Nghiên cứu xây dựng đường cong IDF cho các trạm mưa Quảng Bình

Bài viết Nghiên cứu xây dựng đường cong IDF cho các trạm mưa Quảng Bình được nghiên cứu với mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng hàm phân phối chuẩn tính toán xây dựng đường cong IDF cho tỉnh Quảng Bình từ số liệu đo mưa giờ của 10 trạm đo mưa. Kết quả của nghiên cứu sẽ đưa ra những nhận định về đặc điểm mưa sinh lũ và đề xuất đường cong IDF cho tỉnh Quảng Bình.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG IDF CHO CÁC TRẠM MƯA QUẢNG BÌNH Phan Mạnh Hưng1, Vũ Thị Minh Huệ2, Đỗ Xuân Khánh2 Sở NN&PTNT Vĩnh Phúc, email: Hungccdd@gmail.com Trường Đại học Thủy lợi 1 GIỚI THIỆU CHUNG Ước tính lũ thiết kế nhiệm vụ thiết yếu tính tốn thủy văn thiết kế Đường cong quan hệ cường độ - chu kỳ - tần suất (IDF) mưa công cụ hỗ trợ, làm sở cung cấp nguồn liệu ước tính lũ thiết kế cho lưu vực khơng có tài liệu đo đạc khí tượng, thủy văn Hơn nữa, thơng số từ đường cong IDF ứng dụng để đánh giá nhiều mơ hình khí tượng, thủy văn liên quan Trên giới, đường cong IDF nghiên cứu từ sớm, Sheram (1931) [1] Bernard (1932) [2] hai nhà khoa học tiên phong đề xuất dựa chuỗi tài liệu đo mưa thời đoạn ngắn Nhật nnk (2007) [3] nghiên cứu xây dựng đường cong IDF nhiều dạng khác bảng tra, công thức hay biểu đồ cường độ mưa ứng với thời gian trì chu kỳ lặp lại khác ứng dụng lý thuyết thu phóng theo thời gian không gian cho số vùng Một số dạng công thức tiêu biểu mô tả quan hệ hình thành đường cong IDF đề xuất nghiên cứu nhà khoa học Bernard, WenZel, Kimijima, Talbot, Sherman, Koutsoyiannis, Lê Minh Nhật Tại Việt Nam, đường cong IDF quy phạm tính tốn thủy văn thiết kế C6-77 [4] xây dựng từ lâu, khoảng năm 1977 để áp dụng cho vùng mưa thuộc miền Bắc Bắc Trung Bộ Các đường cong đến khơng cịn tính cập nhật gây nhiều khó khăn thực tiễn tính tốn Mục tiêu nghiên cứu sử dụng hàm phân phối chuẩn tính tốn xây dựng đường cong IDF cho tỉnh Quảng Bình từ số liệu đo mưa 10 trạm đo mưa Kết nghiên cứu đưa nhận định đặc điểm mưa sinh lũ đề xuất đường cong IDF cho tỉnh Quảng Bình PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phạm vi nghiên cứu thu thập số liệu Hình Mạng lưới trạm quan trắc mưa Quảng Bình Quảng Bình tỉnh thuộc vùng Trung Trung Bộ, có lượng mưa năm bình quân nhiều năm tương đối lớn, nơi mưa Rn Trc đạt 1.800mm; nơi mưa nhiều Kiến Giang, Tám Lu Tân Lâm đạt 2.500 - 2.600mm Lượng mưa phân bố khơng tồn tỉnh: Lưu vực sơng Gianh lượng mưa mùa lũ từ 742 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 1.451mm đến 1.661mm Nơi có lượng mưa mùa lũ nhỏ Ba Đồn: 1.451mm [5] Nghiên cứu tiến hành thu thập số liệu mưa thời đoạn 01 10 trạm Ba Đồn, Minh Hóa, Phong Nha, Đồng Hới, Trường Sơn, Lệ Thủy, Kiến Giang, Mai Hóa, Đồng Tâm, Tuyên Hóa đến năm 2018 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Hàm phân phối chuẩn Phân phối chuẩn, gọi phân phối Gauss, phân phối xác suất quan trọng nhiều lĩnh vực Nó họ phân phối có dạng tổng quát giống nhau, khác tham số vị trí (giá trị trung bình μ) tỉ lệ (phương sai σ2) Phân phối chuẩn gọi đường cong chng (bell curve) đồ thị mật độ xác suất có dạng chng  Hàm mật độ: f  x   e  2 Để đánh giá công thức tổng quát xây dựng trên, nghiên cứu đánh giá hệ số tương quan (R2) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Từ số liệu mưa 10 trạm hàm phân phối chuẩn với tham số ,  xác định phù hợp với điểm kinh nghiệm, đường cong IDF dạng hàm số mũ cho trạm mưa thể Hình Kết cho thấy chúng có tương quan tốt với hệ số tương quan (R2) nằm khoảng từ 0.94 đến 0.99  x   2 2 ; x R Trung bình:  Phương sai: 2 Hàm sinh moment: m  t   e t  t 2 2 Hình Đường cong IDF trạm Đồng Hới 2.2.2 Xây dựng công thức đường cong IDF Nghiên cứu sử dụng đường cong phân phối chuẩn để xác định lượng mưa lớn thiết kế thời đoạn 1h, 3h, 6h, 12h, 24h cho 10 trạm đo mưa Cường độ mưa bình quân thời đoạn lớn thiết kế xác định từ lượng mưa lớn thiết kế ứng với chu kỳ lặp lại Trạm khí tượng Đồng Hới có số liệu mưa thời đoạn ngắn 15 phút, nghiên cứu xây dựng đường cong IDF cho trạm với thời đoạn 15 phút, 30 phút, 45 phút 01 Nghiên cứu lựa chọn hàm mũ để biểu diễn quan hệ cường độ mưa thời đoạn ứng với chu kỳ lặp I  d   ad b đó: I(d) cường độ mưa thời đoạn d cho chu kỳ lặp cho trước; a, b tham số phụ thuộc vào vị trí trạm mưa chu kỳ lặp lại Hình Đường cong IDF trạm Ba Đồn Mối quan hệ cường độ mưa chu kỳ lặp lại ứng với thời đoạn thể Hình Hình Kết cho thấy đường cong sít nhau, hình dạng tương đồng ngoại trừ trạm Kiến Giang Đường cong IDF trạm Kiến Giang nằm cách xa 743 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 đường cong IDF trạm Lệ Thủy hai trạm đo có vị trí gần Điều giải thích ảnh hưởng địa hình, trạm Kiến Giang nằm phía nam tỉnh Quảng Bình giáp với tỉnh Quảng Trị nơi có lượng mưa lớn nhiều Như vậy, Quảng Bình, phân bố mưa có xu chia thành hai vùng khác nhau, tăng dần từ Bắc xuống Nam Phía Bắc tỉnh từ trạm Tuyền Lâm, Tun Hóa đến trạm Lệ Thủy nằm 01 vùng mưa Hình Đường cong IDF trạm với thời đoạn 3h Cuối cùng, nghiên cứu xây dựng đường cong IDF cho trạm Đồng Hới với thời đoạn ngắn 15 phút, 30 phút, 45 phút 60 phút (Hình 6) từ tài liệu mưa tự ghi 15 phút Đường cong IDF lấy làm trạm đại diện cho tỉnh Quảng Bình (ngoại trừ khu vực trạm Kiến Giang) KẾT LUẬN Nghiên cứu xây dựng thành công đường cong IDF theo sơ cho 10 trạm đo mưa tỉnh Quảng Bình đường cong IDF thời đoạn ngắn cho trạm đại diện Đồng Hới Tuy nhiên, để tăng độ xác nghiên cứu cần thu thập bổ sung thêm số liệu mưa thời đoạn ngắn 15 phút cho trạm lại Nghiên cứu bước đầu phân tích đặc điểm mưa tỉnh Quảng Bình xây dựng quan hệ IDF phương trình hàm mũ đơn giản Excel Trong bước nghiên cứu tiến hành so sánh nhiều hàm phân phối khác xây dựng công thức tổng quát từ số liệu mưa ngày mưa mưa mưa phút có xem xét đến ảnh hưởng BĐKH TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Đường cong IDF trạm với thời đoạn 12h [1] M.M Bernard, “Formulas for rainfall intensities of long durations”, Trans ASCE, vol 96, pp 592–624, 1932 [2] C.W Sherman, “Frequency and intensity of excessive rainfalls at Boston, Massachusetts”, Trans ASCE, vol 96, pp 951–960, 1931 [3] Le MINH NHAT, Tachikawa Y., Sayama T and Takara K (2007), Regional rainfall intensity duration frequency relationships for ungauged catchments based on scaling properties, Annuals of Disas.Prev Res Inst., Kyoto Univ., 50, 33-43 Liew, S.C., Raghavan, S.V and Liong, S.Y [4] Quy phạm tính tốn đặc trưng thủy văn thiết kế [5] Nguyễn Đại, Thu thập chỉnh lý số liệu khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Bình từ năm 1956 đến 2005, 2005 Hình Đường cong IDF trạm khí tượng Đồng Hới 744 ... cho tỉnh Quảng Bình (ngoại trừ khu vực trạm Kiến Giang) KẾT LUẬN Nghiên cứu xây dựng thành công đường cong IDF theo sơ cho 10 trạm đo mưa tỉnh Quảng Bình đường cong IDF thời đoạn ngắn cho trạm đại... Hình Đường cong IDF trạm Đồng Hới 2.2.2 Xây dựng công thức đường cong IDF Nghiên cứu sử dụng đường cong phân phối chuẩn để xác định lượng mưa lớn thiết kế thời đoạn 1h, 3h, 6h, 12h, 24h cho 10 trạm. .. cùng, nghiên cứu xây dựng đường cong IDF cho trạm Đồng Hới với thời đoạn ngắn 15 phút, 30 phút, 45 phút 60 phút (Hình 6) từ tài liệu mưa tự ghi 15 phút Đường cong IDF lấy làm trạm đại diện cho