Xây dựng mô hình mưa rào thiết kế sử dụng phương pháp đường cong Huff

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Xây dựng mô hình mưa rào thiết kế sử dụng phương pháp đường cong HUFF trình bày về việc xây dựng mô hình mưa rào thiết kế sử dụng phương pháp Huff và minh họa cho trạm mưa Tân Sơn Hòa (thuộc thành phố Hồ Chí Minh) có số liệu tin cậy và đầy đủ với các trận mưa có tổng lượng mưa lớn hơn 15mm và thời đoạn mưa là 15 phút.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng mô hình mưa rào thiết kế sử dụng phương pháp đường cong Huff

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 XÂY DỰNG MÔ HÌNH MƯA RÀO THIẾT KẾ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CONG HUFF Nguyễn Thị Thu Hà1, Ngô Lê An1 1 Trường Đại học Thuỷ lợi, email: thuha_tttv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG đã xảy ra tại vị trí nghiên cứu. Trong nhóm phương pháp này, phương pháp của Huff Trong thiết kế các công trình thủy lợi, phân (Huff, 1967) sử dụng phổ biến hơn cả do nó phối theo thời gian của mô hình mưa rào thiết có thể ước tính về phân bố thời gian của các kế có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Phân bố của trận mưa rào phù hợp với thực tế hơn qua các mô hình mưa rào thiết kế thông thường phân tích phân bố của các trận mưa rào thực được sử dụng kết hợp với đường đơn vị để đo đã xảy ra (El-Sayed, 2018). Do vậy, tính toán đỉnh lũ và hình dạng quá trình lũ nghiên cứu này sẽ trình bày về việc xây dựng thiết kế đến tuyến công trình. mô hình mưa rào thiết kế sử dụng phương Xây dựng mô hình mưa rào thiết kế có thể pháp Huff và minh họa cho trạm mưa Tân được phân loại thành ba cách tiếp cận chính. Sơn Hòa (thuộc thành phố Hồ Chí Minh) có Nhóm 1 là các phương pháp dựa trên dạng số liệu tin cậy và đầy đủ với các trận mưa có hình học, phương pháp này giả thiết mô hình tổng lượng mưa lớn hơn 15mm và thời đoạn mưa rào có dạng hình học đơn giản, ví dụ mưa là 15 phút. hình tam giác. Ở Việt Nam, phương pháp dạng này ít sử dụng trong nghiên cứu và thực 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tế sản xuất. Nhóm 2 là phương pháp dựa trên tần suất, hay gọi là phương pháp khối xen kẽ, Theo phương pháp Huff, mô hình trận phương pháp này tiến hành xây dựng đường mưa lũ thiết kế được xây dựng cho các nhóm quá trình mưa thiết kế từ một đường cong mưa khác nhau phân loại theo cường độ mưa quan hệ cường độ - thời gian - tần suất (tức là hoặc thời khoảng của trận mưa. Các đường đường IDF). Nhóm phương pháp này đã sử cong Huff là các đường đẳng xác suất của dụng trong nhiều nghiên cứu có liên quan ở đường cong lũy tích mưa không thứ nguyên, Việt Nam (Lã Thanh Hà, 2011; Nguyễn Anh phản ánh phạm vi đặc tính của các trận mưa Hùng, 2014). Nhóm 3 là phương pháp dựa rào đã xảy ra trong thực tế, thay đổi từ các trên đường cong lũy tích, phương pháp này trận mưa có đỉnh mưa xuất hiện sớm tới các phân tích các mô hình thời gian của các trận trận mưa có đỉnh mưa xuất hiện trễ. Ví dụ mưa đã xảy ra trong thực tế để xây dựng đường cong lượng mưa tích lũy không thứ đường đẳng xác suất 90% tương đương với nguyên. Ở Việt Nam, các nghiên cứu dạng một mô hình mưa mà các cường độ của nó sẽ này chủ yếu dựa trên một vài trận mưa điển xuất hiện bằng hoặc vượt quá 10% của các hình bất lợi rồi thu phóng, chưa xét được mô hình mưa thực tế. Các nghiên cứu nhìn nhiều hình dạng phân phối khác nhau. chung kiến nghị sử dụng 3 đường đẳng xác Trong ba nhóm phương pháp trên, thì suất 10%, 50% và 90% trong họ đường cong phương pháp xây dựng mô hình mưa dựa trên Huff, tương đương với mô hình mưa ít bất lợi đường cong lũy tích có nhiều ưu điểm vì nó nhất (10%), mô hình mưa trung bình (50%) được xây dựng dựa trên các trận mưa lịch sử và mô hình mưa bất lợi nhất (90%). 558
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 Sau đây là các bước tiến hành xây dựng mô hình mưa không thứ nguyên theo phương pháp Huff. - Bước 1: Lựa chọn các trận mưa rào có số liệu đầy đủ và tin cậy. Nghiên cứu thu thập tất cả các trận mưa có thời đoạn mưa có tổng lượng mưa lớn hơn 15mm và thời đoạn mưa là 15 phút cho trạm Tân Sơn Hòa. - Bước 2: Xây dựng đường cong lũy tích của tất cả các trận mưa rào đã lựa chọn ở Bước 1. Hình 1. Đường luỹ tích mưa của các trận - Bước 3: Chuyển tất cả đường cong lũy mưa có tổng lượng mưa lớn hơn 15mm với tích đã xây dựng trong Bước 2 về các đường thời gian mưa khác nhau và thời đoạn mưa cong lũy tích không thứ nguyên. 15 phút tại trạm Tân Sơn Hoà - Bước 4: Tương ứng với mỗi một khoảng thời gian không thứ nguyên trên trục hoành Hình 2 là kết quả của việc chuyển tất cả (ví dụ: 0,01, 0,02, 0,03…, 0,99) ta có các đường cong lũy tích trong Hình 1 về các đường thẳng đứng tương ứng tại các giá trị đường cong lũy tích không thứ nguyên. Ngoài ra, trong Hình 2 cũng minh họa việc xác định đó. Xác định giá trị giao điểm của mỗi đường các giao điểm của mỗi phân vị (0,01, 0,02, thẳng đứng với các đường lũy tích mưa 0,03…, 0,99) của tổng thời gian mưa không không thứ nguyên thứ nguyên trên trục hoành (gọi là đường phân - Bước 5: Xác định các đường cong đẳng vị thẳng đứng), với các đường lũy tích không xác suất lũy tích mưa không thứ nguyên, từ thứ nguyên tương ứng trên trục lượng mưa 10% đến 90% với gia số 10%. Ví dụ xác định không thứ nguyên (trục tung). đường đẳng xác suất 10%, thực chất là đi xác định các giá trị tương ứng với phần trăm các giao điểm bằng hoặc nhỏ hơn 10% cho mỗi đường thẳng đứng trong Bước 4, sau đó nối các điểm này lại với nhau được đường đẳng xác suất 10%. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Số liệu đo mưa thời đoạn ngắn (15 phút) Hình 2. (a) Đường luỹ tích mưa không thứ tại trạm Tân Sơn Hoà được thu thập từ năm nguyên trạm Tân Sơn Hoà và (b) các giao 2006 đến 2018. Xác định tất cả các trận mưa điểm của đường lũy tích mưa không thứ có tổng lượng mưa từ 15mm trở lên với các nguyên với các đường phân vị thẳng đứng thời gian mưa khác nhau tương ứng với các Hình 3 là kết quả của việc chuyển đổi các thời gian mưa từ 3 giờ cho đến 24 giờ. Tính giá trị lượng mưa không thứ nguyên tại các toán xây dựng mô hình mưa không thứ giao điểm của mỗi phân vị trong Hình 2 ở nguyên theo phương pháp Huff như trình bày trên về các đường đẳng xác suất lũy tích ở mục 2. lượng mưa không thứ nguyên Hình 1 minh họa số liệu đường cong lũy Như vậy, Hình 3 là 1 họ đường cong đẳng tích của tất cả các trận mưa với các thời gian xác suất từ 10% đến 90% tương ứng với cách mưa khác nhau và có thời đoạn mưa là 15 kịch bản mô hình mưa ít bất lợi nhất, đến trung phút tại trạm Tân Sơn Hòa. bình và bất lợi nhất tại trạm Tân Sơn Hoà. 559
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 Từ các mô hình mưa thiết kế ở Hình 4, nếu biết tổng lượng mưa RD và thời gian mưa thiết kế D, mô hình mưa trận lũ thiết kế xác định bằng cách thu phóng các trị số trục tung với tổng lượng mưa RD và các trị số trên trục hoành với thời gian mưa D. 4. KẾT LUẬN Bài báo đã trình bày ứng dụng phương pháp xây dựng mô hình mưa của Huff dựa Hình 3. Đường luỹ tích không thứ nguyên trên số liệu các trận mưa thực tế đã xảy ra tương ứng các phân vị khác nhau cho trạm đo Tân Sơn Hoà. Kết quả nghiên tại Tân Sơn Hoà cứu đã đưa ra được các mô hình mưa không Từ họ đường cong này có thể đạt được các thứ nguyên cho các trường hợp ít bất lợi, mô hình mưa không thứ nguyên tương ứng trung bình và bất lợi không thứ nguyên. Từ một cách dễ dàng bằng cách chuyển đổi các mô hình mưa không thứ nguyên này và các giá trị mưa lũy tích về các giá trị mưa thời đặc trưng mưa thiết kế như tổng lượng mưa, khoảng như minh họa trong Hình 5 minh họa thời gian mưa thì có thể thu phóng ra trận cho các mô hình mưa ứng với đường cong mưa thiết kế tương ứng. Các trận mưa thiết 10%, 50% và 90%. Lưu ý rằng, trận mưa kế là đầu vào quan trọng để xác định đỉnh lũ thiết kế có thể rơi vào bất kỳ một trong các và hình dạng quá trình lũ thiết kế đến tuyến trận mưa đạt được từ các đường đẳng xác công trình, từ đó xác định kích thước của các suất trên. Đường đẳng xác suất trung bình công trình thủy lợi hoặc công trình tiêu thoát (50%) sử dụng khá phổ biến cho các mục đích thiết kế nói chung, cân bằng giữa lợi ích nước đô thị. kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, các đường cực 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO trị (10% hoặc 90%) có thể hữu ích khi cần ước tính dòng chảy sinh ra từ các mô hình [1] Lã Thanh Hà (2011), Nghiên cứu lựa chọn mưa trận lũ trong điều kiện bất thường. mô hình mưa thiết kế hợp lý để tính toán tiêu nước vùng đô thị, Luận văn thạc sỹ, Đại học Thủy lợi, Hà Nội. [2] Nguyễn Anh Hùng (2014), Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian mưa thiết kế đến lưu lượng thiết kế của hệ thống thoát nước đô thị, Luận văn thạc sỹ, Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội. [3] El-Sayed, E.A.H. (2018), "Development of synthetic rainfall distribution curves for Sinai area", Ain Shams Engineering Journal, 9(4), 1949-1957. [4] Huff, F.A. (1967), "Time distribution of rainfall in heavy storms", Water Resources Research, 3(4), 1007-1019. Hình 4. Mô hình mưa không thứ nguyên trạm Tân Sơn Hoà tương ứng với trường hợp (B) ít bất lợi (10%), (C) trung bình (50%) và (D) bất lợi (90%) 560