STWAVE sử dụng sơ đồ sai phân trên hệ lưới toạ độ Đề Các. Lưới tính theo hình vuông (x=y). Có thể sử dụng phương pháp lưới lồng để tính với các bước lưới tính phác nhau. Sơ đồ lưới tính được vẽ trên hình 5.13. Mô hình STWAVE thực hiện các tính toán trong hệ lưới quy ước, với trục x theo hướng vuông góc với đường bờ (gốc tại vùng nước sâu), trục y song song với đường bờ. Hướng của trục x (87.5 độ) tạo ra vùng tính khoảng gần 180 độ (nửa mặt phẳng). Trục y thường có hướng vuông góc với đường đẳng sâu. Góc quy ước của sóng được xác định theo hướng ngược chiều kim đồng hồ. Các biên hông trong mô hình có thể là biên lỏng hoặc cứng bằng cách cho các điểm nút là dương (lỏng) hoặc âm (cứng). Các biên cứng làm giảm sự phát triển của sóng ở gần khu vực biên này vì nó ngăn sự lan truyền năng lượng sóng từ hướng biên. Nếu biên hông là biên lỏng thì trong mô hình chấp nhận giả thiết là không tồn tại gradient ngang qua biên, cho phép năng lượng truyền từ phía ngoài vào vùng tính hoặc từ trong vùng tính ra ngoài.
Hình 5.13 Lưới tính trong mô hình STWAVE
Các số liệu đầu vào đối với mô hình STWAVE cũng như đối với mô hình RCPWAVE. Phổ TMA được tính trực tiếp từ độ cao, chu kỳ sóng trung bình và độ sâu tại biên ngoài khơi của vùng tính với tổng số tần số là 40 giá trị và bước tần số tuỳ chọn. Phổ hai chiều được tính theo công thức (5.74) với bước hướng là 5 độ.
Các kết quả kiểm tra với số liệu đo đạc cho thấy mô hình STWAVE cho các kết quả tính sóng nhỏ hơn so với trường sóng thực tế trong các hình thế trường sóng lừng có phổ rất hẹp. Tuy vậy mô hình STWAVE hiện đang được sử dụng rất rộng rãi trong tính toán động lực các vùng cửa sông, lạch triều và tính vận chuyển trầm tích, biến động bờ biển vì mô hình này có ưu điểm rất lớn là tính được tương tác giữa sóng với dòng chảy và trường sóng được mô phỏng dưới dạng phổ. Tuy là một mô hình trường sóng dừng, ổn định nhưng có thể tính với nhiều các yếu tố sóng liên tiếp tạo ra trường sóng biến đổi theo thời gian dạng tựa dừng. Mô hình đối với trường sóng phát triển được đưa ra dưới đây.
5.2.3 Mô hình SWAN
Mô hình SWAN là mô hình tính toán các đặc trưng của trường sóng trong vùng ven bờ, trong các hồ và cửa sông từ các điều kiện gió, địa hình đáy và dòng chảy. Mô hình dựa trên phương trình cân bằng tác động sóng (hoặc phương trình cân bằng năng lượng trong trường hợp không có dòng chảy) với các nguồn cung cấp và tiêu tán năng lượng. SWAN là mô hình tính sóng thế hệ ba với các lựa chọn kiểu tính sóng thế hệ một, hai và ba.
a. Tính năng
Theo quá trình truyền sóng:
- truyền sóng trong không gian địa lý, - khúc xạ sóng do thay đổi đáy và dòng chảy, - biến dạng do thay đổi đáy và dòng chảy, - bị chặn và phản xạ bởi dòng chảy ngược hướng,
- truyền qua, bị chặn hoặc phản xạ do các vật cản có kích thước dưới lưới.
Theo quá trình phát sinh và tiêu tán sóng:
- phát sinh do gió,
- tiêu tán năng lượng do sóng bạc đầu, - tiêu tán năng lượng do sóng đổ bởi độ sâu, - tiêu tán năng lượng do ma sát đáy,
- tương tác giữa các sóng (bậc bốn và bậc ba)
Ngoài ra, nước dâng do sóng so với mực biển trung bình cũng có thể tính được trong mô hình. SWAN là mô hình tính sóng ổn định và không ổn định. Các công thức có thể áp dụng trong hệ toạ độ Đề Các hoặc cong tuyến tính (đối với quy mô nhỏ) hoặc toạ độ cầu (đối với quy mô nhỏ và lớn).