2.2.2.1. Phân tích bài toán
Vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng là một hệ thống thuỷ văn, thuỷ lực thống nhất chịu tác động đồng thời của các nhân tố tự nhiên và nhân tạo. Các nhân tố tự nhiên: dòng chảy sông, thuỷ triều, sóng chi phối chế độ dòng chảy theo thời gian; các công trình nhân tạo: cảng cá Cửa Tùng, cầu Tùng Luật, kè Cửa Tùng ảnh hưởng lên trường thủy động lực. Nhiệm vụ của bài toán cần giải quyết là mô phỏng được tác động của tổ hợp công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng.
Khu vực nghiên cứu là một vùng nhỏ, nhưng trường thủy động lực trong vùng lại chịu ảnh hưởng tác động đồng thời của sông, biển và tổ hợp công trình. Do vậy, thích hợp nhất nên dùng mô hình thủy lực hai chiều để tính toán và mô phỏng trường thủy động lực cho khu vực.
2.2.2.2. Phân tích lựa chọn mô hình mô phỏng
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin cũng như khoa học kỹ thuật nói chung, các mô hình toán ứng dụng ngày càng được phát triển nhiều hơn. Các mô hình toán với các ưu điểm như cho kết quả tính toán nhanh, giá thành rẻ, dễ dàng thay đổi các kịch bản bài toán, vv... đang trở thành là một công cụ mạnh, phục vụ đắc lực trong nhiều lĩnh vực. Trên thế giới hiện nay có rất nhiều mô hình toán đang được sử dụng, các mô hình này hiện cũng đang được nhiều cơ quan trong nước áp dụng cho
nhiều mục đích khai thác khác nhau như nghiên cứu, quy hoạch và thiết kế hệ thống quản lý tài nguyên nước và phòng lũ. [8] Trong những năm qua, nhiều mô hình đã đáp ứng được những yêu cầu cấp bách của thực tế như tính toán và dự báo lũ, quy hoạch hệ thống phòng lũ sông Hồng - Thái Bình (VRSAP, MIKE 11, ISIS, HEC-RAS), quy hoạch phòng lũ đồng bằng sông Cửu Long (VRSAP, HYDROGIS, KOD1, ISIS), tính toán, dự báo lũ Miền Trung (MIKE 11, VRSAP)... . Tuy nhiên, cho đến nay cũng chưa có một đánh giá, so sánh về khả năng áp dụng của các mô hình nói trên. Lựa chọn mô hình là khâu đầu tiên rất quan trọng trong phương pháp mô hình toán, nó phụ thuộc vào yêu cầu công việc, điều kiện số liệu.
Trong nghiên cứu này, với mục tiêu mô phỏng và tính toán ảnh hưởng của các công trình lên trường thủy động lực vùng cửa sông ven biển Cửa Tùng – Quảng Trị, chúng tôi đã lựa chọn áp dụng bộ phần mềm MIKE 21/3 FM couple, bởi nó đáp ứng được những tiêu chí sau:
- Là bộ phần mềm tích hợp đa tính năng;
- Là bộ phần mềm đã được kiểm nghiệm thực tế ở nhiều quốc gia trên thế giới; - Cho phép tính toán thủy lực với độ chính xác cao;
- Đáp ứng mục đích nghiên cứu; - Giao diện thân thiện, dễ sử dụng.
2.3. Cơ sở lý thuyết mô hình Mike 21/3 FM [20, 21]
Mô hình kết hợp MIKE 21/3 FM couple là một hệ thống mô hình thủy động lực áp dụng cho vùng cửa sông, ven biển và trong sông. Mô hình bao gồm các mô đun sau:
- Mô đun dòng chảy - Mô đun tải khuếch tán
- Mô đun chất lượng nước và sinh thái học - Mô đun vận chuyển bùn
- Mô đun vận chuyển cát (chỉ áp dụng cho tính toán 2D) - Mô đun phổ sóng
Mô đun dòng chảy và phổ sóng là hai thành phần cơ bản của mô hình kết hợp Mike 21/3 FM. Mô hình này được sử dụng để tính toán tương tác lẫn nhau giữa sóng và dòng chảy. Mô hình cũng bao gồm tính toán kết hợp động lực học giữa mô đun vận chuyển bùn, mô đun vận chuyển cát, mô đun dòng chảy và mô đun sóng. Do đó, sự tương tác qua lại đầy đủ của những thay đổi về độ sâu đến tính toán sóng và dòng chảy cũng được xem xét.