Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
369
XÂY DỰNG BỘ ĐƯỜNG CONG IDF CHO
NHỮNG VÙNG CÓ HOẶC THIẾU SỐ LIỆU MƯA NGÀY
THUỘC KHU VỰC ĐÔNG BẮC - VIỆT NAM
Doãn Thị Nội1, Hoàng Thanh Tùng2, Nguyễn Hoàng Sơn3
1Đại học giao thông vận tải, email:chungnoicg@gmail.com
2,3 Đại học Thủy lợi, email:httung@tlu.edu.vn; sonnh@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Đường cong IDF (Cường độ-Thời gian-
Tần suất) được sử dụng để xác định cường
độ mưa theo tần suất phục vụ tính toán lũ
thiết kế cho các công trình thoát nước nhỏ
trên đường. Xây dựng đường cong IDF cho
thời đoạn ngắn (d<1ngày) bằng phương
pháp thu phóng với tỷ lệ không đổi theo
thời gian đang được nhiều các nhà khoa học
quan tâm nghiên cứu. Các nghiên cứu tiêu
biểu như: Gupta và nnk (1990), [1] nghiên
cứu biến thiên lượng mưa theo không gian
và thời gian theo một tỷ lệ và nhiều tỷ lệ.
Nguyễn và nnk, [2] đề xuất mô hình khái
quát hóa GEV (tính toán các vùng theo thời
đoạn ngắn. Pao-shan và nnk (2004), [3]
trình bày việc thu phóng để chuyển đổi IDF
mưa ngày thành các thời đoạn ngắn hơn.
Kuzuha và nnk, [4] chỉ ra sơ đồ thu phóng
và phân tích tần suất lũ. Nhật và nnk
(2007), [5] nghiên cứu ứng dụng lý thuyết
thu phóng đơn giản theo thời gian và không
gian ở một số vùng.
Nhìn chung, các nghiên cứu đã có nhiều
đóng góp trong việc thu phóng mưa ngày
sang thời đoạn ngắn hơn ở một số nước trên
thế giới. Tuy nhiên, ở Việt Nam và khu vực
nghiên cứu vấn đề này còn chưa được
nghiên cứu chi tiết. Vùng núi phía Bắc có
các quốc lộ đi qua như: QL31, QL279,
QL3, QL4D, QL4E... có các công trình
thoát nước nằm trên địa hình có độ dốc lớn,
lượng mưa lớn, thời gian tập trung ngắn kết
hợp với nguy cơ lũ quét dẫn đến lượng mưa
chỉ vài giờ cũng đủ ngập và phá hủy rất
nhiều công trình giao thông. Việc xây dựng
đường cong IDF cho thời đoạn ngắn là rất
cần thiết trong tính lũ thiết kế cho công
trình cầu đường.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Xây dựng đường cong IDF
Cơ sở lý thuyết - Sơ đồ toán
Không trạm
Có trạm
Dựa vào lý thuyết thu phóng theo không
gian và thời gian của Gupta[1]. Gọi I(d) là
cường độ mưa với thời gian d,I(
d) =
HI(d)
(1); Với
là hệ số tỷ lệ, H là hệ số mũ.
Mưa 24h
tại các trạm đại
biểu (8 trạm)
H,µ(24),

Tính
I(d=1,3,6,12,24h)
theo (1)
Lập bản đồ
đẳng
H, µ(d),
(d)
Xây dựng
đường IDF
theo GEV
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
370
Biến đổi về dạng sau:
qq
qH
E I( d ) E I(d )





(2)
E là kỳ vọng mô men của I(d) và q là bậc
của moment; I(d) là biến ngẫu nhiên đơn nếu
H tỷ lệ tuyến tính với q; I(d) là biến ngẫu
nhiên đa biến khi H quan hệ phi tuyến với q.
Hàm phân phối xác suất theo I(d):
(3)
I(d) =
ln(
lnT) (4)
là thông số vị trí và

là thông số tỷ lệ.
Tính toán các thông số này theo phương pháp
moment.Theo lý thuyết thu phóng [1], IDF ở
các trạm không có số liệu được được suy ra
từ hệ phương trình (5):
d,T H
HH
24 24
1
ln ln 1 T
Id
.( .d ) ; .( .d )












(5)
b) Tính thử nghiệm
- Số liệu tính toán: Mưa giờ tại 8 trạm ở
Lạng Sơn và Bắc Kạn (Đông Bắc) mô tả
trong hình 1 và bảng 1.
- Mưa ngày tại 44 trạm: Bản Quế, Bình
Gia, Chi lăng... mô tả trong hình 1.
- Từ số liệu mưa giờ cuả 8 trạm đo đạc tại
xây dựng đường cong IDF theo phân phối
GEV và từ số liệu mưa 24h của 8 trạm tiến
hành xây dựng H và thông số
24,
24, theo
phương trình (1).
Hình 1. Các trạm khí tượng vùng nghiên cứu
+ Với các trạm có số liệu (8 trạm) tính IDF
theo (5) được hình 5.
+ Với các trạm không có số liệu, ứng dụng
GIS vẽ bản đồ đẳng trị ba thông số trên, trích
H,
24,
24, trên bản đồ đẳng trị. Tính I(d<1
ngày) với số liệu ở các trạm trên. Kết quả I
lập đường cong IDF hình 6.
Bảng 1. Kết quả tính toán bộ thông số
cho các trạm khác nhau
T=100
Trạm
(-H)
µ24
s24
1
Bắc Cạn
-0.66
4.14
2.15
2
Ngân Sơn
-0.68
4.78
1.92
3
Chợ Rã
-0.62
3.45
1.84
4
Bắc Sơn
-0.77
4.53
1.34
5
Đình Lập
-0.59
5.31
3.56
6
Hữu Lũng
-0.74
4.58
1.67
7
Lạng Sơn
-0.65
4.06
1.77
8
Thất Khê
-0.69
4.11
2.26
2.2. Xây dựng đường cong IDF cho các
vùng không có trạm
Từ bộ thông số H và
24,
24, ứng dụng
GIS, xây dựng được bản đồ đẳng H và
24,
24, cho cả hai tỉnh. Trên cơ sở đó tiến hành
nội suy giá trị thông số, tính cường độ mưa
theo hệ (1) cho các vùng nơi xây dựng công
trình không có số liệu.
3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Kết quả tính toán được biểu thị qua các
bảng, biểu và các bản đồ sau:
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
371
Hình 2. Bản đồ cường độ mưa (µ24)
Hình 3. Bản đồ sai số quân phương (
24) Hình 4. Bản đồ hệ số mũ H (T=100 năm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
1 6 11 16 21
Cường độ mưa (mm/h)
Thời gian (h)
ĐƯỜNG CONG IDF TRẠM HỮU LŨNG -
GUMBEL
5
10
25
50
100
200
Hình 5. Bộ đường cong IDF - Hữu Lũng
(thực đo) (mm/h)
Hình 6. Bộ đường cong IDF - Hữu Lũng
(tính toán).
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ kết quả tính thử nghiệm đối với các trạm
có mưa giờ (8 trạm), kiến nghị cơ sở khoa học
tính IDF bằng phương pháp thu phóng [1] cho
các trạm hoặc vùng không có mưa giờ như Bản
Quế, Bình Gia, Chi Lăng... thuộc hai tỉnh Bắc
Kạn và Lạng Sơn, phục vụ cho tính lũ thiết kế
từ mưa cho các công trình thoát nước trên
đường ở vùng núi có độ dốc lớn và thời gian
tập trung nước ngắn.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Gupta, V. K. and Waymire, E.1990.
Multiscaling properties of spatial rainfall and
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
372
river flow distributions. Journal of Geophysical
Research, 95 (D3), pp. 1999-2009.
[2] Nguyen, V. T. V, Nguyen, T-D. and
Ashkar, F.2002.Regional frequency analysis
of extreme rainfalls, Water Sci.
Technol.45(2), pp.75–81.
[3] Pao-shan Y., Yang, T.C. and Lin, C. S.2004:
Regional rainfall intensity formulas based
on scaling property of rainfall Journal of
Hydrology, 295(1-4), pp. 108-123.
[4] Kuzuha, Y., Komatsu, Y., Tomosugi, K.
and Kishii, T.2005. Regional Flood
Frequency Analysis, Scaling and PUB,
Journal Japan Soc. Hydrol. and Water
Resources Vol. 18,No. 4, pp. 441-458.
[5] Nhat, L. M., Tachikawa, Y., Sayama, T.,
and Takaka, K.2007.A simple scaling
characteristic of rainfall in time and space
toderive intensity duration frequency
relationships, Annual Journal of Hydaulic
Engineering, JSCE, Vol. 51, pp. 73-78.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5