tailieunhanh - 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. | Science Technology Development Vol 13 2010 MÔ HÌNH SỐ MÔ PHỎNG Sự XÓI LỞ MÁI DỐC DO NƯỚC TRÀN BỜ Huỳnh Công Hoài Trường Đại học Bách khoa ĐHQG - HCM Bài nhận ngày 08 tháng 01 năm 2009 hoàn chỉnh sửa chữa ngày 24 tháng 09 năm 2009 TOM TAT. Mô hình toán được xây dựng bằng cách kết hợp mô hình dòng chảy một chiều và mô hình biến đổi đáy đế mô phỏng sự xói lở khi nước tràn qua bờ đê. Phương pháp cộng trực tiếp được ứng dụng đế xác định đường mặt nước và phương pháp sai phân hữu hạn theo sơ đồ cải tiến Lax-Scheme được dùng đế giải phương trình biến đổi đáy. Công thức chuyến tải bùn cát của Meyer-Peter và Muller được ứng dụng đế xác định lưu lượng bùn cát cho thấy thích hợp với hiện tượng xói lở do nước tràn qua bờ đê. Mô hình được hiệu chỉnh và kiếm nghiệm bằng những số liệu thực đo trong phòng thí nghiệm và kết quả mô phỏng diên biến xói lở phù hợp với số liệu từ thí nghiệm. Từ khóa mô hình dòng chảy mô hình biến đổi đáy mô phỏng sự xói lở. 1. GIỚI THIỆU 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khi mực nước dâng cao tràn qua đỉnh các cồn cát bờ đê dòng chảy trên mái dốc phía hạ lưu là dòng chảy xiết có vận tốc rất lớn do đó đỉnh và mái dốc hạ lưu hầu hết đều bị xói lở nghiêm trọng. Trong nghiên cứu nầy giới thiệu mô hình toán 2D mô phỏng diễn biến sự thay đổi hình dạng profile mái dốc khi nước tràn qua đỉnh bờ đê. Kết quả từ mô hình toán được so sánh với kết quả thí nghiệm trên mô hình vật lý. Khi nước tràn qua đỉnh bờ đê lưu lượng dòng chảy sẽ thay đổi do đỉnh bờ tràn bị xói lở cột nước tràn tăng nhanh dòng chảy thực chất là dòng không ổn định. Tuy nhiên do dòng chảy trên bề mặt chủ yếu là dòng chảy xiết nên có thể đơn giản xem là chuyển động ổn định từng thời đoạn quasi - steady flow . H z Mặt chuẩn Hình 1. Mặt cắt ngang đỉnh bờ Lưu lượng tràn qua đỉnh bờ đê xem như lưu lượng tràn qua bờ tràn có mặt cắt ngang hình thang lưu lượng được xác định theo Singh và Scarlatos 1989 . Q C1b C2 H - z tanớ H - z 3 2 1 Trang 78 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM TẠP CHÍ PHÁT TRIỀN KH CN TẬP 13 SỐ T3 - .