Nghiên cứu sự lan truyền sóng lũ tới hạ lưu công trình trong tình huống vỡ đập vòm Nậm Chiến bằng mô hình toán

Đập vòm Nậm Chiến trên suối Chiến thuộc huyện Mường La, tỉnh Sơn La, hiện nay là đập vòm mỏng cong hai chiều duy nhất được xây dựng ở Việt Nam. Với chiều cao đập 135m, nếu đập vòm Nậm Chiến bị vỡ sẽ gây những hậu quả khôn lường cho phía hạ lưu đập. Phương pháp số giải hệ phương trình nước nông phi tuyến hai chiều (2D – SWE) được coi là phương pháp hữu hiệu trong mô phỏng sự lan truyền sóng gián đoạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu sự lan truyền sóng lũ tới hạ lưu công trình trong tình huống vỡ đập vòm Nậm Chiến bằng mô hình toánKHOA HỌC CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU SỰ LAN TRUYỀN SÓNG LŨ TỚI HẠ LƯU CÔNG TRÌNH TRONG TÌNH HUỐNG VỠ ĐẬP VÒM NẬM CHI ẾN BẰNG MÔ HÌNH TOÁN Lê Thanh Hùng Trường đại học Thủy lợiTóm tắt: Đập vòm Nậm Chiến trên suối Chiến thuộc huyện Mường La, tỉnh Sơn La, hiện nay làđập vòm mỏng cong hai chiều duy nhất được xây dựng ở Việt Nam. Với chiều cao đập 135m, nếuđập vòm Nậm Chiến bị vỡ sẽ gây những hậu quả khôn lường cho phía hạ lưu đập. Phương phápsố giải hệ phương trình nước nông phi tuyến hai chiều (2D – SWE) được coi là phương pháphữu hiệu trong mô phỏng sự lan truyền sóng gián đoạn. Với kịch bản đập vòm vỡ tức thời, hoàntoàn, kết quả tính toán bằng mô hình số trị bao gồm: quá trình mực nước lưu lượng, thời gian lũđến, thời gian đạt độ sâu lớn nhất các điểm nghiên cứu; bản đồ ngập lụt tại các thời điểm. Bảnđồ địa hình DEM90 lưu vực Nậm Chiến được sử dụng và sử dụng các kích thước lưới khác nhauđể khảo sát sự phù hợp của lưới tính toán mô phỏng.Từ khóa: Đập vòm, dòng chảy lũ, phương pháp số, kích thước lưới.Summary: Nowadays, Viet Nam has only one an arch dam, namely Nam Chien, constructed inChien stream, Muong La district, Son La province. With its height of 135m, a catastrophicdisaster can be appeared on Nam Chien’s downstream if dam collapses. The numerical modelbased on the non linear 2D shallow water equations (2D-SWE) is considered as an effective toolin simulating the dam break flow. Alternative solutions in the scenario of total, instantaeousdam collapse of Nam Chien arch dam are produced, such as: water depth hydrographs,discharge hydrographs, arrival time, time to reach maximum water level; flooding map. The90m90m DEM map of study area is resolved with difference grid sizes so as to estimate theinfluence of mesh size on these numerical results.Key words: Arch dam, flood propagation, numerical model, grid size.1. MỞ ĐẦU * là 135m, chiều dài tại đỉnh 273m tạo thành hồNhững năm gần đây, vấn đề an toàn đập là chứa có dung tích 154106 m3 trên suối Chiến,một trong những vấn đề cấp thiết của ngành huyện M ường La, tỉnh Sơn La.thủy lợi. Đặc biệt ở những vùng núi cao, hồ Theo Phạm Thị Hương Lan và nnk [1], cáctích nước với dung tích lớn gây nguy hiểm cho kịch bản vỡ đập cần phải được đưa ra khi xâysự an toàn đập. Những hư hỏng của đập tràn dựng hồ chứa nhằm chỉ ra khu vực thiệt hạikéo theo những hệ lụy khôn lường do một phía hạ lưu đập để từ đó có biện pháp phònglượng lớn nước đổ xuống hạ du với vận tốc rất tránh, giảm thiểu. Những năm gần đây, có mộtlớn. Đập vòm hồ thủy điện Nậm Chiến hiện số nghiên cứu về vỡ đập ở Việt Nam bằng việcnay là đập vòm bê tông mỏng cong hai chiều sử dụng những mô hình toán thương mại như:duy nhất tại Việt Nam. Chiều cao đập lớn nhất M ike, HecRas, Telemac, v.v… Trong nghiên cứu trên, các tác giả dùng mô hình thủy động lực M IKE11 mô phỏng vỡ đập kết hợp với môNgày nhận bài: 21/3/2017Ngày thông qua phản biện: 28/4/2017 hình M IKE FLOOD để tính toán ngập lụt hạNgày duyệt đăng: 25/5/2017 du hồ Kẻ Gỗ. N guyễn Cao Đơn và nnk [2], lại TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 38 - 2017 1 KHOA HỌC CÔNG NGHỆáp dụng mô hình một chiều HecRas để mô hiệu quả. Vì vậy, tác giả lựa chọn phươngphỏng sự lan truyền sóng gián đoạn của kịch pháp thể tích hữu hạn dạng Godunov [5], vớibản vỡ đập hồ Vực M ấu. Cả hai trường hợp các thông lượng được xấp xỉ theo [6] để giảitrên, đập của hồ chứa là đập đất nên quá trình hệ phương trình nước nông phi tuyến trên lướiphát triển của vết vỡ do tràn đỉnh được mô tả Cartersian. Phương pháp số này đã được mô tảxảy ra một cách từ từ. Bên cạnh việc sử dụng các kỹ trong [7] và [8]. Trong nội dung của bàiphần mềm có sẵn, việc tự xây dựng các mô hình báo này, ứng dụng mô hình số trị để tính toántoán hai chiều dựa trên các phương pháp số như sự lan truyền sóng lũ cho kịch bản vỡ đập vòmsai phân hữu hạn, phần tử hữu hạn hay thể tích Nậm Chiến, huyện M ường La, tỉnh Sơn La vớihữu hạn cũng là một phương pháp phổ biến trên các kích thước ô lưới tính toán khác nhau.thế giới nhằm mô phỏng bài toán vỡ đập tức 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀthời. Shi và nnk [3], Hou và nnk [4], dùng KẾT QUẢphương pháp thể tích hữu hạn mô phỏng dòngchảy do vỡ đập M alpaset (Pháp) bằng phươn ...