Lập bình đồ dòng chảy và dự báo biến dạng cho đoạn cạn trung mầu sông đuống

Bài tập lớn: Động lực học sông biển Nhiệm vụ tập lớn Môn học: Động lực học sông biển Sinh viên: Ngày giao đề: Ngày nộp: Đề tài: Lập bình đồ dòng chảy dự báo biến dạng cho đoạn cạn Trung Mầu sông Đuống Số liệu ban đầu: 1.1 Bình đồ: Đoạn cạn Trung Mầu sông đuống 1.2 Số liệu thuỷ văn: Lưu lượng (m3/s) Mực nước (m) 100 1,734 300 2,529 500 3,239 700 3,881 900 4,467 1,1 103 5,005 1,3 103 5,504 1,5 103 5,967 1,7 103 6,401 1,9 103 6,808 2,1 103 7,191 2,3 103 7,554 2,5 103 7,898 2,7 103 8,225 2,9 103 8,537 3,1 103 8,835 Sinh viên: Case Study_1233456 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển 1.3 Địa chất: Đường kính hạt(m) P% 63 90 125 180 250 355 500 1000 2000 0,51 8,98 13,2 63,7 85,1 97,4 99,4 99,6 99,8 Yêu cầu: 2.1 Nội dung: Stt Công việc Phôtô can lại bình đồ Chương I Lập bình đồ dòng chảy: - Cơ sở lý thuyêt lập bình đồ dòng chảy - Vẽ mặt cắt ngang lòng sông - Xây dựng đường luỹ tích lưu lượng - Xác định toạ độ bó dòng - Xác định vận tốc bó dòng - Vẽ bình đồ dòng chảy(A3) Chương II Dự báo biến dạng lòng sông: 2.1 Dự báo biến dạng cho bó dòng: - Cơ sở lý thuyết dự báo bồi xói cho bó dòng - Xác định lư u lượng bùn cát cho bó dòng - Xác định tốc độ bồi xói ban đầu - Vẽ đồ thị biến dạng bó dòng - Biểu diễn bồi xói bình đồ 2.2 Dự báo biến dạng cho lòng sông: - Cơ sở lý thuyết dự báo bồi xói cho lòng sông - Xác định l ưu lượng bùn cát mặt cắt - Xác định tốc biến dạng đoạn sông - Vẽ đồ thị biến dạng đoạn sông Hoàn thiện nộp Thời hạn (tuần thứ) Thực 2.2.Quy cách: 2.2.1 Nêu ngắn gọn lí thuyết áp dụng trước tính 2.2.2 Các hình vẽ minh hoạ, bảng biểu, đồ thị phải có tên, đánh số thứ tự 2.2.3 Các công thức phải đánh số thứ tự 2.2.4 Nếu áp dụng tin học tính toán, phải đưa vào phụ lục Sinh viên: Case Study_1233456 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển 2.2.5 Thuyết minh khổ A4, bìa nilon, đồ thị vẽ ACAD, bao gồm phần theo trình tự sau: - Bìa ngoài; - Nhiệm vụ tập lớn; - Mục lục; - Nội dung tính toán; - Phụ lục tính toán (nếu áp dụng tin học); - Tài liệu tham khảo 2.3 Thưởng, phạt: 2.3.1 Thưởng: - Nộp sớm: - Trình bày đẹp, quy cách: - Lý khác: 2.3.2 Phạt: - Chậm tiến độ: - Tình bày xấu, không quy cách: - Lí khác: 2.3.3 Đánh giá giáo viên hướng dẫn: Tổ trưởng tổ môn Sinh viên: Case Study_1233456 Giáo viên hướng dẫn Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Mục đích: Khi nghiên cứu dòng sông phải đưa dự báo biến dạng lòng sông Để dự báo biến dạng lòng sông biết lưu lượng bùn cát sông, để biết lưu lượng bùn cát sông cần phải tìm vận tốc chảy dòng sông Việc lập bình đồ dòng chảy giúp tìm vận tốc chảy dòng sông * * Sinh viên: Case Study_1233456 * Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Mc lc Phần I: Lập bình đồ dòng chảy Cơ sở lí thuyết Các bước thực ứng dụng Phần II: Dự báo biến dạng cho bó dòng lòng dẫn 11 Cơ sở lí thuyết 11 Các bước thực 12 ứng dụng 12 Sinh viên: Case Study_1233456 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển phần I: Lập bình đồ dòng chảy I/ Cơ sở lý thuyết: * Phương pháp mặt cắt phẳng: - ứng dụng trường hợp đoạn sông tương đối thẳng mặt cắt ướt coi phẳng - Độ dốc dọc lòng sông Il độ nhám n không đổi theo phương ngang - Vận tốc dòng chảy biến đổi theo chiều dài Hay: W W W =0 l l Suy ra: gIl - W2g =0 C2H Lưu lượng thuỷ trực: q = W H gq2 gIlH3 2 q = C q= C2H3 g gIl = Il C H3/2 1 I Mà C = R1/6 với R H q = Il H1/6H1/3 = l H5/3 n n n Lưư lượng lòng sông: B Q= I n l H 5/3 db = I B l n H 5/3 db = Q' với = Q I = l Q' n Q' phụ thuộc vào đặc trưng hình học lòng sông hoàn toàn xác định biết mặt cắt ngang sông mực nước Các bước thực phương pháp mặt cắt phẳng: - B1: Chia đoạn sông thành đoạn mặt cắt cho biến đổi lòng sông hai mặt cắt coi tuyến tính - B2: Vẽ mắt cắt tương ứng với mực nước lưu lượng cho - B3: Vẽ đường luỹ tích lưu lượng + Chia mặt cắt sông thành dải cho diễn biến lòng sông tuyến tính, bề rộng dải không thiết phải B H 5/3 db = n H i 5/3 i b + Vẽ đường luỹ tích lưu lượng Sinh viên: Case Study_1233456 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển - B4: Chia lòng sông thành bó dòng có lưu lượng nhau: Q = Q N Chia tung độ thành khoảng nhau, gióng sang bình đồ bó dòng - B5: Tính diện tích bó dòng - B6: Tính vận tốc Vi bó dòng - B7: Vẽ bình đồ dòng chảy II/ ứng dụng: - Khái niệm bình đồ dòng chảy: Là việc thể bó dòng dòng chảy mặt - Đặc điểm: Lưu lượng bó dòng không đổi - Nguyên tắc lập bình đồ dòng chảy: Xét nhiều mặt cắt dọc theo chiều dòng chảy, mặt cắt chia thành mảnh cho lưu lượng mãnh lưu lượng quy định bó dòng (ví dụ: Q/5), vị trí mảnh vị trí bó dòng, từ nối điểm tương ứng bình đồ ta có bình đồ dòng chảy - Trên bình đồ chọn mặt cắt ngang dòng chảy(chọn mặt cắt) - Từ bình đồ vẽ mặt cắt ngang chọn - Đặt mực nước tính toán: Htt = 6m - Nhận thấy: Htt = 6m nằm khoảng 5,967 6,401(m) nên nội suy quan hệ mực nước- lưu lượng ta được: H(m) Q(m3/s) 5,967 1,5 103 1515,207 6,401 1,7 103 Q = 1515,207(m3/s) + Mặt cắt 1- 1: = Q 1515.207 = = 0.300 Q' 5043.958 + Mặt cắt 2- 2: = Q 1515.207 = = 0.332 Q' 4562.973 + Mặt cắt 3- 3: = Q 1515.207 = = 0.313 Q' 4834.765 + Mặt cắt 4- 4: = Q 1515.207 = = 0.579 Q' 2617.577 Sinh viên: Case Study_1233456 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Mặt cắt 1- H(m) Q(m3/s) 10 1500 A 1200 B 900 C 600 D 300 6 10 11 12 13 14 15 B(m) 100 200 300 400 Dải m) Htb Htb5/3 B Htb5/3 B Htb5/3 10 11 12 13 14 15 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 25,5 0,712 2,360 3,980 4,620 4,852 4,893 4,994 5,375 5,569 5,167 5,008 5,212 5,630 5,576 4,558 0,568 4,183 9,996 12,816 13,906 14,102 14,591 16,493 17,497 15,443 14,659 15,668 17,818 17,534 12,530 14,477 106,674 254,886 326,796 354,602 359,610 372,067 420,569 446,172 393,796 373,807 399,528 454,347 447,107 319,520 14,477 121,151 376,037 702,833 1057,435 1417,046 1789,113 2209,682 2655,854 3049,650 3423,457 3822,985 4277,332 4724,439 5043,958 STT m) 114,750 70,370 64,386 65,537 68,815 Sinh viên: Case Study_1233456 Htb (m) 3,980 4,911 5,165 5,335 5,521 (m2) 456,705 345,587 332,554 349,640 379,928 Q(m3/s) 303,041 303,041 303,041 303,041 303,041 500 Q Q' 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 = 600 Q(b) 4,349 36,394 112,962 211,131 317,654 425,681 537,450 663,789 797,820 916,116 1028,408 1148,426 1284,912 1419,223 1515,207 (m/s) 0,715 0,851 0,846 0,867 0,797 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Mặt cắt 2-2 Q(m3/s) H(m) 1500 A 10 1200 B 900 C 600 D 300 6 10 11 12 13 14 15 16 B(m) 100 200 300 400 500 = Dải m) Htb Htb5/3 B Htb5/3 B Htb5/3 10 11 12 13 14 15 16 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 29,5 0,554 1,575 2,693 3,614 3,702 4,141 4,744 5,029 4,899 4,800 4,803 4,710 4,313 4,251 4,137 1,860 0,374 2,132 5,213 8,511 8,859 10,678 13,394 14,762 14,131 13,658 13,673 13,234 11,428 11,155 10,661 2,813 11,024 62,896 153,774 251,074 261,346 315,015 395,121 435,470 416,870 402,925 403,345 390,412 337,123 329,084 314,508 82,987 11,024 73,920 227,694 478,768 740,114 1055,129 1450,250 1885,719 2302,590 2705,515 3108,859 3499,272 3836,394 4165,479 4479,986 4562,973 STT m) 156,343 70,799 71,484 Sinh viên: Case Study_1233456 Htb (m) 4,039 4,744 4,843 (m2) 631,469 335,870 346,197 Q(m3/s) 301,041 301,041 301,041 Q Q' 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 0,332 600 Q(b) 3,661 24,546 75,609 158,983 245,767 350,372 481,578 626,183 764,611 898,409 1032,346 1161,988 1273,935 1383,213 1487,650 1515,207 (m/s) 0,477 0,869 0,870 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển 80,167 94,399 4,714 4,383 377,907 413,751 301,041 301,041 0,797 0,728 Mặt cắt 3-3 Q(m3/s) H(m) 10 1500 A 1200 B 900 C 600 D 300 10 11 12 13 14 16 15 B(m) 100 Dải m) Htb 33,5 10 11 12 13 14 15 16 200 300 400 600 500 = Q Q' B Htb5/3 B Htb5/3 5,519 17,236 577,403 577,403 0,313 180,957 33,5 5,455 16,904 566,286 1143,689 0,313 358,430 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 33,5 5,358 5,578 5,364 4,464 3,701 3,527 3,161 2,818 2,658 2,260 1,995 1,849 1,641 1,007 549,603 587,727 550,629 405,432 296,649 273,771 228,079 188,342 170,858 130,384 105,913 93,312 76,482 33,892 1693,293 2281,020 2831,649 3237,081 3533,731 3807,502 4035,581 4223,922 4394,781 4525,165 4631,078 4724,391 4800,873 4834,765 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 0,313 530,675 714,868 887,434 1014,496 1107,465 1193,264 1264,744 1323,770 1377,317 1418,179 1451,372 1480,616 1504,585 1515,207 Htb5/3 16,406 17,544 16,437 12,102 8,855 8,172 6,808 5,622 5,100 3,892 3,162 2,785 2,283 1,012 STT m) Htb (m) (m2) Q(m3/s) (m/s) 43,205 5,580 241,084 301,041 1,249 63,069 5,508 347,384 301,041 0,867 Sinh viên: Case Study_1233456 10 Q(b) Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển 68,107 5,518 375,814 301,041 0,801 135,208 3,560 481,340 301,041 0,625 226,647 1,973 447,175 301,041 0,673 Mặt cắt 4-4 Q(m3/s) H(m) 1500 A 10 1200 B 900 C 600 D 300 10 11 12 13 14 15 16 B(m) 100 Dải m) 10 11 12 13 14 15 16 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 29,3 STT 200 Htb Htb5/3 1,696 2,412 5,475 17,007 5,300 16,111 5,067 14,948 3,928 9,779 2,554 4,772 2,141 3,557 1,997 3,167 1,939 3,015 1,559 2,096 1,704 2,431 1,770 2,590 1,621 2,237 1,584 2,152 1,529 2,029 1,02 1,034 m) Sinh viên: Case Study_1233456 11 300 400 B Htb5/3 B Htb5/3 70,671 498,319 472,057 437,978 286,519 139,820 104,207 92,789 88,341 61,415 71,228 75,885 65,540 63,066 59,458 30,283 70,671 568,990 1041,047 1479,025 1765,544 1905,364 2009,571 2102,360 2190,701 2252,117 2323,345 2399,230 2464,770 2527,835 2587,294 2617,577 Htb (m) (m2) Q(m3/s) 500 Q Q' 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 0,579 = 600 Q(b) 40,909 329,365 602,619 856,146 1022,000 1102,936 1163,257 1216,969 1268,106 1303,657 1344,888 1388,815 1426,753 1463,259 1497,677 1515,207 (m/s) Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển 43,766 35,082 43,743 159,882 186,143 Sinh viên: Case Study_1233456 12 2,759 5,339 5,072 2,086 1,597 120,750 187,303 221,864 333,514 297,270 301,041 301,041 301,041 301,041 301,041 2,493 1,607 1,357 0,903 1,013 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển phần ii: dự báo biến dạng lòng sông I/ Biến dạng bó dòng: Phương trình biến dạng: Phương trình biến dạng cho bó dòng bề rộng b ( b đủ nhỏ để lưu lượng bùn cát bề mặt đáy sông thay đổi theo phương ngang): bi q s z db = ; bi+1 - bi = b t b l i (Q sbd ) (1 )b z (*) l t Trong đó: Qsbd lưu lượng bùn cát bó dòng hệ số rỗng bùn cát Dự báo biến dạng: - Thực dự báo biến dạng cho bó dòng thực chất giải phương trình (*) Dùng phương pháp sai phân ta có: Qsbd = b.qs U d(U - Uo) qs = 0,015 U o btb = bi+1+bi Trong đó: b bề rộng bó dòng btb bề rộng bó dòng trungbình đoạn sông qs lưu lượng đơn vị bùn cát thuỷ trực - Khi vận tốc biến dạng phạm vi bó dòng mặt cắt i, i+1 xác định sau: Q sbd 864.104 z (cm/ngày) t l (1 ) btb Trong đó: Qsbd độ chênh lệch lưu lượng bùn cát bó dòng mặt cắt l khoảng cách mặt cắt Sinh viên: Case Study_1233456 13 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển - Độ biến dạng đáy sông khoảng thời gian t cho trước xác định theo công thức: Q sbd t 864.104 z l (1 ) btb Nếu z < xói Nếu z > bồi ứng dụng: a- Dự báo bồi xói cho bó dòng: *Tìm đường kính hạt ta nội suy dựa theo bảng cấp phối hạt: Đường kính hạt(m) P% 63 90 125 180 250 355 500 1000 2000 0,51 8,98 13,2 63,7 85,1 97,4 99,4 99,6 99,8 d50%= 165 m = 165.10-6 m d90%= 292m = 292.10-6 m *Tìm vận tốc khởi động bùn cát theo công thức Gôntrarôp: 0, h U o 0,96 gd (d 50% 0,0014) d 50% 0,6 0, Tìm độ lỗ rỗng theo công thức: 0, d 50% d 90% n 23 0,23 = 100 n 100 23 *Xác định qs: d + Nếu 2.10 dùng công thức Lê Vi: h , 25 U d d (U U ) q s 0,00076 g d h +Nếu d 5.10 dùng công thức Grisanhim: h U q s 0,015 d (U U ) U0 *Xác định htb bó dòng *Xác định qs : qs = b qs Sinh viên: Case Study_1233456 14 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển m *Xác định Qs = Qs ị i *Các kết tìm ta lập thành bảng tính, sau: Bảng 1: Mặt cắt 1-1 Bó dòng htb(m ) 3,691 5,059 5,564 5,336 5,526 U(m/s) 0,715 0,851 0,846 0,867 0,797 Uo(m/s ) 0,159 0,169 0,172 0,171 0,172 qs.(10-6) (m2/s) 126,169 215,832 197,863 225,651 154,095 b(m) 114,750 70,370 64,386 65,537 68,815 Qsbd.(10-3) (m3/s) 14,478 15,188 12,740 14,788 10,604 Bảng 2: Mặt cắt 2-2 Bó dòng htb(m ) 4,039 4,744 4,843 4,714 4,383 U(m/s) 0,477 0,896 0,870 0,797 0,728 Uo(m/s ) 0,161 0,167 0,167 0,167 0,164 qs.(10-6) (m2/s) 20,074 280,320 243,320 170,606 121,446 b(m) 156,343 70,799 71,484 80,167 94,399 Qsbd.(10-3) (m3/s) 3,138 19,846 17,393 13,677 11,464 Bảng 3: Mặt cắt 3-3 1,249 Uo(m/s ) 0,172 qs.(10-6) (m2/s) 1014,639 43,205 Qsbd.(10-3) (m3/s) 43,837 5,508 0,867 0,172 220,611 63,069 13,914 5,518 0,801 0,172 157,608 68,107 10,734 3,560 0,625 0,157 72,576 135,208 9,813 1,973 0,673 0,140 146,980 226,647 33,313 Bó dòng htb(m ) U(m/s) 5,580 b(m) Bảng 4: Mặt cắt 4-4 Bó dòng htb(m ) 2,710 5,339 5,072 2,086 1,597 U(m/s) 2,538 1,607 1,357 0,903 1,013 Sinh viên: Case Study_1233456 15 Uo(m/s ) 0,149 0,171 0,169 0,141 0,134 qs.(10-6) b(m) (m2/s) 29170,184 43,766 2964,863 35,082 1521,264 43,743 489,041 159,882 935,707 186,143 Qsbd.(10-3) (m3/s) 1276,662 104,013 66,545 78,189 174,175 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Từ giá trị Qsbd vừa tìm ta dự báo biến dạng cho bó dòng Cụ thể ta lập bảng tính lập biểu đồ sau: Bảng 6: Bó dòng Đoạn 1-2 2-3 3-4 Qi.(10-3) (m3/s) 14,478 3,138 43,837 Qsbd bi(m) (m3/s) -11,340 114,750 40,699 156,343 1232,825 43,205 Qi+1.(10-3) (m3/s) 3,138 43,837 1276,662 bi+1(m ) 156,343 43,205 43,766 b(m) l(m) 135,547 99,774 43,486 470 720 525 zo.(10-3) Kết (m/ngđ) luận 19,973 bồi -63,571 xói -6059,275 xói Zo(m/ngđ) 300 600 900 1200 1800 1500 l(m) -1 -2 -3 -4 -5 -6 Bảng 7: Bó dòng Đoạn 1-2 2-3 3-4 Qi.(10-3) (m3/s) 15,188 19,846 13,914 Qsbd (m3/s) 4,658 -5,932 90,099 Qi+1.(10-3) (m3/s) 19,846 13,914 104,013 bi(m) 70,370 70,799 63,069 bi+1(m ) 70,799 63,069 35,082 b(m) l(m) 70,585 66,934 49,076 480 685 505 zo.(10-3) Kết (m/ngđ) luận -15,427 xói 14,517 bồi -407,931 xói Zo (m/ngđ) 0,1 300 600 900 1200 1800 1500 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 Sinh viên: Case Study_1233456 16 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Bảng 8: Bó dòng Đoạn 1-2 2-3 3-4 Qi.(10-3) (m3/s) 12,740 17,393 10,734 Qsbd (m3/s) 4,653 -6,659 55,811 Qi+1.(10-3) (m3/s) 17,393 10,734 66,545 bi(m) 64,386 71,484 68,107 bi+1(m ) 71,484 68,107 43,743 b(m) l(m) 67,935 69,796 55,925 475 650 485 zo.(10-3) (m/ngđ) -16,180 16,470 -230,885 Kết luận xói bồi xói Zo (m/ngđ) 0,1 300 600 900 1200 1800 1500 l(m) -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 Bảng 9: Bó dòng Đoạn 1-2 2-3 3-4 Qi.(10-3) (m3/s) 14,788 13,677 9,813 Qsbd (m3/s) -1,111 -3,864 68,376 Qi+1.(10-3) (m3/s) 13,677 9,813 78,189 bi(m) 65,537 80,167 135,208 bi+1(m ) 80,167 135,208 159,882 b(m) l(m) 72,852 107,688 147,545 480 615 450 zo.(10-3) (m/ngđ) 3,565 6,547 -115,555 Zo (m/ngđ) 0,05 300 600 900 1200 1500 1800 l(m) -0,05 -0,10 -0,15 -0,20 -0,25 Sinh viên: Case Study_1233456 17 Trang Kết luận bồi bồi xói Bài tập lớn: Động lực học sông biển Bảng 10: Bó dòng Đoạn 1+2 2+3 3+4 Qi.(10-3) (m3/s) 10,604 11,464 33,313 Qsbd.(10-3) (m3/s) 0,860 21,849 140,862 Qi+1.(10-3) (m3/s) 11,464 33,313 174,175 bi+1(m ) 94,399 226,647 186,143 bi(m) 68,815 94,399 226,647 b(m) l(m) 81,607 160,523 206,395 485 560 395 zo.(10-3) Kết (m/ngđ) luận -2,438 xói -27,273 xói -193,874 xói Zo (m/ngđ) 0,05 300 600 900 1200 1500 1800 l(m) -0,05 -0,10 -0,15 -0,20 -0,25 II/ Biến dạng lòng sông: Phương trình biến dạng: Ngoài việc dự báo biến dạng chi tiết mức bó dòng, thực tế người ta dự báo biến dạng cho lòng sông Phương trình biến dạng cho toàn mặt cắt lòng sông: b2( t ) q sl z o db t b ( t ) l t ' db B l t t b2( t ) q b1( t ) s Q s t ' B l t t Trong đó: b1(t), b2(t) toạ độ bờ sông B = b2 - b1 bề rộng sông Sinh viên: Case Study_1233456 18 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển hệ số rỗng bùn cát (thường lấy ) Qs lưu lượng bùn cát toàn lòng sông Dự báo biến dạng: Trong trường hợp tổng quát, lòng sông bị biến dạng bồi xói yếu tố thuỷ lực dòng chảy thay đổi theo, phụ thuộc vào thời gian điều kiện thuỷ văn Chia khoảng thời gian cần dự báo T thành khoảng thời gian t đủ nhỏ cho đặc trưng thuỷ lực dòng chảy thay đổi không đáng kể Q s (*') l t Khi ta có: Q U Từ phương trình(*'), dùng phương pháp sai phân ta có: Q s l t Q s t l Btb Q s t l Q s t z otb l.Btb Trong đó: Qs độ chênh lưu lượng bùn cát lòng sông mặt cắt: Qs = Qi+1- Qi l khoảng cách mặt cắt biến dạng diện tích lòng sông t khoảng thời gian dự báo biến dạng Btb bề rộng sông trung bình đoạn sông zotb biến dạng đáy trung bình đoạn sông mặt cắt a, Bùn cát có kích thước lớn: Công thức tính lưu lượng bùn cát Lêvi: , 25 U d d U U o q s 0,00076 gd h Trong đó: U vận tốc trung bình mặt cắt Sinh viên: Case Study_1233456 19 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển o Q - Uo lưu tốc không xói Uo - o diện tích mặt cắt không xói Thực phép tích phân bề rộng sông thay B = có: htb d Q4 k Qs h gd o tb k1 hệ số hiệu chỉnh, lấy 0,0008 Giả thiết thay đổi độ sâu nhỏ so với thân độ sâu nên: d htb = const ; o = const d k const suy ra: Đặt D1 gd htb Q Q s D1 o b, Bùn cát có kích thước nhỏ: Công thức tính lưu lượng bùn cát thuỷ trực Brown: 40 Lấy tích phân theo bề rộng sông có: o I B Q s 40 k h tb d2 s o B Q6 k Q s 40 k s g d Trong đó: k2 B h db với sông có dạng parabol k 1,5 tb o B.h k3 khối lượng riêng nước Sinh viên: Case Study_1233456 20 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển s khối lương riêng bùn cát k o Đặt D2 40 62 k s g d Qs D2 Q B ứng dụng: Dự báo bồi xói cho lòng dẫn: Bảng 11: Mặt cắt 1-1 Bó dòng htb(m ) 3,691 5,059 5,564 5,336 5,526 U(m/s) 0,715 0,851 0,846 0,867 0,797 Uo(m/s ) 0,159 0,169 0,172 0,171 0,172 qs.(10-6) (m2/s) 126,169 215,832 197,863 225,651 154,095 b(m) 114,750 70,370 64,386 65,537 68,815 Qsbd.(10-3) (m3/s) 14,478 15,188 14,740 14,788 10,604 67,798 Bảng 12: Mặt cắt 2-2 Bó dòng htb(m ) 4,039 4,744 4,843 4,714 4,383 U(m/s) 0,477 0,896 0,870 0,797 0,728 Uo(m/s ) 0,161 0,167 0,167 0,167 0,164 qs.(10-6) (m2/s) 20,074 280,320 243,320 170,606 121,446 b(m) 156,343 70,799 71,484 80,167 94,399 Qsbd.(10-3) (m3/s) 3,138 19,846 17,393 13,677 11,464 65,520 Bảng 13: Mặt cắt 3-3 1,249 Uo(m/s ) 0,172 qs.(10-6) (m2/s) 1014,639 43,205 Qsbd.(10-3) (m3/s) 43,837 5,508 0,867 0,172 220,611 63,069 13,914 5,518 0,801 0,172 157,608 68,107 10,734 3,560 0,625 0,157 72,576 135,208 9,813 Bó dòng htb(m ) U(m/s) 5,580 Sinh viên: Case Study_1233456 21 b(m) Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển 1,973 0,140 0,673 146,980 33,313 226,647 111,611 Bảng 14: Mặt cắt 4-4 Bó dòng htb(m ) 2,710 5,339 5,072 2,086 1,597 U(m/s) 2,538 1,607 1,357 0,903 1,013 Uo(m/s ) 0,149 0,171 0,169 0,141 0,134 qs.(10-6) b(m) (m2/s) 29170,184 43,766 2964,863 35,082 1521,264 43,743 489,041 159,882 935,707 186,143 Qsbd.(10-3) (m3/s) 1276,662 104,013 66,545 78,189 174,175 1699,584 Sử dụng kết phần tính Qsbd cho mặt cắt ta dự báo cho lòng dẫn Để dự báo ta cần tính tổng Qsbdi cho mặt cắt Kết tính toán lập thành bảng sau: Bảng 16: Đoạn Qi.(10-3) (m3/s) Qi+1.(10-3) (m3/s) Qsbd.(10-3) (m3/s) bi(m) 1-2 2-3 3-4 67,798 65,520 111,611 65,520 111,611 1699,584 -2,278 46,091 1587,973 76,772 94,638 107,247 bi+1(m) 94,638 107,247 93,723 b(m) 85,705 100,943 100,485 l(m) zo.(10-3) (m/ngđ) Kết luận 478 646 472 6,239 -79,311 -3756,842 bồi xói xói Vậy ta có biểu đồ dự đoán bồi xói cho lòng dẫn biểu đồ biến dạng sau: Sinh viên: Case Study_1233456 22 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Zo (m/ngđ) 300 600 900 1200 1800 1500 l(m) -1 -2 -3 -4 Zo (m/ngđ) 300 600 900 1200 1500 1800 l(m) Kết luận: - Đoạn cạn Trung Mầu chia thành bó dòng, ta tính toán lập biểu đồ biến dạng - Sau tính toán cho lòng dẫn ta thấy đoạn 1-2, 2-3, 4-5 có diện tích mặt cắt ướt tăng lên diện tích mặt cắt ướt đoạn 3-4 lại nhỏ di Hiện tượng hình dạng lòng sông vận tốc dòng nước đoạn không giống - Do yêu cầu đề tài Lập bình đồ dòng chảy dự báo biến dạng cho bó dòng nên bình đồ sau vẽ biến dạng cho đoạn bó dòng Sinh viên: Case Study_1233456 23 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Sinh viên: Case Study_1233456 24 Trang [...]... cho cả lòng dẫn ta thấy các đoạn 1-2, 2-3, 4-5 có diện tích mặt cắt ướt tăng lên trong khi diện tích mặt cắt ướt đoạn 3-4 lại nhỏ di Hiện tượng này là do hình dạng lòng sông và vận tốc dòng nước của các đoạn là không giống nhau - Do yêu cầu của đề tài là Lập bình đồ dòng chảy và dự báo biến dạng cho từng bó dòng nên bình đồ sau sẽ chỉ vẽ về biến dạng cho từng đoạn của các bó dòng Sinh viên: Case Study_1233456... II/ Biến dạng của cả lòng sông: 1 Phương trình biến dạng: Ngoài việc dự báo biến dạng chi tiết ở mức bó dòng, trong thực tế người ta còn dự báo biến dạng cho cả lòng sông Phương trình biến dạng cho toàn bộ mặt cắt lòng sông: b2( t ) q sl 1 z o db 0 t b ( t ) l 1 t ' db 1 B 0 l t t b2( t ) q b1( t ) s Q s t ' 1 B 0 l t t Trong đó: b1(t), b2(t) là toạ độ 2 bờ sông. .. t là khoảng thời gian dự báo biến dạng Btb là bề rộng sông trung bình của đoạn sông zotb là biến dạng đáy trung bình trên đoạn sông giữa 2 mặt cắt a, Bùn cát có kích thước lớn: Công thức tính lưu lượng bùn cát của Lêvi: 3 0 , 25 U d d U U o q s 0,00076 gd h Trong đó: U là vận tốc trung bình của mặt cắt Sinh viên: Case Study_1233456 19 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển o Q - Uo là... biểu đồ dự đoán bồi xói cho lòng dẫn và biểu đồ về sự biến dạng như sau: Sinh viên: Case Study_1233456 22 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Zo (m/ngđ) 1 0 300 600 900 1200 1800 1500 l(m) -1 -2 -3 -4 1 2 3 4 Zo (m/ngđ) 4 3 2 1 0 300 600 900 1200 1500 1800 l(m) 1 Kết luận: - Đoạn cạn Trung Mầu được chia thành 5 bó dòng, ta tính toán và lập được biểu đồ biến dạng như trên - Sau khi tính toán cho. .. học sông biển 1 2 3 4 5 43,766 35,082 43,743 159,882 186,143 Sinh viên: Case Study_1233456 12 2,759 5,339 5,072 2,086 1,597 120,750 187,303 221,864 333,514 297,270 301,041 301,041 301,041 301,041 301,041 2,493 1,607 1,357 0,903 1,013 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển phần ii: dự báo biến dạng lòng sông I/ Biến dạng của bó dòng: 1 Phương trình biến dạng: Phương trình biến dạng cho một bó dòng. .. sông Sinh viên: Case Study_1233456 18 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển là hệ số rỗng của bùn cát (thường lấy bằng 1 ) 3 Qs là lưu lượng bùn cát của toàn bộ lòng sông 2 Dự báo biến dạng: Trong trường hợp tổng quát, khi lòng sông bị biến dạng do bồi hoặc xói thì các yếu tố thuỷ lực của dòng chảy cũng thay đổi theo, phụ thuộc vào thời gian do điều kiện thuỷ văn Chia khoảng thời gian cần dự báo. .. 43,743 489,041 159,882 935,707 186,143 Qsbd.(10-3) (m3/s) 1276,662 104,013 66,545 78,189 174,175 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển Từ các giá trị của Qsbd vừa tìm được ta dự báo biến dạng cho từng bó dòng Cụ thể ta lập bảng tính rồi lập biểu đồ như sau: Bảng 6: Bó dòng 1 Đoạn 1-2 2-3 3-4 Qi.(10-3) (m3/s) 14,478 3,138 43,837 Qsbd bi(m) (m3/s) -11,340 114,750 40,699 156,343 1232,825 43,205 Qi+1.(10-3)... một bó dòng bề rộng b ( b đủ nhỏ để lưu lượng bùn cát và bề mặt đáy sông ít thay đổi theo phương ngang): bi 1 q s 1 z 0 db = 0 ; bi+1 - bi = b t b l i (Q sbd ) (1 )b z 0 0 (*) l t Trong đó: Qsbd là lưu lượng bùn cát của bó dòng là hệ số rỗng của bùn cát 2 Dự báo biến dạng: - Thực hiện dự báo biến dạng cho một bó dòng thực chất là giải phương trình (*) Dùng phương pháp sai phân ta... 0,015 U o btb = bi+1+bi 2 Trong đó: b là bề rộng bó dòng btb là bề rộng bó dòng trungbình trên một đoạn sông qs là lưu lượng đơn vị bùn cát trên một thuỷ trực - Khi đó vận tốc biến dạng trong phạm vi bó dòng và 2 mặt cắt i, i+1 được xác định như sau: Q sbd 864.104 z (cm/ngày) t l (1 ) btb Trong đó: Qsbd là độ chênh lệch lưu lượng bùn cát của bó dòng giữa 2 mặt cắt l là khoảng cách giữa 2 mặt cắt... giữa 2 mặt cắt Sinh viên: Case Study_1233456 13 Trang Bài tập lớn: Động lực học sông biển - Độ biến dạng của đáy sông trong khoảng thời gian t cho trước được xác định theo công thức: Q sbd t 864.104 z l (1 ) btb Nếu z < 0 xói Nếu z > 0 bồi 3 ứng dụng: a- Dự báo bồi xói cho từng bó dòng: *Tìm đường kính hạt ta sẽ nội suy dựa theo bảng cấp phối hạt: Đường kính hạt(m) P% 63 90 125 180 250 355 500 1000