TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
VỀ HỆ SỐ PHÂN TÁN TRUYỀN THÀNH PHẦN NGUỒN NƯỚC
VÙNG TRIỀU VÀ CÁCH GIẢI BÀI TỐN CHO MẠNG LƯỚI
SƠNG PHỨC TẠP
ON DISPERSION COEFFICIENT FOR WATER SOURCES
PROPAGATION IN ESTUARIES AND METHOD FOR RESOLUTION
OF WATER SOURCES COMPONENTS IN TIDAL RIVER NETWORK
ThS.NCS. Huỳnh Chức
GS.TSKH. Nguyễn Ân Niên
TĨM TẮT
Trong các bài viết trước đây chúng tơi đã đưa ra hệ số phân tán truyền
thành phần nguồn nước
i
D
~
cho từng nguồn. Trong bài viết này chúng
tơi sẽ chứng minh rằng các hệ số
i
D
~
bằng nhau và ký hiệu chung là
D
~
nhờ đó việc giải bài tốn truyền thành phần nguồn nước trong hệ
thống sơng phức tạp vùng ảnh hưởng thủy triều với nhiều nhánh,
vòng kín và các nút hợp lưu được dễ dàng hơn.
ABSTRACT
In recent paper we have introduced the dispersion coefficent of water
sources components
i
D

VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 13
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
Q
f
= A
f
.v
f
: Với v
f
là vận tốc trung bình.
P
if
: Trị số trung bình của thành phần nguồn nước i.
i
D
~
: Hệ số phân tán truyền thành phần nguồn nước i.
S
i
: Hằng số định như sau:
S
i
= 1: Cho nguồn i trên nhánh đơn gắn với nguồn thượng lưu độc nhất.
S
i
= 0: Cho các nguồn khác ngồi nguồn thượng lưu.
Phương trình (1) với S
i
là hằng số ( 1 hoặc 0) có thể viết thành:

Sp
dx
d
−=−
(3)
và ta có lời giải:
( )








−+=
∫
x
x
i
f
i)0(ifiif
0
dx
D
~
v
expSpSp
(4)
Trong [3] đã chứng minh Q

là
đồng nhất bằng nhau và ký hiệu bằng
D
~
.
D
~
D
~
f
i
=
i
∀
(5)
II. HỆ SỐ PHÂN TÁN TRUYỀN THÀNH PHẦN NGUỒN NƯỚC
i
D
~
Theo định nghĩa ta ln có:
∑
=
i
if
1p
(6)
14 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
Vì thế từ (3) ta có:
( ) ( )

0S1
dx
d
Sp
dx
d
−==






−=






−
∑∑∑∑
(7)
vì v
f
≠ 0 nên từ (7) ta có:
∑
=
−
i

−
Hay
2
f2
1
f1
D
~
p
D
~
p1
=
−
Nhưng vì: p
1f
+ p
2f
= 1 nên tử số ở tỷ lệ trên đồng nhất, do đó mẫu số phải
đồng nhất tức là:
D
~
D
~
D
~
21
==
(ii) Nhánh đơn với một nguồn thượng lưu (S
1

p
D
~
1p
)h(i
i
if
1
f1
=+
−
∑
Với tổng tử số đồng nhất bằng 0 thì biểu thức trên đúng với mọi biến động
i
D
~
chỉ có thể khi và chỉ khi các mẫu số
1
D
~
,
i
D
~
đồng nhất với nhau.
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 15
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
(iii) Khi đoạn dòng chảy có chịu tác động của cả các nguồn thượng lưu và
hạ lưu – ta gộp các nguồn thượng lưu p
if








−+=
∫
x
x
f
f
)0(tftf
0
dx
D
~
v
exp1p1p
(9)
Và lúc này với giả thiết truyền cả tập hợp khối các nguồn thượng lưu ta
cũng có
D
~
D
~
D
~
ti

NƯỚC
D
~
Thành phần nguồn nước hiếm khi đo đạc được vì khơng có chất chỉ định
(indicator) trừ trường hợp hiếm hoi như độ mặn C biểu thị cho mức độ xâm nhập
của nguồn biển và lúc này cũng chỉ gộp tất cả nguồn biển truyền từ các cửa sơng
khác nhau vào chung một nguồn p
s
: Ví dụ độ mặn của biển là C
S
độ mặn cửa
sơng là C
0
thì:
Điều kiện tại biên cửa sơng:
S
0
S0
C
C
p =
Thành phần nước biển:
S
f
sf
C
C
p =
Ngồi trường hợp trên trước khi ứng dụng được đo đạc đồng vị phân tử
nguồn nước thì phải qua q trình tính tốn phân bổ nguồn nước tức thời p







−−+= )xx(
D
~
v
expm)x(pm)x(p
12
f
i1ifi2if
(12)
trị số
D
~
v
f
là trung bình cho đoạn x
1
– x
2
, từ đó:
( ) ( )
12
1ifi2ifi
21
f

i
-
p
i
(x
1
) và m
i
- p
i
(x
2
) )
)xx()]x(pm[)]x(pm[
)x(p)x(p
D
~
v
12
2/1
2ii
2/1
1ii
2if1if
21
f
−−−
−
=
−

xx
)x(pln)x(pln
D
~
v
−
−
=
−
(15)
Hay gần đúng (có chú ý đến tính đối xứng của p
if
(x
1
) và p
if
(x
2
)):
)xx()]x(p[)]x(p[
)x(p)x(p
D
~
v
12
2/1
2if
2/1
1if
1if2if

cho việc tính tốn theo cơng thức (4) với S
i
= 1 hoặc theo (12) với m
i
= S
i
= 1 để
cơng thức (4) hay (12) khơng cho lời giải đồng nhất bằng 1 thì phải lấy trị số p
ib
tại chỗ bắt đầu có nước chảy ngược yếu ở thượng lưu và
p
ib
= 1 – W
inv
/W
f
(17)
Với W
inv
: Tổng lượng nước chảy ngược trong các pha triều lên trong thời
gian lấy trung bình T (nửa hoặc cả tuần trăng) và W
f
= Q
f
T là tổng lượng nguồn
trong thời gian đó.
- Thành phần nước biển của sơng j lấy bằng [4]
t
f
ib

p =
Hay
fifif
QpQ =
(19)
Dùng hệ thức trên để định p
if
ở các nhánh ra của hợp lưu mà với giả thiết
xáo trộn đều ở nút hợp lưu là bằng nhau. Xem xét nút hợp lưu có m nhánh vào và
n nhánh ra như hình 1.
18 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
Ta có nguồn nước thứ i từ thượng lưu xuống (đổ vào nút)
∑∑
==
=
m
1l
)l(f)ra(if
m
1l
)l(if)l(f
QppQ
Và như vậy
∑
∑
=
m
l
)l(f

dp
D
~
A −=
(22)
Dấu (-) xuất hiện trong (22) vì đi ngược chiều chảy (đổi trục x thành trục
ngược chiều x
inv
– inverse) gradient p
if
đổi dấu. Cách làm này có ý nghĩa là với
thành phần nước truyền từ hạ lưu lên dòng chảy biểu kiến là ngược lại. Như vậy
cũng với giả thiết xáo trộn hồn tồn ở nút hơp lưu, tương tự như (20) cho các
nhánh thực thụ đi vào (1, 2, …m) ta có:
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 19
2
3
1
n
2
1
m
Hình 1: Nút hợp lưu
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
∑
∑
=
n
'l
)'l(f

D
~
cho các tập hợp tài liệu thủy văn (biên nguồn, dao
động triều…) có thể tìm được mối quan hệ của hệ số phân tán
D
~
với các đặc
trưng thủy văn với lòng dẫn mạng lưới sơng cố định và từ đó xác định
D
~
ứng với
các kịch bản dòng chảy.
Xây dựng các kịch bản tính thành phần nguồn nước trong đó lưu ý đến các
thành phần có hệ quả mơi trường xấu như xâm nhập mặn (thành phần nước biển),
ơ nhiễm (thành phần nước thải)… và tìm biện pháp tác động đến mơi trường (phá
các ổ ơ nhiễm, cải thiện chất lượng nước ở các cửa lấy nước cho các mục tiêu
khác nhau, v.v.…).
Cách tính tương đối đơn giản cho phép xét nhanh được nhiều phương án
khác nhau tác động đến chất lượng nước của hệ thống trong việc đánh giá và lựa
chọn phương án tốt nhất.
VI. KẾT LUẬN
Phát triển phương pháp trung bình hóa các đặc trưng thủy lực và thành
phần nguồn nước trong bài báo đã chứng minh các hệ số phân tán
D
~
i
của các
thành phần nguồn nước là như nhau và bằng
D
~