Nghiên cứu mô phỏng xói cục bộ mố và trụ cầu Bến Thuỷ - Nghệ An

Bài viết Nghiên cứu mô phỏng xói cục bộ mố và trụ cầu Bến Thuỷ - Nghệ An nghiên cứu mô phỏng xói cục bộ mố và trụ cầu sử dụng (i) mô hình phân bố trung bình độ sâu để xác định vận tốc dòng chảy và (ii) các công thức kinh nghiệm khác nhau để tính xói cục bộ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu mô phỏng xói cục bộ mố và trụ cầu Bến Thuỷ - Nghệ An Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG XÓI CỤC BỘ MỐ VÀ TRỤ CẦU BẾN THUỶ - NGHỆ AN Phạm Văn Chiến Khoa Thuỷ văn và Tài nguyên nước - Trường Đại học Thuỷ lợi, Email: Pchientvct_tv@tlu.edu.vn1. GIỚI THIỆU CHUNG dòng chảy và (ii) các công thức kinh nghiệm Xói cục bộ mố và trụ cầu là một yếu tố khác nhau để tính xói cục bộ. Nghiên cứu ápquan trọng trong tính toán ổn định cầu qua dụng cho mô phỏng xói cục bộ mố và trụ cầusông. Có nhiều phương pháp khác nhau để Bến Thuỷ - Nghệ An.nghiên cứu xói cục bộ mố và trụ cầu như 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUphương pháp sử dụng các công thức kinh Module thuỷ động lựcnghiệm, phương pháp mô hình toán vàphương pháp áp dụng các kĩ thuật thông Các đặc trưng dòng chảy (độ sâu và vậnminh nhân tạo [1,2]. Trong số đó, phương tốc trung bình độ sâu) trong mặt cắt được xácpháp mô hình toán kết hợp sử dụng các công định dựa trên việc giải số phương trình đặc trưng mà nó được biến đổi dựa trên việc đơnthức kinh nghiệm hoặc thực nghiệm đã và giản hoá hệ phương trình Reynolds [3], cụđang là một xu thế nghiên cứu phổ biến. thể có dạng như sau: Trong các công thức kinh nghiệm đề xuất 2  U  Bg gn 2để tính xói cục bộ, vận tốc dòng chảy là  ghS x    h    1/3 U  0 (1)thành phần và yếu tố then chốt, thường được y  y  htính toán đơn giản bằng cách sử dụng vận tốc với U là vận tốc dòng chảy trung bình độtrung bình mặt cắt. Tuy nhiên, sử dụng vận sâu (m/s), y là kí hiệu theo phương ngang, Sxtốc trung bình mặt cắt có ưu điểm là việc tính là độ dốc đáy sông, B g là hệ số, n là hệ sốtoán đơn giản nhưng lại có nhược điểm là đã nhám Manning, h là độ sâu dòng 2chảy (m),mặc định vận tốc dòng chảy tại các bãi nông =U* h là hệ số nhớt động học (m /s) với U*hai bờ sông bằng vận tốc dòng chủ lưu [3]. là vận tốc ma sát đáy (m/s) và  là trọng 3Hơn nữa, trong sông tự nhiên, hình dạng mặt lượng riêng của nước (kg/m ).cắt luôn thay đổi và vận tốc dòng chảy tại các Phương pháp sai phân hữu hạn và phươngvị trí khác nhau trên mặt cắt thường là khác pháp lặp Newton-Raphson [1] đã được sửnhau. Điều đó đòi hỏi sử dụng vận tốc thay dụng để lần lượt xấp xỉ các thành phần đạođổi trên mặt cắt trong tính toán xói cục bộ hàm và xác định nghiệm số của phương trìnhthay vì vận tốc trung bình mặt cắt. (1). Mặt cắt sông được chia thành N nodes và Có nhiều mô hình khác nhau có thể được phương pháp lặp Newton-Raphson tại nodesử dụng để mô phỏng vận tốc dòng chảy thứ j có dạng như sau: jcũng như độ sâu dòng chảy trong mặt cắt f (U ) U i j 1  U i j  (2) f (U j )sông. Trong đó mô hình trung bình độ sâuthường được sử dụng. Do đó, mục tiêu chính với Ui j1 và Ui j lần lượt là vận tốc trungcủa nghiên cứu này là nghiên cứu mô phỏng bình độ sâu tại node thứ j bước lặp thứ i+1 vàxói cục bộ mố và trụ cầu sử dụng (i) mô hình vận tốc trung bình độ sâu tại node thứ j bướcphân bố trung bình độ sâu để xác định vận tốc lặp thứ i, f (U j ) và f (U j ) lần lượt là hàm và 351Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3đạo hàm tại node thứ j, với hàm f (U j ) là vế xói ảnh hưởng của chiều rộng trụ cầu tínhtrái của phương trình (1). toán và tốc độ dòng chảy tới trụ, t là hệ số đối Module tính xói với bãi sông t=1 và đối với dòng chủ lưu và Để tính toán xói, công thức tính xói cục bộ sông có lòng sông di động t = 0.6, Uox là tốccủa (i) Trường Đại học Xây dựng Hà Nội độ cho phép không xói của đất ở đáy hố xói(1982), (ii) M.M. Zuravlev (1978), (iii) I.A. cục bộ, Kh là hệ số phụ thuộc vào chiều sâuLaratslasev (1953) và (iv) Richardson (1990) dòng chảy trước cầu, xác định theo côngđã được lựa chọn và áp dụng trong nghiên thức.cứu này bởi vì đây là bốn công thức hiện đang log K h=0.17-0.35h/b (7)được sử dụng tương đối phổ biến ...