Trang chủ / Tài liệu miễn phí / Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật

Trình Tự Thực Hiện Hồi Quy Để Tìm Sức Mưa Sp Ở Tần Suất P

yk = lgaTk,pi và xk = lgTk

+) Bước 2: hồi quy dạng phương trình đường thẳng y = c.x + d cho các điểm yk xk để xác định sức mưa Spi ở tần suất pi.

Bảng 4.4: Trình tự thực hiện hồi quy để tìm sức mưa Sp ở tần suất p


Tần

suất

Thời đoạn

Cường độ mưa aTk,pi

Đầu

vào

Phương trình hồi quy

Các thông số

hồi quy

Sức mưa Sp

STT

n

pi

%

STT

n1

Tk (phút)

xk = lgTk

yk = lgaTk,pi

c

d

R2


1

p1

1

5’

a5’,p1

x1

y1

y = c.x+d


c1


công thức (4.7)


d1


công thức (4.7)


R12


công thức (4.8)

Sp1 = 10d1

2

10’

a10’,p1

x2

y2

3

20’

a20’,p1

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

k

Tk’

aTk’,p1

xk

yk

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n1

Tn1’

aTn1’,p1

xn1

yn1


2

p2

1

5’

a5’,p2

x1

y1

y = c.x+d


c2


công thức (4.7)


d2


công thức (4.7)

R22


công thức (4.8)

Sp2 = 10d2

2

10’

a10’,p2

x2

y2

3

20’

a20’,p2

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

k

Tk’

aTk’,p2

xk

yk

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n1

Tn1’

aTn1’,p2

xn1

yn1

...

...

...

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .


i

pi

1

5’

a5’,pi

x1

y1

y = c.x+d


ci


công thức (4.7)


di


công thức (4.7)


R 2

i


công thức (4.8)

Spi = 10di

2

10’

a10’,pi

x2

y2

3

20’

a20’,pi

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

k

Tk’

aTk’,pi

xk

yk

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n1

Tn1’

aTn1’,pi

xn1

yn1

...

...

...

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .


n

pn

1

5’

a5’,pn

x1

y1

y = c.x+d


cn


công thức (4.7)


dn


công thức (4.7)


R 2

n


công thức (4.8)

Spn = 10dn

2

10’

a10’,pn

x2

y2

3

20’

a20’,pn

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

k

Tk’

aTk’,pn

xk

yk

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n1

Tn1’

aTn1’,pn

xn1

yn1

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 160 trang tài liệu này.

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 - 16

4.6.4.3. Kết quả hồi quy.

- Kết quả hồi quy tìm sức mưa Sp ở tần suất p với số liệu đo mưa tự ghi thực tế thu thập từ năm 1960 - 2010 ở vị trí 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu như trong các đồ thị và bảng từ PL.5-1 đến PL.5-13 ở Phụ lục 5 quyển phụ lục luận án. Phụ lục 5 lập cho các tần suất p = 1% 99.99%.

- Hệ số tương quan khi hồi quy tìm sức mưa Sp ứng với p = 1% 99.99% ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu trên đều đạt giá trị rất cao, như kết quả được tổng hợp trong Bảng 4.5 sau.

Bảng 4.5: Tổng hợp hệ số tương quan hồi quy R2 trong phép hồi quy xác định sức mưa Sp ứng với các tần suất p = 1% 99.99% ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu với số liệu đo mưa thu thập từ năm 1960 - 2010

Hệ số tương quan hồi quy R2 của sức mưa Sp ở các trạm khí tượng

Mường

Lay

Tuyên

Quang

Lạng

Sơn

Láng,

HN

Hà

Đông

Sơn

Tây

Vinh

Đồng

Hới

Đà

Nẵng

Nha

Trang

B.Ma

Thuột

Cần

Thơ

0.9923

0.9861

0.9975

0.9939

0.9970

0.9948

0.9927

0.9889

0.9949

0.9976

0.9825

0.9830

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

-:-

0.9798

0.9697

0.9747

0.9344

0.9714

0.9764

0.9720

0.9769

0.9822

0.9831

0.9693

0.9743

4.6.5. Xác định hệ số vùng khí hậu A, B cho từng vùng mưa.

Để tính được cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p theo dạng công thức (4.4) thì ngoài việc xác định hệ số hình dạng cơn mưa m như trên, cần phải tiếp tục xác định hệ số vùng khí hậu A và B.

4.6.5.1. Biến đổi tìm dạng phương trình hồi quy.


- Từ công thức (4.4), ta có:


aT , p

A B.lg N T m


B .lg N A T m T m


y aT , p

x lg N


+) Đặt:

c B

T m

d A

T m

+) Trong 1 vùng mưa thì A, B, m là không thay đổi. Do vậy ở cùng 1 giá trị thời đoạn tính toán T thì: c = const

d = const.

+) Như vậy có dạng phương trình đường thẳng: y = c.x + d. Hồi quy cho dạng phương trình này tìm được c và d, từ đó tìm được các hệ số A và B theo công thức sau đây:

A d.T m

và B c.T m


với m đã tìm được ở mục 4.6.3 trên

4.6.5.2. Phương pháp, cách thức thực hiện hồi quy.

- Thu thập số liệu đo mưa thực tế trên máy đo mưa tự ghi tại các trạm khí tượng, sử dụng phương pháp trực tiếp để xác định giá trị thực tế của cường độ mưa tính toán aTk,pi ở các thời đoạn Tk và các mức tần suất pi của vùng mưa (aTk,pi của 12 trạm khí tượng nghiên cứu được xác lập ở Phụ lục 3, từ bảng PL.3-13 đến bảng PL.3-24).

- Như vậy ở mỗi một giá trị thời đoạn tính toán Tk có các giá trị aTk,pi ứng với các tần suất pi khác nhau, thực hiện hồi quy cho các điểm aTk,pi pi này sẽ tìm được giá trị các hệ số vùng khí hậu Ak , Bk ở thời đoạn Tk. Hệ số vùng khí hậu A, B cho vùng mưa sẽ bằng trung bình cộng các giá trị Ak , Bk của các thời đoạn Tk.

Trước khi thực hiện hồi quy tìm các hệ số Ak , Bk cần phải thực hiện hồi quy để tìm được hệ số hình dạng cơn mưa m như đã trình bầy ở mục 4.6.3 trên.

- Trình tự thực hiện có thể chia làm 3 bước như sau.

+) Bước 1: ở mỗi một giá trị thời đoạn tính toán Tk xác định giá trị yi và xi.

yi = aTk,pi

và xi = lgNi

với Ni = 100/pi , pi tính theo %

+) Bước 2: hồi quy dạng phương trình đường thẳng y = c.x + d cho các điểm yi xi để xác định các giá trị Ak , Bk ở thời đoạn Tk.

+) Bước 3: tìm hệ số A, B trung bình cho vùng mưa bằng cách lấy trung bình cộng.


n1

Ak

A k 1 và

n1


n1

Bk B k 1

n1


(4.9)

n1 là số thời đoạn Tk tính toán.

+) Trình tự thực hiện được tóm tắt như trong Bảng 4.6 ở trang sau.

4.6.5.3. Kết quả hồi quy.

Kết quả hồi quy tìm hệ số vùng khí hậu A, B với số liệu đo mưa tự ghi thực tế thu thập từ năm 1960 - 2010 cho 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu như trong Bảng PL.6-1 ở Phụ lục 6 quyển phụ lục luận án.

Tn1

Tk

Bảng 4.6: Trình tự thực hiện hồi quy để tìm hệ số vùng khí hậu A, B


Thời đoạn

Tần suất

Cường độ mưa aTk,pi

Đầu vào

Phương trình hồi

quy

Các thông số hồi quy

Hệ số A

Hệ số B

STT

n1

Tk (ph)

STT

n

pi (%)

xi = lgNi

yi = aTk,pi

c

d

R2


1

T1= 5’

1

p1

a5’,p1

x1

y1

y = c.x+d

c1 công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

d1 công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

R12

công thức (4.8)

với n1 thay bằng n

A1 =

d1.T1m

B1 =

c1.T1m

2

p2

a5’,p2

x2

y2

3

p3

a5’,p3

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

i

pi

a5’,pi

xi

yi

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n

pn

a5’,pn

xn

yn


2

T2= 10’

1

p1

a10’,p1

x1

y1

y = c.x+d

c2 công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

d2 công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

R22

công thức (4.8)

với n1 thay bằng n

A2 =

d2.T2m

B2 =

c2.T2m

2

p2

a10’,p2

x2

y2

3

p3

a10’,p3

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

i

pi

a10’,pi

xi

yi

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n

pn

a10’,pn

xn

yn

...

...

...

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .


k

’

1

p1

aTk’,p1

x1

y1

y = c.x+d

ck công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

dk công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

Rk2 công thức (4.8)

với n1 thay bằng n

Ak = dk.Tkm

Bk = ck.Tkm

2

p2

aTk’,p2

x2

y2

3

p3

aTk’,p3

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

i

pi

aTk’,pi

xi

yi

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n

pn

aTk’,pn

xn

yn

...

...

...

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .


n1

’

1

p1

aTn1’,p1

x1

y1

y = c.x+d

cn1 công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

dn1 công thức (4.7)

với n1 thay bằng n

Rn12

công thức (4.8)

với n1 thay bằng n

An1 =

dn1.Tn1m

B1 =

cn1.Tn1m

2

p2

aTn1’,p2

x2

y2

3

p3

aTn1’,p3

x3

y3

...

. . .

. . .

. . .

. . .

i

pi

aTn1’,pi

xi

yi

...

. . .

. . .

. . .

. . .

n

pn

aTn1’,pn

xn

yn

*

Tính hệ số A, B trung bình trong vùng mưa theo công thức

(4.9):

n1

Ak

A k1

n1

n1

Bk

B k1

n1

4.6.6. Công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p theo sức mưa Sp và hệ số hình dạng cơn mưa m. Đánh giá mức độ sai số, nhận xét và kiến nghị.

- Công thức có dạng:

S p

aT , p T m

(4.10)

Trong đó: aT,p là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p (mm/ph)

Sp là sức mưa ở tần suất p

m là hệ số hình dạng cơn mưa, phụ thuộc vào từng vùng mưa T là thời đoạn mưa tính toán (ph). Khi tính Qp lấy T = .

Như vậy, đối với mỗi vùng mưa, khi xây dựng được đặc trưng sức mưa Sp ở tần suất p và hệ số hình dạng cơn mưa m thì có thể tính được cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p theo công thức (4.10) phục vụ cho việc tính lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường.

- Đánh giá mức độ sai số và nhận xét.

2

+) Sử dụng chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh với tiêu chí của tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), công thức (3.12) chương 3, để đánh giá sai số khi tính cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p theo công thức (4.10).

2

+) Phương pháp, nội dung đánh giá sai số như ở mục 4.10, kết quả đánh giá sai số cho 12 trạm nghiên cứu như ở Bảng 4.9. Nhận thấy, sai số của cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính theo công thức (4.10) ở các trạm đều ở mức ‘‘Đạt’’, ‘‘Khá’’, ‘‘Tốt’’ theo tiêu chí của WMO, tức đều đạt Rhh 40% trở lên.

- Kiến nghị: công thức (4.10) hoàn toàn có thể được sử dụng để xác định cường độ

mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p, dùng tính lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường trong trường hợp tài liệu đo mưa thực tế bằng máy đo mưa tự ghi không có hoặc thiếu, chưa đủ dài, ngay cả trong trường hợp khi số liệu đo lượng mưa ngày cũng không có hoặc còn thiếu, chưa đủ dài.

4.6.7. Công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p theo hệ số vùng khí hậu A, B và hệ số hình dạng cơn mưa m. Đánh giá sai số, nhận xét và kiến nghị.

- Công thức có dạng:

aT , p

A B.lg N T m

(4.11)


Trong đó: aT,p là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p (mm/ph)

A, B là hệ số vùng khí hậu, phụ thuộc vào từng vùng mưa

m là hệ số hình dạng cơn mưa, phụ thuộc vào từng vùng mưa

N là chu kỳ lặp lại cơn mưa tính toán (năm), N =100/p, p tính là %

T là thời đoạn mưa tính toán (ph). Khi tính Qp lấy T = .

Như vậy, đối với mỗi vùng mưa, khi xác định được hệ số vùng khí hậu A, B và hệ số hình dạng cơn mưa m thì có thể tính được cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p theo công thức (4.11) phục vụ cho việc tính lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường.

- Đánh giá mức độ sai số và nhận xét.

+) Sử dụng chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh2 với tiêu chí của tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), công thức (3.12) chương 3, để đánh giá sai số khi tính cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p theo công thức (4.11).

+) Phương pháp, nội dung đánh giá sai số như ở mục 4.10, kết quả đánh giá sai số cho 12 trạm khí tượng nghiên cứu như trong Bảng 4.9. Nhận thấy, sai số của cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính theo công thức (4.11) ở các trạm khí tượng đều ở mức ‘‘Đạt’’, ‘‘Khá’’, ‘‘Tốt’’ theo tiêu chí của WMO, tức đều đạt được Rhh2 40% trở lên.

- Kiến nghị: công thức (4.11) hoàn toàn có thể được sử dụng để xác định cường độ

mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p, dùng tính lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường trong trường hợp tài liệu đo mưa thực tế bằng máy đo mưa tự ghi không có hoặc thiếu, chưa đủ dài, ngay cả trong trường hợp khi số liệu đo lượng mưa ngày cũng không có hoặc còn thiếu, chưa đủ dài.

4.7. Khảo sát quan hệ giữa sức mưa Sp theo tần suất và lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần suất trong cùng vùng mưa.

4.7.1. Đặt vấn đề.

- Để xác định trực tiếp được đại lượng mức mưa Sp theo tần suất p của một vùng mưa nào đó theo phương pháp hồi quy như đã trình bày ở mục 4.6.4 trên, cần phải có tài liệu thống kê đo mưa thực tế bằng máy đo mưa tự ghi trong nhiều năm quan trắc liên tục. Tuy nhiên không phải trạm khí tượng nào ở nước ta cũng thỏa mãn được điều kiện này, trong khi đó số liệu đo lượng mưa ngày quan trắc trong nhiều năm liên tục lại sẵn có ở tất cả các trạm khí tượng, các điểm đo mưa trên toàn quốc.

- Do vậy đặt vấn đề nghiên cứu khảo sát quan hệ giữa hai đại lượng sức mưa Sp theo tần suất và lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần suất ở các vùng mưa. Nếu trong thực tế chúng có tương quan chặt chẽ thì hoàn toàn có thể xác định sức mưa Sp theo lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo công thức (4.12) sau.

S p .H n, p

(4.12)

Trong đó: Sp là sức mưa ở tần suất p của vùng mưa

Hn,p là lượng mưa ngày tính toán ở tần suất p của vùng mưa

là hệ số hồi quy của vùng khí hậu, phụ thuộc vào vùng mưa.

4.7.2. Xác định hệ số hồi quy của vùng mưa.

4.7.2.1. Phương pháp, cách thức thực hiện hồi quy.

- Dùng phương pháp hồi quy để xác định hệ số cho các vùng mưa trên toàn quốc.

- Thu thập các số liệu đo mưa thực tế cần thiết tại các trạm khí tượng để xác định lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần suất và sức mưa Sp theo tần suất như đã được trình bày ở các chương, mục trên. Như vậy ứng với mỗi một giá trị tần suất pi sẽ có tương ứng cặp điểm Hn,pi Spi với i = 1 n.

p

y S

- Từ công thức (4.12), đặt:

x H n, p

c


Có được dạng quan hệ đường thẳng: y = c.x

- Hồi quy cho dạng đường thẳng y = c.x, tìm được hệ số c, từ đó tìm được hệ số hồi quy của vùng khí hậu = c.

- Trình tự thực hiện có thể tóm lược như Bảng 4.7 dưới đây.

Bảng 4.7: Trình tự thực hiện hồi quy để tìm hệ số hồi quy của vùng khí hậu


STT

Tần suất pi %

Đầu vào

Phương trình hồi quy

Các thông số hồi quy

Hệ số

xi =Hn,pi

yi = Spi

c

R2

1

p1

x1

y1


y = c.x


c công thức

(4.13)


R2


công thức (4.14)


= c

2

p2

x2

y2

3

p3

x3

y3

. . .

. . .

. . .

. . .

i

pi

xi

yi

. . .

. . .

. . .

. . .

n

pn

xn

yn

Công thức (4.13), (4.14) xác định hệ số c và hệ số tương quan hồi quy R2.


n

xi .yi

n

x

y

n

n

xi.y

n

i


xi .y

i

c i1

(4.13) ;

R 2 i1.i1

(4.14)

x

n

2

i

i 1

2

i

i1

2

i

i 1

4.7.2.2. Kết quả hồi quy.

- Kết quả tìm hệ số hồi quy của vùng khí hậu với số liệu đo mưa thực tế thu thập từ năm 1960 - 2010 cho 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu như trong Bảng PL.6-2 ở Phụ lục 6 quyển phụ lục luận án.

y = Sp

Các điểm (Sp Hn,p)

Đường quan hệ Sp =.Hn,p

- Hình 4.6 dưới đây là một ví dụ hồi quy tìm hệ số hồi quy của vùng khí hậu cho trạm khí tượng TP.Lạng Sơn với số liệu đo mưa thực tế thu thập từ năm 1960 - 2010.


Hình 4.6: Kết quả hồi quy tìm hệ số hồi quy của vùng khí hậu cho trạm TP.Lạng Sơn với số liệu đo mưa thu thập từ năm 1960 - 2010

- Bảng 4.8 dưới đây là tổng hợp giá trị hệ số tương quan khi hồi quy tìm hệ số ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu với số liệu đo mưa thu thập từ năm 1960 - 2010.

Bảng 4.8: Tổng hợp hệ số tương quan hồi quy R2 trong phép hồi quy xác định hệ số

ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu với số liệu đo mưa từ năm 1960 - 2010


Hệ số tương quan hồi quy R2 của hệ số ở các trạm khí tượng

Mường Lay

Tuyên Quang

Lạng Sơn

Láng, HN

Hà Đông

Sơn Tây

Vinh

Đồng Hới

Đà Nẵng

Nha Trang

B.Ma

Thuột

Cần Thơ

0.9411

0.850

0.9927

0.7355

0.6927

0.5436

0.9757

0.9552

0.7985

0.8629

0.8174

0.9818

Nhận xét: mức độ tương quan giữa Sp và Hn,p theo hệ số khác nhau ở các vùng mưa. Tất cả các vùng ở các trạm khí tượng nghiên cứu đều đạt hệ số tương quan cao R > 90%, chỉ trừ một ít số vùng có hệ số tương quan R không được cao lắm như vùng trạm Láng -HN, Hà Đông -HN, Sơn Tây -HN đạt R = 73.73% - 85.76%. Như vậy, trong trường hợp không có số liệu đo mưa tự ghi để trực tiếp xác định đại lượng sức mưa Sp thì có thể dùng công thức tương quan (4.12) để tính sức mưa Sp theo tần suất p từ lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần suất và hệ số hồi quy của vùng mưa.

Xem tất cả 160 trang.

Ngày đăng: 09/01/2023
Trang chủ Tài liệu miễn phí