baby_dethuong_dangyeu_kuazai_265
New Member
Download miễn phí Đề tài Ứng dụng mô hình Toán diễn toán lũ lưu vực sông Vệ trạm An Chỉ
Mục lục
Mở đầu 6
Chương 1. Tổng quan các phương pháp mô hình hoá quá trình
hình thành dòng chảy từ mưa trên bề mặt lưu vực 8
1.1. Phân loại các mô hình mô phỏng quá trình hình thành dòng chảy sông 8
1.2. Mô hình thuỷ động lực học 13
1.3. Các mô hình nhận thức 19
1.4. Một số kết quả ứng dụng mô hình toán thuỷ văn ở Việt Nam 26
Chương 2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp SCS và mô hình sóng
động học một chiều phương pháp phần Tử hữu hạn 28
2.1. Phương pháp SCS 29
2.2. Phát triển phương pháp SCS 31
2.3. Phương pháp phần tử hữu hạn 34
2.4. Nhận xét về khả năng sử dụng mô hình 41
Chương 3. Hiệu chỉnh phương pháp SCS và áp dụng mô hình sóng
động học một chiều phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng
lũ và đánh giá ảnh hưởngcủa việc sử dụng đất trên lưu vực
sông vệ – trạm an chỉ 43
3.1. Điều kiện địa lý tự nhiên lưu vực sông Vệ ư trạm An Chỉ 43
3.2. Mô phỏng lũ trên lưu vực sông Vệ trạm An Chỉ bằng mô hình sóng
động học một chiều phương pháp phần tửhữu hạn và SCS 50
3.3. Hiệu chỉnh công thức tính mưa hiệu quả trong phương pháp SCS trên
lưu vực sông Vệ – trạm An Chỉ 58
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng đất trên lưu vực sông Vệ –
Trạm An Chỉ đến dòng chảylũ qua một số kịch bản 60
kết luận 65
tài liệu tham khảo 67
Các phụ lục 71
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
dụng các xấp xỉ này, các biến liêntục đ−ợc thay bằng các biến rời rạc mà các biến rời rạc này đ−ợc xác định tại các điểm
nút. Ph−ơng pháp này nh− là một ví dụ, ph−ơng trình đạo hàm liên tục xác định áp suất
thủy lực taị mọi nơi trong miền tính toán đ−ợc thay thế bởi một số các ph−ơng trình đại
số mà các ph−ơng trình đại số này xác định áp suất thủy tĩnh tại một số điểm cụ thể.
Hệ các ph−ơng trình đại số này đ−ợc giải bằng ph−ơng pháp lặp ma trận.
Có sự khác nhau quan trọng giữa ph−ơng pháp sai phân hữu hạn và ph−ơng pháp
phần tử hữu hạn là một quan hệ mới đ−ợc cải tiến. Lợi ích lớn của ph−ơng pháp phần tử
hữu hạn là sự linh động của nó trong quá trình giải bài toán. Các ứng dụng của ph−ơng
pháp này tăng lên nhờ các −u điểm của nó và các ph−ơng pháp giải phân tích bao gồm
các điều kiện biên không đều và đối với các bài toán trong môi tr−ờng không đồng
nhất hay không đẳng h−ớng. Tính linh động của ph−ơng pháp phần tử hữu hạn là giải
đ−ợc các bài toán hỗn hợp nh− là bài toán vận chuyển có diều kiện biên biến đổi nh− là
sự vận động của dòng chảy.
Trong bài toán về dòng chảy s−ờn dốc cũng có thể hình dung rằng một vùng đ−ợc
phân chia thành các phần tử nhỏ với mỗi đặc tính vật lý riêng, bằng cách đó đối với
mỗi một phần tử dòng chảy đ−ợc mô tả trong đặc tính của các điểm giao. Sử dụng hệ
Saint - Venant vào mỗi phần tử với hệ các ph−ơng trình đại số nhận đ−ợc từ điều kiện
mà dòng chảy phải liên tục tại mỗi nút.
Cách th−ờng dùng để mô tả ph−ơng pháp phần tử hữu hạn không dừng nh− là một
lập luận mang tính vật lý. Thay vì sử dụng đối số toán học thì sử dụng hàm trọng số
nào đó, trong đó hệ thống các ph−ơng trình nhận đ−ợc do yêu cầu ph−ơng trình sai
phân thoả mãn "ở sát trung bình". Hệ thống các ph−ơng trình nhận đ−ợc trong ph−ơng
pháp phần tử hữu hạn có cấu trúc giống nh− trong ph−ơng pháp sai phân hữu hạn. Trên
thực tế, hai ph−ơng pháp rất giống nhau và đối với một bài toán nào đó thì chúng có thể
đ−ợc xem xét nh− là hai quá trình biểu diễn của một mô hình toán đơn. Tuy nhiên,
cách thức xuất phát và phát triển th−ờng biểu thị một sự khác nhau nào đó. Thí dụ
chẳng hạn, dạng tự nhiên và đơn giản nhất của phần tử là dạng hình tam giác, làm cho
sự miêu tả tr−ờng một cách linh hoạt hơn, trong khi đó các mắt l−ới tự nhiên và đơn
giản nhất trong ph−ơng pháp sai phân hữu hạn là mạng vuông hay hình chữ nhật, nó
kém linh động hơn. Thuận lợi khác của ph−ơng pháp phần tử hữu hạn là công thức
chuyển của nó có tính chất trung gian mà mỗi một phần tử có thể có các giá trị riêng
cho các tham số vật lý nh− là các tham số về dẫn truyền và tích trữ.
Để xấp xỉ l−u vực sông bằng các phần tử hữu hạn, lòng dẫn đ−ợc chia thành các
phần tử lòng dẫn và s−ờn dốc đ−ợc chia thành các dải t−ơng ứng với mỗi phần tử lòng
dẫn sao cho: trong mỗi dải dòng chảy xảy ra độc lập với dải khác và có h−ớng vuông
góc với dòng chảy trong phần tử lòng dẫn. Trong mỗi dải lại chia ra thành các phần tử
s−ờn dốc sao cho độ dốc s−ờn dốc trong mỗi phần tử t−ơng đối đồng nhất. Việc mô
phỏng l−u vực bằng các phần tử hữu hạn nh− vậy cho phép chuyển bài toán hai chiều
(2D) trên s−ờn dốc thành bài toán một chiều (1D) trên s−ờn dốc và trong sông. Vì vậy,
theo lý thuyết Bephanhi A. N. [32] cho phép áp dụng mô hình sóng động học một
chiều cho từng dải s−ờn dốc. Mô hình sóng động học ph−ơng pháp phần tử hữu hạn
đánh giá tác động của việc sử dụng đất trên l−u vực đến dòng chảy đ−ợc xây dựng dựa
trên hai ph−ơng pháp: ph−ơng pháp phần tử hữu hạn để mô tả quá trình lan truyền vật
chất trên s−ờn dốc và trong lòng dẫn và ph−ơng pháp SCS để mô tả quá trình tổn thất
trên bề mặt l−u vực [23–25].
2.1. Ph−ơng pháp SCS
Cơ quan bảo vệ thổ nh−ỡng Hoa Kỳ (1972) đã phát triển một ph−ơng pháp để tính
tổn thất dòng chảy từ m−a rào (gọi là ph−ơng pháp SCS) [37, 41, 45]. Ta đã thấy, trong
một trận m−a rào, độ sâu m−a hiệu dụng hay độ sâu dòng chảy trực tiếp Pe không bao
giờ v−ợt quá độ sâu m−a P. T−ơng tự nh− vậy, sau khi quá trình dòng chảy bắt đầu, độ
sâu n−ớc bị cầm giữ có thực trong l−u vực, Fa bao giờ cũng nhỏ hơn hay bằng một độ
sâu n−ớc cầm giữ có thực trong l−u vực, mặt khác Fa bao giờ cũng nhỏ hơn hay bằng
một độ sâu n−ớc cầm giữ tiềm năng tối đa nào đó S (hình2.1). Đồng thời còn có một
l−ợng Ia bị tổn thất ban đầu nên không sinh dòng chảy, đó là l−ợng tổn thất ban đầu
tr−ớc thời điểm sinh n−ớc đọng trên bề mặt l−u vực. Do đó, ta có l−ợng dòng chảy tiềm
năng là P - Ia. Trong ph−ơng pháp SCS, ng−ời ta giả thiết rằng tỉ số giữa hai đại l−ợng
có thực Pe và Fa thì bằng với tỉ số giữa hai đại l−ợng tiềm năng P - Ia và S. Vậy ta có:
a
ea
IP
P
S
F
−= (2.1)
29
Từ nguyên lí liên tục, ta có:
aae FIPP ++= (2.2)
Kết hợp (2.1) và (2.2) để giải Pe
( )
SIP
IP
P
a
a
e +−
−=
2
(2.3)
Đó là ph−ơng trình cơ bản của ph−ơng pháp SCS để tính độ sâu m−a hiệu dụng hay
dòng chảy trực tiếp từ một trận m−a rào [37].
Hình 2.1: Các biến số có tổn thất dòng chảy trong ph−ơng pháp SCS
Ia - độ sâu tổn thất ban đầu, Pe - độ sâu m−a hiệu dụng, Fa - độ sâu thấm liên tục, P -
tổng độ sâu m−a.
Qua nghiên cứu các kết quả thực nghiệm trên nhiều l−u vực nhỏ, ng−ời ta đã xây
dựng đ−ợc quan hệ kinh nghiệm :
Ia = 0,2S
Trên cơ sở này, ta có :
( )
SP
SP
Pe 8.0
2.0 2
+
−= (2.4)
Lập đồ thị quan hệ giữa P và Pe bằng các số liệu của nhiều l−u vực, ng−ời ta đã
tìm ra đ−ợc họ các đ−ờng cong. Để tiêu chuẩn hoá các đ−ờng cong này, ng−ời ta sử
dụng số hiệu của đ−ờng cong, CN làm thông số. Đó là một số không thứ nguyên, lấy
giá trị trong khoảng . Đối với các mặt không thấm hay mặt n−ớc, CN =
100 ; đối với các mặt tự nhiên, CN < 100. Số hiệu của đ−ờng cong và S liên hệ với nhau
qua ph−ơng trình :
1000 ≤≤ CN
10
1000 −=
CN
S (inch) hay ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛ −= 1010004.25
CN
S (mm) (2.5)
Các số hiệu của đ−ờng cong CN đã đ−ợc cơ quan bảo vệ thổ nh−ỡng Hoa Kỳ lập
thành bảng tính sẵn [45] dựa trên phân loại đất và tình hình sử dụng đất.
30
2.2. Phát triển ph−ơng pháp SCS
Từ công thức (2.4) thấy rằng nếu lập đồ thị quan hệ giữa P và Pe bằng các số
liệu của nhiều l−u vực, ng−ời ta đã tìm ra đ−ợc họ các đ−ờng cong CN, và sử dụng số
liệu của chúng làm thông số. Đó là một số không thứ nguyên, lấy giá trị trong khoảng
0 < CN < 100. Đối với các mặt không thấm hay mặt n−ớc, CN = 100; đối với các mặt
tự nhiên, CN < 100.
Độ ẩm của đất tr−ớc trận m−a đang xét đ−ợc gọi là độ ẩm thời kì tr−ớc. Độ ẩm
này đ−ợc phân chia thành ba nhóm: độ ẩm thời kì tr−ớc trong điều kiện bình th−ờng (kí
hiệu là AMC II), trong điều kiện khô (AMC I) và tr...