MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ)

MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ) MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC 2 CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM (LUẬN VĂN THẠC SĨ)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - Ngô Thị Hà MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TOÁN HAI CHIỀU 1.1.1 Mô hình MIKE 21 1.1.2 Mô hình SMS 10 1.1.3 Mô hình TREM 10 1.2 GIỚI THIỆU KHU VỰC NGHIÊN CỨU 11 1.2.1 Vị trí địa lý 11 1.2.2 Địa hình, địa mạo 11 1.2.3 Địa chất, thổ nhưỡng 12 1.2.4 Lớp phủ thực vật 12 1.2.5 Khí hậu 13 1.2.6 Đặc điểm thủy văn hệ thống sông ngòi 13 1.2.7 Hiện trạng đoạn sông nghiên cứu 18 1.2.7 Diễn biến hình thái đoạn sông nghiên cứu 19 1.2.8 Diễn biến đáy sông qua thời kỳ 24 1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ĐÃ CÓ 25 1.3.1 Các nghiên cứu Viện Khoa học Thuỷ lợi 25 1.3.2 Nghiên cứu quy hoạch tăng khả thoát lũ sông Hồng Cục Đê điều 26 1.3.3 Dự án "Hệ thống kè cứng hoá bờ sông Hồng đường đỉnh kè thành phố Hà Nội", Tổng công ty Tư vấn Xây dựng Thuỷ lợi I (HEC-I) lập năm 2002 27 1.3.4 Các nghiên cứu Bộ GTVT 28 1.3.4 Nhận xét 29 CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH TREM 30 2.1 CÁC PHƢƠNG TRÌNH CƠ BẢN 30 2.1.1 Phương trình dòng chất lỏng 30 2.1.2 Phương trình liên tục bùn cát 31 2.1.3 Các phương trình sức tải cát 32 2.1.4 Biến đổi phương trình tải cát đáy 32 2.2 LỜI GIẢI SỐ 33 2.2.1 Quan niệm gián đoạn hoá thể tích hữu hạn FVM (finite volume method) 33 2.2.2 Lời giải ma trận hệ số đường chéo 35 2.2.3 Gián đoạn hoá phương trình Exner 36 2.3 ĐIỀU KIỆN BIÊN 36 2.3.1 Điều kiện biên thuỷ lực 36 2.3.2.Điều kiện biên bùn cát 37 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG THỦY ĐỘNG LỰC CHIỀU BẰNG MÔ HÌNH TREM 38 3.1 THIẾT LẬP ĐIỀU KIỆN BIÊN CHO MÔ HÌNH TREM 38 3.1.2 Thiết lập điều kiện biên mô hình MIKE 11 38 3.1.3.Nhận xét 46 3.2 XÂY DỰNG BIÊN VÀ LƢỚI TÍNH TOÁN CHO ĐOẠN SÔNG 46 3.2.1 Xây dựng biên 46 3.2.2 Xây dựng lưới tính toán 47 3.3 MÔ PHỎNG TRƢỜNG VẬN TỐC CHO TRẬN LŨ THÁNG NĂM 1996 49 3.4 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC PHƢƠNG ÁN CHỈNH TRỊ 58 3.4.1 Các phương án chỉnh trị 58 3.4.2 Đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến trường vận tốc 59 3.4.3 Đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến khả bồi xói65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Xói lở bồi tụ trình tất yếu dòng chảy tự nhiên Theo góc độ nhìn nhận khác mà trình gây lợi, hại có tác động lớn đối phát triển kinh tế - xã hội Nếu nắm bắt đƣợc quy luật dự báo nhƣ có giải pháp tích cực phục vụ cho phát triển kinh tế - xã hội Trên hệ thông sông Hồng, tƣợng xói lở xảy thời gian gần gây thiệt hại không nhỏ làm đất nông nghiệp, đất nhà ở… Về tính chất xói lở theo phƣơng thẳng đứng phƣơng nằm ngang Có thể thấy nhiều nơi, nhƣ đoạn từ Thƣợng Cát tới phà Khuyến Lƣơng, xói lở theo hƣớng ngang gây thiệt hại lớn hai bên bờ sông nơi tập trung điểm dân cƣ sở kinh tế Đây nơi tƣơng lai có dự án thành phố hai bên bờ sông Hồng với tổng chiều dài khoảng 40 km với khu đô thị đƣờng giao thông Chính vấn đề kiểm xoát đƣa giải pháp chỉnh trị khả thi có vai trò đặc biệt quan trọng khu vực Ở nƣớc ta, xói lở đƣợc nghiên cứu từ lâu phƣơng pháp khác nhau, nhiên phƣơng pháp mô hình toán đƣợc đánh giá cao giải đƣợc nhiều vấn đề thực tế đặt Lớp mô hình đƣợc sử dụng bao gồm lớp mô hình chiều, chiều, chiều Các mô hình chiều kể đến nhƣ HEC-6 (phiên đƣợc tích hợp HEC-RAS), MIKE 11, ISiS…; số mô hình 2, chiều nhƣ MIKE 21, EFDC, DEL3D… Các mô hình giải đƣợc nhiều vấn đề thực tế đặt xây dựng đƣợc giao điện cho ngƣời sử dụng Tuy nhiên mô hình thƣơng mại giới hạn mô hình chiều, ngƣời sử dụng sử dụng phần mềm mà tham gia vào thay đổi đƣợc chƣơng trình phục vụ công tác nghiên cứu ứng dụng Mô hình diễn biến lòng dẫn chiều hệ tọa độ phi trực giao TREM (Twodimensional River bed Evolution Model) mô hình mã nguồn mở, cho phép phân tích tính toán xói lở lòng sông theo chiều, phản ánh gần đầy đủ nguyên nhân trạng xói lở lòng sông Mô hình đƣợc TS Nguyễn Tiền Giang phát triển ứng dụng cho sông Việt Nam Với tảng nhƣ vậy, việc nghiên cứu ứng dụng mô hình tính toán diễn biến lòng sông cho khu vực nghiên cứu tạo điều kiện trau dồi kiến thức, cách tiếp cận cho Học viên tảng quan trọng cho Học viên trình nghiên cứu sau vấn đề bùn cát, mô hình toán mã nguồn mở II ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Luận văn tập trung vào đối tƣợng phạm vi nghiên cứu nhƣ sau: Nghiên cứu mô hình mã nguồn mở TREM, khả ứng dụng mô hình cho sông Hồng Phạm vi nghiên cứu ban đầu luận văn tập trung đánh giá diễn biến lòng dẫn cho đoạn sông Hồng từ cầu Chèm đến Khuyến Lƣơng ứng với kịch chỉnh trị lòng sông Tuy nhiên trình nghiên cứu, đƣợc cho phép Thầy hƣớng dẫn khoa học nhƣ điều kiện khách quan phạm vi nghiên cứu đƣợc thu hẹp lại cho đoạn sông Hồng từ Cầu Long Biên đến Khuyến Lƣơng Một số lý thay đổi nhƣ sau: - Hiện tại, đoạn sông nghiên cứu có trạm thủy văn Hà Nội nằm hạ lƣu cầu Long Biên, trạm thủy văn cấp I nên có số liệu đo đạc tốc độ, lƣu lƣợng, mực nƣớc phục vụ cho việc hiệu chỉnh kiểm nghiệm mô hình Trong đoạn sông từ Chèm đến ngã ba Thƣợng Cát số liệu thực đo - Ba bốn đoạn sông phƣơng án chỉnh trị tập trung khu vực hạ lƣu cầu Long Biên - Thời gian cho mô dòng chảy thời gian thực ½ máy tính, thời gian mô phong bùn cát với tỷ lệ 1/1 nhiều thời gian để mô chƣa xét đến thời gian lấy thể kết tính toán III PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong luận văn học viên áp dụng phƣơng pháp kế thừa, phƣơng pháp điều tra khảo sát thực địa phƣơng pháp mô hình toán IV NỘI DUNG LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị tài liệu tham khảo, luận văn bao gồm chƣơng: Chƣơng I: Tác giả giới thiệu tổng quan số mô hình toán mô diễn biến lòng dẫn hai chiều, đồng thời giới thiệu sơ lƣợc khu vực nghiên cứu số công trình nghiên cứu có liên quan Chƣơng II: Tập trung giới thiệu sở lý thuyết mô hình TREM đƣợc xây dựng phát triển TS Nguyễn Tiền Giang Chƣơng III: Trình bày thành nghiên cứu học viên thời gian thực luận văn tốt nghiệp CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH TOÁN HAI CHIỀU Việc nghiên cứu xói lở lòng sông đƣợc tiến hành nhiều nơi giới Nhiều phƣơng pháp mô hình biến dạng lòng sông đƣợc xây dựng, góp phần giải toán thực tế đặt Đã có tƣơng đối nhiều nghiên cứu tính toán biến hình lòng sông biến động đƣờng bờ, nhƣ xây dựng công trình chống xói lở bờ sông bờ biển Trên sở hệ phƣơng trình động lực dòng chảy cân bùn cát ngƣời ta xây dựng sơ đồ sai phân để tính toán diễn biến lòng sông Velikanov Grixanhin (Nga,1965) đƣa phƣơng pháp biến hình giúp cho việc giải toán xói lở đƣợc dễ dàng xác Sau loạt mô hình đời, dùng riêng cho diễn biến lòng sông, nhƣ dùng chung cho xói lở bờ sông bờ biển Đó mô hình GENESIS Trung tâm nghiên cứu công nghệ bờ biển Hải quân Mỹ(1989), UNIBEST Viện thuỷ công Hà Lan(1990), LITPACK Viện Thuỷ lực Đan Mạch(1991), SAND94 Viện Thuỷ công Ba Lan(1994), mô hình chiều biến dạng đáy sông Phòng thí nghiệm thuỷ lực Trƣờng Đại học kỹ thuật Deft Hà Lan mô hình miêu tả hiệu ứng xói ngang MIKE21, mô hình SMS Anh Ở nƣớc, Viện Khoa học thuỷ lợi nghiên cứu tình hình xói lở sông Hồng sông Đà sau đập thuỷ điện Hoà Bình, khảo sát nghiên cứu tình hình xói lở sông suối miền Trung biên giới Viện học có nghiên cứu xói lở bờ biển Việt Nam Một loạt dự án chống xói lở đƣợc nghiên cứu triển khai xây dựng khu vực trọng điểm xói lở nhƣ thƣợng lƣu sông Hồng, sông Lô, khu vực bờ sông Hồng ven Thủ đô Hà Nội, số điểm xói lở sông suối miền Trung nhƣ sông Cả, sông Thu bồn, sông Kinh Dinh v.v Các công trình dựa tính toán khoa học đề xuất giải pháp hữu hiệu chống xói lở Tuy nhiên công trình giải cho điểm cụ thể, chƣa sâu vào việc sử dụng mô hình cho diễn biến lòng sông Trong thời gian gần sử dụng số mô hình nhƣ HEC-6, MIKE11 để phân tích, tính toán xói lở Tuy nhiên mô hình giải toán chiều, xem xét xói đáy, với giả thiết chiều sâu xói lở nhƣ toàn mặt ngang, chƣa xem xét vận chuyển bùn cát xói lở không theo chiều ngang Trong thực tế sông thƣờng bị xói lở theo chiều dọc chiều ngang mạnh mẽ chúng có tác động tƣơng hỗ với Rất nhiều nơi xói lở theo hƣớng ngang có vai trò quan trọng nhất, hai bờ sông nơi tập trung điểm dân cƣ sở kinh tế Trên hệ thống sông Hồng tình hình xói lở diễn nghiêm trọng, sau hồ chứa Hoà Bình vận hành trình xói lở lại nghiêm trọng Sông suối biên giới phía Bắc bị xói lở nghiêm trọng, ảnh hƣởng đến đƣờng biên giới chung nƣớc Một số kết nghiên cứu dự án trƣớc làm sáng tỏ nguyên nhân giải pháp cần thiết để giảm thiểu ảnh hƣởng Tuy nhiên việc xói lở diễn mạnh bờ, mà nghiên cứu mô hình trƣớc không giải đƣợc Vì cần thiết có mô hình chiều để giải toán Gần đây, Việt nam mô hình chiều đƣợc sử dụng số công trình nghiên cứu biến dạng lòng dẫn MIKE 21C đƣợc Viện Khoa học Thuỷ lợi sử dụng nghiên cứu lòng dẫn hệ thống sông Hồng (2006-2007) trƣớc sau có hoạt động hồ chứa Hoà Bình Tuyên Quang MIKE 21C đƣợc áp dụng nghiên cứu biến dạng vùng Cửa sông Hậu (2006) mô lũ lòng sông Cửu long (2005) Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên Viện Khoa học Thuỷ lợi áp dụng mô hình TREM SMS (2006) nghiên cứu biến dạng đáy số sông biên giới phía Bắc Công ty tƣ vấn công trình giao thông (TEDY) sử dụng MIKE 21C phân tích trƣờng dòng chảy cửa sông phân lạch khu vực Trung Hà (sông Đà) (2007) dƣới tác dụng công trình chỉnh trị Các kết thu đƣợc cho thấy hiệu mô hình chiều phân tích mô thuỷ lực lòng dẫn đoạn sông Nguyễn Thế Hùng (2004) nghiên cứu giải hệ phƣơng trình sóng nƣớc nông chiều phƣơng pháp phần tử hữu hạn hai giai đoạn theo thuật giải phân rã giải theo thời gian với sơ đồ sai phân Crank-Nicolson Lƣơng Tuấn Anh Nguyễn Hoàng Minh (2006) sử dụng thuật toán Runge- Kutta bậc phƣơng pháp nội suy tuyến tính nối tiếp để giải hệ phƣơng trình sóng nƣớc nông chiều Từ thu đƣợc biểu đồ phân bố vận tốc, độ sâu (mực nƣớc) khu vực nghiên cứu Lƣơng Tuấn Anh Nguyễn Thanh Sơn (2007) áp dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn cho toán thuỷ lực sƣờn dốc tựa chiều, giải sƣờn dốc chạy từ đƣờng phân nƣớc tới lòng sông song song với Trên giải sƣờn dốc giải hệ phƣơng trình chiều Tuy nhiên nghiên cứu dạng giải mặt thuỷ lực chƣa đề cập đến biến dạng lòng dẫn Một cách chặt chẽ, hầu hết dòng chảy thực tế sông ngòi dòng chảy với đặc trƣng thủy lực biến đổi theo chiều Tuy nhiên, độ rộng dòng chảy lớn nhiều so với độ sâu biến đổi đặc trƣng theo chiều thẳng đứng trở nên không đáng kể có xáo trộn mạnh mẽ gây nên ứng suất ma sát đáy Trong trƣờng hợp đó, mô hình dòng chảy chiều (2D) sử dụng hệ phƣơng trình nƣớc nông (shallow water equations) hay hệ phƣơng trình trung bình theo độ sâu (depth-averaged equations) đƣợc xem đủ để mô tả đặc trƣng dòng chảy Hệ phƣơng trình depth-averaged lần đƣợc Kuipers Vreugdenhill giới thiệu năm 1973 viết hệ tọa độ Đề Tuy nhiên, áp dụng hệ phƣơng trình để tính toán dòng chảy sông ngòi tự nhiên, khó khăn xuất sử dụng điều kiện biên cho đoạn sông cong có biên phức tạp Ban đầu giải pháp sử dụng xấp xỉ "stair stepped" đƣợc thử nghiệm (Vreugdenhill Wijbenga, 1982), nhƣng qua ứng dụng, bộc lộ hạn chế độ thô lƣới tính gần biên, tăng thời gian tính toán nhớ máy tính muốn tăng độ phân giải lƣới Thompson (1980) ngƣời giới thiệu hệ tọa độ cong phù hợp biên để giải hạn chế Theo đó, trƣớc hết hệ phƣơng trình depthaveraged viết hệ tọa độ Đề đƣợc biến đổi sang hệ tọa độ với trục tọa độ (  , ) Giải hệ phƣơng trình lƣới cong xây dựng cho phép ta có tranh chi tiết đặc trƣng dòng chảy sông, đặc biệt đoạn sông cong có biên phức tạp T Nagata (1999) viết phiên mô hình River System Engineering Laboratory, Kyoto University Phiên đƣợc sửa chữa nâng cấp Giáo sƣ Takashi Hosoda cộng phòng nghiên cứu sau Nagata qua đời (2000) Phiên sau đƣợc sử dụng nhƣ phần tính dòng chảy kết nối với modul vận chuyển bùn cát nhƣ xói lở bờ sông, tính toán bồi lấp hồ chứa Mô hình MIKE 21: Mô hình thuỷ lực: Mô hình MIKE21 sử dụng hệ thống phƣơng trình tổng quát để giải toán biến dạng lòng dẫn chiều MIKE 21C đƣợc giải hệ thống toạ độ cong trực giao Tuy nhiên bƣớc xử lý có cách giải khác đề tạo thuận lợi cho ngƣời sử dụng Mô hình dựa vào số giả thiết, dòng chảy lòng dẫn nƣớc nông, biến đổi bên mô men ma sát hiệu ứng thành bờ sông bỏ qua Phân bố áp suất theo quy luật thuỷ tĩnh, bỏ qua gradient tốc độ thẳng đứng Bề mặt nƣớc đƣợc coi cứng không thấm, số Froude nhỏ, tỷ số độ sâu bán kính cong không lớn Trong mô hình xét đầy đủ ảnh hƣởng dòng chảy thứ cấp dòng chảy xoắn phối hợp chuyển động theo hƣớng ngang hƣớng dọc sông Mô hìmh hình thái: Phƣơng trình vận chuyển bùn cát lơ lửng dựa lý thuyết Galappatty (1983), xét khuếch tán theo chiều thẳng đứng, có dạng tƣơng tự nhƣ mô hình TREM Giải đƣợc tiến hành cho nút lƣới, giải đồng thời cho thuỷ lực chất lỏng hình thái lòng dẫn, tƣơng tự mô hình TREM Lƣới đƣợc xác định theo hệ toạ độ cong cho phép giải sai phân hữu hạn phần tử hữu hạn, có hƣớng song song với hƣớng dòng chảy, hƣớng gần nhƣ trực giao với Lƣới không cố định, sau xói đƣờng bờ thay đổi vị trí xói bờ vƣợt độ rộng dự định trƣớc (liên quan đến độ rộng ô lƣới dọc theo bờ tính toán đƣợc) lƣới đƣợc cập Hình 3.30: Kết tính toán trường vận tốc lớn trận lũ tháng 8/2000 – PA1 62 Hình 3.31 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 46 Hình 3.32 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 74 63 Hình 3.33 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 111 Hình 3.34 Đáy sông phân bố vận tốc theo phương ngang mặt cắt 146 64 65 1.5 0.5 -0.5 Mép nước bờ Hữu -1 5000 Mép nước bờ Tả 10000 15000 Giữa dòng 20000 Hình 3.35 Kết lưu tốc Phương án mép nước bờ tả, hữu dòng 3.4.3 Đánh giá ảnh hưởng phương án chỉnh trị đến khả bồi xói Để tiến hành đánh giá ảnh hƣởng phƣơng án chỉnh trị đến khả bồi xói cần có lƣu lƣợng bùn cát biên thƣợng lƣu Trong luận văn trình bày kết mô mạng sông Hồng từ Hoà Bình, Yên Bái, Vụ Quang đến Hƣng Yên mô hình MIKE 11 (mô đun AD NCST) Kết cho quan hệ lƣu lƣợng bùn cát lƣu lƣợng nƣớc câu Long Biên nhƣ hình 3.39 25000 Lƣu lƣợng bùn cát (tấn/ngày) y = 3E-05x2.698 R² = 0.785 1000000 10000 100 1000 10000 100000 Lƣu lƣợng nƣớc (m³/s) Hình 3.36.Quan hệ Qs~Q năm 2000 2001 từ kết mô MIKE 11 [5] Chú ý thiết lập quan hệ tƣơng quan lƣu lƣợng nƣớc lƣu lƣợng bùn cát cần tiến hành chuyển đổi đơn vị nhƣ sau: Qs=bQa Trong đó: Qs lƣu lƣợng bùn cát tổng cộng (tấn/ngày); Q lƣu lƣợng nƣớc (m3/s); a,b hệ số tƣơng quan Đối với trận lũ năm 2000, sau trình tính toán xác định đƣợc hệ số a đƣợc lấy 2,7 b đƣợc lấy 0,00002 (sau trừ 33% bùn cát đáy) Trong điều kiện sử dụng lƣu lƣợng tạo lòng để mô lƣu lƣợng bùn cát đƣợc lấy theo lƣu lƣợng bùn cát mô theo quan hệ hình 3.39 Đƣờng kính hạt đƣợc lấy D50=0,1mm, D90=0.2mm Với điều kiện sử dụng lƣu lƣợng thực đo năm 2000 ( PA 0) lƣu lƣợng tạo lòng để mô 7650m3/s [4] (đối với PA 1) Mô hình chạy ổn định với bƣớc thời gian mô bùn cát 0.5 giây Kết sau 126 mô (trong có h đầu tính thủy lực để mô hình ổn định) cho số nhận xét sau: 66 Phương án trạng (PA0): Trong điều kiện trạng, tƣợng xói xuất chủ yếu chiều sâu xói lớn sau 120 mô đạt 1.0m Tại khu vực có dòng chủ lƣu áp sát bờ tƣợng xói xuất với độ sâu xói lớn đạt 0.2m đến 0.4m/ngày Đồng thời, điều kiện trạng, tƣợng xói khu vực bãi xảy ra, nhiên mức độ lớn 0.01m sau 120 mô Hiện tƣợng bồi xảy số vị trí thuộc dòng chủ lƣu nhiên mức độ không lớn mang tính chất cục Nhƣ qua mô thủy động lực thấy mô hình mô quy luật cho thấy tranh tổng thể trình bồi/xói điều kiện trạng Phương án chỉnh trị (PA1): Các điều kiện thủy lực bùn cát trạng đƣợc sử dụng phƣơng án trừ địa hình đáy sông đƣợc cập nhật Để kết diễn biến lòng sông đƣợc mô cách xác hơn, với điều kiện địa hình đáy thay đổi theo phƣơng án chỉnh trị cho phép thu hẹp đƣợc miền tính theo phƣơng ngang nhằm giảm nhỏ kích thƣớc ô lƣới theo phƣơng Lƣới đƣợc thể hình 3.40 Kết mô cho thấy phạm vi mức độ bồi/xói khu vực nghiên cứu Từ kết phân tích hình 3.42 đến 3.47 cho thấy: Hiện tƣợng bồi xói xuất xen kẽ với tốc độ bòi xói nhỏ Nếu bỏ 10 mặt cắt miền tính để loại ảnh hƣởng điều kiện biên tốc độ bồi lớn khoảng 0.1 m/ngày, tốc độ xói lớn 0.05m/ngày từ mặt cắt 100 đến 110 Do có thay đổi dòng chủ lƣu, địa hình nên khu vực bị bồi/xói thay đổi rõ rệt Nếu điều kiện trang thấy hầu hết khu vực xuất tình trạng xói điều kiện chỉnh trị tƣợng xói xuất số vị trí mức độ không lớn 67 Đồng thời khu vực xói không áp sát bờ, điều khẳng định phƣơng án chỉnh trị phát huy hiệu việc giảm thiểu nguy xói đỉnh cong Hình 3.37 Lưới tính toán diễn biến lòng dẫn cho PA 68 Hình 3.38 Bồi xói sau 120 mô (lưu lượng thực đo) - PA0 69 Hình 3.39 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (lưu lượng tạo lòng) Viền biên miền tính cũ, gần trùng với bờ đê TW trạng 70 Hình 3.40 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 46 Hình 3.41 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 74 Thay đổi đáy mặt cắt 111 12 Đáy ban đầu Đáy sau ngày Cao trình (m) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 -4 -8 Khoảng cách từ bờ hữu (m) Hình 3.42 Bồi xói 120 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 111 71 Hình 3.43 Bồi xói 126 mô phỏng, phương án (Q tạo lòng) – mc 146 Hình 3.44 Thay đổi đường lạch sâu dọc đoạn sông nghiên cứu (Zsau –Z trước) sau 120 mô với lưu lượng tạo lòng, phương án 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã có nhiều nghiên cứu bồi/xói sông Hồng đặc biệt thời gian gần chủ đề thành phố hai bên bờ sông Hông nên việc sử dụng phƣơng pháp khác để đánh giá bồi/xói sở khoa học quan trọng để đƣa giải pháp ổn định lòng dẫn, phát triển kinh tế - xã hội Đồng thời việc sử dụng mô hình toán mô diễn biến lòng dẫn hai chiều luận văn sơ đánh giá định lƣợng hiệu phƣơng án chỉnh trị đoạn sông nghiên cứu Luận văn trình bày tóm tắt kết ứng dụng mô hình TREM để mô trƣờng tốc độ, bồi/xói cho khu vực nghiên cứu Qua rút số kết luận sau: 1- Mô hình MIKE 11 mô tốt trình mực nƣớc, lƣu lƣợng cho toàn mạng sông nghiên cứu đƣợc thể qua kết tính toán mực nƣớc, lƣu lƣợng Đồng thời kế thừa kết nghiên cứu bùn cát mô hình chiều Đây sở quan trọng để khôi phục biên cho mô hình TREM số liệu thực đo 2- Bằng việc chia lƣới tính hợp lý với trình hiệu chỉnh thông số mô hình kỳ công tốn nhiều thời gian kết tính toán cho thấy mô hình TREM có khả mô tốt trƣờng tốc độ phân bố tốc độ theo phƣơng ngang, đƣợc thể qua kết tính toán thực đo tốc độ theo thủy trực trạm thủy văn Hà Nội 3- Đối với trƣờng tốc độ toàn miền tính, hình dạng đoạn sông nghiên cứu có tác động mấu chốt đến phân bố trƣờng tốc độ mô hình mô tốt cho trục động lực khu vực bãi bồi doi cát 4- Qua mô diễn biến lòng dẫn phƣơng án địa hình trạng cho thấy kết mô phản ánh đƣợc quy luật bồi/xói khu vực nghiên cứu 73 5- Kết mô phƣơng án chỉnh trị cho thấy chế độ động lực dòng chảy, diễn biến bồi xói ổn định, có lợi mặt ổn định lòng sông lâu dài Với phƣơng án dành đƣợc nhiều quỹ đất cho phát triển kinh tế xã hội cho hai bên bờ sông 6- Với ý nghĩa đặc biệt đoạn sông, nơi có hàng loạt công trình nhƣ kè, mỏ hàn, cảng, phà, nơi có vị trí quan trọng phát triển kinh tế, đô thị, kết nghiên cứu góp phần bƣớc đánh giá định lƣợng chế độ thủy động lực nhƣ khả ứng dụng mô hình toán nghiên cứu Kiến nghị 1- Luận văn tổng hợp, thu thập chỉnh lý hệ thống hóa khối lƣợng lớn số liệu, tài liệu… làm sở tính toán đặc trƣng thủy động lực tài liệu tham khảo cho nghiên cứu khác 2- Kết nghiên cứu thể luận văn dựa mô hình toán để định lƣợng trình thủy động lực điều kiện khác sử dụng đƣợc kết cho công tác chỉnh trị nhƣ nghiên cứu khác liên quan 3- Với kết luận văn nhƣ nghiên cứu trƣớc mô hình TREM cho thấy mô hình có khả mô tốt trình thủy động lực bùn cát, đặc biệt cho đoạn sông cong theo tác giả sử dụng mô hình cho sông khác Việt Nam 4- Là mô hình mã nguồn mở cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện mô hình đáp ứng đƣợc yêu cầu thực tế độ xác, thời gian mô tính thân thiện với ngƣời sử dụng 5- Với thời gian có hạn với bƣớc đầu nghiên cứu mô hình mã nguồn mở, nghiên cứu bùn cát nên thân học viên thấy cần phải đầu tƣ nhiều thời gian công sức để có đƣợc kết tốt thời gian tới hạn chế luận văn 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Vũ Thanh Ca, Nguyễn Quốc Trinh, 2008 Nghiên cứu nguyên nhân xói lở bờ biển Nam Định Nguyễn Kiên Dũng, 2001, Nghiên cứu xây dựng sở khoa học tính toán bồi lắng cát bùn hồ chứa Hòa Bình, Sơn La Luận án Tiến sĩ Địa lý Nguyễn Tiền Giang Ngô Thanh Nga (2010) Đánh giá ảnh hƣởng phƣơng án chỉnh trị đến khả thoát lũ đoạn sông Hồng chảy qua Hà Nội cũ mô hình mô Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 26, Số 3S, 322-332 Lƣơng Phƣơng Hậu, 2010 Giải pháp Khoa học Công nghệ chỉnh trị đoạn sông Hồng qua Hà Nội Báo cáo tổng kết đề tài cấp Nhà nƣớc Chƣơng trình KC.08.14/06-10 Lƣơng Văn Thanh cs., 2004 Đánh giá ảnh hƣởng chất độc hoá học môi trƣờng hồ Trị An - Đề xuất giải pháp khắc phục Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp Nhà nƣớc Chƣơng trình 33 Trần Đức Thịnh (2009), Khai thác mô đun vận chuyển bùn cát mô hình MIKE 11 chạy thử nghiệm cho hệ thống sông Hồng (đến trạm hà Nội) Khoá luận tốt nghiệp Cử nhân Khoa học Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội Trần Anh Tú & NNK, 2009 Một số kết nghiên cứu xói lở, bồi tụ vùng ven bờ khu vực Hải Phòng Tài liệu tiếng Anh Cheng, N.S., 1997, Simplified settling velocity formula for sediment particle J Hydr Engrg.,ASCE, 123(2):149-152 DHI MIKE, 2007, MIKE 21 & MIKE Flow model FM - Hydrodynamic and Transport Module Scientific Documentation 75 10 DHI MIKE, 2007, MIKE 11 - Hydrodynamic and Transport Module Scientific Documentation 11 Nguyen Tien Giang, 2001, Two-dimentional Riverbed Evelution Model (TREM) constructed in the non-orthogonal curvilinear coordinate system Project Report Pp52, Japanese Government Project on Regional Education and Development Project AIT, Thailand 12 N.T Giang and N Izumi (2001) Application of an Integrated Morphological Model to Red River Network and Son Tay Curved Bend, Vietnam, (Ed S Ikeda), pp 295-304, 2001.The proceedings of International congress on River and Coastal Morphology (RCEM), September 2001 Hokaido, Japan 13 Nguyen Duy Khang, 2001 Two-Dimensional free-surface flow model based on boundary-fitted coordinate system Thesis of Master.AIT, Thailand 76 ... ti cỏt 32 2.1.4 Bin i phng trỡnh ti cỏt ỏy 32 2 .2 LI GII S 33 2. 2.1 Quan nim ca giỏn on hoỏ th tớch hu hn FVM (finite volume method) 33 2. 2 .2 Li gii ma trn... = 0,03m (cp Q = 22 .030m3/s) ti DH = 0,18m (cp Q = 32. 000m3/s) Vi tuyn TL2 mc nc gim i sau thc hin gii phỏp tng bói sụng l t 0,04 m (cp Q = 22 .030m3/s) ti DH = 0 ,22 m (cp Q = 32. 000m3/s) Da vo... MIKE 21 1.1 .2 Mụ hỡnh SMS 10 1.1.3 Mụ hỡnh TREM 10 1 .2 GII THIU KHU VC NGHIấN CU 11 1 .2. 1 V trớ a lý 11 1 .2. 2 a hỡnh, a mo 11 1 .2. 3 a