Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam

Khu vực Đông Bắc Việt Nam có địa hình bị

chia cắt mạnh mẽ bởi các dãy núi cao, vực sâu,

lại nằm trong vùng mưa lớn, nên tình trạng sạt

trượt núi, cắt đứt đường giao thông, làm trôi

cầu, cống xảy ra trong mùa mưa lũ khá nghiêm

trọng. Hàng năm, Nhà nước đã phải đầu tư rất

nhiều kinh phí cho việc sửa chữa, nâng cấp các

công trình giao thông trong khu vực. Tuy nhiên,

theo TCVN hầu hết các tuyến đường ở đây là

cấp V, chỉ một số km là cấp III và IV nên các

công trình thoát nước như cầu, cống chưa được

chú trọng trong thiết kế và xây dựng.

Tính toán lũ thiết kế là một nội dung quan

trọng trong thiết kế và thi công các công trình

giao thông. Kết quả tính toán lũ thiết kế sẽ quyết

định quy mô công trình. Hiện nay việc tính toán

lũ thiết kế cho các công trình giao thông ở Việt

Nam chủ yếu dựa trên cơ sở các tiêu chuẩn, quy

chuẩn cũ (Bộ Thủy lợi, 1977), (Bộ GTVT,

TCVN 9845:2013, 2013) ứng dụng các nghiên

cứu của Liên Xô và được xây dựng từ số liệu rất

hạn chế ở Việt Nam nên kết quả có những sai số

không mong muốn và phụ thuộc nhiều vào kinh

nghiệm người tính. Bài báo sẽ đi sâu phân tích

một số bất cập trong tính lũ thiết kế hiện nay

làm cơ sở cho việc đề xuất phương pháp tính

toán lũ thiết kế cho các công trình giao thông ở

vùng núi Đông Bắc Việt Nam.

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam trang 1

Trang 1

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam trang 2

Trang 2

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam trang 3

Trang 3

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam trang 4

Trang 4

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam trang 5

Trang 5

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam trang 6

Trang 6

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam trang 7

Trang 7

pdf 7 trang baonam 8420
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam

Nghiên cứu đề xuất phương pháp tính lũ thiết kế công trình giao thông vùng Đông Bắc Việt Nam
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 80
BÀI BÁO KHOA HỌC 
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP TÍNH LŨ THIẾT KẾ 
CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG VÙNG ĐÔNG BẮC VIỆT NAM 
Doãn Thị Nội1, Ngô Lê Long2, Hoàng Thanh Tùng2 
Tóm tắt: Các phương pháp tính lũ thiết kế cho công trình giao thông ở Việt Nam chủ yếu dựa trên 
các tiêu chuẩn, quy chuẩn ứng dụng các nghiên cứu của Liên Xô cũ và và được xây dựng từ số liệu 
rất hạn chế ở Việt Nam nên kết quả không tránh khỏi những sai số không mong muốn và phụ thuộc 
nhiều vào kinh nghiệm người tính. Bài báo sẽ phân tích một số bất cập trong tính lũ thiết kế hiện 
nay làm cơ sở cho việc đề xuất phương pháp tính toán lũ thiết kế cho các công trình giao thông ở 
vùng núi Đông Bắc Việt Nam. 
Các từ khóa: Đông Bắc, Giao thông, Lũ thiết kế, Phương pháp. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Khu vực Đông Bắc Việt Nam có địa hình bị 
chia cắt mạnh mẽ bởi các dãy núi cao, vực sâu, 
lại nằm trong vùng mưa lớn, nên tình trạng sạt 
trượt núi, cắt đứt đường giao thông, làm trôi 
cầu, cống xảy ra trong mùa mưa lũ khá nghiêm 
trọng. Hàng năm, Nhà nước đã phải đầu tư rất 
nhiều kinh phí cho việc sửa chữa, nâng cấp các 
công trình giao thông trong khu vực. Tuy nhiên, 
theo TCVN hầu hết các tuyến đường ở đây là 
cấp V, chỉ một số km là cấp III và IV nên các 
công trình thoát nước như cầu, cống chưa được 
chú trọng trong thiết kế và xây dựng. 
Tính toán lũ thiết kế là một nội dung quan 
trọng trong thiết kế và thi công các công trình 
giao thông. Kết quả tính toán lũ thiết kế sẽ quyết 
định quy mô công trình. Hiện nay việc tính toán 
lũ thiết kế cho các công trình giao thông ở Việt 
Nam chủ yếu dựa trên cơ sở các tiêu chuẩn, quy 
chuẩn cũ (Bộ Thủy lợi, 1977), (Bộ GTVT, 
TCVN 9845:2013, 2013) ứng dụng các nghiên 
cứu của Liên Xô và được xây dựng từ số liệu rất 
hạn chế ở Việt Nam nên kết quả có những sai số 
không mong muốn và phụ thuộc nhiều vào kinh 
nghiệm người tính. Bài báo sẽ đi sâu phân tích 
một số bất cập trong tính lũ thiết kế hiện nay 
làm cơ sở cho việc đề xuất phương pháp tính 
toán lũ thiết kế cho các công trình giao thông ở 
vùng núi Đông Bắc Việt Nam. 
2. NHỮNG HẠN CHẾ TRONG TÍNH LŨ 
THIẾT KẾ CHO CÔNG TRÌNH GIAO 
THÔNG Ở VIỆT NAM 
Tính lũ thiết kế ở Việt Nam phụ thuộc vào 
diện tích, tình trạng số liệu thủy văn và mức độ 
quan trọng của công trình (cấp công trình), có 
thể phân thành hai nhóm: i) nhóm phương pháp 
phân tích thống kê và ii) nhóm phân tích nguyên 
nhân hình thành (hình 1) 
Hình 1. Các phương pháp tính lũ thiết cho giao thông ở Việt Nam 
1 Trường Đại học Giao thông vận tải 
2 Trường Đại học Thủy lợi 
Qua nghiên cứu, phân tích và đánh giá cho 
thấy tính toán lũ thiết kế cho công trình giao 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 81
thông ở Việt Nam còn một số hạn chế sau: 
1) Việc chọn tần suất lũ mới chỉ dựa vào cấp 
đường mà chưa xét đến các điều kiện bất lợi 
khác như điều kiện tự nhiên và khí tượng thủy 
văn của vùng xây dựng công trình dẫn đến tình 
trạng công trình không đủ năng lực và gặp nhiều 
sự cố. 
2) Việc tính lũ thiết kế mới chú trọng xác 
định đỉnh lũ mà chưa xét đến tổng lượng lũ (W) 
dẫn đến tổng lượng nước đổ dồn vào công trình, 
không thoát kịp (khẩu độ nhỏ), tạo hiện tượng 
tích nước ở thượng lưu, phá hủy mặt đường và 
các công trình tiêu thoát nước. 
3) Tiêu chuẩn 22TCN-220-95 được xây dựng 
chủ yếu dựa trên cơ sở các công thức từ Liên Xô 
cũ với phương pháp và các bảng tra chưa được 
cập nhật dẫn đến sai số trong tính toán: 
- Việc tra hệ số dòng chảy phụ thuộc vào cấp 
đất, diện tích lưu vực và lượng mưa. Các bản đồ 
loại đất và thảm phủ thực vật đã được xây dựng 
từ lâu, nhiều loại đất và thảm phủ rất khó xác 
định hệ số dòng chảy. 
- Việc tra thời gian chảy truyền trên sườn dốc 
phụ thuộc vào hệ số địa mạo sườn dốc và vùng 
mưa. Hệ số địa mạo sườn dốc phụ thuộc vào cấp 
đất, vùng mưa và các đặc trưng lưu vực; Các 
thông số này đều khó xác định chi tiết với cách 
tính truyền thống. 
- Việc tra mô đun dòng chảy lớn nhất theo 
tần suất phụ thuộc vào thời gian chảy trên sườn 
dốc; hệ số địa mạo lòng sông; vùng mưa. Do 
các vùng mưa rộng lớn quy định không rõ, rất 
khó xác định lưu vực thoát nước thuộc vùng 
mưa nào. 
- Việc tra tọa độ đường cong triết giảm mưa 
phụ thuộc vào vùng mưa, thời đoạn mưa, thời 
gian tập trung dòng chảy, trong đó thời tập trung 
dòng chảy phụ thuộc vào điều kiện của lưu vực; 
bảng tra này cũng được xây dựng từ lâu trong 
điều kiện hạn chế về số liệu, chuỗi số liệu để xây 
dựng ngắn dẫn tính chính xác không đảm bảo. 
- Việc tra hệ số nhám sườn dốc (n) (phụ 
thuộc vào hiện trạng sử dụng đất, tỷ lệ cây cỏ); 
Tra hệ số nhám lòng sông (phụ thuộc vào đặc 
điểm của lòng sông); Tra hệ số triết giảm do ảnh 
hưởng của ao hồ (diện tích ao hồ đầm lầy). Các 
hệ số này cũng rất khó xác định. 
3. PHƯƠNG PHÁP TÍNH LŨ THIẾT KẾ 
KHU VỰC NGHIÊN CỨU 
3.1 Đề xuất hướng tiếp cận tính lũ thiết kế 
Từ những hạn chế trong các phương pháp 
tính lũ cho ngành giao thông ở Việt Nam, cùng 
với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tính 
toán, kỹ thuật viễn thám và hệ thống thông tin 
địa lý (GIS), nghiên cứu lựa chọn hướng tiếp 
cận tính toán lũ thiết kế khu vực nghiên cứu 
theo các phương pháp đang được sử dụng rộng 
rãi ở các nước phương Tây và Mỹ (V.T. Chow, 
1964), (V.T. Chow, et al 1988), (Richard H. 
McCuen, 2002) đó là: i) Phương pháp SCS-CN; 
ii) Phương pháp mô hình quan hệ; iii) Phương 
pháp phương trình hồi quy dạng Q=f(A) (Các 
phương pháp này đều đòi hỏi tính toán lượng 
mưa hiệu quả từ đó tính chuyển ra dòng chảy 
trên lưu vực). Để thuận tiện cho việc tính toán, 
nghiên cứu tiến hành xây dựng các cơ sở dữ liệu 
phục vụ cho việc tính toán lũ thiết kế như sau: 
o Nghiên cứu đặc trưng mưa: gồm biến 
động của mưa lũ thông qua thống kê và đánh giá 
các hình thế thời tiết gây mưa lũ trong khu vực; 
sự biến động của mưa lũ theo không gian và 
thời gian. Để đánh giá sự biến động của mưa 
theo thời gian, nghiên cứu sử dụng phương pháp 
phân tích tần suất, xây dựng các bộ đường cong 
IDF (Cường độ mưa-Thời gian mưa-Tần suất) 
cho các tiểu vùng khác nhau trong khu vực. Kỹ 
thuật Viễn thám và GIS được sử dụng để đánh 
giá sự biến động của mưa theo không gian và 
xây dựng các bản đồ đẳng trị về biến đổi lượng 
mưa, hệ số biến đổi lượng mưa Cv theo không 
gian trong khu vực nghiên cứu. 
o Nghiên cứu phân tích điều kiện mặt đệm 
của khu vực Đông Bắc bao gồm nghiên cứu 
phân tích các đặc trưng hình thái của tiểu lưu 
vực thoát nước qua cầu, nghiên cứu xây dựng 
bản đồ chỉ số CN, bản đồ hệ số dòng chảy C, 
bản đồ hệ số nhám Manning và các bảng tra phụ 
trợ, kỹ thuật Viễn thám và mô hình phân tích 
không gian trong GIS được sử dụng để tận dụng 
ưu điểm của dữ liệu không gian và khả năng cập 
nhật nhanh những dữ liệu này khi áp dụng thực 
tế. Sơ đồ tiếp cận được thể hiện trong hình 2.
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 82
Hình 2. Sơ đồ tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 
3.1.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu mưa 
Mưa là đặc trưng quan trọng quyết định sự 
hình thành dòng chảy trên lưu vực. Ở Việt Nam, 
vùng mưa phân trong TCVN 9845:2013 rất rộng 
lớn và khó xác định. Vùng núi phía Bắc và 
Đông Bắc có các công trình thoát nước nằm trên 
địa hình có độ dốc lớn, lượng mưa lớn, thời gian 
tập trung dòng chảy ngắn, kết hợp với các yếu 
tố dễ hình thành lũ quét dẫn đến chỉ vài giờ mưa 
cũng đủ ngập và phá hủy rất nhiều công trình 
giao thông. 
1) Xây dựng đường cong IDF: 
Việc chuyển đổi mưa ngày thành thời đoạn 
ngắn là rất cần thiết trong tính lũ thiết kế cho 
công trình cầu đường (Gupta, V.K. and 
Waymire, E, 1990) và xây dựng đường cong 
IDF theo phương pháp thống kê xác suất. Do 
hàm phân phối Gumbel được ứng dụng trên 
toàn thế giới để tính cho giá trị cực hạn (lũ, kiệt) 
nên nghiên cứu lựa chọn phân phối Gumbel 
(GEV) để xây dựng bộ đường cong IDF cho 
vùng nghiên cứu. Kết quả xây dựng bộ đường 
cong IDF cho hai trạm Lạng Sơn và Đình Lập 
được thể hiện như hình 3. 
0
20
40
60
80
100
120
140
0 5 10 15 20 25
C
ư
ờ
n
g
 đ
ộ
 m
ư
a
 (
m
m
/h
)
Thời gian (h)
ĐƯỜNG CONG IDF TRẠM ĐÌNH LẬP - GUMBEL 
5
10
25
50
100
200
Hình 3. Bộ đường cong IDF và đường cong lũy tích trạm Đình Lập 
Lựa chọn phương pháp 
- Mô hình quan hệ 
- SCS-CN 
- Hồi quy 
Xây dựng và 
phân tích lưu 
vực và đặc 
trưng lưu vực 
Xây dựng 
bản đồ 
chỉ số CN 
Xây dựng 
bản đồ hệ 
số dòng 
chảy C 
Xây dựng 
bản đồ hệ 
số nhám 
Manning n 
- Biến động theo 
không gian: hệ số 
CV 
- Biến động theo 
thời gian: Mann 
Kendall và Sen 
- Tính mưa thiết kế: 
+ Cường độ mưa 
(IDF) 
+ Đường cong lũy 
tích 24h 
Nghiên cứu đặc trưng mưa Nghiên cứu điều kiện mặt đệm 
Tính toán thử nghiệm cho công trình cầu 
Đề xuất áp dụng phương pháp phù hợp cho khu vực nghiên cứu 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 83
Kết quả xây dựng bộ đường cong IDF cho 
các tiểu vùng khác nhau trên khu vực nghiên 
cứu là cơ sở để phân vùng và đánh giá sự thay 
đổi của cường độ mưa theo thời gian. Theo đó, 
cường độ mưa là hàm triết giảm theo thời gian 
mưa (thời gian ngắn, cường độ càng lớn). 
2) Xây dựng đường cong tích lũy mưa 24h 
Đường cong lũy tích mưa 24h chính là biểu 
đồ mưa thiết kế được xây dựng cho các tiểu 
vùng khác nhau trong khu vực nghiên cứu dùng 
để thiết kế thoát nước đô thị hoặc các công trình 
thoát nước trên đường giao thông (V.T. Chow, 
et al 1988). Để tiến hành xây dựng đường cong 
tích lũy mưa 24h, nghiên cứu tiến hành chọn các 
trận mưa bất lợi, thuộc hai nhóm: nhóm có 
lượng mưa X>100mm và nhóm có lượng mưa 
X<100mm, xây dựng đường cong lũy tích mưa, 
lấy đường bao để xây dựng ra hai dạng đường 
của mỗi trạm đó là đường I và đường II. Kết quả 
minh họa như hình 3. 
3.1.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu mặt đệm 
1) Xây dựng bản đồ chỉ số CN khu vực 
nghiên cứu 
Đặc trưng thấm là đại lượng quan trọng thứ 
hai sau mưa trong tính dòng chảy lũ trên lưu vực. 
Để tính thấm nghiên cứu sử dụng phương pháp 
SCS-CN của Cục bảo vệ thổ nhưỡng Hoa Kỳ 
(SCS, 1972); (SCS, 1996), là phương pháp thực 
nghiệm được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế 
giới. Phương pháp này đòi hỏi phải xây dựng 
được bản đồ chỉ số CN (phụ thuộc vào loại đất, 
lượng mưa và độ ẩm của đất). Nghiên cứu đã tiến 
hành thu thập bản đồ đất và bản đồ hiện trạng sử 
dụng đất thuộc hai tỉnh Bắc Kạn và Lạng Sơn, 
ứng dụng thuộc tính phân tích không gian của 
phần mềm ArcGIS xây dựng bản đồ chỉ số CN 
cho khu vực nghiên cứu như hình 4. 
Hình 4. Bản đồ chỉ số CN tỉnh Bắc Kạn 
và Lạng Sơn 
Kết quả xây dựng bản đồ chỉ số CN cho thấy 
ở khu vực nghiên cứu thuộc vùng đồi núi, tỷ lệ 
rừng chỉ chiếm hơn 50% diện tích của 2 tỉnh 
Bắc Kạn và Lạng Sơn, chỉ số CN chiếm giá trị 
phần lớn từ 70-77. Giá trị CN thường biến đổi 
từ 30 đến 100; giá trị CN càng cao thì khả năng 
thấm càng giảm hay khả năng sinh dòng chảy 
mặt (lũ) càng cao. Từ đây có thể thấy vùng 
nghiên cứu là vùng có khả năng sinh dòng chảy 
lũ từ mưa ở mức trung bình cao. 
2) Xây dựng bản đồ hệ số dòng chảy C khu 
vực nghiên cứu 
Bản đồ số hệ số dòng chảy C xây dựng cho 
khu vực nghiên cứu dùng để tính lưu lượng thiết 
kế theo phương pháp mô hình quan hệ (Rational 
Method – Qmax = CIA/3,6). Hệ số C phụ thuộc 
vào loại đất (nhóm đất), độ dốc lưu vực và loại 
thảm phủ. Với mỗi loại thảm phủ cho phép tính 
được hệ số dòng chảy Ci cho các lưu vực con, 
Ctb cho toàn lưu vực. Kết quả xây dựng bản đồ 
hệ số dòng chảy C cho khu vực nghiên cứu 
được thể hiện ở hình 5. 
Hình 5. Bản đồ hệ số dòng chảy và hệ số nhám tỉnh Bắc Kạn và Lạng Sơn 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 84
3) Xây dựng bản đồ hệ số nhám cho khu vực 
nghiên cứu 
Hệ số nhám (Manning) được dùng để tính 
thời gian tập trung dòng chảy trên lưu vực. Thực 
tế, để xác định hệ nhám n của lưu vực hay sườn 
dốc rất khó, do nó còn phụ thuộc vào hiện trạng 
sử dụng đất. Trong TCVN 9845:2013 có bảng 
tra hệ số nhám n, tuy nhiên, do trên một lưu vực 
có rất nhiều loại hình sử dụng đất, việc đưa ra 
một hệ số nhám sẽ khó đặc trưng cho cả lưu 
vực. Để có thể xác định được thời gian tập trung 
dòng chảy đoạn chảy tràn và chảy trên sườn 
dốc, nghiên cứu tiến hành xây dựng bản đồ hệ 
số nhám Manning dựa trên bản đồ hiện trạng sử 
dụng đất của khu vực nghiên cứu và được cập 
nhật thêm từ dữ liệu viễn thám và số liệu điều 
tra thực địa. Kết quả xây dựng bản đồ hệ số n 
được trình bày trong hình 5. 
Các kết quả dữ liệu thu được từ mưa và mặt 
đệm sẽ được sử dụng cho việc tính toán lũ thiết 
kế cho các công trình giao thông khu vực 
nghiên cứu. 
3.2 Kiến nghị phương pháp tính lũ thiết kế 
khu vực nghiên cứu 
3.2.1 Cơ sở phân nhóm công trình thoát 
nước trong tính lũ thiết kế 
Để có thể phân chia các nhóm phương pháp 
tính nghiên cứu căn cứ vào một số nội dung sau: 
+ Căn cứ vào điều kiện áp dụng: Phương pháp 
mô hình quan hệ được áp dụng khi diện tích lưu 
vực A< 65 km2; Phương pháp SCS có giới hạn 
từ 2-500 km2; Phương pháp hồi quy vùng sẽ tùy 
vào mức độ chi tiết số liệu đầu vào để xây dựng 
phương trình; + Căn cứ vào kết quả thu thập dữ 
liệu công trình (vị trí, tuyến, số lượng); + Căn 
cứ vào các thông số tính toán (nhóm đất, loại 
thảm phủ, hệ số CN, hệ số dòng chảy và đặc 
trưng nhám, độ dốc lưu vực), cho thấy cỡ lưu 
vực tương ứng với mức độ phức tạp trong tính 
các đặc trưng về mưa và mặt đệm. 
Từ các căn cứ trên nghiên cứu tiến hành phân 
chia nhóm công trình tính lũ thiết kế như sau: 
- Nhóm thứ nhất: các công trình có diện tích 
lưu vực khống chế bé (A<5km2) bao gồm các 
cống, cầu nhỏ chiếm khoảng 50% số lượng công 
trình thoát nước trên đường. Nhóm này có đặc 
điểm là loại đất, thảm phủ và lưu vực đơn giản 
(thường là một loại đất và một vài loại thảm 
phủ) có thể tính toán nhanh được lưu lượng lũ 
thiết kế; 
- Nhóm thứ hai: các công trình có diện tích 
lưu vực khống chế khoảng 5-30 km2, chiếm đến 
40% số lượng công trình thoát nước trên đường. 
Nhóm này phức tạp hơn vì có nhiều loại đất và 
thảm phủ. 
- Nhóm thứ ba: Các công trình còn lại với 
diện tích lớn hơn 30 km2 chiếm số lượng ít. Các 
lưu vực này có điều kiện về địa chất thảm phủ 
phức tạp hơn cần chia thành nhiều lưu vực con 
để tính các đặc trưng cho phù hợp, mặt khác kết 
hợp các phương pháp khác nhau để tính toán 
kiểm nghiệm. 
3.2.2 Kiến nghị phương pháp tính lũ thiết kế 
Nghiên cứu đã tiến hành tính toán thử 
nghiệm cho trên 40 công trình cầu thuộc khu 
vực nghiên cứu theo 3 phương pháp đề xuất 
trên. Các kết quả tính toán cho thấy: 
 Đối với nhóm có diện tích khống chế bé 
(A<5km2) thường có ít loại đất và hiện trạng sử 
dụng đất không nhiều nên việc tính các đặc 
trưng, các thông số dễ dàng, thời gian tập trung 
dòng chảy (D<60 phút) phù hợp với tính theo 
phương pháp mô hình quan hệ (Rational 
Method–Qmaxp = CIpA/3,6). Các công trình loại 
này có số lượng lớn nên cần tính nhanh và đơn 
giản. Các thông số được xác định sẵn bởi cường 
độ Ip (được tra trên bộ đường cong IDF đã được 
xây dựng cho các khu vực khác nhau trong vùng 
nghiên cứu); C (hệ số dòng chảy đã được thành 
lập theo bản độ dốc và từng loại đất). A (được 
tính rất đơn giản từ ứng dụng của GIS từ 
DEM90/30m). 
 Đối với nhóm có diện tích khống chế 
trung bình (A=5-30 km2) tính theo Mô hình 
Quan hệ cũng cho kết quả tốt và các bước rất 
tiện dụng, tuy nhiên có thể dùng thêm phương 
pháp SCS để xây dựng quá trình lũ trên lưu vực; 
 Đối với nhóm công trình có diện tích 
khống chế từ 30-100 km2, tính lũ bằng phương 
pháp SCS-CN cho kết quả tốt, có thể sử dụng 
thêm phương pháp hồi quy vùng trong trường 
hợp cần tính nhanh lưu lượng thiết kế (các 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 85
phương trình hồi quy vùng cũng đã được nghiên 
cứu xây dựng cho các khu vực khác nhau thuộc 
vùng nghiên cứu). 
 Đối với nhóm công trình có diện tích lớn 
(A>100 km2) cần tính bằng SCS và phương 
trình hồi quy vùng. Tuy nhiên phương trình hồi 
quy vùng cũng chỉ áp dụng được cho các lưu 
vực thoát nước có diện tích nhỏ hơn 400 km2 vì 
với diện tích lớn hơn thì mức độ chính xác 
không cao và thường dùng trong bài toán quy 
hoạch. 
Phương pháp tính toán lũ thiết kế cho các 
công trình giao thông khu vực nghiên cứu có thể 
được tóm tắt và tổng kết như trong bảng 1. 
Bảng 1. Kiến nghị phương pháp tính lũ cho công trình giao thông 
TT Công trình Diện tích lưu vực 
(km2) 
Công thức Các nội dung thực hiện 
1 
Cống thoát 
nước nhỏ 
A<5 CIA 
- Tra bản đồ C 
- Tra diện tích A từ bản đồ lưu vực; 
- Tính Tc từ đặc trưng lưu vực 
- Tra I từ bộ đường cong IDF 
2 
Cầu nhỏ và 
cống 
5 <A< 30 
SCS 
- Tra CN từ bản đồ CN đã xây dựng; 
- Tra diện tích A từ bản đồ lưu vực 
- Tính Tc từ các đặc trưng lưu vực 
CIA 
- Tính C theo trọng số 
- Tra I tính IDF của trạm 
- Tc tính từ các đặc trưng lưu vực 
3 Cầu trung 30<A<100 SCS 
- Tra CN từ bản đồ CN đã xây dựng; 
- Tra diện tích A từ bản đồ lưu vực 
- Tính Tc từ các đặc trưng lưu vực 
4 Cầu lớn A>100 
SCS 
- Tra CN từ bản đồ CN đã xây dựng; 
- Tra diện tích A từ bản đồ lưu vực 
- Tính Tc từ các đặc trưng lưu vực 
Q = f(A) 
- Tra A từ bản đồ lưu vực (chỉ áp dụng cho A 
<400) 
4. KẾT LUẬN 
Thông qua thử nghiệm tính toán cho nhiều 
công trình cầu và cống trong khu vực Đông Bắc, 
bài báo đã đề xuất được phương pháp tính lũ 
thiết kế phụ hợp cho các đối tượng công trình 
khác nhau. Bên cạnh đó nghiên cứu đã xây dựng 
được bộ cơ sở dữ liệu bao gồm: các bản đồ (chỉ 
số CN, hệ số dòng chảy, hệ số Cv, cường độ 
mưa, đặc trưng hình thái), biểu đồ (các họ 
đường cong IDF), các bảng tra, các phương 
trình hồi quy cho các khu vực khác nhau trong 
vùng nghiên cứu. Bộ dữ liệu này sẽ giúp cho 
việc tính toán lũ thiết kế được nhanh chóng, 
thuận tiện. 
Để tiếp tục nâng cao độ chính xác của việc 
tính toán, nghiên cứu cần tiếp tục cập nhập dữ 
liệu, xây dựng phần mềm tính tính toán lũ thiết 
kế, cho phép áp dụng các kỹ thuật và công nghệ 
tiên tiến, đặc biệt khi tính toán chi tiết cho công 
trình lớn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Chow, V, (1964), Handbook of Applied Hydrology. 
Bộ GTVT,(2013, Tiêu chuẩn tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ, TCVN 9845:2013. 
Gupta, V.K. and Waymire, E, (1990), Multiscaling properties of spatial rainfall and river flow 
distributions. Journal of Geophysical Research, 95 (D3), pp. 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016) 86
Bộ Thủy Lợi, (1977), Quy phạm tính toán các đặc trưng thiết kế. QP.TL.C-6-77. Hà Nội. 
Richard H. McCuen, et al (2002), Highway Hydrology. National Highway Institute. 
SCS, (1972), Soil Conservation Service National Engineering Handbook. Section 4, Hydrology, 
U.S. Department of Agriculture, Soil Conservation Service, Washington, D.C. 
SCS, (1996), Urban hydrology for small watersheds, Tech Release No.Soil Conservation Service. 
U.S.D.A., Washington D.C. 
V.T. Chow, et al (1988), Applied Hydrology. Hydrology-572 pages. 
Abstract: 
RESEARCH FOR RECOMMENDATION OF DESIGNED FLOOD CALCULATION 
METHODS FOR TRANSPORATION IN THE NORTH – EAST REGION OF VIETNAM 
Methods for calculation of designed flood for transportation in Vietnam are based on criterias and 
standard as results from Soviet Union studies with supporting curves and tables developed from 
limited data in Vietnam; thus culculated results may have unexpected bias and are based on 
engineers‘ experiences. This article reviews and summarizes some current limitations of these 
methods and recommend suitable methods for calculation of designed flood for transportation in 
the North – East Region of Vietnam. 
Keywords: North – East, Transportion, Designed Flood, Methods. 
BBT nhận bài: 11/5/2016 
Phản biện xong: 07/6/2016 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_de_xuat_phuong_phap_tinh_lu_thiet_ke_cong_trinh_g.pdf