Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
377
XÂY DỰNG BẢN ĐỒ MƯA CỰC HẠN CHO TỈNH QUẢNG NAM
DỰA TRÊN PHÂN TÍCH TẦN SUẤT MƯA VÙNG
Nguyễn Chí Công
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, email: chicongbkdn@gmail.com
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Qung Nam l tnh thuc khu vc Trung
Trung b vi tng din tch trên 10.400 km2,
vi hai h thng sông ln l Vu Gia; Thu
Bn v hng lot cc h cha ln nh. Để
phục vụ công công tc thiết kế vnghiên cu
ngun nưc trong ton tnh thì vic ưc tnh
lượng mưa thiết kế của cc mô hình mưa 1;
3; 5; 7 ngy max l rất cần thiết. Tuy nhiên,
đ tin cậy của gi trị ưc tnh lượng mưa
thiết kế phụ thuc vo mu s liu quan trc
của trm đo di hay ngn. Theo quan điểm
của xc suất thng kê, nếu mu s liu quan
trc dài thì gi trị ưc tnh l đng tin cậy.
Tuy nhiên, điu ny l không thể vì s năm
quan trc mỗi trm đo mưa l c hn. Điu
ny dn đến s không chc chn của gi trị
ưc tnh trong vùng ngoi suy tương ng vi
cc tần suất thiết kế của cc công trình.
Nghiên cu ny đ cập đến phương php
phân tch tần suất mưa vùng 1 nhm khc
phục cc hn chế nêu trên bng cch lm ln
kch thưc mu của cc trm đo mưa thông
qua ch s mưa vùng (index-rainfall). Nghiên
cu sử dụng s liu quan trc của 25 trm
trên địa bn tnh v cc tnh lân cận.
Bảng 1: Số liệu các trạm đo
ID
Tên trạm
Số năm
Thời gian
ID
Tên trạm
Thời gian
1
Hiên
25
1988-2012
14
Thăng Bình
1978-1995
2
Thnh Mỹ
34
1979-2012
15
Thch bàn
1990-2012
3
Hi Khch
17
1996-2012
16
Vĩnh Trinh
1980-2012
4
Ái Nghĩa
34
1979-2012
17
Bà Nà
1978-1995
5
Câu Lâu
34
1979-2012
18
Cẩm L
1978-2012
6
Giao Thuỷ
34
1979-2012
19
T Lương
1992-2006
7
Hi An
34
1979-2012
20
Thượng Nhật
1979-2012
8
Hip Đc
24
1989-2012
21
Sơn H
1978-2009
9
Nông Sơn
34
1979-2012
22
Tr Bng
1977-2009
10
Phưc Sơn
33
1979-2011
23
Châu Ổ
1995-2011
11
Tam Kỳ
34
1979-2012
24
Sơn Tây
1997-2012
12
Tiên Phưc
25
1988-2012
25
Đăk Glei
1992-2011
13
Trà My
34
1978-2011
Hình 1: Bản đồ vị trí 25 trạm đo mưa
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương php phân tch tần suất vùng đã
được nghiên cu p dụng kh rng rãi ở cc
nưc pht triển. Đi tượng p dụng phương
pháp này l lưu lượng lũ ln nhất 2; 3;
4; 5 v lượng mưa ngy / giờ ln nhất 1.
Trong nghiên cu ny, tc gi đ cập đến
vic p dụng phương php phân tch tần suất
vùng đi vi lượng mưa ngy ln nhất hay
còn gọi l phương php phân tch tần suất
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
378
mưa vùng. Trong đ lượng mưa ngy được
tc gi sử dụng để phân tch l cc gi trị
mưa 1; 3; 5 v 7 ngy max của 25 trm đo
mưa trong vùng nghiên cu (bng 1). Kết qu
phân tch tần suất vùng cho phép trch xuất
gi trị mưa ng vi cc tần suất cc hn
thường dùng trong thang đo tần suất thiết kế
v kiểm tra công trình như: 1%; 0,5%; 0,1%
và 0,01%. Thông qua ch s mưa vùng để từ
đ phân b li cho từng trm, khi đ kch
thưc mu mỗi trm được lm ln lên rất
nhiu lần nên lm tăng đ tin cậy của cc gi
trị suy luận. Tương ng vi mỗi mô hình
mưa 1; 3; 5 v 7 ngy max ta c thể ưc tnh
được cc gi trị mưa ng vi cc tần suất 1%;
0,5%; 0,1% v0,01% cho 25 trm v cc kết
qu ny sẽ được s ha thnh bn đ mưa
cc trị bng công cụ GIS. Quy trình thc hin
phương php ny được tm lược như hình 2.
Hình 2: Sơ đồ quy trình thực hiện
Trong sơ đ hình 2, vic kiểm tra đng nhất
dữ liu được thc hin thông qua Test Hosking
1 v phân tch tần suất vùng được pht triển
da trên code Bayesian MCMC2. Vic phân
vùng đng nhất được tiến hnh tuần t như
sau: Trưc tiên nhm tất c sliu 25 trm v
dùng test Hosking kiểm tra tnh đng nhất. Nếu
tập hợp dữ liu đng nhất (tha mãn test
Hosking) thì tiến hnh phân tch vùng. Nếu
không thì phi phân vùng thnh 2 vùng hoặc
nhiu hơn, đến khi no tha mãn được test
Hosking. Mu dữ liu của 25 trm trong
nghiên cu ny tha mãn test Hosking.
3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Dưi đây là so snh cc kết qu bn đ
mưa cc hn (p=1%) theo phương php
truyn thng (hình 3) và theo phương pháp
phân tch tần suất mưa vùng (hình 4) trên
cùng mu s liu v phân b GEV.
Hình 3: Bản đồ mưa 1 ngày max
theo phương pháp truyền thống.
Hình 4: Bản đồ mưa 1 ngày max
theo phương pháp phân tích vùng.
Xây dng mô hình
mưa 1; 3; 5; 7 ngày
max
Kiểm tra
đng nhất
dữ liu
Nhm hoặc chia s
liu cc trm đo
trong vùng
đúng
sai
Phân tch tần suất
vùng Code Bayesian
MCMC
Sử dụng GIS
xây dng bn đ mưa
cc hn
Trch xuất kết qu
ng vi cc tần suất
cc hn
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
379
Hình 3 cho thấy tâm mưa ln nhất tập
trung ti Hip Đc (X > 700 mm), cc vùng
pha Tây tnh Qung Nam c lượng mưa dao
đng từ 500 đến 680 mm v c xu hưng
gim dần v pha Đông (X < 500 mm). Tuy
nhiên, hình 4 cho kết qu ưc tnh phân b
mưa hon ton khc, tâm mưa ln nhất tập
trung ti Tr My (X> 700 mm) sau đ gim
gim dần theo hưng Bc (cc huyn Phưc
Sơn, Hip Đc v Tiên Phưc) vi lượng mưa
ưc tnh khong 500 đến 680 mm, sau đgim
dần theo rãnh hưng Tây v Đông Bc
(X<500 mm). Vậy đâu l kết qu phù hợp?
Theo Đặc điểm kh hậu tnh Qung Nam,
2012 6 hình thế thời tiết gây mưa 1 ngy
max do 3 yếu t: (i) đi gi đông dy vi
hm lượng ẩm cao; (ii) cc nhiễu đng kh
quyển quy mô ln v (iii) tc đng đng lc
mnh mnh mẽ của địa hình Trường Sơn ở
phía Tây và các dãy núi cao ct ngang theo
hưng Đông Tây. Điu ny đã được cc đi
kh tượng trong khu vc v cc tnh lân cận
ghi nhận được, v dụ như tâm mưa ln tập
trung ở sườn pha Bc dãy Bch Mã như
Nam Đông v Thượng Nhật v sườn pha
Bc của dãy Ngọc Linh tiếp gip giữa tnh
Qung Nam v Qung Ngãi như huyn Tr
My. Từ những yếu t khch quan ny c thể
thấy rng, kết qu theo phương pháp phân
tch mưa vùng cho kết qu phù hợp hơn
phương php phân tch tần suất truyn thng.
Theo s liu thông kê cc trm cho thấy
rng lượng mưa 1 ngy max đo được ti trm
Hip Đc vo năm 2006 l ln nhất trong các
trm (X= 689 mm) nhưng chiu di mu
quan st của trm ny ch 24 năm. Điu ny
dn đến s không tin cậy trong ưc tnh tần
suất trên 1% của trm Hip Đc vkết qu
bn đ phân b mưa (hình 3) cho thấy lượng
mưa 1 ngy max ln nhất ti Hip Đc. Tuy
nhiên kết qu da trên phương php vùng
(hình 4) ch ra rng tâm mưa tập trung ở Tr
My da trên ch s mưa vùng để tăng kch
thưc mu thng kê cho tất c cc trm đo
trong vùng nghiên cu (tương đương 690
năm). Phương php ny đã khc phục được
hn chế v s lượng mu thng kế của
phương php truyn thng vtăng đ tin cậy
của gi trị ưc tnh trong vùng ngoi suy.
Qua cc phân tch trên cho thấy rng kết
qu sử dụng phương pháp phân tích tần suất
mưa vùng (hình 4) c đ tin cậy cao hơn v
phù hợp vi xu thế phân b mưa trên địa bn
tnh Qung Nam 6. Tương t, nghiên cu
đã xây dng bn đ mưa vi cc tần suất cc
hn như 0,5%; 0,1% v 0,01%.
4. KẾT LUẬN
Nghiên cu đã xây dng cc mô hình mưa
bất lợi 1; 3; 5 v 7 ngy max của 25 trm đo
mưa trên địa bn tnh Qung Nam v vùng
phụ cận lm cơ sở dữ liu cho phân tch tần
suất mưa vùng. Tc gi cũng đã xây dng
chương trình phân tch tần suất mưa vùng
theo suy luận Bayesian v thuật ton Markov
chain Monter Carlo được pht triển da trên
code Bayesian MCMC [2] và ng dụng GIS
xây dng cc bn đ mưa cc hn.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Hosking and Wallis. 1997. Regional
frequency analysis: An approach based on L-
Moments. Cambridge University Press,
London, UK.
2 Nguyen Chi Cong. 2012. Luận n Tiến sĩ
“Improvement of Bayesian MCMC
approaches for regional flood frequency
analyses”. University of Nantes-France.
3 Nguyen Chi Cong; Olivier Payrastre; Eric
Gaume. 2013. Inventories of extreme floods at
ungauged sites and regional flood frequency
analyses: methodological reflections and
evaluation of performances. Doi
10.1051/lhb/2013011. La Houille Blanche.
4 Nguyen Chi Cong; Olivier Payrastre; Eric
Gaume. 2014. Regional flood frequency
analyses involving extraordinary flood events
at ungauged sites: further developments and
validations.Doi.org/10.1016/j.jhydrol.2013.09.
058. Journal of Hydrology.
5 Nguyen Chi Cong; Olivier Payrastre; Eric
Gaume. 2015. Reducing uncertainties on
low-probability flood peak discharge
quantile estimates: comparison of historical
and/or regional approaches. Doi
10.1051/lhb/20150035. La Houille Blanche.
6 Trung tâm Kh tượng Thủy văn tnh Qung
Nam. 2012. Đặc điểm kh hậu thủy văn
Qung Nam năm 2012.