Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG 3MƯAMưa bao gồm tất cả các dạng thể lỏng và rắn rơi từ bầu khí quyển xuống bề mặt trái đất. Các dạng thường gặp nhất là mưa, tuyết, mưa tuyết và mưa đá làm cho mưa trở thành một trong các thành phần dễ nhận biết nhất của chu trình thủy văn. Nhận dạng và hoặc dự đoán về cường độ, thời gian và tần suất của các hiện tượng mưa là các khía cạnh quan trọng của hầu hết các ứng dụng kỹ thuật về môi trường.
CHƯƠNG MƯA Mưa bao gồm tất dạng thể lỏng rắn rơi từ bầu khí xuống bề mặt trái đất Các dạng thường gặp mưa, tuyết, mưa tuyết mưa đá làm cho mưa trở thành thành phần dễ nhận biết chu trình thủy văn Nhận dạng dự đoán cường độ, thời gian tần suất tượng mưa khía cạnh quan trọng hầu hết ứng dụng kỹ thuật môi trường 3.1 Sự hình thành mưa Ngưng tụ trình chuyển đổi nước từ thể sang thể lỏng Để trình ngưng tụ xảy ra, không phí phải hạ thấp đến nhiệt độ điểm sương Các cách thức làm lạnh cho lượng mưa làm không khí lên thẳng đứng, bao gồm việc giảm nhiệt độ áp suất đột ngột Khi không khí bay lên cao, làm lạnh tỷ lệ giảm độ nhiệt đoạn nhiệt khô 1°C/100m Khi ngưng tụ bắt đầu, ẩn nhiệt tạo nhiệt độ giảm xuống tới tỷ lệ giảm độ nhiệt đoạn nhiệt ẩm, dao động theo nhiệt độ, áp suất nước độ cao thường khoảng nửa tỷ lệ khô (từ 0.5 - 0.7°C/100 m) Việc làm mát xảy cách kết hợp với phận làm lạnh không khí cách dẫn nhiệt đến bề mặt lạnh làm giảm áp suất khí Thông thường, không khí ẩm khí tăng lên làm lạnh Khi không khí lạnh, khả giữ nước giảm xuống (xem Chương liên quan đến áp suất nước bão hòa) Sau đủ lạnh, lượng không khí trở nên bão hòa chưa hình thành mưa Để hình thành mưa, phân tử nước phải hấp dẫn tích tụ vào bên phần tử gọi hạt mây ngưng tụ CCN (Dingman, 1994) Các nguồn CNN tự nhiên phần tử bị gió hạt sét, bùn cát, khói từ đám cháy, vật liệu từ núi lửa muối biển Việc tạo mây sử dụng hạn hán để thêm CNN vào bầu khí nhằm thúc đẩy trình ngưng tụ Thành phần cuối tượng mưa nguồn cung cấp không khí ẩm lân cận đến tâm bão Nếu tất độ ẩm bầu khí trái đất ngưng tụ rơi xuống bề mặt trái đất có khoảng 25 mm nước mưa (Dingman, 1994) Để trận bão tạo lượng mưa đáng kể cần phải tạo dòng không khí ẩm lân cận, cung cấp lượng nước lớn cho trận mưa Một hạn chế lớn để hình thành mây thiếu nguồn không khí ẩm lân cận để trì trận mưa Độ ẩm không khí tăng lên kết đối lưu, hội tụ khu vực địa hình Khi lớp đất bề mặt ấm lên nhanh nhiệt độ lớp không khí gần kề tăng lên mật độ giảm xuống làm cho không khí nhẹ Không khí nhẹ bay đến độ cao cao để hình thành đám mây đen cuồn cuộn Mưa đám mây sinh từ trình gọi mưa đối lưu Các trận mưa kiểu có cường độ mưa từ thấp đến cao Độ nóng lạnh không đồng bề mặt trái đất làm cho khối không khí di chuyển Quá trình di chuyển thường có kết hợp pha trộn khối khí áp xuất thấp với khối khí áp suất cao (Hình 3-1) Việc hội tụ khối khí gây xáo trộn đáng kể Frông không khí (đường biên khối khí) Sự hội tụ xảy với Frông lạnh, Frông ấm, với Frông không chuyển động Frông lạnh (không khí lạnh dày đặc hơn) nâng không khí nóng ẩm lên phía trước Khi không khí bốc lên, ngưng tụ hình thành trận mưa nhẹ trận mưa lớn có sét Khi Frông ấm (không khí ấm dày đặc hơn) gặp không khí lạnh, di chuyển lên vượt qua không khí lạnh phía trước Thông thường Frông ấm di chuyển chậm so với Frông lạnh, ngưng tụ diễn thường tạo trận mưa ổn định lan rộng Đôi Frông không chuyển động làm cho khối không khí di chuyển chút it Sự không ổn định gần Frông gây lực nâng dọc, làm lạnh tạo mưa Các trận mưa xuất trình hội tụ Frông gọi mưa lốc mưa Frông Hình 3.1 (a) Bản đồ thời tiết tháng tư cho thấy thời tiết có mây phía Đông, mưa Chicago trời quang mây phía Tây Nam, (b) Gió lưu thông quanh trung tâm áp suất cao (chiều kim đồng hồ) Tulsa trung tâm áp thấp (ngược chiều kim đồng hồ) Chicago Không khí ấm nâng lên bắt gặp di chuyển qua bề mặt địa hình cao dãy núi Khi không khí nâng lên cao làm lạnh di chuyển Ở Mỹ, trình góp phần tạo hầu hết trận mưa chủ yếu cho dãy núi phía tây (Hình 3-2), hướng gió thường thổi khu vực từ Tây sang Đông Mưa tạo nâng cao lên phía bề mặt địa hình gọi mưa địa hình hay mưa núi Một khối không khí di chuyển qua núi, khô gây tình trạng khô cằn cho khu vực theo hướng gió thổi Hình 3.2 Lượng mưa trung bình hàng năm cao độ nước Mỹ dọc theo vĩ tuyến 40 3.2 Các đặc điểm mưa Trường hợp thường gặp tượng mưa mưa, trận mưa trực tiếp ảnh hưởng đến xói mòn đất nên người ta thường quan tâm đến đặc điểm hạt mưa Hạt mưa bao gồm hạt nước có đường kính lớn mm Kích thước hạt mưa bão bao trùm chuỗi đáng kể dao động theo cường độ mưa Các trận bão có cường độ mưa lớn thường có hạt mưa có đường kính lớn đường kính hạt mưa dao động lớn Hình dạng hạt mưa không thiết phải hình cầu rơi xuống gặp sức cản không khí thay đổi áp suất, chúng bị biến dạng Các hạt mưa lớn (có đường kính lớn mm) nhìn chung không ổn định thường bị phân tán không khí Vận tốc rơi hạt mưa phụ thuộc vào kích cỡ, hạt mưa lớn rơi xuống nhanh Khi độ cao rơi xuống tăng vận tốc tăng đến độ cao khoảng 11 m; hạt mưa sau tiếp cận vận tốc sau cùng, dao động từ khoảng m/s hạt có đường kính mm đến khoảng m/s hạt mưa có đường kính mm Hiện tượng mưa xảy dạng hạt nước đông kết bao gồm tuyết, mưa tuyết mưa đá Tuyết hội tụ tinh thể nước đá Mưa tuyết hình thành hạt mưa rơi xuyên qua khối không khí có nhiệt độ thấp nhiệt độ đóng băng Mưa đá dạng tích lũy nhiều lớp băng đá mỏng bao quanh hạt tuyết Trong tượng mưa mưa tuyết nguồn cung cấp nước lớn cho loài người Hiện tượng ngưng tụ trực tiếp từ bầu khí gần bề mặt trái đất, thường gọi sương, cung cấp nước cho mặt đất Các nghiên cứu việc hình thành sương năm có khoảng 30 mm sương ngưng tụ bãi đất trống, 25 mm thảm thực vật, 15 mm ngô suốt mùa hè 33 mm ngưng tụ tán đậu tương Mặc dù sương thường bốc vào buổi trưa giúp giảm tỷ lệ nước đất Sương mù thành phần quan trọng cung cấp lượng dự trữ nước cho khu rừng phía tây, sương mù ngưng tụ tán cành vào ban đêm sau nhỏ giọt xuống mặt đất Ở số nơi, ví dụ khu rừng ven biển bang California, có 50% lượng nước dự trữ hàng năm tạo từ sương mù Sương mù làm cho khu vực núi non mát mẻ đám mây tương tác với cối cao độ cao 3.3 Phân bố thời gian Khoảng thời gian ngày kỳ vọng có mưa xuất phụ thuộc vào loại mưa Mưa Frông mưa địa hình không bị ảnh hưởng nhật triều, trận bão dạng đối lưu xảy nóng bề mặt nên chúng thường xảy vào buổi chiều chập tối Lượng mưa phân phối địa điểm dao động lớn theo mùa Một khác biệt đáng kể mưa phân phối theo mùa khắp nước Mỹ thể hình 3-3 Ở bờ biển phía Tây, nơi có lượng mưa hàng năm cao lượng mưa mùa hè thường thấp nên việc làm công trình thủy lợi cần thiết Ở phía Trung Tây phía Nam, lượng mưa tháng mùa hè thường cao chút so với mùa khác Ở bờ biển Đông, lượng mưa mùa hè mưa mùa đông có chênh lệch Hình 3.3 Lượng mưa trung bình tháng (mm) khu vực lựa chọn Mỹ (từ năm 1971 đến năm 2000) Lượng mưa hàng năm phân phối khắp nước Mỹ thể Hình 3.4 Lượng mưa hàng năm dao động từ nhỏ 100 mm số khu vực tây nam đến 2.500 mm số khu vực miền núi Lượng mưa hàng năm thân số cao lượng nước có sẵn cung cấp cho thực vật phát triển, bốc hơi, phân phối theo mùa khả trữ nước đất khác theo vị trí địa lý Trung tâm Phân tích Khí hậu Không gian (SPAC) trường đại học quốc gia Oregon cung ứng việc truy cập vào loạt thông số khí hậu Có số dấu hiệu cho thấy tượng mưa xảy theo chu kỳ, nhiên mối quan hệ chu kỳ tượng tự nhiên khác chưa thiết lập Ảnh hưởng tự nhiên tượng El Nino Southern Oscillation tượng trái đất ấm dần lên tác động lên chu kỳ mưa điều tra Một số chứng tồn hoạt động vết đen Mặt Trời có liên quan tới nhiệt độ vào mùa hè gây trận hạn hán nghiêm trọng Thompson (1973) nhiệt độ trung bình vào tháng bảy tháng tám vành đai Corn Belt nước Mỹ từ năm 1900 tuân theo chu kỳ 20 năm số vết đen Mặt Trời Các quan sát tương tự thực quốc gia có vĩ độ khác Hình 3.4 Lượng mưa hàng năm nước Mỹ năm 1989 tính theo mm 3.4 Phân bố theo địa lý Mưa phân bố theo địa lý bị ảnh hưởng chủ yếu vị trí thành phần nước chính, vận chuyển khối khí lớn thay đổi cao độ Hình 3.2 minh họa ảnh hưởng độ cao di chuyển khác khối khí đến lượng mưa hàng năm khắp nước Mỹ dọc theo vĩ tuyến 40 Di chuyển từ tây sang phía đông hình 3-2, người ta ý đến trận mưa cao xuất không khí ban đầu bay qua khu vực miền núi phía tây (mưa miền núi) Các khối không khí khô cung cấp vài trận mưa bổ sung chúng bay lên tới cao độ cao gần dảy núi Rocky Khi không khí di chuyển xuống sườn núi lượng mưa hàng năm thấp Các trận mưa không tăng lên bị tác động từ khối không khí vùng biển nhiệt đới di chuyển đến từ vịnh Mexico Sau lượng mưa tăng dần phía biên giới phía đông nước Mỹ ảnh hưởng địa hình dãy núi Appalachian độ ẩm tăng lên dọc theo Đại Tây Dương Đo lượng mưa Bởi phần lớn ước tính tỷ lệ dòng chảy dựa số liệu mưa nên thông tin liên quan đến thời gian mưa số lượng mưa quan trọng 3.5 Đo mưa Máy đo mưa sử dụng để đo chiều sâu cường độ của trận mưa bề mặt phẳng Nhìn chung máy đo mưa sử dụng Mỹ trụ chứa nước thẳng đứng với đường kính miệng ống 203 mm, lắp nắp có dạng hình phễu để hạn chế tổn thất bốc Các vấn đề thường gặp ảnh hưởng đến việc đo mưa máy đo địa hình thực vật gần kề, tòa nhà công trình kiến trúc Các máy đo phân loại hai loại loại ghi lại số liệu đo loại không ghi Các máy đo không ghi lại số liệu rẻ hơn, dịch vụ yêu cầu cần sau ngày mưa không cần bảo dưỡng Sau người ta đọc số liệu theo ngày để tính trận mưa ngày, nhiên máy đo lại không cung cấp số liệu cường độ mưa thời gian xác trận mưa Các máy đo ghi chép số liệu mưa có vài loại khác Loại máy cân tích tụ nước vào bình chứa đặt thiết bị ghi Trọng lượng nước tạo ứng suất truyền lên lò xo Các thay đổi ghi chép điện tử thông qua đường dẫn thích hợp tới đồ thị đặt đồng hồ hoạt động âm Một loại khác thường sử dụng để ghi chép số liệu mưa thiết bị thùng kiểu lật nghiêng Trong máy đo này, lượng mưa giữ lại cho thiết bị thùng kiểu lật nghiêng Thiết bị có hai ngăn thu nước mưa giữ cân trục lề, ngăn chứa số gia lượng mưa biết Lượng mưa dẫn đến ngăn Khi ngăn chứa đầy nước, lật sang vị trí đối diện, đổ nước sang ngăn để lấy chỗ thu nước mưa Động tác giây lát kích hoạt công tắc từ tính gửi tín hiệu tới thiết bị thu liệu Thiết bị đo mật độ mây tỷ lệ mưa rađa phổ biến NEXRAD (Rađa hệ mới) rađa Doppler hoạt động cách phát xung lượng đo lại phần lượng phát phản hồi lại rađa sau dò hạt mưa đường truyền Hệ thống máy tính phân tích cường độ xung phát lại pha thay đổi xung để xác định hướng cường độ trận bão Một hệ thống rađa mặt đất vệ tinh theo dõi khí tượng bao phủ hầu hết lục địa Mỹ Trung tâm khí tượng quốc gia (NWS) cung cấp cho công chúng số liệu có sẵn hình ảnh (bản đồ khí hậu) dạng mật mã gốc Các đồ khí hậu thông tin khác liệu mưa từ vệ tinh lấy từ NWS qua mạng Internet 3.6 Đo tuyết rơi Bởi tuyết có chứa tinh thể nước dao động khoảng từ nhỏ 40 mm đến 400 mm nước met tuyết nên việc đo lượng tuyết rơi khó khăn nhiều Mặc dù có khác biệt lớn tỷ trọng nên khó để đo lượng tuyết phương pháp đo độ dày đơn giản, nước có độ dày tương đương 10% độ dày tuyết thường chấp nhận Tuy nhiên, nước có chứa lượng tuyết đặc thường lại 30 đến 50% độ dày tuyết Các phương pháp đo mưa tuyết thường tiến hành máy đo mưa thông thường tháo nắp ngăn bốc Một vài vật liệu chống đông, thân thiện với môi trường không gây ăn mòn bốc thường đặt vào máy đo mưa để làm cho tuyết tan chảy vào lối vào Các sai số gió đo mưa tuyết nghiêm trọng đo mưa Tuyết đo cách lấy mẫu độ dày bề mặt ống lấy mẫu kim loại đỉnh máy đo mưa Một phương pháp khác để đo lượng tuyết rơi xác định độ dày tuyết cách khảo sát tuyết Những khảo sát đặc biệt hữu dụng khu vực miền núi Người ta tiến hành lấy loạt mẫu tuyết vào khoảng thời gian cụ thể Thiết bị lấy mẫu bao gồm ống tuýp thiết kế đặc biệt để lấy mẫu tuyết tới độ sâu hoàn toàn khối tuyết Các mẫu sau cân ghi chép lại độ sâu tương đương nước Bằng cách đo lượng tuyết theo đợt vào khoảng thời gian nhiều năm so sánh với chiều sâu mực nước tương đương với dòng chảy quan sát từ cánh đồng tuyết, nhà quản lý lưu vực sông đưa dự báo lượng dòng chảy Các khảo sát tuyết khác thực cách chụp lại độ sâu máy đo cách tiếp nhận tín hiệu truyền từ rađiô từ thiết bị đo độ sâu Những thiết bị lắp đặt máy đo tuyết vị trí thích hợp Những kết dự báo số liệu cụ thể để lập kế hoạch cho hoạt động tưới tiêu cho nông nghiệp dự đoán xác suất trận lũ vào mùa xuân 3.7 Sai số đo mưa máy đo Có nhiều sai số từ kết đo mưa bất cẩn việc gắn kết thiết bị đến việc phân tích số liệu Các sai số đặc trưng máy đo mưa không ghi lại số liệu bao gồm nước tràn qua que đo, bôc hơi, thấm qua phễu dụng cụ chứa nước từ vết lồi lõm dụng cụ chứa Thể tích nước bị qua que đo 2% giá trị bốc tương tự Một loại sai số khác từ chướng ngại vật cối, nhà cửa địa hình không phẳng Những sai số loại giảm thiểu cách đặt máy đo mưa vị trí hợp lý Các máy đo mở thường cách mặt đất 760 mm Các vị trí đặt máy cần tránh nhiễu loạn gió Một quy tắc đặc thù phải có khoảng không 45 độ từ đường tim thẳng đứng qua máy, có quy tắc an toàn phải đảm bảo khoảng cách từ vật chướng ngại đến máy đo tối thiểu phải hai lần chiều cao chướng ngại vật Tốc độ gió ảnh hưởng đến khả thu nước máy đo nước Vận tốc gió 16 km/h làm giảm khả thu nước máy đo vào khoảng 17%, với tốc độ 48 km/h tổn thất tăng lên khoảng 60% Vì máy đo nên đặt vị trí phẳng hướng gió thổi đến thổi ảnh hưởng dễ dàng đến khả thu nước mưa mày đo 3.8 Hệ thống đo mưa Mỹ Các tài liệu mưa lưu trữ ỡ nước Mỹ từ nước Mỹ lập, nhiên trạm đo cung cấp cường độ mưa sử dụng từ năm 1890 Kể từ đó, trạm đo tăng lên không ngừng số lượng, hệ thống trạm đo mưa nước Mỹ bao gồm khoảng 11.000 máy đo không ghi số liệu 3500 máy đo có thiết bị ghi lại số liệu Nhiều tình nguyện viên làm việc nhiều máy đo không ghi số liệu Phần lớn thiết bị ghi chép kết nối với hệ thống máy tính địa phương, bang liên bang Kết hoạt động trạm đo diện rộng Ủy ban Quản trị Khí Biển quốc gia (NOAA) xuất qua Internet Cột nước mưa Nhiều hoạt động đòi hỏi cột nước mưa lưu vực lớn phải đưa vào máy tính Các lưu vực có vài trạm đo mưa phân bố không đồng toàn khu vực Phương pháp đơn giản giá trị đại số trung bình tổng lượng mưa sử dụng để trình bày lượng mưa cho lưu vực, phương pháp có kể đến diện tích trạm đo mưa đưa ước tính xác Hai kỹ thuật chấp nhận sử dụng rộng rãi để tính toán cột nước mưa trung bình phương pháp đa giác Thiessen phương pháp Isohyetal 3.9 Phương pháp đa giác Thiessen Phương pháp Thiessen minh họa hình 3.5 Khi sử dụng phương pháp này, vị trí trạm mưa chấm đồ lưu vực nối với đường thẳng Sau vẽ đường phân giác vuông góc với đường thẳng kéo dài đường phân giác qua khu vực ta có đa giác Thiessen Tất điểm bên đa giác quy đến trạm đo mưa gần trạm đo khác Mưa ghi chép từ trạm đo bên đa giác thể lượng mưa bên diện tích đa giác Một vài trở ngại gặp việc xác định đường nối vẽ để tạo nên cạnh đa giác, thông thường cần đa giác Thiessen để vẽ cho lưu vực vị trí máy đo mưa, thủ tục giới hạn quan trọng Lượng mưa trung bình lưu vực xác định cách sử dụng công phương trình: Hình 3.5 Mạng lưới Thiessen để tính toán độ sâu mưa trung bình lưu vực P giá trị trung bình độ sâu nước mưa lưu vực có diện tích A P , P2 … Pn tượng trưng cho độ sâu nước mưa từ máy đo mưa bên đa giác có diện tích A1, A2 … An lưu vực Các diện tích A1, A2 … An xác định cách sử dụng số hóa thiết bị đo diện tích Ví dụ Một trận mưa bão xảy lưu vực mô Hình 3.5, mưa rơi xuống khu vực khác có máy đo mưa So sánh giá trị mưa trung bình theo hai phương pháp giá trị trung bình đại số phương pháp hình đa giác Thiessen Cách giải Bằng phương pháp tính giá trị trung bình đại số, độ sâu trung bình lương mưa là: Bằng phương pháp hình đa giác Thiessen, khu vực hiển thị đa giác bao quanh máy đo mưa xác định thiết bị đo diện tích, từ phương trình 3.1 ta có: 3.10 Phương pháp Isohyetal Phương pháp Isohyetal bao gồm việc ghi lại độ sâu cột nước mưa địa điểm đặt trạm đo mưa khác đo vẽ đường isohyet (các đường độ sâu cột nước mưa nhau) cách sử dụng phương pháp tương tự để định vị đường đồng mức đồ địa hình Khu vực đường isohyet sau đo thiết bị điện tử thiết bị đo diện tích, lượng mưa trung bình xác định cách sử dụng phương trình 3.1 Việc lựa chọn phương pháp phân tích phụ thuộc phần vào diện tích lưu vực, số lượng trạm đo mưa, việc bố trí trạm đo, số trường hợp kể đến đặc điểm mưa bão Bão thiết kế Dữ liệu trận mưa lịch sử dùng để ước lượng trận bão có khả xảy tương lai Cường độ mưa i (L / T) chiều sâu cột nước mưa đặc điểm trận mưa cần cho mục đích tính toán thiết kế Các trận bão cường độ cao thường có thời gian tồn tương đối ngắn bao phủ khu vực nhỏ Các trận bão bao phủ khu vực rộng lớn có cường độ cao lại kéo dài vài ngày Tổ hợp không thường xuyên trận bão có cường độ tương đối lớn bão tồn thời gian dài tạo lượng mưa tổng cộng lớn Những trận mưa kiểu thường kết hợp với Frông ấm di chuyển chậm phát triển Frông cố định gây thiệt hại xói lở lớn lũ lụt nghiêm trọng Các phương pháp thống kê sử dụng để phân tích tài liệu mưa để tìm cường độ trận bão cho chu kỳ lập lại cụ thể (Haan cộng sự, 1994) Chu kỳ lập lại gọi khoảng thời gian xuất tần xuất trận mưa Mối quan hệ chu kỳ lập lại T theo năm tần suất xuất P thể qua công thức: T=100/P 3.2 Tần suất xuất xác suất giá trị phần trăm mà kiện vượt kiện định xảy năm định 3.11 Phân tích tần suất Nếu có sẵn số liệu lượng mưa thời gian dài việc phân tích tần suất tiến hành để định lượng trận mưa không chắn Một mẫu thống kê đại diện cần tài liệu ghi chép lại lượng mưa khoảng thời gian 20 năm (Serrano, 1997) Để có kết tốt nhất, độ dài thời gian tài liệu ghi phải lớn tuổi thọ công trình kiến trúc (Serrano, 1997) Dữ liệu để phân tích tần suất thủy văn chọn theo hai phương pháp: phương pháp chuỗi hàng năm phương pháp chuỗi khoảng thời gian Trong phương pháp chuỗi hàng năm, chọn lựa trận bão đơn lớn năm để phân tích Như vậy, 20 năm cần 20 ghi giá trị để phân tích, có nhiều trận bão lớn khác xảy năm cụ thể Với phương pháp chuỗi khoảng thời gian, tất giá trị kể giá trị sở cho trước chọn số kiện xảy thời gian định có N kiện lớn N năm chọn Phương pháp áp dụng giá trị kiện lớn thứ hai năm ảnh hưởng đến việc thiết kế Ví dụ 10 ta thiết kế kênh tiêu thoát nước nơi lũ lụt tàn phá cách giảm lưu lượng đỉnh lũ xuống thấp mực nước lưu chuyển hàng năm Hai phương pháp cho kết giống hệt chu kỳ lập lại từ 10 đến 25 năm Đối với chu kỳ ngắn phương pháp chuỗi khoảng thời gian đưa giá trị lớn Bất kể phương thức lựa chọn liệu giá trị phải thỏa mãn hai tiêu chí quan trọng: (1) kiện độc lập với kiện trước sau đó, (2) liệu giai đoạn thu thập để phân tích đại diện cho tài liệu dài hạn Tiêu chí cần thiết để phân tích thống kê, tiêu chí thứ hai đảm bảo giá trị dự đoán phản ánh mô tần suất xuất khoảng thời gian ghi chép Khi liệu thu từ giá trị cao hàng năm số lần quan trắc năm phải lớn Vựa chọn năm nước, ví dụ ngày tháng mười đến 30 tháng 9, năm lịch chứng tỏ mang lại lợi ích cho số kiểu ứng dụng Mặc dù mở rộng phân tích dự đoán chu kỳ lập lại lớn độ dài hồ sơ ghi chép việc chọn hàm phân phối xác suất thích hợp trở nên quan trọng (Haan cộng sự, 1994) Một phân bố xác suất linh hoạt phân phối Weibull sử dụng để phân bố gần theo hàm mũ, bình thường, phân phối lệch (Weibull, 1951) Hàm phân phối lũy tích Weibull P(x): P(x) = Hàm phân phối lũy tích Weibull x = độ sâu cột nước mưa (L), α = độ sâu đặc trưng β = thông số hình dạng Thông số α β xác định cách hồi quy bên Phương trình 3.3 biến đổi đại số thành: Mặc dù không rõ ràng phương trình 3.4 có dạng quen thuộc (γ = mx + b) phần tử lớn phía bên trái phương trình y lôgarit tự nhiên độ sâu mực nước mưa x Hồi qui giá trị xác định thông số Weibull Bước việc phân tích để xếp lại liệu theo thứ tự giảm dần cường độ Dữ liệu quy định xếp hạng thứ m khoảng từ đến N, N số lần quan sát Từ việc xếp hạng, vị trí vẽ (tần suất) xác định công thức với a tham số phụ thuộc vào phân phối ((Bedient & Huber, 2002) 11 Tham số a thay đổi từ công thức Weibull đến 0,375 cho phân phối bình thường phân phối lôgarit, 0.3 cho cấp trung bình, 0,44 cho việc phân phối Gumbel Bedient Huber (2002) đề nghị a 0,4 chưa biết hàm phân phối Khi vị trí vẽ P xác định vế trái công thức 3.4 tính Hồi quy tuyến tính vế trái lấy lôgarit tự nhiên mưa tìm đường dốc, tương đương với β Độ sâu đặc trưng α tính từ thành phần bị chặn b đường hồi qui đường dốc β Ví dụ 3.2 Xác định hàm phân phối lũy tích Weibull the Weibull cho số liệu mưa 2h 20 năm trình bày bên Lexington, Kentucky Ước lượng mưa bão 24 10 năm, 25 năm 100 năm cách sử dụng phân phối Cách giải Số liệu mưa xếp lại theo thứ tự giảm dần gán cấp bảng Cấp m = tức lượng mưa 24 lớn vòng 20 năm Cấp m = lượng mưa cao thứ hai, …v.v Quy trình tiếp tục thực lương mưa sau gán cấp m = N, với N số năm ghi chép Chu kỳ lập lại ước lượng vị trí vẽ từ chuỗi cấp bậc Cho a = 0,4 áp dụng công thức 3.5 ta có vị trí vẽ đồ thị P 12 Hồi quy tuyến tính hai cột sau ta ước lượng đường dốc (2.961) số chặn (-13.058) Đường dốc β 2.961 a tính toán từ phương trình 3.6 là: Phương trình 3.3 sử dụng để xác định giá trị mưa cho khoảng thời gian lập lại khác Tần suất cho trận bão 10 năm ta tính từ công thức 3.2: Tương tự, ta tính tần suất cho trận bão 25 năm 100 năm 0.04 0.01 Giải phương trình 3.3 tìm x P = 0.1 ta tính chiều sâu cột nước mưa bão 24 10 năm là: Các trận mưa 24 25 năm 122 mm, 100 năm 138 mm 3.12 Các đường cong Cường độ - Chu kỳ - Tần suất (IDF) Việc thiết kế hầu hết công trình thủy văn yêu cầu phải có kiến thức trận mưa bão có cường độ thời gian xảy thường xuyên địa điểm cụ thể Chu kỳ lập lại tần suất thường báo cáo kiện bão dự kiến xảy trung bình lần khoảng từ 2, 5, 10, 25, 50, 100 năm Thời gian bão 5, 10, 15 phút xảy lâu 24 giờ, ngày, Công thức 13 thể mối quan hệ chung cường độ mưa i khoảng thời gian định t chu kỳ lập lại T là: K, x, b, n số vị trí địa lý định xác định thống kê từ việc phân tích liệu mưa Các đồ thị cường độ thời lượng mưa bão thường xây dựng cho chu kỳ lập lại khác gọi đường cong cường độ-thời gian-tần suất (IDF) (hình 3-6) Sau độ sâu cột nước mưa đơn giản cường độ nhân với khoảng thời gian, đường cong độ sâu-thời gian-tần suất (DDF) vẽ Các ước lượng đường cong IDF DDF cho thấy chúng đường không trơn, công thức 3.7 điều Trung tâm nghiên cứu Khí tượng thủy văn thời tiết quốc gia vừa phát triển website tương tác dựa tập đồ NOAA Atlas 14 để tạo liệu IDF DDF (Bonnin cộng sự, 2003.) Trang web gọi Trang thông tin Dữ liệu tần suất mưa (PFDS) cho phép người dùng lựa chọn địa điểm Mỹ để truy hồi liệu IDF DDF Khi vị trí lựa chọn (từ đồ, trạm đo, tọa độ) bảng liệu IDF DDF truy suất (Bảng 3-1) Ngoài bảng liệu này, bảng biểu tạo cho biết giới hạn tin cậy liệu cao thấp 90% Dữ liệu hiển thị dạng đồ họa (Hình 3-6) Trước có tập đồ Atlas 14, Hershfield (1961) hoàn tất việc phân tích liệu tần suất mưa tạo đồ isohyetal cung cấp cho nước Mỹ (bản đồ hiển thị đường độ sâu mực nước mưa nhau) (Hình 3-7) Các đồ thường gọi đồ TP-40 (có sẵn website PFDS) Weiss (1962) phát triển thủ tục sử dụng đồ TP-40 để thu liệu IDF cho vị trí Hình 3.6 Số liệu tần suất cường độ mưa khu vực gần St Louis, Missouri 14 Bảng 3.1 Bảng tần suất-thời gian-cường độ tiêu biểu tạo từ tập đồ Atlas 14 tương tác Internet cho khu vực gần vùng St.Louis, Missouri Hình 3.7 Dữ liệu đồ TP-40 cho bão 24 có chu kỳ lập lại 100 năm (Herschfield, 1961) Ví dụ 3.3 Xác định cường độ mưa cho trận bão 10 phút bão dự kiến xảy năm 50 năm lần sân bay quốc tế gần Chicago, Illinois 15 Cách giải Truy cập vào trang web PFDS chọn lựa tiểu bang Illinois Chọn trạm đo mưa gần Chicago xác định Chicago cách kéo danh sách xuống, ta lấy ước lượng từ đồ NOAA 14 Các trận bão 10 phút bão xác định cho hai chu kỳ lập lại từ bảng tạo từ PFDS 3.13 Độ sâu cột nước mưa trung bình khu vực Các máy đo mưa liệu DDF trình bày liệu thông tin điểm lưu vực Nếu liệu điểm đại diện cho khu vực lớn nhiều cần phải hiệu chỉnh (giảm bớt) liệu điểm kể đến việc phân phối không đồng bão lưu vực Hình 3.8 cung cấp hệ số hiệu chỉnh để chuyển đổi lượng mưa điểm diện tích bão có khoảng thời gian tồn khác Lượng mưa thiết kế điểm xem bão có mưa lớn lượng mưa trung bình lưu vực lượng mưa lớn Hiện phần dự án phát triển đồ NOAA Atlas 14 hệ số giảm diện tích độ sâu phân tích thống kê cập nhật Những liệu hoàn thành có PFDS Hình 3.8 Đường cong diện tích-độ sâu liên quan đến điểm mưa (Hershfield, 1961) Ví dụ 3.4 Xác định lượng mưa cường độ cho bão xảy 50 năm lần diện tích 400 km² Chicago, Illinois 16 Cách giải Mưa bão 50 năm xảy lần Chicago (trong Ví dụ 3.3) 122,3 mm Từ Hình 3.8, bão xảy khu vực có diện tích 400 km², đọc điểm tỷ lệ phần trăm lượng mưa 87% Vì vậy, lượng mưa 50 năm diện tích 400 km² Chicago tính xấp xỉ 0,87 x 122,3 = 106,4 mm 3.14 Bão tổng hợp Phần lớn trận bão đại diện cho tổ hợp mô hình cường độ mưa (Hình 3.9) Khi bão di chuyển qua khu vực cường độ mưa thay đổi bất thường Khi có bão thường kéo theo mưa khoảng thời gian ngắn, cường độ mưa cao kết hợp với mưa có cường độ thấp khoảng thời gian ngắn mưa Để xác định lượng mưa có cường độ lớn thời gian cụ thể phải chọn lựa khoảng thời gian bão dội Chu kỳ lập lại trận mưa có cường độ khoảng thời gian cụ thể lấy từ đường cong IDF cho vị trí cụ thể nào, ví dụ Hình 3.6 cho khu vực St Louis, Missouri Ví dụ 3.5 Xác định chu kỳ lập lại trận mưa có cường độ lớn xảy thời đoạn 20 phút cho 140 phút (2.33giờ) bão xảy khu vực St Louis, Missouri * Lượng mưa hiệu chỉnh dựa cột nước máy đo mưa không ghi số liệu Cách giải Cường độ mưa tối đa 20 phút 138 mm/h Nội suy từ Hình 3-6, ta đọc chu kỳ lập lại 25 năm Trong 140 phút đầu tiên, bão có cường độ mưa trung bình 124/2.33 = 53 mm/h, từ hình 3.6 ta suy chu kỳ lập lại 100 năm Các biểu đồ cường độ mưa có thời gian quan tâm đặc biệt việc nghiên cứu thủy văn Các biểu đồ bão sử dụng liệu đầu vào cho mô hình thủy văn để dự đoán dòng chảy Trong số trường hợp, người ta chọn lựa sử dụng biểu đồ trận bão lịch sử gây nhiều thiệt hại đáng kể làm liệu đầu vào Trong hầu hết trường hợp, người ta sử dụng bão tổng hợp 17 Trong suốt trình phát triển PFDS, người ta nghiên cứu phân tích thống kê chuyên sâu tài liệu ghi lượng mưa để tính toán ước lượng mưa theo thời gian bão xảy Hình 3.10 minh hoạ phân phối theo thời gian trận bão giờ, 12 giờ, 24 giờ, 96 lưu vực sông Ohio Từng phân phối theo thời gian chia nhỏ tiếp cho bão có lượng mưa lớn xảy thời đoạn thứ hai, thứ ba thời đoạn thứ tư bão (Hình 3.11 cho trận bão giờ) Trong số 17.000 bão xảy lưu vực sông Ohio kéo dài lên đến giờ, hầu hết bão thời đoạn thứ hai, nghĩa lượng mưa chủ yếu rơi giai đoạn đầu kiện Ví dụ 3.6 minh hoạ việc sử dụng phân phối bão theo thời gian PFDS để phát triển bão tổng hợp Ví dụ 3.6 Phát triển bão tổng hợp 25 năm khu vực Lexington, Kentucky đại diện cho tỷ lệ phần trăm giới hạn tin cậy tổng trận bão thấp cao 90 % Cơn bão thiết kế phân loại bão có thời đoạn thứ hai, lượng mưa phân phối theo thời gian có lượng mưa lớn xảy thời đoạn thứ hai bão Cách giải Từ trang web PFDS, xác định lương mưa ước tính 93,1 mm cho bão 25 năm Lexington, Kentucky Khoảng tin cậy chặn 85,05 mm chặn ước tính 101,0 mm Xây dựng bảng để tính toán độ sâu cột nước mưa theo thời gian hình 3.11b Ta có tỷ lệ phần trăm lượng mưa tổng cộng khoảng thời gian trận bão từ hình 3.11b Độ sâu cột nước mưa bão tích lũy độ sâu cột nước mưa thiết kế (93,1 mm) nhân với tổng phần trăm lượng mưa (Hình 3-12) Số gia độ sâu khác với độ sâu cột nước số gia thời gian liên tiếp Độ sâu cột nước bão số gia độ sâu tính toán cho khoảng tin cậy thấp cao Hình 3.9 Các biểu đồ cường độ mưa 18 Hình 3.10 Phân phối lượng mưa theo thời gian lưu vực sông Ohio bang lân cận khoảng thời gian: (a) giờ, (b) 12 giờ, (c) 24 giờ, (d) 96 19 Hình 3.11 Các trận bão phân phối theo thời gian thời đoạn lưu vực sông Ohio bang lân cận: (a) Bão thời đoạn đầu, (b) Bão thời đoạn thứ hai, (c) Bão thời đoạn thứ ba, (d) Bão thời đoạn thứ tư 20 Hình 3.12 Thời gian phân phối mưa dự đoán từ Ví dụ 3.6 3.7 SCS phát triển cho Mỹ phương pháp bão tổng hợp dựa biểu đồ mưa gọi loại đường cong (SCS, 1986) Độ sâu cột nước mưa 24 bão với tần suất mong muốn phân phối khoảng thời gian 24-giờ dựa loại đường cong Đường cong loại II loại III đại diện cho tất loại trừ khu vực cực tây tiếp giáp nước Mỹ Mặc dù độ sâu cột nước mưa phân phối khoảng thời gian 24 phương pháp SCS có khoảng 50 phần trăm lượng mưa dự kiến rơi tiếng từ 11:30 đến 12:30 Haan cộng (1994) mô tả phương thức sử dụng đường cong IDF để phát triển bão tổng hợp có kết tương tự với phương pháp SCS Một bão thiết kế xảy thời gian cụ thể với tần suất chọn Thời gian bão chia thành khoảng (ví dụ, số gia thời gian 15 phút) Phương trình 3.3 đường cong IDF sử dụng để xác định cường độ lượng mưa trung bình cho số gia thời gian bão Ví dụ, bão có chu kỳ 25 năm phát triển với số gia thời gian 15 phút, số gia đại diện cho trận bão 15 phút chu kỳ 25 năm, số gia thứ hai đại diện cho trận bão 30 phút chu kỳ 25 năm, tiếp tục tăng bão cuối chu kỳ 25 năm Độ sâu cột nước mưa xác định cách nhân khoảng thời gian với cường độ Số gia độ sâu cột nước khác độ sâu cột nước mưa tính toán số gia thời gian Số gia độ sâu sau xếp thành biểu đồ bão lựa chọn Nếu độ sâu xếp theo dạng biểu đồ cân đối (đối xứng trung gian) kết bão giống với bão SCS loại II (Haan cộng sự, 1994) 21 Ví dụ 3.7 Xây dựng trận bão 25 năm cho khu vực Lexington, Kentucky Các thông số cho Phương trình 3.3 K = 8.21, x = 1.593, n = 0.76 b = 8.44 Sử dụng số gia thời gian 36 phút, 72 phút Cách giải Lập bảng số gia thời gian xác định cường độ mưa chiều sâu cột nước theo số gia • Cường độ mưa cho số gia 36 phút là: • Cường độ mưa cho số gia 72 phút là: • Độ sâu cột nước xảy 36 phút là: • Độ sâu cột nước xảy 72 phút là: • Số gia độ sâu độ sâu gia tăng là: Khi độ sâu tăng thêm xác định bão tổng hợp hình thành (Hình 312) Một bão trung gian hiển thị nơi xuất cường độ lớn khoảng thời gian từ 180 đến 216 phút (lượng mưa 46,5 mm), cường độ mưa lớn thứ hai khoảng 144-180 phút (12,7 mm), cường độ mưa lớn thứ ba xảy vào khoảng thời gian từ 216 đến 252 phút (7,8 mm), …Mô hình bão trung gian tương đương với kết đường cong SCS loại II Một trận bão cấp cao báo trễ phát triển xếp khác biệt độ sâu tăng thêm 36 phút Lưu ý độ sâu cột nước bão tổng cộng giống với bão chu kỳ 25 năm 22 3.15 Lượng mưa lớn xảy (PMP) Trong trường hợp công trình thủy lợi xảy số có nguy gây thiệt hại lớn kinh tế mạng sống người người ta phân tích dựa lượng mưa tối đa xảy (PMP) PMP "độ sâu cột nước mưa lý thuyết lớn thời gian định khả bão xảy khu vực có kích thước diện tích vị trí địa lý cụ thể vào thời điểm năm" (Dingman, 1994) Vùng bão lấy diện tích lưu vực thoát nước quan tâm, khoảng thời gian thời gian tập trung lưu vực (Chương 5) Khi ứng dụng, giá trị PMP giá trị đầu vào mô hình thủy văn để dự báo lũ lớn dự kiến xảy lưu vực thoát nước, lũ tối đa xảy (PMF) Giá trị lũ sử dụng thiết kế công trình thủy lợi kênh rạch (Chương 6) đập tràn khẩn cấp (Chương 9) Các nguồn thông tin Trang web liệu mưa: http://hdsc.nws.noaa.gov/hdsc/pfds/ Trang web thời tiết: http://weather.noaa.gov Tài liệu tham khảo - Bedient, P B., & W C Huber (2002) Hydrology and Floodplain Analysis Upper Saddle River NI; Prentice Hall - Bonnin, G M., D Todd, B Lin, T Parzybok, M \ekta, & D Riley (2003) Precipitation Frequency Atlas of the United States "NOAA Atlas 14 Volume I, Version 2." Silver Spring, MD: NOAA, National Weather Service - Dingman, S L (1994) Physical Hydrologj' Englewood Cliffs, N): Prentice Hall 23 - Haan, C T, B | Barfield, & ) C Hayes (1994) Design Hydrologj' and Sedimentology for Small Catchments San Diego: Academic Press - Hershfield, D N (1961) Rainfall Frequency Atlas of the United States May Washington, DC:LI.S Government Printing Office - Serrano, S E (1997) Hydrologj' for Engineers, Geologists and Environmental Professionals Lexington, KY: HydroScience - Soil Conservation Service (SCS) (1986) Urban Hydrologj'for Small Watersheds, Technkil Release No 55 Washington, DC: Soil Conser\'adon Service, LIS Department of Agriculture - Thompson, L M (1973) Cyclical weather patterns in the middle latitudes, loinnal of Soil and Water Conservation, 29, 87-89 - H.S Department of Agriculture (HSDA) (1989) The Second Appraisal Soil, Water and Resources on Nonfederal land in the United States Washington, DC: Author - Weibull, W (1951) A statistical distribution function of wide applicability, lourmd of Applied Mechanics, 73, 293-297 - Weiss, L L (1962) A general relation between frequency and duration of precipitation Monthly weather review, 90,87-88 Các toán 3.1 Xác định tổng lượng mưa bão 60 phút dự kiến năm, 25 năm 100 năm xảy lần khu vực bạn 3.2 Xác định cường độ mưa lớn bão dự kiến 10 năm lần khoảng thời gian 20, 30, 120 360 phút khu vực bạn sinh sống 3.3 Xác định tham số cho phương trình 3.3 khu vực bạn 3.4 Tính toán lượng mưa trung bình lưu vực cho trước phương pháp đa giác Thiessen từ số liệu sau So sánh giá trị trung bình tính toán giá trị trung bình đo ? 3.5 Trong suốt trận bão 60 phút, lượng mưa sau rơi khoảng thời gian 15 phút liên tiếp 33 mm, 23 mm, 15 mm mm Cường độ mưa lớn vòng 15 phút cường độ mưa trung bình ? Nếu trận bão xảy Lexington, Kentucky trận bão 60 phút 3.6 Ở khu vực bạn, tính toán trận bão tổng hợp xảy có chu kỳ lập lại 50 năm cách sử dụng số gia thời gian 30 phút 24 [...]... trong khoảng thời gian nhất định t và chu kỳ lập lại T là: trong đó K, x, b, và n là các hằng số ở một vị trí địa lý nhất định và được xác định thống kê từ việc phân tích dữ liệu mưa Các đồ thị cường độ và thời lượng mưa bão thường được xây dựng cho các chu kỳ lập lại khác nhau và được gọi là đường cong cường độ-thời gian-tần suất (IDF) (hình 3-6) Sau đó độ sâu cột nước mưa đơn giản chỉ là cường độ... dưới là 85,05 mm và chặn trên ước tính là 101,0 mm Xây dựng một bảng để tính toán độ sâu cột nước mưa theo thời gian như hình 3.11b Ta có được tỷ lệ phần trăm về lượng mưa tổng cộng và khoảng thời gian trận bão từ hình 3.11b Độ sâu cột nước mưa bão tích lũy chính là độ sâu cột nước mưa thiết kế (93,1 mm) nhân với tổng phần trăm lượng mưa (Hình 3-12) Số gia độ sâu khác với độ sâu cột nước tại các số... Độ sâu cột nước của bão và số gia độ sâu có thể được tính toán cho các khoảng tin cậy thấp hơn và cao hơn Hình 3.9 Các biểu đồ cường độ mưa 18 Hình 3.10 Phân phối lượng mưa theo thời gian ở lưu vực sông Ohio và các bang lân cận trong khoảng thời gian: (a) 6 giờ, (b) 12 giờ, (c) 24 giờ, và (d) 96 giờ 19 Hình 3.11 Các trận bão phân phối theo thời gian trong thời đoạn 6 giờ ở lưu vực sông Ohio và các bang... cường độ mưa cho các trận bão 10 phút và bão 6 giờ được dự kiến sẽ xảy ra 5 năm và 50 năm một lần tại sân bay quốc tế gần Chicago, Illinois 15 Cách giải Truy cập vào trang web PFDS và chọn lựa tiểu bang Illinois Chọn một trạm đo mưa gần Chicago hoặc xác định Chicago bằng cách kéo danh sách xuống, ta lấy được các ước lượng từ bản đồ NOAA 14 Các trận bão 10 phút và bão 6 giờ có thể được xác định cho... đường dốc (2.961) và số chặn (-13.058) Đường dốc β là 2.961 và a được tính toán từ phương trình 3.6 là: Phương trình 3.3 có thể được sử dụng để xác định các giá trị mưa cho các khoảng thời gian lập lại khác nhau Tần suất cho một trận bão 10 năm ta tính được từ công thức 3.2: Tương tự, ta tính được tần suất cho các trận bão 25 năm và 100 năm là 0.04 và 0.01 Giải phương trình 3.3 tìm được x và P = 0.1 ta... tại của các đường cong IDF và DDF cho thấy chúng là các đường không trơn, công thức 3.7 có thể chỉ ra điều này Trung tâm nghiên cứu Khí tượng thủy văn và thời tiết quốc gia vừa phát triển một website tương tác dựa trên các tập bản đồ NOAA Atlas 14 để tạo ra các dữ liệu IDF và DDF (Bonnin và cộng sự, 2003.) Trang web được gọi là Trang thông tin về Dữ liệu tần suất mưa (PFDS) và cho phép người dùng lựa... ba, và (d) Bão thời đoạn thứ tư 20 Hình 3.12 Thời gian phân phối mưa được dự đoán từ Ví dụ 3.6 và 3.7 SCS đã phát triển cho Mỹ một phương pháp bão tổng hợp dựa trên các biểu đồ mưa gọi là các loại đường cong (SCS, 1986) Độ sâu cột nước mưa 24 giờ của một cơn bão với tần suất mong muốn có thể được phân phối trên khoảng thời gian 24-giờ dựa trên các loại đường cong này Đường cong loại II và loại III. .. bão này rất giống với cơn bão SCS loại II (Haan và cộng sự, 1994) 21 Ví dụ 3.7 Xây dựng một trận bão 6 giờ 25 năm cho khu vực Lexington, Kentucky Các thông số cho Phương trình 3.3 K = 8.21, x = 1.593, n = 0.76 và b = 8.44 Sử dụng số gia thời gian trong 36 phút, 72 phút Cách giải Lập một bảng các số gia thời gian và xác định cường độ mưa và chiều sâu cột nước theo từng số gia • Cường độ mưa cho số gia... "độ sâu cột nước mưa lý thuyết lớn nhất trong một thời gian nhất định là khả năng cơn bão có thể xảy ra trên một khu vực có kích thước diện tích ở một vị trí địa lý cụ thể vào một thời điểm nào đó trong năm" (Dingman, 1994) Vùng bão được lấy là diện tích lưu vực thoát nước quan tâm, còn khoảng thời gian là thời gian tập trung trên lưu vực (Chương 5) Khi ứng dụng, giá trị PMP là giá trị đầu vào của một... một trận bão 15 phút chu kỳ 25 năm, số gia thứ hai sẽ đại diện cho một trận bão 30 phút chu kỳ 25 năm, và tiếp tục tăng cho đến cơn bão cuối cùng là 3 giờ chu kỳ 25 năm Độ sâu cột nước mưa được xác định bằng cách nhân khoảng thời gian với cường độ Số gia độ sâu cột nước khác nhau giữa các độ sâu cột nước mưa tính toán tại từng số gia thời gian Số gia độ sâu sau đó được sắp xếp thành các biểu đồ bão lựa