Báo cáo nghiên cứu khoa học Kết quả tính toán lựa chọn hàm vận chuyển bùn cát thích hợp nhất cho đoạn sông Hồng từ Hoà Bình đến Hà Nội nhờ ứng dụng mô hình GSTARS 2.1

Bài báo khoa học này giới thiệu những kết quả tính và chọn hàm vận chuyển trầm tích phù hợp tốt nhất với đoạn sông Hồng từ Hòa Bình đến Hà Nội sử dụng mô hình GSTARS2.1. các kết quả tính vận chuyển trầm tích theo 10 hàm vận chuyển trầm tích khác nhau với số liệu địa hình năm 1992, số liệu thủy văn và trầm tích năm 1993 sử dụng mô hình GSTARS2.1. cho thấy rằng: hàm vận chuyển trầm tích của Engelund và Hansen phù hợp nhất đối với sông Hồng từ Hòa Bình đến...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học " Kết quả tính toán lựa chọn hàm vận chuyển bùn cát thích hợp nhất cho đoạn sông Hồng từ Hoà Bình đến Hà Nội nhờ ứng dụng mô hình GSTARS 2.1 "T¹p chÝ Khoa häc ®hqghn, KHTN & CN, T.xxI, Sè 3PT., 2005 KÕt qu¶ tÝnh to¸n lùa chän hµm vËn chuyÓn bïn c¸t thÝch hîp nhÊt cho ®o¹n s«ng Hång tõ Hoµ B×nh ®Õn Hµ Néi nhê øng dông m« h×nh GSTARS 2.1 NguyÔn ThÞ Nga Khoa KhÝ t−îng Thñy v¨n & H¶i d−¬ng häc Tr−êng §¹i häc Khoa häc Tù nhiªn, §HQGHN Tãm t¾t: Bµi b¸o khoa häc nµy giíi thiÖu nh÷ng kÕt qu¶ tÝnh vµ chän hµm vËn chuyÓn trÇm tÝch phï hîp tèt nhÊt víi ®o¹n s«ng Hång tõ Hßa B×nh ®Õn Hµ Néi sö dông m« h×nh GSTARS2.1. c¸c kÕt qu¶ tÝnh vËn chuyÓn trÇm tÝch theo 10 hµm vËn chuyÓn trÇm tÝch kh¸c nhau víi sè liÖu ®Þa h×nh n¨m 1992, sè liÖu thñy v¨n vµ trÇm tÝch n¨m 1993 sö dông m« h×nh GSTARS2.1. cho thÊy r»ng: hµm vËn chuyÓn trÇm tÝch cña Engelund vµ Hansen phï hîp nhÊt ®èi víi s«ng Hång tõ Hßa B×nh ®Õn Hµ Néi. Do ®ã, hµm nµy ®−îc chän khi tÝnh to¸n vµ dù b¸o biÕn ®æi ®¸y s«ng Hång trong nghiªn cøu tiÕp theo cña ®Ò tµi nµy.1. §Æt vÊn ®Ò GSTARS2.1 (Generalized Stream Tube model for Alluvial River Simulationversion 2.1) lµ thÕ hÖ n©ng cao cña m« h×nh GSTARS2.0 (1998), ®−îc Chih Ted Yang vµFrancisco J.M. Sim⌡es söa ®æi vµ c¶i tiÕn vµo th¸ng 12 n¨m 2000. §©y lµ m« h×nh sèm« pháng c¸c ®iÒu kiÖn dßng ch¶y theo kiÓu b¸n hai chiÒu vµ c¸c thay ®æi h×nh häc lßngdÉn theo kiÓu b¸n ba chiÒu. Cã tíi 11 hµm vËn chuyÓn bïn c¸t cã thÓ ®−îc sö dông trong GSTARS2.1 ®Ó m«pháng vµ dù b¸o quy luËt thay ®æi h×nh th¸i lßng s«ng. Bëi vËy, lùa chän hµm vËnchuyÓn bïn c¸t thÝch hîp nhÊt cho s«ng Hång lµ vÊn ®Ò cÇn ®−îc gi¶i quyÕt tr−íc khithùc hiÖn viÖc m« pháng vµ dù b¸o quy luËt thay ®æi h×nh th¸i lßng s«ng Hång. Bµi b¸otr−íc [1] cña nghiªn cøu ®· c«ng bè kÕt qu¶ b−íc ®Çu t×m hiÓu m« h×nh GSTARS2.1 vµøng dông m«®un n−íc vËt trong nã ®Ó tÝnh tr¾c diÖn däc mÆt n−íc cho ®o¹n s«ng Hångtõ Hoµ B×nh ®Õn Hµ Néi. Bµi b¸o nµy sÏ c«ng bè kÕt qu¶ nghiªn cøu tiÕp theo: øngdông m« h×nh GSTARS 2.1 ®Ó tÝnh to¸n lùa chän hµm vËn chuyÓn bïn c¸t thÝch hîpnhÊt cho s«ng Hång.2. C¬ së lý thuyÕt vµ c¸c hµm vËn chuyÓn bïn c¸t trong GSTARS 2.12.1. C¬ së lý thuyÕt cña c¸c tÝnh to¸n n−íc vËt vµ diÔn to¸n bïn c¸t trongGSTARS 2.1 Trong GSTARS 2.1, c¸c tÝnh to¸n n−íc vËt vµ vËn chuyÓn bïn c¸t cã thÓ xem lµhai m«®un cña cïng mét m« h×nh sè. Bëi vËy, thñ tôc gi¶i kh«ng g¾n liÒn ph−¬ng tr×nhc¬ b¶n cña dßng ch¶y víi ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n ®Ó diÔn to¸n bïn c¸t. Ph−¬ng ph¸p dïngtrong GSTARS 2.1 lµ sai ph©n ph©n h÷u h¹n kh«ng ghÐp nèi, nghÜa lµ: sai ph©n h÷uh¹n ®−îc sö dông ®Ó rêi r¹c ho¸ ph−¬ng tr×nh sai ph©n c¬ b¶n, c¸c ®−êng cong n−íc vËt®−îc tÝnh ®Çu tiªn, sau ®ã diÔn to¸n to¸n bïn c¸t vµ tÝnh c¸c thay ®æi ®¸y, tÊt c¶ c¸ctham sè thñy lùc ®−îc gi÷ æn ®Þnh trong mçi b−íc thêi gian tÝnh to¸n. C¬ së lý thuyÕt cña m«®un n−íc vËt trong GSTARS 2.1 ®· ®−îc tr×nh bµy kh¸ chitiÕt trong bµi b¸o tr−íc [1]. §Ó diÔn to¸n bïn c¸t trong s«ng, GSTARS 2.1 sö dông 66KÕt qu¶ tÝnh to¸n lùa chän hµm vËn chuyÓn bïn c¸t… 67ph−¬ng tr×nh liªn tôc bïn c¸t ë d¹ng gi¶n ho¸ (2.12) dùa trªn 2 gi¶ thiÕt: sù thay ®æil−îng ngËm c¸t l¬ löng trong mÆt c¾t ngang nhá h¬n nhiÒu sù thay ®æi cña ®¸y s«ng vµtrong mét b−íc thêi gian, c¸c tham sè cña hµm vËn chuyÓn bïn c¸t ®èi víi mét mÆt c¾tngang gi÷ nguyªn kh«ng thay ®æi. Ph−¬ng tr×nh nµy nh− sau: ∂A d ∂Qs η + =qs (2.1) ∂t ∂xvíi: η lµ thÓ tÝch bïn c¸t trong 1 ®¬n vÞ thÓ tÝch líp ®¸y; Ad lµ thÓ tÝch bïn c¸t ®¸y trªnmçi ®¬n vÞ chiÒu dµi; Qs lµ l−u l−îng bïn c¸t; qs lµ dßng ch¶y bïn c¸t vµo theo ph−¬ngngang vµ t lµ thêi gian.2.2. C¸c hµm vËn chuyÓn bïn c¸t trong GSTARS 2.1 GSTARS 2.1 bao gåm 11 hµm vËn chuyÓn bïn c¸t kh¸c nhau: Duboys (1879),Meyer-Peter vµ Muller (1948), Laursen (1958), Toffaleti (1969), Engelund vµ Hansen(1972), Ackers vµ White (1973), Ackers vµ White (1990), Yang (1973) + Yang (1984),Yang (1979) + Yang (1984), Parker (1990), Yang vµ céng sù (1996). Mçi hµm vËnchuyÓn bïn c¸t ®−îc x©y dùng cho mçi ph¹m vi kÝch th−íc bïn c¸t vµ c¸c ®iÒu kiÖndßng ch¶y nhÊt ®Þnh. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n dùa trªn c¬ së c¸c hµm vËn chuyÓn kh¸cnhau cã thÓ kh¸c ®¸ng kÓ so víi c¸c hµm kh¸c vµ so víi thùc ®o.2.2.1. Ph−¬ng ph¸p Duboys (1879) Dùa theo tiªu chuÈn khëi ®éng cña bïn c¸t ®¸y lµ øng suÊt tiÕp ®¸y v−ît qu¸ øngsuÊt tiÕp giíi h¹n, Duboys ®· thu ®−îc biÓu thøc sau: q b = Kτ(τ − τ c ) (2.2)trong ®ã qb lµ l−u l−îng bïn c¸t ®¸y ®¬n vÞ; τ lµ øng suÊt tiÕp ®¸y vµ τ ...