Nghiên cứu xây dựng mô hình toán tính dòng rip và áp dụng trên vùng biển Bãi Dài - Khánh Hòa - NCS. Ngô Nam Thịnh

Tên luận án: Nghiên cứu xây dựng mô hình toán tính dòng rip và áp dụng trên vùng biển Bãi Dài - Khánh Hòa
Ngành: Vật lý địa cầu
Mã số ngành: 62440111
Họ tên nghiên cứu sinh: Ngô Nam Thịnh
Khóa đào tạo: 2017 
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Thị Bảy
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG.HCM 
1. Tóm tắt nội dung luận án:
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là chế độ thủy động lực ven biển cụ thể là sự hình thành dòng chảy xa bờ (dòng rip). 
- Phạm vi nghiên cứu: Bãi biển Bãi Dài – Khánh Hòa
Mục tiêu nghiên cứu
- Phát triển được mô hình toán tính dòng rip.
- Ứng dụng được mô hình toán tính dòng rip vào thực tiễn giúp xác định được dòng rip và sự biến đổi của nó theo không gian và thời gian tại vùng biển Bãi Dài, Cam Ranh, Khánh Hòa.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập và thống kê, phân tích dữ liệu
- Phương pháp GIS: Ứng dụng Surfer để nội suy địa hình đáy; Thể hiện kết quả tính toán bằng Grapher như: vẽ hoa gió, hoa sóng và xác định tần suất xuất hiện; Thể hiện kết quả tính toán dòng rip bằng Surfer như: sơ đồ kết quả tính toán sóng, sơ đồ phân bố trường vận tốc dòng chảy ven bờ và dòng rip.
- Phương pháp mô hình hóa: Ứng dụng mô hình SWAN tính toán đặc trưng sóng vùng ven bờ làm đầu vào mô hình tính toán trường ứng suất tán xạ sóng; Phát triển module tính toán trường ứng suất tán xạ sóng biến thiên theo thời gian và tích hợp vào mô hình HYDIST – RC; Sử dụng mô hình HYDIST – RC đã được hoàn thiện tính toán dòng rip tại Bãi Dài, Cam Ranh, Khánh Hòa.
Kết quả
Mô đun tính toán ứng suất tán xạ sóng RC đã được tích hợp và phát triển tính biên thiên theo thời gian vào mô hình tính dòng rip HYDIST - RC. Mô hình HYDIST – RC được áp dụng để tính toán sự xuất hiện dòng rip dưới ảnh hưởng của sóng, triều biên thiên theo không gian và thời gian. Mô hình cũng được so sánh với lời giải giải tích cũng như tính toán dòng rip giả định và có kiểm chứng với kết quả nghiên cứu trước đây, kết quả so sánh đều cho thấy sự phù hợp với các nghiên cứu trước. Ngoài ra, mô hình được áp dụng vào khu vực nghiên cứu, cũng đã được hiệu chỉnh và kiểm định tính phù hợp với số liệu đo đạc thực tế tại khu vực biển Bãi Dài, Cam Ranh, Khánh Hòa.
Kết quả tính toán cho thấy khi sóng càng lớn thì vận tốc dòng rip càng mạnh và số lượng dòng rip xuất hiện cũng tăng lên, mùa gió Đông Bắc xuất hiện nhiều dòng rip hơn (12 dòng rip) so với mùa gió Tây Nam (3 dòng rip), tuy nhiên do mùa gió Tây Nam là mùa cao điểm du lịch nên rủi ro đuối nước xảy ra là khá cao. Mô hình đã cho thấy rõ được khu vực nào có khả năng xuất hiện dòng rip, khu vực nào xuất hiện các xoáy hay chỉ là dòng chảy dọc bờ đơn thuần, đồng thời còn thể hiện được cường độ của các dòng chảy một cách chi tiết.
Ngoài ra, mô hình cũng thể hiện rõ nguyên nhân, cơ chế hình thành dòng rip cũng như đã so sánh được cường độ, quy mô của dòng rip giữa triều dâng và triều rút nhằm đánh giá tác động của thủy triều, xác định được cấp độ nguy hiểm của dòng rip tại bãi tắm Bãi Dài – Khánh Hòa. Kết quả tính toán đã cho thấy được, khi triều rút cường độ dòng rip tăng lên từ 0,2 – 0,4 m/s, chiều dài của dòng cũng tăng về phía biển đáng kể từ 5 – 10 m và cấp nguy hiểm cũng tăng so với khi triều dâng. Đã xác định được các vị trí xuất hiện các dòng rip xác định tại bãi biển Bãi Dài, Cam Ranh, Khánh Hòa và đề xuất thiết lập các biển cảnh báo, chòi cứu hộ nhằm đảm bảo an toàn cho người dân đến tắm biển.
Mô hình HYDIST - RC cho thấy được khả năng ứng dụng vào trong tính toán dòng rip tại bãi biển của Việt Nam, điều này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn, đây là mô hình của Việt Nam không còn phụ thuộc vào mô hình thương mại của nước ngoài trong tính toán dòng rip như mô hình Mike. Ngoài ra, mô hình HYDIST – RC còn có module tính toán vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy dưới tác động của thủy động lực, nên có thể kết hợp việc tính toán dự báo dòng rip với biến đổi địa hình các cồn cát do sóng, thủy triều đảm bảo độ chính xác theo thời gian thực.
2. Những kết quả mới của luận án:
Điểm mới 1: Phát triển và tích hợp mô đun tính toán ứng suất sóng vào mô hình HYDIST-RC để hoàn thiện mô hình tính toán dòng rip ven biển.
Điểm mới 2: Xác định được các điều kiện hình thành dòng rip, cũng như biến thiên về cường độ, vi mô của dòng rip dưới tác động của thủy triều.  
3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn hay những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu 
Mô hình cần được đưa vào ứng dụng cho các bãi biển du lịch khác của Việt Nam nhằm xác định dòng rip đảm bảo an toàn cho người dân tắm biển, cũng như tiếp tục đánh giá và hoàn thiện mô hình hơn nữa.
Kết quả tính toán dòng rip đã xác định được vị trí xảy ra dòng rip dưới tác động của sóng, triều. Tại các vị trí đó cần xây dựng nghiên cứu thực nghiệm nhằm đưa ra công thức thực nghiệm giúp dự báo sớm dòng rip dưới tác động của sóng, triều.
Tính toán và dự báo dòng rip nếu có xem xét đến sự biến đổi địa hình đáy của bãi biển thì kết quả tính toán sẽ toàn diện hơn vì dòng rip cũng làm thay đổi địa hình ven biển. Vì vậy, cần tính toán dòng rip kết hợp với tính toàn biến đổi địa hình đáy biển.