Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang

Mô hình sóng SWAN (phiên bản 41.31) với lưới phi cấu trúc đã được áp dụng thử nghiệm vào tính sóng tại vùng biển

Nha Trang. Đặc biệt, có thể sử dụng cùng mạng lưới tam giác phi cấu trúc trong tính toán dòng chảy bằng phương pháp

phần tử hữu hạn (FEM). Một sự kết hợp hệ thống sóng-dòng được phát triển trong bài báo này là sự kết hợp hai mô

hình, mô hình thủy động lực theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và mô hình sóng gần bờ (SWAN). Điều này rất

hữu ích trong giải quyết bài toán tương tác sóng - dòng và sóng - sóng. Những kết quả bước đầu cho thấy, cách tiếp cận

ứng dụng mô hình tính sóng này là hợp lý, ổn định cho bước thời gian bất kỳ cho mạng lưới làm mịn, mang đặc trưng

địa phương trong vùng nghiên cứu.

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang trang 1

Trang 1

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang trang 2

Trang 2

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang trang 3

Trang 3

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang trang 4

Trang 4

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang trang 5

Trang 5

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang trang 6

Trang 6

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang trang 7

Trang 7

pdf 7 trang viethung 6700
Bạn đang xem tài liệu "Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang

Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN tại vịnh Nha Trang
T. V. Chung, N. M. Tiến, Võ Văn Quang / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 52-59 52 
 Phát triển mô hình sóng-dòng qua cặp mô hình FEM và SWAN 
tại vịnh Nha Trang 
Development of a wave-current model through coupling of FEM and SWAN models 
in Nha Trang bay 
Trần Văn Chung*, Ngô Mạnh Tiến, Võ Văn Quang 
Tran Van Chung*, Ngo Manh Tien, Vo Van Quang 
Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST) 
Institute of Oceanography, VAST 
 (Ngày nhận bài: 23/11/2020, ngày phản biện xong: 05/12/2020, ngày chấp nhận đăng: 20/12/2020) 
Tóm tắt 
Mô hình sóng SWAN (phiên bản 41.31) với lưới phi cấu trúc đã được áp dụng thử nghiệm vào tính sóng tại vùng biển 
Nha Trang. Đặc biệt, có thể sử dụng cùng mạng lưới tam giác phi cấu trúc trong tính toán dòng chảy bằng phương pháp 
phần tử hữu hạn (FEM). Một sự kết hợp hệ thống sóng-dòng được phát triển trong bài báo này là sự kết hợp hai mô 
hình, mô hình thủy động lực theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và mô hình sóng gần bờ (SWAN). Điều này rất 
hữu ích trong giải quyết bài toán tương tác sóng - dòng và sóng - sóng. Những kết quả bước đầu cho thấy, cách tiếp cận 
ứng dụng mô hình tính sóng này là hợp lý, ổn định cho bước thời gian bất kỳ cho mạng lưới làm mịn, mang đặc trưng 
địa phương trong vùng nghiên cứu. 
Từ khóa: Mô hình kết hợp; SWAN; Lưới phi cấu trúc; Sai phân hữu hạn; Phần tử hữu hạn. 
Abstract 
The wave model SWAN (version 41.31) with unstructured grid has been applied for Nha Trang waters. In particular, 
the unstructured meshes (triangular mesh) can be used in order to calculate the flow by finite element method (FEM). 
A coupled wave-current system has been developed in the present paper based on two open source community models, 
the Hydrodynamic model by finite element method (FEM) and the Simulating WAves Nearshore (SWAN). This is very 
helpful in solving the problems of interactions between wave-current and wave-wave. It indicates that the SWAN model 
approach is reasonable, stable for any time step while permitting local mesh refinements in interested areas. 
Keywords: Coupled model; SWAN; Unstructured grid; Finite difference; Finite Element. 
1. Mở đầu 
Sóng và dòng chảy thường tương tác rõ rệt 
ở vùng nước nông dưới các điều kiện trường độ 
sâu phức tạp và đóng vai trò chính trong vận 
chuyển trầm tích, tiến hóa hình thái và pha 
trộn chất ô nhiễm (Rodriguez và nnk., 1995 
[1]; Li và Johns, 1998 [2]; Bever và 
MacWilliams, 2013 [3]). Các tương tác này là 
phi tuyến và phức tạp (Olabarrieta và nnk., 
2011 [4]; Roland và nnk., 2012 [5]; Benetazzo 
nnk., 2013 [6]). Một mặt, gradient của ứng suất 
bức xạ kết hợp với sóng trọng lực, tổng lực đẩy 
06(43) (2020) 52-59
* Corresponding Author: Tran Van Chung; Institute of Oceanography, VAST 
Email: tvanchung@gmail.com 
T. V. Chung, N. M. Tiến, Võ Văn Quang / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 52-59 53 
ngang tác động bởi sóng lên trên bãi biển và 
khu vực gần bờ làm thay đổi dòng chảy dọc bờ 
(Longuet-Higgins, 1970 [7]; Garcez-Faria nnk., 
2000 [8]) và do đó ảnh hưởng đến mực nước 
trung bình bằng cách tăng mực nước 
gần bờ hoặc giảm mực nước gần điểm sóng đổ 
(Longuet-Higgins và Stewart, 1964 [9]; Guza 
và Thornton, 1981 [10]). Trong khi đó, sóng 
trong vùng sóng đổ có thể tăng cường pha trộn 
theo phương ngang và lực cản đáy. Mặt khác, 
sự thay đổi mực nước và dòng chảy có thể ảnh 
hưởng đến sự chuyển động và phát triển của 
sóng (Dutour-Sikiric nnk., 2013 [11]; Allard 
nnk., 214 [12]). 
Bài báo này thực hiện một ứng dụng mới 
của mô hình SWAN (phiên bản 41.31, cập 
nhật mới nhất tới thời điểm này) với lưới phi 
cấu trúc vào vùng nghiên cứu có đường bờ 
biến đổi phức tạp, biên mở rộng, xử lý biên 
khá phức tạp và không thuận lợi cho lan 
truyền sóng. Phiên bản này sử dụng khác đôi 
chút so với lưới phi cấu trúc với các kỹ thuật 
lặp đi lặp lại bốn hướng Gauss-Seidel tương tự 
từ phiên bản cấu trúc của SWAN, đòi hỏi sự 
thích nghi trong lõi tính toán. Điểm nổi bật của 
thuật toán lưới phi cấu trúc này là không theo 
phương pháp thể tích hữu hạn hoặc phương 
pháp phần tử hữu hạn theo phương pháp sai 
phân hữu hạn truyền thống. Với lộ trình thực 
hiện ở đây, mô hình này vẫn giữ được quá 
trình vật lý và số học và cấu trúc mã số của mô 
hình lưới cấu trúc SWAN, nhưng có thể chạy 
trên mạng lưới phi cấu trúc. Phiên bản mới 
nhất luôn được cập nhật từ trang web: 
 Các phiên 
bản SWAN đã được chúng tôi ứng dụng thành 
công khi kết hợp với mô hình thủy động lực 
theo phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Các 
công trình công bố điển hình, áp dụng mô hình 
SWAN với lưới phi cấu trúc đã được áp dụng 
thử nghiệm vào tính toán các đặc trưng sóng tại 
vùng biển Đầm Bấy (Nha Trang) có xét đến 
tương tác sóng - dòng theo pha triều lên và pha 
triều xuống (Trần Văn Chung và nnk., 2015 
[13]) và trường sóng do ảnh hưởng của chế độ 
gió mùa Ninh Thuận - Bình Thuận (Trần Văn 
Chung và nnk., 2016 [14]). Đây là phiên bản đầu 
tiên được chúng tôi ứng dụng trên tương tác 
sóng - dòng do ảnh hưởng chế độ gió mùa trên 
khu vực không thuận lợi cho lan truyền sóng. 
2. Tài liệu và phương pháp 
2.1. Mô tả mô hình 
2.1.1. Mô hình SWAN 
Các mô hình sóng được sử dụng trong nghiên 
cứu này là các mô hình sóng thế hệ thứ ba 
SWAN 41.31 (Mô phỏng sóng gần bờ (SWAN - 
Simulating Waves Nearshore); mô hình phổ 
sóng SWAN tính toán sự phát triển của phổ mật 
độ tác động N sử dụng phương trình cân bằng 
tác động (Booij và nnk., 1999 [15]): 
 (1) 
Với 
Stot = Sin + Swc + Sn14 + Sbot + Sbrk + Snl3 (2) 
Vế bên trái phương trình (1), các số hạng lần 
lượt biểu diễn sự thay đổi của mật độ tác động 
sóng theo thời gian, sự lan truyền của sóng theo 
địa lý không gian (với các véc tơ vận tốc 
nhóm sóng và – véc tơ dòng chảy), khúc xạ 
do độ sâu và do dòng chảy gây ra (với cθ vận 
tốc lan truyền theo hướng không gian θ) và sự 
chuyển dịch của các tần số radian σ do sự thay 
đổi lấy trung bình của dòng chảy và độ sâu (với 
vận tốc lan truyền cσ). Vế bên phải biểu diễn 
cho quá trình thành tạo, tiêu tán hoặc phân phối 
lại năng lượng sóng. Trong nước sâu, ba số 
hạng nguồn phát được sử dụng. Đây là các 
chuyển giao năng lượng từ gió đến các con 
sóng, Sin, sự tiêu tán năng lượng sóng do sóng 
bạc đầu, Swc, và chuyển đổi phi tuyến của năng 
lượng sóng do tương tác bộ bốn (bốn sóng), 
T. V. Chung, N. M. Tiến, Võ Văn Quang / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 52-59 54 
Snl4. Trong vùng nước nông, tiêu tán do ma sát 
đáy, Sbot, độ sâu gây ra đổ vỡ, Sbrk, và bộ ba 
tương tác phi tuyến (ba sóng), Snl3, cho ước 
lượng thêm vào. Chi tiết mở rộng trên công 
thức của các quá trình này có thể được tìm thấy 
trong: Ris (1997) [16], Booij và nnk. (1999) 
[15] và Holthuijsen (2007) [17]. 
Đối với bài toán được đặt ra hợp lý, điều 
kiện biên phải được cung cấp. Các thành phần 
sóng đến ở biên phía biển được quy định bởi 
một phổ hai chiều. Tại biên khép kín, ví dụ: các 
biên đường bờ biển và biên bên, năng lượng 
sóng tiêu tán được hấp thụ hoàn toàn và giữ lại 
trong các vùng địa lý tương ứng. Các biên trên 
và dưới trong không gian tần số được chỉ định 
bởi tương ứng σmin và σmax. Các biên này 
được hấp thụ đầy đủ, mặc dù phần đuôi chẩn 
đoán σ-4 được thêm vào trên tần số cắt cụt cao, 
được sử dụng để tính toán các thành phần phi 
tuyến tương tác sóng-sóng và tính toán toàn bộ 
các thông số sóng. Từ đó định hướng không 
gian là một vùng vòng tròn khép kín, không cần 
thiết có điều kiện biên. 
2.1.2. FEM model 
Các công trình nghiên cứu số trị cho mô 
hình thủy động lực học theo phương pháp phần 
tử hữu hạn (FEM), được xây dựng và triển khai 
trong các công trình nghiên cứu của Bùi Hồng 
Long và Trần Văn Chung (2009 [18]). Đánh giá 
tính hợp lý của mô hình qua so sánh với số liệu 
thực tế tại các trạm mực nước trong nghiên cứu 
chế độ dòng chảy cho Vịnh Bắc Bộ (Trần Văn 
Chung và Bùi Hồng Long (2015) [19]). Trong 
đó, đáng chú ý là bước đầu thực hiện so sánh 
kết quả nghiên cứu về cấu trúc dòng chảy của 
hai mô hình FEM và mô hình Ecosmo và các 
kiểm chứng thực tế đo đạc tại vùng nghiên cứu 
Bình Cang - Nha Trang (Trần Văn Chung và 
Bùi Hồng Long (2014)) [20] đây là cơ sở dữ 
liệu dòng chảy đầu vào quan trọng cho việc 
chạy liên kết tương tác sóng- dòng trong mô 
hình cặp FEM-SWAN. 
2.2. Cơ sở dữ liệu 
Cơ sở dữ liệu chính của mô hình gồm: 
(1) Trường độ sâu: 
Trường độ sâu được cập nhật mới nhất trong 
khuôn khổ đề tài tỉnh Khánh Hòa: “Xác định 
các khu vực có khả năng cải tạo, phát triển bãi 
tắm nhân tạo và đề xuất các phương án bảo vệ 
bãi tắm tự nhiên trong vịnh Nha Trang” (2015 - 
2016) với tỉ lệ 1/25.000 cho toàn vùng và 
1/10.000 cho ven bờ. 
(2) Thông tin trường chảy dòng chảy tầng 
mặt được trích xuất từ mô hình tính thủy động 
lực ba chiều theo phương pháp phần tử hữu hạn 
cho vùng biển Bình Cang - Nha Trang, với 
mạng lưới tính trùng với mạng lưới tính sóng 
theo công trình nghiên cứu được Trần Văn 
Chung và Bùi Hồng Long công bố năm 2014 
[20] và được mô phỏng trên cơ sở cập nhật 
những dữ liệu nghiên cứu mới. 
(3) Thông tin về đặc trưng sóng (độ cao, chu 
kỳ và hướng) tại biên ngoài khơi được cập nhật 
từ: 
dap/NWW3_Global_Best.html với độ phân giải 
0,5 độ theo từng giờ (số liệu tính thống kê từ 
ngày 07/11/ 2010 đến tháng 31/12/2019). 
(4) Nguồn số liệu về vận tốc gió được cập 
nhật từ cơ sở dữ liệu tái phân tích của mô hình 
khí hậu toàn cầu CFSR (Climate Forecast 
System Reanalysis) thuộc trung tâm dự báo môi 
trường NCEP (National Centers for 
Environmental Prediction) (NCEP CFSR) với 
tần suất mỗi giờ 01 số liệu. Với phiên bản 2 
(NCEP CFSv2 - NCEP Climate Forecast 
System Version 2 (CFSv2)): số liệu được lấy từ 
năm 01/01/2011 đến 31/12/2019 là theo lưới 
0,20 theo phương ngang. Ngoài ra, để phân tích 
số liệu gió địa phương tại trạm Nha Trang, bài 
báo đã sử dụng nguồn số liệu gió tại các trạm 
đo khí tượng với chuỗi số liệu đo từ 1987 đến 
2007, tần suất đo số liệu là 6 giờ một lần tại các 
giờ trong ngày 1, 7, 13, 19 giờ. Dưới đây là một 
vài kết quả phân tích từ dữ liệu gió có được: 
T. V. Chung, N. M. Tiến, Võ Văn Quang / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 52-59 55 
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
0% 5% 10% 15% 20% 25%
<=2
>2 - 4
>4 - 6
>6 - 8
>8 - 10
>10 - 12
>12 - 14
>14 - 16
>16 - 18
>18 - 20
>20
Toác ñoä gioù (m/s)
Hình 1. Hoa gió tại khu vực Nha Trang 
Theo kết quả phân tích gió cho 21 năm tại 
khu vực Nha Trang, chúng ta thấy rất rõ đặc 
trưng gió mang tính địa phương với sự biến đổi 
tốc độ và hướng khá lớn so với chế độ gió mùa 
chung, cụ thể gió mùa Tây Nam với hướng gió 
tại Nha Trang là Đông Nam (SE) chiếm ưu thế. 
Theo hình 6, chúng ta thấy rằng, ở khu vực Nha 
Trang thường xuyên có 4 hướng gió chính (N, 
NNE, NE, SE). Căn cứ vào kết quả phân tích 
chi tiết cho cụ thể từng năm, khi trường gió 
mùa Đông Bắc tác động đến tại khu vực nghiên 
cứu, vịnh Nha Trang chịu sự tác động của 4 
hướng gió chính Đông Bắc, Bắc Đông Bắc, 
Đông Đông Bắc và Bắc. Khi trường gió mùa 
Tây Nam xuất hiện, vịnh Nha Trang chịu tác 
động của 3 hướng gió chính Đông Nam, Đông 
Đông Nam và Nam Đông Nam. 
2.3. Khu vực nghiên cứu 
Khu vực nghiên cứu được chọn từ kinh độ 
109,141oE đến 109,321oE; vĩ độ từ 12,125oN 
đến 12,462oN (Hình 2). Phương pháp giải 
chúng tôi sử dụng phương pháp phần tử hữu 
hạn, mạng lưới tính là mạng lưới tam giác 
(Hình 3). Với mạng lưới tính tam giác được 
thiết lập với góc cực tiểu là 25o; tổng diện tích 
mặt thoáng cho tính toán là 354,28 km2. Số 
điểm tính trong mạng lưới tam giác là 7.421, 
với tổng số tam giác là 13.908. Diện tích tam 
giác của lưới tính có giá trị nhỏ nhất 4.714m2, 
trung bình 25.473m2, lớn nhất 39.999m2. 
Hình 2. Mạng lưới nghiên cứu tác động sóng, 
dòng cho vịnh Nha Trang 
Hình 3. Mạng lưới làm khớp trên bản đồ Google Earth 
Hình 4. Sơ đồ trạm đo kiểm định và hiệu chỉnh mô hình, trong đó “LT” là trạm đo liên tục 01 ngày đêm. 
Dòng chảy và sóng được đo đồng thời bằng máy AWAC (Acoustic WAve and Current profiler) 
số liệu của đề tài AST06.03/18-19, đo vào tháng 9/2018) 
T. V. Chung, N. M. Tiến, Võ Văn Quang / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 52-59 56 
3. Kết quả nghiên cứu 
Kết quả tính toán các đặc trưng sóng theo 
dạng tương tác sóng tổng hợp với sự tác động 
đồng thời của trường gió, dòng chảy tầng mặt 
và độ cao bề mặt biển. Mô phỏng đầy đủ tương 
tác này sẽ làm sáng tỏ được chế độ sóng thực tế 
tại vùng biển Nha Trang, theo chế độ gió mùa 
với sự tác động tổng thể của các lực tạo sóng 
quan trọng. Từ đó có cái nhìn tổng quan về tác 
động sóng cũng như ảnh hưởng và tương tác 
qua lại giữa sóng - dòng trong quá trình thủy 
động lực trong vịnh. 
3.1. Trường sóng điển hình trong mùa gió 
Đông Bắc 
Hình 5 là kết quả phân tích dòng chảy trung 
bình tại tầng mặt tại khu vực Nha Trang vào 
mùa gió Đông Bắc bằng mô hình FEM. Đây là 
thông tin điều kiện ban đầu cho dòng chảy 
trong mô phỏng trường gió mùa Đông Bắc, 
trong nghiên cứu tương tác sóng - dòng trong 
mô hình SWAN. Ở công trình này, chúng tôi 
tập trung vào phân tích tính hợp lý của các quá 
trình lan truyền sóng do ảnh hưởng của dòng 
chảy. Bộ chương trình thể hiện các kết quả đặc 
trưng sóng (độ cao, chu kỳ và hướng sóng) 
được cải tiến và việt hóa từ bộ chương trình thể 
hiện kết quả tính của SWAN cho lưới phi cấu 
trúc trong chương trình mã nguồn mở Matlab 
“plotunswan.m”. 
Hình 5. Phân bố dòng chảy tầng mặt vào mùa gió 
 Đông Bắc 
Hình 6. Độ cao sóng có nghĩa (m) trong tương tác sóng - 
dòng do ảnh hưởng mùa gió Đông Bắc 
Về hình dạng phân bố có sự phân vùng độ 
cao sóng khá rõ rệt, phía bắc vịnh Nha Trang 
chịu tác động khá rõ của trường gió Đông Bắc 
và điểm che chắn phía nam của vịnh làm suy 
yếu trường sóng khi đi vào phía nam vịnh. Sự 
suy giảm sóng do tác động của che chắn địa 
hình là khá rõ ràng, chi tiết lan truyền độ cao 
sóng được thể hiện trên Hình 6, chu kỳ sóng 
Hình 7 và hướng sóng lan truyền Hình 8. Điểm 
đặc biệt cần lưu ý, mặc dù sóng phía ngoài bắc 
vịnh tương đối lớn nhưng mức độ ảnh hưởng 
khi đi vào vùng ven bờ bị tiêu tán và suy giảm 
năng lượng sóng khá mạnh nên mức độ ảnh 
hưởng không còn lớn như phía ngoài khơi. Với 
sự tác động của yếu tố dòng chảy và mực nước 
hướng lan truyền sóng có sự đổi hướng so với 
hướng gió thuần túy, các kết quả mô phỏng cho 
thấy giá trị độ cao sóng lớn nhất trong mạng 
lưới tính đạt 2,18m với chu kỳ sóng 6,3s (độ 
cao sóng trung bình 1,0m, chu kỳ trung bình 
3,7s) có độ sâu khoảng 26,1m, với hướng lan 
truyền sóng 224,7o, vị trí đạt độ cao sóng lớn 
nhất xung quanh vị trí (109,311996oE; 
12,273005oN) (hình 6-8). 
T. V. Chung, N. M. Tiến, Võ Văn Quang / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 52-59 57 
Hình 7. Chu kỳ trung bình (s) trong tương tác tổng hợp 
do ảnh hưởng mùa gió Đông Bắc 
Hình 8. Hướng lan truyền sóng (0) trong tương tác tổng 
hợp do ảnh hưởng mùa gió Đông Bắc 
3.2. Trường sóng điển hình trong mùa gió Tây Nam 
Hình 9. Phân bố dòng chảy tầng mặt vào mùa gió 
Tây Nam 
Hình 10. Độ cao sóng có nghĩa (m) trong tương tác 
sóng - dòng do ảnh hưởng mùa gió Tây Nam 
Theo kết quả mô phỏng, trong mùa gió Tây 
Nam với sóng tác động đến vịnh Nha Trang là 
không đáng kể. Kết quả mô phỏng thể hiện khá 
chi tiết về độ cao lan truyền sóng có nghĩa trên 
Hình 10, chu kỳ sóng trên Hình 11 và hướng 
lan truyền trên Hình 12. Nói chung, vịnh Nha 
Trang là vịnh kín nên các yếu tố tác động sóng 
ảnh hưởng đến biến đổi đường bờ là không lớn. 
Thông tin về sóng trong mùa gió Tây Nam 
đáng chú ý như sau: độ cao sóng có nghĩa lớn 
nhất trong mạng lưới tính đạt 1,4m, chu kỳ 
sóng 5,1s (trung bình độ cao sóng 0,4m, chu kỳ 
sóng trung bình 2,1s) với hướng lan truyền 
sóng đạt độ cao sóng lớn nhất là 211,5o ở khu 
vực có độ sâu khoảng 3,8m xung quanh vị trí 
(109,298725oE; 12,226684oN) (Hình 10 - 12). 
T. V. Chung, N. M. Tiến, Võ Văn Quang / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 06(43) (2020) 52-59 58 
Hình 11. Chu kỳ trung bình (s) trong tương tác tổng hợp 
do ảnh hưởng mùa gió Tây Nam 
Hình 12. Hướng lan truyền sóng (0) trong tương tác tổng 
hợp do ảnh hưởng mùa gió Tây Nam 
3.3. So sánh kết quả tính toán và số liệu thực 
đo ngoài hiện trường 
Để kiểm tra tính đúng đắn của mô hình 
FEM, công trình của Trần Văn Chung và Bùi 
Hồng Long (2014) [28] đã thực hiện các so 
sánh với số liệu thực đo dòng chảy trong vùng 
nghiên cứu. Trong công trình này, để kiểm 
chứng và hiệu chỉnh mô hình thông qua mối 
tương tác sóng - dòng, các kết quả khảo sát 
đồng thời được thực hiện trên máy đo sóng - 
dòng tại 20 trạm mặt rộng (từ ngày 7-9/9/2018) 
và 01 trạm liên tục (11-12/09/2018) trong vịnh 
Nha Trang, thể hiện ở Hình 4. So sánh kết quả 
nghiên cứu của mô hình với các trạm đo kiểm 
tra tính khả thi của mô hình trong ứng dụng tại 
vịnh Nha Trang (Bảng 1). 
Bảng 1: So sánh một số kết quả tính toán và 
đo đạc hiện trường tại các trạm đo sóng điển hình 
Trạm 
Độ cao sóng có nghĩa Chu kỳ trung bình sóng Hướng lan truyền sóng 
Đo đạc 
(m) 
Tính toán 
(m) 
Sai số tương đối 
(%) 
Đo đạc 
(s) 
Tính toán 
(s) 
Sai số 
tương đối 
(%) 
Đo đạc 
(o) 
Tính toán 
(o) 
Độ lệch 
(o) 
3 0,47 0,49 4,7 4,81 4,09 15,1 275,42 272,10 3,3 
7 0,67 0,57 14,6 1,73 2,20 27,2 124,69 108,84 15,9 
6 0,42 0,50 18,1 5,06 4,08 19,4 0,63 341,80 18,8 
Lt 0,2 0,20 2,6 3,62 3,24 10,3 84,13 82,22 1,9 
4. Nhận xét và thảo luận 
Tác động của sóng đến vịnh Nha Trang 
thường không lớn. Để đánh giá tác động sóng 
tổng hợp, chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng 
tác động của trường gió, dòng chảy tầng mặt 
lên tác động sóng nhằm đánh giá đúng tác động 
sóng lên khu vực ven bờ vịnh Nha Trang. Theo 
kết quả nghiên cứu, khi khu vực chịu tác động 
của mùa gió Đông Bắc, độ cao sóng có nghĩa 
trung bình cũng chỉ đạt 1,0m, chu kỳ trung bình 
3,7s. Trong mùa gió Tây Nam thì ảnh hưởng 
của sóng là không đáng kể, khi độ cao sóng có 
nghĩa trung bình độ cao sóng 0,4m, chu kỳ sóng 
trung bình 2,1s. So sánh kết quả tính toán với 
thực tế, sai số tương đối trung bình khoảng 
10% (thấp nhất 2,6% và lớn nhất 18,1%) cho 
độ cao sóng có nghĩa và trung bình khoảng 
18% (thấp nhất 10,3% và lớn nhất 27,2%) cho 
chu kỳ sóng trung bình. Độ lệch hướng sóng 
giữa tính toán và đo đạc trung bình khoảng 10o 
(thấp nhất 1,9o và lớn nhất 18,8o) cho hướng lan 
truyền sóng. 
Các ứng dụng mô hình sóng SWAN thể hiện 
khả năng mô phỏng các trường sóng trên vùng 

File đính kèm:

  • pdfphat_trien_mo_hinh_song_dong_qua_cap_mo_hinh_fem_va_swan_tai.pdf