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

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỦ YẾU VÀ TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu	Ý nghĩa
1	A	Hệ số vùng khí hậu
2	a	Cường độ mưa
3	aT,p	Cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p: là cường độ mưa trung bình lớn nhất trong thời đoạn tính toán T ở tần
		suất p; hay còn gọi là cường độ mưa giới hạn lớn nhất trong thời
		đoạn tính toán T ở tần suất p

Có thể bạn quan tâm!

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 - 1
Sự Hình Thành Dòng Chảy Lũ Do Mưa Trên Lưu Vực [15].
Các Công Thức Xác Định Lưu Lượng Thiết Kế Cho Công Trình Thoát Nước Nhỏ Trên Đường Ở Việt Nam.
Xác Định Cường Độ Mưa Tính Toán At,p: Việc Xác Định Thông Số Cường Độ Mưa

Xem toàn bộ 160 trang tài liệu này.

max

4 a,p Cường độ mưa tính toán ở thời gian tập trung nước  của lưu vực và tần suất p (chính là cường độ mưa tính toán aT,p khi tính ở thời đoạn T = )

5 aT Cường độ mưa lớn nhất năm ở thời đoạn tính toán T: được xác

định từ số liệu đo mưa tự ghi thực tế tại các trạm khí tượng
6	B	Hệ số vùng khí hậu
7	Blv	Chiều rộng bình quân của lưu vực
8	bsd	Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực
9	F	Diện tích lưu vực
10	g	Cường độ tổn thất
11	H	Lượng mưa
12	Hn,p	Lượng mưa ngày tính toán ở tần suất p
13	HT,p	Lượng mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p: là lượng mưa lớn nhất trong thời đoạn tính toán T ở tần suất p

14 H,p Lượng mưa tính toán ở thời gian tập trung nước  của lưu vực và tần suất p (chính là lượng mưa tính toán HT,p khi tính ở thời đoạn T = )

15 Hngàymax Lượng mưa ngày lớn nhất năm: được xác định từ số liệu đo

lượng mưa ngày thực tế tại các điểm đo mưa

16 HTmax Lượng mưa lớn nhất năm ở thời đoạn tính toán T: được xác

định từ số liệu đo mưa tự ghi thực tế tại các trạm khí tượng
17	i	Cường độ thấm
18	Jls	Độ dốc dọc trung bình lòng sông suối chính
19	Jsd	Độ dốc trung bình sườn dốc lưu vực
20	Lls	Chiều dài sông suối chính
21	li	Tổng chiều dài các suối nhánh
22	m	Hệ số hình dạng cơn mưa
23	mls =1/nls	Thông số đặc trưng cho nhám lòng sông suối chính

msd =1/nsd

Thông số đặc trưng cho nhám sườn dốc lưu vực
25	nls	Hệ số nhám trung bình lòng sông suối chính
26	nsd	Hệ số nhám trung bình sườn dốc lưu vực
27	N = 100/p	Chu kỳ lặp lại cơn mưa tính toán (năm)
28	p	Tần suất thiết kế (%)
29	Q	Lưu lượng
30	Qp	Lưu lượng thiết kế ở tần suất p: là lưu lượng lớn nhất qua mặt
		cắt công trình ứng với tần suất thiết kế p
31	q	Mô đuyn dòng chảy mưa, hay lưu lượng dòng chảy mưa (chưa
		xét đến tổn thất) từ 1 đơn vị diện tích lưu vực, hay cường độ
		mưa theo thể tích
32	S	Sức mưa
33	Sp	Sức mưa ở tần suất p
34	T	Thời đoạn mưa tính toán
35	Tcn	Thời gian mưa hiệu quả, hay thời gian cung cấp nước, hay thời
		gian mưa sinh dòng chảy
36	t	Thời gian
37	v	Vận tốc
38	W	Thể tích
39		Hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa
40	T	Hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa ở thời đoạn tính toán T
41		Hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa ở thời gian trung nước  của lưu vực (chính là hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa T khi
		tính ở thời đoạn T = )
42		Hệ số hồi quy của vùng khí hậu
43	1	Hệ số tổn thất do ao hồ, đầm lầy
44		Hệ số xét đến việc mưa không đều trên lưu vực
45		Hệ số dòng chảy
46		Hệ số triết giảm lưu lượng dòng chảy phụ thuộc vào diện tích lưu vực
47		Thời gian tập trung nước của lưu vực, hay thời gian tập trung dòng chảy của lưu vực
* Các từ viết tắt:
48	BĐKH	Biến đổi khí hậu
49	ĐBL	Đặc biệt lớn
50	VN	Việt Nam
51	WMO	Tổ chức Khí tượng thế giới

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT Số hiệu Tiêu đề Trang

1 Bảng 2.1 Thông tin về số liệu đo mưa ở 12 trạm khí tượng chọn 37 nghiên cứu

2 Bảng 2.2 Tổng hợp kết quả nghiên cứu tháng mưa nhiều ngày trong 40 năm, so sánh với kết quả nghiên cứu tháng mùa mưa trong

năm tại 12 trạm khí tượng nghiên cứu từ năm 1960 - 2010

3 Bảng 2.3 Tổng hợp kết quả nghiên cứu xu hướng biến thiên của 43 lượng mưa năm và số ngày mưa trong năm tại 12 trạm khí

tượng chọn nghiên cứu từ năm 1960 - 2010

4 Bảng 2.4 Tổng hợp kết quả nghiên cứu xu hướng biến thiên của 47 lượng mưa ngày lớn nhất năm Hngàymax và cường độ mưa

lớn nhất năm aTmax ở các thời đoạn từ T = 5ph  1440ph

tại 12 trạm khí tượng nghiên cứu từ năm 1960 - 2010

5 Bảng 2.5 So sánh các giá trị (Hngàymax)*, (aTmax)* lớn đột biến với giá 53 trị Hn,p , aT,p ở các mức tần suất thường dùng p = 4%, 1%

cùng thời kỳ từ năm 1960 - 2010

6 Bảng 2.6 Giá trị Cv và Cs của lượng mưa ngày lớn nhất năm 56

Hngày

max tại 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu từ năm 1960 - 2010

7 Bảng 2.7 Giá trị Cv và Cs của cường độ mưa lớn nhất năm aTmax ở 57

các thời đoạn tính toán T =5ph  1440ph tại 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu từ năm 1960 - 2010

max

8 Bảng 2.8 Tổng hợp kết quả nghiên cứu chu kỳ biến đổi của lượng 61 mưa ngày lớn nhất năm Hngày và cường độ mưa lớn nhất

năm aTmax ở các thời đoạn T =5ph  1440ph tại 12 trạm

khí tượng nghiên trong thời gian khảo sát đến năm 2010

max max

9 Bảng 2.9 Bảng mầu đánh giá sự trùng lặp về thời điểm xuất hiện 65 cùng ngày tháng năm của Hngày và aT từ 5ph  1440ph tại trạm Láng - Hà Nội từ năm 1960 - 2010

10 Bảng 2.10 Tổng hợp kết quả nghiên cứu mức độ trùng lặp về ngày 66 tháng xuất hiện trong năm của cường độ mưa lớn nhất năm

max

aTmax ở các thời đoạn tính toán T = 5ph  1440ph so với ngày tháng xuất hiện trong năm của lượng mưa ngày lớn nhất năm Hngày tại 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu từ năm 1960 - 2010

11 Bảng 3.1 Số năm quan trắc cần thiết để đảm bảo sai số lấy mẫu của 73 chuỗi số liệu thống kê lượng mưa ngày lớn nhất năm tại 12

trạm khí tượng chọn nghiên cứu

12 Bảng 3.2 Giá trị và thời điểm xuất hiện lượng mưa ngày lớn đột biến 76 (Hngàymax)* trong chuỗi số liệu từ năm 1960 - 2010 tại 12

trạm khí tượng chọn nghiên cứu
13	Bảng 3.3	Kết quả kiểm định theo tiêu chuẩn Smirnov - Kolmogorov	79
		về sự phù hợp với số liệu thực đo của đường tần suất lý
		luận lượng mưa ngày tính toán Hn,p tại 12 trạm khí tượng
		chọn nghiên cứu với mức ý nghĩa cho phép  = 5%
14	Bảng 3.4	Tóm tắt quá trình xác định hệ số đặc trưng hình dạng cơn	84
		mưa T
15	Bảng 3.5	Kết quả đánh giá sai số của hệ số đặc trưng hình dạng cơn	86
		mưa T thiết lập cho 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu
		với số liệu đo mưa từ năm 1960 - 2010
16	Bảng 3.6	Sai số của hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa ở các trạm	90
		Láng, trạm Hà Đông, trạm Sơn Tây tính so với đường T
		trung bình 3 trạm
17	Bảng 4.1	Xác định các điểm trọng tâm phục vụ hồi quy tìm hệ số m	104
18	Bảng 4.2	Hồi quy với các điểm trọng tâm để tìm hệ số m	104
19	Bảng 4.3	Hệ số tương quan hồi quy R2 trong phép hồi quy xác định	106
		giá trị hệ số hình dạng cơn mưa m ở 12 trạm khí tượng
		chọn nghiên cứu từ năm 1960 - 2010
20	Bảng 4.4	Trình tự thực hiện hồi quy để tìm sức mưa Sp ở tần suất p	107
21	Bảng 4.5	Tổng hợp hệ số tương quan hồi quy R2 trong phép hồi quy	108
		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
22	Bảng 4.6	Trình tự thực hiện hồi quy để tìm hệ số vùng khí hậu A, B	110
23	Bảng 4.7	Trình tự thực hiện hồi quy để tìm hệ số hồi quy của vùng	113
		khí hậu 
24	Bảng 4.8	Tổng hợp hệ số tương quan hồi quy R2 trong phép hồi quy	114
		xác định hệ số  ở 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu với
		số liệu đo mưa từ năm 1960 - 2010
25	Bảng 4.9	Tổng hợp kết quả đánh giá mức độ sai số của các công	123
		thức thực nghiệm tính cường độ mưa tính toán aT,p với số
		liệu đo mưa từ năm 1960 - 2010 tại 12 trạm nghiên cứu

xii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Số hiệu	Tiêu đề	Trang
1	Hình 1.1	Mô tả khái quát sự hình thành dòng chảy lũ do mưa	6
		trên lưu vực
2	Hình 1.2	Sơ đồ hình thành dòng chảy: Bình đồ lưu vực	8
3	Hình 1.3	Sơ đồ hình thành dòng chảy: Giá trị lưu lượng chảy qua	8
		công trình sau từng đơn vị thời gian
4	Hình 1.4	Ảnh hưởng của hình dạng cơn mưa tới cường độ mưa	28
		tính toán a,p
5	Hình 2.1	Xu hướng biến thiên lượng mưa năm tại trạm Láng,	42
		trạm Hà Đông, trạm TX.Sơn Tây của TP.Hà Nội từ
		năm 1960 - 2010
6	Hình 2.2	Xu hướng biến thiên số ngày mưa trong năm tại trạm	42
		Láng, trạm Hà Đông, trạm TX.Sơn Tây của TP.Hà Nội
7	Hình 2.3	từ năm 1960 - 2010 Xu hướng biến thiên của Hngàymax tại 12 trạm khí tượng	45
8	Hình 2.4	chọn nghiên cứu từ năm 1960 - 2010 Xu hướng biến thiên của aTmax ở các thời đoạn T = 5ph	46
		 1440ph tại trạm Láng - TP.Hà Nội từ 1960 - 2010
9	Hình 2.5	Lượng mưa ngày lớn nhất năm bình quân nhiều	55
		max nămHngày tại 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu từ
		năm 1960 - 2010
10	Hình 2.6	Cường độ mưa lớn nhất năm bình quân nhiều	56
		nămaTmax ở các thời đoạn từ T =5ph  1440ph tại 12
		trạm khí tượng chọn nghiên cứu từ 1960 - 2010
11	Hình 2.7	Chu kỳ biến đổi của lượng mưa ngày lớn nhất năm	60
12	Hình 2.8	max tại trạm Láng - Hà Nội từ năm 1960 - 2010 Hngày Chu kỳ biến đổi của cường độ mưa lớn nhất năm aTmax	60
		ở các thời đoạn tính toán T = 30ph, 180ph, 1440ph tại
		trạm Láng – TP.Hà Nội từ năm 1960 - 2010
13	max max Hình 2.9 Đồ thị so sánh biến đổi về giá trị giữa Hngày và aT64
		ở các thời đoạn tính toán T = 5ph  1440ph tại trạm

Láng - TP.Hà Nội từ năm 1960 - 2010

14 Hình 3.1 Sơ đồ xác định lượng mưa ngày tính toán Hn,p theo tần 71

suất bằng thống kê xác suất với chuỗi số liệu đo lượng mưa ngày ở các trạm đo mưa ở nước ta là liên tục

Hình 3.2

Xử lý trường hợp có 1 cơn mưa đặc biệt lớn nằm trong	77
		chuỗi số liệu thống kê
16	Hình 3.3	Xử lý trường hợp có nhiều cơn mưa đặc biệt lớn nằm	77
		trong chuỗi số liệu thống kê
17	Hình 3.4	Họ đường cong T,p ~ T ít thay đổi theo tần suất trong một vùng mưa nhưng khác nhau giữa các vùng mưa	81
18	Hình 3.5	Phân vùng mưa bằng đường cong hệ số đặc trưng hình	81
19	Hình 3.6	dạng cơn mưa T  T Sự khác nhau về chế độ mưa ở các trạm khí tượng gây	88
		chênh lệch lưu lượng thiết kế của lưu vực nhỏ ở các
		vùng khi cùng điều kiện mặt đệm và tần suất, khảo sát
		với số liệu đo mưa từ năm 1960 - 2010
20	Hình 3.7	Các đường cong hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa	90
		T  T tại 3 trạm Láng, trạm Hà Đông, trạm Sơn Tây của TP. Hà Nội từ năm 1960 - 2010
21	Hình 4.1	Diễn biến lượng mưa tích lũy Ht và cường độ mưa tức	93
22	Hình 4.2	thời at trong một trận mưa thực tế Phương pháp xác định cường độ mưa trung bình lớn	94
		nhất trong khoảng thời gian tính toán T trên giấy đo
		mưa tự ghi
23	Hình 4.3	Quan hệ cường độ mưa tính toán aT , lượng mưa lớn nhất trong khoảng thời gian tính toán HT và thời đoạn mưa tính toán T	94
24	Hình 4.4	Sơ đồ xác đinh cường độ mưa tính toán aT,p ở thời đoạn T và tần suất p bằng thống kê xác suất trong trường	99
		hợp chuỗi số liệu đo mưa tự ghi ở các trạm khí tượng
		của nước ta đủ dài, không liên tục, bị gián đoạn một số
		năm quan trắc
25	Hình 4.5	Kết quả hồi quy tìm hệ số hình dạng cơn mưa m cho	105
		trạm Láng - TP.Hà Nội với số liệu đo mưa thu thập từ
		năm 1960 - 2010
26	Hình 4.6	Kết quả hồi quy tìm hệ số hồi quy của vùng khí hậu 	114
		cho trạm TP.Lạng Sơn với số liệu đo mưa thu thập từ
		năm 1960 - 2010

PHẦN MỞ ĐẦU

1. Giới thiệu tóm tắt luận án.

- Mạng lưới giao thông ngày càng mở rộng, đặc biệt là vùng nông thôn, vùng sâu, vùng xa; khu dân cư, khu đô thị phát triển với tốc độ nhanh; khu công nghiệp ngày một gia tăng. Chúng đòi hỏi có công thức tính toán lưu lượng lũ thiết kế cho lưu vực nhỏ của công trình thoát nước nhỏ đơn giản, dễ tính toán và có độ chính xác chấp nhận được. Cùng với nhiều công trình nghiên cứu khác, công trình nghiên cứu trong luận án góp phần tiếp tục hoàn thiện công thức tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế đối với lưu vực nhỏ, cụ thể là vấn đề xác định các tham số về mưa trong các công thức tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế cho công trình thoát nước nhỏ trên đường ở nước ta hiện nay.

- Nội dung luận án gồm có 4 chương; phần mở đầu; kết luận và kiến nghị; ngoài ra còn có 1 quyển phụ lục đóng riêng.

+/ Phần mở đầu.

+/ Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.

+/ Chương 2: Nghiên cứu đặc điểm mưa chịu tác động của hiện tượng biến đổi khí hậu trong tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường.

+/ Chương 3: Xác định lượng mưa ngày tính toán và nghiên cứu xác định hệ số đặc trưng hình dạng cơn mưa.

+/ Chương 4: Nghiên cứu xác định tham số cường độ mưa trong tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường ở Việt Nam.

+/ Kết luận và kiến nghị.

+/ Quyền Phụ lục luận án: được đóng riêng, trong đó là các đồ thị, bảng tra kết quả tính các thông số về mưa như Hn,p , đường cong a - T - p lập bằng phương pháp tính trực tiếp, các giá trị T, Sp, m, A, B,  tại 12 trạm khí tượng chọn nghiên cứu lập với số liệu đo mưa thực tế thu thập từ năm 1960 - 2010; và các nội dung khác.

2. Lý do chọn đề tài.

- Các công trình thoát nước nhỏ trên đường thường chiếm một tỷ trọng khiêm tốn trong tổng giá thành xây dựng một con đường. Mặc dù chiếm tỷ trọng không lớn hơn so với các hạng mục khác như nền, mặt đường, . . . nhưng khả năng hoạt động tiêu thoát lũ của công trình thoát nước nhỏ lại ảnh hưởng rất lớn tới độ bền vững, chi phí khai thác và hiệu quả sử dụng của con đường, ví dụ: xói lở ở hạ lưu gây hư hỏng công trình

cống thoát nước ngang đường khi gặp mưa lũ lớn kéo theo hư hỏng một đoạn nền, mặt đường, gây đình trệ giao thông, làm phát sinh lớn chi phí duy tu, sửa chữa công trình. Đồng thời, ở một mức độ nào đó, khả năng tiêu thoát lũ của công trình thoát nước nhỏ trên đường còn ảnh hưởng tới môi trường sản xuất, sinh hoạt của cư dân trong vùng có công trình, như: hiện tượng tích nước ở thượng lưu làm ngập úng ruộng đồng, làng mạc ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp thường hay xảy ra ở miền Trung hiện nay sau khi xây dựng xong các con đường; hiện tượng ngập úng đường phố sau các cơn mưa lớn ở một số đô thị của nước ta hiện nay gây khó khăn, xáo trộn sinh hoạt và sản xuất, . . . . Tất cả những vấn đề trên đều liên quan đến khâu thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường, trong đó có việc tính toán xác định lưu lượng thiết kế Qp.

- Trong những năm gần đây, hiện tượng biến đổi khí hậu, nước biển dâng diễn ra rất

mạnh mẽ trên toàn cầu. Đây là hiện tượng đã được các nhà khoa học xác định là có thực và theo đánh giá thì Việt Nam là một trong những nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng của hiện tượng này. Dưới tác động của hiện tượng biến đổi khí hậu, nước biển dâng, thiên tai và các hiện tượng khí hậu cực đoan gia tăng, ảnh hưởng đến chế độ mưa ở nước ta. Do vậy ảnh hưởng đến các thông số về mưa sử dụng trong tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường, làm cho việc sử dụng các thành quả nghiên cứu các dữ liệu về mưa trước đây trong tính toán lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường trở nên giảm độ tin cậy.

- Thực tiễn hiện nay ở nước ta cho thấy, các hiện tượng bất lợi như trên đối với công trình thoát nước nhỏ trên đường ngày một gia tăng. Có những tuyến đường xuất hiện các hư hỏng tại các công trình thoát nước nhỏ trên đường do mưa lũ ngay sau khi hoặc chỉ sau một vài năm đưa vào sử dụng. Thực tế trên đường Hồ Chí Minh do khẩu độ cầu, cống tính toán không đủ tiêu thoát đã tạo ra những trận lũ quét dữ dội ‘‘thế năng biến thành động năng’’, ví dụ trận lũ quét lịch sử tại Sơn Diệm năm 2002. Rõ ràng, còn có vấn đề tồn tại trong việc tính toán xác định lưu lượng thiết kế công trình thoát nước nhỏ trên đường ở nước ta hiện nay. Nổi lên là vấn đề xác định các tham số về mưa trong các công thức tính lưu lượng thiết kế.

- Từ những đòi hỏi cấp thiết như trên, luận án “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’’ được chọn nghiên cứu.