Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán giải bài toán truyền sóng do vỡ đập áp dụng vào trường hợp hồ và đập dầu tiếng trên sông sài gòn

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN THỊ KIỀU PHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐN GIẢI BÀI TỐN TRUYỀN SĨNG DO VỠ ĐẬP ÁP DỤNG VÀO TRƯỜNG HỢP HỒ VÀ ĐẬP DẦU TIẾNG TRÊN SƠNG SÀI GỊN Chun ngành : XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS.TS HUỲNH THANH SƠN Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 25 tháng 02 năm 2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Thị Kiều Phương Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 05/01/1984 Nơi sinh: Long An : 02008536 I- TÊN ĐỀ TÀI: uyền sống vỡ đập Áp dụng vào Ng trường hợp hồ đập Dầu Tiếng sơng Sài Gịn II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chương 2: -Venant 1D Chương 3: Tổng quan hồ Dầu Tiếng sơng Sài Gịn hạ du đập Chương 4: Kết tính tốn Chương 5: III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 12/09/2009 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06 – 12 - 2010 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS HUỲNH THANH SƠN PGS.TS HUỲNH THANH SƠN thầy Huỳnh Thanh Sơn thực – mặt tinh thần hỗ trợ chuyên môn ; , 12 năm 2010 Trần Thị Kiều Phương TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Mục tiêu luận văn nghiên cứu tốn truyền sóng vỡ đập thơng qua việc giải hệ phương trình Saint-Venant 1D theo mơ hình giải tích H.Chanson theo mơ hình tốn số FLDWAV Hai mơ hình áp dụng vào toán giả định vỡ đập dâng hồ chứa nước Dầu Tiếng (tỉnh tây Ninh) thượng du sơng sài Gịn khảo sát truyền sóng vỡ đập phía hạ du sơng Mơ hình giải tích H Chanson (Trường ĐH Queensland, Úc) dựa phương pháp đường đặc trưng để giải hệ phương trình Saint-Venant 1D đơn giản hóa cho số trường hợp dòng chảy lý tưởng hay dòng chảy rối, hạ lưu khơng có hay có nước đáy nằm ngang Mơ hình tốn số FLDWAV Cơ quan Thời tiết Quốc gia Mỹ (National Weather Service, NWS) sai phân theo sơ đồ ẩn để giải hệ phương trình Saint-Venant 1D mở rộng Hai mơ hình nói áp dụng vào toán giả định vỡ đập Dầu Tiếng với nhiều kịch khác mực nước thượng lưu hạ lưu Các kết tìm thấy phân tích so sánh với Mơ hình tốn số cho kết thực tế so với mơ hình giải tích, mơ hình giải tích đóng vai trị "kiểm sốt" cách định tính kết tính từ mơ hình tốn số ABSTRACT The objective of this thesis is to study the problem of wave propagation due to dam break by solving the 1D Saint -Venant equations by means of the analytical model proposed by H Chanson and the FLDWAV numerical model These models are then applied to the wave propagation in downstream of the Saigon river when the main earth dam of the Dau Tieng reservoir (in Tay Ninh province) is supposed to be broken The analytical model proposed by H Chanson (University of Queensland, Australia) is based on the characteristic method to solve the simplified 1D Saint Venant equations for some cases of ideal/real flow and with/without downstream water in horizontal channel The FLDWAV numerical model proposed by the National Weather Service (USA) uses the implicit finite-difference method to solve the expanded 1D Saint Venant equations These models are applied to the wave propagation due to the dam break supposed to the Dau Tieng reservoir with many scenarios of water level upstream and downstream The results obtained are analysed and compared The numerical model gives results closer the reality than the analytical model and the second plays the role of "control" qualitatively results obtained from the numerical model -i- MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các nghiên cứu nước 1.2.1 Nghiên cứu nước 1.2.2 Nghiên cứu nước 1.3.Mục đích, phạm vi, nội dung phương pháp nghiên cứu luận văn 1.3.1 Mục đích phạm vi nghiên cứu .6 1.3.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BÀI TỐN TRUYỀN SĨNG 1D DO VỠ ĐẬP 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Mơ hình giải tích H.Chanson 10 2.2.1 Phương pháp đường đặc trưng 10 2.2.2 Lời giải giải tích (LGGT) H.Chanson mặt phẳng nằm ngang (So = 0) trường hợp khác 11 2.3 Mơ hình tốn số FLDWAV 27 2.3.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình 27 2.3.2 Phương pháp toán số mơ hình FLDWAV 35 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỒ DẦU TIẾNG VÀ SÔNG SÀI GÒN Ở HẠ DU ĐẬP 41 3.1 Giới thiệu chung hệ thống cơng trình thủy lợi Dầu Tiếng 41 3.1.1 Hồ chứa 41 Mục lục -ii- 3.1.2 Hệ thống kênh mương 47 3.2 Giới thiệu chung sơng Sài Gịn 48 3.2.1 Chế độ mực nước sơng Sài Gịn 48 3.2.2 Chế độ dịng chảy sơng Sài Gòn 50 3.3 Các thông số kỹ thuật hồ Dầu Tiếng sông Sài Gịn sử dụng tốn truyền sóng vỡ đập 56 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TÍNH TỐN 66 4.1 Kết tính tốn với lời giải giải tích H.Chanson 66 4.1.1 Trường hợp (GT1) : Dịng chảy lý tưởng hạ lưu khơng nước 66 4.1.2 Trường hợp (GT2): Dòng chảy lý tưởng hạ lưu có nước 70 4.1.3 Trường hợp (GT3): Dịng chảy rối hạ lưu khơng nước 72 4.1.4 4.2 Nhận xét 76 Kết tính tốn với mơ hình FLDWAV 78 4.2.1 Kết trường hợp 78 4.2.2 Nhận xét kết từ phương pháp toán số FLDWAV (trường hợp 1) LGGT H.Chanson 89 4.2.3 Kết trường hợp .92 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 131 5.1 Kết luận 131 5.2 Kiến nghị 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133 PHỤ LỤC Mục lục 135 -iii- DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1.1 – Đập Malpasset (Pháp) trước sau vỡ ( đập vỡ ngày 2/12/1959) Hình 2.1 – Đập Malpasset (Pháp) .9 Hình 2.2 – Lời giải trường hợp dòng chảy lý tưởng hạ lưu khơng nước 14 Hình 2.3- Lời giải với dịng chảy lý tưởng hạ lưu có nước 16 Hình 2.4 –Lời giải cho trường hợp vỡ đập với dịng chảy lý tưởng hạ lưu có nước 17 Hình 2.5- Lời giải với dòng chảy lý tưởng chiều sâu nước hạ lưu 0,1383 < d1/do