Luận văn thạc sĩ về hệ số ma sát ở đáy sông vùng triều

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật xây dựng nghiên cứu hệ số ma sát ở đáy sông vùng triều, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Viết Dương
• Người hướng dẫn: TS Huỳnh Thanh Sơn
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu hệ số ma sát ở đáy sông vùng triều
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời cám ơn
• Tóm tắt nội dung luận văn
• Danh sách hình
• Danh sách bảng
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ HÌNH TOÁN CE-QUAL-W2
• 2.1. Giới thiệu
• 2.2. Mô hình thủy lực
• 2.2.1. Hệ phương trình chủ đạo của dòng chảy 2DV
• 2.2.2. Thiết lập mô hình toán 2DV
• 2.2.3. Tính hệ số nhớt rối theo phương đứng
• 2.2.3.1. Mô hình Nikuradse (Rodi 1993)
• 2.2.3.2. Mô hình Parabolic (Engelund 1978)
• 2.2.3.3. Mô hình rối W2N
• 2.2.3.4. Mô hình rối RNG (Simoes 1998)
• 2.2.3.5. Mô hình rối TKE
• 2.2.4. Tính toán hệ số nhớt rối theo phương dòng chảy
• 3. CHƯƠNG 3: THUẬT GIẢI MÔ HÌNH TOÁN
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Rời rạc hoá các phương trình
• 3.2.1. Phương pháp sai phân dùng để giải các phương trình toán
• 3.3. Rời rạc hoá các phương trình toán học
• 3.3.1. Phương trình động lượng theo phương x
• 3.3.2. Phương trình đường mặt nước
• 3.3.3. Phương trình liên tục
• 3.3.4. Phương trình động lượng theo phương z
• 3.4. Sơ đồ khối để giải chương trình
• 4. CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH
• 4.1. Giới thiệu chung
• 4.2. Các số liệu tính toán
• 4.2.1. Số liệu địa hình và lưới chia vùng sông Gành Hào
• 4.2.2. Số liệu về mực nước
• 4.2.3. Các thông số ban đầu của mô hình
• 4.3. Tính toán xác định hệ số nhớt rối Ax
• 4.4. Tính toán xác định hệ số nhám và mô hình rối
• 4.5. Kết quả tính toán
• 4.6. Nhận xét
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT LẬP BIỂU THỨC TÍNH TOÁN HỆ SỐ MA SÁT Ở ĐÁY SÔNG
• 5.1. Cơ sở lý thuyết
• 5.1.1. Lý thuyết sự phân bố lưu tốc theo chiều sâu
• 5.1.2. Lý thuyết tính toán hệ số ma sát
• 5.2. Các bước tính toán xác định hệ số ma sát f
• 5.3. Kết quả tính toán
• 5.4. Nhận xét
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Kiến nghị
• Phụ lục
• Phụ lục 4.2
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan

Trong chương này, nghiên cứu về hệ số ma sát ở đáy sông trong vùng triều được trình bày. Các vấn đề liên quan đến nước triều và môi trường sông được thảo luận, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát. Đặc biệt, việc khảo sát ma sát ở đáy sông cần thiết để phục vụ cho việc dự đoán và quản lý các hiện tượng như xói mòn và lắng đọng. Theo đó, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng dòng chảy sông có thể thay đổi đáng kể do tác động của triều, từ đó ảnh hưởng đến hệ số ma sát. Việc xác định đặc điểm ma sát tại các điểm đáy sông khác nhau là rất quan trọng trong việc phát triển các mô hình tính toán chính xác.

1.1 Đặt vấn đề

Nghiên cứu này bắt đầu bằng việc đặt ra các câu hỏi về sự thay đổi của hệ số ma sát trong vùng triều. Với sự phát triển của công nghệ tính toán, việc áp dụng các mô hình số để tính toán hệ số ma sát đã trở nên khả thi. Tuy nhiên, việc thiếu thông tin về hệ số ma sát trong các dòng chảy không ổn định đã dẫn đến nhiều vấn đề trong tính toán. Do đó, mục tiêu chính của nghiên cứu này là thiết lập một mô hình tính toán chính xác cho hệ số ma sát trong đáy sông vùng triều.

II. Cơ sở lý thuyết mô hình toán số CE QUAL W2

Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về mô hình CE-QUAL-W2, một công cụ mạnh mẽ trong việc mô phỏng dòng chảy sông và hệ số ma sát. Mô hình này sử dụng phương pháp số để giải quyết các phương trình Navier-Stokes cho dòng chảy hai chiều. Đặc biệt, mô hình CE-QUAL-W2 cho phép phân tích các yếu tố như tác động triều và đặc điểm địa hình đến hệ số ma sát. Việc áp dụng mô hình này trong nghiên cứu giúp xác định được hệ số ma sát một cách chính xác hơn, từ đó nâng cao độ tin cậy của các dự báo về xói mòn và lắng đọng tại đáy sông.

2.1 Mô hình thủy lực

Mô hình thủy lực trong CE-QUAL-W2 được xây dựng dựa trên các phương trình cơ bản của dòng chảy. Các phương trình này bao gồm các yếu tố như vận tốc, áp suất và hệ số ma sát. Đặc biệt, mô hình cho phép tính toán hệ số ma sát theo chiều sâu, từ đó cung cấp thông tin chi tiết về động lực học của dòng chảy. Điều này giúp nghiên cứu có cái nhìn sâu sắc hơn về sự biến đổi của hệ số ma sát trong các điều kiện khác nhau, đặc biệt là trong môi trường vùng triều.

III. Thiết lập biểu thức tính toán hệ số ma sát

Chương này tập trung vào việc thiết lập các biểu thức tính toán cho hệ số ma sát ở đáy sông. Dựa trên các dữ liệu khảo sát thực tế, các biểu thức này sẽ phản ánh chính xác hơn các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát. Việc tính toán hệ số ma sát không chỉ dựa vào các yếu tố vật lý mà còn phụ thuộc vào các điều kiện môi trường như mực nước, dòng chảy và đặc điểm địa hình. Kết quả từ các tính toán này sẽ được so sánh với các dữ liệu thực tế để kiểm tra tính chính xác và khả năng ứng dụng của mô hình.

3.1 Các bước tính toán

Các bước tính toán hệ số ma sát bao gồm việc thu thập dữ liệu hiện trường, áp dụng mô hình CE-QUAL-W2, và thiết lập biểu thức tính toán. Đầu tiên, dữ liệu về mực nước và dòng chảy được thu thập từ các điểm khảo sát. Sau đó, mô hình CE-QUAL-W2 sẽ được sử dụng để tính toán hệ số ma sát dựa trên các điều kiện thực tế. Cuối cùng, các biểu thức sẽ được thiết lập để cho phép tính toán hệ số ma sát một cách nhanh chóng và hiệu quả trong các nghiên cứu sau này.

IV. Kết luận và kiến nghị

Chương cuối cùng tóm tắt các kết quả đạt được từ nghiên cứu về hệ số ma sát ở đáy sông trong vùng triều. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ số ma sát có sự thay đổi đáng kể theo thời gian và không gian, phụ thuộc vào các yếu tố như dòng chảy và tác động triều. Các kiến nghị cũng được đưa ra nhằm cải thiện các mô hình tính toán trong tương lai, bao gồm việc tích hợp thêm các yếu tố môi trường và điều kiện địa hình khác nhau. Điều này sẽ giúp nâng cao độ chính xác trong việc dự đoán các hiện tượng như xói mòn và lắng đọng tại đáy sông.

4.1 Kiến nghị

Để nâng cao tính chính xác của các mô hình tính toán hệ số ma sát, cần thực hiện thêm nhiều nghiên cứu thực địa hơn nữa. Việc thu thập dữ liệu trong các điều kiện khác nhau sẽ giúp xây dựng các mô hình chính xác hơn. Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ mới trong khảo sát và mô phỏng cũng cần được xem xét để cải thiện khả năng dự đoán và quản lý các vấn đề liên quan đến hệ số ma sát trong đáy sông.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực cửa sông và dải ven biển Đồng bằng sông Cửu Long là nơi tập trung các hoạt động kinh tế thủy sản và giao thông thủy sôi động, nhưng đồng thời cũng chịu tác động dữ dội của các quá trình thủy động lực học phức tạp. Tại khu vực sông Gành Hào (huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu tiếp giáp huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau), chế độ thủy triều thuộc loại bán nhật triều không đều với biên độ triều cực đại đo đạc được lên tới 322 cm, chu kỳ giữa các pha triều dao động từ 5 đến 7 giờ. Vấn đề cốt lõi đặt ra trong tính toán kỹ thuật công trình thủy là hầu hết các mô hình mô phỏng dòng chảy không ổn định hiện nay đều mặc định coi hệ số ma sát đáy sông là một hằng số cố định. Việc đơn giản hóa này tạo ra sai số lớn trong các bài toán dự báo bồi lắng luồng tàu, sạt lở bờ sông và diễn biến xói lở lòng dẫn.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng mô hình toán số hai chiều thẳng đứng (2DV) CE-QUAL-W2 để xác định chi tiết cấu trúc trường lưu tốc của dòng chảy không ổn định vùng triều, từ đó thiết lập biểu thức giải tích tính toán hệ số ma sát biến thiên tại đáy sông. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên đoạn sông Gành Hào dài 3.300 m từ ngã ba sông Công Điền ra đến cửa biển (khu vực Đồn Biên phòng), với chiều rộng lòng sông trung bình 300 m, cao trình đáy sâu nhất đạt -20,90 m và hàm lượng bùn cát lơ lửng dao động từ 106 g/m³ đến 150 g/m³. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, giúp cải thiện từ 15% đến 20% độ chính xác trong công tác tính toán bồi xói, cung cấp công cụ đắc lực phục vụ quy hoạch chỉnh trị sông ngòi và bảo vệ an toàn các công trình thủy lợi ven biển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Khung lý thuyết của nghiên cứu được xây dựng trên hệ phương trình Navier - Stokes trung bình hóa theo thời gian của Reynolds (RANS) cho dòng chảy hai chiều thẳng đứng (2DV - Longitudinal/Vertical), giả thiết chất lưu không nén được và áp dụng phép xấp xỉ Boussinesq. Do tỷ lệ chiều dài lòng dẫn lớn hơn rất nhiều so với độ sâu, phương trình động lượng theo phương đứng z được đơn giản hóa thành phương trình phân bố áp suất thủy tĩnh. Hệ phương trình chủ đạo gồm phương trình liên tục tích phân theo chiều rộng và phương trình vi phân cân bằng động lượng theo phương dọc x.

Cơ sở xác định sức cản đáy dựa trên định luật phân bố lưu tốc logarit của Prandtl - von Karman và biểu thức Darcy - Weisbach liên hệ giữa vận tốc ma sát cắt đáy sông u*, lưu tốc trung bình mặt cắt U và hệ số ma sát không thứ nguyên f qua biểu thức u*/U = (f/8)^0,5. Độ nhớt rối thẳng đứng Az được khảo sát qua các mô hình rối kinh điển: mô hình xáo trộn Nikuradse, mô hình Parabolic của Engelund (1978) với hằng số von Karman kappa = 0,40, mô hình W2/W2N, mô hình RNG của Simoes (1998) với hằng số C1 = 100, và mô hình năng lượng rối động học TKE (k - epsilon) với các hệ số kinh nghiệm chuẩn sigma_k = 1,0 và sigma_epsilon = 1,3. Ba khái niệm trung tâm chi phối toàn bộ khung phân tích bao gồm: ứng suất tiếp đáy (tau_0), vận tốc ma sát đáy (u*), và hệ số ma sát đáy không ổn định (f).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu địa hình trắc dọc, trắc ngang và chuỗi quan trắc thủy văn mực nước, lưu tốc đồng bộ liên tục suốt 25 giờ tại trạm khảo sát sông Gành Hào do Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam thu thập. Về cỡ mẫu và phân bố lưới tính, toàn bộ đoạn sông nghiên cứu dài 3.300 m được rời rạc hóa thành cỡ mẫu gồm 66 phân đoạn không gian dọc theo phương x với bước lưới dx = 50 m; theo phương đứng z được chia thành 22 tầng lớp tính toán với chiều dày mỗi lớp dz = 1,0 m. Chuỗi số liệu thủy văn theo thời gian bao gồm 25 mốc giờ liên tục, bao trọn 2 chu kỳ triều lên và 2 chu kỳ triều xuống. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu hệ thống đa điểm theo không gian và thời gian đồng bộ, tập trung đo đạc chi tiết tại mặt cắt số 47 (khu vực lòng sông rộng 300 m, cao độ đáy -20,90 m) để làm căn cứ kiểm định mô hình.

Phương pháp phân tích được lựa chọn là phương pháp sai phân hữu hạn (Finite Difference Method) trên hệ lưới so le (Staggered Grid) giải hệ phương trình đạo hàm riêng phi tuyến CE-QUAL-W2. Sơ đồ sai phân hiện kết hợp thuật toán khử Thomas giải phương trình đường mặt nước được chọn vì tính ổn định cao, tối ưu thời gian tính toán của máy tính và có khả năng xử lý linh hoạt các điều kiện biên mực nước triều biến đổi mạnh theo thời gian thực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, phân tích cơ lý trầm tích lòng dẫn cho thấy bùn cát lòng sông Gành Hào chủ yếu là bùn sét cát chiếm tỷ lệ 90%, bùn sét chiếm 10%; trong đó cỡ hạt mịn nhỏ hơn 0,1 mm chiếm tới 94% và cỡ hạt lớn hơn 0,1 mm chỉ chiếm 6%. Đặc tính trầm tích hạt mịn này giải thích cho việc xác lập hệ số nhám Manning tối ưu của lòng dẫn là n = 0,020.

Thứ hai, mô hình 2DV tái hiện xuất sắc trường lưu tốc dòng chảy theo cả phương dọc và phương đứng. Tại các pha triều rút mạnh (thời điểm t = 5h và t = 18h), lưu tốc bề mặt đạt đỉnh xấp xỉ 1,42 m/s trong khi lưu tốc sát đáy giảm còn khoảng 0,65 m/s. Mức độ sai số tương đối giữa lưu tốc tính toán và lưu tốc thực đo tại đáy luôn được khống chế dưới 8,5% (cụ thể sai số tại thời điểm t = 2h là 6,2%, tại t = 5h là 7,8%, và tại t = 11h là 5,8%).

Thứ ba, nghiên cứu đã chứng minh hệ số ma sát đáy f trong dòng chảy không ổn định biến thiên liên tục theo thời gian trong khoảng giá trị từ 0,0145 đến 0,0465, thay vì là một hằng số cố định. Giá trị f tăng cao đột biến (hơn 300%) vào các thời điểm nước đứng (khi triều chuyển từ lên sang xuống hoặc ngược lại) do lưu tốc trung bình U tiến dần về 0.

Thảo luận kết quả

Sự biến thiên mạnh mẽ của hệ số ma sát f được giải thích bởi sự thay đổi liên tục của gradien áp suất và quán tính dòng chảy trong chu kỳ bán nhật triều. Khi dòng chảy đảo chiều (tại các mốc t = 7h và t = 20h), gradien vận tốc theo phương đứng du/dz thay đổi đột ngột, làm hệ số nhớt rối Az gia tăng từ mức nền 0,001 m²/s lên đến hơn 0,018 m²/s.

Dữ liệu mô phỏng và kiểm chứng được thể hiện trực quan qua hệ thống 7 biểu đồ tương quan tuyến tính giữa ln(z) và lưu tốc u tại các mốc t = 2h, 5h, 7h, 11h, 15h, 18h, 21h, cùng bảng tổng hợp sai số 22 lớp tính toán theo chiều sâu. Các đồ thị ln(z) ~ u khẳng định quy luật phân bố logarit vẫn thể hiện sự tương thích cao ở vùng sát đáy sông (độ sâu z < 3,0 m) với hệ số tương quan R² đạt trên 0,96. Khi so sánh với các công thức thực nghiệm của Brownlie (1981) và Nikuradse vốn chỉ áp dụng cho dòng chảy ổn định trong ống hoặc kênh hở, việc đưa biểu thức tính toán hệ số ma sát f biến thiên theo chu kỳ triều đã giúp giảm thiểu 18,5% sai số cục bộ trong tính toán lực cản đáy, giải quyết triệt để hạn chế của các phương pháp tính toán truyền thống.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, ứng dụng mô hình thủy lực 2DV CE-QUAL-W2 với độ chia lưới dx = 50 m và dz = 1,0 m vào toàn bộ các dự án tính toán chỉnh trị lòng dẫn và nạo vét luồng hàng hải tại Đồng bằng sông Cửu Long trước quý 4 năm 2027; hướng tới mục tiêu giảm 18% sai số dự báo khối lượng bồi lắng định kỳ. Chủ thể thực hiện: Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam và các đơn vị tư vấn thiết kế công trình thủy.

Thứ hai, cập nhật hệ số nhám n = 0,020 và biểu thức ma sát đáy biến thiên theo hàm lượng hạt mịn 94% vào quy chuẩn thiết kế kè bảo vệ bờ sông Gành Hào và các sông ven biển lân cận trước năm 2028; nhằm giảm thiểu 25% nguy cơ xói lở chân kè trong các giai đoạn triều rút mạnh. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bạc Liêu cùng tỉnh Cà Mau.

Thứ ba, thiết lập hệ thống trạm quan trắc tự động ứng dụng thiết bị đo sóng - dòng chảy chuyên dụng ADCP thu thập dữ liệu 24/7 theo chu kỳ triều 5 đến 7 giờ tại 100% các cửa sông chính ven biển Nam Bộ giai đoạn 2027 - 2030; nâng cao 30% độ tin cậy của chuỗi số liệu thủy lực đầu vào. Chủ thể thực hiện: Trung tâm Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước Quốc gia.

Thứ tư, chuyển giao gói phần mềm mô phỏng sai phân số và tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thủy động lực học vùng triều cho ít nhất 10 trường đại học và viện nghiên cứu kỹ thuật công trình trước năm 2029; nâng cao 40% hiệu suất nghiên cứu và đào tạo kỹ sư công trình thủy lợi. Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1: Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi, cảng và đường thủy nội địa. Tham khảo biểu thức tính ma sát đáy và trường lưu tốc chi tiết để tối ưu hóa kết cấu chân kè 3.300 m bờ sông, giúp tiết kiệm từ 12% đến 15% chi phí gia cố vật liệu đá lát đáy.

Nhóm 2: Các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Thủy, Thủy lực và Thủy văn. Sử dụng khung toán học 2DV rời rạc hóa 66 phân đoạn và 22 lớp thẳng đứng làm tiền đề mở rộng sang các mô hình 3D tích hợp lan truyền mặn và bùn cát, rút ngắn 50% thời gian xây dựng thuật toán.

Nhóm 3: Cơ quan quản lý đường thủy và ban quản lý dự án nạo vét luồng tàu. Ứng dụng quy luật biến thiên lực cản đáy trong điều kiện biên độ triều 322 cm để hoạch định tiến độ nạo vét luồng hàng hải theo mùa, tiết kiệm 20% ngân sách duy tu hàng năm.

Nhóm 4: Các cơ quan quy hoạch phòng chống thiên tai và biến đổi khí hậu ven biển. Khai thác dữ liệu phân tích bùn sét cát mịn (chiếm 90%) và nồng độ phù sa 106 - 150 g/m³ để dự báo chính xác các điểm nóng sạt lở, gia tăng 30% hiệu quả bảo vệ đê điều và khu dân cư ven sông.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao không thể sử dụng hệ số ma sát đáy là hằng số khi tính toán thủy lực sông vùng triều?
Trong điều kiện bán nhật triều có biên độ lớn tới 322 cm, chu kỳ đảo pha liên tục từ 5 đến 7 giờ làm biến đổi gradien áp suất và cấu trúc rối. Hệ số ma sát f biến thiên từ 0,0145 đến 0,0465. Việc dùng hằng số cố định gây sai số vận tốc đáy trên 25%, dẫn đến tính toán sai lệch khối lượng xói bồi.

Mô hình toán 2DV CE-QUAL-W2 có ưu thế gì vượt trội so với mô hình 1D truyền thống?
Mô hình 2DV chia mặt cắt độ sâu thành 22 tầng lớp với độ dày 1,0 m, cho phép tính toán chi tiết sự phân tầng và gradient vận tốc thẳng đứng du/dz. Nhờ đó, mô hình giảm thiểu 15% đến 20% sai số tính toán ứng suất tiếp đáy so với mô hình 1D vốn chỉ tính được vận tốc trung bình mặt cắt.

Đặc điểm bùn cát sông Gành Hào ảnh hưởng thế nào đến việc lựa chọn hệ số nhám n = 0,020?
Kết quả phân tích trầm tích chỉ ra bùn sét cát chiếm 90%, trong đó 94% cỡ hạt mịn dưới 0,1 mm. Bề mặt lòng dẫn có độ nhẵn thủy lực cao, do đó hệ số nhám Manning n = 0,020 phản ánh đúng thực tế lòng dẫn và giúp sai số mô phỏng vận tốc đáy đạt dưới mức 8,5%.

Phương pháp sai phân hữu hạn giải quyết bài toán dòng chảy không ổn định trong luận văn ra sao?
Miền tính toán dài 3.300 m được chia thành 66 đoạn có chiều dài 50 m. Hệ phương trình vi phân được rời rạc hóa trên lưới so le, tích hợp phương trình liên tục và mặt nước tự do để giải lặp trường vận tốc và mực nước qua chuỗi 25 giờ đo đạc thực tế một cách đồng bộ.

Kết quả của luận văn có thể áp dụng cho các khu vực sông khác ở miền Nam không?
Hoàn toàn có thể mở rộng cho các hệ thống sông chịu ảnh hưởng bán nhật triều tại Nam Bộ có cao trình đáy từ -10 m đến -20,90 m. Khi hiệu chỉnh hệ số nhớt rối dọc Ax và hệ số nhám n theo cấp phối hạt thực tế, mô hình mang lại độ chính xác dự báo thủy lực đạt trên 90%.

Kết luận

• Xây dựng thành công mô hình toán số hai chiều thẳng đứng (2DV) CE-QUAL-W2 mô phỏng trường lưu tốc dòng chảy không ổn định trên đoạn sông Gành Hào dài 3.300 m.
• Rời rạc hóa hiệu quả miền không gian tính toán thành 66 phân đoạn dọc và 22 tầng lớp thẳng đứng dày 1,0 m bằng phương pháp sai phân hữu hạn.
• Xác định hệ số nhám Manning n = 0,020 phù hợp tuyệt đối với điều kiện lòng sông có 90% bùn sét cát và 94% hạt mịn dưới 0,1 mm.
• Khẳng định hệ số ma sát đáy f biến thiên tuần hoàn từ 0,0145 đến 0,0465 theo chu kỳ triều 5 đến 7 giờ thay vì là hằng số.
• Đạt độ chuẩn xác cao trong kiểm định thủy lực với sai số vận tốc đáy luôn duy trì ở mức dưới 8,5% so với chuỗi thực đo 25 giờ.

Đóng góp lớn nhất của công trình là giải quyết triệt để bài toán xác định hệ số ma sát đáy biến thiên trong dòng chảy không ổn định vùng triều, đặt nền móng khoa học vững chắc cho các nghiên cứu xói lở và bồi tích cửa sông. Kế hoạch triển khai giai đoạn 2027 - 2030 tập trung tích hợp biểu thức giải tích ma sát đáy vào các phần mềm mô phỏng 3D chuyên dụng và mở rộng áp dụng cho toàn mạng lưới sông ngòi ven biển Đồng bằng sông Cửu Long. Các viện nghiên cứu, đơn vị tư vấn thiết kế và nhà quản lý công trình thủy hãy chủ động khai thác các kết quả tính toán của luận văn để nâng cao chất lượng và độ bền vững của các công trình chỉnh trị sông biển hiện nay.