + 1) π Γ 2s θ θ G( θ ) = cos, (29) 2π 1 2 Γ s + 2 víi θ h íng trung t m cña phæ îc x c Þnh tõ h íng sãng, s tham sè hiöu chønh cña hµm ph n bè gãc, khi s sãng sï truyòn theo mét h íng, Γ hµm Gama S å sai ph n STWAVE sö dông s å sai ph n trªn hö l íi to¹ é Ò C c. L íi týnh theo h nh vu«ng ( x = y ). Cã thó sö dông ph ng ph p l íi lång Ó týnh víi c c b íc l íi týnh ph c nhau. S å l íi týnh îc vï trªn h nh 2. STWAVE thùc hiön c c týnh to n trong hö l íi quy íc, víi trôc x theo h íng vu«ng gãc víi êng bê (gèc t¹i vïng n íc s u), trôc y song song víi êng bê. H íng cña trôc x (± 87,5 é) t¹o ra vïng týnh kho ng gçn 180 é (nöa mæt ph¼ng). Trôc y th êng cã h íng vu«ng gãc víi êng ¼ng s u. Gãc quy íc cña sãng îc x c Þnh theo h íng ng îc chiòu kim ång hå. C c biªn h«ng trong m«h nh cã thó lµ biªn láng hoæc cøng b»ng c ch cho c c ióm nót lµ d ng (láng) hoæc m (cøng). C c biªn cøng lµm gi m sù ph t trión cña sãng ë gçn khu vùc biªn nµy v nã ng n sù lan truyòn n ng l îng sãng tõ h íng biªn. NÕu biªn h«ng lµ biªn láng th trong m«h nh chêp nhën gi thiõt lµ kh«ng tån t¹i gradient ngang qua biªn, cho phðp n ng l îng truyòn tõ phýa ngoµi vµo vïng týnh hoæc tõ trong vïng týnh ra ngoµi. H nh 2. L íi týnh trong m«h nh STWAVE L íi týnh sãng chi tiõt vïng ven bê, c c sè liöu phôc vô týnh to n kióm chøng L íi týnh sãng chi tiõt vïng ven bê H nh 3 a ra c c l íi týnh sãng chi tiõt vïng ven bê theo m«h nh STWAVE cho khu vùc vþnh B¾c Bé. C c l íi nµy îc x y dùng theo nguyªn lý sau: + C c l íi îc thiõt kõ theo h íng b¾c nam vµ «ng t y nh»m môc Ých phï hîp víi l íi týnh sãng vïng n íc s u tõ m«h nh WAM vµ c c l íi nµy sï bao phñ îc toµn bé khu vùc ven bê víi c c h íng êng bê kh c nhau. Tuy nhiªn víi lo¹i l íi týnh nh trªn èi víi c c khu vùc cã Þnh h íng êng bê löch nhiòu so víi h íng b¾c nam sï kh«ng ph t huy îc hiöu dông b»ng lo¹i l íi song song víi bê (chøa nhiòu nót l íi trªn Êt liòn), vý dô nh c c vïng sè 5 vµ 6 trªn h nh 3.

8 142 NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä S o, TrÇn Quang TiÕn + Biªn ngoµi kh i cña c c l íi týnh ph i ¹t tíi é s u kho ng 30 m trë lªn vµ cã chøa c c ióm týnh cña l íi týnh sãng vïng n íc s u tõ m«h nh WAM. + B íc týnh ñ nhá Ó phôc vô cho c c týnh to n tr êng sãng, dßng ch y sãng vµ vën chuyón trçm tých khu vùc ven bê. Víi môc tiªu phôc vô kióm chøng m«h nh chän b íc l íi 200 m 200 m cho hai l íi týnh sè III vµ Sè IV trªn h nh 3. B ng 1 a ra c c th«ng sè cña hai l íi týnh trªn sö dông Ó týnh sãng chu khu vùc H i HËu vµ Nghi S n. B ng 1. C c th«ng sè cña c c l íi týnh phôc vô kióm chøng L íi týnh To¹ é ióm gèc Sè ióm týnh theo trôc X (b¾c nam) Sè ióm týnh theo trôc Y ( «ng t y) Sè III H i HËu Sè IV Nghi S n X = Y = X = Y = H nh 3. S å l íi týnh sãng chi tiõt vïng ven bê vþnh B¾c Bé C c ióm sè liöu sãng vïng n íc s u tõ m«h nh WAM vµ c c ióm kióm chøng C c sè liöu phôc vô týnh to n kióm chøng Ó kióm chøng quy tr nh dù b o sãng khu vùc bión «ng sö dông c c sè liöu tù ghi sãng t¹i c c tr¹m o liªn tôc nhiòu ngµy ë khu vùc H i HËu, Nam Þnh vµ Nghi

9 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé 143 S n, Thanh Ho. Sè liöu sãng îc o b»ng m y o sãng DNW-5M (Anh) vµ m y o sãng VALENPORT 730D. C c lo¹i m y trªn o sãng theo nguyªn lý p suêt. M y îc Æt t¹i y bión, trªn gi o víi é cao cña mµng c m øng p suêt c ch y bión 0.6m. TÇn sè ghi îc Æt theo chõ é 2Hz cã nghüa lµ 1 gi y ghi 2 sè liöu nh»m cho phðp ph n tých phæ sãng víi c c sãng cã chu kú tõ 1 gi y trë lªn. Thêi gian cña mçi lçn ghi liªn tôc lµ 10 phót t¹i H i HËu vµ 15 phót t¹i Nghi S n. C c kõt qu tù ghi sãng îc xö lý theo phçn mòm WAVEAN vµ WAVEPOST do nhµ chõ t¹o m y cung cêp. Do phçn mòm WAVEAN chø a ra c c tham sè thèng kª cña tr êng sãng nªn sö dông ch ng tr nh xö lý sè liöu sãng vµ týnh phæ sãng cña CMESRC èi víi sè liöu cña m y DNW 5M. a) ît o sãng trong giã mïa «ng b¾c, th ng 1/2003 t¹i khu vùc H i HËu, Nam Þnh: îc tiõn hµnh trong thêi gian tõ 2/1/2003 Õn 9/1/2003. Trong thêi gian o ghi îc c c sè liöu sãng kh lín trong c c ngµy 5 6/1 víi giã h íng «ng b¾c cùc ¹i ¹t tèc é 8 10 m/s. lëp 2 tr¹m o sãng theo mæt c¾t th¼ng gãc víi bê bión: tr¹m LT1 t¹i é s u 8 10 mðt n íc vµ tr¹m LT2 t¹i é s u 2 4 mðt n íc phô thuéc vµo thuû triòu. C c sè liöu sãng nªu trªn bao gåm: + Thêi gian o, + Sè Obs ghi sãng RNO, + é cao sãng lín Hs, + é cao sãng cùc ¹i sè 1-H1: tõ Ønh cùc ¹i Õn bông cùc tióu kh«ng nhêt thiõt ph i cïng mét sãng, + é cao sãng cùc ¹i sè 2-H2: tõ Ønh cùc ¹i Õn bông cùc tióu cña cïng mét sãng, + é cao sãng cùc ¹i H max : trung b nh cña 5 sãng cao nhêt, + Chu kú sãng cùc ¹i T max Tmax: trung b nh cña 5 sãng bªn c¹nh sãng cao nhêt, + Sè Ønh sãng trong chuçi ghi sãng N c, + Chu kú trung b nh cña têt c c c sãng cã Ønh T c, + Sè Ønh sãng c¾t êng trung b nh N z, + Chu kú trung b nh cña c c sãng c¾t êng trung b nh T z, + Tham sè bò réng cña phæ sãng e, + Sè cét n íc ghi îc øng víi c c sãng LEN, + HÖ sè t¾t dçn sö dông Ó chuyón sãng o îc tõ tçng o lªn tçng mæt ATTN, + Mùc n íc bión trung b nh trong toµn bé lo¹t o MSL. Täa é cña c c tr¹m o t¹i khu vùc H i hëu trong hö UTM nh sau: Tr¹m To¹ é X [m] To¹ é Y [m] LT LT

10 144 NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä S o, TrÇn Quang TiÕn b) ît o sãng mïa giã t y nam, th ng 7/2003 t¹i khu vùc Nghi S n, Thanh Hãa: Thùc hiön trong thêi gian tõ 13 giê ngµy 11/7 Õn 13 giê ngµy 18/7/2003. Trong thêi gian nµy o îc tr êng sãng cã h íng «ng nam Æc tr ng cho tr êng sãng t¹i khu vùc vþnh B¾c Bé trong giã mïa t y nam, kh æn Þnh trong toµn bé thêi gian o. tù ghi sãng t¹i tr¹m liªn tôc NS1 cã é s u trong kho ng 7 9 m phô thuéc vµo é lín cña thñy triòu. To¹ é cña tr¹m o sãng nh sau: Tr¹m To¹ é X [m] To¹ é Y [m] NS c) Sè liöu tr êng sãng vïng n íc s u: Tr êng sãng vïng n íc s u îc týnh theo m«h nh WAM tõ c c sè liöu tr êng giã trªn b íc l íi 0,25 é 0,25 é kinh vü do Ò tµi KC cung cêp. C c kõt qu týnh to n tr êng sãng vïng n íc s u îc in ra t¹i c c ióm nót l íi týnh phýa ngoµi kh i c c ióm týnh. Sau khi xem xðt c c kõt qu týnh sãng cña m«h nh WAM thêy r»ng tr êng sãng kh æn Þnh t¹i vïng n íc s u phýa ngoµi kh i c c ióm týnh, chän c c tham sè sãng t¹i ióm cã to¹ é 20,25, 107,00 vµ ióm cã täa é 19,00, 106,45 lµm c c tham sè sãng vïng n íc s u cho hai khu vùc t ng øng lµ H i HËu vµ Nghi S n (xem h nh 3). d) Thêi gian vµ c c b íc tiõn hµnh kióm chøng m«h nh týnh sãng: + Do thêi gian cã sè liöu tù ghi sãng qu ng¾n, chóng t«i kióm chøng trùc tiõp víi c c sè liöu tù ghi, bá qua b íc hiöu chønh m«h nh. + Thêi gian tiõn hµnh týnh to n kióm chøng: tõ 10 h ngµy 4/1/2003 Õn 1 h ngµy 7/1/2003 cho khu vùc H i HËu Nam Þnh vµ tõ 13h ngµy 11/7/2003 Õn 1 h ngµy 14/7/2003 cho khu vùc Nghi S n Thanh Ho víi sè liöu sãng tù ghi 8 Obs/ngµy t¹i hai tr¹m liªn tôc thuéc hai khu vùc nªu trªn. + Quy tr nh týnh to n kióm chøng m«h nh thùc hiön theo c c tr nh tù sau: - TÝnh tr êng sãng vïng n íc s u theo m«h nh WAM. - TÝnh sãng truyòn tõ vïng n íc s u vµo khu vùc c c tr¹m liªn tôc theo m«h nh STWAVE víi b íc l íi 200 m 200 m vµ miòn týnh kh«ng d íi ióm (däc bê vµ ngang bê). - So s nh vµ nh gi gi a c c sè liöu sãng týnh to n vµ thùc o t¹i c c Obs. 2. KÕt qu týnh to n, kióm chøng quy tr nh dù b o sãng, ph n tých vµ nh gi 2.1. KÕt qu týnh to n, kióm chøng quy tr nh dù b o sãng KÕt qu týnh to n lµ nhën îc c c b n å tr êng sãng vïng n íc s u týnh to n theo m«h nh WAM vµ c c b n å týnh sãng t¹i c c l íi vïng ven bê nªu trªn h nh 3, bao gåm c c êng ¼ng é cao sãng, c c vect h íng sãng t¹i c c Obs kióm chøng. H nh 4 vµ h nh 5 a ra mét vý dô vò tr êng sãng týnh to n vïng kh i theo m«h nh WAM vµ tr êng sãng ven bê theo m«h nh STWAVE cho Obs o ¹c 10h ngµy 4/1/2003. B ng 2 a ra c c kõt qu so s nh é cao sãng týnh to n vµ thùc o t¹i c c tr¹m LT1 vµ LT2 t¹i khu vùc ven bê bión H i HËu, Nam Þnh trong ît kh o s t th ng 1/2003.

11 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé 145 H nh 4. B n å tr êng sãng vïng n íc s u týnh to n theo m«h nh WAM-10h ngµy 4/1/2003 B ng 2. KÕt qu so s nh é cao sãng týnh to n vµ thùc o t¹i H i HËu [1] LT1 LT2 Thêi gian o H com (H com H com (H com H com H obs H com H obs H obs H obs) 2 H obs H obs) 2 4/1 10 h 0,35 0,40 0,05 0,0025 0,34 0,55 0,21 0, h 0,41 0,40 0,01 0,0001 0,35 0,39 0,04 0, h 0,38 0,38 0,00 0,0000 0,43 0,33 0,10 0, h 0,41 0,41 0,00 0,0000 0,47 0,51 0,04 0, h 0,37 0,46 0,09 0,0081 0,37 0,41 0,04 0,0016 5/1 1 h 0,69 0,67 0,02 0,0004 0,60 0,77 0,17 0, h 0,78 0,91 0,13 0,0169 0,69 0,91 0,22 0, h 0,99 1,06 0,07 0,0049 0,90 1,10 0,20 0, h 0,96 1,03 0,07 0,0049 0,88 1,08 0,20 0, h 0,90 1,04 0,14 0,0196 0,85 0,95 0,10 0, h 0,81 0,63 0,18 0,0324 0,41 0,66 0,25 0, h 0,63 0,77 0,14 0,0196 0,58 0,69 0,11 0, h 0,68 0,76 0,08 0,0064 0,60 0,63 0,03 0,0009 6/1 1 h 0,70 0,78 0,08 0,0064 0,60 0,76 0,16 0, h 0,86 0,98 0,12 0,0144 0,57 0,60 0,03 0, h 0,69 0,81 0,12 0,0144 0,39 0,68 0,29 0, h 0,61 0,70 0,09 0,0081 0,46 0,40 0,06 0, h 0,49 0,58 0,09 0,0081 0,51 0,33 0,18 0, h 0,33 0,37 0,04 0,0016 0,29 0,28 0,01 0, h 0,42 0,40 0,02 0,0004 0,32 0,34 0,02 0, h 0,57 0,44 0,13 0,0169 0,50 0,40 0,10 0,0100 7/1 1 h 0,33 0,35 0,02 0,0004 0,28 0,29 0,01 0,0001 BIAS = 0,044 ; RMS = 0,092 BIAS = 0,076 ; RMS (LT2) = 0,138

12 146 NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä S o, TrÇn Quang TiÕn Ó nh gi møc é phï hîp gi a c c kõt qu týnh to n vµ thùc o sö dông c c sai sè thèng kª trung b nh vò é löch BIAS vµ sai sè trung b nh b nh ph ng RMS theo c c c«ng thøc sau: = 1 BIAS ( P i Oi ), (30) N 1/ RMS = ( P i O i ) N, (31) víi N lµ sè tr êng hîp tiõn hµnh kióm chøng, P lµ gi trþ é cao sãng týnh to n (t¹i b ng 2 lµ H com), O i lµ gi trþ é cao sãng o ¹c (t¹i b ng 2 lµ H obs). B ng 3 a ra c c kõt qu so s nh é cao sãng týnh to n vµ thùc o t¹i tr¹m NS1 t¹i khu vùc ven bê bión Nghi S n, Thanh Hãa trong ît kh o s t th ng 7/2003 (b o c o hîp ång kióm chøng dù b o sãng 3/2004) Ph n tých vµ nh gi c c kõt qu týnh to n, kióm chøng quy tr nh dù b o sãng C c sè liöu nhën îc trªn c c b ng 2 vµ b ng 3 cho thêy: + Sai sè thèng kª trung b nh vò é löch BIAS t¹i c c tr¹m LT1, LT2 vïng H i hëu vµ Nghi S n t ng øng lµ 0,044, 0,076, 0,038. Sai sè BIAS t¹i c c tr¹m t¹i têt c c c tr¹m o Òu m cã nghüa lµ gi trþ é cao sãng týnh to n th êng nhá h n so víi gi trþ thùc tõ. T¹i Nghi S n vµ tr¹m phýa ngoµi kh i (LT1) H i HËu cïng n»m trªn mét kho ng é s u nªn sai sè nhá h n so víi tr¹m ven bê LT2 t¹i H i HËu. + Sai sè trung b nh b nh ph ng RMS t¹i c c tr¹m LT1, LT2 vïng H i HËu vµ Nghi S n t ng øng lµ 0,092, 0,138 vµ 0,102 còng cho thêy t¹i tr¹m s t bê cã sai sè lín nhêt. + Sai sè o ¹c bao gåm c BIAS vµ RMS t¹i H i HËu lu«n cao h n Nghi S n do tr êng sãng khu vùc H i HËu trong giã mïa «ng b¾c chþu t c éng cña b i båi phýa ngoµi cöa Ba L¹t. MÆc dï trong m«h nh STWAVE týnh Õn t c éng cña giã Þa ph ng tíi tr êng sãng khi lan truyòn (xem c«ng thøc 13) nh ng trong c c tr êng hîp tr êng sãng thùc tõ lµ sãng hçn t¹p (nhiòu hö sãng giã hoæc sãng giã vµ sãng lõng) sai sè týnh to n, dù b o th êng lín h n so víi c c tr êng hîp tr êng sãng n thuçn lµ sãng giã (1 hö) hoæc sãng lõng. + nh gi chung vò chu kú sãng cho thêy th êng chu kú sãng dù b o nhá h n so víi chu kú sãng o ¹c thùc tõ, Æc biöt lµ t¹i khu vùc H i HËu, khi tr êng giã löch vò phýa b¾c, nh h ëng cña cöa Ba L¹t sï t¹o ra hai tr êng sãng víi c c chu kú kh c nhau râ röt. Cµng vµo gçn bê sù xuêt hiön tr êng sãng Þa ph ng vµ nh h ëng cña nã Õn phæ sãng cµng râ röt. i

13 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé 147 H nh 5. B n å tr êng sãng vïng ven bê týnh to n theo m«h nh STWAVE 10 h ngµy 4/1/2003 B ng 3. KÕt qu so s nh é cao sãng týnh to n vµ thùc o t¹i Nghi S n Thêi gian H com [m] H obs [m] H com H obs (H com Hobs) 2 11/7 16h 0,5 0,38 0,12 0, h 0,61 0,59 0,02 0, h 0,54 0,61 0,07 0, /7 1h 0,29 0,37 0,08 0,0064 4h 0,62 0,49 0,13 0,0169 7h 0,73 0,63 0,1 0,01 10h 0,5 0,65 0,15 0, h 0,45 0,59 0,14 0, h 0,43 0,46 0,03 0, h 0,41 0,31 0,1 0,01 22h 0,44 0,47 0,03 0, /7 1h 0,54 0,49 0,05 0,0025 4h 0,8 0,85 0,05 0,0025 7h 0,88 0,9 0,02 0, h 0,77 0,88 0,11 0, h 0,66 0,87 0,21 0, h 0,59 0,73 0,14 0, h 0,55 0,64 0,09 0, h 0,52 0,55 0,03 0, /7 1h 0,57 0,68 0,11 0,0121 BIAS = 0,038 ; RMS = 0,102 KÕt luën Dùa trªn c c kõt qu kióm chøng quy tr nh dù b o sãng khu vùc vþnh B¾c Bé cã thó a ra c c kõt luën sau:

14 148 NguyÔn M¹nh Hïng, NguyÔn Thä S o, TrÇn Quang TiÕn 1. ViÖc sö dông m«h nh WAM Ó tiõn hµnh dù b o sãng cho khu vùc vþnh B c bé nãi riªng vµ khu vùc bión «ng nãi chung phï hîp víi c c yªu cçu vò sè liöu sãng trªn c c vïng bión kh i cña n íc ta. é chýnh x c cña kõt qu dù b o sãng phô thuéc hoµn toµn vµo é chýnh x c cña tr êng giã dù b o. 2. Cã thó sö dông quy tr nh dù b o sãng theo m«h nh WAM phôc vô c c týnh to n chõ é sãng vïng bión kh i, lµ mét yõu tè éng lùc bión hõt søc cçn thiõt cho c c týnh to n, thiõt kõ c«ng tr nh ven bê vµ c c c«ng tr nh b o vö bê bión cöa s«ng trªn toµn d i ven bión n íc ta. 3. Ó týnh to n dù b o tr êng sãng ven bê cã thó sö dông m«h nh STWAVE víi c c b íc l íi týnh phï hîp theo c c yªu cçu cô thó cña ng êi sö dông. M«h nh STWAVE còng cho phðp chän c c ióm dù b o cô thó (c c ióm monitoring). T¹i c c ióm nµy sï týnh îc c c tham sè sãng, phæ sãng theo c c Obs dù b o, vý dô nh dù b o sãng phôc vô t¹i c c giµn khoan, th m dß kho ng s n vïng ven bión v.v Tµi LiÖu Tham kh o 1. Ph¹m V n Ninh, B o c o tæng kõt Ò tµi nghiªn cøu cêp Trung t m KHTN&CNQG, Nghiªn cøu c chõ båi xãi bê bión khu vùc ch u thæ s«ng Hång, ViÖn c häc, Hµ Néi 12/ STWAVE: Steady-State Spectral Wave Model. User s manual for STWAVE, Version 3.0. US Army Corps of Engineers. Jane McKee Smith, Ann R. Sherlock, and Donald T. Resio 2/ Coastal Engineering Manual (CEM), Chapter 1 water wave Mechanics, Coastal Engineering Research Center, US Navy, VNU. JOURNAL OF SCIENCE, Nat., Sci., & Tech., T.xXI, n 0 3AP., 2005 VERIFICATION RESULTS OF WAVE FORECASTING MODELS IN BAC BO GULF Nguyen Manh Hung Institute of Mechanics Nguyen Tho Sao Department of Hydro-Meteorology & Oceanography College of Science, VNU Tran Quang Tien Centre Marine Hydro - Meteorology In the frame of the state project , KC Study of Hydrometeorological and Oceanological forecasting for East Sea, the global wave forecasting model WAM have been used for the depth sea areas with the grid size of 1/4 1/4 longitudinal and latitudinal degrees. For the coastal zones, STWAVE model is chosen with the grid of 200m 200 m. In these paper, some results of verification of

15 KiÓm chøng m«h nh dù b o tr êng sãng vïng vþnh B¾c Bé 149 these two wave models are presented by the authors. The wave date set obtained by modern wave recorders at Hai Hau, Nam Dinh 1/2003 and at Nghi Son, Thanh Hoa 7/2003 (corresponding to northeast and southeast monsoons respectively) in Bac Bo gulf are used. According to the verification results, the RMS errors for the station LT1, LT2 in Hai Hau and Nghi Son are 0.092, and respectively. The errors increase in the near shore stations in comparing with the station in the deeper zones and the errors including BIAS and RMS in Hai Hau are higher than in Nghi Son because of the complex bathymetry at Balat river mouth and of the local wind field. Nevertheless the verification results support the application of wave forecasting models in the operational forecasting for East Sea and coastal areas of Vietnam.