Về các mô hình toán của dòng chảy ppt

Pây là nguyên lý +!Bc sR dCng khi thi3t l%p ph!'ng trình liên tCc c;a ph!'ng trình Saint-Venant... Các phDn m6m này có ngu`n g.

V các mô hình toán c a dòng ch y

TS Tô V n Tr ng

I KHÁI NIÊM V MÔ HÌNH

1 Các lo"i mô hình

Ngoài các lo i mô hình toán h c, trong các sách và tài li u tham kh o ta còn g p

nh ng t khác nh!: mô hình t# l hay mô hình v%t lý, mô hình t!'ng t(, mô hình nh%n th)c, mô hình t*t +,nh, mô hình ng-u nhiên,

i) Mô hình t$ l% (mô hình v(t lý): Thay cho làm th(c nghiêm trên mô hình nguyên

m-u ngoài th(c +,a, ng!2i ta ti3n hành thí nghi m trên các mô hình thu nh5 nh!ng

gi nguyên t# l gi a các chi6u (dài, r9ng, cao, ) T*t nhiên, ph i tuân th; m9t s< nguyên t=c và tiêu chu>n Ph!'ng pháp này th!2ng r*t +=t, +òi h5i nhi6u th2i gian +@ xây mô hình Ph!'ng pháp này ch; y3u +!Bc áp dCng +@ nghiên c)u chi ti3t khi th%t cDn thi3t +@ thi3t k3 công trình nh! c<ng +%p

ii) Mô hình t+,ng t-: Vì các ph!'ng trình mô t dòng ch y ngDm (th*m) t!'ng t(

nh! ph!'ng trình mô t dòng +i n, cho nên thay vì nghiên c)u m ng dòng ch y ph)c t p ng!2i ta l%p m9t m ng +i n và suy các k3t qu t m ng +i n sang m ng dòng ch y

iii) Mô hình nh(n th/c hay khái ni%m: Tr!Gc khi nghiên c)u m9t quá trình ng!2i ta

ph i xem quá trình +ó có bao nhiêu thành phDn, cách th)c liên h và nh h!Kng l-n nhau c;a các thành phDn +ó, sau +ó xem xét chi ti3t t ng thành phDn

iv) Mô hình t1t 23nh: Là m9t ph!'ng pháp nghiên c)u khi bi3t các thành phDn tham

gia vào quá trình và cách th)c nh h!Kng gi a các thành phDn

2 Mô hình v(t lý và mô hình toán h6c

Môi tr!2ng th(c r*t +a + ng và ph)c t p, các m<i quan h gi a các y3u t< +an xen chOng ch,t nh h!Kng l-n nhau P@ kh o sát ho c nghiên c)u các m<i quan h +ó +ã

t lâu con ng!2i ph i sR dCng mô hình hoá nh! là m9t công cC, có nghSa là ph i +'n

gi n hoá b)c tranh th(c ho c môi tr!2ng th(c Mô hình không bao gi2 ch)a +!Bc t*t c các + c +i@m c;a môi tr!2ng th(c mà chT gi l i các + c +i@m chính các m<i quan h chính c;a h th<ng th(c mà chúng có th@ + c tr!ng cho h th<ng +ó

Ví dC: Khi xem xét ch*t l!Bng n!Gc ng!2i ta chT xem xét m9t vài chT tiêu ch; y3u nh! nh! +9 pH, nhu cDu ô xy sinh hóa BOD, +9 c)ng, Eli-Coliform Khi xem xét n!Gc bi@n và n!Gc sông ta chT cDn xem xét +9 m n T!'ng t( nh! vây, khi thi3t k3 m9t con tDu ng!2i ta th!2ng làm các mô hình v%t lý +@ xem xét các hình d ng nào có s)c

c n nh5 nh*t ch) ch!a cDn chú ý tGi vi c b< trí ca bin, hDm tDu Nh! v%y, quá trình mô hình hoà là quá trình xem xét +@ chT cDn gi l i các + c +i@m chính + c tr!ng cho môi tr!2ng ho c v%t nào +ó cDn ph i nghiên c)u

Quá trình làm m-u m9t con tDu thu# có kích th!Gc theo m9t t# l nào +ó r`i cho vào thR trong n!Gc vGi m9t s< +i6u ki n v6 sóng gió, +!Bc xem là mô hình v%t lý M9t

lo i mô hình khác th!2ng có tên là mô hình toán sb +!Bc gi i thích kc trong các phDn d!Gi, nh!ng có th@ hi@u nôm na là, các m<i quan h gi a các hi n t!Bng, s( v%t hay các y3u t< c;a môi tr!2ng bao gi2 cdng có th@ bi@u dien bOng các quan h (hay ph!'ng trình) toán h c BOng cách nghiên c)u ho c gi i các ph!'ng trình toán +ó ng!2i ta có th@ phát hi n +!Bc các tính ch*t c;a các hi n t!Bng cDn quan tâm xem xét

Mô hình hoá bOng các mô hình toán +!Bc phát tri@n r*t nhanh trong các th%p niên gDn +ây, bKi vì:

• S( phát tri@n nh! vd bão c;a công ngh máy tính và công cC tin h c, +`ng th2i các công cC mGi v6 toán h c cdng phát tri@n Hai y3u t< này giúp cho con ng!2i

có th@ gi i quy3t r*t nhanh các bài toán ph)c t p v6 m t toán h c

• M t khác, yêu cDu v6 phát tri@n kinh t3, xã h9i và dân s< d-n +3n vi c suy thoái môi tr!2ng, + c bi t vi c ô nhiem môi tr!2ng n!Gc d-n +3n +e do s( s<ng trên hành tinh trong t!'ng lai gDn Vì v%y, xu*t hi n các bài toán ph)c t p v6 m t môi tr!2ng mà chT có công cC mô hình hoá mGi có th@ d( báo +!Bc bi3n +gi có th@ x>y ra

3 Mô hình là công c8 qu n lý

S( +ô th, hoá, s( bùng ng dân s< và s( phát tri@n công ngh ngày càng gia ting

áp l(c và tác +9ng lên môi tr!2ng ta +ang s<ng Các ch*t ô nhiem th i vào h sinh thái, + c bi t là h sinh thái n!Gc, +ang làm gia ting các ch*t +9c h i c v6 hóa, lý, sinh, có th@ hu# di t các loài s<ng trong +ó ho c phá vj c*u trúc c;a h sinh thái H sinh thái ngày nay r*t ph)c t p, nhi m vC c;a chúng ta là d( +oán s( bi3n +gi c;a môi tr!2ng d!Gi tác +9ng c;a các y3u t< khác nhau Trong b<i c nh +ó mô hình hoá sb cung c*p m9t b)c tranh vGi các +áp )ng khác nhau, t +ó có nh ng bi n pháp qu n lý và thích )ng cdng nh! l(a ch n các gi i pháp công ngh hay pháp lý thích h'p trong xR lý cdng nh! qu n lý

4 Mô hình hoá là m<t công c8 khoa h6c

Mô hình là lo i công cC +!Bc sR dCng r9ng rãi trong khoa h c Các nhà khoa h c tr!Gc +ây sR dCng r9ng rãi các mô hình v%t lý +@ ti3n hành các thí nghi m ngoài hi n tr!2ng cdng nh! trong phòng thí nghi m +@ nghiên c)u các m<i quan h chính mà ng!2i ta quan tâm Ngày nay, do s( phát tri@n c;a công ngh máy tính và công ngh thông tin xu th3 phg bi3n là làm các thí nghi m trên máy tính tr!Gc khi ti3n hành b=t bu9c m9t s< thí nghi m v%t lý nhOm ki@m +,nh các k3t qu t máy tính, và do +ó mô hình toán +!Bc sR dCng r*t r9ng rãi P,nh lu%t Newton mà ta quen thu9c K m9t ph m vi nào +ó là m9t mô hình toán h c v6 s( nh h!Kng c;a l(c tr ng tr!2ng lên v%t th@ khi b5 qua l(c ma sát và nh h!Kng c;a gió

Do tính ph)c t p c;a môi tr!2ng và h sinh thái vi c mô hình hoá là b=t bu9c +@ khám phá ra m<i liên h gida các y3u t< và t!'ng tác gi a các y3u t< Chlng h n khi xem xét s( ô nhiem n!Gc sông ch,u nh h!Kng c;a thu# tri6u Khi th i ch*t b>n vào dòng ch y, d!Gi tác +9ng c;a thu# tri6u ch*t th i b>n lan to +i các h!Gng khác nhau và cdng gi m dDn n`ng +9 b>n do quá trình t( làm s ch P@ tính toán +!Bc ph m vi nh

h!Kng c;a các ngu`n ô nhiem cdng nh! n`ng +9 t i t ng th2i +i@m thì chT có mô hình hoá mGi gi i quy3t +!Bc

Có th@ tóm l!Bc m9t s< !u +i@m c;a công cC mô hình hoá nh! sau:

- Là công cC h u ích và không th@ thi3u trong kh o sát các h sinh thái ph)c t p

- SR dCng mô hình có th@ khám phá ra các tính ch*t c;a h th<ng

- Nh2 mô hình có th@ hoàn thi n s( hi@u bi3t v6 ki3n th)c môi tr!2ng, sinh thái

- Mô hình là m9t công cC +@ thR nghi m các gi thuy3t v6 khoa h c và so sánh gi a b)c tranh th(c và b)c tranh c;a môi tr!2ng +ã +!Bc +'n gi n hoá

5 Th? nào là mô hình toán:

Trong nhi6u lSnh v(c ho t +9ng hàng ngày ta ph i th(c hi n các tính toán t +'n

gi n tGi ph)c t p n tr!2ng phg thông ph i th(c hi n các phép c9ng tr nhân chia, r`i cao h'n là các phép + o hàm, vi tích phân R`i trong các tr ong P i h c ph i h c các ph!'ng pháp s< nh! sai phân h u h n, phDn tR h u h n Nói chung, ta có th@ g i chung

là các công cC toán h c và sR dCng chúng +@ gi i quy3t các bài toán trong th(c t3 hàng ngày, t +'n gi n +3n phúc t p VGi s( phát tri@n r*t nhanh c;a công ngh thông tin, kS thu%t máy tính và các công cC toán h c hi n + i, mô hình toán h c +ã +!Bc phát tri@n r*t nhanh và +ã trK thành công cC nhanh m nh, không th@ thi3u +<i vGi nh ng ng!2i làm công tác qui ho ch và ra quy3t +,nh

V%y mô hình toán h c là gì ? P@ gi i thích ta xét m9t ví dC sau +ây:

Gi sR ta ph i tính kho ng cách S c;a ôtô ch y trong th2i gian T t th2i +i@m t1 tGi t2 vGi v%n t<c t)c th2i v(t) Cách tính +'n gi n sb nh! sau: Ta chia kho ng th2i gian

T thành n kho ng nh5 h'n vGi b!Gc th2i gian là t i, có nghSa là :

=

= +

+ + +

i i

t t

t t T

1 3

2

Trong m9t b!Gc th2i gian t i ta xem v%n t<c v(t) gDn nh! không +gi vGi giá tr, v i, và kho ng cách S mà xe ch y trong kho ng th2i gian T có th@ +!Bc tính x*p xT nh! sau:

1 1 2 2

1

i

=

Dùng công th)c (2.1) bài toán có th@ xem nh! +!Bc gi i quy3t (m9t cách gDn +úng)

N3u t i+; nh5 thì t ki3n th)c h c trong P i h c ta có :

1

0 1

t n

i i

t i

t

=

Nh! v%y vGi các cán b9 +ã t<t nghi p + i h c bài toán tính quãng +!2ng c;a xe ch y +!Bc tính toán theo các b!Gc nh! sau:

i) Xu*t phát t công th)c (2.2) : 2

1 (2.2)

t t

S = v dt

ii) Ti3n hành r2i r c hoá (2) theo d ng (1):

1 1 2 2

1

i

=

Trong +ó v%n t<c v i c xem là hOng s< trong kho ng t i và bOng giá tr, trung bình

c;a v%n t<c t)c th2i v i trong b!Gc th2i gian t i

iii) N3u ta g p khó khin khi tính bOng tay (chlng h n +<i vGi các bài toán lGn ph)c t p) ta có th@ l%p trình trên máy tính +@ tính toán

N3u ta c m th*y k3t qu tính toán nói trên ch!a +; chính xác ta có th@ ti3p tCc làm t<t h'n theo cách sau:

iv) Làm nh5 h'n t i (t)c là ting n) và tính l i công th)c trên bOng cách dùng cùng m9t ch!'ng trình máy tính +ã vi3t Quá trình này +!Bc l p l i (t)c là ting dDn n) cho +3n khi k3t qu thu +!Bc có th@ xem là + t yêu cDu

6 Các b+Bc trong xây d-ng m<t mô hình toán:

Quá trình tính toán vGi các b!Gc +'n gi n nh! nêu trong ví dC chi3c ô tô K trên +!Bc xem nh! các b!Gc xây d(ng môt mô hình toán (tr!2ng hBp r*t +'n gi n) Trên th(c t3 ta g p r*t nhi6u bài toán kS thu%t ph)c t p, nhi6u khi không th@ tính toán bOng tay +!Bc, vì th3 vi c xây d(ng m9t quá trình tính toán (ho c xây d(ng môt mô hình toán

h c) sb r*t ph)c t p, t<n công, nh!ng nói chung sb g`m các b!Gc sau +ây:

i) B+Bc 1: L(a ch n các ph!'ng trình toán h c c' b n mô t các quá trình v%t lý

(ho c bài toán ta ph i gi i quy3t Nói chung hDu h3t các bài toán th(c t3 +6u có th@ mô

t bOng các ph!'ng trình toán h c) VGi bài toán tính kho ng cách c;a ô tô nh! nêu K trên thì +ó là ph!'ng trình (2) P<i vGi các bài toán kS thu%t thì các ph!'ng trình c' b n (ho c h ph!'ng trình) +6u là các ph!'ng trình vi phân, tích phân hay + o hàm riêng mà +@ gi i chúng cDn ph i có s( giúp +j c;a ph!'ng pháp s< và máy tính Thông th!2ng +@

có +!Bc các ph!'ng trình c' b n mô t m9t quá trình v%t lý nào +ó ta th!2ng áp dCng các lu%t b o toàn cho các quá trình v%t lý +ó nh! b o toàn kh<i l!Bng, b o toàn mô men +9ng l!Bng hay b o toàn ning l!Bng

Nguyên lý b o toàn chung cho m9t + i l!Bng b*t ký (th@ tích, n`ng +9, kh<i l!Bng,…) sb nh! sau:

S bi n i theo th i gian c a m t i l ng b t k trong m t th tích V s$ b%ng

t ng l ng vào th tích tr' i t ng l ng ra kh(i th tích c ng (ho*c tr') v,i l ng phát

sinh (ho*c m t i) do các nguyên nhân khác nhau trong chính th tích V ó Ch6ng h n 7i v,i n ,c trong th tích V

Q1 Q2

2 1 2

1 Q S S Q

dt

dV

+

=

Hình 2: S' +` cân bOng n!Gc cho th@ tích V VGi Q1, Q2 là l!u l!Bng vào ra t i 2 m t th@ tích; S1 là ngu`n n!Gc bg xung (x n!Gc vào) còn S2 là ngu`n n!Gc b, l*y +i Pây là nguyên lý +!Bc sR dCng khi thi3t l%p ph!'ng trình liên tCc c;a ph!'ng trình Saint-Venant

VGi BOD nguyên lý cân bOng trên +!Bc vi3t nh! sau

BOD vào th tích V + BOD s=n sinh trong V – (BOD ra kh(i V + BOD b? chuy n hoá)

= s thay i BOD trong th tích V trong kho=ng th i gian t

VGi B là n`ng +9 BOD, Q là l!u l!Bng t i m t c=t, g là t<c +9 s n sinh, f là t<c +9 m*t

+i, + an phát bi@u trên +!Bc tóan h c hóa bOng bi@u th)c sau:

Hình 3: S' +` cân bOng n`ng +9 BOD trong th@ tích V Chlng h n +@ mô t chuy@n +9ng c;a n!Gc và +9 m n trên kênh sông ng!2i ta th!2ng dùng h ph!'ng trình Saint-Venant m9t chi6u cho dòng ch y và ph!'ng trình t i khu3ch tán cho +9 m n nh! d!Gi +ây:

Ph!'ng trình liên tCc cho n!Gc (b o toàn th@ tích n!Gc): q, S q

(2.3)

Ph!'ng trình +9ng l!'ng (b o toàn mô men +9ng l!Bng) : H A

Hình :

q, S q

gV-fV Q.B V B/ t Q B[ B x]

x

+

gQ Q

Hình 4: M t c=t ngang sông Ph!'ng trình liên tCc cho +9 m n (b o toàn kh<i l!Bng ):

2 2

( )

(2.5)

EA q S q S

Trong +ó :

H= M(c n!Gc so vGi cao +9 chu>n (m);

Q= l!u l!Bng (m3/s);

B= +9 r9ng m t n!Gc t i m9t m t c=t ngang sông bao g`m c phDn tr (m);

A= di n tích m t c=t ngang (m2)

C= H s< c n Chezy ;

g = gia t<c tr ng tr!2ng (m/s2);

R = bán kính thu# l(c (m);

q =q i -q o: dòng gia nh%p d c dòng ch y (q i) ho c m*t +i (q o) trên m9t +'n v, +9 dài c;a dòng ch y (m2/s)

t = th2i gian (s)

x = kho ng cách d c dòng ch y (m)

S(x,t) : P9 m n (hay n`ng +9 ch*t) trung bình trên m t c=t ngang (g/L)

E : H s< phân tán d c (dispersion)

Sq: P9 m n (hay n`ng +9 ch*t) trong dòng gia nh%p

riêng thì +@ gi i +!Bc cDn ph i cho +i6u ki n biên, +i6u ki n +Du, các tham s< và các h s<

iii) B+Bc 3: Nói chung các ph!'ng trình mô t các quá trình vât lý hDu nh! không có nghi m gi i tích ho c nghi m chính xác (theo nghSa toán h c) vì th3 ph i dùng các ph!'ng pháp s< +@ gi i gDn +úng Pi6u +ó có nghSa rOng bài toán chT +!Bc gi i gDn +úng và k3t qu thu +!Bc cdng là k3t qu gDn +úng ch) không ph i k3t qu chính xác S( khác nhau gi a k3t qu chính xác và k3t qu gDn +úng phC thu9c vào ph!'ng pháp s< +!Bc sR dCng Có r*t nhi6u ph!'ng pháp s<, vi c l(a ch n ph!'ng pháp nào phC thu9c vào trình +9 và ki3n th)c c;a ng!2i l%p mô hình Ví dC, K trên là m9t thu%t toán s< r*t +'n gi n +@ tính quãng +!2ng ch y c;a ôtô P@ ting +9 chính xác giá tr, v%n t<c trung bình v i có th@ l*y theo các cách khác nhau, chlng h n l*y giá tr, trung bình +Du +o n và cu<i +o n, ho c l*y giá tr, gi a +o n

ph!'ng pháp s< +6u có th@ th(c hi n trên máy tính vGi +i6u ki n thu%t toán s< t!'ng )ng +ã +!Bc l%p trình và ch y thông +!Bc trên máy tính Pây là b!Gc không th@ thi3u +!Bc khi xây d(ng m9t mô hình toán h c

v) B+Bc 5: ThR tính +úng +=n c;a k3t qu qua m9t s< bài toán m-u +@ b o + m

rOng k3t qu ph n ánh t!'ng +<i chính xác các qui lu%t v%t lí (vì ta chT tính gDn +úng) c;a quá trình +!Bc mô ph5ng Chlng h n tính b o toàn kh<i l!Bng, nh! cân bOng n!Gc,

ho c +9 m n không th@ âm N3u +9 m n tính ra b, âm thì có +i6u gí +ó sai trong thuât toán +!Bc sR dCng M9t ví dC khác trong thR nghi m là tính +<i x)ng N3u t*t c các +i6u ki n c;a bài toán (mi6n, biên, +i6u ki n +Du, ) là +<i x)ng thì nghi m s< c;a nó cdng +<i x)ng N3u th*y k3t qu tính ra có sai sót thì l i ph i xem xét t b!Gc 1

VGi 5 b!Gc chính nh! +ã nêu K trên ta có m9t mô hình toán h c P9 chính xác c;a k3t qu tính toán phC thu9c vào chính mô hình và ch*t l!Bng c;a s< li u +Du vào Vì v%y khi sR dCng b*t c) m9t mô hình nào (phDn m6m máy tính) +@ gi i quy3t m9t bài toán th(c tien hai b!Gc nêu d!Gi +ây cDn ph i +!Bc th(c hi n:

• Hi u chTnh mô hình: Khi m9t mô hình +ã +!Bc xây d(ng nó có th@ sR dCng cho b*t kì m9t bài toán kc thu%t nào nh!ng ch*t l!Bng c;a k3t qu phC thu9c vào ch*t l!Bng s< li u +Du vào và giá tr, c;a các tham s< c;a mô hình D(a trên m9t s< s< li u +Du vào +!Bc +o + c xác +,nh và hi u chTnh các tham s< (chlng h n h s< nhám trong mô hình thu# l(c) +@ có +!Bc l2i gi i t<t nh*t Quá trình này g i là hi u chTnh mô hình

• Ki@m +,nh mô hình: M9t khi mô hình +ã d!Bc hi u chTnh t<t cDn ph i thR vGi m9t t%p s< li u khác +@ ki@m tra xem vGi các tham s< mô hình +ã +!Bc xác +,nh li u có +úng vGi tr!2ng hBp khác không, n3u k3t qu tính không sai nhi6u vGi k3t qu th(c +o thì mô hình có th@ coi là +!Bc ki@m +,nh và dùng +@ tính toán các k,ch b n khác nhau

II MÔ HÌNH TÓAN CHO DÒNG CHMY VÀ CHPT LRSNG NRTC TRÊN

HV THWNG KÊNH SÔNG – MÔ HÌNH DELTA (VRSAP-SAL)

2.1 M] 2^u

Hi n t i, +@ tính dòng ch y ld ki t, xâm nh%p m n, tr ng thái ô nhiem h u c', trên các h th<ng kênh sông c;a Vi t nam, ch; y3u là P`ng bOng sông CRu Long (PBSCL),

h th<ng sông Sài gòn-P`ng Nai-Th, v i, P`ng bOng sông H`ng, sông H!'ng các kc s! và cán b9 kc thu%t th!2ng dùng m9t s< phDn m6m máy tính c;a n!Gc ngoài và trong n!Gc

V6 m t h c thu%t các mô hình tính dòng ch y và ch*t l!Bng n!Gc trong sông +6u xu*t phát t h ph!'ng trình Saint-Ve nant 1 chi6u (K các d ng khác nhau) và ph!'ng trình lan truy6n ch*t m9t chi6u Tuy nhiên, s' +` và thu%t tóan gi i các h ph!'ng trình này l i khác nhau tùy thu9c tác gi c;a t ng mô hình, t +ó +9 chính xác c;a k3t qu cdng nh! th2i gian tính trên máy có khác nhau

2.2 Các Mô hình t_ n+Bc ngoài +!Bc du nh%p vào Vi t nam theo con +!2ng các d(

án (trong +ó các phDn m6m kèm theo +!Bc tính vào ti6n d( án, t)c là ph i mua phDn m6m) ho c bOng con +!2ng c;a du h c sinh ho c hBp tác song ph!'ng

2.2.1 Nhóm mô hình th+,ng m"i: Pây là nhóm mô hình mua tr(c ti3p ho c tính

thành ti6n thông qua các d( án song ph!'ng ho c +a ph!'ng:

A Nhang mô hình dòng ch y và ch1t l+bng n+Bc có tính th+,ng m"i trên th? giBi ph i kf 2?n h6 mô hình MIKE, trong 2ó MIKE11 (vGi mô+un thu# l(c HD, mô

+un tính m n, ch*t l!Bng n!Gc AD, ECOLAB, ) Pây là b9 phDn m6m c;a Vi n DHI Pan M ch, +!Bc )ng dCng, nghiên c)u cho d( án quy ho ch và qu n lý tài nguyên n!Gc

và phòng ch<ng thiên tai t i nhi6u n!Gc trên th3 giGi nh! Nh%t B n, Thái Lan, Bangdales Trong khuôn khg c;a D( án ting c!2ng ning l(c các Vi n Ngành n!Gc K

Vi t Nam, DHI +ã +ào t o và chuy@n giao b n quy6n cho m9t s< c' quan ngành n!Gc thu9c B9 NN&PTNT

M9t s< phDn m6m h MIKE khác nh! MIKEBASIN (dùng cho tính cân bOng n!Gc), MIKE FLOOD dùng cho mô ph5ng ld, MIKE21 dùng cho bài toán n<i 1 chi6u

và 2 chi6u trong m9t vùng nh5,

V6 b9 MIKE 11: MIKE 11 là phDn m6m thu9c h MIKE vGi modun tính dòng

ch y HD và modun AD dùng cho tính lan truy6n ch*t (m n,…), +@ tính lan truy6n ch*t

ô nhiem ph i dùng ECOLAB vGi các y3u t< lan truy6n ch*t t th*p tGi cao

P@ tính dòng ch y trong sông kênh MIKE 11 cdng sR dCng h ph!'ng trình Saint-Venant m9t chi6u và sR dCng s' +` sai phân 6 +i@m xen kb Q, H c;a Abbott và Ionescu; tài li u +,a hình +!Bc cho t i các m t c=t tính H; v%n t<c u +!Bc tính t i +i@m Q; H ph!'ng trình sai phân +!Bc gi i tr(c ti3p và bOng ph!'ng pháp l p, vì v%y t<c +9 tính ch%m và cDn có kinh nghi m xR lý khi t o +i6u ki n ban +Du (hotstart file) Trong MIKE 11 +ã xét các công trình c<ng +%p phg bi3n, tuy nhiên +ôi khi khi g p tr!2ng hBp không gn +,nh khi ph i v%n hành công trình Trong modun AD +ã sR dCng ph!'ng pháp sai phân h u h n cho ph!'ng trình lan truy6n ch*t m9t chi6u vì th3 th!2ng g p

hi n t!Bng khu3ch tán s< nh h!Kng +3n +9 chính xác c;a k3t qu nh! n`ng +9 có khi

b, âm, ho c khi không có ngu`n sinh v%t ch*t trong mi6n mà n`ng +9 trong mi6n cao h'n giá tr, K biên,…

P@ sR dCng công cC GIS, trong MIKE 11 +ã dùng k3t hBp vGi b9 ArcView/Arcview GIS +@ tg ch)c c' sK d li u và bi@u dien k3t qu (thông qua các script bOng ngôn ng Avenue)

Nhìn chung nh ng !u nh!Bc +i@m c;a b9 MIKE 11 (+!Bc sR dCng nhi6u K Vi t nam ch; y3u qua d( án ting c!2ng ning l(c cho các Vi n ngành n!Gc) nh! sau:

+ †u +i@m:

- Là phDn m6m th!'ng m i nên phDn giao di n r*t m nh, h u hi u

- PhDn n<i k3t vGi công cC GIS r*t m nh k@ c t o Database (M c dù ph i cDn thêm các phDn m6m GIS nh! ArcView hay ArcGIS, )

- Các ti n ích +Dy +;, de cho ng!2i sR dCng

- Thu%n ti n cho vi c gi i quy3t các bài toán v a và nh5

+ Nh!Bc +i@m:

- Không bi3t +!Bc phDn lõi (phDn thu%t toán, tg ch)c ch!'ng trình, ) nên ng!2i sR dCng không th@ c i biên, c%p nh%t mà ph i qua n'i bán, khi +ó ph i tr thêm ti6n

và m*t th2i gian ch2 +Bi, )

- Khi ph i tính cho bài toán lGn nh! PBSCL trong m9t th2i gian dài (mô ph5ng c m9t nim cho ld và c n) MIKE 11 +òi h5i nhi6u th2i gian tính trên máy không

thu%n ti n cho giai +o n ch y hi u chTnh vì ph i ch y r*t nhi6u lDn mGi hi u chTnh +!Bc m9t tham s< nên t<n th2i gian ch y trên máy H'n n a, +@ t o +i6u ki n ban +Du (hotstart file) +òi h5i nhi6u kinh nghi m và th!2ng ph i xu*t phát t b!Gc th2i gian nh5

- P9 chính xác c;a k3t qu tính, + c bi t cho các bài toán lan truy6n ch*t (m n, BOD, DO, ) nhi6u khi không + m b o do b n ch*t thu%t toán +!Bc sR dCng (khu3ch tán s< d-n +3n n`ng +9 âm ho c n`ng +9 sát biên lGn h'n biên khi không

có ngu`n trong mi6n)

- Vì là phDn m6m th!'ng m i nên giá thành r*t +=t (MIKE11+ECOLAB giá 18000EU, cj 400 tri u +`ng Vi t nam cho m9t license) mŠi license, d ng khoá c)ng, chT dùng +!Bc cho m9t máy tính, ho c cdng có phiên b n ch y n<i k3t máy tính trên m ng nh!ng giá thành cao h'n nhi6u

- Nhi6u nghiên c)u trong n!Gc +ã sR dCng mô hình MIKE11 +@ làm công cC tính toán thu# l(c và ch*t l!Bng n!Gc Nh!ng sau khi hoàn thành d( án không chuy@n giao công ngh +!Bc vì các c' quan h!Kng lBi t d( án không có b n quy6n sR dCng MIKE11 và d( án cdng th!2ng không có +; kinh phí +@ mua phDn m6m chuy@n giao

B ISIS: B9 phDn m6m này c;a Công ty Halcrow và tr!2ng Wallingford ph<i hBp

xây d(ng, +!Bc sR dCng trong ch!'ng trình sR dCng n!Gc (WUP) c;a U# H9i sông Mê Công MŠi m9t n!Gc thành viên có +!Bc 2-3 license Tuy phDn m6m này, +<i vGi Vi t Nam, ch!a th!'ng m i hoá nh! MIKE , nh!ng du nh%p vào Vi t nam thông qua các d(

án có th@ chuy@n giao công ngh nh! Ch!'ng trình WUP nói trên +ây

Gi<ng nh! b9 MIKE11, phDn m6m ISIS cdng sR dCng h ph!'ng trình Saint- Venant m9t chi6u cho dòng ch y và ph!'ng trình lan truy6n ch*t m9t chi6u cho m n Khác vGi MIKE 11, trong ISIS sR dCng s' +` sai phân Preissmann cho dòng ch y và lan truy6n m n Cdng nh! MIKE 11 phDn m6m ISIS ch!a có kh ning tính m n trong +`ng

Vì là phDn m6m th!'ng m i, ISIS cdng có phDn giao di n khá +Œp và ti n dCng, tny nhiên cdng b9c l9 m9t s< y3u +i@m và khó khin khi gi i quy3t bài toán trên ph m vi r9ng, nhi6u liên k3t nh! PBSCL P c bi t các lŠi v6 +9 chính xác c;a k3t qu tính, + c

bi t v6 m n Trong khuôn khg c;a ch!'ng trình WUP, phDn m6m ISIS +ã +!Bc sR dCng cho PBSCL K d ng m ng kênh sông +!Bc +'n gi n hoá r*t nhi6u (b5 m ng kênh c*p 2, ch; y3u gi l i dòng chính), nh!ng ch!a cho k3t qu có th@ sR dCng +!Bc, + c bi t là phDn tính m n Mô +un ch*t l!Bng n!Gc v-n ch!a +!Bc thR nghi m nên ch!a có k3t qu +ánh giá cC th@ T<c +9 tính tóan c;a ISIS cdng r*t ch%m và cdng k3t hBp vGi ArcView +@ n<i k3t vGi GIS và Database Nh! v%y khi mua MIKE 11 ho c ISIS ph i tr c ti6n

b n quy6n c;a ArcView

2.2.2 Nhóm mô hình phi th+,ng m"i (theo nghia Vi%t nam ch+a ph i mua mà có 2+bc qua các con 2+jng khác nhau nh+ d- án hk trb song ph+,ng homc 2ào t"o) Các b9 phDn m6m khác nh! Duflow, Sobek/Wendy,Telemax, Qual2-E, Wasp6

vv +!Bc du nh%p qua các các con +!2ng c;a du h c sinh ho c các d( án nh5 song ph!'ng P<i vGi các d( án qu<c t3 thì +ây cdng là các b9 phDn m6m th!'ng m i, ph i mua b n quy6n nên khi sR dCng th!2ng +!Bc c' quan c*p phDn m6m khuy3n cáo rOng

có th@ ch*p nh%n m9t s< r;i ro gây thi t h i do không +!Bc +ào t o, t%p hu*n và không hi@u bi3t nh ng h n ch3 c;a mô hình nên khi áp dCng gây lŠi Vì không có mã ngu`n nên không hi@u +!Bc h3t phDn lõi bên trong xR lý ra sao (nh! thu%t tóan, các xR lý + c

bi t, ) và ch!a +!Bc áp dCng cho các bài toán lGn và ph)c t p nh! PBSCL Các phDn m6m này có ngu`n g<c t châu Âu (ho c Mc) vGi +i6u ki n sông ngòi khác hln +i6u

ki n Vi t nam (chlng h n K Vi t nam m ng kênh sông có d ng m ch vòng ph)c t p, ch,u nh h!Kng c;a th;y tri6u, ) cho nên không ph i khi nào cdng sR dCng +!Bc các phDn m6m nêu trên Có th@ xét qua phDn m6m Sobek, Duflow và Qual2-E:

SOBEK: PhDn m6m này do Delft,Hà lan, phát tri@n, g`m phDn dòng ch y và tính

tóan ô nhiem 1,2 chi6u, +ã n<i k3t vGi công cC GIS Pã sR dCng h ph!'ng trình Saint-Venant 1 chi6u cho dòng ch y trong kênh sông (trong ph!'ng trình có k@ s< h ng gió và

nh h!Kng c;a góc nh%p l!u) SOBEK cdng sR dCng l!Bc +` sai phân xen kb gi<ng nh! MIKE11, có +i@m H và +i@m Q; +,a hình +!Bc cho t i các +i@m tính H

Các y3u t< ô nhiem +!Bc mô ph5ng bOng ph!'ng trình lan truy6n ch*t 1 chi6u có k@ tGi quá trình bi3n +gi sinh hóa c;a các ch*t ô nhiem Ph!'ng trình lan truy6n ch*t m9t chi6u +!Bc gi i bOng ph!'ng pháp sai phân, m c dù có các l(a ch n các s' +`, nh!ng do b n ch*t c;a l!Bc +` sai phân, k3t qu tính v-n b, nh h!Kng bKi hi n t!Bng khu3ch tán s<

Qual2-E: PhDn m6m này do c' quan b o v môi tr!2ng c;a Mc (EPA) phát tri@n

và +ã +!Bc sR dCng r9ng rãi K Mc và m9t s< n!Gc châu Âu Qual2-E +ã +!Bc du nh%p vào Vi t Nam qua m9t s< d( án Qual2-E cdng sR dCng h ph!'ng trình Saint-Venant

và lan truy6n ch*t m9t chi6u và gi i bOng ph!'ng pháp sai phân và có th@ sR dCng cho nhi6u y3u t< ô nhiem (BOD, DO,T o, Nit', Ph<t pho, ) Nh!Bc +i@m c;a Qual2-E là chT áp dCng cho m ng sông +'n gi n có d ng hình cây (không áp dCng cho m ng sông

d ng m ch vòng); thi3t di n kênh sông ph i +6u d ng hình thang, hay hình ch nh%t và không ch,u nh h!Kng c;a th;y tri6u

Duflow: Pây là phDn m6m +!Bc phát tri@n bKi Vi n th;y l(c (IHE) c;a Hà lan,

P i h c công ngh Delft, STOWA và tr!2ng P i h c nông nghi p Wageningen Duflow +!Bc thi3t k3 +@ sR dCng cho nhi6u mCc tiêu (tính tri6u, ld, sR dCng n!Gc, ) Duflow cdng gi i quy3t các bài tóan lan truy6n ch*t trong kênh sông có các công trình S' +` sai phân 4 +i@m c;a Preissmann +ã +!Bc sR dCng cho bài tóan th;y l(c Duflow có giao

di n +` h a ti n dCng Vì +ây là phDn m6m thi3t k3 ch; y3u cho gi ng d%y và +ào t o, cho nên khi sR dCng cho các bài tóan lGn cDn có c i biên

2.3 Mô hình trong n+Bc:

Do các yêu cDu c;a th(c tien quy h ach và sR dCng tài nguyên n!Gc, nhi6u chuyên gia trong n!Gc ph i t( xây d(ng các b9 phDn m6m, +@ khi cDn thi3t, có th@ t( sRa +gi và c%p nh%t thu%t tóan, mã ngu`n (code) +@ có th@ +áp )ng +!Bc các yêu cDu tính tóan cC th@ Các b9 phDn m6m do các cán b9 trong n!Gc +!Bc nh=c tên và áp dCng nhi6u cho các d( án trên 2 P`ng bOng g`m:

VRSAP, +ây là b9 phDn m6m +!Bc xem là +Du tiên cho tính tóan th;y l(c m ng

kênh sông, do c< PGS Nguyen nh! Khuê phát tri@n sau +Bt th(c t%p t i Hà Lan vào nim

1978 VRSAP +ã +!Bc Phân vi n Kh o sát Quy ho ch Th;y lBi Nam b9 (Nay là Vi n