Tải file PDF Tác giả
Đơn vị công tác
1 Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Tp.HCM; ttkim@hcmunre.edu.vn
2 Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc Gia Tp.HCM
3 Trường Đại học Bách Khoa; ntbay@hcmut.edu.vn; nktl1107@gmail.com
4 Đại học Quốc Gia Tp.HCM; ntbay@hcmut.edu.vn; nktl1107@gmail.com
5 Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; nvphuoc196@gmail.com
6 Viện Khoa học và Công nghệ tính toán; kyphungng@gmail.com
*Tác giả liên hệ: ntbay@hcmut.edu.vn; Tel.: +84–902698585
Tóm tắt
Bài báo này trình bày về việc xây dựng mô hình toán thủy động lực và vận chuyển bùn cát lơ lửng dựa vào lời giải trên hệ tọa độ cong của hệ phương trình Reynolds, kết hợp với hệ phương trình chuyển tải bùn cát, lấy trung bình theo chiều sâu, có tính đến hàm số nguồn, mô tả tốc độ bốc lên hay lắng xuống của hạt. Độ tin cậy của hai mô hình này được kiểm định bằng kết quả của nghiệm giải tích. Kết quả cho thấy vào các chu kỳ đầu, dao động mực nước không ổn định, từ chu kỳ thứ năm trở đi, dao động mực nước và vận tốc giữa nghiệm giải tích và từ mô hình cho kết quả khá trùng khớp. Khi tính toán thủy lực trên kênh chữ U, kết quả tính toán trường vận tốc khi sử dụng mô hình thủy động lực trên tọa độ cong cho thấy ưu điểm hơn so với khi sử dụng mô hình thủy động lực trên hệ tọa độ đề các. Mô hình vận chuyển bùn cát lơ lửng được kiểm tra với kết quả từ nghiệm giải tích ứng với nhiều trường hợp khác nhau. Kết quả cho thấy không có sự sai biệt lớn giữa các giá trị nồng độ lan truyền trong không gian theo thời gian tính toán từ mô hình và nghiệm giải tích, cho thấy bước đầu độ tin cậy của mô hình vừa được thiết lập là chấp nhận được.
Từ khóa
Trích dẫn bài báo
Kim, T.T.; Long, N.K.T.; Phước, N.V.; Phùng, N.K.; Bảy, N.T. Xây dựng mô hình thủy động lực và vận chuyển bùn cát lơ lửng trên hệ tọa độ cong – Kiểm nghiệm mô hình với nghiệm của lời giải lý thuyết. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2021, 728, 14-30.
Tài liệu tham khảo
1. Van, R. L.C. Sediment transport, part I: bed load transport. J. Hydraul. Eng. 1984, 110, 1431–1456.
2. Rinaldi, M.; Wyzga, B.; Dufour, S.; Bertoldi, W.; Gurnell, A. River Processes and Implications for Fluvial Ecogeomorphology: A European Perspective. In: John F. Shroder (ed.) Treatise on Geomorphology, San Diego: Academic Press, 2013, 12, 37–52.
3. DHI, MIKE 21 & MIKE 3 Flow Model FM. Hydrodynamic and Transport Module, 2012.
4. Galland, J.C.; Goutal, N.; Hervouet, J.M. TELEMAC: A new numerical model for solving shallow water equations. J. Adv. Water Resour. 1991, 14, 138–148.
5. Putrevu, U.; Svendsen, I.A. Three–dimensional dispersion of momentum in wave–induced nearshore currents. Eur. J. Mech. B Fluids. 1999, 18, 409–427.
6. Jia, Y.; Wang S.S. Numerical model for channel flow and morphological change studies. J. Hydraul. Eng. 1999, 125, 924–933.
7. Van, R. L.C. Unified view of sediment transport by currents and waves. I: Initiation of motion, bed roughness, and bed–load transport. J. Hydraul. Eng. 2007, 133, 649–667.
8. Thomas, W.A.; McAnally, W.H. User's Manual for the Generalized Computer Program System Open–Channel Flow and Sedimentation TABS–2. Main Text and Appendices A through O, 1985.
9. Đắc, N.T. Mô hình toán cho dòng chảy và chất lượng nước trên hệ thống kênh sông. NXB Nông nghiệp, 2005, 234.
10. Nien, N.A. Possible use of flood water for reclamation of acid sulphate soils in the Plain of Reeds (Mekong Delta). Workshop on Management of Acid Sulphate Soils, Ho Chi Minh City, 1995.
11. Nien, N.A.; Duong N.B. The Third Invariant Form of Hydrodynamic Equations and Application for Definition of Water Hammer Characteristics in Pipe. Automation 2014, pp. 85.
12. Giang, L.S. MK4–A software for hydraulic and substances transport computation in river. In symposium fluid mechanic and natural disaster prevent. 1999, 124–134.
13. Khai, N.H.; Giang, N.T.; Anh N.T. Research using 2–D model to evaluate the changes of riverbed. VNU J. Sci. 2003, 19, 47.
14. Khải, N.H.; Giang, N.T. Nghiên cứu ứng dụng mô hình 2 chiều tính toán biến dạng lòng dẫn. Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2003, 512, 8–15.
15. Giang, N.T.; Đại, H.V. Đánh giá ảnh hưởng của các phương án chỉnh trị đến khả bồi xói của đoạn sông Hồng từ Cầu Long Biên đến Khuyến Lương bằng mô hình mô phỏng biến đổi lòng dẫn hai chiều. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN 2011, 27, 44–53.
16. Bay, N.T.; Toan, T.T.; Phung, N.K.; Nguyen–Quang, T. Numerical investigation on the sediment transport trend of Can Gio Coastal Area (Southern Vietnam). J. Mar. Environ. Eng. 2012, 9, 191.
17. Massel, S.R., Hydrodynamics of coastal zones. Elsevier,1989.
18. Thompson, J.F.; Warsi Z.U.; Mastin C.W. Numerical grid generation: foundations and applications. 1985.
19. Fletcher, C. Computational Techniques for Fluid Dynamics [Russian translation], Mir. Moscow. 1991.
20. Fletcher, C.A. Computational techniques for fluid dynamics 2: Specific techniques for different flow categories, Springer–Verlag 2012.
21. Van Rijn, L.C. Mathematical modeling of suspended sediment in nonuniform flows. J. Hydraul. Eng. 1986, 112, 433–455.
22. Van Rijn, L.C. Sedimentation of dredged channels by currents and waves. J. Waterw. Port Coast. Ocean Eng. 1986, 112, 541–559.
23. Shukry, A. Flow around bends in an open flume. Transactions ASCE. 1950, 115, 751–78.
24. Ippen, A.T. Estuary and coastline hydrodynamics. McGraw–Hill Book Company, 1966.
25. Bảy, N.T.; Trang, M.Q. Mô hình tính tóan chuyển tải bùn cát kết dính vùng ven biển– Phần I: Mô hình tính tóan. Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ ĐHQG Tp HCM 2006, 9, 53–60.