›
›

Hướng dẫn sử dụng Phần mềm River 2D và các ứng dụng thực tiễn của nó

doc 95 trang phuongnguyen 180
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hướng dẫn sử dụng Phần mềm River 2D và các ứng dụng thực tiễn của nó", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • dochuong_dan_su_dung_phan_mem_river_2d_va_cac_ung_dung_thuc_tie.doc

Nội dung text: Hướng dẫn sử dụng Phần mềm River 2D và các ứng dụng thực tiễn của nó

  1. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Hướng dẫn sử dụng Phần mềm River 2D và các ứng dụng thực tiễn của nĩ ___ 1 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D PHẦN MỀM RIVER2D VÀ CÁC ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA NĨ MỤC LỤC Tiểu luận Error! Bookmark not defined. PHẦN MỀM RIVER2D 2 Phần 1: Tổng quan chung 3 1. Đặt vấn đề 3 2. Mục đích 3 3. Cơ sở tính tốn của mơ hình RIVER2D 3 a) Các dữ liệu đầu vào 3 Phần 2: Chương trình RIVER2D 9 A) BED 9 1. Khái quát chung 9 2. Các tính năng hữu dụng trong R2D_BED 9 3. Mơ tả file địa hình 10 a. Tổng quát 10 b) Định dạng dữ liệu trong R2D-BED 15 c) Nhận xét: 18 B. Mesh 26 I) Tổng quan 26 II) Chương trình: 27 III) Quá trình rời rạc hĩa trên R2D_Mesh: 27 a. Đưa fide Bed vào: 28 b. Định dạng đường biên và breackline: 29 c. Đưa điều kiện biên 32 d. Rời rạc hố biên 33 e. Điền các điểm 33 f. Tạo tam giác cho mesh 34 5. Đưa dữ liệu ra từ miền 2D 49 6.Mở colour/contour dialog và thay đổi từ my bed elevation thành velocity manitude 51 6.0 Thay đổi độ dày mesh 52 7. THỂ HIỆN KẾT QUẢ 57 II) Giới thiệu 62 II). Các bước chạy chương trình 63 1. Xác lập độ nhám và đường biên trong R2D_bed 74 2. Chạy R2D_mesh thiết lập điều kiện biên và rời rạc hĩa mơ hình 75 3. Chạy dịng ổn định và hồn thiện lại mesh 76 4. Chạy dịng khơng ổn định và xuất ra kết quả 77 ___ 2 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Phần 1: Tổng quan chung 1. Đặt vấn đề Việc xác định được trường vận tốc, sự phân bố vận tốc và độ sâu dịng chảy trong sơng là một việc rất quan trọng trong ngành cầu đường, giao thơng thủy, chỉnh trị sơng và cơng trình ven bờ. Việc xác định trường vận tốc bằng những cơng thức kinh nghiệm hay bán kinh nghiệm thường cho kết quả khơng chính xác. Cùng với sự phát triển của cơng cụ máy tính và sự ra đời các phần mềm ứng dụng, việc xác định các yếu tố trong sơng ngày càng trở nên đơn giản. Phần mềm river 2D là một trong số các phần mềm ứng ụng đĩ. Phần mềm này sẽ cung cấp những cơng cụ tính tốn nhằm: - Tính tốn dịng chảy ổn định cĩ thể dùng để thiết kế mỏ hàn, kè lát mái, cống qua đường, mố các trụ cầu, cửa lấy nước. Bên cạnh đĩ việc tính tốn dịng ổn định là điều kiện bắt buộc để làm số liệu biên đầu vào của tính dịng khơng ổn định, đưa ra điều kiện ban đầu chính xác để phép lặp ổn định. - Tính tốn dịng chảy khơng ổn định dùng để dự báo lũ, tìm được các cao trình và vận tốc mà dịng chảy tác dụng lên các cơng trình thiết kế khi lũ về. 2. Mục đích Qua việc nghiên cứu ứng dụng phần mềm này, chúng em đề ra ba mục đích phải đạt được, đĩ là: * Hướng dẫn chi tiết và dễ hiểu nhất về cách sử dụng phần mềm. * Ứng dụng vào tính tốn dự báo lũ trên sơng Hàn. * Sau khi tìm được mơ hình tính tốn cho sơng thực hợp lí nhất bằng cách so sánh với số liệu thực tế, sẽ đặt thêm các cơng trình cần thiết kế trên sơng, để dự báo các hiện tượng cĩ thể xảy ra ảnh hưởng lên cơng trình. 3. Cơ sở tính tốn của mơ hình RIVER2D a) Các dữ liệu đầu vào R2D dùng số liệu đầu vào là số liệu địa hình, hệ số nhám và hệ số nhớt, điều kiện biên và điều kiện ban đầu đưa vào, đĩ là phải rời rạc hĩa địa hình để tìm ra sự thay đổi của dịng chảy. ___ 3 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  4. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Tài liệu địa hình được thu thập từ thực tế và được cho ở dạng file text thể hiện đày đủ các thơng số của một điểm bất kì trên miền tính tốn (tọa độ x,y cao độ z, độ nhám). Về độ nhám thì cĩ hai dạng là roughness hight hoặc hệ số Manning. So sánh với một chiều, thì ảnh hưởng bên dịng hai chiều thành hai hướng và tính vào tổn thất cho ma sát với đáy sơng. Quan sát tính chất địa hình và kích thước đáy sơng là cách hiệu quả nhất để thiết lập điều kiện ban đầu của hệ số nhám. Khi quan sát cao trình bề mặt nước hiệu chỉnh để cho ra kết quả hệ số nhám cuối cùng. Điều kiện biên được thiết lập là tổng lưu lượng dịng đi vào (inflow) và đưa số liệu cao trình bề mặt nước ở cửa mặt cắt đi ra (outflow). Nếu R2D khơng dùng phương pháp ẩn về hướng và độ lớn dịng chảy (θ = 1) thì cao trình mặt nước trên sơng và độ lớn vận tốc sẽ tính trực tiếp. Nghĩa là tính ra ngay mà khơng quan tâm độ ổn định, khơng giới hạn Δt. Điều kiện biên (external boundry) sẽ giảm đi sự ảnh hưởng của các số liệu khơng chính xác, làm cho quá trính tính tốn diễn ra nhanh hơn. Điều kiện ban đầu là quan trọng ngay cả trong dịng khơng ổn định (Điều kiện ban đầu dùng cho cả hai dịng ổn định và khơng ổn định), chúng được dùng để đốn trước được nghiệm trong phép lặp. Nếu điều kiện ban đầu đúng thì thời gian lặp sẽ giảm đi, kết quả chính xác và ổn định hơn. b. Mơ hình tính tốn River2D là mơ hình thủy động hai chiều dựa trên Mơ hình tốn nước nơng hai chiều ngang: Hiện tượng lũ tràn được mơ hình bằng bài tốn nước nơng hai chiều, nghĩa là giả thiết vận tốc khơng chảy theo phương thẳng đứng mà chỉ chảy theo phương ngang. Do khơng theo chiều đứng nên những vùng cĩ sự thay đổi dịng chảy và độ sâu lớn cần tăng độ dày đặc và tam giác đều đặn hơn. Ta cần chú ý về sự quan trọng của việc rời rạc hĩa này. * Nguyên lý: Bài tốn của mơ hình này là sự chuyển đổi từ các đặc điểm tốn học ra số học trên máy tính. Bản chất là chuyển phép tốn của ta trở thành đơn giản bao gồm vơ số điểm nút để máy tính làm việc với hữu hạn nút và phần tử. * Mơ hình vật lý: ___ 4 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  5. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Dựa vào hai nguyên lý cơ bản là bảo tồn khối lượng và động lượng. - Bảo tồn khối lượng : Xét một phần tử nhỏ: H q q x y 0 t x y Phát biểu: lượng nước cĩ trong phần tử bằng tổng lượng vào trừ lượng đi ra. -Bảo tồn động lượng : Theo phương x: ___ 5 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  6. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Theo phuơng y: Với H là độ sâu dịng chảy U và V là vận tốc trung bình theo hưĩng x và y. qx và qy là nguyên tố theo hướng x và y.lưu luợng * Mơ hình tốn học: Dùng 3 phương pháp trong bài tốn rời rạc bao gồm phần tử hữu hạn, thể tích hữu hạn, sai phân hữu hạn. Bài tốn thành lập biến phân và sự rời rạc hĩa của phương trình liên tục dẫn đến hệ phương trình tuyến tính trong đĩ vận tốc và độ sâu tại các nút lưới là ẩn số. Từ mơ hình vật lí ta cĩ thẻ viết gọn : C(H,U,V)=0; Mx(H,U,V)=0; My(H,U,V)=0; Dùng phếp lặp thử dần với các điều kiện biên ban đầu của H,U, V, ta cĩ ^ ^ ^ C(H,U,V ) RC ^ ^ ^ M X (H ,U ,V ) R X ^ ^ ^ M y (H ,U ,V ) R y ___ 6 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  7. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Đây là bài tốn thử dần đến khi R c,Rx,Ry tiến về khơng. Tích phân tồn bộ, bài tốn sử dụng phương pháp biến phân Galerkin, hay cịn gọi là phương pháp trọng số dư và giải hệ phương trình bằng phương pháp lặp conjugate gradient. Chương trình chọn phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài tốn. Với phương pháp này ta chia miền tính tốn thành các phần tử rời rạc và nối với nhau bởi các nút. Mặt thuận lợi nhất của phương pháp phần tử hữu hạn là linh động về mơ tả địa hình. Phần tử cĩ thể thay đổi kích thước và hình dạng dễ dàng, cho phép các biên phức tạp vẫn được tính tốn đầy đủ, cũng như cho phép chia nhỏ địa hình ở các vùng thay đổi lớn về vận tốc và chiều cao. * Sai số do quá trình rời rạc: Nguyên nhân sai số: Chú ý sai số này rất quan trọng trong việc tính tốn mơ hình nước nơng. Sai số do hai nguyên nhân: - Do bờ - Khi cĩ sự thay đổi lớn về vận tốc và chiều cao. ___ 7 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  8. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D + Đầu tiên là dịng nước ở gần đáy sơng làm thay đổi vận tốc, giảm vận tốc ở gần đáy xuống. + Trường hợp khác là tại đáy cao, bỗng trũng xuống quá nhanh vận tốc cũng thay đổi nhanh tạo dịng chảy xiết. Giải pháp Cần cĩ nhiều phần tử và nhiều nút ở các vùng mà vận tốc thay đổi đột ngột, vùng thay đổi ngột chiều sâu. Phần mềm cĩ khả năng cung cấp đủ việc tạo thêm nhiều phần tử các vùng tổn thất và vẫn giữ được tốc độ giải chương trình như cũ. * Các sơ đồ giải được dùng để giải bài tốn Cĩ 2 phương pháp được sử dụng là sơ đồ hiện và sơ đồ ẩn. Sơ đồ hiện Sơ đồ hiện tìm giá trị thời điểm t + Δt dựa vào các nút xung quanh nút đĩ ở thời điểm t. Ưu điểm Nĩ thuận lợi cho việc tính tốn từng điểm một cách độc lập Khơng ma trận nào cần để lưu trữ và thời gian giải nhanh. Nhược điểm Bước thời gian phải được giới hạn để giữ ổn định. Nếu Δt vượt qua thì bước thời gian phải giảm xuống và tính lại. Kết quả tính vận tốc khơng ổn định tại một điểm theo sơ đồ hiện. ___ 8 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  9. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Sơ đồ ẩn Sơ đồ ẩn từ giá trị một nút ở thời điểm t, lập ra mối quan hệ giữa bốn nút xung quanh nĩ ở thời điểm t+1. Sau đĩ giải bằng phương pháp lặp kết hợp conjugate gradient để tìm ra nghiệm Kết quả tính vận tốc ổn định tại một điểm theo sơ đồ ẩn. Nhược điểm: Quá trình tính tốn lâu vì phải giải lặp nhiều lần. Phần 2: Chương trình RIVER2D Chương trình River 2D được phát triển bởi trường đại học University of Alberta, và gồm cĩ 4 modul nhỏ Bed, Ice, Mesh, và River 2D, mỗi modul cĩ một chức năng riêng nhưng đều nhằm một mục đích là mơ hình hĩa bài tốn một cách tốt nhất. A) BED 1. Khái quát chung River2D_bed là chương trình hữu dụng cho hệ thống dữ liệu của river2D, là bước đầu tiện khi thực hiện mơ hình hĩa bằng R2D. R2D_BED là chương trình đo vẽ địa hình, quá trình thường là tạo sơ bộ dịa hình dưới dạng file dữ liệu đầu vào, sau đĩ biên tập và tinh lọc lại dữ liệu bằng R2D_BED . Kết quả của R2D_BED được sử dụng trong R2D_mesh để phát triển thành một chương trình tính rời rạc hố. River2D được dùng để giải tìm vận tốc và độ sâu của nước. Cuối cùng river2D_habitat dùng để hiển thị và giải thích kết quả. 2. Các tính năng hữu dụng trong R2D_BED Các đặc trưng vật lí liên quan trong sơng cần thiết cho việc tính tốn là cao trình đáy và độ nhám của lịng sơng. River2D_bed cho phép những giá trị này cĩ riêng ứng với từng điểm hoặc chung cho một vùng. ___ 9 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  10. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D R2D_BED cũng cho phép mặc định đường biên (“define exterior boundary loop”: biên ngồi, “define interior boundary loop”: biên trong) và cũng cĩ thể xĩa bỏ chúng (clear all boundaries). Những đường biên này cĩ thể đặt ở R2D_mesh, nhưng cũng cĩ thể lặp lại với một mesh mới. Việc thể hiện chính xác địa hình sơng trên R2D_BED cĩ thể là yếu tố chủ yếu trong tồn bộ quá trình làm. Khơng những chính xác về mặt dữ liệu, tin cậy và tính kinh nghiệm cũng cần thiết khi nối các điểm phân tán. River2D là phần mềm dựa vào phương pháp tạo lưới tam giác, bao gồm các đường nét đứt (breakline), cho việc nội suy các nút trên đĩ. Các giá trị nút thường được đo bởi từng điểm, nhưng breakline cũng cĩ khả năng tạo ra các giá trị nút. R2D_BED cho phép đặt và xố các đoạn breakline. Tính năng này cũng cĩ trên R2D_MESH. Các cơng cụ khác nhau bao gồm định vị điểm, các đường breakline và biên, tam giác hố, cũng như đường viền và màu sắc hố địa hình để dễ cho ta cái nhìn trực quan về địa hình. Trong hầu hết trường hợp thì sự thay đổi là cĩ thể nhận thấy ngay lập tức. 3. Mơ tả file địa hình a. Tổng quát R2D_BED cĩ thể đọc được hai dạng file đầu vào là dạng file text (*.txt) hoặc dạng file bed của chương trình (*.bed). những file *.bed cũng được đưa vào modul R2D_MESH. Cĩ hai loại file *.bed được dùng bởi bed. Đầu tiên là nhĩm các nút trong breakline hoặc trong biên. Nĩ sẽ thuận tiện cho việc sử dụng các tài liệu soạn thảo để điều chỉnh file này. Thứ hai là các nút, doạn breakline, và các biên sẽ riêng lẽ và rõ ràng. Trong khi R2D_BED đọc, nĩ sẽ đưa ra chỉ phần hiện, nĩ là copy từ file ẩn( là file cĩ chứa dấu ngoặc). Trong file hiện (file khơng chứa dấu ngoặc) thì khĩ để sửa đổi số liệu. Mesh sẽ khơng đọc các được các file hiện. Trong dạng hiện, cấu trúc cơ bản nhất của file là dãy các nút, ứng với nĩ là dãy các đoạn chứa các nút này. Và cuối cùng là bởi dãy các đoạn biên. Biên giữa các phần mà được nhấn mạnh trong file này với dấu {} Trong dạng ẩn, brekline và biên được xác định cùng với thể hiện các giá trị mà nút mang. Dấu ngoặc dùng để xác định giá trị của các nút (cả trong breakline và biên ___ 10 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  11. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D đĩng hoặc mở). Vì vậy, khơng cần sự liên tục nối nhau trong cùng một đường breakline và biên. Chú ý rằng cĩ thể xáo trộn các đường breakline và biên. Ví dụ, một file mà là file ẩn chính cĩ thể cĩ vài breakline ngắn dọc theo nĩ. Những đường này sẽ cĩ thể cần định hình theo cách trình bày ẩn. Ví dụ: (trong file bed) Đây là một ví dụ về mơ tả địa hình bed cho việc sử dụng river2D. Nĩ đưa ra một dạng sơng điển hình với việc chạy vịng theo dịng chảy nơi mà cĩ thể dịng chảy sẽ nằm trong vùng đồi cao hơn. Khi file này được mở ra, cĩ thể sửa lại, và sau đĩ lưu lại trong chương trình bed. Tất cả chú giải, dấu ngoặc, sẽ mất đi khi ta lưu file nút mà đơn giản chỉ cịn lại dãy các nút và đặc điểm của nĩ. Chú giải cĩ thể xuất hiện bất kì nơi nào trong ví dụ này, nhưng trong số liệu đưa ra thì nĩ sẽ khơng cĩ giới hạn để phân biệt biên hay breakline. Mỗi nút được xác đinh bởi tọa độ x, y, cao trình đáy sơng, độ nhám và lựa chọn của người sử dụng đặt tên cho nút đĩ. Các vùng nên chia ra bởi các khơng gian và phải cĩ tính liên tục về địa hình ( như các đường đồng mức) và ta chia các vùng đĩ bởi một dãy nút liên tục để dễ phân biệt. Các tên nút cĩ thể đặt bất kì nhưng cĩ thể thay đổi bởi chương trình. Mục đích của những số này để người dùng cĩ thể tra ngay ra bất kì đoạn nào cĩ trên địa hình một cách dễ dàng và độc lập nhau. ___ 11 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  12. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Các điểm đầu tiên mơ tả vùng đất cao hơn bao trùm con sơng. Nĩ quan trọng để đưa số liệu địa hình bên ngồi để cĩ thể nội suy các điểmở biên Nhĩm tiếp theo là các điểm cho nơi cao của bờ sơng. Nĩ là sự tiện ích của tính tốn biên ở bắc và nam của bờ sơng và được nối tiếp nhau với đầu dịng và cuối dịng. Các biên này xác định theo vịng kín theo hướng ngược chiều kim đồng hồ. cả nhĩm điểm này là vịng kín và đặc trong dấu ngoặc đơn như dưới dây để cho biết nĩ là đường biên. Hai nhĩm nút tiếp theo là trình bày cho lịng sơng ở bắc và nam. ___ 12 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  13. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Chúng tao thành các đường riêng lẽ mà hầu hết là song song đồng thời với bờ. chúng khơng phải là vịng kín mà là các đoạn ngắn. Hai nhĩm điểm mơ tả cho vùng trũng trong sơng. Cả hai nằm lần lượt ở bắc và nam của đoạn sơng. Khi thêm vào các đoạn breakline nữa thì nĩ nối với nhau và nối với dịng đi vào và dịng đi ra. Hai nhĩm điểm mơ tả cho vùng giữa sơng. Đường kín đầu tiên là bờ hoặc lịng sơng. Nĩ mang dấu [ ] vì nĩ khơng phải thể hiện biên mà là breakline ___ 13 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  14. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Nơi cao ở trong sơng chưa hẳn được xem là biên. Các điểm được cho theo đường kín cùng chiều kim đồng hồ được gọi là biên trong. Khơng cĩ dịng nước chảy qua biên dùng dấu ngoặc { }. khi nĩ khơng phải là biên nghĩa là cĩ dịng nước chảy qua thì ta dùng []. Trong trường hợp nĩ là breakline kín khi lưu lượng đi qua là lớn và là biên khi lưu lượng đi qua là nhỏ và nơi đĩ hồn tồn khơ ráo. Nơi gị sơng (nơi cĩ dãi đất nhơ lên và cĩ thể khơng cĩ nước vào mùa cạn) Khi bed định nghĩa dạng này ta cĩ thể gặp 1. Là biên trong của sơng bed định nghĩa bằng dấu ngoặc {} 2. Nĩ cĩ thể khơng phải là biên vì nĩ cĩ thể là breakline vì đây là nơi nhơ lên trong lịng sơng mà cĩ thể vẫn bị ngập nước(breakline[] kín ). 3. Chia làm hai thành phần. một là biên trong (để ý thấy cao trình đáy là 102 nên cao hơn so với những vùng khác trên sơng là 99/100). Và hai là các điểm phân tán trong sơng và trên biên đĩ bởi trên biên khơng phải là mặt phẳng mà nĩ nhấp nhơ và ta cần một số điểm để cĩ thể nội suy vể mặt địa hình. ___ 14 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  15. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Sau khi kết thúc xác định tất cả các điểm trên sơng thì cĩ thể cần định nghĩa tên bằng số của đoạn tạo bởi hai điểm. Các nút phải được đặt tên ở đâu đĩ trước trong list các nút, thậm chí là một phần trong breakline. Nối các phần thấp hoặc trũng ở bắc và nam vào trong dịng ra hoăc vào của sơng. b) Định dạng dữ liệu trong R2D-BED ___ 15 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  16. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Điểm nút Một điểm nĩ đại diện trong file .bed và bao gồm tên số của nút, tọa đỗ, tọa độ y, cao trình đáy, hệ số nhám, và mã lựa chọn. Ví dụ sau dưới đây Các nút cĩ tên việc quan trọng trong việc gọi ra điểm trong đường breakline và biên dưới dạng hiện (là dạng mà chỉ gọi tên nút ra mà khơng cĩ các số liệu của nút đĩ đi kèm). Cẩn thận để các nút ấy khơng được trùng nhau. Breakline dạng ẩn (implicit) Trước tiên, đơn giản nhất, phương pháp định nghĩa breakline. Dấu ngoăc đơn ( ) nghĩa là đường breakline hở, nĩ bắt đàu và kết thúc bởi hai điểm khác nhau. Dáu ngoặc giúp ta dễ đọc và biên tập dữ liệu nút đưa vào hơn. Yêu cầu duy nhất là dấu ngoặc đơn đứng trước và sau hai nút đầu tiên và kết thúc của đoạn đĩ. Dấu ngoặc vuơng,[ ] là một breakline đĩng, mà điểm bắt đầu và kết thúc là một. và nĩ tạo thành một đa giác. Điểm đĩng ( cịn gọi là điểm kết thúc) khơng nên cho vào dử liệu. Breakline dạng hiện Phương phấp thứ nhì là thiết kế đường breakline mà là dạng hiện. sau quá trình đưa số liệu nút vào, những đoạn cĩ thể được lập ra trên nút đĩ. Mỗi một đoạn cĩ tên gọi bằng số và chúng mở đầu và kết thúc bởi hai nút đầu tiên và cuối cùng của đoạn. các điểm này đã cĩ từ trước và nĩ cĩ thể là một bộ phận khác của mơt breakline khác. Khi tất cả các đoạn này đã được tạo ra, thì đường breakline hiện sẽ hình thành một dãy ___ 16 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  17. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D liên tục. chú thích cho phép phần dữ liệu này như một dữ liệu điểm. phương pháp hiện cho phếp ta hình thành các dạng địa hình phức tạp. Tên đoạn nútđầu nút cuối Biên dạng ẩn Dấu ngoăc { }, được dùng trong việc mơ tả đường biên. Cũng giống như [], chúng tạo từ các nút và các nút tạo ra đa giác. Tất cả các đa giác cĩ thể xác định sao cho thu hẹp dần. Đầu tiên là biên ngồi, nĩ bao cho cả vùng. Nĩ được xác định với các điểm liên tục nhau theo chiều ngược kim đồng hồ tạo thanh một đa giác kín. Đa giác mà đại diện cho biên trong mà tạo thành một miền, như là đảo. Những đa giác này phải xác định theo cùng chiều kim đồng hồ. Nguyên nhân cho hướng này là vì chương trình sẽ đạo hàm từ biên ngồi vào biên trong. Đa giác trong phải hồn tồn khơng liên hệ gì với đa giác ngồi. Cuối cung, các biên đa giác phải khơng được giao nhau,. Biên khơng cần xác định trọng bed file mà cĩ thể viết trong mesh file. Biên thiết kế vĩi dấu {} cũng cho cĩ thể xem như một breakline. Đây là ví dụ cho biên ẩn. Biên dạng hiện Biên dạng hiện được cĩ trong file địa hình bed cuối cùng giống với kiểu của breakline. Chỉ cĩ cái khác nhau là việc cơng thêm vào hai dãy số liệu. Chúng đại diện ___ 17 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  18. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D cho code và value. Code=0 cĩ nghĩa nĩ nằm trong bờ, là tường. Value =0 cĩ nghiã là khơng cĩ dịng chảy chạy qua. Chúng ta cĩ thể thay đổi sau khi dùng mesh. Việc tổ chức của biên hiện là quan trọng. Các lệnh chạy dọc theo một đường đa giác như việc số liệu biên ẩn. Biên hiện thì khơng được xem như một breakline. Biên cĩ thể chấm dứt với một chu kì. Nhưng trong ví dụ này thì khơng thể hiện điều đĩ. Sau đây là ví dụ về biên hiện c) Nhận xét: Trong quá trình thực hiện khơng nhất thiết phải đưa từng vùng, từng điểm, từng đường biên vào mà ta cĩ thể đưa vào cùng một lúc tất cả các điểm trên miền, sau đĩ dùng các cơng cụ trong R2D_BED để thao tác theo mục đích đã định. Chú ý rằng phần mềm chỉ dùng được cho một sơng cĩ kích thước nhất định vì nĩ cĩ giới hạn tính tốn nhất định mà nếu vượt quá thì máy báo lỗi và thốt ra ngồi. Trong R2D_BED cĩ một ưu điểm nổi bật là sau khi ta thực hiện trên R2D_BED R2D_MESH, nếu nhận thấy kết quả chưa hợp lý ta cĩ thể sữa đổi như bỏ đi hoặc thêm vào các nút điểm để tạo sơng chính xác nhất , và đặc biệt cĩ thể đưa thêm cơng trình thiết kế vào đoạn sơng để tính tốn kiểm tra (như mỏ hàn, mố trụ cầu, kè lát mái ) ___ 18 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  19. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 4. Các lệnh trong R2D-BED Cửa sổ giao diện của bed Nĩ sẽ chứa các lệnh nằm trong menu và một số lệnh cần thiết đã đưa ra dưới dạng biểu tượng. a Menu “file” Cũng như mọi phần mềm ứng dụng khác, menu “file” dùng để quản lý lưu trữ những tập tin đã làm, mở file đã làm. Một điểm đặc biệt của menu “file’ trong R2D_BED là nhận thơng số đầu vào tại menu này, và nếu muốn bổ xung số liệu ta cĩ thể bổ xung qua lệnh “import ” b Mennu “Display” ( thể hiện ra màn hình) * Breakline Breakline thể hiện dưới dạng gạch ngang. Một đoạn breakline bị xĩa nếu bị đánh dấu chéo. Nĩ sẽ khơng hiện ra nếu ta đặt cho mặc định là off và sẽ hiện ra nếu ta thêm vào breakline hoặc xĩa đi breakline. ___ 19 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  20. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D * Tam giác Sau khi ta đa tạo breakline và tam giác hĩa, ta muốn thấy kết quả của 2 việc ấy bằng cách vào display/triangulation hoặc breakline ta thấy: * Contours/ colour Vào display/ Contours là lệnh cho phép thể hiện bản đồ dưới dạng các đường đồng mức vể cao trình hoặc vể độ nhám - bed elevation là phân biệt các đường đồng mức nghĩa là cĩ cùng chiều cao so với mực nước biển. - bed roughness là vể độ nhám. ___ 20 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  21. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Bản đồ sẽ được vẽ bởi các đường viền bắt đầu từ nơi thấp nhất và tới giá trị cao hơn. Sau đây là ví dụ cho bản đồ về bed elevation: Cĩ 14 màu để phân biệt các vùng. Nĩ sẽ đi tử mầu xanh ( thấp nhất ) đến mầu đỏ ( cao nhất ). Thể hiện như sau (dùng shading ) ___ 21 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  22. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Biên (boundary) Nếu biên đã được tạo xong, thì nĩ sẽ cho phép ta thấy bằng cách vào display/boundary và nĩ cĩ màu đỏ. Chú thích (annotation) Khi ta đã tạo xong hết dữ liệu cần thiết và muốn xem kết quả thể hiện trên hình vẽ, dùng annotation. - Axes là thể hiện tọa độ x, y. - Colour legend là thể hiện màu địa hình ứng vởi giá trị bao nhiêu. - Distance scale là trong vùng đĩ ta sẽ phân biệt thành bao nhiêu khoảng. ___ 22 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  23. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D * Xuất ra màn hình số liệu về điểm (display/ dump nodal csv file) Đây là lệnh xuất ra của bed. Một nút cĩ một dịng giá trị trong file csv. Mỗi dịng chứa lần lượt tên nút, tọa độ x, y, cao trình đáy và độ nhám của các điểm riêng biệt. file này thuận tiện cho việc đưa ra kết quả tính tốn trong bảng tính hoặc trong chương trình GIS. * Xuất ra màn hình (display/ dump Grid csv file) Dump grid csv file cũng giống như dump nodal csv file nhưng ngoại trừ là các điểm nĩ đặt trong lưới. Trong file là tập hợp các điểm trong một đường đi từ điểm x1,y1 là tọa độ của điểm nằm bên gĩc trái cuối của bản đồ đi đến điểm trên cùng gĩc phải của bản đồ x2,y2. mặc định được đặt chỉ nằm ngồi vùng mesh. Những điểm nào của lưới khơng nằm trong mesh thì sẽ mang dấu âm, và cĩ giá trị bằng 0 vể độ cao và độ nhám. * Lấy ra các điểm trong file nodal csv (extract points to csv file) Extract point cũng giống file nodal csv, chỉ khác là các điểm này được lấy ra từ file nodal csv những điểm tùy ý người sử dụng. các file đưa vào đã cĩ để đưa ra bất cứ ___ 23 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  24. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D điểm nào ta chọn. nĩ cho phép người sử dụng so sánh các lưới khác nhau của cùng một vùng. c) Các lệnh trong menu “bed” Các lệnh cho phép tạo ra số liệu địa hình trên bed. Những lệnh này cho phép tam giác hĩa cơ bản và thêm vào hoặc kiểm tra sơ liệu của nút (edit), cũng như tạo hoặc xĩa breakline. Biên kín cĩ thể xĩa hoặc tạo ra. Menu “bed” Các biểu tượng cần nhớ trong bed 3.3.1 Tam giác hĩa (triangulate) Lệnh này sẽ xĩa hết các tam giác cũ do lệnh cũ tạo ra và tạo ra các tam giác mới bằng cách kết hợp các điểm và breakline lại. 3.3.2 Cộng thêm nút (add node) Đặt chuột vào vị trí trên bản đồ để cộng thêm điểm. Khi một diểm ban đầu được tạo mới thì sẽ cĩ hộp edit node hiện lên, nếu nĩ đã cĩ trên màn hình. Cho phếp sửa các nút đã cĩ sẵn bằng cách vào edit. Mỗi điểm mới sẽ được mặt định cao trình đáy và hệ số nhám nên cần phải sửa lại. ___ 24 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  25. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 3.3.3 Edit nodes Lệnh này cĩ thể thay đổi tọa độ, cao trình điểm, độ nhám và mã của nút. Lệnh này cĩ hiệu lực ngay lập tức nhưng khơng thay đổi được đường đồng mức contour cho tới khi ta phải dùng lệnh redraw rồi mới dùng contour thì khi đĩ việc thay đổi nút mới cĩ hiệu lực với contour. Dịch chuyển nút sẽ cĩ thể gây ra vấn đề nếu nút đĩ đã được tam giác hĩa. Chương trình sẽ bị sai và nĩ bị treo. 3.3.4 Tạo mới breakline (define new breakline) Nhấp chuột vào các nút lần tước sẽ tạo ra breakline. Breakline được cho vào trong tam giác hĩa ngay tức thì. Một Breakline mới được vẽ cĩ màu xanh và nét đứt. Sau nĩ nếu dùng lệnh triangulation thì nĩ sẽ chuyển sang đường màu đen. Chú ý rằng các Breakline cũng cĩ thể bị ảnh hưởng(như khi ta thêm vào một số nút). Khi muốn xĩa đi, chọn delete breakline và xĩa đi đoạn mà sau khi tam giác hĩa thì nĩ tạo thành nhiều đoạn nhở. Khi đĩ ta phải xĩa từng đoạn nhỏ. 3.3.5 Đặt độ nhám cho vùng. Đĩ nhám cho một vùng cĩ thể đặt bằng lệnh region height. Ta nhấp chuột vào vùng đĩ và tạo thành mơt đa giác kín bởi chọn từng nút theo ngược chiều kim đồng hồ. ___ 25 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  26. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 3.3.6 Lập độ nhám ở mọi nơi() Vào bed/ . Lệnh này cĩ ích khi ban đầu ta sẽ đặt chung cho tồn vùng một độ nhám. Sau đĩ ta sẽ đặt riêng cho từng vùng trong sơng các độ nhám riêng bằng lệnh region 3.3.7 Biên (boundary) Đường biên trong R2D cĩ thể vẽ bằng hai cách, 1 trong R2D_BED và 1 trong R2D_MESH. Trong R2D_BED ta vẽ đường biên bằng lệnh “define exterior boundary loop” (biên ngồi) và “define interior boundary loop” biên trong hay co thể xĩa chúng bằng lệnh “clear all boundaries” trong menu “bed”. Chú ý rằng việc thực hiện vẽ các đường biên phải thực hiện theo ngược chiều kim đồng hồ với biên ngồi và theo chiều kim đồng hồ với biên trong. B. Mesh I) Tổng quan - R2D_MESH: Cung cấp cơng cụ cĩ khả năng hiệu quả cho PTHH dùng ở độ sâu trung bình hai chiều. ___ 26 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  27. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D - Từ 1 file *.bed, chứa độ cao mực nước và độ nhám dọc dịng sơng, lấy đưa vào file Mesh. Các điểm độc lập hoặc nối nhau bởi đường thẳng, các PTHH được xây dựng trong R2D_MESH bởi những cơng cụ bổ trợ khác nhau. Cuối cùng, khi người sử dụng thỏa mãn, đưa file Mesh vừa thực hiện được vào "River 2D" chương trình chạy file Mesh làm xong và dịng chảy theo đúng hướng thiết kế mặc dù vài sự thay đổi cĩ thể sẽ được bổ sung sau: Chương trình R2D_MESH khơng phải chứa hết tồn bộ dữ liệu, nĩ khơng cĩ khả năng cho dữ liệu đưa vào. Dữ liệu đưa vào là nội dung pthh, là điều cơ bản là chia lưới và đặt điều kiện biên cho lưới ∆ dã chia. Khi đĩ nĩ thường yêu cầu vùng dữ liệu theo trình tự của chương trình bed nơi mà dữ liệu định hình đầy đủ và đạt yêu cầu. II) Chương trình: Mesh chỉ cho các modul thủy động hai chiều. Cơ bản về chức năng và đầy đủ các cơng cụ để tạo ra lưới tam giác hiệu quả nhất. Sử dụng R2D_Mesh được mơ tả sau đây: Khi chạy Mesh, người sử dụng phải vẽ đường biên ngồi, mơ tả hình dạng vùng một cách cẩn thận. Vì đường biên cần thiết nhất trong các khâu. Các biên hình học là cạnh đa giác kín và các biên trong thể hiện ở trong mà trong biên trong thì khơng cĩ nước. Biên được phân nhỏ bởi các nút. Nếu biên dã được vẽ trong R2D_Bed thì khơng cần vẽ lại trong R2D_mesh, ngoại trừ trường hợp muốn sủa chữa lại. Một diều cần thiết khác là breakline với việc nội suy tuyến tính dọc theo phân tố. ngồi tác dụng trên nĩ cịn cĩ tác dụng hướng dịng chảy trên sơng và rất cần trong việc rời rạc hĩa miền tính tốn. Mọi sự kết hợp từ bán kính, vùng, miền được sử dụng là sự sắp đặt các hoạt điểm nối. Mỗi điểm thêm vào lấy độ cao đáy và độ nhám cĩ được do sự nội suy tuyến tính các modul địa hình, khi đĩ dãy các điểm đặt vào Mesh miền (nút, độ cao đáy và độ nhĩm tương đối theo) sẽ chuyển đổi đến dày đặc các vùng cần thiết sau một hoặc vài lần làm mịn và cho thêm điểm. Trong quá trình chạy, Mesh nên được lưu lại thường xuyên để giảm các tác động khi chương trình chạy sai. Cuối cùng, khi Mesh cho ra hình thức rõ ràng và chứa đựng đầy đủ các yếu tố cần thiết để chạy River 2D ta lưu dưới dạng file đầu vào RIVER2D III) Quá trình rời rạc hĩa trên R2D_Mesh: ___ 27 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  28. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Ban đầu chưa cĩ chương trình, cửa sổ ghi "Untitleed - R2Dmesh" khi file Mesh tải xuống. Chuyển thành tên file mesh. Các cơng cụ của mesh và các icon của nĩ: - Vài chức năng ứng dụng trên bed giống Mesh. Giá trị về độ cao và độ nhấn của Mesh là được nội suy từ bed. a. Đưa fide Bed vào: Đầu tiên mở "Open Bed file" tìm file name: *.bed cần dùng. File bed chứa các điểm về elevation và ronghners (nhám). Mỗi dịng file là đơn vị đo để dựa vào điểm riêng và chứa các số nguyên, phương X, phương Y, bed elevation, ronghness height và code, tất cả chia làm vơ số khơng gian. Bed cung cấp số liệu về địa chất bề mặt chung của địa hình và được mesh phát triển, tinh chế thành dữ liệu địa hình hồn thiện. ___ 28 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  29. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Bất cứ hệ thống đơn vị nào cũng cĩ thể dùng Mesh nhưng River 2D chỉ dùng 1 đơn vị là "m", nên khi thiết lập các thơng số ta cũng theo 1 đơn vị duy nhất là m b. Định dạng đường biên và breackline: Như đã nĩi ở trên, đường biên “boundary” và “Breakline” đã được thiết lập trong bed nhưng ta cĩ thể sữa chữa lại trong mesh. Đối với breakline thì thực hiện trên mesh hiệu quả hơn là trên bed Sự hiệu quả của breakline là nội suy tuyến tính dọc theo nĩ. Để chắc chắn, tất cả breakline phải đồng thời cĩ chung kích cỡ tam giác. Breakline hồn tồn hữu ích để trình bày đặc trưng với số điểm ít nhất Dữ liệu cĩ thể cũng được chuẩn bị để sử dụng biên tập thành text. Cĩ 2 phương pháp để tạo breakline: 1. Đơn giản nhất, phương pháp đĩng các điểm trong dấu ngoặc: a. ( ): Open Braket nghĩa là nĩ sẽ giới hạn bởi hai nút ( Curved) b. [ ] Close Braket là đường mà nĩ tạo thành một đa giác kín. (quared) c. { }: curly bracket để mơ tả điều kiện biên. 2. Cách thứ hai: là sơ đồ hiện các phần của breakline. Sau khi đặt các điểm, các đoạn này cĩ thể đưa vào. Mỗi nhánh chứa 1 tên đoạn với các điểm ở mỗi lần kết thúc. Những điểm này phải đưa vào rõ ràng như điểm cá nhân. Nĩ là phương pháp tận dụng Bed. Khi các đoạn yêu cầu được đưa vào, phần đoạn được giới hạn bởi các miền. Nội dung cho phép trong phương pháp này của dữ liệu như là dữ liệu điểm. Phương pháp phân đoạn của breakline nặng nề nhưng nĩ cho phép các dạng địa hình phức tạp hơn. Breakline là sự ứng dụng bởi đệ quy các hàm mặt cắt. Bản chất mỗi đoạn được kiểm tra và nếu nĩ khơng trùng khớp với cạnh ∆, khi đĩ điểm mới sẽ được khép trong đoạn. Điểm mới sẽ được kiểm tra lại và sẽ chia lại nếu cần thiết. Mơ tả boundary ___ 29 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  30. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Mơ tả quá trình tạo biên và rời rạc hố biên(cĩ đặt cả điều kiện ban đầu) Quá trình thực hiện vẽ đường biên trên mesh -Tài liệu mesh, thể hiện bởi bản đồ contour, cho ra tổng quát cả một miền địa hình bởi các số liệu địa hình. bất kì mesh nào thì khi tạo biên, điều đầu tiên đều phải tạo biên ngồi (external boundary) rồi mới làm các buớc tiếp theo. Biên này cĩ thể làm ở river2d_bed bởi việc dùng Curly bracket breakline (đã trình bày ở trên), dùng cơng cụ boundary definition của bed. -Cĩ thể dùng clear boundary để xố hết biên(nhưng nĩ cũng xố luơn khơng nhưng biên ngồi external mà cịn biên trong internal). Trong river 2d_mesh, boundary là vẽ đa giác xung quanh vùng sơng mà ta nghiên cứu. ___ 30 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  31. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Thực hiện: trước tiên chọn "external boundary" trong boundary menu. Sau đĩ dọc theo các đường viền ta nhấn điểm bắt đầu trên biên. Sau đĩ chọn điểm thứ hai, nhưng phải theo chiều nguợc kim đồng hồ (đối với biên trong thì cùng chiều kim đồng hồ). tiếp tục cho đến khi vịng thành một đa giác thì nhấp chuột vào điểm bắt đầu.(vì mesh rất dễ lỗi nên để khơng phải làm lại thì chú ý là phải làm cẩn thận, khi thể hiện trên màn hình là biên màu đỏ thì mới làm điểm tiếp theo và khi kết thúc cần chọn ngay chính xác điểm ban đầu nếu khơng là máy sẽ thốt. ở đây phải thực hiện xong biên mới được lưu. Xong, biên sẽ hiển thị màu đỏ. Quá trình này cũng là quá trình vẽ biên trên bed Chú ý là chuơng trình khơng cho phép biên nằm ngồi vùng địa hình. Khi biên nằm ngồi thì thể hiên cao trình sẽ bằng khơng (z=0) xuất hiện trên status bar nằm gĩc trái bên duới cửa sổ. Nếu sai, ta cĩ thể làm lại bằng cách xố biên trên bằng clear boundary. Biên trong (internal boundary) được lập với lệnh "define internal boundary". những biên này đựơc làm giống external boundary. Chú ý là khơng lấy các điểm nằm ngồi biên ngồi (external boundary). nếu khơng nĩ sẽ bị dừng và phải làm lại từ đầu. chú ý rằng biên trong cĩ thể thêm vào bất cứ thời điểm nào, kể cả lúc đã rời rạc tam giác hố (triangulation) vùng đĩ. Ta cũng khơng thể bỏ biên trong đi mà khơng bỏ hết tồn bộ điều kiện biên đã thiết lập. Chú ý rằng biên bên ngồi nên đặt ở biên bờ mà ở vùng cao nhất của chỗ cĩ dịng nướcc. Khơng cần dè dặt là phải chọn chính xác biên ngồi khi mà biên chọn đã ở vùng đất cao nhất. Chọn biên trong cĩ ý nghĩa là river2d sẽ thiết lập đĩ là vùng khơ (cao hơn mực nước). Mơ tả breakline Các đường breakline trong mesh cĩ thể tạo được. sau khi chọn biểu tượng breakline trong menu generate, ta chọn các điểm trên đường breakline. Các điểm đầu và cuối mỗi breakline là fixed point và cĩ mầu xanh dương. Breakline cĩ thể dùng trong tam giác hĩa, nĩ biểu diễn trên màu xanh dương nét đứt. các điểm trên breakline sẽ được dùng vào tam giác hĩa. Các điểm trên breakline này gọi là các điểm trượt và chúng cĩ thể di chuyển dọc theo breakline trong suốt quá trình làm mịn. ___ 31 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  32. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D c. Đưa điều kiện biên Đuờng màu đỏ của biên là là điều kiên biên mặc định là nơi vận tốc vuơng gĩc với biên bằng 0. Thiết lập cho tổng các lưu lượg dịng đi vào một đoạn biên là dùng cho điều kiện biên dịng vào. chọn "set inflow" duới menu “boundary” menu. Xác định vùng nước đi vào. một hộp thoại xuất hiện hỏi tổng lưu lượng dịng vào cho đoạn này. nếu cĩ hơn 1 đoạn thì mỗi cái sẽ đưa vào lưu lượng của chính đoạn sơng đĩ. Chọn "set inflow by area" dưới "boundary" cho phếp người sử dụng vẽ một thanh hình chữ nhật vịng một đoạn biên và thiết lập cho cả các biên nước chảy vào đĩ thành một. chương trình river2D sẽ tổng hợp sau và chia thành từng phần trong tổng đĩ thành các phần tử thực sự cho biên này. Sự chia đoạn dọc theo dịng chảy dị vào phụ thuộc vào khảo sát, độ sâu dịng chảy. chú ý rằng biên vẽ lại cho dịng vào sẽ cĩ màu xanh lá cây (hỏi vì sao phải đưa lưu lượng dịng vào khi ở R2D ta sẽ lại đưa điều kiện biên một lần nữa). Cuối dịng, ta thiết lập điều kiện biên là cao trình bề mặt nước, và đây là điều kiện cho outflow. chọn "set outflow" từ menu boundary và chỉ vào đoạn sơng ra đĩ. Nĩ yêu cầu đưa vào cao trình mực nước dịng ra. Như theo dịng biên vào chọn "set outflow area" duới menu boundary và cho phếp đưa cao trình mặt nước cho một nhĩm biên ra trong một lần. sau khi hồn thành thì đoạn biên ra sẽ chỉ màu xanh dương. Bất cứ đoạn nào đặt là inflow và outflow thì cĩ thể thay đổi lại thành no flow bởi việc chọn set no flow trong boundary menu. "Set no flow by area" là lệnh ápdụng cho cả vùng. điều kiện biên trên cĩ thể thiết lập ở bất kì thời gian nào trong mesh. Nĩ dễ dàng làm vì số biên là ít số liệu nhất. Trong việc thiết lập điều kiên biên lưu lượng dịng vào và cao trình dịng ra thì phương pháp trên là thường dùng. một cách tốn học thì cĩ thể sử dụng nhiều cách khác nhau để mơ tả biên vào và biên ra. Cho ví dụ, đặt biên vào và ra cĩ điều kiện biên về cao trình, cái này cĩ thể dùng được và cĩ ích trong vài trường hợp. kết quả của lưu lượng khi tính tốn sẽ thay đổi và cho ra giá trị đúng nhất. trong river2D cũng cĩ thể dùng quan hệ độ sâu dịng chảy trong mơ tả điều kiện biên, nhưng nĩ nên được dùng trong chương trình RIVER2D chứ khơng nên dùng trong mesh. ___ 32 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  33. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D d. Rời rạc hố biên Bây giờ biên này đã đựơc thiết lập và điều kiện biên đã tạo xong, ta sẽ tạo các điểm trên mơ hình. Thơng thường thì biên phải được rời rạc trước. chọn "boundary nodes" từ "generate'. một hộp thoại hiện ra yêu cầu khoảng cách các điểm. mặc định là 1000 met thì các điểm sẽ tự động xuất hiện. Sau khi đưa gía trị vào thì biên sẽ xuất hiện các điểm, dù chúng gần bao nhiêu thì biên vẫn thể hiện khơng đổi nhưng thực sự khoảng cách giữa chúng bằng đúng giá trị ta đã đặt. Điều kiện biên và các hệ số của các điểm trên sẽ tự động được chuyển từ điều kiện biên và số liệu địa hình của các điểm trên mesh bằng phép nội suy. Biên các điểm nên làm một lần. Rời rạc biên cĩ thể thay đổi bởi việc mơ tả trong "modifying boundary and mesh". Lệnh "clear mesh" dưới menu "generate" xố đi mesh nhưng để lại biên trong và ngồi mà các điểm ta lập đã biến mất. e. Điền các điểm Quan trọng nhất của mesh là cĩ khả năng tạo tam giác từ bất cứ điểm nào đưa vào vùng. Các cơng cụ khác nhau dùng để thêm điểm vào là thêm từng điểm, thêm một miền chử nhật điểm, thêm vùng điểm mà ta tự tạo ra, hoặc trên cả miền và sau đĩ là chương trình tạo tam giác. Tổng quát, ta cung cấp mật độ điểm cao khi cĩ những sự thay đổi lớn và cĩ mật độ điểm thưa khi vùng đĩ ít cĩ sự thay đổi hoặc giá trị đặc trưng nhỏ ( ví dụ như vận tốc). mật độ điểm cao hơn thì cĩ khả năng tìm kết quả chính xác hơn trong khi mật độ điểm thấp thì ngược lại. thuận lợi lớn nhất của phần tử hữu hạn là cĩ khả năng thay đổi sự rời rạc thành các tam giác trong miền tính tốn. Nên nĩ sẽ làm tăng sự phán đốn cho người sử dụng để rời rạc lại địa hình cho kết quả tốt hơn. Cái cơ bản nhất của điền các điểm là "uniform fill". Vì cĩ sự lựa chọn này trong tồn miền sẽ khơng thường được mịn như yêu cầu. hộp thoại hiện ra hỏi khoảng cách và gĩc. khoảng cách là giữa các điểm của tam giác đều. gĩc từ 0 đến 90 độ là gĩc tạo với phương ngang. Các điểm sẽ đặt trên đường song song với hướng này. Các điểm này sẽ tự động đặt trong vùng biên. ___ 33 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  34. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Những điểm được đặt theo những cách khác để tăng độ dày của các vùng quan trọng. "area fill" cho phếp người sử dụng chọn vùng dạng hình chử nhật mà điền vào các điểm. "region fill" cho phếp người sử dụng tạo một đa giác mà điền các điểm vào. Các đa giác này thiết lập theo ngược chiều kim đồng hồ. Các lệnh "add floating node" và "add fixed node" tìm ra dưới "generate" menu giúp ta cĩ thể thêm các điểm di đơng (floating node) hay các điểm cố định (fixed node) để giúp cho việc làm mịn và chia lưới tốt hơn. Các điểm floating node cĩ thể dịch chuyển trong suốt quá trình làm mịn smoothing. Fixed node cĩ thể dùng để tạo ra các điểm trên một đường nào đĩ bất kị. những điểm này nên dùng và kiểm sốt cẩn thận, tuy nhiên chúng khơng cĩ tác dụng trong quá trình làm mịn. Chú ý tất cả các điểm tạo tam giác là floating point. Các điểm trong tam giác cũng cĩ thể xĩa bất cứ lúc nào bằng cách dùng “delete fixed node” hoặc “delete floating node”. Vậy ta xĩa floating node trong sơng và xĩa fixed node trên biên hoặc trên breakline. Và move node là ta sẽ thêm điểm vào vùng ta cần. .Các điểm đĩ sẽ tự đơng xĩa sau khi ta mở lại file. f. Tạo tam giác cho mesh Ta cĩ thể tạo tam giác bất cứ lúc nào khi thêm điểm vào bằng lệnh “triangulate”. Nĩ gọi ra phếp tam giác hĩa Delauney để cho ra dạng tam giác tốt nhất. các tam giác này sẽ gần xem như đều nhất cĩ thể. Nĩ cĩ thể bảo đảm là các tam giác sẽ khơng vượt ra khỏi các biên trong và biên ngồi. Ví dụ như sau: ___ 34 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  35. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Kết quả của tạo tam giác sẽ hiện bao hết miền địa hình trên. Tùy thuộc vào các vị trí nút, kết quả việc tạo tam giác cĩ thể chấp nhận hoặc khơng. Thường yêu cầu nhiều lần làm mịn sẽ làm tăng chất lượng việc tính tốn chính xác và nĩ cũng sẽ cĩ giá trị bằng số cho chất lượng trên. g.Làm mịn Để làm cho tam giác thêm đều đặn thì cần dùng “smooth”. Quá trình làm mịn dịch chuyển từng điểm để nĩ về vị trí của các điểm lân cận, tạo tam giác đều hơn. ___ 35 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  36. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Sau khi điểm được rời đi, chúng sẽ tạo lại các tam giác mới để chắc chắn cĩ tam giác đều nhất. quá trình này thực hiện nhiều lần càng tốt vì nĩ sẽ trở nên càng mịn hơn và đều hơn, nhưng khơng tốt là việc rời rạc hĩa sẽ giảm đi tác dụng. Lệnh này gây cho các điểm floating và sliding (trên breakline) dịch chuyển. hướng của các điểm đĩ sẽ đi về phía cac cạnh tam giác lớn. Việc tam giác hĩa cần làm mịn và kiểm tra cẩn thận. Ta cĩ thể thêm vào các điểm floating nơi mà tam giác cĩ vùng ít điểm hoặc vùng cĩ sự thay đổi đột ngơt cần nhiều điểm và bỏ đi những điểm mà quá dày đặc và làm mịn bằng smoothing để làm tăng chất lượng của tính tốn. Các hệ số để điều khiển quan hệ quan trọng của địa hình tiêu chuẩn cĩ thể thiết lập ở “option” menu. Chọn “set topo smoothing parameter” và đưa giá trị từ 0 đến 1. giá trị 0 nhấn mạnh là khơng bị địa hình ảnh hưởng và giá trị 1 là khơng xem xét hình dạng phần tử. ta nên để đúng theo mặc định là 0,5. Giá tri QI là chỉ số chất lượng của mesh mà sẽ dùng để tìm ra độ nhám. Con số này dùng để thể hiện cho chất lượng tam giác hĩa thấp nhất của vùng nào đĩ trong tổng thể. Nĩ là tỉ số giữa tâm tam giác tới các một vịng trịn tạo bởi các tâm của các tam giác lân cận. như vây giá trị tốt nhất (đều nhất) là 1. cịn thực tế sẽ nhỏ hơn. Cho phếp là nằm từ 0.15 đến 0,5. tốt nhất là từ 0,3 đến 0.5 Quá trình làm mịn sẽ thường làm tăng giá trị QI, nhưng tăng rất chậm, và QI cĩ thể giảm nếu breakline cĩ nhiều. Tam giác tệ nhất ứng với số QI, nĩ sẽ cĩ màu đỏ ___ 36 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  37. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D được tìm bởi lệnh “find worst triangle”. Với tam giác này ta cần phải thay đổi bằng cách thêm, bớt hay di chuyển điểm di động. Trong quá trình làm mịn ta cĩ thể sử dụng các lệnh “zoom on point”, “zoom out” hay “zoom on rectangle” và dùng “center on point” để thay đổi màn hình hiển thị theo ý muốn, làm cho việc làm mịn được dẽ dàng hơn. Trong suốt quá trình làm mịn, biên của sơng là cần chú ý hơn cả. nếu tam giác cĩ QI<0.5 và cĩ cạnh nằm trên biên thì ta cần thêm điểm nằm trên biên để chia tam giác đĩ làm hai. Lặp lại việc làm mịn trên bằng cách thêm điểm vào trên biên cho đến khi tam giác là gần như đã đều. Việc làm mịn trên vùng gần biên cũng sẽ tư động làm cho sự làm mịn và rời rạc trên biên tốt theo. Lưu trữ dữ liệu mesh Khi ta thực hiện xong bất cứ giai đoạn nào nĩ cần lưu trữ ở mesh hoặc ở river2D bằng lệnh “save as mesh”hoặc ”save as river2D input file”. “save as mesh” bằng với lênh “save” là lưu lại dưới đuơi msh, nĩ sẽ lưu lại điểm, biên, breakline. “save” dùng để lưu trong suốt quá trình làm tiếp theo của ta. “save as river 2D input file” sẽ lưu dữ liệu trong river2D cĩ đuơi là .cdg khi nĩ đã cĩ đủ dữ liệu để chạy. Trước khi lưu trữ, hộp thoại xuất hiện yêu cầu một số dự đốn cho cao trình mặt nước ở dịng đi vào. Vì điều kiện biên dịng vào thường là lưu lượng đi vào nên cao trình mực nước đi vào thường là ẩn mà chương trình đi giải. Nghiệm dự đốn bởi người sử dụng để làm điều kiện ban đầu cho mực nước của tồn miền. Phụ thuộc vào dự đốn dịng đi vào ( nên cao hơn dịng đi ra), điều kiện mực nước ban đầu đã được đưa vào. Điều kiện vận tốc ban đầu được giả định là bằng 0. Trong suốt bước thời gian đầu của phếp tính trong river2D, nước sẽ bắt đầu chảy từ mặt đi vào đến dịng ra, dọc trong kênh. ___ 37 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  38. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Khi ta tạo mesh thì nên lưu lại sau khi làm từng mục để khơng bị mất đi các mục đã làm trước. Đầu tiên ta mở chương trình mesh và mở file bed của chương trình ta làm ra, sau đĩ mở file mesh ta đã lưu thì nĩ sẽ xuất hiện trên mesh. ___ 38 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  39. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D RIVER2D DỊNG ỔN ĐỊNH (STEADY FLOW) 1. GIỚI THIỆU Ta sẽ thực hiện các bước sau thay đổi điều kiên biên bằng tay. Dùng chương trình river2D để giải bài tốn tính dịng ổn định. Dùng nhiều lựa chọn khác nhau về biễu diễn kết quả ra màn hình để kiểm tra thơng tin. Thay đổi lại mơ hình mesh trên mơi trường river 2D để cải thiện việc tính tốn. Đưa ra số liệu kết quả trên đoạn sơng bất kì. 2. MƠI TRƯỜNG RIVER2D Sau đây ta sẽ lấy ví dụ cĩ sẵn. Tên file là fort.cdg. Theo các bước sau: 1. Mở file river 2D. 2. Chọn file> tìm file *.cdg. Xuất hiện ___ 39 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  40. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Và các lệnh sau trên river 2D: Và các thành phần biễu diễn trên màn hình về tọa độ x, y, và một đặc trưng mà người sử dụng chọn (ví dụ vận tốc, độ cao, ) nằm gĩc trái màn hình. Bây giờ ta sẽ tập trung vào nội dung river2D trên cửa sổ. Theo mặc định thì river2D biễu diễn hai nội dung là bờ của sơng và biên của nước trên sơng. Biên của nước thay đổi cịn bờ của sơng thì luơn cố định. Sau đây chỉ thể hiện bờ của sơng: ___ 40 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  41. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 3. File *.cdg: File chứa tồn bộ thơng tin cần thiết để chứa đựng thơng số dịng chảy ở River 2D. Nĩ bao gồm các dữ liệu Mesh, cái mà đã được tạo ra bởi các điểm và các tam giác từ các điểm. Mỗi điểm được biểu diễn bởi một đường ở *.Cdg file và chứa đựng số hiệu đặc điểm, tọa độ x, tọa độ y, chiều sâu từ đáy lên mặt nước và độ nhám. Thêm vào đĩ, mỗi điểm chứa đựng thơng tin điều kiện ban đầu mà được lấy ra như điều kiện được nhắc lại ở River 2D. Thơng tin này chứa đựng (x,y,z) File *.cdg cũng chứa đựng thơng tin điều kiện biên và giá trị mặc định cho tất cả các hệ số yêu cầu cho River 2D. File (cdg) khơng chứa đựng bất kỳ thơng tin về "hdntat" và"ice". Nếu mở *.cdg được làm từ Mesh ra, bạn sẽ chú ý rằng, điều kiện ban cĩ giá trị như khi nhập ở R2D_mesh nhưng vận tốc bằng v = 0 ở mọi điểm. R2D - Mesh cung cấp điều kiện ban đầu về độ sâu mực nước ở mỗi điểm phụ thuộc vào cao trình bề mặt nước ở dịng đi ra và với lưu lượng ở dịng đi vào do người sử dụng cung cấp . Nếu tất cả file .cdg được giữ lại thì khi chạy, điều kiện ban đầu sẽ thay đổi thành độ sâu mới và lưu lượng chảy mới. 4. Sử dụng Modul thủy động lực học River 2D: ___ 41 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  42. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Trong modul thủy động lực học, dạng liện tục là để định cở giá trị sử dụng để đo mực nước ở lưu lượng được biết và khi dùng việc định cỡ để mơ phỏng kiểu chảy. Ta sẽ cho rằng độ nhám trong .cdg đã được định cỡ và rằng ta được sẵn sàn để mơ phỏng dịng chảy, cho lưu lượng đi ra, sử dụng modul định cỡ của ta. 4.1. Tạo điều kiện biên: Trước khi chạy, ta phải đặt điều kiện biên cho dịng chảy ta muốn tính cho định dạng ổn định, điều kiện biên cĩ giá trị điển hình ở Q khơng đổi ở dịng chảy vào và bề mặt nước cĩ cao trình cố định ở dịng ra. Ở River 2D, dịng vào và ra cĩ điều kiện biên cùng tên chung là "biên dịng chảy". Chúng được gọi biên dịng chảy để phân biệt với biên mà khơng cĩ dịng chảy. Dịng vào và ra được thiết lập ở Mesh trước trong ví dụ fort.cdg. Vì thế ta file này để biết cách tạo biên dịng chảy như thế nào. 1. Chọn flow > Edit flow boundary. 2. Dùng chuột, chọn biên đi vào, nĩ sẽ mở ra hộp thoại "edit boundary(biên dịng chảy)" và thấy: ___ 42 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  43. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Thơng tin dùng để mơ tả biên dịng chảy bao gồm: 1 điểm bắt đầu, 1 điểm kết thúc, 1 dạng biên dịng chảy và thơng tin liên quan đến biên (tổng lượng chảy vào biên). Biên dịng chảy luơn định nghĩa đi quanh biên với cách tính theo chiều đồng hồ. Ở đĩ biên dịng chảy trên biên ngồi được đặt ngược chiều cịn biên trong được đăt cùng chiều. Phần đầu tiên của hộp thoại được sử dụng để xác định biên dịng chảy. Nếu ta muốn dịch chuyển hay định dạng lại biên dịng chảy này, ta sẽ cần thay đổi điểm đầu và điểm kết thúc. Cách dễ nhất quy định điểm là đưa vào tên gọi của điểm. Nĩ được hình thành bởi việc chọn Display>Node>numbers. Phần cịn lại là dùng để đưa điều kiện biên vào: dịng vào, dịng ra, khơng cĩ nước chảy vào hoặc ra (no flow). Tuy nhiên, chọn điều kiện noflow sẽ gây ra biên dịng chảy di chuyển. River2D chỉ lưu trữ điều kiện biện của dịng chảy. Những biên khác khơng liên quan đến biên dịng chảy (inflow, outflow) thì được mặc định là biên noflow. Điều kiện biên vào cĩ thể thiết lập bằng cách dùng lưu lượng đi vào. Lựa chọn này cũng dùng trong triansient. 3. Vì vậy, trong phần này, điều kiện biên là lưu lượng dịng đi vào. 4. Giá trị này đặt bằng giá trị tính tốn 5. ok 6. Chọn outflow boundary (biên màu xanh dương) Hộp thoai edit flow boundary dialog xuất hiện. ___ 43 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  44. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Hộp thoại nhấn mạnh là biên dịng chảy ra là cao trình mặt nước là 199.2m. Cĩ 3 lựa chọn để đặt cho biên cuối dịng, một là tài liệu thủy văn về thời gian thay đổi mực nước (time vary discharge), mực nước của lưu lượng thay đổi(rating curve), quan hệ đường lưu lượng với độ sâu (depth unit discharge). Trong 4 lựa chọn đĩ, 3 cái đầu tiên sẽ dùng một mực nước của biên ngồi. Trong vài trường hợp thì số liệu sẽ khĩ hội tụ khi cùng cao trình vượt quá mực nước của biên dịng chảy ngồi. Khi nĩ xảy ra, thì lựa chọn thứ tư, là “depth unit discharge” sẽ cĩ thể giúp làm cho hội tụ. trong lựa chọn đĩ là một dạng đập dọc theo mỗi phần tử biên nằm trong biên chảy ra ngồi. Nĩ cho phép các nhân tố sẽ tự cá nhân cĩ mối liên hệ nhất định vĩi dịng chảy trong miền, nĩ là dạng kết quả điển hình q khi cao trình mực nước h thay đổi thì kéo theo sự thay đổi của dịng lưu lượng chảy ra. Dịng chảy ra được biểu diễn bởi ___ 44 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  45. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D màu xanh đã trở thành màu vàng khi dùng đến lựa chọn này. Trong dạng dịng chảy ổn định thì cao trình mực nước của dịng đi vào (input estimate of inflow elevation). Tài liệu thủy văn của dịng đi ra là time vary discharge và rating curve được dùng trong quá trình tính dịng chảy khơng ổn định transient. Như đã giải thích ở trên thì depth unit discharge là một lựa chọn thay thể khi gặp vấn đề cĩ thể sử dụng trong steady và unsteady (transient) 7. Chắc chắn rằng điều kiện biên dịng ngồi cĩ cao trình mặt nước khơng đổi là 199.2 8. Nhấn 0k. 4.2 Chạy chương trình tính dịng ổn định Bây giờ ta sẽ học cách chạy 2D hydrodynamic trong river 2D. Bắt đầu mở hộp thoại chạy dịng ổn định như sau: 1. Chọn hydrodynamic/ runsteady flow Hộp thoại chứa dãy các giá trị. -“present time”là thời điểm từ lúc đang chạy đến lúc dừng. giá trị này cĩ thể lặp lại trước khi bắt đầu cho chạy các chương trình tiếp theo (ví dụ như chạy chuowng trình dịng khơng ổn định). -“final time” là thời gian mà đã tính song sự truyền động ổn định. -“time increment” là kích cỡ bước thời gian tiến hành. Nĩ cĩ thể được đặt lúc bắt đầu chạy. nếu nĩ quá dài, thì chương trình sẽ tự động điều chỉnh đi xuống. trong ___ 45 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  46. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D suốt quá trình lăp thì thường là khoảng thời gian này tăng lên một cách ổn định. Thỉnh thoảng nĩ sẽ tăng đột biến và sau đĩ từ từ tăng. Nếu điều đĩ xảy ra liên tục thì cĩ thể chương trình đưa điều kiện biên cĩ vấn đề cần xem lại. -“max time increment” là kích cỡ lớn nhất của bước tăng thời gian “time increment” cho phép. Ta phải cung cấp điều kiện này để chương trình đi về hội tụ. -“solution change” là sai số tương đối tương đối của giá trị vừa mới thay đổi với giá trị đã thay đổi tính ở lần lặp trước nĩ. Giá trị này cĩ mối quan hệ với “goal solution change” cái này để chi phối độ tăng thời gian như thế nào.(nghĩa là khi goal solution change quyết định khoảng thay đổi cho phép của lưu lượng ví dụ 0.05 thì bước thời gian tăng lên cũng bị hạn chế nên dẫn đến kết quả lưu lượng đi ra sẽ bị ảnh hưởng là nĩ khơng được vượt quá 0.05 để phá vỡ tính ổn định). Khi gíá trị bước tăng thời gian đạt giá trị lớn nhất thì khoảng thay đổi cần phải giảm xuống trong mỗi phép lặp(thể hiên tính hội tụ). khi nĩ trở nên khá nhỏ(0.00001) thì cĩ thể xem là hội tụ. -“goal solution change”là được đưa vào để giới hạn cho solution change. Giá trị này được dùng để mong muốn giảm bớt số lần lặp mà vẫn đạt tới tính ổn định. Tuy nhiên , tính khơng ổn định này sẽ cĩ thể tăng lên tới giới han, dẫn tĩi đoạn khoảng thời gian phải giảm xuống để lưu lượng dịng ra tăng đều đặn trở lại. -“log file name” là tên file ghi lại kết quả. Nĩ ghi lại thời gian, thời gian tăng lên, độ tăng tương đối của lưu lượng dịng ra trong mỗi phếp lặp. nếu phép lặp bị từ chối, nĩ sẽ thơng tin thêm để định vị vị trí gặp vấn đề. File này luơn luơn gắn vào và viết đè lên. Nĩ cĩ đuơi là .cdg. -“total inflow” và “total outflow” là biễu diễn cho tổng dịng đi vào và đi ra. Một đặc trưng của dịng ổn định là 2 giá trị này phải bằng nhau. Thực tế thì nĩ xấp xỉ chứ khơng bằng nhau. Thay vào đĩ chúng sẽ khác nhau đơi chút. Quá trình của chương trình dẫn tới sự ổn định cĩ thể được theo dõi bởi hai giá trị này. Chú ý thỉnh thoảng thì tổng dịng ra khơng bằng dịng vào đã đặt trước ở điều kiện biên. Khi nĩ xảy ra thì phải đặt lại điều kiện của biên cuối dịng vì cĩ thể xốy do tuabin làm cho tăng thêm lưu lượng vào. -“update display every___time step” được dùng để đặt độ thường xuyên cập nhật kết quả. -“curent step #” theo dỏi số lần lăp từ khi bắt đầu đến khi kết thúc. ___ 46 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  47. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Trước khi bấm vào “ run” thì ta sẽ bật lên chế độ theo dõi vận tốc mà thể hiện trên màn hình ở colour fill map. ở đĩ phổ màu được xác định để phân biệt sự khác nhau của các thơng số đặc trưng.(ví dụ đỏ là cĩ giá trị cao nhất và xanh là cĩ giá trị thấp nhất) 1.chọn display/ contour Sau đĩ xuất hiện 2. Chọn “velocity magnitude” như sau Và check vào các ơ để đưa ra màn hình ___ 47 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  48. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Chạy chương trình Gõ “run” Khi giá trị “curent iteration” tăng lên 1, “present time” sẽ đọc ở 0. cho lần lặp đầu tiên thì solution change là 3.5 lần, lớn hơn “goal solution change”. Khi đĩ giá trị thay đổi thực sự là lớn hơn 1.25 lần sự thay đổi cho phép(goal) nên lần lặp này bị từ chối và bước tăng thời gian sẽ được tính lại( dựa vào khoảng thời gian tăng nhưng khơng chấp nhận đĩ và goal solution change) và phép lặp mới được thử lại. trong trường hợp này sẽ thử lặp lại trước khi present time tăng lên. Trong vài trường hợp thì bạn cĩ thể thấy vài lần lặp bị từ chối trước khi cĩ khoảng thời gian đủ nhỏ được tìm ra sẽ cho phép đi tiếp chương trình. Với mỗi lần lặp sau lần đầu tiên đĩ, thì bước thời gian tăng lên sau mỗi lần lặp cho đến khi đạt tới max time increment. Cần chú ý các thay đổi sau đây: sau mỗi lần lặp thì biên của nước sẽ thay đổi trong cửa sổ để cho thấy diễn ra sụ bước tăng lên của thời gian thì nĩ sẽ thể hiện rất rõ. Độ lớn vận tốc sẽ đi từ một màu sang rất nhiều màu. ___ 48 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  49. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Sau khi nhấn run, nhìn vào sự thay đổi mơ tả trên đây. Nếu để final time là 1000. ta chú ý Ở đây, ta chú ý rằng khi chạy xong chương trình là nĩ sẽ hội tụ. cĩ hai điều cần chú ý cho thấy nĩ chưa hội tụ. đầu tiên khi giá trị solution change trở nên đủ nhỏ, cỡ 0.00001 hoặc nhỏ hơn thì cĩ thể xem là hội tụ. cái thứ hai là tổng dịng ra outflow. Về lí thuyết thì inflow và outflow phải bằng nhau nhưng thực tế nĩ chỉ đạt tới xấp xỉ, giá trị này sẽ khơng bao giờ bằng y nhau nhưng sẽ sai khác nhau mơt sai phân nhỏ khi đạt đến hội tụ. ở present time thì tổng dịng ra gần bằng hai lần tổng dịng vào. Ta sẽ đăt hệ số trong hộp run mà để đi về hội tụ. đăt 25000 vào final time và tăng giá trị max time increment box lên 500. và để chương trình chạy lại ta phải dùng lệnh redrawing trong menu Display. 5. Đưa dữ liệu ra từ miền 2D Trong river2D, người sử dụng cĩ lựa chọn là đưa dữ liệu của nhiều thứ xuất khỏi file. Những thứ này bao gồm thơng tin từ các điểm, từ các điểm trong lưới mà người sứ dụng đã khai báo, hoặc các điểm dọc theo các đoạn. tất cả 3 loại trên là hữu ích khi so sánh với kết quả đo được. trong phần này, Với bài tốn hội tụ trong river2D, dùng lệnh scale to fit dưới display. Ta sẽ lấy thơng tin của măt cắt từ kênh nằm bên trái của đảo, nơi mà ta gọi là mặt cắt 1. để lấy thơng tin ta dùng lệnh “extract section to csv file” của Display. Lệnh này cho phép người dùng tìm mặt cắt ngang tạo bởi hai điểm và đưa dữ liệu ra ngồi thành file csv (nghĩa là các giá trị riêng). Trong file này cĩ một dãy cho mọi điểm nằm dọc theo mặt ___ 49 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  50. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D cắt. mỗi điểm chứa tên gọi điểm, tọa độ, và một thơng số nào đĩ. Thơng số trong file này được chọn trong hộp contour/colour. Trong mặt cắt 1 này ta sẽ lấy ra đầu tiên là cao trinh đáy và sau đĩ là độ lớn vận tốc. 1) display> contour/colour 2) trong đĩ chon bed elevation và nhấp ok 3) chọn display> extract section to csv file. Nĩ mở ra “extent and spacing dialog”. Điền tọa độ của hai điểm tạo thành mặt cắt mà ta muốn lấy ra số liệu. Và khoảng cách của từng điểm lấy ra khỏi ví dụ là 0.5 Ta cĩ mặt cắt sơng 4. chọn ok. ___ 50 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  51. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 5.Sau đĩ lưu file này dưới đuơi là .csv và cĩ tên bed elevation. Bây giờ ta cĩ my bed elevation, là hệ số được chọn trong contour/colour dialog sẽ lấy từ fime trên. Bây giờ ta đã tạo các điểm đã cĩ tọa độ (x,y) trong mặt cắt, ta cĩ thể đưa số liệu của vận tơc (velocity magnitude) ra một fime csv mới bằng cách dùng lệnh “extract points to csv file”. Lệnh này cho phếp người sử dụng tạo ra file csv mới dựa vào các điểm trên các file csv trên. Do đĩ ta cĩ thể tạo ra file mới chứa đựng độ lớn vận tốc ở tọa độ x và y trong “my bed elevation.csv”. 6.Mở colour/contour dialog và thay đổi từ my bed elevation thành velocity manitude 7.Chọn display> extract points to csv file 8. Chọn file my bed elevation mới tạo xong và nhấn open 9. Sau đĩ lưu lai(save as). Nĩ sẽ chứa độ lớn vận tốc ở mổi điểm trong mặt cắt, ta sẽ lưu file mới là my velocity magnitude.csv 10. đưa ra màn hình bản số liệu và mở my bed elevation. Các điểm thuộc mặt cắt ta đưa ra hiện lên. Chú ý rằng một vài số là âm. Bởi vì bất cứ điểm nào trong đoạn mà nằm ngồi biên thì mang dáu âm. Ta cĩ thể thấy điểm đặt bên ngồi cĩ cao trinh đáy là 100 11.mở velocity magnitude.cvs thì nĩ khác với my bed elevation là cột cuối cùng là vận tốc của điểm đĩ. ___ 51 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  52. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Ta cĩ thể thấy cao trình và vận tốc cĩ dạng răng cưa. Nĩ như vậy là vì mesh thì khá thơ ở trong vùng. Nên ta phải cải tiến mesh này để tăng cường độ chính xác trong việc tính tốn (phần cải tiến nằm ở các chương sau). 6.0 Thay đổi độ dày mesh Mesh edit trong chương trình mesh chứa đựng các lệnh cơ bản mà được hình thành trước khi cải tiến mesh. Trong river 2D cũng cĩ mesh edit cho phếp làm cho biểu đồ thêm mịn Nếu đã cĩ cửa sổ river 2D chứa fort.cdg, tiếp tục làm (nhưng nếu khơng làm từ đầu ở fort tới giờ nghĩa là đã chạy xong dịng ổn định thì ta cĩ thể mở fortfinal.cdg trong river 2D basic. Làm lại các bước ở 4.2) Sử dụng bản đồ phĩng to vào vùng bên trái khi đĩ ta thấy rõ chi tiết màu của vận tốc như ưĩi đây: ___ 52 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  53. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Di chuyển chuột vào vùng cĩ vận tốc khá lớn và chú ý độ lớn vận tốc ở phía gĩc bên trái màn hình. Vận tốc lớn nhất cĩ màu đỏ. Cĩ những vùng vận tốc lớn mà độ dày của mesh lại thấp. Để kiểm tra điều này, vào display > mesh. Trên màn hình xuất hiện: Cần phải cải thiện vùng này, ta sẽ vào mesh edit. Thực hiện các bước sau: 1. Chọn mesh edit>load bed file ___ 53 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  54. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 2. Chọn fort.bed 3. Chú ý vào vùng cĩ màu xám là những đường địa hình của bed. Chúng cần thiết phải đưa vào để chạy chuơng trình nhưng khơng cần thể hiện lên màn hình. Ta cĩ thể dấu chúng bằng cách vào display>nhấp vào bed cơntour. Cĩ rất nhiều cách để thêm điểm vào vùng để tăng độ dày tam giác. Đây, ta sẽ dùng cách thêm điểm “add floating node”. Các bước thực hiện: 1. Vào mesh edit >add floating node. ở đây, 2. chọn các điểm ở vùng cần thiết bằng floating node hoặc define region. 3. Dùng triangulation để cộng các điểm đĩ vào tạo tam giác. 4. lặp lại buớc 2 và 3 nếu muốn nhiều điểm hơn. 5. Dùng lệnh smooth để làm tam giác ấy đều đặn hơn cho đển khi nĩ khơng cịn thay đổi nữa. (cỡ mười lần lặp smooth) ___ 54 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  55. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 6. Để kiểm tra số nút, chọn mesh edit >mesh information. Về triangle quality là đo tỉ số giữa miền tam giác với đuờng trịn ngoại tiếp tam giác đĩ. Người ta chỉ lấy tam giác khơng đều nhất để thể hiện cho tỉ số IQ này. 7. Ta nhận đuợc kết quả là hợp lý: 8. chọn file >save as >yourname.cdg. ___ 55 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  56. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 9. Cho chạy chuơng trình. “run”. Chú ý là chuơng trình này đã chạy dịng ổn định rồi nên ta mới cĩ đuợc vận tốc để kiểm tra. Bây giờ ta chạy lại. Như ta thấy vận tốc vẫn cao ở vùng này nơi mà ta đã tăng độ dày tam giác. Tuy nhiên, ta cĩ thể tin tuởng con số này đã chính xác hơn. 10. file > save as > yourname_final.cdg Error! Not a valid link. Tuy chưa tới phần chảy khơng ổn định transient nhưng ta cĩ thể biết rằng vẫn chạy tiếp chuơng trình này như sau: Ta cũng cĩ thể quan sát sự cải thiện của việc rời rạc hố này bằng cách so sánh vận tốc ở một mặt cắt bất kì trước và sau khi cải thiện. Ta thực hiện như các buớc ở phần 5 mục 9, 10, 11. Ta cĩ được biểu đồ vận tốc như sau Nhận xét: việc tăng độ dày tam giác cĩ ảnh hưởng là làm chậm thời gian tính tốn (run). Vì thể trong quá trình tạo mesh, việc tăng các điểm trở nên tạo trở ngại cho quá trình tính tốn. Vì vậy cần cân nhắc việc thêm điểm vào để vừa chính xác nhưng chưong trình khơng chạy quá chậm, khĩ kiểm sốt. (để ý chuơng trình ví dụ máy chạy rất chậm do việc tăng thêm điểm trên) ___ 56 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  57. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Xong, chọn file > save as. Ta cĩ thể chạy tiếp transient hoặc kiểm tra kết quả thì tiếp tục theo dõi các bước của phần 7. THỂ HIỆN KẾT QUẢ Như hướng dẫn, bản đồ màu sắc là một cơng cụ thể hiện hiệu quả, trong river2D cĩ hai tính năng hữu dụng là biểu đồ cả địa hình hoặc biều đồ thể hiện bằng vector. Trong river2D, nguời sử dụng thể hiện bằng contour như sau Ta thấy rằng nĩ khơng thể hiện ra màn hình nhưng ở gĩc trái màn hình sẽ cĩ kết quả nếu ta trỏ vào vị trí ta muốn biết kết quả trên bản đồ. Biểu diễn vécto thì nĩ độc lập với những cách thể hiện trên. So với việc dùng biểu đồ bằng màu sắc thì vận tốc cĩ vector là cách thể hiện hiệu quả hơn. Vì vậy ta sẽ kết hợp cả hai lại như sau. Sử dụng cách trước để thể hiện độ sâu của nước. Sau đĩ, vào display > vector. Mở vector plot dialog box như duới đây Trong đĩ, chọn velocity. ___ 57 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  58. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Chú ý về vector location. Nĩ cho phếp nguời sử dụng chọn ví trí nào mà vector thể hiện. Ở at node, là lưa chọn hữu ích khi ta muốn biết độ lớn các điểm ta đưa ra. Nhưng on grid lại cho ra màn hình sự thể hiện đẹp mắt. ta chọn on grid. Scale là độ dài của vector. Nếu ta đặt là 7 thì cĩ nghĩa rằng ứng với 1m/s thì nĩ sẽ cĩ độ dài là 7m trên bản đồ. Grid spacing là để thiết lập khoảng cách của các điểm grid. Đặt là 3. Cuối cùng là minimump depth. Ta đặt là 0.05. Nếu độ sâu nước nhỏ hơn 5cm thì nĩ sẽ khơng thể hiện ra màn hình. OK Ví dụ đĩ đuơc làm như sau: ___ 58 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  59. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Phụ lục: Dụng cụ HABITAT trong chương trình river2D. 1. Giới thiệu Dùng để đưa kết quả tính tốn ra dưới dạng màu sắc. Nhưng để cĩ được ta phải dùng “R2D_habitat” cĩ trên mạng cần down về dùng. 2. Cách thực hiện Ta hãy thực hiện thử trên chương trình đả tính sẵn sau: Nghĩa là ta sẽ thực hiện ví dụ về habitat trên Đây là số liệu về kênh. Ta cĩ hộp thoại sau đây: ___ 59 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  60. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 6 Ta sẽ chọn cách tính liên tục Phân biệt hai cách tính Continuous(liên tục) là dùng phép nội suy tuyến tính các giá trị xung quanh nút. Discrete (rời rạc) các điểm sẽ lấy bằng với các điểm xung gần nĩ nhất. Ở đây ta sử dụng habitat để biểu diễn độ sâu, vận tốc, và số liệu về kênh (channel index). Hộp thoaị sau đây 8 Bây giờ thì ta đã cĩ thể biễu diễn các giá trị khác nhau của habitat bằng việc sử dụng contour/colour trong display. ___ 60 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  61. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D v Ta cĩ thể mở file này, khi đĩ sẽ thấy: Ta cĩ thể mở file này, khi đĩ sẽ thấy: ___ 61 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  62. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Đầu tiên nĩ chứa đựng tên file sử dụng tên file dùng chung cho thơng tin này. Sau lần hai nhập vào sẽ khơng cĩ gì nếu khơng cĩ dữ liệu kênh thay đổi. Hàng thứ hai nắm tồn bộ lưu lượng vào và tổng số nút trong miền. Phần cịn lại là giống như file Nodal attributes ngoại trừ nút tổng kết và giá trị WUA mà thay thành vùng phân bố nút đĩ. Vùng này là vùng nằm trong “thiessen polygon”. RIVER2D DỊNG KHƠNG ỔN ĐỊNH (TRANSIENT FLOW) II) Giới thiệu River2D cho dịng khơng ổn định (transient flow) là một phần trong modul RIVER2D, kết quả của quá trình chay này là một quá trình diễn biến theo thời gian của dịng chảy. nĩ sẽ cung cấp cho ta trường vận tốc, diện ngạp và thời gian lũ về hay đỉnh lũ tại một trạm đo nào đĩ. Để sử dụng river2D(transient flow) bạn phải phải thực hiện xong tất cả các bước trước đĩ và cĩ kết quả tốt. Ngồi kết quả của tính tốn dịng chảy ổn định, điều kiện biên của transient yêu cầu là các số liệu điễn biến theo thời gian, là Q~t ở cửa vào và H~t ở cửa ra. * Các giai đoạn thực hiện chạy river2d transient ___ 62 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  63. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Xác định giá trị dịng chảy mà đã điều chỉnh về độ nhám (roughness)cho tới khi kết quả gần với số liệu quan sát được Đặt điều kiện ban đầu cho bản mơ phỏng dịng chảy tức thời Đặt đièu kiện biên cho miền. Thưịng lấy dạng lưu lượng thuỷ văn ở mặt vào và cao trình mực nước ở mặt ra trong các thời điểm. Đặt các hệ số cần thiết. Chọn dạng và tần suất của đầu ra tức thời cho bài tốn mơ phỏng II). Các bước chạy chương trình 1. Điều kiện ban đầu Điều kiện ban đầu phải xác định ở từng nút của vùng. Khi sử dụng river 2D mà chứa điều kiện ổn định, ta dùng điều kiện ban đầu bất kì. Đĩ là bởi vì ta khơng quan tâm đến con đường nào mà chỉ quan tâm là lấy kết quả cuối cùng của dịng ổn định. Trong dạng dịng chảy khơng ổn định thì đường dẫn là quan trọng nên điều kiện ban đầu phải trình bày điều kiện dịng chảy như thể nào ở thời gian bắt đầu thay đổi lưu lượng đi vào miền đĩ. Bởi vì nĩ khác là điều kiện ban đầu mà cĩ tính chất quạn trọng trong miền dữ liệu, nĩ là bài tốn sử dụng thơng số cĩ điều kiện biên ban đầu. Nĩ được hồn thành bởi việc chạy dữ liệu ở điêù kiện ổn định với điều kiện biên khơng đổi và dùng làm điều kiện biên lúc mới bắt đầu cĩ sự thay đổi lưu lượng. Theo cách đĩ, chạy chương trình khơng ổn định từ điều kiện ban đầu ( của phếp tính ổn định) biểu hiện là điều kiên biên ở lúc bắt đầu thay đổi lưu lượng. Thời điểm tức thời đĩ ta sẽ tăng vào vùng sơng khảo sát là từ 2 đến 10 m3/s. Ta sẽ dùng kết quả dịng ổn định ban đầu với lưu lượng là 2m3/s làm điều kiện ban đầu và lưu trong file .cdg. Khi điều kiện ban đầu này đã cĩ, ta thực hiện bước tiếp theo là điều kiện biên cho bài tốn tức thời. 2.Điều kiện biên. Dịng khơng ổn định cĩ điều kiện dịng chảy tới hạn thường lấy tài liệu thuỷ văn là lưu lượng dịng vào và cao trình mực nước tại cửa ra. Chiều dài và rộng là số liệu của bài tốn hai chiều. Ở đĩ tài liệu thuỷ văn sẽ chỉ lấy sổ liệu của thời điểm Q=2m3/s. Cịn 1D cĩ số liệu được sử dụng chứa đựng các tài liệu thủy văn cần thiết. 1D cĩ thể phát triển bởi việc kết hợp miền 2D và điều kiện biên ở 1D cĩ thể chọn sao cho trùng với số liệu trạm đo. ___ 63 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  64. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Trong ví dụ fortress cĩ dịng vào và dịng ra mà yêu cầu điều kiện biên. Trong tài liệu dịng vào sẽ tăng lưu lượng lên từ 2 đến 10 m3./s trong 1h. Vì ta khơng biết lưu lượng dịng đi ra thì biên sẽ như thế nào trong suốt thời gian thay đổi lưu lượng, thật khĩ để tạo ra dạng địa hình thuỷ văn giả thiết cho điều kiện biên này. Vì vậy ta sẽ dùng quan hệ độ sâu của dịng chảy ra. Cho dạng điều kiện biên này sẽ cho phếp mực nước ra sẽ thay đổi khi thay đổi lưu lượng dịng chảy dọc theo điều kiện biên. Khi thoả, bài tốn thuỷ văn sẽ cĩ thể cĩ nhiều kết quả xấp xỉ để đưa ra kết quả đúng nhất cho biên mà ở thời điểm nào đĩ. Độ sâu là dạng đặc trưng cho điều kiện. Mực nước ra ở thời điểm bất kì sẽ phụ thuộc vào lưu luợng ra ở các bước thời gian. CÁC BƯỚC ĐƯA ĐIỀU KIỆN BIÊN TỨC THỜI Chạy River2D, mở file mà ta đã chạy ổn định, chuẩn bị các số liệu để chạy. Sau khi cửa sổ giao diện mở file chọn “edit flow boundary ” trong menu “flow” Đưa điều kiện biên cửa vào Dùng chuột, đưa điều kiện biên dịng chảy vào (màu xanh). Nĩ sẽ mở ra hộp thoại. Ta nhận thấy biên này thật ra là dịng đi vào và nĩ được xác định biên 2m3/s là kết quả của việc chạy dịng khơng ổn định, là thời điểm ban đầu trước khi lưu lượng thay đổi. Ta sẽ xác định dịng vào để chạy transient mà điều kiện biên của nĩ là lưu lượng thay đổi theo thời gian t (Q~t) Ta sẽ bắt đầu đặt điều kiện biên cho dịng vào. ___ 64 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  65. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Để thay đổi điều kiện biên ta chọn “Time Varying Discharge” khi đĩ chương trình địi hỏi ta chỉ đường dẫn đến file lưu trữ quan hệ (Q~t). Chú ý ta cĩ thể mở file này ra xem bằng cách chạy trong mơi trường word. Thay đổi điều kiện biên dịng ra. Ta cũng thực hiện chọn menu “flow>edit flow boundary”. Dùng chuột nhấp vào vùng cửa ra (cĩ màu xanh lá cây), lúc này chương trình hiện lên hộp hội thoại. Từ đây ta chọn “time varying elevation” trong vùng “outflow condition” khi chương trình yêu cầu chọn đường dẫn ta chọn đến file *.bch lưu trữ quan hệ H~t ở cửa ra. ___ 65 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  66. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Như ta thấy, depth unit discharge relationship đã được xác định. Ta thay đổi các giá trị đã được mặc định. Nếu ta cĩ taì liệu thuỷ văn cho điều kiện biên này thì ta chọn “time varying elevation” và đặt file giống như đưa điều kiện dịng vào. Nĩ cũng tương tư như tài liệu dịng chảy thuỷ văn trên (time varying discharge) nhưng chỉ khác cột thứ nhì chứa cao trình mặt nuớc là m. Và để ý rằng ta để lũ chạy qua lớn hơn 1h đồng hồ băng 5000s để thấy rõ hết lũ chảy qua cả đoạn sơng như thế nào. 3. Chạy dịng khơng ổn định (transient flow) Sau hồn thành tất cả các bước trên ta bắt đầu cho chạy dịng khơng ổn định. Vào menu “Flow” chọn “Run transient” thì chương trình sẽ xuất hiện hộp thoại và ta cần đặt giá trị cho chúng. Cần chú ý rằng các điều kiện ban đầu ta đặt đúng thì hộ thoại mới xuất hiện ___ 66 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  67. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Ta cĩ thể thấy nĩ khá giống với dịng ổn định nhưng cĩ các điểm khác nhau cần chú ý sau: - “present time” là thời điểm mà chương trình chạy đến lúc dừng hẳn. nhưng khác nhau là ở dịng khơng ổn định, time khơng thể lớn lên. The present time dược dùng để đặt điều kiện biên ban đầu phụ thuộc vào giá trị thuỷ văn đưa vào và ra trong khoảng thời gian đĩ. Nghĩa là nĩ chỉ thiết lập lúc bắt đầu quá trình. Ta nên đặt thời gian này là 0. -“final time” là thời điểm thực hiện quá trình thuỷ động lực học đã ngưng lại. ở dịng ổn định, việc thực hiện này chỉ được khi thời gian là nhỏ hơn hoặc bằng final time. Dịng chảy vào của ta được xác định từ 0 đến 1h. Nhưng ta sẽ chạy dến 5000s. việc này sẽ chắc chắn là lũ đã qua miền trứơc khi kết thúc tính tốn. - Δt la khoảng cách của bước thời gian. Chương trình này sẽ tư động điều chỉnh thấp xuống hoặc tăng lên nếu cần để giữ cho kết quả nằm trong giới hạn cho phép sau mỗi bước thời gian. Nếu nĩ chạy trơn tru thì nĩ sẽ tiếp tục ở giá trị goal time đĩ. - “goal time” là khoảng thời gian lớn nhất cho phép của denta t. Giá trị này cũng dùng trong việc phân tích và tìm ra kết quả. Ví dụ goal denta t là 2, thì các giá trị t là 2, 4, 6, 8, mặc dù Δt nhỏ hơn 2. ___ 67 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  68. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Ở mỗi bước, river2D giải quyết bài tốn của hệ phương trình phi tuyến. Nghĩa là giải quyết bằng cách dùng phương pháp gần đúng như là phương pháp lặp để giải quyết bài tốn, dùng phương pháp newton raphson “#iteration per Δt”nghĩa là phép lặp này đã thực hiện bao nhiêu lần để thỗ mãn yêu cầu hội tụ ở các bước cuối. - “Max # of iteration per Δt” để giới hạn số lần lặp cho mỗi bước thời gian. Nếu số lần lặp thật sự đạt đến giá trị này trước khi thay đổi trong một tiêu chuẩn thì bước thời gian giảm xuống cịn nữa giá trị của nĩ. Ta để số lần lặp tối thiểu là 9 - “solution tolerance” là dùng giá trị xác định được điều khiển khoản hội tụ mà yêu càu trong mỗi bước thời gian. Trong phép lặp newton raphson, giá trị ở mỗi sự thay đổi là 3 cho mỗi nút là được so sánh với giá trị mong muốn từ phép lặp trước. nếu nĩ thay đổi ít hơn giá trị cho phép của người sử dụng thì bước thời gian sẽ được chấp nhận. Giá trị lớn hơn cho phép thì kết quả sẽ lấy từ vài phếp lặp của newtơn raphson trong từng bước thời gian. Tuy nhiên, độ chính xác cĩ thể khơng thoả và số liệu là khơng ổn định cĩ thể xảy ra. Việc kiểm tra đề nghị là sai số là 0.01. Ta sẽ dùng giá trị naỳ mặc định cho mơ phỏng của ta. - “Implicitness, θ”được dùng để xác định giá trị mà điều khiển theo bài tốn giải quyết của hệ phương trình chính. Giá tri 0 là hồn tồn hiện và 1 là hồn tồn ẩn. giải quyết phtr chính xác nhất khi mơ hình là bán ẩn: θ = 0.5 - Tuy nhiên,nĩ sẽ ổn định hơn nếu nĩ là 1(khi đĩ máy sẽ giới hạn thời gian vì dùng cách giải hồn tồn ẩn). Mơ hình khơng nên chạy ít hơn 0.5 sẽ trở nên khơng ổn định. Nếu bạn để mơ hình dịng chảy nhỏ thì bạn sẽ cĩ thể sẽ muốn đăt goal time step V giảm khi θ = 0.5 ở đĩ C w. t r x Với Vw: là tốc độ tức thời, Δt là bước tăng thời gian, Δx là khoảng cách. Mặt khác nếu giải theo hướng tổng quát thì đĩ cĩ thể lấy một tỉ lệ lớn như là sĩng lũ, khi đĩ bạn cĩ thể bỏ đi việc dùng giới hạn bước tăng thời gian lớn và nên lấy θ=1. ___ 68 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  69. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Ta sẽ khơng quá quan tâm đến việc chọn goal time step. Ta sẽ dùng goal là 10s.(cĩ nghĩa là ta dùng khoảng thời gian sẽ tăng lên rất nhiều). Chương trình sẽ chạy rất trơn tru với goal time step này và cung cấp cho chúng ta chi tiết chấp nhận được với thời gian này. Nhận xét: Khi ta tính tốn thời gian goal Δt đưa vào thì nĩ phải phù hợp với bài tốn. Ví dụ bài tốn dịng lũ thi nếu trong 1h đồng hồ ta nên tính thời gian này là 10s, nhưng nếu lũ là trong 12h thì ta nên lấy thời gian là 30 phút. Vì lũ cĩ lưu lượng chảy về cĩ dạng nhấp nhơ nên khoảng cách nhỏ nhất về thời gian giữa các điểm cao nhất của đỉnh lũ. Trong trường hợp lũ về thì bài tốn cĩ tính ổn định cao, khơng cần quá giới hạn về thời gian nên θ=1 ,dùng phép tính ẩn hồn tồn. Total inflow và total outflow là tổng lưu lượng dịng vào và dịng ra. Và khi chạy chương trình thì bài tốn sẽ thay đổi theo điều kiện biên. Output option đơn giản là mở họp transient output, nĩ cho phép người sử dụng chọn và đưa ra kết quả từ phép phân tích transient. Sau khi nhập đầy đủ các thơng số ta chọn menu “option >flow option” ta nhập số liệu cuối cùng mà ta cần thiết lập. Nĩ là hệ số ảnh hưởng giĩ trong phần tử hữu hạn. Ta cĩ thể đặt 0.25. Chú ý rằng tất cả đã được thiết lập, ta sẽ xuẩt ra kết quả (output) 4. xuất kết quả: River 2D là cơng cụ xuất ra nhiều kết quả. Mở hộp transient output option từ hộp Options. Bạn cĩ thể thấy cĩ ___ 69 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  70. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Cĩ 3 dạng xuất ra kết quả: đưa ra màn hình bằng video (file cĩ đuơi avi), xuất số liệu của điểm, xuẩt cdg Ta sẽ dùng river2D để đưa ra màn hình quá trình lũ trong bài tốn mơ phỏng của ta. 1 chọn “output option” trong “run transient dialog box” chương trình sẽ xuất hiện 1 cửa sổ ___ 70 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  71. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 2. Đánh dấu vào “video output”. Nĩ sẽ kích hoạt lựa chọn này. 3. Vào browse và lưu video này dưới một cái tên Trong hộp “output frame every ___goal time steps” cho phếp người sử dụng thiết lập tính liên tục của đoạn băng. 4.Đưa vào giá trị 10. Nĩ cĩ nghĩa là sẽ đưa ảnh vào sau 100s trong 5000s. 5. Đưa vào giá trị 2 cho playback rate (cĩ nghĩa là hình ảnh đĩ sẽ giữ trong vịng 2s) 6.chọn bất kì 3 sự lựa chọn nào 7. Vào point output. Nĩ sẽ cĩ thể kích hoạt lựa chọn đưa số liệu ra ngồi. Lựa chọn này cho phép người sử dụng đựa kết quả của sự thay đổi các đặc trưng của một nút trong suốt quá trình chạy. những điểm này phải cĩ đuơi là csv. ___ 71 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  72. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D ỨNG DỤNG RIVER2D VÀO TÍNH TỐN DỰ BÁO LŨ CHO SƠNG HÀN Đặc điểm vùng hạ du thành phố Đà-Nẵng là đất hẹp, nối liền đồi, núi cao và biển cả; độ dốc lớn, cĩ những vùng cục bộ là gị cao, hay bầu, đầm trủng; sơng suối quanh co, khúc khuỷu, lịng dẫn (tiết diện và độ dốc) thay đổi nhiều. Do đĩ dịng chảy mùa lũ diễn biến phức tạp. Việc dự báo mực nước lũ, trường vận tốc dịng chảy (hướng chảy và độ lớn của vận tốc dịng nước), diễn biến theo thời gian của lũ, khi biết lượng mưa hoặc lưu lượng lũ ở thượng nguồn là rất cần thiết. Trước mắt, nĩ tạo thêm cơ sở để đưa ra các biện pháp ngăn ngừa và giảm thiểu thuỷ tai cĩ hiệu quả hơn, sau đĩ giúp cho việc lập các kế hoạch liên quan đến ứng phĩ với lũ lụt của Thành Phố. I. Tổng quan hệ thống sơng ngịi của thành phố Đà Nẵng. Các sơng thuộc thành phố bao gồm: sơng Tuý Loan, sơng Cu Đê (ở phía Bắc- chưa cĩ trạm đo lưu lượng, mực nước ), sơng Yên, sơng Quá Giáng, sơng La Thọ, sơng Vĩnh Điện, sơng Hàn. Trong đĩ, 2 sơng Tuý- Loan, Cu-Đê cĩ lưu vực hứng nước độc lập và nằm gọn trên địa phận thành phố Đà-Nẵng; cịn các sơng khác đều là hạ lưu của hệ thống sơng Thu- Bồn và Vu -Gia, cụ thể mơ tả như sau : Sơng Vĩnh-Điện Là một phân lưu của sơng Thu-Bồn, được bổ sung thêm một lượng nước từ sơng La Thọ và sơng Quá Giáng, tập trung chảy về sơng Hàn. Sơng Tuý-Loan Lưu vực sơng Tuý Loan nằm bên trái sơng Vu Gia và liền kề với lưu vực sơng Cu Đê. Sơng Tuý Loan nhập lưu với sơng Yên và cùng đổ về sơng Hàn, nhánh sơng này đĩng vai trị quan trọng xếp thứ 3, sau sơng Vu Gia -Thu Bồn về gây lũ hạ du thành Phố Đà-Nẳng ). Sơng Cu-Đê Lưu vực sơng Cu-Đê nằm phía Bắc thành phố, cĩ dạng hình lơng chim, độ nghiêng theo hướng Đơng Bắc-Tây Nam, tồn bộ diện tích lưu vực sơng là 472 km2. ___ 72 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  73. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Sơng Hàn Là đoạn nhập lưu cuối cùng đổ ra cửa biển Thuận Phước Đà Nẵng của các sơng Vĩnh Điện, Tuý Loan và sơng Yên. Dịng chảy trên sơng Hàn cĩ hai chiều xuơi (dịng chảy thượng nguồn) và ngược (dịng triều). II. Thiết lập bài tốn tính tràn lũ vùng hạ du sơng Hàn: Miền tính là vùng ngập lụt năm 1999, với tần suất khoảng 1/100 được xác định trên cơ sở số liệu mà Sở KHCN&MT cung cấp (biên cứng của miền tính khơng cần đưa ra chính xác mà cĩ thể được xác định trong quá trình tính tốn), chia thành 9434 phần tử gồm 5021 nút, với phần tử bé nhất và lớn nhất cĩ kích thước biến thiên trong khoảng 100 – 400 mét, ( lưới tính tốn và các thơng số mơ hình được dùng cho các phương án tính tốn dự báo ). Tạm phân thành 5 vùng biên lỏng: cửa sơng Hàn, sơng Tuý-Loan, sơng Yên, Sơng Quá-Giáng và sơng Vĩnh-Điện (cĩ hợp lưu của nhánh sơng La-Thọ). Điều kiện biên cho tại cửa sơng Hàn được xử lý từ số liệu thủy triều tại trạm Tiên Sa, cĩ tham khảo đến mực nước tổng hợp (kể cả nước dâng do giĩ mùa, bảo, ). Tại bốn biên lỏng cịn lại cho lưu lượng Biên mực nước biển hạ lưu ( Trạm Tiên-Sa ) chọn con triều tính tốn 7 ngày (vì thơng thường dạng lũ nguy hiểm xảy ra trong bảy ngày), theo các tần suất 5%, và chọn tính tốn cho cả thượng lưu và hạ lưu. Với việc tính tốn cùng tần suất cho cả thượng lưu và hạ lưu thì mơ hình sẽ diễn ra đúng với thực tế hơn, nhừn với những đoạn sơng quan trọng thì tần suất nên trong khoảng 1% đến 2%. Các trạm đo lưu lượng trên sơng Hàn ___ 73 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  74. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D III. Quá trình thực hiện trên RIVER2D Thực hiện quá trình chạy mơ hình dịng chảy lũ trên sơng Hàn ở mơ hình river2d theo các bước đã nêu ở trên. 1. Xác lập độ nhám và đường biên trong R2D_bed Tài liệu trước nhất để chạy mơ hình là phải cĩ file về địa hình chứa cao độ và tọa độ của các điển các điểm nút trên sơng hàn. Sau khi mở file này ta tiến hành tinh lọc số liệu và thiết lập độ nhám cho các vùng trong sơng. Việc xác lập độ nhám rất phức tạp tốn rất nhiều thời gian, địi hỏi sục cẩn trọng và phải phân tích nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nĩ Từ file này ta thiết lập đường biên (biên ngồi, biên trong) cho miền tính tốn. Sau khi thiết lập đường biên ta tiến hành lưu file này trong bed để là thơng số ban đầu để chạy R2D_Mesh ___ 74 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  75. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Thiết lập độ nhám trong sơng và các đường biên. 2. Chạy R2D_mesh thiết lập điều kiện biên và rời rạc hĩa mơ hình - Trong mơi trường mesh ta mở file bed đã tạo trước, thiết lập điều kiện biên dịng vào (lưu lượng tại các biên lỏng khi lũ chưa về) và điều kiện biên dịng ra (độ cao mực nước hạ lưu tại trạm Tiên Sa trước khi lũ về). Đồng thời ta phải vẽ các đường breakline cho dịng chảy đi đúng hướng. - Rời rạc hĩa miền tính tốn ta phải theo trình tự sau: rời rạc hĩa biên trước sau đĩ thêm các điểm và tam giác hĩa bằng lệnh “triangulate”. - Tìm các tam giác xấu, thêm bớt các điểm cố định và điểm di động để làm mịn lại lưới tam giác nhằm tạo một lưới tốt nhất, hợp lí nhất cho quá trình chạy dịng khơng ổn định. - Lưu lại file đang làm dưới dạng file đầu vào của modul River2D. Chú ý là trong quá trình làm ta nên lưu lại mesh dưới dạng file *.msh, và ta nên lưu lại thường xuyên để hạn chế việc chạy sai của chương trình ___ 75 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  76. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Lưới tam giác của mơ hình 3. Chạy dịng ổn định và hồn thiện lại mesh Chạy dịng ổn định và xuất ra màn hình các kết quả về vận tốc độ sâu dịng chảy trên sơng. Dựa vào kết quả này ta chỉnh sửa, hồn thiện lại mesh theo nguyên tắc: Những vùng cĩ vận tốc, sự thay đổi độ sâu lớn thì lưới tam giác phải dày hơn và min hơn những vùng khác, những vùng cĩ dịng chảy cục bộ lớn thì cần tạo thêm các đường breakline và lưới tam giác dày hơn, mịn hơn Thực hiện chạy lại với mesh mới và hồn thiệ dần mesh cho đến khi kết quả mesh là hồn thiện nhất. Lưu lại kết quả dịng chảy ổn định với mesh cuối cung để làm thơng số đầu vào cho việc chạy dịng khơng ổn định ___ 76 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  77. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Kết quả dịng khơng ổn địn để hồn thiện mesh Mesh hồn thiện 4. Chạy dịng khơng ổn định và xuất ra kết quả ___ 77 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  78. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D - Thay đổi các điều kiện biên cố định thành điều kiện biên biến đổi theo thời gian trong menu “low > edit flow boundary ” Số liệu điều kiện biên Q~t tại các biên lỏng dịng vào Thêi Q-Qua Q-VÜnh Q-Tuý TT Gian Q-S.Yªn Giang §iƯn Loan 1 0.0 786.43 262.14 675.68 90.0 2 1.0 786.43 262.14 675.68 89.0 3 4.0 786.43 262.14 675.68 84.7 4 7.0 786.43 262.14 675.68 86.7 5 10.0 786.43 262.14 675.68 89.0 6 11.0 786.43 262.14 675.68 110.4 7 12.0 786.43 262.14 675.68 142.9 8 13.0 786.43 262.14 675.68 179.7 9 14.0 786.43 262.14 675.68 257.7 10 15.0 786.43 262.14 675.68 341.4 11 16.0 786.43 262.14 675.68 421.7 12 17.0 786.43 262.14 675.68 522.1 13 18.0 786.43 262.14 675.68 542.2 14 19.0 786.43 262.14 675.68 558.9 15 20.0 786.43 262.14 675.68 572.3 16 21.0 786.43 262.14 675.68 612.5 17 22.0 786.43 262.14 675.68 649.3 18 23.0 786.43 262.14 675.68 712.9 19 24.0 786.43 262.14 675.68 763.1 20 25.0 786.43 262.14 675.68 816.6 21 26.0 786.43 262.14 675.68 1000.7 22 27.0 786.43 262.14 675.68 1201.5 23 28.0 787.12 262.37 675.68 1465.9 24 29.0 797.59 265.86 676.51 1499.4 25 30.0 858.93 286.31 674.00 1512.8 26 31.0 1039.96 346.65 672.70 1526.2 27 32.0 1348.09 449.36 672.83 1613.2 28 33.0 1692.98 564.33 675.30 1650.0 29 34.0 1987.07 662.36 689.23 1422.4 30 35.0 2198.54 732.85 715.79 1241.7 31 36.0 2336.77 778.92 750.47 1097.8 32 37.0 2438.57 812.86 791.07 1007.4 33 38.0 2500.00 833.33 844.27 943.8 34 39.0 2477.69 825.90 906.80 917.0 35 40.0 2351.89 783.96 976.75 937.1 36 41.0 2167.01 722.34 1048.95 1030.8 37 42.0 1977.96 659.32 1114.45 1087.7 38 43.0 1813.97 604.66 1173.24 1114.5 39 44.0 1692.52 564.17 1223.92 1251.7 40 45.0 1625.57 541.86 1268.24 1328.7 ___ 78 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  79. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 41 46.0 1618.95 539.65 1305.09 1318.7 42 47.0 1660.59 553.53 1335.18 1328.7 43 48.0 1730.56 576.85 1358.98 1415.7 44 49.0 1823.46 607.82 1374.45 1409.0 45 50.0 1931.96 643.99 1386.31 1358.8 46 51.0 2027.67 675.89 1395.71 1171.4 47 52.0 2098.15 699.38 1405.13 1037.5 48 53.0 2158.52 719.51 1414.37 943.8 49 54.0 2205.17 735.06 1431.63 856.8 50 55.0 2205.22 735.07 1461.05 769.8 51 56.0 2132.59 710.86 1497.98 726.3 52 57.0 1996.29 665.43 1535.76 692.8 53 58.0 1832.71 610.90 1566.90 666.0 54 59.0 1671.57 557.19 1591.52 639.2 55 60.0 1521.99 507.33 1609.23 625.9 56 61.0 1392.02 464.01 1616.67 635.9 57 62.0 1287.69 429.23 1614.45 662.7 58 63.0 1206.87 402.29 1602.96 696.1 59 64.0 1143.96 381.32 1582.90 726.3 60 65.0 1097.85 365.95 1557.42 769.8 61 66.0 1071.77 357.26 1526.19 843.4 62 67.0 1068.79 356.26 1496.14 840.1 63 68.0 1086.98 362.33 1463.57 803.2 64 69.0 1121.66 373.89 1430.73 783.2 65 70.0 1170.16 390.05 1401.60 726.3 66 71.0 1228.31 409.44 1376.48 645.9 67 72.0 1279.80 426.60 1355.63 622.5 68 73.0 1304.04 434.68 1340.94 585.7 69 74.0 1296.33 432.11 1331.14 522.1 70 75.0 1261.30 420.43 1323.01 485.3 71 76.0 1202.48 400.83 1318.03 461.9 72 77.0 1132.56 377.52 1313.40 481.9 73 78.0 1065.96 355.32 1308.49 575.7 74 79.0 1004.71 334.90 1300.18 669.4 75 80.0 946.28 315.43 1291.17 816.6 76 81.0 890.14 296.71 1277.42 1010.8 77 82.0 837.78 279.26 1258.04 1084.4 78 83.0 796.61 265.54 1235.92 1121.2 79 84.0 773.67 257.89 1210.83 1104.5 80 85.0 768.31 256.10 1181.65 1168.1 81 86.0 777.41 259.14 1149.83 1198.2 82 87.0 804.09 268.03 1112.60 1204.9 83 88.0 855.74 285.25 1073.86 1261.8 84 89.0 942.17 314.06 1038.57 1322.0 85 90.0 1075.06 358.35 1007.38 1352.1 86 91.0 1251.13 417.04 983.43 1332.0 87 92.0 1436.32 478.77 968.41 1281.8 ___ 79 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  80. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 88 93.0 1588.73 529.58 963.56 1151.3 89 94.0 1695.52 565.17 967.85 1034.2 90 95.0 1773.74 591.25 979.68 933.8 91 96.0 1840.39 613.46 995.20 917.0 92 97.0 1899.75 633.25 1014.12 957.2 93 98.0 1957.19 652.40 1036.20 997.4 94 99.0 2021.39 673.80 1059.14 987.3 95 100.0 2082.54 694.18 1083.95 933.8 96 101.0 2118.55 706.18 1109.20 873.5 97 102.0 2110.08 703.36 1134.04 840.1 98 103.0 2046.34 682.11 1159.32 793.2 99 104.0 1933.88 644.63 1179.15 763.1 100 105.0 1801.91 600.64 1194.65 743.0 101 106.0 1689.56 563.19 1204.95 736.3 102 107.0 1623.59 541.20 1209.85 763.1 103 108.0 1601.84 533.95 1211.73 796.6 104 109.0 1595.41 531.80 1211.00 856.8 105 110.0 1575.16 525.05 1208.73 873.5 106 111.0 1531.64 510.55 1204.96 876.9 107 112.0 1473.48 491.16 1200.27 850.1 108 113.0 1411.28 470.43 1192.70 860.1 109 114.0 1351.17 450.39 1183.43 876.9 110 115.0 1299.64 433.21 1171.69 890.3 111 116.0 1264.12 421.37 1158.57 886.9 112 117.0 1251.03 417.01 1143.97 846.8 113 118.0 1264.07 421.36 1128.59 809.9 114 119.0 1298.79 432.93 1113.57 769.8 115 120.0 1341.34 447.11 1100.80 709.5 116 121.0 1374.72 458.24 1091.24 669.4 117 122.0 1391.59 463.86 1083.35 629.2 118 123.0 1399.12 466.37 1078.40 582.4 119 124.0 1408.04 469.35 1077.76 535.5 120 125.0 1420.07 473.36 1083.81 522.1 121 126.0 1426.23 475.41 1097.55 498.7 122 127.0 1416.44 472.15 1117.35 475.3 123 128.0 1386.64 462.21 1140.28 455.2 124 129.0 1340.03 446.68 1164.73 438.4 125 130.0 1280.51 426.84 1186.74 421.7 126 131.0 1212.68 404.23 1204.53 405.0 127 132.0 1142.74 380.91 1219.99 394.9 128 133.0 1072.76 357.59 1230.68 384.9 129 134.0 1004.24 334.75 1236.54 378.2 130 135.0 942.89 314.30 1237.66 368.2 131 136.0 891.83 297.28 1234.65 361.5 132 137.0 847.87 282.62 1224.82 354.8 133 138.0 808.10 269.37 1210.32 348.1 134 139.0 772.49 257.50 1190.18 341.4 ___ 80 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  81. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 135 140.0 740.38 246.79 1160.78 334.7 136 141.0 711.26 237.09 1129.20 320.6 137 142.0 685.44 228.48 1092.88 307.6 138 143.0 663.44 221.15 1051.71 295.9 139 144.0 644.79 214.93 1009.37 289.2 Đường quá trình lưu lượng tai các trạm qu¸ tr×nh Q~t cđa c¸c biªn l­u l­ỵng (lị 1999) 3000.00 2500.00 2000.00 ) s / 3 1500.00 m ( Q 1000.00 500.00 0.00 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 t (Giê) S.Yªn S.Qu¸ Gi¸ng S.VÜnh §iƯn S.Tuý Loan Số liệu cao trình mực nước cửa ra tại trạm Tiên Sa 1/11/1999 2/11/1999 3/11/1999 4/11/1999 Ttt H 24 1.2 48 1.2 72 1.1 0 1.3 25 1.3 49 1.2 73 1.1 1 1.4 26 1.3 50 1.2 74 1.1 2 1.4 27 1.3 51 1.2 75 1.1 3 1.4 28 1.3 52 1.2 76 1.1 4 1.3 29 1.3 53 1.2 77 1.1 5 1.2 30 1.2 54 1.2 78 1.2 6 1.1 31 1.1 55 1.2 79 1.2 7 1.0 32 1.0 56 1.1 80 1.2 8 0.9 33 0.9 57 1.0 81 1.2 9 0.8 34 0.8 58 0.9 82 1.1 10 0.7 35 0.7 59 0.8 83 1.0 11 0.7 36 0.7 60 0.8 84 0.9 12 0.7 37 0.8 61 0.8 85 0.8 13 0.8 38 0.8 62 0.8 86 0.8 ___ 81 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  82. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D 14 0.9 39 0.9 63 0.9 87 0.8 15 1.0 40 1.0 64 0.9 88 0.9 16 1.1 41 1.1 65 1.0 89 1.0 17 1.2 42 1.2 66 1.2 90 1.1 18 1.2 43 1.3 67 1.2 91 1.2 19 1.2 44 1.3 68 1.3 92 1.3 20 1.2 45 1.3 69 1.3 93 1.3 21 1.2 46 1.2 70 1.2 94 1.3 22 1.2 47 1.2 71 1.2 95 1.2 5/11/1999 6/11/1999 7/11/1999 96 1.1 120 1.1 144 1.2 97 1.1 121 1.0 145 1.1 98 1.0 122 1.0 146 1.0 99 1.0 123 0.9 147 0.9 100 1.0 124 0.9 148 0.8 101 1.0 125 0.9 149 0.8 102 1.1 126 1.0 150 0.9 103 1.2 127 1.1 151 1.0 104 1.2 128 1.2 152 1.1 105 1.2 129 1.2 153 1.2 106 1.2 130 1.2 154 1.3 107 1.1 131 1.2 155 1.2 108 1.0 132 1.1 156 1.2 109 0.9 133 1.0 157 1.1 110 0.9 134 0.9 158 1.0 111 0.9 135 0.9 159 1.0 112 0.9 136 0.9 160 1.0 113 1.0 137 1.0 161 1.0 114 1.1 138 1.1 162 1.1 115 1.2 139 1.2 163 1.2 116 1.3 140 1.3 164 1.3 117 1.3 141 1.4 165 1.4 118 1.3 142 1.4 166 1.4 119 1.2 143 1.3 167 1.4 Biểu đồ biên độ triều tại trạm Tiên Xa ___ 82 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  83. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D - Chạy dịng khơng ổn định và trích xuất số liệu ta cĩ số liệu đường quá trình lũ tại các trạm đo như sau trạm đo TL58 NB47 HX38 HX34 SY81 SY16 HX51 NHS15 NHS22 NHS47 T=3H(N1) 1.35 2.50 1.92 2.30 1.17 1.17 2.60 0.56 2.32 1.42 T=15H 1.64 3.86 2.02 2.20 1.24 1.18 2.58 0.50 2.33 1.32 T=25H(N2) 1.65 4.73 2.25 2.51 1.36 1.42 2.87 0.79 2.63 1.60 T=35H 2.07 4.32 2.72 2.91 1.79 2.04 3.54 1.45 3.27 2.13 T=45H(N3) 1.93 4.71 2.66 2.88 1.88 2.18 3.68 1.60 3.42 2.28 T=55H 1.85 3.00 2.42 2.80 1.67 1.67 3.10 1.06 2.82 2.00 T=65H 2.14 4.36 2.52 2.70 1.74 1.68 3.08 1.00 2.83 2.00 T=75H(N4) 2.15 5.23 2.75 3.01 1.86 1.92 3.37 1.29 3.13 2.10 T=85H 2.57 4.82 3.22 3.41 2.29 2.54 4.04 1.95 3.77 2.63 T=95H(N5) 2.43 5.21 3.16 3.38 2.38 2.68 4.18 2.10 3.92 2.78 T=105H 2.36 4.52 3.05 3.25 2.41 2.72 4.23 2.15 3.97 2.83 T=115H 2.25 4.65 2.76 2.97 2.12 2.41 3.89 1.81 3.64 2.52 T=120H(N6) 2.20 4.61 2.67 2.88 2.01 2.27 3.73 1.66 3.49 2.39 T=125H 2.21 5.14 2.76 3.01 1.98 2.21 3.68 1.60 3.43 2.23 T=130H 2.14 3.64 2.42 2.53 1.67 1.67 3.10 1.06 2.88 2.23 T=135H 2.36 4.73 2.95 3.16 2.23 2.52 4.02 1.95 3.77 2.53 T=140H 2.30 4.64 2.80 3.01 2.09 2.36 3.85 1.77 3.60 2.59 T=145H(N7) 2.32 4.39 2.77 2.97 2.04 2.31 3.79 1.71 3.54 2.48 T=150H 2.29 4.26 2.73 2.92 2.02 2.27 3.74 1.66 3.48 2.38 T=155H 2.20 4.17 2.61 2.80 1.97 2.21 3.67 1.60 3.42 2.35 T=160H 2.13 4.12 2.52 2.70 1.88 2.08 3.52 1.45 3.28 2.20 T=167H(N8) 2.09 4.05 2.45 2.61 1.79 1.93 3.36 1.30 3.13 2.11 ___ 83 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  84. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Hmax 1.59 4.73 2.72 2.91 1.91 2.22 3.73 1.65 3.47 2.33 Độ cao lớn nhất tại các trạm trạm đo NHS47 HX38 NHS15 NB47 Hmax 2.83 3.22 2.15 5.23 độ sâu các trạm trong quá trình lũ 5.00 4.50 TL58 4.00 NB47 3.50 HX38 ) HX34 m 3.00 ( SY81 u â 2.50 s SY16 ộ 2.00 đ HX51 1.50 NHS15 1.00 NHS22 0.50 NHS47 0.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 số ngày ___ 84 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  85. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D ĐỘ SÂU TRẠM NHS47 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.13 1.04 1.88 2.71 3.54 4.38 5 5.42 5.83 6.25 6.67 Kết quả về vận tốc dịng chảy trong suốt quá trình lũ của các trạm đo. trạm đo TL58 NB47 HX38 HX34 SY81 SY16 HX51 NHS15 NHS22 NHS47 ___ 85 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  86. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D Vmax 1.65 1.67 1.42 2.72 1.32 0.89 1.23 0.71 1.29 1.81 Vận tốc nước của trạm NH47 vận tốc trạm NHS47 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 vận tốc trạm NHS47 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 T=3H T=35H T=65H T=95H T=120H T=135H T=150H T=167H Vận tốc dịng chảy lũ So sánh và nhận xét: ___ 86 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  87. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D So sánh với thực tế tại trạm NHS47 ta thấy đường quá trình lưu lượng tính tốn và đường quá trình lưu lượng thực tế cĩ dạng giống nhau. Nhưng về trị số đỉnh lũ thì cĩ sự sai khác. Phân tích nguyên nhân dẫn đến sự sai khác đĩ là do các nguyên nhân sau đây: - Quá trình thiết lập độ nhám tính tốn cho mơ hình chưa hồn chỉnh. Đây là một quá trình khĩ khăn phức tạp tốn rất nhiều thời gian. Để thiết lập đọ nhám cho mơ hình này cúng em đã giả định độ nhám vì khơng cĩ tài liệu thực tế. - Đường biên cịn nhiều chỗ khơng chính xác từ đĩ dẫn đến vận tốc một số điển khơng chính xác. -Ở đây chúng em tính tốn với tần xuất tinh tốn 5% nhưng thực tế lũ sơng hàn cĩ tần suất khoảng 1-2%. Từ đĩ kết quả tính được luơn thấp hơn so với thục tế - Khi đưa điều kiện biên lỏng ở cửa ra chung em đã bỏ qua sự ảnh hưởng của giĩ bão và các yếu tố khác. Những nguyên nhân này ta cĩ thể khắc phục được nếu như cĩ đầy đủ số liệu tính tốn và tính tốn một cách chi tiết hơn ỨNG DỤNG MƠ HÌNH RIVER2D CHO VIỆC THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH CHỈNH TRỊ SƠNG (KÈ MỎ HÀN) Việt Nam là nước cĩ mạng lưới sơng ngịi dày đặt nhất thế giới, đĩ cũng là một tiềm năng nhưng cũng là một mối lo vì thiên tai lũ lụt. Đề hạn chế bớt thiệt hại do lũ lụt điều cần thiết là phải xây đựng các cơng trình chỉnh trị sơng nhằm nâng cao mặt lợi và hạn chế mặt hại của các dịng sơng. Việc tính tốn thiết kế các cơng trình chỉnh trị sơng cần rất nhiều tài liệu như địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, dân sinh kinh tế Một tài liệu rất quan trọng đĩ là tài liệu về dịng chảy. Nhưng thực tế chúng ta chỉ cĩ tài liệu về lưu lượng, độ cao mặt nước, vận tốc tại một số trạm đo nhất định trên sơng. Với những tài liệu này thì khơng đủ thực hiện quá trình tính tốn nếu tại vùng chỉnh trị khơng cĩ trạm đo. Từ các yêu cầu trên, sau khi thực hiện tính tốn và chạy mơ hình dịng chảy trên River2D và yêu cầu của đồ án mơn học “chỉnh trị sơng và cơng trình ven bờ” chúng em quyết định tiếp tục ứng dụng mơ hình này vào việc tính tốn thiết kế cơng trình, từ đĩ mà cĩ thể đưa phần mềm vào ứng dụng thực tế cho ngành thủy lợi chúng ta. ___ 87 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm
  88. Hướng dẫn sử dụng phần mềm River 2D I. Mơ tả tuyến sơng chỉnh trị Sơng Vệ bắt nguồn từ vùng núi phía Tây của huyện Ba Tơ. Sơng chảy theo hướng Tây Nam – Đơng Bắc đổ ra biển qua cửa Cổ Luỹ và cửa Đức Lợi sơng dài 90 Km, trong đĩ cĩ 2/3 chiều dài sơng chảy trong vùng rừng núi cĩ độ cao 100-1000 (m). Sơng cĩ 5 phụ lưu cấp I , 2 phụ lưu cấp II. Các nhánh sơng khơng lớn, đáng kể là các nhánh sơng : + Sơng Tà Nơ : chảy từ Đồng Bia cĩ độ cao trên 200 (m), theo hướng Tây Đơng hợp với sơng chính cách huyện Ba Tơ 18 km về phía hạ lưu . + Sơng Mễ : Chảy từ vùng núi Yu Kon, phần tiếp giáp giữa 2 huyện Ba Tơ và Minh Long theo hướng Tây Bắc-Đơng Nam hợp lưu tại Tuần Giang dài 3 Km. + Nhánh sơng Thoa chảy từ thơn Mỹ Hưng xã Hành Thịnh, thơn Phú An–Đức Hiệp theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam và hợp lưu tại Phú An dài 6 km . Ngồi ra cịn cĩ các nhánh sơng khác như sơng Cây Bứa dài 15 km, sơng Phú Thọ dài 16 km, hợp lưu với sơng chính gần vùng cửa sơng tạo thành hình nan quạt. Nguồn của chúng chủ yếu là nước mưa của vùng. Tiếp giáp giữa vùng núi và đồng bằng sơng Vệ cĩ diện tích lưu vực 1260 km, bao gồm phần lớn diện tích của huyện Tư Nghĩa. Độ cao trung bình khoảng 170(m), mật độ lưới sơng 0,79 km/km2. Thực vật che phủ trên bề mặt lưu vực phần lớn là rừng già, bụi rậm và vùng hạ lưu chủ yếu là đất canh tác nơng nghiệp. Đoạn sơng từ xã Hành Tín đến điểm hợp lưu sơng Thoa đi khoảng 16,0Km, trong những năm qua hiện tượng sạt lở diễn ra tương đối mãnh liệt, gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất, sinh hoạt nhân dân 2 bên bờ sơng. Sau mưa lũ năm 1999 bằng nguồn vốn ngân sách, Tỉnh đã đầu tư xây dựng hai đoạn kè tại địa phận thơn Phú An và Nghĩa Lập thuộc xã Đức Hiệp.Hiện nay hai đoạn kè nay đã phát huy hiệu quả tốt. Tại đoạn giao nhau của sơng Vệ và sơng Thoa tình hình sạt lở vẫn cịn rất mạnh, chiều dài sạt lở khoảng 1500m ở phía bờ tả, mỗi năm mất 0,25ha khiến hơn 20 hộ dân sống ở đây phải di dời. Về thượng lưu phía bờ tả cầu Cộng Hịa tại địa phận thơn Phú Lâm vùng sạt lở với chiều dài khoảng 1500m, mỗi năm làm mất hơn 0,6ha đất thổ cư và canh tác khiến hơn 30 hộ phải di dời và 37 hộ khác chịu ảnh hưởng. Tại địa phận xã Hành Tín Đơng ___ 88 Thực hiện bởi: Võ Nguyễn Đức Phước Huỳnh Thị Thu Trâm