Hướng dẫn sử dụng Phần mềm River 2D và các ứng dụng thực tiễn của nó

n của cơng cụ máy tính và sự ra đời các phần mềm ứng dụng, việc xác định các yếu tố trong sơng ngày càng trở nên đơn giản. Phần mềm river 2D là một trong số các phần mềm ứng ụng đĩ. Phần mềm này sẽ cung cấp những cơng cụ tính tốn nhằm: - Tính tốn dịng chảy ổn định cĩ thể dùng để thiết kế mỏ hàn, kè lát mái, cống qua đường, mố các trụ cầu, cửa lấy nước. Bên cạnh đĩ việc tính tốn dịng ổn định là điều kiện bắt buộc để làm số liệu biên đầu vào của tính dịng khơng ổn định, đưa ra điều kiện ban đầu chính xác để phép lặp ổn định. - Tính tốn dịng chảy khơng ổn định dùng để dự báo lũ, tìm được các cao trình và vận tốc mà dịng chảy tác dụng lên các cơng trình thiết kế khi lũ về. 2. Mục đích Qua việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm này, chúng em đề ra ba mục đích phải đạt được, đĩ là: * Hướng dẫn chi tiết và dễ hiểu nhất về cách sử dụng phần mềm. * Ứng dụng vào tính tốn dự báo lũ trên sơng Hàn. * Sau khi tìm được mơ hình tính tốn cho sơng thực hợp lí nhất bằng cách so sánh với số liệu thực tế, sẽ đặt thêm các cơng trình cần thiết kế trên sơng, để dự báo các hiện tượng cĩ thể xảy ra ảnh hưởng lên cơng trình. 3. Cơ sở tính tốn của mơ hình RIVER2D a) Các dữ liệu đầu vào R2D dùng số liệu đầu vào là số liệu địa hình, hệ số nhám và hệ số nhớt, điều kiện biên và điều kiện ban đầu đưa vào, đĩ là phải rời rạc hĩa địa hình để tìm ra sự thay đổi của dịng chảy. Tài liệu địa hình được thu thập từ thực tế và được cho ở dạng file text thể hiện đày đủ các thơng số của một điểm bất kì trên miền tính tốn (tọa độ x,y cao độ z, độ nhám). Về độ nhám thì cĩ hai dạng là roughness hight hoặc hệ số Manning. So sánh với một chiều, thì ảnh hưởng bên dịng hai chiều thành hai hướng và tính vào tổn thất cho ma sát với đáy sơng. Quan sát tính chất địa hình và kích thước đáy sơng là cách hiệu quả nhất để thiết lập điều kiện ban đầu của hệ số nhám. Khi quan sát cao trình bề mặt nước hiệu chỉnh để cho ra kết quả hệ số nhám cuối cùng. Điều kiện biên được thiết lập là tổng lưu lượng dịng đi vào (inflow) và đưa số liệu cao trình bề mặt nước ở cửa mặt cắt đi ra (outflow). Nếu R2D khơng dùng phương pháp ẩn về hướng và độ lớn dịng chảy (θ = 1) thì cao trình mặt nước trên sơng và độ lớn vận tốc sẽ tính trực tiếp. Nghĩa là tính ra ngay mà khơng quan tâm độ ổn định, khơng giới hạn Δt. Điều kiện biên (external boundry) sẽ giảm đi sự ảnh hưởng của các số liệu khơng chính xác, làm cho quá trính tính tốn diễn ra nhanh hơn. Điều kiện ban đầu là quan trọng ngay cả trong dịng khơng ổn định (Điều kiện ban đầu dùng cho cả hai dịng ổn định và khơng ổn định), chúng được dùng để đốn trước được nghiệm trong phép lặp. Nếu điều kiện ban đầu đúng thì thời gian lặp sẽ giảm đi, kết quả chính xác và ổn định hơn. b. Mơ hình tính tốn River2D là mơ hình thủy động hai chiều dựa trên Mơ hình tốn nước nơng hai chiều ngang: Hiện tượng lũ tràn được mơ hình bằng bài tốn nước nơng hai chiều, nghĩa là giả thiết vận tốc khơng chảy theo phương thẳng đứng mà chỉ chảy theo phương ngang. Do khơng theo chiều đứng nên những vùng cĩ sự thay đổi dịng chảy và độ sâu lớn cần tăng độ dày đặc và tam giác đều đặn hơn. Ta cần chú ý về sự quan trọng của việc rời rạc hĩa này. * Nguyên lý: Bài tốn của mơ hình này là sự chuyển đổi từ các đặc điểm tốn học ra số học trên máy tính. Bản chất là chuyển phép tốn của ta trở thành đơn giản bao gồm vơ số điểm nút để máy tính làm việc với hữu hạn nút và phần tử. * Mơ hình vật lý: Dựa vào hai nguyên lý cơ bản là bảo tồn khối lượng và động lượng. - Bảo tồn khối lượng : Xét một phần tử nhỏ: Phát biểu: lượng nước cĩ trong phần tử bằng tổng lượng vào trừ lượng đi ra. -Bảo tồn động lượng : Theo phương x: Theo phuơng y: Với H là độ sâu dịng chảy U và V là vận tốc trung bình theo hưĩng x và y. qx và qy là nguyên tố theo hướng x và y.lưu luợng * Mơ hình tốn học: Dùng 3 phương pháp trong bài tốn rời rạc bao gồm phần tử hữu hạn, thể tích hữu hạn, sai phân hữu hạn. Bài tốn thành lập biến phân và sự rời rạc hĩa của phương trình liên tục dẫn đến hệ phương trình tuyến tính trong đĩ vận tốc và độ sâu tại các nút lưới là ẩn số. Từ mơ hình vật lí ta cĩ thẻ viết gọn : C(H,U,V)=0; Mx(H,U,V)=0; My(H,U,V)=0; Dùng phếp lặp thử dần với các điều kiện biên ban đầu của H,U, V, ta cĩ Đây là bài tốn thử dần đến khi Rc,Rx,Ry tiến về khơng. Tích phân tồn bộ, bài tốn sử dụng phương pháp biến phân Galerkin, hay cịn gọi là phương pháp trọng số dư và giải hệ phương trình bằng phương pháp lặp conjugate gradient. Chương trình chọn phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài tốn. Với phương pháp này ta chia miền tính tốn thành các phần tử rời rạc và nối với nhau bởi các nút. Mặt thuận lợi nhất của phương pháp phần tử hữu hạn là linh động về mơ tả địa hình. Phần tử cĩ thể thay đổi kích thước và hình dạng dễ dàng, cho phép các biên phức tạp vẫn được tính tốn đầy đủ, cũng như cho phép chia nhỏ địa hình ở các vùng thay đổi lớn về vận tốc và chiều cao. * Sai số do quá trình rời rạc: Nguyên nhân sai số: Chú ý sai số này rất quan trọng trong việc tính tốn mơ hình nước nơng. Sai số do hai nguyên nhân: Do bờ Khi cĩ sự thay đổi lớn về vận tốc và chiều cao. + Đầu tiên là dịng nước ở gần đáy sơng làm thay đổi vận tốc, giảm vận tốc ở gần đáy xuống. + Trường hợp khác là tại đáy cao, bỗng trũng xuống quá nhanh vận tốc cũng thay đổi nhanh tạo dịng chảy xiết. Giải pháp Cần cĩ nhiều phần tử và nhiều nút ở các vùng mà vận tốc thay đổi đột ngột, vùng thay đổi ngột chiều sâu. Phần mềm cĩ khả năng cung cấp đủ việc tạo thêm nhiều phần tử các vùng tổn thất và vẫn giữ được tốc độ giải chương trình như cũ. * Các sơ đồ giải được dùng để giải bài tốn Cĩ 2 phương pháp được sử dụng là sơ đồ hiện và sơ đồ ẩn. Sơ đồ hiện Sơ đồ hiện tìm giá trị thời điểm t + Δt dựa vào các nút xung quanh nút đĩ ở thời điểm t. Ưu điểm Nĩ thuận lợi cho việc tính tốn từng điểm một cách độc lập Khơng ma trận nào cần để lưu trữ và thời gian giải nhanh. Nhược điểm Bước thời gian phải được giới hạn để giữ ổn định. Nếu Δt vượt qua thì bước thời gian phải giảm xuống và tính lại. Kết quả tính vận tốc khơng ổn định tại một điểm theo sơ đồ hiện. Sơ đồ ẩn Sơ đồ ẩn từ giá trị một nút ở thời điểm t, lập ra mối quan hệ giữa bốn nút xung quanh nĩ ở thời điểm t+1. Sau đĩ giải bằng phương pháp lặp kết hợp conjugate gradient để tìm ra nghiệm Kết quả tính vận tốc ổn định tại một điểm theo sơ đồ ẩn. Nhược điểm: Quá trình tính tốn lâu vì phải giải lặp nhiều lần. Phần 2: Chương trình RIVER2D Chương trình River 2D được phát triển bởi trường đại học University of Alberta, và gồm cĩ 4 modul nhỏ Bed, Ice, Mesh, và River 2D, mỗi modul cĩ một chức năng riêng nhưng đều nhằm một mục đích là mơ hình hĩa bài tốn một cách tốt nhất. A) BED 1. Khái quát chung River2D_bed là chương trình hữu dụng cho hệ thống dữ liệu của river2D, là bước đầu tiện khi thực hiện mơ hình hĩa bằng R2D. R2D_BED là chương trình đo vẽ địa hình, quá trình thường là tạo sơ bộ dịa hình dưới dạng file dữ liệu đầu vào, sau đĩ biên tập và tinh lọc lại dữ liệu bằng R2D_BED . Kết quả của R2D_BED được sử dụng trong R2D_mesh để phát triển thành một chương trình tính rời rạc hố. River2D được dùng để giải tìm vận tốc và độ sâu của nước. Cuối cùng river2D_habitat dùng để hiển thị và giải thích kết quả. 2. Các tính năng hữu dụng trong R2D_BED Các đặc trưng vật lí liên quan trong sơng cần thiết cho việc tính tốn là cao trình đáy và độ nhám của lịng sơng. River2D_bed cho phép những giá trị này cĩ riêng ứng với từng điểm hoặc chung cho một vùng. R2D_BED cũng cho phép mặc định đường biên (“define exterior boundary loop”: biên ngồi, “define interior boundary loop”: biên trong) và cũng cĩ thể xĩa bỏ chúng (clear all boundaries). Những đường biên này cĩ thể đặt ở R2D_mesh, nhưng cũng cĩ thể lặp lại với một mesh mới. Việc thể hiện chính xác địa hình sơng trên R2D_BED cĩ thể là yếu tố chủ yếu trong tồn bộ quá trình làm. Khơng những chính xác về mặt dữ liệu, tin cậy và tính kinh nghiệm cũng cần thiết khi nối các điểm phân tán. River2D là phần mềm dựa vào phương pháp tạo lưới tam giác, bao gồm các đường nét đứt (breakline), cho việc nội suy các nút trên đĩ. Các giá trị nút thường được đo bởi từng điểm, nhưng breakline cũng cĩ khả năng tạo ra các giá trị nút. R2D_BED cho phép đặt và xố các đoạn breakline. Tính năng này cũng cĩ trên R2D_MESH. Các cơng cụ khác nhau bao gồm định vị điểm, các đường breakline và biên, tam giác hố, cũng như đường viền và màu sắc hố địa hình để dễ cho ta cái nhìn trực quan về địa hình. Trong hầu hết trường hợp thì sự thay đổi là cĩ thể nhận thấy ngay lập tức. 3. Mơ tả file địa hình a. Tổng quát R2D_BED cĩ thể đọc được hai dạng file đầu vào là dạng file text (*.txt) hoặc dạng file bed của chương trình (*.bed). những file *.bed cũng được đưa vào modul R2D_MESH. Cĩ hai loại file *.bed được dùng bởi bed. Đầu tiên là nhĩm các nút trong breakline hoặc trong biên. Nĩ sẽ thuận tiện cho việc sử dụng các tài liệu soạn thảo để điều chỉnh file này. Thứ hai là các nút, doạn breakline, và các biên sẽ riêng lẽ và rõ ràng. Trong khi R2D_BED đọc, nĩ sẽ đưa ra chỉ phần hiện, nĩ là copy từ file ẩn( là file cĩ chứa dấu ngoặc). Trong file hiện (file khơng chứa dấu ngoặc) thì khĩ để sửa đổi số liệu. Mesh sẽ khơng đọc các được các file hiện. Trong dạng hiện, cấu trúc cơ bản nhất của file là dãy các nút, ứng với nĩ là dãy các đoạn chứa các nút này. Và cuối cùng là bởi dãy các đoạn biên. Biên giữa các phần mà được nhấn mạnh trong file này với dấu {} Trong dạng ẩn, brekline và biên được xác định cùng với thể hiện các giá trị mà nút mang. Dấu ngoặc dùng để xác định giá trị của các nút (cả trong breakline và biên đĩng hoặc mở). Vì vậy, khơng cần sự liên tục nối nhau trong cùng một đường breakline và biên. Chú ý rằng cĩ thể xáo trộn các đường breakline và biên. Ví dụ, một file mà là file ẩn chính cĩ thể cĩ vài breakline ngắn dọc theo nĩ. Những đường này sẽ cĩ thể cần định hình theo cách trình bày ẩn. Ví dụ: (trong file bed) Đây là một ví dụ về mơ tả địa hình bed cho việc sử dụng river2D. Nĩ đưa ra một dạng sơng điển hình với việc chạy vịng theo dịng chảy nơi mà cĩ thể dịng chảy sẽ nằm trong vùng đồi cao hơn. Khi file này được mở ra, cĩ thể sửa lại, và sau đĩ lưu lại trong chương trình bed. Tất cả chú giải, dấu ngoặc, sẽ mất đi khi ta lưu file nút mà đơn giản chỉ cịn lại dãy các nút và đặc điểm của nĩ. Chú giải cĩ thể xuất hiện bất kì nơi nào trong ví dụ này, nhưng trong số liệu đưa ra thì nĩ sẽ khơng cĩ giới hạn để phân biệt biên hay breakline. Mỗi nút được xác đinh bởi tọa độ x, y, cao trình đáy sơng, độ nhám và lựa chọn của người sử dụng đặt tên cho nút đĩ. Các vùng nên chia ra bởi các khơng gian và phải cĩ tính liên tục về địa hình ( như các đường đồng mức) và ta chia các vùng đĩ bởi một dãy nút liên tục để dễ phân biệt. Các tên nút cĩ thể đặt bất kì nhưng cĩ thể thay đổi bởi chương trình. Mục đích của những số này để người dùng cĩ thể tra ngay ra bất kì đoạn nào cĩ trên địa hình một cách dễ dàng và độc lập nhau. Các điểm đầu tiên mơ tả vùng đất cao hơn bao trùm con sơng. Nĩ quan trọng để đưa số liệu địa hình bên ngồi để cĩ thể nội suy các điểmở biên Nhĩm tiếp theo là các điểm cho nơi cao của bờ sơng. Nĩ là sự tiện ích của tính tốn biên ở bắc và nam của bờ sơng và được nối tiếp nhau với đầu dịng và cuối dịng. Các biên này xác định theo vịng kín theo hướng ngược chiều kim đồng hồ. cả nhĩm điểm này là vịng kín và đặc trong dấu ngoặc đơn như dưới dây để cho biết nĩ là đường biên. Hai nhĩm nút tiếp theo là trình bày cho lịng sơng ở bắc và nam. Chúng tao thành các đường riêng lẽ mà hầu hết là song song đồng thời với bờ. chúng khơng phải là vịng kín mà là các đoạn ngắn. Hai nhĩm điểm mơ tả cho vùng trũng trong sơng. Cả hai nằm lần lượt ở bắc và nam của đoạn sơng. Khi thêm vào các đoạn breakline nữa thì nĩ nối với nhau và nối với dịng đi vào và dịng đi ra. Hai nhĩm điểm mơ tả cho vùng giữa sơng. Đường kín đầu tiên là bờ hoặc lịng sơng. Nĩ mang dấu [ ] vì nĩ khơng phải thể hiện biên mà là breakline Nơi cao ở trong sơng chưa hẳn được xem là biên. Các điểm được cho theo đường kín cùng chiều kim đồng hồ được gọi là biên trong. Khơng cĩ dịng nước chảy qua biên dùng dấu ngoặc {..}. khi nĩ khơng phải là biên nghĩa là cĩ dịng nước chảy qua thì ta dùng []. Trong trường hợp nĩ là breakline kín khi lưu lượng đi qua là lớn và là biên khi lưu lượng đi qua là nhỏ và nơi đĩ hồn tồn khơ ráo. Nơi gị sơng (nơi cĩ dãi đất nhơ lên và cĩ thể khơng cĩ nước vào mùa cạn) Khi bed định nghĩa dạng này ta cĩ thể gặp Là biên trong của sơng bed định nghĩa bằng dấu ngoặc {} Nĩ cĩ thể khơng phải là biên vì nĩ cĩ thể là breakline vì đây là nơi nhơ lên trong lịng sơng mà cĩ thể vẫn bị ngập nước(breakline[] kín ). Chia làm hai thành phần. một là biên trong (để ý thấy cao trình đáy là 102 nên cao hơn so với những vùng khác trên sơng là 99/100). Và hai là các điểm phân tán trong sơng và trên biên đĩ bởi trên biên khơng phải là mặt phẳng mà nĩ nhấp nhơ và ta cần một số điểm để cĩ thể nội suy vể mặt địa hình. Sau khi kết thúc xác định tất cả các điểm trên sơng thì cĩ thể cần định nghĩa tên bằng số của đoạn tạo bởi hai điểm. Các nút phải được đặt tên ở đâu đĩ trước trong list các nút, thậm chí là một phần trong breakline. Nối các phần thấp hoặc trũng ở bắc và nam vào trong dịng ra hoăc vào của sơng. b) Định dạng dữ liệu trong R2D-BED Điểm nút Một điểm nĩ đại diện trong file .bed và bao gồm tên số của nút, tọa đỗ, tọa độ y, cao trình đáy, hệ số nhám, và mã lựa chọn. Ví dụ sau dưới đây Các nút cĩ tên việc quan trọng trong việc gọi ra điểm trong đường breakline và biên dưới dạng hiện (là dạng mà chỉ gọi tên nút ra mà khơng cĩ các số liệu của nút đĩ đi kèm). Cẩn thận để các nút ấy khơng được trùng nhau. Breakline dạng ẩn (implicit) Trước tiên, đơn giản nhất, phương pháp định nghĩa breakline. Dấu ngoăc đơn ( ) nghĩa là đường breakline hở, nĩ bắt đàu và kết thúc bởi hai điểm khác nhau. Dáu ngoặc giúp ta dễ đọc và biên tập dữ liệu nút đưa vào hơn. Yêu cầu duy nhất là dấu ngoặc đơn đứng trước và sau hai nút đầu tiên và kết thúc của đoạn đĩ. Dấu ngoặc vuơng,[ ] là một breakline đĩng, mà điểm bắt đầu và kết thúc là một. và nĩ tạo thành một đa giác. Điểm đĩng ( cịn gọi là điểm kết thúc) khơng nên cho vào dử liệu. Breakline dạng hiện Phương phấp thứ nhì là thiết kế đường breakline mà là dạng hiện. sau quá trình đưa số liệu nút vào, những đoạn cĩ thể được lập ra trên nút đĩ. Mỗi một đoạn cĩ tên gọi bằng số và chúng mở đầu và kết thúc bởi hai nút đầu tiên và cuối cùng của đoạn. các điểm này đã cĩ từ trước và nĩ cĩ thể là một bộ phận khác của mơt breakline khác. Khi tất cả các đoạn này đã được tạo ra, thì đường breakline hiện sẽ hình thành một dãy liên tục. chú thích cho phép phần dữ liệu này như một dữ liệu điểm. phương pháp hiện cho phếp ta hình thành các dạng địa hình phức tạp. Tên đoạn nútđầu nút cuối Biên dạng ẩn Dấu ngoăc { }, được dùng trong việc mơ tả đường biên. Cũng giống như [], chúng tạo từ các nút và các nút tạo ra đa giác. Tất cả các đa giác cĩ thể xác định sao cho thu hẹp dần. Đầu tiên là biên ngồi, nĩ bao cho cả vùng. Nĩ được xác định với các điểm liên tục nhau theo chiều ngược kim đồng hồ tạo thanh một đa giác kín. Đa giác mà đại diện cho biên trong mà tạo thành một miền, như là đảo. Những đa giác này phải xác định theo cùng chiều kim đồng hồ. Nguyên nhân cho hướng này là vì chương trình sẽ đạo hàm từ biên ngồi vào biên trong. Đa giác trong phải hồn tồn khơng liên hệ gì với đa giác ngồi. Cuối cung, các biên đa giác phải khơng được giao nhau,. Biên khơng cần xác định trọng bed file mà cĩ thể viết trong mesh file. Biên thiết kế vĩi dấu {} cũng cho cĩ thể xem như một breakline. Đây là ví dụ cho biên ẩn. Biên dạng hiện Biên dạng hiện được cĩ trong file địa hình bed cuối cùng giống với kiểu của breakline. Chỉ cĩ cái khác nhau là việc cơng thêm vào hai dãy số liệu. Chúng đại diện cho code và value. Code=0 cĩ nghĩa nĩ nằm trong bờ, là tường. Value =0 cĩ nghiã là khơng cĩ dịng chảy chạy qua. Chúng ta cĩ thể thay đổi sau khi dùng mesh. Việc tổ chức của biên hiện là quan trọng. Các lệnh chạy dọc theo một đường đa giác như việc số liệu biên ẩn. Biên hiện thì khơng được xem như một breakline. Biên cĩ thể chấm dứt với một chu kì. Nhưng trong ví dụ này thì khơng thể hiện điều đĩ. Sau đây là ví dụ về biên hiện c) Nhận xét: Trong quá trình thực hiện khơng nhất thiết phải đưa từng vùng, từng điểm, từng đường biên vào mà ta cĩ thể đưa vào cùng một lúc tất cả các điểm trên miền, sau đĩ dùng các cơng cụ trong R2D_BED để thao tác theo mục đích đã định. Chú ý rằng phần mềm chỉ dùng được cho một sơng cĩ kích thước nhất định vì nĩ cĩ giới hạn tính tốn nhất định mà nếu vượt quá thì máy báo lỗi và thốt ra ngồi. Trong R2D_BED cĩ một ưu điểm nổi bật là sau khi ta thực hiện trên R2D_BED R2D_MESH, nếu nhận thấy kết quả chưa hợp lý ta cĩ thể sữa đổi như bỏ đi hoặc thêm vào các nút điểm để tạo sơng chính xác nhất , và đặc biệt cĩ thể đưa thêm cơng trình thiết kế vào đoạn sơng để tính tốn kiểm tra (như mỏ hàn, mố trụ cầu, kè lát mái..) 4. Các lệnh trong R2D-BED Cửa sổ giao diện của bed Nĩ sẽ chứa các lệnh nằm trong menu và một số lệnh cần thiết đã đưa ra dưới dạng biểu tượng. a Menu “file” Cũng như mọi phần mềm ứng dụng khác, menu “file” dùng để quản lý lưu trữ những tập tin đã làm, mở file đã làm. Một điểm đặc biệt của menu “file’ trong R2D_BED là nhận thơng số đầu vào tại menu này, và nếu muốn bổ xung số liệu ta cĩ thể bổ xung qua lệnh “import” b Mennu “Display” ( thể hiện ra màn hình) * Breakline Breakline thể hiện dưới dạng gạch ngang. Một đoạn breakline bị xĩa nếu bị đánh dấu chéo. Nĩ sẽ khơng hiện ra nếu ta đặt cho mặc định là off và sẽ hiện ra nếu ta thêm vào breakline hoặc xĩa đi breakline. * Tam giác Sau khi ta đa tạo breakline và tam giác hĩa, ta muốn thấy kết quả của 2 việc ấy bằng cách vào display/triangulation hoặc breakline ta thấy: * Contours/ colour Vào display/ Contours là lệnh cho phép thể hiện bản đồ dưới dạng các đường đồng mức vể cao trình hoặc vể độ nhám - bed elevation là phân biệt các đường đồng mức nghĩa là cĩ cùng chiều cao so với mực nước biển. bed roughness là vể độ nhám. Bản đồ sẽ được vẽ bởi các đường viền bắt đầu từ nơi thấp nhất và tới giá trị cao hơn. Sau đây là ví dụ cho bản đồ về bed elevation: Cĩ 14 màu để phân biệt các vùng. Nĩ sẽ đi tử mầu xanh ( thấp nhất ) đến mầu đỏ ( cao nhất ). Thể hiện như sau (dùng shading ) Biên (boundary) Nếu biên đã được tạo xong, thì nĩ sẽ cho phép ta thấy bằng cách vào display/boundary và nĩ cĩ màu đỏ. Chú thích (annotation) Khi ta đã tạo xong hết dữ liệu cần thiết và muốn xem kết quả thể hiện trên hình vẽ, dùng annotation. - Axes là thể hiện tọa độ x, y. Colour legend là thể hiện màu địa hình ứng vởi giá trị bao nhiêu. Distance scale là trong vùng đĩ ta sẽ phân biệt thành bao nhiêu khoảng. * Xuất ra màn hình số liệu về điểm (display/ dump nodal csv file) Đây là lệnh xuất ra của bed. Một nút cĩ một dịng giá trị trong file csv. Mỗi dịng chứa lần lượt tên nút, tọa độ x, y, cao trình đáy và độ nhám của các điểm riêng biệt. file này thuận tiện cho việc đưa ra kết quả tính tốn trong bảng tính hoặc trong chương trình GIS. * Xuất ra màn hình (display/ dump Grid csv file) Dump grid csv file cũng giống như dump nodal csv file nhưng ngoại trừ là các điểm nĩ đặt trong lưới. Trong file là tập hợp các điểm trong một đường đi từ điểm x1,y1 là tọa độ của điểm nằm bên gĩc trái cuối của bản đồ đi đến điểm trên cùng gĩc phải của bản đồ x2,y2. mặc định được đặt chỉ nằm ngồi vùng mesh. Những điểm nào của lưới khơng nằm trong mesh thì sẽ mang dấu âm, và cĩ giá trị bằng 0 vể độ cao và độ nhám. * Lấy ra các điểm trong file nodal csv (extract points to csv file) Extract point cũng giống file nodal csv, chỉ khác là các điểm này được lấy ra từ file nodal csv những điểm tùy ý người sử dụng. các file đưa vào đã cĩ để đưa ra bất cứ điểm nào ta chọn. nĩ cho phép người sử dụng so sánh các lưới khác nhau của cùng một vùng. c) Các lệnh trong menu “bed” Các lệnh cho phép tạo ra số liệu địa hình trên bed. Những lệnh này cho phép tam giác hĩa cơ bản và thêm vào hoặc kiểm tra sơ liệu của nút (edit), cũng như tạo hoặc xĩa breakline. Biên kín cĩ thể xĩa hoặc tạo ra. Menu “bed” Các biểu tượng cần nhớ trong bed 3.3.1 Tam giác hĩa (triangulate) Lệnh này sẽ xĩa hết các tam giác cũ do lệnh cũ tạo ra và tạo ra các tam giác mới bằng cách kết hợp các điểm và breakline lại. 3.3.2 Cộng thêm nút (add node) Đặt chuột vào vị trí trên bản đồ để cộng thêm điểm. Khi một diểm ban đầu được tạo mới thì sẽ cĩ hộp edit node hiện lên, nếu nĩ đã cĩ trên màn hình. Cho phếp sửa các nút đã cĩ sẵn bằng cách vào edit. Mỗi điểm mới sẽ được mặt định cao trình đáy và hệ số nhám nên cần phải sửa lại. Edit nodes Lệnh này cĩ thể thay đổi tọa độ, cao trình điểm, độ nhám và mã của nút. Lệnh này cĩ hiệu lực ngay lập tức nhưng khơng thay đổi được đường đồng mức contour cho tới khi ta phải dùng lệnh redraw rồi mới dùng contour thì khi đĩ việc thay đổi nút mới cĩ hiệu lực với contour. Dịch chuyển nút sẽ cĩ thể gây ra vấn đề nếu nút đĩ đã được tam giác hĩa. Chương trình sẽ bị sai và nĩ bị treo. Tạo mới breakline (define new breakline) Nhấp chuột vào các nút lần tước sẽ tạo ra breakline. Breakline được cho vào trong tam giác hĩa ngay tức thì. Một Breakline mới được vẽ cĩ màu xanh và nét đứt. Sau nĩ nếu dùng lệnh triangulation thì nĩ sẽ chuyển sang đường màu đen. Chú ý rằng các Breakline cũng cĩ thể bị ảnh hưởng(như khi ta thêm vào một số nút). Khi muốn xĩa đi, chọn delete breakline và xĩa đi đoạn mà sau khi tam giác hĩa thì nĩ tạo thành nhiều đoạn nhở. Khi đĩ ta phải xĩa từng đoạn nhỏ. Đặt độ nhám cho vùng. Đĩ nhám cho một vùng cĩ thể đặt bằng lệnh region height. Ta nhấp chuột vào vùng đĩ và tạo thành mơt đa giác kín bởi chọn từng nút theo ngược chiều kim đồng hồ. Lập độ nhám ở mọi nơi() Vào bed/. Lệnh này cĩ ích khi ban đầu ta sẽ đặt chung cho tồn vùng một độ nhám. Sau đĩ ta sẽ đặt riêng cho từng vùng trong sơng các độ nhám riêng bằng lệnh region Biên (boundary) Đường biên trong R2D cĩ thể vẽ bằng hai cách, 1 trong R2D_BED và 1 trong R2D_MESH. Trong R2D_BED ta vẽ đường biên bằng lệnh “define exterior boundary loop” (biên ngồi) và “define interior boundary loop” biên trong hay co thể xĩa chúng bằng lệnh “clear all boundaries” trong menu “bed”. Chú ý rằng việc thực hiện vẽ các đường biên phải thực hiện theo ngược chiều kim đồng hồ với biên ngồi và theo chiều kim đồng hồ với biên trong. B. Mesh I) Tổng quan - R2D_MESH: Cung cấp cơng cụ cĩ khả năng hiệu quả cho PTHH dùng ở độ sâu trung bình hai chiều. - Từ 1 file *.bed, chứa độ cao mực nước và độ nhám dọc dịng sơng, lấy đưa vào file Mesh. Các điểm độc lập hoặc nối nhau bởi đường thẳng, các PTHH được xây dựng trong R2D_MESH bởi những cơng cụ bổ trợ khác nhau. Cuối cùng, khi người sử dụng thỏa mãn, đưa file Mesh vừa thực hiện được vào "River 2D" chương trình chạy file Mesh làm xong và dịng chảy theo đúng hướng thiết kế mặc dù vài sự thay đổi cĩ thể sẽ được bổ sung sau: Chương trình R2D_MESH khơng phải chứa hết tồn bộ dữ liệu, nĩ khơng cĩ khả năng cho dữ liệu đưa vào. Dữ liệu đưa vào là nội dung pthh, là điều cơ bản là chia lưới và đặt điều kiện biên cho lưới ∆ dã chia. Khi đĩ nĩ thường yêu cầu vùng dữ liệu theo trình tự của chương trình bed nơi mà dữ liệu định hình đầy đủ và đạt yêu cầu. II) Chương trình: Mesh chỉ cho các modul thủy động hai chiều. Cơ bản về chức năng và đầy đủ các cơng cụ để tạo ra lưới tam giác hiệu quả nhất. Sử dụng R2D_Mesh được mơ tả sau đây: Khi chạy Mesh, người sử dụng phải vẽ đường biên ngồi, mơ tả hình dạng vùng một cách cẩn thận. Vì đường biên cần thiết nhất trong các khâu. Các biên hình học là cạnh đa giác kín và các biên trong thể hiện ở trong mà trong biên trong thì khơng cĩ nước. Biên được phân nhỏ bởi các nút. Nếu biên dã được vẽ trong R2D_Bed thì khơng cần vẽ lại trong R2D_mesh, ngoại trừ trường hợp muốn sủa chữa lại. Một diều cần thiết khác là breakline với việc nội suy tuyến tính dọc theo phân tố. ngồi tác dụng trên nĩ cịn cĩ tác dụng hướng dịng chảy trên sơng và rất cần trong việc rời rạc hĩa miền tính tốn. Mọi sự kết hợp từ bán kính, vùng, miền được sử dụng là sự sắp đặt các hoạt điểm nối. Mỗi điểm thêm vào lấy độ cao đáy và độ nhám cĩ được do sự nội suy tuyến tính các modul địa hình, khi đĩ dãy các điểm đặt vào Mesh miền (nút, độ cao đáy và độ nhĩm tương đối theo) sẽ chuyển đổi đến dày đặc các vùng cần thiết sau một hoặc vài lần làm mịn và cho thêm điểm. Trong quá trình chạy, Mesh nên được lưu lại thường xuyên để giảm các tác động khi chương trình chạy sai. Cuối cùng, khi Mesh cho ra hình thức rõ ràng và chứa đựng đầy đủ các yếu tố cần thiết để chạy River 2D ta lưu dưới dạng file đầu vào RIVER2D III) Quá trình rời rạc hĩa trên R2D_Mesh: Ban đầu chưa cĩ chương trình, cửa sổ ghi "Untitleed - R2Dmesh" khi file Mesh tải xuống. Chuyển thành tên file mesh. Các cơng cụ của mesh và các icon của nĩ: - Vài chức năng ứng dụng trên bed giống Mesh. Giá trị về độ cao và độ nhấn của Mesh là được nội suy từ bed. a. Đưa fide Bed vào: Đầu tiên mở "Open Bed file" tìm file name: *.bed cần dùng. File bed chứa các điểm về elevation và ronghners (nhám). Mỗi dịng file là đơn vị đo để dựa vào điểm riêng và chứa các số nguyên, phương X, phương Y, bed elevation, ronghness height và code, tất cả chia làm vơ số khơng gian. Bed cung cấp số liệu về địa chất bề mặt chung của địa hình và được mesh phát triển, tinh chế thành dữ liệu địa hình hồn thiện. Bất cứ hệ thống đơn vị nào cũng cĩ thể dùng Mesh nhưng River 2D chỉ dùng 1 đơn vị là "m", nên khi thiết lập các thơng số ta cũng theo 1 đơn vị duy nhất là m b. Định dạng đường biên và breackline: Như đã nĩi ở trên, đường biên “boundary” và “Breakline” đã được thiết lập trong bed nhưng ta cĩ thể sữa chữa lại trong mesh. Đối với breakline thì thực hiện trên mesh hiệu quả hơn là trên bed Sự hiệu quả của breakline là nội suy tuyến tính dọc theo nĩ. Để chắc chắn, tất cả breakline phải đồng thời cĩ chung kích cỡ tam giác. Breakline hồn tồn hữu ích để trình bày đặc trưng với số điểm ít nhất Dữ liệu cĩ thể cũng được chuẩn bị để sử dụng biên tập thành text. Cĩ 2 phương pháp để tạo breakline: 1. Đơn giản nhất, phương pháp đĩng các điểm trong dấu ngoặc: a. ( ... ): Open Braket nghĩa là nĩ sẽ giới hạn bởi hai nút ( Curved) b. [ ] Close Braket là đường mà nĩ tạo thành một đa giác kín. (quared) c. { }: curly bracket để mơ tả điều kiện biên. 2. Cách thứ hai: là sơ đồ hiện các phần của breakline. Sau khi đặt các điểm, các đoạn này cĩ thể đưa vào. Mỗi nhánh chứa 1 tên đoạn với các điểm ở mỗi lần kết thúc. Những điểm này phải đưa vào rõ ràng như điểm cá nhân. Nĩ là phương pháp tận dụng Bed. Khi các đoạn yêu cầu được đưa vào, phần đoạn được giới hạn bởi các miền. Nội dung cho phép trong phương pháp này của dữ liệu như là dữ liệu điểm. Phương pháp phân đoạn của breakline nặng nề nhưng nĩ cho phép các dạng địa hình phức tạp hơn. Breakline là sự ứng dụng bởi đệ quy các hàm mặt cắt. Bản chất mỗi đoạn được kiểm tra và nếu nĩ khơng trùng khớp với cạnh ∆, khi đĩ điểm mới sẽ được khép trong đoạn. Điểm mới sẽ được kiểm tra lại và sẽ chia lại nếu cần thiết. Mơ tả boundary Mơ tả quá trình tạo biên và rời rạc hố biên(cĩ đặt cả điều kiện ban đầu) Quá trình thực hiện vẽ đường biên trên mesh -Tài liệu mesh, thể hiện bởi bản đồ contour, cho ra tổng quát cả một miền địa hình bởi các số liệu địa hình. bất kì mesh nào thì khi tạo biên, điều đầu tiên đều phải tạo biên ngồi (external boundary) rồi mới làm các buớc tiếp theo. Biên này cĩ thể làm ở river2d_bed bởi việc dùng Curly bracket breakline (đã trình bày ở trên), dùng cơng cụ boundary definition của bed. -Cĩ thể dùng clear boundary để xố hết biên(nhưng nĩ cũng xố luơn khơng nhưng biên ngồi external mà cịn biên trong internal). Trong river 2d_mesh, boundary là vẽ đa giác xung quanh vùng sơng mà ta nghiên cứu. Thực hiện: trước tiên chọn "external boundary" trong boundary menu. Sau đĩ dọc theo các đường viền ta nhấn điểm bắt đầu trên biên. Sau đĩ chọn điểm thứ hai, nhưng phải theo chiều nguợc kim đồng hồ (đối với biên trong thì cùng chiều kim đồng hồ). tiếp tục cho đến khi vịng thành một đa giác thì nhấp chuột vào điểm bắt đầu.(vì mesh rất dễ lỗi nên để khơng phải làm lại thì chú ý là phải làm cẩn thận, khi thể hiện trên màn hình là biên màu đỏ thì mới làm điểm tiếp theo và khi kết thúc cần chọn ngay chính xác điểm ban đầu nếu khơng là máy sẽ thốt. ở đây phải thực hiện xong biên mới được lưu. Xong, biên sẽ hiển thị màu đỏ. Quá trình này cũng là quá trình vẽ biên trên bed Chú ý là chuơng trình khơng cho phép biên nằm ngồi vùng địa hình. Khi biên nằm ngồi thì thể hiên cao trình sẽ bằng khơng (z=0) xuất hiện trên status bar nằm gĩc trái bên duới cửa sổ. Nếu sai, ta cĩ thể làm lại bằng cách xố biên trên bằng clear boundary. Biên trong (internal boundary) được lập với lệnh "define internal boundary". những biên này đựơc làm giống external boundary. Chú ý là khơng lấy các điểm nằm ngồi biên ngồi (external boundary). nếu khơng nĩ sẽ bị dừng và phải làm lại từ đầu. chú ý rằng biên trong cĩ thể thêm vào bất cứ thời điểm nào, kể cả lúc đã rời rạc tam giác hố (triangulation) vùng đĩ. Ta cũng khơng thể bỏ biên trong đi mà khơng bỏ hết tồn bộ điều kiện biên đã thiết lập. Chú ý rằng biên bên ngồi nên đặt ở biên bờ mà ở vùng cao nhất của chỗ cĩ dịng nướcc. Khơng cần dè dặt là phải chọn chính xác biên ngồi khi mà biên chọn đã ở vùng đất cao nhất. Chọn biên trong cĩ ý nghĩa là river2d sẽ thiết lập đĩ là vùng khơ (cao hơn mực nước). Mơ tả breakline Các đường breakline trong mesh cĩ thể tạo được. sau khi chọn biểu tượng breakline trong menu generate, ta chọn các điểm trên đường breakline. Các điểm đầu và cuối mỗi breakline là fixed point và cĩ mầu xanh dương. Breakline cĩ thể dùng trong tam giác hĩa, nĩ biểu diễn trên màu xanh dương nét đứt. các điểm trên breakline sẽ được dùng vào tam giác hĩa. Các điểm trên breakline này gọi là các điểm trượt và chúng cĩ thể di chuyển dọc theo breakline trong suốt quá trình làm mịn... phỏng II). Các bước chạy chương trình 1. Điều kiện ban đầu Điều kiện ban đầu phải xác định ở từng nút của vùng. Khi sử dụng river 2D mà chứa điều kiện ổn định, ta dùng điều kiện ban đầu bất kì. Đĩ là bởi vì ta khơng quan tâm đến con đường nào mà chỉ quan tâm là lấy kết quả cuối cùng của dịng ổn định. Trong dạng dịng chảy khơng ổn định thì đường dẫn là quan trọng nên điều kiện ban đầu phải trình bày điều kiện dịng chảy như thể nào ở thời gian bắt đầu thay đổi lưu lượng đi vào miền đĩ. Bởi vì nĩ khác là điều kiện ban đầu mà cĩ tính chất quạn trọng trong miền dữ liệu, nĩ là bài tốn sử dụng thơng số cĩ điều kiện biên ban đầu. Nĩ được hồn thành bởi việc chạy dữ liệu ở điêù kiện ổn định với điều kiện biên khơng đổi và dùng làm điều kiện biên lúc mới bắt đầu cĩ sự thay đổi lưu lượng. Theo cách đĩ, chạy chương trình khơng ổn định từ điều kiện ban đầu ( của phếp tính ổn định) biểu hiện là điều kiên biên ở lúc bắt đầu thay đổi lưu lượng. Thời điểm tức thời đĩ ta sẽ tăng vào vùng sơng khảo sát là từ 2 đến 10 m3/s. Ta sẽ dùng kết quả dịng ổn định ban đầu với lưu lượng là 2m3/s làm điều kiện ban đầu và lưu trong file .cdg. Khi điều kiện ban đầu này đã cĩ, ta thực hiện bước tiếp theo là điều kiện biên cho bài tốn tức thời. 2.Điều kiện biên. Dịng khơng ổn định cĩ điều kiện dịng chảy tới hạn thường lấy tài liệu thuỷ văn là lưu lượng dịng vào và cao trình mực nước tại cửa ra. Chiều dài và rộng là số liệu của bài tốn hai chiều. Ở đĩ tài liệu thuỷ văn sẽ chỉ lấy sổ liệu của thời điểm Q=2m3/s. Cịn 1D cĩ số liệu được sử dụng chứa đựng các tài liệu thủy văn cần thiết. 1D cĩ thể phát triển bởi việc kết hợp miền 2D và điều kiện biên ở 1D cĩ thể chọn sao cho trùng với số liệu trạm đo. Trong ví dụ fortress cĩ dịng vào và dịng ra mà yêu cầu điều kiện biên. Trong tài liệu dịng vào sẽ tăng lưu lượng lên từ 2 đến 10 m3./s trong 1h. Vì ta khơng biết lưu lượng dịng đi ra thì biên sẽ như thế nào trong suốt thời gian thay đổi lưu lượng, thật khĩ để tạo ra dạng địa hình thuỷ văn giả thiết cho điều kiện biên này. Vì vậy ta sẽ dùng quan hệ độ sâu của dịng chảy ra. Cho dạng điều kiện biên này sẽ cho phếp mực nước ra sẽ thay đổi khi thay đổi lưu lượng dịng chảy dọc theo điều kiện biên. Khi thoả, bài tốn thuỷ văn sẽ cĩ thể cĩ nhiều kết quả xấp xỉ để đưa ra kết quả đúng nhất cho biên mà ở thời điểm nào đĩ. Độ sâu là dạng đặc trưng cho điều kiện. Mực nước ra ở thời điểm bất kì sẽ phụ thuộc vào lưu luợng ra ở các bước thời gian. CÁC BƯỚC ĐƯA ĐIỀU KIỆN BIÊN TỨC THỜI Chạy River2D, mở file mà ta đã chạy ổn định, chuẩn bị các số liệu để chạy. Sau khi cửa sổ giao diện mở file chọn “edit flow boundary” trong menu “flow” Đưa điều kiện biên cửa vào Dùng chuột, đưa điều kiện biên dịng chảy vào (màu xanh). Nĩ sẽ mở ra hộp thoại. Ta nhận thấy biên này thật ra là dịng đi vào và nĩ được xác định biên 2m3/s là kết quả của việc chạy dịng khơng ổn định, là thời điểm ban đầu trước khi lưu lượng thay đổi. Ta sẽ xác định dịng vào để chạy transient mà điều kiện biên của nĩ là lưu lượng thay đổi theo thời gian t (Q~t) Ta sẽ bắt đầu đặt điều kiện biên cho dịng vào. Để thay đổi điều kiện biên ta chọn “Time Varying Discharge” khi đĩ chương trình địi hỏi ta chỉ đường dẫn đến file lưu trữ quan hệ (Q~t). Chú ý ta cĩ thể mở file này ra xem bằng cách chạy trong mơi trường word. Thay đổi điều kiện biên dịng ra. Ta cũng thực hiện chọn menu “flow>edit flow boundary”. Dùng chuột nhấp vào vùng cửa ra (cĩ màu xanh lá cây), lúc này chương trình hiện lên hộp hội thoại. Từ đây ta chọn “time varying elevation” trong vùng “outflow condition” khi chương trình yêu cầu chọn đường dẫn ta chọn đến file *.bch lưu trữ quan hệ H~t ở cửa ra. Như ta thấy, depth unit discharge relationship đã được xác định. Ta thay đổi các giá trị đã được mặc định. Nếu ta cĩ taì liệu thuỷ văn cho điều kiện biên này thì ta chọn “time varying elevation” và đặt file giống như đưa điều kiện dịng vào. Nĩ cũng tương tư như tài liệu dịng chảy thuỷ văn trên (time varying discharge) nhưng chỉ khác cột thứ nhì chứa cao trình mặt nuớc là m. Và để ý rằng ta để lũ chạy qua lớn hơn 1h đồng hồ băng 5000s để thấy rõ hết lũ chảy qua cả đoạn sơng như thế nào. Chạy dịng khơng ổn định (transient flow) Sau hồn thành tất cả các bước trên ta bắt đầu cho chạy dịng khơng ổn định. Vào menu “Flow” chọn “Run transient” thì chương trình sẽ xuất hiện hộp thoại và ta cần đặt giá trị cho chúng. Cần chú ý rằng các điều kiện ban đầu ta đặt đúng thì hộ thoại mới xuất hiện Ta cĩ thể thấy nĩ khá giống với dịng ổn định nhưng cĩ các điểm khác nhau cần chú ý sau: - “present time” là thời điểm mà chương trình chạy đến lúc dừng hẳn. nhưng khác nhau là ở dịng khơng ổn định, time khơng thể lớn lên. The present time dược dùng để đặt điều kiện biên ban đầu phụ thuộc vào giá trị thuỷ văn đưa vào và ra trong khoảng thời gian đĩ. Nghĩa là nĩ chỉ thiết lập lúc bắt đầu quá trình. Ta nên đặt thời gian này là 0. -“final time” là thời điểm thực hiện quá trình thuỷ động lực học đã ngưng lại. ở dịng ổn định, việc thực hiện này chỉ được khi thời gian là nhỏ hơn hoặc bằng final time. Dịng chảy vào của ta được xác định từ 0 đến 1h. Nhưng ta sẽ chạy dến 5000s. việc này sẽ chắc chắn là lũ đã qua miền trứơc khi kết thúc tính tốn. - Δt la khoảng cách của bước thời gian. Chương trình này sẽ tư động điều chỉnh thấp xuống hoặc tăng lên nếu cần để giữ cho kết quả nằm trong giới hạn cho phép sau mỗi bước thời gian. Nếu nĩ chạy trơn tru thì nĩ sẽ tiếp tục ở giá trị goal time đĩ. - “goal time” là khoảng thời gian lớn nhất cho phép của denta t. Giá trị này cũng dùng trong việc phân tích và tìm ra kết quả. Ví dụ goal denta t là 2, thì các giá trị t là 2, 4, 6, 8, mặc dù Δt nhỏ hơn 2. Ở mỗi bước, river2D giải quyết bài tốn của hệ phương trình phi tuyến. Nghĩa là giải quyết bằng cách dùng phương pháp gần đúng như là phương pháp lặp để giải quyết bài tốn, dùng phương pháp newton raphson “#iteration per Δt”nghĩa là phép lặp này đã thực hiện bao nhiêu lần để thỗ mãn yêu cầu hội tụ ở các bước cuối. - “Max # of iteration per Δt” để giới hạn số lần lặp cho mỗi bước thời gian. Nếu số lần lặp thật sự đạt đến giá trị này trước khi thay đổi trong một tiêu chuẩn thì bước thời gian giảm xuống cịn nữa giá trị của nĩ. Ta để số lần lặp tối thiểu là 9 - “solution tolerance” là dùng giá trị xác định được điều khiển khoản hội tụ mà yêu càu trong mỗi bước thời gian. Trong phép lặp newton raphson, giá trị ở mỗi sự thay đổi là 3 cho mỗi nút là được so sánh với giá trị mong muốn từ phép lặp trước. nếu nĩ thay đổi ít hơn giá trị cho phép của người sử dụng thì bước thời gian sẽ được chấp nhận. Giá trị lớn hơn cho phép thì kết quả sẽ lấy từ vài phếp lặp của newtơn raphson trong từng bước thời gian. Tuy nhiên, độ chính xác cĩ thể khơng thoả và số liệu là khơng ổn định cĩ thể xảy ra. Việc kiểm tra đề nghị là sai số là 0.01. Ta sẽ dùng giá trị naỳ mặc định cho mơ phỏng của ta. - “Implicitness, θ”được dùng để xác định giá trị mà điều khiển theo bài tốn giải quyết của hệ phương trình chính. Giá tri 0 là hồn tồn hiện và 1 là hồn tồn ẩn. giải quyết phtr chính xác nhất khi mơ hình là bán ẩn: θ = 0.5 - Tuy nhiên,nĩ sẽ ổn định hơn nếu nĩ là 1(khi đĩ máy sẽ giới hạn thời gian vì dùng cách giải hồn tồn ẩn). Mơ hình khơng nên chạy ít hơn 0.5 sẽ trở nên khơng ổn định. Nếu bạn để mơ hình dịng chảy nhỏ thì bạn sẽ cĩ thể sẽ muốn đăt goal time step giảm khi θ = 0.5 ở đĩ Với Vw: là tốc độ tức thời, Δt là bước tăng thời gian, Δx là khoảng cách. Mặt khác nếu giải theo hướng tổng quát thì đĩ cĩ thể lấy một tỉ lệ lớn như là sĩng lũ, khi đĩ bạn cĩ thể bỏ đi việc dùng giới hạn bước tăng thời gian lớn và nên lấy θ=1. Ta sẽ khơng quá quan tâm đến việc chọn goal time step. Ta sẽ dùng goal là 10s.(cĩ nghĩa là ta dùng khoảng thời gian sẽ tăng lên rất nhiều). Chương trình sẽ chạy rất trơn tru với goal time step này và cung cấp cho chúng ta chi tiết chấp nhận được với thời gian này. Nhận xét: Khi ta tính tốn thời gian goal Δt đưa vào thì nĩ phải phù hợp với bài tốn. Ví dụ bài tốn dịng lũ thi nếu trong 1h đồng hồ ta nên tính thời gian này là 10s, nhưng nếu lũ là trong 12h thì ta nên lấy thời gian là 30 phút. Vì lũ cĩ lưu lượng chảy về cĩ dạng nhấp nhơ nên khoảng cách nhỏ nhất về thời gian giữa các điểm cao nhất của đỉnh lũ. Trong trường hợp lũ về thì bài tốn cĩ tính ổn định cao, khơng cần quá giới hạn về thời gian nên θ=1 ,dùng phép tính ẩn hồn tồn. Total inflow và total outflow là tổng lưu lượng dịng vào và dịng ra. Và khi chạy chương trình thì bài tốn sẽ thay đổi theo điều kiện biên. Output option đơn giản là mở họp transient output, nĩ cho phép người sử dụng chọn và đưa ra kết quả từ phép phân tích transient. Sau khi nhập đầy đủ các thơng số ta chọn menu “option >flow option” ta nhập số liệu cuối cùng mà ta cần thiết lập. Nĩ là hệ số ảnh hưởng giĩ trong phần tử hữu hạn. Ta cĩ thể đặt 0.25. Chú ý rằng tất cả đã được thiết lập, ta sẽ xuẩt ra kết quả (output) xuất kết quả: River 2D là cơng cụ xuất ra nhiều kết quả. Mở hộp transient output option từ hộp Options. Bạn cĩ thể thấy cĩ Cĩ 3 dạng xuất ra kết quả: đưa ra màn hình bằng video (file cĩ đuơi avi), xuất số liệu của điểm, xuẩt cdg Ta sẽ dùng river2D để đưa ra màn hình quá trình lũ trong bài tốn mơ phỏng của ta. 1 chọn “output option” trong “run transient dialog box” chương trình sẽ xuất hiện 1 cửa sổ 2. Đánh dấu vào “video output”. Nĩ sẽ kích hoạt lựa chọn này. 3. Vào browse và lưu video này dưới một cái tên Trong hộp “output frame every _____goal time steps” cho phếp người sử dụng thiết lập tính liên tục của đoạn băng. 4.Đưa vào giá trị 10. Nĩ cĩ nghĩa là sẽ đưa ảnh vào sau 100s trong 5000s. 5. Đưa vào giá trị 2 cho playback rate (cĩ nghĩa là hình ảnh đĩ sẽ giữ trong vịng 2s) 6.chọn bất kì 3 sự lựa chọn nào 7. Vào point output. Nĩ sẽ cĩ thể kích hoạt lựa chọn đưa số liệu ra ngồi. Lựa chọn này cho phép người sử dụng đựa kết quả của sự thay đổi các đặc trưng của một nút trong suốt quá trình chạy. những điểm này phải cĩ đuơi là csv. ỨNG DỤNG RIVER2D VÀO TÍNH TỐN DỰ BÁO LŨ CHO SƠNG HÀN Đặc điểm vùng hạ du thành phố Đà-Nẵng là đất hẹp, nối liền đồi, núi cao và biển cả; độ dốc lớn, cĩ những vùng cục bộ là gị cao, hay bầu, đầm trủng; sơng suối quanh co, khúc khuỷu, lịng dẫn (tiết diện và độ dốc) thay đổi nhiều. Do đĩ dịng chảy mùa lũ diễn biến phức tạp. Việc dự báo mực nước lũ, trường vận tốc dịng chảy (hướng chảy và độ lớn của vận tốc dịng nước), diễn biến theo thời gian của lũ, khi biết lượng mưa hoặc lưu lượng lũ ở thượng nguồn là rất cần thiết. Trước mắt, nĩ tạo thêm cơ sở để đưa ra các biện pháp ngăn ngừa và giảm thiểu thuỷ tai cĩ hiệu quả hơn, sau đĩ giúp cho việc lập các kế hoạch liên quan đến ứng phĩ với lũ lụt của Thành Phố. I. Tổng quan hệ thống sơng ngịi của thành phố Đà Nẵng. Các sơng thuộc thành phố bao gồm: sơng Tuý Loan, sơng Cu Đê (ở phía Bắc- chưa cĩ trạm đo lưu lượng, mực nước ), sơng Yên, sơng Quá Giáng, sơng La Thọ, sơng Vĩnh Điện, sơng Hàn. Trong đĩ, 2 sơng Tuý- Loan, Cu-Đê cĩ lưu vực hứng nước độc lập và nằm gọn trên địa phận thành phố Đà-Nẵng; cịn các sơng khác đều là hạ lưu của hệ thống sơng Thu- Bồn và Vu -Gia, cụ thể mơ tả như sau : Sơng Vĩnh-Điện Là một phân lưu của sơng Thu-Bồn, được bổ sung thêm một lượng nước từ sơng La Thọ và sơng Quá Giáng, tập trung chảy về sơng Hàn. Sơng Tuý-Loan Lưu vực sơng Tuý Loan nằm bên trái sơng Vu Gia và liền kề với lưu vực sơng Cu Đê. Sơng Tuý Loan nhập lưu với sơng Yên và cùng đổ về sơng Hàn, nhánh sơng này đĩng vai trị quan trọng xếp thứ 3, sau sơng Vu Gia -Thu Bồn về gây lũ hạ du thành Phố Đà-Nẳng ). Sơng Cu-Đê Lưu vực sơng Cu-Đê nằm phía Bắc thành phố, cĩ dạng hình lơng chim, độ nghiêng theo hướng Đơng Bắc-Tây Nam, tồn bộ diện tích lưu vực sơng là 472 km2. Sơng Hàn Là đoạn nhập lưu cuối cùng đổ ra cửa biển Thuận Phước Đà Nẵng của các sơng Vĩnh Điện, Tuý Loan và sơng Yên. Dịng chảy trên sơng Hàn cĩ hai chiều xuơi (dịng chảy thượng nguồn) và ngược (dịng triều). II. Thiết lập bài tốn tính tràn lũ vùng hạ du sơng Hàn: Miền tính là vùng ngập lụt năm 1999, với tần suất khoảng 1/100 được xác định trên cơ sở số liệu mà Sở KHCN&MT cung cấp (biên cứng của miền tính khơng cần đưa ra chính xác mà cĩ thể được xác định trong quá trình tính tốn), chia thành 9434 phần tử gồm 5021 nút, với phần tử bé nhất và lớn nhất cĩ kích thước biến thiên trong khoảng 100 – 400 mét, ( lưới tính tốn và các thơng số mơ hình được dùng cho các phương án tính tốn dự báo ). Tạm phân thành 5 vùng biên lỏng: cửa sơng Hàn, sơng Tuý-Loan, sơng Yên, Sơng Quá-Giáng và sơng Vĩnh-Điện (cĩ hợp lưu của nhánh sơng La-Thọ). Điều kiện biên cho tại cửa sơng Hàn được xử lý từ số liệu thủy triều tại trạm Tiên Sa, cĩ tham khảo đến mực nước tổng hợp (kể cả nước dâng do giĩ mùa, bảo,). Tại bốn biên lỏng cịn lại cho lưu lượng Biên mực nước biển hạ lưu ( Trạm Tiên-Sa ) chọn con triều tính tốn 7 ngày (vì thơng thường dạng lũ nguy hiểm xảy ra trong bảy ngày), theo các tần suất 5%, và chọn tính tốn cho cả thượng lưu và hạ lưu. Với việc tính tốn cùng tần suất cho cả thượng lưu và hạ lưu thì mơ hình sẽ diễn ra đúng với thực tế hơn, nhừn với những đoạn sơng quan trọng thì tần suất nên trong khoảng 1% đến 2%. Các trạm đo lưu lượng trên sơng Hàn III. Quá trình thực hiện trên RIVER2D Thực hiện quá trình chạy mơ hình dịng chảy lũ trên sơng Hàn ở mơ hình river2d theo các bước đã nêu ở trên. 1. Xác lập độ nhám và đường biên trong R2D_bed Tài liệu trước nhất để chạy mơ hình là phải cĩ file về địa hình chứa cao độ và tọa độ của các điển các điểm nút trên sơng hàn. Sau khi mở file này ta tiến hành tinh lọc số liệu và thiết lập độ nhám cho các vùng trong sơng. Việc xác lập độ nhám rất phức tạp tốn rất nhiều thời gian, địi hỏi sục cẩn trọng và phải phân tích nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nĩ Từ file này ta thiết lập đường biên (biên ngồi, biên trong) cho miền tính tốn. Sau khi thiết lập đường biên ta tiến hành lưu file này trong bed để là thơng số ban đầu để chạy R2D_Mesh Thiết lập độ nhám trong sơng và các đường biên. 2. Chạy R2D_mesh thiết lập điều kiện biên và rời rạc hĩa mơ hình - Trong mơi trường mesh ta mở file bed đã tạo trước, thiết lập điều kiện biên dịng vào (lưu lượng tại các biên lỏng khi lũ chưa về) và điều kiện biên dịng ra (độ cao mực nước hạ lưu tại trạm Tiên Sa trước khi lũ về). Đồng thời ta phải vẽ các đường breakline cho dịng chảy đi đúng hướng. - Rời rạc hĩa miền tính tốn ta phải theo trình tự sau: rời rạc hĩa biên trước sau đĩ thêm các điểm và tam giác hĩa bằng lệnh “triangulate”. - Tìm các tam giác xấu, thêm bớt các điểm cố định và điểm di động để làm mịn lại lưới tam giác nhằm tạo một lưới tốt nhất, hợp lí nhất cho quá trình chạy dịng khơng ổn định. - Lưu lại file đang làm dưới dạng file đầu vào của modul River2D. Chú ý là trong quá trình làm ta nên lưu lại mesh dưới dạng file *.msh, và ta nên lưu lại thường xuyên để hạn chế việc chạy sai của chương trình Lưới tam giác của mơ hình 3. Chạy dịng ổn định và hồn thiện lại mesh Chạy dịng ổn định và xuất ra màn hình các kết quả về vận tốc độ sâu dịng chảy trên sơng. Dựa vào kết quả này ta chỉnh sửa, hồn thiện lại mesh theo nguyên tắc: Những vùng cĩ vận tốc, sự thay đổi độ sâu lớn thì lưới tam giác phải dày hơn và min hơn những vùng khác, những vùng cĩ dịng chảy cục bộ lớn thì cần tạo thêm các đường breakline và lưới tam giác dày hơn, mịn hơn Thực hiện chạy lại với mesh mới và hồn thiệ dần mesh cho đến khi kết quả mesh là hồn thiện nhất. Lưu lại kết quả dịng chảy ổn định với mesh cuối cung để làm thơng số đầu vào cho việc chạy dịng khơng ổn định Kết quả dịng khơng ổn địn để hồn thiện mesh Mesh hồn thiện 4. Chạy dịng khơng ổn định và xuất ra kết quả - Thay đổi các điều kiện biên cố định thành điều kiện biên biến đổi theo thời gian trong menu “low > edit flow boundary” Số liệu điều kiện biên Q~t tại các biên lỏng dịng vào TT Thêi Gian Q-S.Yªn Q-Qua Giang Q-VÜnh §iƯn Q-Tuý Loan 1 0.0 786.43 262.14 675.68 90.0 2 1.0 786.43 262.14 675.68 89.0 3 4.0 786.43 262.14 675.68 84.7 4 7.0 786.43 262.14 675.68 86.7 5 10.0 786.43 262.14 675.68 89.0 6 11.0 786.43 262.14 675.68 110.4 7 12.0 786.43 262.14 675.68 142.9 8 13.0 786.43 262.14 675.68 179.7 9 14.0 786.43 262.14 675.68 257.7 10 15.0 786.43 262.14 675.68 341.4 11 16.0 786.43 262.14 675.68 421.7 12 17.0 786.43 262.14 675.68 522.1 13 18.0 786.43 262.14 675.68 542.2 14 19.0 786.43 262.14 675.68 558.9 15 20.0 786.43 262.14 675.68 572.3 16 21.0 786.43 262.14 675.68 612.5 17 22.0 786.43 262.14 675.68 649.3 18 23.0 786.43 262.14 675.68 712.9 19 24.0 786.43 262.14 675.68 763.1 20 25.0 786.43 262.14 675.68 816.6 21 26.0 786.43 262.14 675.68 1000.7 22 27.0 786.43 262.14 675.68 1201.5 23 28.0 787.12 262.37 675.68 1465.9 24 29.0 797.59 265.86 676.51 1499.4 25 30.0 858.93 286.31 674.00 1512.8 26 31.0 1039.96 346.65 672.70 1526.2 27 32.0 1348.09 449.36 672.83 1613.2 28 33.0 1692.98 564.33 675.30 1650.0 29 34.0 1987.07 662.36 689.23 1422.4 30 35.0 2198.54 732.85 715.79 1241.7 31 36.0 2336.77 778.92 750.47 1097.8 32 37.0 2438.57 812.86 791.07 1007.4 33 38.0 2500.00 833.33 844.27 943.8 34 39.0 2477.69 825.90 906.80 917.0 35 40.0 2351.89 783.96 976.75 937.1 36 41.0 2167.01 722.34 1048.95 1030.8 37 42.0 1977.96 659.32 1114.45 1087.7 38 43.0 1813.97 604.66 1173.24 1114.5 39 44.0 1692.52 564.17 1223.92 1251.7 40 45.0 1625.57 541.86 1268.24 1328.7 41 46.0 1618.95 539.65 1305.09 1318.7 42 47.0 1660.59 553.53 1335.18 1328.7 43 48.0 1730.56 576.85 1358.98 1415.7 44 49.0 1823.46 607.82 1374.45 1409.0 45 50.0 1931.96 643.99 1386.31 1358.8 46 51.0 2027.67 675.89 1395.71 1171.4 47 52.0 2098.15 699.38 1405.13 1037.5 48 53.0 2158.52 719.51 1414.37 943.8 49 54.0 2205.17 735.06 1431.63 856.8 50 55.0 2205.22 735.07 1461.05 769.8 51 56.0 2132.59 710.86 1497.98 726.3 52 57.0 1996.29 665.43 1535.76 692.8 53 58.0 1832.71 610.90 1566.90 666.0 54 59.0 1671.57 557.19 1591.52 639.2 55 60.0 1521.99 507.33 1609.23 625.9 56 61.0 1392.02 464.01 1616.67 635.9 57 62.0 1287.69 429.23 1614.45 662.7 58 63.0 1206.87 402.29 1602.96 696.1 59 64.0 1143.96 381.32 1582.90 726.3 60 65.0 1097.85 365.95 1557.42 769.8 61 66.0 1071.77 357.26 1526.19 843.4 62 67.0 1068.79 356.26 1496.14 840.1 63 68.0 1086.98 362.33 1463.57 803.2 64 69.0 1121.66 373.89 1430.73 783.2 65 70.0 1170.16 390.05 1401.60 726.3 66 71.0 1228.31 409.44 1376.48 645.9 67 72.0 1279.80 426.60 1355.63 622.5 68 73.0 1304.04 434.68 1340.94 585.7 69 74.0 1296.33 432.11 1331.14 522.1 70 75.0 1261.30 420.43 1323.01 485.3 71 76.0 1202.48 400.83 1318.03 461.9 72 77.0 1132.56 377.52 1313.40 481.9 73 78.0 1065.96 355.32 1308.49 575.7 74 79.0 1004.71 334.90 1300.18 669.4 75 80.0 946.28 315.43 1291.17 816.6 76 81.0 890.14 296.71 1277.42 1010.8 77 82.0 837.78 279.26 1258.04 1084.4 78 83.0 796.61 265.54 1235.92 1121.2 79 84.0 773.67 257.89 1210.83 1104.5 80 85.0 768.31 256.10 1181.65 1168.1 81 86.0 777.41 259.14 1149.83 1198.2 82 87.0 804.09 268.03 1112.60 1204.9 83 88.0 855.74 285.25 1073.86 1261.8 84 89.0 942.17 314.06 1038.57 1322.0 85 90.0 1075.06 358.35 1007.38 1352.1 86 91.0 1251.13 417.04 983.43 1332.0 87 92.0 1436.32 478.77 968.41 1281.8 88 93.0 1588.73 529.58 963.56 1151.3 89 94.0 1695.52 565.17 967.85 1034.2 90 95.0 1773.74 591.25 979.68 933.8 91 96.0 1840.39 613.46 995.20 917.0 92 97.0 1899.75 633.25 1014.12 957.2 93 98.0 1957.19 652.40 1036.20 997.4 94 99.0 2021.39 673.80 1059.14 987.3 95 100.0 2082.54 694.18 1083.95 933.8 96 101.0 2118.55 706.18 1109.20 873.5 97 102.0 2110.08 703.36 1134.04 840.1 98 103.0 2046.34 682.11 1159.32 793.2 99 104.0 1933.88 644.63 1179.15 763.1 100 105.0 1801.91 600.64 1194.65 743.0 101 106.0 1689.56 563.19 1204.95 736.3 102 107.0 1623.59 541.20 1209.85 763.1 103 108.0 1601.84 533.95 1211.73 796.6 104 109.0 1595.41 531.80 1211.00 856.8 105 110.0 1575.16 525.05 1208.73 873.5 106 111.0 1531.64 510.55 1204.96 876.9 107 112.0 1473.48 491.16 1200.27 850.1 108 113.0 1411.28 470.43 1192.70 860.1 109 114.0 1351.17 450.39 1183.43 876.9 110 115.0 1299.64 433.21 1171.69 890.3 111 116.0 1264.12 421.37 1158.57 886.9 112 117.0 1251.03 417.01 1143.97 846.8 113 118.0 1264.07 421.36 1128.59 809.9 114 119.0 1298.79 432.93 1113.57 769.8 115 120.0 1341.34 447.11 1100.80 709.5 116 121.0 1374.72 458.24 1091.24 669.4 117 122.0 1391.59 463.86 1083.35 629.2 118 123.0 1399.12 466.37 1078.40 582.4 119 124.0 1408.04 469.35 1077.76 535.5 120 125.0 1420.07 473.36 1083.81 522.1 121 126.0 1426.23 475.41 1097.55 498.7 122 127.0 1416.44 472.15 1117.35 475.3 123 128.0 1386.64 462.21 1140.28 455.2 124 129.0 1340.03 446.68 1164.73 438.4 125 130.0 1280.51 426.84 1186.74 421.7 126 131.0 1212.68 404.23 1204.53 405.0 127 132.0 1142.74 380.91 1219.99 394.9 128 133.0 1072.76 357.59 1230.68 384.9 129 134.0 1004.24 334.75 1236.54 378.2 130 135.0 942.89 314.30 1237.66 368.2 131 136.0 891.83 297.28 1234.65 361.5 132 137.0 847.87 282.62 1224.82 354.8 133 138.0 808.10 269.37 1210.32 348.1 134 139.0 772.49 257.50 1190.18 341.4 135 140.0 740.38 246.79 1160.78 334.7 136 141.0 711.26 237.09 1129.20 320.6 137 142.0 685.44 228.48 1092.88 307.6 138 143.0 663.44 221.15 1051.71 295.9 139 144.0 644.79 214.93 1009.37 289.2 Đường quá trình lưu lượng tai các trạm Số liệu cao trình mực nước cửa ra tại trạm Tiên Sa 1/11/1999 2/11/1999 3/11/1999 4/11/1999 Ttt H 24 1.2 48 1.2 72 1.1 0 1.3 25 1.3 49 1.2 73 1.1 1 1.4 26 1.3 50 1.2 74 1.1 2 1.4 27 1.3 51 1.2 75 1.1 3 1.4 28 1.3 52 1.2 76 1.1 4 1.3 29 1.3 53 1.2 77 1.1 5 1.2 30 1.2 54 1.2 78 1.2 6 1.1 31 1.1 55 1.2 79 1.2 7 1.0 32 1.0 56 1.1 80 1.2 8 0.9 33 0.9 57 1.0 81 1.2 9 0.8 34 0.8 58 0.9 82 1.1 10 0.7 35 0.7 59 0.8 83 1.0 11 0.7 36 0.7 60 0.8 84 0.9 12 0.7 37 0.8 61 0.8 85 0.8 13 0.8 38 0.8 62 0.8 86 0.8 14 0.9 39 0.9 63 0.9 87 0.8 15 1.0 40 1.0 64 0.9 88 0.9 16 1.1 41 1.1 65 1.0 89 1.0 17 1.2 42 1.2 66 1.2 90 1.1 18 1.2 43 1.3 67 1.2 91 1.2 19 1.2 44 1.3 68 1.3 92 1.3 20 1.2 45 1.3 69 1.3 93 1.3 21 1.2 46 1.2 70 1.2 94 1.3 22 1.2 47 1.2 71 1.2 95 1.2 5/11/1999 6/11/1999 7/11/1999 96 1.1 120 1.1 144 1.2 97 1.1 121 1.0 145 1.1 98 1.0 122 1.0 146 1.0 99 1.0 123 0.9 147 0.9 100 1.0 124 0.9 148 0.8 101 1.0 125 0.9 149 0.8 102 1.1 126 1.0 150 0.9 103 1.2 127 1.1 151 1.0 104 1.2 128 1.2 152 1.1 105 1.2 129 1.2 153 1.2 106 1.2 130 1.2 154 1.3 107 1.1 131 1.2 155 1.2 108 1.0 132 1.1 156 1.2 109 0.9 133 1.0 157 1.1 110 0.9 134 0.9 158 1.0 111 0.9 135 0.9 159 1.0 112 0.9 136 0.9 160 1.0 113 1.0 137 1.0 161 1.0 114 1.1 138 1.1 162 1.1 115 1.2 139 1.2 163 1.2 116 1.3 140 1.3 164 1.3 117 1.3 141 1.4 165 1.4 118 1.3 142 1.4 166 1.4 119 1.2 143 1.3 167 1.4 Biểu đồ biên độ triều tại trạm Tiên Xa Chạy dịng khơng ổn định và trích xuất số liệu ta cĩ số liệu đường quá trình lũ tại các trạm đo như sau trạm đo TL58 NB47 HX38 HX34 SY81 SY16 HX51 NHS15 NHS22 NHS47 T=3H(N1) 1.35 2.50 1.92 2.30 1.17 1.17 2.60 0.56 2.32 1.42 T=15H 1.64 3.86 2.02 2.20 1.24 1.18 2.58 0.50 2.33 1.32 T=25H(N2) 1.65 4.73 2.25 2.51 1.36 1.42 2.87 0.79 2.63 1.60 T=35H 2.07 4.32 2.72 2.91 1.79 2.04 3.54 1.45 3.27 2.13 T=45H(N3) 1.93 4.71 2.66 2.88 1.88 2.18 3.68 1.60 3.42 2.28 T=55H 1.85 3.00 2.42 2.80 1.67 1.67 3.10 1.06 2.82 2.00 T=65H 2.14 4.36 2.52 2.70 1.74 1.68 3.08 1.00 2.83 2.00 T=75H(N4) 2.15 5.23 2.75 3.01 1.86 1.92 3.37 1.29 3.13 2.10 T=85H 2.57 4.82 3.22 3.41 2.29 2.54 4.04 1.95 3.77 2.63 T=95H(N5) 2.43 5.21 3.16 3.38 2.38 2.68 4.18 2.10 3.92 2.78 T=105H 2.36 4.52 3.05 3.25 2.41 2.72 4.23 2.15 3.97 2.83 T=115H 2.25 4.65 2.76 2.97 2.12 2.41 3.89 1.81 3.64 2.52 T=120H(N6) 2.20 4.61 2.67 2.88 2.01 2.27 3.73 1.66 3.49 2.39 T=125H 2.21 5.14 2.76 3.01 1.98 2.21 3.68 1.60 3.43 2.23 T=130H 2.14 3.64 2.42 2.53 1.67 1.67 3.10 1.06 2.88 2.23 T=135H 2.36 4.73 2.95 3.16 2.23 2.52 4.02 1.95 3.77 2.53 T=140H 2.30 4.64 2.80 3.01 2.09 2.36 3.85 1.77 3.60 2.59 T=145H(N7) 2.32 4.39 2.77 2.97 2.04 2.31 3.79 1.71 3.54 2.48 T=150H 2.29 4.26 2.73 2.92 2.02 2.27 3.74 1.66 3.48 2.38 T=155H 2.20 4.17 2.61 2.80 1.97 2.21 3.67 1.60 3.42 2.35 T=160H 2.13 4.12 2.52 2.70 1.88 2.08 3.52 1.45 3.28 2.20 T=167H(N8) 2.09 4.05 2.45 2.61 1.79 1.93 3.36 1.30 3.13 2.11 Hmax 1.59 4.73 2.72 2.91 1.91 2.22 3.73 1.65 3.47 2.33 Độ cao lớn nhất tại các trạm trạm đo NHS47 HX38 NHS15 NB47 Hmax 2.83 3.22 2.15 5.23 Kết quả về vận tốc dịng chảy trong suốt quá trình lũ của các trạm đo. trạm đo TL58 NB47 HX38 HX34 SY81 SY16 HX51 NHS15 NHS22 NHS47 Vmax 1.65 1.67 1.42 2.72 1.32 0.89 1.23 0.71 1.29 1.81 Vận tốc nước của trạm NH47 Vận tốc dịng chảy lũ So sánh và nhận xét: So sánh với thực tế tại trạm NHS47 ta thấy đường quá trình lưu lượng tính tốn và đường quá trình lưu lượng thực tế cĩ dạng giống nhau. Nhưng về trị số đỉnh lũ thì cĩ sự sai khác. Phân tích nguyên nhân dẫn đến sự sai khác đĩ là do các nguyên nhân sau đây: Quá trình thiết lập độ nhám tính tốn cho mơ hình chưa hồn chỉnh. Đây là một quá trình khĩ khăn phức tạp tốn rất nhiều thời gian. Để thiết lập đọ nhám cho mơ hình này cúng em đã giả định độ nhám vì khơng cĩ tài liệu thực tế. Đường biên cịn nhiều chỗ khơng chính xác từ đĩ dẫn đến vận tốc một số điển khơng chính xác. Ở đây chúng em tính tốn với tần xuất tinh tốn 5% nhưng thực tế lũ sơng hàn cĩ tần suất khoảng 1-2%. Từ đĩ kết quả tính được luơn thấp hơn so với thục tế Khi đưa điều kiện biên lỏng ở cửa ra chung em đã bỏ qua sự ảnh hưởng của giĩ bão và các yếu tố khác. Những nguyên nhân này ta cĩ thể khắc phục được nếu như cĩ đầy đủ số liệu tính tốn và tính tốn một cách chi tiết hơn ỨNG DỤNG MƠ HÌNH RIVER2D CHO VIỆC THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỈNH TRỊ SƠNG (KÈ MỎ HÀN) Việt Nam là nước cĩ mạng lưới sơng ngịi dày đặt nhất thế giới, đĩ cũng là một tiềm năng nhưng cũng là một mối lo vì thiên tai lũ lụt. Đề hạn chế bớt thiệt hại do lũ lụt điều cần thiết là phải xây đựng các cơng trình chỉnh trị sơng nhằm nâng cao mặt lợi và hạn chế mặt hại của các dịng sơng. Việc tính tốn thiết kế các cơng trình chỉnh trị sơng cần rất nhiều tài liệu như địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, dân sinh kinh tế Một tài liệu rất quan trọng đĩ là tài liệu về dịng chảy. Nhưng thực tế chúng ta chỉ cĩ tài liệu về lưu lượng, độ cao mặt nước, vận tốc tại một số trạm đo nhất định trên sơng. Với những tài liệu này thì khơng đủ thực hiện quá trình tính tốn nếu tại vùng chỉnh trị khơng cĩ trạm đo. Từ các yêu cầu trên, sau khi thực hiện tính tốn và chạy mơ hình dịng chảy trên River2D và yêu cầu của đồ án mơn học “chỉnh trị sơng và cơng trình ven bờ” chúng em quyết định tiếp tục ứng dụng mơ hình này vào việc tính tốn thiết kế cơng trình, từ đĩ mà cĩ thể đưa phần mềm vào ứng dụng thực tế cho ngành thủy lợi chúng ta. I. Mơ tả tuyến sơng chỉnh trị Sơng Vệ bắt nguồn từ vùng núi phía Tây của huyện Ba Tơ. Sơng chảy theo hướng Tây Nam – Đơng Bắc đổ ra biển qua cửa Cổ Luỹ và cửa Đức Lợi sơng dài 90 Km, trong đĩ cĩ 2/3 chiều dài sơng chảy trong vùng rừng núi cĩ độ cao 100-1000 (m). Sơng cĩ 5 phụ lưu cấp I , 2 phụ lưu cấp II. Các nhánh sơng khơng lớn, đáng kể là các nhánh sơng : + Sơng Tà Nơ : chảy từ Đồng Bia cĩ độ cao trên 200 (m), theo hướng Tây Đơng hợp với sơng chính cách huyện Ba Tơ 18 km về phía hạ lưu . + Sơng Mễ : Chảy từ vùng núi Yu Kon, phần tiếp giáp giữa 2 huyện Ba Tơ và Minh Long theo hướng Tây Bắc-Đơng Nam hợp lưu tại Tuần Giang dài 3 Km. + Nhánh sơng Thoa chảy từ thơn Mỹ Hưng xã Hành Thịnh, thơn Phú An–Đức Hiệp theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam và hợp lưu tại Phú An dài 6 km . Ngồi ra cịn cĩ các nhánh sơng khác như sơng Cây Bứa dài 15 km, sơng Phú Thọ dài 16 km, hợp lưu với sơng chính gần vùng cửa sơng tạo thành hình nan quạt. Nguồn của chúng chủ yếu là nước mưa của vùng. Tiếp giáp giữa vùng núi và đồng bằng sơng Vệ cĩ diện tích lưu vực 1260 km, bao gồm phần lớn diện tích của huyện Tư Nghĩa. Độ cao trung bình khoảng 170(m), mật độ lưới sơng 0,79 km/km2. Thực vật che phủ trên bề mặt lưu vực phần lớn là rừng già, bụi rậm và vùng hạ lưu chủ yếu là đất canh tác nơng nghiệp. Đoạn sơng từ xã Hành Tín đến điểm hợp lưu sơng Thoa đi khoảng 16,0Km, trong những năm qua hiện tượng sạt lở diễn ra tương đối mãnh liệt, gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất, sinh hoạt nhân dân 2 bên bờ sơng. Sau mưa lũ năm 1999 bằng nguồn vốn ngân sách, Tỉnh đã đầu tư xây dựng hai đoạn kè tại địa phận thơn Phú An và Nghĩa Lập thuộc xã Đức Hiệp.Hiện nay hai đoạn kè nay đã phát huy hiệu quả tốt. Tại đoạn giao nhau của sơng Vệ và sơng Thoa tình hình sạt lở vẫn cịn rất mạnh, chiều dài sạt lở khoảng 1500m ở phía bờ tả, mỗi năm mất 0,25ha khiến hơn 20 hộ dân sống ở đây phải di dời. Về thượng lưu phía bờ tả cầu Cộng Hịa tại địa phận thơn Phú Lâm vùng sạt lở với chiều dài khoảng 1500m, mỗi năm làm mất hơn 0,6ha đất thổ cư và canh tác khiến hơn 30 hộ phải di dời và 37 hộ khác chịu ảnh hưởng. Tại địa phận xã Hành Tín Đơng cĩ nhiều đoạn sạt lở nhất, với chiều dài sạt l