Tập huấn xây dựng mô hình thủy lực một chiều

DUNG Phần 1: Giới thiệu và cài đặt phần mềm Phần 2: Phương pháp xây dựng mô hình Phần 3: Chạy mô hình và xuất kết quả Phần 4: Phương pháp hiệu chỉnh & kiểm định Phần 5: Mô phỏng chất l

ThS Nguyễn Thành Tựu – Email: nttuu@ctu.edu.vn

TS Văn Phạm Đăng Trí – Email: vpdtri@ctutuunguyenvl@gmail.edu..comvn

ThS Trần Thị Lệ Hằng

KS Tống Quốc Hiệp

DUNG

Phần 1: Giới thiệu và cài đặt phần mềm Phần 2: Phương pháp xây dựng mô hình Phần 3: Chạy mô hình và xuất kết quả Phần 4: Phương pháp hiệu chỉnh & kiểm định

Phần 5: Mô phỏng chất lượng nước

Phần 6: Xây dựng kịch bản và chạy mô hình

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM RAS VÀ MÔ-ĐUN HEC-GeoRAS

HEC-Giới thiệu mô-đun HEC-GeoRAS

HEC-GeoRAS là một mô-đun trên ArcGIS cho phép:

Chuyển đổi dữ liệu dạng bản đồ từ ArcGIS (định dạng

shapefile) sang mạng lưới sông (định dạng geomtry data trên HEC-RAS).

Công cụ HEC-GeoRAS

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM RAS VÀ MÔ-ĐUN HEC-GeoRAS Giới thiệu phần mềm HEC-RAS

HEC-Phần mềm HEC-RAS là phần mềm mô phỏng thủy lực dòng chảy một chiều

HEC-RAS ( Hydrologic Engineering Centers River Analysis

System): Hệ thống phân tích dòng chảy trên sông của trung tâm kỹ thuật thủy văn

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM RAS VÀ MÔ-ĐUN HEC-GeoRAS

HEC-Giới thiệu phần mềm HEC-RAS

HEC-RAS là phần mềm miễn phí

Trong HEC-RAS, có 2 loại mô phỏng dòng chảy:

• Dòng chảy ổn định (Steady flow): là dòng chảy có lưu

lượng cố định theo thời gian.

• Dòng chảy không ổn định (Unsteady Flow): là dòng chảy chịu ảnh hưởng bởi thủy triều theo thời gian.

 Vùng ĐBSCL là vùng có dòng chảy không ổn định theo

thời gian, chịu ảnh hưởng của triều Biển Đông và Biển Tây

CÀI ĐẶT PHẦN MỀM

CÀI ĐẶT HEC-RAS VÀ HEC-GeoRAS

- Truy cập vào trang web: http://www.hec.usace.army.mil/

Trang này cho phép tải phần mềm HEC-RAS và công cụ HEC-GeoRAS.

 Tiến hành cài đặt phần mềm HEC-RAS, HEC-GeoRAS

CÀI ĐẶT PHẦN MỀM

Giao diện HEC-RAS

Giao diện HEC-GeoRAS trên ArcGIS

PHẦN 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH

1 Xây dựng mạng lưới sông

2 Xuất dữ liệu từ ArcGIS

XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI SÔNG

- Mở phần mềm ArcMap

Trên thanh Star Menu: chọn ArcGIS/ArcMap

- Trên thanh menu ArcGIS, chọn Add Data

- Chọn file dạng *.shp (định dạng bản đồ) như hình

XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI SÔNG

- Bản đồ mạng lưới sông

XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI SÔNG

- Trên thanh RAS Geometry, chọn Create RAS

Layers/Stream Centerline để tạo mạng lưới sông.

Đặt tên

XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI SÔNG

Trên thanh Editor, chọn Start Editing và chọn Folder có đuôi

là *.mdb.

XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI SÔNG

XÂY DỰNG MẠNG LƯỚI SÔNG

Đặt tên cho các nhánh sông

R-Click vào lớp mạng lưới sông, chọn Open Attribute Table, sau đó

đặt tên vào hai cột River và Reach

Chú ý: Có thể copy từ MS-Excel, bằng cách soạn sẵn trên excel, sau

XUẤT DỮ LIỆU TỪ ArcGIS

Trên thanh HEC-GeoRAS, chọn RAS

Geometry/Export RAS Data.

Đợi đến khi xuất hiện dòng chữ

“GIS data for RAS exproted successfully!”

Close Như

vậy, mạng lưới sông đã được xuất ra.

NHẬP MẠNG LƯỚI SÔNG VÀO

HEC-RAS

Bật cửa số HEC-RAS và lưu lại với tên Bai_1

Lúc này, mô hình đang theo hệ thống đo lường

NHẬP MẠNG LƯỚI SÔNG VÀO

HEC-RAS

Trên thanh công cụ, chọn Edit/Geometric Data để bật

cửa sổ nhập và chỉnh sửa dữ liệu hình học.

Trên cửa sổ Geometric Data, chọn File/Import

Geometry Data/GIS Format… và chọn đường dẫn

vào mạng lưới đã tạo từ HEC-GeoRAS.

NHẬP MẠNG LƯỚI SÔNG VÀO

HEC-RAS

Cần phải chọn hệ đo lường là SI và cuối cùng là chọn

Finish Import Data thì hoàn tất việc nhập mạng lưới

sông vào HEC-RAS

NHẬP MẶT CẮT NGANG

Trên cửa sổ Geometric Data chọn biểu tượng bên trái và chọn

Option/Add a new Cross Section

để nhập mặt cắt ngang cho đoạn sông và nhập các số liệu mặt cắt như sau: Trục X (Station) thể hiện chiều rộng của mặt cắt, trục Y (Elevation) thể hiện độ cao của mặt cắt.

Chú ý: Có thể copy từ MS-Excel

Độ nhám thủy lực là gì?

Độ nhám thủy lực là hệ số đặc trưng cho sự cản trở dòng chảy

Độ nhám phụ thuộc vào đặc tính đáy sông Ví dụ:

n1

Mặt nước

n2Đáy sông

NHẬP MẶT CẮT NGANG

Sau khi nhập tất cả các mặt cắt ta sẽ được đoạn sông như sau:

ĐIỀU KIỆN BIÊN VÀ

ĐIỀU KIỆN BAN ĐẦU

Điều kiện biên:

-Biên trên: lưu lượng tại

mặt cắt thượng nguồn

-Biên dưới: mực nước tại

mặt cắt hạ nguồn

Điều kiện ban đầu:

-Lưu lượng ban đầu ở mặt cắtthượng nguồn

Biên trên

Mặt cắt ngang

Biên dưới

Nhập số liệu

lưu lượng và

mực nước

theo từng giờ

Nhập điều kiện biên:

-Trên cứa sổ chính của

HEC-RAS, chọn Edit/Unstedy Flow

ĐIỀU KIỆN BIÊN VÀ

ĐIỀU KIỆN BAN ĐẦU

Nhập điều kiện ban đầu:

-Trên tab Initial Conditions của cửa sổ Unsteady Flow

Data, nhập số liệu lưu

lượng vào Initial Flow.

CHẠY MÔ HÌNH

Sau khi hoàn tất việc nhập các số liệu đầu vào, tiến

hành chạy mô hình thủy lực.

-Trên cửa sổ chính của HEC-RAS, chọn

Run/Unsteady Flow Analysis và làm theo các bước:

1 Đánh dấu tất cả ở phần Program to Run.

2 Chọn ngày bắt đầu và giờ bắt đầu; ngày kết thúc và giờ kết thúc.

3 Thiết lập bước thời gian là 1 giờ hoặc 30 phút, 20 phút…

4 Chọn bước thời gian xuất kết quả (ví dụ kết quả theo từng giờ)

5 Lưu vào file DSS.

6 Chạy mô hình

CHẠY MÔ HÌNH

bấm

Close 2

5

6

XUẤT KẾT QUẢ MÔ HÌNH

W.S.Elev: mực nước; Q Total: Lưu lượng

XUẤT KẾT QUẢ MÔ HÌNHKết quả của từng mặt cắt (dạng hình)

- Nhấp chuột trái vào mặt cắt cần xem

- Chọn Plot Cross Section

Bank Sta -2

Đáy

-10

-12

XUẤT KẾT QUẢ MÔ HÌNH

Kết quả của cả đoạn sông theo thời gian (dạng số)

- Nhấp chuột trái vào mặt cắt cần xem

- Chọn Tabular Output/Profile Table.

- Để xuất nhiều giá trị theo thời gian, chọn Options/Profiles

XUẤT KẾT QUẢ MÔ HÌNHKết quả của cả đoạn sông theo thời gian (dạng hình)

- Nhấp chuột trái vào mặt cắt cần xem

Ground -2

nguồn -4

-14

-16

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

PHẦN 4:

PHƯƠNG PHÁP HỆU CHỈNH VÀ

KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNH

Hiệu chỉnh mô hình

Là thay đổi một số thông số của mô hình (ví dụ: hệ số nhám n) sao

cho kết quả mô hình phù hợp với số liệu thực đo

Kiểm định mô hình

Là sử dụng bộ số liệu tại một khoảng thời gian khác để so sánh kết

quả mô phỏng và số liệu thực đo nhằm kiểm chứng lại kết quả hiệu chỉnh mô hình

Ví dụ:

Bộ số liệu chạy và hiệu chỉnh mô hình và chỉnh năm 2010

Bộ số liệu dùng để kiểm định năm 2011

PHẦN 4:

PHƯƠNG PHÁP HỆU CHỈNH VÀ

KIỂM ĐỊNH MÔ HÌNHĐiều chỉnh hệ số nhám

Xuất kết quả mô hình chất lượng nước

Tiếp theo chọn New Water

Quality File, đánh dấu vào

mục Abitrary Constituents

và chọn Add, sau đó đặt tên

là SAL.

NHẬP ĐIỀU KIỆN BIÊN CHẤT

LƯỢNG NƯỚC

Tiếp theo chọn Boundary

Conditions/BC SAL sẽ thấy

xuất hiện mũi tên tức là

bắt buộc phải có dữ liệu đầu

vào ở thượng nguồn.

- Chọn Add RS và chèn mặt cắt

hạ nguồn vào, lúc này sẽ có

thêm biên dưới có mũi tên

hướng lên

- Chọn mặt cắt hạ nguồn sau

đó chọn Enter/Edit Table.

Tiếp theo là nhập số liệu

mặn theo giờ hoặc

nhiều giờ

NHẬP ĐIỀU KIỆN BAN ĐẦU VÀ

HỆ SỐ KHUẾCH TÁN

- Tiếp theo chọn Initial

Conditions Sau đó nhập

giá trị độ mặn ban đầu (ví

dụ giá trị ban đầu là 0mg/L)

- Khi hoàn tất việc tính toán

thì sẽ có cửa sổ bên dưới

XUẤT KẾT QUẢ MÔ HÌNH

- Trên cửa sổ chính chọn View/WQ Time Series Plot sẽ xuất hiện

biểu đồ và giá trị mặn theo thời gian của từng điểm chất lượng nước (điểm chất lượng nước là điểm nằm giữa hai mặt cắt cần

mô phỏng chất lượng nước) Nếu muốn xem giá trị chất lượng

nước thì chọn Table.

Điểm

chất lượng

nước

PHẦN 6 XÂY DỰNG KỊCH BẢN VÀ

CHẠY KỊCH BẢN



KỊCH BẢN NƯỚC BIỂN DÂNG

Giả sử nước biển dâng 30cm (0.3m)

Cách thực hiện: Cộng tất cả số liệu mực nước ở biên dưới cho 0.3



KỊCH BẢN LƯU LƯỢNG THƯỢNG NGUỒN GIẢM

Giả sử giảm 20% lưu lượng ở thượng nguồn

Cách thực hiện: Lưu lượng = (Lưu lượng thượng nguồn x 80)/100

CÁC VỊ TRÍ SO SÁNH

Vị trí so sánh

Cống

VẬN HÀNH CÔNG TRÌNH

Trong quá trình thiết lập giá trị đầu

vào của cống ngăn mặn

(Edit/Unsteady Flow Data/T.S.Gate

SO SÁNH KẾT QUẢ CÁC KỊCH BẢN

So sánh độ mặn

SO SÁNH KẾT QUẢ CÁC KỊCH BẢN

So sánh độ mặn

SO SÁNH KẾT QUẢ CÁC KỊCH BẢN

So sánh độ mặn

XUẤT KẾT QUẢ RA BẢN ĐỒ

Xin cảm ơn!