Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình

Tóm tắt: Mô hình mã nguồn mở thủy động lực 3 chiều lưới tam giác FVCOM được áp dụng để

tính toán chế độ thủy động lực cho vùng cửa sông Nhật Lệ, tỉnh Quảng Bình. Trong nghiên cứu

này, chúng tôi sử dụng mô hình khí tượng WRF để tính toán số liệu đầu vào cho 2 năm mô

phỏng 2009 và 2018. Kết quả mô phỏng được kiểm định với số liệu đo từ thiết bị ADCP. Kết quả

tính toán cho thấy có 2 hướng dòng chảy chính là Đông Nam và Tây bắc. Có hiện tượng xoáy

theo chiều kim đồng hồ ở gần cửa sông và ngược chiều kim đồng hồ ở phía biển. Có sự thay đổi

về nhiệt độ theo không gian với nhiệt độ chênh từ 1.0 đến 2.5 độ C giữa vùng cửa sông và biển.

Từ khóa: FVCOM, WRF, mô hình thủy động lực, cấu trúc nhiệt, trường dòng chảy

Summary: A open-source three-dimensional unstructured-grid numerical model FVCOM has

been applied to examine circulation, wave, and thermal structure in the Nhat Le estuary, Quang

Binh province. The model used meteorological data downscalling from WRF model for the

simulation year of 2009 and 2018. The simulation results were tested against ADCP

observations of currents and wave. The results show that mean currents direction was

predominantly SE and NW. There were clockwise circulation in the adjacent of the estuary while

a larger anti-clyclonic offshore. The spacial variation of water temperature was found with

higher temperature onshore and lower temperture at offshore with the difference can be 1.0 to

2.5 degree C. Data including current and wave measured by ADCP instruments.

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 1

Trang 1

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 2

Trang 2

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 3

Trang 3

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 4

Trang 4

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 5

Trang 5

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 6

Trang 6

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 7

Trang 7

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 8

Trang 8

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 9

Trang 9

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 12 trang baonam 9220
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình

Ứng dụng mô hình thủy động lực 3 chiều Fvcom tính toán chế độ thủy động lực và cấu trúc nhiệt cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 1
ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC 3 CHIỀU FVCOM 
TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ THỦY ĐỘNG LỰC VÀ CẤU TRÚC NHIỆT 
CỬA SÔNG NHẬT LỆ - QUẢNG BÌNH 
Nguyễn Đức Tuấn, Nguyễn Thanh Hùng, Bùi Thị Ngân, Vũ Thái Long 
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển 
Tóm tắt: Mô hình mã nguồn mở thủy động lực 3 chiều lưới tam giác FVCOM được áp dụng để 
tính toán chế độ thủy động lực cho vùng cửa sông Nhật Lệ, tỉnh Quảng Bình. Trong nghiên cứu 
này, chúng tôi sử dụng mô hình khí tượng WRF để tính toán số liệu đầu vào cho 2 năm mô 
phỏng 2009 và 2018. Kết quả mô phỏng được kiểm định với số liệu đo từ thiết bị ADCP. Kết quả 
tính toán cho thấy có 2 hướng dòng chảy chính là Đông Nam và Tây bắc. Có hiện tượng xoáy 
theo chiều kim đồng hồ ở gần cửa sông và ngược chiều kim đồng hồ ở phía biển. Có sự thay đổi 
về nhiệt độ theo không gian với nhiệt độ chênh từ 1.0 đến 2.5 độ C giữa vùng cửa sông và biển. 
Từ khóa: FVCOM, WRF, mô hình thủy động lực, cấu trúc nhiệt, trường dòng chảy 
Summary: A open-source three-dimensional unstructured-grid numerical model FVCOM has 
been applied to examine circulation, wave, and thermal structure in the Nhat Le estuary, Quang 
Binh province. The model used meteorological data downscalling from WRF model for the 
simulation year of 2009 and 2018. The simulation results were tested against ADCP 
observations of currents and wave. The results show that mean currents direction was 
predominantly SE and NW. There were clockwise circulation in the adjacent of the estuary while 
a larger anti-clyclonic offshore. The spacial variation of water temperature was found with 
higher temperature onshore and lower temperture at offshore with the difference can be 1.0 to 
2.5 degree C. Data including current and wave measured by ADCP instruments. 
Key words: FVCOM, WRF, hydrodynamic model, thermal structure, circulation 
1. MỞ ĐẦU * 
Chế độ thủy động lực tại các cửa sông luôn 
phức tạp do là nơi hội tụ của nhiều quá trình 
vật lý phức tạp ví dụ như sự tác động tương 
hỗ giữa sông và biển, ảnh hưởng của thủy 
triều, của sóng, của các yếu tố khí tượng và 
sự xâm nhập của muối. Sự hiểu biết về các 
quá trình động lực tại các cửa sông luôn là 
vấn đề cốt lõi để trên cơ sở đó có thể giải 
quyết các vấn đề như xói lở, bồi tụ cửa sông, 
vấn đề xâm nhập mặn, ô nhiễm nước tại khu 
vực cửa sông ven biển. 
Ngày nhận bài: 09/01/2019 
Ngày thông qua phản biện: 11/3/2019 
Ngày duyệt đăng: 26/3/2019 
Ở nước ta trong những năm qua, cùng với sự 
phát triển kinh tế đặc biệt là kinh tế biển, một 
trong những mối quan tâm nhất hiện nay đó là 
môi trường nước biển và các quá trình vật lý 
đang diễn ra như thế nào trong bối cảnh ngày 
càng gia tăng sự tác động của con người và 
biến đổi khí hậu. Các vấn đề về xả thải từ sông 
cũng như việc xây dựng các cảng biển, các 
công trình ngăn sóng, công trình chỉnh trị 
v.v đều có những tác động đến sự phân bố 
dòng chảy và môi trường biển. 
Các nghiên cứu chế độ thủy động lực khu vực 
cửa sông - ven biển được thực hiện ở nhiều nơi 
trên Thế giới (Liu et al., 2001; Weisberg, R. 
H., & Zheng, L, 2006; Ralston et al., 2007). 
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trường dòng 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 2
chảy khu vực cửa sông chịu ảnh hưởng bởi 
nhiều yếu tố như lưu lượng sông, trường gió 
và chế độ triều (Weisberg, R. H., & Zheng, L, 
2006; Ralston và nnkl., 2007; Guo, X., & 
Valle-Levinson, A, 2007). Tại Việt Nam, đã có 
nhiều nghiên cứu về chế độ thủy động lực cửa 
sông với cách tiếp cận là dùng số liệu thực đo 
để đánh giá hoặc dùng mô hình toán (N.T. 
Hùng và nnk, 2014, 2016; Vũ duy Vĩnh và nnk, 
2012,2014). Chế độ thủy động lực tại vùng 
tương tác chịu ảnh hưởng lớn từ lưu lượng 
nước sông chảy ra (Do & nnk., 2004; Vinh, V. 
D & Thanh, T. D., 2014). Gần đây, nhóm tác 
giả Nguyễn Thanh Hùng & nnk (2018) đã 
thành công áp dụng mô hình Mike ST trong đó 
sử dụng số liệu đầu vào từ mô hình thủy lực 1 
chiều Mike 11 để nghiên cứu biến động theo 
mùa chế độ động lực cửa sông Nhật Lệ. 
Hiện nay ở Việt nam các mô hình số thủy 
động lực chủ yếu là mô hình thương mại, số 
lượng các nghiên cứu sử dụng mô hình có mã 
nguồn mở còn ít. Sử dụng các mô hình thương 
mại có nhiều ưu điểm như giao diện thuận tiện 
và dễ sử dụng, được sự hỗ trợ từ các công ty 
phát triển phần mềm trong quá trình sử dụng. 
Tuy nhiên, mô hình thương mại lại có các hạn 
chế trong việc chỉnh sửa các phương trình, các 
hệ số theo ý muốn của người sử dụng. 
Mô hình thủy động lực 3 chiều FVCOM là mô 
hình có mã nguồn mở được được xây dựng và 
phát triển bởi Changsheng Chen và cộng sự từ 
2003 (Chen & nnk, 2003) và tiếp tục được phát 
triển và cải thiện (Chen & nnk , 2013, phiên 
bản 4). Mô hình FVCOM đã được áp dụng 
thành công trong rất nhiều nghiên cứu về sông, 
hồ, và đại dương cho các vấn đề nghiên cứu 
khác nhau, điển hình  ... :  =


(12) Số liệu đầu bao gồm: số liệu khí tượng 
(tốc độ gió, hướng gió, nhiệt độ không khí, độ 
ẩm không khí, độ mây che phủ, bức xạ mặt 
trời). Mô hình tính toán bao gồm 2 biên hở bao 
gồm lưu lượng sông và mực nước triều và 
sóng ở phía biển. 
Lưới tính toán 
Mô hình FVCOM được thiết kế và tính toán 
dạng không cấu trúc, hình tam giác. Cấu trúc 
lưới hình tam giác có ưu điểm là có thể mô tả 
được đầy đủ đặc điểm đường bờ đặc biệt là tại 
các khu vực cửa sông nơi thường có địa hình 
phức tạp cùng các công trình chỉnh trị. Lưới 
tính toán cửa sông Nhật Lệ được xây dựng 
bằng phần mềm SMS (www.aquaveo.com). 
Lưới tính toán cửa sông Nhật Lệ bao gồm 
9840 phần tử tam giác và 5124 nút với phạm 
vi từ cửa sông Nhật Lệ ra đến Biển Đông 
khoảng 28km (Hình 1). Hệ tọa độ là kinh độ 
và vĩ độ WGS-84. Lưới tính toán được thiết kế 
với kích thước cách cạnh của phần tử tăng dần 
từ cửa sông Nhật Lệ ra đến biên phía biển với 
kích thước lớn nhất là 3.7km tại biên phía biển 
và kích thước lưới nhỏ nhất là 20m ở khu vực 
cửa sông (hình 2b). Kích thước trung bình 
chiều dài cạnh của các phần tử trên toàn miền 
là 340m. Sự phân bố về kích thước được thể 
hiện ở hình vẽ 3. Hình vẽ 3 cho thấy sự phân 
bố về kích thước cạnh các phần tử khá trơn tru, 
điều đó cho phép tăng độ chính xác và ổn định 
của mô hình số FVCOM. 
Hình 1. Vị trí và lưới tính toán cửa sông Nhật Lệ - Quảng Bình 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 5
(a) (b) 
Hình 2. (a) Vị trí trạm đo ADCP (đo sóng và dòng chảy); 
(b) Đường đồng mức độ sâu khu vực cửa sông Nhật Lệ - Tỉnh Quảng Bình 
Các ngoại lực tác dụng 
Mô hình cửa sông Nhật Lệ chạy dưới tác động 
của các ngoại lực sau: khí tượng, mực nước 
triều và sóng phía biển và lưu lượng sông. Do 
trong khu vực nghiên cứu không có trạm đo 
khí tượng nên các yếu tố khí tượng sẽ được 
tính toán thông qua chi tiết hóa động lực bằng 
mô hình WRF. 
Mô hình khí tượng WRF 
Hình 3. Phân bố chiều dài cạnh phần tử lưới 
tính toán trên toàn miền tính 
Mô hình khí tượng WRF ((WRF3.9.1, http: 
//www.wrf-model.org, Skamarock et al. 
(2008)) được sử dụng để chi tiết hóa yếu tố 
động lực cho khu vực nghiên cứu. Lưới tính 
toán cho mô hình WRF được thể hiện ở hình 4 
trong đó kỹ thuật lưới lồng được áp dụng 
nhằm tăng độ phân giải và tăng độ chính xác 
của việc chi tiết hóa. Độ phân giải của lưới thô 
phía ngoài và lưới phía trong lần lượt là 32km 
và 8.0km tương ứng với tỷ lệ độ phân giải giữa 
hai lưới là 1:4. Có nhiều nguồn số liệu đã được 
đánh giá lại có thể dùng làm số liệu đầu vào 
cho mô hình WRF. 
Trong nghiên cứu này nguồn số liệu 
NCEP/GFS/FNL Reanalysis Reanalysis với độ 
phân giải 0.250 với bước tính 4 lần/ngày được 
sử dụng để làm số liệu đầu vào cho mô hình 
WRF. Các thông số sau khi được chi tiết hóa 
động lực được lưu dưới dạng file netcdf và 
được nội suy vào lưới tính toán của mô hình 
FVCOM bằng hàm nội suy trong chương trình 
phần mềm Matlab. Hình 5 thể hiện vận tốc gió 
trung bình trên toàn miền tính theo thời gian 
năm 2018. Vận tốc gió trung bình là 4.3 m/s. 
Trong khi đó vận tốc gió lớn nhất và nhỏ nhất 
lần lượt là 14.0 m/s và 0.06m/s. Tướng ứng, 
các giá trị này đối với năm 2009 lần lượt là 
4.0m/s, 20.3m/s và 0.04m/s. Tốc độ gió ở cách 
bề mặt 10m. 
Nhiệt độ không khí được tính toán và chuyển 
đổi giá trị với khoảng cách 2m so với bề mặt. 
Nhiệt độ không khí trung bình của năm 2018 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 6
trên toàn miền tính toán năm 2018 là 23.10C. 
Nhiệt độ cao nhất và thấp nhất trong năm 2018 
lần lượt là 32.70C và 15.60C. Tương ứng của 
năm 2009 lần lượt là 24.50C, 31.70C và 15.50C. 
Hình 4. Lưới tính toán mô hình khí tượng WRF 
Hình 5. Vận tốc gió trung bình trên toàn miền tính toán từ mô hình khí tượng WRF (2018) 
Điều kiện biên 
Lưu lượng dòng chảy tại biên hở sử dụng số 
liệu quan trắc tại sông Nhật Lệ trong 15 ngày 
với tần suất 1 giờ. Đường quá trình lưu lượng 
(hình 6,7) cho thấy cửa sông Nhật Lệ quá trình 
nước ra và vào khá đều với lưu lượng lớn nhất 
chảy vào và ra lần lượt là -947 m3/s và 753 
m3/s (năm 2018) và -758m3/s và 935m3/s 
(2009). Với đặc điểm thủy văn từ tháng 9 đến 
tháng 11 là mùa lũ, lưu lượng sông chiếm ưu 
thế, mùa kiệt từ tháng 1 đến tháng 8 và dòng 
triều chiếm ưu thế, giá trị lưu lượng trung bình 
lần lượt là 86.1 m3/s và -49.3 m3/s cho năm 
2009 và 2018 (thời gian quan trắc là mùa kiệt). 
Thời đoạn tính toán nằm trong thời gian kiệt, 
Lưới 
trong 
(D=8km) 
Lưới ngoài 
(D=32km) 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 7
do đó sự ảnh hưởng của dòng triều tại cửa 
sông Nhật Lệ qua việc trao đổi nước giữa 
sông và biển như hình 5. Biên triều ở biên hở 
được tính toán từ phần mềm tính toán triều 
TPXO7.1 với độ phân giải 0.25 độ bao gồm 
8 thành phần triều (M2, S2, N2, K2, K1, O1, 
P1, Q1). 
Hình 6. Đường quá trình lưu lượng sông 
 Nhật Lệ (2018) 
Biên sóng được trích xuất từ kết quả tính toán 
sóng toàn cầu WAVEWATCH III và được nội 
suy vào các nút tại biên hở cho các thông số 
sóng bao gồm chiều cao sóng, chu kỳ sóng và 
hướng sóng với bước tính toán 1 giờ (hình 8). 
Hình 7. Đường quá trình lưu lượng sông 
Nhật Lệ (2009) 
Hình 8. Đường quá trình chiều cao sóng, 
hướng sóng và chu kỳ sóng tại biên được trích 
xuất từ WaveWatch III (2009) 
5. KẾT QUẢ 
Chế độ động lực cửa sông Nhật Lệ được mô 
phỏng với các thời đoạn khác nhau trong năm 
2009 và 2018 tương ứng với thời gian quan 
trắc lưu lượng sông được liệt kê trong bảng 2. 
Kết quả mô phỏng của mô hình được kiểm 
định với số liệu quan trắc để đánh giá mức độ 
chính xác của mô hình. 
Bảng 2. Các thời đoạn mô phỏng 
Năm Thời gian mô phỏng 
2009 08/06/2009 – 23/06/2009 
2009 17/11/2009 – 01/12/2009 
2018 17/04/2018 – 25/04/2018 
Sử dụng chỉ số đánh giá RMSE (Root mean square 
error) để đánh giá sai số theo công thức sau: 
RMSE = 
∑ ()



 (13) 
Trong đó: Oi và Mi lần lượt là số liệu quan trắc thứ 
i và kết quả tính toán thứ i. N là tổng số số liệu. 
Kết quả so sánh giữa kết quả tính toán sóng và 
quan trắc được thể hiện ở hình 9b với giá trị 
RMSE cho chiều cao sóng, chu kỳ sóng và 
hướng sóng chủ đạo lần lượt là 0.18m, 2.5s và 
41 độ. Từ đồ thị có thể thấy rõ mô hình cho kết 
quả không được tốt trong ngày đầu tiên mô 
phỏng. Lý do của việc này là do mô hình bắt 
đầu chạy với điều kiện ban đầu là nước tĩnh 
trên toàn miền tính. Đây là đặc điểm ở bất cứ 
mô hình số nào do cần 1 thời gian đủ dài để 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 8
giảm bớt ảnh hưởng của điều kiện ban đầu. 
Kết quả mô hình từ ngày 19/4/2018 cho kết 
quả khá tốt. Điều này cũng tương tự như kết 
quả tính toán vận tốc dòng chảy (hình 9a), so 
sánh giữa vận tốc quan trắc và mô phỏng tốt 
hơn nhiều sau ngày 19/4/2018. Một điểm quan 
trọng cần chú ý rằng, mô hình FVCOM tính 
toán 3 thành phần vận tốc theo phương x,y và 
z. Số liệu quan trắc từ ADCP là vận tốc tổng 
trên phương ngang, do đó vận tốc tổng từ mô 
hình được tính theo công thức: 
 =  +  (14) 
Trong đó: V là vận tốc tổng theo phương 
ngang; Ux và Uy lần lượt là vận tốc thành phần 
theo phương x và y. 
(a) 
(b) 
Hình 9. (a) So sánh vận tốc đo đạc và kết quả tính toán dòng chảy tại trạm NL-ADCP. 
(b) So sánh số liệu quan trắc và tính toán sóng tại trạm NLW (2018) 
Các chỉ số đánh giá mức độ chính xác của mô 
hình trong việc mô phỏng sóng và dòng chảy 
cho thấy mô hình FVCOM cho kết quả khá tốt 
và đủ độ tin cậy để làm cơ sở đánh giá chế độ 
thủy động lực tại cửa sông và trên toàn miền 
tính toán. 
Mặc dù không có số liệu quan trắc nhiệt độ 
nước tại khu vực nghiên cứu để có thể kiểm 
định kết quả tính toán nhiệt của mô hình 
FVCOM, tuy nhiên nghiên cứu này sẽ trình 
bày một số kết quả tính toán nhiệt để có thể 
cung cấp thêm một số kiến thức và thông tin 
về cấu trúc nhiệt tại khu vực nghiên cứu. Mô 
hình FVCOM đã cho kết quả tính toán nhiệt 
rất tốt tại các nghiên cứu trước đây (Nguyễn 
T.D và nnk, 2014; Safaie và nnk, 2017). Hình 
10 biểu thị nhiệt độ mặt nước theo thời gian 
trong đó đường xanh là nhiệt độ tại cửa sông 
Nhật Lệ và đường đỏ là nhiệt độ mặt nước 
trung bình trên toàn miền tính toán. 
Hình 10. Nhiệt độ mặt nước khu vực 
cửa sông - ven biển Nhật Lệ (2018) 
6. THẢO LUẬN 
Vùng cửa sông ven biển Nhật Lệ có chế độ 
bán nhật triều không đều . N.T. Hùng và nnk 
(2018) đã phân tích số liệu mực nước tại trạm 
thủy văn Đồng Hới thời kỳ mùa kiệt (2007-
2012) và kết luận rằng các hằng số điều hòa 
thủy triều tại khu vực khá ổn định, dẫn tới ảnh 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 9
hưởng mạnh của dòng triều trong mùa kiệt tại 
cửa sông Nhật Lệ. Điều này thấy rõ từ số liệu 
quan trắc lưu lượng năm 2009 và 2018 (hình 
6,7) dòng triều chiếm ưu thế rõ rệt trong mùa 
kiệt như đã phân tích ở trên. 
Kết quả mô phỏng trường nhiệt độ cho thấy sự 
phân bố nhiệt theo không gian tại cửa sông khá 
rõ rệt. Sự khác nhau về nhiệt độ giữa khu vực 
cửa sông (nước nông) và phía biển (nước sâu) 
khoảng từ 1.0 đến 2.5 độ C. Sự khác nhau này 
rõ rệt hơn trong thời gian mùa hè, sự chênh 
nhiệt độ giữa các vùng giảm đi vào mùa đông 
khi nhiệt độ không khí giảm (hình 11). So sánh 
nhiệt độ tại khu vực cửa sông và nhiệt độ trung 
bình toàn miền tính toán cho thấy nhiệt độ tại 
cửa sông thường cao hơn nhiệt độ ở các khu 
vực khác từ 1.0-1.5 độ C (hình 10). Điều này 
có thể giải thích do ở vùng nước nông quá 
trình khuếch tán nhiệt yếu hơn vùng nước sâu. 
Trường dòng chảy 
Vận tốc trung bình ngày và trung thủy trực 
trên toàn miền tính được tính toán được thể 
hiện ở hình 12. Kết quả cho thấy trường dòng 
chảy tại cửa sông Nhật Lệ có hai hướng chính 
là Tây Bắc và Đông Nam. Do ảnh hưởng của 
sự tương tác giữa sông và biển và ảnh hưởng 
của gió, hướng dòng chảy không ổn định. Điều 
này cũng phù hợp với nghiên cứu của 
N.T.Hùng và nnk, 2018. Tốc độ dòng ven biển 
đạt lớn nhất và trung bình lần lượt là 0.54m/s 
và 0.2m/s. Trong ngày 15/06/2009 có 2 xoáy 
dòng chảy hình thành khu vực cửa Nhật Lệ, 
một xoáy lớn ở phía ngoài theo chiều ngược 
chiều kim đồng hồ và 1 xoáy nhỏ hơn ở phía 
hạ lưu cửa sông và có chiều kim đồng hồ. Hai 
xoáy thuận nghịch này là một đặc điểm rất 
quan trọng có ảnh hưởng đến việc lan truyền 
chất cần được nghiên cứu sâu hơn. 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 10
Hình 11. Phân bố nhiệt độ nước khu vực cửa sông Nhật Lệ 
Hình 12. Trường dòng chảy khu vực cửa sông Nhật Lệ 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 11
7. KẾT LUẬN 
Nghiên cứu này đã ứng dụng mô hình thủy 
động lực ba chiều FVCOM với số liệu đầu vào 
từ mô hình khí tượng WRF để mô phỏng chế 
độ thủy động lực tại cửa sông Nhật Lệ - Quảng 
Bình. Kết quả tính toán cho thấy mô hình 
FVCOM đã khôi phục dòng chảy khu vực cửa 
sông Nhật Lệ và cho kết quả khá tốt. Khu vực 
cửa sông trong thời gian tính toán chịu ảnh 
hưởng của dòng triều. Vận tốc lớn nhất khu 
vực ven biển đạt tới 0.5m/s. Phân tích trường 
dòng chảy cho thấy có hai hướng dòng chảy 
chủ đạo là Tây bắc và Đông nam. Có sự tạo 
thành xoáy khu vực cửa sông. Sự phân bố 
nhiệt độ nước theo không gian khá rõ rệt với 
nhiệt độ cao ở khu vực gần cửa và nhiệt độ 
thấp hơn ở khu vực xa bờ với độ chênh nhiệt 
độ từ 1.0 đến 2.5 độ C. Trong các nghiên cứu 
tiếp theo cần có đánh giá độ chính xác của yếu 
tố gió được chi tiết hóa từ mô hình WRF nhằm 
tăng độ chính xác của kết quả tinh toán từ mô 
hình FVCOM. 
Lời cảm ơn 
Nghiên cứu này được thực hiện dựa trên kinh 
phí từ đề tài cấp Bộ Nông nghiệp và Phát triển 
Nông thôn thông qua kênh hỗ trợ Phòng Thí 
nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học 
sông biển. Các tác giả xin chân thành cảm ơn 
dữ liệu từ chương trình 47 về điều tra cơ bản 
các cửa sông và đề tài khoa học cấp nhà nước 
KC08.16/16-20.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Baptista, A. M., Zhang, Y., Chawla, A., Zulauf, M., Seaton, C., Myers Iii, E. P., ... & 
Turner, P. J. (2005). A cross-scale model for 3D baroclinic circulation in estuary–plume–
shelf systems: II. Application to the Columbia River. Continental Shelf Research, 25(7-8), 
935-972. 
[2] Do Minh, D. U. C., Yasuhara, K., Murakami, S., & Komine, H. Coastal Erosion in the 
tropical rapid accretion delta –A case study of the Red River Delta, Vietnam. 
[3] Guo, X., & Valle-Levinson, A. (2007). Tidal effects on estuarine circulation and outflow 
plume in the Chesapeake Bay. Continental Shelf Research, 27(1), 20-42. 
[4] Nguyen, T. D., Thupaki, P., Anderson, E. J., & Phanikumar, M. S. (2014). Summer 
circulation and exchange in the Saginaw Bay‐Lake Huron system. Journal of Geophysical 
Research: Oceans, 119(4), 2713-2734. 
[5] Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2009). Báo cáo tổng hợp dự án điều tra hiện trạng cửa sông 
Nhật Lệ - Quảng Bình và kiến nghị các giải pháp bảo vệ, khai thác hoàn thiện. 
[6] Nguyễn Lập Dân, 2008. Nghiên cứu hiện trạng, xác định nguyên nhân và đề xuất các giải 
[7] pháp phòng chống bồi lấp cửa sông nhằm khai thông luồng Nhật Lệ, Quảng Bình. Báo cáo 
đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Hà nội 2008. 
[8] Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Quang Minh, Vũ Đình Cương, 2016. Nghiên cứu sự biến 
động theo mùa của chế độ thủy động lực khu vực cửa sông ven biển lưu vực sông Mã, Tạp 
chí Khoa học & Công nghệ Việt Nam, Tập 4, số 2, tháng 2/2016. Tr. 32-39; 
[9] Nguyễn Thanh Hùng, Vũ Đình Cương, Yoshimitsu Tajima, Tô Vĩnh Cường, 2014. 
Numerical modeling of Hydrodynamics and sediment transport processes in Ma 
rivier estuary, Vietnam, Proceedings of the 19th IAHR-APD Congress 2014, Hanoi, 
Vietnam. 
CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 53 - 2019 12
[10] Ralston, D. K., Geyer, W. R., & Lerczak, J. A. (2008). Subtidal salinity and velocity in the 
Hudson River estuary: Observations and modeling. Journal of Physical 
Oceanography, 38(4), 753-770. 
[11] Safaie, A., Litchman, E., & Phanikumar, M. S. (2017). Evaluating the role of groundwater 
in circulation and thermal structure within a deep inland lake. Advances in Water 
Resources, 108, 310-327. 
[12] Vinh, V. D., & Thanh, T. D. (2014). Characteristics of current variation in the coastal area 
of Red River Delta - Results of research using the 3D numerical model. Tạp chí Khoa học 
và Công nghệ Biển, 14(2), 139-148. 
[13] Vũ Duy Vĩnh, Katrijn Baetens,Patrick Luyten, Trần Anh Tú, Nguyễn Thị Kim Anh (2012). 
Ảnh hưởng của gió bề mặt đến phân bố mặn và hoàn lưu vùng ven bờ châu thổ sông Hồng. 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển, 13(1), 12-20. 
[14] Weisberg, R. H., & Zheng, L. (2006). Circulation of Tampa Bay driven by buoyancy, 
tides, and winds, as simulated using a finite volume coastal ocean model. Journal of 
Geophysical Research: Oceans, 111(C1). 

File đính kèm:

  • pdfung_dung_mo_hinh_thuy_dong_luc_3_chieu_fvcom_tinh_toan_che_d.pdf