Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Lựa chọn hàm phân phối xác suất trong phân tích tần suất lượng mưa lớn nhất thời đoạn đánh giá một số mô hình PPXS thường dùng nêu ở trên cho các chuỗi lượng mưa ngày lớn nhất hàng năm của các trạm mưa thuộc khu vực Tây Nguyên.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 LỰA CHỌN HÀM PHÂN PHỐI XÁC SUẤT TRONG PHÂN TÍCH TẦN SUẤT LƯỢNG MƯA LỚN NHẤT THỜI ĐOẠN Nguyễn Thị Thu Hà1, Ngơ Lê An1 Hồng Thanh Tùng1 Trường Đại học Thủy lợi, email: thuha_tttv@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Phân tích tần suất lượng mưa lớn thời đoạn, hay nói cách khác xác định mối quan hệ lượng mưa lớn thời đoạn tính toán tương ứng với chu kỳ lặp lại cần thiết thiết kế, xây dựng quản lý dự án tài nguyên nước, phòng chống thiệt hại lũ gây Thông thường, chu kỳ lặp lại lựa chọn vượt độ dài chuỗi quan trắc, thực tế tính tính toán, việc xác định giá trị lượng mưa lớn thời đoạn tương ứng với chu kỳ lặp lại khác thường dựa vào hàm phân phối xác suất (gọi tắt hàm PPXS) phù hợp miêu tả PPXS chuỗi lượng mưa Hiện thủy văn, tồn nhiều hàm PPXS dùng cho mục đích Có thể kể đến số hàm PPXS sử dụng phổ biến phân phối chuẩn logarit (LN), Gamma (GAM), Gumbel (GUM), Pearson loại III (P3), Log-Pearsong loại III (LP3), hàm cực trị tổng quát (GEV) [1][2] Tuy nhiên, việc lựa chọn mơ hình PPXS phù hợp thách thức lớn chủ yếu dựa vào đặc tính chuỗi lượng mưa lớn thời đoạn trạm mưa Thêm vào đó, Quy phạm tính tốn đặc trưng thủy văn thiết kế (QP TL C-6-77), khơng có quy định rõ hàm PPXS phù hợp cho chuỗi lượng mưa lớn thời đoạn, có hướng dẫn chung tính tốn thủy văn thường dùng hàm phân bố P3 đường cong Gamma tham số tìm hàm PPXS khác có luận chứng thích đáng Nếu việc lựa chọn hàm PPXS khơng phù hợp, dẫn tới kết tính tốn thiên lớn thiên nhỏ, hậu ảnh hưởng trực tiếp đến vấn đề an toàn chi phí lợi ích dự án tài nguyên nước Mục tiêu nghiên cứu đề xuất thủ tục việc đánh giá lựa chọn hàm PPXS phù hợp miêu tả chuỗi lượng mưa lớn thời đoạn tính tốn Để minh họa thủ tục đề xuất, báo đánh giá số mơ hình PPXS thường dùng nêu cho chuỗi lượng mưa ngày lớn hàng năm trạm mưa thuộc khu vực Tây Nguyên Hình miêu tả vị trí trạm mưa khu vực Tây Nguyên, gồm 38 trạm mưa có chuỗi số liệu tương đối dài (trạm có chuỗi số liệu ngắn 30 năm dài 59 năm) Hình Vị trí trạm mưa khu vực Tây Nguyên PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thục tục lựa chọn hàm phân phối xác suất phù hợp miêu tả chuỗi lượng mưa lớn thời đoạn tính tốn tn theo bước sau: Bước 1: Khớp hàm PPXS lý thuyết với chuỗi lượng mưa lớn thời đoạn Việc khớp hàm PPXS cho chuỗi lượng mưa 730 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 lớn thời đoạn xác định tham số thống kê miêu tả hàm PPXS sử dụng phương pháp khác phương pháp moments, phương pháp ước lượng hợp lý cực đại phương pháp Lmoments Cho mục đích minh họa, báo sử dụng hàm PPXS thường dùng phân tích tần suất mưa lũ nói chung, gồm phân phối chuẩn logarit (LN), Gamma (GAM), Gumbel (GUM), Pearson loại III (P3), Log-Pearsong loại III (LP3), hàm cực trị tổng quát (GEV), sử dụng phương pháp L-moments để xác định tham số thống kê hàm PPXS Miêu tả chi tiết toán học tham số thống kê hàm xác định theo phương pháp L-moments tìm thấy Naghettini (2017) [3] Bước 2: Tính tốn giá trị kiểm định thống kê độ phù hợp (GoF) hàm PPXS lý thuyết khớp Bước Có thể kể đến mốt số kiểm định GoF gồm: Chi bình phương (2), Kolmogorov-Smirnov (KS), AndersonDarling (AD), Anderson-Darling điều chỉnh (ADU) điều chỉnh từ kiểm định AD để nhấn mạnh nhiều vào độ phù hợp hàm PPXS khớp phần có chu kỳ lặp lại lớn Miêu tả chi tiết tốn học loại kiểm định tìm thấy Naghettini (2017) [3] Bước 3: Nhận dạng hàm PPXS phù hợp miêu tả chuỗi lượng mưa lớn thời đoạn sở xếp hạng giá trị kiểm định GoF Với loại kiểm định GoF, giá trị sử dụng để xếp hạng cho tất hàm PPXS khớp (6 hàm) với hạng từ (mơ hình PPXS phù hợp nhất) tới (mơ hình PPXS phù hợp nhất) Bài báo sử dụng loại kiểm định GoF, có hệ thống xếp hạng Tổng kết xếp hạng hệ thống cho tổng điểm xếp hạng cho mơ hình PPXS khớp Mơ hình PPXS khớp cho kết tổng điểm xếp hạng nhỏ lựa chọn mơ hình phù hợp KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Bảng trình bày kết hàm PPXS phù hợp sở loại kiểm định KS, AD2, AD2U Chi2, mơ hình PPXS phù hợp sở tổng điểm xếp hạng từ loại kiểm định cho tất trạm mưa khu vực Tây Ngun Nhìn chung, thấy hàm PPXS tham số (GEV, P3, LP3) lựa chọn hàm PPXS phù hợp so với hàm PPXS tham số lại (LN, GAM, GUM) Trên sở hệ thống xếp hạng kiểm định KS, hàm GEV lựa chọn nhiều với 13/38 trạm Đối với kiểm định AD2, hàm LP3 lựa chọn nhiều với 19/38 trạm, với kiểm đinh ADU, hàm GEV lại lựa chọn nhiều với 19/38 trạm Cuối cùng, kiểm định Chi2, hai hàm GEV P3 lựa chọn nhiều với 11/38 trạm cho trạm Trên sở tổng điểm xếp hạng từ hệ thống xếp hạng, hàm LP3 lựa chọn nhiều với 15/38 trạm, sau đến hàm GEV với 13/38 trạm, P3 với 9/38 trạm, cuối hàm GAM có trạm Bảng Kết lựa chọn mơ hình phân phối xác suất phù hợp Tên Trạm KS Pơ Mơ Rê An Khê Chư Sê Đăk Nông MĐ'Răk EakMat Buôn Hồ Lăk Đức Xuyên Cầu 14 Bản Đôn Buôn Ma Thuột Krong Buk Pleiku Kon Tum Kon Plong Đắk Tô Sa Thầy Ea Soup Bảo Lộc Đà Lạt AyunPa GEV P3 P3 GEV LN LP3 LP3 LP3 P3 LN LP3 731 Tổng hạng* GEV GEV GEV GEV (4) LP3 LP3 LP3 LP3 (5) LP3 LP3 LN LP3 (8) GEV LP3 GEV GEV (5) GEV GEV LN GEV (7) LP3 GEV LN LP3 (6) LP3 LP3 LP3 LP3 (4) LP3 LP3 LN P3 (8) P3 LP3 P3 P3 (6) LP3 GEV LN LP3 (9) LP3 GEV LN LP3 (7) AD ADU Chi2 GEV LP3 LP3 LN P3 GEV P3 P3 LP3 GEV LP3 LP3 GEV GEV GEV GEV (7) P3 P3 P3 (4) GEV GEV GEV (4) GEV GEV GEV (5) LP3 P3 LP3 (6) P3 P3 P3 (6) LP3 LN LP3 (7) LP3 P3 LP3 (5) P3 P3 LP3 (6) GEV P3 GEV (6) LP3 P3 GEV GEV LP3 P3 LP3 LP3 LP3 GEV P3 LP3 (6) Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Tổng hạng* Giang Sơn P3 P3 P3 LP3 P3 (8) Đăk Glei GEV LP3 GEV P3 LP3 (8) KrongPa P3 P3 P3 P3 P3 (4) Chư Prong LN LP3 GEV GEV GEV (7) Thanh Bình GEV GEV GEV GEV GEV (4) Liên LP3 GEV GEV GEV GEV (5) Khương Đại Nga LN LP3 GEV LN LP3 (7) Đăk Đoa GEV GEV GEV GEV GEV (4) Di Linh GAM LP3 P3 GEV P3 (9) MangYang GEV LP3 GEV LN LP3 (7) Trị An GAM P3 GAM GAM GAM (6) Đại Ninh GEV P3 P3 P3 P3 (5) Đăk Mil GEV GEV GEV GEV GEV (4) Lạc Dương LN LP3 GEV LP3 LP3 (6) Suối Vàng P3 P3 P3 LP3 P3 (6) Cheo Reo GEV GEV GEV GAM GEV (7) * Giá trị ngoặc giá trị tổng điểm xếp hạng từ hệ thống xếp hạng loại kiểm định GoF Tên Trạm KS AD ADU Chi2 Tương tự cột cuối Bảng 1, Hình thể hiển tên mơ hình phân phối xác suất phù hợp sở tổng điểm xếp hạng từ hệ thống xếp hạng gắn với trạm mưa đồ vị trí trạm mưa KẾT LUẬN Bài báo trình bày thủ tục lựa chọn hàm phân phối xác suất phù hợp phân tích tần suất lượng mưa lớn thời đoạn sở kiểm định thống kê độ phù hợp mơ hình Kết báo có ý nghĩa lớn thiết kế xây dựng cơng trình thủy lợi đê, kè, hay hệ thống tiêu nước thị… cần xác định mối quan hệ lượng mưa lớn thời đoạn tính tốn tương ứng với chu kỳ lặp lại Bài báo minh họa ứng dụng thủ tục cho chuỗi lượng mưa ngày lớn trạm mưa khu vực Tây Nguyên Kết cho thấy, hàm PPXS tham số GEV, P3 LP3 lựa chọn nhiều để miêu tả PPXS chuỗi lượng mưa ngày lớn cho trạm mưa khu vực Mặc dù báo minh họa cho trạm mưa thuộc khu vực Tây Nguyên với lượng mưa lớn thời đoạn ngày, thủ tục lựa chọn hàm PPXS phù hợp trình bày tổng quát, ứng dụng cho tất trạm mưa thuộc khu vực nào, với lượng mưa lớn cho thời đoạn tính tốn (ví dụ 10 phút, 20 phút, 30 phút,… giờ,… 24 giờ,…) TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Bản đồ trình bày tên mơ hình phân phối xác suất phù hợp gắn với trạm mưa Tên mơ hình phân phối xác suất tương ứng với ký hiệu trình bày đồ [1] M Alam, K Emura, C Farnham, and J Yuan, “Best-Fit Probability Distributions and Return Periods for Maximum Monthly Rainfall in Bangladesh,” Climate, vol 6, no 1, p 9, 2018 [2] P K Langat, L Kumar, and R Koech, “Identification of the most suitable probability distribution models for maximum, minimum, and mean streamflow,” Water (Switzerland), vol 11, no 4, pp 1–24, 2019 [3] M Naghettini, Fundamentals of Statistical Hydrology 2017 732 ... hình phân phối xác suất phù hợp sở tổng điểm xếp hạng từ hệ thống xếp hạng gắn với trạm mưa đồ vị trí trạm mưa KẾT LUẬN Bài báo trình bày thủ tục lựa chọn hàm phân phối xác suất phù hợp phân tích. .. LP3 lựa chọn nhiều để miêu tả PPXS chuỗi lượng mưa ngày lớn cho trạm mưa khu vực Mặc dù báo minh họa cho trạm mưa thuộc khu vực Tây Nguyên với lượng mưa lớn thời đoạn ngày, thủ tục lựa chọn hàm. .. mối quan hệ lượng mưa lớn thời đoạn tính tốn tương ứng với chu kỳ lặp lại Bài báo minh họa ứng dụng thủ tục cho chuỗi lượng mưa ngày lớn trạm mưa khu vực Tây Nguyên Kết cho thấy, hàm PPXS tham