Đang tải... (xem toàn văn)
Trong việc nghiên cứu và tính toán các quá trình động lực và vận chuyển bùn cát nói chung qua mô hình toán, việc lựa chọn miền tính toán và xây dựng lưới tính là bước quyết định và quan trọng vào bậc nhất trong quá trình tính toán, với sự lựa chọn miền tính và lưới tính thích hợp ngoài việc mang lại các kết quả tin cậy, trong tính toán còn có khả năng tiết kiệm được về kinh phí và thời gian.
CHUYÊN ĐỀ LỰA CHỌN VÀ XÂY DỰNG LƯỚI TÍNH MỤC LỤC Cơ sở khoa học xác định miền tính lưới tính cho khu vực nghiên cứu .2 Xây dựng lựa chọn lưới tính .6 Kết luận 14 Tài liệu tham khảo .14 DANH MỤC HÌNH VẼ & BẢNG BIỂU Hình 1.1 Sơ đồ bố trí trạm đo .3 Hình 1.2 Miền tính tốn lựa chọn phục vụ xây dựng lưới tính phần ngồi biển Hình 1.3 Phạm vi miền tính tốn lựa chọn phục vụ xây dựng lưới tính phần ngập lụt lưu vực Hình 2.1 Lưới tính biến đổi dần từ thơ đến chi tiết theo hướng từ ngồi khơi vào bờ .9 Hình 2.2 Lưới tính chi tiết vùng gần bờ Hình 2.3 Địa hình lưới tính tốn (dX=dY=90m) cho lưu vực sơng Nhật Lệ 10 Hình 2.4 Kết tính tốn thử nghiệm với lưới khác 12 Hình 2.5 Lưới tính tốn địa hình nội suy với lưới tam giác .13 Hình 2.6 Lưới tính địa hình nội suy với lưới vng kích thước 90m 14 Bảng 1.1 Vị trí trạm đo 1 Cơ sở khoa học xác định miền tính lưới tính cho khu vực nghiên cứu Trong việc nghiên cứu tính tốn q trình động lực vận chuyển bùn cát nói chung qua mơ hình tốn, việc lựa chọn miền tính tốn xây dựng lưới tính bước định quan trọng vào bậc q trình tính tốn, với lựa chọn miền tính lưới tính thích hợp việc mang lại kết tin cậy, tính tốn có khả tiết kiệm kinh phí thời gian Hình 1.1 Sơ đồ bố trí trạm đo Bảng 1.1 Vị trí trạm đo Tọa độ vị trí Trạm đo Thời gian đo đạc Kinh độ Vĩ độ Bắt đầu Kết thúc Dòng chảy ven bờ 17°29'49.70"N 106°37'33.30"E 9AM 13/5/2012 9AM 20/5/2012 Sóng 17°29'59.70"N 106°38'12.80"E 10AM 13/5/2012 10AM 20/5/2012 Mực nước ven biển 17°29'45.26"N 106°37'36.58"E 9AM 13/5/2012 9AM 28/5/2012 Mực nước sơng 17°28'05.66"N 106°37'33.70"E 9AM 13/5/2012 9AM 20/5/2012 Đo gió 17°29'49.70"N 106°37'33.30"E 9AM 13/5/2012 9AM 20/5/2012 Cửa Nhật Lệ thuộc địa phận thành phố Đồng Hới, tỉnh Quảng Bình có toạ độ địa lý 17029' vĩ độ Bắc 106038' kinh độ Đông Trước đổ biển, đoạn cửa sông Nhật Lệ từ Quán Hầu thành phố Đồng Hới, có hướng gần kinh tuyến đổ biển, cửa sơng có hướng Đơng Bắc, đường bờ biển khu vực cửa sơng có hướng Tây Bắc - Đông Nam Vùng hạ lưu lưu vực sông Kiến Giang đồng duyên hải, chủ yếu cồn cát, bậc thềm, đồi thấp xen lẫn chúng đồng nhỏ hẹp kéo dài theo thung lũng sơng Với vị trí khơng gian, vị trí trạm khảo sát đo đạc liệu Bảng 1.1 Hình 1.1, việc lựa chọn miền tính tốn cầng phải thể q trình động lực vận chuyển bùn cát vừa khu vực cửa vừa phải thể tranh chung cho khu vực Ngoài miền tính cần phải có biên phía biển sơng thích hợp đáp ứng u cầu số liệu điều kiện biên cách tin cậy tính tốn Hình 1.2 Miền tính tốn lựa chọn phục vụ xây dựng lưới tính phần ngồi biển Hình 1.3 Phạm vi miền tính tốn lựa chọn phục vụ xây dựng lưới tính phần ngập lụt lưu vực Tóm lược yêu cầu chọn miền tính sau: Đối với khu vực ngồi biển - Phạm vi xa hay nói cách khác miền tính tốn cần vươn tới khu vực nước sâu nơi sóng chưa chịu ảnh hưởng mạnh mẽ điều kiện địa hình - hiệu ứng gần bờ Vị trí biên bên cần chọn tốt tới phạm vi có trạm đo đạc để lấy liệu - phục vụ mơ Vị trí biên sơng tốt chọn tới phạm vi có trạm đo đạc để lấy liệu Nói chung biên cần chọn gần trạm đo đạc để có liệu mơ miền tính chọn, nhiên nhiều điều kiện ảnh hưởng khiến điều khó đạt địa hình khơng đảm bảo đủ liệu Vì trường hợp chọn khác đi, chí nhiều trường hợp cần thiết lập thêm mơ hình khác hỗ trợ cần phươgn pháp kéo dài liệu Từ cân nhắc chọn lưới phù hợp Đối với khu vực nghiên cứu thuộc đề tài, miền tính tốn lựa chọn Hình 1.2 & Hình 1.3 Đối với khu vực ngập lụt nội địa - Phạm vi mơ hình thiết lập sở khoanh chọn lưu vực tính tốn Lưu vực tính tốn cần đảm bảo đủ rộng kết nối với mạng lưới sông suối chảy vào, chảy khỏi lưu vực Kết chọn lựa lưu vực miền tính tốn thể Hình 1.3 khu vực lưu vực sơng Nhật Lệ- Quảng Bình Xây dựng lựa chọn lưới tính Lưới tính tốn mơ hình kết cân đối độ phân giải theo không gian, mục tiêu cơng việc, đối tượng nghiên cứu tính tốn với thời gian sử dụng để tính tốn tài liệu số liệu có Lưới có độ phân giải cao (bước lưới nhỏ) cho phép chi tiết hố địa hình theo chiều ngang chiều thẳng đứng thời gian tính tốn q lớn khơng thể tiến hành tính tốn cho mơ hình với nhiều kịch để đạt mục tiêu đề Chọn lựa lưới tính phù hợp thực chất q trình tính tốn thử dần với loại lưới khác nhằm đạt phù hợp cân đối số lượng ô lưới, biến đổi đặn ô lưới, thời gian mô mức độ phù hợp kết Qua trình thử nghiệm với nhiều lưới khác nhau, chọn lưới tính tốn sau: - Với lưới tính tốn khu vực ngồi biển: 24095 phần tử lưới, kích thước lưới chi - tiết < 20m (Hình 2.1& Hình 2.2) Với lưới tính tốn khu vực ngập lụt lưu vực: Lưới vng với dX= dY= 90m (Hình 2.3) Với số lượng phần tử bố trí mật độ phân bố phần tử tập trung nhiều vào lòng dẫn khu vực có địa hình phức tạp mà dự trù có cơng trình chỉnh trị nên lưới tính thể phản ánh xác địa hình khu vực cần tính tốn Hình 2.1 Lưới tính biến đổi dần từ thơ đến chi tiết theo hướng từ ngồi khơi vào bờ Hình 2.2 Lưới tính chi tiết vùng gần bờ Hình 2.3 Địa hình lưới tính tốn (dX=dY=90m) cho lưu vực sơng Nhật Lệ Phương pháp xây dựng lưới tính: - Giới hạn miền tính tốn: Tạo đường biên cho khu vực tính tốn bao gồm biên đất liền, biên lỏng ngồi biển sơng Với mơ hình Mike 21 FM, biên đặt theo ID số tự nhiên Biên đất: Số Biên lỏng: Số nguyên lớn Với mô hình Mike 21, biên đặt theo số thứ tự ô lưới, tức biên đoạn thẳng giới hạn điểm đầu cuối có tọa độ số thứ tự hàng - ngang- dọc lưới Sau giới hạn miền tính biên, tiến hành khoanh vùng kín để tạo lưới biến đổi theo khơng gian vùng kín, lưới có kích thước nhỏ dần từ ngồi biển tiến vào bờ Thông thường, theo kinh nghiệm, cạnh ô lưới giảm dần khoảng 30% cho kết lưới tính tốt, có tính thẩm mỹ mô Mỗi ô lưới tam giác nên giới hạn góc nhỏ khoảng 30 độ, khơng nên nhỏ gây lỗi trình tính tốn cho kết sai 10 Hình 2.4 Kết tính tốn thử nghiệm với lưới khác Sau tính tốn thử nghiệm trình bày mục, cho thấy kết tính tốn mực nước lưới thô đạt sai số lớn so với kết tính tốn sử dụng lưới chi tiết chọn Đây minh họa rõ nét cho việc xây dựng lưới tính điều quan trọng cần quan tâm lựa chọn xây dựng lưới tính 11 Hình 2.5 Lưới tính tốn địa hình nội suy với lưới tam giác 12 Hình 2.6 Lưới tính địa hình nội suy với lưới vng kích thước 90m Như với phân tích tính tốn thử nghiệm chọn lựa, xây dựng lưới tính chọn hai lưới tính tốn cho vùng ngồi biển vùng nội địa Hình 2.5& Hình 2.6 Hai lưới sử dụng để nội suy địa hình cho thấy địa hình phản ánh 13 sát với thực tế, địa hình chi tiết dùng cho mơ tính tốn sau Kết thử nghiệm bước đầu cho thấy mực nước kiểm định sát với thực tế Như cho lưới đạt yêu cầu chi tiết vừa đủ Kết luận Lựa chọn miền nghiên cứu xây dựng lưới tính tốn bước quan trọng mơ hình tính tốn với tính tương tự Xác lập phạm vi tính tốn phù hợp tiết kiệm q trình tính tốn nâng cao độ xác cho kết tính tốn Sau kết tính tốn có nhiều để xem xét phù hợp Bên cạnh đó, miền tính tốn chọn cần thiết để sau tính tốn chế độ sóng, thủy lực, bùn cát đại diện cho khu vực cụ thể không mang tính đặc thù vị trí riêng lẻ Lưới tính chọn phù hợp với vùng, đảm bảo độ chi tiết vừa đủ, sử dụng cho tính tốn mơ hình tốn sau thể Hình 2.5 Hình 2.6 Tài liệu tham khảo 14 ... cậy tính tốn Hình 1.2 Miền tính tốn lựa chọn phục vụ xây dựng lưới tính phần ngồi biển Hình 1.3 Phạm vi miền tính tốn lựa chọn phục vụ xây dựng lưới tính phần ngập lụt lưu vực Tóm lược u cầu chọn. .. dụng lưới chi tiết chọn Đây minh họa rõ nét cho việc xây dựng lưới tính điều quan trọng cần quan tâm lựa chọn xây dựng lưới tính 11 Hình 2.5 Lưới tính tốn địa hình nội suy với lưới tam giác 12 Hình. .. 2.6 Lưới tính địa hình nội suy với lưới vng kích thước 90m Như với phân tích tính tốn thử nghiệm chọn lựa, xây dựng lưới tính chọn hai lưới tính tốn cho vùng ngồi biển vùng nội địa Hình 2.5& Hình