nghiên cứu sự biến động của mƣa lũ và đề xuất cơ sở khoa học tính lũ cho công trình giao thông vùng núi đông bắc–việt nam

B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

NG

B

NÔNG NGHI P VÀ PTNT

I H C TH Y L I

DOÃN TH N I

NGHIÊN C U S
C

S

BI N

NG C A M A L VÀ

XU T

KHOA H C TệNH L CHO CƠNG TRÌNH

GIAO THƠNG VỐNG NÚI ÔNG B CậVI T NAM

LU N ÁN TI N S K THU T

HÀ N I, N M 2016


B

GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR

NG

B

NÔNG NGHI P VÀ PTNT

I H C TH Y L I

DOÃN TH N I

NGHIÊN C U S
C

S

BI N

NG C A M A L VÀ

XU T

KHOA H C TệNH L CHO CƠNG TRÌNH

GIAO THƠNG VÙNG NÚI ÔNG B CậVI T NAM

NG

IH

Chuyên ngành:

Th y v n h c

Mã s :

62-44-02-24

NG D N KHOA H C

1. PGS.TS Ngơ Lê Long
2. PGS.TS Hồng Thanh Tùng

HÀ N I, N M 2016


L I CAM OAN
Tác gi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên c u c a b n thân tác gi . Các k t qu
nghiên c u và các k t lu n trong lu n án là trung th c, không sao chép t b t k m t
ngu n nào và d
đ

i b t k hình th c nào.Vi c tham kh o các ngu n tài li u (n u có) đã

c th c hi n trích d n và ghi ngu n tài li u tham kh o đúng quy đ nh.
Tác gi lu n án

Doưn Th N i

i


L IC M
L i đ u tiên tác gi xin đ

N

c bày t lòng c m n sâu s c đ n PGS.TS Ngơ Lê Long,

PGS.TS Hồng Thanh Tùng đã t n tình h

ng d n tác gi trong su t th i gian nghiên

c u và th c hi n lu n án.
Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n Ban Giám Hi u, Phòng
th các Th y cô giáo khoa Th y v n và Tài nguyên n
Tr

ng

ào t o

H&S H, T p

c, Phòng Khoa h c Công ngh ,

i H c Th y L i - Hà N i, đã giúp đ và t o m i đi u ki n đ tác gi hoàn

thành lu n án.
Tác gi xin chân thành c m n Tr

ng

i H c Giao Thông V n T i, Khoa Cơng

Trình, B mơn Th y L c - Th y V n, n i tác gi đang công tác, đã t o đi u ki n v
th i gian và cơng vi c giúp tác gi hồn thành lu n án.
Tác gi xin bày t lòng bi t n đ n gia đình, b n bè ln sát cánh đ ng viên tác gi
v

t qua m i khó kh n đ th c hi n lu n án c a mình.

Tác gi lu n án

ii


M CL C
L I CAM OAN .............................................................................................................i
L I C M N ................................................................................................................. ii
M C L C ..................................................................................................................... iii
DANH M C CÁC HÌNH NH......................................................................................v

DANH M C B NG BI U ......................................................................................... viii
DANH M C CÁC T
M

VI T T T .................................................................................x

U .........................................................................................................................1
1.

Tính c p thi t c a đ tài .......................................................................................1

2.

M c tiêu nghiên c u .............................................................................................2
it

3.

ng và ph m vi nghiên c u ........................................................................3

4.

Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u...........................................................3

5.

ụ ngh a khoa h c và th c ti n ..............................................................................4

6.

Nh ng đóng góp m i c a lu n án ........................................................................4

7.

C u trúc c a lu n án .............................................................................................4

CH NG 1 T NG QUAN V NGHIÊN C U TÍNH L THI T K CHO CƠNG
TRÌNH GIAO THƠNG ...................................................................................................5
1.1

T ng quan v tính l thi t k ............................................................................5

1.1.1

Các nghiên c u v tính l thi t k trên th gi i ........................................5

1.1.2

Các nghiên c u v tính l thi t k

1.2

Vi t Nam .........................................6

T ng quan tính l thi t k cho cơng trình giao thơng .......................................8

1.2.1

Tính l thi t k

các n

c Nh t, ph

1.2.2

Tính l thi t k

các n

c ơng Âu và Nga..........................................14

1.2.3

Tính l thi t k

Vi t Nam.....................................................................15

1.3

Nh ng h n ch trong tính l thi t k cho giao thông
xu t h

1.4
1.5

ng Tây và M ..............................9

ng ti p c n và ph

Vi t Nam..................20

ng pháp nghiên c u .....................................22

T ng quan v khu v c nghiên c u..................................................................24

1.5.1

c đi m t nhiên ...................................................................................24

1.5.2

c đi m khí t

ng th y v n ..................................................................26

1.5.3

Tình tr ng giao thơng và các s c cơng trình trong mùa m a l ...........30

1.5.4

Tình hình tài li u nghiên c u ..................................................................36
iii


1.6

K t lu n ch

ng I ...........................................................................................39

CH NG 2 XÂY D NG C S KHOA H C TệNH L THI T K CHO CƠNG
TRÌNH GIAO THƠNG KHU V C NGHIÊN C U ...................................................41
2.1

C s lý thuy t c a các ph

ng pháp tính l thi t k ....................................41

2.1.1

Ph

ng pháp c a C quan b o v th nh

2.1.2

Ph

ng pháp mô hình quan h ................................................................ 47

2.1.3

Ph

ng trình h i quy ...............................................................................51

2.2

C s d li u c a các ph

ng Hoa K (SCS - CN) ......41

ng pháp tính l thi t k .......................................53

2.2.1

Xây d ng c s d li u m a ...................................................................53

2.2.2

Xây d ng c s d li u m t đ m ............................................................84

2.3

K t lu n ch

ng II ..........................................................................................99

CH NG 3 TÍNH TỐN TH NGHI M VÀ
XU T PH NG PHÁP TệNH
L THI T K CHO CÁC CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG.......................................101
3.1

C s phân nhóm cơng trình thốt n

3.2

Tính th nghi m theo các ph

c trong tính l thi t k .....................101

ng pháp khác nhau ......................................103

3.2.1

Thơng s tính tốn c a các l u v c c u tính th nghi m .....................103

3.2.2

Tính l thi t k theo ph

3.2.3

Tính l thi t k theo mơ hình quan h ...................................................114

3.2.4

Tính l thi t k theo ph

3.2.5

Tính l theo pp Xokolopsky và C GH (TCVN 9845:2013) ................118

3.4

xu t ph

Xây d ng ch

ng pháp ........................................120

ng trình tính l thi t k cho các cơng trình giao thơng ........123

Gi i thi u chung v ch

3.4.2

C u trúc c a ch

3.4.3

H

ng trình tính ..................................................123

ng trình tính ..............................................................124

ng d n s d ng ch

Kêt lu n ch

ng quan ........................115

ng pháp tính phù h p ..............................................................122

3.4.1

3.5

ng trình h i quy t

ánh giá k t qu tính theo các ph

3.2.6
3.3

ng pháp SCS - CN .......................................111

ng trình tính ..................................................126

ng III .......................................................................................128

K T LU N VÀ KI N NGH .....................................................................................129
DANH M C CỌNG TRỊNH ẩ CỌNG B ............................................................133
TÀI LI U THAM KH O ...........................................................................................134
PH L C ....................................................................................................................139

iv


DANH M C CÁC HÌNH NH
Hình 1.1 Các ph ng pháp tính l cho giao thơng trên th gi i .....................................8
Hình 1.2 Các ph ng pháp tính l cho giao thơng Vi t Nam ....................................17
Hình 1.3 S đ ti p c n nghiên c u ..............................................................................23
Hình 1.4 B n đ khu v c nghiên c u (vùng ông B c) ...............................................24
Hình 1.5 B n đ đ a hình khu v c nghiên c u (T nh B c K n và L ng S n) ..............25
Hình 1.6 B n đ các tuy n đ ng chính khu v c nghiên c u ......................................31

Hình 1.7 B n đ b trí các cơng trình thốt n c khu v c nghiên c u ........................32
Hình 1.8 N c ch y gây xói mái ta luy d ng vì khơng có rãnh d c tuy n [39] .........34
Hình 1.9 Tuy n đ ng n i t nh L ng S n b ng p n m 2013 và xói ta luy âm .........34
Hình 1.10 N c l tràn qua m t đ ng .........................................................................34
Hình 1.11 C u Sam Lang lúc khánh thành và b l cu n trôi (sau hai tháng s d ng) .35
Hình 1.12 B n đ các tr m khí t ng khu v c nc (T nh B c K n và L ng S n) .........36
Hình 2.1
ng quá trình l đ n v theo ph ng pháp SCS ........................................44
Hình 2.2 S đ tính l thi t k theo ph ng pháp SCS-CN .........................................46
Hình 2.3 S đ tính l u l ng thi t k theo ph ng pháp mô hình quan h ................51
Hình 2.4
ng đi c a các tr n bão n m 2012 và n m 2013 .......................................57
Hình 2.5
ng đi c a tr n bão Utor n m 2013 ...........................................................57
Hình 2.6 Thành ph L ng S n ng p trong n c l n m 2014 ......................................59
Hình 2.7
ng đi c a các tr n bão n m 2014 và 2015 ...............................................59
Hình 2.8 Bi n đ i l ng m a ngày l n nh t tr m B c K n và B c S n ......................63
Hình 2.9 Bi n đ i l ng m a ngày l n nh t tr m H u L ng và L ng S n ..................63
Hình 2.10 Bi n đ i l ng m a ngày l n nh t tr m Ngân S n và Th t Khê .................63
Hình 2.11 B n đ h s bi n thiên l ng m a ngày max (CV) vùng ơng B c ..........65
Hình 2.12 S đ xây d ng IDF theo hàm m ...............................................................68
Hình 2.13 T ng quan X1ng max-X1h max; X1ng max-X3hmax B c K n-L ng S n (T=100) .69
Hình 2.14 T ng quan X1ng max-X6h max; X1ng max-X12h max B c K n-L ng S n(T=100) .69
Hình 2.15 T ng quan X1ng max- X24 h max t nh B c K n-L ng S n (T=100) .................70
Hình 2.16 T ng quan X1ng max-X1h max; X1ngay max-X3hmax B c K n-L ng S n (T=50) .70
Hình 2.17 T ng quan X1ng max-X6h max; X1ng max-X12hmax B c K n-L ng S n (T=50) ...70
Hình 2.18 T ng quan X1ng max-X24h max B c K n-L ng S n (T=50) ............................71
Hình 2.19 S đ các b c xây d ng đ ng cong IDF (khu v c nghiên c u) ..............76
Hình 2.20 B đ ng cong IDF (L ng S n, T = 5 n m và T = 10 n m phút) ...............76

Hình 2.21 B đ ng cong IDF (L ng S n, T = 25 n m và T = 50 n m, phút) ............77
Hình 2.22 B đ ng cong IDF (L ng S n, T = 100 và T = 200 n m, phút) ................77
Hình 2.23 B đ ng cong IDF tr m L ng S n và ình L p ........................................78
Hình 2.24 B n đ đ ng tr c ng đ m a (I-1-100) (B c K n và L ng S n) ..............80
Hình 2.25
ng cong IDF tr m H u L ng th c đo và t ng quan hàm m ..............81
Hình 2.26 Phân b l y tích m a 24h tr m B c K n và B c S n ..................................82
v


Hình 2.27 Phân b l y tích m a 24h tr m Ch Rã và ình L p ..................................82
Hình 2.28 Phân b l y tích m a 24h tr m L ng S n và Ngân S n ..............................83
Hình 2.29 Phân b l y tích m a 24h tr m Th t Khê.....................................................83
Hình 2.30 S đ các b c xây d ng b n đ ch s CN.................................................86
Hình 2.31 B n đ lo i đ t t nh B c K n và L ng S n ..................................................88
Hình 2.32 B n đ hi n tr ng s d ng đ t t nh B c K n và L ng S n ..........................90
Hình 2.33 B n đ ch s CN t nh B c K n và L ng S n ..............................................93
Hình 2.34 S đ các b c xây d ng b n đ h s dòng ch y C ...................................94
Hình 2.35 B n đ h s dịng ch y t nh B c K n và L ng S n (S > 6%) .....................95
Hình 2.36 S đ các b c xây d ng b n đ h s nhám Manning n ............................96
Hình 2.37 B n đ h s nhám Manning t nh B c K n và L ng S n ............................97
Hình 2.38 B n đ l u v c c u B c Kh ng .................................................................98
Hình 3.1 B n đ l u v c c u Can ...............................................................................103
Hình 3.2 B n đ l u v c c u B n Ch t .......................................................................104
Hình 3.3 B n đ l u v c c u P c V ng ......................................................................105
Hình 3.4 B n đ l u v c c u K L a..........................................................................106
Hình 3.5 B n đ hi n tr ng s d ng đ t và h s nhám l u v c c u Can...................107
Hình 3.6 B n đ h s dòng ch y và ch s CN l u v c c u Can ...............................107
Hình 3.7 B n đ hi n tr ng và ch s CN l u v c c u B n Ch t ................................108
Hình 3.8 B n đ h s dịng ch y và h s nhám l u v c c u B n Ch t ....................108

Hình 3.9 B n đ hi n tr ng và ch s CN l u v c c u P c V ng ...............................109
Hình 3.10 B n đ h s nhám và h s dòng ch y C l u v c c u P c V ng ..............109
Hình 3.11 B n đ hi n tr ng s d ng đ t và ch s CN l u v c c u K L a .............110
Hình 3.12 B n đ h s nhám và h s dòng ch y l u v c c u K L a.....................110
Hình 3.13 Quá trình l th c đo và tính tốn t i Tr m L ng S n (2008 và 2013) .......112
Hình 3.14 Quá trình m a và l thi t k l u v c c u K L a và c u P c V ng ..........113
Hình 3.15 Quá trình m a và l thi t k l u v c c u B n Ch t và c u Can ................114
Hình 3.16 Các b c tính theo ph ng pháp CIA ........................................................115
Hình 3.17 T ng quan gi a Q100 ~A và Q50~A t i B c K n - L ng S n ................117
Hình 3.18 T ng quan gi a Q25~A và Q10 ~A t i B c K n - L ng S n ..................117
Hình 3.19 Giao di n ban đ u trên n n nh v tinh c a Google map ...........................124
Hình 3.20 S đ kh i xây d ng ch ng trình tính ......................................................125
Hình 3.21 Giao di n ban đ u c a ch ng trình tính trên n n b n đ ..........................126
Hình 3.22 K t qu tính l c u Can theo pp CIA (Trên n n nh v tinh) ....................127
Hình 1 B đ ng cong IDF các tr m khi T = 5 n m và T = 10 n m ..........................139
Hình 2 B đ ng cong IDF các tr m khi T = 25 n m và T = 50 n m ........................139
Hình 3 B đ ng cong IDF các tr m khi T = 100 n m và T = 200 n m ....................139
Hình 4 B đ ng cong IDF tr m Thác Gi ng và Ch M i ........................................140
Hình 5 B đ ng cong IDF tr m Ch
n và An T nh ..............................................140
Hình 6 B đ ng cong IDF tr m B ng Kh u và B ng L ng ......................................140

vi


Hình 7 B đ ng cong IDF tr m B ng Phúc và C c án ..........................................140
Hình 8 B đ ng cong IDF tr m Côn Minh và ông L c .........................................140
Hình 9 B đ ng cong IDF tr m D ng Phong và H o Ngh a ..................................140
Hình 10 B đ ng cong IDF tr m Liên Th y và Nà P c ...........................................140
Hình 11 B đ ng cong IDF tr m Thu n Mang và Xuân D ng ..............................140

Hình 12 B đ ng cong IDF tr m Xuân L c và Yên Hán ..........................................140
Hình 14 B đ ng cong IDF tr m Yên Nhu n ...........................................................140
Hình 14 B đ ng cong IDF tr m Yên T nh ..............................................................140
Hình 14 B đ ng cong IDF tr m Vu Loan ...............................................................140
Hình 15 B n đ l u v c c u Khu i Lu .......................................................................140
Hình 16 B n đ phân vùng m a theo a giác Theissen c u Can và B n Ch t ..........140
Hình 17 B n đ phân vùng m a theo a giác Theissen c u P c V ng và K L a ....140
Hình 18 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m Th t Khê ..................................140
Hình 19 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m Th t Khê ................................140
Hình 20 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m Ngân S n .................................140
Hình 21 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m Ngân S n ...............................140
Hình 22 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m L ng S n .................................140
Hình 23 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m L ng S n ...............................140
Hình 24 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m H u L ng ................................140
Hình 25 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m H u L ng ..............................140
Hình 26 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m ình L p .................................140
Hình 27 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m ình L p ...............................140
Hình 28 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m Ch Rã ....................................140
Hình 29 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m Ch Rã ..................................140
Hình 30 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m B c S n ...................................140
Hình 31 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m B c S n .................................140
Hình 32 Bi n đ i l ng m a 1h và 3h l n nh t tr m B c K n ...................................140
Hình 33 Bi n đ i l ng m a 6h và 12h l n nh t tr m B c K n .................................140
Hình 34 K t qu tính l c u P c V ng theo pp SCS (Trên n n nh v tinh) ..............140
Hình 35 K t qu tính l c u P c V ng theo pp SCS (Trên n n nh v tinh) ..............140

vii


DANH M C B NG BI U

B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B

B
B
B
B
B
B
B
B

ng 1.1 Tóm t t các ph ng pháp tính l thi t k cho giao thông M ....................10
ng 1.2 B ng th ng kê các ph ng pháp tính l thi t k
ơng Âu và Nga ............15
ng 1.3 Quy đ nh v t n su t l ..................................................................................16
ng 1.4 Các đ c tr ng khí t ng trung bình nhi u n m .............................................27
ng 1.5 Dịng ch y trung bình nhi u n m khu v c nghiên c u ..................................29
ng 1.6 B ng phân lo i c u theo chi u dài khu v c nghiên c u.................................33
ng 1.7 Các s c cơng trình giao thơng khu v c nghiên c u ....................................35
ng 1.8 Các tr m đo m a thu c t nh B c K n và L ng S n .......................................37
ng 1.9 Các tr m quan tr c th y v n thu c t nh B c K n và L ng S n .....................38
ng 2.1 Xác su t bão, ATN có l ng m a 24 gi c c đ i các c p (%) ...................54
ng 2.2 Xác su t bão, ATN có t ng l ng m a theo các c p (%) ...........................54
ng 2.3 K t qu ki m đ nh xu th l ng m a ngày l n nh t ......................................64
ng 2.4 B ng h s CV l ng m a ngày l n nh t vùng ông B c ............................65
ng 2.5 B ng thông s
các tr m, t nh B c K n và L ng S n (T=100 n m) ............68
ng 2.6 B ng h s c a ph ng trình đ ng cong IDF, I = a.Dn ...............................78
ng 2.7 B ng h s c a ph ng trình đ ng cong IDF, I = a.Dn ...............................78
ng 2.8 K t qu tính c ng đ m a theo hàm m cho khu v c nghiên c u ..............79
ng 2.9 Chênh l ch k t qu gi a hai đ ng cong IDF(%) .........................................81
ng 2.10 B ng so sánh k t qu tính theo lu n án và TCVN 9845:2013 .....................83

ng 2.11 B ng ph n tr m sai s gi a k t qu tính theo lu n án và TCVN .................84
ng 2.12 B ng phân lo i các nhóm đ t khu v c nghiên c u ......................................88
ng 2.13 B ng th ng kê hi n tr ng s d ng đ t trên khu v c nghiên c u .................89
ng 2.14 B ng giá tr CN ng v i s d ng đ t và các nhóm đ t (tham chi u) ...........91
ng 2.15 B ng giá tr CN đ i v i tình hình s d ng đ t và các nhóm đ t ..................92
ng 2.16 B ng tra h s dịng ch y C (nhóm A và B) ................................................94
ng 2.17 B ng tra h s dòng ch y C (nhóm C và D) ................................................95
ng 2.18 B ng tra h s nhám Manning .....................................................................97
ng 2.19 K t qu tính các đ c tr ng (l u v c c u B c Kh ng) ...............................98
ng 3.1 Các đ c tr ng l u v c (tính tốn t GIS) t i c u Can .................................103
ng 3.2 Các đ c tr ng tr ng l u v c (tính toán t GIS) t i c u B n Ch t ...............104
ng 3.3 Các đ c tr ng tr ng l u v c (tính tốn t GIS) t i C u P c V ng ..............105
ng 3.4 Các đ c tr ng tr ng l u v c (tính toán t GIS) t i K L a ........................106
ng 3.5 Các thông s CN, h s nhám và h s dòng ch y c a c u Can..................107
ng 3.6 Các thơng s CN, h s nhám và h s dịng ch y c a c u B n Ch t .........108
ng 3.7 Các thông s CN, h s nhám và h s dòng ch y c a c u P c V ng.........109
ng 3.8 Các thông s CN, h s nhám và h s dòng ch y c a c u K L a ............111
ng 3.9 K t qu tính l u l ng thi t k theo ph ng pháp SCS-CN .......................113
ng 3.10 K t qu tính l u l ng thi t k theo mơ hình quan h ...............................115
viii


B
B
B
B
B
B
B
B

B
B
B
B
B
B

ng 3.11 K t qu tính l u l ng thi t k theo ph ng trình h i quy .......................118
ng 3.12 K t qu tính l u l ng thi t k Xokolopsky ..............................................119
ng 3.13 K t qu tính l u l ng thi t k theo ph ng pháp c ng đ gi i h n ......120
ng 3.14 K t qu tính l u l ng thi t k theo 5 ph ng pháp khác nhau ................120
ng 3.15 Ki n ngh ph ng pháp tính l cho cơng trình giao thơng ........................123
ng 1 B ng h s c a ph ng trình đ ng cong IDF, I = a.Dn ................................140
ng 2 B ng h s c a ph ng trình đ ng cong IDF, I = a.Dn ................................140
ng 3 Các cơng trình c u đ c tính th nghi m trong lu n án .................................140
ng 4 K t qu ki m tra ch tiêu 2 tr mL ng S n ( Gumbel) ...................................140
ng 5 K t qu ki m tra ch tiêu 2 theo pp Gumbel (Th t Khê) ...............................140
ng 6 K t qu ki m tra ch tiêu 2 theo pp Gumbel (B c K n) ................................140
ng 7 K t qu ki m tra ch tiêu 2 theo pp Gumbel (B c S n) .................................140
ng 8 K t qu ki m tra ch tiêu 2 theo pp Gumbel (Ch Rã) ..................................140
ng 9 K t qu ki m tra ch tiêu 2 theo pp Gumbel (Ngân S n) ..............................140

ix


DANH M C CÁC T

VI T T T

AASHTO American Association of State Highway and Transportation Officials (Hi p

h iđ

ng cao t c liên bang và qu c l Hoa K )

AASHTO - LRFD American Association of State Highway and Transportation
Officials - Load & Resistance Factor Design (Tiêu chu n thi t k c u theo h s t i
tr ng và h s s c kháng - Hi p h i đ

ng cao t c liên bang và qu c l Hoa K ).

C50 h s dòng ch y ng v i th i k l p l i T = 50 n m.
AR&R Australian Rainfall & Runoff
CTBD Cao Áp Thái Bình D

ng

CN Curve Number
EVT 1 Extreme Value Type - I distribution
FHWA Federal Highway Administration (C c liên bang đ

ng b M )

GIS Geographical Information Systems (H th ng thông tin đ a lý)
GTVT Giao Thông V n T i
GEV Gumbel's Extreme Value distribution
HTN H i t nhi t đ i
HEC-HMS Hydrologic Engineering Center- Hydrologic Modeling System
IDF Intensity - Duration - Frequency (C

ng đ m a - Th i gian - T n su t)

ID Identification (Mã kí hi u)
MIKE Vi n nghiên c u tài nguyên n

c an M ch

DHI Danish Hydraulic Institute (Vi n Th y l c an M ch)
NHI National Highway Institute (Vi n nghiên c u đ

ng b M )

NRCS Natural Resources Conservation Service (C quan b o v tài nguyên thiên
nhiên - M )
PMP Probable Maximum Precipitation (M a l n nh t kh n ng)
PMF Probable Maximum Flood (L l n nh t kh n ng)
QP Quy ph m
QP.TL C - 6 - 77 Quy ph m tính tốn các đ c tr ng th y v n thi t k
SCS - CN Soil Conversation service - Curve Number (C quan b o v th nh
ch s đ

ng cong)

x

ng -


TCN Tiêu chu n ngành
TCVN Tiêu chu n Vi t Nam
TR55 Technical Release 55 (Tiêu chu n k thu t 55)

TxDOT Texas Department of Transportation (S giao thông Bang Texas)
USGS United state Geological Survey (C quan kh o sát đ a ch t M )
XT Xoáy thu n
XN Xoáy ngh ch
RTN Rãnh th p nóng
USACE United States Army Corps of Engineers (Hi p h i k s quân s M )

xi


M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Giao thông đ

c coi là huy t m ch c a m i qu c gia, mu n phát tri n đ t n

cc n

ph i hoàn thi n và hi n đ i h th ng giao thông. Hàng n m nhà n

c đã đ u t r t

nhi u kinh phí cho phát tri n giao thơng trên tồn qu c. Các tuy n đ

ng đ

xây m i, nâng c p và m r ng đ đ m b o giao th

c n

ng kinh t v n hóa các vùng trên

c và qu c t .

V i trên 2/3 di n tích c a đ t n
đ

cđ ut

c là đ a hình đ i núi, theo th ng kê c a B GTVT

ng mi n núi chi m h n 70% km trong t ng km chi u dài đ

ng b c n

c.

ng mi n núi ch y u c p V, ch m t s km là c p III và IV cho nên các cơng trình
thốt n

c nh c u, c ng và rãnh thoát n

c ch a đ

c chú tr ng trong thi t k và xây

d ng, vi c tính tốn th y v n th y l c còn h n ch .
Trong nh ng n m g n đây, vi c thi t k đ

ng ô tô đã chuy n t tiêu chu n 22 - TCN

- 4054 - 85 sang 22 - TCN - 4054 - 98, 22TCN - 4054 - 2005 và các tiêu chu n tính
tốn l thốt n

c c ng chuy n t 22TCN - 1995, 22TCN 273 - 01; 22TCN 273 - 05

sang TCVN 9845:2013 v i các yêu c u k thu t cao h n, các tuy n đ

ng c n c i t o

theo tiêu chu n m i đ t ng m c đ an toàn ch y xe nh m đáp ng chi n l

c an tồn

giao thơng qu c gia và nâng cao hi u qu v n t i.
Vi t Nam là qu c gia n m trong khu v c khí h u nhi t đ i gió mùa v i ch đ m a l
r t kh c nghi t và d

ng nh m c đ đó ngày càng t ng lên do bi n đ i khí h u tồn

c u làm cho các cơng trình giao thơng th
th ng đ

ng b h h ng n ng n . Các h h ng c a h

ng b có nhi u nguyên nhân nh : ch đ khí h u có s thay đ i đáng k và

xu th ngày càng ác li t; do các nguyên nhân đ a ch t, n n móng và có th do công tác

xây d ng, v n hành và b o d
v nđ

nh h

ng. Tuy nhiên trong các nhóm nguyên nhân k trên thì

ng c a m a, l là nguyên nhân chính gây tác đ ng đáng k t i các h

h ng c a cơng trình. Các h h ng th

ng k đ n nh hi n t

ng s t l ta luy d

ng,

âm, trôi c u c ng, h ng m tr đ u do nguyên nhân tính l thi t k ch a đúng ho c
ch a phù h p.

1


Trong TCVN 9845:2013,''Tiêu chu n tính tốn đ c tr ng dòng ch y l '' (đ
so n d a theo QP.TL C - 6 - 77) đã gi i thi u m t s ph
m a rào nh C

ng đ gi i h n, Xokolopsky, ph

ng pháp tính l thi t k t

ng pháp c a tr

ng

i h c Xây

d ng. Các ph

ng pháp trên do các tác gi Liên Xô (c ) xây d ng và đã đ

s d ng

c ta. Tuy nhiên, các công th c này có nhi u thơng s đ

n

trong đi u ki n c a n
đ

c biên

c đ a vào
c xác đ nh

c Nga, khi đ a vào quy ph m tính tốn c a Vi t Nam dù đã

c hi u ch nh nh ng trong đi u ki n r t thi u s li u nên ch a đ

c chu n hóa; có

nh ng thơng s r t khó xác đ nh, v i ph m vi thay đ i quá l n, d n t i k t qu tính
tốn có đ chính xác khơng cao, tùy thu c vào quan đi m l a ch n thông s c a m i
ng

i s d ng và h u qu là r i ro h h ng cơng trình c ng t ng lên.

Khó kh n chính trong tính tốn l thi t k cho cơng trình giao thơng

Vi t Nam là

thi u các tài li u t các đ c tr ng l u v c, đ t đai, l p ph , đ c bi t là m a và dòng
ch y th c đo th i đo n ng n th

ng ch có tài li u m a ngày, tuy nhiên kh i l

ng

c ng r t h n ch . Vì v y, lu n án“Nghiên c u s bi n đ ng c a m a l và đ xu t c
s khoa h c tính l cho cơng trình giao thơng vùng núi

ơng B c - Vi t Nam” mà

nghiên c u sinh (NCS) l a ch n là r t c p thi t và có ý ngh a khoa h c.
K t qu c a lu n án là c s khoa h c đ xu t các ph
gi n v i đ tin c y và m c đ
n

c trên đ

duy tu, b o d

ng pháp tính l thi t k đ n

n đ nh cao h n, ph c v xây d ng các cơng trình thốt

ng, góp ph n c p nh t và xây d ng qui trình tính h p lý cho cơng tác
ng và nâng c p các cơng trình hi n có, c ng nh xây d ng các cơng

trình m i an tồn, gi m thi u các thi t h i cho các cơng trình giao thơng.
2. M c tiêu nghiên c u
2.1 M c tiêu nghiên c u
Nghiên c u nh ng bi n đ ng c a m a l , chi ti t hóa m a và m t đ m, xác l p c s
khoa h c tính l thi t k cho cơng trình giao thơng.
2.2 Câu h i nghiên c u
- D a trên tiêu chí nào đ l a ch n ph
các n

c tiên ti n trong tr

ng pháp tính l thi t k đang đ

c s d ng

ng h p khơng có tài li u th c đo? (tr l i câu h i tính c p

2


thi t, nh ng h n ch c a cách tính hi n nay).

- C s khoa h c nào dùng tính đ c tr ng m a và m t đ m trong đi u ki n thi u tài
li u m a th i đo n ng n, chi ti t hóa m t đ m đ

ng d ng các ph

ng pháp tính l đã

l a ch n? (tr l i câu h i b ng vi c đánh giá bi n đ ng m a theo không gian và th i
gian, xây d ng ph
- Các ph

ng trình chuy n đ i m a th i đo n dài thành th i đo n ng n).

ng pháp nào có th

đ

c ng d ng đ tính th nghi m cho các cơng trình

th c t ?
- Nh ng t n t i và h

ng gi i quy t trong cơng tác thi t k các cơng trình thốt n

c

cho cơng trình giao thơng? (Tr l i câu h i b ng vi c xây d ng các b n đ chuyên
dùng, quy trình c p nh t các thông s m t đ m).
- B ng cách nào có th tích h p đ

c c s d li u trong ch

ng trình tính l nh m

thu n ti n trong tính l thi t k ?
3.

it

ng và ph m vi nghiên c u

- Ph m vi nghiên c u c a lu n án g m hai t nh B c K n và L ng S n n m trong vùng
núi ông B c - Vi t Nam;
n

it

ng nghiên c u là m a và l thi t k ph c v xây d ng các công trình thốt

c n m trên các qu c l QL3, 3B, 279, 3, 4A, 4B, 1A thu c khu v c nghiên c u.

4. Cách ti p c n và ph
đ tđ

ng pháp nghiên c u

c m c tiêu đ ra, tác gi đã thu th p các s li u, tài li u c n thi t, ti n hành

nghiên c u t ng quan nh ng bi n đ ng v m a l (m a sinh l ), các ph
l thi t k cho cơng trình giao thơng

h

trong n

ng pháp tính

c và trên th gi i t đó l a ch n

ng ti p c n phù h p, v a mang tính k th a v a đ m b o tính sáng t o trong

nghiên c u.
Các ph

ng pháp đ

c s d ng trong lu n án bao g m: i) ph

ng pháp phân tích,

th ng kê, k th a có ch n l c các tài li u đã có nh m t p h p, đánh giá nh ng bi n
đ ng v m a l trong khu v c nghiên c u; ii) ph

ng pháp phân tích nh vi n thám,

GIS ph c v mô ph ng l u v c trong các mơ hình tốn và xây d ng các b n đ chyên

3


đ làm c s khoa h c cho các ph

ng pháp tính l ki n ngh ; iii) ph

hình tốn, tính tốn th nghi m làm c s cho vi c ki n ngh các ph

ng pháp mơ

ng pháp tính l

thi t k phù h p cho các cơng trình giao thông khu v c ông B c - Vi t Nam.
5. Ý ngh a khoa h c và th c ti n
Quá trình phát tri n dân sinh kinh t
m i hàng lo t các tuy n đ

Vi t Nam hi n nay đòi h i ph i nâng c p và xây

ng giao thông huy t m ch, đ c bi t là các tuy n đ

ng

giao thông mi n núi vì v y k t qu nghiên c u c a lu n án có ý ngh a th c ti n cao vì
đã gi i quy t nh ng khó kh n hi n nay trong tính tốn th y v n, th y l c hi n nay.
Vi c nghiên c u bi n đ ng c a m a l cho khu v c
h c tính l thi t k cho các cơng trình giao thông
trong vi c ti p c n v i nh ng ph

ông B c và xác l p c s khoa
khu v c này có ý ngh a khoa h c

ng pháp tính tốn hi n đ i và ti n l i làm ti n đ

cho vi c xây d ng m t quy trình tính tốn phù h p v i đi u ki n c a Vi t Nam trong
t

ng lai g n.

6. Nh ng đóng góp m i c a lu n án
- Lu n án đã có đóng góp m i v ph

ng pháp lu n và cách tính m a l thi t k cho

cơng trình giao thơng mi n núi, n i có r t ít s li u m a th i đo n ng n
- Lu n án đã khái qt hóa nh ng k t qu tính tốn cho tồn khu v c mi n núi

ơng

B c Vi t Nam, giúp cho các k s thi t k có th tra c u d dàng.
7. C u trúc c a lu n án
Ngoài ph n M đ u, K t lu n và ki n ngh , lu n án đ

c trình bày trong 3 ch

ng:

Ch

ng 1: T ng quan v nghiên c u tính l thi t k cho cơng trình giao thơng.

Ch

ng 2: Xây d ng c s khoa h c tính l cho cơng trình giao thông vùng núi ông

B c - Vi t Nam.
Ch

ng 3: Tính th nghi m và đ xu t ph

ng pháp tính l cho cơng trình giao thơng

vùng núi ơng B c - Vi t Nam.

4


CH
NG 1
T NG QUAN V NGHIÊN C U TÍNH L THI T K
CHO CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
1.1 T ng quan v tính l thi t k
1.1.1 Các nghiên c u v tính l thi t k trên th gi i
Dịng ch y l là đ c tr ng quan tr ng trong tính tốn thi t k các cơng trình, b i v y
tính tốn l là m t v n đ đ c bi t đ
đ

c s d ng trong thi t k cơng trình có tr ng thái b t l i, đ l n ph thu c vào c p

cơng trình và đ
l

c quan tâm nghiên c u. L thi t k là tr n l

c quy đ nh b i t ng qu c gia. L thi t k bao g m đ nh l , t ng

ng và quá trình l . Hi n nay, tính l thi t k phân thành hai nhóm: ph

tr c ti p (phân tích th ng kê xác su t) và ph

ng pháp

ng pháp gián ti p (phân tích m a và m t

đ m). Vi c tính l thi t k tr i qua m t quá trình dài nghiên c u mang tính k th a và
phát tri n nh m chính xác và hi n đ i hóa ph c v xây d ng các cơng trình an tồn
trong mùa m a l đ c bi t trong đi u ki n bi n đ i khí h u hi n t i. M t s nghiên c u
v l thi t k đi n hình có th k đ n nh :
Chow (1964), Shaw [1] là cu n s tay tính tốn th y v n có đ c p đ n ph

ng pháp

tính tốn l thi t k ph thu c vào di n tích l u v c và tình tr ng s li u: đ i v i l u
v c l n, đ s li u thì dùng ph
v c nh dùng ph

ng pháp ng u nhiên (th ng kê xác su t), đ i v i l u

ng pháp mô hình quan h , đ

ng l đ n v và quan h l u l

ng

v i di n tích và th i gian.
Chow, Maidment (1988) [2] là tài li u c b n nh t có đ c p đ n tính tốn th y v n
và các đ c tr ng th y v n thi t k nh q trình thu phóng, l a ch n m a thi t k và
xây d ng đ

ng cong IDF, bi u đ m a thi t k d ng đ

tính th i gian m a gi i h n, tính tốn l

ng cong tích l y 24h,

c

ng m a l n nh t kh n ng (PMF), các b n đ

đ ng tr m a v i các th i gian m a, D = 5 - 60 phút hay 30 phút - 24h cho các th i k
l p l i T = 1 - 100 n m. Các ph

ng pháp chuy n đ i m a hi u qu và xác đ nh dòng

ch y thi t k g m đ nh l , t ng l
trình thốt n
nguyên n

c.

ng và quá trình l thi t k dùng đ thi t k công

c, mô ph ng vùng ng p l t, thi t k h ch a, s d ng và qu n lý tài

i v i thoát n

c, Chow c ng gi i thi u ph

ng pháp tính l cho l u

v c v a và nh theo mơ hình quan h v i A là di n tích l u v c, I là c
5

ng đ m a, C


là h s dịng ch y. Ngồi ra, các đ

ng l đ n v c ng đ

c đ c p s d ng cho các

l u v c v a và nh .
Vijay (2002) [3] trình bày các mơ hình tốn ng d ng đ tính l cho l u v c l n và
các l u v c nh .

i v i các l u v c nh các mơ hình ng d ng trình bày 15 mơ hình

đ i di n trên toàn th gi i. V lý thuy t c b n đ xây d ng các mơ hình đ u là nh ng
ki n th c ng d ng t các tài li u c a Chow hay Maidment.
Raghunath (2006) [4] là tài li u v nguyên lý th y v n, trình bày các v n đ v tính
th y v n vùng Tapti,

n đ (mi n trung

n đ ). Ph n tính l thi t k g m t ng l

l , đ nh l , t n su t l , xác su t r i ro v i các ph
v t c th i, mơ hình Nash, mơ hình Clark, đ

ng pháp đ xu t nh :

ng

ng l đ n

ng l đ n v SCS, h i quy tuy n tính,

phân tích th ng kê xác su t, mơ hình tốn, tính l t i v trí khơng có s li u quan tr c
theo ph

ng pháp h i quy đa bi n.

Ngoài các tài li u c b n đã nêu, cịn có r t nhi u các tài li u nghiên c u liên quan đ
c p đ n các ph

ng pháp tính l thi t k trên th gi i. V c b n, lý thuy t t p trung

dòng ch y hay ph

ng th c chuy n đ i m a hi u qu v n nh nh ng tài li u trên, tuy

nhiên t hai th p k tr l i đây v i s phát tri n v

t b c c a cơng ngh máy tính, k

thu t vi n thám và GIS cho phép các nhà khoa h c phân tích và th nghi m, c p nh t
nh ng công ngh hi n đ i nh m chính xác hóa các tham s mà các ph
đây ch a xây d ng đ

ng pháp tr

c.

1.1.2 Các nghiên c u v tính l thi t k

Vi t Nam

M t s các tài li u đi n hình đ c p đ n tính l thi t k
Quy ph m QP.TL C-6-77 (1977) [5] trình bày ph

Vi t Nam nh :
ng pháp tính tốn các đ c tr ng

th y v n c n thi t cho vi c thi t k các cơng trình th y l i trên các sông không b
h

ng c a th y tri u

c

Vi t Nam. Các đ c tr ng th y v n đ

quy ph m này bao g m: l u l

ng bình quân n m, l u l

nh t, s phân ph i dòng ch y n m, các lo i m c n

th c kinh nghi m nh : cơng th c C

ng d n tính trong

ng l n nh t, l u l

ng nh

c thi t k và các thơng s khác.

Khi tính l ph c v thi t k các cơng trình trên sơng trong tr
ti n hành phân tích t n su t, trong tr

ch

nh

ng h p đ s li u thì

ng h p khơng có s li u thì s d ng các công
ng đ gi i h n cho l u v c có di n tích nh h n
6


100 km2, công th c Tri t gi m và Xokolopxky cho l u v c có di n tích trên 100 km2.

Cho đ n nay quy đ nh v ph

ng pháp tính l thi t k v n ch y u d a trên quy ph m

này nên có m t s b t c p nh các b ng tra không đ

c c p nh p; vi c xác đ nh m t

s thông s v n ph thu c vào kinh nghi m và ch quan c a ng
Cao

i tính tốn.

àm và nnk (1990) [6] đã xu t b n cu n Th y v n công trình, trong tài li u

có trình bày cách tính l thi t k , các ph
pháp đã đ

ng pháp này ch y u c ng là các ph

ng

c đ c p trong QP.TL C - 6 - 77.

Lê

ình Thành (1997) [7] đã nghiên c u tìm ra kh n ng và đi u ki n ng d ng

ph

ng pháp tính m a l n nh t kh n ng (PMP) và l l n nh t kh n ng (PMF), t đó

ki n ngh m t tiêu chu n tính l thi t k h p lý h n cho đi u ki n Vi t Nam. K t qu
nghiên c u đã đ c p m t cách chi ti t đ n các ph

ng pháp c ng nh tính l liên

quan đ n l l n nh t kh n ng, tuy nhiên đ i v i công trình giao thơng m c đ và tiêu
chu n c ng nh tính ch t c a cơng trình n u xét theo bài toán này c n ph i có nh ng
nghiên c u c th h n n a trong t

ng lai.

Lê V n Nghinh (2000) [8] đã biên so n cu n Nguyên lý Th y v n, đây c ng là m t
tài li u quan tr ng đ c p đ n tính tốn các đ c tr ng thi t k nh dòng ch y n m,
tháng, l , ki t và m c n
các ph

c thi t k . Các ph

ng pháp tính l thi t k c ng bao g m

ng pháp n m trong QP.TL C - 6 - 77. Tuy nhiên, tài li u ch y u đ c p đ n

dòng ch y tháng và n m thi t k ph c v cho xây d ng và v n hành h ch a.
B môn TV&TNN (2003) [9] đã biên so n cu n Th y v n thi t k , đây c ng là tài
li u quan tr ng dùng đ tính tốn các đ c tr ng thi t k cơng trình. Tuy nhiên các
ph

ng pháp và cách ti p c n c ng d a trên n n c a QP.TL C - 6 - 77.

Ph m Ng c QuỦ và nnk (2005) [10] đ tài nghiên c u khoa h c c p B : “Nghiên c u
c nh báo d báo l v

t thi t k - Gi i pháp tràn s c ” đã ti n hành xây d ng ph n

m m tính l thi t k . Ph n m m này cho phép tính l theo t n su t thi t k d a vào các
công th c kinh nghi m trong QP.TL C - 6 - 77 nêu trên, ph
SCS, tính l l n nh t kh n ng PMF theo ph

ng pháp tính l đ n v

ng pháp th ng kê c a Hasfield. Tuy

nhiên ph n m m này c ng ch a có s c p nh p m i nào v b ng tra.

7


Hà V n Kh i và nnk (2012) [11] đã c p nh t và cho tái b n cu n giáo trình Th y v n
cơng trình ( n ph m đ u tiên đ
bày các ph

c xu t b n n m 1993) g m 2 t p trong đó T p 1 trình

ng pháp tính tốn l thi t k . V c b n các ph

ng pháp tính tốn đ u

theo QP.TL C - 6 - 77, tuy nhiên cu n giáo trình có c p nh p và gi i thi u thêm các k

thu t m i s d ng trong tính tốn l thi t k nh mơ hình tốn th y v n bao g m các
mơ hình th y v n t t đ nh tính tốn dịng ch y t m a, các mơ hình l đ n v .
Ngơ Lê Long và nnk (2015) [12] trong đ tài nghiên c u khoa h c c p Nhà n

c

“Nghiên c u c s khoa h c đ xu t các tiêu chu n thi t k l , đê bi n trong đi u ki n
bi n đ i khí h u, n

c bi n dâng

Vi t Nam và gi i pháp phòng tránh, gi m nh thi t

h i” đã ti n hành nghiên c u và đ xu t ph

ng pháp tính l thi t k cho các cơng

trình h ch a có xét t i tác đ ng c a bi n đ i khí h u. Nghiên c u c ng đã xác l p
đ

c c s khoa h c và th c ti n c a các tiêu chu n thi t k l đ

ki n bi n đ i khí h u, n

c bi n dâng

n

c đ xu t trong đi u

c ta đ m b o an toàn, an sinh xã h i.

1.2 T ng quan tính l thi t k cho cơng trình giao thơng
Vi c tính l ph c v thi t k các cơng trình giao thơng trên th gi i đ

c nhi u nhà

khoa h c quan tâm nghiên c u. Qua tìm hi u và phân tích các tài li u liên quan, có th
phân các ph

ng pháp tính l thi t k cho các cơng trình thốt n

nói chung thành hai nhóm chính: i) nhóm các ph
ph

ng Tây và M và ii) nhóm các ph

c trong giao thông

ng pháp s d ng

ng pháp s d ng

các n

các n
c

ơng Âu, Nga

và Vi t Nam (hình 1.1).

Hình 1.1 Các ph

ng pháp tính l cho giao thơng trên th gi i

8

c Nh t,


1.2.1 Tính l thi t k
+) Các ph

các n

c Nh t, ph

ng pháp tính l thi t k

Tính l thi t k

Nh t đ

ng Tây và M

Nh t b n

c đ c p trong nhi u tài li u tính toán th y v n

các h

ng

d n, quy ph m, quy chu n thi t k cơng trình; m t trong nh ng tài li u c b n mang
tính pháp lý đ

c s d ng nhi u cho ngành giao thông là: H

th y l c - H

ng d n tính th y v n

ng d n và tiêu chu n k thu t cho các d án thi t k (ph n ki m soát l )

[13], [14]. N i dung c a tài li u đ c p đ n vi c s d ng ph
h cho nh ng l u v c có di n tích A < 20km2 (dùng đ

ng pháp mơ hình quan

ng cong IDF cho các vùng có

s li u m a, tr

ng h p khơng có s li u m a thì có th s d ng t vùng có di n tích

A > 100km2).

i v i các l u v c A > 20km2 ngoài ph

s d ng đ

ng l đ n v và ph

th c đo s d ng ph

ng trình l

ng pháp mơ hình quan h cịn

ng tr . T i các cơng trình có s li u l

ng pháp th ng kê xác su t theo lý thuy t c a Bulletin (1982) v i

yêu c u t i thi u n ≥ 10 n m đo đ c.
+) Các ph

ng pháp tính l thi t k

Tính l thi t k đ
thu t c a C quan đ
ph

Anh

c trình bày trong H

ng d n thi t k c u đ

ng Tiêu chu n k

ng b qu c gia [15], [16] ho c nhi u tài li u khác,

đây các

ng pháp c ng phân theo di n tích: đ i v i di n tích l u v c nh (A < 20km2) và

không đ s li u đo đ c l thì s d ng các cơng th c đ n gi n t m a (m a n m), di n
tích l u v c và các ch s v đ t; còn đ i v i tr
tính theo ph
+) Các ph
Các ph

ng h p nhi u s li u l th c đo thì

ng pháp th ng kê xác su t.
ng pháp tính l thi t k

M

ng pháp dùng tính l thi t k trong giao thông

trong các tài li u nh : [17] H

ng đ

cđ c p

c trên đ

ng (AASHTO) [18];

Tài li u gi i thi u mơ hình tốn th y v n HEC; Th y v n đ

ng b (FHWA) [19],

[20]; H

ng d n tính thốt n

M th

ng d n k thu t (TR55) hay các tiêu chu n thi t k [21], [22], [23], [24];

Nhìn chung, các ph

ng pháp này đ

c chia thành hai nhóm: i)

i vùng r ng l n, có

s li u th c đo s d ng ph

ng pháp th ng kê xác su t v i các phân b nh Log

Normal, PIII, Gumbell; ii)

i v i vùng không có s li u thì d a vào đ c tính c a

vùng đ tính theo các ph

ng pháp nh : mơ hình quan h ; đ
9

ng l đ n v t ng h p


SCS; các ph

ng trình h i quy vùng và h i quy theo USGS (dùng trong quy ho ch).

Ngoài ra, ph

ng pháp TR55 (mơ hình WinTR55) th

ng dùng đ tính l cho l u v c

nh A(F) < 65km2 cho k t qu khá t t. Do đi u ki n s li u đ y đ chi ti t v m a và
m t đ m nên
toàn qu c, l

M xây d ng r t nhi u b ng tra, b n đ c
ng m a th i đo n dài (d > 1h) đ

đo n ng n h n (d < 1h). Các ph

ng pháp đ

B ng 1.1 Tóm t t các ph

Ph

ng pháp

1)Mơ hình quan h

ng đ m a thi t k trên

c chuy n đ i thành l

ng m a th i

c tóm t t trong b ng sau:

ng pháp tính l thi t k cho giao thơng

Tóm t t u c u c a ph

ng pháp

* L u v c nh (A < 1,3 km2)
* Th i gian t p trung dòng ch y Tc < 1h

M

S li u yêu c u
* Tc th i gian t p trung dòng
ch y (h);

* A Di n tích l u v c (km2)

* M a phân b đ u theo không gian và
th i gian
* C h s dòng ch y
* Dòng ch y tràn trên b m t là ch y u
*L

*Ic

ng đ m a (mm/h)

ng tr trong kênh khơng đáng k

2) Ph ng trình h i * Di n tích l u v c gi i h n t ng vùng
* Di n tích l u v c A (km2)
quy vùng USGS
* Giá tr đ nh l do đi u ki n t nhiên * M a trung bình n m P(mm)
ch khơng ch u tác đ ng c a các y u t
*
cao (đ d c l u v c)
khác. Th ng dùng trong quy ho ch.
3) NRCS

* L u v c v a và nh A < 65 km2

* M a 24h

4) TR55

* Tc = 0,1–10h

* Phân b m a d ng I, II, IA, III

* Dòng ch y g m ch y tràn và ch y * Ch s CN
trong kênh
* Tc (h)
* Di n toán trong kênh đ n gi n
* A (km2)
5)
SCS

ng l đ n v

* B n đ đ ng tr , phân b m a

* A = 0,4–2500 km2
* Th i gian m a và c

ng đ m a đ u

* Di n tích A (km2)

* Quan h m a và dòng ch y là tuy n * Chi u dài l u v c L (km; m)
tính
* Chi u dài l u v c Lc (km; m)
* Bi u đ l đ n v t ng h p
6) Ph ng pháp
th ng kê: Log PIII;
Bullentin 17B

* L u v c v a và l n có tr m đo đ c, s

li u đ y đ

*n > 10 n m

7) Chuy n đ i

*L uv ct

* Q, A1 (km2) và A2 (km2)

+) Các ph

ng t

ng pháp tính l thi t k

Úc. Ph

10

* S li u H, Q

ng pháp tính l thi t k đ

cđ c p


trong các tài li u nh các v n b n h
nghiên c u, ki n ngh . Các ph

ng d n tính tốn thốt n

ng pháp tính l bao g m: ph

c các tiêu chu n, các
ng pháp mô hình quan

h cho l u v c nh v i h s dịng ch y cho vùng nơng thơn và đô th v i m c đ l p
l i khác nhau (C50 cho nông thôn, C10 cho đô th ). Trong đó, đi u ki n ng d ng mơ
hình quan h là di n tích A < 25 km2 (nông thôn) và A < 1km2 (đô th ). C
thi t k (IDF) đ
t

c đ c p trong h th ng d li u c

ng đ m a

ng đ m a l n nh t c a Vi n khí

ng và th y v n qu c gia c a NewZealand và c a C c khí t

ng Úc (Bureau of

Meteorology).
+)

Columbia, theo tài li u đ i bi u nh ''H

ng d n và tiêu chu n thi t k c u'',

(2007) đã trình bày tính l theo c l u v c, đ i v i l u v c có di n tích thốt n
20 km2 dùng các ph
ph i xác su t đ

cA>

ng pháp: phân tích t n su t tr m - th ng kê xác su t (Các phân

c s d ng g m EVT1, Log Normal, Log Pearson III); phân tích t n

su t vùng (h i quy vùng); mơ hình quan h .

i v i di n tích l u v c nh và đơ th (A

< 10 km2) dùng mơ hình quan h .
M t s nghiên c u tiêu bi u v các ph
thơng

ng pháp tính l thi t k cho cơng trình giao

M , Anh, Úc, Nh t nh sau:

Richard H.Mc Cuen (2002) [25] biên so n tài li u h
cơng trình giao thơng

M . Tài li u đ c p đ n cách ti p c n, ph

ki n áp d ng trong thi t k các công trình thốt n
đ n ph
ph

ng d n tính l thi t k cho

c qua đ

ng pháp và đi u

ng b . Trong đó đ c p

ng pháp tính m a thi t k tính riêng cho vùng có và khơng có tr m; Các

ng pháp xác đ nh đ nh l thi t k bao g m th ng kê xác su t theo Gumbel và log

Pearson III, ph

ng trình h i quy, ph

ng pháp SCS - CN, mơ hình quan h . Các

công th c kinh nghi m đ xác đ nh l u l

ng đ nh l và các đ

ng l đ n v d ng

phân tích và t ng h p đ xác đ nh quá trình l thi t k ; các công th c xác đ nh th i
gian t p trung dòng ch y Tc.
DPWH(2002) [26] đã biên so n ''H

ng d n và tiêu chu n k thu t

Nh t b n,

2002'', ph n phân tích th y v n thi t k . N i dung tính tốn th y v n g m: quá trình
kh o sát, đi u tra, phân tích m a và dịng ch y (tr m đ i bi u). S li u yêu c u đ tính
l bao g m m a ngày, m a gi , bi u đ m a thi t k theo hình hình th th i ti t, m c

11


n

c l n nh t ngày, l u l

ng l t ghi, quan h H~Q. Trong đó, ph

dùng đ xác đ nh l thi t k trong tr

ng h p khơng có s li u đo đ c. Ph n tính m a

thi t k , tài li u đã trình bày cách xây d ng và ng d ng đ
theo cơng th c mơ hình quan h trong tr
đ s li u m a có th l y đ

ng pháp t t đ nh

ng cong IDF dùng tính l

ng h p A < 20km2, trong tr

ng cong IDF c a l u v c t

di n tích l u v c A > 20km2 thì tính theo các b

c:

ng t có s li u.

ng m a trung bình theo th i k l p l i theo ph

đa giác Thessien; l a ch n phân b m a đi n hình và thi t l p đ
đi n hình cho m i th i kho ng; Tính l thi t k theo các ph
h ,đ

ng l đ n v và ph

ng trình l

iv i

ng d ng GIS xây d ng l u v c

v i b n đ đ a hình 1:50.000; tính m a thi t k trung bình bao g m l
bình n m l n nh t, l

ng h p không

ng m a trung
ng pháp s h c,

ng cong l y tích

ng pháp mơ hình quan

ng tr .

USACE - AED [27] có trình bày hai ph

ng pháp tính l thi t k g m đ

ng l đ n

v (SCS) và mơ hình quan h , trong đó đ c p đ n các y u t chính c n xác đ nh g m:
b đ

ng cong IDF c a m a 24h (th i k l p l i T = 10, 20 và 50 n m), h s dòng

ch y C, th i gian t p trung dòng ch y Tc và các đ c tr ng l u v c (di n tích, chi u
dài, đ d c).
Engineers Australia (2006), (2013) [28], [29] tài li u H
ch y ph n t n th t

Úc, đ c p chi ti t trong AR&R, các ph

mô hình quan h v i h s dịng ch y đ

(A < 50 km2), còn ph
l thi t k đ

ng pháp RORB thì ng d ng cho A ≥ 50 km2.

ng quá trình

ng pháp RORB cho l u v c l n, còn đ i v i l u

ng quá trình l đi n hình.

Bruce (2007) [30] đã t ng quan các ph
thốt n

ng pháp mơ hình quan h , mơ hình tốn

ng pháp mơ hình quan h và ch s l dùng cho l u v c nh

c xây d ng b ng ph

v c nh ph i s d ng đ

ng pháp tính l thi t k :

c thi t l p theo th i k l p l i. C2, C5, C20,

C50 các giá tr này đ u tính theo C10; Ph
(RORB). Trong đó ph

ng d n tính m a - dịng

ng pháp tính l thi t k và xác đ nh kh u đ

c qua công trình c ng và c u nh trên đ

nhân viên b o trì và k s đ

ng ơ tơ

ng s t c a M - Hi p h i đ

công th c tính di n tích thốt n

M , t n m 1911 các
ng (AREMWA) dùng 6

c và 21 công th c cho l u l

ng đ nh l thi t k .

n n m 1962, Chow đã xây d ng 12 cơng th c tính di n tích thốt n
th c tính l u l

ng l thi t k . Tuy nhiên ch m t vài công th c đ
12

c và 62 công

c ng d ng r ng