Một số phương án nâng cao độ tin cậy cho đầu mối hồ chứa đá bạc hà tĩnh

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN 978 604 82 2548 3 48 MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CHO ĐẦU MỐI HỒ CHỨA ĐÁ BẠC HÀ TĨNH Nguyễn Lan Hương, Phạm Ngọc Quý Trường Đại học Thủy l[.]

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CHO ĐẦU MỐI HỒ CHỨA ĐÁ BẠC - HÀ TĨNH Nguyễn Lan Hương, Phạm Ngọc Quý Trường Đại học Thủy lợi, email: lanhuong@tlu.edu.vn ĐẶT VẤN ĐỀ   Z  R Ynj  N  X ni  Hệ thống đầu mối hồ chứa thủy lợi Đá Bạc - Hà Tĩnh hệ thống cơng trình cấp II vận hành năm 2006, địa phận phường Đậu Liêu - Thị xã Hồng Lĩnh - Tỉnh Hà Tĩnh Hệ thống đầu mối hồ chứa gồm: đập đất; cống lấy nước;1 tràn xả lũ (tràn tự do), tràn cố (tràn có cửa van phẳng); hệ thống kênh cơng trình kênh Hiện tại, đầu mối hồ chứa Đá Bạc bị xuống cấp nghiêm trọng Mái hạ lưu đập đất bị xói lở nước mưa, nước thấm tập trung thành vũng đống đá tiêu nước Tràn bị thấm mạnh từ thượng lưu, xì nước qua lớp áo bê tơng gia cố tường bên ngưỡng tràn dốc nước Cửa van tràn cố khơng kín nước, hạ lưu tiêu sau tràn bị xói lở mạnh Cống cịn vận hành tốt [1] đó: N  N  X ni  (2): Hàm tải trọng;   (3): Hàm sức chịu tải; R  R Ynj  Ynj   X ni  biến ngẫu nhiên (BNN) có luật phân bố xác suất (PBXS) xác định 2.1.1 Hàm tin cậy Z hàm tuyến tính, BNN tuân theo luật phân bố chuẩn Z  a1.X1  a X2  a3 X3   a n X n (4) Kỳ vọng hàm Z: n  Z    Xi (5) i 1 Độ lệch chuẩn hàm Z: n Z  C èng ngÇm (1)   Xi  (6) i 1 Kỳ vọng BNN: c hÝ Tr µn Tr µn sù cè nh n Xi i n Đập đ ất Xi  X   (7) Độ lệch chuẩn BNN: Lò ng h Đá Bạc Hỡnh S đồ bố trí tổng thể đầu mối hồ chứa nước Đá Bạc Xi  n Xi  X  n  1  i 1   (8) Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết ngẫu nhiên n (X1 , X2 , X3 , , Xn) số quan sát BNN cấp độ II để phân tích xác suất an toàn hệ 2.1.2 Hàm tin cậy Z phi tuyến, thống hồ chứa Đá Bạc, làm sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp nâng cao độ BNN tuân theo luật phân bố chuẩn tin cậy cho đầu mối hồ chứa Hàm Z tuyến tính hóa điểm thiết LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY TRONG kế (ĐTK) ban đầu n TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CƠNG TRÌNH 2.1 Xây dựng hàm tin cậy Từ sức chịu tải tải trọng tác dụng vào cơng trình thiết lập hàm tin cậy (HTC) Z 48 Z X0  X i  X io i1 X i  Z  Z  X0     (9) Tọa độ ĐTK ban đầu X0 :  X o X1o , Xo2 , X o3 , , X on  (10) Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Kỳ vọng ( Z )o ban đầu: n Z  X   Xi  X oi (11) i 1  Xi Độ lệch chuẩn ban đầu  Z  o  ( Z )o  Z  X0    n ( (Z ) o  i 1 Z  X  Xi ) X i  (12) 2.1.3 Với BNN có luật PBXS Biến đổi biến ngẫu nhiên có luật phân bố xác suất luật phân bố chuẩn cho giá trị hàm mật độ fXi hàm phân bố xác suất F Xi ban đầu khác phân bố chuẩn giá trị tương ứng BNN có phân bố chuẩn ĐTK   f Xi X*i    FXi X*i  X*i   ,Xi   ,Xi  ,Xi  X*i   ,Xi    ,  Xi       (12) (13) Tính đặc trưng thống kê mới: ( 'Xi ; 'Xi ) theo (14) (15) (14)  'Xi = X*i -  -1 (F Xi (X *i )) Xi 'Xi =    -1 ( FX i (X *i )) * f Xi (X i )  (15) 1 đó:  : Là hàm ngược hàm phân bố chuẩn tiêu chuẩn 2.2 Xác suất an toàn chế cố theo cấp độ II - Các cố liên kết với theo cổng “hoặc”, xác suất an tồn cơng trình thứ i: PatCTi xác định theo (18) xác suất cố PscCTi tính theo (19): PatCTi   m  1  Pij  (18) j1   PscCTi  PatCTi (19) - Các cố liên kết với theo cổng “và”, xác suất an toàn cơng trình thứ i: PatCTi xác định theo (20): PatCTi   m  1  Pij  (20); Pij j 1 Xác suất an toàn chế cố tính theo (17) 2.4 Độ tin cậy hệ thống PatHT Khi chưa xét tương quan cơng trình hệ thống Hệ thống làm việc theo sơ đồ ghép nối tiếp PatHT n   Pati (21) i 1 Pai : xác suất an tồn phần tử i hệ thống, tính theo mục 2.3 Hệ thống làm việc theo sơ đồ ghép song n  song: PatHT     Pati  (22) i 1 XÁC SUẤT AN TOÀN CỦA HỆ THỐNG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA ĐÁ BẠC 3.1 Sơ đồ cố  Thông qua việc đánh giá trạng đầu Chỉ số tin cậy:  Z  Z (16); Xác suất an mối hồ chứa Đá Bạc, xây dựng sơ đồ Z cố hình 2, hư hỏng tồn chế cố: (17) mơ theo chế phá hoại có Pat  Z 0      nguy dẫn đến cố cơng trình cố đó:    giá trị hàm phân phối chuẩn hệ thống Nghiên cứu xét đến hệ thống gồm cơng trình làm việc theo sơ đồ ghép 2.3 Xác suất an tồn cơng trình nối tiếp: đập đất, tràn tràn cố Lập bảng ma trận xác suất làm việc an tồn cơng trình, với giả thiết có n cơng trình hệ thống m chế cố xảy với cơng trình đó, chưa xét mối tương quan chế cố nên coi Hình Sơ đồ cố hệ thống đầu mối chế cố xảy độc lập hồ chứa ỏ Bc Sự cố hệ thố ng đầu mối h chứa hoặc Sự cố đậ p đ ất Nước trà n đỉnh đập 49 Trượt mái hạ lưu Sự cố tràn S ự cố tràn cố hoặc h oặc Tường bên T­ êng bªn N g­ì ng Ng­ì ng ng­ ìng tr àn ngư ỡng trà n b ị tràn bị bị trượ t trà n b ị lật trư ợt lËt Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 trình để nâng cao ĐTC cho hệ thống, phương án hiệu lựa chọn thơng qua tính tốn, phân tích kỹ thuật kinh tế Phương án 1: Làm thêm tràn cố bên cạnh Bảng Độ tin cậy chế cố tràn trạng, eo núi bên vai trái đập đất để tăng khả tháo, giảm cột nước lũ % ảnh ngưỡng tràn, từ độ tin cậy đập đất TT Cơ chế cố Psc hưởng tăng lên cố nước tràn đỉnh giảm xuống Trượt mái hạ lưu Phương án 2: Mở rộng tràn cố làm tăng 0.01102 16.46 đập đất khả tháo sâu, giảm cột nước trước đập Nước tràn đỉnh đập đất để tăng độ tin cậy cho phần tử có độ tin 0.055917 83.53 đất cậy thấp hệ thống đập đất Phương án 3: Nâng cao trình đỉnh đập đất Tường bên tràn 2.85E-6 0.004257 để giảm xác suất cố nước tràn đỉnh bị trượt phẳng mực nước hồ dâng cao Tường bên tràn 1.82E-10 2.72E-07 Phương án 4: Kết hợp: làm thêm tràn cố bị lật số nâng cao trình đỉnh đập đất Ngưỡng tràn cố 0.002301 1.54E-6 Với mong muốn hệ thống đầu mối hồ chứa bị trượt phẳng theo phương án nâng cấp có độ Ngưỡng tràn cố tin cậy cho phép  P   0.98 , phân chia cho 4.51E-9 6.74E-06 bị lật cơng trình hệ thống theo nguyên tắc độ Với số liệu thu thập từ hồ Đá Bạc, tin cậy theo (22), kết ĐTC cho tính tốn với MNLTK + 31.27, Xác suất cơng trình sau nâng cấp bảng cố hệ thống: PscHT  0.066937 ; ĐTC hệ  Pj    P  (22); Trong đó:  Pj  - Độ tin thống: PatHT  0.93306 Hệ thống có số độ cậy cơng trình hệ thống tin cậy thấp  HT  1.5     1.65 Khi xét Bảng Độ tin cậy cơng trình theo tiêu chuẩn ĐTC kết luận nâng cấp theo phương án hệ thống có khả bị cố phần tử đập Nâng cấp hệ thống theo phương án đất có ĐTC thấp hệ thống bị cố: Các PA1 PA2 PA3 PA4 Xác suất an toàn đập đất: PA M Đập đất Đập đất Patdap  0.9337   P   0.98 Các kết bảng công Tràn rộng sau sau Tràn trình (sự cố) tràn nâng nâng (sự cố) cho thấy: Sự cố đập đất xảy nguyên nhân cố cấp cấp nước tràn đỉnh đập, chế chiếm tỷ lệ xảy cố lớn 83.53% Khi phân [Pj ] 0.99496 0.99329 0.99329 0.99496 0.99496 tích BNN có ảnh hưởng đến cố nước KẾT LUẬN tràn đỉnh thấy rằng: mực nước hồ có ảnh Từ kết phân tích ĐTC hệ thống đầu hưởng lớn 88%, để hệ thống làm mối hồ chứa Đá Bạc, kết hợp trạng mặt việc an toàn cần quan tâm nhiều đến BNN mực nước hồ Tràn tràn phụ làm tổng đầu mối hồ chứa, nhóm tác đề xuất số giải pháp cơng trình nhằm việc an tồn với xác suất xảy cố nhỏ giả nâng cao độ tin cậy cho hệ thống hồ 3.2 Độ tin cậy hệ thống Đá Bạc Sử dụng phần mềm SYPRO2016 tính ĐTC đầu mối hồ chứa, kết bảng ĐỀ XUẤT ĐỘ TIN CẬY CHO CÁC PHƯƠNG ÁN NÂNG CẤP HỒ CHỨA ĐÁ BẠC có lũ thiết kế Nội dung báo tài liệu tham khảo thiết thực cho công tác đánh giá quản lý an toàn hồ đập Việt Nam Sau xem xét trạng, mặt tổng thể cụm cơng trình đầu mối phân tích độ tin cậy hệ thống đầu mối hồ chứa Đá Bạc, tác giả kiến nghị số giải pháp công TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 [1] Tiểu dự án - Sửa chữa nâng cao an toàn đập (WB8) tỉnh Hà Tĩnh, hạng mục: Hồ Đá Bạc  ... ĐTC đầu mối hồ chứa, kết bảng ĐỀ XUẤT ĐỘ TIN CẬY CHO CÁC PHƯƠNG ÁN NÂNG CẤP HỒ CHỨA ĐÁ BẠC có lũ thiết kế Nội dung báo tài liệu tham khảo thiết thực cho công tác đánh giá quản lý an toàn hồ đập... 1 XÁC SUẤT AN TOÀN CỦA HỆ THỐNG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA ĐÁ BẠC 3.1 Sơ đồ cố  Thông qua việc đánh giá trạng đầu Chỉ số tin cậy:  Z  Z (16); Xác suất an mối hồ chứa Đá Bạc, xây dựng sơ đồ Z cố hình... trình đầu mối phân tích độ tin cậy hệ thống đầu mối hồ chứa Đá Bạc, tác giả kiến nghị số giải pháp công TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 [1] Tiểu dự án - Sửa chữa nâng cao an toàn đập (WB8) tỉnh Hà Tĩnh,