intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Mạng lưới cấp thoát nước: Chương 8 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

26
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Mạng lưới cấp thoát nước - Chương 8: Thoát nước vùng triều" cung cấp cho người học các kiến thức lý thuyết dòng chảy không ổn định trong tính toán thủy lực, phương trình dạng sóng khuếch tán, phương trình Saint Venant. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mạng lưới cấp thoát nước: Chương 8 - PGS.TS. Nguyễn Thống

  1. TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM MẠNG LƯỚI CẤP THOÁT NƯƠÙC Khoa KTXD - Bộ môn KTTNN 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 kế ht. cấp nước. Chương 4: Phân tích mạng lưới cấp nước. Chương 5: Nước va trong ñường ống chảy có áp. Chương 6. Quy hoạch hệ thống thóat nước. Chương 7. Mô hình hoá & thiết kế ht. thoát nước. PGS. TS. NGUYỄN THỐNG Chương 8. Thoát nước vùng triều. Chương 9. Quản lý vận hành ht. cấp và thoát nước. E-mail: nthong56@gmail.com or nthong56@yahoo.fr Phần mềm SWMM & EPANET Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong 10/14/2010 1 10/14/2010 2 Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chöông 1: Chaát löôïng, heä thoáng phaân phoái & thieát bò Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. NỘI DUNG GIÔÙI THIEÄU • Khi thieát keá heä thoáng thoaùt nöôùc trong Thực hành 1: Mô hình dự báo nhu cầu nhöõng vuøng gaàn bieån soâng suoái nhaän nöôùc nước dùng với p/p Hồi quy tuyến tính thoaùt coù theå bò aûnh höôûng cuûa thuûy trieàu. Thực hành 2: Mô phỏng mạng lưới cấp  Trong tröôøng hôïp naøy, vaán ñeà ñaùnh giaù khaû nước với EPANET. naêng thaùo nöôùc cuûa heä thoáng coáng thoaùt seõ phuï thuoäc vaøo möïc nöôùc thay ñoåi theo thôøi Thực hành 3: Mô phỏng mạng lưới thoát gian taïi caùc vò trí soâng raïch tieáp nhaän nöôùc nước với SWMM. thoaùt. Thực hành 4: Mô phỏng thủy lực với HEC- RAS 10/14/2010 3 10/14/2010 4 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. GIÔÙI THIEÄU Lyù thuyeát doøng chaûy khoâng oån ñònh trong tính toaùn thuûy löïc. PHƯƠNG TRÌNH  Phương trình dạng sóng khuyếch tán. ðỘNG LỰC  Phương trình Saint Venant. 10/14/2010 5 10/14/2010 6 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 1
  2. MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Phöông trình doøng chaûy hôû 1D trong loøng daãn Phöông trình treân coøn coù theå vieát döôùi daïng: thay ñoåi daàn ñöôïc trình baøy moät caùch toång ∂Q ∂  Q 2   ∂Z  quaùt bôûi phöông trình sau: +   + gA + Sf =0 ∂t ∂x  A   ∂x  ∂Q ∂  Q 2  ∂h h: chieàu saâu nöôùc taïi maët caét x +   + gA + gA( S f − S0 ) = 0 ∂t ∂x  A  ∂x Z=h+a: cao ñoä möïc nöôùc taïi maët caét x a: cao ñoä ñaùy maët caét Moâ hình soùng ñoäng hoïc A : dieän tích öùôt Q : löu löôïng qua dieän tích A Moâ hình soùng khuyeách taùn Sf: ñoä doác thuûy löïc Moâ hình doøng khoâng oån ñònh S0: ñoä doác ñaùThống y (-dE/dl; E naêng löôïng, dl chieàu daøi) 10/14/2010 7 10/14/2010 8 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Phöông trình lieân tuïc: ∂Q ∂A hay ∂Q ∂Z + =q +b =q ∂x ∂t ∂x ∂t PHƯƠNG TRÌNH q : löu löôïng ñôn vò boå sung doïc tuyeán LIÊN TỤC b : chieàu roäng maët thoaùng Z : cao trình möïc nöôùc 10/14/2010 10 10/14/2010 9 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. • Trong tröôøng hôïp doøng chaûy bieán ñoåi chaäm cho caùc vuøng chòu aûnh höôûng trieàu nhö Tp. MÔ HÌNH SÓNG Hoà Chí Minh vaø caùc vuøng laân caän, moâ hình toaùn daïng soùng khuyeách taùn coù theå öùng duïng. KHUYẾCH TÁN • 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 : 10/14/2010 12 10/14/2010 11 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 2
  3. MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. PHƯÔNG TRÌNH STRICKLER ∂Z ∂Q ∂Z + Sf = 0 vaø +b =q ∂x ∂x ∂t Sf = QQ D = k str h 5 / 3b k str = a1/ 6 D2 d Ngoaøi ra, ñeå giaûi ñöôïc heä phöông trình treân chuùng ta coøn phaûi boå sung quy luaät kstr : heä soá Strickler toån thaát naêng löôïng doøng chaûy. d : ñöôøng kính haït caùt taïo loøng soâng (m) Moät trong nhöõng quy luaät söû duïng phoå a =(21-24), heä soá phuï thuoäc vaøo d bieán nhaát theo Strickler coù daïng sau : 10/14/2010 13 10/14/2010 14 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. PHƯÔNG PHAÙP GIAI (sơ ñô2 ẩn) SÔ ðOÀ SAI PHAÂN PREISSMANN Sô ñoà maïng löôùi sai phaân ∂f 1  f i t++11 − f i t+1 f i t +1 − f i t  • Maïng löôùi söû duïng daïng so le. Vò trí xaùc ñònh =  +  ∂t 2  ∆t ∆t   cao trình möïc nöôùc (Z) taïo thaønh moät löôùi, vò trí ôû ñoù löu löôïng (Q), ñaëc tröng maët caét ∂f f t +1 − f i t +1 f t − f it = θ i +1 + (1 − θ ) i +1 (b,ω ω) ñöôïc tính taïo thaønh moät maïng löôùi ∂x ∆x ∆x rieâng, seõ boá trí so le vôùi löôùi tính Z. θ 1−θ t f ( x, t ) = 2 (f t +1 i +1 ) + f i t +1 + 2 ( f i +1 + f i t ) Zi Zj Zk vôùi 10/14/2010 Qi Qj Qk 15 10/14/2010 0.5 ≤ θ ≤ 1 16 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. PHöÔNG TRÌNH SAI PHAÂN SOÙNG KHUYEÁCH TAÙN ÑIEÀU KIEÄN TAïI NUÙT MAïNG LƯÔÙI, ðIEÀU KIEÄN BIEÂN Ñieàu kieän lieân tuïc taïi nuùt maïng löôùi : Taïi vò trí hoäi tuï cuûa −∆t.θ .αmt +1Zkt +1 +  ∆xi .σ i + ∆t.θ .αnt +1 + ∆t.θ .αmt +1  Zit +1 − ∆t.θ .αnt +1Z tj+1 = caùc nhaùnh (>2 nhaùnh), phöông trình lieân tuïc coù daïng sau ñaây seõ ñöôïc thay theá cho phöông trình ñoäng löïc : ∆xi .σ i .Z it − ∆t * (1 − θ ) * α nt ( Z it − Z tj ) − α mt ( Z kt − Z it )  + qi .∆t.∆xi N hay t +1 t +1 t +1 ∑Q i =0 F (Z , Z , Z ) = 0 k i j i =1 Dn Nuùt hoäi tuï maïng löôùi vôùi αn =  ∆xn Z i − Z j  0.5 σ i = θ * bit +1 + (1 − θ ) * bit Toång caùc nhaùnh hoäi tuï   (21 ÷ 24) 5 / 3 θ ∑ α ( p )t +1 ( Z kt +1 − Z it +1 ) = − (1 − θ ) ∑ α ( p )t ( Z kt − Z it ) 10/14/2010 Dn = hn bn 17 10/14/2010 18 PGS. Dr. Nguyễn Thống d 1/ 6 PGS. Dr. Nguyễn Thống 3
  4. MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. ðIỀU KIỆN ðẶC BIỆT ðIỀU KIỆN BIÊN Trong tröôøng hôïp doøng chaûy ñi qua caùc Moâ hình ñöôïc thieát laäp cho pheùp daïng coâng trình : coáng laøm vieäc theo 1 hoaëc 2 chieàu, ñaäp traøn, ñaäp ngaên … moâ taû caùc ñieàu kieän bieân :  phöông trình ñoäng löïc Saint Venant  Loaïi möïc nöôùc (Z) seõ ñöôïc thay theá bôûi phöông trình bieåu  Loaïi löu löôïng (Q) deå daøng. dieãn quy luaät thuûy löïc thích hôïp töông öùng. 10/14/2010 19 10/14/2010 20 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Phöông trình lieân tuïc : ∂Z ∂Q B + =q DÒNG KHÔNG ỔN ðỊNH VỚI ∂t ∂x Phöông trình ñoäng löïc: PHƯƠNG TRÌNH ðẤY ðỦ SAINT VENANT ∂Q ∂  2Q ∂Q Q 2 ∂A  ∂Z QQ +  . − 2 .  + gA +g 2 =0 ∂t ∂x  A ∂x A ∂x  ∂x C AR C = R1/ 6 / n 10/14/2010 22 10/14/2010 21 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. MAÏNG LÖÔÙI KHOÂNG GIAN 1D Phöông trình lieân tuïc daïng sai phaân: a1∆Z ti +1 − a2 ∆Q it +1 + a1∆Z it ++11 + a2 ∆Q it ++11 = a3 (Qbien) (Qi,Zi) (Hbien) Vôùi: dxi ∆x  t dBt dBt  Vò trí xaùc ñònh a1 = Bi +1 + Bit +ψ B ( i+1 ∆Z it +1 + i ∆Z it )   aån soá baøi toaùn 4  dZ dZ  (Hbien) a 2 = θ Q ∆t Chuù yù coù söï khaùc nhau veà sô ñoà sai phaân khoâng gian a3 = −∆t(Q it +1 − Q it ) + ∆x.∆t ψ q q t +1 + (1 −ψ q )q t  so vôùi t/h tröôùc. 10/14/2010 23 10/14/2010 24 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống 4
  5. MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Phöông trình ñoäng löïc daïng sai phaân: ∆x t +1 t +1 t +1 t +1 b4 = + 2 ∆t.U.θ Q + g.∆t.∆x.Dψ Q b1∆Z i + b 2 ∆Q i + b 3 ∆Z i +1 + b 4 ∆Q i +1 = b5 2 b 5 = −2∆t.U(Qit+1 − Qit ) + ∆t.U 2 B( Zit+1 − Zit ) Vôùi: b1 = ∆t.U B.θ Z − gA.∆t.θ Z 2 ∆x − g∆t.A ( Zit+1 − Zit ) − g∆t.∆xD (Q it+1 − Q it ) b2 = − 2∆t.U.θ Q + g.∆t.∆x.Dψ Q 2 n 2  0.5( χ it+1 + χ it )4 / 3  b3 = −∆t.U 2 B.θ Z + gA.∆t.θ Z D= . Q ti +1 + Q ti 4  0.5(A ti +1 + A ti )7 / 3  10/14/2010 25 10/14/2010 26 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. Ñieàu kieän taïi nuùt hoäi tuï nhieàu nhaùnh (N>2) cuûa maïng löôùi BAØI TAÄP Cao trình möïc nöôùc taïi caùc maët caét hoäi tuï veà nuùt laø baèng nhau. t +1 t +1 Thieát laäp sô ñoà khoái ñeå ∆Z k = ∆Z p giaûi baøi toaùn 1D (soùng Toång löu löôïng nöôùc hoäi tuï veà nuùt : N khuyeách taùn & Saint ∑ ∆Q t +1 =0 Venant). k k =1 Chuù yù: Taïi nuùt hoäi tuï N nhaùnh seõ thieát laäp ñöôïc N phöông trình. 10/14/2010 27 10/14/2010 28 PGS. Dr. Nguyễn Thống PGS. Dr. Nguyễn Thống MAÏNG LÖÔÙI CAÁP THOAÙT NÖÔÙC Chương 8 : Dòng không ổn ñịnh 1D. 10/14/2010 29 PGS. Dr. Nguyễn Thống 5
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2