Nghiên cứu thuỷ triều tại khu vực Hòn Dấu, Đồ Sơn, Hải Phòng, Việt Nam và ứng dụng

Thủy triều tại khu vực Hòn Dấu đã được nghiên cứu kỹ lưỡng bằng nhiều cách tiếp cận, phương pháp khác nhau. Một trong phương pháp hiệu quả cao là tính toán mực nước tại Hòn Dấu nhờ tổng hợp 13 sóng triều thành phần.

Thủy triều tại khu vực Hòn Dấu đã được nghiên cứu kỹ lưỡng bằng nhiều cách tiếp cận, phương pháp khác nhau. Một trong phương pháp hiệu quả cao là tính toán mực nước tại Hòn Dấu nhờ tổng hợp 13 sóng triều thành phần: M2, S2, K1, O1, M4, MS4, M6, N2, K2, P1, Q1, Sa, Ssa. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đảo Hòn Dấu có thể được chọn cho nghiên cứu khoa học về hải dương học; xây dựng ở khu vực gần Hòn Dấu nhà máy điện thuỷ triều; phòng thí nghiệm quan trắc thiên văn cũng như xây dựng khu nghỉ dưỡng hồi phục sức khoẻ. Đây là kết quả nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học nguyên là cán bộ Phòng Cơ học và Môi trường Biển (DMME), Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam mà cho đến ngày nay vẫn còn có giá trị ứng dụng thực tiễn sâu sắc. Bài viết được tổng hợp từ bài báo khoa học tại Hội nghị Cơ học Thuỷ khí Châu Á lần thứ 14 (14th Asian Congress of Fluid Mechanics), Hà Nội - Hạ Long 15-19/10/2013.

Thuỷ triều ở Hòn Dấu

Hòn Dấu là một hòn đảo nhỏ nằm ở vịnh Bắc Bộ, quận Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng, Việt Nam, với diện tích khoảng 10 ha (105 m2). Đảo Hòn Dấu nằm ở tọa độ 106°49'E và 20°40'N. Tại đây Trạm Thủy văn Quốc gia Hòn Dấu đã tồn tại hơn 100 năm. Mực nước thủy triều trung bình tại Hòn Dấu đã được chọn làm không hải đồ của Việt Nam dựa trên mực nước trung bình lên xuống của thủy triều tại đây. Thủy triều ở đây nổi tiếng với tính điều hòa và đặc biệt có chu kỳ ngày.

Tại Phòng Cơ học và Môi trường Biển (DMME), Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam có cơ sở dữ liệu mực nước thủy triều; vận tốc dòng triều; các thông số khác của nước biển tại Hòn Dấu và của các địa điểm khác nhau trên Biển Việt Nam. Bằng phương pháp phân tích sóng triều đã xác định được các sóng triều thành phần khác nhau. Phương pháp này đã được áp dụng để nghiên cứu thủy triều tại Hòn Dấu cũng như thủy triều tại các địa điểm khác ở Việt Nam.

Bảng 1 nêu các hằng số điều hòa thủy triều gồm 13 sóng thành phần tại Hòn Dấu. Dữ liệu này đã được sử dụng để tăng cường hệ thống đê biển của Việt Nam tại DMME. Bài viết này sử dụng dữ liệu về mực nước đo đạc được tại Trạm Hải văn Quốc gia Hòn Dấu vào tháng 2 năm 2013 (HYDMETNET 2013).

Bảng 1 các hằng số điều hòa thủy triều gồm 13 sóng thành phần tại Hòn Dấu

Hình 1. Đồ thị so sánh mực nước triều tại Hòn Dấu với số liệu quan trắc và số liệu tính toán từ bốn sóng chính gồm M2, S2, K1, O1 từ ngày 1-17/2/2013

Hình 2. Đồ thị so sánh giữa 3 kết quả gồm: mực triều quan trắc; kết quả tính toán từ 30 sóng; kết quả tính từ 13 sóng từ ngày 1-17/2/2013 tại Hòn Dấu

Với mục tiêu dự báo mức thủy triều tại Hòn Dấu phương pháp tổng hợp từ các thành phần sóng triều được sử dụng. Hình 1: So sánh mực nước triều tại Hòn Dấu với số liệu quan trắc và số liệu tính toán từ bốn sóng chính gồm M2, S2, K1, O1. Kết quả cho thấy trong giai đoạn triều kiệt, kết quả tính toán không phù hợp với số liệu quan trắc. Hình 2 diễn tả so sánh giữa 3 kết quả gồm: mực triều quan trắc; kết quả tính toán từ 30 sóng; kết quả tính từ 13 sóng. Kết quả cho thấy các đường cong khớp với nhau khi kỳ chiều cường và kỳ chiều kiệt. Do đó 13 sóng triều thành phần này có thể được sử dụng để dự báo mực nước thủy triều tại Hòn Dấu. Hơn nữa, mực nước triều tại một số trạm như Đà Nẵng, Vũng Tàu cũng có thể được tính toán từ 13 sóng triều thành phần này.

Trong khuôn khổ Dự án UNDP VIE/87/020, tháng 5 năm 1991, phần mềm TIDEFLOW-2D đã được cấp cho Viện Cơ học bởi Viện Thủy lực Hoàng Gia Anh (Hydraulics Research Wallingford (HR)). Phần mềm này xây dựng từ các phương trình chuyển động và bảo toàn khối lượng, động lượng. Kỹ thuật ghép lưới cho nhiều mạng lưới khác nhau đã được sử dụng. Tại Vịnh Bắc Bộ và Biển Đông, các mô hình toán được thiết lập để xác định các bức tranh cho mực nước triều, dòng triều biến thiên theo thời gian. Hơn nữa, đã tính được dao động tự do cho mực nước Vịnh Bắc Bộ, dao động tự do cho Vịnh Thái Lan và dao động tự do cho mực nước Biển Đông.

Ứng dụng