Mô phỏng dòng rip và dòng chảy ven bờ phát sinh do sóng theo các phương pháp khác nhau của phần mềm Mike 21

7 6 0

Vn Doc 2 Gửi tin nhắn Báo tài liệu vi phạm

Tải lên: 57,242 tài liệu

  • Loading ...
1/7 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 11/02/2020, 14:45

Bài báo trình bày các kết quả tính toán mô phỏng hệ thống dòng chảy do sóng ven bờ và dòng rip trong điều kiện bãi biển có các cồn ngầm phía ngoài. Kết quả so sánh với các số liệu thí nghiệm vật lý trên thế giới cho thấy các phương pháp mô phỏng theo phần mềm Mike 21 cho các kết quả khá khác nhau, trong đó phương pháp sử dụng Mike 21-HD-EMS cho kết quả khả quan nhất khi so sánh với các số liệu thí nghiệm của Haller và nnk (1997). BÀI BÁO KHOA HỌC MƠ PHỎNG DỊNG RIP VÀ DỊNG CHẢY VEN BỜ PHÁT SINH DO SÓNG THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC NHAU CỦA PHẦN MỀM MIKE 21 Phùng Đăng Hiếu, Nguyễn Thị Khang, Lê Đức Dũng, Trần Đức Trứ1 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết tính tốn mơ hệ thống dòng chảy sóng ven bờ dòng rip điều kiện bãi biển có cồn ngầm phía ngồi Kết so sánh với số liệu thí nghiệm vật lý giới cho thấy phương pháp mô theo phần mềm MIKE 21 cho kết khác nhau, phương pháp sử dụng MIKE 21-HD-EMS cho kết khả quan so sánh với số liệu thí nghiệm Haller nnk (1997) Từ kết nghiên cứu cho thấy để tính tốn tốt dòng chảy sóng ven bờ bao gồm dòng rip cần thiết phải sử dụng mơ hình tốn đủ mạnh mơ tốt trường sóng ven bờ làm sở tính tốn ứng suất sóng dòng chảy phát sinh sóng Kết tính tốn mơ hình Boussinesq cho thấy có độ phù hợp tốt so với số liệu thí nghiệm vật lý Phương pháp thường dùng MIKE 21-FM HD -SW cho kết tính tốn dòng rip sai nhiều độ lớn độ rộng dòng chảy Từ khố: Dòng rip; Dòng chảy ven bờ sóng; Sóng ven bờ GIỚI THIỆU1 Dòng chảy khu vực ven bờ phức tạp có vai trò lớn việc vận chuyển vật chất đáy, định đến xu vận chuyển bùn cát ven bờ gây xói lở hay bồi tụ bãi biển, vùng bờ Trong đó, dòng chảy phát sinh sóng đóng vai trò quan trọng có ý nghĩa lớn khu vực có tác động ưu sóng Dòng chảy phát sinh sóng gọi tắt “dòng chảy sóng” khu vực ven bờ thường tạo tác động phức tạp trường sóng với địa hình vật cản (như cơng trình, đê, kè, …) khu vực ven bờ Hệ thống dòng chảy sóng thơng thường bao gồm dòng chảy ven dọc bờ dòng theo hướng ngang bờ, tác động dạng địa hình hướng sóng tới, đơi tồn dòng tách bờ khơi phạm vi hẹp có vận tốc lớn (dòng rip) nguy hiểm người tắm biển khu vực bãi biển có dòng rip Chính vậy, việc mơ phỏng, tính tốn đánh giá hệ thống dòng chảy sóng ven bờ, bao gồm dòng rip có ý nghĩa vừa phục vụ cho tính tốn dự báo xói lở, bồi tụ vùng ven bờ vừa cho phép cảnh báo sớm khu vực có dòng rip nguy hiểm Thực tế nay, giới Viện Nghiên cứu biển hải đảo, 125 Trung Kính, Cầu Giấy, Hà Nội 128 phát triển nhiều mơ hình phương pháp mơ tính tốn dòng chảy sóng ven bờ kể hai phương pháp là: phương pháp thứ nhất, mơ sóng theo mơ hình Boussinesq, sau đó, lấy trung bình dòng chảy chuyển động sóng để thu dòng dư sóng (dòng chảy sóng); phương pháp thứ hai, sử dụng phương trình nước nơng truyền thống ứng suất sóng (wave radiation stress) để mơ hệ thống dòng chảy sóng ven bờ Trong phương pháp thứ hai này, ứng suất sóng tính từ kết mơ sóng mơ hình khác thí dụ SWAN (dựa hệ phương trình cân lượng phổ sóng), MILDSLOPE (dựa hệ phương trình elliptic mild slope hay parabolic mild slope) Ở nước ta, thời gian qua, có số tác giả nghiên cứu mơ dòng rip cho số bãi biển ven bờ sử dụng mô hình thương mại MIKE 21 Trong đó, chủ yếu nghiên cứu sử dụng theo phương pháp thứ hai nêu với mơ đun tính sóng dựa mơ hình SWAN hay mơ đun SW mơ hình MIKE 21 Các nghiên cứu điển hình kể tác Nguyễn Bá Xuân (2009) sử dụng MIKE 21 với mơ đun SW để tính tốn dòng chảy sóng ven bờ dòng rip cho bãi biển khu vực Vũng Tàu; Tác giả Lê Đình Mầu (2012) sử dụng MIKE 21-FM HD-SW cho mô dòng rip KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MƠI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) bãi biển Nha Trang; Tác giả Phạm Văn Tiến Lê Văn Khoa (2017) sử dụng MIKE 21-FM HD-SW để mơ tính tốn dòng chảy sóng rip bãi biển Mỹ Khê, Đà Nẵng Như vậy, hai phương pháp kể nước ta chủ yếu sử dụng phương pháp thứ hai tính sóng theo phương trình cân lượng phổ sóng, phương pháp sử dụng phương trình mild slope chưa sử dụng Câu hỏi đặt phương pháp có khả mơ tốt hơn, tính tốn phù hợp mơ dòng chảy sóng ven bờ bao gồm dòng rip? Sử dụng mơ hình MIKE 21 dùng mơ đun tính sóng phù hợp số lựa chọn MIKE 21-FM HD-SW, MIKE 21-HD-EMS hay MIKE 21-HD-PMS? Mục tiêu nghiên cứu sử dụng phương pháp mơ khác mơ hình MIKE 21 để mơ dòng rip dòng chảy sóng ven bờ, so sánh, đánh giá phương pháp với nhau, so sánh với số liệu thí nghiệm vật lý xuất giới để thấy mức độ phù hợp, tính đắn phương pháp nêu CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DỊNG PHÁT SINH DO SĨNG 2.1 Phương pháp sử dụng mơ đun thủy lực (hệ phương trình nước nơng) ứng suất sóng tính từ mơ đun SW (hệ phương trình cân lượng phổ sóng) Đây phương pháp kết hợp hai mô đun MIKE 21 (mơ đun thủy lực mơ đun tính sóng SW) Mơ đun SW tính trường sóng theo phương trình cân lượng phổ sóng cho phân bố độ cao sóng trường ứng suất sóng radiation stress Trường ứng suất sóng đưa vào mơ đun thủy lực MIKE 21 FM HD để tính tốn dòng chảy phát sinh sóng bao gồm dòng rip Đặc điểm phương pháp trường sóng ứng suất sóng tính tốn khơng bao gồm tác động sóng phản xạ, sóng tương tác phi tuyến với sóng với trường dòng chảy phát sinh trường sóng gây Sóng đổ khơng mơ theo chất trình mà áp đặt theo biểu thức bán thực nghiệm Do đó, độ cao sóng thường bị giảm độ sâu giảm 2.2 Phương pháp sử dụng mô đun thủy lực (hệ phương trình nước nơng) ứng suất sóng tính từ mơ đun EMS (hệ phương trình elliptic mild slope) Khác với phương pháp nêu phần trên, phương pháp này, sóng tính theo phương trình elliptic mild slope, hệ phương trình cho đáy có độ dốc thoải nên việc biến đổi mạnh địa hình dẫn đến sai số lớn Tuy nhiên, theo phương pháp mơ hình sóng mơ sóng phản xạ, nhiễu xạ, khúc xạ hiệu ứng nước nơng tác động lên trường sóng Chính vậy, trường sóng ứng suất sóng tính theo phương pháp có tính ưu việt phương pháp Trường ứng suất sóng đưa vào mơ đun thủy lực MIKE 21 HD để tính tốn mơ trường dòng chảy phát sinh sóng bao gồm dòng rip 2.3 Phương pháp sử dụng mô đun thủy lực (hệ phương trình nước nơng) ứng suất sóng tính từ mơ đun PMS (hệ phương trình parabolic mild slope) Phương pháp tính sóng mơ đun PMS thực chất dựa theo hệ phương trình mild slope đơn giản hóa dạng xấp xỉ parabolic nên thời gian tính tốn nhanh so với việc sử dụng mơ đun EMS mà tính hiệu ứng nước nông, khúc xạ, nhiễu xạ Tuy nhiên, phương pháp có điểm yếu khơng tính tương tác với sóng phản xạ Trường ứng suất sóng thu từ mô đun PMS đưa vào mô đun thủy lực MIKE 21 HD để tính tốn mơ trường dòng chảy phát sinh sóng bao gồm dòng rip CÁC MƠ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 3.1 Điều kiện mơ dòng rip dòng chảy ven bờ sóng bãi thoải có hai cồn ngầm theo điều kiện thí nghiệm vật lý Haller nnk (1997) Bãi biển có cồn ngầm phía tồn khoảng cách hai cồn ngầm tạo thành khe sâu hơn, dạng địa hình thường gặp vùng bãi biển ven bờ thực tế Để đánh giá khả xuất dòng chảy ngược khơi hai cồn ngầm tác động sóng tới, Haller cộng thực thí nghiệm vật lý bể sóng Đại học Delaware xuất cơng trình nghiên cứu dòng chảy phát sinh sóng vào năm 1997 Thí nghiệm Haller nnk (1997) trở nên tiếng cộng đồng nhà khoa học giới KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) 129 động lực học ven bờ đón nhận điều kiện tiêu chuẩn để nghiên cứu, đánh giá khả mơ dòng rip mơ hình tốn Thí nghiệm Haller cộng mô tả ngắn gọn sau: Bãi biển thoải độ dốc 1/30 thiết lập bể sóng có độ rộng 18,2m chiều dài bể 19m Bãi biển thoải nối với vùng nước có đáy ngang phẳng độ sâu 0,373m Trên bãi thoải có ba cồn ngầm thiết lập tạo thành hai khoảng cách hở ba cồn ngầm, khoảng hở rộng 1,82m Độ sâu chân phía cồn ngầm 0,1m, độ sâu đỉnh cồn ngầm 0,048m, độ rộng chân cồn ngầm 1,2m Bảng tạo sóng x = 0m (trục x hướng từ bảng tạo sóng vào bờ, trục y song song với bờ) , chân cồn ngầm phía ngồi x = 11,1m, đỉnh cồn ngầm xấp xỉ vị trí x = 12m, chân cồn ngầm phía bờ xấp xỉ x = 12,3m Từ đường mép nước đến mép chân ngồi cồn ngầm xấp xỉ 3m Sóng tới tạo có chu kỳ 1,0s, độ cao sóng 0,494m Các thành phần vận tốc trung bình độ sâu mặt cắt x = 10m; 11,25m; 12,3m 13m đo đạc để đánh giá vận tốc dòng chảy phía cồn ngầm, khe hở phía ngồi cồn ngầm (chi tiết tham khảo Haller nnk (1997)) Trong nghiên cứu mô phỏng, điều kiện thí nghiệm tương tự thí nghiệm Haller nnk (1997) thiết lập với tỉ lệ phóng to 25 lần (do mơ hình MIKE 21 khơng cho phép thiết lập tính tốn với quy mơ nhỏ phòng thí nghiệm) Như vậy, theo đồng dạng số Froude lấy độ cao sóng tới xấp xỉ H = 1m, chu kỳ T = 5s Địa hình thiết lập với kích thước phóng to 25 lần Tính tốn thiết lập cho mơ đun MIKE 21-SW, MIKE 21-PMS, MIKE 21-EMS để thu trường sóng trường ứng suất Sau đó, mơ đun MIKE 21-FM HD MIKE 21-HD sử dụng với nguồn lực trường ứng suất sóng tính từ mơ đun SW, PMS EMS để tính tốn xác định dòng chảy sóng ven bờ dòng rip Các giá trị vận tốc dòng chảy mặt cắt tương ứng (vị trí phóng theo tỉ lệ kích thước 25 lần) với mặt cắt thí nghiệm Haller cộng xuất để so sánh, đánh giá phương pháp tính tốn Do tỉ lệ kích thước 1/25 nên tỉ lệ vận tốc theo đồng dạng số Froude điều chỉnh 1/5 Trong tính tốn mơ sóng 130 dòng chảy mơ hình sử dụng lưới cấu trúc (MIKE 21-EMS, MIKE 21-PMS, MIKE 21-HD), kích thước lưới sử dụng thống ; mơ hình sử dụng lưới phi cấu trúc (MIKE 21-SW, MIKE 21-FM HD) lưới tính chia chi tiết dựa địa hình lưới cấu trúc Phần trình bày kết thu 3.2 Các kết mơ dòng chảy ven bờ sóng bãi thoải có hai cồn ngầm theo điều kiện thí nghiệm vật lý Haller nnk (1997) Kết mô mặt cắt tương ứng với thí nghiệm Haller nnk (1997) xuất Trong đó, trục tọa độ theo thí nghiệm Haller đặt Ox có hướng từ bảng tạo sóng vào bờ, ngược với mô nên giá trị vận tốc u mô sau xuất đổi dấu để phù hợp với hướng thí nghiệm Haller nnk (1997) Các mặt cắt xuất liệu tính tốn cho với vị trí thí nghiệm vật lý Các kết dòng chảy tính theo phương pháp khác mơ hình MIKE 21 với mơ đun tính sóng ứng suất sóng theo SW, PMS EMS vẽ đồ thị mặt cắt với số liệu đo đạc thí nghiệm Haller nnk (1997) để thuận tiện so sánh Hình trình bày phân bố trường dòng chảy tính MIKE 21-HD-EMS vị trí mặt cắt tương ứng với thí nghiệm vật lý Có thể thấy rõ dòng rip xuất hai khe cồn ngầm Hình Phân bố trường dòng chảy tính theo MIKE 21-HD-EMS KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MƠI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) Hình trình bày phân bố thành phần vận tốc dòng chảy ngang bờ dọc bờ tính theo phương pháp khác nhau, so sánh với số liệu thí nghiệm vật lý ta thấy, dòng chảy mặt cắt khác biệt số liệu thí nghiệm kết tính tốn Vị trí x = 10m mặt cắt song song với bờ cách cồn ngầm khoảng 2m Từ số liệu thí nghiệm cho thấy mặt cắt thành phần dòng chảy u v nhỏ, dòng chảy ngang bờ gần khơng Trong đó, thành phần vận tốc u tính theo mơ hình MIKE 21 với mơ đun sóng EMS PMS cho thấy dòng từ bờ khơi lớn xấp xỉ 0,2m/s Kết dòng chảy tính theo mơ đun SW cho thấy vị trí mặt cắt dòng yếu tồn dòng chảy khơi có giá trị khác so với số liệu thí nghiệm vật lý Đối với thành phần vận tốc v, phương pháp tính theo PMS, EMS hay SW cho thấy sai khác lớn so với số liệu thí nghiệm, đặc biệt khu vực lân cận khe sâu hai cồn ngầm Nhìn chung, dòng rip tính theo mơ đun EMS PMS có xu mạnh tính theo mơ đun SW có khoảng cách khơi lớn Tại mặt cắt x = 11,25m, mặt cắt phía ngồi cửa khe sâu hai cồn ngầm Tại tồn dòng chảy từ bờ khơi (dòng rip) rõ mạnh Hình cho thấy, có phù hợp kết tính tốn mô đun MIKE 21 so với số liệu thí nghiệm Thấy rõ vị trí y=4,5m tâm dòng rip, dòng chảy ngược khơi lớn, số liệu thí nghiệm cỡ 14cm/s, tính theo EMS PMS cho giá trị tương đương cỡ 21cm/s, tính theo SW cho giá trị nhỏ nhiều cỡ 5cm/s Thành phần vận tốc v mặt cắt nhỏ phù hợp so với số liệu đây, dòng chảy chủ yếu tồn khu vực khe hở hai cồn ngầm dòng chủ đạo dòng hướng khơi rip Nhìn chung, mặt cắt này, dòng chảy tính theo phương pháp sử dụng mơ đun EMS PMS cho kết tốt so với tính dòng rip sử dụng mơ đun SW MIKE 21 u (MIKE21-EMS) Mặt cắt x=10m 0.2 v (MIKE21-SW) 0.1 u (Expt) v (m/s) u (m/s) v (MIKE21-PMS) 0.15 u (MIKE21-SW) 0.1 v (MIKE21-EMS) Mặt cắt x=10m u (MIKE21-PMS) -0.1 -0.2 v (Expt) 0.05 -0.05 -0.1 -0.3 -0.15 y (m) y (m) Hình Phân bố thành phần dòng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x=10m u (MIKE21-EMS) Mặt cắt x=11.25m 0.2 v (m/s) u (m/s) -0.1 -0.05 -0.1 -0.3 -0.15 y (m) v (Expt) 0.05 -0.2 v (MIKE21-SW) 0.1 u (Expt) v (MIKE21-PMS) 0.15 u (MIKE21-SW) 0.1 v (MIKE21-EMS) Mặt cắt x=11.25m u (MIKE21-PMS) y (m) Hình Phân bố thành phần dòng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x=11,25m KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) 131 u (MIKE21-EMS) 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 u (MIKE21-SW) u (Expt) v (MIKE21-EMS) Mặt cắt x=12.3m u (MIKE21-PMS) v (m/s) u (m/s) Mặt cắt x=12.3m v (MIKE21-PMS) 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 v (MIKE21-SW) v (Expt) y (m) y (m) Hình Phân bố thành phần dòng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x=12,3m Tại mặt cắt x = 12,3m, mặt cắt phía rìa cồn ngầm, nói chân dòng rip khu vực khe hai cồn ngầm Tại mặt cắt này, ta thấy kết mô theo phương pháp sử dụng mô đun EMS PMS cho giá trị vận tốc u v phù hợp với kết thí nghiệm vật lý (xem hình 4) Trên hình thấy rõ, thành phần vận tốc v khớp tính tốn thí nghiệm xu độ lớn Tuy nhiên, kết tính theo phương pháp sử dụng mơ đun SW có khác biệt tính tốn thí nghiệm lớn Đặc biệt, thành phần vận tốc u tính tốn theo SW nhỏ có xu ngược với số liệu thí nghiệm Giá trị vận tốc dòng chảy tính theo mơ đun SW, nhìn chung nhỏ nhiều so với số liệu thí nghiệm Từ kết thấy, mặt cắt vị trí phía sau cồn ngầm (tính từ khơi vào bờ) nên chịu tác động mạnh mẽ trình nhiễu xạ, hiệu ứng nước nông, u (MIKE21-EMS) Mặt cắt x =13m v (m/s) 0.05 -0.05 -0.05 -0.1 -0.1 -0.15 v (Expt) 0.05 -0.15 v (MIKE21-SW) 0.1 u (Expt) 0.1 v (MIKE21-PMS) 0.15 u (MIKE21-SW) 0.15 v (MIKE21-EMS) Mặt cắt x =13m u (MIKE21-PMS) 0.2 u (m/s) phản xạ bờ, sóng đổ tương tác sóng với dòng chảy Chính vậy, hạn chế mơ hình SW khơng tính đến phản xạ sóng, khơng tính đến hiệu ứng nước nơng phi tuyến tác động sóng đổ, tương tác sóng với sóng nên ước lượng khơng tốt ứng suất sóng, dẫn đến kết tính dòng chảy phát sinh sóng có xu nhỏ thực tế Trong đó, mơ hình EMS, PMS giải phương trình mild slope cho phép mơ tả tốt tác động phản xạ sóng, nhiễu xạ sóng hiệu ứng nước nông nên cho kết khả quan Tuy nhiên, EMS PMS khơng tính tương tác phi tuyến sóng với dòng chảy tương tác sóng với sóng, hiệu ứng sóng đổ khơng mơ tốt nên dẫn đến nhiều sai khác tính tốn ứng suất sóng, dẫn đến kết tính dòng chảy sóng, có tốt SW, có sai khác lớn độ lớn xu dòng chảy so với thí nghiệm vật lý 9 y (m) y (m) Hình Phân bố thành phần dòng chảy ngang bờ dọc bờ mặt cắt x=13m Nhận định thấy rõ mặt cắt x = 13m Trên hình cho thấy, ba phương pháp tính tốn cho kết sai khác so với kết thí nghiệm vật lý mặt cắt x=13m Nguyên nhân mặt cắt này, tính phi tuyến tăng mạnh mức độ tương tác 132 thành phần tăng lên độ sâu nhỏ mặt cắt x=12,3m nằm vùng sóng đổ, nơi chịu tác động mạnh hiệu ứng nước nơng lẫn phản xạ sóng từ bờ hệ thống dòng chảy phức tạp ven bờ Chính vậy, mơ hình EMS, PMS chưa mô tả tốt KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) tác động sóng đổ, tương tác phi tuyến sóng với sóng, sóng phản xạ, nhiễu xạ, tương tác sóng với dòng chảy, nên kết mơ hệ thống dòng chảy phát sinh sóng khu vực vày gặp nhiều sai sót việc tính tốn chưa ứng suất sóng 3.3 Kết mơ mơ hình Boussinesq Từ kết mô theo ba phương pháp MIKE 21 (SW, EMS, PMS) dòng chảy phát sinh sóng cho thấy, khơng mơ tốt trường sóng khu vực có địa hình phức tạp tồn tương tác phi tuyến mạnh, tồn cơng trình đặc biệt có hệ thống dòng chảy sóng phức tạp việc mơ dòng rip khó cho kết tốt Để thấy nhận định có sở, nhóm nghiên cứu thực tính tốn trường dòng chảy sóng với việc sử dụng hệ phương trình Boussinesq điều kiện tính tốn giống hệt tính MIKE 21, để mơ cho điều kiện thí nghiệm Haller Mặt cắt x = 11.25m nnk (1997) Các kết hai mặt cắt x = 13m x= 11,25m để so sánh với số liệu thí nghiệm Haller nnk (1997) Từ hình ta thấy, kết mơ dòng chảy sóng theo mơ hình Boussinesq phù hợp với số liệu thí nghiệm Haller nnk (1997) Đặc biệt hình thấy rõ độ lớn dòng rip độ rộng mơ hình Boussinesq mơ tốt, thấy tốt hẳn phương pháp mô EMS hay PMS Mặc dù có sai khác thành phần vận tốc v độ sai khác không lớn xu thành phần vận tốc phù hợp với số liệu thí nghiệm Các kết so sánh mặt cắt x=13m (xem hình 7) cho thấy phù hợp tốt mơ thí nghiệm Cả thành phần vận tốc u lẫn thành phần v cho xu phù hợp với kết thí nghiệm, độ lớn dòng chảy bậc đại lượng, nhiên, có sai khác tổng thể phù hợp tốt nhiều so với ba phương pháp tính tốn theo MIKE 21 nêu Mặt cắt x = 11.25m u (Boussinesq) 0.2 v (Expt) u (Expt) 0.1 v (m/s) 0.1 u (m/s) v (Boussinesq) 0.2 0 -0.1 -0.1 -0.2 -0.2 9 y (m) y (m) Hình So sánh kết mơ hình Boussinesq với thí nghiệm vật lý x=11,25m Mặt cắt x = 13m Mặt cắt x = 13m u (Boussinesq) 0.2 0.1 v (Expt) 0.1 v (m/s) u (m/s) v (Boussinesq) 0.2 u (Expt) -0.1 -0.1 -0.2 -0.2 y (m) y (m) Hình So sánh kết mơ hình Boussinesq với thí nghiệm vật lý x=13m KẾT LUẬN Bài báo trình bày kết mơ dòng rip dòng chảy ven bờ sóng theo ba phương pháp thơng dụng mơ hình MIKE 21 cho tốn sóng phát sinh dòng rip hai cồn ngầm bãi thoải theo điều kiện thí nghiệm Haller nnk (1997) Kết cho thấy, ba phương pháp sử dụng MIKE 21 (MIKE 21-FM HD-SW; MIKE 21-HD-EMS; MIKE 21-HD-PMS) ước lượng sai lệch dòng rip hệ thống dòng chảy phía vùng sóng đổ Đặc biệt, độ lớn dòng rip độ rộng ước lượng thiên lớn phương pháp sử dụng MIKE 21-HD-EMS KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) 133 MIKE 21-HD-PMS, đó, phương pháp sử dụng MIKE 21-FM HD-SW cho kết hai phương pháp ước lượng độ lớn độ rộng dòng rip thấp nhiều so với số liệu thí nghiệm Ngun nhân rõ việc tính trường sóng ứng suất sóng theo mơ hình tính sóng EMS, PMS hay SW bỏ sót nhiều yếu tố tác động trực tiếp đến trường sóng ven bờ dẫn đến tính tốn xác định trường ứng suất sóng chưa đúng, điều dẫn đến hệ trường dòng chảy phát sinh sóng mô sai lệch nhiều so với thực tế Tuy vậy, ba phương pháp sử dụng phương pháp MIKE 21-HD-EMS khả quan cả, cho kết phù hợp phương pháp lại Tính tốn thử nghiệm với mơ hình Boussinesq cho thấy tính ưu việt sử dụng mơ hình mơ dòng rip dòng ven bờ sóng Kết so sánh với thí nghiệm vật lý cho thấy có phù hợp tốt xu độ lớn Đặc biệt kết mô độ lớn độ rộng dòng rip Qua kết nghiên cứu đây, khuyến nghị tính tốn, mơ dòng rip, hay dòng chảy sóng ven bờ nên sử dụng mơ hình MIKE 21-HD-EMS thay cho việc sử dụng MIKE 21-FM HD-SW Cách tốt để mơ phỏng, tính tốn dòng chảy phát sinh sóng khu vực ven bờ bao gồm dòng rip sử dụng mơ hình Boussinesq Tuy nhiên, tính tốn theo mơ hình Boussinesq đòi hỏi thời gian tính toán lâu nên với toán thực tế, cần cân nhắc trường hợp sử dụng Boussinesq cần sử dụng triệt để, để đảm bảo tính đắn kết tính tốn Lời cảm ơn: Bài báo hoàn thành hỗ trợ đề tài TNMT.2016.06.09 Nhóm tác giả xin trân trọng cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bá Xuân (2009) Nghiên cứu tượng dòng rút (rip current) khu vực bãi biển Nha Trang Cam Ranh, đề xuất giải pháp cảnh báo phòng tránh phục vụ hoạt động du lịch biển Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện KH&CN VN Lê Đình Mầu (2012) Điều tra đánh giá tượng dòng rip (rip current) bãi tắm Khánh Hòa, xác định nguyên nhân đề xuất giải pháp phòng tránh Báo cáo tổng hợp đề tài cấp tỉnh Phạm Văn Tiến, Lê Văn Khoa (2017) Nghiên cứu dòng rip ven biển Đà Nẵng mơ hình MIKE couple, Tạp chí KHCN ĐHĐN, số 5(114).2017, Quyển 1, Tr 52-56 Haller M.C., R.A Dalrymple, I.A Svendsen (1997) Experimental modeling of rip currents system In Proceedings of WAVE’97, Virginia Beach, VA, 750-764, ASCE Abstract: SIMULATION OF WAVE INDUCED CURRENTS AND RIP USING VARIOUS MODULES OF MIKE 21 SOFTWARE The paper presents the simulated results of wave-induced current in the nearshore areas and rip currents on a beach with submerged dunes Simulated results were compared with physical experiment data The comparision between the simulated results and physical experiment data of Haller et al (1997) showed that the best method among the three methods provided with MIKE 21 in this study, was MIKE 21-HD-EMS The results also show that it is necessary to use a strong mathematical model to simulate wave field, which is used to caculate the wave radiation stresses, for simulation of wave-induced currents including rip currents Simulated results of the model using Boussinesq equation were the most suitable in all of methods used in this study and satisfactory agreement in comparison with the laboratory data given by Haller et al (1997) The rip current results caculated by MIKE 21-FM HD-SW which is the most used before, have large discrepancies of current speed and range in comparison with experimental data Keywords: Rip current; Wave induced current; Nearshore waves Ngày nhận bài: 23/5/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/6/2018 134 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 61 (6/2018) ... đun tính sóng phù hợp số lựa chọn MIKE 21- FM HD-SW, MIKE 21- HD-EMS hay MIKE 21- HD-PMS? Mục tiêu nghiên cứu sử dụng phương pháp mô khác mơ hình MIKE 21 để mơ dòng rip dòng chảy sóng ven bờ, so sánh,... thủy lực MIKE 21 HD để tính tốn mơ trường dòng chảy phát sinh sóng bao gồm dòng rip CÁC MƠ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 3.1 Điều kiện mơ dòng rip dòng chảy ven bờ sóng bãi thoải có hai cồn ngầm theo điều... LUẬN Bài báo trình bày kết mơ dòng rip dòng chảy ven bờ sóng theo ba phương pháp thơng dụng mơ hình MIKE 21 cho tốn sóng phát sinh dòng rip hai cồn ngầm bãi thoải theo điều kiện thí nghiệm Haller
- Xem thêm -

Xem thêm: Mô phỏng dòng rip và dòng chảy ven bờ phát sinh do sóng theo các phương pháp khác nhau của phần mềm Mike 21, Mô phỏng dòng rip và dòng chảy ven bờ phát sinh do sóng theo các phương pháp khác nhau của phần mềm Mike 21

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn