Nghiên cứu ứng dụng mô hình tính toán số gstars tính dòng chảy và chuyển tải bùn cát trong sông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGỌC CHÂU NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN SỐ GSTARS TÍNH DÒNG CHẢY VÀ CHUYỂN TẢI BÙN CÁT TRONG SÔNG CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2008 CÔ NG TRÌNH ĐƯ Ơ Ï C HOÀN THÀNH TẠ I TRƯ Ơ ØNG ĐẠ I HỌ C BÁCH KHOA ĐẠ I HỌ C QUỐ C GIA TP HỒCHÍMINH Cán bộhư ớng dẫn khoa học: PGS.TS HUỲNH THANH SƠN Cán bộchấm nhận xét 1: PGS.TS HOÀNG VĂN HUÂN Cán bộchấm nhận xét 2: PGS.TS NGUYỄN THỐNG Luận văn thạc sỹđư ợc bảo vệtại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ BỘMÔ N KỸTHUẬT TÀI NGUYÊ N NƯ Ơ ÙC KHOA KỸTHUẬT XÂ Y DƯ Ï NG TRƯ Ơ ØNG ĐẠ I HỌ C BÁCH KHOA TP HỒCHÍ MINH Ngà y 28 tháng năm 2008 TRƯ Ơ ØNG ĐẠ I HỌ C BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TƯ ÏDO – HẠ NH PHÚC Tp HCM, ngày ……… tháng ……… năm 2008 NHIỆM VỤLUẬN VĂ N THẠ C SĨ Họtên học viên: TRẦN NGỌC CHÂU Ngà y sinh : 15 – 08 – 1978 Chuyên ngà nh : XÂ Y DƯ Ï NG CÔ NG TRÌNH THỦY Phái : Nam Nơi sinh : Nha Trang MSHV : 02005483 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN SỐ GSTARS TÍNH DÒNG CHẢY VÀ CHUYỂN TẢI BÙN CÁT TRONG SÔNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cư ùu ùng dụng môhình toán sốGSTARS tính dò ng chảy vàchuyển tải bù n cát sông Nội dung : Chư ơng I Chư ơng II Chư ơng III Chư ơng IV Chư ơng V : Tổng quan : Nghiên cư ùu phần lý thuyết môhình : Kiểm nghiệm môhình : Ư Ùng dụng môhình o dư ïbáo bồi lắng hồchư ùa nư ớc A Lư ới : Kết luận vàkiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Tháng 01/2008 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 07/2008 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS HUỲNH THANH SƠN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung vàđề cư ơng luận văn thạc só đãđư ợc Hội đồng chuyên ngà nh thông qua Ngà y … … … tháng … … … năm 2008 TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Sau hai năm theo học chương trình thạc só 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 thuộc Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy PGS.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 thuận lợi cho hoàn thành khóa học Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình động viên khuyến khích bước đường học vấn nghiệp TP Hồ Chí Minh ngày 30 tháng năm 2008 Học viên: TRẦN NGỌC CHÂU TÓM TẮT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN SỐ GSTARS TÍNH DÒNG CHẢY VÀ CHUYỂN TẢI BÙN CÁT TRONG SÔNG Luận văn nà y nghiên cư ùu vàáp dụng môhình toán sốcó sẵn GSTARS (phiên 3.0) vềviệc tính toán dò ng chảy, vận tải bù n cát sông Sau Khi trình bà y phần lý thuyết, môhình sẽđư ợc kiểm nghiệm cách giải hai bà i toán đơn giản vàso sánh với hai kết thí nghiệm đãthư ïc Sau đó, áp dụng môhình o việc tính toán dư ïbáo bồi lắng hồchư ùa nư ớc thủy điện A Lư ới, tỉnh Thư ø a Thiên Huếvàphân tích sốkết thu đư ợc Phần cuối nêu sốư u ợc điểm môhình Luận văn đư ợc chia nh chư ơng sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan vềbiến hình lò ng dẫn sông Trình bà y khái quát sư ïhình nh vàphát triển môhình toán sốtrong việc giải vấn đềvềbiến hình lò ng dẫn vàvận tải bù n cát sông Giới thiệu môhình thí nghiệm, giải tích, môhình toán sốđãnghiên cư ùu, ùng dụng nư ớc vàtrên thếgiới Khả ùng dụng môhình điều kiện nư ớc ta Chương 2: Nghiên cư ùu lý thuyết GSTARS, bao gồm môhình tính toán dò ng chảy, môhình vận tải bù n cát rờ i, môhình vận tải bù n cát dính Trong đó, đặc biệt nhấn mạnh việc tính toán bù n cát cách sư û dụng ống dò ng Bên cạnh đó, môhình cò n cung cấp nhiều biểu thư ùc tính vận tải bù n cát tác giả khác nhau, giúp cho ngư i sư û dụng có sư ïlư ïa chọn tốt tính toán Chương 3: Kiểm nghiệm môhình hai bà i toán đơn giản đãcó kết thí nghiệm Chương 4: Ứng dụng môhình việc tính toán dư ïbáo bồi lắng hồchư ùa thủy điện A Lư ới sông A Sáp thuộc tỉnh Thư ø a Thiên Huế Chương 5: Đánh giá u ợc điểm môhình, tư øđó rút kết luận kiến nghị ABSTRACT STUDY AND APPLICATION OF THE GSTARS NUMERICAL MODEL TO CALCULATE FLOWS AND SEDIMENT TRANSPORT IN OPEN CHANNELS This thesis studies and applies an existing numerical model named GSTARS (version 3.0) to calculate flows and sediment transport in open channels After the presentation of the model theory, the model has been tested by comparing the numerical and experimental results for two simple problems Then the model has been applied to calculate and predict the sediment deposition in the A Luoi reservoir (Thua Thien- Hue province) with analysis on results obtained The last part of this thesis presents some remarques, strong points, weak points of the model and the its applicability in reality This thesis includes five chapters: Chapter 1: Introduction to the river channel morphology General presentation of research methods, in particular the development of numerical models in solving problems about morphology and sediment transport in open channels Overview of some physical, analytical and numerical models of open channel flows studied and applied in Viet Nam and over the world The choice of GSTARS model as the software tool utilised in this thesis Chapter 2: Study of the theory of GSTARS model, including hydraulic submodel and sediment transport sub-model The most remarkable point of the first sub-model is the stream tube notion in which the channel flow is hydraulically divided into some stream tubes In the second sub-model, various sediment transport formulas proposed by many researchers are presented in order to give the best choice in calculation Chapter 3: Model testing by comparing the numerical results obtained by the model and the results of two simple expriments existing in the litterature Chapter 4: Application of the model to calculate and predict the sediment deposition of A Luoi reservoir constructed on the A Sap river (Thua Thien-Hue province) The study is realised for different scenarios of utilisation time in order to predict the final sediment deposition comparing with the inlet position of the water channel in the reservoir Chapter 5: Presentation of some remarques, strong points, weak points of the model and the its applicability in reality MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN TÓM TẮT ABSTRACT MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG BIỂU DANH SÁCH HÌNH VẼ CÁC KÝ HIỆU ĐƯC ÁP DỤNG Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các phương pháp nghiên cứu toán dòng chảy, chuyển tải bùn cát biến hình lòng dẫn 1.2.1 Phư ơng pháp môhình vật lý 1.2.2 Phư ơng pháp đo đạc thư ïc tế 1.2.3 Phư ơng pháp môhình toán .5 1.2.3.1 Phư ơng pháp giải tích 1.2.3.2 Phư ơng pháp toán số 1.3 Mục tiêu luận văn 11 1.4 Nội dung nghiên cứu 11 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH 2.1 Mô hình tính dòng chảy 14 2.1.1 Phư ơng trình lư ợng .14 2.1.2 Phö ơng trình động lư ợng 16 2.1.3 Môhình tiêu biểu 20 2.1.4 Vịtrí mặt cắt ngang .21 2.1.5 Dò ng chảy sông nhánh 22 2.2 Mô hình vận tải bùn cát rời 23 2.2.1 Phư ơng trình 23 2.2.1.1 Cơ sở lý thuyết 23 2.2.1.2 Phư ơng trình liên tục 23 2.2.2 Đư ng dò ng vàống dò ng .24 2.2.3 Các biểu thư ùc tính vận tải bù n cát 28 2.2.3.1 Biểu thư ùc DuBoy (1879) 30 2.2.3.2 Biểu thư ùc Meyer – Peter vàMuller (1948) .31 2.2.3.3 Biểu thư ùc Laursen (1958) vàMadden (1993) 31 2.2.3.4 Biểu thư ùc Toffaleti (1969) 32 2.2.3.5 Bieåu thư ùc Engelund vàHansen (1972) 33 2.2.3.6 Biểu thư ùc Ackers vàWhite (1973) và(1990) 34 2.2.3.7 Biểu thư ùc vận tải cát (1973) vàsỏi (1984) Yang 35 2.2.3.8 Biểu thư ùc vận tải cát (1979) vàsỏi (1984) Yang 37 2.2.3.9 Biểu thư ùc Parker (1990) 38 2.2.3.10 Biểu thư ùc Yang (1996) cho sông mang nhiều phùsa 38 2.2.3.11 Biểu thư ùc đại học Tsinghua dù ng cho hồchư ùa 39 2.2.3.12 Biểu thư ùc Ashida vàMichieu (1972) .40 2.2.4 Sai phân hóa phư ơng trình 42 2.2.4.1 Phư ơng pháp sai phân 42 2.2.4.2 Sư ïổn định lờ i giải .44 2.2.4.3 Khuyến cáo vềđiều kiện biên 44 2.3 Mô hình vận tải bùn cát cố kết 46 2.3.1 Sư ïbồi lắng 46 2.3.2 Sư ïxói lở .50 2.3.3 Phư ơng trình chuyển tải bù n cát không cân 51 113 - Cao trình bồi lắng mặt cắt ngang điển hình nhánh đư ợc minh họa hình 4.4.4, 4.4.5, 4.4.6, 4.4.7, 4.4.8, 4.4.9, 4.4.10, 4.4.11 Kết tính toán bồi lắng bù n cát hồchư ùa thủy điện A Lư ới theo môhình GSTARS3 phần nà o góp phần sáng tỏ phân bốbù n cát lắng đọng theo không gian vàthờ i gian Nó sẽgiúp cho công tác thiết kếcó thểlư ïa chọn phư ơng án công trình phùhợp, công tác quản lý có thểđư a biện pháp vận hà nh hợp lý 4.6 So sánh sơ kết với mô hình HEC-6 Như đãgiới thiệu trang chư ơng 1, [15], công ty cổphần tư vấn xây dư ïng Điện đãdù ng môhình HEC-6 đểtính toán bồi lắng hồ chư ùa nư ớc thủy điện A Lư ới So sánh kết tính toán hai chư ơng trình đư ợc minh họa hình 4.6.1 và4.6.2 Tại mặt cắt 6,7, 45,46 đư ng đáy tính GSTARS3 cao đư ng đáy tính HEC-6 tư ø1.2 m đến 1.9m Như ng cắt 43 (vị trí kênh dẫn vào cư ûa nhận nư ớc), cao trình bồi lắng sau 50 năm và100 năm vận hà nh tính theo HEC-6 tư ơng ùng là545.7m và546.9m, theo GSTARS3 tư ơng ùng là545.1m 546.8m Như vị trí nà y, kết tính toán giư õa hai môhình khác không nhiều Điều giúp cho ngư i thiết kếyên tâm có sư ïso sánh giư õa hai môhình tính 114 560 Vị trí đầu kênh lấy nước cao trình đáy 547m 550 MNDBT 553m 45 54 Cao độ (m) 50 Đáy sông theo HEC-6 sau 50 năm 545.7m 47 43 540 MNC 549m Đáy sông theo GSTARS3 sau 50 năm 529.7m Đáy sông theo GSTARS3 sau 50 năm 545.1m 530 Đáy sông thiên nhiên Đáy sông theo HEC-6 sau 50 năm 528.8m Đáy 50 năm theo GSTARS3 520 Đáy 50 năm theo HEC-6 Tuyến đập MNDBT 510 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 Khoảng cách tính từ đập hồ A Lưới (km) Hình 4.6.1: So sánh kết tính toán giư õa GSTARS3 vàHEC-6 sau 50 năm 115 560 Vị trí đầu kênh lấy nươc cao trình đáy 547m 550 45 Đáy sông theo HEC-6 sau 100 năm 546.9m 47 43 Cao độ (m) MNDBT 553m 540 MNC 549m Đáy sông theo GSTARS3 sau 100 năm 530.9m Đáy sông theo GSTARS3 sau 100 năm 546.8m 530 Đáy sông thiên nhiên Đáy 100 năm theo GSTARS3 520 Đáy sông theo HEC-6 sau 100 năm 529.7m MNDBT Tuyến đập Đáy 100 năm theo HEC-6 510 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 Khoảng cách tính từ đập hồ A Lưới (km) Hình 4.6.2: So sánh kết tính toán giư õa GSTARS3 vàHEC-6 sau 100 năm TT GSTARS version 3.0 - Data file for MA Thesis TT Reservoir Routing and Volume Computations ******************************************************************************** *** NOTE: this is a datafile to be used as an example of input data as it *** *** might be used in a GSTARS version 3.0 simulation It represents a *** *** ficticious case and it sould be viewed as such It should not be used *** *** for any other purpose without appropriate verification and validation *** *** *** *** *** *** Data Filename: A Luoi.data *** *** Project: A Luoi Reservoir, A Sap River, Thua Thien Hue Provine, VN *** *** *** ******************************************************************************** *** Number of cross sections NS 59 100 YX *** Station 59 (1) ST 63748 96 ND 1688.5 XS1902.9 0.0 1868.8 21.3 1865.2 28.0 1862.3 40.2 1849.4 72.1 XS1838.4 90.9 1830.1 110.1 1826.5 122.1 1827.4 150.2 1826.0 168.1 XS1827.6 184.2 1829.4 218.3 1830.2 233.2 1832.2 249.6 1831.8 266.7 XS1828.5 302.0 1823.4 311.6 1821.3 316.4 1820.2 324.4 1818.8 339.5 XS1818.3 345.1 1816.7 357.5 1818.0 365.9 1818.4 379.9 1818.2 387.8 XS1818.5 394.6 1818.6 403.0 1819.2 415.3 1819.5 424.2 1819.1 431.8 XS1818.1 445.6 1817.7 453.1 1817.6 459.5 1817.7 466.3 1817.9 476.9 XS1818.5 483.1 1818.9 491.5 1819.4 499.0 1824.3 513.0 1824.3 519.9 XS1824.0 527.1 1824.3 533.8 1825.3 548.8 1826.4 556.3 1827.1 562.3 XS1827.7 568.8 1829.3 582.0 1831.9 598.5 1832.3 618.7 1831.7 661.0 XS1831.9 680.9 1832.0 701.1 1832.2 720.8 1828.1 759.6 1828.1 779.3 XS1829.6 795.4 1829.8 814.5 1831.5 854.0 1832.1 874.0 1832.4 895.6 XS1832.6 915.1 1831.5 952.0 1832.4 973.4 1836.5 995.2 1840.9 1009.9 XS1843.2 1043.6 1849.3 1057.3 1851.3 1068.0 1853.0 1099.8 1854.3 1116.1 XS1855.7 1133.9 1858.2 1156.5 1861.7 1191.3 1861.2 1208.1 1860.2 1229.6 XS1859.6 1250.4 1858.8 1289.6 1858.5 1309.7 1857.9 1330.7 1857.4 1352.0 XS1851.6 1386.7 1855.1 1401.5 1860.9 1414.5 1862.3 1436.2 1863.5 1479.5 XS1864.0 1494.9 1863.8 1500.6 1864.7 1543.5 1865.3 1564.3 1865.5 1583.2 XS1866.0 1594.7 1867.0 1631.8 1867.2 1644.3 1866.9 1655.3 1868.2 1670.6 XS1902.9 1688.5 RH 0.036 *** =========================================================================== *** Lateral tributary: nhanh4 LI nhanh4.data *** Station 39 (21) ST 40711 95 ND 2256.5 XS1870.1 0.0 1838.5 XS1824.5 140.6 1824.1 XS1811.0 202.5 1807.7 XS1794.6 273.7 1792.2 XS1797.9 406.1 1798.3 XS1804.5 531.3 1805.5 XS1807.4 642.5 1802.7 XS1793.0 787.6 1792.0 XS1784.8 908.3 1784.8 XS1774.9 1149.5 1778.2 XS1790.6 1169.2 1794.4 XS1807.1 1190.0 1807.9 XS1817.6 1204.1 1817.6 XS1817.6 1309.6 1817.6 XS1817.6 1494.6 1817.4 XS1814.3 1608.2 1813.8 XS1820.3 1744.0 1820.9 XS1824.1 1916.5 1824.1 XS1830.9 2063.3 1834.6 RH 0.036 82.0 142.3 217.5 286.3 413.2 553.6 688.9 801.3 908.5 1153.5 1174.0 1191.1 1211.9 1341.7 1501.9 1626.1 1750.5 1940.1 2115.4 1834.7 1820.9 1804.5 1792.2 1801.2 1807.2 1799.4 1790.3 1781.5 1781.5 1795.8 1813.9 1817.6 1817.6 1816.5 1813.7 1820.9 1824.1 1837.3 93.0 157.4 232.5 302.2 466.8 591.7 721.4 825.7 934.9 1157.5 1175.7 1198.7 1237.2 1373.1 1532.0 1661.1 1751.4 1968.6 2152.9 1832.5 1817.6 1801.2 1792.8 1802.0 1807.3 1795.4 1789.2 1778.2 1784.8 1798.4 1816.7 1817.6 1817.6 1815.6 1815.8 1820.9 1824.6 1837.3 103.2 172.4 247.4 313.8 481.1 595.3 761.8 841.6 946.6 1161.6 1179.0 1202.7 1266.1 1456.7 1562.9 1689.9 1765.7 1978.0 2168.8 1829.6 1814.3 1797.9 1795.5 1803.5 1807.7 1793.7 1788.1 1774.9 1788.1 1803.6 1817.6 1817.6 1817.8 1814.7 1819.6 1823.3 1830.1 1870.1 117.0 187.5 262.4 363.5 510.8 630.6 779.6 859.0 990.6 1165.8 1185.6 1203.9 1282.2 1466.9 1595.2 1736.4 1868.2 2050.8 2256.5 *** =========================================================================== *** Lateral tributary: nhanh LI nhanh3.data *** Station 36 (24) ST 37735 95 ND 1725.0 XS1870.1 0.0 1820.9 82.0 1817.6 104.3 1816.3 116.5 1812.7 150.7 XS1808.0 203.4 1807.7 207.9 1807.7 216.6 1807.7 242.5 1808.4 254.6 XS1810.1 286.9 1811.6 311.4 1812.9 332.4 1814.3 355.9 1814.3 356.0 XS1814.3 358.7 1814.3 370.8 1811.6 381.3 1811.0 383.3 1807.7 388.1 XS1804.5 396.1 1804.4 396.3 1798.8 410.7 1796.6 416.6 1793.0 428.7 XS1788.6 444.5 1787.5 448.4 1784.8 458.2 1781.5 470.0 1778.2 481.8 XS1774.9 493.6 1771.7 505.7 1768.4 517.3 1768.4 576.0 1768.4 586.0 XS1768.4 588.5 1768.4 597.3 1768.4 616.4 1768.4 644.2 1768.4 644.9 XS1768.4 655.0 1768.4 684.1 1771.7 706.2 1774.9 713.3 1778.2 720.2 XS1778.5 720.8 1784.6 733.6 1785.4 736.3 1786.0 739.3 1786.5 746.3 XS1787.1 752.1 1787.2 752.8 1790.5 769.4 1791.7 775.2 1797.4 802.3 XS1799.2 810.3 1801.9 822.9 1804.5 834.4 1804.7 841.0 1807.7 874.6 XS1807.7 883.3 1807.7 1003.7 1807.7 1229.7 1807.7 1230.8 1807.7 1244.9 XS1807.7 1246.9 1807.5 1250.1 1801.7 1302.6 1801.2 1307.8 1801.2 1308.3 XS1801.2 1311.2 1800.4 1323.8 1799.8 1342.4 1799.0 1366.4 1798.3 1393.8 XS1797.9 1409.9 1797.5 1426.0 1796.4 1460.3 1795.3 1474.9 1794.6 1480.6 XS1791.3 1506.4 1791.3 1508.5 1794.4 1559.7 1795.2 1562.9 1799.4 1578.8 XS1804.0 1596.3 1804.9 1599.6 1807.7 1610.7 1811.0 1623.2 1814.3 1636.2 XS1817.6 1649.1 1819.5 1657.0 1821.6 1661.5 1823.4 1664.6 1870.1 1725.0 RH 0.036 *** =========================================================================== *** Lateral tributary: nhanh2 LI nhanh2.data *** Station 12 (48) ST 16763 97 ND 671.2 XS1870.1 0.0 1837.3 41.0 1836.6 44.5 1831.5 54.4 1830.7 55.8 XS1828.5 60.0 1824.6 67.4 1824.1 68.2 1823.5 69.5 1819.9 76.1 XS1817.6 80.4 1816.2 83.0 1812.8 89.3 1811.0 92.7 1809.4 95.8 XS1805.4 103.2 1804.5 105.0 1801.7 110.2 1798.1 117.0 1797.9 117.3 XS1795.4 122.0 1791.7 128.8 1791.3 129.5 1788.1 135.6 1787.8 136.2 XS1785.2 141.0 1784.8 141.7 1781.5 147.8 1778.5 153.3 1778.2 153.8 XS1774.9 159.7 1772.6 163.9 1771.7 165.5 1768.4 171.2 1766.8 173.9 XS1765.1 176.7 1761.8 182.0 1759.0 186.6 1758.5 187.3 1755.2 192.5 XS1752.5 196.3 1752.0 197.1 1748.7 205.8 1748.3 207.6 1745.4 219.4 XS1742.1 232.4 1739.3 243.7 1738.8 245.4 1738.8 343.8 1739.7 345.2 XS1742.1 349.0 1745.4 353.6 1747.2 356.9 1748.7 359.4 1752.0 367.1 XS1755.0 375.2 1755.2 375.9 1756.5 380.9 1758.5 388.3 1760.0 393.4 XS1761.8 399.8 1763.2 405.0 1765.1 411.7 1768.4 423.5 1770.0 429.5 XS1771.7 435.1 1774.9 446.5 1775.8 449.8 1778.2 458.8 1781.5 467.5 XS1782.0 468.8 1784.8 475.5 1788.1 484.1 1788.6 485.5 1791.3 492.8 XS1794.6 501.7 1796.6 506.5 1797.9 509.9 1801.2 518.6 1801.2 518.7 XS1804.5 527.4 1807.7 536.2 1810.6 543.9 1811.0 544.9 1814.3 553.7 XS1814.8 554.9 1817.6 562.5 1820.9 571.2 1821.4 572.5 1824.1 580.0 XS1827.4 588.7 1827.5 588.8 1830.7 597.6 1834.0 606.6 1834.7 608.5 XS1837.3 615.6 1870.1 671.2 RH 0.036 *** =========================================================================== *** Lateral tributary: nhanh1 LI nhanh1.data *** Station (58) ST 1699 96 ND 997.1 XS1870.1 0.0 1846.7 XS1822.4 134.1 1817.8 XS1804.5 171.7 1801.2 64.8 142.2 179.0 1833.4 1817.0 1798.9 103.1 143.8 183.6 1828.0 1811.0 1796.3 121.4 157.7 188.9 1825.5 1807.7 1791.3 127.5 164.8 198.7 XS1788.1 205.0 1784.8 211.5 1781.8 217.2 1778.7 229.1 1778.1 234.4 XS1777.9 239.5 1778.1 253.3 1778.2 257.0 1778.1 260.1 1777.8 262.8 XS1774.9 277.3 1774.9 278.1 1774.9 278.6 1772.8 284.2 1771.7 287.0 XS1770.3 290.4 1768.1 296.4 1766.1 301.3 1764.0 306.7 1762.0 312.1 XS1761.7 312.6 1755.2 320.8 1752.0 325.1 1748.7 329.4 1745.8 332.7 XS1745.0 333.6 1741.1 337.8 1735.6 343.7 1732.3 347.2 1729.0 350.6 XS1725.7 354.0 1722.4 357.4 1719.2 360.7 1714.4 365.7 1710.9 369.5 XS1707.4 373.2 1704.1 376.6 1700.1 380.2 1699.5 461.1 1700.3 517.2 XS1703.1 554.1 1709.2 575.7 1709.4 576.5 1713.5 588.5 1719.2 605.8 XS1722.4 615.7 1725.7 625.5 1729.0 635.1 1732.3 644.8 1736.8 658.1 XS1741.4 671.5 1743.6 677.9 1746.3 685.8 1750.4 697.7 1755.0 710.9 XS1756.4 714.4 1758.8 719.6 1761.8 726.4 1765.1 734.0 1768.4 741.3 XS1772.7 750.8 1776.3 758.7 1779.8 766.4 1783.6 774.9 1788.0 784.5 XS1790.0 790.0 1792.0 797.9 1796.9 818.0 1800.5 831.5 1803.9 842.8 XS1805.1 847.1 1809.0 857.8 1814.3 872.3 1817.6 880.9 1820.9 889.8 XS1822.8 894.9 1824.6 899.3 1830.7 914.2 1841.9 938.5 1857.9 971.7 XS1870.1 997.1 RH 0.036 *** =========================================================================== RE MANNING *** Number of streamtube NT *** Number of Iteration IT 13000 DAY *** *** Boundary conditions: Table with stage and discharges *** QQ TABLE OF DISCHARGES SS STAGE DISCHARGE TABLE *** TL 59 SQ 140 1811.1 SQ 101 1807.8 SQ 2146 1814.4 SQ 928 1814.4 *** *** Sediment transport using the Yang's 1973 sand with 1984 gravel methods *** SE *** *** Non-equilibrium transprort parameter *** N0 0.8 0.1 N0 30000 0.09 0.1 *** *** Sediment rating curve *** QR0.0752 1.3743 *** *** *** Water temperature *** TM 13000 68.0 *** *** Bed sorting information *** SF 99.3 SG.00025 004 41.0 SG 004 008 50.0 SG 008 016 50.0 SG 016 031 50.0 SG 031 062 50.0 SG 062 125 74.0 SG 125 250 74.0 SG 250 500 74.0 SG 500 2.00 74.0 *** *** Distribution of incoming sediment *** IQ 10 50 100 1000 2000 3000 4000 5000 6000 IS CLAY 0.173 0.183 0.145 0.143 0.135 0.136 0.123 0.123 0.120 IS SILT1 0.237 0.215 0.224 0.222 0.236 0.255 0.240 0.240 0.210 IS SILT2 0.303 0.348 0.391 0.390 0.396 0.376 0.403 0.402 0.382 IS SILT3 0.184 0.214 0.184 0.204 0.203 0.204 0.191 0.190 0.204 IS SILT4 0.0368 0.033 0.047 0.0363 0.0363 0.013 0.014 0.014 0.014 IS VFS 0.005 0.005 0.008 0.006 0.006 0.005 0.006 0.006 0.005 IS FS 0.017 0.017 0.017 0.018 0.018 0.018 0.018 0.018 0.018 IS MS 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 IS CS 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.003 *** *** Angle of repose *** AR -1.0 -1.0 *** *** *** Print-out Control *** PR 13000 PX 13000 CHANNEL CROSS SECTION PLOTS PW 13000 WATER SURFACE PROFILE PLOTS END 116 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Nhìn chung, môhình tính toán vận tải bù n cát phư ơng pháp sốvới sư ï trợgiúp máy tính đãđư ợc sư û dụng làmột công cụhư õu hiệu việc giải vấn đềtrong sông vàhệthống sông Luận văn nà y đãtrình bà y tóm tắt sở lý thuyết đư ợc dù ng tr ong việc phát triển môhình GSTARS3, kiểm chư ùng môhình nà y hai kết thí nghiệm đãthư ïc vàáp dụng môhình việc tính toán bồi lắng hồchư ùa cụ thểở Việt Nam Tuy nhiên, chư ơng trình nà o có mặt mạnh vàyếu, trình sư û dụng sẽcó õng mặt thuận lợi vàhạn chếnhất định: 5.1.1 Ưu điểm mô hình Nhìn chung, chếđộ thủy lư ïc vàvận tải bù n cát sông thiên nhiên thư ïc tế làtheo ba chiều Việc sư û dụng môhình hai chiều hay ba chiều thật sư ïcần thiết việc qui hoạch chi tiết, õng khu vư ïc có tầm quan trọng đặc biệt cho việc kiểm tra vàhiệu chỉnh Môhình 1D thích hợp cho việc môphỏng diễn biến dà i hạn sông lớn, nơi màsư ïthay đổi theo phư ơng vuông góc dò ng chảy bỏ qua Tư øcách nhìn nà y, môhình giả hai chiều làsư ïlư ïa chọn thích hợp cho việc giải toán hệthống sông Kết thư û nghiệm môhình so với bà i toán đơn giản đãcó kết thư ïc nghiệm chư ơng vàáp dụng môhình o thư ïc tếtrong chư ơng phần nà o 117 phản ánh đư ợc khả môhình Tư øđó, việc áp dụng môhình rộng rãi o thư ïc tếcó tính khả thi cao Do đư ợc tải tư ïdo mạng, nên c ó thểnói mô hình GSTARS3 làcông cụtốt đểmôphỏng dư ïbáo trình d iễn biến lò ng sông điều kiện hạn hẹp vềkinh tếhiện Việt Nam Tính toán bồi lắng lòng hồcông trình thủy điện theo phư ơng pháp truyền thống Brown hay Brune (không đềcập lý thuyết nà y luận văn) đánh giá tổng lư ợng bù n cát bồi lắng hồmàkhông xét đến sư ïphân bốbù n cát theo không gian vàthời gian GSTARS3 cho kết ba khía cạnh: lư ợng bù n cát bồi lắng, phân bốbùn cát theo không gian vàthời gian Tư øđó giúp cho nhà thiết kếcó thểđư a giải pháp công trình thủy công đập chính, cư ûa nhận nư ớc… , góp phần đư a thông sốcụthểtrong việc tính toán thủy năng, độ ổn định vàtuổi thọcông trình Khả môphỏng dò ng chảy giả hai chiều GSTARS3 giúp cho ta có nhìn thư ïc tếhơn vềtình hình phân bốbùn cát theo phư ơng ngang dò ng chảy Tư øđó có nhìn tổng quan hư ớng vàvị trí dò ng chảy, tạo sở cho việc bốtrí công trình thu nư ớc giao thông thủy vào mù a khô Môhình 1D nà y có xét đến việc ổn định bờvàquá trình bồi xói lòng dẫn theo thời gian, giúp ta có thểdư ïbáo đư ợc diễn biến lòng sông, môhình D trư ớc chư a có đềcập đến vấn đềnà y Môhình có thểtính toán vận tải bùn cát cho nhiều công thư ùc khác nhau, tù y o tư ø ng điều kiện cụthểmàngư ời sư û dụng sẽchọn lư ïa Đồng thờ i, việc tính toán với nhiều công thư ùc khác giúp ta dễdà ng việc đánh giá kết quả, m cho khả ùng dụng môhình rộng rãi 118 Môhình có xét đến sư ïphân bốvận tốc dò ng chảy theo hư ớng ngang đọan sông cong nên có thểmôphỏng xác diễn biến lò ng sông khu vư ïc nà y Môhình cho phép môtả địa chất khác hai bên bờsông, sư ïkhông đồng vật liệu đáy sông, sư ïkhác nh phần hạt giúp môhình cà ng gần với thư ïc tếhơn 5.1.2 Nhược điểm mô hình Môhình môphỏng dòng chảy gần làổn định, biểu đồlư u lư ợng đư ợc xấp xỉ làhằng sốtheo bư ớc thời gian Do đó, không áp dụng đư ợc trư ng hợp dò ng chảy không ổn định bie án đổi nhanh, làvấn đềdòng chảy không ổn định vù ng triều Chếđộ thuỷ lư ïc vàbù n cát sông thiên nhiên t hư ïc chất xảy theo chiều GSTARS3 làmôhình giả hai chiều việc môphỏng dò ng chảy vàgiả ba chiều việc môphỏng thay đổi thông sốhình học kênh Do đó, không nên áp dụng giải cho õng n màmôhình dò ng chảy hai chiều hay ba chiều thật sư ïcần thiết đểmôphỏng chi tiết Môhình tính toán sạt lở bờsông yếu tốdò ng chảy gây ra, chư a xét đến yếu tốđến yếu tốkhác sư ïthay đối dò ng thấm hai bên bờ , sư ïtác động sóng tà u bègây ra… Môhình không thểư ùng dụng cho khúc sông vùng cư ûa sông sông chịu ảnh hư ởng chếđộ thủy triều dòng nư ớc chảy theo chếđộ thuận nghịch, lư u lư ợng lúc âm lúc dư ơng Trong môhình quy định lư u lư ợng sông phải dư ơng 119 Môhình chư a đư a đư ợc bình đồ biến đổi lò ng dẫn nên khó khăn việc quan sát tổng quan tình hình biến đổi lòng dẫn theo hai chiều Môhình ùng dụng cho sông chính, ảnh hư ởng phụlư u đư ợc nhập thông sốvà o nút sông Nói cách khác, chư ơng trình khả dư ï báo diễn biến lòng dẫn sông cấp trở Chư ơng trình không hỗtrợgiao diện gây khó chịu cho ngư i sư û dụng, v iệc định dạng dư õliệu đầu vào cho môhình g mãASCII làm nhiều thời gian khó kiểm soát Chư a có phần mềm hỗ trợđểxư û lý kết quả, môtả diễn biến kết thay đổi môhình đồ thị, hình ảnh … màphải nhờđến phần mềm hỗ trợkhác (excel, word… ) Kết thu đư ợc dư ới dạng file text 5.2 KIẾN NGHỊ Kết môhình đư ợc nhìn nhận đắn có thểxem làmột tà i liệu tham khảo cần thiết công tác thiết kếvàvận hà nh hồ Nhất làtrong bối cảnh công trình nằm hệ thống bậc thang thủy điện Do môhình có số ợc điểm nêu nên cần nghiên cư ùu khắc phục đểmôhình đư ợc ùng dụng rộng rãi, chẳng hạn :  Xây dư ïng giao diện nhập dư õliệu, giúp dễ dà ng vàtiết kiệm thời gian, tạo môi trư ng thân thiện cho ngư ời sư û dụng Xây dư ïng thêm chư ơng trình máy tính đểxư ù lý kết đầu ra, vẽđồthị…  Chỉnh sư ûa giải thuật toán đểcó thểáp dụng đư ợc cho đoạn sông chịu ảnh hư ởng thủy triều, cho mạng sông vòng… 120 Cho đến chư a có lý thuyết đầy đủ vàhoàn chỉnh vềphân tích sư ï ổn định bờsông nên cần đầu tư nghiên cư ùu lý thuyết nà y đểư ùng dụng rộng rãi Luận văn đư ợc thư ïc thời gian định nên việc đánh giá n diện môhình chắn nhiều hạn chế Đểmôhình nà y có thểư ùng dụng rộng rãi, phùhợp với thư ïc tếở Việt Nam vàkhắc phục ợc điểm nêu trên, cần sư ïhợp tác, đầu tư nghiên cư ùu thờ i gian tới TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huỳ nh Thanh Sơn - Thủy Lư ïc Sông Ngò i - Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh [2] Huỳ nh Công Hoà i - Môhình toán môphỏng sư ïthay đổi mái dốc bờbiển dư ới tác động sóng thẳng góc với bờ- Hội nghị khoa học & công nghệ lần thư ù - Đại học Bách khoa TP.HồChí Minh [3] Huỳ nh Công Hoà i - Môhình toán môphỏng sư ïthay đổi mái dốc bờbiển dư ới tác động sóng thẳng góc với bờ- Hội nghị khoa học & công nghệ lần thư ù - Đại học Bách khoa TP.HồChí Minh [4] Trần Văn Túc & Huỳ nh Thanh Sơn – Nghiên cư ùu áp dụng môhình toán số CCHE1D o việc tính toán dư ïbáo biến hình lò ng dẫn - Hội nghị khoa học & công nghệlần thư ù - Đại học Bách khoa TP.HồChí Minh [5] Trần Anh Trung & Huỳ nh Thanh Sơn – Nghiên cư ùu ảnh hư ởng sư ïdao động mư ïc nư ớc có chu kỳđến sư ïổn định mái dốc đất - Hội nghị khoa học & công nghệlần thư ù - Đại học Bách khoa TP.HồChí Minh [6] Huỳ nh Thanh Sơn & VũChí Sơn – Nghiên cư ùu sư ïphân bốlư u tốc theo phư ơng đư ùng đoạn sông Gà nh Hà o (Bạc Liêu) - Hội nghịkhoa học & công nghệlần thư ù - Đại học Bách khoa TP.HồChí Minh [7] Nguyễn Văn Điềm - Sông thủy triều - Hội nghị khoa học & công nghệ lần thư ù - Đại học Bách khoa TP.HồChí Minh [8] Nguyễn Văn Điềm - Công trình thủy lợi vù ng triều – Nhàxuất Đại học Quốc gia nh phốHồChí Minh – 2002 [9] Nguyễn Cảnh Cầm - Thủy lư ïc dò ng chảy hở - Trư ng Đại học Thủy lợi Hà Nội – 1998 [10] Nguyễn Thống – Tính toán bồi lắng hồchư ùa thủy điện Sông Bung – Tạp chí Tà i Nguyên Nư ớc sốtháng 4/2005 [11] Nguyễn Thống – Tính toán bồi lắng hồchư ùa thủy điện Sông Bung – Bộ Nông Nghiệp vàPhát Triển Nông Thôn sốtháng 1/2006 [12] Nguyễn Thống – Tính toán bồi lắng hồ chư ùa thủy điện A Lư ới – Tạp chí Tà i Nguyên Nư ớc sốtháng 2/2006 [13] Nguyễn Kiên Dũng, Cao Phong Nhã– Đánh giá trạng, dư ïbáo diễn biến bù n cát hồ chư ùa Thác Bà– Trung tâm ùng dụng công nghệ KTTV, Viện khí tư ợng thủy văn [14] Trần Thu Tâm - Động lư ïc học hình thái vù ng ven biển - Đại học Bách khoa TP.HồChí Minh [15] Công ty Cổphần tư vấn xây dư ïng Điện – Báo cáo đầu tư dư ïán thủy điện A Lư ới - 2006 [16] Ven Te Chow, Ph.D - Open Channel Hydraulics – McGraw – Hill Kogakusa, LTD [17] Yang, C.T and Simoões, F.J.M (2001) - User’s Manual for GSTARS 3.0 - U S Bureau of Reclamation, Technical Service Center, Denver, Colorado [18] Molinas, A., and Yang, C.T (1985) - Generalized water surface profile computations - J of the Hydr Div ASCE, 111(HY3): 381-397 [19] U.S.Army Corps of Engineers 2002 - Coastal Engineering Manual [20] Partheniades, E (1965) - Erosion and deposition of cohesive soils - J of the Hydr Div.ASCE 91(HY1): 105-139 [21] Ariathurai, R., and Krone, R (1976) "Finite element model for cohesive sediment transport,"J of the Hydr Div ASCE 102(HY3): 323-338 [22] Chang, H.H (1979) "Minimum stream power and river channel patterns," J Hydrology 41:303-327 [23] Jianchun Huang, Blair Greimann, Chih Ted Yang - "Numerical Simulation of Sediment Transport in Alluvial River with Floodplains" LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họvàtên : TRẦN NGỌC CHÂU Ngà y, tháng, năm sinh : 15/8/1978 Nơi sinh : Nha Trang – Khánh Hoà Địa liên lạc : 2/4/31/40 LêThúc Hoạch, P Phú ThọHò a, Q Tân Phú, Tp HCM Điện thoại di động : 84-98-596 8938 QUÁTRÌNH HỌ C TẬP: Năm 2004: Tốt nghiệp Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM Năm 2005 – 2008: Học viên cao học khóa 2005 ngà nh Xây dư ïng Công trình thủy - Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia TP.HCM QUÁTRÌNH CÔ NG TÁC : Năm 2004 – 2006: Công tác Công ty cổ phần Tư vấn Xây Dư ïng Vinamekong - Số44 Đặng Văn Ngư õQ PN TP.HCM Năm 2006 - 2007: Công tác Công ty cổphần Tư Vấn Xây Dư ïng Điện – Tập đoà n Điện lư ïc Việt Nam – Số32 NgôThờ i Nhiệm, Q.3, Tp.HCM Năm 2008 đến nay: Công tác Công ty CổPhần Đầu Tư vàTư Vấn Xây Dư ïng ÁĐông – Số7/1 Thà nh Thái, Q.10, Tp.HCM ... TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN SỐ GSTARS TÍNH DÒNG CHẢY VÀ CHUYỂN TẢI BÙN CÁT TRONG SÔNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ : Nghiên cư ùu ùng dụng m? ?hình toán s? ?GSTARS tính dò ng chảy v? ?chuyển. .. TÓM TẮT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TOÁN SỐ GSTARS TÍNH DÒNG CHẢY VÀ CHUYỂN TẢI BÙN CÁT TRONG SÔNG Luận văn nà y nghiên cư ùu và? ?p dụng m? ?hình toán sốcó sẵn GSTARS (phiên 3.0) vềviệc tính toán dò... văn l? ?nghiên cư ùu và? ?p dụng m? ?hình toán s? ?và o tính toán dò ng chảy v? ?chuyển tải bù n cát lò ng dẫn hở Trong sốnhiều m? ?hình toán số1 D đãđư ợc trình bà y trên, mô hình GSTARS 3.0 Yang vàSimoes