Lập bình đồ dòng chảy và dự báo biến dạng cho đoạn cạn trung mầu sông đuống

Bài tập lớn: Động lực học sông biển

Nhiệm vụ bài tập lớn
Môn học: Động lực học sông biển.
Sinh viên:
Ngày giao đề:
Ngày nộp:
Đề tài: Lập bình đồ dòng chảy và dự báo biến dạng cho đoạn cạn Trung Mầu
sông Đuống.
1. Số liệu ban đầu:
1.1. Bình đồ: Đoạn cạn Trung Mầu sông đuống.
1.2. Số liệu thuỷ văn:
Lưu lượng (m3/s)

Mực nước (m)

100

1,734

300

2,529

500

3,239

700

3,881

900

4,467

1,1. 103

5,005

1,3. 103

5,504

1,5. 103

5,967

1,7. 103

6,401

1,9. 103

6,808

2,1. 103

7,191

2,3. 103

7,554

2,5. 103

7,898

2,7. 103

8,225

2,9. 103

8,537

3,1. 103

8,835

Sinh viên: Case Study_1233456

Trang 1


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
1.3. Địa chất:
Đường kính
hạt(m)
P%

63
90 125 180 250 355 500 1000 2000
0,51 8,98 13,2 63,7 85,1 97,4 99,4 99,6 99,8

2. Yêu cầu:
2.1. Nội dung:

Stt
Công việc
1 Phôtô can lại bình đồ.
Chương I. Lập bình đồ dòng chảy:
- Cơ sở lý thuyêt của lập bình đồ dòng chảy.
- Vẽ mặt cắt ngang lòng sông.
2 - Xây dựng đường luỹ tích lưu lượng.
- Xác định toạ độ bó dòng.
- Xác định vận tốc của bó dòng.
- Vẽ bình đồ dòng chảy(A3).
Chương II. Dự báo biến dạng lòng sông:
2.1. Dự báo biến dạng cho bó dòng:
- Cơ sở lý thuyết của dự báo bồi xói cho bó dòng.
- Xác định lư u lượng bùn cát cho bó dòng.
- Xác định tốc độ bồi xói ban đầu.
- Vẽ đồ thị biến dạng của các bó dòng.
3
- Biểu diễn bồi xói trên bình đồ.
2.2. Dự báo biến dạng cho cả lòng sông:
- Cơ sở lý thuyết của dự báo bồi xói cho cả lòng sông.
- Xác định l ưu lượng bùn cát của các mặt cắt.
- Xác định tốc biến dạng của các đoạn sông.
- Vẽ đồ thị biến dạng của đoạn sông.

4 Hoàn thiện và nộp.

Thời hạn
(tuần thứ)

Thực hiện

2.2.Quy cách:
2.2.1. Nêu ngắn gọn lí thuyết áp dụng trước khi tính.
2.2.2. Các hình vẽ minh hoạ, bảng biểu, đồ thị phải có tên, đánh số thứ tự.
2.2.3. Các công thức phải được đánh số thứ tự.
2.2.4. Nếu áp dụng tin học trong tính toán, phải đưa vào phụ lục.

Sinh viên: Case Study_1233456

Trang 2


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
2.2.5. Thuyết minh khổ A4, bìa nilon, các đồ thị vẽ bằng ACAD, bao gồm các
phần theo trình tự sau:
- Bìa ngoài;
- Nhiệm vụ bài tập lớn;
- Mục lục;
- Nội dung tính toán;
- Phụ lục tính toán (nếu áp dụng tin học);
- Tài liệu tham khảo.
2.3. Thưởng, phạt:
2.3.1. Thưởng:
- Nộp sớm:

- Trình bày đẹp, đúng quy cách:
- Lý do khác:
2.3.2. Phạt:
- Chậm tiến độ:
- Tình bày xấu, không đúng quy cách:
- Lí do khác:
2.3.3. Đánh giá của giáo viên hướng dẫn:




Tổ trưởng tổ môn

Sinh viên: Case Study_1233456

Giáo viên hướng dẫn

Trang 3


Bài tập lớn: Động lực học sông biển

Mục đích:
Khi nghiên cứu về một dòng sông chúng ta phải đưa ra dự báo về sự biến
dạng của lòng sông. Để dự báo về biến dạng của lòng sông chúng ta biết được lưu
lượng bùn cát trong sông, để biết được lưu lượng bùn cát trong sông cần phải đi
tìm vận tốc chảy của dòng sông. Việc lập bình đồ dòng chảy sẽ giúp chúng ta tìm
được vận tốc chảy của dòng sông.
*
*

Sinh viên: Case Study_1233456

*

Trang 4


Bài tập lớn: Động lực học sông biển

Mc lc
Phần I: Lập bình đồ dòng chảy

5

1. Cơ sở lí thuyết.

5

2. Các bước thực hiện.

5

3. ứng dụng.

6

Phần II: Dự báo biến dạng cho từng bó dòng và cả lòng dẫn

11

1. Cơ sở lí thuyết.

11

2. Các bước thực hiện.

12

3. ứng dụng.

12

Sinh viên: Case Study_1233456

Trang 5


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
phần I: Lập bình đồ dòng chảy.
I/ Cơ sở lý thuyết:

* Phương pháp mặt cắt phẳng:
- ứng dụng trong trường hợp đoạn sông tương đối thẳng và mặt cắt ướt có
thể coi là phẳng.
- Độ dốc dọc của lòng sông Il và độ nhám n không đổi theo phương ngang.
- Vận tốc dòng chảy ít biến đổi theo chiều dài.
Hay:
W
W

0 W.
=0
l
l

Suy ra:
gIl -

W2g
=0
C2H

Lưu lượng trên một thuỷ trực: q = W. H
gq2
gIlH3 2
2

q
=
C q=
C2H3
g

gIl =

Il . C. H3/2

1
1
I

Mà C = R1/6 với R H q = Il H1/6H1/3 = l H5/3
n
n
n
Lưư lượng của cả lòng sông:
B

Q=


0

I
n

l

H

5/3

db =

I

B

l

n

H

5/3

db = Q' với =

0

Q
I
= l
Q'
n

Q' chỉ phụ thuộc vào đặc trưng hình học của lòng sông và hoàn toàn xác
định được khi biết mặt cắt ngang sông và mực nước.
Các bước thực hiện phương pháp mặt cắt phẳng:
- B1: Chia đoạn sông thành các đoạn bởi các mặt cắt sao cho sự biến đổi của
lòng sông giữa hai mặt cắt được coi là tuyến tính.
- B2: Vẽ các mắt cắt tương ứng với mực nước của lưu lượng đã cho.
- B3: Vẽ đường luỹ tích lưu lượng.
+ Chia mặt cắt sông thành các dải sao cho sự diễn biến của lòng sông là
tuyến tính, bề rộng của dải không nhất thiết phải bằng nhau.
B

H

5/3

db =

0

n

H
i 1

5/3
i

b

+ Vẽ đường luỹ tích lưu lượng.
Sinh viên: Case Study_1233456

Trang 6


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
- B4: Chia lòng sông thành các bó dòng có lưu lượng bằng nhau:
Q =

Q
N

Chia tung độ thành khoảng bằng nhau, gióng sang bình đồ được các bó dòng.
- B5: Tính diện tích các bó dòng.
- B6: Tính vận tốc Vi của các bó dòng.

- B7: Vẽ bình đồ dòng chảy.
II/ ứng dụng:
- Khái niệm về bình đồ dòng chảy: Là việc thể hiện các bó dòng của dòng chảy
trên mặt bằng.
- Đặc điểm: Lưu lượng của bó dòng không đổi
- Nguyên tắc lập bình đồ dòng chảy: Xét nhiều mặt cắt dọc theo chiều dòng
chảy, trên mỗi mặt cắt chia thành các mảnh sao cho lưu lượng trên mỗi mãnh bằng
lưu lượng quy định của mỗi bó dòng (ví dụ: Q/5), vị trí các mảnh đó là vị trí các bó
dòng, và từ đó nối các điểm tương ứng trên bình đồ ta sẽ có bình đồ dòng chảy.
- Trên bình đồ chọn các mặt cắt ngang của dòng chảy(chọn 4 mặt cắt).
- Từ bình đồ vẽ được các mặt cắt ngang đã chọn.
- Đặt mực nước tính toán: Htt = 6m.
- Nhận thấy: Htt = 6m nằm trong khoảng 5,967 6,401(m) nên nội suy quan
hệ mực nước- lưu lượng ta được:
H(m)

Q(m3/s)

5,967

1,5. 103

6

1515,207

6,401

1,7. 103

Q = 1515,207(m3/s)

+ Mặt cắt 1- 1: 1 =

Q
1515.207
=
= 0.300
Q'
5043.958

+ Mặt cắt 2- 2: 2 =

Q
1515.207
=
= 0.332
Q'
4562.973

+ Mặt cắt 3- 3: 3 =

Q
1515.207
=
= 0.313
Q'
4834.765

+ Mặt cắt 4- 4: 4 =

Q
1515.207
=
= 0.579
Q'
2617.577

Sinh viên: Case Study_1233456

Trang 7


Bµi tËp lín: §éng lùc häc s«ng biÓn
MÆt c¾t 1- 1
H(m)

Q(m3/s)

10

1500

A

9

1200

B

900

C

8

600

D

7

300

6

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15

0

5
4
3
2
1
0

B(m)
0

100

200

300

400

D¶i

m)

Htb

Htb5/3

B. Htb5/3

∑B. Htb5/3

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

25,5
25,5
25,5
25,5
25,5
25,5
25,5

25,5
25,5
25,5
25,5
25,5
25,5
25,5
25,5

0,712
2,360
3,980
4,620
4,852
4,893
4,994
5,375
5,569
5,167
5,008
5,212
5,630
5,576
4,558

0,568
4,183
9,996
12,816
13,906

14,102
14,591
16,493
17,497
15,443
14,659
15,668
17,818
17,534
12,530

14,477
106,674
254,886
326,796
354,602
359,610
372,067
420,569
446,172
393,796
373,807
399,528
454,347
447,107
319,520

14,477
121,151
376,037

702,833
1057,435
1417,046
1789,113
2209,682
2655,854
3049,650
3423,457
3822,985
4277,332
4724,439
5043,958

STT m)
1
114,750
2
70,370
3
64,386
4
65,537
5
68,815

Sinh viªn: Case Study_1233456

Htb (m)
3,980
4,911

5,165
5,335
5,521

 (m2)
456,705
345,587
332,554
349,640
379,928

Q(m3/s)
303,041
303,041
303,041
303,041
303,041

500

Q
Q'
0,300
0,300
0,300
0,300
0,300
0,300
0,300
0,300

0,300
0,300
0,300
0,300
0,300
0,300
0,300

=

600

Q(b)
4,349
36,394
112,962
211,131
317,654
425,681
537,450
663,789
797,820
916,116
1028,408
1148,426
1284,912
1419,223
1515,207

(m/s)

0,715
0,851
0,846
0,867
0,797

Trang 8


Bµi tËp lín: §éng lùc häc s«ng biÓn

MÆt c¾t 2-2
Q(m3/s)

H(m)

1500

A

10

1200

B

9

900

C

8

600

D

7

300
0

6

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16

5
4
3
2
1
0

B(m)
0

100

200

300

400

500

=

D¶i

m)

Htb

Htb5/3

B. Htb5/3

∑B. Htb5/3

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

29,5
29,5
29,5
29,5

29,5
29,5
29,5
29,5
29,5
29,5
29,5
29,5
29,5
29,5
29,5
29,5

0,554
1,575
2,693
3,614
3,702
4,141
4,744
5,029
4,899
4,800
4,803
4,710
4,313
4,251
4,137
1,860

0,374
2,132
5,213
8,511
8,859
10,678
13,394
14,762
14,131
13,658
13,673
13,234
11,428
11,155
10,661
2,813

11,024
62,896
153,774
251,074
261,346
315,015
395,121
435,470
416,870
402,925
403,345
390,412
337,123

329,084
314,508
82,987

11,024
73,920
227,694
478,768
740,114
1055,129
1450,250
1885,719
2302,590
2705,515
3108,859
3499,272
3836,394
4165,479
4479,986
4562,973

STT m)
1
156,343
2
70,799
3
71,484

Sinh viªn: Case Study_1233456

Htb (m)
4,039
4,744
4,843

 (m2)
631,469
335,870
346,197

Q(m3/s)
301,041
301,041
301,041

Q
Q'
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332
0,332

0,332
0,332
0,332
0,332

600

Q(b)
3,661
24,546
75,609
158,983
245,767
350,372
481,578
626,183
764,611
898,409
1032,346
1161,988
1273,935
1383,213
1487,650
1515,207

(m/s)
0,477
0,869
0,870

Trang 9


Bµi tËp lín: §éng lùc häc s«ng biÓn
4
5

80,167
94,399

4,714
4,383

377,907
413,751

301,041
301,041

0,797
0,728

MÆt c¾t 3-3
Q(m3/s)

H(m)
10

1500

A

1200

B

9

900

C

8

600

D

7

300
0

6
1

2

3

4

7

6

5

8

9

10

11

12

13

14

16

15

5
4
3
2

1
0

B(m)
0

100

D¶i

m)

Htb

1

33,5

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14
15
16

200

300

400

600

500

=

Q
Q'

B. Htb5/3

∑B. Htb5/3

5,519 17,236

577,403

577,403

0,313

180,957

33,5

5,455 16,904

566,286

1143,689

0,313

358,430

33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5
33,5

5,358
5,578
5,364
4,464
3,701
3,527
3,161
2,818
2,658
2,260
1,995
1,849
1,641
1,007

549,603
587,727
550,629
405,432
296,649
273,771
228,079
188,342
170,858
130,384
105,913
93,312
76,482
33,892

1693,293
2281,020
2831,649
3237,081
3533,731
3807,502
4035,581
4223,922
4394,781
4525,165
4631,078
4724,391
4800,873
4834,765

0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313
0,313

530,675
714,868
887,434
1014,496
1107,465
1193,264
1264,744
1323,770
1377,317
1418,179
1451,372
1480,616
1504,585
1515,207

Htb5/3

16,406
17,544
16,437
12,102
8,855
8,172
6,808
5,622
5,100
3,892
3,162
2,785
2,283

1,012

STT

m)

Htb (m)

 (m2)

Q(m3/s)

(m/s)

1

43,205

5,580

241,084

301,041

1,249

2

63,069

5,508

347,384

301,041

0,867

Sinh viªn: Case Study_1233456
10

Q(b)

Trang


Bµi tËp lín: §éng lùc häc s«ng biÓn
3

68,107

5,518

375,814

301,041

0,801

4

135,208

3,560

481,340

301,041

0,625

5

226,647

1,973

447,175

301,041

0,673

MÆt c¾t 4-4
Q(m3/s)

H(m)

1500

A

10

1200

B

9

900

C

8

600

D
7

300
0

6
1

2

3

4

7

6

5

8

9

10 11 12 13 14 15 16

5
4
3
2
1
0

B(m)
0

100

D¶i m)
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3
29,3

29,3
STT

200

Htb

Htb5/3

1,696 2,412
5,475 17,007
5,300 16,111
5,067 14,948
3,928 9,779
2,554 4,772
2,141 3,557
1,997 3,167
1,939 3,015
1,559 2,096
1,704 2,431
1,770 2,590
1,621 2,237
1,584 2,152
1,529 2,029
1,02 1,034
m)

Sinh viªn: Case Study_1233456
11

300

400

B. Htb5/3

∑B. Htb5/3

70,671
498,319
472,057
437,978
286,519
139,820
104,207
92,789
88,341
61,415
71,228
75,885
65,540
63,066
59,458
30,283

70,671
568,990
1041,047
1479,025
1765,544

1905,364
2009,571
2102,360
2190,701
2252,117
2323,345
2399,230
2464,770
2527,835
2587,294
2617,577

Htb (m)

 (m2)

Q(m3/s)

500

Q
Q'
0,579
0,579
0,579
0,579
0,579
0,579
0,579
0,579

0,579
0,579
0,579
0,579
0,579
0,579
0,579
0,579

=

600

Q(b)
40,909
329,365
602,619
856,146
1022,000
1102,936
1163,257
1216,969
1268,106
1303,657
1344,888
1388,815
1426,753
1463,259
1497,677
1515,207

(m/s)

Trang


Bµi tËp lín: §éng lùc häc s«ng biÓn
1
2
3
4
5

43,766
35,082
43,743
159,882
186,143

Sinh viªn: Case Study_1233456
12

2,759
5,339
5,072
2,086
1,597

120,750
187,303

221,864
333,514
297,270

301,041
301,041
301,041
301,041
301,041

2,493
1,607
1,357
0,903
1,013

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
phần ii: dự báo biến dạng lòng sông
I/ Biến dạng của bó dòng:
1. Phương trình biến dạng:
Phương trình biến dạng cho một bó dòng bề rộng b ( b đủ nhỏ để lưu
lượng bùn cát và bề mặt đáy sông ít thay đổi theo phương ngang):
bi 1 q


s
1 z 0 db = 0 ; bi+1 - bi = b

t
b l
i

(Q sbd )
(1 )b z 0 0 (*)
l
t

Trong đó: Qsbd là lưu lượng bùn cát của bó dòng.
là hệ số rỗng của bùn cát.
2. Dự báo biến dạng:
- Thực hiện dự báo biến dạng cho một bó dòng thực chất là giải phương
trình (*). Dùng phương pháp sai phân ta có:
Qsbd = b.qs
3

U
d(U - Uo)
qs = 0,015
U o

btb =

bi+1+bi
2

Trong đó:
b là bề rộng bó dòng.

btb là bề rộng bó dòng trungbình trên một đoạn sông.
qs là lưu lượng đơn vị bùn cát trên một thuỷ trực.
- Khi đó vận tốc biến dạng trong phạm vi bó dòng và 2 mặt cắt i, i+1 được
xác định như sau:
Q sbd 864.104
z

.
(cm/ngày)
t
l (1 ) btb

Trong đó:
Qsbd là độ chênh lệch lưu lượng bùn cát của bó dòng giữa 2 mặt cắt.
l là khoảng cách giữa 2 mặt cắt.

Sinh viên: Case Study_1233456
13

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển

- Độ biến dạng của đáy sông trong khoảng thời gian t cho trước được xác
định theo công thức:
Q sbd .t 864.104
z
.
l

(1 ) btb

Nếu z < 0 xói.
Nếu z > 0 bồi.
3. ứng dụng:
a- Dự báo bồi xói cho từng bó dòng:
*Tìm đường kính hạt ta sẽ nội suy dựa theo bảng cấp phối hạt:
Đường kính
hạt(m)
P%

63
90 125 180 250 355 500 1000 2000
0,51 8,98 13,2 63,7 85,1 97,4 99,4 99,6 99,8

d50%= 165 m = 165.10-6 m
d90%= 292m = 292.10-6 m
*Tìm vận tốc khởi động của bùn cát theo công thức Gôntrarôp:
0, 2

h

U o 0,96 gd (d 50% 0,0014)
d 50%
0,6

0, 4

Tìm độ lỗ rỗng theo công thức:

0, 2

d 50%


d 90%

n
23
0,23
=
100 n 100 23

*Xác định qs:
d
+ Nếu 2.10 4 dùng công thức Lê Vi:
h
3

0 , 25
U
d


d (U U 0 )
q s 0,00076

g
.
d

h



+Nếu

d
5.10 4 dùng công thức Grisanhim:
h
3

U
q s 0,015 d (U U 0 )
U0
*Xác định htb của bó dòng

*Xác định qs : qs = b . qs
Sinh viên: Case Study_1233456
14

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
m

*Xác định Qs = Qs
ị 1

i

*Các kết quả tìm được ta lập thành bảng tính, như sau:
Bảng 1: Mặt cắt 1-1
Bó
dòng
1
2
3
4
5

htb(m
)
3,691
5,059
5,564
5,336
5,526

U(m/s)
0,715
0,851
0,846
0,867
0,797

Uo(m/s
)
0,159
0,169

0,172
0,171
0,172

qs.(10-6)
(m2/s)
126,169
215,832
197,863
225,651
154,095

b(m)
114,750
70,370
64,386
65,537
68,815

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
14,478
15,188
12,740
14,788
10,604

Bảng 2: Mặt cắt 2-2
Bó
dòng

1
2
3
4
5

htb(m
)
4,039
4,744
4,843
4,714
4,383

U(m/s)
0,477
0,896
0,870
0,797
0,728

Uo(m/s
)
0,161
0,167
0,167
0,167
0,164

qs.(10-6)

(m2/s)
20,074
280,320
243,320
170,606
121,446

b(m)
156,343
70,799
71,484
80,167
94,399

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
3,138
19,846
17,393
13,677
11,464

Bảng 3: Mặt cắt 3-3

1,249

Uo(m/s
)
0,172

qs.(10-6)
(m2/s)
1014,639

43,205

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
43,837

5,508

0,867

0,172

220,611

63,069

13,914

3

5,518

0,801

0,172

157,608

68,107

10,734

4

3,560

0,625

0,157

72,576

135,208

9,813

5

1,973

0,673

0,140

146,980

226,647

33,313

Bó
dòng
1

htb(m
)

U(m/s)

5,580

2

b(m)

Bảng 4: Mặt cắt 4-4
Bó
dòng
1
2
3
4
5

htb(m
)

2,710
5,339
5,072
2,086
1,597

U(m/s)
2,538
1,607
1,357
0,903
1,013

Sinh viên: Case Study_1233456
15

Uo(m/s
)
0,149
0,171
0,169
0,141
0,134

qs.(10-6)
b(m)
(m2/s)
29170,184 43,766
2964,863 35,082
1521,264 43,743

489,041 159,882
935,707 186,143

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
1276,662
104,013
66,545
78,189
174,175

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
Từ các giá trị của Qsbd vừa tìm được ta dự báo biến dạng cho từng bó dòng.
Cụ thể ta lập bảng tính rồi lập biểu đồ như sau:
Bảng 6: Bó dòng 1
Đoạn
1-2
2-3
3-4

Qi.(10-3)
(m3/s)
14,478
3,138
43,837

Qsbd

bi(m)
(m3/s)
-11,340 114,750
40,699 156,343
1232,825 43,205

Qi+1.(10-3)
(m3/s)
3,138
43,837
1276,662

bi+1(m
)
156,343
43,205
43,766

b(m)

l(m)

135,547
99,774
43,486

470
720
525

zo.(10-3)
Kết
(m/ngđ) luận
19,973
bồi
-63,571
xói
-6059,275 xói

Zo(m/ngđ)

1
0
300

600

900

1200

1800

1500

l(m)

-1
-2
-3

-4
-5
-6
1

2

3

4

Bảng 7: Bó dòng 2
Đoạn
1-2
2-3
3-4

Qi.(10-3)
(m3/s)
15,188
19,846
13,914

Qsbd
(m3/s)
4,658
-5,932
90,099

Qi+1.(10-3)

(m3/s)
19,846
13,914
104,013

bi(m)
70,370
70,799
63,069

bi+1(m
)
70,799
63,069
35,082

b(m)

l(m)

70,585
66,934
49,076

480
685
505

zo.(10-3) Kết
(m/ngđ) luận

-15,427 xói
14,517
bồi
-407,931 xói

Zo (m/ngđ)
0,1
0
300

600

900

1200

1800

1500

-0,1
-0,2
-0,3
-0,4

-0,5
1

Sinh viên: Case Study_1233456
16

2

3

4

Trang


Bµi tËp lín: §éng lùc häc s«ng biÓn

B¶ng 8: Bã dßng 3
§o¹n
1-2
2-3
3-4

Qi.(10-3)
(m3/s)
12,740
17,393
10,734

Qsbd
(m3/s)
4,653
-6,659
55,811

Qi+1.(10-3)
(m3/s)
17,393
10,734
66,545

bi(m)
64,386
71,484
68,107

bi+1(m
)
71,484
68,107
43,743

b(m)

l(m)

67,935
69,796
55,925

475
650
485

zo.(10-3)

(m/ng®)
-16,180
16,470
-230,885

KÕt
luËn
xãi
båi
xãi

Zo (m/ng®)
0,1
0
300

600

900

1200

1800

1500

l(m)

-0,1
-0,2

-0,3
-0,4

-0,5
1

2

3

4

B¶ng 9: Bã dßng 4
§o¹n
1-2
2-3
3-4

Qi.(10-3)
(m3/s)
14,788
13,677
9,813

Qsbd
(m3/s)
-1,111
-3,864
68,376

Qi+1.(10-3)
(m3/s)
13,677
9,813
78,189

bi(m)
65,537
80,167
135,208

bi+1(m
)
80,167
135,208
159,882

b(m)

l(m)

72,852
107,688
147,545

480
615
450

zo.(10-3)

(m/ng®)
3,565
6,547
-115,555

Zo (m/ng®)
0,05
0
300

600

900

1200

1500

1800

l(m)

-0,05
-0,10
-0,15
-0,20
-0,25
1

Sinh viªn: Case Study_1233456

17

2

3

4

Trang

KÕt
luËn
båi
båi
xãi


Bài tập lớn: Động lực học sông biển

Bảng 10: Bó dòng 5
Đoạn
1+2
2+3
3+4

Qi.(10-3)
(m3/s)
10,604
11,464
33,313

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
0,860
21,849
140,862

Qi+1.(10-3)
(m3/s)
11,464
33,313
174,175

bi+1(m
)
94,399
226,647
186,143

bi(m)
68,815
94,399
226,647

b(m)

l(m)

81,607
160,523

206,395

485
560
395

zo.(10-3) Kết
(m/ngđ) luận
-2,438
xói
-27,273 xói
-193,874 xói

Zo (m/ngđ)
0,05
0
300

600

900

1200

1500

1800

l(m)

-0,05
-0,10
-0,15
-0,20
-0,25
1

2

3

4

II/ Biến dạng của cả lòng sông:
1. Phương trình biến dạng:
Ngoài việc dự báo biến dạng chi tiết ở mức bó dòng, trong thực tế người ta
còn dự báo biến dạng cho cả lòng sông. Phương trình biến dạng cho toàn bộ mặt
cắt lòng sông:
b2( t ) q


sl
1 z o db 0

t
b ( t ) l
1

t '
db 1 B

0
l
t t

b2( t ) q



b1( t )



s

Q s
t '
1 B
0
l

t

t



Trong đó:
b1(t), b2(t) là toạ độ 2 bờ sông.
B = b2 - b1 là bề rộng sông.

Sinh viên: Case Study_1233456
18

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
là hệ số rỗng của bùn cát (thường lấy bằng

1
)
3

Qs là lưu lượng bùn cát của toàn bộ lòng sông.
2. Dự báo biến dạng:
Trong trường hợp tổng quát, khi lòng sông bị biến dạng do bồi hoặc xói thì
các yếu tố thuỷ lực của dòng chảy cũng thay đổi theo, phụ thuộc vào thời gian do
điều kiện thuỷ văn. Chia khoảng thời gian cần dự báo T thành các khoảng thời gian
t đủ nhỏ sao cho các đặc trưng thuỷ lực của dòng chảy thay đổi không đáng kể.
Q s

1
0 (*')
l
t

Khi đó ta có:

Q U .

Từ phương trình(*'), dùng phương pháp sai phân ta có:
Q s

1
0
l
t



Q s


t l 1





Btb



Q s .t
l 1
Q s .t
z otb
l.Btb 1

Trong đó:

Qs là độ chênh lưu lượng bùn cát lòng sông giữa 2 mặt cắt: Qs = Qi+1- Qi
l là khoảng cách giữa 2 mặt cắt.
là biến dạng diện tích lòng sông.
t là khoảng thời gian dự báo biến dạng.
Btb là bề rộng sông trung bình của đoạn sông.
zotb là biến dạng đáy trung bình trên đoạn sông giữa 2 mặt cắt.
a, Bùn cát có kích thước lớn:
Công thức tính lưu lượng bùn cát của Lêvi:
3

0 , 25
U
d


d U U o
q s 0,00076

gd
h



Trong đó: U là vận tốc trung bình của mặt cắt.
Sinh viên: Case Study_1233456
19

Trang

Bài tập lớn: Động lực học sông biển

o

Q

- Uo là lưu tốc không xói.

Uo

- o là diện tích mặt cắt không xói.
Thực hiện phép tích phân bề rộng sông và thay B =


có:
htb

5

d 4 Q4

k
1

1
Qs
3
3
2

h

gd
o tb
k1 là hệ số hiệu chỉnh, lấy bằng 0,0008.
Giả thiết sự thay đổi độ sâu rất nhỏ so với bản thân độ sâu nên:
d
htb

= const ; o = const.

5

d 4
k
1

const suy ra:
Đặt D1
3
2
gd htb


Q
Q s D1 3 1
o
4

b, Bùn cát có kích thước nhỏ:

Công thức tính lưu lượng bùn cát trên một thuỷ trực của Brown:


40



3

Lấy tích phân theo bề rộng sông có:
3

o
3



.
I
.B
Q s 40 k 2
h
tb
d2



s

3

o B 2 Q6
k
2
3
Q s 40 6
7
k 3 s g d

Trong đó:
k2

1

B

3
h db với sông có dạng parabol k 2 1,5 .

3
tb o

B.h

k3 6 7

là khối lượng riêng của nước.

Sinh viên: Case Study_1233456
20

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
s là khối lương riêng của bùn cát.
3

k o
Đặt D2 40 62
3
k 3 s g d

Qs D2

2
Q
.B



6

7

3. ứng dụng:
Dự báo bồi xói cho lòng dẫn:
Bảng 11: Mặt cắt 1-1
Bó
dòng

1
2
3
4
5

htb(m
)
3,691
5,059
5,564
5,336
5,526

U(m/s)
0,715
0,851
0,846
0,867
0,797

Uo(m/s
)
0,159
0,169
0,172
0,171
0,172

qs.(10-6)

(m2/s)
126,169
215,832
197,863
225,651
154,095

b(m)
114,750
70,370
64,386
65,537
68,815



Qsbd.(10-3)
(m3/s)
14,478
15,188
14,740
14,788
10,604
67,798

Bảng 12: Mặt cắt 2-2
Bó
dòng
1
2

3
4
5

htb(m
)
4,039
4,744
4,843
4,714
4,383

U(m/s)
0,477
0,896
0,870
0,797
0,728

Uo(m/s
)
0,161
0,167
0,167
0,167
0,164


qs.(10-6)
(m2/s)

20,074
280,320
243,320
170,606
121,446

b(m)
156,343
70,799
71,484
80,167
94,399

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
3,138
19,846
17,393
13,677
11,464
65,520

Bảng 13: Mặt cắt 3-3

1,249

Uo(m/s
)
0,172

qs.(10-6)
(m2/s)
1014,639

43,205

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
43,837

5,508

0,867

0,172

220,611

63,069

13,914

3

5,518

0,801

0,172

157,608

68,107

10,734

4

3,560

0,625

0,157

72,576

135,208

9,813

Bó
dòng
1

htb(m
)

U(m/s)

5,580

2

Sinh viên: Case Study_1233456
21

b(m)

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
5

1,973

0,140

0,673

146,980

33,313

226,647



111,611

Bảng 14: Mặt cắt 4-4
Bó
dòng
1
2
3
4
5

htb(m
)
2,710
5,339
5,072
2,086
1,597

U(m/s)
2,538
1,607
1,357
0,903
1,013

Uo(m/s
)
0,149
0,171
0,169
0,141

0,134


qs.(10-6)
b(m)
(m2/s)
29170,184 43,766
2964,863 35,082
1521,264 43,743
489,041 159,882
935,707 186,143

Qsbd.(10-3)
(m3/s)
1276,662
104,013
66,545
78,189
174,175
1699,584

Sử dụng kết quả của phần tính Qsbd cho từng mặt cắt ta dự báo cho cả lòng
dẫn. Để dự báo ta cần tính tổng các Qsbdi cho từng mặt cắt. Kết quả tính toán lập
thành bảng như sau:
Bảng 16:
Đoạn

Qi.(10-3)
(m3/s)

Qi+1.(10-3)
(m3/s)

Qsbd.(10-3)
(m3/s)

bi(m)

1-2
2-3
3-4

67,798
65,520
111,611

65,520
111,611
1699,584

-2,278
46,091
1587,973

76,772
94,638
107,247

bi+1(m)
94,638

107,247
93,723

b(m)
85,705
100,943
100,485

l(m)

zo.(10-3)
(m/ngđ)

Kết
luận

478
646
472

6,239
-79,311
-3756,842

bồi
xói
xói

Vậy ta có biểu đồ dự đoán bồi xói cho lòng dẫn và biểu đồ về sự biến dạng
như sau:

Sinh viên: Case Study_1233456
22

Trang


Bài tập lớn: Động lực học sông biển
Zo (m/ngđ)
1

0
300

600

900

1200

1800

1500

l(m)

-1

-2

-3

-4
1

2

3

4

Zo (m/ngđ)
4

3

2

1

0
300

600

900

1200

1500

1800

l(m)

1

Kết luận:
- Đoạn cạn Trung Mầu được chia thành 5 bó dòng, ta tính toán và lập được
biểu đồ biến dạng như trên.
- Sau khi tính toán cho cả lòng dẫn ta thấy các đoạn 1-2, 2-3, 4-5 có diện
tích mặt cắt ướt tăng lên trong khi diện tích mặt cắt ướt đoạn 3-4 lại nhỏ di. Hiện
tượng này là do hình dạng lòng sông và vận tốc dòng nước của các đoạn là không
giống nhau.
- Do yêu cầu của đề tài là Lập bình đồ dòng chảy và dự báo biến dạng cho
từng bó dòng nên bình đồ sau sẽ chỉ vẽ về biến dạng cho từng đoạn của các bó
dòng.
Sinh viên: Case Study_1233456
23

Trang


Bµi tËp lín: §éng lùc häc s«ng biÓn

Sinh viªn: Case Study_1233456
24

Trang