Luận án Tiến sĩ: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THAM SỐ VỀ MƯA GÓP PHẦN HOÀN THIỆN CÔNG THỨC TÍNH LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC NHỎ TRÊN ĐƯỜNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Nguyễn Anh Tuấn

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THAM SỐ VỀ MƯA
GÓP PHẦN HOÀN THIỆN CÔNG THỨC TÍNH LƯU
LƯỢNG THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THOÁT NƯỚC NHỎ
TRÊN ĐƯỜNG TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU VIỆT NAM

Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố
Mã số:

62.58.30.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2014


-1PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề nghiên cứu.
Ngày nay, mạng lưới giao thông ngày càng mở rộng, khu đô thị, khu
công nghiệp phát triển với tốc độ nhanh. Chúng đòi hỏi có công thức tính
toán lưu lượng thiết kế cho công trình thoát nước nhỏ đơn giản, dễ tính
toán và có độ chính xác chấp nhận được.
Trong những thập kỷ gần đây, Việt Nam bị ảnh hưởng nghiêm trọng
của hiện tượng biến đổi khí hậu, làm gia tăng các hiện tượng khí hậu cực
đoan, ảnh hưởng đến chế độ mưa ở nước ta. Do vậy ảnh hưởng đến các
thông số về mưa sử dụng trong tính toán lưu lượng thiết kế công trình
thoát nước nhỏ trên đường Qp. Việc sử dụng các thành quả nghiên cứu

các dữ liệu về mưa trước đây trong tính toán Qp trở nên giảm độ tin cậy,
bị sai số lớn, gây phát sinh các hư hỏng cho công trình, đình trệ giao
thông, tăng chi phí duy tu sửa chữa, ảnh hưởng đến môi sinh, . . .
Điều này thấy rất rõ ngoài thực tiễn như: hiện tượng hư hỏng các
công trình thoát nước nhỏ trên đường do mưa lũ ngày một gia tăng, hư
hỏng có thể xuất hiện ngay sau khi hoặc chỉ sau một vài năm đưa tuyến
đường vào sử dụng; hiện tượng tích nước ở thượng lưu làm ngập úng
ruộng đồng, làng mạc ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp thường hay
xảy ra ở miền Trung hiện nay sau khi xây dựng xong các con đường;
hiện tượng ngập úng đường phố sau các cơn mưa lớn ở một số đô thị của
nước ta gây khó khăn, xáo trộn sinh hoạt và sản xuất, . . . Rõ ràng, còn có
vấn đề tồn tại, nổi lên là vấn đề xác định các tham số về mưa trong công
thức tính Qp công trình thoát nước nhỏ trên đường ở nước ta hiện nay.
Từ những đòi hỏi cấp thiết như trên, luận án được chọn nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu.
- Nghiên cứu lý thuyết, phân tích được bản chất, đề xuất được
nguyên tắc, phương pháp, công thức xác định các tham số về mưa dùng
trong các công thức tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước
nhỏ trên đường trong điều kiện Việt Nam.
- Vận dụng vào thực tiễn: trước mắt, do chưa có đủ điều kiện nên đặt
mục tiêu xác định giá trị cụ thể các tham số về mưa cho 12 trạm khí
tượng điển hình chọn nghiên cứu, các giá trị này được kiến nghị tham
khảo sử dụng vào thực tế hiện nay trong tính toán lưu lượng thiết kế công
trình thoát nước nhỏ trên đường ở những khu vực này của nước ta.


-23. Nội dung nghiên cứu.
- Luận án tập trung nghiên cứu và giải quyết thông số về mưa. Đây là
thông số quyết định, quan trọng, bất định nhất trong tính toán Qp công
trình thoát nước nhỏ trên đường, hoàn toàn phụ thuộc vào đặc trưng khí

hậu của riêng Việt Nam. Các tham số về mưa nghiên cứu xác định là:
+) Nghiên cứu xác định lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần suất
thiết kế phù hợp với đặc điểm diễn biến thời tiết ở nước ta hiện nay.
+) Nghiên cứu xác định hệ số đặc trưng htần suất để xác định Hn,p , aT,p ở chương 3 và 4. Được
coi là có tính đại biểu, phản ánh gần đúng với quy luật thay đổi chung
của tổng thể thì thời kỳ lấy mẫu Hngàymax, aTmax phải có được một số năm
thuộc thời kỳ mưa lớn và một số năm thuộc thời kỳ mưa nhỏ liên tiếp
nhau. Ngoài ra, nghiên cứu chu kỳ biến đổi cũng phản ánh sự biến đổi
theo thời gian của Hngàymax, aTmax mà ta cần nghiên cứu, so sánh, làm rõ.

Chương 3: XÁC ĐỊNH LƯỢNG MƯA NGÀY TÍNH TOÁN VÀ
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐẶC TRƯNG HÌNH DẠNG
CƠN MƯA

Hình 2.7: Chu kỳ biến đổi của lượng mưa ngày lớn nhất năm Hngàymax tại
trạm Láng - TP.Hà Nội từ năm 1960 – 2010

3.1. Xác định lượng mưa ngày tính toán theo tần suất thiết kế Hn,p.
3.1.1. Đặt vấn đề.
- Hn,p hiện là thông số mưa được dùng để tính Qp công trình thoát
nước nhỏ trên đường theo TCVN9845:2013 [5], thậm chí nó còn được
dùng để tính Qp% của lưu vực vừa và lớn. Bởi vì trong điều kiện ở nước
ta hiện nay, dữ liệu đo lượng mưa ngày rất phổ biến, phủ đều trên phạm
vi toàn lãnh thổ, đầy đủ và liên tục trong nhiều năm liền.
- Cơ sở dữ liệu Hn,p đầy đủ nhất trong [5] được lập năm 1987, từ đó
đến nay đã trên 25 năm, giá trị Hn,p đã bị thay đổi nhiều do chế độ mưa ở
nước ta bị thay đổi, đặc biệt thay đổi nhiều những năm càng về gần đây

+/ Thời kỳ lớn: (1983 1994), (2007 - 2010).
+/ Thời kỳ nhỏ: (1956

- 1983), (1999 -2007).
+/ Thời kỳ trung bình:
(1994 - 1999).
+/ Có 2 chu kỳ.

+/ Thời kỳ lớn: (1996 2010).
+/ Thời kỳ nhỏ: (1986
- 1996).
+/ Thời kỳ trung bình:
(1961 - 1986).
+/ Có 1 chu kỳ.
Hình 2.8: Chu kỳ biến đổi cường độ mưa lớn nhất năm aTmax ở thời đoạn
tính toán T = 30ph tại trạm Láng - TP.Hà Nội từ năm 1960 – 2010

- Để tìm chu kỳ biến đổi của Hngàymax, aTmax ta sử dụng đường lũy tích
sai chuẩn St = (Ki – 1) với Ki = (Xi /X) là hệ số biến xuất. Trên đường


- 17 ly tớch sai chun St , nu xột xu th chung s thy cú nhng nhúm nm
ng ly tớch luụn i lờn ng vi thi k ma ln, hoc luụn i xung
ng vi thi k ma nh, hoc luụn nm ngang ng vi thi k ma
trung bỡnh. Mt chu k ma bao gm mt thi k ma ln v mt thi
k ma nh hoc mt thi k ma ln, mt thi k ma nh v mt thi
k ma trung bỡnh liờn tip nhau. Vớ d nh hỡnh 2.7, hỡnh 2.8 trờn.
- Nhn xột: Hngymax, aTmax thay i cú tớnh chu k, chiu di mt chu
k bin i ca chỳng dao ng t 20 50 nm. Trong cựng mt trm,
chu k bin i ca Hngymax v aTmax l khụng nh nhau, thi on tớnh
toỏn T cng ngn thỡ khỏc nhau cng nhiu v ngc li. Vi di
chui s liu kho sỏt n nm 2010 cỏc trm khớ tng chn nghiờn
cu, Hngymax v aTmax T = 5ph - 1440ph u t c ti thiu 1 chu k

bin i, cú khi t c >= 2 chu k bin i.
2.3.7. Tng quan bin i v giỏ tr v thi im xut hin cựng nhau
ca Hngymax v aTmax.
- So sỏnh bin i v giỏ tr: s dng tiờu chun th so sỏnh h
s bin xut Ki ca Hngymax v aTmax.

- 18 -

Hỡnh 2.9: th so sỏnh bin i v giỏ tr gia Hngymax v aTmax cỏc thi on
tớnh toỏn T = 5 1440ph ti trm Lỏng H Ni t nm 1960 - 2010

- So sỏnh v thi im xut hin trong cựng mt ngy thỏng trong
nm ca Hngymax v aTmax: ỏnh giỏ bng bng mu.
Bng 2.9: Bng mu ỏnh giỏ s trựng lp v thi im xut hin cựng
ngy thỏng trong nm ca Hngymax v aTmax t 5 1440ph ti trm
Lỏng TP. HN t nm 1960 2010, (cựng mu l trựng lp)
TT

Nă m

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979

1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009

2010

*

Hngày
Ngày
thá ng
21 10
9
5
17 8
3
7
24 7
28 10
25 7
14 8
11 6
25 7
12 5
23 8
24 7
7
9
21 9
17 9
15 7
22 9
4
8

19 8
12 6
10 7
4 10
10 11
12 9
18 6
30 8
23 10
12 6
20 9
11 6
30 6
30 9
20 5
31 8
5 11
15 8
26 6
15 7
27 8
3
8
1
8
25 5
21 7
27 9
18 8
27 9

31 10
17 7
13 7

Trù ng lặ
p:

a 5'
Ngày
thá ng
15 4
9
5
13 10
1
6
31 7
3
6
9
7
6
6
8
6
3
7
16 9
14 7
27 4

4
7
10 8
17 9
15 7
17 5
1
9
8
8
23 4
20 7
21 6
18 9
18 6
18 6
25 9
8
7
11 6
27 3
7
5
10 5
2
5
7
7
14 6
19 4

9
5
2
6
15 7
8
7
22 7
7
6
5
6
26 6
3
5
5
9
26 8
15 7
20 7
13 7

a 10'
Ngày
thá ng
15 4
9
5
13 10
1

6
31 7
3
6
9
7
6
6
8
6
3
7
16 9
14 7
27 4
4
7
10 8
17 9
15 7
17 5
1
9
8
8
23 4
20 7
21 6
18 9
18 6

18 6
25 9
8
7
11 6
27 3
7
5
10 5
2
5
7
7
14 6
19 4
9
5
2
6
15 7
8
7
22 7
7
6
5
6
26 6
3
5

5
9
26 8
15 7
20 7
13 7

a 20'
Ngày
thá ng
15 4
9
5
13 10
1
6
12 6
3
6
9
7
6
6
8
6
30 8
16 9
22 8
27 4
4

7
10 8
30 6
15 7
17 5
16 9
18 10
6
9
20 7
21 6
18 9
27 7
18 6
25 9
6
8
11 6
27 3
7
5
10 5
2
5
7
7
14 6
16 4
9
5

2
6
15 7
8
7
22 7
7
6
5
6
17 8
3
5
5
9
26 8
15 7
20 7
13 7

a 30'
Ngày
thá ng
30 7
9
5
2
6
1
6

12 6
3
6
9
7
6
6
8
6
30 8
16 9
22 8
27 4
4
7
15 7
30 6
15 7
17 5
16 9
18 10
6
9
20 7
21 6
18 9
27 7
18 6
28 5
6

8
11 6
20 7
7
5
10 5
2
5
7
7
14 6
19 4
9
5
2
6
15 7
8
7
22 7
7
6
5
6
17 8
3
5
5
9
26 8

15 7
20 7
13 7

a 60'
Ngày
thá ng
30 7
9 5
2 6
13 8
12 6
3 6
9 7
6 6
10 6
30 8
16 9
14 8
24 4
7 9
21 9
17 9
15 7
22 9
1 9
8 8
6 9
20 7
21 6

18 9
27 7
18 6
28 5
6 8
11 6
27 3
7 5
10 5
29 9
7 7
9 9
19 4
9 5
9 6
15 7
4 10
22 7
7 6
5 6
17 8
3 5
5 9
26 8
15 7
20 7
13 7

a 180'
Ngày

thá ng
30 8
9 5
17 8
2 6
24 7
3 6
9 7
31 8
1 6
14 5
12 5
22 8
23 7
7 9
21 9
17 9
15 7
22 9
3 8
8 8
4 10
9 8
18 7
10 11
27 7
18 6
28 5
6 8
11 6

27 3
7 5
29 6
29 9
7 7
12 8
19 4
15 8
25 6
15 7
4 10
22 7
7 6
24 5
27 6
22 8
20 11
26 8
15 7
20 7
13 7

a 360'
Ngày
thá ng
30 8
9 5
17 8
3 7
24 7

27 10
9 7
31 8
1 6
25 7
12 5
22 8
23 7
7 9
21 9
17 9
15 7
22 9
3 8
8 8
4 10
20 8
18 7
9 11
12 9
18 6
28 5
6 8
11 6
27 3
7 5
29 6
29 9
20 5
12 8

5 11
15 8
25 6
15 7
4 10
22 7
7 6
24 5
27 6
22 8
20 11
27 9
17 7
20 7
13 7

a 540'
Ngày
thá ng
30 8
9 5
17 8
3 7
24 7
27 10
9 7
31 8
1 6
25 7
12 5

22 8
23 7
7 9
21 9
17 9
15 7
22 9
3 8
8 8
4 10
20 8
18 7
9 11
12 9
18 6
28 5
3 10
11 6
31 5
11 6
29 6
29 9
20 5
30 8
4 11
15 8
7 6
15 7
4 10
22 7

7 6
24 5
26 6
26 9
17 8
27 9
30 10
17 7
13 7

a 720'
Ngày
thá ng
30 8
9 5
17 8
3 7
24 7
27 10
9 7
13 8
10 6
25 7
12 5
22 8
23 7
7 9
20 9
17 9
15 7

22 9
3 8
19 8
20 8
10 7
18 7
9 11
12 9
18 6
25 7
3 10
11 6
20 9
11 6
29 6
29 9
19 5
29 8
4 11
15 8
7 6
14 7
4 10
2 8
7 6
24 5
27 6
27 9
20 11
27 9

31 10
17 7
13 7

14%

14%

14%

14%

22%

44%

58%

68%

76%

a 1080' a 1440'
Ngày Ngày
thá ng thá ng
30 8 21 10
9 5
9 5
17 8 17 8
3 7

3 7
24 7 24 7
27 10 27 10
24 7 24 7
13 8 13 8
10 6 10 6
25 7 25 7
12 5 12 5
22 8 22 8
2 9
2 9
7 9
7 9
20 9 20 9
17 9 17 9
15 7 15 7
21 9 21 9
3 8
3 8
19 8 19 8
20 8 12 6
10 7 10 7
3 10 3 10
9 11 9 11
12 9 12 9
18 6 18 6
25 7 25 7
3 10 3 10
11 6 11 6
19 9 19 9

11 6 11 6
29 6 29 6
29 9 29 9
19 5 19 5
29 8 29 8
5 11 5 11
15 8 15 8
7 6
7 6
14 7 14 7
4 10 4 10
2 8
2 8
7 6
1 8
24 5 24 5
27 6 21 7
27 9 27 9
20 11 17 8
27 9 27 9
31 10 31 10
17 7 17 7
13 7 13 7

78%

88%