Nghiên cứu áp dụng mô hình toán số 1d tính toán dòng chảy và biến hình lòng dẫn trong sông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN VĂN TÚC NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG MÔ HÌNH TOÁN SỐ 1D TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY VÀ BIẾN HÌNH LÒNG DẪN TRONG SÔNG CHUYÊN NGÀNH MÃ SỐ NGÀNH : : XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY 60.58.40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.HCM -10/2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Thanh Sơn …………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: PGS- TS Lê Mạnh Hùng ……………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: TS Nguyễn Thị Bảy ……………………………………………………………… Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 29 tháng 12 năm 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày ……… tháng ……… năm 200 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN VĂN TÚC Phái: nam Ngày, tháng, năm sinh: 04 – 10 – 1977 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY MSHV: 02003511 I TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu áp dụng mô hình toán số 1D tính toán dòng chảy biến hình lòng dẫn sông” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Có mô hình toán số 1D tính toán dòng chảy, vận tải bùn cát, biến đổi đáy sạt lở bờ sông Nghiên cứu áp dụng mô hình để tính toán dòng chảy biến hình lòng dẫn sông Việt Nam Nội dung : Chương I : Tổng quan Chương II : Nghiên cứu phần lý thuyết mô hình Chương III : Thử nghiệm chương trình Chương IV : p dụng mô hình vào thực tế Chương V : Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Tiến só HUỲNH THANH SƠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Ngày ……… tháng ……… năm 200 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Sau hai năm theo học chương trình thạc só chuyên ngành Xây Dựng Công Trình Thủy, hành trang kiến thức tăng lên nhiều bề rộng lẫn bề sâu, hoàn thành luận văn thạc só Để có thành ngày hôm nhờ tận tụy giảng dạy, cống hiến to lớn nghiệp giáo dục quý thầy, cô Bộ Môn Kỹ Thuật Tài Nguyên Nước – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Ts Huỳnh Thanh Sơn, người hết lòng truyền đạt cho kinh nghịêm bước đầu nghiên cứu khoa học kiến thức quý báu để hoàn thành đề tài nghiên cứu Tôi xin cảm ơn quý thầy cô hội đồng chấm luận văn góp ý cho luận văn thạc só hoàn thiện Tôi xin cảm ơn đến tất bạn bè, đồng nghiệp gia đình tạo điều kiện, giúp đỡ mặt vật chất tinh thần để an tâm hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trong trình thực luận văn chắn có nhiều thiếu sót, mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô, bạn bè đồng nghiệp TP Hồ Chí Minh ngày 30 tháng năm 2005 HVTH: Trần Văn Túc TÓM TẮT LUẬN VĂN Biến hình lòng dẫn (bao gồm chuyển tải bùn cát, xói lở bồi đáy sông sạt lở bờ sông) vấn đề phức tạp Đặc biệt, sạt lở bờ sông gây nhiều hậu nghiêm trọng, ảnh hưởng đến tính mạng tài sản người Cho đến chưa có lý thuyết hoàn chỉnh để giải vấn đề Sự biến hình lòng dẫn nguyên nhân gây ra, dòng chảy nguyên nhân quan trọng Do vậy, việc nghiên cứu dự báo diễn biến lòng dẫn dòng chảy để giảm thiểu tác hại thiên nhiên gây dự báo nguy hiểm xảy tương lai việc làm cần thiết Luận văn với đề tài: “Nghiên cứu áp dụng mô hình toán số 1D tính toán dòng chảy biến hình lòng dẫn sông” nhằm giải mục đích nêu Nội dung luận văn nghiên cứu phần lý thuyết ứng dụng mô hình 1D có sẵn việc tính toán dòng chảy, vận tải bùn cát, biến hình đáy lòng dẫn xói mòn, sạt lở bờ sông Thử nghiệm mô hình cách áp dụng mô hình toán toán đơn giản có lời giải giải tích để so sánh kết mô hình toán với kết lời giải giải tích Sau đó, áp dụng mô hình toán vào số dòng sông thực tế Việt Nam Cuối rút kết luận: ưu điểm, nhược điểm mô hình so với mô hình khác, khả áp dụng mô hình vào thực tế, đồng thời kiến nghị nhược điểm mô hình (nếu có) cần chỉnh sửa mặt học thuật cách sử dụng ABSTRACT River morphological processes is the complex problem Special, the changement or river banks has caused many serious problems which has effected to the life and the fortune of human There are many reasons of river morphological processes In there, the flow is one of the most important reasons Therefore, studying about River morphological processes by flows is very necessary to reduce the damagin effect of natural The aim of this theris “ Study and application of a one –dimensional numerical model to calculate hydraulic and river morphological processes” is to solve other purpose The main Content of the thesis are: − To study the theoretical and the application of model − To test model with some simple problems which can to slove by analytic − To apply the model to a river in Vietnam − To conclude the advantage and disadvantage of model with another model, the ability of model in practice − To propose some problems (if any) of algorithm which need to correcct and edit 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Biến hình lòng dẫn (bao gồm chuyển tải bùn cát, xói lở bồi đáy sông sạt lở bờ sông) vấn đề muôn thû sông ngòi khắp giới Đặc biệt, sạt lở bờ sông gây thiệt hại vật chất mà nhân mạng khu dân cư, thành phố ven sông Đây tượng cá biệt Việt Nam mà diễn nhiều nơi giới Chẳng hạn vào năm 1981, Hội Kỹ sư công chánh Mỹ ước tính tổng số 5,63 triệu km chiều dài sông ngòi Mỹ có khoảng 925 nghìn km đường bờ bị sạt lở (chiếm 16%)[6] Tại Việt Nam, trình diễn khắp nơi, từ thành phố lớn TP Hồ Chí Minh, Cần Thơ, Long Xuyên, Vónh Long, Sa Đéc … tận vùng nông thôn, gây thiệt hại nhiều tiền của, ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng người, gây ổn định cho khu dân cư ven sông Cụ thể như: + Ở khu vực đồng sông Cửu Long, tượng sạt lở phát triển mạnh mẽ mức báo động Theo số liệu chưa đầy đủ báo cáo, có 35 người bị thiệt mạng, làng bị phá hủy, 3000 nhà, nhiều đường sá, cầu cống… bị sụp xuống sông Trong số 37 sông vùng đồng sông Cửu Long, sông Tiền sông Hậu hai sông có quy mô, tốc độ sạt lở bờ lớn Theo [4], số điểm sạt lở thống kê đây: TT Tên sông Tên tỉnh Vị trí Mức độ biến động tác hại Thời gian Sạt lở nhiều lần đoạn dài 50m gây thiệt hại hàng trăm nhà hàng chục người thiệt mạng 1988-1991 Có nguy sạt lở dài 1500m (Vàm Đồn đến Cầu Cá chợ Tân Châu) rộng 50-100m 617 hộ phải di dời 2/1995 Ấp Long thị trấn Long Châu Vết nứt dài 126 m có 48 hộ dân cư ngụ Đoạn dài 24m rộng 2.5m đổ ập xuống sông Tiền 5/1998 Khu vực chợ cá Tân Châu Nhiều nhà phố đoạn đường nhựa bị sụt xuống đáy sông Khu vực công viên trước UBND huyện Tân Châu Sạt lởû sâu vào bờ 6-7m dài 50m đổ ập xuống sông, nhà gỗ bị đứt đôi, 11 khác trông có trụ sở UB Mặt Trận Tổ Quốc huyện kho lúa bị đe dọa nghiêm trọng 16/3/2000 Mương Miếu xã Thượng Phước đầu doi xã Thượng Lạ huyện Hồng Ngự Cù Lao Tân Khu vực sạt lở dài gần 4km sâu vào đất liền gần 10m khoảng 25ha đất trôi theo dòng sông 256 hộ dân lâm vào cảnh khổ Tạo thành lòng vịnh cho ghe tàu đậu Từ đầu năm tới tháng 2/2000 Thị Trấn Tân Châu (bờ phải sông) Chợ Tân Châu Sông Tiền An Giang Đồng Tháp Thuận Đông Huyện Hồng Ngự Thanh Bình Vàm Nam An Giang Hậu Giang An Giang Khóm Nguyễn Du, phường Mỹ Bình TP Long Xuyên Sạt lở gần 4000m2 đất vườn Lở sâu vào đất liền 6m, 20 hộ dân phải di dời khẩn cấp 8/2000 Nhiều điểm có nguy sạt lở kéo theo hàng chục ngàn m2 đất đổ xuống sông 1997-1998 nhà bị rơi xuống sông, 19 nhà khác phải di dời, mép đất giáp khu sạt lở sâu 10m 01/11/1996 Kho xăng Công ty Tổng hợp An Giang nằm cách TP Long Xuyên 2km phía Nam Cửa Tiểu Tiền Giang Vết lở dài 60m rộng 5-8m 13/11/1996 Sân Tenis P.Mỹ Bình đến sở NN PT Nông thôn, k/v phà An Hòa, TP Long Xuyên Có nguy bị sạt lở 5/1998 Xã Mỹ Hòa Hưng- TP Long Xuyên Lần thứ tư bị sạt lở, kể từ mùa lũ năm 1999 đến diện tích 4ha gây ảnh hưởng đến 100 hộ dân 1/2000 p Bình phú I, xã Bình Phú huyện Phú Tân Liên tiếp bị sạt lở sâu vào đất liền dài bờ 40m nhiều nhà dân phải di dời khẩn cấp Vị trí sạt lở nằm chiều dài 700m cảnh báo có nguy sạt lở cao Hiện khu vực có 200 hộ dân sinh sống Bờ trái sông nằm phạm vi xóm An Thang Nhì qua đường Đức ấp Cù Lao Có tượng sạt lở, nhiều đoạn sạt lở mạnh nằm sát khu dân, dân phải làm kè chống đổ Đoạn gần cử Định An Sạt lở với nước mức độ vừa gây đất canh tác Xã Long Hòa TP Cần Thơ Sạt lở bờ nhấn chìm nhà xuống sông Hậu Đầu Tây Cù Lao Tân Long (Phù Thanh-Gò Công Tây) Sạt lở hàng trăm mét sát nhà dân kè không kiên cố Ấp Hòa Thành Sạt lở dài hàng trăm mét vườn trồng dừa Các cù lao Thới Sơn, Tân Long Nhiều điểm sạt lở kéo dài sát nhà dân 2/2003 26/05/1998 105 Hàm lượng bùn cát sông cao, theo số liệu đo đạc tháng 10 năm 2003, hàm lượng bùn cát theo bảng sau: Bảng 4.4.2 : Hàm lựơng phù sa sông Sài Gòn Trạm Thơi Lượng Trọng Trọng Hàm đo điểm nước thí lượng lượng lượng lấy mẫu nghiệm giấy giấy+đất phù sa (lít) (g) (g) (%) 200 3.3359 5.4734 0.0011 200 3.3172 13.5228 0.0051 200 3.3635 5.7369 0.0012 200 2.8500 36.6246 0.0169 Ngày Giờ(h) Thành phần hạt bùn cát đáy sông Sài Gòn chủ yếu sét chiếm >30%, hạt cát chiếm khoảng 30% lại hạt bụi, sỏi sạn không có, tỷ trọng 2.500 Theo kết đo đạc đáy sông dễ bị bào mòn 4.4.3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT Theo kết khảo sát Công ty Tư vấn xây dựng thủy lợi 2, địa tầng khu vực khảo sát có lớp đất từ xuống sau: Lớp 1a : lớp đất, cát, đá, xà bần san lấp có bề dày 0.5m -1.7m Lớp : Lớp bùn sét hữu màu xám xanh, đen, lẫn xác thực vật- động vật giáp xát phân hủy Lớp có bề dày từ 15m-29m Lớp 2: lớp sét cát màu xám xanh, xám nâu, vàng, lẫn sạn nhỏ laterit Trạng thái dẻo cứng Lớp có bề dày từ 2.0m -5m 106 Lớp : Lớp Á cát nặng màu xám trắng, xám vàng , lẫn sạn sỏi nhỏ thạch anh Trạng thái bão hòa nước, chặt vừa, lớp có bề dày khoan từ 2.0m -11m chưa xuất đáy lớp Bảng 4.4.3: Bảng kết tiêu lý đất nguyên dạng Thông số thí nghiệm Lớp Lớp Lớp Thành phần hạt% Sét Bụi Cát Sạn sỏi 45 25 30 36 12 48 10 78 Giới hạn chảy WL Giới hạn lăn Wp Chỉ số dẻo Wn Độ sệt B Độ ẩm tự nhiên W% Dung trọng ướt γw t/m3 Dung trọng khô γk t/m3 Tỷ trọng ∆ Độ khe hở n% Tỷ lệ khe hở ε Độ bão hào G% 70 38 32 1.18 75.0 1.50 0.86 2.61 67.6 2.051 95.2 36 18 18 0.11 20.0 2.11 1.76 2.72 35.4 0.547 99.5 17.0 2.12 1.81 2.66 31.9 0.468 96.6 Lực dính kết C Kg/cm2 Góc ma sát ϕ0 0.11 4023 0.37 15022 0.10 28008 Hệ số thấm K cm/s 6.2x10-6 4.8x10-5 6.1x10-3 Xuyên tiêu chuẩn SPT (N) 0-3 8-15 15-30 Hạn độ Atterberg 107 4.4.4 TÌNH HÌNH SẠT LỢ BỜ SÔNG Như giới thiệu phần Tổng quan luận văn, tình hình sạt lỡ bờ sông khu vực bán đảo Thanh Đa nghiêm trọng, gây thiệt hại tài sản người, ảnh hưởng đến đời sống ổn định, buôn bán người dân Vấn đề cấp quyền, nhà khoa học quan tâm Trong chưa có giải pháp chống sạt lỡ hữu hiệu khu vực tiếp tục sạt lỡ ngày nghiêm trọng 4.4.5 CÁC DỮ LIỆU ĐẦU VÀO − Do hạn chế mặt số liệu nên liệu địa hình, điều kiện lưu lượng bùn cát dòng chảy vào thượng lưu đoạn sông có 03 ngày, trích từ kết đo đạc thực tế từ ngày 26 đến ngày 29 tháng 10 năm 2003 Công ty Tư vấn xây dựng thủy lợi trạm đo 1,2,3,4 (vị trí xem hình 4.4.1): xin xem phần phụ lục luận văn − Điều kiện mực nước hạ lưu có mực nước đo trạm Phú Xuân − Địa chất đáy bờ sông : phần 4.4.3 − Hệ số ma sát manning n = 0.03 − Bước thời gian chọn: ∆t = phút − Khoảng cách mặt cắt : xem phần phục lục 4.4.6 KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH Khi áp dụng mô hình để tính toán thủy lực dự báo biến hình lòng dẫn cho đoạn sông Sài Gòn khu vực Thanh Đa-Bình Thạnh-TP HCM mô hình CCHE 1D không cho kết phù hợp với thực tế mô hình có số hạn chế sau: Theo mô hình CCHE 1D, đoạn sông nhánh đoạn sông đơn, ta phải quy định lưu lượng tối thiểu có giá trị dương (baseflow discharge), lưu lượng luôn trì sông Khi ta nhập lưu lượng chảy vào 108 sông thượng lưu có giá trị bé lưu lượng tối thiểu đó, mô hình gán lưu lượng sông lưu lượng tối thiểu quy định Tuy nhiên, trình bày phần 4.4.1, sông Sài Gòn chịu ảnh hưởng thủy triều Biển Đông, thủy triều ảnh hưởng đến gần đập Dầu Tiếng Do đó, đoạn sông Sài Gòn khu vực Thanh Đa-Bình Thạnh-TP HCM chịu ảnh hưởng thủy triều, nước chảy theo chiều thuận nghịch, lúc âm, lúc dương Khi lưu lượng chảy theo chiều âm (lưu lượng có giá trị âm) mô hình gán lưu lượng sông giá trị lưu lượng tối thiểu có giá trị dương Tức nước chảy theo chiều Kết mô hình không phản ảnh theo thực tế Ngoài ra, ứng dụng mô hình này, muốn xem xét đến việc ảnh hưởng kênh Thanh Đa (đắp chặn kênh Thanh Đa, nạo vét, mở rộng kênh Thanh Đa…) đến việc biến hình lòng dẫn đoạn sông Sài Gòn khu vực Thanh Đa-Bình Thạnh-TP HCM Tuy nhiên, việc xem xét thất bại mô hình chấp nhận khai báo mạng lưới sông mạng vòng khép kín 109 Q =f(t) nút theo kết mô hình 3000 Q(m3/s) 2500 2000 1500 Q =f(t) 1000 500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 t (giờ) Hình 4.4.3: Biểu đồ lưu lượng nút theo kết mô hình CCHE 1D Q = f(t) nít 1theo thực tế đo 3000 Q (m3/s) 2000 1000 Q = f(t) 20 40 60 80 -1000 -2000 -3000 t (giờ) Hình 4.4.4: Biểu đồ lưu lượng nút theo thực đo 110 Nhận xét: Từ đồ thị hình 4.4.3 đồ thị 4.4.4 ta thấy: thời điểm lưu lượng thực đo có giá trị âm, mô hình gán cho đoạn sông lưu lượng tối thiểu 0.05 m3/s mà ta quy định Đó mặt hạn chế định mô hình Để ứng dụng rộng rãi mô hình để tính toán dòng chảy diễn biến lòng dẫn Việt Nam, đặc biệt sông khu vực đồng Đông Nam Bộ chịu ảnh hưởng thủy triều, cần nghiên cứu, cải tiến số nhược điểm 111 5.1 KẾT LUẬN Sử dụng mô hình toán để nghiên cứu điễn biến lòng sông hướng đắng phù hợp với xu hướng chung giới Kết thử nghiệm mô hình dòng chảy so với toán đơn giản có lời giải giải tích với mô hình khác chương chương phần phản ánh khả mô hình Từ đó, việc áp dụng mô hình vào thực tế có tính khả thi cao Có thể nói mô hình CCHE1D 3.0 công cụ tốt để mô dự báo trình diễn biến lòng sông điều kiện hạn hẹp Việt Nam Trong mô hình đặc biệt có mô hình mô hình sạt lở bờ điểm so với mô hình 1D khác So với mô hình 2DH MIKE 21C Viện Khoa học Thủy Lợi Đan Mạch mô hình đơn giản mặt yêu cầu liệu đầu vào nên dùng trường hợp nghiên cứu ban đầu, đóng vai trò đối chứng trường hợp nghiên cứu sâu Việc áp dụng cho nhánh sông An Lão Kim Sơn cho thấy mô hình có khả tính toán biến đổi đáy bờ theo thời gian với kết chấp nhận mặt định tính Tuy nhiên, mô hình dù áp dụng rộng rãi có khiếm khuyết, đặc biệt vấn đề diễn biến lòng sông vấn đề vô phức tạp Mô hình CCHE1D cũngvậy, có ưu hạn chế sau đây: 5.1.1 ƯU ĐIỂM CỦA MÔ HÌNH ♦ Phương pháp nhập số liệu nhập đầu vào tương đối đơn giản ♦ Đây mô hình 1D đầy đủ, đặc biệt mô hình có xét đến việc ổn định bờ diễn biến lòng dẫn giúp ta dự báo diễn biến lòng sông, mô hình 1D trước chưa có đề cập đến vấn đề ♦ Mô hình tính toán vận tải bùn cát cho nhiều công thức khác nhau, tùy vào điều kiện cụ thể mà người sử dụng chọn lựa Đồng thời, việc tính toán với nhiều công thức khác giúp ta dễ dàng việc đánh giá kết quả, làm cho khả ứng dụng mô hình rộng rãi ♦ Mô hình chi tiết, đầy đủ, giải dòng chảy không ổn định sử dụng mô hình sóng động học sóng khuyếch tán, có xét ảnh hưởng công trình sông (cầu, đập, cống…) đến dòng chảy 112 xói lở dòng sông Tuy nhiên luận văn này, điều kiện hạn chế thời gian số liệu nên chưa cập nhật đầy đủ công trình thủy lợi vào mô hình ♦ Mô hình cho phép mô tả địa chất khác hai bên bờ sông, khác đoạn sông, giúp mô hình gần với thực tế ♦ Mô hình mô diễn biến lòng sông dòng sông đơn mà giải cho mạng lưới sông ♦ Mô hình có xét đến không đồng bùn cát vật liệu đáy 5.1.2 NHƯC ĐIỂM CỦA MÔ HÌNH ♦ Mô hình tính toán sạt lỡ bờ sông yếu tố dòng chảy gây ra, chưa xét đến yếu tố đến yếu tố khác thay đối dòng thấm bên bờ, tác động sóng tàu bè gây ra… ♦ Chưa có phần mềm hỗ trợ để xử lý kết quả, mô tả diễn biến kết thay đổi mô hình đồ thị, hình ảnh …mà phải nhờ đến phần mềm hỗ trợ khác (excel, word…) Kết thu dạng file text ♦ Mô hình chưa đưa bình đồ biến đổi lòng dẫn nên khó khăn việc quan sát tổng quan tình hình sạt lỡ ♦ Mô hình ứng dụng cho sông đơn mạng lưới sông hình cây, có đầu hạ lưu Không ứng dụng cho hệ thống sông mạch vòng hệ thống sông có nhiều vị trí thoát nước hạ lưu, không ứng dụng cho khúc sông vùng cửa sông sông chịu ảnh hưởng chế độ thủy triều ♦ Vì mô hình 1D nên không xét đến lực ly tâm dòng chảy tạo qua đọan sông cong, uốn khúc Không xét đến phân bố theo hướng ngang đọan sông cong nên không mô xác diển biến đoạn sông cong 5.2 KIẾN NGHỊ ♦ Do mô hình có số nhược điểm nêu nên áp dụng cho sông không chịu ảnh hưởng triều có dạng hình có đầu thu kết tốt, tương lai cần nghiên cứu khắc phục để mô hình ứng dụng rộng rãi, chẳng hạn như: 113 Xây dựng thêm chương trình máy tính để xứ lý kết đầu ra, tạo thành đồ thị, hình ảnh đẹp, xây dựng bình đồ biến hình lòng dẫn để dễ quan sát cách tổng quát … − Chỉnh sửa giải thuật toán để áp dụng cho đoạn sông chịu ảnh hưởng thủy triều, cho mạng sông vòng… ♦ Cho đến chưa có lý thuyết đầy đủ hoàn chỉnh phân tích ốn định bờ sông nên cần đầu tư nghiên cứu lý thuyết để ứng dụng rộng rãi ♦ Bộ số liệu yếu tố cần thiết việc hiệu chỉnh mô hình thử nghiệm mô hình trước ứng dụng vào thực tế Bộ số liệu năm, vài năm mà trình kéo dài vài chục năm mô dự báo cách xác Tuy nhiên, Việt Nam có số liệu hoàn chỉnh, luận văn này, có số liệu hoàn chỉnh để hiệu chỉnh mô hình mà phải dựa vào kết mô hình khác Do vậy, để đẩy nhanh tiến trình nghiên cứu mô hình toán vào lónh vực ứng dựng tốt mô hình vào thực tế, từ phải xây dựng số liệu đo đạc hoàn chỉnh để hiệu chỉnh, kiểm chứng chạy mô hình ♦ Vì thời gian thực luận văn nhiều hạn nên việc đánh giá toàn diện mô hình hạn chế Để mô hình ứng dụng rộng rãi, đủ sức mô xác đến chi tiết phù hợp với thực tế Việt Nam khắc phục nhược điểm nêu trên, cần hợp tác, nghiên cứu thời gian tới − 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc n (2002) Nền móng Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Ngọc n, Nguyễn Thị Bảy, Lê Song Giang, Huỳnh Công Hoài, Nguyễn Thị Phương(1997), Giáo trình thủy lực [3] Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, Lưu Công Đào, Nguyễn Như Khuê, Vũ Xuân Minh, Hoàng Văn Quý, Vũ Văn Thế(1969) Thủy Lực Tập II Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp [4] Hội khoa học – kỹ thuật xây dựng TP.Hồ Chí Minh- Hội thảo khoa học phòng chống sạt lở bờ sông phía Nam TP Hồ Chí Minh(2003) [5] Huỳnh Thanh Sơn (2003) Thuỷ lực sông ngòi Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh [6] Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh(2004).Tuyển tập báo cáo hội thảo khoa học quốc tế vật liệu, công nghệ giải pháp chống sạt lỡ [7] Trường Đại học thủy lợi(1981).Giáo trình động lực học sông ngòi nhà xuất nông nghiệp [8] Trung tâm nghiên cứu chỉnh trị sông PCTT-Viện KHTL Miền Nam “Báo cáo nghiên cứu biện pháp phòng chống lũ lưu vực sông Lại Giang” [9] Trung tâm nghiên cứu chỉnh trị sông PCTT-Viện KHTL Miền Nam “Báo cáo đề tài khảo sát lập báo cáo nghiên cứu quy hoạch chỉnh trị sông vùng xói lở trọng điểm sông Lại Giang” [10] Tôn Thất Vónh,(2003), “Thiết kế công trình bảo vệ bờ, đê”, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [11] Chih Ted Yang Sediment transport thery and practice The MCGraw-Hill Companies, Inc [12] Darby S.E and Thorne C.R (1996) Development and testing of Riverbank stability analysis Journal of Hydraulic Engineering, Vol 122, No 8, August 115 [13] Huang, Y H (1983) Stability analysis of earth slopes Van Nostrand Reinhold, New York, N Y [14] J.A.Cunge, F.M.Holly,Jr, A.VerWey Practical Aspects of Comutational River Hydraulics Pitman Avanted Puplishing Program [15] Lohnes, R., and Handy, R L (1968) Slope angles in friable loess J.Geol., 76, 247-258 [16] Osman M and Thorne C.R (1988) Riverbank stability analysis Journal of Hydraulic Engineering, Vol 114, No 2, February [17] The ASCE Task Committee on Hydraulics, Bank Mechanics, and Modeling of River Width Adjustment (1998) River Width Adjustment Journal of Hydraulic Engineering, Vol 124, No 9, September [18] Ven Te Chow, Ph.D Open-chanel hydraulics Mcgraw-hill kogakusha, LTD [19] W.Wu, and A.Viera “One-Dimensional Channel Network Model – Technical Manual” MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 01 1.2 Nội dung đề taøi 06 1.3 Các nghiên cứu có nước 06 1.3.1 Các nghiên cứu nước 06 1.3.1.1 Nghiên cứu mô hình toaùn 06 1.3.1.2 Nghiên cứu tình hình sạt lở bờ sông 08 1.3.2 Các nghiên cứu nước 11 1.3.2.1 Nghiên cứu mô hình toán .11 1.3.2.2 Nghiên cứu ổn định mái dốc .11 CHƯƠNG II :NGHIÊN CỨU PHẦN LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH 2.1 Mô hình dòng chảy 1D 13 2.1.1 Phương trình chủ đạo .13 2.1.2 Phương trình sai phân 14 2.1.3 Sơ đồ lặp tuyến tính hóa 16 2.1.4 Thuật toán giải hệ phương trình 18 2.1.5 Các điều kiện biên 20 2.1.5.1 Điều kiện biên điểm đầu nguồn có lưu lượng chảy vào 20 2.1.5.2 Điều kiện hạ lưu .21 2.1.5.3 Điều kiện biên nút hợp lưu .21 2.2 Mô hình chuyển tải bùn cát 1D 23 2.2.1 Phương trình tổng quát 23 2.2.2 Rời rạc hóc phương trình .25 2.2.3 Giải phương trình đại số .27 2.2.4 Các điều kiện biên 28 2.2.5 Caùc biểu thức kinh nghiệm áp dụng cho mô hình 29 2.2.5.1 Công thức tính lưu lượng vận chuyển bùn cát 29 2.2.5.2 Công thức tính độ rỗng vật liệu đáy 36 2.2.5.3 Công thức xác định Ls 37 2.2.5.4 công thức tính chiều dày lớp bề mặt 39 2.2.5.5 công thức tính độ thô thủy lực bùn cát .40 2.3 Mô hình sạt lở bờ sông 41 2.3.1 Xói bờ 41 2.3.2 Xói đáy 42 2.3.3 Sự trượt bơ 42ø Sơ đồ khối mô hình CCHE1D 44 CHƯƠNG III: KIỂM NGHIỆM CHƯƠNG TRÌNH 3.1 Thử nghiệm 45 3.1.1 Lời giải giải tích 45 3.1.2 Kết tính toán theo lời giải số từ mô hình 48 3.1.3 So sánh kết 49 3.2 Thử nghiệm 51 3.2.1 Lời giải giải tích 51 3.2.2 Lời giải số từ mô hình 54 3.2.3 So saùnh kết lời giải giải tích lời giải số .56 CHƯƠNG IV : ÁP DỤNG MÔ HÌNH VÀO THỰC TẾ 4.1 Dữ liệu đầu vào mô hình 59 4.1.1 Dữ liệu địa hình .59 4.1.2 Dữ liệu dòng chảy 59 4.1.3 Dữ liệu bùn caùt 59 4.1.4 Các dự liệu khác 59 4.2 Giới thiệu vị trí nội dung nghiên cứu 60 4.3 Nghiên cứu sông Lại Giang (Bình Định) .60 4.3.1 Vị trí địa lý .60 4.3.2 Khaùi quaùt đặc điểm thủy văn bùn cát 63 4.3.2.1 Đặc điểm dòng chảy 63 4.3.2.2 Đặc điểm bùn cát 63 4.3.3 Đặc điểm địa chất 64 4.3.4 Khái quát trình sạt lở 65 4.3.5 Nhận xét .65 4.3.6 Dữ liệu đầu vào .71 4.3.7 Dữ liệu ñaàu 74 4.3.7.1 Kết tính toán thủy lực từ mô hình dòng chảy 74 4.3.7.2 Kết tính toán diễn biến lòng dẫn 80 4.4 Nghiên cứu đoạn sông Sài Gòn 101 4.4.1 Vị trí địa lý .101 4.4.2 Đặc điểm thủy văn, bùn cát 103 4.4.3 Điều kiện địa chất 105 4.4.4 Tình hình sạt lở bờ sông .107 4.4.5 Các liệu đầu vào .107 4.4.6 Kết chạy mô hình 107 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 111 5.1.1 Ưu điểm mô hình 111 5.1.2 Nhược điểm mô hình .112 5.2 Kiến nghị .112 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: TRẦN VĂN TÚC Ngày, tháng, năm sinh: 04 – 10 – 1977 Nơi sinh: Quảng Ngãi Địa liên lạc: 138/21, Nguyễn Súy, P Tân Quý, Q Tân Phú, Tp HCM Diện thoại liên lạc: 0918.193.293 ; 08.4446822 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Học đại học, Khoa Xây dựng, chuyên ngành Tài nguyên nước trường Đại học Bách Khoa TP HCM từ năm 1995 – 2000 - Học cao học ngành Xây dựng Công trình thủy trường Đại học Bách Khoa TP HCM từ năm 2003 – 2005 QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 2000 : Công tác Trường Đại học Kiến Trúc TP.HCM 2001-10/2002 : Công tác Ban QLDA Cấp thoát nước TP 10/2002- 12/2002 : Công tác Ban QLDA vệ sinh môi trường TP Từ năm 2003 đến : Công tác Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn NGƯỜI KHAI Trần Văn Túc ... TÊN ĐỀ TÀI: ? ?Nghiên cứu áp dụng mô hình toán số 1D tính toán dòng chảy biến hình lòng dẫn sông? ?? II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Có mô hình toán số 1D tính toán dòng chảy, vận tải bùn cát, biến đổi đáy... tài: ? ?Nghiên cứu áp dụng mô hình toán số 1D tính toán dòng chảy biến hình lòng dẫn sông? ?? nhằm giải mục đích nêu Nội dung luận văn nghiên cứu phần lý thuyết ứng dụng mô hình 1D có sẵn việc tính toán. .. lở bờ sông, nghiên cứu biến hình đáy lòng dẫn Do vậy, việc nghiên cứu mô hình đầy đủ vào việc biến hình lòng dẫn cần thiết 1.3.2 CÁC NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC 1.3.2.1 NGHIÊN CỨU VỀ CÁC MÔ HÌNH TOÁN