1
10/14/2010 1
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa KTXD -Bộmôn KTTNN
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
E-mail: nthong56@gmail.com or nthong56@yahoo.fr
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719
10/14/2010 2
NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1. Chất lượng, ht. phân phối nước & thiết bị.
Chương 2. Quản lý cung - cầu trong cấp nước.
Chương 3. Mô hình hoá & thiết kếht. cấp nước.
Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước.
Chương 5: Nước va trong ñường ống chảy có áp.
Chương 6. Quy hoạch hệthống thóat nước.
Chương 7. Mô hình hoá & thiết kếht. thoát nước.
Chương 8. Thoát nước vùng triều.
Chương 9. Quản lý vận hành ht. cấp và thoát nước.
Phần mềm SWMM & EPANET
MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯƠ
Ù
C
10/14/2010 3
NỘI DUNG
Th
ực hành 1: Mô hình dựbáo nhu cầu
nước dùng với p/p Hồi quy tuyến tính
Thực hành 2: Mô phỏng mạng lưới cấp
nước với EPANET.
Thực hành 3: Mô phỏng mạng lưới thoát
nước với SWMM.
Thực hành 4: Mô phỏng thủy lực với HEC-
RAS
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chöông 1: Chaát löôïng, heä thoáng phaân phoái & thieát bò
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/14/2010 4
GIÔÙI THIEÄU
•Khi thieát keá heä thoáng thoaùt nöôùc trong
nhöõng vuøng gaàn bieån soâng suoái nhaän nöôùc
thoaùt coù theå bò aûnh höôûng cuûa thuûy trieàu.
Trong tröôøng hôïp naøy, vaán ñeà ñaùnh giaù khaû
naêng thaùo nöôùc cuûa heä thoáng coáng thoaùt seõ
phuï thuoäc vaøo möïc nöôùc thay ñoåi theo thôøi
gian taïi caùc vò trí soâng raïch tieáp nhaän nöôùc
thoaùt.
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
10/14/2010 5
GIÔÙI THIEÄU
Lyù thuyeát doøng chaûy khoâng oån
ñònh trong tính toaùn thuûy löïc.
Phương trình dạng sóng
khuyếch tán.
Phương trình Saint Venant.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010
10/14/2010 6
6
PHƯƠNG
PHƯƠNG TRÌ
TRÌNH
NH
ðỘ
ðỘNG L
NG LỰ
ỰC
C
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
2
10/14/2010 7
Phöông trình doøng chaûy hôû 1D trong loøng daãn
thay ñoåi daàn ñöôïc trình baøy moät caùch toång
quaùt bôûi phöông trình sau:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
2
0
( ) 0
f
Q Q h
gA gA S S
t x A x
∂ ∂ ∂
+ + + − =
∂ ∂ ∂
Moâ hình soùng ñoäng hoïc
Moâ hình soùng khuyeách taùn
Moâ hình doøng khoâng oån ñònh
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 8
Phöông trình treân coøn coù theå vieát döôùi daïng:
h: chieàu saâu nöôùc taïi maët caét x
Z=h+a: cao ñoä möïc nöôùc taïi maët caét x
a: cao ñoä ñaùy maët caét
A : dieän tích öùôt
Q : löu löôïng qua dieän tích A
S
f
: ñoä doác thuûy löïc
S
0
: ñoä doác ñaùy (-dE/dl; E naêng löôïng, dl chieàu daøi)
PGS. Dr. Nguyễn Thống
0
2
=
+
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
f
S
x
Z
gA
A
Q
xt
Q
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010
10/14/2010 9
9
PHƯƠNG TRÌNH
LIÊN TỤC
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 10
Phöông trình lieân tuïc:
q : löu löôïng ñôn vò boå sung doïc tuyeán
b : chieàu roäng maët thoaùng
Z : cao trình möïc nöôùc
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Q A
q
x t
∂ ∂
+ =
∂ ∂
Q Z
x t
∂ ∂
+ =
∂ ∂
hay
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010
10/14/2010 11
11
MÔ HÌNH SÓNG
KHUYẾCH TÁN
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 12
•Trong tröôøng hôïp doøng chaûy bieán ñoåi chaäm
cho caùc vuøng chòu aûnh höôûng trieàu nhö Tp.
Hoà Chí Minh vaø caùc vuøng laân caän, moâ hình
toaùn daïng soùng khuyeách taùn coù theå öùng
duïng.
•Ngoaøi ra, vôùi daïng moâ hình naøy, phöông
trình toaùn vaø phöông phaùp giaûi seõ töông ñoái
ñôn giaûn. Heä phöông trình ñoäng löïc vaø lieân
tuïc cho moâ hình naøy nhö sau :
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
3
10/14/2010 13
Ngoaøi ra, ñeå giaûi ñöôïc heä phöông trình
treân chuùng ta coøn phaûi boå sung quy luaät
toån thaát naêng löôïng doøng chaûy.
Moät trong nhöõng quy luaät söû duïng phoå
bieán nhaát theo Strickler coù daïng sau :
PGS. Dr. Nguyễn Thống
0
f
ZS
x
∂
+ =
∂
Q Z
b q
x t
∂ ∂
+ =
∂ ∂
vaø
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 14
PHƯÔNG TRÌNH STRICKLER
k
str
: heä soá Strickler
d : ñöôøng kính haït caùt taïo loøng soâng (m)
a =(21-24), heä soá phuï thuoäc vaøo d
PGS. Dr. Nguyễn Thống
2
f
Q Q
S
D
=
5/3
str
D k h b
=
1/6
str
a
k
d
=
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 15
PHƯÔNG PHAÙP GIAI (sơ ñô2 ẩn)
Sô ñoà maïng löôùi sai phaân
•Maïng löôùi söû duïng daïng so le. Vò trí xaùc ñònh
cao trình möïc nöôùc (Z) taïo thaønh moät löôùi,
vò trí ôû ñoù löu löôïng (Q), ñaëc tröng maët caét
(b,ω
ωω
ω) ñöôïc tính taïo thaønh moät maïng löôùi
rieâng, seõ boá trí so le vôùi löôùi tính Z.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Z
i
Z
j
Z
k
Q
i
Q
j
Q
k
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 16
SÔ ðOÀ SAI PHAÂN PREISSMANN
PGS. Dr. Nguyễn Thống
∆
−
+
∆
−
=
∂
∂
+
+
+
+
t
ff
t
ff
t
f
t
i
t
i
t
i
t
i1
1
1
1
2
1
x
ff
x
ff
x
ft
i
t
i
t
i
t
i
∆
−
−+
∆
−
=
∂
∂+
++
+1
11
1)1(
θθ
(
)
(
)
t
i
t
i
t
i
t
i
fffftxf +
−
++=
+
++
+1
11
1
2
1
2
),(
θ
θ
15.0
≤
≤
θ
vôùi
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 17
PHöÔNG TRÌNH SAI PHAÂN SOÙNG KHUYEÁCH TAÙN
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1 1 1 1 1 1 1
. . . . . . . . .
t t t t t t t
m k i i n m i n j
t Z x t t Z t Z
θ α σ θ α θ α θ α
+ + + + + + +
−∆ + ∆ +∆ +∆ −∆ =
. . *(1 )* ( ) ( ) . .
t t t t t t t
i i i n i j m k i i i
x Z t Z Z Z Z q t x
σ θ α α
∆ − ∆ − − − − + ∆ ∆
111
( , , ) 0
ttt
k i j
F Z Z Z
+++
=
hay
0.5
n
n
n i j
D
x Z Z
α
=
∆ −
5/3
1/ 6
(21 24)
n n n
D h b
d
÷
=
1
* (1 )*
t t
i i i
b b
σ θ θ
+
= + −
vôùi
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 18
ÑIEÀU KIEÄN TAïI NUÙT MAïNG LƯÔÙI, ðIEÀU KIEÄN BIEÂN
Ñieàu kieän lieân tuïc taïi nuùt maïng löôùi : Taïi vò trí hoäi tuï cuûa
caùc nhaùnh (>2 nhaùnh), phöông trình lieân tuïc coù daïng
sau ñaây seõ ñöôïc thay theá cho phöông trình ñoäng löïc :
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1
0
N
i
i
Q
=
=
∑
Nuùt hoäi tuï maïng löôùi
( )
( )
( )
1 1 1
( ) 1 ( )
t t t t t t
k i k i
p Z Z p Z Z
θ α θ α
+ + +
− = − − −
∑ ∑
Toång caùc nhaùnh hoäi tuï
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
4
10/14/2010 19
ðIỀU KIỆN ðẶC BIỆT
Trong tröôøng hôïp doøng chaûy ñi qua caùc
daïng coâng trình : coáng laøm vieäc theo 1
hoaëc 2 chieàu, ñaäp traøn, ñaäp ngaên …
phöông trình ñoäng löïc Saint Venant
seõ ñöôïc thay theá bôûi phöông trình bieåu
dieãn quy luaät thuûy löïc thích hôïp töông
öùng.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 20
ðIỀU KIỆN BIÊN
Moâ hình ñöôïc thieát laäp cho pheùp
moâ taû caùc ñieàu kieän bieân :
Loaïi möïc nöôùc (Z)
Loaïi löu löôïng (Q) deå daøng.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010
10/14/2010 21
21
DÒNG KHÔNG ỔN ðỊNH VỚI
PHƯƠNG TRÌNH ðẤY ðỦ
SAINT VENANT
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 22
Phöông trình lieân tuïc :
Phöông trình ñoäng löïc:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
Z Q
B q
t x
∂ ∂
+ =
∂ ∂
2
2 2
2
. . 0
Q Q
Q Q Q Q A Z
gA g
t x A x A x x C AR
∂ ∂ ∂ ∂ ∂
+ − + + =
∂ ∂ ∂ ∂ ∂
1/6
/
C R n
=
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 23
MAÏNG LÖÔÙI KHOÂNG GIAN 1D
PGS. Dr. Nguyễn Thống
dx
i
Chuù yù coù söï khaùc nhau veà sô ñoà sai phaân khoâng gian
so vôùi t/h tröôùc.
(Q
i
,Z
i
)
Vò trí xaùc ñònh
aån soá baøi toaùn
(Q
bien
)(H
bien
)
(H
bien
)
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 24
Phöông trình lieân tuïc daïng sai phaân:
Vôùi:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
+ + + +
+ +
∆ − ∆ + ∆ + ∆ =
t 1 t 1 t 1 t 1
1 i 2 i 1 i 1 2 i 1 3
a Z a Q a Z a Q a
ψ
+
+ +
∆
= + + ∆ + ∆
t t
t t t t
i 1 i
1 i 1 i B i 1 i
x dB dB
a B B ( Z Z )
4 dZ dZ
θ
= ∆
2 Q
a t
ψ ψ
+
+
= −∆ − + ∆ ∆ + −
t t t 1 t
3 i 1 i q q
a t(Q Q ) x. t q (1 )q
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
5
10/14/2010 25
Phöông trình ñoäng löïc daïng sai phaân:
Vôùi:
PGS. Dr. Nguyễn Thống
+ + + +
+ +
∆ + ∆ + ∆ + ∆ =
t 1 t 1 t 1 t 1
1 i 2 i 3 i 1 4 i 1 5
b Z b Q b Z b Q b
θ θ
= ∆ − ∆
2
1 Z Z
b t.U B. gA. t.
θ ψ
∆
= − ∆ + ∆ ∆
2 Q Q
x
b 2 t.U. g. t. x.D
2
θ θ
= −∆ + ∆
2
3 Z Z
b t.U B. gA. t.
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 26
PGS. Dr. Nguyễn Thống
θ ψ
∆
= + ∆ + ∆ ∆
4 Q Q
x
b 2 t.U. g. t. x.D
2
χ χ
+
+
+
+
= +
+
2 t t 4 / 3
i 1 i
t t
i 1 i
t t 7 / 3
i 1 i
n 0.5( )
D . Q Q
4 0.5(A A )
)ZZ(BU.t)QQ(U.t2b
t
i
t1i
2t
i
t1i5
−∆+−∆−=
++
)QQ(Dx.tg)ZZ(A.tg t
i
t1i
t
i
t1i −∆∆−−∆− ++
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 27
Ñieàu kieän taïi nuùt hoäi tuï nhieàu nhaùnh
(N>2) cuûa maïng löôùi
Cao trình möïc nöôùc taïi caùc maët caét hoäi tuï veà
nuùt laø baèng nhau.
Toång löu löôïng nöôùc hoäi tuï veà nuùt :
Chuù yù: Taïi nuùt hoäi tuï N nhaùnh seõ thieát laäp ñöôïc N
phöông trình.
PGS. Dr. Nguyễn Thống
1 1
t t
k p
Z Z
+ +
∆ = ∆
1
1
0
Nt
k
k
Q
+
=
∆ =
∑
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010 28
BAØI TAÄP
Thieát laäp sô ñoà khoái ñeå
giaûi baøi toaùn 1D (soùng
khuyeách taùn & Saint
Venant).
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.
10/14/2010
10/14/2010 29
29
PGS. Dr. Nguyễn Thống
MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC
Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D.