Mô hình phi tuyến nước nông mô phỏng dòng chảy sau vỡ đập trên nền đáy hạ lưu phức tạp dùng hệ tọa độ (b, s)

Tóm tắt

Trong điều kiện khí tượng bất thường hiện nay, mô phỏng dòng chảy ngập lụt đô thị đang là bài toán ứng dụng thực tiễn rất cao trong tính toán dự báo thiên tai của mỗi quốc gia, đặc biệt là những quốc gia chịu ảnh hưởng lớn từ biến đổi khí hậu như Việt Nam. Bài báo nghiên cứu xây dựng một mô hình số mô phỏng dòng chảy sau vỡ đập trên nền đáy hạ lưu phức tạp, có khả năng ứng dụng cao trong mô phỏng dự báo ngập lụt đô thị. Mô hình số sử dụng hệ phương trình phi tuyến nước nông dùng hệ tọa độ (b, s) có ưu điểm đơn giản nhưng hiệu quả trong mô phỏng các hiện tượng dòng chảy không nén được. Phương pháp hỗn hợp thể tích - sai phân hữu hạn và phương pháp tường minh Runge - Kutta 3 bước bậc 3 được sử dụng để rời rạc hóa hệ phương trình chủ đạo tương ứng theo không gian và thời gian. Mô hình số được kiểm chuẩn với kết quả từ mô hình giải tích và mô hình vật lý cho bài toán đáy hạ lưu đơn giản. Với trường hợp đáy hạ lưu phức tạp, mô hình tiếp tục mô phỏng chính xác tốc độ và chiều sâu dòng chảy cho trường hợp đáy gồ ghề và đáy nghiêng nhám.