Ứng dụng phương pháp đo đạc acoustic doppler current profiler 3 thành phần trong phân tích đặc trưng dòng rối trong sông thiên nhiên

Trong nghiên cứu này, địa hình lòng dẫn và lưu tốc điểm đã được tiến hành đo đạc trên sông sử dụng máy ADCP đã được thử nghiệm trên thực địa thành công. Kết quả cho thấy rằng phân bố theo độ sâu của lưu tốc trung bình thời gian không tuân theo quy tắc hàm log như thường được ước tính. Phương pháp đo này cũng có khả năng ước lượng năng lượng rối cũng như phân bố theo không-thời gian của năng lượng rối.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng phương pháp đo đạc acoustic doppler current profiler 3 thành phần trong phân tích đặc trưng dòng rối trong sông thiên nhiên Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC ACOUSTIC DOPPLER CURRENT PROFILER 3 THÀNH PHẦN TRONG PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG DÒNG RỐI TRONG SÔNG THIÊN NHIÊN Lê Bảo Trung1, Vũ Thanh Thủy1 Bộ môn Thủy lực, Khoa Kỹ Thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợi 1. GIỚI THIỆU các nghiên cứu về dòng rối đã có nhiều tiến Dòng chảy trong sông ngòi đa số là dòng bộ đáng kể. Ở đây ta chỉ tóm tắt một số thông chảy không đều, không ổn định. Mặt cắt tin cơ bản. ngang trong sông đa số có dạng phức tạp do Dòng rối thường được biểu đạt bằng phân sự tương tác giữa vận động kiến tạo của vỏ tách Reynolds như sau: trái đất cũng như vận chuyển bùn cát. Do vậy u = U + u′ mà địa hình đáy sông rất phức tạp với nhiều Ở đây vận tốc tức thời u(t) được phân tách dạng hố xói và bãi ngang khác nhau. Ở vùng thành hai thành phần: i ) dòng trung bình thời trung du khi phân bố bùn cát chủ yếu là đá gian U và ii) thành phần biến thiên u’(t). Tuy hộc, sỏi và cát thì tương tác dòng chảy tại các các công thức ước lượng cho dòng trung bình hố xói có dạng biến thiên theo thời gian thời gian đã được xây dựng rất tốt cho kênh mạnh. Trong Hình vẽ số 1, dòng sông dẫn hở trong điều kiện ổn định (log-law) Missisipi tại tiểu bang Minnesota, Hoa Kỳ nhưng trong sông thiên nhiên với lòng động biểu thị dạng đáy sông sát bờ với phân bố thì cả hai thành phần này rất khó ước lượng. mạnh của đá hộc và sỏi. Lý do là quy luật trong sông thiên nhiên rất Trong nhiều ứng dụng như Chỉnh Trị Sông, Quan Trắc Môi Trường và Bùn Cát thì khác với kênh chữ nhật trong phòng thí việc đo đạc dòng chảy tức thời mang rất nghiệm do có tương tác mạnh của dòng chảy nhiều ý nghĩa thực tiễn như: i) làm đầu vào với lòng sông và bờ. cho các mô hình tính toán và ii) lượng hóa Mục đích nghiên cứu của nghiên cứu này tốc độ rối. Việc đo đạc quan trắc này đặc biệt là tiến hành đo đạc tại các điểm trên sông để quan trọng tại các vị trí gần công trình thủy nhằm tìm quy luật của U và u’ để làm cơ sở như cầu, đập, âu tàu do việc tương tác dòng cho các tính toán lý thuyết hoặc mô phỏng rối với lòng dẫn rất dễ gây xói và bồi cục bộ, bằng máy tính về sau. Chú ý rằng việc tiến có khả năng ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ hành đo đạc lưu tốc điểm trên sông rất khó công trình. Ngoài ra, từ việc đo đạc dòng rối khăn do: i) lưu tốc trên sông lớn (khoảng 1 này các mô hình lan truyền chất ô nhiễm do m/s) gây khó khăn cho việc neo thiết bị đo và lan truyền (convection) mới được dự đoán ii) giá trị của u’ là giá trị thống kê nên yêu chính xác được trong các bài toán quản lý cầu lượng lớn dữ liệu. Do vậy phương pháp môi trường. Chú ý rằng hệ số khuyếch tán tự đo bằng sóng âm được sử dụng trong nghiên nhiên của chất ô nhiễm thường rất nhỏ trong cứu này như một phương pháp có lợi thế lớn điều kiện dòng chảy bằng không. Trong thực nhất. Ngoài ra việc đo đạc bằng sóng âm còn tế, chất ô nhiễm chủ yếu được vận chuyển cho phép thu thập số liệu địa hình đáy cùng trên hệ thống sông bằng các quá trình thủy lúc và làm cơ sở để phân tích tương tác giữa lực dòng rối. Trong khoảng hai thập kỷ qua dòng chảy và đáy. 317 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tuyến định sẵn như Hình 2 cho việc đo lưu lượng và độ sâu. Cách thứ hai là neo thuyền 2.1. Địa điểm nghiên cứu ở một điểm đo cố định và đo liên tục trong Vị trí được chọn là ngã ba sông Missisipi thời gian dài (30 phút) cho đo lưu tốc điểm. qua thành phố Minneapolis, tiểu bang Kết hợp hai phương pháp đo này giúp kiểm Minnesota, Hoa Kỳ. Tọa độ tại 45 độ 4.228 định lẫn nhau cũng như bổ sung các ưu phút vĩ độ Bắc và 93 độ 16.88 phút kinh độ khuyết của cả hai phương pháp. Tây. Diện tích vùng đo đạc dài khoảng 3 km như trên Hình 1. 3. CÁC KẾT QUẢ CHÍNH 3.1. Phân tích địa hình sử dụng số liệu LiDar kết hợp với dữ liệu ADCP lập bản đồ ngập lụt Dữ liệu địa hình từ máy ADCP tại các tuyến đo trên Hình 2 được nội suy bằng phương pháp Krigging. Hình 1: Địa hình bờ và đáy của một nhánh sông Missisipi qua tiểu bang Minnesota, Hoa Kỳ. Hình trái là bờ sông được gia cố bằng đá hộc. Hình phải chụp phân bố đá hộc sát bờ sông. Chú ý thiết bị GPS cầm tay có kích thước 20cm làm vật chuẩn 2.2. Thiết bị đo đạc Phương pháp nghiên cứu được chọn là thực đo sử dụng máy đo lưu tốc và mặt cắt Hình 2. Bản đồ LiDar được tích hợp với kết tiêu chuẩn Acoustic Doppler Current Profiler quả nội suy từ ADCP thiết lập bản đồ ngậ ...