Các phương pháp tính toán xâm nhập mặn đầu tiên thường sử dụng bài toán một chiều khi kết hợp với hệ phương trình Saint - Venant. Những mô hình mặn 1 chiều đã được xây dựng do nhiều tác giả trong đó có Ippen và Harleman (1971). Giả thiết cơ bản của các mô hình này là các đặc trưng dòng chảy và mật độ là đồng nhất trên mặt cắt ngang. Mặc dù điều này khó gặp trong thực tế nhưng kết quả áp dụng mô hình lại có sự phù hợp khá tốt, đáp ứng được nhiều mục đích nghiên cứu và tính toán mặn. Ưu thế đặc biệt của các mô hình loại một chiều là yêu cầu tài liệu vừa phải và nhiều tài liệu đã có sẵn trong thực tế.
Năm 1971, Prichard đã dẫn xuất hệ phương trình 3 chiều để diễn toán quá trình xâm nhập mặn nhưng nhiều thông số không xác định được. Hơn nữa mô hình 3 chiều yêu cầu lượng tính toán lớn, yêu cầu số liệu quá chi tiết trong khi kiểm nghiệm nó cũng cần có những số liệu đo đạc chi tiết tương ứng. Vì vậy các nhà nghiên cứu buộc phải giải quyết bằng cách trung bình hoá theo 2 chiều hoặc 1 chiều. Sanker và Fischer, Masch (1970) và Leendertee (1971) đã xây dựng các mô hình 2 chiều và 1 chiều trong đó mô hình 1 chiều có nhiều ưu thế trong việc giải các bài toán phục vụ yêu cầu thực tế tốt hơn.
Các nhà khoa học cũng thống nhất nhận định rằng, các mô hình 1 chiều thường hữu hiệu hơn các mô hình sông đơn và mô hình hai chiều. Chúng có thể áp dụng cho các vùng cửa sông có địa hình phức tạp gồm nhiều sông, kênh nối với nhau với cấu trúc bất kỳ.
Dưới đây thống kê một số mô hình mặn thông dụng trên thế giới đã được giới thiệu trong nhiều tài liệu tham khảo:
- Mô hình động lực cửa sông FWQA
Mô hình FWQA thường được đề cập đến trong các tài liệu là mô hình ORLOB theo tên gọi của Tiến sỹ Geral T. Orlob. Mô hình đã được áp dụng trong nhiều vấn đề tính toán thực tế. Mô hình giải hệ phương trình Saint - Venant kết hợp với phương trình khuyếch tán và có xét đến ảnh hưởng của thuỷ triều thay vì bỏ qua như trong mô hình không có thuỷ triều. Mô hình được áp dụng đầu tiên cho đồng bằng Sacramento - San Josquin, Califorlia.
- Mô hình thời gian thuỷ triều của Lee và Harleman và của Thatcher và Harleman
Lee và Harleman (1971) và sau được Thatcher và Harleman cải tiến đã đề ra một cách tiếp cận khác, xây dựng lời giải sai phân hữu hạn đối phương trình bảo toàn mặn trong một sông đơn. Sơ đồ sai phân hữu hạn dùng để giải phương trình khuyếch tán là sơ đồ ẩn 6 điểm. Mô hình cho kết quả tốt trong việc dự báo trạng thái phân phối mặn tức thời cả trên mô hình vật lý cũng như của sông ngòi thực tế.
- Mô hình SALFLOW của Delf Hydraulics (Hà Lan)
Một trong những thành quả mới nhất trong mô hình hoá xâm nhập mặn là mô hình SALFLOW của Delf Hydraulics (Viện Thuỷ lực Hà Lan) được xây dựng trong khuôn khổ hợp tác với Ban Thư ký Uỷ ban sông Mê Công từ năm 1987.
- Mô hình MIKE 11
Là mô hình thương mại nổi tiếng thế giới do Viện Thuỷ lực Đan Mạch xây dựng. Đây thuộc lớp mô hình thuỷ lực và chất lượng nước loại một chiều (trường hợp riêng là xâm nhập mặn) một và hai chiều có độ tin cậy rất cao, thích ứng với các bài toán thực tế khác nhau. Mô hình này đã được áp dụng rất phổ biến trên thế giới để tính toán, dự báo lũ, chất lượng nước và xâm nhập mặn.
- Mô hình ISIS (Anh)
Mô hình do các nhà thuỷ lực Anh xây dựng, thuộc lớp mô hình thuỷ lực một chiều kết hợp giải bài toán chất lượng nước và có nhiều thuận lợi trong khai thác. Mô hình cũng được nhiều nước sử dụng để tính toán xâm nhập mặn.
- Mô hình EFDC (Environmental Fluid Dynamic Code)
Mô hình được cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) phát triển từ năm 1980. Là mô hình tổng hợp dùng để tính toán thuỷ lực kết hợp với tính toán lan truyền chất 1, 2,3 chiều. Mô hình có khả năng dự báo các quá trình dòng chảy, quá trình sinh, địa hoá và lan truyền mặn.
Tóm tắt một số mô hình toán thường được sử dụng ở Việt Nam
|
TT |
Tên mô hình |
Tác giả, bản quyền |
Loại mô hình |
|
1 |
VRSAP |
Nguyễn Như Khuê |
1 chiều ẩn |
|
2 |
KOD01 |
Nguyễn Ân Niên |
1 chiều hiện |
|
3 |
WENDY |
Delf Hydraulics , Hà Lan |
1 chiều ẩn |
|
4 |
SALHO |
Trần Văn Phúc |
1 chiều ẩn |
|
5 |
SSARR |
Hoa Kỳ |
1 chiều |
|
6 |
Mô hình nhận dạng lũ sông Hồng |
Trịnh Quang Hoà |
Thuỷ văn, thuỷ lực kết hợp |
|
7 |
KODO2 |
Nguyễn Ân Niên |
2 chiều hiện |
|
8 |
EXTRAN |
EPA - Hoa Kỳ |
1 chiều hiện |
|
9 |
TELEMAC |
EDF - Pháp |
2 chiều bằng FFM |
|
10 |
FLDWAV |
Fread - Cục Khí tượng Hoa Kỳ |
1 chiều ẩn |
|
11 |
HEC1 |
Mỹ |
1 chiều |
|
12 |
HMS |
Hoa Kỳ |
Hai chiều ẩn |
|
13 |
ISIS |
Hà Lan |
1 và hai chiều ẩn |
|
15 |
EFDC |
Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ |
1,2,3 chiều |
|
16 |
Phần mềm MIKE |
Đan Mạch |
Thủy văn, thủy lực 1, 2 chiều |
