Công Thức Tính Cường Độ Mưa Tính Toán At,p Theo Hệ Số Hồi Quy Của Vùng Khí

4.7.3. Công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p theo hệ số hồi quy của vùng khí hậu, hệ số hình dạng cơn mưa m và lượng mưa ngày tính toán Hn,p. Đánh giá mức độ sai số, nhận xét và kiến nghị.

- Kết hợp 2 công thức (4.4) và (4.12) được công thức (4.15) như sau.

aT , p

.H n, p

T m

(4.15)

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

Có thể bạn quan tâm!

Khái Niệm: Cường Độ Mưa Là Lượng Mưa Trong Một Đơn Vị Thời Gian, Thường Ký Hiệu Là A, Đơn Vị Tính Thường Tính Là Mm/phút. Cường Độ Mưa Là Một
Nghiên Cứu Xác Định Cường Độ Mưa Tính Toán At,p Dựa Vào Lượng Mưa Ngày Tính Toán Hn,p Và Hệ Số Đặc Trưng Hình Dạng Cơn Mưa T.
Trình Tự Thực Hiện Hồi Quy Để Tìm Sức Mưa Sp Ở Tần Suất P
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 - 18
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 - 19

Xem toàn bộ 160 trang tài liệu này.

 là hệ số hồi quy của vùng khí hậu, phụ thuộc vào từng vùng mưa m là hệ số hình dạng cơn mưa, phụ thuộc vào từng vùng mưa

Hn,p là lượng mưa ngày tính toán ở tần suất p (mm)

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

Như vậy, với mỗi vùng mưa, khi xác định được hệ số hồi quy của vùng khí hậu

, 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 (4.15) thông qua lượng mưa ngày tính toán ở tần suất p, phục vụ 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 (4.15).

+) 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 (4.15) ở các trạm đều ở mức ‘‘Đạt’’, ‘‘Khá’’, ‘‘Tốt’’ theo tiêu chí của WMO, tức đều đạt Rhh2  40% trở lên.

- Kiến nghị: công thức (4.15) hoàn toàn có thể được dùng 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 tự ghi thực tế không có hoặc thiếu, chưa đủ dài, trong khi đó số liệu đo lượng mưa ngày lại rất đầy đủ, kéo dài.

4.8. Nghiên cứu xác định cường độ mưa tính toán aT,p theo cường độ mưa chuẩn aTo,p.

4.8.1. Đặt vấn đề.

- Ta thấy rằng, cường độ mưa tính toán aT,p là một đại lượng phụ thuộc vào rất nhiều các thông số đặc trưng của vùng khí hậu. Nếu giả định trong công thức tính aT,p có

một thông số có tính tổng hợp có thể đặc trưng cho các thông số của vùng mưa thì sẽ nâng cao được mức độ chính xác của kết quả tính toán. Thông số tổng hợp đó trong công thức tính aT,p được chọn là cường độ mưa chuẩn aTo,p. Đó chính là cường độ mưa tính toán ở tần suất p ứng với thời đoạn mưa chuẩn T0 của vùng mưa.

- Đối với công trình thoát nước nhỏ trên đường, kiến nghị chọn cường độ mưa chuẩn

aTo,p ứng với thời đoạn mưa chuẩn T0 như sau.

 Khi thời đoạn tính toán T  20ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 20ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a20’,p

 Khi thời đoạn tính toán 20ph < T  120ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 60ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a60’,p

 Khi thời đoạn tính toán T > 120ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 180ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a180’,p

- Thời đoạn mưa chuẩn T0 chọn như trên thường phù hợp với khoảng thời gian tập trung nước của lưu vực nhỏ của công trình thoát nước nhỏ trên đường ở các phân khúc thời gian tập trung nước khác nhau.

- Các giá trị cường độ mưa chuẩn a20’,p , a60’,p , a180’,p được xác định bằng phương pháp trực tiếp từ số liệu đo mưa tự ghi ở các thời đoạn mưa chuẩn T0 = 20ph, 60ph, 180ph thu thập ngoài thực tế.

4.8.2. Công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p theo cường độ mưa chuẩn aTo,p.

- Từ công thức (4.4), có:

S p

aT , p T m

+) Ở thời đoạn mưa chuẩn T0:

S p



aT0, p m

+) Tại cùng một vị trí, cùng một tần suất thì giá trị sức mưa Sp không thay đổi. Do

vậy đem chia hai vế, ta được:

aT , p

T m



0 

aT , p T

- Từ đây, rút ra được công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p theo cường độ mưa chuẩn aTo,p như công thức (4.16) sau đây.

Tm

a a

0

(4.16)

T , p

T0 , p T 

Trong đó: aT,p là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p (mm/ph) aTo,p là cường độ mưa chuẩn ở tần suất p và ứng với thời đoạn mưa chuẩn To của vùng mưa (mm/ph)

T0 là thời đoạn mưa chuẩn, tính bằng (ph), và được chọn như sau: T0 = 20ph khi tính ở thời đoạn T  20’

T0 = 60ph khi tính ở thời đoạn 20’ < T  120’ T0 = 180ph khi tính ở thời đoạn T > 120’

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, sử dụng công thức (4.16) có thể tính được cường độ mưa tính toán aT,p ở

thời đoạn T và tần suất p khi chỉ cần xây dựng bảng tra sẵn cho một số giá trị cường độ mưa chuẩn aTo,p và biết được hệ số hình dạng cơn mưa m trong vùng mưa mà vẫn đảm bảo sự chính xác cần thiết.

4.8.3. Đánh giá sai số, nhận xét và kiến nghị.

- Đánh giá mức độ sai số và nhận xét.

+) 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 (4.16) ở các trạm đều ở mức ‘‘Đạt’’, ‘‘Khá’’, ‘‘Tốt’’ theo tiêu chí của WMO, tức đều đạt Rhh2  40% trở lên.

- Kiến nghị: công thức (4.16) 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 có được hệ số hình dạng cơn mưa m của vùng mưa và thiết lập được các giá trị cường độ mưa chuẩn aTo,p (3 thời đoạn mưa chuẩn T0 = 20ph, 60ph, 180ph) của vùng mưa.

4.9. Nghiên cứu xác định cường độ mưa tính toán aT,p bằng phương pháp sử dụng trạm tựa.

4.9.1. Cơ sở của phương pháp.

- Như đã phân tích ở chương 3 thì cơ sở để phân vùng mưa là sự tương đồng về chế độ, đặc điểm mưa giữa các điểm đo mưa. Trong cùng một vùng mưa thì đặc điểm của mưa tại các vị trí có sự khác biệt ít, được coi là không đổi. Các hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T, hệ số hình dạng cơn mưa m là những thông số đặc trưng cho đặc điểm mưa trong một vùng mưa nên được coi là không thay đổi, như nhau tại các vị trí trong cùng một vùng mưa.

- Dựa vào đặc điểm này, có thể xác định được cường độ mưa tại một trạm khi biết được cường độ mưa tại trạm lân cận ở trong cùng một vùng mưa. Trạm lân cận lấy làm cơ sở được gọi là trạm tựa và phương pháp này được gọi là phương pháp tính cường độ mưa bằng cách sử dụng trạm tựa.

4.9.2. Công thức xác định cường độ mưa tính toán aT,p bằng trạm tựa nội suy theo lượng mưa ngày tính toán Hn,p.

- Công thức xác định cường độ mưa tính toán aT,p bằng trạm tựa nội suy theo lượng

mưa ngày tính toán Hn,p kiến nghị như dạng công thức (4.17) sau đây.

H 2 

a 2 a1 .

n , p 

(4.17)

T , p

T , p H 1 

n , p 

Trong đó: aT,p là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p ở trạm ‘‘2’’, là trạm cần tính (mm/ph)

aT,p

1 là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p ở trạm ‘‘1’’, là

trạm tựa (mm/ph)

Hn,p

2 là lượng mưa ngày tính toán ở cùng tần suất của trạm cần tính (mm)

Hn,p

1 là lượng mưa ngày tính toán ở cùng tần suất p của trạm tựa (mm).

- Như vậy, nếu công thức (4.17) trên sau khi được đánh giá sai số cho kết quả đảm bảo độ chính xác cần thiết thì hoàn toàn có thể được sử dụng để xác định cường độ mưa tính toán aT,p tại khu vực thiết kế công trình căn cứ vào một trạm tựa trong cùng phân vùng mưa, nội suy theo lượng mưa ngày tính toán.

- Công thức (4.17) được đề xuất trên cơ sở suy luận lôgic như sau.

+) Giả sử có 2 trạm đo mưa ký hiệu là ‘‘1’’, ‘‘2’’ trong cùng một vùng mưa.

1 1

+) Nếu gọi aT,p và Hn,p là cường độ mưa tính toán và lượng mưa ngày tính toán của

trạm số ‘‘1’’, theo công thức (4.3) ta có:

a1 T .H 1

T , p T n, p

2 2

+) Nếu gọi aT,p và Hn,p là cường độ mưa tính toán và lượng mưa ngày tính toán của

trạm số ‘‘2’’, theo công thức (4.3) ta có:

a 2 T .H 2

T , p T n, p

a1 H 1



+) Chia hai vế và chú ý rằng (T / T) = const, ta được:

T , p

n , p

+) Từ đây, đề xuất dạng công thức (4.17) để tính cường độ mưa tính toán aT,p của trạm ‘‘2’’ nội suy từ cường độ mưa tính toán của trạm ‘‘1’’ theo lượng mưa ngày tính toán Hn,p. Ở đây cần chú ý, do đã giả thiết hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T ở

- 118 -

trạm ‘‘1’’ và trạm ‘‘2’’ bằng nhau (T coi như nhau tại các điểm trong cùng một vùng mưa) nên dấu ‘‘=’’ trong công thức (4.17) được thay bằng dấu xấp xỉ bằng ‘‘’’.

4.9.3. Công thức xác định cường độ mưa tính toán aT,p bằng trạm tựa nội suy theo đặc trưng sức mưa Sp.

- Công thức xác định cường độ mưa tính toán aT,p bằng trạm tựa nội suy theo đặc trưng sức mưa Sp kiến nghị như dạng công thức (4.18) sau đây.

S 2 

a 2 a1 .p 

(4.18)

T , p T , p S 1 

p 

Trong đó: aT,p là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p ở trạm ‘‘2’’, là trạm cần tính (mm/ph)

aT,p

1 là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p ở trạm

‘‘1’’, là trạm tựa (mm/ph)

Sp là sức mưa ở cùng tần suất p của trạm cần tính Sp là sức mưa ở cùng tần suất p của trạm tựa.

- Như vậy, nếu công thức (4.18) trên sau khi được đánh giá sai số cho kết quả đảm bảo độ chính xác cần thiết thì hoàn toàn có thể được sử dụng để xác định cường độ mưa tính toán aT,p tại khu vực thiết kế công trình căn cứ vào một trạm tựa trong cùng phân vùng mưa, nội suy theo sức mưa.

- Công thức (4.18) được đề xuất trên cơ sở suy luận lôgic như sau.

+) Giả sử có 2 trạm đo mưa ký hiệu là ‘‘1’’, ‘‘2’’ trong cùng một vùng mưa.

1 1

+) Nếu gọi aT,p và Sp là cường độ mưa tính toán và sức mưa ở tần suất p của trạm số



S 1

‘‘1’’, theo công thức (4.4) ta có:

1 p

T , p T m

2 2

+) Nếu gọi aT,p và Sp là cường độ mưa tính toán và sức mưa ở tần suất p của trạm số

S 2

‘‘2’’, theo công thức (4.4) ta có:

+) Chia hai vế và chú ý rằng T m

T , p

= const, ta được:

p

T m

1 1



T , p p

2 2

T , p p

+) Từ đây, đề xuất dạng công thức (4.18) để tính cường độ mưa tính toán aT,p của trạm ‘‘2’’ nội suy từ cường độ mưa tính toán của trạm ‘‘1’’ theo đặc trưng sức mưa. Ở đây cần chú ý, do đã giả thiết hệ số hình dạng cơn mưa m ở trạm ‘‘1’’ và trạm ‘‘2’’

bằng nhau (m coi như nhau tại các điểm trong cùng một vùng mưa) nên dấu ‘‘=’’ trong công thức (4.18) được thay bằng dấu xấp xỉ bằng ‘‘’’.

4.9.4. Điều kiện áp dụng.

- Phương pháp trạm tựa dùng để xác định cường độ mưa tính toán aT,p ở trạm không có số liệu đo mưa tự ghi, chỉ có số liệu đo lượng mưa ngày [công thức (4.17)] hoặc được sử dụng để tính, hiệu chỉnh kết quả xác định cường độ mưa tính toán aT,p ở những trạm mà số liệu đo mưa tự ghi còn ngắn hoặc bị khuyết một số năm quan trắc [công thức (4.17) hoặc (4.18)], trong khi có sẵn một trạm tựa trong cùng vùng mưa. Trạm tựa phải là trạm có đầy đủ số liệu đo mưa tự ghi quan trắc trong nhiều năm liên tục.

- Để nâng cao mức độ chính xác thì vấn đề chọn được trạm tựa phù hợp rất quan trọng. Trạm tựa được chọn phải là trạm có chế độ, đặc điểm mưa rất giống trạm cần tính, thông thường trong một vùng mưa những trạm có vị trí càng gần nhau, cùng khu vực địa hình thì mức độ thỏa mãn làm trạm tựa càng cao.

- Tùy theo cơ sở dữ liệu có sẵn (có được Hn,p hay Sp) hoặc tùy theo mối tương quan nào tốt hơn trong hai mối tương quan lượng mưa ngày tính toán theo tần suất Hn,p hoặc sức mưa theo tần suất Sp giữa trạm cần tính và trạm tựa mà ta lựa chọn nội suy theo lượng mưa ngày tính toán Hn,p tức sử dụng công thức (4.17) hoặc nội suy theo sức mưa Sp tức sử dụng công thức (4.18) để có được kết quả tính aT,p chính xác nhất.

4.9.5. Đánh giá sai số, nhận xét và kiến nghị.

- Đánh giá mức độ sai số: sử dụng độ hữu hiệu R

h 2 với tiêu chí của 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 (4.17) và đánh giá sai số khi tính cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p theo công thức (4.18).

- Ở đây lấy trạm khí tượng Hà Đông -TP.Hà Nội để đánh giá sai số, trạm Láng - TP.Hà

Nội được chọn làm trạm tựa. Phương pháp, nội dung đánh giá sai số như ở mục 4.10, kết quả đánh giá sai số cho trạm 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 (4.17), tính theo công thức (4.18) đều ở mức ‘‘Đạt’’, ‘‘Khá’’, ‘‘Tốt’’ theo tiêu chí của WMO, tức đều đạt Rhh2  40% trở lên.

- Kiến nghị: các công thức (4.17), (4.18) 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 trạm cần tính không có số liệu

đo mưa tự ghi nhưng có số liệu đo lượng mưa ngày [công thức (4.17)], hoặc trạm cần tính có số liệu đo mưa tự ghi nhưng còn ngắn [công thức (4.17), công thức (4.18), chọn công thức nào cho sai số nhỏ hơn vì có số liệu đo mưa tự ghi thì sẽ có số liệu đo lượng mưa ngày], trong khi đó lại có sẵn một trạm tựa trong cùng vùng mưa có số liệu đo mưa tự ghi đủ dài.

4.10. Phương pháp, nội dung và kết quả đánh giá sai số của các công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p.

4.10.1. Phương pháp, nội dung đánh giá sai số của các công thức tính aT,p.

- Phương pháp: sử dụng chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh và tiêu chí của tổ chức Khí tượng thế giới (WMO), công thức (3.12) chương 3, để đánh giá sai số của các công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p.

- Nội dung:

+) Với 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu, giá trị cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p được thiết lập ở Phụ lục 3, các bảng từ PL.3-13 đến PL.3-24, bằng phương pháp trực tiếp với số liệu đo mưa tự ghi thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị thực đo Xđo trong công thức (3.12) tính chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh khi đánh giá sai số của các công thức (4.3), (4.10), (4.11), (4.15), (4.16), (4.17), (4.18) tính aT,p.

+) Đánh giá sai số của công thức (4.3),

aT , p

T .H T

n, p

: giá trị cường độ mưa tính

toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính bằng công thức (4.3) với giá trị lượng mưa ngày tính toán Hn,p thiết lập ở Bảng PL.1-13 của Phụ lục 1 và hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T thiết lập ở Bảng PL.2-13 của Phụ lục 2, với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị tính Xtính trong (3.12) tính chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh .

+) Đánh giá sai số của công thức (4.10),

S p

aT , p T m

: giá trị cường độ mưa tính toán

aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính bằng công thức (4.10) với giá trị sức mưa Sp ở tần suất p thiết lập ở Bảng PL.5-13 của Phụ lục 5 và hệ số hình dạng cơn mưa m thiết lập ở Bảng PL.6-1 của Phụ lục 6, với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị tính Xtính trong công thức (3.12) tính chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh .

+) Đánh giá sai số của công thức (4.11),

aT , p

A B.lg N : giá trị cường độ mưa tính

T m

toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính bằng công thức (4.11) với hệ số vùng khí hậu A, B và hệ số hình dạng cơn mưa m thiết lập ở Bảng PL.6-1 của Phụ lục 6, với số liệu

đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị tính Xtính trong công thức (3.12) tính chỉ tiêu định độ hữu hiệu Rhh .

+) Đánh giá sai số của công thức (4.15),

aT , p

.H n, p : giá trị cường độ mưa tính

T m

toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính bằng công thức (4.15) với hệ số hồi quy của vùng khí hậu  và hệ số hình dạng cơn mưa m thiết lập ở Bảng PL.6-1, PL.6-2 của Phụ lục 6, lượng mưa ngày tính toán Hn,p thiết lập ở Bảng PL.1-13 của Phụ lục 1, với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị tính Xtính trong công thức (3.12) tính chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh .

Tm

+) Đánh giá sai số của công thức (4.16), a

a 0

: giá trị cường độ mưa tính

T , p

T0 , p T 

toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính bằng công thức (4.16) với hệ số hình dạng cơn mưa m thiết lập ở Bảng PL.6-1 của Phụ lục 6 và cường độ mưa chuẩn aT0,p ứng với các thời đoạn mưa chuẩn T0 = 20ph, 60ph, 180ph xác định bằng phương pháp trực tiếp ở các bảng từ PL.7-1 đến PL.7-3 của Phụ lục 7, với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị tính Xtính trong công thức (3.12) tính chỉ tiêu Rhh .

H 2 

+) Đánh giá sai số của công thức (4.17), a 2

a1 .n , p : giá trị cường độ mưa tính

T , p

T , p H 1 

n , p 

toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính bằng công thức (4.17) với lượng mưa ngày tính toán Hn,p được thiết lập ở Bảng PL.1-13 của Phụ lục 1 và cường độ mưa tính toán của trạm tựa là trạm Láng thiết lập ở Bảng PL.3-16 của Phụ lục 3, với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị tính Xtính trong công thức (3.12) tính chỉ tiêu

độ hữu hiệu R

h 2.

S 2 

+) Đánh giá sai số của công thức (4.18), a 2

a1 .p : giá trị cường độ mưa tính

T , p

T , p S 1 

p 

toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p tính bằng công thức (4.18) với sức mưa theo tần suất Sp được thiết lập ở Bảng PL.5-13 của Phụ lục 5 và cường độ mưa tính toán của trạm tựa là trạm Láng thiết lập ở Bảng PL.3-16 của Phụ lục 3, với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, là các giá trị tính Xtính trong công thức (3.12) tính chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh2.

4.10.2. Kết quả đánh giá và so sánh mức độ sai số của các công thức tính cường độ

mưa tính toán aT,p trong cùng một vùng mưa và giữa các vùng mưa khác nhau.