GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ

Biến động đường bờ là một trong những vấn đề chính trong kỹ thuật bờ biển; không nhữngcó ý nghĩa về mặt kỹ thuật dân dụng mà còn là một bài toán thu hút những nhà khoahọc tự nhiên, khoa học Trái đất. Để khảo sát quá trình biến đổi này, mô hình toán tỏ ralà một công cụ có ích.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờChương 1Tóm t t lý thuy t mô hình1.1 S c n thi t mô hình hoá di n bi n đư ng bB o v đư ng b và n đ nh đư ng b là nh ng nhi m v trung tâm trong lĩnh v c kthu t b bi n. S bi n đ i bãi bi n b chi ph i b i các y u t gió, sóng dòng ch y, m cnư c, đ c trưng bùn cát và ngu n cung c p. Đ d báo di n bi n b bi n gây ra b i m tquá trình ph c t p như v y; r t c n m t công c h u ích như mô hình toán. Không nh ngnó cho k t qu khách quan mà còn là công c h tr tính toán cho nh ng k ch b n khácnhau trong các d án phát tri n. Dù v y, c n nh n th c r ng mô hình toán không th hoàn toàn thay th vai trò c a kthu t viên v n hành mô hình và h có trách nhi m v k t qu cu i cùng.1.2 Kh năng c a mô hìnhGENESIS là mô hình “đư ng đơn”, nghĩa là hình d ng m t c t ngang b không đ i mà chd ch chuy n theo chi u ngang. Tuy v y, s gi n hoá này l i khó phù h p trong th c ti n.Trong cách mô ph ng này các đư ng đ ng m c đáy luôn song song v i nhau và do đó chc n đư c đ i di n b i m t đư ng cong duy nh t, đó là đư ng b . V i m t s gi thi t phù h p, GENESIS có th đư c dùng cho các bãi bi n cát đ phântích các ph n ng c a đư ng b dư i tác d ng c a sóng trong nhi u bài toán k thu t. Mô hình d đoán v trí c a đư ng b bi n đ i trong kho ng th i gian t vài tháng đ nvài năm; và thích h p nh t đ i v i nh ng trư ng h p có m t xu hư ng bi n đ i đư ng bdài h n và có quy lu t, ch ng h n s thoái lui đư ng b phía khu t c a m t đ p m hànho c s phát tri n c a đư ng b phía sau m t đ p phá sóng. Kho ng th i gian mô ph ng ph thu c vào các đi u ki n sóng và v n chuy n bùn cát,đ chính xác c a các đi u ki n biên, tính ch t c a d án và m c đ g n gi ng c a bãi sov i v trí cân b ng. Ngay sau khi xây d ng công trình, bãi bi n đã b thay đ i nhi u so v itr ng thái cân b ng c a nó. Trong trư ng h p này thay đ i do gia di n v n chuy n cát d cb l n hơn nhi u so v i do bão và nh ng thay đ i theo mùa. Di n bi n kéo dài vài năm 5CHƯƠNG 1. TÓM T T LÝ THUY T MÔ HÌNH 6này, khi m t c t đang bi n đ i gi a hai v trí cân b ng, đư c GENESIS mô t m t cáchhi u qu nh t. Không gian đư c mô ph ng có th bi n đ i t vùng d án đơn l c vài trăm métđ n d i b bi n dài vài ch c km. C n lưu ý r ng, m c dù ph m vi c a công trình khôngl n nhưng các đi u ki n có th m r ng trên m t vùng r ng l n hơn nhi u. Trong m t strư ng h p, ph m vi mô hình có th m r ng tuỳ theo yêu c u xem xét nh hư ng c a môhình t i các khu v c lân c n. Như đã đ c p trên, mô hình bi n đ i đư ng b đư c xây d ng nh m mô ph ng quátrình bi n đ i dài h n c a đư ng b trong quá trình ti n t i m t tr ng thái cân b ng.Tr ng thái xáo tr n ban đ u thư ng là do nh ng công trình l n đư c xay d ng, ch ng h nđê ch n cát t i c a sông ho c b n c ng. Mô hình không th mô ph ng đư c các bi n đ ngng u nhiên c a đư ng b mà không có xu th rõ r t, ch ng h n bi n đ i c a dòng ven bdo đi u ki n sóng khác nhau, ho c bi n đ i c a b bi n t i l ch tri u, bi n đ i dòng ch ygây ra do gió, ho c v n chuy n bùn cát ngang b trong các tr n bão.1.3 So sánh các mô hình bi n đ i đư ng bCác mô hình gi i tích cho các nghiên c u đúng c a m t phương trình vi phân bi u thdi n bi n c a đư ng b . Nhưng đ có nghi m đúng, nhi u gi thi t ph i đư c ch p nh nnh m lý tư ng hoá đi u ki n t nhiên. Do đó mô hình gi i tích n u c n, ch đư c áp d ngtrong giai đo n ti n kh thi, v i m c đích ch y u là nh n di n xu hư ng phát tri n chínhc a đư ng b và nh hư ng c a các y u t như sóng góc t i, đi u ki n biên, đi u ki n banđ u. Đ n nay các mô hình xói l m t c t có th mô ph ng xói l bãi bi n dư i nh hư ngc a bão (Kriebel và Dean, 1985; Larson, 1988) cũng như bi n đ i m t c t ngang ngay saukhi đ cát nuôi bãi (Larson và Kraus, 1989a). Mô hình này b qua quá trình v n chuy nbùn cát d c b . V nguyên t c, các mô hình di n bi n m t c t và di n bi n đư ng b cóth dùng k t h p đ mô ph ng bi n đ i v trí đư ng b c ng n h n l n dài h n. Mô hình bi n đ i đư ng b , như GENESIS, t ng quát hoá t mô hình gi i tích, nhưngxét t i nhi u y u t ph c t p hơn như công trình, sóng, các đi u ki n biên đi u ki n banđ u... Ngoài ra, các ngu n b sung bùn cát như nuôi bãi, b sung bùn cát t c a sông,ho c các ho t đ ng khai thác cát, v.v. đ u đư c xét đ n. Mô hình 3 chi u mô ph ng thay đ i đ cao, đ đáy theo c hai hư ng: d c b và ngangb ; và do đó g b các gi thi t v hình d ng m t c t ngang không đ i (c a mô hình bi nđ i đư ng b ) và v n chuy n bùn cát không đ i (c a mô hình bi n đ i m t c t). Sóng,dòng ch y, v n chuy n bùn cát cũng đư c xác đ nh trên toàn b lư i tính toán. Mô hìnhlo i này c n ch y trên nh ng máy tính m nh và đòi h i vi c ki m đ nh mô hình và phântích đ nh y r t sâu s c.CHƯƠNG 1. TÓM T T LÝ THUY T MÔ HÌNH 71.4 Vai trò c a mô hình bi n đ i đư ng b t ...