HÌNH THÁI BỜ BIỂN - CHƯƠNG 6

MÔ HÌNH HÓA BÃI BIỂN VÀ ĐƯỜNG BỜ6.1 GIỚI THIỆU CHUNGMột trong những mục tiêu chính của kỹ thuật bờ biển là sử dụng các giải pháp công trình hoặc phi công trình để giải quyết các vấn đề có liên quan tới bờ biển. Phương pháp mô hình hóa có thể được sử dụng như một công cụ để đưa ra các dự báo đáng tin cậy về sự phát triển của đường bờ trong các thời đoạn khác nhau. Trong các chương trước, chúng ta đã xem xét sự vận chuyển bùn cát ở bờ biển...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HÌNH THÁI BỜ BIỂN - CHƯƠNG 6 CHƯƠNG 6 MÔ HÌNH HÓA BÃI BIỂN VÀ ĐƯỜNG BỜ 6.1 GIỚI THIỆU CHUNG Một trong những mục tiêu chính của kỹ thuật bờ biển là sử dụng các giải pháp côngtrình hoặc phi công trình để giải quyết các vấn đề có liên quan tới bờ biển. Phương phápmô hình hóa có thể được sử dụng như một công cụ để đưa ra các dự báo đáng tin cậy vềsự phát triển của đường bờ trong các thời đoạn khác nhau. Trong các chương trước,chúng ta đã xem xét sự vận chuyển bùn cát ở bờ biển và diễn biến bờ biển. chương nàysẽ giới thiệu các kiến thức cơ bản về mô hình hóa bãi biển, và đường bờ nhằm môphỏng và dự báo sự biến đổi của bãi biển và đường bờ dưới tác động của các điều kiệntự nhiên. Một cách lý tưởng, các mô hình này, với các điều kiện biên của sóng, bùn cátvà địa hình thích hợp, sẽ cho phép dự báo diễn đường bờ trong một thời đoạn nhất định.Hơn thế nữa, nếu các công trình bờ biển hoặc công trình nuôi bãi được xây dựng tại bờbiển thì các mô hình sẽ có thể đánh giá được hiệu quả của công trình và ảnh hưởng củacông trình làm thay đổi bờ biển trong tương lai. Có ba dạng mô hình hóa các diễn biến bờ biển là mô hình vật lý, mô hình giải tích vàmô hình toán. Trong đó, mô hình vật lý là các mô hình thực được xây dựng trong phòngthí nghiệm với tỷ lệ thu nhỏ so với mô hình nguyên mẫu ngoài thực tế, các quá trìnhdiễn biến bờ biển xảy ra trong thực tế sẽ được khảo sát trên mô hình vật lý với các điềukiện biên sóng, dòng chảy và mực nước được tái tạo lại trong phòng thí nghiệm giốngnhư xảy ra trong tự nhiên. Dạng mô hình hóa thứ hai mô phỏng các hiện tượng vật lý diễn ra ở bờ biển hoàntoàn bằng các phương trình toán học, nghiệm của hệ các phương trình trên sẽ cho biếtcác diễn biến bờ biển. Tuy nhiên, các mô tả toán học các hiện tượng diễn ra trong tựnhiên ở bờ biển không phải lúc nào cũng thực hiện được, mặt khác, hệ phương trìnhđược xây dựng có quá nhiều ẩn số và phụ thuộc vào nhiều biến ngẫu nhiên cũng khôngthể giải được bằng phương pháp toán học thông thường. Do vậy, mà chỉ có những hiệntượng chính, chi phối quá trình diễn biến bờ biển và hoàn toàn sáng tỏ về mặt bản chấtvật lý mới được mô tả toán học, và người ta cũng đơn giản hóa các phương trình mô tảtoán học này để có thể giải trực tiếp được chúng. Các mô hình hóa này được gọi là môhình giải tích, mặc dù đơn giản, nhưng chúng lại là các công cụ mạnh trong phân tíchvà lý giải các hiện tượng tự nhiên diễn ra ở bờ biển. Dạng mô hình hóa cuối cùng là mô hình số, hay mô hình toán. Mô hình này cũngbao gồm các mô tả toán học các hiện tượng tự nhiên diễn ra ở bờ biển nhưng chi tiết hơnnhiều so với mô hình giải tích và chủ yếu được giải trên các máy tính cá nhân. Với sự 164phát triển rất mạnh của máy tính cá nhân, với khả năng thực hiện hàng triệu phép tínhtrong một giây thì các mô hình toán cũng ngày càng phức tạp hơn, cho phép mô phỏngcác hiện tượng tự nhiên ngày càng sát với thực tế hơn. Những hạn chế trước kia vì cóquá nhiều ẩn số hay số lượng bước tính quá lớn, không thể thực hiện bằng phương phápthủ công đã được giải quyết bằng mô hình toán. Cho tới nay, vẫn chưa có một mô hình mô phỏng nào có khả năng tái tạo lại hoànchỉnh được những hiện tượng xảy ra trong tự nhiên vì bản thân các dạng mô phỏng nêuở trên đều có những hạn chế nhất định. Mặt khác, muốn mô phỏng được đúng với cáchiện tượng diễn ra trong tự nhiên thì trước tiên, cần phải hiểu và nắm rõ được bản chấtvật lý của các hiện tượng đó, điều mà không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được.Cho đến này, còn nhiều hiện tượng phức tạp ở bờ biển vẫn còn chưa hoàn toàn sáng tỏvề mặt bản chất và quy luật, nhất là các hiện tượng thủy động lực và hình thái động lựcở vùng sóng vỡ. Tuy nhiên, các mô hình nêu trên đã có những bước phát triển đáng kểvà trở thành những công cụ hữu hiệu, giúp chúng ta tìm hiểu thêm các hiện tượng diễnra trong tự nhiên ở bờ biển. Hiện tại và trong tương lai, có thể nói rằng, mô hình toán là những công cụ mạnh vàcho kết quả mô phỏng tốt nhất và cũng là kinh tế nhất trong số các dạng mô hình hóanêu ở trên. Nó cho phép lựa chọn các điều kiện biên và điều kiện ban đầu một cách mềmdẻo, đại diện được cho các lực ngẫu nhiên; các dạng mô hình này sẽ cho phép phát triểncác quá trình diễn biến đường bờ đang thay đổi rất nhanh khi những hiểu biết của chúngta về quá trình bờ biển ngày càng tăng. Ngay cả hiện nay, khi các phương trình mô tảcác đặc tính của đường bờ biển là quá phức tạp khi muốn mô tả chúng một cách đầy đủbằng một mô hình giải tích, hay mô hình vật lý thì đều bị cản trở bởi các ràng buộc về tỷlệ mô hình và thường đỏi hỏi các chi phí xây dựng mô hình ban đầu rất cao. Các môhình toán, đã giải quyết được các hạn chế trên bằng các khả năng tính toán ngày càngnhanh của máy tính điện tử, bằng sự phát triển của các thuật giải trong phương pháp sốvà bằng các mô hình hóa dựa vào kinh nghiệm trong thực tế và cho ...