TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
PHƯƠNG PHÁP TÍNH DỊNG TRÀN QUA CÁC BỜ BAO CHỐNG
LŨ Ở ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG
METHOD FOR COMPUTING OVER FLOW ACROSS THE
EMBANKMENTS IN THE MEKONG DELTA
ThS.NCS. Nguyễn Phú Quỳnh
GS.TSKH. Nguyễn Ân Niên
TĨM TẮT
Hệ thống bờ bao chống lũ tháng 8 ở ĐBSCL đang được hồn thiện
nhằm bảo vệ an tồn cho thu hoạch lúa hè thu và sau đó cho lũ tràn
qua để thốt lũ chính vụ, vệ sinh đồng ruộng và bồi bổ dưỡng chất cho
đất. Phần tính tốn lũ tràn trên bờ bao khi chênh lệch
∆
z giữa mực
nước thượng, hạ lưu khơng lớn có ý nghĩa quan trọng trong quản lý lũ
nói chung và bảo vệ an tồn bờ bao nói riêng. Vấn đề là khi
∆
z nhỏ sai
số tính tốn lưu lượng tràn qua bờ bao
|∆
Q
|
tỷ lệ nghịch với
1/2
Δz
,
nghĩa là
∆
z càng nhỏ sai số đó càng lớn. Điều này gây mất ổn định
cho sơ đồ tính. Mặt khác dù sai số với
∆

|∆
Q
|
. This situation causes instability for computational
schemas. On the other hand, while error
|∆
Q
|
with
∆
z
≠
0 for a length
unit of weir is not so big, but for overflow with of whole embankment
in thousands meters this error has significant value and obvious effect
on variation of water levels of embanked field cell.
22 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
23 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Quy trình tháo nước vào các ơ bao chống lũ tháng 8 (chống ngập vào đầu
mùa lũ để an tồn gặt lúa hè thu) là: Mở cống khi mực nước thượng lưu gần mấp
mé bờ bao để tháo nước lũ vào ơ ruộng để tới khi nước tràn bờ thì khơng có sự
chênh lệch lớn giữa mực nước thượng hạ lưu để tốc độ nước tràn qua bờ bao
khơng lớn và khơng gây bào mòn bề mặt và sạt lở cơng trình chủ yếu bằng đất,
hơn nữa lại là đất có kết cấu yếu của Đồng bằng sơng Cửu Long.
Về mặt tính tốn như trong [1] đã phân tích sơ đồ tính mất ổn định khi
mực nước thượng - hạ lưu chênh lệch khơng lớn và đương nhiên cơng trình lúc
đó làm việc với với chế độ chảy ngập. Trong trường hợp đó ta lưu ý là lưu lượng

= Z
h
- Z
ng
: Chiều sâu chảy ngập.
Z
ng
: Cao trình ngưỡng tràn.
g: Gia tốc trọng trường.
Cho cống dưới bờ bao (đê)
g2M
µω=
Với: µ: Hệ số lưu lượng của cống.
ω: Diện tích lỗ cống.
Cách xử lí trong trường hợp này [1] đề ra như sau: Chọn một trị số ∆z rất
nhỏ (chẳng hạn ∆z =0,01m) và lưu lượng qua cơng trình tính theo cơng thức.





∆≤−∆−
∆>−−
=
zZZkhiz/)ZZ(M
zZZkhi)ZZ(M
Q
hth
2/1
hth

2/1
hth
−
∆
−
=
∆
Rõ ràng khi
4
z
ZZ
hth
Δ
=−
có
Z
2/1
max
Q
4
1
zM
4
1
Q
∆
=∆=∆
Khi ∆z = 0,01m, thì |∆Q|
max
= 0,025M

2
=
đ
k
C: Hệ số Chézy.
R: Bán kính thủy lực (lấy bằng chiều sâu ơ đồng).
∆x: Khoảng cách giữa 2 tâm ơ đồng.
ξ được tính như sau.
- Cho tràn:
2
n
bh








ϕ
=ξ
n
đ
A
; Với A
đ
: Diện tích mặt cắt ơ đồng
- Cho chảy dưới cửa cống (lỗ):
2

h
phải có số mũ lớn hơn 1. Để tổng qt ta đặt
m2/1
m1
hth
z
)ZZ(
MQ
+
+
∆
−
=
δz = Zth - Zh≤∆z (4)
Sai số tuyệt đối tính lưu lượng là
( )
2/1
hth
m2/1
hth
ZZ1
z
ZZ
MQ
−






+
+
=
và |∆Q|
max
=k
Q
|Q|
δ
Z=
∆
Z
(5)

2/1
0
m2/1
0Q
k)k1(k
+
−=
(6)
Bước thời gian giới hạn để sơ đồ hiện ổn định theo [1] là
mm2/1
t
zzkt
−+
δ∆≤∆
(7)
và ∆tgh = kt∆z1/2 (8)

TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008
∞. Trị số |∆Q|
max
ứng với m = 0 là
Z
Q
4
1
∆
và cho m = 0,1 là 0,283 Q
∆
z
với chiều
rộng tràn lớn, ví dụ với ∆z = 0,01m, chiều rộng tràn tồn bộ bờ bao b = 1.000m
thì Q
∆
Z
≈ 400 m³/s và |∆Q|
max
≈ 100 m³/s, nếu chiều dài ơ chứa là 6km (S = 1.000
x 6.000 =6 x 10
6
m² ) thì trong bước tính cỡ ∆t = 600s, sai số |∆Q|
max
cho ta sai số
tính mực nước.
m01,0
10x6
600x100
z

δ−δ
δ−δ
−+
δ−∆
δ−∆








δ−δ
δ−δ
+
∆
−=δ
00
0
00
0
max
11
2 z
z
zz
zz
zz
zz

δΔ
δ
−
−
=
và
ngược lại khi δz <δz
o
tính nội suy
max
o
Q
|Q|
z
z
∆
δ
δ
=δ
. Khi lập trình thì với δz = δz
o
cho δQ = 0.
Như vậy cơng thức tính Q khi mực nước thượng hạ lưu xấp xỉ nhau với
δz = Z
th
– Z
h
≤ ∆z là:



oo
o
max
0,6
1,1
z
z
zz
|zz|
1
zz
zz
zz
zz|
1|Q|
2
1
z
z
MQ
δ
δ
δδ
δδ
δΔ
δΔ
δδ
δδ
Δ
Δ

trong đồng như một thủy đạo với phương trình chuyển động.
0|v|kv
x
z
t
v
g
1
=+
∂
∂
+
∂
∂
Chỉ có ở đây lưu tốc là ứng với mặt cắt đồng và hệ số cản k đã bao gồm cả
hệ số tổn thất cột nước qua cơng trình.
Trước hết ta giới hạn cống tháo nước là một tràn (đỉnh rộng) chảy ngập.
Như vậy là trong tập hợp cơng trình của ta có cả tràn tháo nước với cao trình
ngưỡng thấp hơn cao trình bờ bao khá nhiều thậm chí ở mực xấp xỉ cao trình mặt
ruộng, đó là chưa kể nếu đây là cống trên kênh cấp 3 thì cao trình ngưỡng cống
còn thấp hơn cả cao trình đồng. Các cống tháo này khi nước cao tràn bờ sẽ kết
hợp với dòng tràn bờ sẽ tạo thành cấu trúc dòng chảy phức tạp trên đồng mà phải
mơ tả bằng dòng chảy 2 chiều ngang. Tuy nhiên bằng cách đưa vào cản trở phụ
có thể giải quyết trong khn khổ bài tốn một chiều (phát triển bài tốn 1D
+
thành bài tốn 1D
2+
[3,5])
VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM 28
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2008

: Mực nước hạ lưu.
Z
ng
: Cao trình ngưỡng cơng trình.
h
nb
= Z
h
– Z
b
với Z
b
: Cao trình trung bình mặt bờ bao.
Từ đó ta có
( )
xΔ
2
đc
2
b
n
b
nnn
2
hth
vk
Bhbh2g
Q
ZZ
=

Trong trường hợp tổng qt có nhiều cống tháo nước thì
xBhhb2g
A
k
2
i
b
n
b
niini
2
đ
c
Δ






ϕ+ϕ
=
∑
(14)
Nếu cơng trình tháo là cống với diện tích mặt cắt ω và hệ số lưu lượng µ
và giả sử có nhiều ống cống j, nhiều tràn i thì
2
i
b
n

hC
1
k +=
đ
2
đ
Với C
đ
: Hệ số Chézy trên đồng
h
đ
= Z
h
- Z
ođ
, Z
ođ
: Cao trình mặt ruộng
2/3
đ
đ
đđ
h
n
hC =
n
đ
: Hệ số nhám trên đồng
Tính tốn tràn bờ bao kết hợp các cơng trình tháo nước bằng cách này đơn
giản hơn mà lại có thể lập lại dòng chảy trên đồng tiện cho việc tính tốn truyền

trở dọc đường). Phương pháp thứ hai này sẽ là phương pháp được áp dụng khi
xây dựng sơ đồ tính.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Ân Niên (1984). Phương pháp tính dòng khơng ổn định trong điều kiện
châu thổ các sơng lớn. Luận án TSKH, Leningrad (tiếng Nga).
2. Nguyễn Ân Niên và nnk (2004). Nghiên cứu giải pháp quản lý hệ thống cơng
trình kiểm sốt lũ Tứ Giác Long Xun. Đề tài trọng điểm cấp Bộ.
3. Nguyễn Ân Niên, Đỗ Tiến Lanh và nnk (2004). Cải tiến sơ đố KOD01 để tính lũ
tràn đồng và ứng dụng tính hồn ngun lũ năm 2000. Chun đề đề tài cấp Nhà
nước KC08-14.
4. Nguyễn Ân Niên, Đỗ Tiến Lanh, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Văn Minh (2004).
“Giới thiệu bộ chương trình KOD – WQPS tính lũ tràn đồng và lắng đọng phù sa”.
Tạp chí KHKT thủy lợi và mơi trường.
5. Đỗ Tiến Lanh (2005). Nghiên cứu phân bố lắng đọng phù sa của dòng lũ tràn
đồng vùng Tứ giác Long Xun (ĐBSCL). Luận án Tiến sỹ kỹ thuật.
Người phản biện: PGS.TS. Tăng Đức Thắng
31 VIỆN KHOA HỌC THỦY LI MIỀN NAM