Quan hệ lưu lượng – mực nước trên kênh dẫn cá 'tự nhiên'

Kênh dẫn cá được gọi là “tự nhiên” khi nó mô phỏng lại phần nào đặc tính của dòng chảy tự nhiên, có độ dốc lớn, với các mố nhám lớn (khối đá tự nhiên hoặc các khối bê tông đúc sẵn) được phân bố trong lòng dẫn để tiêu tán năng lượng và giảm vận tốc dòng chảy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quan hệ lưu lượng – mực nước trên kênh dẫn cá “tự nhiên” Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 QUAN HỆ LƯU LƯỢNG – MỰC NƯỚC TRÊN KÊNH DẪN CÁ “TỰ NHIÊN” Trần Dũng Tiến Trường Đại học Thủy lợi, email: tientd@wru.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Việc xây dựng các công trình: đập dâng, đập thủy điện, đập thủy lợi trên sông… đã làm thay đổi, gián đoạn dòng chảy tự nhiên, ảnh hưởng lớn đến môi trường nước và sự di chuyển của các loài cá bản địa và di cư. Do đó, cần thiết phải xây dựng kênh dẫn cá nối liền thượng lưu và hạ lưu đập chắn để đảm bảo được tính liên tục trên đường di cư của các loài cá. a) b) Kênh dẫn cá đã được nghiên cứu và phát Hình 1: Kênh dẫn cá tự nhiên Malhaute triển mạnh ở châu Âu từ những năm 1970; tại tại Pháp (a) và mô hình thí nghiệm (b) Pháp [3]; tại Canada [2]. Trong bài báo này, tác giả tập trung nghiên cứu về kênh dẫn cá “tự Quan hệ lưu lượng - mực nước được xây nhiên” với các ưu thế về cảnh quan môi dựng với giả định dòng chảy trên kênh là trường, giá thành xây dựng và phù hợp với dòng chảy ổn định đều, có độ sâu trung bình nhiều loài các khác nhau. h và vận tốc trung bình V . Xác định quan Kênh dẫn cá được gọi là “tự nhiên” khi hệ lưu lượng – mực nước tạo thuận lợi cho nó mô phỏng lại phần nào đặc tính của dòng việc thiết kế kênh dẫn cá, bên cạnh các tiêu chảy tự nhiên, có độ dốc lớn, với các mố chí khác như: Vận tốc lớn nhất, mực nước nhám lớn (khối đá tự nhiên hoặc các khối nhỏ nhất và kích thước khu vực nghỉ sau mố nhám lớn… Trong bài báo này, tác giả đã bê tông đúc sẵn) được phân bố trong lòng tiến hành đo đạc mực nước trên mô hình dẫn để tiêu tán năng lượng và giảm vận tốc kênh dẫn cá tự nhiên, kích thước 1m × 7m, dòng chảy. với các đặc tính khác nhau (sự thay đổi về độ 2. PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU dốc đáy kênh, mật độ mố nhám, kích thước mố nhám, lưu lượng…). Các thí nghiệm Nghiên cứu lý thuyết, mô hình vật lý và được thể hiện trong bảng 1. mô hình toán. Kênh dẫn cá “tự nhiên” có thể được mô Bảng 1: Các đặc tính khác nhau của kênh hình hóa với sự phân bố đồng đều của các mố dẫn cá được tiến hành thí nghiệm nhám lớn theo hướng dòng chảy (ax) và D Lòng nhám TN HD C hướng ngang (ay). Các mố nhám lớn có chiều (mm) dẫn (cm) cao hnhám và bề rộng “đặc tính” D. Mật độ 1 115 Trơn 0.13 / phân bố của các mố nhám, C, được định 2 115 Nhám 0.13 3-5 nghĩa theo công thức: 3 115 Trơn 0.16 / C = D2/(axay). 4 115 Nhám 0.16 3-5 323 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 Ngoài ra, tác giả còn sử dụng Telemac2D để phỏng bằng các phần mềm chuyên dụng để mô phỏng kênh dẫn cá có cùng đặc tính, qua xác định chính xác hơn mối quan hệ lưu đó đánh giá khả năng ứng dụng Telemac2D [1] lượng – mực nước. để thiết kế kênh dẫn cá tự nhiên. Hình 3 thể hiện mối tương quan lưu lượng Bảng 2: Các đặc tính khác nhau của kênh – mực nước đo đạc trên mô hình vật lý với sự dẫn cá được mô phỏng bẳng Telemac thay đổi về độ dốc đáy kênh S và lưu lượng dòng chảy Q cho trường hợp C = 16% và đáy Hình D Hệ số kênh trơn. Trong cùng một điều kiện thì mối Tel. C dạng (mm) Strickler quan hệ Q-H là tương đối tuyến tính khi độ 1 115 0.13 30 sâu mực nước trung bình h ≤ 15cm. 2 115 0.13 60 3 115 0.16 30 4 115 0.16 60 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Từ kết quả đo đạc trên mô hình vật lý, tác giả tiến hành so sánh quan hệ Q-H đo đạc với công thức kinh nghiệm đươc đề xuất bởi Larinier và nnk [4] (Hình 2). Hình 3: Mối liên hệ lưu lượng mực nước trên mô hình vật lý với độ dốc đáy kênh thay đổi. (Trường hợp C = 16%; đáy kênh trơn) Hình 4 cho thấy Telemac 2D tính toán tương đối tốt mực nước trung bình trên kênh. Khi mực nước tính toán lớn hơn 15 cm, đây cũng là chiều cao mố nhám trên kênh thí nghiệm, thì độ sai khác trên 15%. (trong thí nghiệm mô hình vật lý, chiều cao mố nhám hnhám = 15cm). Hình 2: Mối liên hệ lưu lượng mực nước trên kênh dẫn cá với các đặc tính khác nhau. Hình 2 thể hiện mối quan hệ Q-H thay đổi phụ thuộc vào mật độ mố nhám C và tính chất nhám của đáy kênh. Khi mật độ mố nhám C = 13% và đáy kênh nhám, công thức kinh nghiệm ...