Nghiên cứu cải tiến phương pháp xác định mô hình mưa và lưu lượng tiêu thiết kế cho các hệ thống tiêu..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu cải tiến phương pháp xác định mô hình mưa và lưu lượng tiêu thiết kế cho các hệ thống tiêu..

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN THỊ VIỆT HỒNG NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MƠ HÌNH MƢA VÀ LƢU LƢỢNG TIÊU THIẾT KẾ CHO CÁC HỆ THỐNG TIÊU VÙNG ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nƣớc Mã số chuyên ngành: 62-58-02-12 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2018
2. Cơng trình được hồn thành tại Trƣờng Đại học Thủy lợi Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Tuấn Anh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2: GS.TS Lê Chí Nguyện Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại vào lúc giờ ngày tháng năm Cĩ thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi
3. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thi t của tài Trong cơng tác quy hoạch, thiết ế các hệ thống ti u, một trong nh ng nội dung qu n trọng là xác đ nh mơ hình mư thiết ế và t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế. Tuy đã cĩ nhiều nghi n cứu về vấn đề này nhưng vẫn cịn cĩ một số tồn tại:: i) Đối với vùng đơ th h y dân cư tập trung hiện n y vẫn dùng cơng thức cường độ giới hạn để t nh lưu lượng ti u thiết ế, trong đĩ cơng thức t nh cường độ mư được xây dựng tr n cơ sở bộ số liệu trước đây do đĩ gây s i số lớn cho ết quả t nh tốn. Đồng thời các th m số trong cơng thức chỉ xác đ nh được tại các v tr cĩ trạm đo, nh ng vùng x trạm đo vẫn sử dụng th m số củ trạm gần nhất, như vậy sẽ hĩ đảm bảo độ ch nh xác ii) Hiện n y trong t nh tốn hệ số tiêu cho lúa, MHM được xác đ nh theo phương pháp thu phĩng trận mư điển hình thường dẫn đến ết quả hệ số lưu lượng ti u lớn hơn hoặc nhỏ hơn ứng với tần suất thiết ế. iii) Các vùng ti u ở ĐBBB đại đ số là vùng ti u hỗn hợp, tuy nhiên việc chọn MHM ngày để xác đ nh trận mư thiết ế sẽ dẫn đến ết quả t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế củ các cơng trình như nh, cống, trạm bơm thi n nhỏ. Ch nh vì vậy, việc thiết lập hệ số hiệu chỉnh lưu lượng làm cơ sở xác đ nh lưu lượng ti u thiết ế ứng với MHM giờ hi biết lưu lượng ti u thiết ế tính theo MHM ngày là rất cần thiết trong thực tiễn hiện n y hi tốc độ đơ th hĩ tăng nh nh. Ngồi ra, việc xây dựng các bản đồ đẳng tr mư thiết ế phục vụ cho cơng tác quy hoạch, thiết ế các hệ thống ti u tại các v trí khơng cĩ trạm đo là rất cần thiết. Với nh ng lý do đã n u ở tr n, đề tài: “Nghiên cứu cải tiến phương pháp xác định mơ hình mưa và lưu lượng tiêu thiết kế cho các hệ thống tiêu vùng đồng bằng Bắc Bộ” được đề xuất nghi n cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghi n cứu cải tiến phương pháp xác đ nh mơ hình mư ti u thiết ế và lưu lượng ti u thiết ế nhằm nâng c o độ ch nh xác củ ết quả t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế cho các hệ thống ti u vùng đồng bằng Bắc Bộ. 1
4. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghi n cứu: mơ hình mư ti u thiết ế và lưu lượng ti u thiết ế. - Phạm vi nghi n cứu: Vùng đồng bằng Bắc Bộ. 4. Nội dung nghiên cứu i) Xây dựng qu n hệ lượng mư -thời gi n mư -tần suất (DDF) và qu n hệ cường độ mư –thời gi n mư –tần suất (IDF) cho 15 trạm đo mư tự ghi thời đoạn ngắn (d = 10’÷24h); ii) Xây dựng các bản đồ đẳng tr mư nhằm nội suy khơng gi n, xác đ nh lượng mư và cường độ mư tại nh ng v tr hơng cĩ trạm đo. iii) Lự chọn MHM ti u thiết ế hợp lý bằng phương pháp so sánh mơ phỏng tồn liệt các trận mư đã xảy r trong thực tế để t nh tốn chế độ ti u cho các vùng trồng l . Ứng dụng cho hu vực Hà N m; iv)Thiết lập hệ số hiệu chỉnh lưu lượng thiết ế cho các hệ thống ti u hỗn hợp nơng nghiệp và dân cư đơ th từ MHM giờ và MHM ngày hu vực Phủ Lý, Hà N m. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp ế thừ ; Phương pháp phân t ch thống ; Phương pháp phân t ch tương qu n và hồi quy thực nghiệm; Phương pháp mơ hình, mơ phỏng. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Luận án đã gĩp phần hồn thiện cơ sở ho học và phương pháp luận xác đ nh: cường độ mư thiết ế để t nh tốn lưu lượng thiết ế củ các hệ thống thốt nước mư hu dân cư, đơ th ; lự chọn MHM thiết ế hợp lý t nh tốn hệ số tiêu cho lúa; bổ sung phương pháp xác đ nh nh nh lưu lượng ti u thiết ế ứng với MHM giờ cho các hệ thống ti u hỗn hợp hi biết hệ số ti u t nh theo MHM ngày phục vụ bài tốn quy hoạch, thiết ế sơ bộ hệ thống ti u. - Kết quả nghi n cứu củ luận án cĩ thể được ứng dụng trong cơng tác quy hoạch, thiết ế các hệ thống ti u thốt nước mư hu vực dân cư, đơ th và hệ thống ti u nơng nghiệp – dân cư vùng nghi n cứu. 7. Cấu trúc luận án Ngồi phần Mở đầu, Kết luận và iến ngh , luận án gồm 3 chương: Chƣơng 1: Tổng qu n Chƣơng 2: Xây dựng phương pháp xác đ nh mơ hình mư và lưu lượng thiết ế cho hệ thống ti u. Chƣơng 3: Kết quả nghi n cứu và thảo luận. 2
5. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan v mơ hình mƣa tiêu thi t k 1.1.1 Khái niệm về mơ hình mưa tiêu thiết kế Mơ hình mư ti u thiết ế là một MHM ứng với tần suất thiết ế được xác đ nh dùng để thiết ế một hệ thống ti u nào đĩ. Mơ hình trận mư ti u thiết ế b o gồm: thời gi n mư ; tổng lượng mư củ cả trận mư tương ứng với tần suất thiết ế và phân bố mư theo thời gi n củ trận mư tương ứng với tần suất thiết ế. Phạm vi ứng dụng củ mư thiết ế rất rộng lớn, là cơ sở để đề r các giải pháp cải tạo, nâng cấp h y thiết ế các hệ thống ti u. Trong luận án thống nhất ý hiệu: lượng mư là H (mm); Cường độ mư là I (mm/h hoặc mm/ph t); thời gi n mư được ý hiệu là d (giờ hoặc ph t). 1.1.2 Các nghiên cứu về xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế Phương pháp xác đ nh MHM thiết ế (Design storm) đã được nghi n cứu bởi nhiều tác giả tr n thế giới, hiện n y được chi thành b nhĩm: Nhĩm phương pháp thứ nhất: Xác đ nh MHM thiết ế dự vào phân bố mư củ trận mư điển hình đã xảy r trong thực tế, điển hình như: MHM thiết ế củ Huff (1967), Yen và Chow (1980); Cơ qu n bảo vệ đất Ho Kỳ (SCS, 1986) Nhĩm phương pháp này cĩ ưu điểm là: dạng phân bố củ mư gần giống với các trận mư đã xảy r trong thực tế. Tuy nhi n cĩ mặt hạn chế là chư cĩ ti u ch cụ thể để nhận dạng trận mư điển hình; đồng thời ết quả phụ thuộc vào chủ qu n người t nh tốn, mất nhiều thời gi n. Nhĩm phương pháp thứ hai: MHM tiêu thiết ế được xác đ nh dự vào qu n hệ lượng mư – thời gi n mư – tần suất (DDF) và cường độ mư – thời gi n mư – tần suất (IDF) điển hình như: Chow (1988) đã đề xuất MHM hối xen ẽ dự tr n mối qu n hệ DDF; Keifer và Chu (1957) Ưu điểm củ phương pháp này là các MHM tiêu thiết ế được xác đ nh nh nh thơng qu ết quả qu n hệ DDF và IDF. Tuy nhi n cũng cĩ nhược điểm đĩ là dạng phân bố củ mơ hình mư hơng giống trận mư thực tế. 3
6. Nhĩm phương pháp thứ ba: Cơ sở củ phương pháp lự chọn MHM thiết ế th ch hợp nhất dự tr n ết quả mơ phỏng mư tồn liệt các trận mư xảy r trong quá khứ, điển hình như: C o (1993); Despotovic (1996)[9]; Alfieri (2007) với nguy n tắc là: mơ hình mư ti u thiết ế được gọi là th ch hợp nhất hi nĩ tạo r dịng chảy lớn nhất xác đ nh được từ phân t ch tần suất liệt dịng chảy đo đạc hoặc liệt dịng chảy mơ phỏng từ các trận mư đã đo đạc. Ưu điểm củ phương pháp là qu mơ phỏng tồn liệt sẽ lự chọn được mơ MHM tốt nhất là MHM tạo r dịng chảy cĩ tần suất xuất hiện sát nhất với tần suất thiết ế củ trận mư đã xảy r trong quá hứ. Tuy nhi n phương pháp này cĩ nhược điểm là hối lượng t nh tốn lớn do đĩ mất nhiều thời gi n. 1.1.3 Các nghiên cứu xác định mơ hình mưa tiêu thiết kế ở Việt Nam Phương pháp thu phĩng trận mưa điển hình: Ở Việt N m, trong cơng tác quy hoạch, thiết ế các hệ thống ti u nước mặt (gồm cả vùng nơng nghiệp mà chủ yếu là l nước và các vùng dân cư, đơ th ) hiện n y thường sử dụng phương pháp thu phĩng trận mư điển hình với tài liệu mư ngày, mư giờ để xác đ nh trận mư thiết ế. Phương pháp này cĩ ưu điểm: Dự vào tài liệu thống , đo đạc sẵn cĩ qu nhiều năm củ các trạm để chọn r MHM ti u thiết ế, phương pháp này đơn giản, dễ xây dựng. Một số nghiên cứu khác: Tác giả Tr nh Kim Sinh (2009); Tác giả Bùi Nam Sách (2000): Các ết quả nghi n cứu đã chỉ rõ, với đặc điểm đ lý tự nhi n củ vùng ĐBBB, trong t nh tốn xác đ nh MHM ti u thiết ế cho nơng nghiệp n n chọn MHM 5 ngày lớn nhất với dạng phân phối cĩ đỉnh rơi vào ngày thứ b hoặc thứ tư củ trận mư . Tuy nhi n nghi n cứu mới chỉ dừng lại ở việc xem xét t nh cần thiết củ việc áp dụng MHM giờ chứ chư xây dựng được MHM giờ áp dụng cho các hu dân cư, đơ th , cơng nghiệp h y hỗn hợp. 4
7. Tác giả Nguyễn Mạnh Hùng (2010); Lã Thanh Hà (2011): Các phương pháp sử dụng trong nghi n cứu củ h i tác giả đều cĩ ưu điểm là giá tr lưu lượng đỉnh và tổng lượng sát hơn với giá tr đo đạc. Tuy nhi n các nghi n cứu này mới chỉ xem xét đến mư điểm (phù hợp cho lưu vực ti u nhỏ) mà chư đề cập đến sự phân bố hơng đều theo hơng gi n củ mư - yếu tố cĩ ảnh hưởng đáng ể đến ết quả t nh tốn mư -dịng chảy đối với các lưu vực ti u vừ và lớn. 1.2 Tổng quan các nghiên cứu v quan hệ lƣợng mƣa – thời gian – tần suất (DDF) và quan hệ cƣờng ộ mƣa-thời gian mƣa-tần suất (IDF) Các đặc t nh tỷ lệ củ thời đoạn mư được mơ tả bằng đường cong qu n hệ lượng mư – thời gi n mư – tần suất (DDF) tại một trạm đo mư , được sử dụng rộng rãi trong t nh tốn mư thiết ế. Mơ hình này cho phép th m số hĩ đường cong DDF một cách hiệu quả và chi tiết, đư r các ết quả ch nh xác hơn trong việc xác đ nh lượng mư thiết ế. Theo nhiều nghiên cứu: Chen, C. L., 1983; Burlando, P. and Rosso, R., 1996, L Văn Nghinh đường cong DDF thường được xác đ nh bằng một phương trình th m số (H = .dn). Qu n hệ IDF thơng thường được biểu diễn dưới dạng đồ th . Khi cĩ đủ các số mư t cĩ thể xây dựng các đường cong IDF bằng phân t ch tần suất. Một phân phối xác suất thường h y dùng trong phân t ch tần suất mư là phân phối Gumbel. Điển hình như: El-sayed (2011) Le.Minh.Nhat (2006); Dỗn Th Nội (2016) Các qu n hệ IDF cịn được biểu th bằng phương trình và nhiều cơng thức hác nhau: Wenzen (1982), TCVN 7957 (2008), Trần Việt Liễn (1979), Trần H u Uyển (1973) các cơng thức t nh tốn cường độ mư đều biểu th theo quy luật q = A/tn. Tuy nhi n nhiều cơng thức được xây dựng từ nh ng năm 1920, 1941 cho đến 1980 n n việc áp dụng cơng thức này cĩ thể sẽ hơng cịn sát với thực tế, do ảnh hưởng củ biến đổi h hậu làm cho cường độ mư th y đổi. Điều này sẽ ảnh hưởng đến mức độ ch nh xác củ ết quả t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế. Vì vậy cần phải nghi n cứu, xem xét sự biến động củ mư theo hơng gi n và thời gi n đồng thời xây dựng cơng thức t nh cường độ mư tr n cơ sở cập nhật số liệu mư trong vùng theo các phương pháp mới hiện n y. 5
8. 1.3 Tổng quan các nghiên cứu v xây dựng bản ồ ẳng trị mƣa Đường đẳng tr mư là đường cong nối liền các điểm tr n bản đồ cĩ lượng mư bằng nh u tr n cơ sở số liệu thực đo củ các trạm đã cĩ thuộc vùng nghi n cứu. Phương pháp đường đẳng tr cĩ nhiều ưu điểm vì hơng chỉ cho t t nh được lượng mư bình quân lưu vực mà cịn t nh đến sự phân bố hơng đều củ mư theo hơng gi n (như v tr tâm mư , xu thế biến đổi củ mư theo các hướng ). Tài liệu đo được ở trạm đo mư chỉ cho t biết được lượng mư ở một điểm, tr n nh ng lưu vực nhỏ, qu n trắc đặt tại đ điểm th ch hợp cĩ thể coi lượng mư trạm đo này đại biểu cho lượng mư bình quân tồn hu vực. Ở hu vực tương đối lớn thì lượng mư được xác đ nh như vậy sẽ dẫn đến ết quả hơng đảm bảo ch nh xác. Tuy nhi n, do phải xây dựng bản đồ đẳng tr mư n n hối lượng t nh tốn lớn. Tr n thế giới đã cĩ các nghi n cứu xây dựng bản đồ đẳng tr mư như: Hershfield (1961); Ở Italy, các bản đồ đẳng tr th m số củ phương trình lượng mư được lập cho nhiều vùng, từ các bản đồ nội suy được các th m số tại các hu vực cần xây dựng cơng thức t nh lượng mư trong trường hợp hơng cĩ trạm đo. Ở Việt N m cĩ các tác giả Trần Th nh Xuân (2007), Đặng Quốc Dũng (2015), đã xây dựng bản đồ đẳng tr mư bằng phần mềm ArcGis với các phương pháp nội suy hác nh u. 1.4 Tổng quan các nghiên cứu v tính lƣu lƣợng tiêu thi t k và hệ số hiệu chỉnh lƣu lƣợng theo bƣớc thời gian mƣa Trong một hệ thống ti u b o gồm nhiều đối tượng như: các hu dân cư, đơ th , cơng nghiệp, đất trồng l Để xác đ nh được lưu lượng ti u củ hệ thống cần phải t nh được hệ số ti u thành phần củ các đối tượng cần ti u. + Tính lưu lượng tiêu thiết kế cho các khu vực dân cư, đơ thị: Khi t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế củ các tuyến cống cho các hu đơ th , dân cư tập trung và hu cơng nghiệp theo TCVN 7957:2008. Q = q.C.F (1-23) Cường độ mư t nh tốn cĩ thể xác đ nh bằng biểu đồ qu n hệ IDF hoặc bằng các cơng thức giới thiệu ở mục 1.2 6
9. + Tính lưu lượng tiêu thiết kế cho các vùng nơng nghiệp và hỗn hợp dân cư, nơng nghiệp theo cơng thức sau: q .A Q tk (1-20) tk 1000 Hệ số ti u thiết ế củ hệ thống được xác đ nh từ các hệ số ti u thành phần củ các đối tượng cần ti u trong hệ thống t nh theo TCVN: 10406 (2015). Cũng theo TCVN 10406 (2015). Đối với vùng ti u hỗn hợp, trong trường hợp đối tượng ti u nước là hu cơng nghiệp và đơ th chiếm tỷ lệ lớn (≥ 50 % HT) và tập trung thành một tiểu vùng độc lập. Nếu hơng cĩ tài liệu mư giờ, cĩ thể sử dụng MHM ngày, hệ số ti u thiết ế củ đối tượng này xác đ nh như sau: C j .Pi 24 qji = Km. (1-22) với Km = (1-23) 8,64 Thq Trong đĩ : Km là hệ số điều chỉnh số giờ mư hiệu quả trong một ngày: Thq là số giờ mư hiệu quả trung bình trong một ngày mư củ trận mư ti u thiết ế. Cĩ thể sử dụng các mơ hình tốn - thủy lực như họ mơ hình MIKE, mơ hình SWMM, KOD, VRSAP, hoặc các phần mềm ti n tiến hác đã được iểm nghiệm trong thực tế để t nh tốn ti u nước. 1.5 Giới thiệu v ồng bằng Bắc Bộ Vùng cĩ v tr giới hạn như s u: Ph Bắc giáp tỉnh Bắc Gi ng và Thái Nguy n, Quảng Ninh; ph N m giáp tỉnh Th nh Hố; ph Đơng giáp biển Đơng; ph Tây giáp tỉnh Hồ Bình, Ph Thọ. Vùng gồm 10 tỉnh, thành phố: Hà Nội, Hải Phịng, Hải Dương, Hưng Y n, Bắc Ninh, Vĩnh Ph c, Thái Bình, Hà Nam, N m Đ nh, Ninh Bình. Trong nh ng năm gần đây các tỉnh ĐBBB cĩ nhiều biến động về các yếu tố inh tế xã hội như diện t ch đất c nh tác giảm; diện t ch chuyển đổi từ đất l s ng r u màu, thủy sản tăng; đơ th - cơng nghiệp gi tăng ảnh hưởng tới y u cầu ti u thốt nước củ các hệ thống ti u 7
10. 1.6 K t luận chƣơng 1 Qu nghi n cứu, phân t ch và đánh giá ưu nhược điểm củ các phương pháp xác đ nh mơ hình mư ti u thiết ế và t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế tr n thế giới và ở Việt N m hiện n y. Luận án đã đ nh hướng lự chọn các nội dung và phương pháp nghi n cứu được thể hiện trong sơ đồ tiếp cận dưới đây: Hình 1.18 Sơ đồ nội dung nghi n cứu và cách tiếp cận 8
11. CHƢƠNG 2 XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MƠ HÌNH MƢA VÀ LƢU LƢỢNG THIẾT KẾ CHO HỆ THỐNG TIÊU 2.1 Phƣơng pháp xây dựng quan hệ lƣợng mƣa - thời gian - tần suất và (DDF) quan hệ cƣờng ộ mƣa - thời gian - tần suất (IDF), từ ĩ thi t lập cơng thức tính cƣờng ộ mƣa cho các trạm o mƣa tự ghi. 2.1.1 Phương pháp xây dựng quan hệ lượng mưa – thời gian – tần suất Bước 1: Thu thập và tổng hợp tài liệu mưa: Dự tr n tài liệu mư tự ghi 30 năm (1985 - 2014) củ 15 trạm h tượng: Nh ng giá tr lượng mư lớn nhất năm tương ứng với các thời đoạn 10’, 30’, 1h, 2h, 3h, 6h, 12h, 24h đã được xác đ nh. Đây là các mốc thời gi n đặc trưng được nhiều tác giả đã nghi n cứu thường chọn để xác đ nh qu n hệ DDF. Bước 2: Lựa chọn hàm phân phối xác suất: Để chọn được hàm phân phối xác suất phù hợp nhất, iểm đ nh 2 đã được áp dụng với b hàm: Gumbel, Pearson III và Lognormal. Kết quả hàm Gumbel được chọn để t nh tốn tần suất. Bước 3: Thiết lập quan hệ lượng mưa - thời gian mưa - tần suất : Thiết lập cơng thức qu n hệ lượng mư (Hd) với thời gi n mư (d) được biểu th dưới dạng phương trình s u: n Hd(T ) = a(T). d (T) (2-13) Trong đĩ: Hd(T) là lượng mư lớn nhất củ thời đoạn d ứng với chu ỳ lặp lại T; và n là các th m số được xác đ nh theo phương pháp hồi quy. Để mơ tả ch nh xác hơn qu n hệ này, phương trình qu n hệ H  d được xác đ nh theo h i phạm vi thời gi n như s u: 1 n1(T) Hd (T) = a1 (T). d khi d ≤ d*(T) (2-14) 2 n2(T) và Hd (T) = a2 (T). d khi d*(T) < d ≤ 24 (2-15) Trong đĩ: Hd (T) là lượng mư (mm); d là thời gi n mư (h); a1, a2, n1 và n2 là nh ng th m số củ h i phương trình. Để đảm bảo sự li n tục củ đường H  d gi h i hoảng thời gi n, ứng với mỗi giá tr T, d* được xác đ nh dự tr n phương trình s u: n1 n2 a1. (d*) = a2. (d*) (2 -16) 9
12. 1 a2 => d* exp ln( ) (2 -17) n1 n2 a1 Giá tr củ d* phụ thuộc vào lượng mư và xu thế biến đổi củ mư theo thời gi n tại mỗi trạm đo mư . Đường qu n hệ Hd được mơ tả bởi phương trình (2- 14) và (2-15) và nh ng điểm thực nghiệm cĩ dạng như hình 2.3. Quan hệ DDF - Trạm Phủ Lý 1000 T=2 năm T=5 năm T=10 năm T=20 năm 100 T=2 năm T=5 năm T=10 năm Lượng mưa(mm) Lượng T=20 năm 10 0.1 1 10 100 Thời gian (h) Hình 2.3 Đường qu n hệ Hd được mơ tả bởi phương trình (2-14) và (2-15) và nh ng điểm thực nghiệm 2.1.2 Thiết lập cơng thức tính cường độ mưa cho các trạm đo mưa tự ghi Từ cơng thức t nh độ sâu mư thiết ế đã thiết lập ở (2-13), chuyển đổi thành cường độ mư theo cơng thức s u: H I (mm/h) (1-12) d Trong đĩ: H là độ sâu mư (mm), được xác đ nh từ cơng thức (2.13); d là thời gi n mư (h). Do đĩ: I = a.dn-1 (2-18) 2.2 Phƣơng pháp xây dựng các bản ồ ẳng trị lƣợng mƣa thi t k tƣơng ứng với thời gian mƣa và tần suất khác nhau cho vùng ĐBBB Hiện n y hi t nh tốn quy hoạch, thiết ế các hệ thống ti u, người thiết ế thường mượn số liệu mư tại các trạm đo mư gần nhất để t nh tốn trận mư thiết ế cho lưu vực ti u trong hi số lượng trạm đo mư tự ghi trong vùng rất hạn chế, do đĩ dẫn đến ết quả t nh tốn mư thiết ế hơng ch nh xác. Để hắc phục tình trạng này cĩ thể ứng dụng ỹ thuật phân t ch hơng gi n để nội suy mư tại các v tr hơng cĩ trạm đo mư nhằm nâng c o độ ch nh xác cho các 10
13. ết quả xác đ nh. Phần mềm ArcGis đ ng được sử dụng rộng rãi hiện n y, cung cấp một giải pháp tồn diện từ nhập số liệu, chỉnh lý, phân t ch và phân phối thơng tin tr n mạng Internet tới các cấp độ hác nh u. Các phương pháp nội suy hơng gi n được t ch hợp trong ArcGIS b o gồm hầu hết các phương pháp nội suy thơng dụng như IDW, Spline, Kriging Đối với vùng ĐBBB, đ hình t th y đổi n n tác giả lự chọn phương pháp nội suy Spline để t nh tốn nội suy lượng mư theo hơng gi n vì phương pháp này cho ết quả t b ảnh hưởng do mật độ các trạm đo mư hơn so với phương pháp hác. 2.3 Phƣơng pháp xác ịnh MHM thi t k hợp lý cho vùng trồng lúa Cơ sở củ phương pháp lự chọn mơ hình mư thiết ế th ch hợp nhất dự tr n ết quả mơ phỏng mư tồn liệt củ các tác giả: C o (1993); Despotovic (1996); Alfieri (2007) với nguy n tắc là: MHM ti u thiết ế được gọi là th ch hợp nhất hi nĩ tạo r dịng chảy (hệ số ti u) lớn nhất xác đ nh được từ phân t ch tần suất liệt dịng chảy đo đạc hoặc liệt dịng chảy mơ phỏng từ các trận mư đã đo đạc dự tr n các giả thiết: ơ ruộng là hồn chỉnh; cơng trình ti u mặt ruộng là đập tràn chảy tự do với các bước tính tốn s u đây: Bước 1: Xây dựng các mơ hình mư thiết kế hác nh u để lựa chọn; Bước 2: Sử dụng các trận mư thiết ế đã được xác đ nh trước ứng với tần suất thiết ế P để xác đ nh hệ số tiêu thiết kế, ký hiệu là qTK(P); Bước 3: Từ tài liệu mư ngày thực đo, tách các trận mư cĩ H ≥ 100mm cho từng năm; Bước 4: Mơ phỏng quá trình: mư  q cho các trận mư xác đ nh ở bước 3 được qmax của từng trận xác đ nh được qmaxmax trong năm. Bước 5: T nh và vẽ đường tần suất với liệt qmaxmax ứng với tần suất thiết ế P, xác đ nh được hệ số ti u ứng với P, gọi là qTL(P) (hệ số ti u tồn liệt). Bước 6: So sánh ết quả t nh qTK(P) và qTL(P) qu chỉ số s i số tương đối q: q q TK (P) TL(P) (2-22)  q .100% qTL(P) MHM thiết ế nào cho |q nhỏ nhất thì đĩ là MHM thiết ế th ch hợp nhất. Trong đĩ qtk và qTL được thực hiện bởi một chương trình máy t nh như sơ đồ s u 11
14. BEGIN Nhập số liệu: Mư thiết ế (Pi), hả năng ch u ngập củ l , hoi, Ht, i:= 1 (i =1÷N) Giải phương trình s u bằng PP lặp chi đơi (ẩn số là i) i:= i+1 i = N S Đ In ết quả q~t END Hình 2.9 Sơ đồ hối mơ phỏng hệ số ti u q~t tồn liệt (Chương trình t nh lập bằng ngơn ng Visu l B sic 6.0 cĩ sơ đồ hối như hình 2.8 và 2.9 đã được iểm đ nh bằng phương pháp so sánh ết quả t nh từ chương trình và từ phần mềm Exel truyền thống). 12
15. 2.4 Phƣơng pháp xác ịnh hệ số hiệu chỉnh lƣu lƣợng thi t k hệ thống tiêu cho vùng hỗn hợp từ mơ hình mƣa giờ và mơ hình mƣa ngày Trong thực tế hiện n y, hi t nh tốn ti u cho các hu dân cư, đơ th thường chọn bước thời gi n mư thiết ế là 10, 30 h y 60 ph t tùy theo quy mơ lưu vực, cịn hi t nh hệ số ti u và lưu lượng ti u cho vùng nơng nghiệp hoặc vùng hỗn hợp thường chọn bước thời gi n mư thiết ế là 01 ngày, sẽ dẫn đến ết quả t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế củ các cơng trình ti u như nh, cống, trạm bơm thi n nhỏ, v dụ như nh ti u ch nh củ : trạm bơm H u Hị huyện Th nh Trì, trạm bơm Phù Đổng ở Gi Lâm; trạm bơm Lạc Tràng ở Phủ Lý Vùng lúa Sông Khu dân cư Kênh kết hợp đường giao thông TB Vùng lúa Vùng lúa Khu dân cư Hình 2.10 Sơ đồ một HT ti u hỗn hợp dân cư và nơng nghiệp(TB: trạm bơm) Để đánh giá ảnh hưởng củ bước thời gi n mư thiết ế đến ết quả t nh lưu lượng ti u thiết ế cho các hệ thống ti u hỗn hợp nơng nghiệp và hu dân cư. Luận án lự chọn trận mư thiết ế 5 ngày m x đã xác đ nh được ở mục 2.3 với bước thời gi n là 1h và 1 ngày lớn nhất để nghi n cứu áp dụng xác đ nh hệ sơ giảm lưu lượng ti u củ hệ thống thơng qu hệ số K (được gọi là hệ số hiệu chỉnh lưu lượng), là tỷ số gi lưu lượng ti u thiết ế t nh theo bước thời gian 1h và lưu lượng ti u thiết ế t nh theo bước thời gi n 1 ngày. Q K h (2-27) Qng 3 Trong đĩ: Qh là lưu lượng ti u củ hệ thống tương ứng MHM giờ (m /s); 3 Qng là lưu lượng ti u củ hệ thống tương ứng mơ hình mư ngày (m /s). Từ đĩ thiết lập mối qu n hệ gi lưu lượng ti u t nh theo mơ hình mư giờ và mơ hình mư ngày cho một hệ thống ti u giả đ nh. Chọn mơ hình SWMM để 13
16. mơ phỏng thủy văn, thủy lực cho phần đơ th . Vùng nơng nghiệp sử dụng phương pháp hồ chứ mặt ruộng để giải được đường qt. Số liệu này được nhập vào n t củ mơ hình. Sử dụng 2 mơ hình tr n ết hợp để mơ phỏng mư - dịng chảy cho tồn bộ lưu vực nghi n cứu theo sơ đồ dưới đây: BẮT ĐẦU Từ số liệu mư , chiều rộng - Vẽ sơ đồ hệ thống ti u tr n SWMM tràn, chiều c o tràn , sử dụng - Nhập các thơng số củ tồn bộ lưu vực ti u phương pháp t nh hệ số ti u (thơng số lưu vực đơ th , ch thước hình học, cho l xác đ nh quá trình Q~t c o độ củ hệ thống nh, o, trạm bơm ) từ các ơ ruộng. Nhập các điều iện bi n: Mư , mực nước, lưu lượng vào (inflows) tại các n t - Mơ phỏng mư -dịng chảy cho các lưu vực đơ th - Diễn tốn dịng chảy trong hệ thống ti u Kiểm tr sự hợp lý củ ết quả mơ phỏng Xuất ết quả t nh tốn: Z~t và Q~t tại các nút. KẾT THÚC Hình 2.11 Sơ đồ hối t nh tốn dịng chảy cho lưu vực nghi n cứu 2.5 K t luận chƣơng 2 i) Nhằm cải tiến phương pháp xác cường độ mư thiết ế cho các hệ thống ti u dân cư, đơ th , chương 2 đã giới thiệu phương pháp thiết lập phương trình tính cường độ mư với thời đoạn ngắn (d = 10 ph t ÷24h) ứng với T = 2, 5, 10 và 20 năm cho các hu vực ĐBBB. ii) Đã đề xuất một phương pháp lự chọn mơ hình 14
17. mư thiết ế hợp lý cho l bằng phân t ch tần suất liệt dịng chảy mơ phỏng từ các trận mư đã đo đạc. iii) Đã giới thiệu một phương pháp xác đ nh hệ số hiệu chỉnh lưu lượng K hi biết tỷ lệ diện t ch l và diện t ch hu dân cư. Từ đĩ cĩ thể xác đ nh được lưu lượng ti u thiết ế ứng với bước thời gi n 1h hi biết lưu lượng ti u thiết ế ứng với bước thời gi n 1 ngày cho các đoạn nh ti u đi qu hu dân cư h y cĩ bờ nh ết hợp đường gi o thơng. CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xây dựng quan hệ lƣợng mƣa - thời gian - tần và quan hệ cƣờng ộ mƣa - thời gian - tần suất Từ ết quả xây dựng qu n hệ Hd thiết lập được h i phương trình cho h i thời hoảng trước và s u điểm chuyển tiếp, s u đĩ chuyển đổi thành cơng thức cường độ mư theo (2-18) được ết quả trong các bảng 3.6 đến 3.13 như bảng 3.10 minh họ dưới đây: Bảng 3.10 Phương trình biểu th qu n hệ I  d củ các trạm với T = 10 năm n-1 * I = ad STT Tên trạm d (h) n1-1 * n2-1 * 2 I1 = a1d (khi d ≤ d ) I1 = a2d (khi d > d ) R -0,440 -0,67 1 Vĩnh Y n 1,15 I1 = 74,65.d I2 = 80,56.d 0,996 -0,440 -0,59 2 Sơn Tây 1,40 I1 = 82,96.d I2 = 81,37.d 0,997 -0,590 -0,67 3 Láng 0,73 I1 = 91,88.d I2 = 86,82.d 0,997 -0,560 -0,66 4 Hà Đơng 0,72 I1 = 94,22.d I2 = 91,43.d 0,999 -0,29 -0,70 5 Hà Nam 0,86 I1 = 97,23.d I2 = 91,25.d 0,995 -0,42 -0,73 6 N m Đ nh 1,12 I1 = 88,05.d I2 = 91,93.d 0,996 -0,351 -0,607 7 Văn Lý 1,19 I1 = 87,38.d I2 = 91,44.d 0,998 -0,41 -0,79 8 Hưng Y n 1,05 I1 = 81,51.d I2 = 83,12.d 1,000 -0,45 -0,72 9 Bắc Ninh 1,12 I1 = 88,81.d I2 = 89,59.d 0,996 -0,40 -0,67 10 Hải Dương 1,13 I1 = 82,80.d I2 = 85,57.d 0,995 -0,393 -0,762 11 Chí Linh 1,05 I1 = 76,66.d I2 = 78,08.d 0,998 -0,44 -0,63 12 Ninh Bình 1,42 I1 = 79,11.d I2 = 84,69.d 0,996 -0,339 -0,668 13 Nho Quan 0,87 I1 = 93,89.d I2 = 89,35.d 0,999 -0,400 -0,59 14 Thái Bình 1,21 I1 = 72,79.d I2 = 75,47.d 0,995 -0,29 -0,70 15 Hải Phịng 1,26 I1 = 85,60.d I2 = 94,12.d 0,996 15
18. Các giá tr a, n phụ thuộc vào tài liệu mư của các trạm; nĩ thể hiện xu thế biến đổi củ mư theo thời gian; các giá tr a1 ứng với d = 1h. 3.2 K t quả xây dựng các bản ồ ẳng trị mƣa thi t k ứng với thời gian và tần suất khác nhau cho vùng ồng bằng Bắc Bộ Căn cứ vào phương pháp xây dựng bản đồ đẳng tr đã được lự chọn và giới thiệu ở mục 2.3. Tiến hành t nh tốn tần suất và xác đ nh lượng mư các thời đoạn 1h, 3h, 6h, 12h, 24h, 3 ngày, 5 ngày lớn nhất năm ứng với tần suất 10 %. Sử dụng phần mềm ArcGis 10 với phương pháp nội suy Spline để mơ tả sự phân bố củ mư theo hơng gi n vùng ĐBBB như hình 3.15 đến 3.15h. Hình 3.15a – Hình 3.15h: Phân bố lượng mư thời đoạn 1h m x – 5 ngày max củ các trạm ứng với P = 10% Luận án cũng đã xây dựng các bản đồ đẳng tr th m số củ các phương trình cường độ mư lớn nhất năm ứng với tần suất thiết ế 10% (Hình 3.16a, b, c, d). Hình 3.16a – Hình 3.16d: Bản đồ đẳng tr th m số 1; n1; a2; n2 củ phương trình cường độ mư với P = 10% 16
19. Kết quả phân t ch mư theo hơng gi n cho thấy lượng mư phân bố hơng đều theo hơng gi n và thời gi n. Mư lớn tập trung chủ yếu ở hu vực Hà Nội, Hà N m, Hải Phịng. Khu vực cĩ lượng mư thấp nhất phổ biến ở Hưng Y n, Bắc Ninh, Hải Dương. Dự vào các bản đồ này cĩ thể xác đ nh được lượng mư tại các v tr hơng cĩ trạm đo mư để phục vụ cho cơng tác quy hoạch, thiết ế các hệ thống ti u nước hu vực dân cư, đơ th , cơng nghiệp trong vùng. 3.3 K t quả xác ịnh mơ hình mƣa thi t k hợp lý cho vùng trồng lúa ứng dụng cho khu vực Hà Nam Với các bước t nh tốn xác đ nh mơ hình mư ti u thiết ế cho vùng trồng l bằng phương pháp mơ phỏng tồn liệt các trận mư đã xảy r trong thực tế đã được giới thiệu chi tiết tại mục 2.3, tiến hành t nh tốn được ết quả chỉ số s i số tương đối q xác đ nh từ mơ phỏng mư thiết ế và mơ phỏng mư tồn liệt được tổng hợp vào bảng 3.37 dưới đây. Bảng 3.37 Bảng tổng hợp ết quả xác đ nh chỉ số s i số tương đối q MHM btràn (m/ha) qTK (10%) qTL (10%) q (%) 1 A1 btràn = 0,33 12,06 15,57 22,5 % 2 A2 btràn = 0,29 13,75 14,97 8,15 % 3 A3 btràn = 0,35 16,81 16,59 1,30 % 4 A4 btràn = 0,38 13,60 16,85 19,30 % 5 A5 btràn = 0,43 10,87 17,11 36,50 % 6 B1 btràn = 0,41 13,81 16.87 18,14 % 7 B2 btràn = 0,32 16,76 16.24 3,20 % 8 B3 btràn = 0,42 18,33 17.03 7,63 % Căn cứ vào ết quả xác đ nh ở bảng 3.34, t thấy với mơ hình mư thiết ế 5 ngày m x dạng 3 cho ết quả xác đ nh s i số q cĩ giá tr s i số tuyệt đối nhỏ nhất (q = 1,3%). Vậy mơ hình mư th ch hợp nhất được lự chọn để t nh ti u cho l tại hu vực Phủ Lý là mơ hình mư 5 ngày m x cĩ đỉnh mư rơi vào ngày thứ 3 (hình 3.23). 17
20. 250 200 150 100 50 Lƣợng mƣa (mm) mƣa Lƣợng 0 1 2 3 4 5 t (ngày) Hình 3.23 Mơ hình mư thiết ế 5 ngày m x – Hà Nam 3.4 K t quả xây dựng hệ số hiệu chỉnh lƣu lƣợng vùng tiêu hỗn hợp Luận án nghi n cứu một hệ thống giả đ nh cho vùng hỗn hợp. Hệ thống ti u được lự chon làm cơ sở để nghi n cứu là hệ thống ti u Lạc Tràng Hà Nam trong đĩ cĩ 2 đối tượng ch nh là đất dân cư đơ th và đất trồng l đ ng cĩ sự chuyển đổi nh nh về tỷ lệ sử dụng đất ( hình 3.36). Lự chọn trận mư thiết ế 5 ngày m x củ trạm Phủ Lý đã xác đ nh được ở mục 3.3 với bước thời gi n là 1h và 1 ngày để áp dụng xác đ nh hệ số hiệu chỉnh lưu lượng ti u củ hệ thống K (là tỷ số gi lưu lượng ti u thiết ế t nh theo bước thời gi n 1h và bước thời gian 1 ngày) cho h i trường hợp: i) Chư xét đến ảnh hưởng củ hồ điều hị trong hệ thống (t nh tốn sơ bộ) ii) Cĩ xét đến ảnh hưởng củ hồ điều hị (với hồ = 2% HT ) thuộc hu ruộng l trước hi đổ vào nh để giảm nhỏ hệ số ti u s u hi đã tr bớt một phần lượng nước cần ti u tr n ruộng l . Sông Châu Cửa xả Lúa Lúa Lúa Lúa Bể hút Khu dân cư Lúa Lúa Lúa Hình 3.24 Sơ đồ hệ thống ti u vùng hỗn hợp trồng l và hu dân cư 3.4.1 Thiết lập các thơng số giả định của hệ thống 18
21. Bảng 3.39 Bảng tổng hợp diện t ch hu ti u củ hệ thống theo các phương án PA Tổng diện Trường hợp Diện t ch l Tỷ lệ Diện t ch dân Tỷ lệ Giả tích (ha) tính tốn (ha) % cư (h ) % đ nh TH 1 240 80 60 20 TH 2 210 70 90 30 TH 3 180 60 120 40 1 300 TH 4 150 50 150 50 TH 5 120 40 180 60 TH 6 90 30 210 70 TH 1 400 80 100 20 TH 2 350 70 150 30 TH 3 300 60 200 40 2 500 TH 4 250 50 250 50 TH 5 200 40 300 60 TH 6 150 30 350 70 TH 1 800 80 200 20 TH 2 700 70 300 30 TH 3 600 60 400 40 3 1000 TH 4 500 50 500 50 TH 5 400 40 600 60 TH 6 300 30 700 70 3.4.2 Xây dựng hệ số hiệu chỉnh lưu lượng trong trường hợp chưa xét đến ảnh hưởng của hồ điều hịa trong hệ thống. Từ ết quả t nh lưu lượng theo mơ hình mư giờ và ết quả t nh lưu lượng theo mơ hình mư ngày thiết lập được hệ số hiệu chỉnh lưu lượng ti u củ hệ thống như bảng 3.42 dưới đây: Bảng 3.42 Bảng tổng hợp ết quả t nh hệ K khơng ể hồ điều hị PA Tổng diện Trường hợp = S /S Giả l lúa ht Q (m3/s) Q (m3/s) K = Qh/Qng tích (ha) tính tốn (ha) h ng đ nh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) TH 1 0.8 15.2 4.08 3.73 1 300 TH 2 0.7 18.67 4.19 4.46 TH 3 0.6 21.56 4.3 5.01 19
22. PA Tổng diện Trường hợp = S /S Giả l lúa ht Q (m3/s) Q (m3/s) K = Qh/Qng tích (ha) tính tốn (ha) h ng đ nh TH 4 0.5 25.26 4.42 5.71 TH 5 0.4 28.75 4.53 6.35 TH 6 0.3 32.07 4.64 6.91 TH 1 0.8 25.5 6.8 3.75 TH 2 0.7 30.38 6.98 4.35 TH 3 0.6 36.28 7.17 5.06 2 500 TH 4 0.5 41.09 7.36 5.58 TH 5 0.4 45.88 7.55 6.08 TH 6 0.3 50.03 7.74 6.46 TH 1 0.8 46.95 13.59 3.45 TH 2 0.7 50.96 13.97 3.72 TH 3 0.6 60.56 14.34 3.94 3 1000 TH 4 0.5 63.17 14.72 4.16 TH 5 0.4 64.44 15.09 4.27 TH 6 0.3 69.98 15.85 4.42 Căn cứ vào số liệu ết quả ở cột (4) và cột (7) củ bảng 3.42, vẽ được biểu đồ qu n hệ gi tỷ số l = Slúa/SHT và giá tr hệ số hiệu chỉnh K = Qh/Qng. Biểu đồ quan hệ giữa K và l chưa kể hồ điều hịa K 8.00 S=300 6.00 4.00 S=500 2.00 S=100 0 0.00 0 0.5 1 αl = Slúa/SHT Hình 3.27 Qu n hệ gi hệ số K và tỷ số l Nhận xét: Kết quả cho thấy, khi hệ số l càng giảm thì hệ số K tăng l n (nghĩ là lưu lượng t nh theo mơ hình mư giờ sẽ tăng). Đối với hệ thống cĩ diện t ch phụ trách nhỏ (TH1, TH2), đường qu n hệ lK cĩ độ dốc lớn (K=3,73 ÷ 6,9); cịn hệ thống phụ trách diện t ch lớn (S = 1000 h ) đường qu n hệ l  K cĩ độ dốc nhỏ (K = 3,45 ÷ 4,42), cĩ xu thế nằm ng ng và tách biệt với h i đường tr n. 20
23. 3.4.3 Xây dựng hệ số hiệu chỉnh lưu lượng cĩ xét đến ảnh hưởng của hồ điều hịa Hiện n y giải pháp thường được đề xuất trong các dự án quy hoạch thủy lợi là cải tạo một số o hồ đã cĩ hoặc chuyển đổi một số diện t ch đất nơng nghiệp sản xuất ém hiệu quả hoặc một số loại đất trũng thấp hác thành các o hồ điều hồ để cải thiện điều iện ti u nước và hiệu chỉnh giản đồ hệ số ti u. Trong trường hợp này luận án sẽ xét đến hả năng điều tiết nước củ o hồ với diện t ch chiếm 2% diện t ch tồn hệ thống để giải quyết bài tốn về ti u nước cho lưu vực nghi n cứu. Từ ết quả t nh lưu lượng theo mơ hình mư giờ (bảng 3.43) và ết quả t nh lưu lượng theo mơ hình mư ngày (bảng 3.44), thiết lập được hệ số hiệu chỉnh lưu lượng ti u củ hệ thống cĩ ể hồ điều hị như bảng 3.45 dưới đây: Bảng 3.45 Bảng tổng hợp ết quả t nh hệ số K cĩ ể hồ điều hị PA Tổng diện Trường hợp = S /S Giả l lúa ht Q (m3/s) Q (m3/s) K = Q /Q tích (ha) tính tốn (ha) h ng h ng đ nh (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) TH 1 0.8 13.5 3.38 3.99 TH 2 0.7 16.76 4.84 4.79 TH 3 0.6 20.0 3.6 5.75 1 300 TH 4 0.5 23.8 3.71 6.42 TH 5 0.4 26.5 3.83 6.92 TH 6 0.3 29.8 3.94 7.56 TH 1 0.8 23.5 6.8 3.46 TH 2 0.7 28.38 6.98 4.07 TH 3 0.6 33.28 7.17 4.64 2 500 TH 4 0.5 38.09 7.36 5.18 TH 5 0.4 42.96 7.55 5.69 TH 6 0.3 47.82 7.74 6.18 TH 1 0.8 43.62 13.59 3.21 3 1000 TH 2 0.7 48.3 13.97 3.46 TH 3 0.6 52.56 14.34 3.67 21
24. PA Tổng diện Trường hợp = S /S Giả l lúa ht Q (m3/s) Q (m3/s) K = Q /Q tích (ha) tính tốn (ha) h ng h ng đ nh TH 4 0.5 57.5 14.72 3.91 TH 5 0.4 62.06 15.09 4.11 TH 6 0.3 66.8 15.85 4.21 Căn cứ vào số liệu ết quả ở cột (4) và cột (7) củ bảng 3.45, vẽ được biểu đồ qu n hệ gi tỷ số l = Slúa/Sht và giá tr hệ số hiệu chỉnh K = Qh/Qng như hình 3.29 dưới đây: Biểu đồ quan hệ giữa K và l cĩ kể hồ điều hịa K 8.00 6.00 S=300 4.00 S=500 2.00 S=1000 0.00 0 0.5 1 αl = Slúa/SHT Hình 3.29 Qu n hệ gi hệ số K và tỷ số l trường hợp cĩ ể hồ điều hị Nhận xét: Bố tr hồ điều hị trong hệ thống đã làm giảm được lưu lượng ti u củ hệ thống cho mỗi trường hợp t nh tốn (bảng 3.45), đường qu n hệ lK theo b phương án đã cĩ sự tách biệt (biểu đồ 3.29) và vẫn thể hiện độ dốc lớn (K = 3,46 ÷ 7,56) trong trường hợp hệ thống cĩ diện t ch phụ trách nhỏ (TH1, TH2), cịn hệ thống phụ trách diện t ch lớn (S = 1000 h ) đường qu n hệ lK cĩ độ dốc nhỏ (K = 3,21 ÷ 4,21). Bảng giá tr hệ số K cũng như biểu đồ qu n hệ này cĩ thể được ứng dụng để xác đ nh lưu lượng ti u thiết ế ứng với mơ hình mư giờ hi biết hệ số ti u t nh theo mơ hình mư ngày nhằm nâng c o độ ch nh xác trong t nh tốn thiết ế các cơng trình ti u thuộc các hu dân cư, đơ th trong hệ thống ti u hỗn hợp hiện n y. 22
25. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. K t luận Nhằm cải tiến phương pháp xác đ nh MHM và lưu lượng ti u thiết ế để tính tốn quy hoạch, thiết ế các hệ thống ti u nước mặt vùng ĐBBB. Luận án đã giải quyết được nh ng vấn đề s u: i) Đã nghi n cứu, đánh giá tổng qu n các nghi n cứu trong nước và thế giới cĩ li n qu n đến luận án về phương pháp xác đ nh MHM ti u thiết ế và t nh tốn lưu lượng ti u thiết ế. Từ đĩ đề r được mục ti u nghi n cứu củ luận án. ii) Đã thu thập, hảo sát số liệu mư ở 15 trạm đo mư tự ghi ở ĐBBB với số liệu cập nhất mới nhất từ năm 1985 đến 2014. Từ đĩ nghi n cứu thiết lập các cơng thức tính cường độ mưa (thời đoạn ngắn d = 10 phút ÷ 24h) cho h i thời hoảng trước và s u điểm chuyển tiếp. n1-1 * n2-1 * I1 = a1.d (d ≤ d ) và I2 = a2.d (d > d ) Ứng với các chu ỳ lặp lại 2, 5, 10 và 20 năm (tương ứng P = 50, 20, 10, 5 %) iii) Đã xây dựng một bộ các bản đồ đẳng tr lượng mư lớn nhất các thời đoạn: 1h, 3h, 6h, 12h, 24h, 3 ngày, 5 ngày và các bản đồ đẳng tr tham số củ phương trình cường độ mư . Dựa vào các bản đồ này sẽ xác đ nh được giá tr lương mư và cường độ mư tại các v trí khơng cĩ trạm đo nhằm phục vụ cho cơng tác quy hoạch, thiết kế, cải tạo, nâng cấp các hệ thống ti u nước khu vực đơ th và dân cư nơng thơn trong vùng. iv) Đã xác đ nh mơ hình mư ti u thiết kế cho lúa bằng phương pháp mơ hình tốn mơ phỏng quá trình mư – dịng chảy được phân t ch từ liệt dịng chảy mơ phỏng từ các trận mư đã đo đạc. Kết quả xác đ nh được mơ hình mư ti u hợp lý cho lúa khu vực Hà Nam là trận mư 5 ngày m x xuất hiện năm 2008 cĩ tổng lượng mư 396 mm, cĩ đỉnh mư rơi vào ngày thứ 3 của trận mư . v) Luận án đã thiết lập được một bảng tr giá tr K, là tỷ số gi hệ số ti u thiết ế t nh theo mơ hình mư giờ và mơ hình mư ngày cho một hệ thống ti u ở hu vực Phủ Lý, Hà N m với các thơng số giả đ nh. Bảng giá tr hệ số K này cĩ thể được ứng dụng để xác đ nh lưu lượng ti u thiết ế ứng với mơ hình mư giờ củ các cơng trình ti u hi biết hệ số ti u t nh theo mơ hình mư ngày. 23
26. 2. Nh ng ĩng gĩp mới của luận án i) Luận án đã thiết lập được các quan hệ lượng mư – thời gi n mư – tần suất (DDF) và quan hệ cường độ mư – thời gi n mư – tần suất (IDF) cho lượng mư thời đoạn ngắn (d = 10 phút ÷24h) vùng ĐBBB. ii) Luận án đã xây dựng được hệ số hiệu chỉnh lưu lượng tiêu thiết kế cho các hệ thống tiêu vùng tiêu hỗn hợp nơng nghiệp và dân cư đơ th từ mơ hình mư giờ và mơ hình mư ngày của khu vực Phủ Lý, tỉnh Hà Nam. 3. Hạn ch của luận án i) Do điều kiện thực tế hách qu n đối với vùng nghiên cứu cĩ số trạm đo mư tự ghi ít dẫn đến kết quả nội suy khơng gian cịn cĩ sai số. ii) Phương pháp xác đ nh hệ số hiệu chỉnh lưu lượng K đã nghi n cứu tính tốn cho h i trường hợp khơng kể và cĩ kể hồ điều hịa trong hệ thống. Tuy nhiên bài tốn đặt ra mới chỉ xét đến trường hợp phân bố dân cư tập trung mà chư nghiên cứu cho các trường hợp khác. 4. Ki n nghị i) Các phương pháp xác đ nh MHM tiêu thiết kế và t nh lưu lượng tiêu thiết kế củ luận án cĩ thể được áp dụng cho các vùng hác cĩ điều iện tương tự. ii) Việc tiếp cận và ứng dụng các phương pháp nghi n cứu mà luận án đã thực hiện cĩ thể tiếp tục mở rộng, phát triển trong trường hợp cĩ xét đến ảnh hưởng củ biến đổi h hậu tồn cầu. iii) Tài liệu mư củ các trạm thuộc vùng đồng bằng Bắc Bộ cĩ chất lượng tốt, tuy nhi n hiện tại số lượng trạm đo cịn hạn chế. Nhà nước cần nghi n cứu bổ sung các trạm đo mư tự ghi để mật độ các trạm trong vùng được dày hơn, nhằm tăng độ ch nh xác hơn n cho các ết quả nghi n cứu. iv) Cĩ thể mở rộng nghi n cứu hi xác đ nh hệ số giảm lưu lượng K trong trường hợp hệ thống cĩ đặc điểm hác như: quy mơ hệ thống, cơng trình đầu mối, hình dạng củ hu ti u 24
27. DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 1. Nguyễn Th Việt Hồng, Nguyễn Tuấn Anh, “Thiết lập quan hệ lượng mư – Thời gi n mư – Tần suất cho một số vùng ở Đồng bằng Bắc bộ”, Tuyển tập Hội ngh khoa học thường niên, ĐH Thủy lợi, tháng 11/2016, trang 362-364. 2. Nguyễn Th Việt Hồng, Nguyễn Tuấn Anh, Nguyễn Hồng Sơn, “Sử dụng phần mềm Arcgis 10 và phương pháp nội suy Spline trong nghiên cứu phân bố lượng mư thời đoạn ngắn lớn nhất vùng Đồng bằng Bắc bộ”, Tạp chí khí tượng thủy văn, số 676 (4/2017), ISSN 2525 -2208 Trang 56-63. 3. Nguyễn Th Việt Hồng, Nguyễn Tuấn Anh, “Nghi n cứu lự chọn mơ hình mư ti u thiết ế hợp lý để t nh tốn ti u cho l vùng Đồng bằng Bắc bộ. Ứng dụng cho hu vực Hà N m”, Tạp ch Kỹ thuật tài nguy n nước, số 01/2018, ISSN 1859-3771, trang 29-35. 4. Nguyễn Th Việt Hồng, Nguyễn Tuấn Anh, “Xây dựng cơng thức tính cường độ mưa thiết kế và bản đồ đẳng trị tham số vùng đồng bằng Bắc Bộ”, Tạp ch Kho học ỹ thuật Thủy lợi và mơi trường, số 60 (3/2018), ISSN 1859 – 3941, trang 48-57.