Mô hình toán là tập hợp các biểu thức toán học phức tạp mô tả các quy luật vật lý trong những điều kiện nhất định. Tính toán thuỷ lực mạng lưới sông không thể thiếu mô hình toán. Với bài toán thuỷ lực thường áp dụng mô hình 1 chiều giải hệ phương trình Saint – Venant gồm phương trình liên tục và chuyển động, nghiệm là mực nước và lưu lượng/vận tốc. Khi có số liệu địa hình của mạng lưới sông nghiên cứu và số liệu thuỷ văn: mực nước, lưu lượng, mô hình cho phép tính toán mô phỏng quá trình thuỷ động lực trong toàn bộ mạng lưới sông. Một khi các kết quả tính toán của mô hình đã được hiệu chỉnh và kiểm chứng so với số liệu quan trắc trong thực tế, thường là tại các trạm thuỷ văn, mô hình cho phép dự báo theo các kịch bản khác nhau. Kịch bản là những tình huống có thể xảy ra trong những điều kiện nhất định, giúp cho các nhà quản lý và nhà hoạch định chính sách tiếp cận vấn đề một cách khoa học.
Bởi tầm quan trọng và ý nghĩa của việc giải bài toán thủy lực nên trên thế giới có rất nhiều mô hình đáp ứng mục đích này. Tiêu biểu cho các mô hình loại này là SOGREAH/TELEMAC của Pháp; DELF/WENDY/SOBEK của Hà Lan; ISIS của Anh; SMS/HEC-RAS của Mỹ (Mô hình HEC-HMS: là mô hình mưa dòng chảy của Trung tâm Thủy văn kỹ thuật quân đội Hoa Kỳ được phát triển từ mô hình HEC-1, mô hình có những cải tiến đáng kể cả về kỹ thuật tính toán và khoa học thủy văn thích hợp với các lưu vực sông vừa và nhỏ. Là dạng mô hình tính toán thủy văn được dùng để tính dòng chảy từ số liệu đo mưa trên lưu vực. Trong đó các thành phần mô tả lưu vực sông gồm các công trình thủy lợi, các nhánh sông. Kết quả của Hec-HMS được biểu diễn dưới dạng sơ đò, bảng biểu tường minh rất thuận tiện cho người sử dụng. Ngoài ra, chương trình có thể liên kết với cơ sở dữ liệu dạng DSS của mô hình thủy lực Hec-RAS); MIKE của Đan Mạch, ở Việt Nam có KAL 1D, VRSAP của Gs. Nguyễn Như Khuê... Các mô hình này thường tích hợp nhiều mô đun, mỗi mô đun có thể giải quyết những vấn đề cụ thể: mưa-dòng chảy, truyền lũ. Các mô hình này thường có dạng cấu trúc dữ liệu truy nhập hoặc truy xuất phù hợp với một số phần mềm thông dụng như AutoCAD, ArcView, DEM...
Bộ mô hình thuỷ động lực và vận chuyển bùn cát sử dụng trong nghiên cứu này có tên gọi MIKE của Viện Thuỷ lực DHI, Đan Mạch. Đây là một trong các mô hình 1 và 2 chiều tiên tiến nhất thế giới hiện nay, được sử dụng trong hầu hết các trường đại học, viện nghiên cứu và các đơn vị tư vấn ở trong và ngoài nước với các lợi thế:
Cơ sở toán học chặt chẽ, chạy ổn định, thời gian tính toán nhanh.
Có giao diện thân thiện, dễ sử dụng, có khả năng tích hợp với một số phần mềm chuyên dụng khác.
Bộ mô hình MIKE 11 là mô hình tính toán thủy lực mạng sông 1 chiều với các tiểu mô đun về tính thủy lực, tiểu mô đun tính dòng chảy từ mưa, tiểu mô đun cho tính lan truyền chất và vận chuyển bùn cát.
Mô hình MIKE 11 bao gồm những mô đun cơ bản sau:
Mô đun HD (Hydrodynamic): mô đun thủy động lực
Mô đun AD/CST (Advection-dispersion/Cohesive Sediment Transpot): mô đun khuyếch tán/ vận chuyển trầm tích kết dính
Mô đun NST (Non-cohesive Sediment Transpot): vận chuyển bùn cát không kết dính
Mô đun RR (Rainfall-Runoff): mô đun mưa dòng chảy
Mô đun FF (Flood Forecasting): mô đun dự báo ngập lũ
Mô đun Data assimilation: mô đun phân tích dữ liệu
Một trong những tính năng nổi bật và cơ bản của MIKE 11 là cấu trúc phân chia theo mô đun tổng hợp và thống nhất cho phép lựa chọn và tính toán nhiều hiện tượng khác nhau liên quan đến hệ thống sông ngòi thông qua việc đưa vào thêm các mô đun có sẵn trong bộ mô hình.
Với mục đích tính toán và dự báo xâm nhập mặn trên hệ thống sông Lam tỉnh Nghệ An – Hà Tĩnh, với các ưu việt của bộ mô hình MIKE, nghiên cứu này sử dụng mô hình MIKE 11 với các mô đun thủy động lực và mô đun lan truyền chất.