Mô phỏng ngập lụt do sóng tràn tại khu vực đê biển Đồ Sơn
Trong bài viết này, nhóm tác giả giới thiệu phương pháp mô phỏng tích hợp đồng thời lượng tràn qua đê biển và ngập lụt khu vực sau đê. Các thông số độ lưu không đỉnh đê, độ cao sóng, chu kỳ sóng, lưu lượng tràn đơn vị được tích hợp đầy đủ và liên hoàn trong một lần mô phỏng.
Xác định vùng ngập lụt ven biển do bão là vấn đề đã được quan tâm từ lâu trên thế giới, đặc biệt với các quốc gia có biên giới là biển. Trong một nghiên cứu tại Mỹ đã tích hợp mô hình dòng chảy trên đất liền dựa trên các phương trình nước nông với các mô hình thoát nước và sóng tràn để tính toán ngập lụt thành phố ven biển tại California (Mỹ). Tốc độ tràn nước theo thời gian được đánh giá bằng công thức bán kinh nghiệm với số liệu sóng tại khu vực ven bờ được lấy liên tục từ mô hình SWAN.
Ở Việt Nam việc nghiên cứu và tính toán ngập lụt do bão, nước biển dâng được quan tâm đặc biệt trong những năm gần đây. Trong đó một số nghiên cứu chỉ tính toán ngập lụt do mực nước tổng cộng do thủy triều và nước dâng do bão. Một số nghiên cứu đã tính toán mực nước tổng cộng có xét đến sự ảnh hưởng của sóng ven bờ qua ứng suất sóng. Trong các nghiên cứu nêu trên, công trình đê biển chỉ được thể hiện trong mô hình toán thông qua cao độ địa hình tuyến đê, do vậy ngập lụt chỉ xảy ra khi mực nước tổng cộng lớn hơn cao độ đỉnh công trình. Trong thực tế, ngập lụt ven biển đã và đang xảy ra khi mực nước tổng cộng thấp hơn cao trình đỉnh công trình.
Ảnh bãi biển Đồ Sơn
Bộ mô hình tích hợp đã mô phỏng diễn biến trường sóng, trường dòng chảy và ngập lụt khu vực đê biển Đồ Sơn một cách liên hoàn, tích hợp trong cùng một lần mô phỏng. Kết quả mô phỏng cho thấy việc mô phỏng đạt độ chính xác phù hợp thông qua thử nghiệm mô phỏng trận bão Damrey năm 2005. Kết quả cho thấy nước dâng đạt khoảng 1,12 m, mực nước tổng cộng đạt dưới 2,0 m. Khu du lịch ven biển Đồ Sơn được bảo vệ bởi công trình đê biển có cao trình đỉnh đê nằm trong khoảng từ 3,7 m đến trên 4,2 m luôn cao hơn mực nước biển cực đại đã xảy ra. Mặc dù vậy, khu vực dân sinh, khu du lịch và cơ sở hạ tầng liên quan phía sau đê thường xuyên bị ảnh hưởng khi sóng lớn gây ra nước tràn qua đê và ngập lụt khu vực. Các tính toán ngập lụt trước đây đối với khu vực ven biển thường được tiếp cận theo hướng mô hình hóa, ngập lụt khu vực sau đê chỉ được xem xét khi mực nước cao hơn đê biển, trong khi đó thực tế mực nước thấp hơn đê biển thì ngập lụt sau đê vẫn diễn ra.