Bản chất của quá trình sụt đất xuất phát từ quá trình xói ngầm, thực ra là quá trình biến dạng thấm. Xói ngầm, cát chảy là những hình thức biến dạng thấm tiêu biểu xảy ra ở vùng “cửa thoát” nơi có dòng thấm đi ra khi gradient áp lực thấm vượt quá gradient áp lực thấm giới hạn của đất. Khi gradient dòng ngầm lớn vượt quá giá trị tới hạn của đất đá sẽ gây nên hiện tượng xói ngầm.
Khả năng phát sinh, phát triển những quá trình này phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thuỷ động lực của dòng thấm và tính chất của đất, đặc biệt là thành phần hạt và cấu trúc của đất. Cấu trúc địa chất, các đứt gãy kiến tạo và thành phần thạch học đất đá đóng vai trò làm nền, môi trường cho hoạt động xói ngầm. Vai trò động lực gây ra xói ngầm chính là dòng chảy nước dưới đất. Chính vì thế để đánh giá xác định nguy cơ xói ngầm, cần xác định được trường dòng chảy nước dưới đất ở khu vực nghiên cứu.
Khu vực xảy ra xói ngầm nơi dòng sông phân lưu và nơi sông chảy uốn khúc là những nơi biên sông có hình thái biến đổi phức tạp, dòng thấm từ sông về phía bờ và từ bờ về phía sông phát triển rất lớn. Đây cũng là nơi có chế độ thủy động lực, địa chất biến đổi rất phức tạp trong không gian. Do vậy việc giải các bài toán thấm theo bài toán phẳng thường kém chính xác và gặp khó khăn khi chọn mặt cắt tính toán. Trong điều kiện đó, mô hình hóa dòng chảy nước dưới đất bằng các mô hình toán là phương pháp tiếp cận hợp lý. Kết quả mô hình cho phép xác định các thông số của trường thấm ở bất kỳ thời điểm và vị trí nào trong khu vực, là cơ sở quan trọng cho việc tính toán, dự báo nguy cơ xảy ra xói ngầm và biến dạng thấm.
Có rất nhiều mô hình thủy văn thủy lực về nước dưới đất khác nhau: Modflow, Visual Modflow, Ground water modeling system GMS. Việc lựa chọn các mô hình phải dựa trên các mục đích mô phỏng dòng chảy ngầm trong các trường hợp cực hạn có khả năng gây ra xói ngầm. Trường hợp cực hạn ở đây được chúng tôi xác định là trong và sau khi xảy ra các trận lũ lớn, khi mực nước lũ thay đổi nhanh và sự trao đổi nước giữa dòng ngầm và dòng mặt xảy ra khá mạnh. Mô hình được lựa chọn phải đáp ứng mối liên kết chặt giữa mô hình dòng chảy mặt (mô hình lũ) và mô hình dòng ngầm (mô hình nước dưới đất).
- Mô hình thuộc loại mô hình phân bố và có hầu hết các modun – thuật toán mô tả các chuyển động của nước chảy tràn, nước trong đới không bảo hòa, nước ngầm và nước trong lòng dẫn.
- Có công cụ GIS được xây dựng trong hệ thống có thể trực tiếp sử dụng các cơ sở dữ liệu không gian GIS cho các đầu vào mô hình.
- Mô phỏng đồng bộ (couple) quá trình dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm.
- Có một tiện ích hình ảnh mạnh mẽ giúp giải thích các kết quả mô hình hoá dễ dàng.
BÙI THẮNG
