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

Bảng 4.9: Tổng hợp kết quả đánh giá mức độ sai số của các công thức thực nghiệm tính cường độ mưa tính toán aT,p với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010 tại 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu

Đánh giá các công thức tính aT,p

2 Độ hữu hiệu Rhh tại các trạm khí tượng
M.Lay	T.Quang	L.Sơn	Láng-HN	H.Đông	Sơn Tây	Vinh	Đ.Hới	Đ.Nẵng	N.Trang	B.M.Thuột	Cần Thơ
Phương pháp tính trực tiếp, lấy làm chuẩn		100%	100%	100%	100%	100%	100%	100%	100%	100%	100%	100%	100%
a T .H (4.3) T , p T n, p	2 Rhh	93.02%	67.02%	95.56%	52.23%	40.18%	40.32%	91.02%	96.52%	40.02%	62.91%	40.49%	98.68%
a T .H (4.3) T , p T n, p	Đ/giá	Tốt	Khá	Tốt	Đạt	Đạt	Đạt	Tốt	Tốt	Đạt	Đạt	Đạt	Tốt
a S p (4.10) T , p T m	2 Rhh	94.48%	87.47%	96.38%	80.56%	80.26%	71.18%	94.46%	89.16%	91.91%	89.66%	85.98%	85.53%
a S p (4.10) T , p T m	Đ/giá	Tốt	Tốt	Tốt	Khá	Khá	Khá	Tốt	Tốt	Tốt	Tốt	Tốt	Tốt
a A B.lg N (4.11) T , p T m	2 Rhh	89.36%	76.05%	97.71%	64.58%	67.87%	40.01%	88.35%	79.67%	87.06%	87.91%	75.71%	80.38%
a A B.lg N (4.11) T , p T m	Đ/giá	Tốt	Khá	Tốt	Đạt	Khá	Đạt	Tốt	Khá	Tốt	Tốt	Khá	Khá
a  .H n, p (4.15) T , p T m	2 Rhh	94.39%	82.22%	95.51%	78.26%	73.08%	44.28%	92.14%	91.50%	73.84%	87.86%	73.00%	85.59%
a  .H n, p (4.15) T , p T m	Đ/giá	Tốt	Khá	Tốt	Khá	Khá	Đạt	Tốt	Tốt	Khá	Tốt	Khá	Tốt
m a a T0 (4.16) T , p T0 , p T  	2 Rhh	94.90%	77.46%	96.43%	86.19%	96.46%	69.79%	89.45%	94.41%	93.01%	97.58%	76.83%	79.89%
m a a T0 (4.16) T , p T0 , p T  	Đ/giá	Tốt	Khá	Tốt	Tốt	Tốt	Khá	Tốt	Tốt	Tốt	Tốt	Khá	Khá
H 2  a 2 a1 .n, p  (4.17) T , p T , p H 1  n, p 	Rh 2 h	-	-	-	( Tựa ) 94.02%		-	-	-	-	-	-	-
	Đ/giá				Tốt
S 2  a 2 a1 .p  (4.18) T , p T , p S 1  p 	Rh 2 h	-	-	-	( Tựa ) 93.66%		-	-	-	-	-	-	-
S 2  a 2 a1 .p  (4.18) T , p T , p S 1  p 	Đ/giá				Tốt

Có thể bạn quan tâm!

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
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
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.

Tiêu chí đánh giá của WMO: 40%  Rhh2  65%: Đạt, 65% < Rhh2  85%: Khá, Rhh2 > 85%: Tốt. Các ô có đánh dấu ‘‘ - ’’ không có số liệu thực tế để đánh giá.

- 123 -

- Bảng 4.9 trên là tổng hợp kết quả đánh giá sai số bằng chỉ tiêu độ hữu hiệu Rhh2 và tiêu chí đánh giá của WMO của các công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p trong cùng một vùng mưa và giữa các vùng mưa khác nhau.

- Luận án có các nhận xét sau.

+) Ở cùng một vùng mưa, mức độ sai số của các công thức tính cường độ mưa tính toán aT,p không như nhau, có công thức cho giá trị Rhh2 rất cao, có công thức cho Rhh2 nhỏ nhưng tất cả đều đạt được Rhh2  40%, là mức tối thiểu theo quy định của Tổ chức khí tượng thế giới (WMO).

+) Sai số của cùng một công thức khác nhau ở các vùng mưa khác nhau. Nó phụ thuộc vào chế độ mưa từng vùng. Có công thức tính ở vùng mưa này cho kết quả rất tốt nhưng sang vùng mưa khác lại cho kết quả bình thường, không đạt được mức tối ưu về sai số.

4.11. Nhận xét, kết luận chương 4.

- Điều kiện về kho dữ liệu đo mưa tự ghi thực tế ở nước ta hiện nay rất đa dạng. Có những trạm khí tượng có số liệu đo mưa tự ghi liên tục, đủ dài, có những trạm khí tượng có số liệu đo mưa tự ghi tương đối dài nhưng không liên tục, có những trạm có số liệu đo mưa tự ghi còn ngắn, có những nơi không có số liệu mưa tự ghi, . . . . Vì vậy, cần nghiên cứu xác định tham số cường độ mưa tính toán aT,p cho các trường hợp, phục vụ tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường.

- Phương pháp trực tiếp tính cường độ mưa tính toán aT,p từ số liệu đo mưa tự ghi thực tế là phương pháp cho kết quả chính xác nhất. Nó nên được ưu tiên sử dụng để tính aT,p khi có được số liệu đo mưa tự ghi với số năm quan trắc đủ dài thu thập tới thời điểm thiết kế công trình; chuỗi số liệu đo mưa tự ghi thu thập có thể liên tục hoặc bị gián đoạn một số năm quan trắc do máy đo mưa tự ghi bị hỏng.

- Trong trường hợp số liệu đo mưa tự ghi không có hoặc chưa đủ dài (không đảm bảo được tính đại biểu của mẫu), không thể sử dụng phương pháp tính trực tiếp thì sử dụng phương pháp gián tiếp để xác định cường độ mưa tính toán aT,p.

+) Luận án nghiên cứu phát triển 7 dạng công thức thực nghiệm khác nhau để sử

dụng cho các trường hợp khác nhau về cơ sở dữ kiện mưa có thể có được ở vùng thiết kế, xây dựng phương pháp xác định các hệ số trong các công thức thực nghiệm này và đã thiết lập được giá trị cụ thể ở 12 khu vực của các trạm khí tượng chọn nghiên cứu (như ở phụ lục 2, phụ lục 5, phụ lục 6 quyển phụ lục luận án) để sử dụng trong tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường.

./ Công thức (4.3), xác định cường độ mưa tính toán aT,p thông qua hệ số đặc

trưng hình dạng cơn mưa và lượng mưa ngày tính toán:

aT , p

T .H T

n, p

Được sử dụng trong trường hợp tài liệu đo mưa thực tế bằng máy đo mưa tự ghi không có hoặc thiếu, chưa đủ dài, trong khi đó số liệu đo lượng mưa ngày lại rất đầy đủ, kéo dài và biết được hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T của vùng mưa.

./ Công thức (4.10), xác định cường độ mưa tính toán aT,p thông qua hệ số hình

dạng cơn mưa và đặc trưng sức mưa:

S p

aT , p T m

Được sử dụng 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 số liệu đo lượng mưa ngày cũng không có hoặc còn thiếu, chưa đủ dài. Nhưng lại biết được hệ số hình dạng cơn mưa m của vùng mưa và sức mưa Sp ở tần suất p.

./ Công thức (4.11), xác định cường độ mưa tính toán aT,p thông qua hệ số hình

dạng cơn mưa và các hệ số vùng khí hậu:

aT , p

A B.lg N T m

Được sử dụng 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 số liệu đo lượng mưa ngày cũng không có hoặc còn thiếu, chưa đủ dài. Nhưng lại biết được hệ số hình dạng cơn mưa m và các hệ số vùng khí hậu A, B của vùng mưa.

./ Công thức (4.15), xác định aT,p thông qua hệ số hình dạng cơn mưa, lượng mưa

ngày tính toán và hệ số hồi quy của vùng khí hậu:

aT , p

.H n, p

T m

Được sử dụng khi 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 và biết được hệ số hình dạng cơn mưa m, hệ số hồi quy của vùng khí hậu  của vùng mưa.

./ Công thức (4.16), xác định cường độ mưa tính toán aT,p thông qua hệ số hình

Tm

dạng cơn mưa và cường độ mưa chuẩn:

a a

0

T , p

T0 , p T 

Được sử dụng 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) ở tần suất p.

./ Công thức (4.17), xác định cường độ mưa tính toán aT,p bằng trạm tưa và nội

H 2 

suy theo lượng mưa ngày tính toán:

a 2 a1 .

n , p 

T , p

T , p H 1 

n , p 

Được sử dụng khi trạm cần tính chỉ có số liệu đo lượng mưa ngày liên tục, đủ dài nhưng lại không có số liệu đo mưa tự ghi hoặc còn ngắn, trong khi đó lại có sẵn một trạm tựa trong cùng vùng mưa có số liệu đo mưa tự ghi đủ dài.

./ Công thức (4.18), xác định cường độ mưa tính toán aT,p bằng trạm tưa và nội

S 2 

suy theo đặc trưng sức mưa: a 2 a1 .p 

T , p T , p S 1 

p 

Được sử dụng trong trường hợp trạm cần tính có số liệu đo mưa tự ghi còn ngắn, có được giá trị đặc trưng sức mưa theo tần suất và có được một trạm tựa trong cùng vùng mưa có số liệu đo mưa tự ghi đủ dài.

+) Sai số khi tính cường độ mưa tính toán aT,p theo các công thức trên là khác nhau và nó phụ thuộc vào đặc điểm quy luật biến đổi chế độ mưa của từng vùng mưa. Có những công thức tính ở vùng mưa này cho kết quả rất tốt nhưng sang vùng mưa khác lại cho kết quả kém chính xác hơn. Trong trường hợp có đủ điều kiện áp dụng được nhiều công thức tính aT,p cùng lúc ở vùng thiết kế thì nên ưu tiên sử dụng công thức nào cho kết quả chính xác hơn. Thường như sau.

./ Hai công thức (4.3) và (4.15) đều sử dụng lượng mưa ngày tính toán Hn,p để xác định aT,p nhưng tính theo công thức (4.15) vẫn đạt được mức độ chính xác tương đương, có khi còn đạt được mức độ chính xác cao hơn công thức (4.3), xem Bảng 4.9. Điều này là do, công thức (4.15) đã sử dụng các hệ số hồi quy m và  được rút ra trực tiếp từ chuỗi số liệu đo mưa tự ghi so với phương pháp lấy trung bình cộng như khi xác định hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T trong công thức (4.3).

./ Hai công thức (4.10) và (4.11) đều sử dụng hệ số hình dạng cơn mưa m để xác

định aT,p nhưng tính theo công thức (4.10) thường cho kết quả chính xác hơn công thức (4.11), xem Bảng 4.9. Bởi vì, công thức (4.10) đã sử dụng thông số đặc trưng sức mưa Sp, là một thông số đặc trưng tổng hợp cho các yếu tố khí hậu của vùng mưa hơn nhiều so với các hệ số vùng khí hậu A, B của vùng mưa sử dụng trong công thức (4.11).

./ Công thức (4.16), tính aT,p theo cường độ mưa chuẩn thường bao giờ cũng cho kết quả chính xác với mức độ tin cậy cao, xem Bảng 4.9. Điều này hoàn toàn phù hợp

với tính chất đặc trưng tổng hợp cho vùng mưa của thông số cường độ mưa chuẩn aTo,p.

./ Hai công thức (4.17), (4.18) là các công thức nội suy từ trạm tựa.

- Thông số cường độ mưa tính toán aT,p xác định bằng các phương pháp, công thức trên được sử dụng trong các công thức tính toán lưu lượng thiết kế cho công trình thoát nước nhỏ trên đường sử dụng tham số cường độ mưa aT,p để tính Qp sẽ phù hợp và phản ánh sát thực hơn với điều kiện về mưa, điều kiện về địa hình ở nước ta và quy luật hình thành dòng chảy lũ trên lưu vực nhỏ của công trình thoát nước nhỏ trên đường, đảm bảo được sự chính xác cần thiết.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trình bầy trong các chương 1, 2, 3, 4, tổng hợp và đánh giá toàn bộ, rút ra các nhận xét, kết luận và kiến nghị sau đây.

A- Các nhận xét, kết luận rút ra từ kết quả nghiên cứu và các kiến nghị.

1) Đưa ra một số khuyến nghị trong tính toán thủy văn cầu cống ở nước ta như sau.

1.1. Cần thường xuyên cập nhật các số liệu về mưa phù hợp với diễn biến điều kiện thời tiết để xây dựng các tham số về mưa phục vụ việc tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường.

1.2. Khi tính toán thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường ngoài việc tính toán xác định theo lưu lượng ở tần suất thiết kế quy định Qp% còn cần phải kiểm tra thêm theo mực nước và lưu lượng lũ lịch sử Qlịchsửcủa những năm mưa lớn đột biến để có những giải pháp chủ động ứng phó với hiện tượng đột biến về lượng mưa, cường độ mưa và thời gian xuất hiện do tác động cực đoan của hiện tượng biến đổi khí hậu. Đây là khuyến nghị mới của luận án.

2 2

2) Kiến nghị việc phân vùng mưa phù hợp đối với yêu cầu tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường cần dựa vào tiêu chí chính là hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T  T, tức quan hệ cường độ mưa và thời đoạn mưa tính toán, với mức độ sai số cho phép khi phân vùng mưa đảm bảo điều kiện Rhh  [Rhh ]gh và kết hợp với việc phân tích tổng hợp một số yếu tố ảnh hưởng đến chế độ mưa lũ như nguyên nhân gây mưa lũ, mùa mưa lũ, đặc điểm địa hình.

Đây là kiến nghị có ý nghĩa khoa học và thực tiễn vì để quy hoạch phòng lũ tốt thì vấn đề trước tiên yêu cầu là phân vùng mưa lũ hợp lý, phù hợp với đặc điểm mưa, đặc điểm địa hình của từng vùng.

3) Kiến nghị sử dụng 7 dạng công thức thực nghiệm khác nhau, đó là các công thức

aT , p

T .H T

n, p

(4.3) ;

S p

aT , p T m

(4.10) ;

aT , p

A B.lg N T m

(4.11)

 .H

Tm

a n, p

(4.15) ;

a a

0 

(4.16)

T , p T m

T , p

T0 , p T 

H 2 S 2 

a 2 a1 .

n , p 

(4.17) ;

a 2 a1 .p 

(4.18)

T , p

T , p H 1 

T , p

T , p S 1 

n , p 

p 

để gián tiếp xác định gần đúng thông số cường độ mưa tính toán ứng với thời gian tập trung nước của lưu vực và tần suất thiết kế, sử dụng để tính lưu lượng thiết kế

công trình thoát nước nhỏ trên đường ở nước ta trong trường hợp ở vùng thiết kế công trình không có được số liệu đo mưa tự ghi hoặc có nhưng số năm quan trắc đến thời điểm thiết kế công trình chưa đủ dài nên không thể sử dụng được phương pháp tính trực tiếp aT,p. Trong các công thức trên thì công thức (4.15), (4.16), (4.18) là 3 dạng công thức cải tiến mới kiến nghị sử dụng của luận án, các công thức còn lại các hệ số trong công thức được xây dựng mới cho khu vực 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu. Các công thức thực nghiệm này có độ tin cậy cho phép, được sử dụng cho các điều kiện khác nhau về cơ sở dữ kiện mưa hiện có ở vùng thiết kế, cho phép đa dạng hóa việc xác định thông số cường độ mưa tính toán aT,p đồng thời cho phép lựa chọn sử dụng công thức tính aT,p nào cho kết quả chính xác cao khi có đủ điều kiện cùng lúc dùng được nhiều công thức tính aT,p ở vùng thiết kế.

Đây là vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao bởi vì với điều kiện kết

cấu hạ tầng của ngành khí tượng hiện nay ở nước ta, trạm đo mưa thì nhiều nhưng phần lớn là đo lượng mưa ngày, vấn đề xây dựng các công thức tính gián tiếp cường độ mưa tính toán aT,p ; vấn đề nghiên cứu tính chuyển từ lượng mưa ngày tính toán thành lượng mưa tính toán từng thời khoảng ngắn là rất cần thiết trong tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước trên đường Việt Nam.

4) Kiến nghị các giá trị lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần suất thiết kế lập ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu trên cơ sở chuỗi số liệu đo mưa thực tế dài, từ năm 1960 - 2010, trong đó thời gian cuối được cho là ứng với bối cảnh mới có sự tác động của hiện tượng BĐKH, ứng dụng để tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành TCVN9845:2013 [5]; dùng để xác định cường độ mưa tính toán aT,p theo các công thức thực nghiệm

.H

H 2 

a T.H

(4.3), a 

n, p

(4.15), a 2

a1 .

n, p 

(4.17); hay sử dụng để

T , p T

n, p

T , p T m

T , p

T , p H 1 

n, p 

tính lưu lượng thiết kế cho lưu vực vừa và lớn theo công thức Sôkôlôpsky.

Các trạm khí tượng chọn nghiên cứu là: 1-Trạm Lai Châu-TX.Mường Lay- T.Điện Biên, 2-Trạm Tuyên Quang-TP.Tuyên Quang-T.Tuyên Quang, 3-Trạm Lạng Sơn-TP.Lạng Sơn-T.Lạng Sơn, 4-Trạm Láng-Q.Đống Đa- TP.Hà Nội, 5-Trạm Hà Đông-Q.Hà Đông-TP.Hà Nội, 6-Trạm Sơn Tây- TX.Sơn Tây-TP.Hà Nội, 7-Trạm Vinh-TP.Vinh-T.Nghệ An, 8-Trạm Đồng Hới-TP.Đồng Hới-T.Quảng Bình, 9-Trạm Đà Nẵng-TP.Đà Nẵng, 10-Trạm

Nha Trang-TP.Nha Trang-T.Khánh Hóa, 11-Trạm Buôn Ma Thuột- TP.Buôn Ma Thuột-T.Đắk Lắk, 12-Trạm Cần Thơ-TP.Cần Thơ.

Ví dụ một số giá trị Hn,p lập cho trạm Láng - TP.Hà Nội:

p (%)

1%	4%	10%	20%	50%	99.99%
Hn,p (mm)	402.93	299.19	230.10	182.00	122.26	89.20

Với các mức tần suất p khác, các trạm khí tượng khác xem chi tiết trong Phụ lục 1 Quyển phụ lục luận án, từ PL.1-1 đến PL.1-13.

5) Kiến nghị các giá trị hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T lập cho khu vực 12 trạm khí tượng nghiên cứu với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, dùng để tính cường độ mưa tính toán ứng với thời gian tập trung nước của lưu vực và tần suất

thiết kế theo công thức thực nghiệm

aT , p

T .H T

n, p

(4.3), sử dụng để tính lưu lượng

thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường theo tiêu chuẩn TCVN9845:2013 [5]. Đồng thời nó là tham số quan trọng dùng để tính chuyển từ lượng mưa ngày tính toán Hn,p sang lượng mưa tính toán từng thời khoảng ngắn HT,p theo công thức (3.10)

HT , p T .Hn, p

sử dụng trong công thức Sôkôlôpsky tính lưu lượng thiết kế cho lưu

vực vừa và lớn, dùng trong tính toán mưa rào - dòng chảy bằng mô hình NAM - MIKE cho kết quả tin cậy. Ngoài ra hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T còn được dùng làm tiêu chí để phân vùng mưa.

Ví dụ một số giá trị T lập cho trạm Láng - TP.Hà Nội:

T (ph)

5’	20’	60’	180’	720’	1440’
T	0.087	0.224	0.401	0.577	0.928	1.134

Với các thời đoạn tính toán T khác, các trạm khí tượng khác xem chi tiết trong Phụ lục 2 Quyển phụ lục luận án, từ PL.2-1 đến PL.2-13.

6) Kiến nghị các giá trị đặc trưng sức mưa Sp ở tần suất p = 1  99.99% lập cho 12 trạm khí tượng nghiên cứu với số liệu đo mưa thực tế từ năm 1960 - 2010, dùng để tính

S p S 2 

aT,p theo các công thức thực nghiệm a 

(4.10), a 2 a1 .p (4.18) sử

T , p T m

T , p T , p S 1 

p 

dụng để tính lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường. Ví dụ một số giá trị Sp lập cho trạm Láng - TP.Hà Nội:

p (%)

1%	4%	10%	20%	50%	99.99%
Sp	13.27	13.48	13.56	13.74	12.49	1.72