Nghiên cứu cải tiến phương pháp xác định mô hình mưa và lưu lượng tiêu thiết kế cho các hệ thống tiêu vùng đồng bằng Bắc Bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN TH VIỆT HỒNG

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN PHƯ NG PHÁP ÁC Đ NH

VÀ LƯU LƯỢNG TIÊU THIẾT

Ô H NH

Ư

Ế CHO CÁC HỆ THỐNG TIÊU

V NG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Ỹ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN TH VIỆT HỒNG

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN PHƯ NG PHÁP ÁC Đ NH

VÀ LƯU LƯỢNG TIÊU THIẾT

Ô H NH

Ế CHO CÁC HỆ THỐNG TIÊU

V NG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ

Chuyên ngành:

ỹ thuật tài nguyên nước

ã số: 62-58-02-12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

Ư

HO HỌC: 1. PGS.TS Nguyễn Tuấn nh
2. GS.TS Lê Chí Nguyện

HÀ NỘI, NĂM 2018

LỜI C

ĐO N

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả
nghiên cứu và các kết lu n trong lu n án là trung th c, không sao ch p t b t k một
nguồn nào và dưới b t k hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã
được th c hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả lu n án
Chữ ký

Nguyễn Th Việt Hồng

i


LỜI CẢ

N

Trước hết tác giả xin được trân trọng cảm ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Tu n Anh,
GS TS Lê Chí Nguyện đã định hướng về mặt khoa học và t n tình hướng dẫn để tác
giả có thể hoàn thành lu n án này
Tác giả xin được trân trọng cảm ơn đến các Thầy trong các Hội đồng ch m chuyên đề,
Hội đồng ch m lu n án của tác giả, đã đóng góp các ý kiến q báu để tác giả có thể
hồn thành lu n án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Đại
học và Sau đại học, Khoa Kỹ thu t tài nguyên nước; Bộ môn Kỹ thu t hạ tầng và Phát
triển nông thôn Trường Đại học Thủy lợi đã tạo mọi điều kiện thu n lợi để tác giả
hoàn thành lu n án

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Cao đẳng Thủy lợi Bắc bộ, nơi tác giả đang
công tác, đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian th c hiện
lu n án Xin được cảm ơn Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Nam, Sở Xây
d ng Hà Nam, Công ty cổ phần môi trường và cơng trình đơ thị Hà Nam đã trao đổi,
cung c p tài liệu cũng như kiến thức th c tế quý báu giúp tác giả hoàn thành các nội
dung nghiên cứu của lu n án
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè ln quan tâm, động
viên, giúp đỡ tác giả vượt qua mọi khó khăn để tác giả có thể hồn thành được lu n án
của mình
Tác giả lu n án
Chữ ký

Nguyễn Th Việt Hồng

ii


ỤC LỤC
ỤC LỤC

iii

D NH

ỤC BẢNG BIỂU ..........................................................................................ix

D NH

ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................xi

Ở Đ U.........................................................................................................................1
1 Tính c p thiết của đề tài............................................................................................... 1
2 M c tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................3
4 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................3
5 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................3
6 Ý nghĩa khoa học và th c tiễn .....................................................................................4
7 C u trúc lu n án ...........................................................................................................4
CHƯ NG 1
1.1

TỔNG QU N .......................................................................................5

Tổng quan về mơ hình mưa tiêu thiết kế ..........................................................5
1.1.1 Khái niệm về mơ hình mưa tiêu thiết kế ................................................... 5
1.1.2 Các nghiên cứu về xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế ............................ 6
1.1.3 Các nghiên cứu xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế ở Việt Nam ........... 11

1.2 Tổng quan các nghiên cứu về quan hệ lượng mưa – thời gian mưa – tần su t
(DDF) và quan hệ cường độ mưa-thời gian mưa-tần su t (IDF) .............................. 16
1.2.1 Tổng quan các nghiên cứu về quan hệ lượng mưa – thời gian mưa – tần
su t...................................................................................................................... 16
1.2.2 Tổng quan các nghiên cứu về quan hệ cường độ mưa – thời gian – tần
su t.............. ....................................................................................................... 17
1.3

Tổng quan các nghiên cứu về xây d ng bản đồ đẳng trị mưa ........................22

1.4 Tổng quan các nghiên cứu về tính lưu lượng tiêu thiết kế và hệ số hiệu chỉnh
lưu lượng theo bước thời gian mưa ...........................................................................28

1.4.1 Các nghiên cứu về tính lưu lượng tiêu thiết kế cho các khu v c dân cư,
đơ thị.... ............................................................................................................... 28
1.4.2 Các nghiên cứu về tính lưu lượng tiêu thiết kế cho các vùng nông nghiệp
và hỗn hợp dân cư, nông nghiệp ....................................................................... 29
1.5

Giới thiệu về đồng bằng Bắc Bộ .....................................................................33
iii


1.5.1 Điều kiện t nhiên vùng đồng bằng Bắc Bộ ........................................... 33
1.5.2 Phát triển kinh tế xã hội trong vùng ........................................................ 36
1.5.3 Tình hình đo mưa trong khu v c ............................................................. 37
1.5.4 Tình hình tiêu nước trong khu v c .......................................................... 39
1.6

Kết lu n chương 1 ...........................................................................................42

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MƠ HÌNH MƯA VÀ

LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ CHO HỆ THỐNG TIÊU ..............................................45
2.1 Phương pháp xây d ng quan hệ lượng mưa - thời gian - tần su t và (DDF)
quan hệ cường độ mưa - thời gian - tần su t (IDF) thời đoạn ngắn, t đó thiết l p
cơng thức tính cường độ mưa cho các trạm đo mưa t ghi ......................................45
2.1.1 Phương pháp xây d ng quan hệ lượng mưa – thời gian – tần su t ......... 46
2.1.2 Thiết l p cơng thức tính cường độ mưa (quan hệ cường độ mưa – thời
gian – tần su t) cho các trạm đo mưa t ghi ......................................................51
2.2 Phương pháp xây d ng các bản đồ đẳng trị lượng mưa thiết kế tương ứng với

thời gian mưa và tần su t khác nhau cho vùng Đồng bằng Bắc bộ...........................51
2.2.1 L a chọn phần mềm vẽ bản đồ ............................................................... 52
2.2.2 L a chọn phương pháp nội suy trong phần mềm.................................... 53
2.3 Phương pháp mới đề xu t về l a chọn mơ hình mưa tiêu thiết kế phù hợp
nh t cho các khu v c trồng lúa vùng đồng bằng Bắc Bộ bằng mơ phỏng tồn liệt các
tr n mưa đã xảy ra trong th c tế ...............................................................................55
2.3.1 Giới thiệu phương pháp .......................................................................... 56
2.3.2 Xây d ng các mơ hình mưa điển hình .................................................... 58
2.3.3 Phương pháp tính tốn hệ số tiêu cho lúa ............................................... 59
2.4 Phương pháp xây d ng hệ số hiệu chỉnh lưu lượng tiêu thiết kế t mơ hình
mưa giờ và mơ hình mưa ngày cho vùng tiêu hỗn hợp nông nghiệp và dân cư đơ thị
........................................................................................................................64
2.4.1 Tính tốn lưu lượng tiêu của hệ thống theo mơ hình SWMM ................ 65
2.4.2 Tính tốn lưu lượng tiêu của hệ thống theo TCVN 10406:2015 ............ 71
2.5

Kết lu n chương 2 ...........................................................................................71

CHƯ NG 3

ẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 73

3.1 Kết quả xây d ng quan hệ lượng mưa - thời gian - tần su t (DDF) và quan hệ
cường độ mưa - thời gian - tần su t (IDF) ................................................................ 73
iv


3.1.1 Kết quả xây d ng quan hệ DDF .............................................................. 73
3.1.2 Đánh giá khả năng ứng d ng của công thức tính cường độ mưa đã thiết
l p.............. .........................................................................................................84

3.2 Kết quả xây d ng các bản đồ đẳng trị mưa thời đoạn ngắn ứng với tần su t
thiết kế P = 10% cho vùng đồng bằng Bắc bộ...........................................................97
3.2.1 Kết quả xây d ng các bản đồ đẳng trị lượng mưa ứng với tần su t P =
10%.............. .......................................................................................................97
3.2.2 Kết quả xây d ng các bản đồ đẳng trị tham số của phương trình cường
độ mưa ứng với tần su t P = 10% ...................................................................104
3.3 Kết quả xác định mơ hình mưa thiết kế hợp lý cho vùng trồng lúa ứng d ng
cho khu v c Hà Nam ...............................................................................................107
3.3.1 Tính tốn và vẽ đường tần su t ............................................................. 107
3.3.2 Kết quả l a chọn các tr n mưa điển hình .............................................. 108
3.3.3 Kết quả l a chọn tr n mưa thiết kế ....................................................... 114
Kết quả xây d ng hệ số hiệu chỉnh lưu lượng cho vùng tiêu hỗn hợp .........122

3.4

3.4.1 Thiết l p các thông số giả định của hệ thống ........................................ 123
3.4.2 Xây d ng hệ số hiệu chỉnh lưu lượng trong trường hợp chưa x t đến ảnh
hưởng của hồ điều hòa trong hệ thống ............................................................124
3.4.3 Xây d ng hệ số hiệu chỉnh lưu lượng có x t đến ảnh hưởng của hồ điều
hòa...... ..............................................................................................................128
3.5

Kết lu n chương 3 .........................................................................................134

ẾT LUẬN VÀ
D NH

IẾN NGH ...................................................................................135

ỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ.........................................................138

TÀI LIỆU TH

HẢO.........................................................................................139

PHỤ LỤC........ ...........................................................................................................147

v


D NH

ỤC CÁC H NH ẢNH

Hình 1 1 Phân bố xác su t của các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois[1] ....................7
Hình 1 2 Biểu đồ xác su t 10% các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois ........................8
Hình 1 3 Biểu đồ xác su t 50% các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois ........................8
Hình 1 4 Biểu đồ xác su t 90% các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois ........................8
Hình 1 5 Các đường quá trình mưa lũy tích mưa trong 24 giờ của SCS Hoa K ...........9
Hình 1 6 Phạm vi áp d ng các loại đường quá trình mưa của SCS trên lãnh thổ Hoa K
.........................................................................................................................................9
Hình 1 7 Biểu đồ mưa thiết kế xây d ng bằng phương pháp khối xen kẽ của Chow [3]
.......................................................................................................................................10
Hình 1 8 Biểu đồ quá trình mưa thiết kế hình tam giác ................................................10
Hình 1.9 Các đường cong DDF của mưa lớn nh t thời đoạn ngắn tại trạm Phủ lý ....187
Hình 1.10 Các đường cong IDF của mưa lớn nh t tại Chicago, Hoa K [3] ................18
Hình 1.11 Phân bố mưa (in) thời k xu t hiện lại 2 năm, thời gian mưa 60 phút trên
lãnh thổ Hoa K [38] .....................................................................................................24
Hình 1.12 Bản đồ đẳng trị tham số của phương trình lượng mưa lưu v c sơng Tre
Venezie (Ý)....................................................................................................................24

Hình 1.13 Bản đồ xác định khu v c áp d ng các cơng thức tính lượng mưa được thiết
l p thuộc lưu v c sơng Tre Venezie (Ý) .......................................................................25
Hình 1.14 Một ví d về đồ thị quan hệ độ sâu mưa và diện tích mưa để tính các giá trị
trung bình của mưa diện (Tổ chức khí tượng thế giới, 1983) .......................................27
Hình 1.15 Bản đồ vị trí vùng Đồng bằng Bắc bộ ..........................................................33
Hình 1.16 Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn vùng ĐBBB ............................38
Hình 1.17 Bản đồ hệ thống thủy nơng đồng bằng sơng Hồng [51] ............................... 40
Hình 1 18 Sơ đồ nội dung nghiên cứu và cách tiếp c n...............................................44
Hình 2 1 Sơ đồ tiến trình xây d ng quan hệ DDF và IDF ............................................45
Hình 2.2 Quan hệ giữa lượng mưa và thời gian mưa ...................................................49
Hình 2 3 Đường quan hệ Hd được mơ tả bởi phương trình (2-14) và (2-15) và những
điểm th c nghiệm ..........................................................................................................50
Hình 2 4 Bản đồ các trạm đo mưa t ghi vùng ĐBBB..................................................52
Hình 2 5 Phương pháp nội suy IDW .............................................................................54
vi


Hình 2 6 Sơ đồ khối tính tốn l a chọn MHM tiêu cho lúa phù hợp nh t bằng phương
pháp so sánh mơ phỏng tồn liệt ...................................................................................57
Hình 2 7 Dịng chảy t ơ ruộng vào kênh ....................................................................59
Hình 2 8 Sơ đồ khối tính hệ số tiêu thiết kế ..................................................................62
Hình 2 9 Sơ đồ khối mô phỏng hệ số tiêu q~t tồn liệt .................................................63
Hình 2 10 Sơ đồ một hệ thống tiêu hỗn hợp dân cư và nông nghiệp (TB: trạm bơm) .64
Hình 2 11 Sơ đồ khối tính tốn dịng chảy cho lưu v c nghiên cứu ............................. 70
Hình 3 1 Quan hệ giữa lượng mưa và thời gian mưa trạm Phủ Lý .............................. 74
Hình 3 2 Đường cong H  d ứng với tần su t 10 % tính theo các cơng thức (2-13), ..82
Hình 3 3 Trích bản đồ hành chính khu v c tiêu trạm bơm Phủ Lý ............................... 85
Hình 3 4 Đường quá trình Q t .....................................................................................86
Hình 3 5 Đường tần su t Qmax  P .................................................................................86
Hình 3 9 Sơ đồ tính tốn thủy l c trạm bơm Phủ Lý trong SWMM............................. 88

Hình 3 7 Đường q trình H ~t tính tốn và th c đo ...................................................90
Kết quả kiểm tra: Ngày 17/7/2017 – điểm đo tại Cống Quy Lưu .................................90
Hình 3 8 Đường quá trình H ~t tính tốn và th c đo Kết quả kiểm tra: Ngày 20/7/2017
– điểm đo tại Cống Quy Lưu .........................................................................................92
Hình 3 9 Đường q trình H ~t tính tốn và th c đo) ..................................................92
Hình 3 10 Biểu đồ phân bố mưa 24h max năm 1990 trạm Phủ Lý ............................... 93
Hình 3 11 Đường Qt tại cửa ra của hệ thống ứng với mơ hình mưa 24h max năm 1990
.......................................................................................................................................94
Hình 3 12 Mơ phỏng dịng chảy trong một đoạn cống trên đường Quy Lưu(chạy với
tr n mưa 24h max năm 1990) ........................................................................................94
Hình 3 13 Đường tần su t lưu lượng tiêu trạm bơm Phủ Lý t kết quả mô phỏng tồn
liệt bằng SWMM ...........................................................................................................95
Hình 3 14a Phân bố lượng mưa lớn nh t thời đoạn 1h, 3h tần su t P = 10% ..............98
Hình 3 14b Phân bố lượng mưa lớn nh t thời đoạn 6h, 12h, 24h tần su t P = 10% ....99
Hình 3 14c Phân bố lượng mưa lớn nh t thời đoạn 3 ngày, 5 ngày tần su t P =10% ...99
Hình 3 15a Phân bố lượng mưa thời đoạn 1h max của các trạm ứng với P =10% ....100
Hình 3 15b Phân bố lượng mưa thời đoạn 3h max của các trạm ứng với P =10% .....101
vii


Hình 3 15c Phân bố lượng mưa thời đoạn 6 h max của các trạm ứng với P =10% ....101
Hình 3 15d Phân bố lượng mưa thời đoạn 12h max của các trạm ứng với P =10% ...102
Hình 3 15e Phân bố lượng mưa thời đoạn 24 h max của các trạm ứng với P =10% ..102
Hình 3 15g Phân bố lượng mưa thời đoạn 3 ngày max của các trạm ứng với P =10%
.....................................................................................................................................103
Hình 3 15h Phân bố lượng mưa thời đoạn 5 ngày max của các trạm ứng với P =10%
.....................................................................................................................................103
Hình 3 16a Bản đồ đẳng trị tham số a1 của phương trình cường độ mưa với P =10%
.....................................................................................................................................105
Hình 3 16b Bản đồ đẳng trị tham số a2 của phương trình cường độ mưa với P =10%

.....................................................................................................................................105
Hình 3 16c Bản đồ đẳng trị tham số n1 của phương trình cường độ mưa với P =10%
.....................................................................................................................................106
Hình 3 16d Bản đồ đẳng trị tham số n2 của phương trình cường độ mưa với P =10%
.....................................................................................................................................106
Hình 3 17(a,b,c,d,e): Biểu đồ phân bố các tr n mưa điển hình 5 ngày max ...............111
Hình 3 18 Biểu đồ phân bố mưa 3 tr n mưa điển hình 3 ngày max ............................114
Hình 3 19 Giản đồ hệ số tiêu mô phỏng cho các tr n mưa thiết kế ............................115
Hình 3 20 Giản đồ hệ số tiêu mô phỏng cho các tr n mưa lớn nh t năm 1985 ..........116
Hình 3.21 Giản đồ hệ số tiêu mô phỏng cho các tr n mưa lớn nh t năm 1986 ..........116
Hình 3 22 Đường tần su t hệ số tiêu toàn liệt ứng với btràn3 = 0,35m/ha .................119
Hình 3 23 Mơ hình mưa thiết kế 5 ngày max – Hà Nam ............................................121
Hình 3 24 Sơ đồ hệ thống tiêu vùng hỗn hợp trồng lúa và khu dân cư .......................123
Hình 3 25 Đường Q  t tại nút 12 ...............................................................................124
Hình 3 26 Đường Q  t tại nút 12 ...............................................................................124
Hình 3.27 Quan hệ giữa hệ số K và tỷ số l ................................................................127
Hình 3 28 Sơ đồ các loại m c nước trong hồ điều hồ ...............................................128
Hình 3.29 Quan hệ giữa hệ số K và tỷ số l trường hợp có kể hồ điều hịa ...............133

viii


D NH

ỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Các hệ số trong phương trình (1-8) cho thời k xu t hiện lại 10 năm ..........19
tại một số địa phương ở Hoa K ...................................................................................19
Bảng 1 2 Bảng xác định chu k lặp lại tr n mưa tính tốn P đối với các loại đô thị ....21
Bảng 1 3 Bảng kết quả nội suy tham số của phương trình lượng mưa một số khu v c

thuộc lưu v c sông Tre Venezie, ứng với chu k lặp lại T = 50 năm ...........................25
Bảng 1 4 Phân bố diện tích vùng đồng bằng Bắc Bộ theo cao độ [18] .........................34
Bảng 1 5 S thay đổi các yếu tố giữa Quy hoạch 2012 [58] với quy hoạch năm 2016 [57]
.......................................................................................................................................36
Bảng 1 6 Thống kê các trạm đo mưa t ghi vùng đồng bằng Bắc Bộ ..........................38
Bảng 1 7 Tổng hợp hiện trạng cơng trình tiêu đồng bằng sông Hồng [50] ...................41
Bảng 2 1 Kết quả kiểm tra 2 cho lượng mưa 120h max trạm Nam Định ...................48
Bảng 2 4 Hệ số phân bố mưa rào n (ph l c B2 của TCVN 7957: 2008).....................52
Bảng 3 1 Lượng mưa lớn nh t (mm) tương ứng với các thời đoạn và thời gian xu t
hiện lại (T) hay tần su t (P) của trạm Phủ Lý ............................................................... 73
Bảng 3 2 Phương trình biểu thị quan hệ H  d của các trạm ứng với T = 2 năm .........75
Bảng 3 3 Phương trình biểu thị quan hệ H  d của các trạm ứng với T = 5 năm .........75
Bảng 3 4 Phương trình biểu thị quan hệ H  d của các trạm ứng với T = 10 năm .......76
Bảng 3 5 Phương trình biểu thị quan hệ H d của các trạm ứng với T = 20 năm ........77
Bảng 3 6 Phương trình biểu thị quan hệ I d của các trạm ứng với T = 2 năm ............78
Bảng 3 7 Tổng hợp các tham số của phương trình I = a dn-1 ứng với T = 2 năm .........78
Bảng 3 8 Phương trình biểu thị quan hệ I d của các trạm ứng với T = 5 năm ............79
Bảng 3 9 Tổng hợp các tham số của phương trình I = a dn-1 ứng với T = 5 năm .........79
Bảng 3 10 Phương trình biểu thị quan hệ I  d của các trạm ứng với T = 10 năm .......80
Bảng 3 11 Tổng hợp các tham số của phương trình I = a dn-1 ứng với T = 10 năm ......80
Bảng 3 12 Phương trình biểu thị quan hệ I  d của các trạm ứng với T = 20 năm ......81
Bảng 3 13 Tổng hợp các tham số của phương trình I = a dn1-1 ứng với T = 20 năm ....81
Bảng 3 14 So sánh kết quả tính lượng mưa thời đoạn ngắn theo các công thức ứng với
chu k lặp lại 10 năm của trạm Phủ Lý .........................................................................83
Bảng 3.15 Tổng hợp s thay đổi của các tham số a, n theo các chu k lặp lại .............84
ix


Bảng 3 16 Bảng thống kê thơng số diện tích các tiểu khu tiêu .....................................88
Bảng 3 17 Bảng đánh giá sai số q trình tính tốn và th c đo ....................................91

Bảng 3 18 Bảng đánh giá sai số quá trình tính tốn và th c đo ....................................93
Bảng 3 19 Tổng hợp kết quả tính lưu lượng tiêu hệ thống trạm bơm Phủ Lý .............96
Bảng 3.20 Bảng tổng hợp lượng mưa - thời gian của 15 trạm (tần su t P = 10 %) .....98
Bảng 3 21 Tổng hợp các tr n mưa có đỉnh rơi vào ngày thứ nh t ..............................108
Bảng 3 22 Tổng hợp các tr n mưa có đỉnh rơi vào ngày thứ hai ................................108
Bảng 3 23 Tổng hợp các tr n mưa có đỉnh rơi vào ngày thứ ba .................................109
Bảng 3 24 Tổng hợp các tr n mưa có đỉnh rơi vào ngày thứ tư ..................................109
Bảng 3 25 Tổng hợp các tr n mưa có đỉnh rơi vào ngày thứ năm ..............................109
Bảng 3 26 Bảng tổng hợp các tr n mưa điển hình ......................................................110
Bảng 3 27 Phân bố mưa 5 ngày max sau khi thu phóng .............................................110
Bảng 3 28 Tổng hợp các tr n mưa có đỉnh rơi vào ngày thứ nh t ..............................112
Bảng 3 30 Tổng hợp các tr n mưa có đỉnh rơi vào ngày thứ ba .................................113
Bảng 3 31 Bảng tổng hợp 3 tr n mưa điển hình 3 ngày max ......................................113
Bảng 3 32 Phân bố mưa 3 ngày max sau khi thu phóng .............................................113
Bảng 3 33 Bảng tổng hợp kết quả tính hệ số tiêu thiết kế và btràn tương ứng .............116
Bảng 3 34 Kết quả tính hệ số tiêu tồn liệt lớn nh t ứng với btrànmax ..........................117
(của các mơ hình mưa 5 ngày max) .............................................................................117
Bảng 3 35 Kết quả tính hệ số tiêu toàn liệt lớn nh t ứng với btrànmax ..........................118
(của các mơ hình mưa 3 ngày max) .............................................................................118
Bảng 3 36 Bảng tổng hợp kết quả xác định hệ số tiêu toàn liệt qtlP ............................120
Bảng 3 37 Bảng tổng hợp kết quả xác định chỉ số sai số tương đối q .......................120
Bảng 3 38 Mơ hình mưa thiết kế 5 ngày max – Hà Nam ............................................121
Bảng 3 39 Bảng tổng hợp diện tích khu tiêu của HT theo các phương án khác nhau 123
Bảng 3 41 Bảng tổng hợp kết quả tính lưu lượng tiêu theo mơ hình mưa ngày .........126
Bảng 3 42 Bảng tổng hợp kết quả tính hệ số hiệu chỉnh lưu lượng tiêu .....................127
Bảng 3 43 Bảng tổng hợp kết quả tính Qh có kể hồ điều bằng SWMM .....................130
Bảng 3 44 Bảng tổng hợp kết quả tính Qh có kể hồ điều hịa (TCVN 10406)
x

131

D NH

ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ARF

Areal Reduction Factor of rainfall (hệ số phân bố mưa rào)

DDF

Depth - Duration – Frequency (Quan hệ lượng mưa - thời gian
mưa - tần su t)

ĐBBB

Đồng bằng Bắc Bộ

ĐHTL

Đại học Thủy lợi

IDF

Intensity - Duration - Frequency (Quan hệ Cường độ mưa –
thời gian mưa – tần su t)

KTTV

Khí tượng thủy văn

Max

Lớn nh t

MHM

Mơ hình mưa

Min

Nhỏ nh t

MN

M c nước

NBD

Nước biển dâng

NN

Nông nghiệp

NN&PTNT

Nông nghiệp và phát triển nông thôn

PL

Ph l c

TB

Trạm bơm

TCC

Tái cơ c u

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

xi


ỞĐ U
1. Tính cấp thiết củ

tài

Việt Nam là một trong những nước nằm trong vùng nhiệt đới chịu tác động mạnh mẽ
của các hình thái thời tiết gây mưa lớn, lượng mưa phân bố không đều theo không gian
và thời gian Lũ l t, ng p úng là mối đe doạ thường xuyên đối với các vùng dân cư
nằm ở hạ lưu các sông lớn đặc biệt là vùng đồng bằng Sông Hồng và đồng bằng sông
Cửu Long Biến đổi khí h u đã làm cho s gia tăng các tr n mưa với cường độ nặng
hơn nhiều trong những năm gần đây cùng với q trình cơng nghiệp, đơ thị hoá ngày

càng tăng khiến cho việc tiêu thoát ngày càng khó khăn do hệ số tiêu cho nơng nghiệp,
dân cư, đô thị đều tăng
Trong công tác quy hoạch, thiết kế các hệ thống tiêu, một trong những nội dung quan
trọng là xác định mơ hình mưa thiết kế và tính tốn lưu lượng tiêu thiết kế Tuy đã có
nhiều nghiên cứu về v n đề này nhưng vẫn còn có một số tồn tại như:
i) Đối với vùng đơ thị hay dân cư t p trung hiện nay vẫn dùng cơng thức cường độ giới
hạn để tính lưu lượng tiêu thiết kế (Q = q.C.F), trong đó cơng thức tính cường độ mưa
(q) được xây d ng trên cơ sở bộ số liệu trước đây do đó cần c p nh t, cải tiến với bộ
số liệu mới nhằm tăng tính chính xác cho kết quả tính tốn
ii)

Trong

TCVN

7957:2008,

các

hằng

số

khí

h u

trong

cơng

thức

[q=A(1+ClogP)/(t+b)n] chỉ cho biết tại các vị trí có trạm đo, những vùng xa trạm đo
vẫn sử d ng tham số của trạm gần nh t, như v y không x t đến s biến đổi của lượng
mưa theo không gian Ví d khi tính tốn thiết kế cho hệ thống tiêu của huyện Phú
Xuyên, Hà Nội mà dùng số liệu mưa của trạm Phủ Lý sẽ khó đảm bảo độ chính xác
iii) Hiện nay trong tính tốn hệ số tiêu cho lúa, mơ hình mưa được xác định theo
phương pháp thu phóng tr n mưa điển hình thường dẫn đến kết quả hệ số lưu lượng
tiêu lớn hơn hoặc nhỏ hơn ứng với tần su t thiết kế vì phân bố của tr n mưa thiết kế
ph thuộc vào phân bố của tr n mưa điển hình, trong khi tr n mưa điển hình được
chọn thường d a trên tổng lượng mưa của cả tr n
1


iv) Tính tốn lưu lượng tiêu thiết kế có ý nghĩa kinh tế, kỹ thu t lớn vì nó quyết định
đến quy mô hệ thống, năng l c, hiệu quả làm việc của các cơng trình trong hệ thống
tiêu, quyết định tr c tiếp đến chi phí giá thành của các cơng trình tiêu cũng như cả hệ
thống tiêu Các vùng tiêu ở đồng bằng Bắc Bộ đại đa số là vùng tiêu hỗn hợp cả nông
nghiệp và dân cư, đơ thị Tuy nhiên việc chọn mơ hình mưa ngày để xác định tr n mưa
thiết kế cho các hệ thống tiêu nông nghiệp và đô thị hỗn hợp sẽ dẫn đến kết quả tính
tốn lưu lượng tiêu thiết kế của các cơng trình tiêu như kênh, cống, trạm bơm thiên
nhỏ và khơng đảm bảo an tồn chống ng p l t nếu như có đoạn kênh tiêu đi qua khu
dân cư hay bờ kênh kết hợp đường giao thông mà có yêu cầu mưa giờ nào tiêu hết giờ
đó, ví d như kênh tiêu chính của: trạm bơm Hữu Hịa huyện Thanh Trì, trạm bơm
Thạc Quả huyện Đơng Anh, trạm bơm Phù Đổng huyện Gia Lâm; trạm bơm Lạc
Tràng ở Phủ Lý, Hà Nam và nhiều hệ thống tiêu khác thuộc vùng ĐBBB
Chính vì v y, việc thiết l p mối quan hệ giữa lưu lượng tiêu tính theo mơ hình mưa giờ
và mơ hình mưa ngày cho các hệ thống tiêu nông nghiệp và đô thị hỗn hợp làm cơ sở
xác định lưu lượng tiêu thiết kế ứng với mơ hình mưa giờ của các cơng trình tiêu khi

biết lưu lượng tiêu thiết kế tính theo mơ hình mưa ngày là r t cần thiết trong th c tiễn
hiện nay khi tốc độ đơ thị hóa tăng nhanh cùng với s chuyển đổi sử d ng đ t của các
hệ thống ln biến động Ngồi ra, để thu n tiện cho việc xác định mơ hình mưa tiêu
thiết kế cho các tiểu vùng trong khu v c đồng bằng Bắc Bộ, việc xây d ng các bản đồ
đẳng trị lượng mưa thiết kế ứng với các thời gian mưa và tần su t khác nhau và chuẩn
hóa các mơ hình mưa thiết kế dùng chung cho các tiểu vùng để tính tốn lưu lượng
tiêu thiết kế ph c v cho công tác quy hoạch, thiết kế các hệ thống tiêu là r t cần thiết
Với những lý do đã nêu ở trên, đề tài: “Nghiên cứu cải tiến phương pháp xác định
mơ hình mưa và tính lưu lượng tiêu thiết kế cho các hệ thống tiêu vùng đồng bằng
Bắc Bộ” được đề xu t nghiên cứu
2.

ục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu cải tiến phương pháp xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế và lưu lượng tiêu
thiết kế nhằm nâng cao độ chính xác của kết quả tính tốn lưu lượng tiêu thiết kế cho
các hệ thống tiêu vùng đồng bằng Bắc Bộ.

2


3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Mơ hình mưa tiêu thiết kế và lưu lượng tiêu thiết kế.
- Phạm vi nghiên cứu: Vùng đồng bằng Bắc Bộ
4. Nội dung nghiên cứu
i) Nghiên cứu xây d ng quan hệ lượng mưa – thời gian mưa – tần su t (DDF) và quan
hệ cường độ mưa – thời gian mưa – tần su t (IDF) d a trên tài liệu mưa giờ được c p
nh t mới nh t, nhằm nâng cao độ chính xác khi xác định lưu lượng thiết kế của các hệ
thống tiêu
ii) Nghiên cứu xây d ng các bản đồ đẳng trị lượng mưa và bản đồ đẳng trị các tham số

của công thức cường độ mưa nhằm nội suy không gian, xác định lượng mưa và cường
độ mưa tại những vị trí khơng có trạm đo mưa
iii) Nghiên cứu đề xu t phương pháp và l a chọn mơ hình mưa tiêu thiết kế hợp lý
bằng phương pháp mơ phỏng tồn liệt các tr n mưa đã xảy ra trong th c tế để tính tốn
chế độ tiêu và lưu lượng tiêu thiết kế cho các vùng trồng lúa ở ĐBBB Ứng d ng cho
khu v c Hà Nam
iv) Nghiên cứu thiết l p hệ số hiệu chỉnh lưu lượng thiết kế cho các hệ thống tiêu của
vùng tiêu hỗn hợp nơng nghiệp, dân cư đơ thị t mơ hình mưa giờ và mơ hình mưa
ngày.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế th a có chọn lọc những kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và
ngoài nước về những v n đề có liên quan đến đề tài
- Phương pháp thu th p tài liệu và phân tích thống kê nhằm tổng hợp, đánh giá biến
động của mưa theo không gian và thời gian; khảo sát và nghiên cứu th c tế, t đó rút
ra các cơ sở khoa học cho việc l a chọn phương pháp th c hiện.
- Phương pháp phân tích tương quan và hồi quy th c nghiệm để xây d ng quan hệ
lượng mưa – thời gian mưa – tần su t (DDF) và quan hệ cường độ mưa – thời gian
mưa – tần su t (IDF).

3


- Phương pháp mơ hình, mơ phỏng để l a chọn xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế và
tính lưu lượng tiêu thiết kế đồng thời đánh giá khả năng ứng d ng kết quả nghiên cứu
của lu n án vào th c tiễn.
6. Ý nghĩ kho học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học
- Lu n án đã góp phần hồn thiện cơ sở khoa học và phương pháp lu n xác định cường
độ mưa thiết kế để tính tốn lưu lượng thiết kế của các hệ thống thốt nước mưa khu
dân cư, đơ thị vùng đồng bằng Bắc Bộ.

- Lu n án đã cung c p cơ sở khoa học để l a chọn mơ hình mưa thiết kế hợp lý tính
tốn hệ số tiêu cho lúa vùng đồng bằng Bắc Bộ.
- Lu n án đã bổ sung phương pháp xác định nhanh lưu lượng tiêu thiết kế ứng với mơ
hình mưa giờ cho các hệ thống tiêu hỗn hợp khi biết hệ số tiêu tính theo mơ hình mưa
ngày ph c v bài tốn quy hoạch, thiết kế sơ bộ hệ thống tiêu
b) Ý nghĩa th c tiễn
- Kết quả nghiên cứu của lu n án có thể được ứng d ng trong cơng tác quy hoạch, thiết
kế các hệ thống tiêu thoát nước mưa khu v c dân cư, đô thị và hệ thống tiêu nông
nghiệp – dân cư vùng đồng bằng Bắc Bộ
- Sử d ng các bản đồ đẳng trị mưa để xác định lượng mưa tại các vị trí khơng có trạm
đo mưa sẽ khắc ph c được hạn chế hiện nay khi tính tốn quy hoạch, thiết kế các hệ
thống tiêu vùng đồng bằng Bắc Bộ
7. Cấu trúc luận án
Ngoài phần Mở đầu, Kết lu n và kiến nghị, lu n án được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo lu n

4


CHƯ NG 1

TỔNG QU N

1.1 Tổng qu n v mô hình mư tiêu thiết kế
1.1.1 Khái niệm về mơ hình mưa tiêu thiết kế
Mơ hình mưa tiêu thiết kế là một mơ hình mưa ứng với tần su t thiết kế được xác định
dùng để thiết kế một hệ thống tiêu nào đó Mơ hình tr n mưa tiêu thiết kế bao gồm:
thời gian mưa; tổng lượng mưa của cả tr n mưa tương ứng với tần su t thiết kế và

phân bố mưa theo thời gian của tr n mưa tương ứng với tần su t thiết kế
Mưa thiết kế được tính tốn xác định d a trên cơ sở các số liệu đo đạc về mưa trong
nhiều năm tại một địa điểm hoặc d a theo các đặc tính chung của mưa trong các vùng
lân c n, hoặc được xác định bằng bản đồ đường đẳng trị lượng mưa, một mơ hình biểu
thị phân bố của mưa trong không gian
Phạm vi ứng d ng của mưa thiết kế r t rộng lớn t việc sử d ng giá trị mưa điểm để
xác định lưu lượng đỉnh trong hệ thống tiêu nước cho đến dùng đường quá trình mưa
thiết kế làm đầu vào cho các mơ hình phân tích mưa rào –dòng chảy của các khu v c
ngăn nước mưa cho các khu dân cư, đô thị hoặc là cơ sở để đề ra các giải pháp cải tạo,
nâng c p hay thiết kế các hệ thống tiêu
Một điểm quan trọng trong xác định mưa thiết kế là độ sâu mưa thiết kế (hay còn gọi
là lượng mưa) hoặc cường độ mưa Độ sâu mưa thiết kế là độ sâu lớp nước mưa trong
một khoảng thời gian mưa nào đó Đơn vị đo độ sâu mưa thường tính bằng mm hoặc
inches (in) Độ sâu mưa thiết kế có thể là độ sâu mưa điểm hoặc độ sâu mưa diện Mưa
điểm là mưa xu t hiện tại một điểm đơn độc trong khơng gian, nó đối l p với mưa diện
là mưa xu t hiện trên một vùng nào đó
Trong lu n án, để thống nh t ký hiệu: lượng mưa được ký hiệu là H (mm); cường độ
mưa được ký hiệu là I (mm/h hoặc mm/phút); thời gian mưa được ký hiệu là d (giờ
hoặc phút)

5


1.1.2 Các nghiên cứu về xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế
Phương pháp xác định mơ hình mưa thiết kế (Design storm) đã được nghiên cứu bởi
nhiều tác giả trên thế giới, hiện nay được chia thành ba nhóm: i) Xác định mơ hình
mưa thiết kế d a vào phân bố mưa của tr n mưa điển hình đã xảy ra trong th c tế; ii)
Mơ hình mưa thiết kế được xác định d a vào quan hệ lượng mưa – thời gian mưa – tần
su t (DDF) và cường độ mưa – thời gian mưa – tần su t (IDF); iii) L a chọn mơ hình
mưa thiết kế d a vào mơ phỏng tồn liệt các tr n mưa đã xảy ra trong th c tế

1.1.2.1 Nhóm phương pháp thứ nhất
Xác định mơ hình mưa thiết kế d a vào phân bố mưa của tr n mưa điển hình đã xảy ra
trong th c tế Gồm các nghiên cứu điển hình như: Mơ hình mưa thiết kế của Huff
(1967), đã xây d ng một mơ hình mưa thiết kế dạng phân bố theo thời gian cho vùng
Illinois[1] Yen và Chow (1980) đã đề xu t một mơ hình mưa dạng tam giác cho bốn
vùng của Mỹ là: Illinois; Massachusetts; New Jersey và California[2]; Cơ quan bảo vệ
đ t Hoa K (SCS, 1986) đã xây d ng 04 mô hình mưa thiết kế khơng thứ ngun với
thời gian mưa 6 giờ và 24 giờ và phân vùng sử d ng các mơ hình mưa đó cho tồn
lãnh thổ Hoa K [3]; Ngồi ra, cịn có một số phương pháp xác định mưa thiết kế khác
như của Petrovic (1998) [4], Peyron (2002)[5]...Nhóm phương pháp xác định mơ hình
mưa thiết kế này có ưu điểm là: dạng phân bố của mưa gần giống với các tr n mưa đã
xảy ra trong th c tế Tuy nhiên cũng có mặt hạn chế đó là chưa có tiêu chí c thể để
nh n dạng tr n mưa điển hình; đồng thời kết quả ph thuộc vào chủ quan người tính
tốn xác định, m t nhiều thời gian Như v y muốn chọn được mơ hình tr n mưa điển
hình phù hợp với điều kiện c thể của t ng vùng đòi hỏi phải phân tích kỹ số liệu
thống kê để xác định được dạng mơ hình thường gặp (có tần su t xu t hiện lớn nh t)
1.1.2.2 Nhóm phương pháp thứ hai
Mơ hình mưa thiết kế được xác định d a vào quan hệ lượng mưa – thời gian mưa – tần
su t (DDF) và cường độ mưa – thời gian mưa – tần su t (IDF) điển hình như: Chow
(1988) đã đề xu t mơ hình mưa khối xen kẽ d a trên mối quan hệ lượng mưa-thời gian
mưa-tần su t [3]; Keifer và Chu (1957) đã đề xu t một một mơ hình mưa giả tưởng để
thiết kế hệ thống thoát nước ở Chicago[6]...
Ưu điểm của phương pháp này là các mơ hình mưa thiết kế được xác định nhanh thông
qua kết quả quan hệ DDF và IDF Tuy nhiên cũng có nhược điểm đó là dạng phân bố
của mơ hình mưa khơng giống tr n mưa th c tế
6


1.1.2.3 Nhóm phương pháp thứ ba
Cơ sở của phương pháp l a chọn mơ hình mưa thiết kế thích hợp nh t d a trên kết quả

mơ phỏng mưa tồn liệt các tr n mưa xảy ra trong quá khứ, điển hình như: Cao
(1993)[7]; Despotovic (1996)[8]; Alfieri (2007) [9] và Nguyễn Tu n Anh (2012) [17]
với nguyên tắc là: mô hình mưa tiêu thiết kế được gọi là thích hợp nh t khi nó tạo ra
dịng chảy lớn nh t xác định được t phân tích tần su t liệt dịng chảy đo đạc hoặc liệt
dịng chảy mơ phỏng t các tr n mưa đã đo đạc.
Ưu điểm của phương pháp là qua mơ phỏng tồn liệt sẽ l a chọn được mơ hình mưa
tốt nh t là mơ hình mưa tạo ra dịng chảy có tần su t xu t hiện sát nh t với tần su t
thiết kế của tr n mưa đã xảy ra trong quá khứ Tuy nhiên phương pháp này có nhược
điểm là khối lượng tính tốn lớn do đó m t nhiều thời gian
Dưới đây lu n án giới thiệu chi tiết một số phương pháp xác định mơ hình mưa hiện
đang được dùng phổ biến trên thế giới hiện nay:
Mơ hình mưa thiết kế của Huff (1967) [1]: Huff thiết l p các quan hệ phân bố theo
thời gian của các tr n mưa rào lớn trên các diện tích rộng tới 400 mi2 tại Illinois Mơ
hình phân bố theo thời gian được xây d ng cho 4 nhóm xác su t, t nhóm mưa c c
đoan nh t (nhóm thứ nh t) đến nhóm mưa ít c c đoan nh t (nhóm thứ tư) Hình 1.1
trình bày phân bố xác su t của các tr n mưa rào thuộc nhóm đầu tiên (nhóm mưa c c
đoan nh t) Đó là những đường cong trơn chu, chúng phản ánh phân bố theo thời gian
của lượng mưa trung bình và khơng thể hiện được các đặc tính thay đổi g p của các
tr n mưa rào th c tế.
Số phần trăm tổng lượng mưaa

100
90

10
% 20
% 30
% 4050
% 60
% 70

%
% 80
% 90
%

80
70
60
50

X¸c suÊt

40
30
20
10
0

0

10 20 30

40 50 60 70 80 90 100

Số phần trăm tích lũy thời gian mưa
00

Hình 1 1 Phân bố xác su t của các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois[1]
7

T biểu đồ phân bố xác su t của tr n mưa nhóm thứ nh t người ta thiết l p các biểu đồ
chọn lọc cho các tr n mưa nhóm thứ nh t ứng với các xác su t lũy tích 10%, 50% và
90% (Hình 1 2 đến hình 1 4), mỗi biểu đồ biểu thị số phần trăm của tổng lượng mưa
trong mỗi khoảng số gia 10% của thời gian mưa.
Số phần trăm tổng lượng mưaa

60
X¸c suÊt 10%

50
40
30
20
10
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

Số phần trăm tích lũy của thời gian mưa

Hình 1.2 Biểu đồ xác su t 10% các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois
Số phần trăm lượng mưa

40

X¸c suÊt 50%

30
20
10
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

Số phần trăm tích lũy của thời gian mưa

Số phần trăm của tổng lượng mưa

Hình 1.3 Biểu đồ xác su t 50% các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois
40

X¸c st 90%

30
20
10
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

Số phần trăm tích lũy thời gian mưa

Hình 1.4 Biểu đồ xác su t 90% các tr n mưa nhóm thứ nh t tại Illinois
8


Cơ quan bảo vệ đ t Hoa K (SCS, 1986)[3]: Đã xây d ng 04 mơ hình mưa thiết kế
khơng thứ nguyên với thời gian mưa 6 giờ và 24 giờ và phân vùng sử d ng các mơ
hình mưa đó cho tồn lãnh thổ Hoa K

Các phân bố mưa thiết kế gồm 4 loại: I, IA, II,

III, trong đó loại I và IA xây d ng cho vùng biển Thái Bình Dương; loại III xây d ng
cho các vùng ở Mexico và bờ biển Đại Tây Dương nơi có tr n mưa rào nhiệt đới với

Tỷ số đối với lượng mưa 24h

lượng mưa 24h r t lớn; các vùng cịn lại dùng loại II

Thời gian (h)

Hình 1.5 Các đường q trình mưa lũy tích mưa trong 24 giờ của SCS Hoa K

Hình 1 6 Phạm vi áp d ng các loại đường quá trình mưa của SCS trên lãnh thổ Hoa K
Phương pháp mơ hình mưa khối xen kẽ của Chow (1988) [3]: Với phương pháp này
mơ hình mưa thiết kế t một đường cong quan hệ cường độ- thời gian mưa- tần su t
(IDF) hoặc quan hệ lượng mưa- thời gian mưa- tần su t (DDF) Mơ hình mưa này
được đặc trưng bởi độ sâu mưa xu t hiện trong n khoảng thời gian t kế tiếp nhau trên
tổng thời gian mưa Td  n.t Sau khi l a chọn thời k xu t hiện lại thiết kế, ta đọc
cường độ mưa cho mỗi thời gian mưa t , 2t , 3t
9

t một đường IDF tương ứng


với thời k xu t hiện lại đã chọn và tính độ sâu mưa lũy tích bằng cách nhân cường độ
mưa với thời gian mưa L y hiệu số giữa hai giá trị liên tiếp của độ sâu mưa lũy tích, ta
sẽ tính được độ sâu mưa thiết kế ứng với mỗi t và được gọi là các khối Các khối
được sắp xếp với cường độ mưa lớn nh t được xếp ở giữa hoặc ở thời gian xu t hiện
đỉnh của thời gian mưa, các khối còn lại được sắp xếp theo thứ t giảm dần và được
chia đều ở bên phải và bên trái của khối trung tâm
90

Lượng mư (mm)

80
70
60

50
40
30
20
10
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Thời gi n (h)

Hình 1.7 Biểu đồ mưa thiết kế xây d ng bằng phương pháp khối xen kẽ của Chow [3]
Phương pháp mơ hình mưa hình tam giác của Yen và Chow (1980) [2]: Với mơ hình
mưa hình tam giác có cạnh đáy là thời gian mưa Td, chiều cao I là cường độ mưa Khi
biết độ sâu mưa và thời gian mưa ta xác định được cường độ mưa là chiều cao I:
2H
Td

I
Cường độ mưa

I

da

db

r=

da
Td

I

Thời gian mưa

Td

d

Hình 1 8 Biểu đồ quá trình mưa thiết kế hình tam giác

10


Ta định nghĩa một hệ số trước đỉnh r, đó là tỉ số của thời gian xu t hiện đỉnh mưa (da)
so với tổng thời gian mưa (Td).
r

da
 d b  Td  d a  1  r Td
Td

(1-1)

Với giá trị của r = 0,5 tương ứng với cường độ mưa lớn nh t xu t hiện tại điểm giữa
của thời gian mưa Td Với r < 0,5 thì thời điểm xu t hiện cường độ mưa lớn nh t sẽ
sớm hơn và ngược lại nếu r > 0,5 thì sẽ ch m hơn Giá trị thích hợp của r được xác
định bằng cách tính tốn tỷ số của thời gian xu t hiện đỉnh so với tổng thời gian mưa
của nhiều tr n mưa th c đo với thời gian mưa khác nhau và l y giá trị trung bình theo
trọng số thời gian mưa của các tỷ số đó [2].
1.1.3 Các nghiên cứu xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế ở Việt Nam
1.1.3.1 Phương pháp thu phóng trận mưa điển hình
Ở Việt Nam, trong cơng tác quy hoạch, thiết kế các hệ thống tiêu nước mặt (gồm cả
vùng nông nghiệp mà chủ yếu là lúa nước và các vùng dân cư, đô thị ) hiện nay
thường sử d ng phương pháp thu phóng tr n mưa điển hình với tài liệu mưa ngày để
xác định tr n mưa thiết kế, được xác định theo các bước sau [10]:

Bước 1: Xác định lượng mưa 1 ngày, 3 ngày, 5 ngày, 7 ngày lớn nh t theo quan điểm
mưa các thời khoảng dài có chứa mưa thời khoảng ngắn vì nó cho ta kết quả thống
nh t và nhiều khả năng xu t hiện nh t trong th c tế
Bước 2: Tính lượng mưa tiêu thiết kế
Theo kết quả thống kê lượng mưa ứng với các thời khoảng khác nhau (1, 3, 5 và 7
ngày lớn nh t) của trạm mưa đã chọn, tiến hành tính các tham số thống kê, vẽ đường
tần su t lý lu n và xác định lượng mưa tiêu ứng với tần su t thiết kế (X10%)
Bước 3: Chọn tr n mưa điển hình. Một mơ hình mưa điển hình thường được chọn d a
trên các yêu cầu sau:
+ Tr n mưa lớn đã xảy ra gây úng lớn trong th c tế là đại biểu cho một nguyên nhân
gây mưa úng nh t định trong khu v c
11


+ Tr n mưa có số ngày mưa hiệu quả (mưa vượt quá tổn th t) thường xảy ra trong
nhóm ngày mưa tính tốn
+ Có lượng mưa tồn tr n mưa bằng hoặc x p xỉ lượng mưa trong thời khoảng khống
chế T ứng với tần su t thiết kế
Bước 4: Thu phóng tr n mưa điển hình. Có hai phương pháp thu phóng mơ hình mưa
điển hình thành mơ hình mưa thiết kế:
* Phương pháp thu phóng cùng tần suất (theo 3 tỷ số):
- Theo phương pháp này ngày mưa thứ nh t được thu phóng theo tỷ số”
k1 

X 1 max P
X 1 max dh

(1-2)

- Hai ngày còn lại trong ba ngày lớn nh t thu phóng theo tỷ số:

k2 

X 3 max P  X 1 max P
X 3 max dh  X 1 max dh

(1-3)

- Hai ngày còn lại trong năm ngày lớn nh t thu phóng theo tỷ số:
k3 

X 5 max P  X 3 max P
X 5 max dh  X 3 max dh

(1-4)

* Phương pháp thu phóng cùng tỷ số:
Theo phương pháp này mơ hình mưa tiêu thiết kế được thu phóng t mơ hình mưa
điển hình theo một hệ số thu phóng chung cho các nhóm ngày mưa lớn nh t
k

Trong đó:

X max P
X max đh

(1-5)

k là hệ số thu phóng
Xmax P là lượng mưa thiết kế với tần su t P
Xmax đh là lượng mưa của tr n mưa điển hình

12