- Mô hình th y đ ng l c h c Module dòng ch y Mike21FM
Mô đun MIKE 21-HD ch y u tính dòng ch y không n đ nh trong vùng n c t ng đ i nông. Nó tính đ n nh ng nh h ng c a thu tri u, gió, áp su t không khí,
chênh l ch v m t đ (do nhi t đ và đ mu i), sóng, r i và các đi m khô t các bãi sông. Ph ng trình c a dòng ch y trong mô đun này nh sau.
Ph ng trình mô ph ng chuy n đ ng c a dòng ch y 2 chi u ngang đ c tích phân t ph ng trình 3 chi u theo chi u đ ng th hi n các quá trình b o toàn v t ch t (2.1) và đ ng l ng (2.2).(2.3) c a dòng ch y nh sau:
(2.1)
(2.2)
(2.3)
Trong ph ng trình các ký hi u đ c s d ng nh sau:
- - đ sâu m c n c t i đi m (x,y) tính t 0 - - cao đ m t n c tính t 0
- - m t đ thông l ng theo chi u x và y (m3/s/m=(uh,vh);
(u,v) v n t c trung bình theo chi u sâu theo h ng x và y) - - h s Chezy (m1/2/s)
- g - gia t c tr ng tr ng
- - h s ma sát gió
- - v n t c gió theo chi u x và y - - h s Coriolis(s-1)
- - áp su t khí quy n (kg/m/s2)
- - m t đ n c (kg/m3)
- x,y - to đ không gian (m) - t - th i gian (s)
- - các thành ph n ng xu t ti p
=0
∂ +∂
∂ +∂
∂
∂
y q x p t ς
( ) ( )
( ) 0
1
2 2
2 2 2
∂ = + ∂
− Ω
−
∂ + ∂
∂
− ∂ + +
∂ + ∂
∂ + ∂
∂ + ∂
∂
∂
a w x
xy xx
w
x p fVV h
q
y h x h
h C
q gp p
gh x h
pq y h p x t p
ρ
τ ρ τ
ς
( ) ( )
( ) 0
1
2 2
2 2 2
∂ = + ∂
− Ω
−
∂ + ∂
∂
− ∂ + +
∂ + ∂
∂ + ∂
∂ + ∂
∂
∂
a w y
xy yy
w
y p fVV h
p
x h y h
h C
q gq p
gh y h
pq x h q y t q
ρ
τ ρ τ
ς
) , , (x y t h
) , , (x y t ς
) , , ( , ,q x y z p
) , , (x y t C
) (V f
) , , ( ,
,V V x y t V x y
) , (x y Ω
) , , (x y t pa ρw
yy xy
xx τ τ
τ , ,
Ph ng pháp gi i n luân h ng (ADI) v i thu t toán quyét kép (DS) đ i v i ma tr n c a t ng h ng đ c s d ng đ gi i s h ph ng trình liên t c và b o toàn đ ng l ng c a dòng ch y
Kh n ng ng d ng c a mô hình
V i u đi m c a h th ng l i phi c u trúc trong mô hình Mike 21FM và c s khoa h c c a nó, cho th y mô hình có th ng d ng cho các lo i bài toán sau:
+ Nghiên c u ch đ th y l c t ng th trên toàn đo n sông và chi ti t t i t ng v trí, bao g m nh ng đ c tr ng v m c n c, l u l ng, v n t c dòng ch y và phân b c a chúng theo 2 ph ng trên m t ph ng n m ngang. Ngoài ra, mô hình còn có kh n ng tính toán dòng ch y vòng nh ng đo n sông cong, thành ph n quan tr ng trong nghiên c u xói l b sông
+ Tính toán và d báo bi n hình lòng d n (xói, b i lòng sông) và xói l b sông trong tr ng thái t nhiên c ng nh d i các k ch b n khai thác dòng sông khác nhau v i th i gian d báo ng n h n (trong 1 mùa l ) và dài h n (t 3 n m đ n 30 n m).
+ Tính toán nghiên c u s bi n đ i c a các đ c tr ng dòng ch y khi thay đ i k ch b n khai thác lòng d n.
- Mô hình di n bi n hình thái sông
MIKE 21 ST là mô đun tính toán t c đ v n chuy n tr m tích (cát) không k t dính d i tác đ ng c a c sóng và dòng ch y. Các thành ph n v n chuy n tr m tích có th gây ra bi n đ i đáy. Vi c tính toán đ c th c hi n d i đi u ki n thu đ ng l c c b n t ng ng v i đ sâu đã cho. Không có s t ng tác tr l i c a thay đ i đ sâu đ n sóng và dòng ch y. Do đó, k t qu cung c p b i MIKE 21 ST có th đ c s d ng đ xác đnh khu v c có kh n ng xói ho c b i và đ ch ra t c đ bi n đ i đáy nh ng không xác đ nh đ c vi c c p nh t đ sâu cu i m i chu k tính toán.
c tr ng chính c a mô đun v n chuy n tr m tích không k t dính MIKE 21 ST đ c mô t nh sau:
- Các đ c tr ng c a v t ch t đáy có th không đ i ho c bi n đ i theo không gian (ví d t l và c h t trung bình)
- N m lý thuy t v n chuy n tr m tích khác nhau đ u có giá tr cho vi c tính toán t c đ v n chuy n tr m tích trong đi u ki n ch có dòng ch y:
+ Lý thuy t v n chuy n t ng t i Engelund và Hansen
+ Lý thuy t v n chuy n t ng t i (đ c xác đ nh nh t i đáy + t i l l ng) Engelund và Fredsoe
+ Công th c v n chuy n t ng t i (t i đáy + t i l l ng) Zyserman và Fredsoe
+ Lý thuy t v n chuy n t i đáy Meyer-Peter + Công th c v n chuy n t ng t i Ackers và White
- Hai ph ng pháp có giá tr đ tính toán t c đ v n chuy n tr m tích k t h p gi a sóng và dòng ch y
+ Áp d ng mô đun v n chuy n tr m tích STP c a DHI + Ph ng pháp v n chuy n t ng t i c a Bijker
- Ph ng pháp v n chuy n cát do ng i s d ng xác đnh (2 chi u ho c t a 3 chi u) trong tính toán k t h p sóng và dòng ch y khi mô đun STP đ c s d ng.
Tính toán t c đ vân chuy n đ c đ y m nh thông qua vi c s d ng b ng v n chuy n tr m tích đ c t o ra tr c đó.
- S d ng STP cho phép tính toán nh h ng c a hi n t ng sau đ n t c đ v n chuy n tr m tích:
+ H ng truy n sóng b t k tác đ ng đ n dòng ch y + Sóng v ho c sóng không v
+ c tính hình h c c a v t ch t đáy đ c mô t thông qua m t lo i c h t ho c đ ng cong phân b c h t
+ áy ph ng ho c đáy g n cát
- Tính n đ nh chu n Courant-Friedrich-Lewy.
Phân b th ng đ ng c a tr m tích l l ng trong tính toán sóng k t h p v i dòng ch y dùng đ đánh giá v n chuy n tr m tích trong bi n. Cách thông th ng đ
mô t phân b th ng đ ng c a tr m tích l l ng đó là áp d ng ph ng trình khu ch tán:
(2.4) trong đó c là n ng đ tr m tích; t là th i gian; w là t c đ chìm l ng c a tr m tích l l ng; y là to đ th ng đ ng; εs là th a sô trao d i r i.