Một mô hình số trị tính toán sự truyền lũ trên địa hình rất phức tạp

Bài viết "Một mô hình số trị tính toán sự truyền lũ trên địa hình rất phức tạp" trình bày một mô hình số trị tính toán sự truyền số lũ như lũ quét gây ra do mưa lớn ở thượng nguồn suối hay lũ gây ra do vũ đập trên một địa hình rất phức tạp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài viết để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một mô hình số trị tính toán sự truyền lũ trên địa hình rất phức tạpMét m« h×nh sè trÞ tÝnh to¸n sù truyÒn lò trªn ®Þa h×nh rÊt phøc t¹p Vò Thanh Ca, TrÇn Thôc ViÖn KhÝ tîng Thuû v¨n Tãm t¾t. B¸o c¸o nµy tr×nh bµy mét m« h×nh sè trÞ tÝnh to¸n sù truyÒn lò nh lò quÐt g©y ra do ma lín ë thîng nguån suèi hay lò g©y ra do vì ®Ëp trªn mét ®Þa h×nh rÊt phøc t¹p. §Ó tiÕt kiÖm thêi gian tÝnh to¸n, m« h×nh cho phÐp sö dông líi tÝnh cã kÝch thíc lín. Víi líi tÝnh nµy, mét ph¬ng ph¸p t¬ng tù nh ph¬ng ph¸p thÓ tÝch láng (Volume of Fluid hay VOF) ®· ®îc ¸p dông ®Ó tÝnh to¸n víi ®é chÝnh x¸c cao vÞ trÝ cña mÆt sãng lò vµ diÖn tÝch chøa níc bªn trong mçi m¾t líi. Trong ®ã, c¸c kh¸i niÖm diÖn tÝch ít (®îc ®Þnh nghÜa lµ tû sè cña diÖn tÝch chøa níc trong mçi m¾t líi vµ tæng diÖn tÝch cña m¾t líi ®ã) vµ chiÒu dµi ít (®îc ®Þnh nghÜa lµ tû sè gi÷a chiÒu dµi cã dßng ch¶y trªn mçi c¹nh cña m¾t líi vµ tæng chiÒu dµi cña c¹nh ®ã) ®îc c¸c t¸c gi¶ ®a ra. ¶nh hëng ng¨n trë dßng ch¶y theo c¸c híng kh¸c nhau cña c¸c c«ng tr×nh x©y dùng nh ®êng s¸, nhµ cöa v.v… hay c¸c vïng ®Êt cao trong mçi m¾t líi còng ®îc tÝnh ®Õn. M« h×nh sè trÞ nµy ®· ®îc kiÓm chøng b»ng c¸c sè liÖu thùc nghiÖm trªn m« h×nh vËt lý bµi to¸n vì ®Ëp cña Martin vµ Moyce còng nh c¸c m« kÕt qu¶ nghiªn cøu cña c¸c nhµ nghiªn cøu kh¸c trªn thÕ giíi. C¸c kÕt qu¶ kiÓm chøng cho thÊy m« h×nh cho phÐp tÝnh to¸n sù lan truyÒn cña lò m¹nh vµ rÊt m¹nh nh lò quÐt, lò g©y ra do vì ®Ëp trªn c¸c ®Þa h×nh rÊt phøc t¹p víi ®é chÝnh x¸c cao. M« h×nh sè trÞ ®· ®îc ¸p dông ®Ó tÝnh lan truyÒn lò do vì ®ª biÓn vµ do sãng vît ®ª g©y ra phôc vô cho viÖc lËp b¶n ®å thiªn tai t¹i vïng bê biÓn Suruga cña NhËt b¶n. Trong t¬ng lai, m« h×nh nµy cã thÓ ®îc ¸p dông ®Ó tÝnh to¸n ë ViÖt nam.I. Giíi thiÖu chung Th«ng thêng, ®Ó gi¶m thiÓu t¸c h¹i do lò m¹nh g©y ra, cÇn x©y dùng c¸c b¶n ®åphßng chèng thiªn tai vµ lËp c¸c kÕ ho¹ch s¬ t¸n thÝch hîp. C¸c lò m¹nh cã thÓ ®îc liÖtkª lµ lò quÐt, lò do vì ®ª, vì ®Ëp, do níc d©ng trµn ®ª kÕt hîp víi sãng trµn t¹i vïngven biÓn v.v.... Trong trêng hîp nµy, ®Ó lËp nh÷ng b¶n ®å phßng chèng thiªn tai, ngêita ph¶i gi¶i bµi to¸n truyÒn lò trªn mét ®Þa h×nh rÊt phøc t¹p, cã sù hiÖn diÖn cña c¸cchíng ng¹i vËt nh nhµ cöa, c©y cèi, ®êng s¸, c¸c vïng ®Êt cao còng nh c¸c vïng ®Êtcã ®é dèc lín hay th¼ng ®øng. H¬n n÷a, cÇn ph¶i dù b¸o víi ®é chÝnh x¸c cao, cã thÓ tíibËc mét vµi mÐt, sù di chuyÓn cña ranh giíi níc lò trªn mét vïng vÉn kh« r¸o tõ tríc.Tuy nhiªn, tr¸i víi yªu cÇu nµy, ®Ó bµi to¸n cã thÓ ¸p dông thùc tÕ, thêng th× líi tÝnh®îc lÊy rÊt th«, tíi hµng tr¨m mÐt. Trong trêng hîp nµy, viÖc m« pháng mét c¸chchÝnh x¸c sù lan truyÒn cña ranh giíi níc lò trong mét líi th« cã tÇm quan träng rÊtlín. XuÊt ph¸t tõ nh÷ng yªu cÇu trªn, môc ®Ých cña bµi b¸o nµy cña chóng t«i lµ x©ydùng mét m« h×nh sè trÞ truyÒn lò trªn ®Þa h×nh phøc t¹p cho phÐp gi¶i quyÕt tÊt c¶nh÷ng vÊn ®Ò trªn. M« h×nh cña chóng t«i ®· ®îc kiÓm chøng b»ng c¸c sè liÖu thùcnghiÖm vµ quan tr¾c hiÖn trêng. T¹i thêi ®iÓm hiÖn t¹i, m« h×nh ®ang ®îc ¸p dông ®ÓtÝnh to¸n m« pháng sù truyÒn lò t¹i NhËt b¶n.II. C¬ së lý thuyÕt Nh ®· tr×nh bµy ë trªn, khi gi¶i quyÕt bµi to¸n truyÒn lò trªn mét ®Þa h×nh rÊtphøc t¹p ®Ó tho¶ m·n yªu cÇu lËp b¶n ®å phßng chèng thiªn tai, ®Ó tiÕt kiÖm thêi giantÝnh to¸n vµ bé nhí m¸y tÝnh, nhiÒu khi cÇn ph¶i dïng líi tÝnh rÊt th«, thËm chÝ tíihµng tr¨m mÐt. Th«ng thêng th× víi líi tÝnh nh thÕ nµy th× kh«ng thÓ xem ®Þa h×nhbªn trong líi lµ ®ång nhÊt v× nh vËy sai sè tÝnh to¸n sÏ rÊt lín. ThÝ dô nh, nÕu nh cãmét m¾t líi tÝnh n»m trªn mét sên ®åi cã ®é dèc kh¸ lín th× khi lò truyÒn tíi, chØ cãmét phÇn diÖn tÝch líi ®îc phñ níc, phÇn cßn l¹i sÏ n»m trªn c¹n. Nh vËy, khi níclò ch¶y vµo m¾t líi, nã sÏ chØ ch¶y vµo phÇn thÊp ®îc phñ níc cña m¾t líi. Ban ®Çu,diÖn tÝch phÇn phñ níc trong m¾t líi cã thÓ lµ rÊt nhá t¬ng øng víi lu lîng ch¶yvµo m¾t líi nhá. Theo thêi gian, khi mùc níc d©ng cao dÇn lªn, diÖn tÝch phÇn phñníc t¨ng lªn vµ lu lîng níc ch¶y vµo líi còng t¨ng lªn. NÕu nh ta tÝnh ®Õn hiÖntîng nµy, ta sÏ m« pháng chÝnh x¸c h¬n qu¸ tr×nh dßng ch¶y vµ biÕn tr×nh thêi gian cñamùc níc trong líi. NÕu nh ta kh«ng tÝnh tíi qu¸ tr×nh nµy th× sai sè tÝnh to¸n cã thÓlµ rÊt lín. §Ó cã thÓ m« pháng hiÖn tîng nµy, chóng t«i ®a ra c¸c kh¸i niÖm diÖn tÝchít vµ chiÒu dµi ít. Gi¶ sö ta xÐt mét diÖn tÝch kiÓm tra A cã d¹ng mét h×nh vu«ng cãhai c¹nh t¬ng øng vu«ng gãc víi c¸c trôc x vµ y mµ chØ cã mét phÇn cña diÖn tÝch nµy®îc níc bao phñ. Khi ®ã, diÖn tÝch ít S trong diÖn tÝch kiÓm tra nµy sÏ ®îc ®ÞnhnghÜa lµ tû sè gi÷a phÇn diÖn tÝch ®îc níc che phñ Aw trªn tæng diÖn tÝch. Còng t¬ngtù nh vËy, chiÒu ...