Nhƣ đã trình bày ở trên, mô hình toán đóng vai trò quan trọng trong bƣớc
phân tích để hiểu rõ động thái và hành vi của hệ thống. Mô hình toán (mathematical
model) là sự biểu diễn bằng toán học một tình huống hay đối tƣợng thực tế, đảm bảo độ tin cậy trong xác lập bản chất của tình huống hay đối tƣợng đó, đồng thời việc nghiên cứu đƣợc tiến hành dễ dàng hơn so với trực tiếp trên các đối tƣợng thực. Một cách đơn giản hơn, mô hình toán đƣợc định nghĩa là việc sử dụng toán học để mô tả sự ứng xử của một hệ thống.
Trƣớc đây, việc nghiên cứu biến động bờ biển đƣợc dựa chủ yếu vào kinh nghiệm thu đƣợc từ các trƣờng hợp tƣơng tự đã diễn ra trong quá khứ và các kết quả thu đƣợc từ thí nghiệm mô hình thuỷ lực. Phƣơng pháp thực nghiệm dự báo sự biến động đƣờng bờ biển trên cơ sở các khuynh hƣớng biến đổi xác lập đƣợc từ công tác quan trắc hay bằng cách so sánh đƣờng bờ nghiên cứu với các khu vực khác có điều kiện tƣơng tự. Với các thí nghiệm mô hình thuỷ lực, dự báo biến động đƣờng bờ đƣợc tiến hành trong các điều kiện điều khiển đƣợc sử dụng mô hình tỷ lệ tƣơng đƣơng với đoạn bờ biển đang nghiên cứu. Mô hình này thƣờng liên quan đến các vấn đề về tỷ lệ nhƣ không thể mô tả chính xác đƣợc tính bất đồng nhất của vật liệu cấu tạo bờ, điều kiện hải văn,... Ngoài ra, mô hình thuỷ lực còn đòi hỏi chi phí tốn kém, mất rất nhiều thời gian và công sức để thực hiện.
Những thiếu sót của các phƣơng pháp trên từ lâu đã đƣợc nhận thấy và cùng với sự phát triển của máy tính điện tử, phƣơng pháp mô hình toán đã và đang thay
thế các phƣơng pháp truyền thống này. Việc áp dụng mô hình toán ngày nay lại càng đƣợc đẩy mạnh trƣớc những đòi hỏi cao về độ chính xác trong dự báo sự biến đổi của đƣờng bờ biển dƣới ảnh hƣởng của các hoạt động nhân sinh.
Để phát triển các mô hình toán, các quá trình vật lý diễn ra ở đới ven biển phải đƣợc hiểu rõ và có thể đƣợc mô tả bằng các biểu thức toán học. Trong nghiên cứu biến động đƣờng bờ biển, dựa vào đối tƣợng và phƣơng pháp mô hình hoá, các mô hình toán đƣợc chia thành 2 nhóm: mô hình đƣờng (line model) hay mô hình đƣờng bờ và mô hình 3 chiều. Hai nhóm mô hình này đều có các ƣu nhƣợc điểm riêng. Các mô hình đƣờng đƣợc sử dụng nhiều trong thực tế, tƣơng đối đơn giản, dễ áp dụng cho nhiều trƣờng hợp thực tế, không đòi hỏi nhiều thời gian tính toán. Tuy nhiên, mô hình đƣờng không dự báo đƣợc sự biến đổi của địa hình đáy. Mô hình ba chiều khắc phục đƣợc nhƣợc điểm này nhƣng đòi hỏi nhiều thời gian tính toán và còn ít đƣợc kiểm chứng bằng thực tế. Do vậy mô hình ba chiều chỉ đƣợc áp dụng cho các trƣờng hợp có khoảng không gian và thời gian đủ nhỏ (hình 2.1).
C¬n b·o Th¸ng 1-5 n¨m 5-10 n¨m 10-20 n¨m M« h×nh ba chiÒu M« h×nh mét ®-êng M« h×nh 2 ®-êng M« h×nh lín (macro) Quy m« thêi gian
Q u y m « k h « n g g ia n Tr ¨ m m Ðt V µi k m 10 km
Hình 2.1 Phạm vi áp dụng các mô hình phân tích biến động đường bờ
Đến nay, các mô hình toán đã đƣợc ứng dụng ở nhiều khâu khác nhau, giải quyết các vấn đề liên quan đến biến động đƣờng bờ nhƣ xác định xu thế vận chuyển trầm tích, xác định biến đổi địa hình đáy và sự hình thành, biến đổi của các cồn cửa sông, tính toán và dự báo xói lở, đề xuất các giải pháp phòng chống xói lở... Trong những trƣờng hợp này, khi tính toán định lƣợng, các mô hình toán phân
tích biến động đƣờng bờ chủ yếu xử lý các biến trạng thái và không thể đề cập đầy đủ đƣợc tất cả các yếu tố tác động cũng nhƣ sự tƣơng tác giữa các yếu tố. Vì vậy, để mô hình hoá đầy đủ diễn biến của hệ thống, nhiều mô hình toán giải quyết các vấn đề khác nhau đã đƣợc nghiên cứu áp dụng (bảng 2.1).
Bảng 2.1 Các mô hình toán sử dụng trong nghiên cứu bồi tụ-xói lở
TT Đặc điểm mô hình Tác giả
1 Mô hình tổng quát tính cán cân bồi tích Đỗ Minh Đức, 2004
2 Xác định lƣợng bùn cát vận chuyển dọc bờ CERC (2002)
3 Biến động đƣờng bờ do dâng cao mực nƣớc biển
Bruun (1962)
Dean & Maurmeyer (1983)
4 Biến động đƣờng bờ do bão Kriebel & Dean (1993)
Tổng hợp chung có thể thấy, trên cơ sở phƣơng pháp luận tiếp cận hệ thống và phƣơng pháp phân tích hệ thống, quá trình bồi tụ-xói lở ở khu vực cửa biển Đề Gi- tỉnh Bình Định đƣợc xác định là một quá trình Địa chất công trình hình thành và biến đổi do tƣơng tác của đới ven biển với các yếu tố nội sinh, thuỷ quyển và hoạt động kinh tế-công trình. Với thông tin đầu vào thu đƣợc từ các phƣơng pháp viễn thám & GIS, địa chất-địa mạo, thực nghiệm, thống kê & địa thống kê, sự biến đổi của quá trình bồi tụ-xói lở đƣợc xác định bằng các mô hình toán thích hợp xử lý 2 biến trạng thái (Qin và Qout).
CHƢƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM BỒI LẤP KHU VỰC CỬA BIỂN ĐỀ-GI, TỈNH BÌNH ĐỊNH