Kiểm nghiệm và đánh giá sự phù hợp của các công thức tính toán vận chuyển bùn cát trong mô hình MIKE 11ST đối với sông Hồng

Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu, lựa chọn công thức tính toán vận chuyển bùn cát phù hợp đối với sông Hồng. Trên cơ sở kiểm nghiệm và đánh giá các công thức phổ biến nhất đang được tích hợp trong các bộ công cụ mô hình toán thủy lực hình thái một chiều (1D). Kết quả nghiên cứu với 13 hàm vận chuyển bùn cát trên mô hình MIKE 11ST, đã xác định được các công thức tính toán bùn cát tổng cộng, bùn cát đáy và bùn cát lơ lửng phù hợp nhất cho đoạn sông Hồng từ ngã ba Thao Đà đến cửa Ba Lạt.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Tính toán vận chuyển bùn cát trong sông là một vấn đề cốt lõi để nghiên cứu quy luật diễn biến hình thái lòng dẫn. Việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng các công thức tính toán vận chuyển bùn cát cho đến nay vẫn nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới với sự hỗ trợ của các thiết bị đo đạc, thí nghiệm, tính toán mô phỏng hiện đại. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của ngành điện toán với các thuật toán giải số, nhiều hệ phương trình vật lý và toán học phức tạp đã được mô phỏng thành công thông qua các chương trình máy tính điện tử, trong đó có các công thức thực nghiệm về tính toán mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát của dòng sông, một số công thức đã được tích hợp vào các phần mềm tính toán thông qua các mô hình toán 1D, 2D hoặc 3D. Có thể kể đến các mô hình toán điển hình như: Mike11ST, Mike21ST, Mike21C, Hec6, Wendy, Delft, GSTARS, EFDC,... Việc sử dụng các mô hình toán để tính toán mô phỏng quá trình vận chuyển bùn cát có ưu điểm là cho kết quả tính toán nhanh và có thể mô phỏng với nhiều công thức tính khác nhau.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng bộ mô hình toán thủy lực hình thái một chiều MIKE 11ST để tính toán kiểm nghiệm và đánh giá sự phù hợp của 13 hàm vận chuyển bùn cát đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu, lựa chọn công thức tính toán bùn cát tổng cộng, bùn cát đáy và bùn cát lơ lửng phù hợp cho đoạn sông Hồng từ ngã ba Thao Đà đến cửa Ba Lạt.

II. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN BÙN CÁT TRONG MÔ HÌNH MIKE 11ST

2.1. Giới thiệu về mô hình MIKE 11ST

Mô hình MIKE 11 được Viện thuỷ lực Đan Mạch (DHI) xây dựng và phát triển, cấu trúc của MIKE 11 gồm mô hình lõi thủy động lực MIKE 11HD và các mô đun tính toán chuyên đề khác như: Dự báo lũ MIKE 11FF, tải khếch tán MIKE 11AD, chất lượng nước MIKE 11WQ, mưa dòng chảy MIKE 11RR và mô đun vận chuyển bùn cát MIKE 11ST. Đây là bộ công cụ mô hình toán thủy lực hình thái 1D hiện đại, có thể sử dụng để tính toán, mô phỏng các quá trình mực nước, lưu lượng, chất lượng nước và vận chuyển bùn cát ở cửa sông, trong sông, trên hệ thống kênh dẫn. Với những ưu điểm nổi bật như giao diện thân thiện, linh hoạt và có tốc độ tính toán nhanh, hiện nay mô hình MIKE11 đang được sử dụng rất phổ biến ở trong nước và trên thế giới.

2.2. Các công thức tính vận chuyển bùn cát trong Mike 11ST

a. Công thức tính vận chuyển bùn cát lơ lửng

b. Công thức tính vận chuyển bùn cát đáy

c. Công thức tính vận chuyển bùn cát tổng cộng

III. KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ SỰ PHÙ HỢP CỦA CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN BÙN CÁT ĐỐI VỚI SÔNG HỒNG

3.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu

3.2. Biên của mô hình

3.3. Tài liệu, số liệu sử dụng

3.4. Phương pháp nghiên cứu

3.5. Kết quả kiểm nghiệm, đánh giá

IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1. Kết luận

4.2. Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chi tiết bài báo xem tại đây: Kiểm nghiệm và đánh giá sự phù hợp của các công thức tính toán vận chuyển bùn cát trong mô hình MIKE 11ST đối với sông Hồng

Tác giả: ThS. Hồ Việt Cường, ThS. Nguyễn Thị Ngọc Nhẫn, KS. Trần Thành Trung
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học sông biển
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI