Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG IDF
CHO CÁC TRẠM MƯA QUẢNG BÌNH
Phan Mạnh Hưng1, Vũ Thị Minh Huệ2, Đỗ Xuân Khánh2
Sở NN&PTNT Vĩnh Phúc, email:
2
Trường Đại học Thủy lợi

1

1. GIỚI THIỆU CHUNG

Ước tính lũ thiết kế là nhiệm vụ thiết yếu
trong tính tốn thủy văn thiết kế. Đường cong
quan hệ giữa cường độ - chu kỳ - tần suất
(IDF) mưa là công cụ hỗ trợ, làm cơ sở cung
cấp nguồn dữ liệu ước tính lũ thiết kế cho các
lưu vực khơng có tài liệu đo đạc khí tượng,
thủy văn. Hơn nữa, các thơng số từ đường
cong IDF cịn được ứng dụng để đánh giá
nhiều mơ hình khí tượng, thủy văn liên quan.
Trên thế giới, đường cong IDF được nghiên
cứu từ khá sớm, Sheram (1931) [1] và
Bernard (1932) [2] là hai nhà khoa học tiên
phong đề xuất dựa trên chuỗi tài liệu đo mưa
thời đoạn ngắn. Nhật và nnk (2007) [3]
nghiên cứu xây dựng đường cong IDF dưới
nhiều dạng khác nhau như bảng tra, công
thức hay biểu đồ về cường độ mưa ứng với
thời gian duy trì và chu kỳ lặp lại khác nhau

ứng dụng lý thuyết thu phóng theo thời gian
và không gian cho một số vùng. Một số dạng
công thức tiêu biểu mô tả quan hệ về sự hình
thành đường cong IDF đã được đề xuất trong
nghiên cứu của các nhà khoa học Bernard,
WenZel, Kimijima, Talbot, Sherman,
Koutsoyiannis, Lê Minh Nhật.
Tại Việt Nam, các đường cong IDF trong
quy phạm tính tốn thủy văn thiết kế C6-77
[4] đã được xây dựng từ lâu, khoảng năm
1977 để áp dụng cho các vùng mưa thuộc
miền Bắc và Bắc Trung Bộ. Các đường cong
này đến nay đã khơng cịn tính cập nhật gây
nhiều khó khăn trong thực tiễn tính tốn.
Mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng
hàm phân phối chuẩn tính tốn xây dựng
đường cong IDF cho tỉnh Quảng Bình từ số

liệu đo mưa giờ của 10 trạm đo mưa. Kết quả
của nghiên cứu sẽ đưa ra những nhận định về
đặc điểm mưa sinh lũ và đề xuất đường cong
IDF cho tỉnh Quảng Bình.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Phạm vi nghiên cứu và thu thập số
liệu

Hình 1. Mạng lưới trạm quan trắc mưa
Quảng Bình
Quảng Bình là một tỉnh thuộc vùng Trung

Trung Bộ, có lượng mưa năm bình qn
nhiều năm tương đối lớn, nơi ít mưa nhất là
Rn và Trc cũng đạt trên 1.800mm; nơi
mưa nhiều nhất là Kiến Giang, Tám Lu và
Tân Lâm đạt trên 2.500 - 2.600mm. Lượng
mưa này phân bố khơng đều trên tồn tỉnh:
Lưu vực sơng Gianh lượng mưa mùa lũ từ

742


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

1.451mm đến 1.661mm. Nơi có lượng mưa
mùa lũ nhỏ nhất là Ba Đồn: 1.451mm. [5].
Nghiên cứu tiến hành thu thập số liệu mưa
thời đoạn 01 giờ của 10 trạm Ba Đồn, Minh
Hóa, Phong Nha, Đồng Hới, Trường Sơn, Lệ
Thủy, Kiến Giang, Mai Hóa, Đồng Tâm,
Tuyên Hóa đến năm 2018.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Hàm phân phối chuẩn
Phân phối chuẩn, còn gọi là phân phối
Gauss, là một phân phối xác suất cực kì quan
trọng trong nhiều lĩnh vực. Nó là họ phân
phối có dạng tổng quát giống nhau, chỉ
khác tham số vị trí (giá trị trung bình μ) và tỉ
lệ (phương sai σ2). Phân phối chuẩn còn
được gọi là đường cong chng (bell curve)
vì đồ thị của mật độ xác suất có dạng chng.


1
Hàm mật độ: f  x  
e
 2

Để đánh giá công thức tổng quát được xây
dựng ở trên, nghiên cứu sẽ đánh giá hệ số
tương quan (R2).
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Từ số liệu mưa tại 10 trạm và hàm phân
phối chuẩn với các tham số ,  được xác
định phù hợp với các điểm kinh nghiệm, các
đường cong IDF dạng hàm số mũ cho các
trạm mưa được thể hiện trong Hình 2 và 3.
Kết quả cho thấy chúng đều có tương quan
tốt với hệ số tương quan (R2) nằm trong
khoảng từ 0.94 đến 0.99.

 x   2
2 2

; x R

Trung bình: 
Phương sai: 2
Hàm sinh moment: m  t   e

t 


t 2 2
2

Hình 2. Đường cong IDF trạm Đồng Hới

2.2.2. Xây dựng công thức đường cong IDF
Nghiên cứu sử dụng đường cong phân
phối chuẩn để xác định lượng mưa lớn nhất
thiết kế thời đoạn 1h, 3h, 6h, 12h, 24h cho 10
trạm đo mưa. Cường độ mưa bình quân thời
đoạn lớn nhất thiết kế được xác định từ lượng
mưa lớn nhất thiết kế ứng với các chu kỳ lặp
lại. Trạm khí tượng Đồng Hới có số liệu mưa
thời đoạn ngắn 15 phút, vì vậy nghiên cứu
xây dựng đường cong IDF cho trạm này với
thời đoạn 15 phút, 30 phút, 45 phút và 01 giờ.
Nghiên cứu lựa chọn hàm mũ để biểu diễn
quan hệ giữa cường độ mưa và thời đoạn ứng
với các chu kỳ lặp.
I  d   ad b
trong đó: I(d) là cường độ mưa thời đoạn d
cho mỗi chu kỳ lặp cho trước; a, b là các
tham số phụ thuộc vào vị trí trạm mưa và chu
kỳ lặp lại.

Hình 3. Đường cong IDF trạm Ba Đồn
Mối quan hệ giữa cường độ mưa và chu kỳ
lặp lại ứng với các thời đoạn được thể hiện
trên Hình 4 và Hình 5. Kết quả cho thấy các

đường cong khá sít nhau, hình dạng tương
đồng ngoại trừ trạm Kiến Giang. Đường cong
IDF của trạm Kiến Giang nằm cách xa các

743


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

đường cong IDF của trạm Lệ Thủy mặc dù
hai trạm đo này có vị trí gần nhau. Điều này
có thể được giải thích do ảnh hưởng của địa
hình, trạm Kiến Giang nằm ở phía nam của
tỉnh Quảng Bình giáp với tỉnh Quảng Trị nơi
có lượng mưa lớn hơn rất nhiều. Như vậy, tại
Quảng Bình, phân bố mưa có xu thế chia
thành hai vùng khác nhau, tăng dần từ Bắc
xuống Nam. Phía Bắc tỉnh từ trạm Tuyền
Lâm, Tun Hóa đến trạm Lệ Thủy nằm
trong cùng 01 vùng mưa.

Hình 4. Đường cong IDF của các trạm
với thời đoạn 3h

Cuối cùng, nghiên cứu xây dựng đường
cong IDF cho trạm Đồng Hới với thời đoạn
ngắn 15 phút, 30 phút, 45 phút và 60 phút
(Hình 6) từ tài liệu mưa tự ghi 15 phút.
Đường cong IDF này sẽ được lấy làm trạm
đại diện cho tỉnh Quảng Bình (ngoại trừ khu

vực trạm Kiến Giang).
4. KẾT LUẬN

Nghiên cứu đã xây dựng thành công các
đường cong IDF theo giờ sơ bộ cho 10 trạm
đo mưa tại tỉnh Quảng Bình và đường cong
IDF thời đoạn ngắn cho trạm đại diện Đồng
Hới. Tuy nhiên, để tăng độ chính xác nghiên
cứu cần thu thập bổ sung thêm số liệu mưa
thời đoạn ngắn 15 phút cho các trạm còn lại.
Nghiên cứu bước đầu phân tích đặc điểm
mưa của tỉnh Quảng Bình và xây dựng quan
hệ IDF bằng phương trình hàm mũ đơn giản
trên Excel. Trong các bước tiếp theo nghiên
cứu sẽ tiến hành so sánh nhiều hàm phân
phối khác nhau và xây dựng công thức tổng
quát từ số liệu mưa ngày về mưa giờ và mưa
giờ về mưa phút và có xem xét đến ảnh
hưởng của BĐKH.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hình 5. Đường cong IDF của các trạm
với thời đoạn 12h

[1] M.M. Bernard, “Formulas for rainfall
intensities of long durations”, Trans ASCE,
vol. 96, pp. 592–624, 1932.
[2] C.W. Sherman, “Frequency and intensity of
excessive
rainfalls

at
Boston,
Massachusetts”, Trans. ASCE, vol. 96, pp.
951–960, 1931.
[3] Le MINH NHAT, Tachikawa Y., Sayama
T. and Takara K. (2007), Regional rainfall
intensity duration frequency relationships
for ungauged catchments based on scaling
properties, Annuals of Disas.Prev. Res.
Inst., Kyoto Univ., 50, 33-43. 7. Liew, S.C.,
Raghavan, S.V. and Liong, S.Y.
[4] Quy phạm tính tốn các đặc trưng thủy văn
thiết kế.
[5] Nguyễn Đại, Thu thập chỉnh lý số liệu khí
tượng thủy văn tỉnh Quảng Bình từ năm
1956 đến 2005, 2005.

Hình 6. Đường cong IDF
trạm khí tượng Đồng Hới
744