B%n thân ABSCL cZng ph%i t phát tri"n " áp Jng các yêu c5u chung v kinh tF trong t,ng lai.. A" làm công tác quy hMach, ph%i sMan th%o và tính tóan các k^ch b%n v i công cH tr* giúp không
Trang 1MÔ HÌNH GHÉP 1-2 CHI U SÔNG BI N TRONG TÍNH TÓAN QUY H ACH
NG B NG SÔNG C U LONG CÓ XÉT T#I $NH H%&NG C'A BI(N )I
TH%*NG L%U, GIÓ CH%#NG VÀ N%#C BI N DÂNG
GS.TS Nguy n T t c, TS L ng Quang Xô
Vi n Quy H ach th y l!i mi#n Nam
Tóm t3t
Bài báo gi i thi u cách ghép n i mô hình th y l c và lan truy n ch t m t chi u trong sông v i mô hình hai chi u ngang trên bi"n v dòng ch%y và lan truy n ch t Mô hình dòng ch%y trong sông ()*c gi%i b+ng s, (- sai phân /n 4 (i"m c a Preissmann Ph),ng trình lan truy n ch t ()*c gi%i b+ng ph),ng pháp phân giã trong (ó ph),ng trình t%i thu5n túy ()*c gi%i b+ng ph),ng pháp ()7ng (8c tr)ng v i phép n i suy /n spline b9c
3 H ph),ng trình hai chi u ngang trên bi"n (c% dòng ch%y và lan truy n ch t) ()*c gi%i b+ng ph),ng pháp ph5n t> h?u h@n l) i tam giác H ph),ng trình cho sông và bi"n ()*c gi%i (-ng th7i b+ng ph),ng pháp ma tr9n th)a Ai u ki n n i sông bi"n là b%o tòan kh i l)*ng và ( ng l)*ng (l)u l)*ng, m c n) c, ( m8n) Mô hình có th" tính ()*c tác ( ng
c a gió ch) ng, n) c dâng(chEng h@n do biFn (Gi khí h9u), biFn (Gi (i u ki n s> dHng n) c trên A-ng b+ng và th)*ng l)u Mô hình là kFt qu% c a m t ( tài nghiên cJu c p B
và m t lu9n án TiFn sL Mô hình (ã ()*c áp dHng trong ( tài nghiên cJu khoa hMc c p B
v các công trình ngNn các c>a sông l n O ABSCL
I M5 67u
V i A-ng B+ng sông C>u Long (ABSCL), cho (Fn nay, th)7ng thiFu n) c ngMt v mùa khô làm m8n xâm nh9p sâu vào ( t li n, nh t là tV tháng 1 t i tháng 4, h) ng gió ch (@o là Aông và Aông BXc, g5n nh) thGi thEng tV bi"n vào trHc các c>a sông làm gia tNng ( m8n A8c bi t có nh?ng (*t gió thGi liên tHc trong vài ngày h5u nh) chY theo m t h) ng (gió ch) ng) làm ( m8n ( t ng t tNng cao V mùa m)a ABSCL cZng d) thVa n) c gây lZ lHt, ng9p úng Trong t),ng lai g5n, s gia tNng các hMat ( ng phát tri"n O các n) c th)*ng l)u s[ làm thay (Gi chF ( dòng ch%y ki t và lZ ( i v i ABSCL ChEng h@n nh) vi c gia tNng l y n) c cho nông nghi p O vùng Aông bXc Thái lan, vi c xây d ng các (9p th y (i n O Trung qu c, và d kiFn xây các (9p trên dòng chính thu c Lào, thu c CNm pu chia và trên dòng Ton le Sap Trong vòng nNm m),i nNm t i, do %nh h)Ong c a biFn (Gi khí h9u tòan c5u, n) c bi"n có th" dâng thêm tV 30 (Fn 50cm B%n thân ABSCL cZng ph%i t phát tri"n (" (áp Jng các yêu c5u chung v kinh tF trong t),ng lai
Trong b i c%nh (ó công tác quy hMach ph%i (i tr) c m t b) c (" d tính nh?ng biFn (Gi có th" có nh+m ( ra các bi n pháp thích Jng A" làm công tác quy hMach, ph%i sMan th%o và tính tóan các k^ch b%n v i công cH tr* giúp không th" thiFu là mô hình tóan (hay mô hình th y l c)
Hi n nay O Vi t nam có m t s ch),ng trình máy tính dùng (" tính toán và d báo
m c n) c, ( m8n trên toàn A-ng b+ng sông C>u long (nhi u ng)7i cZng gMi là mô hình), chEng h@n MEKSAL, HYBRID, VRSAP, SAL, KOD, MIKE 11, Ngoài HYBRID thiên
v th ng kê, thu9t toán c a các ch),ng trình còn l@i ( u d a trên vi c gi%i h ph),ng trình Saint-Venant m t chi u (" tính m c n) c, l)u l)*ng; gi%i h ph),ng trình t%i khuFch tán
m t chi u (" tính ( m8n trung bình trên toàn m8t cXt Các thu9t toán c a các ch),ng trình
Trang 2vVa nêu có th" khác nhau v ( chính xác, cách x> lí (i u ki n t@i h*p l)u, cách sai phân, cách gi%i quyFt khuFch tán s , nh)ng ( u ph%i l y ( m8n và m c n) c t@i c>a sông làm biên Trong th c tijn các c>a sông C>u long r t r ng, sóng to cho nên không ph%i lúc nào cZng (o (@c ()*c ( m8n trung bình ch)a nói (Fn ( chính xác c a s li u (o, m8t khác
m c n) c, ( m8n t@i c>a sông cZng có th" thay (Gi theo l)u l)*ng th)*ng ngu-n và (8c
bi t là thay (Gi r t nhi u khi có gió ch) ng, n) c bi"n dâng
Nh+m phHc vH cho tính toán quy ho@ch trong t),ng lai ck 20-30 nNm t i, nh t là khi c5n tính t i s biFn (Gi khí h9u, n) c bi"n dâng và s thay (Gi các (i u ki n s> dHng n) c O th)*ng l)u và ngay trên A-ng b+ng thì ph%i tìm ()*c m t công cH tính toán có th"
d báo ()*c các biên bi"n (m c n) c, ( m8n) phH thu c vào các (i u ki n khai thác trên (-ng b+ng, biFn (Gi th)*ng l)u, gió ch) ng, n) c dâng Trên c, sO (ó (ã hình thành ( tài nghiên cJu khoa hMc c p B v d báo biên m c n) c và ( m8n O c>a sông A-ng B+ng sông C>u Long d a trên vi c ghép n i mô hình 1 chi u trong sông và 2 chi u ngang trên bi"n A tài (ã ()*c nghi m thu nNm 2007 C, sO hMc thu9t v c, b%n là nh) sau Ta biFt r+ng ( xa ngoài bi"n ( m8n không ch^u %nh h)Ong c a n) c ngMt trong sông và gi? m t giá tr^ không (Gi theo mùa (kho%ng 34-35g/l) M8t khác ph),ng pháp h+ng s (i u hoà cZng phát tri"n ( t t (" d báo m c n) c tri u thiên vNn v i ( chính xác ch p nh9n ()*c Vì thF ( i v i bài toán hai chi u ngang ngoài bi"n ta ( d? ki n (k" c% %nh h)Ong
c a gió) (" tính tri u và m8n V i bài toán m t chi u trong sông, các biên th)*ng l)u cZng có th" d báo ()*c b+ng các ph),ng pháp th y vNn V n ( còn l@i là làm thF nào
n i ()*c bài toán m t chi u và hai chi u t@i các c>a sông ((i"m n i) Aó là n i dung c a
mô hình ghép n i 1-2 chi u (" tính m c n) c và ( m8n t@i các c>a sông ABSCL
II Ghép mô hình m?t chiBu trong sông vHi mô hình hai chiBu ngang trên biLn
2.1- Ph5n m t chi u: Theo truy n th ng, h ph),ng trình Saint-Venant và lan truy n
ch t m t chi u sau (ây ()*c s> dHng (" mô t% quá trình dòng ch%y và lan truy n ch t trong
h th ng kênh sông v i các (i u ki n s> dHng n) c khác nhau:
(1)
C
2 4/3 2
2 1
gn B Q Q
1
(3)
+
Trong (ó (Xem hình 1): Q (m3/s) là l)u l)*ng, Z (m) là m c n) c so v i cao ( chu/n; A (m2), B(m) t),ng Jng là di n tích và chi u r ng ch%y c a m8t cXt ngang; Bc (m) là chi u
r ng m8t n) c (g-m c% ph5n tr?); g (m2/s) là gia t c trMng l c; n à h s nhám Manning, không thJ nguyên; q (m2/s) là l)u l)*ng gia nh9p trên m t (,n v^ chi u dài dMc sông ; W
là v9n t c gió O ( cao 10m; là góc c a v9n t c gió v i trHc sông; L 1là h s ; x là tMa ( dMc trHc sông; t là th7i gian S(x,t) là ( m8n trung bình (hay ch t b%o tòan, trong tr)7ng h*p này có thêm s h@ng chuy"n hóa do các nguyên nhân khác nhau) trên m8t cXt ngang sông; q là l)u l)*ng gia nh9p trên m t (,n v^ chi u dài nh) b,m, t) i, ngu-n th%i, Sq là ( m8n trong ngu-n gia nh9p, trong tr)7ng h*p q là n) c l y tV sông (b,m, t) i) thì Sq = S;
Qr là n) c trao (Gi gi?a sông và ru ng và Sr là ( m8n trong Qr, nFu Qr là n) c ch%y tV sông vào ru ng thì Sr = S ; Qm là n) c m)a (gi% thiFt không có ( m8n trong n) c m)a);
Hình 1
Trang 3D là h s phân tán dMc (dispersion coefficient, (ã bv chY s x cho (,n gi%n cách viFt); Q là l)u l)*ng c a dòng ch%y trong sông ()*c tính tV mô hình th y l c (l)u ý (,n v^ c a q, Qr
hay Qmlà L2/T)
2.2- Ph5n hai chi u: Thông th)7ng h Saint-Venant và lan truy n ch t 2 chi u ngang
sau (ây ()*c s> dHng cho các bài tóan ngòai bi"n (Hình 2):
U
V
Trong (ó là m c n) c bi"n, H là ( sâu, U, V là 2 thành ph5n v9n t c n+m ngang, C là ( m8n, f, , N, , D, là các h s
Các ph),ng trình (1) - (2) ()*c gi%i b+ng ph),ng pháp sai phân /n 4 (i"m c a Preissmann Ph),ng trình (3) ()*c gi%i b+ng ph),ng pháp phân rã kFt h*p v i ()7ng (8c tr)ng [1,3] H (4) (F (7) ()*c gi%i b+ng ph),ng pháp ph5n t> h?u h@n l) i tam giác Ai u
ki n n i gi?a mô hình m t và 2 chi u là b%o (%m (i u ki n cân b+ng l)u l)*ng (vào b+ng ra) t@i c>a sông, và m c n) c sông bi"n ph%i b+ng nhau Gi%i (-ng th7i h 1 và 2 chi u [2,3] tV (ó các giá tr^ m c n) c, l)u l)*ng, ( m8n t@i các c>a sông ()*c tính tV mô hình (không ph%i cho tr) c nh) các mô hình truy n th ng)
III- Mng dOng mô hình ghép nPi
3.1- Ki"m tra hi u chYnh mô hình:
A" ki"m tra tính (úng (Xn m t s, (- tính c a mô hình ghép n i g-m ph5n m t chi u tV Kratie ra bi"n, và ph5n 2 chi u v i 353 ph5n t> tam giác, 224 nút (hình 3) Vi c
l y n) c trên A-ng B+ng tùy thu c tVng tháng (phân theo 10 ngày m t) ()*c phân bG trên 271-285 (i"m M t s kFt qu% tính trên hình 4 (a,b) v m c n) c, l)u l)*ng, ( m8n v i
s li u 2004 cho th y mô hình ghép n i có th" s> dHng cho các k^ch b%n s> dHng n) c trong t),ng lai v i các (i u ki n biFn (Gi v th)*ng l)u và n) c dâng trên bi"n
h(x,y) H(x,y,t)
F(x,y,z,t)=0
z=
( x,y,t)
Hình 2
Trang 43.2- ~ng dHng trong tính tóan quy hMach các c ng trên sông l n
Mô hình ghép n i 1-2 chi u (ã ()*c s> dHng (" d báo biên m c n) c và ( m8n t@i các c>a sông O ABSCL vào th7i k• 2025 khi ch)a có n) c bi"n dâng và khi n) c bi"n dâng 35cm trong (i u ki n ngNn các c>a sông l n S, (- tính m t chi u trong sông g-m
2308 nhánh sông kênh, 6435 m8t cXt, 19 biên n i sông bi"n, 159 công trình, 800 ô ru ng Ph5n 2 chi u g-m 353 ph5n t> tam giác, 224 nút Mô phvng ()*c th c hi n cho c% mùa lZ l•n mùa ki t
Các k^ch b%n tính tóan :
a) K^ch b%n phát tri"n tài nguyên n) c mùa lZ:
+ ABSCL: Nh) ph),ng án lâu dài c a quy hMach lZ ()*c duy t nNm 1999
+ Vùng ( t CNm pu chia lên (ê bao c% nNm
+ LZ nNm 2000, m)a 10%
+ M n) c tri u d báo t i 2025 có tính t i m c n) c bi"n dâng 0,35 m
b) K^ch b%n phát tri"n tài nguyên n) c mùa ki t
Hính 3: S, (- ghép n i 1-2 chi u dùng
tính toán cho quy ho@ch
L U L NG CHÂU C
-1200
-800
-400
0
400
800
1200
0 60 120 180 240 300 360
Th i gian (gi )
3 /s
K t qu !o !#c K t qu tính toán
' M)N T*I VÀM KÊNH
8 12 16 20 24
0 60 120 180 240 300 360
Th i gian (gi )
K t qu th2c !o K t qu tính toán
Hình 4b: M t s kFt qu% tính ki"m tra l)u l)*ng và ( m8n c a mô hình ghép n i 1-2 chi u
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150
Th i gian (gi )
K t qu !o !#c K t qu tính toán
M3C N 4C T*I GÀNH HÀO
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150
Th i gian (gi )
K t qu !o !#c K t qu tính toán
Hình 4a: M t s kFt qu% tính ki"m tra m c n) c
c a mô hình ghép n i 1-2 chi u
Trang 5b1) K^ch b%n 1:
+ Yêu c5u s> dHng n) c nh) nNm 2004 O ABSCL
+ Biên th)*ng l)u t5n su t 75%
+ Biên tri u bi"n d báo t i 2025 có tính t i m c n) c bi"n dâng 0,35 m
b2) K^ch b%n 2:
+ Yêu c5u s> dHng n) c (^nh h) ng t i nNm 2025 O ABSCL
+ Biên th)*ng l)u t5n su t 75% nh)ng gi%m 20%
+ Biên tri u bi"n d báo t i 2025 có tính t i m c n) c bi"n dâng 0,35 m
b3) K^ch b%n 3: Nh) k^ch b%n 2 nh)ng biên th)*ng l)u gi%m (i 40%
M„i k^ch b%n trên g-m 7 tr)7ng h*p tính tóan t),ng Jng l5n l)*t nh) sau:
TrV7ng h*p 1 (TH1): có c ng Ba Lai ((óng, và xem nh) m t hi n tr@ng ch)a có c ng
trên các c>a sông l n),
Tr)7ng h*p 2 (TH2): TH1 c ng v i c ng Cái l n- Cái bé,
Tr)7ng h*p 3 (TH3): TH2 c ng v i c ng Vàm Cv,
Tr)7ng h*p 4 (TH4): TH3 c ng v i c ng Hàm Luông,
Tr)7ng h*p 5 (TH5): TH4 c ng v i c ng CG chiên,
Tr)7ng h*p 6 (TH6): TH5 c ng v i c ng C>a ti"u,
Tr)7ng h*p 7 (TH7) : TH6 c ng v i c ng Tr5n A , A^nh an (tr)7ng h*p có các c ng
trên các c>a sông l n)
Hình 5 và b%ng 1, 2 là m t s kFt qu% v ( m8n max t),ng Jng v i 7 tr)7ng h*p
c ng (K^ch b%n 3) KFt qu% chi tiFt ()*c công b trong ( tài nghiên cJu khoa hMc v các công trình ngNn sông l n c a Vi n Khoa hMc th y l*i Vi t nam
B%ng 1: A m8n max (g/L) tV C5n th, t i c>a A^nh an trong 7 tr)7ng h*p
B%ng 2: A m8n max (g/L) tV M c Hóa t i ngã ba Sòai R@p-Vàm Cv trong 7 tr)7ng h*p
H ìn h 5 : / m 0n ma x t < C h = L á c h t >i V à m K ê n h t r o n g 7 t r C n g h =p
2 6 10 14 18 22
V E t r í: C h= Lách ! n V à m K ênh
TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH7
C a !nh An 562 24.72 24.72 24.72 24.72 24.73 24.77 24.77
Trang 6Hình v[ 5 và 2 b%ng 1,2 chY cho ví dH v kFt qu% tính tóan Nh?ng phân tích chi tiFt ()*c nêu trong ( tài, tuy nhiên ta th y m t s (i u thú v^ v t),ng tác và vai trò c a các
c ng trên sông l n, ch%ng h@n khi làm c ng Cái l n-Cái bé (TH2) thì ( m8n m t (Man d) i C5n th, có gi%m, cZng t),ng t v i sông Vàm cv
IV Vài lXi kZt lu[n
M t s ki"m chJng và Jng dHng cho th y mô hình ghép n i 1-2 chi u là m t công
cH h?u hi u và không th" thiFu cho công tác quy hMach trong t),ng lai khi c5n xem xét
%nh h)Ong c a biFn (Gi khí h9u, n) c bi"n dâng cZng nh) s thay (Gi các (i u ki n s> dHng n) c O th)*ng l)u và trên A-ng b+ng KFt qu% cho ra tV mô hình cho th y ()*c bJc tranh tòan c%nh c a A-ng b+ng trong các tr)7ng h*p khác nhau Ai u thú v^ c a mô hình ghép n i là khXc phHc ()*c vi c (òi hvi v (i u ki n biên (ph%i (o) O các c>a trong tr)7ng h*p chính các (i u ki n này l@i b^ %nh h)Ong bOi vi c s> dHng n) c trên A-ng b+ng và trên th)*ng l)u
TÀI LI†U THAM KH‡O
1 Nguyjn T t AXc (2005), Mô hình tóan cho dòng ch%y và ch t l)*ng n) c trên h th ng kênh sông, NXB Nông Nghi p
2 L),ng Quang Xô (2007), Nghiên cJu tính tóan tri u m8n vùng c>a sông A-ng b+ng sông C>u long có xét (Fn t),ng tác ( ng l c sông bi"n, Lu9n án TiFn sL kL thu9t
3 Nguyjn T t AXc, L),ng Quang Xô và các c ng s (2006), Báo cáo tGng kFt A tài nghiên cJu khoa hMc c p B “ Nghiên cJu xác (^nh biên tính tóan th y l c và m8n A-ng b+ng sông C>u Long”, Vi n Quy hMach th y l*i mi n Nam
