zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Nghiên cứu trường dòng chảy rối có cấu trúc trong hệ sinh thái thảm thực vật

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

25
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiểu được trường dòng chảy quanh khu vực sinh thái thảm thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu được các quá trình trao đổi động lượng và khối lượng diễn ra trong rừng và ven rừng. Bài viết tập trung nghiên cứu trường dòng chảy rối có cấu trúc trong hệ sinh thái thảm thực vật đồng thời nghiên cứu các biện pháp bảo vệ bờ thân thiện với môi trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu trường dòng chảy rối có cấu trúc trong hệ sinh thái thảm thực vật

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 NGHIÊN CỨU TRƯỜNG DÒNG CHẢY RỐI CÓ CẤU TRÚC TRONG HỆ SINH THÁI THẢM THỰC VẬT Trương Hồng Sơn1, Phan Khánh Linh1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: truonghongson@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG độ thủy động lực học ở khu vực ven rìa hệ sinh thái, hình thành bởi sự tương tác giữa Trong những năm gần đây, giá trị và vai sóng và dòng chảy với cây cối (Trương và trò của hệ sinh thái rừng, cây cối và thảm cộng sự, 2019). Hiểu được trường dòng chảy thực vật (gọi tắt là hệ sinh thái thảm thực vật) ở khu vực rìa hệ sinh thái là một trong những ở khu vực sông, cửa sông và bờ biển trong yếu tố tiên quyết để có thể đề xuất các giải công tác phòng chống xói lở và biến đổi khí pháp bảo vệ tổ hợp rừng và bờ một cách hợp hậu đã được nhận ra và quan tâm (Trương và lý. Trong bối cảnh này, rất nhiều nghiên cứu cộng sự, 2019; Linh và cộng sự, 2019; Nepf, đã tập trung phân tích trường dòng chảy 2012). Từ góc nhìn thủy động lực học, hệ trong sông, kênh với sự có mặt của hệ sinh thống rễ, lá và tán lá của các thảm thực vật có thái thảm thực vật (Trương và cộng sự, 2019; tác dụng cản trở, làm chậm và chuyển hướng Nepf, 2012). Các kết quả nghiên cứu đều dòng chảy, qua đó có khả năng hấp thụ năng thống nhất về sự tồn tại của một trường dòng lượng dòng chảy, năng lượng sóng, bão và chảy rối có cấu trúc hai chiều hình thành và sóng thần (Alongi, 2008). Sự có mặt của hệ phát triển ở khu vực ven thảm thực vật, là thảm thực vật kích thích quá trình trao đổi khu vực chuyển đổi giữa vùng dòng chảy động lượng và khối lượng, tạo điều kiện không bị giới hạn và vùng dòng chảy chịu thuận lợi cho bùn cát được khoắng động và lực cản của cây cối. Trong bài báo này, vận chuyển về phía thảm thực vật. Do đó, những kết quả nghiên cứu thí nghiệm mới khu vực bờ sông, bờ biển phía sau thảm thực nhất của nhóm tác giả liên quan đến dạng vật được che chắn, bảo vệ có khả năng ổn dòng chảy rối có tính cấu trúc này, cũng như định cao hơn so với các vùng không được khả năng mô phỏng chúng sẽ được giới thiệu. che phủ bởi cây cối trong những điều kiện tự Nghiên cứu thí nghiệm này được thực hiện nhiên, thiên tai bất lợi (Trương và Wim., năm 2018 tại phòng thí nghiệm thủy lực môi 2019). Hiện nay, việc sử dụng các biện pháp trường của trường đại học TU Delft, Hà Lan công trình và phi công trình có tính thân thiện trong khuôn khổ dự án nghiên cứu các biện với môi trường sinh thái để phòng chống xói pháp bảo vệ bờ thân thiện với môi trường. lở, chỉnh trị và chống thiên tai đã và đang trở thành xu hướng chung trong công tác xây 2. THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH dựng thủy lợi trong nước cũng như trên thế giới (Trương và Wim, 2019). Về mặt lý Để nghiên cứu trường dòng chảy rối có thuyết, để thiết kế và áp dụng được các cấu trúc hai chiều, có kích thước lớn, mô phương pháp thân thiện với môi trường được hình vật lý mô phỏng kênh dẫn có hệ sinh thái hiệu quả, điểm mấu chốt là phải nắm được cơ thảm thực vật phát triển trên bãi bồi được xây chế trao đổi động lượng và vận chuyển bùn dựng trong phòng thí nghiệm (Hình 1). Hệ cát giữa hệ sinh thái thảm thực vật với môi sinh thái thảm thực vật được mô phỏng bởi hệ trường xung quanh. Những quá trình trao đổi hơn 2000 cọc gỗ có đường kính 10 mm, cắm và vận chuyển này được quyết định bởi chế sole, cách nhau khoảng cách s = 6 cm. Vận 187
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 tốc dòng chảy tại các chất điểm được đo bằng từ kết quả phân tích PIV ở hai thời điểm khác thiết bị đo đạc vận tốc dòng chảy ADV với nhau, cách nhau 4 giây. Kết quả chỉ ra rằng ở tần số 25 HZ. Thời gian đo tại mỗi điểm là 10 khu vực ven hệ sinh thái thảm thực vật, trong phút. Bên cạnh đó, trường dòng chảy trong vùng chuyển đổi từ khu vực dòng chảy tự do mô hình vật lý được thu và tính toán bằng sang khu vực dòng chảy bị giới hạn bởi sự phương pháp LSPIV. Trong đó hệ thống xuất hiện của cây cối, vận tốc của dòng chảy camera chuyên dụng được sử dụng với tần số có sự dao động mạnh mẽ, cả về độ lớn và về 10 HZ (mỗi giây ghi nhận 10 hình ảnh) được phương chiều. sử dụng để chụp lại sự dịch chuyển của hơn 10000 hạt nhựa nhỏ, có đường kính 2 - 2.5 mm được thả đều và liên tục ở thượng lưu của mô hình. Trường hợp thí nghiệm được giới thiệu trong bài báo này có các thông số đặc trưng như sau: lưu lượng dòng chảy Q = 45ls-1; mực nước trong mô hình H = 12 cm; mật độ của hệ sinh thái thảm thực vật là 0.01; ma sát đáy trung bình của máng thí nghiệm là 0.0027. Hình 2. Kết quả trường dòng chảy Hình 1. Mô hình thí nghiệm vật lý xung quanh khu vực thảm thực vật nghiên cứu trường dòng chảy trong sông, có độ rỗng 0.01 kênh có bãi bồi và sự có mặt Kết quả của sự dao động này là sự xuất của hệ sinh thái thảm thực vật hiện của những cấu trúc dòng chảy dạng Bên cạnh mô hình vật lý, mô hình số mô xoáy, có kích thước lớn, với chiều dài hơn phỏng thí nghiệm vật lý được xây dựng. Các một mét và chiều rộng hơn nửa mét (chiều thông số đầu vào của mô hình số được khai dài và chiều rộng lớn hơn nhiều so với độ sâu báo dựa trên kết quả đo đạc của mô hình vật dòng chảy nên được coi là cấu trúc hai lý. Mắt lưới nhỏ nhất của mô hình số có kích chiều). Kết quả cũng cho thấy sau bốn giây, thước 1 cm  1cm; mô hình có hơn 15000 ô cấu trúc xoáy này di chuyển được khoảng lưới với bước thời gian chạy là 0.0005 giây. 0.4 m. Tức là vận tốc của cấu trúc này là Thời gian để mô phỏng 30 phút thí nghiệm là khoảng 0.1 m mỗi giây. Hình 3 minh họa kết khoảng 48 giờ. quả trường dòng chảy tính toán bởi mô hình số, thể hiện bằng các đường dòng tức thời 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU (đường nét đứt màu đen) và sự hiện diện của cấu trúc xoáy 2 chiều có kích thước lớn được Trong mục này của bài báo, kết quả trường quan sát thấy qua kết quả của trường xoáy dòng chảy quanh khu vực cây và sự xuất hiện (phổ màu). Kết quả mô phỏng cho thấy về của cấu trúc dòng chảy hai chiều ở khu vực mặt định tính, mô hình số có khả năng mô ven thảm thực vật, trích xuất từ mô hình vật phỏng được sự hiện diện của cấu trúc dòng lý và mô hình số sẽ được giới thiệu. Hình 2 chảy xoáy ven hệ sinh thái thảm thực vật. cho thấy kết quả của trường dòng chảy quanh Tuy nhiên vị trí, độ lớn và kích thước cũng khu vực hệ sinh thái thảm thực vật thu được như mức độ xâm nhập của cấu trúc vào thảm 188
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 thực vật trích xuất từ mô hình nhỏ hơn nhiều dụng được những giải pháp thân thiện môi so với kết quả của mô hình vật lý. trường có hiệu quả cao để ổn định đường bờ đồng thời đảm bảo hệ sinh thái phát triển bền vững. Sự xuất hiện của cấu trúc dòng chảy xoáy hai chiều có kích thước lớn (kích thước theo chiều dài và chiều rộng lớn hơn nhiều lần so với độ sâu dòng chảy) được quan sát và tái hiện qua thí nghiệm mô hình vật lý và mô hình số. Cấu trúc xoáy này hình thành và di chuyển dọc theo rìa của hệ sinh thái thảm thực vật. Sự xuất hiện và dịch chuyển của nó Hình 3. Kết quả mô phỏng trường tạo ra các dòng chảy mạnh hướng vào và rút dòng chảy, hệ đường dòng tính toán ra khỏi rừng, qua đó tạo điều kiện cho các hạt và trích xuất từ mô hình số bùn cát và khoáng chất, dinh dưỡng có cơ hội Sự hình thành của trường dòng xoáy lớn được lưu thông trao đổi. Hướng nghiên cứu hai chiều này là kết quả của chênh lệch vận sắp tới sẽ là tính toán các tham số để các mô tốc dòng chảy giữa vùng thảm thực vật (mô hình RANs có khả năng mô phỏng hiện phỏng bởi hệ thống cọc gỗ) với môi trường thượng xoáy này được chính xác hơn, cũng xung quanh. Theo định luật Bernoulli, chênh như sử dụng các mô hình học máy để tái hiện lệch vận tốc dòng chảy giữa hai vùng kích và phỏng đoán thêm các đặc trưng của cơ chế hoạt sự mất ổn định của ứng suất cắt trong dòng chảy này. dòng chảy ở khu vực rìa rừng. Sự mất ổn định của ứng suất cắt trong dòng chảy này 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO được gọi là sự mất ổn định Kelvin-Helmholtz [1] Alongi, D. M. (2008). Mangrove forests: (K-H). Đây là nguyên nhân tạo ra một cấu Resilience, protection from tsunamis, and trúc dòng chảy nội sinh có cấu trúc, hình responses to global climate change. thành và phát triển trong vùng chuyển tiếp Estuarine, Coastal and Shelf Science, dọc theo rìa thảm thực vật (Trương và 76(1): 1 –13. Uijttewaal., 2019). Sự hình thành của trường [2] Mazda, Y., Kanazawa, N., and Wolanski, dòng xoáy này cũng được ghi nhận trong E. (1995). Tidal asymmetry in mangrove creeks. Hydrobiologia, 295(1-3): 51-58. trường hợp lòng dẫn bằng phẳng với thảm [3] Nepf, H. M. (2012). Hydrodynamics of thực vật phát triển phân bố phát triển một bên vegetated channels. Journal of Hydraulic (Nepf, 2012), nhưng độ lớn cũng như biểu Research, 50(3):262–279. hiện của chúng không rõ ràng như trong [4] Phan, L. K., Stive, M. J. F., Zijlema, M., trường hợp thảm thực vật phát triển trên bãi Truong, H. S., and Aarninkhof, S. G. J. bồi (Trương và cộng sự, 2019). Trong trường (2019). The effect of wave non-linearity on hợp cây thực vật có độ dẻo (không cứng như wave attenuation by vegetation. Coastal cọc trong thí nghiệm) thì mức độ biểu hiện Engineering. 147: 63-74. của trường dòng xoáy có thể tăng hoặc giảm [5] Truong, S. H., Uijttewaal, W. S. J., and Stive, tùy thuộc vào mức độ dẻo của cây. M. J. F. (2019). Exchange processes induced by large horizontal coherent structures in 4. KẾT LUẬN floodplain vegetated channels. Water Resources Research, 55(3): 2014-2032. Hiểu được trường dòng chảy quanh khu [6] Truong, S. H., and Uijttewaal, W. S. J. vực sinh thái thảm thực vật đóng vai trò quan (2019). Transverse momentum exchange trọng trong việc hiểu được các quá trình trao induced by large coherent structures in a đổi động lượng và khối lượng diễn ra trong vegetated compound channel. Water rừng và ven rừng, từ đó có thể thiết kế và áp Resources Research, 55(1): 589-612. 189

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.