Nghiên cứu tác động của mật độ thảm thực vật ven kênh dẫn đến đặc tính dòng chảy

Sự hiện diện của thảm thực vật ven kênh dẫn ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và đặc tính dòng chảy. Trong nghiên cứu này, một mảng thực vật được đơn giản hóa bằng các hình trụ tròn và được mô phỏng thông qua mô hình số để phân tích tác động đối với dòng chảy. Hai kịch bản với các mật độ thực vật khác nhau đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy mật độ thảm thực vật ảnh hưởng lớn đến độ lệch của dòng chảy và độ gia tăng vận tốc trong lòng sông nơi không có thảm thực vật. Ngược lại, trong vùng có thảm thực vật, vận tốc dòng chảy giảm đáng kể. Sự thay đổi vận tốc này càng rõ rệt khi dòng chảy di chuyển về phía hạ lưu, với vận tốc giảm dần trong vùng thảm thực vật và tăng mạnh trong khu vực không có thảm thực vật. Nghiên cứu cũng cho thấy sự xuất hiện các xoáy nước ở phía sau thảm thực vật có kích thước tương đương với bề dày thảm thực vật. Các xoáy nước kiểu “Kelvin-helmholtz” cũng được phát hiện ở mép ngoài của khu vực thảm thực vật. Những kết quả trên đã góp phần làm sáng tỏ hơn tác động của thảm thực vật đối với dòng chảy và cung cấp thông tin quan trọng trong việc thiết kế và bảo vệ kênh một cách dẫn hiệu quả.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH

3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Sự thay đổi về vận tốc

3.2. Sự xuất hiện của các xoáy nước

4. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Ali, S. R. (2023). Riparian Wetlands and Water Quality. In Advanced Technologies for Water Quality Treatment and Management (pp. 121–148). Apple Academic Press.

[2] Bennett, S. J., Wu, W., Alonso, C. V., & Wang, S. S. Y. (2008). Modeling fluvial response to in-stream woody vegetation: implications for stream corridor restoration. Earth Surface Processes and Landforms, 33(6), 890–909. https://doi.org/10.1002/esp.1581

[3] Han, J.-K., Wang, W.-J., Dong, F., Zhao, J.-Y., Peng, W.-Q., Zhu, Z.-B., … Liu, B. (2023). On deducing the drag coefficient formula of cylindrical vegetation in non-uniform channel flow. Journal of Hydro-Environment Research.

[4] Nepf, H. M. (1999). Drag, turbulence, and diffusion in flow through emergent vegetation. Water Resources Research, 35(2), 479–489. https://doi.org/10.1029/1998WR900069

[5] Singh, R., Tiwari, A. K., & Singh, G. S. (2021). Managing riparian zones for river health improvement: an integrated approach. Landscape and Ecological Engineering, 17(2), 195–223.

[6] Vu, H. C. (2023). A study of flow structure, drag force, and particle tracking through many circular cylinders. Journal of Water Resources & Environmental Engineering, 87, 16–24.

[7] Vũ, H. C. (2017). Nghiên cứu cấu trúc dòng chảy xung quanh hai hình trụ tròn sử dụng Lagrangian coherent structures. Tuyển Tập Công Trình Hội Nghị Khoa Học Cơ Học Thủy Khí Toàn Quốc Lần Thứ 20, 1, 107–114.

[8] Vu, H. C., Ahn, J., & Hwang, J. H. (2016). Numerical simulation of flow past two circular cylinders in tandem and side-by-side arrangement at low Reynolds numbers. KSCE Journal of Civil Engineering, 20(4), 1594–1604

[9] White, B. L., & Nepf, H. M. (2007). Shear instability and coherent structures in shallow flow adjacent to a porous layer. Journal of Fluid Mechanics, 593, 1–32. https://doi.org/10.1017/S0022112007008415

[10] White, B. L., & Nepf, H. M. (2008). A vortex-based model of velocity and shear stress in a partially vegetated shallow channel. Water Resources Research, 44(1), W01412. https://doi.org/10.1029/2006WR005651

[11] Zhang, S., & Liu, X. (2023). Theoretical, experimental, and numerical studies of flow field characteristics and incipient scouring erosion for slope with rigid vegetations. Journal of Hydrology, 622, 129638.

[12] Zong, L., & Nepf, H. (2010). Flow and deposition in and around a finite patch of vegetation. Geomorphology, 116(3–4), 363–372. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.11.020

[13] Zong, L., & Nepf, H. (2011). Spatial distribution of deposition within a patch of vegetation. Water Resources Research, 47(3), W03516. https://doi.org/10.1029/2010WR009516.

______________________________________________________________________

Chi tiết bài báo xem tại đây: Nghiên cứu tác động của mật độ thảm thực vật ven kênh dẫn đến đặc tính dòng chảy

Vũ Huy Công
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI