Báo cáo khoa học: Mô hình số mô phỏng sự xói lở mái dốc do nước tràn bờ

Mô hình toán được xây dựng bằng cách kết hợp mô hình dòng chảy một chiều và mô hình biến đổi đáy để mô phỏng sự xói lở khi nước tràn qua bờ đê. Phương pháp cộng trực tiếp được ứng dụng để xác định đường mặt nước và phương pháp sai phân hữu hạn theo sơ đồ cải tiến Lax-Scheme được dùng để giải phương trình biến đổi đáy. Công thức chuyển tải bùn cát của Meyer-Peter và Muller được ứng dụng để xác định lưu lượng bùn cát cho thấy thích hợp với hiện tượng xói lở...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học:Mô hình số mô phỏng sự xói lở mái dốc do nước tràn bờ Science & Technology Development, Vol 13, No.T3- 2010 MÁI D C DO NƯ C TRÀN B MÔ HÌNH S MÔ PH NG S XÓI L Huỳnh Công Hoài Trư ng Đ i h c Bách khoa, ĐHQG – HCM (Bài nh n ngày 08 tháng 01 năm 2009, hoàn ch nh s a ch a ngày 24 tháng 09 năm 2009 TÓM T T: Mô hình toán ñư c xây d ng b ng cách k t h p mô hình dòng ch y m t chi u và môhình bi n ñ i ñáy ñ mô ph ng s xói l khi nư c tràn qua b ñê. Phương pháp c ng tr c ti p ñư c ngd ng ñ xác ñ nh ñư ng m t nư c và phương pháp sai phân h u h n theo sơ ñ c i ti n Lax-Schemeñư c dùng ñ gi i phương trình bi n ñ i ñáy. Công th c chuy n t i bùn cát c a Meyer-Peter và Mullerñư c ng d ng ñ xác ñ nh lưu lư ng bùn cát cho th y thích h p v i hi n tư ng xói l do nư c tràn quab ñê. Mô hình ñư c hi u ch nh và ki m nghi m b ng nh ng s li u th c ño trong phòng thí nghi m vàk t qu mô ph ng di n bi n xói l phù h p v i s li u t thí nghi m. T khóa: mô hình dòng ch y, mô hình bi n ñ i ñáy, mô ph ng s xói l . 2 . CƠ S1. GI I THI U LÝ THUY T Khi m c nư c dâng cao tràn qua ñ nh các Khi nư c tràn qua ñ nh b ñê lưu lư ngc n cát, b ñê, dòng ch y trên mái d c phía h dòng ch y s thay ñ i do ñ nh b tràn b xói l ,lưu là dòng ch y xi t có v n t c r t l n, do ñó c t nư c tràn tăng nhanh, dòng ch y th c ch tñ nh và mái d c h lưu h u h t ñ u b xói l n ñ nh. Tuy nhiên do dòng là dòng khôngnghiêm tr ng. Trong nghiên c u n y gi i thi u ch y trên b m t ch y u là dòng ch y xi t nên có th ñơn gi n xem là chuy n ñ ng n ñ nhmô hình toán 2D mô ph ng di n bi n s thayñ i hình d ng profile mái d c khi nư c tràn qua t ng th i ño n (quasi – steady flow).ñ nh b ñê. K t qu t mô hình toán ñư c sosánh v i k t qu thí nghi m trên mô hình v tlý. θ b H z M t chu n Hình 1. M t c t ngang ñ nh b hình thang, lưu lư ng ñư c xác ñ nh theo Lưu lư ng tràn qua ñ nh b ñê xem như Singh và Scarlatos (1989):lưu lư ng tràn qua b tràn có m t c t ngang Q = [C1b + C2 ( H − z ) tanθ ]( H − z )3 / 2 (1) B n quy n thu c ĐHQG-HCMTrang 78 T P CHÍ PHÁT TRI N KH&CN, T P 13, S T3 - 2010 Trong ñó: m c nư c trên ñ nh ng v i ñ sâu phân gi i do ñó ñư ng m t nư c trên mái d c là ñư ng C1, C2 : h ng s không th nguyên nư c h và phương trình ñư ng m t nư c ñư c z : cao trình ñ nh b ñê xác ñ nh: θ : góc c nh hình thang d Q  2 H : ñ sâu tràn qua ñ nh  + y + z + S f = 0 (3) dx  2 gA 2    Trư ng h p m t c t hình ch nh t, (1) trthành: Trong ñó Sf ñ d c th y l c Q = Kb( H − z ) 3 / 2 (2) Q2 Sf = (4) C 2 A2 R trong ñó K là h s lưu lư ng xác ñ nhb ng th c nghi m V i: C: h s Chezy, xác d nh theo 1/6 Manning C = R /n Dòng ch y trên mái d c ñư c xem là dòng n ñ nh t ng th i ño n và chuy n ñ ng không n: h s nhámñ u. Theo thí nghi m c a Pugh và Cra ...