2.3.1. Khái niệm về cơn mưa tiêu chuẩn
- Ta thấy rằng, cường độ mưa tính toán aT,p là một đại lượng phụ thuộc vào rất nhiều các thông số đặc trưng của vùng khí hậu. Nếu giả định trong công thức tính aT,p có một thông số có tính tổng hợp có thể đặc trưng cho các thông số của vùng mưa thì sẽ nâng cao được mức độ chính xác của kết quả
tính toán. Thông số tổng hợp đó trong công thức tính aT,p được chọn là cường độ mưa chuẩn aTo,p. Đó chính là cường độ mưa tính toán ở tần suất p ứng với thời đoạn mưa chuẩn T0 của vùng mưa.
- Đối với công trình thoát nước nhỏ trên đường, ta có thể chọn cường độ mưa chuẩn aTo,p ứng với các thời gian mưa chuẩn T0 như sau :
- Khi thời đoạn tính toán T = 15ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 15ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a15’,p
- Khi thời đoạn tính toán T = 30ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 30ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a30’,p
- Khi thời đoạn tính toán T =45ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 45ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a45’,p
- Khi thời đoạn tính toán T =60ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 60ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a60’,p
- Khi thời đoạn tính toán T =90ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 90ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a90’,p
- Khi thời đoạn tính toán T =120ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 120ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a120’,p
- Khi thời đoạn tính toán T =180ph: chọn thời đoạn mưa chuẩn T0 = 180ph, cường độ mưa chuẩn để tính toán aTo,p = a180’,p
- Thời đoạn mưa chuẩn T0 chọn như trên thường phù hợp với khoảng thời gian tập trung nước trên các lưu vực nhỏ của công trình thoát ngang đường .
- Các giá trị cường độ mưa chuẩn a15’,p a30’,p , a45’,p , a60’,p , a90’,p ,a120’,p
a180’,p được xác định bằng phương pháp trực tiếp từ số liệu đo mưa tự ghi với
các thời đoạn mưa chuẩn T0 = 15ph, 30ph, 45ph, 60ph, 120ph, 180ph thu thập ngoài thực tế.
Như vậy, cơn mưa tiêu chuẩn là cơn mưa ở ngoài thực tế có thời đoạn mưa là 15ph, 30ph, 45ph, 60ph, 120ph, 180ph.
2.3.2. Xây dựng các công thức xác định cường độ mưa tính toán dựa trên cơn mưa tiêu chuẩn.
Công thức tính cường độ mưa tính toán dựa vào cơn mưa tiêu chuẩn hiện nay đều được lập trên các công thức đã trình bày ở trên. Qua đó người ta biến đổi đưa về dạng công thức mà trong đó, cường độ mưa tính toán aT,p
được tính dựa trên cường độ mưa chuẩn aT0,p
Lựa chọn một số công thức tính aT,p đã nêu ở trên để biến đổi đưa về tính aT0,p , vì aT,p phụ thuộc vào rất nhiều đặc trưng khí hâu, đây là điểm nút quan trọng để chuyển đổi. Công thức (2.25) là công thức phù hợp với điều kiện khí hậu ở nước ta. Từ công thức (2.25) viết lại như sau :
Ở cường độ mưa ứng với cơn mưa tiêu chuẩn ứng với thời đoạn T0
Ở cùng một tần suất p, sức mưa Sp không thay đổi nên chia cả hai vế ta được :
(2.34)
Công thức (2.34) biểu thị cách tính cường độ mưa tính toán aT,p theo cường độ mưa aT0,p ứng với cơn mưa tiêu chuẩn có thời gian mưa là T0
trong đó :
aT,p là cường độ mưa tính toán ở thời đoạn T và tần suất p (mm/ph);
aT0,p là cường độ mưa ở tần suất p và ứng với cơn mưa tiêu chuẩn có
thời gian T0 của vùng mưa (mm/ph);
T0 là thời gian mưa của cơn mưa tiểu chuẩn;
m là hệ số hình dạng cơn mưa, phục thuộc vào vùng mưa;
T là thời đoạn mưa tính toán (ph).
2.3.3. Nghiên cứu cơ sở lựa chọn công thức tính toán ứng với các cơn mưa tiêu chuẩn khác nhau
Công thức (2.34) là công thức tính cường độ mưa ứng với các cơn mưa tiêu chuẩn khác nhau. Nhưng do thời tiết biến đổi không ngừng, các đặc trưng khí hậu thay đổi, cho nên không đánh giá đúng được đại lượng cần tính vì không thể hiện được thông số của các vùng khí hậu.
Từ công thức (2.26) :
Ta thấy công thức tính toán cường độ mưa ứng với các cơn mưa tiêu chuẩn khác nhau là công thức mà trong đó cường độ mưa cần tính toán là đại lượng chỉ phụ thuộc vào cường độ mưa chuẩn.
Để xác lập công thức tính cường độ mưa từ các cơn mưa tiêu chuẩn khác nhau, ta biến đổi công thức (2.26) lại như dưới đây
Khi cường độ mưa là chuẩn (aT0,p) sẽ ứng với thời gian mưa chuẩn là T0 . Vậy công thức (2.26) khi đó có dạng là :
Với cơn mưa tiêu chuẩn, chu kỳ tính toán N được chọn là 1 năm nên : lgN = lg1 =0
Ta suy ra: A = aTo,p .Tom (2.35) Từ công thức (2.26) biến đổi được :
Thay giá trị A ở công thức (2.35) ta được :
Đặt B/A = C ta được :
( 2.36)
Công thức (2.36) là công thức tính cường độ mưa ứng với cơn mưa tiêu chuẩn ở một tần suất thiết kế p% nào đó.
T là thời đoạn mưa tính toán lấy bằng thời tập trung dòng chẩy trên lưu vực τ.
τ thời gian dòng chảy: τ = τm + τr + τ0 ; trong đó:
τm : Thời gian tập trung nước từ nhà ở tới hệ thống mương rãnh;
τr : Thời gian tập trung nước chảy trong lòng suối hay mương rãnh;
τ0 : Thời gian nước chẩy từ giếng thu nước mưa tới tiết diện cống tính toán;
m là hệ số phụ thuộc vào địa hình khu vực;
C là hệ số phụ thuộc vào vùng khí hậu;
N chu kỳ lặp của cơn mưa .
Khi T0 = 20 phút, ta sẽ có công thức tính cường độ mưa tính toán mà nhiều người đã biết:
Công thức trên vẫn được dùng để tính thoát thoát nước của Việt Nam trong thời gian dài cho đến khi có công thức của TS. Trần Việt Liễn ra đời.
Công thức (2.36) sẽ là nền tảng xác định cường độ mưa tính toán ứng với các cơn mưa tiêu chuẩn khác nhau được nghiên cứu tiếp ở chương 3