III Vùng : Trung sông Bưởi 34,9 34,9 234,
a.Dòng chảy trong sông thiên nhiên
Toàn bộ mạng tính toán thể hiện dòng chảy trên sông là dòng chảy trong lòng dẫn thiên nhiên biến đổi chậm theo thời gian và không gian. Chế độ dòng chảy này được mô tả bằng phương trình vi phân đạo hàm riêng Saint-Venant.
Phương trình liên tục và phương trình động lượng: Trong đó: q x Q t Z B = ∂ ∂ + ∂ ∂ 0 ) ( 2 2 = + ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ RW C Q Q g x z gw W Q x t Q β
B: Chiều rộng mặt nước ở thời đoạn tính toán (m). Z: Cao trình mực nước ở thời đoạn tính toán (m). t: Thời gian tính toán (giây).
Q: Lưu lượng dòng chảy qua mặt cắt (m3/s). X: Không gian (dọc theo dòng chảy) (m).
β: Hệ số phân bố lưu tốc không đều trên mặt cắt. W: Diện tích mặt cắt ướt (m2).
q: Lưu lượng ra nhập dọc theo đơn vị chiều dài (m2
/s). C: Hệ số Chezy C = 1/n . Ry n: Hệ số nhám lòng dẫn. R: Bán kính thuỷ lực. Y: Hệ số Maninh. b. Sử dụng mô hình tính toán
Để tính toán thủy lực lũ, kiệt mặn trên các hệ thống sông hiện nay có nhiều mô hình tính toán:
- Mô hình VRSAP của cố giáo sư - tiến sỹ Nguyễn Như Khuê vẫn được sử dụng tính toán thủy lực cho các mạng sông.
- Mô hình HEC-RAS là một hệ thống phần mềm tổng hợp, đây là mô hình do quân đội Mỹ xây dựng và phát triển và cho phép sử dụng miễn phí. Mô hình có khả năng tính toán thủy lực, bùn cát, chất lượng nước.
- Mô hình thủy lực MIKE11 của viện thủy lực Đan Mạch. Đây là mô hình tiên tiến được chuyển giao cho viện Quy hoạch Thủy lợi.
Bảng 3.3: Phân tích, so sánh các mô hình
TT Hạng mục VRSAP HEC-RAS MIKE 11
1 Điều kiện ứng dụng Mạng sông hở Mạng sông hở Mạng sông hở
2 Tính toán thủy văn Không Không Không
3 Thiết lập mạng sông, điểm tính toán Chỉ mang tính minh họa. Người sử dụng phải nhập các dữ liệu về khoảng cách giữa 2 mặt cắt Chỉ mang tính minh họa. Người sử dụng phải nhập các dữ liệu về khoảng cách giữa 2 mặt cắt Có tọa độ xác định. Mô hình có thể xác định khoảng cách giữa 2 điểm, 2 mặt cắt 4 Mặt cắt ngang Phù hợp với mặt cắt hở. Độ nhám của mặt cắt có thể thay đổi cho phần lòng sông và bãi tràn theo chiều ngang
Phù hợp với mặt cắt hở. Độ nhám của mặt cắt có thể thay đổi cho phần lòng sông và bãi tràn theo chiều ngang
Phù hợp với mặt cắt hở. Độ nhám của mặt cắt có thể thay đổi theo từng điểm của chiều ngang và chiều đứng
5 Các khu trữ nước (ô ruộng)
Nối với hệ thống sông bằng các công trình bên
Thiết lập 1 cách trực quan. Nối với hệ thống sông bằng các công trình bên
Không trực quan, được ẩn chứa như một thuộc tính trong mặt cắt ngang. 6 Các công trình trên sông Có thể tính toán cho đập tràn, cống, cầu giao thông với các hình dạng khác nhau.
Có thể tính toán cho đập tràn, cống, cầu giao thông với các hình dạng khác nhau.
Có thể tính toán cho đập tràn, cống, cầu giao thông với các hình dạng khác nhau.
7 Trạm bơm
Bơm nước vào hoặc ra khỏi sông. Không có loại bơm từ sông này sang sông khác. Mỗi trạm bơm chỉ có 1 máy bơm duy nhất. Tại 1 nút có thể khai báo nhiều trạm bơm
Bơm nước từ ô ruộng này sang ô ruộng khác, hoặc từ ô ruộng ra sông hoặc cũng có thể từ sông này sang sông khác. Có thể chia thành nhóm, mỗi nhóm có thể có nhiều máy bơm
Bơm nước vào hoặc ra khỏi sông. Không có loại bơm từ sông này sang sông khác. Mỗi trạm bơm chỉ có 1 máy bơm duy nhất. Tại 1 nút có thể khai báo nhiều trạm bơm
8 Điều kiện biên Bắt buộc phải có tại các biên hở Bắt buộc phải có tại các biên hở Bắt buộc phải có tại các biên hở 9 Công trình điều khiển Mô tả công trình điều khiển chi tiết. Không có dạng công trình điều khiển mà Mô tả công trình điều khiển chi tiết.
TT Hạng mục VRSAP HEC-RAS MIKE 11
được lồng ghép vào các điều kiện biên. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
10 Môi trường ứng dụng DOS WINDOWS WINDOWS
Từ những phân tích trên, trong nghiên cứu này sử dụng mô hình MIKE11 để tính toán mực nước, lưu lượng kiệt cho các mạng sông trong vùng.
Giới thiệu mô hình MIKE11:
Mô hình MIKE11 do DHI Water and Environment (Đan Mạch) phát triển, là phần mềm để mô phỏng dòng chảy, lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở các lưu vực sông, kênh tưới… MIKE11 là mô hình động lực học một chiều, thân thiện với người sử dụng nhằm phân tích chi tiết, thiết kế, quản lý và vận hành cho các sông và hệ thống kênh dẫn đơn giản và phức tạp. Với môi trường đặc biệt thân thiện với người sử dụng, linh hoạt và tốc độ tính toán cao, MIKE11 cung cấp một môi trường thiết kế hữu hiệu về kỹ thuất công trình, tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước và quy hoạch. Mô đun thủy động lực học (HD) là một phần trung tâm của của hệ thống mô hình MIKE11 và tạo cơ sở cho hầu hết các mô đun khác bao gồm:
- Dự báo lũ và vận hành hồ chứa.
- Các phương pháp mô phỏng kiểm soát lũ. - Vận hành hệ thống tưới và tiêu thoát bề mặt. - Thiết kế các hệ thống kênh dẫn.
- Nghiên cứu sóng triều và dâng nước do mưa ở sông và cửa sông.
Đặc trưng cơ bản của hệ thống lập mô hình MIKE 11 là cấu trúc mô-đun tổng hợp với nhiều loại mô-đun được thêm vào mỗi mô phỏng các hiện tượng liên quan đến hệ thống sông. Ngoài các mô-đun HD đã mô tả ở trên, MIKE bao gồm các mô- đun bổ sung đối với:
- Thủy văn.
- Tải khuyếch tán.
- Các mô hình cho nhiều vấn đề về Chất lượng nước. - Vận chuyển bùn cát có cố kết (có tính dính).
- Vận chuyển bùn cát không có cố kết (không có tính dính).
3.1.3. Cơ sở tính toán thủy lực dòng chảy