Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƯA RÀO THIẾT KẾ
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CONG HUFF
Nguyễn Thị Thu Hà1, Ngô Lê An1
1
Trường Đại học Thuỷ lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Trong thiết kế các cơng trình thủy lợi, phân
phối theo thời gian của mơ hình mưa rào thiết
kế có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Phân bố của
các mơ hình mưa rào thiết kế thông thường
được sử dụng kết hợp với đường đơn vị để
tính tốn đỉnh lũ và hình dạng q trình lũ
thiết kế đến tuyến cơng trình.
Xây dựng mơ hình mưa rào thiết kế có thể
được phân loại thành ba cách tiếp cận chính.
Nhóm 1 là các phương pháp dựa trên dạng
hình học, phương pháp này giả thiết mơ hình
mưa rào có dạng hình học đơn giản, ví dụ
hình tam giác. Ở Việt Nam, phương pháp
dạng này ít sử dụng trong nghiên cứu và thực
tế sản xuất. Nhóm 2 là phương pháp dựa trên
tần suất, hay gọi là phương pháp khối xen kẽ,
phương pháp này tiến hành xây dựng đường
quá trình mưa thiết kế từ một đường cong
quan hệ cường độ - thời gian - tần suất (tức là
đường IDF). Nhóm phương pháp này đã sử
dụng trong nhiều nghiên cứu có liên quan ở

Việt Nam (Lã Thanh Hà, 2011; Nguyễn Anh
Hùng, 2014). Nhóm 3 là phương pháp dựa
trên đường cong lũy tích, phương pháp này
phân tích các mơ hình thời gian của các trận
mưa đã xảy ra trong thực tế để xây dựng
đường cong lượng mưa tích lũy khơng thứ
nguyên. Ở Việt Nam, các nghiên cứu dạng
này chủ yếu dựa trên một vài trận mưa điển
hình bất lợi rồi thu phóng, chưa xét được
nhiều hình dạng phân phối khác nhau.
Trong ba nhóm phương pháp trên, thì
phương pháp xây dựng mơ hình mưa dựa trên
đường cong lũy tích có nhiều ưu điểm vì nó
được xây dựng dựa trên các trận mưa lịch sử

đã xảy ra tại vị trí nghiên cứu. Trong nhóm
phương pháp này, phương pháp của Huff
(Huff, 1967) sử dụng phổ biến hơn cả do nó
có thể ước tính về phân bố thời gian của các
trận mưa rào phù hợp với thực tế hơn qua
phân tích phân bố của các trận mưa rào thực
đo đã xảy ra (El-Sayed, 2018). Do vậy,
nghiên cứu này sẽ trình bày về việc xây dựng
mơ hình mưa rào thiết kế sử dụng phương
pháp Huff và minh họa cho trạm mưa Tân
Sơn Hòa (thuộc thành phố Hồ Chí Minh) có
số liệu tin cậy và đầy đủ với các trận mưa có
tổng lượng mưa lớn hơn 15mm và thời đoạn
mưa là 15 phút.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU


Theo phương pháp Huff, mơ hình trận
mưa lũ thiết kế được xây dựng cho các nhóm
mưa khác nhau phân loại theo cường độ mưa
hoặc thời khoảng của trận mưa. Các đường
cong Huff là các đường đẳng xác suất của
đường cong lũy tích mưa khơng thứ ngun,
phản ánh phạm vi đặc tính của các trận mưa
rào đã xảy ra trong thực tế, thay đổi từ các
trận mưa có đỉnh mưa xuất hiện sớm tới các
trận mưa có đỉnh mưa xuất hiện trễ. Ví dụ
đường đẳng xác suất 90% tương đương với
một mơ hình mưa mà các cường độ của nó sẽ
xuất hiện bằng hoặc vượt q 10% của các
mơ hình mưa thực tế. Các nghiên cứu nhìn
chung kiến nghị sử dụng 3 đường đẳng xác
suất 10%, 50% và 90% trong họ đường cong
Huff, tương đương với mơ hình mưa ít bất lợi
nhất (10%), mơ hình mưa trung bình (50%)
và mơ hình mưa bất lợi nhất (90%).

558


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

Sau đây là các bước tiến hành xây dựng
mô hình mưa khơng thứ ngun theo phương
pháp Huff.
- Bước 1: Lựa chọn các trận mưa rào có số

liệu đầy đủ và tin cậy. Nghiên cứu thu thập
tất cả các trận mưa có thời đoạn mưa có tổng
lượng mưa lớn hơn 15mm và thời đoạn mưa
là 15 phút cho trạm Tân Sơn Hịa.
- Bước 2: Xây dựng đường cong lũy tích
của tất cả các trận mưa rào đã lựa chọn ở
Bước 1.
- Bước 3: Chuyển tất cả đường cong lũy
tích đã xây dựng trong Bước 2 về các đường
cong lũy tích không thứ nguyên.
- Bước 4: Tương ứng với mỗi một khoảng
thời gian khơng thứ ngun trên trục hồnh
(ví dụ: 0,01, 0,02, 0,03…, 0,99) ta có các
đường thẳng đứng tương ứng tại các giá trị
đó. Xác định giá trị giao điểm của mỗi đường
thẳng đứng với các đường lũy tích mưa
khơng thứ nguyên
- Bước 5: Xác định các đường cong đẳng
xác suất lũy tích mưa khơng thứ ngun, từ
10% đến 90% với gia số 10%. Ví dụ xác định
đường đẳng xác suất 10%, thực chất là đi xác
định các giá trị tương ứng với phần trăm các
giao điểm bằng hoặc nhỏ hơn 10% cho mỗi
đường thẳng đứng trong Bước 4, sau đó nối
các điểm này lại với nhau được đường đẳng
xác suất 10%.

Hình 1. Đường luỹ tích mưa của các trận
mưa có tổng lượng mưa lớn hơn 15mm với
thời gian mưa khác nhau và thời đoạn mưa

15 phút tại trạm Tân Sơn Hồ
Hình 2 là kết quả của việc chuyển tất cả
đường cong lũy tích trong Hình 1 về các
đường cong lũy tích khơng thứ ngun. Ngồi
ra, trong Hình 2 cũng minh họa việc xác định
các giao điểm của mỗi phân vị (0,01, 0,02,
0,03…, 0,99) của tổng thời gian mưa không
thứ nguyên trên trục hoành (gọi là đường phân
vị thẳng đứng), với các đường lũy tích khơng
thứ ngun tương ứng trên trục lượng mưa
không thứ nguyên (trục tung).

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Số liệu đo mưa thời đoạn ngắn (15 phút)
tại trạm Tân Sơn Hoà được thu thập từ năm
2006 đến 2018. Xác định tất cả các trận mưa
có tổng lượng mưa từ 15mm trở lên với các
thời gian mưa khác nhau tương ứng với các
thời gian mưa từ 3 giờ cho đến 24 giờ. Tính
tốn xây dựng mơ hình mưa khơng thứ
nguyên theo phương pháp Huff như trình bày
ở mục 2.
Hình 1 minh họa số liệu đường cong lũy
tích của tất cả các trận mưa với các thời gian
mưa khác nhau và có thời đoạn mưa là 15
phút tại trạm Tân Sơn Hịa.

Hình 2. (a) Đường luỹ tích mưa khơng thứ
ngun trạm Tân Sơn Hoà và (b) các giao

điểm của đường lũy tích mưa khơng thứ
ngun với các đường phân vị thẳng đứng
Hình 3 là kết quả của việc chuyển đổi các
giá trị lượng mưa không thứ nguyên tại các
giao điểm của mỗi phân vị trong Hình 2 ở
trên về các đường đẳng xác suất lũy tích
lượng mưa khơng thứ ngun
Như vậy, Hình 3 là 1 họ đường cong đẳng
xác suất từ 10% đến 90% tương ứng với cách
kịch bản mô hình mưa ít bất lợi nhất, đến trung
bình và bất lợi nhất tại trạm Tân Sơn Hoà.

559


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0

Từ các mơ hình mưa thiết kế ở Hình 4, nếu
biết tổng lượng mưa RD và thời gian mưa
thiết kế D, mơ hình mưa trận lũ thiết kế xác
định bằng cách thu phóng các trị số trục tung
với tổng lượng mưa RD và các trị số trên trục
hoành với thời gian mưa D.
4. KẾT LUẬN

Hình 3. Đường luỹ tích không thứ nguyên
tương ứng các phân vị khác nhau
tại Tân Sơn Hồ
Từ họ đường cong này có thể đạt được các
mơ hình mưa khơng thứ ngun tương ứng

một cách dễ dàng bằng cách chuyển đổi các
giá trị mưa lũy tích về các giá trị mưa thời
khoảng như minh họa trong Hình 5 minh họa
cho các mơ hình mưa ứng với đường cong
10%, 50% và 90%. Lưu ý rằng, trận mưa
thiết kế có thể rơi vào bất kỳ một trong các
trận mưa đạt được từ các đường đẳng xác
suất trên. Đường đẳng xác suất trung bình
(50%) sử dụng khá phổ biến cho các mục
đích thiết kế nói chung, cân bằng giữa lợi ích
kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, các đường cực
trị (10% hoặc 90%) có thể hữu ích khi cần
ước tính dịng chảy sinh ra từ các mơ hình
mưa trận lũ trong điều kiện bất thường.

Bài báo đã trình bày ứng dụng phương
pháp xây dựng mơ hình mưa của Huff dựa
trên số liệu các trận mưa thực tế đã xảy ra
cho trạm đo Tân Sơn Hoà. Kết quả nghiên
cứu đã đưa ra được các mơ hình mưa khơng
thứ ngun cho các trường hợp ít bất lợi,
trung bình và bất lợi khơng thứ ngun. Từ
mơ hình mưa khơng thứ ngun này và các
đặc trưng mưa thiết kế như tổng lượng mưa,
thời gian mưa thì có thể thu phóng ra trận
mưa thiết kế tương ứng. Các trận mưa thiết
kế là đầu vào quan trọng để xác định đỉnh lũ
và hình dạng quá trình lũ thiết kế đến tuyến
cơng trình, từ đó xác định kích thước của các
cơng trình thủy lợi hoặc cơng trình tiêu thốt

nước đơ thị.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lã Thanh Hà (2011), Nghiên cứu lựa chọn
mơ hình mưa thiết kế hợp lý để tính tốn
tiêu nước vùng đơ thị, Luận văn thạc sỹ,
Đại học Thủy lợi, Hà Nội.
[2] Nguyễn Anh Hùng (2014), Nghiên cứu ảnh
hưởng của thời gian mưa thiết kế đến lưu
lượng thiết kế của hệ thống thoát nước đô thị,
Luận văn thạc sỹ, Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội.
[3] El-Sayed, E.A.H. (2018), "Development of
synthetic rainfall distribution curves for
Sinai area", Ain Shams Engineering Journal,
9(4), 1949-1957.
[4] Huff, F.A. (1967), "Time distribution of
rainfall in heavy storms", Water Resources
Research, 3(4), 1007-1019.

Hình 4. Mơ hình mưa khơng thứ ngun
trạm Tân Sơn Hồ tương ứng với trường
hợp (B) ít bất lợi (10%), (C) trung bình
(50%) và (D) bất lợi (90%)
560