PHÂN TÍCH AN TOÀN HỆ THỐNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐ 80 (9/2022) 44 BÀI BÁO KHOA HỌC PHÂN TÍCH AN TOÀN HỆ THỐNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY Nguyễn Lan Hương1, Nguyễn Quang Hùng1 , Nguyễn Thanh[.] PHÂN TÍCH AN TOÀN HỆ THỐNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY

BÀI BÁO KHOA HỌC PHÂN TÍCH AN TỒN HỆ THỐNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY Nguyễn Lan Hương1, Nguyễn Quang Hùng1, Nguyễn Thanh Hằng1 Tóm tắt: Hàng năm, Việt Nam phải đầu tư nhiều tiền để xây dựng cơng trình bảo vệ bờ hệ thống sông để giảm thiểu thiệt hại người tài sản xói lở bờ sông gây Hiện trạng sạt lở bờ xảy thường xuyên tuyến sông nhiều nguyên nhân sạt lở nghiêm trọng đợt mưa lũ kéo dài Các giải pháp kè bảo vệ mái với nhiều thức kết cấu linh hoạt biện pháp hiệu để tăng cường ổn định cho bờ sơng chống tác hại xói lở bờ, giữ cho dịng chảy sơng ổn định, kết hợp bảo vệ cầu, đường giao thông đáp ứng yêu cầu cảnh quan đô thị Với số liệu thu thập được, nghiên cứu xây dựng tốn tính xác suất an tồn cho hệ thống kè sơng Lơ đoạn qua thành phố Tuyên Quang theo lý thuyết độ tin cậy Các tính tốn rằng: hệ thống kè sơng Lơ đảm bảo an tồn phịng lũ với tần suất lũ thiết kế P =5% an toàn theo độ tin cho phép (tiêu chuẩn Nga) không kể đến ảnh hưởng độ dài tuyến kè hệ thống kè có khả bị cố kể đến độ dài đoạn kè sông; cần thiết phải nâng cấp sửa chữa tuyến kè cần quan tâm nhiều đến đoạn kè số đoạn có độ tin cậy thấp ảnh hưởng lớn đến cố hệ thống Từ khóa: Sạt lở bờ sơng, độ tin cậy, xác suất cố, kè sông, biến ngẫu nhiên, hàm tin cậy ĐẶT VẤN ĐỀ * Sạt lở bờ sông qui luật tự nhiên gây thiệt hại nặng nề cho hoạt động dân sinh kinh tế vùng ven sơng, ngun nhân làm đất sản xuất người dân với diện tích lớn tập trung chủ yếu dọc bờ sơng Dịng chảy hệ thống sông lớn miền Bắc như: sơng Hồng, sơng Thái Bình, sơng Lơ, sơng Gâm thường mang nhiều bùn cát, sông bồi tích nên dễ xói bồi Xói lở bồi lắng khơng diễn vào mùa lũ mà cịn vào mùa kiệt, việc xác định nguyên nhân, chế để tìm giải pháp nhằm phịng, chống hạn chế tác hại trình sạt lở việc làm có ý nghĩa lớn an tồn khu dân cư, thị Hàng năm, Việt Nam phải đầu tư hàng nghìn tỷ đồng để xây dựng cơng trình bảo vệ bờ sông khắp nước để đối Trường Đại học Thủy lợi 44 phó với tượng sạt lở bờ sơng, hình thức kết cấu kè bảo vệ mái giải pháp lựa chọn phổ biến để tăng cường ổn định cho bờ sơng chống lại nguy xói lở bờ Hiện nay, cơng trình phịng lũ bảo vệ bờ Việt Nam chủ yếu thiết kế theo phương pháp tất định, tiêu an tồn dùng để đánh giá hệ số an tồn; tính toán ngẫu nhiên độ tin cậy hệ thống thủy lợi thực luận án, đề tài nghiên cứu Trong đó, nước tiên tiến giới: Nga, Trung Quốc, Nhật Bản số nước Châu Âu sử dụng phương pháp thiết kế ngẫu nhiên tiêu chuẩn độ tin cậy để đánh giá an toàn cho cơng trình Bài báo giới thiệu sơ trạng xói lở bờ sơng tỉnh miền Bắc Việt Nam, phân tích hình thức kết cấu bảo vệ bờ sông nguyên nhân, cố làm ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống kè Nghiên cứu ứng dụng lý KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) thuyết độ tin cậy để đánh giá an toàn cho hệ thống kè sơng Lơ đoạn qua thành phố Tun Quang có kể đến ảnh hưởng chiều dài tuyến kè định hướng nâng cao độ tin cậy cho đoạn kè có yêu cầu sửa chữa nâng cấp hệ thống kè HIỆN TRẠNG SẠT LỞ BỜ SƠNG VÀ CÁC HÌNH THỨC KẾT CẤU KÈ BẢO VỆ MÁI 2.1 Hiện trạng sạt lở bờ sông Hiện tượng sạt lở bờ sông ngày gia tăng nhiều nguyên nhân: Biến đổi khí hậu gây đợt mưa lũ lớn mưa trái mùa làm mực nước sơng thay đổi; tình trạng khai thác cát sỏi trái phép làm lịng sơng hạ thấp dẫn tới thay đổi chế độ dòng chảy; tàu, thuyền tải trọng lớn di chuyển theo luồng sát bờ sông tạo sóng, kết cấu địa chất bờ sơng đất pha cát bở rời làm xói lở bờ sơng; tác động việc điều tiết dòng chảy việc xả lũ tích nước hệ thống cơng trình thủy điện phía thượng nguồn gây ra; bờ sơng thiếu hệ thống kè bờ gia cố Hiện trạng sạt lở xảy thường xuyên ngày nghiêm trọng đợt mưa lũ kéo dài, kể đến số cố sạt trượt điển hình xảy hệ thống sông lớn miền Bắc năm qua như: - Sự cố sạt lở 500m bờ hữu sông Đà đoạn qua huyện Ba Vì năm 2020 dịng chủ lưu áp sát chân kè làm cho chân kè Minh Quang bị sạt lở mạnh khoảng 30m, cung sạt sát vào chân đê mái kè mái đê ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn tuyến đê Khánh Minh an toàn trạm bơm Đồng Tiến (Báo điện tử kinh tế đô thị, 2021) - Sự cố sạt lở bờ bãi sông Hồng đoạn qua thôn Sơn Hô - huyện Gia Lâm sau đợt mưa kéo dài năm 2021 có nguy trơi nhiều diện tích đất canh tác nông nghiệp, diễn biến sạt lở phức tạp, ăn sâu vào bờ bãi làm cho chiều dài đoạn sạt lở tăng thêm, cung trượt, sạt có xu hướng mở rộng trường hợp có mưa lớn (Báo điện tử kinh tế đô thị, 2021) - Sự cố sạt lở bờ sông Tả Hồng Hà huyện Tiền Hải - Thái Bình với chiều dài xói lở khoảng 30m năm 2021 ảnh hưởng mưa lớn kéo dài từ bão số Địa phương phải huy động 50 nhân công, phương tiện, máy móc 125m3 đất cát, 120 tre, 300 cọc tre, hàng trăm vỏ bao bì để kịp thời gia cố, bảo vệ đê (Báo điện tử tài nguyên môi trường, 2022) - Bờ sông Lục Nam - Bắc Giang khu vực thơn Đầm thơn Hịa Mục bị sạt lở, nhiều bụi tre chắn sóng sụt xuống mép sông khai thác cát sỏi sông, ảnh hưởng đến an toàn dân cư ven bờ (Báo điện tử Bắc Giang, 2021) Do đó, cần thiết phải có hình thức bảo vệ bờ sơng đảm bảo an toàn cho dân cư vùng kinh tế ven sông, gia cố bờ sông hình thức kết cấu kè giải pháp cơng trình ứng dụng nhiều hệ thống sơng Hình Sạt lở bờ bãi sông Hồng đoạn qua thôn Sơn Hô huyện Gia Lâm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) Hình Sạt lở mái đê phía đồng, đoạn đê cửa sơng Tả Hồng Hà-Thái Bình 45 2.2 Một số hình thức kết cấu kè bảo vệ bờ sông Kè kết cấu gia cố, phịng chống xói lở, bảo vệ an tồn mái dốc bờ sơng mái đê, giữ cho dịng chảy sơng ổn định, cịn kết hợp bảo vệ cầu, đường giao thông đáp ứng yêu cầu cảnh quan đô thị Nhiều giải pháp công nghệ bảo vệ bờ sơng chống xói lở đưa đạt hiệu định, chưa có giải pháp áp dụng chung cho tất cơng trình Nghiên cứu tìm kiếm giải pháp công nghệ mới, cải tiến giải pháp công nghệ cũ nhằm nâng cao công tác bảo vệ bờ sông chống sạt lở, thân thiện với môi trường tiếp tục Các hệ thống kè cần đảm bảo yêu cầu: ổn định, bền vững lâu dài, tơn tạo mơi trường Hình Kè bê tông cốt thép sông Cầu – Thái Ngun Hình Kè bê tơng dự ứng lực kênh La Khê – Hà Đông - Kè tường đứng, dạng tường đứng bố trí phổ biến hệ thống kênh, sông như: tường kè bê tông dự ứng lực kênh La Khê - Hà Đông; tường kè sườn chống góc bê tơng cốt thép bờ sông Thao - Lào Cai, tường kè sườn chống góc BTCT bờ hữu Sơng Hồng đoạn qua Thành Phố Lào Cai - Hiện số giải pháp kè sinh học thí điểm ứng dụng cho cơng trình bảo vệ 46 sinh thái, hài hịa với cảnh quan tự nhiên, thị đáp ứng yêu cầu xã hội Hiện trạng kè bảo vệ bờ sông miền Bắc phong phú đa dạng, phân loại theo hình thức kết cấu, kè phân thành nhóm (Phạm Văn Quốc nnk, 2018): - Kè mái nghiêng, vật liệu làm kè như: đá đổ, đá xếp, đá xây có khơng có khung bê tơng; kè thảm bê tông; kè mảng cấu kiện bê tông Kết cấu kè dựa mái nghiêng vách bờ mái đê, hình thức bảo vệ mái phổ biến phong phú thể loại hệ thống sông như: kè đá xây sông Nậm Núa - Điện Biên, kè đá xếp khung bê tơng bờ sơng Đơng Đại -Thái Bình, kè bê tông cốt thép sông Cầu - Thái Ngun Hình Thi cơng tường kè sườn chống góc BTCT bờ hữu sơng Hồng Thành phố Lào Cai mái dốc kè bờ sông khu vực miền núi phía Bắc: tỉnh Bắc Kạn, Sơn La Thái Nguyên Chân kè gia cố đá hộc; kết hợp gia cố đá hộc hom Si; gia cố rọ đá gia cố đá hộc kết hợp trồng cọc tươi Mái kè gia cố: trồng bó hom, Pượu, Mảy Chạy; trồng bó hom si xen chéo hom Pượu; rọ đá kèm cọc Mảy Chạy; trồng cỏ Vetiver (Hoàng Tuấn, 2015) KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) Hình Mơ hình thí điểm kè sinh học xã Thanh Mai, tỉnh Bắc Kạn Hình Mơ hình thí điểm kè sinh học xã Thơm Mịn, tỉnh Sơn La ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG KÈ BẢO VỆ BỜ SÔNG LÔ ĐOẠN QUA THÀNH PHỐ TUYÊN QUANG 3.1 Hiện trạng hệ thống kè bảo vệ bờ sông Lô Kè bảo vệ bờ phải sông Lô đoạn qua thành phố Tuyên Quang dài 2349m (đoạn AB BC) cơng trình cấp III với tần suất mực nước lũ thiết kế 5%, có nhiệm vụ sau: tăng cường khả thoát lũ chống sạt lở bờ sông Lô, khắc phục ảnh hưởng bất lợi vận hành hồ thủy điện Tuyên Quang, đảm bảo an tồn tính mạng, tài sản cho dân cư cơng trình ven sơng Căn vào điều kiện: địa hình, địa chất, dạng hình thức kết cấu mái kè, đoạn kè dài 2349m chia thành đoạn sau (Công ty TNHH Tư vấn Trường Đại học Thủy lợi, 2009): Bảng Thông số kỹ thuật đoạn kè có tổng chiều dài 2349m Chiều dài đoạn kè Cao trình đỉnh kè Cao trình chân kè m1 Đoạn 58,81 26.7 18.5 1.75 Đoạn 250,72 26.7 14 1.75 26.7 21.5 1.75 TT Đoạn 118,1 Hệ số mái m2 Hình thức đoạn kè Đoạn kè mái 1.75 Đoạn kè mái Đoạn kè mái nối tiếp với bến khai thác cát Đoạn 287,23 28.2 14 1.75 1.75 Đoạn kè mái Đoạn 816,5 25.2 14 1.75 1.75 Đoạn kè mái 26.7 13 1.75 0.25 Đoạn kè bán nghiêng, tường Đoạn Đoạn 636,54 181,1 kè BTCT có tường chống 26.7 14 Kết cấu đoạn kè: - Đỉnh kè: có hành lang lại rộng 3m, tường chắn đỉnh kè đá xây M75 bê tơng M150 Trên đỉnh tường có lan can để đảm bảo an toàn tạo cảnh quan dọc bờ sông - Thân kè: Mái kè gia cố khung BTCT kích thước (3.0x3.0) m bên lắp đặt 1.75 1.75 Đoạn kè mái BTCT M200 kích thước (0.64x0.64) dày 12cm có lỗ rỗng kích thước (0.44x0.44) m để trồng cỏ Phía lớp lọc gồm dăm lót dày 10cm lớp vải địa kỹ thuật + Đoạn kè bán nghiêng: tường kè BTCT M200, cách 2,5m có sườn chống dày 40cm Chiều cao tường H=8.5m, chiều rộng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) 47 đáy 8m, hệ số biến đổi mái thượng lưu tường m=0.25, chiều rộng tường thay đổi từ 0.6m đến 0.35m - Chân kè BTCT M200 đổ liền khối, đoạn dài 5m bao gồm: dầm chặn mái kích thước (0.3x0.7)m; tường chân kè kích thước (0.3x1.5)m, kết hợp tạo có chiều rộng B =2m, mặt đổ BTCT M200 dày 20cm, đầu có dầm ngang kích thước (0.3x0.4) m Giữa đoạn có khe co giãn giấy dầu nhựa đường Hình Mặt cắt ngang đoạn kè mái 3.2 Độ tin cậy hệ thống kè sông Lô 3.2.1 Sơ đồ cố Thông qua đánh giá trạng hệ thống, tính tốn kiểm tra với hệ thống kè sơng Lơ gồm: - Kè mái nghiêng (các đoạn kè 1,2,3,4,5,7): thân kè có khả ổn định trượt sâu, lớp gia cố mái kè bị trượt dọc theo mái nghiêng - Đoạn kè bán nghiêng (đoạn 6) có khả ổn định: trượt phẳng, bị lật quanh chân hạ Hình Mặt cắt ngang đoạn kè mái Hình 10 Mặt cắt ngang đoạn kè tường BTCT có tường chống lưu, sức chịu tải không đảm bảo - Các chế cố phần tử kè (mỗi phần tử đoạn kè, có đoạn) liên kết theo hình thức ghép nối tiếp sơ đồ cố hình 11, cần chế cố xảy phần tử cơng trình bị cố dẫn đến cố hệ thống kè Chiều dài đoạn kè có ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống Hình 11 Sơ đồ cố hệ thống kè sông Lô 48 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) 3.2.2 Hàm tin cậy chế cố a) Thân kè bị trượt sâu: Sử dụng phương pháp Bishop để thiết lập hàm t in cậy ổn định trượt sâu thân kè Z ,   m Z1     c.bn  Wn  un bn  tan    i 1  tan  n tan    1   cos  n  K at    Trong đó: Kat ,Wn , un , c, ,n , bn : Lần lượt hệ số an toàn mái dốc, trọng lượng thỏi đất, áp lực nước lỗ rỗng, lực dính đơn vị, góc nội ma sát, góc theo phương ngang phương cung trượt, bề rộng thỏi đất b) Lớp gia cố mái kè bị trượt dọc theo mái xuống chân kè với hàm tin cậy Z2 (Pham Quang Tu, 2014) Z2   G.cos  tan g  C.L   G.sin  (2) Trong đó: G, , C, L là: trọng lượng lớp gia cố mái kè, góc nghiêng mái kè, góc ma sát đất mái kè, lực dính đơn vị đất chiều dài mái kè c) Tường kè BTCT bị trượt phẳng mặt tiếp xúc tường kè nền, hàm tin cậy Z3 Z3    G  Wt  tan gn  C A   P (3) Trong đó: Lực ma sát   G  W  tan g t lực dính C.A mặt phá hoại hàm sức chịu tải, lực gây trượt  P hàm tải trọng; trọng lượng cơng trình   G  , lực thấm  Wt  , góc ma sát n  , lực dính đơn vị (C) Các biến ngẫu nhiên để xác định hàm tải trọng hàm sức chịu tải xác định từ tài liệu quan trắc khảo sát trường thời điểm tính tốn d) Tường kè BTCT có khả bị lật quanh trục chân kè tổng mô men chống lật  M nhỏ tổng mô men gây lật Mgl , hàm cl tin cậy Z4:  cl  gl Trong đó:  M cl hàm sức chịu tải, Z  M  M (4) Mgl hàm tải trọng Các biến ngẫu nhiên để tính giá trị mơ men như: mực nước lưng tường, tổng mơ men chống trượt xem hàm sức chịu tải, tổng mô men gây trượt hàm tải trọng (Nguyễn Văn Mạo, nnk 2014)   m    W sin    n     i 1 n     (1) mực nước sông; dung trọng bê tơng làm tường, kích thước tường, tiêu lý đất lưng tường, xác định từ tài liệu quan trắc cơng trình nhiều năm, tài liệu khảo sát tài liệu đánh giá trạng cơng trình thời điểm tính tốn (Nguyễn Văn Mạo, nnk 2014) e) Nền không đủ khả chịu tải Khi ứng suất trung bình chân móng tường BTCT vượt q khả chịu tải bị phá hoại, hàm tin cậy Z5: Z  RTC   TB (5) Trong đó: RTC : sức chịu tải đất nền;  TB : ứng suất trung bình móng kè RTC  TB hàm nhiều biến ngẫu nhiên như: mực nước ngầm lưng tường sông; dung trọng bê tông tường đứng, kích thước tường, tiêu lý nền, xác định từ tài liệu quan trắc cơng trình nhiều năm, tài liệu khảo sát tài liệu đánh giá trạng công trình thời điểm tính tốn 3.2.3 Độ tin cậy (ĐTC) hệ thống kè a) Độ tin cậy chế cố: Pati - Khi không xét đến ảnh hưởng hiệu ứng độ dài (Pham Quang Tu, 2014): + Độ tin cậy (Xác suất an toàn) chế i i cố i: Pat  Pat  Zi  0    i  (6)   i  : Trong đó: giá trị hàm phân bố chuẩn; i : số tin cậy chế cố thứ i +Xác suất cố: Psci   Pati (7) - Khi xét đến ảnh hưởng hiệu ứng độ dài (Pham Quang Tu, 2014): KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) 49 + Xác suất cố chế cố i: PsciL  Psci f Li (8) Trong đó: f Li : hệ số ảnh hưởng chiều dài    L     L f Li  1     i i  i     n    di   li   dn  Li: chiều dài đoạn kè tính tốn; hưởng; di: chiều dài tương quan b) Độ tin cậy đoạn kè: i : (9) hệ số ảnh Patdk Giả thiết có m chế cố xảy với đoạn kè chế cố xảy độc lập: m Patdk   P i sc (10); Trong tính theo (7) khơng xét ảnh i hưởng chiều dài; Psc tính theo (8) xét đến ảnh hưởng chiều dài đoạn kè c) Độ tin cậy hệ thống kè: PatHT i 1 i Psc : - Hệ thống kè chia thành đoạn đoạn làm việc theo mơ hình ghép nối tiếp PatHT   Patkdi dki (11); Trong đó: Pat độ tin cậy đoạn kè thứ i, xác định (10) Hệ thống an toàn theo tiêu chuẩn độ tin cậy khi: PatHT   PatHT  i 1  P HT  Trong đó:  at  : độ tin cậy cho phép hệ thống - Nghiên cứu sử dụng tần suất mực nước lũ thiết kế 5% tiêu chuẩn độ tin cậy Nga để đánh giá an tồn hệ thống Trong đó, hệ thống kè thiết kế với tần suất lũ mực nước lũ thiết kế 5% tức xác suất cố cho phép xảy với hệ thống kè 0.05 hay mức đảm bảo (độ tin cậy) hệ thống kè 0.95 3.2.4 Số liệu kết tính độ tin cậy hệ thống kè sông Lô a) Các biến ngẫu nhiên hàm tin cậy (Công ty TNHH Tư vấn Trường Đại học Thủy lợi, 2009) Bảng Các biến ngẫu nhiên phân bố chuẩn tính ĐTC đoạn kè mái nghiêng TT 50 Tên BNN Ký hiệu BNN Kỳ vọng Độ lệch chuẩn Dung trọng bê tông bt (KN/m3) 25 1.25 w1 (KN/m3) 19.6 1.96 bh2 (KN/m3) 19.3 1.93 bh3 (KN/m3) 20.1 2.01 w1  23 bh2 21 bh3 22 C w1(KN/m2) 35 Cbh2(KN/m2) 32 Cbh3(KN/m2) 30 a (m) 0.64 0.01 b (m) 0.64 0.01 t (m) 0.12 0.02 n 0.35 - (Tất định) Dung trọng đất lớp kè: lớp 1, 2, Góc ma sát đất lớp kè Lực dính đơn vị đất lớp kè Kính thước bê tơng khung kè Độ rỗng đất KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) TT Tên BNN Ký hiệu BNN Kỳ vọng Độ lệch chuẩn d (m) 0.02 l (m) 0.02 ZS (m) 17.5 0.17 Zchân 14 0.2 Zchânkè 18.5; 21.5 0.2 d(KN/m3) 24 1.2 đ độ) 350 5o Zn 25 0.3 Kích thước khung kè BTCT Cao độ mực nước phía sơng Cao độ chân kè (Đoạn 2,4,5,7) 10 Cao độ chân kè (Đoạn 1,3) 11 Dung trọng đá chân tường 12 Góc ma sát đá 13 Cao độ mực nước ngầm phía lưng kè 14 Hệ số mái nghiêng kè m1, m2 1.75 - (Tất định) 15 Góc nghiêng mái dốc so với phương ngang (độ) 30 - (Tất định) Bảng Các biến ngẫu nhiên phân bố chuẩn tính ĐTC đoạn có kè tường BTCT TT Tên BNN Ký hiệu BNN Kỳ vọng Độ lệch chuẩn: Dung trọng bê tông xây tường bt (KN/m3) 25 1.25 Lực dính đơn vị đất tường Cn (KN/m2) 90 Hệ số mái nghiêng tường m 0.25 - (Tất định) Cao độ mực nước phía sơng ZS (m) 17.5 0.17 Cao độ mực nước ngầm phía lưng tường Zn (m) 20 0.1 Cao độ đỉnh tường Zđ (m) 21.5 0.05 Cao độ chân tường (đoạn 6) Zct 13 0.05 Dung trọng đất đắp phía lưng tường đ (KN/m3) 19.8 1.98 Hệ số rỗng đất đắp lưng tường n 0.3 - (Tất định) 10 Góc ma sát đất đáy tường  độ) 310 5o 11 Chiều dài chân tường Lt (m) 0.05 12 Cườn độ chịu nén R (KN/m3) 10 - (Tất định) b) Độ tin cậy hệ thống kè KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) 51 Bảng Kết tính độ tin cậy hệ thống kè không kể đến chiều dài kè Xác suất cố PscHT Psc5 : Sức PatHT Độ Psc1 : Psc2 Trượt Psc3 : Tường Psc4 :Tường Trượt sâu lớp gia cố mái kè BTCT bị trượt phẳng BTCT bị lật Đoạn 0.00010 0.00010 0.00020 0.99980 Đoạn 0.00176 0.00015 0.00191 0.99809 Đoạn 0.00095 0.00014 0.00108 0.99892 Đoạn 0.00124 0.00273 0.00397 0.99603 Đoạn 0.02570 0.00013 0.02583 0.97418 0.00956 0.99044 0.00463 0.99537 0.04718 0.95353 TT Đoạn 0.00040 Đoạn 0.00460 chịu tải tường BTCT 0.00487 P Xác HT sc tin cậy suất cố 0.00429 0.00003 Hệ thống kè Bảng Kết tính độ tin cậy hệ thống kè xét đến độ dài đoạn kè Xác suất cố PscHT TT Chiều Trượt sâu Trượt lớp gia cố dài (m) f truotsau L Psc1L f truotgiaco L Psc2 L Tường kè bị trượt phẳng f Ltr Psc3 Tường kè bị lật f Llat Psc4 Sức chịu tải f Lnen Psc5 PatHT  L Đ Xác suất ộ tin cậy cố Đoạn 58.81 1.64 0.00016 1.71 0.00017 0.00034 0.99967 Đoạn 250.72 1.79 0.00315 1.59 0.00024 0.00340 0.99660 Đoạn 118.1 1.70 0.00161 1.72 0.00023 0.00184 0.99816 Đoạn 287.23 1.70 0.00211 1.89 0.00516 0.00727 0.99273 Đoạn 816.5 1.81 0.04652 1.52 0.00019 0.04671 0.95329 0.01984 0.98016 0.00802 0.99198 0.08740 0.91504 Đoạn 636.54 Đoạn 181.1 1.90 1.73 0.00796 1.69 0.00006 0.00076 2.2 0.01071 1.95 0.00837 Hệ thống 2349 kè 52 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) Hình 12 Mức độ ảnh hưởng đoạn đến cố hệ thống kè kể đến độ dài - Theo trạng thiết kế, hệ thống kè sơng Lơ có mức đảm bảo mực nước lũ thiết kế 5%, quy đổi xác suất cố cho phép HT hệ thống  Psc   0.05 hay độ tin cậy toàn  HT  hệ thống kè  Pat   0.95 - Hiện tại, Việt Nam chưa có quy định cụ thể độ tin cậy cho phép cho loại cơng trình nên nghiên cứu sử dụng tiêu chuẩn độ tin cậy Nga: độ tin cậy đoạn kè HT [Pat] = 0.98; [Pat] hệ thống kè  Pat   0.95 - Hệ thống kè đảm bảo độ tin cậy theo yêu cầu khi: PatHT  PatHT  Trường hợp chưa kể đến độ dài đoạn kè bảng 3: Khi xác suất cố đoạn kè xác định với giả thiết đoạn kè đồng biến đổi biến ngẫu nhiên đầu vào điểm đoạn tuân theo quy luật ngẫu nhiên định Xác suất cố hệ thống PscHT  0.04718 hay độ tin cậy hệ thống PatHT  0.95353>  PatHT   0.95 hệ thống kè làm việc an toàn với mức đảm bảo mực nước lũ thiết kế P =5% an toàn theo tiêu chuẩn độ tin cậy cho phép Nga (РД 31-31-35-85, 1986) đoạn kè 1,2,3,4,6,7 làm việc với độ tin cậy thay đổi từ Pat = 0.9904 đến Pat = 0.9998, đảm bảo thỏa mãn điều kiện độ tin cậy cho phép: Patdk  Pat   0.98 Đoạn kè số có độ tin cậy thấp hệ thống Patdk  0.97418  Pat   0.98 không thỏa mãn theo tiêu chuẩn độ tin cậy Nga Trường hợp kể đến độ dài đoạn kè bảng 4: độ tin cậy hệ thống PHT L  0.91504< PatHT   0.95   kè at , không đảm bảo yêu cầu chống lũ tần suất P = 5% độ tin cậy cho phép Hệ thống kè có khả bị cố, nguyên nhân dẫn đến cố hệ thống đoạn kè số có độ tin cậy thấp so với tiêu 5L chuẩn Pat  0.95329  Pat   0.98 , đoạn cịn lại an tồn theo tiêu chuẩn độ tin cậy - Biểu đồ hình 12 cho thấy: đoạn số có ảnh hưởng lớn 53.4% đến an toàn hệ thống kè đoạn kè mái dài hệ thống (816.5m); đoạn số (đoạn kè tường BTCT) có ảnh hưởng đáng kể đến cố hệ thống 22.7%; đoạn cịn lại: 1,2,3,4,7 có ảnh hưởng nhỏ an toàn hệ thống kè Như vậy, hệ thống có đoạn kè thì: đoạn phần tử có độ tin cậy cao cố có khả xảy đoạn Do đó, cần nâng cao độ tin cậy hệ thống kè để đáp ứng yêu cầu chống lũ theo tiêu chuẩn độ tin cậy, cần thiết nâng cao độ tin cậy cho phần tử yếu hệ thống đoạn KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) 53 - Với số liệu thu thập từ trạng cơng trình, kết tính tốn độ tin cậy cho đoạn kè số đảm bảo yêu cầu an toàn Tuy nhiên trình vận hành lâu dài hệ thống kè sơng, cần có giải pháp đảm bảo an tồn cho đoạn nằm gần bãi khai thác cát sông Lô KẾT LUẬN Nghiên cứu đề cập đến nguyên nhân trạng sạt lở số sông miền Bắc năm gần đây, sở để đề xuất giải pháp gia cố chống xói lở bờ cho thấy tầm quan trọng kết cấu bảo vệ bờ sông Thông qua hệ thống kè bố trí tuyến sơng, tác giả giới thiệu cách phân loại kè sơng theo hình thức kết cấu gồm loại: kè mái nghiêng, kè tường đứng kè sinh học Với số liệu thu thập từ việc đánh giá trạng 2349m kè bảo vệ bờ phải sông Lô đoạn qua thành phố Tuyên Quang, nghiên cứu xây dựng tốn phân tích độ tin cậy hệ thống kè sơng Lơ có nhận định an tồn hệ thống: hệ thống đảm bảo an tồn phịng lũ với tần suất lũ thiết kế P =5% theo tiêu chuẩn độ tin cậy cho phép (tiêu chuẩn Nga) không xét đến độ dài tuyến kè; hệ thống có khả bị cố kể đến độ dài đoạn kè Từ việc phân tích độ tin cậy hệ thống mức ảnh hưởng đoạn kè xác định đoạn kè số có độ tin cậy thấp tồn tuyến kè, nên cần có giải pháp hợp lý cho đoạn có dự án nâng cấp tu sửa tuyến kè Nội dung báo tài liệu tham khảo thiết thực cho công tác thiết kế quản lý an toàn hệ thống bảo vệ bờ sông Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo điện tử Kinh tế đô thị, (2021), Hà Nội: Sạt lở nghiêm trọng bờ bãi sông Hồng huyện Gia Lâm Báo điện tử Tài nguyên môi trường, (2022), Thái Bình: Huy động 50 nhân cơng xử lý cố sạt lở đê Báo điện tử Bắc Giang (2021), Khai thác cát sỏi trái phép gây sạt lở bờ sông Lục Nam Phạm Văn Quốc Nguyễn Chiến, (2018), Thiết kế đê cơng trình bảo vệ bờ sơng, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội Hồng Tuấn (2015), Triển khai nghiên cứu ứng dụng giải pháp công nghệ sinh học cho kết cấu cơng trình bảo vệ mái dốc kè bờ sông đường giao thông khu vực miền núi phía bắc, Web Bộ NN PTNT Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Hữu Bảo, Nguyễn Lan Hương, (2014) Cơ sở tính độ tin cậy an tồn đập, Nhà xuất Xây Dựng Công ty TNHH Tư vấn Trường Đại học Thủy lợi, (2009), Báo cáo Kè bảo vệ bờ sông Lô thuộc đoạn AB BC bờ phải thị xã Tuyên Quang Pham Quang Tu, (2014), Reliability analysis of the Red River Dike system in Viet Nam, in Hydraulic Engineering TU Delft: Delft, 2014, pp.215 РД 31-31-35-85, 1986, Основные положения расчета причальных сооружений на надежность, М В/О “Мортехинформреклама” 54 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) Abstract: SAFETY ANALYSIS OF RIVERSIDE PROTECTION SYSTEM BY RELIABILITY THEORY A large part of Vietnam’s annual investment has been allocated in bank protection works to mitigate life and property damages and losses caused by bank erosion and landslides The current situation of bank erosion occurs frequently on river routes due to many causes and the erosion is more serious during prolonged rains and floods The roof protection embankment solutions with flexible structures are effective measures to strengthen the stability of the riverbank against the harmful effects of bank erosion, keep the river flow stable, and combine with bridge protection, roads and meet urban landscape requirements With the collected data, the study has built a problem to calculate the probability of safety for the Lo river embankment system passing through Tuyen Quang city according to the reliability theory Calculations have shown that: Lo river embankment system ensures flood prevention safety with design flood frequency P = 5% and safety according to allowable reliability (Russian standard) when excluding the influence of the length of the embankment and the embankment system is likely to have problems when considering the length of river embankments; when it is necessary to upgrade and repair the embankment, the most attention should be paid to embankment section because this is the section with the lowest reliability and the greatest impact on system failures Keywords: River erosion, confidence, problem probability, river revetment, random variables, confidence function Ngày nhận bài: 20/8/2022 Ngày chấp nhận đăng: 27/9/2022 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 80 (9/2022) 55 ... cứu xây dựng tốn phân tích độ tin cậy hệ thống kè sơng Lơ có nhận định an toàn hệ thống: hệ thống đảm bảo an toàn phòng lũ với tần suất lũ thiết kế P =5% theo tiêu chuẩn độ tin cậy cho phép (tiêu... tin cậy cho phép cho loại cơng trình nên nghiên cứu sử dụng tiêu chuẩn độ tin cậy Nga: độ tin cậy đoạn kè HT [Pat] = 0.98; [Pat] hệ thống kè  Pat   0.95 - Hệ thống kè đảm bảo độ tin cậy theo. .. không xét đến độ dài tuyến kè; hệ thống có khả bị cố kể đến độ dài đoạn kè Từ việc phân tích độ tin cậy hệ thống mức ảnh hưởng đoạn kè xác định đoạn kè số có độ tin cậy thấp tồn tuyến kè, nên cần