Nghiên cứu, ứng dụng mô hình cche 2d tính toán bồi xói cho khu vực cảng phú định

Các nghiên cứu ngoài nước Trong những năm qua đã có rất nhiều công trình nghiên cứu khoa học trên Thế giới có liên quan đến chủ đề về dòng chảy, bồi lắng, xói lở…Ở đây có thể kể đến một

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

ĐIỀN HÒA ANH KIỆT

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CCHE 2D TÍNH TOÁN BỒI XÓI CHO

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Lưu Xuân Lộc………

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Huỳnh Công Hoài………

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS.TS Huỳnh Thanh Sơn………

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ………….tháng ………02….năm 2011.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TP Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 9 năm 2010

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên : ĐIỀN HÒA ANH KIỆT Phái : nam

Ngày tháng năm sinh : 26 – 09 – 1983 Nơi sinh : Ninh Thuận Chuyên ngành : XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY MSHV : 02007522

I- TÊN ĐỀ TÀI : Nghiên cứu, dự báo tốc độ bồi lắng tại khu vực Cảng sông

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :

1 Nhiệm vụ : sử dụng mô hình toán CCHE 2D để chạy kiểm tra chế độ thủy lực và diễn biến bùn cát của mô hình thử nghiệm và sao đó áp dụng mô hình CCHE 2D này vào sông Chợ Đệm để tính toán chế độ thủy lực và dự báo tốc

độ bồi lắng của bùn cát

2 Nội dung :

Chương I : TỔNG QUAN

Chương II : NGHIÊN CỨU PHẦN LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH

Chương III : THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH

Chương IV : ÁP DỤNG MÔ HÌNH VÀO THỰC TẾ

Chương V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 01/2010

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 12/2010

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LƯU XUÂN LỘC

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN

QL CHUYÊN NGÀNH

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, cho tôi cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh

đã tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu trong thời gian tôi theo học chương trình Thạc sĩ này Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô của các Bộ môn Xây dựng Công trình Cảng biển, Bộ môn Cơ lưu chất và đặc biệt là Bộ môn Kỹ thuật Tài nguyên nước đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lưu Xuân Lộc, thầy đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin cảm ơn các Viện nghiên cứu Thủy lợi Miền Nam, Viện Kỹ thuật biển Miền Nam, Viện Tài nguyên và Môi trường Miền Nam, Công ty Cổ phần Tư vấn xây dựng công trình Thủy – Bộ (Sudewat Co) và Công ty TNHH một thành viên Cảng sông TP.HCM đã cung cấp những tài liệu cho tôi thực hiện luận văn

Cuối cùng tôi xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và người thân trong gia đình

đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình theo học chương trình Thạc sĩ Xây dựng Công trình thủy.

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

ĐIỀN HÒA ANH KIỆT

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Cảng Phú Định là một trong những Cảng sông lớn nhất ở khu vực phía Nam Cảng Phú Định có nhiệm vụ giao thông, truân chuyển hàng hóa từ các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long đi TP.HCM và các tỉnh miền Đông Nam bộ

Khi Ủy ban nhân dân Tp Hồ Chí Minh có quyết định di dời các Cảng trong khu vực Thành phố ra khỏi khu vực trung tâm Thành phố thì càng thấy rõ hơn nhiệm vụ và tầm quan trọng của Cảng Phú Định

Với vị trí nằm trên sông Chợ Đệm, gần ngã ba sông Chợ Đệm và rạch Nước Lên nên chế độ thủy lực dòng chảy diễn biến phức tạp và gây bồi lắng cho cả sông Chợ Đệm và rạch Nước Lên tương đối nhiều Do đó, để phục vụ cho việc khai thác Cảng thì đòi hỏi chi phí nạo vét lớn

Xuất phát từ những yêu cầu bức thiết trên, luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu chế

độ thủy lực và diễn biến bùn cát chủ yếu trên sông Chợ Đệm bằng mô hình toán CCHE 2D

Để sử dụng tốt mô hình này đòi hỏi phải có những bước đi cụ thể và chi tiết như nghiên cứu phần lý thuyết của mô hình, sau đó tiến hành chạy thử nghiệm mô hình trên một đoạn kênh thẳng gắn với các điều kiện của dòng chảy ổn định Khi thấy mô hình chạy khá tốt thì tiến hành chạy áp dụng chạy cho khu vực sông Chợ Đệm – rạch Nước Lên

So sánh kết quả thực tế với kết quả chạy mô hình để có những cái nhìn chính xác hơn về mức độ hợp lý của mô hình Bất kỳ mô hình nào cũng có những khiếm khuyết, do đó đòi hỏi phải hiệu chỉnh mô hình để đảm bảo kết quả chạy mô hình có thể phản ánh tương đối chính xác với những diễn biến thực tế Đây là công việc rất khó khăn, đòi hỏi phải có những xử lý kết hợp giữa ký thuyết và kinh nghiệm để nhằm hoàn thiện hơn cho mô hình và tạo điều kiện cho mô hình được ứng dụng rộng rãi trong thực tế

Cuối cùng là đưa ra những kết luận sau khi ứng dụng mô hình vào thực tế và đưa ra những kiến nghị cần thiết để mô hình ngày càng hoàn thiện hơn

ABSTRACT

Phu Dinh port is one of the best river ports in Southern area Phu Dinh port

is used to having traffic and transportation of goods from the Mekong delta provinces to HCM city and South –East provinces

When the HCM city people committee gave dicision to move ports in HCM area to the centre of HCM city, we saw mission and importance of Phu Dinh port clearly The location of Phu Dinh port is in the Cho Dem river and near confluence

of Cho Dem river and Nuoc Len channel So, hydraulic happening is very complex and is reason of deposit in Cho Dem river and Nuoc Len channel Therefore, In order to expoit Port we must lost big cost for dredging river bed

From that urgent requires, my essay will research about hydraulic happening with mud and sand happening in Cho Dem river by CCHE 2D model

In order to use this model fluently, we must detail plan as researching about theoretics of model Then, we run experiment with stable and short straight channel When the model run well, we apply for Cho Dem river and Nuoc Len channel area Compare model and practice results to appreciate about reasonableness of model Anything model is still shortcomings So, we must adjust to model results in order to guarantee that model results can reflect practice results more exact

This problem is very difficult and require combining between theory and experience to give perfect model Since then, model can apply widely in practice Last, we can give conclusions after appling model in pratice and show necessary petitions to give more perfect model

MỤC LỤC

1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 3

1.2.1 Các nghiên cứu ngoài nước 3

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước 8

1.3 Mục đích và phương pháp nghiên cứu đề tài 12

1.3.1 Mục đích nghiên cứu 12

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu 12

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH CCHE 2D 3

2.1 Giới thiệu mô hình CCHE 2D 14

2.1.1 Giới thiệu chung về mô hình CCHE 14

2.1.2 Khái quát về mô hình CCHE 2D 15

2.1.3 Cơ sở lý thuyết của mô hình CCHE 2D 16

2.1.4 Phương pháp giải các phương trình trong CCHE 2D 20

2.2 Nghiên cứu khai thác các module trong CCHE 2D 24

2.2.1 Module tạo lưới 24

2.2.2 Module giao diện (CCHE 2D – GUI Graphical Users Interface) 25

2.2.3 Module số (CCHE 2D Numerical Model) 26

3 THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH 14

3.1 Điều kiện thí nghiệm 27

3.2 Các thông số tính toán 28

3.2.1 Lưới tính khu vực 28

3.2.2 Các thông số thủy lực tính toán 29

3.2.3 Kết quả mô phỏng dòng chảy 30

3.2.4 Các thông số tính toán bùn cát 31

3.2.5 So sánh kết quả mô phỏng bùn cát của mô hình với kết quả thí nghiệm 31 4 ÁP DỤNG MÔ HÌNH TOÁN CCHE 2D VÀO THỰC TẾ 42

4.1 Chuẩn bị số liệu 42

4.2 Mô phỏng mô hình 42

4.2.1 Tạo lưới 42

4.2.2 Điều kiện ban đầu và các thông số tính toán dòng chảy 43

4.2.3 Điều kiện biên và các thông số tính toán bùn cát 68

4.3 So sánh kết quả mô hình với số liệu thực tế 95

4.4 Thảo luận kết quả 96

5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42

5.1 Kết Luận 97

5.1.1 Kết Luận về mô hình CCHE 2D 97

5.1.2 Kết Luận về kết quả tính toán 98

5.2 Kiến Nghị 100

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1 TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề

- Thành phố Hồ Chí Minh có mạng lưới sông ngòi chằng chịt thông với các Quận huyện của Thành phố cũng như các Tỉnh thuộc khu vực Đồng bằng sông Cửu

Long và miền Đông Nam Bộ (Sơ đồ vị trí khảo sát Cảng Phú Định trên hình 1.1)

- Khối lượng hàng hóa vận chuyển bằng đường thủy nội địa (đường sông ) qua đầu mối Thành phố Hồ Chí Minh là khá lớn Lượng hàng hóa vận tải đường sông qua đầu mối Thành phố Hồ Chí Minh xấp xỉ 8 triệu tấn năm 2010 và khoảng 17 triệu tấn cho năm 2020

- Trong khi đó khả năng đảm nhận của các Cảng sông hiện hữu chỉ đạt khoảng 2,4 triệu tấn/năm

- Do đó để đảm bảo vận chuyển khối lượng hàng hóa kể trên cần phải quy hoạch Cảng Sông có quy mô lớn và là trung tâm trung chuyển hàng hóa lớn của Thành phố Hồ Chí Minh, khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và Nam Trung Bộ

- Cảng Sông Tp.HCM mang tên Cảng Phú Định là Cảng sông lớn nhất Thành phố Hồ Chí Minh cũng như khu vực phía Nam Cảng Phú Định khi đi vào hoạt động sẽ chia sẽ bớt phần khối lượng đang bị quá tải của Cảng Cần Thơ và đặc biệt

là các Cảng trong khu vực Thành phố Hồ Chí Minh

- Cảng Phú Định thuộc phường 16, Quận 8, Thành phố Hồ Chí Minh Cảng nằm

ở vị trí ngã 3 sông Chợ Đệm và rạch Nước Lên ( Mặt bằng tổng thể Cảng Phú Định

trên hình 1.2)

+ Phía Bắc giáp Huyện Bình Chánh

+ Phía Nam giáp sông Cần Giuộc

+ Phía Đông giáp Kênh Đôi

+ Phía Tây giáp sông Vàm Cỏ

- Đoạn sông Chợ Đệm và rạch Nước Lên qua khu vực Cảng có chiều dài lần lượt là 1740 m và 600m với bề rộng trung bình lần lượt là 250m và 100m Cao độ trung bình của đáy sông là (-6.00m) và độ sâu mực nước trung bình là 7m

- Trên sông Chợ Đệm xây dựng hệ thống 12 cầu Cảng và giữa các cầu Cảng là

hệ thống Kè bảo vệ bờ Mỗi cầu Cảng có kích thước 8,5x31m, mặt kè có kích thước 3x19m

- Xung quanh khu vực Cảng có nhiều ao hồ, đầm lầy, sức chịu tải của lớp đất mặt yếu <0.3kg/cm2 dày từ 15 – 20m, chủ yếu là lớp bùn nhão

- Đây là khu vực chịu ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều và đặc biệt nằm ở vị trí ngã ba sông nên vận tốc dòng chảy thay đổi lớn và xuất hiện hiện tượng bồi lắng

ở nhiều nơi Tính từ năm 2004 đến năm 2008 thì chiều dày bồi lắng đã lên đến hơn 2m

- Theo khảo sát của một số Cảng trong khu vực Thành phố như Cảng Bến Nghé, Cảng Phú Hữu… thì hiện tượng bồi lắng cũng rất lớn và kinh phí nạo vét hàng năm lên đến hàng tỷ đồng Việc bồi lắng làm thu hẹp luồng tàu, không đảm bảo công tác

an toàn giao thông ngoài ra còn hạn chế khả năng vận chuyển và bốc xếp hàng hóa

- Đứng trước tình hình trên, cần thiết phải có những nghiên cứu, dự báo bồi lắng bùn cát và nếu cần thiết thì có thể dùng các biện pháp công trình để can thiệp vào địa hình lòng dẫn hoặc dòng chảy nhằm làm giảm bồi lắng

Cảng Phú Định

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Các nghiên cứu ngoài nước

Trong những năm qua đã có rất nhiều công trình nghiên cứu khoa học trên Thế giới

có liên quan đến chủ đề về dòng chảy, bồi lắng, xói lở…Ở đây có thể kể đến một số

bài báo của những tác giả như :

Mô phỏng về sự vận chuyển bùn cát và biến đổi hình thái sông trong hệ

thống sông lớn (năm 2003) của các tác giả : Stephan H Scott and Jafei Jia với

việc ứng dụng mô hình CCHE 2D

Một số nghiên cứu về diễn biến của dòng sông trước đây đã được trình bày với mô hình toán CCHE 2D và rất thành công với Jia và Wang năm 1999; Jia et al năm 2002 Mô hình 2 chiều thủy động lực học và vận chuyển bùn cát của Wu năm

2001 đã phát triển tại trung tâm quốc gia về Khoa học kỹ thuật NCCHE(National Center For Computational Hydro sciences and Engineering) Những nghiên cứu này

đã chỉ ra rằng mô hình này có khả năng giải quyết tốt vấn đề vận chuyển bùn cát

cho sông Mississippi và Arkansas

Các phương trình mô tả các quá trình thủy lực như : phương trình liên tục, các phương trình động lượng theo phương x và phương y Đối với diễn biến bùn cát lơ lửng và bùn cát đáy thì tác giả đã dùng phương trình chuyển tải bùn cát và biến đổi đáy Để giải các phương trình trên, tác giả đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn

để thực hiện

Mô hình CCHE 2D đã trở thành công cụ đắc lực để ứng dụng khoa học vào việc quản lý các dự án trên sông Mô hình thủy động lực học và vận chuyển bùn cát

có khả năng mô tả các đặc tính của dòng chảy và bùn cát trên những đoạn sông có

độ phức tạp về thủy lực và địa hình Việc áp dụng thành công của mô hình về mô phỏng dòng chảy và vận chuyển bùn cát với những địa hình sông phức tạp đã chỉ ra rằng mô hình có thể được ứng dụng mạnh mẽ trong thực tế Đây là kết quả của sự

hợp tác giữa 2 trung tâm nghiên cứu (NCCHE) và trung tâm nghiên cứu phát triển ERDC(Engineering Research and Development Center)trong việc cải tiến mô hình CCHE 2D và sẽ làm tăng khả năng ứng dụng thực tế của nó

N Barishnikov khoa Khí Tượng Thủy Văn trường Đại Học Leningrad, USSR.

Hiện tượng của việc hạn chế dòng chảy trong sông chính do sự bồi lắng của phù sa đã được khám phá và chứng minh bằng thực nghiệm bởi những nhà thủy lực học từ 10 đến 15 năm trước đây Tuy nhiên, vấn đề ở đây là kết quả của sự tương tác hỗn loạn giữa dòng chảy và phù sa trong sông về khả năng vận chuyển của dòng

chảy thì đã không được đề cập đến ngay cả trong nước và trên Thế Giới. Để giải quyết vấn đề này đã có 200 thí nghiệm được thực hiện Kết quả thí nghiệm đã cho thấy bùn cát trên sông chính giảm vài lần

Barishnikov đã sử dụng các công thức kinh nghiệm của V.N Goncharov và G.I Shamov về profile vận tốc dòng chảy

đổi của Q và H. Tại khu vực này, do sự ghồ ghề của bề mặt nên lưu lượng bùn cát vận chuyển trong sông chính có thể giảm từ 20 đến 25 % giá trị của nó so với khu vực không bị ngập Tại khu vực ngập lũ thì không đánh giá sự ảnh hưởng về hình dạng của đoạn sông cong mà chỉ chỉ ra mối quan hệ giữa lượng bùn cát và vận tốc trung bình của dòng chảy Điều này cho phép dùng các công thức tính toán đối với bùn cát của khu vực ngập lũ

Trường vận tốc trong sông đã biến đổi dưới ảnh hưởng của dòng chảy ở khu vực ngập lũ và phân phối vận tốc theo chiều sâu Để miêu tả chính xác số liệu đo đạc dòng chảy bùn cát thì các công thức tính của Goncharov đã được đề nghị cho việc tính toán lưu lượng bùn cát vì nó có độ chính xác cao hơn so với các công thức của các tác giả đã nghiên cứu trước đây như : Levy, Shamov và Bakeryan…

Đối với vận tốc lơ lửng thì cần có những nghiên cứu nhiều hơn để có thể áp dụng các công thức lý thuyết cho những đoạn sông vùng ngập lũ

(LES) trong địa mạo của sông và những nghiên cứu về trầm tích học(năm 2005)

của nhóm tác giả : C.J Keylock, R.J.Hardy, D.R.Parsons, R.I.Ferguson, S.N.Lane, K.S.Richards

Mô phỏng về xoáy nước lớn là một phương pháp để giải dòng chảy rối có Renolds cao LES thật sự là công cụ nghiên cứu quan trọng trong khoa học về sông nơi có dòng chảy rối và vận chuyển bùn cát thì ảnh hưởng bởi những xoáy nước và

sự tương tác của chúng với biên của sông và những cấu trúc dòng chảy khác Bài báo này đã giới thiệu phương pháp LES với những cách khác nhau cho việc xử lý với tỷ lệ nhỏ và đưa ra một số ví dụ về cách sử dụng LES trong những đặc điểm của sông Một số thuận lợi trong việc sử dụng máy tính và phương pháp số đã được đưa

ra giúp cho LES có thể được áp dụng một cách hiệu quả trong nghiên cứu về sông

Những phương trình của LES được biến đổi từ các phương trình của Navier – Stokes gồm phương trình liên tục theo 3 phương x,y,z và phương trình động lượng cũng theo 3 phương x,y,z và dùng phương pháp sai phân hữu hạn để giải Bài báo cũng giới thiệu thêm về mô hình xoáy nhớt được phát triển từ những xoáy nước (LES) kết hợp với tính nhớt của dòng chảy rối (SGS)

Trong bài báo này đã đưa ra triết lý cơ bản về LES và mô hình SGS để giải quyết hoặc không giải quyết bài toán rối

Một vài ứng dụng của LES quan tâm đến địa mạo, trầm tích và vận chuyển bùn cát đã được giới thiệu Việc sử dụng phương pháp trung bình Lagrange của Meneveau et al (1966) đã tiến gần đến việc giải quyết các bài toán xoáy nước một cách chính xác hơn Từ đây, nó đã tạo tiền đề thuận lợi cho việc nghiên cứu chi tiết các dòng chảy rối và vận chuyển bùn cát Một sự khó khăn khi sử dụng LES trong việc nghiên cứu vận chuyển bùn cát là cần phải hiệu chỉnh điều kiện biên như các

điều kiện về xói lở và bồi lắng Sự mô phỏng xoáy nước(LES) là mô hình kỹ thuật

có nhiều tiềm năng về việc nghiên cứu, giải quyết chi tiết dòng chảy

 Sự định hướng của dòng chảy xoắn ốc trong sông cong (năm 2006) của

nhóm các tác giả : Ransome K.T.Corney, Jeffrey Peakall, Daniel R.Parsons, Lionel Elliott, Kathryn J.Amos, James L.Best, Gareth M.Keevil and Derek B.Ingham

Mô hình về sự chuyển động xoắn ốc trong đoạn sông cong đã miêu tả bề mặt dòng chảy hướng xa bờ và dòng chảy đáy hướng về gần bờ Bài báo đã nghiên cứu

và so sánh giữa 2 mô hình lý thuyết và thực nghiệm, kết quả chỉ ra rằng, hướng chuyển động xoắn ốc có thể bị đảo ngược ở chỗ uốn cong dưới đáy sông so với chỗ cong của bề mặt và sự định hướng về dòng chảy xoắn ốc thì phụ thuộc vào sự phân phối vận tốc dòng chảy theo hướng thẳng đứng Đặc biệt, hướng của sự dịch chuyển xoắn ốc bị đảo ngược ở chỗ cong khi mà vận tốc dòng chảy cực đại sát mặt đáy, dòng chảy sát đáy hướng xa bờ Những lý luận có tính đột phá trên đã chỉ ra rằng động lực học của sự vận chuyển bùn cát và bồi lắng ở đoạn sông cong với trường vận tốc về cơ bản sẽ khác nhau ở chỗ khúc khuỷu của đoạn sông mở rộng

Đối với mô hình lý thuyết thì phương trình chủ đạo vẫn là phương trình Navier-Stockes với hệ tọa độ hình trụ Đối với mô hình thực nghiệm, sử dụng kênh

hở trong một bể chứa nhỏ và thiết lập mô hình với đoạn sông cong Thí nghiệm cho thấy, bề mặt dòng chảy hướng xa bờ trong khi dòng chảy sát đáy thì hướng gần bờ

Kết quả của giải tích và thực nghiệm đã chỉ ra rằng sự định hướng của dòng chảy xoắn ốc trong đoạn sông cong thì phụ thuộc vào sự phân phối vận tốc theo phương đứng của dòng chảy Vận tốc dòng chảy cực đại tại gần đáy sông như trong dòng chảy trọng lực Sự quay của dòng chảy xoắn ốc thì ngược lại, quan sát thấy ở dòng chảy sát đáy hướng ra xa bờ Những kết quả này đã chỉ ra rằng quy trình vận chuyển bùn cát ở gần đáy sông trong những điều kiện khác nhau khi profile vận tốc theo phương thẳng đứng khác với profile vận tốc phân bồ theo hàm logarit

 Nghiên cứu thành lập bản đồ về nguy cơ ngập lũ trong sông Pari có sự kết

hợp với chuyển tải bùn cát (năm 2003) của tác giả Shanker Kuma Sinnakaudan,

Aminuddin Ab Ghani, Mohd Sanusi S.Ahmad, Nor Azazi Zakaria được in trên

tạp chí Environmental Modelling and Software số 18 năm 2003

Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là công cụ để quyết định sự hiệu quả và tương tác trong không gian cho những phân tích nguy hiểm của dòng chảy lũ Bài báo này miêu tả sự phát triển về ArcView GIS mở rộng, cụ thể là AVHec-6 để hòa nhập mô hình HEC-6 với GIS Mô hình rủi ro của dòng chảy lũ đã được kiểm tra, sử dụng tài liệu mực nước và thủy học của khu vực lấy nước sông Paris Các thông số yêu cầu đầu vào của bùn cát được lấy từ phạm vi lấy mẫu Kết quả của nghiên cứu này cho thấy những ảnh hưởng của môi trường đối với những phân tích rủi ro của dòng chảy

lũ Nghiên cứu này chỉ tập trung vào rủi ro của dòng chảy lũ với điều biên là những

đê

Chương trình tính cao độ mặt nước trong HEC-6 thì cơ bản giải quyết bài toán 1 chiều với phương trình liên tục Phương trình cơ bản cho cao độ đáy hay bồi lắng là phương trình liên tục cho vật liệu bùn cát

Bài báo đã đề nghị khả năng sử dụng phương pháp ghép nối với ArcView GIS và mô hình HEC-6 cho việc phân tích rủi ro dòng chảy lũ Phương pháp này thì phù hợp cho việc xác định bất kỳ địa hình sông nào Việc mở rộng mô hình AVHEC-6 đã tạo ra sự thành công trong việc áp dụng những phân tích rủi ro cho dòng chảy lũ Tuy nhiên cần phải thực hiện những hiệu chỉnh để tăng tính chính xác đối với mô hình ArcView GIS từ đó có thể áp dụng đối với những hiện tượng khác nhau của dòng chảy trong lưu vực Bài báo này đã nhấn mạnh tầm quan trọng trong việc phát triển mô hình phân tích rủi ro dòng chảy lũ với GIS

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước

Ngoài những nghiên cứu trên Thế giới đã trình bày ở trên, những nghiên cứu

trong nước cũng hết sức phong phú và có thể kể đến các tác giả như :

 Nghiên cứu áp dụng mô hình toán số CCHE 1D vào việc tính toán, dự báo

biến hình lòng dẫn (năm 2005) của các tác giả Huỳnh Thanh Sơn và Trần Văn

Túc (Khoa Kỹ thuật xây dựng - Trường Đại Hoc Bách Khoa Thành phố Hồ Chí

Minh Mô hình được áp dụng thực tế vào đoạn sông Lại Giang tỉnh Bình Định

Để tính toán dòng chảy dùng hệ phương trình Saint Venant 1D sử dụng phương pháp sai phân hiện của Preissman để giải Việc tính toán chuyển tải bùn cát

và biến đổi đáy dùng phương trình chuyển tải bùn cát 1D Bên cạnh đó còn sử dụng

mô hình sạt lở bờ sông được tính theo công thức kinh nghiệm của Arulananden et al (1980) và được sử dụng trong mô hình Darby & Thorne (1996)

Mô hình CCHE 1D là công cụ tốt để mô phỏng dự báo quá trình diễn biến lòng sông trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam Mô hình có nhiều ưu điểm như : số liệu đầu vào đơn giản, giải bài toán có kể đến ảnh hưởng của các công trình thủy lợi trên sông như : cầu, cống, đập ngăn nước,…có thể áp dụng nhiều công thức trong

mô hình giúp người sử dụng có thể lựa chọn công thức phù hợp với thực tế Tuy nhiên, mô hình cũng cần được bổ sung và cải tiến thêm nhất là dòng chảy không ổn định ở vùng triều

 Nghiên cứu xu hướng phát triển hố xói trên đoạn sông Tiền, khu vực Thị

trấn Tân Châu bằng mô hình toán CCHE 2D (năm 2009) của các tác giả Nguyễn

Thị Bảy, Nguyễn Ngọc Minh (Bộ môn Cơ Lưu Chất - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng -

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, Trường Đại Học Khoa Hoc tự Nhiên

Tp.HCM)

Bài báo trình bày những kết quả nghiên cứu tiếp theo của các tác giả về sự

phát triển lại của các hố xói trên sông Tiền đoạn Thị trấn Tân Châu từ khi hố xói đã

được lấp và bờ Tân Châu có kè Bài toán được tính trong 6 tháng mùa lũ với điều kiện ban đầu là số liệu đo đạc năm 2006 Các kết quả tính toán được so sánh với số liệu đo đạc năm 2007

Bài báo đã sử dụng các phương trình mô tả các quá trình thủy lực như : phương trình liên tục, các phương trình động lượng theo phương x và phương y Đối với diễn biến bùn cát lơ lửng và bùn cát đáy dùng phương trình chuyển tải bùn cát và diễn biến đáy Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải các phương trình

Hiện nay tại khu vực này, việc bảo vệ bờ sông đoạn Thị trấn Tân Châu được quan tâm nhiều nhưng xu hướng xói sâu và dịch chuyển của hố đồng thời sự hình thành hố mới lại không được quan tâm

Mô hình CCHE 2D cũng đã được các tác giả kiểm nghiệm trên kênh hẹp chữ nhật và so sánh với nghiệm giải tích Việc ứng dụng mô hình trên đã thu được kết quả rất tốt, phù hợp với xu hướng phát triển và dịch chuyển của các hố xói trên khu vực Tân châu – Hồng Ngự Đây là khu vực phức tạp có sự diễn biến lòng dẫn cho đến nay vẫn chưa ổn định và đang được xã hội quan tâm, nghiên cứu nhiều

 Tính toán dòng chảy trong sông, rạch Cần Giờ bằng mô hình toán số 2

chiều của các tác giả Lê Song Giang, Trần Thị Ngọc Triều(Trường Đại Học Bách

Khoa Tp.HCM) được in trên tạp chí phát triển khoa học và công nghệ tập 11, số

12-2008 Bài báo trình bày việc tính toán dòng chảy trong mạng sông, rạch Cần Giờ

Mô hình được thiết lập dựa trên việc giải hệ phương trình Saint – Venant 2 chiều theo phương pháp thể tích hữu hạn trên lưới phi cấu trúc

Việc kiểm tra mô hình được tiến hành trên các bài toán mẫu như : tia phun vào hồ chứa tròn, dòng chảy trong đoạn kênh cong cho thấy mô hình có độ chính xác khá cao Kết quả tính toán dòng chảy trong sông rạch Cần Giờ cũng rất khớp

với các số liệu đo Ngoài ra kết quả tính còn cho thấy một số đặc trưng dòng chảy của khu vực này

Kết quả tính toán dòng chảy trong mạng sông rạch Cần Giờ có độ chính xác khá tốt, đồng thời tốc độ tính toán cũng khá cao Điều này cho phép kết luận việc sử dụng mô hình toán 2 chiều trong tính toán dòng chảy của mạng sông rạch vùng này cho các ứng dụng thực tế là hoàn toàn hiện thực Kết quả tính cũng cho thấy ưu điểm của mô hình 2 chiều là có thể cho thấy cấu trúc tinh vi hơn của dòng chảy, mô phỏng được sự tương tác sông biển và các yếu tố tác động khác

 Mô phỏng, dự báo quá trình vận chuyển bùn cát lơ lửng khu vực Cửa Ông

(năm 2006)của các tác giả Trần Hồng Thái, Lê Vũ Việt Phong, Nguyễn Thanh Tùng, Phạm Văn Hải(Viện Khoa Học Khí Tượng Thủy Văn và Môi Trường) được

in trên báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 – Viện Khoa Học Khí Tượng Thủy Văn và Môi Trường Mục đích của bài báo là ứng dụng mô hình toán 2 chiều SMS với 2 môđun RMA 2 và SED 2D để mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát trong sông – biển từ những nguồn ô nhiễm khác nhau do xây dựng Nhà máy nhiệt điện Mông Dương gây nên Kết quả mô phỏng chất lượng nước cho điều kiện hiện tại và

dự báo trong tương laigóp phần giúp các nhà quản lý tài nguyên môi trường có cơ

sở khoa học trong việc đưa ra các quyết định bảo vệ môi trường sông biển

Để khối phục lại dòng chảy từ số liệu mưa, nhóm các tác giả đã sử dụng môđun mưa – dòng chảy NAM của mô hình toán MIKE của Viện Thủy Lực Đan Mạch(DHI), tính toán chế độ thủy văn, thủy lực bằng môđun RMA 2 và tính toán lan truyền bùn cát trong khu vực nghiên cứu bằng môđun SED 2D

Đối với môđun RMA 2 dùng phương pháp phần tử hữu hạn cho dòng chảy 2 chiều ngang được trung bình từ hệ phương trình Reynolds gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng Còn môđun SED 2D sẽ sử dụng phương trình đối lưu – khuếch tán được Ariathurai, Mac Authur và Krone đưa ra năm 1977

Mô hình toán là một công cụ mạnh và hiệu quả trong nghiên cứu thủy văn hiện đại Nó có thể cho ta một hình ảnh rõ nét về chế độ động lực của một khu vực

cụ thể Tuy nhiên mực độ chính xác của mô hình phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện biên cũng như số liệu địa hình Hai môđun RMA 2 và SED 2D đã mô phỏng thành công chế độ thủy lựcvà quá trình vận chuyển bùn cát lơ lửng trong sông – biển từ đó cho phép tính toán phân bố theo không gian và thời gian của bùn cát Tuy nhiên, do hạn chế về kinh phí và thời gian nên tính đầy đủ và đồng bộ của các số liệu được sử dụng trong nghiên cứu này chưa cao.Vì vậy, việc thu thập, khảo sát bổ sungđể có được bộ số liệu tốt hơn nhằm phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo trong khu vực là việc cần thiết trong tương lai

 Thử nghiệm, mô phỏng 2 chiều dòng chảy mùa khô ở đầm phá Tam Giang

– Cầu Hai (năm 2005)của tác giả Trần Hữu Tuyên (Trường Đại Học Khoa Hoc,

Đại Học Huế) được in trên tạp chí khoa học, Đại Học Huế

Bài báo đã sử dụng mô hình toán EFDC – Hydro(Environmental Flood Dynamics Code) với hệ phương trình cơ bản mô phỏng trường dòng chảy bao gồm : phương trình động lượng và phương trình bảo tồn xung lượng của chất lỏng nhớt trong hệ tọa độ 2 chiều ngang (2D) Hệ phương trình được giải theo phương pháp phần tử hữu hạn

Mặc dù mô hình dòng chảy ở đầm phá Tam Giang – Cầu Hai mới chỉ dừng lại ở mức độ thử nghiệm, chưa có điều kiện kiểm tra hiệu chỉnh nhưng kết quả tính toán từ mô hình dòng chảy cho thấy phù hợp với số liệu thực đo và cũng phù hợp với các kết quả nghiên cứu của các tác giả trước đây như : Trần Đức Thạnh, Chu Hồi…

1.3 Mục đích và phương pháp nghiên cứu đề tài

1.3.1 Mục đích nghiên cứu

Hàng năm lượng bùn cát bồi lắng tại khu vực các luồng tàu làm ảnh hưởng đến

giao thông, khai thác và vận chuyển hàng hóa Để phục vụ tốt cho các công tác trên đòi hỏi hàng năm phải tốn một khoảng kinh phí rất lớn để phục vụ cho công tác nạo vét, duy tu sửa chữa Xuất phát từ những mục đích trên và rất thực tế nên đòi hỏi cần phải có những nghiên cứu, dự báo về chế độ bồi lắng bùn cát của khu nước trước Cảng sông nhằm giảm thiểu tối đa về kinh phí nạo vét cũng như đảm bảo về giao thông cho các phương tiện vận chuyển lưu thông qua khu vực

Ngoài mục đích trên, việc nghiên cứu đề tài sẽ giúp tìm hiểu sâu hơn về các

mô hình toán được ứng dụng trong thực tế nhằm tìm ra những mô hình tối ưu để vận dụng vào thực tế một cách hợp lý nhất từ đó dẫn đến cách tiếp cận và giải quyết những bài toán thực tế được nhanh chóng, thuận lợi và chính xác hơn

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Có 3 phương pháp nghiên cứu thường được sử dụng bao gồm : phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp thực nghiệm và phương pháp đo đạc thực tế

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : sử dụng các lời giải giải tích hoặc toán

số (mô hình toán)

 Phương pháp thực nghiệm : dùng các kết quả thí nghiệm để chứng minh

 Phương pháp đo đạc thực tế : đây là phương pháp rất công phu và đòi hỏi tính kiên nhẫn và thời gian thực hiện tương đối dài nhưng cho kết quả có độ chính xác cao

- Trong giới hạn nghiên cứu này, chúng tôi kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu về mô hình toán, sau đó chạy thử nghiệm và kiểm chứng mô hình Cuối cùng là vận dụng mô hình vào điều kiện thực tế cho khu vực sông Chợ

Đệm – rạch Nước Lên và so sánh kết quả của mô hình với các số liệu đo đạc thực tế

để kết luận

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH CCHE 2D

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH CCHE 2D

Nghiên cứu về bồi lắng là đề tài tương đối phổ biến và được rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước thực hiện Qua việc tìm hiểu nghiên cứu về các mô hình toán đã được sử dụng và ứng dụng rất thành công trong thực tế và so sánh với địa hình, địa mạo tại khu vực Cảng Phú Định chúng tôi đã chọn mô hình toán CCHE 2D để thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

2.1 Giới thiệu mô hình CCHE 2D

Mô hình CCHE 2D mà chúng ta đang sử dụng của tác giả Center for Computational Hydroscience and Engineering thuộc Đại học Mississippi phiên bản 3.x cập nhật tháng 02 năm 2009

2.1.1 Giới thiệu chung về mô hình CCHE

- CCHE 2D – Tide : Là mô hình thêm vào CCHE 2D, dùng để tính toán đến quá trình thủy triều ở khu vực cửa biển và bờ biển

Ngoài ra còn có những mô hình khác dùng để tạo lưới và xuất nhập dữ liệu cho các

mô hình trên như : Graphical User Interface(GUI), Mesh Generator 2D&3D(MESH)

2.1.2 Khái quát về mô hình CCHE 2D

Mô hình CCHE 2D mô phỏng quá trình truyền thủy lực, chuyển động bùn cát

lơ lửng, bùn cát đáy và biến đổi lòng dẫn, gồm 3 môđun sau :

 Mô hình số : CCHE 2D Numerical Model

 Mô hình tạo mắt lưới : CCHE 2D Mesh Generator

 Mô hình giao diện đồ thị dành cho nguời dùng : CCHE 2D – GUI Graphical User Interface

Trong đó :

- CCHE 2D Numerical Model : gồm 2 module dùng để tính toán các quá trình diễn biến bùn cát và thủy lực

- CCHE 2D Mesh Generator : dùng để tạo miền tính bằng lưới cong

- CCHE 2D – GUI Graphical Users Interface : giao diện bằng hình ảnh thân thiện với người dùng Trong mô hình này, người sử dụng tiến hành nhập các giá trị đầu vào, lựa chọn các phương pháp và rất nhiều các thông số khác cho việc tính toán

Mô hình này còn có chức năng xuất và thể hiện kết quả cho mô hình số

Các kết quả đã cho thấy, mô hình nổi bậc ở sự ổn định và đã đưa ra nhiều khả năng lựa chọn cho người sử dụng có thể giải quyết nhiều vấn đề liên quan

Phiên bản mới của mô hình có khả năng mô phỏng dòng chảy không đều trong kênh hở với giải pháp dòng chảy đều như là một trường hợp đặc biệt Cả giới hạn dưới và trên của dòng chảy cũng như sự quá độ của 2 trạng thái này đều được

mô phỏng tốt Độ lớn của dòng chảy thực tế và tỷ lệ nhỏ của nó trong phòng thí nghiệm đã được sử dụng để kiểm tra khả năng của mô hình Kết quả của những thí nghiệm này rất phù hợp với thực tế đối với dòng chảy mặt Còn đối với dòng chảy đáy, những ảnh hưởng của nó đến sự vận chuyển bùn cát ở dưới đáy sông cong thì

đã được nghiên cứu, trong đó có tính đến sự biến đổi vận tốc dọc theo chiều sâu nước

2.1.3 Cơ sở lý thuyết của mô hình CCHE 2D

2.1.3.1 Cơ sở lý thuyết cho việc tạo lưới dữ liệu

Có nhiều phương pháp cho việc tạo lưới, trong đề tài này chọn phương pháp

Algebaric Mesh để tạo lưới vì so với những phương pháp khác thì đây là phương

pháp tạo lưới nhanh, lưới được tạo ra sau khi làm trơn cò hình dạng phù hợp với hình dạng của đường biên nhất Hệ thống lưới được xây dựng dựa theo phương pháp Algebaric Mesh

Nội suy cao độ đáy :

Đây là quá trình tính toán giá trị độ cao cho các mắt lưới của miền tính dựa vào dữ

liệu địa hình có sẵn Ở đây sử dụng phương pháp Random Interpolation (nội suy

tự do) từ dữ liệu địa hình đáy

2.1.3.2 Các phương trình sử dụng trong tính toán CCHE 2D

1 Phương trình mô tả quá trình thủy lực

u,v : vận tốc trung bình chiều sâu theo 2 phương x và y (m/s)

f Cor : thông số Coriolis

 xx, xy, yx, yy : lần lượt là các ứng suất Reynolds (N/m2)

 bx, by : lần lượt là các ứng suất tiếp đáy (N/m2)

Các phương trình trên đã được rời rạc hóa trong miền tính đã được tạo lưới trước và giải với các điều kiện biên và điều kiện ban đầu như sau :

- Điều kiện ban đầu :

Nếu có dữ liệu : điều kiện ban đầu được cho dưới dạng mực nước và vận tốc tại thời điểm t = 0 trên từng điểm của lưới tính

Nếu không có dữ liệu : điều kiện ban đầu được cho dưới dạng mực nước là mực nước tĩnh, vận tốc dòng chảy bằng không

- Điều kiện biên :

Trên biên cứng : chấp nhận điều kiện vận tốc theo phương pháp tuyến với

bờ bằng không : un = 0

Trên biên lỏng : cho chuỗi dao động mực nước hoặc lưu lượng (vận tốc) theo thời gian

2 Phương trình chuyển tải bùn cát lơ lửng

- Mô hình CCHE 2D chấp nhận sự di chuyển bùn cát trong hai lớp : lớp phù sa phía trên và lớp bùn cát đáy phía dưới, trong đó dòng phù sa chiếm lĩnh hầu như toàn bộ

độ sâu dòng chảy h và dòng bùn cát đáy nằm ở lớp đáy có bề dày khá nhỏ 

- Sau khi tích phân theo chiều sâu, phương trình chuyển tải bùn cát lơ lửng (phù sa)

C : nồng độ phù sa trung bình theo chiều sâu (kg/m3)

u,v : thành phần vận tốc trung bình chiều sâu theo phương x,y (m/s)

s

 : hệ số khuếch tán rối của hạt bùn cát (m2/s)

Sxx, Sxz : thành phần ứng suất tiêu tán dòng chảy

 : bề dày lớp bùn cát đáy

h : chiều sâu dòng chảy

Ebk, Dbk : hàm số nguồn tương ứng với độ xói mòn và bồi lắng của lớp bùn cát thứ k

3 Phương trình liên tục vật chất đáy

Biểu thức tính q b của Meyer – Peter và Muller :

U J

Điều kiện ban đầu và điều kiện biên :

- Điều kiện biên :

+ Tại biên lỏng :

 Lối vào (inlet) : Đối với mô hình chuyển tải bùn cát, người sử dụng có thể cung cấp tỉ lệ của từng loại bùn cát trong dòng chảy và lưu lượng Qbk cho một mặt cắt biên, mô hình CCHE 2D sẽ tự phân bố lại lưu lượng ứng với tỷ lệ từng loại vật chất ở lối vào

Hình 2.1 : Điều kiện biên

 Lối ra (outlet) : sự tính toán dòng bùn cát đáy không cần thiết, chấp nhận Gradient nồng độ phù sa theo phương dòng chảy bằng 0 tức là :

0

k

C s





 với n là phương pháp tuyến đối với bờ

- Điều kiện ban đầu :

Là điều kiện ban đầu của đáy, trạng thái vật chất đáy gồm nhiều lớp Đây là điều kiện quan trọng cho sự xói mòn, nhưng nó ít quan trọng trong trường hợp lắng đọng

2.1.4 Phương pháp giải các phương trình trong CCHE 2D

Các phương trình từ (1), (2), (3), (4) được giải bằng phương pháp phần tử hiệu quả (Efficient Element Method) – Phương pháp này được gọi là phương pháp phần tử hữu hạn đặc biệt và hệ phương trình được giải trong hệ tọa độ cong ( , ) 

ứng với lưới cong tính toán của miền tính thực

Trong lưới cong miền tính, các thành phần vận tốc được giải từ phương trình động lượng bằng phương pháp sai phân hữu hạn với sơ đồ ẩn 9 nút theo không

gian và mực nước được giải từ phương trình liên tục trên phần tử liên kết 4 điểm như sau :

Hình 2.2 : Lưới cong xen kẽ trong tính toán u, v, z

Trong lưới cong tính toán, thành phần vận tốc đuợc bố trí tại nút lưới, còn mực nước được bố trí tại tâm ô lưới như dưới đây :

Hình 2.3 : Vị trí tính toán thành phần vận tốc và mực nước trong lưới tính

Từ phương trình động lượng, thành phần vận tốc được tính toán dựa vào phương pháp hiệu chỉnh vận tốc thông qua vận tốc u* Phương trình động lượng được rời rạc hóa trong lưới tính như sau :

: vectơ vận tốc tại thời điểm n

t : bước thời gian

n

 : giá trị mực nước tại thời điểm n

'

 : chênh lệch mực nước giữa thời điểm n+1 và n

f : các thành phần còn lại trong phương trình động lượng

Thành phần f được rời rạc hóa trong lưới tính theo sơ đồ sai phân ẩn 9 nút

Ở đây chỉ trình bày cụ thể trường hợp giải thuật giải mực nước

Trình tự giải mực nước được tiến hành theo từng bước sau đây :

- Bước 1 : tính vận tốc u* theo vận tốc un tại thời điểm n :

Để thực hiện bước này, ta cần chênh lệch mực nước '

 giữa thời điểm n+1

2.2 Nghiên cứu khai thác các module trong CCHE 2D

2.2.1 Module tạo lưới

Tiến trình nội suy tạo lưới :

Hình 2.4 : Tiến trình nội suy tạo lưới

Trong đó :

- Bước 1 : Chuẩn bị một tập tin về cao độ đáy và hiển thị lên màn hình

- Bước 2 : Tạo đường biên xác định miền tính toán

- Bước 3 : Tạo lưới, đây là quá trình khởi tạo các khối sông (block)

- Bước 4 : Hiệu chỉnh lưới cho phù hợp với thực tế

- Bước 5 : Nội suy dữ liệu đáy và lưới tính

- Bước 6 : Xuất kết quả dưới dạng file Luoi.geo

2.2.2 Module giao diện (CCHE 2D – GUI Graphical Users Interface)

Chức năng chính của CCHE 2D – GUI là chạy các mô phỏng của mô hình

số CCHE 2D, giao diện bằng hình ảnh với người dùng

Sơ đồ tính toán trong mô hình CCHE 2D - GUI

Hình 2.5 Sơ đồ tính toán trong mô hình CCHE 2D - GUI

Quá trình này sẽ được tiến hành thông qua giao diện qua các option và các công cụ của mô hình theo các bước cơ bản như sau :

- Bước 1 : Tải file Luoi.geo trên CCHE 2D – GUI, chỉnh sửa các giá trị trên file luoi.geo

- Bước 2 : Thiết lập thông số thủy lực và bùn cát

- Bước 3 : Thiết lập điều kiện ban đầu

- Bước 4 : Thiết lập điều kiện biên

- Bước 5 : Chạy chương trình

- Bước 6 : Xuất kết quả sau khi tính toán

2.2.3 Module số (CCHE 2D Numerical Model)

CCHE 2D là một mô hình được giải theo sơ đồ ẩn gồm cơ sở lý thuyết

được trình bày ở mục 2.1.3 và thuật toán mà người lập trình xây dựng nên để giải

quyết bài toán thủy động lực (gồm 2 module : thủy lực và bùn cát) Phần này được tính toán trong bước 5 của mô hình CCHE 2D – GUI

CHƯƠNG III THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH

3 THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH

Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là khu vực Cảng sông nằm trên sông Chợ Đệm – phường 16, Quận 8, TP.HCM có chế độ dòng chảy phức tạp Ở đây, đối với bước thử nghiệm mô hình thì ta chỉ tiến hành thí nghiệm trên kênh thẳng, hình chữ nhật trong trường hợp dòng chảy ổn định nhằm kiểm tra mức độ và khả năng tính toán thủy lực cũng như độ hợp lý của module bùn cát Thí nghiệm như sau :

Thí nghiệm so sánh nghiên cứu trên 2 mô hình khác nhau để dự đoán sự phân loại bùn cát và lớp bảo vệ của các tác giả Lưu Xuân Lộc (Đại học Bách Khoa TP.HCM, VietNam và Đại học Ritsumeikan, Japan), Hiroshi Takebayashi (Đại học Tokushima, Japan), Shinji Egashira (Đại học Ritsumeikan, Japan)

Trong khuôn khổ thí nghiệm mô hình CCHE 2D, chúng tôi chỉ trích một phần kết quả chạy mô hình so sánh với kết quả bài báo để đánh giá mức độ hiệu quả và chính xác của mô hình Từ đó, có cơ sở để áp dụng mô hình vào điều kiện thực tế

Thí nghiệm được thực hiện trên kênh thẳng hình chữ nhật dài 12m, rộng 0.4m với các điều kiện cho dưới đây :

3.1 Điều kiện thí nghiệm

Độ sâu mực nước khống chế cuối kênh(mm)