Danh mục tài liệu

Nghiên cứu kết hợp công cụ gis và phần mềm HEC - RAS trong bài toán lan truyền sóng vỡ đập

Số trang: 9      Loại file: pdf      Dung lượng: 1.83 MB      Lượt xem: 17      Lượt tải: 0    
Xem trước 2 trang đầu tiên của tài liệu này:

Thông tin tài liệu:

Nghiên cứu này tập trung vào việc mô phỏng sự lan truyền của con sóng vỡ đập bằng cách kết hợp công cụ GIS và phần mềm HEC-RAS. Kết quả của nghiên cứu này nhằm đề xuất một hướng tiếp cận bài toán lan truyền sóng vỡ đập khi kết hợp các công cụ tính toán mã nguồn mở và phi thương mại. Đồng thời, nghiên cứu này đưa ra một số khuyến nghị về việc sử dụng các công thức kinh nghiệm và phạm vi khu vực phía hạ du cần cân nhắc thận trọng khi tính toán.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu kết hợp công cụ gis và phần mềm HEC - RAS trong bài toán lan truyền sóng vỡ đập KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU KẾT HỢP CÔNG CỤ GIS VÀ PHẦN MỀM HEC-RAS TRONG BÀI TOÁN LAN TRUYỀN SÓNG VỠ ĐẬP Chu Tiến Đạt1* Tóm tắt: Nghiên cứu sự lan truyền sóng vỡ đập và xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa thủy lợi là một vấn đề thời sự, do ở nước ta hiện nay có nhiều công trình thủy lợi được xếp vào hạng nguy cơ mất an toàn cao. Việc tính toán lan truyền con sóng vỡ đập phía hạ du hồ chứa thủy lợi là khá phức tạp, đòi hỏi nhiều thông số đầu vào về khảo sát địa hình, độ nhám, các công trình nằm trên hành lang con sóng vỡ đập đi qua. Nghiên cứu này tập trung vào việc mô phỏng sự lan truyền của con sóng vỡ đập bằng cách kết hợp công cụ GIS và phần mềm HEC-RAS. Kết quả của nghiên cứu này nhằm đề xuất một hướng tiếp cận bài toán lan truyền sóng vỡ đập khi kết hợp các công cụ tính toán mã nguồn mở và phi thương mại. Đồng thời, nghiên cứu này đưa ra một số khuyến nghị về việc sử dụng các công thức kinh nghiệm và phạm vi khu vực phía hạ du cần cân nhắc thận trọng khi tính toán. Từ khóa: Sóng vỡ đập; bản đồ ngập lụt hạ du hồ chứa; công cụ GIS; HEC-RAS. Numerical study on dam-break waves propagation by coupling a GIS tool and the hydraulic software HEC-RAS Abstract: Research on dam-break waves propagation and construction of floodplain map in the downstream of the reservoir are current issues because there are many reservoirs in Vietnam that are in high unsafe risk. Calculating of Dam-break wave propagation in downstream of a reservoir is complex, requiring a lot of inputs on terrain survey, roughness, structures nearby the region where the waves may be pass through. This study focuses on simulation of the propagation of dam-break waves by combining a GIS tool and HEC-RAS software. The results would like to propose an approach to simulation of dam-break waves by combining open source and noncommercial computing tools. At the same time, this study provides some recommendations on the use of empirical formulas and on downstream areas where designer must pay special attention to the calculation. Keywords: Dam-break waves; inundation maps; GIS; HEC-RAS. Nhận ngày 19/11/2017; sửa xong 10/01/2018; chấp nhận đăng 28/02/2018 Received: November 19th, 2017; revised: January 10th, 2017; accepted: February 28th, 2018 1. Giới thiệu Các hồ đập chứa nước nhân tạo đã được xây dựng khắp nơi trên thế giới với nhiều mục đích như cấp nước, cấp điện, phòng lũ, phục vụ giao thông thủy,… Theo thống kê của Hội đập lớn thế giới, đã có hàng ngàn đập lớn nhỏ khắp nơi bị sự cố mất an toàn và vỡ đập. Các sự cố vỡ đập gây hậu quả nghiêm trọng trên thế giới có thể kể đến như: đập Malpasset (Pháp, 1961), đập Vajont (Ý, 1963), đập Bản Kiều (Trung Quốc, 1975), đập Teton (Hoa Kỳ, 1976), đập Machchu 2 (Ấn Độ, 1979), đập Fujinuma (Nhật Bản, 2012). Các sự cố vỡ đập này đã gây ra các thiệt hại lớn về con người và tài sản cho các vùng phía hạ du hồ chứa. Hình 1a dưới đây chụp lại sự cố vỡ đập Teton tại Hoa Kỳ năm 1976, một sự cố điển hình luôn được nhắc đến trong nghiên cứu về hiện tượng vỡ đập. Việt Nam là một đất nước có địa hình phức tạp, nằm ở khu vực Đông Nam Á, nơi chịu ảnh hưởng rõ nét của khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm. Thiên nhiên đã tạo ra ở đây mạng lưới sông dày với hơn 2360 con sông có chiều dài lớn hơn 10 km, tiềm năng thuỷ điện vào khoảng 35000 MW. Ở nước ta, tính đến năm 2014, theo thống kê của Ban quản lý Trung ương các dự án thủy lợi, hiện nước ta có khoảng 6648 hồ chứa thủy lợi, trong đó có khoảng 1150 đập xuống cấp nghiêm trọng, tiềm ẩn nguy cơ rủi ro cao. Hiện tượng vỡ TS, Khoa Xây dựng Công trình thủy, Trường Đại học Xây dựng. * Tác giả chính. E-mail: datct@nuce.edu.vn. 1 50 TẬP 12 SỐ 2 02 - 2018 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG đập ở nước ta gần đây cũng ghi nhận một số trường hợp. Có thể kể ra một vài công trình gần đây như: đập Cửa Đạt (năm 2007 tại Thanh Hóa), đập Khe Mơ (năm 2010 tại Hà Tĩnh), đập Đakrông 3 (năm 2012 tại Quảng Trị), đập Đồng Đáng và Khe Luồng (năm 2013 tại Thanh Hóa) đập Ia Krel 2 (năm 2013 và 2014 tại Gia Lai) (Hình 1b). Đặc biệt, trong hoàn cảnh nước ta chịu ảnh hưởng lớn của biến đổi khí hậu, dẫn đến sự thay đổi đáng kể về điều kiện khí tượng thủy văn của các lưu vực sông làm cho vấn đề an toàn hồ đập trong mùa mưa lũ có nhiều diễn biến phức tạp. Hình 1. (a) Sự cố vỡ đập Teton; Hoa Kỳ năm 1976, (b) Sự cố vỡ đập Iakrel 2, tỉnh Gia Lai năm 2013 Việc nghiên cứu hiện tượng vỡ đập ở nước ta và trên thế giới đã được tiến hành từ khá lâu, từ khoảng những năm 60 của thế kỷ XX. Hình dạng vết vỡ và các kịch bản vỡ đập đã được các tác giả nghiên cứu [1-13]. Các nguyên nhân gây vỡ đập cũng đã được thống kê cho từng loại đập là đập vật liệu địa phương (VLĐP) và đập bê tông [1-13]. Các nghiên cứu này bao gồm cả lý thuyết, thí nghiệm và mô phỏng để đánh giá cơ chế vỡ đập cũng như đề xuất các công thức kinh nghiệm nhằm ước lượng hình dạng vết vỡ và thời gian hình thành vết vỡ cho từng loại đập với các đặc tính vật liệu khác nhau. Ở trong nước, cũng có một số nghiên cứu được công bố xem xét mô phỏng lại sự cố vỡ đập [15-17]. Các nghiên cứu đa số tập trung vào các phần mềm thương mại như MIKE 11, MIKE 21 và MIKE FLOOD, tính toán vùng ngập lụt cho một diện tích rộng lớn phía hạ du hồ chứa. Các phần mềm mã nguồn mở và phi thương mại chưa nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong nước. Theo số liệu thống kê [14], sự cố vỡ đập đất chiếm đến 66% trong số 1600 sự cố vỡ đập được ghi nhận trên thế giới. Như vậy có thể thấy rằng, hiện tượng vỡ đập đất hay gặp hơn so với các loại đập khác do số lượng đập đất trên thế giới chiếm đa số trong các loại đập. Ở nước ta có rất nhiều đập VLĐP, đặc biệt nhiều đập được xây dựng từ lâu, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn. Do vậy, tác giả sẽ giới hạn phạm vi nghiên cứu vào hiện tượng lan truyền sóng vỡ đập đối với đập đất. Đồng thời, các kịch bản vỡ đập cũng sẽ giới hạn trong hai kịch bản thường gặp là vỡ đập do nước tràn qua đỉ ...

Tài liệu có liên quan: