Mathematical Simulation and Visualization of Sediment Distribution at Bandon Bay in Surat Thani.

Abstract

Sediment transport is an issue that calls for changes in the environment. In this study, mathematical models are applied to simulate and visualize the movement of sediments at Bandon Bay in Surat Thani province as a case study. A mathematical model is used to study the sediment distribution. This is done by using the Shallow Water Equations (SWEs) combined with a sediment transport Equation which is based on the conservation of mass equation. The model equations for the sediment distribution are validated by comparing it with the Grass Model. The model is solved numerically by using the finite volume methods which are based on the integral form of the conservation laws. Godunov method is used to approximate the functions for solving the model which is a Riemann problem. The functions of Godunov method is computed by using the Harten Lax VanLee approach (HLL) to approximate the numerical flux. Simulation is carried out and visualization by VirtualSed3D program. The result shows that the sediment distribution depends on the porosity of sediment, the continuous movement of wave and also the depth of a particular area under consideration. This research can be applied for other regions based on the same procedure.การเคลื่อนที่ของตะกอนเป็นปัญหาสำคัญที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางด้านสิ่งแวดล้อม ในการศึกษาครั้งนี้ทำการประยุกต์ตัวแบบทางคณิตศาสตร์เพื่อทำการจำลองและแสดงภาพนามธรรมการเคลื่อนที่ของตะกอน ในอ่าวบ้านดอน จังหวัดสุราษฎร์ธานี ตัวแบบทางคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการศึกษาการฟุ้งกระจายของตะกอน ใช้สมการน้ำตื้นรวมกับสมการการเคลื่อนที่ของตะกอนโดยใช้แนวความคิดเดียวกับการเคลื่อนที่ของน้ำภายใต้กฎการอนุรักษ์มวล และได้ทำการเปรียบเทียบความถูกต้องของสมการการเคลื่อนที่ของตะกอนกับแบบจำลองของ Grass โดยการประมาณค่าเชิงตัวเลขใช้วิธีระเบียบวิธีปริมาตรสืบเนื่อง ภายใต้ปริพันธ์ และใช้วิธีกูดูนูฟ เป็นพื้นฐานในการแก้ปัญหาการประมาณค่ารีมันน์โดยฟังก์ชันกูดูนูฟ ประมาณค่าโดยใช้วิธีการ Harten Lax VanLee (HLL) เพื่อประมาณหาค่าฟลักซ์ แบบจำลองนี้ได้พัฒนาขึ้นเป็นซอฟต์แวร์ชื่อ VirtualSed3D พบว่าการเคลื่อนที่ของตะกอนจะช้าหรือเร็วขึ้นอยู่กับค่าความพรุนของตะกอน ความต่อเนื่องของคลื่น และความลึกของพื้นที่ที่ศึกษา ผลงานจากงานวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับพื้นที่อื่น ๆ ในลักษณะรูปแบบเดียวกันได้