2 13 Sơ đồ tính toán mô hình MARINE
232 Xây dựng mô đun diễn toán dòng chảy qua hồ
Mô đun diễn toán dòng chảy qua hồ được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Fortran 70 bằng cách giải phương trình liên tục theo phương pháp Runge - Kutta bậc 3 và sơ đồ giải như Hình 2 22 Từ phương pháp Runge - Kutta bậc 3 tính toán được mực nước hồ ở bước thời gian tiếp theo và biến đổi mực nước trong hồ, từ đó tính được dung tích hồ ở bước thời gian tiếp theo và biến đổi dung tích hồ thông qua đường quan hệ hoặc bảng tra mực nước với dung tích hồ V = f(Z) Lưu lượng về hạ du hồ ở bước thời gian tiếp theo được tính dựa trên dung tích ở bước thời gian tiếp theo, biến đổi dung tích hồ trong bước thời gian Δt, lưu lượng về hồ và thông số cửa xả
Số liệu đặc tính lòng hồ được thể hiện theo mối quan hệ dung tích, diện tích mặt nước theo cao trình mặt nước hay còn gọi là đường đặc tính VFZ được sử dụng để xác định quan hệ V = f(Z) Thông số cửa xả bao gồm: cao trình cửa xả, chiều dài mỗi cửa, số lượng cửa, hình dạng cửa được mô đun sử dụng để tính toán lưu lượng về hạ du hồ Ngoài ra, quá trình diễn toán còn phụ thuộc mực nước ban đầu trong hồ, cao trình mực nước cao nhất Công thức tổng quát tính lưu lượng qua đập tràn như sau :
3⁄ (2 3 10)
Trong đó : m là hệ số lưu lượng, b là chiều dài cửa tràn, g là gia tốc trọng trường và Ho là chênh lệch đô cao mực nước hồ và ngưỡng tràn
Với đập tràn có nhiều cửa xả, công thức tính lưu lượng qua đập như sau:
�
2
�=1
Trong đó : ε là hệ số co hẹp, δn là hệ số thực nghiệm, n là số cửa xả tràn
� = 1 − 0 2 � �� + ( � � − 1) 𝜕 � �� �0 (2 3 12) Trong đó : εmb và εmt là các hệ số phụ thuộc vào hình dạng cửa, được xác định như Hình 2 23
Các loại đập với cấu tạo đơn giản, dễ làm, có hệ số lưu lượng nhỏ, m = 0,35 ÷ 0,45, thường được dùng nhiều trong các công trình thủy lợi loại nhỏ bằng vật liệu tại chỗ: đá, gạch, gỗ Hệ số lưu lượng của đập mặt cắt chữ nhật, theo Badanh như sau:
� � = 0 42 (0 7 + 0 185 ) 𝜕 (2 3 13) � = ��√2��0 2 3⁄ � = 𝜕�𝜕� ∑ �√2��0 (2 3 11)
Điều kiện ban đầu cao độ mặt nước hồ t = 0, j = 1, Hj = ?
Thay đổi thời gian tj+1 = tj + Δt
Xác định từ đường quá trình dòng chảy vào hồ I(tj), I(tj+Δt/3) I(tj+2 Δt /3)
Xác định Q(Hj) từ quan hệ mực nước – lưu lượng
∆�1 = � ( � � ) − � ( � � )
�(�� ) ∆�
Xác định Q(Hj+ΔH1/3) từ quan hệ mực nước – lưu lượng
∆�2 = � (�� + ∆ � 3 ) ∆�1 3 ∆�
Xác định Q(Hj+2ΔH2/3) từ quan hệ mực nước – lưu lượng
∆�3 = � (�� + 2∆ � 3 ) 2∆ � 2 3 ∆� ∆� = ∆ �1 4 + 3∆ � 3 4 j=j+1 không Kết thúc Hj+1 = Hj + ΔH có Dừng
Hình 2 22 Sơ đồ khối mô đun diễn toán dòng chảy qua hồ chứa
) − � (�� + � (�� + ∆�31
) − � (�� + � (�� + 2∆�32
Bảng 2 4 Xác định hệ số thực nghiệm cửa xả
𝜕�� = 1
𝜕�� = 0 8
Hình 2 23 Hệ số hình dạng một số loại cửa xả điển hình