Đang tải... (xem toàn văn)
Untitled ������������ ��� �� ������������������������������ �������� Mô hình tích h�p 1D/1D+2D cho tính toán ng�p l�t ñô th� và áp d�ng cho lưu v�c kênh Nhiêu l�c – Th� nghè (Tp HCM) • Tr�n Th� M� H�n[.]
Mơ hình tích h p 1D/1D+2D cho tính tốn ng p l t th áp d ng cho lưu v c kênh Nhiêu l c – Th nghè (Tp.HCM) • Tr n Th M H ng • Lê Song Giang Trư ng ð i h c Bách khoa, ðHQG-HCM (Bài nh n ngày 05 tháng 09 năm 2013, hoàn ch nh s a ch a ngày 18 tháng 02 năm 2014) TĨM T T: Báo cáo trình bày m t mơ hình tốn tính chi ti t dịng ch y nư c lưu v c Nhiêu l c - Th nghè Dòng ch y c ng đư c mơ hình hố dịng 1D dịng ch y m t đư c mơ hình hố b%ng mơ hình tích h p 1D+2D Dịng 1D đư c gi i t# phương trình Saint-Venant cịn dịng 2D T đư c gi i t# phương trình nư c nơng Phương pháp th tích h u h n ñư c s! d"ng.Vi c k t n i mơ hình thành ph n đư c quan tâm x! lý Áp d"ng th! nghi m cho lưu v c Nhiêu l c Th nghè cho th y mơ hình có th đáp ng đư c u c u th c t khố: Mơ hình 1D/1D+2D, mơ hình tích h p, ng p l"t th , Nhiêu l c – Th nghè GI I THI U Nhi u th c a Vi t nam th gi i thư ng xuyên b ng p l t Nư c khu th khơng ch2 ch y c ng tốn quy mơ l n h n ch v l c máy tính Th c t t i Vi t nam, vi c tính tốn dịng ch y nư c th m i ch2 d,ng l i hình 1D/1D ([13]) mơ ng m mà cịn tràn m t đ t Tính tốn dòng ch y x y ng p c n ph i quan tâm tính Bài báo gi i thi u m t mơ hình m i, mơ hình 1D/1D+2D Dịng ch y c ng đư c ñ ng th i t i c hình th#c ch y Hi n th gi i, tùy theo cách tính dịng ch y m t mà mơ hình đư c chia làm lo i ðó mơ hình 1D/1D [1, 3, 7] dịng ch y c ng m t chi u (1D) k t h p v i dòng ch y m t chi u (1D) m t mơ hình 1D/2D [4, 6] dịng ch y c ng m t chi u (1D) k t h p v i dòng ch y hai chi u (2D) xem dịng 1D Trong dịng ch y m t đ t t,ng khu v c c th ñư c xem 1D ho c 2D tùy ñi u ki n ch y V i cách ti p c n này, ưu th c a t,ng lo i mơ hình đư c s( d ng m t cách h p lý mơ hình cho phép mơ ph ng dịng ch y ng p l t th quy mơ l n v n có m#c đ chi ti t cao nh ng khu v c quan tâm m t Mơ hình 1D/1D có ưu m đơn gi n ch2 phù h p xác ñ nh ñư c ñư ng dòng c a dòng ch y m t đ t ([2, 8]) Mơ hình 2D mơ ph ng t t dòng ch y m t b h n ch kh áp d ng cho Trong mơ hình, dịng ch y 1D c ng đư ng, gi ng dịng ch y kênh h , đư c mơ t b i phương trình Saint-Venant dịng ch y 2D vùng ng p, gi ng dòng ch y 2D h ao, đư c mơ t b i phương trình nư c nơng Các phương trình lư ng c a dòng ch y 1D; ql and ul – lưu lư ng nh p lưu thành ph n v n t c d'c tr c dịng đư c gi i b ng phương pháp th tích h u h n v i sơ ñ phân rã gi ng sơ đ đư c trình bày tài li u [9, 10] Tuy nhiên dòng c ng dịng m t đư ng tương tác ch t ch v i nên m t gi i thu t có tính n đ nh t t ñã ñư c ñư c phát tri n đ tính dịng ch y Trong mơ hình có ch y kênh h đư c mơ hình hố b ng mơ hình 1D đư c gi i theo phương pháp đư c trình bày tài li u [10] nên s khơng đư c nh"c l i Mơ hình đư c áp d ng th( nghi m cho lưu v c Nhiêu l c - Th nghè (NLTN), Tp H Chí Minh (Tp.HCM) cho k t qu kh quan [ c a q = qx , qy ] T lưu lư ng nh p lưu; = DU – vector lưu lư ng ñơn v [ c a dòng ch y 2D; U = u x , u y ] T – vector v n t c trung bình chi u sâu; D – chi u sâu nư c; ∇ – toán t( vi phân; F (q ) – vector thông lư ng c a lưu lư ng ñơn v ; b(q ) – vector ngo i l c Vector thông lư ng, F (q ) , vector ngo i l c, b(q ) , có d ng: q x U − A H D ∂U ∂x F(q ) = q y U − AH D ∂U ∂y (5) − gD∂η ∂x − (τ bx − τ wx ) ρ + fqy + uaqv b(q) = (6) − gD∂η ∂y − τ by − τ wy ρ − fqx + vaqv PHƯƠNG PHÁP ( 2.1 Phương trình b n Dịng ch y c ng đư c coi chi u ) Trong đó: f – tham s Coriolis; (τwx, τwy) – hai thành ph n c a #ng su t ti p m t; (τbx, ñư c gi i t, phương trình Saint – Venant: τby) – hai thành ph n c a #ng su t ti p ñáy; ∂A ∂Q + = ql ∂t ∂s (1) ∂Q ∂ Q + ∂t ∂s A QQ ∂η + gA + gA − u l q l = (2) ∂s K Dòng ch y m t đ t, có hư ng rõ ràng ch y h u h t ñư ng ph , ñư c coi chi u ñư c gi i t, (1) T i khu ng p có hình h'c ph#c t p, khơng rõ hư ng ch y ch đ o, dịng ch y ñư c xem hai chi u ñư c gi i b i phương trình nư c nơng: AH – đ nh t r i; qv ua, va – lưu lư ng nh p lưu hai thành ph n v n t c c a Vi c s( d ng bi n di n tích m t c"t t A (1) nh m gi phương trình d ng b o tồn, đ ng th i t o kh s( d ng phương trình đ tính dịng ch y c ng tr ng thái có áp Lưu lư ng hình thành t, mưa ti u lưu v c ch y v c ng, ñư ng vùng ∂η + ∇.q = q v ∂t (3) trũng đư c tính tốn theo phương pháp s( d ng ph n m m SWMM [5] Theo phương pháp này, ti u lưu v c ñư c xem m t b ∂q + ∇.F(q ) = b (q ) ∂t (4) ch#a (hình 1) có di n tích m t thống b ng di n tích lưu v c Ngu n nư c ch y vào lưu v c Trong đó: η – m c nư c; Q, A K – lưu mưa t, ti u lưu v c lân c n Trong th i gian lưu l i ti u lưu v c, b th t lư ng, di n tích m t c"t t module lưu b c th m Sau trũng đư c " n ñ y, nư c s tràn kh i ti u lưu v c c ng, ñư ng… ho c sang ti u lưu v c h lưu Qdj+1/2 Qdj-1/2 Lưu lư ng đư c tính: Q =W d −dp n ( ) Qhj Qcj+1/2 Qcj-1/2 5/3 S / (d > dp) L (7) L j+1 j j-1 Trong đó: W – chi u r ng thoát nư c c a ti u lưu v c; n – h s nhám Manning; dp – ñ sâu ch t; S – ñ d c c a ti u lưu v c; d – ñ sâu nư c ti u lưu v c B c Q0 Mưa Q d dp Th m Hình Mơ hình ch y t ð sâu d đư c gi i t, phương trình b o tồn: A d (d ) = A.i * − Q + Q dt (8) Hình Sơ đ c ng đư ng 1D 2.2 Phương pháp gi i Các phương trình (1) – (4) (8) ñư c gi i b ng phương pháp th tích h u h n Hình sơ ñ m t ño n ñư ng ph cịn hình sơ đ lư i 2D v i c ng thoát nư c bên dư i ð đơn gi n tính tốn, m t c"t ngang lịng đư ng đư c xem hình ch nh t Dịng ch y đư ng (1D ho c 2D) c ng (1D) n i v i t i h ga, ñ i v i lư i 2D, mi ng h ga g"n vào nút Dịng tràn qua h ga đư c tính theo phương pháp phát tri n t, k t qu nghiên c#u trng tài li u [12] V i: A – di n tích lưu v c; i* – cư ng ñ mưa hi u qu (b ng cư ng ñ mưa tr, b t cư ng ñ b c th m); Q0 – lưu lư ng t, ict ti u lưu v c ho c ngu n khác ch y vào ti u lưu v c tính tốn Dịng ch y m t dòng ch y c ng k t n i v i t i h ga Lưu lư ng ch y qua mi ng h ga ñư c tính t, cơng th#c c a dịng ch y qua l! tháo, tuỳ tr ng thái: Q h = C D Ah gH (ch y t do) (9a) Q h = sign(z ).C D Ah g z (ch y ng p) (9b) Trong đó: Ah, zh CD – di n tích, cao trình h s lưu lư ng c a mi ng h ga; H – c t nư c m t ñ t so v i mi ng h ga; z – chênh l ch m c nư c m t ñ t m c nư c h ga C Qhj Qhj-1 j-1 j Hình Sơ đ c ng lư i ph n t( 2D v i di n tích ki m sốt 2.2.1 Tính lưu lư&ng B ng cách tích phân (2) đo n c ng ño n ñư ng t, h ga j t i h ga j+1, sau sai phân s h ng ñ o hàm th i gian th i m n, ta s tính đư c lưu lư ng ño n c ng ñư ng th i ñi m n+1/2: # Qcn,+j1+/12/ = Qcn,−j1+/12/ − ∆t (VQ)c, j+1 −(VQ)c, j + gAcn, j+1/ ηnj+1 −ηnj L 1+∆tgAcn, j+1/ Qcn,−j1+/12/ Kcn, j+1/ [( ( ) ( )] ) (10) Qdn,+j1+/12/ = ∆t (VQ)d, j+1 −(VQ)d, j +gAdn, j+1/ ηnj+1 −ηnj L 1+∆tgAdn, j+1/ Qdn,−j1+/12/ Kdn, j+1/ [( Qdn,−j1+/12/ − ( ) ( )] ) (11) Tương t , (4) ñư c tích phân di n tích ki m sốt bao quanh c nh ict (hình 3) sai phân s h ng ñ o hàm th i gian, vector lưu lư ng ñơn v t i c nh s đư c tính: n −1 / + ∆t.rictn − q ict q n +1 / ict = ∆t S ∑ F (q nj n −1 / )l ñ a phương (s,b) b ng cách nhân (12) v i ma tr n chuy n ñ i (s tr c d'c c nh b tr c pháp n c a c nh) K t qu c a phép nhân s cho: q q n +1 / ict ∆t + ∆t.r − ∑ Fn j q n−1 / l j S j ( n ict = + s.∆t ) (13) Trong ñó: lj - chi u dài ño n th# j c a chu vi ki m soát; S - di n tích c a di n tích ki m sốt; và: q = [q s , qb ] T ñ ng th i v i m c nư c c ng lưu lư ng tràn t, m t xu ng h ga Trư c tiên (1) ñư c tích phân đo n đư ng t, m t c"t j-1/2 t i j+1/2 (3) ñư c tích phân di n tích ki m sốt bao quanh nút C C tích phân đ u ñưa t i m t phương trình ñ o hàm th i gian: S U = [U s , U b ] (14b) Fn (q ) = q n U − AH D ∂U ∂n (14c) ∂η τ ws − gD ∂s + ρ + fqb r= − gD ∂η + τ wb − fq s ρ ∂b (14d) ∂η P = Qd j − Qhj ∂t (15) Trong ηP - m c nư c ñư ng t i h ga j (1D) ho c nút C (2D); S - di n tích m t đư ng đo n t, m t c"t j-1/2 t i j+1/2 (1D) ho c di n tích ki m sốt bao quanh nút h ga (2D); Qd0j – t ng lưu lư ng t, bên ngồi ch y vào đo n đư ng (1) đư c tích phân đo n c ng t, m t c"t j-1/2 t i j+1/2 Khi nư c chưa ng p đ2nh c ng, tích phân cho k t qu : L ∂Ac j ∂t = Qhj − Qc j (16a) Và nư c ng p ñ2nh c ng: (14a) T (14e) ði m ñ c bi t phương pháp tính m c nư c m t (1D ho c 2D) đư c tính (12) ð thu n ti n cho vi c k t n i 1D-2D, lưu lư ng s đư c đ i qua tính h to ñ gn q x2 + q y2 D 2.333 2.2.2 Tính m c nư c j j + s.∆t n −1 / ict s= Sh ∂η c j ∂t = Qhj − Qcoj (16b) Trong Sh – di n tích m t c"t ngang h ga; Qc0j – t ng lưu lư ng t, đo n c ng ch y ngồi Sau đó, nư c c ng chưa dâng t i mi ng h ga, vi c tích phân phương trình (15) có xét t i (9a) s d n t i phương trình đ i s : (17) (17) ho c (19a) ñư c gi i b ng phương pháp l p Newton – Raphson đ tìm Hn+1 ho c zn+1 F1 (H ) = H + b ln b − H (18a) a = S C D Ah g (18a) t, xác đ nh m c nư c ñư ng th i ñi m n+1 Lưu lư ng tràn qua h ga ñư c gi i t, (15) sau có m c nư c ñư ng m c nư c c ng t i h ga ñư c gi i cu i cùng, t, (16a) ho c (16b) sau có lưu lư ng tràn qua h ga b = Qd j C D Ah g (18b) ( ) ( ) F1 H n +1 − F1 H n = − ∆t 2a Trong đó: Cịn nư c c ng ng p mi ng h ga, tích phân h phương trình (15), (16b) có xét t i (9b) đưa t i phương trình đ i s : ( ) ∆t 2ab ( ) F2 z n +1 − F2 z n = − (khi b ≠ 0) (19a) (khi b = 0) (19b) Ho c z n+1 − zn = − ∆t 2a n +1 + Sη Pn+1 = W (19c) Trong đó: F2 (z ) = a = S h S (S h + S )C D Ah g ( W = ∆t Qd j − Qc j (S h + S )C D Ah ) n +1 / ch y m t 1D ho c 2D ngang qua h ga ñã ñư c gi i quy t ñ ng th i tính tốn m c nư c m t đư ng trình bày ph n Trong mơ hình cịn s( d ng m t d ng k t n i n a thông qua m c nư c t i siêu nút (nút dùng chung cho mơ hình thành ph n) Th tích nư c t i siêu nút đư c đóng góp t, n 2g + S hη c i + Sη Pn dW J = q n dl dt L ∫ (21) (20b) Trong đó: WJ – th tích nư c t i nút (là hàm c a m c nư c nút); L – chu vi ki m soát bao quanh nút; qn – thành ph n pháp n v i chu vi ki m soát c a lưu lư ng đơn v (20c) Tích phân (21) theo th i gian s cho ta th tích siêu nút t i th i m tính tốn t, ñó s z b + sign(z ) ln − sign(z ) z b (20a) b = S h Qd j + SQc j Vi c k t n i dòng ch y c ng v i dòng lưu lư ng ch y t i t, mơ hình thành ph n đư c tính t, phương trình b o tồn kh i lư ng: Và S hη c i 2.3 Liên k#t lư i (20d) xác ñ nh ñư c m c nư c Dương Qu ng Hàm Biên lưu v c ðư ng Bùi H u Nghĩa ðư ng Phan ðình Phùng Ngã tư ðBP-XVNT C u Bông Lý Thư ng Ki t Nhà hát Hồ Bình Phan Văn Kho Ngã tư ðBP-ðTH Ghi C ng ðư ng Sông, kênh 1D Lư i 2D Hình Mơ hình h th ng nư c lưu v c NLTN vùng lân c n ÁP D)NG TÍNH TỐN NG P L)T LƯU V C NLTN 3.1 Gi i thi u lưu v c kênh NLTN Kênh NLTN n m trung tâm Tp.HCM v i di n tích lưu v c 33,2km2 Kênh dài 9740m đ sơng Sài Gịn Lưu v c có cao đ kho ng t, 0,5 – 8,0m, ph n di n tích th p 2,0m chi m kho ng 18% Hi n vư t công su t bơm, nư c dư s tràn kênh NLTN qua c(a phân dòng (CSO) Bên c nh c ng khơng n i vào c ng bao ñư c l"p van chi u ñ ngăn xâm nh p tri u Tuy nhiên m!i x y mưa l n kèm tri u cao, m t s n ph lưu v c v n b ng p 3.2 Lư i tính Hình sơ đ mơ hình h th ng thoát nư c d án nâng c p h th ng thoát nư c lưu v c hồn thành Ngồi vi c n o vét lịng lưu v c NLTN khu v c lân c n v i 3529 nhánh c ng-ñư ng ñư c chia thành 10836 kênh, xây d ng h th ng c ng thoát nư c, m t c ng bao D3000 ñã ñư c xây d ng dư i đo n tính Trong mơ hình, v trí h ga ñư c xác ñ nh m t cách g n ñúng v i giãn cách ñáy, d'c theo kênh NLTN Khi không mưa, nư c th i t, h th ng c ng n i th ch y vào c ng bao ñư c tr m bơm cơng su t 60.000m3/h đ t cu i c ng (c(a kênh NLTN) bơm s( lý Khi có mưa, nư c mưa t, c ng n i th ch y vào c ng bao ñư c bơm sơng Sài gịn Khi lưu lư ng ch y t i c ng bao kho ng 40 – 50m Trên lưu v c NLTN có khu v c thư ng ng p sâu ñư ng Phan ðình Phùng, Bùi H u Nghĩa, ngã tư ði n Biên Ph - ðinh Tiên Hoàng, ngã tư ði n Biên Ph - Xô Vi t Ngh Tĩnh khu v c nhà hát Hịa Bình (hình 4) Các khu v c đư c làm mơ hình 2D v i 30569 ph n t( t# giác v i di n tích c a ph n t( ngồi c(a sơng sơng l n đư c mơ hình hố 2D ði u ki n cho mơ hình m c nư c kho ng - 16m2 Hình hình phóng to lư i tính khu v c ngã tư ði n Biên Ph - Xô Vi t Ngh Tĩnh n biên bi n Gị cơng – Vũng tàu (tính t, h ng s th y tri u) lưu lư ng th c đo t i Tr An, Phư c Hồ, D u Ti ng C n ðơn áp ñ t t i nút biên thư ng lưu ð tính dịng ch y t , tồn b lưu v c Tp.HCM ñư c chia thành 2484 ti u lưu v c Mưa rơi xu ng ti u lưu v c ñư c l y theo s li u c a tr m C u Bông, Phan Văn Kh e, Dương Qu ng Hàm, Lý Thư ng Ki t Tân Quy ðơng (hình 4) ð a hình mơ hình đư c l y theo b n ñ ñ a hình 1/2000 c a B trư ng 3.3 Các thơng s mơ hình H s nhám Manning c a c ng ñư c t m l y b ng 0,015 c a m t ñư ng mơ hình 1D 0,022 mơ hình 2D 0,020 Bư c th i gian tính ñư c l y b ng 0,18s ñ ñ m b o cho mơ hình ch y n đ nh Tài ngun – Mơi Mơ hình h th ng nư c đư c tích h p vào mơ hình sơng Sài gịn - ð ng nai [11] đ gi i quy t v n ñ ñi u ki n biên c a B n thân mơ hình sơng Sài gịn - ð ng nai mơ hình tích h p 1D+2D vùng bi n Ghi C ng ðư ng Sông, kênh Lư i 2D Hình Phóng l n mơ hình h th ng thoát nư c khu v c ngã tư ði n Biên Ph - Xô Vi t Ngh Tĩnh $ B ng Các tr n mưa Tr n mưa sáng 1/10/2012 TT Tr n mưa sáng 7/11/2013 Tr m C u Bông Lư ng mưa Th i gian mưa Lư ng mưa Th i gian mưa 23,6mm 4h00 – 5h50 108,5mm 1h45 – 5h30 Phan Văn Kh e 33,9mm 4h00 – 6h30 101,9mm 2h30 – 5h45 Dương Qu ng Hàm 36,3mm 4h20 – 6h00 81,7mm 1h50 – 5h20 Lý Thư ng Ki t 60,6mm 4h00 – 6h30 67,3mm 1h30 – 5h45 Tân Quy ðông 48,2mm 3h19 – 4h55 70,6mm 2h35 – 5h10 (Ngu(n: Trung tâm tâm ch ng ng p Tp.HCM) B ng Các ñi m ng p lưu v c kênh Nhiêu L c sáng 1/10/2012 Ph m vi ng p TT Tuy n ð ng p (m) T, T i Di n tích ng p (m2) Xơ Vi t Ngh Tĩnh ði n Biên Ph Nguy&n C(u Vân - - Phan ðình Phùng ðào Duy T, S nhà 43 0,30 2400 Bùi H u Nghĩa S nhà 240 Vũ Tùng 0,10 640 B ng Các ñi m ng p lưu v c kênh Nhiêu L c sáng 7/11/2013 ð ng p (m) Ph m vi ng p TT Tuy n T, T i Quan tr"c Tính (max) Ngơ T t T C u Sài gịn 0,20 - S nhà 91 S nhà 67 0,20 - ðài li t s) D1 0,10 0,40 S nhà 319 S nhà 105 0,20 0,25 S nhà 92 S nhà 282 0,20 0,25 Nguy&n H u C nh Ung Văn Khiêm Bùi H u Nghĩa D2 ði n Biên Ph D5 0,15 0,50 D1 ði n Biên Ph Ung Văn Khiêm 0,20 0,55 B ch ð ng Xô Vi t Ngh Tĩnh ðinh B Lĩnh 0,15 0,25 3.4 Hi u ch(nh mơ hình Mơ hình đư c tính tốn hi u ch2nh v i tr n mưa, sáng 1/10/2012 sáng 7/11/2013 Trong tr n mưa này, tr n mưa ñ u x y c ng bao chưa ñi vào ho t đ ng cịn tr n mưa sau s y c ng bao bơm ñã làm vi c Vì v y tính tốn tr n mưa ñ u, c ng bao s b cô l p kh i h th ng Lư ng mưa th i gian mưa ghi nh n t i tr m đo đư c trình bày B ng Mơ hình sơng Sài gịn - ð ng nai khơng ñư c hi u ch2nh l i nghiên c#u ñã ñư c hi u ch2nh t t nghiên c#u trư c cho k t qu tính m c nư c xác, đ m b o không làm sai l ch k t qu tính c a mơ hình h th ng nư c lưu v c NLTN Hình m c nư c tính t i Phú An ngày 1/10/2012 ngày 7/11/2013 ð2nh tri u sáng 1/10/2012 tính đư c 1,47m lúc 4g30 g n v i s li u ñ2nh tri u ño ñư c 1,50m lúc 5g00 ð2nh tri u sáng 7/11/2013 tính đư c 1,61m lúc 5g00 phù h p v i s li u ñ2nh tri u ño ñư c 1,62m lúc 5g00 Theo th ng kê b i Trung tâm ch ng ng p (http://www.ttcn.hochiminhcity.gov.vn/ban-tinchuyen-nganh), sáng 1/10/2012, lưu v c kênh NLTN có n đư ng b ng p (b ng 2) sáng 7/11/2013 có n ñư ng b ng p (b ng 3) Tính tốn ghi nh n đư c m 2.00 ng p đư ng Phan ðình Phùng Bùi H u Nghĩa o sá ng 1/10/2012 (hình 7) ð ng p nơi sâu nh t ñư ng Phan ðình Phùng kho ng 0,35m ñư ng Bùi H u Nghĩa kho ng 0,20m K t qu tính sáng 7/11/2013 cho th y 5/6 n ñư ng lưu v c NLTN b ng p (hình 8) Tuy n th# đư ng Nguy&n H u C nh khơng đư c đưa vào mơ hình nên khơng có k t qu tính ð ng p sâu nh t n ñư ng ñư c cho b ng Do khơng có thơng tin c th v trí c a ñi m quan tr"c ño n ñư ng b ng p nên khơng th đánh giá nhi u v đ xác c a mơ hình Tuy nhiên hai k t qu tương ñ ng v i Ngoài h n ch v s li u quan tr"c nên nghiên c#u khơng có u ki n đánh giá thơng s khác 2.00 1.61 1.47 1.50 1.50 1.00 1.00 0.50 0.50 0.00 0.00 - 0.50 - 0.50 - 1.00 - 1.00 - 1.50 - 1.50 - 2.00 9/ 30/ 2012 9/ 30/ 2012 9/ 30/ 2012 9/ 30/ 2012 9/ 30/ 2012 10/ 1/ 2012 10/ 1/ 2012 11/ 6/ 2013 11/ 6/ 2013 11/ 6/ 2013 7:00 11:00 15:00 19:00 Th i gian 23:00 3:00 7:00 10:00 14:00 18:00 11/ 6/ 2013 11/ 7/ 2013 11/ 7/ 2013 11/ 7/ 2013 2:00 6:00 10:00 22:00 Th i gian Hình M c nư c tính tốn t i Phú An ngày 1/10/2012 ngày 7/11/2013 a) ðư ng Phan ðình Phùng b) ðư ng Bùi H u Nghĩa Hình K t qu tính ng p đư ng Phan ðình Phùng Bùi H u Nghĩa lúc 5:24 (ðơn v thang màu: mét) Ung Văn B ch ð ng ðư ng D2 ðư ng D1 Bùi H u Nghĩa Hình K t qu tính ng p lưu v c b"c kênh NLTN lúc 6:48 sáng 7/11/2013 (ðơn v thang màu: mét) 3.5 Ng*p lưu v c NLTN có mưa l n ð đánh giá kh nư c c a lưu v c NLTN, dòng ch y h th ng trư ng h p x y tr n mưa 92mm gi (hình 9) đư c tính tốn mơ ph ng ðây mơ hình mưa có chu kỳ năm c a th i kỳ 1990 – 2000 Do hi n chưa có m t đánh giá v s thay ñ i c a lư ng mưa tr n bi n đ i khí h u đư c cơng nh n th#c nên tính tốn v n dùng mưa Có gi thi t v th i ñi m b"t ñ u c a tr n mưa so v i th i ñi m ñ2nh tri u ñư c xem xét: gi trư c ñ2nh tri u, lúc ñ2nh tri u và gi sau ñ2nh tri u v i m c nư c t i Phú An c a ngày 7/11/2013 K t qu tính cho th y mưa t n su t thi t k x y dù x y trư c hay sau đ2nh tri u, h th ng nư c lưu v c ñ u s g p khó khăn Ng p sâu x y t i nhi u khu ! v c, ñ c bi t khu v c qu n Bình Th nh (hình 10) mà tâm m đư ng D2 ngõ h m lân c n v i hư ng thoát ch y u ch y tr c ti p kênh r ch Hình 11 di&n bi n m c nư c h ga ñ t kho ng gi a ñư ng D2 x y mưa th i ñi m khác Nó cho th y cao đ m t ñ t ñây th p, ch2 kho ng 1m Khi mưa x y trư c ñ2nh tri u, nư c s b # ñ'ng l i lưu v c ch2 thoát kênh qua kh i ñ2nh tri u ði u làm cho khu v c b ng p kéo dài N u mưa x y sau ñ2nh tri u, xa ñ2nh tri u, nư c thoát nhanh th i gian ng p ng"n l i m c nư c ngồi kênh b"t đ u h th p Tuy nhiên ng p v n khơng th tránh đư c ði u ch#ng t h th ng thoát nư c t i khơng đ l c tiêu thoát 30 26 25 Lư&ng mua (mm) 20 16 15 12 10 5 1 110 120 10 30 20 40 50 60 70 80 90 100 Th i gian (phút) Hình Mơ hình tr n mưa 92mm a) Mưa b"t ñ u trư c ñ2nh tri u 2g b) Mưa b"t đ u sau đ2nh tri u 4g Hình 10 Ng p lưu v c NLTN x y tr n mưa 92mm gi (ðơn v thang màu: mét) 2.00 Mưa b"t ñ u lúc 5g Mưa b"t ñ u lúc 3g Mưa b"t ñ u lúc 7g Mưa b"t ñ u lúc 9g 1.50 M c nư c (m) M tñ t 1.00 0.50 0.00 M c nư c tri u -0.50 11/7/2013 0:00 11/7/2013 2:00 11/7/2013 4:00 11/7/2013 6:00 11/7/2013 8:00 11/7/2013 10:00 11/7/2013 12:00 11/7/2013 14:00 11/7/2013 16:00 Th i gian Hình 11 Di&n bi n m c nư c tri u ngồi kênh h ga đư ng D2 trư ng h p mưa 11/7/2013 18:00 K T LU N M t mơ hình 1D/1D+2D ph c v tính tốn dịng ch y ng p l t th đư c phát tri n áp d ng tính tốn cho lưu v c NLTN Mơ hình đư c hi u ch2nh v i tr n mưa gây ng p Các tính tốn b ng mơ hình cho th y x y mưa t n su t thi t k , nhi u ñi m lưu v c s b ng p, ñ c bi t khu v c qu n Bình Th nh Do đ a hình nơi ñây th p v i h th ng c ng khơng đ l c tiêu thốt, mưa l n luôn làm cho khu v c b ng p, b t k mưa x y tri u cao hay th p Thông qua tính tốn, ta có th th y, v m t k) thu t, mơ hình hồn tồn có kh đáp #ng u c u tính tốn mơ ph ng dịng ch y ng p l t th quy mơ l n v i m#c đ chi ti t cao L I C M ƠN: Nghiên c u ñư c tài tr b i ð i h c Qu c gia Thành ph H( Chí Minh (VNUHCM) ñ tài mã s B2012-20-40 1D/1D+2D integrated model for urban inundation calculation and application for Nhieu Loc – Thi Nghe basin (HCM city) • Tran Thi My Hong • Le Song Giang University of Technology, VNU-HCM ABSTRACT: This paper presents a mathematical model for detailed calculate the flooding flow in NhieuLoc – ThiNghe basin The flow in sewers is considered as one-dimensional while overland flow is modeled using the 1D+2D integrated model 1D flow was calculated from the Saint – Venant equations and 2D flow was calculated from the shallow water equations The finite volume method was used The linkage of models was received a necessary consideration The application for NhieuLoc – ThiNghe basin case showed that the model could respond to the practical requirements TÀI LI U THAM KH O [1] Hsu, M H., Chen, S H., and Cheny, T J and 1D/2D Coupled “Sewer/Surface” (2000) “Inundation simulation for urban drainage basin with storm sewer system.” J Hydraulic Models for Urban Flood Simulation” J of Hydraul Eng., Vol 135, Hydrol (Amsterdam), 234(1–2), 21–37 No 6, pp 495–504 [2] Leandro, J., Chen, A.S., Djordjević, S, and [3] Mark, O., Weesakul, S., Apirumanekul, C., Savić, D.A (2009) “Comparison of 1D/1D Aroonnet, S B., and Djordjević, S (2004) " “Potential and limitations of 1D modeling of urban flooding.” J Hydrol (Amsterdam), 299(3–4), 284–299 [4] Phillips, B C., Yu, S., Thompson, G R., and de Silva, N (2005) “1D and 2D modelling of urban drainage systems using XP-SWMM and TUFLOW.” Proc., 10th Int Conf on Urban Storm Drainage, DTU, Copenhagen, Denmark [5] Rossman, L.A., Storm Water Management Model – User’s Manual – Version 5.0, EPA/600/R-05/040 (2005) [6] Seyoum, S.D., Vojinovic, Z., Price, R.K., and Weesakul, S (2012) “Coupled 1D and Noninertia 2D Flood Inundation Model for Simulation of Urban Flooding” J of Hydraul Eng., Vol 138, No 1, pp.23–34 [9] Lê Song Giang, Tr n Th Ng'c Tri u (2007) Mô hình dịng ch y hai chi u nư c nơng dùng phương pháp th tích h u h n lư i phi c u trúc, TTCT H i ngh khoa h'c Cơ h'c Th y khí tồn qu c năm 2007, Hu , 26-28/7/2007, trg 169 – 178 [10] Lê Song Giang, Tr n Th Ng'c Tri u (2007) “Mơ hình h!n h p chi u cho dòng ch y lũ” TTCTKH H i ngh Cơ h'c toàn qu c l n th# VIII, Hà N i, ngày 06 07/12/2007, T p Cơ h'c th y khí, trg 149 – 160 [11] Lê Song Giang, Nguy&n Th Phương (2008) Tính tốn dịng ch y m ng sơng Sài gịn – ð ng nai b ng mơ hình tốn s chi u, TTCT H i ngh khoa h'c Cơ h'c Th y Khí Tồn qu c 2008, Phan Thi t, 24÷26/7/2008 – TTCT, trg 141 – 148 [7] Spry, R., and Zhang, S (2006) “Modelling of drainage systems and overland flow paths at catchment’s scales.” Proc., Urban Drainage Modelling and Water Sensitive Urban Design, Monash Univ., Melbourne, Australia [8] Vojinovic, Z., and Tutulic, D (2009) “On the use of 1D and coupled 1D-2D approaches for assessment of flood damages in urban areas.” Urban Water J., 6(3), 183–199 [12] Lê Song Giang (2009) Tính tốn dịng ch y qua đ p tràn, Tuy n t p cơng trình H i ngh Cơ h'c Tồn qu c K ? ni m 30 năm Vi n Cơ h'c 30 năm T p chí Cơ h'c, Hà n i, ngày ÷ / 4/ 2009, t p 1, trg 393 – 401, NXB Khoa h'c t Công ngh nhiên & [13] Lê Sâm (2013) Lu n c# khoa h'c v phòng ch ng ng p t i thành ph C n Thơ – Báo cáo T ng k t ð tài NCKH, Vi n Khoa h'c Th y l i mi n Nam # ... Qcn,+j 1+/ 12/ = Qcn,−j 1+/ 12/ − ∆t (VQ)c, j+1 −(VQ)c, j + gAcn, j+1/ ηnj+1 −ηnj L 1+? ??tgAcn, j+1/ Qcn,−j 1+/ 12/ Kcn, j+1/ [( ( ) ( )] ) (10) Qdn,+j 1+/ 12/ = ∆t (VQ)d, j+1 −(VQ)d, j +gAdn, j+1/ ηnj+1... nh"c l i Mơ hình đư c áp d ng th( nghi m cho lưu v c Nhiêu l c - Th nghè (NLTN), Tp H Chí Minh (Tp. HCM) cho k t qu kh quan [ c a q = qx , qy ] T lưu lư ng nh p lưu; = DU – vector lưu lư ng đơn... gian Hình 11 Di&n bi n m c nư c tri u kênh h ga ñư ng D2 trư ng h p mưa 11/7/2013 18:00 K T LU N M t mô hình 1D/ 1D +2 D ph c v tính tốn dịng ch y ng p l t th đư c phát tri n áp d ng tính tốn cho lưu