Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ

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 Trần Thu Tâm Cán chấm nhận xét 1: TS Trương Ngọc Tường Cán chấm nhận xét 2: TS Lê Song Giang Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2004 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 28 tháng 12 năm 2004 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Lê Song Luật Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02/03/1979 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Cảng – Công trình thềm lục địa MSHV: CANG13.003 I- TÊN ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH SỐ TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Bước đầu xây dựng mô hình tính diễn biến đường bờ cách giải phương trình liên tục bùn cát để xác định dịch chuyển đường bờ theo thời gian sở giả thiết đơn giản hóa sơ đồ tính sóng bùn cát - Kiểm tra giải thuật số trường hợp đơn giản có lời giải giải tích III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực luận văn ghi Quyết định giao đề tài): 09/02/2004 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 09/07/2004 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN THU TÂM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS TRẦN THU TÂM TS NGÔ NHẬT HƯNG TS NGÔ NHẬT HƯNG Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng chuyên ngành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm 2004 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN BỜ BIỂN 1.1.-Phân loại mô hình diễn biến bờ biển: ……………………………………………………………………………… 1.1.1.-Mô hình kinh nghiệm: …………………………………………………………………………………………………………………………… 1.1.1.1.-Kinh nghiệm từ trường hợp thực tế tương tự: ………………………………………… ……… 1.1.1.2.-Thực nghiệm mô hình vật lý (mô hình thu nhỏ): ………… …………………………… 1.1.2.-Mô hình số: …………………………………………………………………………………….………………………………………………….…………… 1.1.2 1-Khái niệm chung: …………………………………………………………………………………………………………………………….…… 1.1.2 2.-Phân loại mô hình số: …………………………………………………………………………….……………………………….……… 1.1.2 3-Phạm vi áp dụng loại mô hình: ……………………………………………………………………………………… 3 3 3 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CỦA MÔ HÌNH DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ………………………… 10 2.1.-Chiều sâu bề rộng vùng tính toán: …………………………………….…………………………………… 2.2.-Phương trình liên tục bùn cát: …………………………….………………………………………………… ……………………… 2.3.-Cách xác định chiều cao bồi xói hp: ……………………………………………………………………….……………… 2.4.-Các công thức xác định lưu lượng thể tích bùn cát dọc bờ Qls: ……………….……… 2.4.1.-Lưu lượng bùn cát dọc bờ tính theo lượng sóng: ……………………………….……… 2.4.2.-Lưu lượng bùn cát dọc bờ tính theo dòng chảy dọc bờ: ……………………………….…… 2.4.3.- Lưu lượng bùn cát dọc bờ có ảnh hưởng công trình: ………………………………… 2.5.-Các vấn đề cần giải để khai triển mô hình: ……………………………………………………… 10 11 12 14 14 17 20 21 CHƯƠNG 3: KHAI TRIỂN MÔ HÌNH……………………………………………… ……………………………….…………… 22 3.1.-Phương trình sai phân: ………………………………………………………………………………………………… ……………………… 3.2.-Điều kiện biên: …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.2.1.-Đập đinh cản dòng: ……………………………………………………………………………………………………………….….………… 3.2.2.-Đập đinh không cản dòng: ……………………………………………………………………………………….…………………… 3.2.3.-Đường bờ cố định: ……………………………………………………………………………………………………………….……………… 3.2.4.-Đường bờ tự do: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3.-Giải thuật: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3.3.1.-Sơ đồ sai phận điều kiện ổn định lời giải số: ……………………………… 3.3.2.-Sơ đồ sai phân ẩn: …………………………………………………………………………………………………… ………………….……… 3.3.3.-Thuật toán TDMA: ……………………………………………………………………………………………………………………………… 22 25 25 26 26 27 27 27 31 33 CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH ĐƠN GIẢN TÍNH SÓNG……………………….……………………………………… 37 4.1.-Các yêu cầu tính sóng mô hình diễn biến đường bờ: ………………….…… 4.1.1.-Đặc điểm chung: …………………………………………………………………………………………………………………………………… 4.1.2.-Tính toán sóng vỡ sau công trình: …………………………………………….…………………………………… …… 4.1.2.1.-Khúc xạ: ………………………………………………………………………………………………….…………………………………….………… GVHD: T.S Trần Thu Tâm 37 37 38 40 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 4.1.2.2.-Nhiễu xạ: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 41 4.1.2.3.-Biến dạng sóng: ……………………………………………………………………………………………………… ……………………… 41 4.1.3.-Tương tác sóng bờ: ………………………………………………………………………………………….…………………………… 43 4.2.-Mô hình khúc xạ: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 45 4.2.1.-Các phương trình bản: ……………………………………………………………………………………………………………… 45 4.2.1.1.- Phương trình bảo toàn số sóng: ………………………………………………………………………………… ….… 45 4.2.1.2.- Phương trình xác định hệ số khúc xạ: ………………………………………………………………………… 47 4.2.2.-Sơ đồ sai phân, lưới tính toán: …………………………………………………………………………………………………… 48 4.2.3.-Giải thuật: ……………………………………………………………………………………………………….…………………………………………… 50 4.2.4.-Áp dụng kết vào mô hình diễn biến đường bờ: ………………….…………………….…… 53 4.2.5.-Một vài ví dụ đơn giản kiểm tra định tính mô hình sóng: ….…………………………… 53 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN……………………………………………………………………………………………… 58 5.1.-Các trường hợp tính toán so sánh kết với lời giải giải tích: ……….…… 58 5.1.1.-Đường bờ lồi có điểm cố định: ……………………………………………….………………………………………… …… 58 5.1.2.-Đường bờ có vật cản chưa vượt qua: ………………………………………………………………………….……… 59 5.2.-Các trường hợp tính với giả thiết khác nhau: ………………………………………………… …… 60 5.2.1.- Diễn biến đường bờ hai đập đinh cản dòng: ………………….………………………….… 62 5.2.2.- Diễn biến đường bờ với biên có đâp đinh cản dòng biên đường bờ cố định: ………………………………………………………………………………………………………………………………….….………… 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………………………………………………………………… 64 PHỤ LỤC ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… GVHD: T.S Trần Thu Tâm 65 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN BỜ BIỂN 1.1.-Phân loại mô hình diễn biến bờ biển: 1.1.1.-Mô hình kinh nghiệm: 1.1.1.1.-Kinh nghiệm từ trường hợp thực tế tương tự: Các mô hình thuộc loại có đặc điểm sau: - Đơn giản - Tin cậy mức độ theo nghóa dựa số liệu thực thu thập - Không thể dự báo định lượng cách xác, đưa dự báo mức độ định tính 1.1.1.2.-Thực nghiệm mô hình vật lý (mô hình thu nhỏ): Các mô hình thuộc loại có đặc điểm sau: - Dự báo diễn biến bờ số điều kiện sóng, dòng chảy kiểm soát, định trước, có công trình… - Độ tin cậy mô hình phụ thuộc vào khả dự báo sóng gió độ xác công tác dự báo - Ngoài độ xác mô hình phụ thuộc vào mức độ tuân thủ quy luật đồng dạng, thứ nguyên mặt thủy lực, đặc biệt qui luật tương tự liên quan đến lòng dẫn di động - Cần đầu tư chi phí lớn cho thiết bị tiêu tốn nhiều công sức, thời gian cho việc nghiên cứu, theo dõi quan trắc Ngoài tính chất đặc thù công trình mà mô hình thường sử dụng lần cho công trình cụ thể 1.1.2.-Mô hình số: 1.1.2 1-Khái niệm chung: GVHD: T.S Trần Thu Tâm HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ ! Các yếu tố thúc đẩy việc phát triển mô hình kỹ thuật số dự báo diễn biến bờ biển: - Do yêu cầu mức độ xác dự báo diễn biến bờ ngày tăng - Do hoạt động người vùng ven biển ngày tăng từ đặt nhu cầu cho việc nghiên cứu diễn biến bờ với mức độ xác cao so với việc áp dụng mô hình kinh nghiệm - Diễn biến bờ vấn đề khó khăn kỹ thuật xây dựng công trình ven biển - Mô hình số khắc phục điểm yếu phương pháp thực nghiệm mô hình vật lý, cụ thể là: + Không cần thiết bị thí nghiệm phức tạp + Thao tác nhanh hơn, công sức trực tiếp mô hình vật lý + Có thể điều chỉnh số liệu đầu vào điều kiện biên cho toán diễn biến bờ cách dễ dàng nhanh chóng - Tuy nhiên để xây dựng mô hình số cần thiết phải đầu tư dài hạn cho nghiên cứu từ đến ứng dụng để có tập hợp số liệu đầu vào với mức độ tin cậy cao làm sở cho công tác dự báo xác diễn biến bờ ! Các giai đoạn phát triển xây dựng mô hình số: - Bước có ý nghóa quan trọng định tìm hiểu phân tích chất vật lý tượng phức tạp ven biển: sóng, dòng chảy biển, chuyển động bùn cát, tượng bồi xói … - Tiếp theo đơn giản hóa, sơ đồ hóa tượng cách thích hợp để mô tả toán học qui luật tượng vật lý cách gần so với thực tế GVHD: T.S Trần Thu Tâm HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ - Kết hợp qui luật vật lý phương pháp tính với kỹ thuật máy tính để xây dựng mô hình ứng dụng tính toán dự báo diễn biến bờ biển phương pháp số - Sự phát triển lónh vực bùn cát ven biển nói chung tuân theo trình tự nói trên: Năm 1950, phát triển nghiên cứu chuyển động bùn cát (Einstein, Badgnold…) Thập niên 1960 – 1970 phát triển lý thuyết tiên tiến sóng dòng sóng Kỹ thuật đo biển, kỹ thuật mô hình, kỹ thuật số máy tính SWOP (Stereo Wave Observation Project) - 1960 JONSWAP (Joint North Sea Wave Project) 1968 – 1969 MARSEN (Marine Remote Sensing Experiment) – 1984 ARSLOE (Atlantic Remote Sensing Land-Ocean Experiment) – 1984 Năm 1980 xuất chương trình quốc gia quốc tế nhằm phát triển lý thuyết, kỹ thuật đo đạc mô hình số dự báo diễn biến bờ Nhaät: NERC (Nearshore Enviroment Research Center Program) 1978 – 1984 Mỹ: NSTS (Nearshore Sediment Transport Study) – 1989 Pháp: PNOC (Programme National d’Océanographic Côtière) khoảng 1990 –1999 Châu Âu: MAST (MArine Science Technology) 1990 – 2000 Các quốc gia khác Canada (CCSS), Anh, Hòa Lan… có chương trình riêng nhằm phát triển nghiên cứu diễn biến bờ biển 1.1.2 2.-Phân loại mô hình số: ! Nhóm mô hình diễn biến đường bờ: GVHD: T.S Trần Thu Tâm HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ - Đối tượng nghiên cứu nhóm mô hình diễn biến đường bờ tác dụng sóng, dòng chảy ảnh hưởng công trình ven bờ - Phương pháp tính toán nhóm mô hình dựa vào lưu lượng bùn cát dọc bờ lưu lượng phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện sóng ven bờ (chiều cao sóng vỡ Hv góc sóng tới αv) - Loại mô hình kết hợp giữa: + Một mô hình dự báo sóng ven bờ nhằm xác định chiều cao sóng vỡ, hướng sóng tới dọc theo đường bờ + Một mô hình vận chuyển bùn cát ven bờ để xác định lưu lượng bùn cát dọc bờ + Các kết hai mô hình số liệu đầu vào cho mô hình diễn biến đường bờ Bằng cách giải phương trình liên tục bùn cát ta xác định dịch chuyển đường bờ theo thời gian tác dụng sóng, dòng chảy ven bờ ảnh hưởng công trình - Mô hình đơn giản thông dụng nhóm loại mô hình đường (one-line model), tính toán dải dọc theo đường đường bờ - Các mô hình nhiều đường phát triển từ mô hình đường để dự báo diễn biến dọc theo nhiều đường đồng sâu khác ! Nhóm mô hình diễn biến đáy biển: - Đối tượng nghiên cứu nhóm mô hình diễn biến cao độ đáy toàn khu vực ven bờ tác dụng sóng, dòng chảy ảnh hưởng công trình ven bờ, cấu tạo chung gồm thành phần hay mô hình là: GVHD: T.S Trần Thu Tâm HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ + Một mô hình sóng để tính toán truyền sóng khu vực bao gồm tất tượng: khúc xạ, biến dạng, phản xạ, nhiễu xạ, sóng vỡ tổn thất + Một mô hình dòng chảy để tính toán dòng chảy ven bờ yếu tố khác gây ra, bao gồm dòng chảy sóng, triều… + Một mô hình bùn cát diễn biến đáy biển để xác định lưu lượng bùn cát điểm lưới theo yếu tố sóng dòng chảy mô hình cung cấp, sau giải phương trình liên tục bùn cát để xác định thay đổi cao độ đáy biển theo thời gian - Phương pháp tính toán dựa vào phân bố lưu lượng bùn cát điểm toàn khu vực ven bờ - Phân bố lưu lượng bùn cát xác định từ phân bố sóng dòng chảy, cần có mô hình tính toán sóng dòng chảy khu vực - Các mô hình nhóm gọi mô hình chiều (3D) có khả mô tả chi tiết diễn biến đáy biển qua dự báo diễn biến đường bờ Các mô hình 3D phức tạp có giả thiết đơn giản hóa toán, nhờ độ xác cao 1.1.2 3-Phạm vi áp dụng loại mô hình: Hai nhóm mô hình số tính diễn biến bờ biển có ưu – nhược điểm phạm vi áp dụng khác (Hình 1.1) ! Nhóm mô hình diễn biến đường bờ: - Các mô hình thuộc nhóm phát triển mạnh, nhiều ứng dụng thực tế, nhiều kinh nghiệm kiểm chứng - Nhóm mô hình tương đối đơn giản bỏ qua tượng chi tiết mặt cắt ngang bờ, nhờ thời gian tính toán không cần nhiều - Không tính toán dự báo diễn biến đáy biển - Thường dùng cho dự báo trung dài hạn từ đến 10 năm GVHD: T.S Trần Thu Tâm HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ Xá Xáccđịnh địnhgó gócchợ hợppbở bởiiđườ đườnnggđầ đầuusó sónnggvớ vớii đườ đườnnggbờ bờ(α (αvv))tạ tạiicá cáccđiể điểm mlướ lướiitính tínhtoá toánn Xác định chiều cao sóng vỡ (Hv), góc sóng vỡ (αv) chiều sâu nước điểm vỡ (hv) vị trí dọc theo đường bờ cách sử dụng modul tính sóng trình bày phần Xác định lượng sóng (Ev) vận tốc nhóm sóng (Cgv) từ xác định thông lượng lượng sóng (ECg)v vị trí sóng vỡ dọc theo đường bờ Thiết lập hệ phương trình (3.30) để xác định lưu lượng bùn cát điểm lưới tính toán (là hệ phương trình mà ma trận hệ số có đường chéo khác không) Giải hệ phương trình (3.30) chương trình dựa thuật toán TDMA (TriDiagonal Matrix Algorithm) hay gọi thuật toán Thomas ta xác định lưu lượng bùn cát điểm lưới tính toán Thay giá trị lưu lượng bùn cát vừa tìm vào hệ phương trình (3.24) ta xác định vị trí đường bờ thời điểm (t + ∆t) Xác định lại góc hợp đường bờ phương ngang (αs) điểm lưới tính toán Xác định lại độ sâu nước (d) điểm lưới tính toán phương pháp nội suy GVHD: T.S Trần Thu Tâm 61 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ - Sử dụng mô hình để tính toán cho toán diễn biến đường bờ với số liệu sau: + Thời gian bước tính toán ∆t = 21600giây (6 giờ), số bước thời gian tính toán 120 bước + Khoảng cách bước lưới theo phương ngang bờ (∆x) dọc bờ (∆y) 100m, số bước lưới theo phương 50 + Hệ số thực nghiệm công thức dạng CERC A1 = 0,58 + Chiều cao ảnh hưởng bồi xói hp = 15m + Các đặc trưng sóng tính toán: chiều cao sóng H0 = 2m, chu kì sóng T = 8s 5.2.1.- Diễn biến đường bờ hai đập đinh cản dòng: Hình 5.4: Diễn biến đoạn đường bờ nằm hai đập đinh cản dòng GVHD: T.S Trần Thu Tâm 62 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 5.2.2.- Diễn biến đường bờ với biên có đâp đinh cản dòng biên đường bờ cố định: (a) (b) Hình 5.5: Diễn biến đường bờ đầu có đập đinh cản dòng đầu đường bờ cố định (a) chân đập có tượ bồi.ng (b) chân đập có tượng xói GVHD: T.S Trần Thu Tâm 63 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ TÀI LIỆU THAM KHẢO Công trình ven biển Trần Thu Tâm – Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh – 2003 Coastal Engineering Manual 2002 Nearshore Dynamics and Coastal Processes, Horikawa GVHD: T.S Trần Thu Tâm 64 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ - File số liệu đầu vào cho chương trình có dạng mẫu sau: TAP TIN SO LIEU DAU VAO TINH TOAN DIEN BIEN DUONG BO So buoc thoi gian tinh toan - Thoi gian cua mot buoc (giay) 120 21600 So buoc luoi doc bo tinh toan - Khoang cach mot buoc luoi doc bo (m) 21 10 So buoc luoi ngang bo tinh toan - Khoang cach mot buoc luoi ngang bo (m) 21 10 He so thuc nghiem cong thuc dang CERC Theo Komar va Inman (1970) A1=0.77 Theo Horikawa (1988) A1=0.58 0.58 Chieu cao bo tinh den sau ma day khong bi anh huong bun cat hp (m) 15 Cac dac trung cua song tinh toan Goc hop boi duong dinh song voi truc hoanh (do) - Chieu cao song nuoc sau (m) - Chu ki song nuoc sau (giay) 45 Tung cua duong bo tai cac diem luoi o thoi diem ban dau (m) 000000000000000000000 Dieu kien bien dau - cuoi (Neu co dap dinh nhap 1, neu duong bo on dinh nhap 0) 1 Cao muc nuoc (m) Cao day hd(I,J), I=1,nb,J=1,db (m) -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29 -30 -31 -32 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29 -30 -31 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29 -30 -29 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -29 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -28 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -27 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -26 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -25 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -09 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -08 -09 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -06 -07 -08 -09 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 GVHD: T.S Traàn Thu Tâm 65 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -06 -05 -06 -07 -08 -09 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -06 -05 -04 -05 -06 -07 -08 -09 -10 -11 -12 -13 -14 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -06 -05 -04 -03 -04 -05 -06 -07 -08 -09 -10 -11 -12 -13 -12 -11 -10 -09 -08 -07 -06 -05 -04 -03 -02 -03 -04 -05 -06 -07 -08 -09 -10 -11 –12 - Chương trình có khả xuất kết chiều cao sóng vỡ, góc sóng vỡ, độ sâu nước điểm sóng vỡ, diễn biến đường bờ tác dụng sóng Các liệu xuất dạng số, phần biểu đồ sau vẽ Excel Chương trình Fortran subroutine song(deltax,deltay,nb,db,H0,T,phi,d,anphaw,Hv,gi,PI,o) real H0,T,d,L0,k,L,Lc,C,PI,C0,H,Ks,gama,gamagh,phi,deltax,deltay @,Hv,anphaw,beta,kr,gi integer I,o,nb,db,nbo,dbo,tgian parameter(nbo=1000,dbo=1000,tgian=1000) dimension d(nbo,dbo),L(nbo,dbo),C(nbo,dbo),k(nbo,dbo), @H(nbo,dbo),Ks(nbo,dbo),gama(nbo,dbo),gamagh(nbo,dbo), @phi(nbo,dbo),Hv(tgian,dbo),anphaw(tgian,dbo), @dv(tgian,dbo),beta(nbo,dbo),kr(nbo,dbo) 44444 J=0,db+1 beta(1,J)=1.0 44444 continue L0=(gi*T**2)/(2*PI) C0=L0/T 11 I=1,nb+1 12 J=0,db+1 Lc=0.001 if(d(I,J).le.0.0)then L(I,J)=0.0 else 112 L(I,J)=L0*tanh((2*PI*d(I,J))/Lc) endif if ((L(I,J)-Lc).LT.0.0001)then goto 111 else Lc=(L(I,J)+Lc)/2 goto 112 endif 111 if(d(I,J).le.0.0)then C(I,J)=0.0 k(I,J)=1000000000.0 H(I,J)=0.0 GVHD: T.S Trần Thu Tâm 66 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ ks(I,J)=0.0 gama(I,J)=0.0 gamagh(I,J)=0.0 else C(I,J)=L(I,J)/T k(I,J)=(2*PI)/L(I,J) H(I,J)=(H0*cosh((2*PI*d(I,J))/L(I,J)))/SQRT(((2*PI*d(I,J))/L(I,J)) @+(sinh((2*PI*d(I,J))/L(I,J)))*(cosh((2*PI*d(I,J))/L(I,J)))) ks(I,J)=H(I,J)/H0 gama(I,J)=H(I,J)/L(I,J) gamagh(I,J)=0.14*tanh(k(I,J)*d(I,J)) endif 12 continue 11 continue 333,I=2,nb 444,J=1,db if(d(I,J).le.0.0)then phi(I,J)=phi(I-1,J) else phi(I,J)=phi(I-1,J)+(deltax/(k(I-1,J)*cos(phi(I-1,J))))* @(((-k(I-1,J)*sin(phi(I-1,J))*(phi(I-1,J+1)-phi(I-1,J-1)))/ @(2*deltay))+((cos(phi(I-1,J))*(k(I-1,J+1)-k(I-1,J-1)))/ @(2*deltay))-((sin(phi(I-1,J))*(k(I,J)-k(I-1,J)))/(deltax))) endif 444 continue phi(I,db+1)=phi(I,db) phi(I,0)=phi(I,1) 333 continue 88888,I=2,nb 99999,J=1,db if(d(I,J).le.0.0)then beta(I,J)=beta(I-1,J) else beta(I,J)=beta(I-1,J)+(deltax/((1/beta(I-1,J))*cos(phi(I-1,J))))* @(((-(1/beta(I-1,J))*sin(phi(I-1,J))*(beta(I-1,J+1)-beta(I-1,J-1))) @/(2*deltay))+((cos(phi(I-1,J))*(phi(I-1,J+1)-phi(I-1,J-1)))/(2*del @tay))-((sin(phi(I-1,J))*(phi(I,J)-phi(I-1,J)))/(deltax))) endif 99999 continue beta(I,db+1)=beta(I,db) beta(I,0)=beta(I,1) 88888 continue 55555,I=1,nb GVHD: T.S Traàn Thu Tâm 67 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 66666,J=1,db if(d(I,J).gt.0.0)then kr(I,J)=sqrt(1/beta(I,J)) H(I,J)=H0*ks(I,J)*kr(I,J) gama(I,J)=H(I,J)/L(I,J) gamagh(I,J)=0.14*tanh(k(I,J)*d(I,J)) else endif 66666 continue 55555 continue 999,J=1,db 888,I=1,nb if(d(I,J).gt.0.0)then if(gama(I,J).ge.gamagh(I,J))then Hv(o,J)=H(I,J) dv(o,J)=d(I,J) anphaw(o,J)=phi(I,J) goto 999 else endif else endif 888 continue 999 continue 1111,J=1,db if(Hv(o,J).eq.0.0)then print*,'Song chua vo tai mot so diem luoi theo phuong y, vui l @ong mo rong luoi theo phuong x (them cac duong dong sau nho)' goto 1112 elseif(Hv(o,J).eq.H(1,J))then print*,'Song da vo tai mot so diem ngoai luoi tinh toan theo phuon @g y, vui long mo rong luoi theo phuong x (them cac duong dong sau @lon)' goto 1112 endif 1111 continue 1112 return end SUBROUTINE bdc(db,Cgv,Ev,k,x,o,B,anphaw,A1,deltay,s,p,Q,G,anphas, @J,PI) real s,p,anphaw,A1,deltay,B integer dbo,tgian,o,J,db parameter(dbo=1000,tgian=1000) GVHD: T.S Trần Thu Tâm 68 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 3010 3012 3013 3014 6015 6016 dimension Q(tgian,dbo),G(tgian,dbo),k(tgian,dbo),anphaw(tgian,dbo) @,E(tgian,dbo),F(tgian,dbo),x(tgian,dbo),anphas(tgian,dbo), @Ev(tgian,dbo),Cgv(tgian,dbo),A(tgian,dbo),BP(tgian,dbo), @C(tgian,dbo),D(tgian,dbo),Cp(tgian,dbo),Dp(tgian,dbo) 3010,J=1,db G(o,J)=x(o,J)+B*(Q(o,J)-Q(o,J+1)+2*deltay*k(o,J)) E(o,J)=(Ev(o,J)*Cgv(o,J)*2*A1*sin((PI/2)-(2*anphaw(o,J)))*cos( @anphas(o,J))**2)/(p*9.81*(s-1)*deltay) F(o,J)=(Ev(o,J)*Cgv(o,J)*A1*sin(2*anphaw(o,J))*((2*((cos( @anphas(o,J)))**2))+1))/(p*9.81*(s-1)) continue 3012,J=2,db BP(o+1,J)=1+2*B*E(o,J) A(o+1,J)=(-B)*E(o,J) C(o+1,J)=(-B)*E(o,J) D(o+1,J)=E(o,J)*(G(o,J-1)-G(o,J))+F(o,J) continue Cp(o+1,2)=C(o+1,2)/BP(o+1,2) Dp(o+1,2)=D(o+1,2)/BP(o+1,2) 3013,J=3,db Cp(o+1,J)=C(o+1,J)/(BP(o+1,J)-A(o+1,J)*Cp(o+1,J-1)) Dp(o+1,J)=(D(o+1,J)-A(o+1,J)*Dp(o+1,J-1))/(BP(o+1,J)-A(o+1,J @)*Cp(o+1,J-1)) continue Q(o+1,db)=Dp(o+1,db) 3014,J=db-1,2,-1 Q(o+1,J)=Dp(o+1,J)-Cp(o+1,J)*Q(o+1,J+1) continue return end SUBROUTINE td(db,x,o,B,deltay,Q,G,anphas,J) real deltay,B integer dbo,tgian,o,J,db parameter(dbo=1000,tgian=1000) dimension Q(tgian,dbo),G(tgian,dbo),x(tgian,dbo),anphas(tgian,dbo) 6015,J=1,db x(o+1,J)=B*(Q(o+1,J)-Q(o+1,J+1))+G(o,J) continue 6016,J=2,db anphas(o+1,J)=atan((x(o+1,J)-x(o+1,J-1))/deltay) continue return end GVHD: T.S Trần Thu Tâm 69 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 3000 **', PROGRAM DIEN BIEN DUONG BO real n,P,PI,s,ps,deltat,deltay,hp,A1,anphaw,B,mn,d, @H0,T,anphaw0,phido,phi integer I,J,o,dau,cuoi,dbo,tgian,db,tg parameter(dbo=1000,tgian=1000,nbo=1000) dimension Q(tgian,dbo),x(tgian,dbo),G(tgian,dbo),k(tgian,dbo), @Hv(tgian,dbo),Ev(tgian,dbo),Cgv(tgian,dbo),d(nbo,dbo), @anphas(tgian,dbo),anphav(tgian,dbo),hd(nbo,dbo),phido(tgian,dbo) @,anphaw(tgian,dbo),phi(tgian,dbo),vh(tgian,dbo) character*50 title1,title2,title3 gi=9.81 PI=3.141593 P=1.050 ps=2.650 s=ps/P n=0.4 print 3000 format('****************************************************** @/8x,'CHUONG TRINH TINH TOAN DIEN BIEN DUONG BO', @/'********************************************************') 3001 print*,'nhap duong dan den file so lieu dau vao' read*,title2 print*,'nhap duong dan den file ket qua tinh toan' read*,title3 open(unit=2,file=title2,status='old') read(2,*)title1 read(2,*)title1 read(2,*)tg,deltat read(2,*)title1 read(2,*)db,deltay read(2,*)title1 read(2,*)nb,deltax read(2,*)title1 read(2,*)title1 read(2,*)title1 read(2,*)A1 read(2,*)title1 read(2,*)hp read(2,*)title1 read(2,*)title1 read(2,*)anphaw0,H0,T GVHD: T.S Trần Thu Tâm 70 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 11111 J=1,db phido(1,J)=anphaw0 phi(1,J)=(phido(1,J)*PI)/180 11111 continue phi(1,db+1)=phi(1,db) phi(1,0)=phi(1,1) read(2,*)title1 read(2,*)(x(1,J),J=1,db) read(2,*)title1 read(2,*)dau,cuoi read(2,*)title1 read(2,*)mn read(2,*)title1 11 I=1,nb read(2,*)(hd(I,J),J=1,db) hd(I,db+1)=2*hd(I,db)-hd(I,db-1) hd(I,0)=2*hd(I,1)-hd(I,2) 11 continue J=0,db+1 hd(nb+1,J)=2*hd(nb,J)-hd(nb-1,J) continue 22222,I=1,nb+1 33333,J=0,db+1 d(I,J)=mn-hd(I,J) 33333 continue 22222 continue close(unit=2) B=deltat/(2*deltay*(1-n)*hp) 1979,J=1,db k(o,J)=0 1979 continue 3004,J=2,db anphas(1,J)=atan((x(1,J-1)-x(1,J))/deltay) 3004 continue 3005,J=2,db anphav(1,J)=phi(1,J)-anphas(1,J) 3005 continue if(dau.eq.1.0.and.cuoi.eq.0.0)then goto elseif(dau.eq.1.0.and.cuoi.eq.1.0)then goto elseif(dau.eq.0.0.and.cuoi.eq.1.0)then goto GVHD: T.S Trần Thu Tâm 71 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ else goto 41 endif 41 print 42 42 format(11x,'Dieu kien bien khong hop le !', @/9x,'vui long sua lai file so lieu dau vao', @/'********************************************************') goto 3020 open(unit=111,file=title3,status='new') 56789,o=1,tg call song(deltax,deltay,nb,db,H0,T,phi,d,anphaw,Hv,gi,PI,o) 987,J=1,db vh(o,J)=Hv(o,J)*1.28 Ev(o,J)=9.81*P*Hv(o,J)**2/8 Cgv(o,J)=sqrt(9.81*vh(o,J)) 987 continue 3009,J=2,db Q(1,J)=(Ev(1,J)*Cgv(1,J)*A1*cos(anphav(1,J))*sin(anphav(1,J)) @)/(p*9.81*(s-1)) 3009 continue Q(1,1)=0.0 Q(1,db+1)=Q(1,db) call bdc(db,Cgv,Ev,k,x,o,B,anphaw,A1,deltay,s,p,Q,G,anphas, @J,PI) Q(o+1,1)=0.0 Q(o+1,db+1)=Q(o+1,db) call td(db,x,o,B,deltay,Q,G,anphas,J) 555,I=1,nb 666,J=1,db d(I,J)=d(I,J)-((d(I,J)-d(I+1,J))*(x(o+1,J)-x(o,J)))/deltax 666 continue 555 continue 777,I=1,nb d(I,db+1)=2*d(I,db)-d(I,db-1) d(I,0)=2*d(I,1)-d(I,2) 777 continue 888,J=0,db+1 d(nb+1,J)=2*d(nb,J)-d(nb-1,J) 888 continue 56789 continue 899,o=1,tg write(111,6017)(x(o,J),J=1,db) 6017 format (F20.10) GVHD: T.S Trần Thu Tâm 72 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 899 continue goto open(unit=111,file=title3,status='new') 45678,o=1,tg call song(deltax,deltay,nb,db,H0,T,phi,d,anphaw,Hv,gi,PI,o) 876,J=1,db vh(o,J)=Hv(o,J)*1.28 Ev(o,J)=9.81*P*Hv(o,J)**2/8 Cgv(o,J)=sqrt(9.81*vh(o,J)) 876 continue 2009,J=2,db Q(1,J)=(Ev(1,J)*Cgv(1,J)*A1*cos(anphav(1,J))*sin(anphav(1,J)) @)/(p*9.81*(s-1)) 2009 continue Q(o,1)=0.0 Q(o,db+1)=0.0 call bdc(db,Cgv,Ev,k,x,o,B,anphaw,A1,deltay,s,p,Q,G,anphas, @J,PI) Q(o+1,1)=0.0 Q(o+1,db+1)=0.0 call td(db,x,o,B,deltay,Q,G,anphas,J) 2555,I=1,nb 2666,J=1,db d(I,J)=d(I,J)-((d(I,J)-d(I+1,J))*(x(o+1,J)-x(o,J)))/deltax 2666 continue 2555 continue 2777,I=1,nb d(I,db+1)=2*d(I,db)-d(I,db-1) d(I,0)=2*d(I,1)-d(I,2) 2777 continue 2888,J=0,db+1 d(nb+1,J)=2*d(nb,J)-d(nb-1,J) 2888 continue 45678 continue 299,o=1,tg write(111,2017)(x(o,J),J=1,db) 2017 format (F20.10) 299 continue goto open(unit=111,file=title3,status='new') 34567,o=1,tg call song(deltax,deltay,nb,db,H0,T,phi,d,anphaw,Hv,gi,PI,o) GVHD: T.S Trần Thu Tâm 73 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ 765,J=1,db vh(o,J)=Hv(o,J)*1.28 Ev(o,J)=9.81*P*Hv(o,J)**2/8 Cgv(o,J)=sqrt(9.81*vh(o,J)) 765 continue 4009,J=2,db Q(1,J)=(Ev(1,J)*Cgv(1,J)*A1*cos(anphav(1,J))*sin(anphav(1,J)) @)/(p*9.81*(s-1)) 4009 continue Q(o,db+1)=0.0 Q(1,1)=Q(1,2) call bdc(db,Cgv,Ev,k,x,o,B,anphaw,A1,deltay,s,p,Q,G,anphas, @J,PI) Q(o+1,1)=Q(o+1,2) Q(o+1,db+1)=0.0 call td(db,x,o,B,deltay,Q,G,anphas,J) 455,I=1,nb 466,J=1,db d(I,J)=d(I,J)-((d(I,J)-d(I+1,J))*(x(o+1,J)-x(o,J)))/deltax 466 continue 455 continue 477,I=1,nb d(I,db+1)=2*d(I,db)-d(I,db-1) d(I,0)=2*d(I,1)-d(I,2) 477 continue 488,J=0,db+1 d(nb+1,J)=2*d(nb,J)-d(nb-1,J) 488 continue 34567 continue 499,o=1,tg write(111,4017)(x(o,J),J=1,db) 4017 format (F20.10) 499 continue goto 5 print 3019 3019 format('****************************************************** **') 3020 End GVHD: T.S Trần Thu Tâm 74 HVTH:: Lê Song Luật LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Lê Song Luật Ngày, tháng, năm sinh: 02/03/1979 Nơi sinh: Tp.Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 194/50/10A Bạch Đằng – Quận Bình Thạnh – Tp.Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: - 1997 – 2002: sinh viên khoa Xây dựng trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh - 2002 – 2004: học viên cao học trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh ... NGÀNH Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN BỜ BIỂN 1.1.-Phân loại mô hình diễn biến bờ biển: ……………………………………………………………………………… 1.1.1. -Mô hình. .. 65 HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN BỜ BIỂN 1.1.-Phân loại mô hình diễn biến bờ biển: 1.1.1. -Mô hình kinh nghiệm: 1.1.1.1.-Kinh... triển nghiên cứu diễn biến bờ biển 1.1.2 2.-Phân loại mô hình số: ! Nhóm mô hình diễn biến đường bờ: GVHD: T.S Trần Thu Tâm HVTH:: Lê Song Luật Mô hình số tính toán diễn biến đường bờ - Đối tượng