Luận văn thạc sĩ Thủy văn học: Nghiên cứu, đánh giá thiệt hại do ngập lụt vùng hạ du liên hồ chứa lưu vực sông Tà Rục theo các kịch bản lũ và vỡ đập

LỜI CAM DOAN

Đề tài luận van cao học “Nghiên cứu, đánh giá thiệt hại do ngập lụt vùng hạ du

liên hồ chứa lưu vực sông Ta Rye theo các kịch bản lũ và vỡ đập” của học viên đãđược Nhà trường giao nghiên cửu theo quyết định số 1249/QD-DHTL ngày I8tháng 05 năm 2016 của Hiệu trưởng trường Đại học Thủy Lợi

“rong thời gian học tập tại trường với sự giáp đỡ của các thiy cô giáo và đặc bit làsô giáo PGS TS Phạm Thị Hương Lan, học viên đã tự nghiên cứu và thực hiện

để tài này, Đây là thành quả lao động, là sự tổ hợp của các yếu tổ mang tính nghề

nghiệp của học viên Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trungthực, không sao chép từ bắt kỳ một nguồn nào và dưới bắt kỷ hình thức nào Việc thamKhảo các nguồn t liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghỉ nguồn tà liệu tham,

khảo đúng quy định.

“Tác giả luận văn

Nguyễn Thành Dat

LỜI CẢM ƠN

‘Voi tắt cả sự kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết

io PGS TS Phạm Thị Hương Lan đã hướng d

đáo, dành rất nhiều thời

ơn của mình tới cô tận tình chu

và tâm huyết hướng dẫn, nghiên cứu và giúp tôi hoàn

thành luận văn tốt nghiệp này.

“Tôi cũng xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi, các thầy cô giáo

trong Khoa Thủy Văn đã chỉ bảo, dạy dỗ trong suốt thời gian học tập tại trường.

Cuối cũng, Tôi xin chân thành cảm ơn những người thân tong gis đình, bạn bềđồng nghiệp đã gip đỡ, động viên, khích lệ tôi trong suốt quá tình học tập vàhoàn thành luận văn.

Mae dù luận van da hoàn thiện với tắt củ sự cố gắng, nhiệt tình cũng như năng lựcsửa mình, ty nhiên không thé tránh khỏi những thiểu sốt Vì vây, Tôi rất mongnhận được sự g6p ý chỉ bảo của quý thầy cô và đồng nghiệp đồ chính là sựgiúp đỡ quý báu mà tôi mong muốn nhất để cổ gắng hoàn thiện hơn trong quá tinhnghiên cứu và công tác sau này,

Xin chân thành cảm ơn.

HANG i, 20 tháng 08 năm 2016

Học viên

Nguyễn Thành Đạt

MỤC LỤC

GIÁ THIỆT HẠI 6

1.1 Tổng quan về mô hình nghiên cứu vỡ 9p wersnmnnnnrnmennnnanesnne®

1.1.1 Một số trường hợp vỡ đập trên Thể giới và Việt Nam 6

1.1.2 Các nguyên nhân gây vỡ đập 131.1.3 Các phương pháp xác định, tinh toán thông số vết vỡ 161.1.4 Giới thiệu về các mô hình thủy văn, thủy lực mô phỏng vỡ đập 20

1.2 Tổng quan về phương pháp đánh giá thiệt hại la lụt

CHUONG 2: TONG QUAN VE PHAM VI NGHIÊN CỨU VÀ CÁC MÔ HÌNHUNG DUNG 26

2.1 Tổng quan về vàng nghiên cứu,2.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

2.1.2 Dac điểm khí hậu, khí tượng ving dự án2.1.3 Dac điểm thủy văn

2.1.4 Đặc điểm kinh tế, xã hội.

2.1.5 Tổng quan về hỗ Ta Rye ~ Suỗi Hành

2.2 Các mô hình ứng dụng xây dựng bản đồ ngập hụt.221 MôhinhHDM

322 Phin mềm MIKE FLOOD WATCH2.2.3 M6 inh MIKE FLOOD.

22.4 MôhinhNK-GIAS

CHUONG 3: UNG DUNG MÔ HINH MIKE FLOOD MÔ PHONG CÁC KỊCHBAN VÀ XÂY DỰNG BAN DO NGAP LUT 48

3.1 Dữ liệu đầu vào sử dụng trong tính toán e-eesoso.đ

3.1.1 Tài liệu khí tượng thủy van 483.1.2 Tài liệu địa hình 33

3.1.3 Các kịch ban dùng để tính toán 55

3.2.1 Mô hình thủy lực 1 chiều sĩ3.2.2 Mô hình thủy lực 2 chiều, 59

chính và kiểm định mô hình3.3.1 Mô hình thủy lực 1 chiều3.3.2 Mô hình thủy lực Mike Flood

3.4 Mô phỏng các kịch bản vỡ đập và xây dựng bản đồ ngập lụt3.4.1 Các kịch bản lũ và vỡ đập.

3.4.2 Kết quả tính toán xây dựng bản đồ ngập lụt

CHUONG 4: DANH GIÁ THIET HẠI DO NGAP LUT VUNG HẠ LƯU HOCHUA THEO CÁC KỊCH BAN LŨ VA VỠ ĐẠP, 88

4.1 Đánh giá thiệt hại hạ du hồ Tà Rục ~ Suối Hành theo các kịch bản ngậplụt

4.1.1 Đánh giá thiệt hại theo Kịch bản 14.1.2 Dinh giá thigt ha theo Kịch bản 24.1.3 Dan gia thigt hai theo Kịch ban 34.2 Đề xuất giải pháp ứng phó

42.1 Giải pháp côngtrình

42.2 Giải pháp phi công trìnhKET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊTÀI LIỆU THAM KHẢO

Hình 1.8: Hình anh vỡ đập Teton năm 1976

Hình L9: Hình thức trăn đình (a) và xói ngẫm (b)

Hình 1.10: Quá tình vỡ tràn inh Hình 1.11: Qué tinh vỡ x6i ngmHình 1.12: Hình dạng và co chế hình thành vết vỡ

Hình 2.1: Vị trí nghiên cứu vùng dự ấn.2.2: Quá trình lũ đến ho Tà Rục.

Hình 2.3: Dường quá trình lĩ đến hồ Suối Hành3.1: Biểu đồ mưa ứng với các kịch bản

Hình 3.2: Biểu đồ trận mưa lớn nhất năm 2010.3.3: Biểu đồ trận mưa từ ngày 6-12/11/2013

Hình 34: Biều đồ lượng mua từ ngày 27/12/2014 6012015,Hình 3.5: Đường 4 4

3.6: Mực mu

(Cam Ranh từ ngày 01 - 7/4 năm 2014Hình 39: Mực nước triều Cam Ranh từ ngày 27/12/2014 - 6/01/2015Hình 3.10; Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu.

Hình 3.16: Lưới chia chi tết các công tình

3.17: Kết nỗi cơ sở dữ liệu trong MIKE 21FMHình 3.18: Hệ số nhám manning M min tínhHình 3.19: Liên kết mô hình một và hai chiều

th 320: Kết quả hiệu chỉnh tại trạm thủy van Tà RueHình 321: Kết qua kiểm định đợt 1 tai trạm thủy văn Ta RueHình 3.22: Kết quả kiểm định đợt 2 tại trạm thủy văn Tà Rye

67

3.24: Hệ số nhám của mô hình Mike2l

Hình 3.25: Đường quá trình vỡ đập ting với là kiếm tra 0.2%, hồ Tà Rục.Hình 3.26: Bản đỗ ngập lụt hạ du sông Tà Rục khi xã lũ kiểm tra, tần suất 0.2%.Hình 3.27: Bản đỗ ngập lụt hạ du sông Tà Rục khi xa lũ cực đại, tin suất 0,01%.Hình 3.28; Ban đồ ngập lụt hạ du sông Tà Rye khí vỡ đập Tà Rye

697ï788082

DANH MỤC BANG BIE!

Bảng 1.1: Các công thức hay được sử dụng[11] [I2] [I3]Bảng L2: Các cách phân loại thiệt hại do ngập It cây ra

Bảng 2.1: Bing tổng hợp đặc trưng lưu vực hồ Tà Ra, Suối Hành,Bảng 2.2: Đặc trưng nhiệt độ trung bình thing, năm

Bang 2.3: Độ ấm tương đối trung bình tháng, năm.Bang 2.4: Số giờ nắng trung bình thang, năm.Bảng 2.5: Tốc độ gió trung bình các tháng, năm

Bảng 2.6: Tốc độ gió lớn nhất

Bảng 27: Lượng mưa bình quân các thing các trạm lân cận lưu vựcBảng 28: Lượng mưa ngày lớn nhất thiết kế trạm Cam Ranh, Khánh SơnBang 2.9: Lượng mưa ngày lớn nhất khu vực nghiên.

Bảng 2.10: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn khu vực nghiên cứuBảng 2.11: Tóm tắt đặc trưng lã thiết kế hd Tà Ruc

Bang 2.12: Tom tt đặc trưng lũ thiết kế hỗ Suối Hành,

Bang 2.13: Thống kê dân số vùng hạ du hỗ Tà Rye

Bảng 2,14: Thông kê dân số các xã vùng ảnh hưởng chính hạ du hỗ Tà RueBảng 2.15: Bảng thông số cơ bản của hỗ chữa

Bang 2.16: Bang thông số cơ bản cia dipBảng 2.17: Bang thông số trần

Bảng 2.18: Bảng thông số kỹ thuật cống lấy nước.Bang 2.19: Thông số kỹ thuật hệ thống kênh tướiBang 2.20: Thông tin về hỗ chia nước Suối Hành

Bảng 3.1: Lượng mưa ngày lớn nhất khu vực nghiên cứu.Bảng 32: Đặc trưng trigu thết ké- tram Chu Bi

Bảng 33: Bảng tổng hợp các kịch bản tính toán.Bang 34: Chỉ tiên Nash của WMO.

Bảng 35: Thông số nhắm của hệ thong sông Tà RụcBảng 36: Kết quả higu chỉnh mô hình Mike FloodBang 3.7: Đường lưu lượng xa lũ Hỗ Tà Rục (m'/s)Bảng 3.8: Dường quá tình lũ thiết kế Hồ Suối Hành

Bang 3.9: Kết qua tính toán vỡ đập ứng với lũ kiếm tra 0,2%, hỗ Tà RueBảng 4.1: Diện tích ngập theo cấp độ sâu kịch bản 1

Bảng 42: Số hộ và nhân khẩu thuộc các thôn nằm rong ba xã bị nập kịch bản IBảng 4.3: Diện tích ngập theo cấp độ sâu kịch bản 2

Bảng 44: Số hộ và nhân khẩu thuộc các hôn nằm trong ba xã bị ngập kịch bản 2Bang 4.5: Diện tích ngập theo độ sâu kịch bản 3.

2829293030|, ha du hồ Ta Rue; Suối Hành.31

8384858586

lỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của để tài

Các chứa thủy lợi hường được xây đựng phục vụ đa mục tiêu như: Cp nước chonông nghiệp, công nghiệt sinh hoạt, hoặc phục vụ các ngành kinh té khác như giaothông, du lịch, chăn nuôi và phát điện Tuy nhiên các hồ, đập thủy lợi luôn là những.sông tình dễ bi tén thương, nhất là khi có mưa lũ lớn Các hồ chứn thủy lợi nhỏthường được xây dựng chủ yếu bằng vat liệu địa phương, công tác quản lý vận hành,thường được địa phương đảm nhân nên chất lượng hd đập bị xuống cắp nhanh chónggây mắt an toàn của công tình khi ích nước Ngoài ra trong những năm gin đây do

DE giảm thiể tối da thiệt hại của sự cổ vỡ đập có thể xây ra, ngoài việc đảnh giá antoàn hỗ đập định kj cũng cần có các biện pháp dự báo ngập lụt hạ du kết hợp với

phương án để sơ tán người dân đến khu an toàn trước khi xây ra sự cổ Một trong

những công việc cần làm để xíimg phương ấn di tin là tinh toán mô phòng cácnguyên nhân vỡ đập cũng như xây dựng các kịch bản vỡ đập, từ đó xây dựng các bảnđồ ngập lụt, tránh trường hợp người dân có thể di chuyển vào những vùng ngập sâuhơn Các bản đồ ngập lụt còn góp phần quan trong rong công tác quy hoạch vùng sửdụng đất

Dựa vào các bản đồ p này, phần nào đánh gid được những thiệt hại trực iếp hoặc

gián tiếp về người và của, từ đó các đơn vị quản lý đưa các phương án di dời, và cảnh.

báo khi có sự cổ vỡ đập xây ra, bảo đảm giảm thiểu tối đa các ảnh hưởng của sự cổ đốihoạt động sản xuất cũng như đảm bảo tính mạng của người dân ở vùng hạ du

Lưu vực sông Tà Rục có diện tích lưu vực 250 km’, Trên lưu vực có 2 hồ là Hồ TàRue với dung tích 23.5 triệu m” và hồ Suối Hành với dung tich 9.5 triệu mÌ Cả 2 hồ

trên đã đi vào vận hành, viké, vận hành và bảo trì theo

do Nhà nước ban hành Các chỉ tiêu thiết kế thể hiện yêu cầu tổng hòa giữa điều kiệnkinh tế, kỹ thuật, quy mô, đặc điểm và tim quan trọng của công trình Ngoài ra, rongquá trình vận hành, khai thác, có thé có những biển cổ, rủi ro không thể lường hốtđược như các hư hỏng, lũ lớn bắt thường, động đắt quá tiêu chuẩn, sai sot trong vậnhành, biến đổic điều kiện tự nk dẫn đến xảy ra các trường hợp khẩn cắp An

toàn của hỗ chứa nước Tà Rue, Suối Hành cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hạ du BE chủ

động ứng phó với các điều kiện bất thường, cần phải dự kiến được các trường hợp.tình huống xắu ngoài mong muốn có thể xảy ra và từ đó có kế hoạch chỉ tết để phòng,"ngần chặn xây ra tình hudng xấu hoặc hạn chế ti đa thiệt hại khi xây ra sự cổ ở cả khuvực công tình và hạ du công trình, Kết quả của việc nghiên cứu tỉnh toán các trường

"hợp xa lũ cũng như trường hop vỡ đập là lập được bản đồ ngập lụt vùng hạ du dùng để

xác định phạm vi vùng ngập, mức độ ngập lập các ké hoạch ứng phó khẩn cấp giảmnhẹ thiệt hại khi xà lũ cũng như công tinh gặp sự cổ.

‘Tir những sự cn thiết trên, luận văn đã lựa chọn nghiên cứu và đánh giá những thihại có thé do ngập lụt vùng hạ du lưu vực sông Tà Rue theo các kịch bản lũ và vỡ đậpvới tên đề tài cụ thể như sau: "Aghiên cứu, đánh giá thiệt hại do ngập lụt ving ha duliên hồ chứa lưu vực sông Tà Ruc theo các kịch bản lũ và vỡ đập”

2 Mục đích của luận văn.

Mô phòng kịch bản liên hồ chứa Tà Rục ~ Suối Hành và phân tích diễn biến ngập lụtvùng hạ lưu hồ bằng m6 hình thủy động lực học MIKE FLOOD Xây dựng bản đồ ngậplụt, đánh giả các thiệt hai trực tiếp và gián tiếp đến vùng hạ lưu hỗ Cúc kết quả đó sẽgiúp cho các nhà quản lý, cơ quan quản lý, khai thác hỗ và người dân vùng hạ lưu hỗ cócác nhận thức về nguy cơ và dé ra các biện pháp phòng tránh, giảm thiểu thiệt hại.

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Pham vi vùng nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu của dự án bao gồm toàn bộ lưu vesông Ta Rye và suéi Trả Hoa, Đây là một vũng lòng chảo, giới hạn bới các triển núiphía Tay, Tây Bắc, Đông Nam và biển Đông Trong khu vực này có hai hồ chữa đãđược xây dụng H Tà Rye nằm rên sông Tả Rye và hỗ Suỗi Hành trên dòng Suối

Hoa Hai hd nằm trên hai lưu vực khác nhau nhưng đều có chung khu vực hạ du làvũng trũng ven biển thuộc huyện Cam Lâm và thành phố Cam Ranh (Xem hình 0.1).‘Ving nghiên cứu thuộc địa phận phường Ba Ngòi và xã Cam Phước Đông của thành.phố Cam Ranh, xã Cam Phước Tây của huyện Cam Lâm Địa hình khu vục nghiêncứu nhỏ và tương đối đốc so với các khu vực khác Hệ thống sông suỗi nhỏ, ngắn vàrit đốc, bao quanh vùng hạ lưu là vũng đồi núi cao với dinh núi phd bin từ 400 -600m Ving đồng bằng nhỏ hẹp va bị co thắt ở gần cửa ra, do đó làm chậm khả năngthoát lồ vào vịnh Cam Ranh Ngập lạt hạ lưu là tổ hợp là của sông Tả Rục và subiHình, bai sông này không nhập vào nhau và có sự trao đổi nước khi 1 trần bờ, ở gầnsửa ra 2 sông được nối với nhau bởi Lach Cầu 2

Ving nghiên cấu có tuyén giao thông quan trong là Quốc lộ và đường sắt, các tuyển

đường này cũng làm giảm đáng kể khả năng thoát lũ ra biến Khu vực trung du còn có

tinh lộ 9 cũng cần trở dng chiy và lim chậm quá trình truyền lũ về hạ du

Hình 0.1: Sơ đổ khu vực nghiên cứu,

4 Nội dung ngh

(Can cứ vào điều kiện tự nhiên khu vực, các tải liệu tự nhiên, dân sinh xã bội thu thập

cđược và đặc điểm công trình của hỗ chứa, thụ biện việc tinh toán thủy lực mang lướisông hạ du và lập bản đỗ ngập lụt theo các kịch bản lũ và vỡ đập,

5 Cách tip cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận: Thu thập các tài liệu có liên quan như các điều kiện khi tượng thủy‘vn, tả liệu địa hình, tinh hình lũ, thiệt hại do lũ tại địa phương,

- Phương pháp thông kê và xử lý số liệu: Phương pháp này được sử dung trong việcphân tích, thống kê ce tà liệu khí tượng thủy văn, những thiệt hại do lũ lực xử lý cáctửđịa hình và số liệu phục vụ cho quá trinh phân tích, tính toán của luận văn.

- Phương pháp mô hình toán: Sử đụng mô hình MIKE FLOOD dé tinh toán vỡ đập

theo các kịch bản, từ đó xác định vùng ngập và độ sâu ngập Kết hợp với công nghệGIS để xây dựng bản đổ ngập lụt và tính toán thiệt bai

~ Phương pháp kế thửa: Trong quá trình thực biện,in văn cần tham khảo và kế thừasắc kết quả sở liên quan đã được nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan và tổchức khác Những thừa kế nhằm làm kết quả tính toán của luận văn phủ hợp hơn vớithực tiễn của lưu vực.

6 Các kết quả đạt được.

VỀ cơ bản bản đổ ngập lụt sẽ thể hiện được các yếu tổ sau:

-_ Diễnbiế của quá trình ngập lụt (độ sâu va điện tích ngập theo thời gian):= Hướng di và cường độ của lũ quết (nu có),

= Thai điểm lũ bắt đầu ảnh hưởng lên tinh mạng và của cải vật chất;Độ ngập sâu lớn nhất tại từng vị tí:

~ _ Diện tích ngập lớn nhất ứng với một con lũ;“Thiệt hại do ngập gây ra như

« ˆ Diện ích làng mạc, đồng ruộng, mùa màng bi ngập.+ Số lượng din bị ảnh hưởng do ngập.

+ ˆ Các cơ sở kính tẾ như nhà mắy, xỉ nghiệp, kho tang, him mỏ,

+ Các cơ sở an ninh, quốc phòng, wv

~ Thời gian ảnh hưởng của lũ

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VO DAP VA

DANH GIA THIET HAL

1-1 Tổng quan về mô hình nghiên cứu vỡ đập

1.1.1 Một số trường hợp vữ đập trên Thế giới và Việt Nam

Trên thể giới nói chung và Việt Nam nói riêng có rit nhiễu con đập bị vỡ do nhiềunguyên nhân khác nhau Dưới đây là một số trường hợp vỡ dp đã xây rà tên thể giớivà Việt Nam.

1.11) Trên thé giDap Kelly Barnes, Mỹ:

Kelly Bames là đập chắn bằng dit ở bang Georgia, Mỹ Vào ngày 6/11/1977 sau mộttrận mưa lớn đập đã bị vỡ làm 39 người thiệt mạng và thiệt hại về tài sản lên đến 3.8triệu USD Sau trận mưa rit lớn kéo dài từ trưa đến đêm ngày 5/11 sáng sớm ngày6/11/1977, lúc 1h30, con đập đã vượt qua giới hạn chịu đựng và 6 ạt tuôn nước về phíahha lưu Theodu tra, nguyên nhân dẫn đến sự cổ là khi xây dựng công wink các kỹ sư

48 tính toán sai về độ dốc mái đập Chính vì điều này đã lâm thay đổi trọng tâm và khảnăng chịu lục của đập trong điều kiện rỗi mưa lớn Mặc dù chi một sự cỗ nhỏ cũng cỗ

thể làm cả con đập bị nước cuốn ôi và nguyên nhân chính là do khối đt có kích

thước 3x9 m bị cuỗn ti lúc ban đầu gây ra sự cổ, []Dip Machchu 2, Morbi - An Độ.

Vo dip Machchu - 2 tại Morbi, An Độ là một thâm hg liên quan đến lũ, xây ra vàongây 11/8/1979 Đập Machchu - 2 nằm tein sông Machchu đã bi vỡ, tạo ra một bứctường nước không 16, quét qua thị trấn Morbi gây ra thiệt hại rất lớn khi số người thiệtmạng ước tính lên đến 25.000 người

ố là những trận mưa lớn ở đầu nguồn, kim con đập đắp bằng đất

Nguyên nhân của sự.

đài 4km bị tan rã Khả năng t của đập chỉ chịu được lưu lượng 5.663 m'/s trongkhi trận mưa lớn năm đó làm lưu lượng lên đến 16.307 ms, sắp 3 lần sức chịu đựng

Hình 1.1: Vỡ đập Machchu 2, An Độ do mưa lớn.

“Trong vòng 20 phút, nước là đã dâng từ 3.7m lên 9.1m, nhắn chìm toàn bộ thị rắnsông nghiệp Morbi nằm sau con đập Slem Trong quá tinh tdi xây dựng, con đập mới43 được tăng cường khả năng chịu đựng với lưu lượng lên đến 21,0000 /s

Vu vỡ đập Machchu - 2 đã được ghi vào sách ky lục Guinness như một thảm họa kinh.hoàng nhất từng xảy ra trên thé giới 2]

Dap Gleno, Italia

Gleno là con đập nhiều ting được xây dựng trên sông Gleno ở Valle di Scalve, ItaliaCon đập được xây dựng từ năm 1916 đến năm 1923 với mục tiêu sản xuất dig năng,‘Tuy nhiên, chỉ sau 40 ngày sau khi nước được chứa đầy phần lòng hồ, thì một phầnlớn của đập đã bị vỡ vào ngày 1/12/1923 làm 356 người thiệt mạng

Năm 1916 đập Gleno đã chính thức được khởi công Đến năm 1920 những phần tường.dap bắt đầu được xây dựng Tháng 9 năm đó các quan chức địa phương đã đưa ranhững cảnh báo về việc đơn vị thi công không sử dụng loại vữa xi măng không thích.hợp.

Năm 1921 do thiếu kinh phí, thiết kế đập Gleno đã thay đ

chuyển sang đập nhiều ting Bén ngây 22/10/1923, con đập đã hoàn thành và bit đầu

từ đập bê lông trọng lực

tích nước từ những cơn mưa lớn

Ngày 1/12/1923, khi sự cố xảy ra, những nỗ lực khắc phục đã hoản toàn thất bại Mộtlượng nước khoảng 4.5 tiệu md trin ra từ độ cao 1 535m xuống vũng thung lũngphía đưới Thảm họa chỉ ngừng lại khi mực nước chỉ còn 186m Sự cổ làm ít nhất 356người thiệt mạng.

“Theo những điều tra sau đó, nguyên nhân dẫn đến sự cổ của đập Gleno phần nhiều làdo chủ quan Việc thiểu kinh phí đã lâm các nhà thấu thay đổi thiết kế và thiết kế mới.đã không phủ hợp với loại móng được thi công từ trước.

Ngoài ra, tay nghé công nhân kém và những sai phạm trong sử dụng vật liệu như dùng.

lưới chống lựu đạn đã sử dụng trong Thể chiến {lam dé gia cổ các phần của công trìnhcũng như sử dụng bê tông kém chất lượng [1]

Đập hồ Lawn, Mỹ

"Đây là đập đất được xây dựng tong công viên quốc gia Rocky Mountain, Mỹ Nó đã

bị sập vào ngày 15/7/1982 với lượng nước trần ra lên đến 830 000 m làm 3 người imtri ong khu vực thiệt mạng và thiệt hại kính lên đến 31 tiệu USD.

Lawn là hỗ tự nhiên với điện tích mặt nước là 66 000

nước biển rên đấy núi Rocky Năm 1903, nhóm những nông dẫn trong khu vực đã xây49 cao 3.3 km so với mye

cdựng một con đập bằng đắt đẻ tăng diện tích mặt nước của hỗ lên 190 000 mỸ với mụcdich cũng cắp nước cho tưới tiêu thủy lợi trong vũng.

Khi con đập bị vỡ, lượng nước khổng lồ đã chạy xuống thung lãng phía dưới với tốcđộ 510 mỶ⁄s tạo nên rãnh lớn dưới thung lũng làm 3 người đang cắm trại ở đó thiệtmạng Với tốc độ khủng khiếp này, cả hỗ nước đã cạn chỉ trong khoảng 1 phút [1]

1.1.1.2) Tại Viet Nam

“Theo thống kê va khảo sát sơ bộ của cơ quan chức năng, ở Việt Nam có hon 200 đập

và hơn 95% trong số đỏ là các dip không đạt yêu cầu Phần lớn dip và hỗ chứa tậptrung ở miễn Trung, nơi có độ dốc cao (một bên giáp biển, một bên giáp núi) Vì vậy.những lần xả lũ và vờ đập gây ra những hậu quả vô cùng khủng khiếp cho toàn bộngười dân trong khu vực.

"Đập Đầm Hà, tinh Quảng Ninh.

Sự cổ vỡ đập Dim Hà là sự cổ vỡ đập xảy ra mới nhất ở Việt Nam vào ngày30/10/2014, Trước đó, cơn mưa từ đêm 29 kéo đài đến sáng 30/10 khiển con đập cungcấp nước tưới tiêu cho cả huyện Dim Hà bị quá tải và vỡ Công trình thủy lợi hd chứanước Đầm Hà Động được khởi công xây dựng ngày 12/4/2006 với tổng số vẫn đầu tưtrên 500 tỷ đồng, tir nguồn vốn trái phiểu Chính phủ và vốn ngân sách địa phương.Cong trnh do Công ty tư vấn và chuyển giao công nghệ Trường Dai học Thủy Lợi

thiết kế, BQL đầu tư và xây dựng thủy lợi 2 thi công [3]

Hình 1.3: Đập Đầm Hà được khắc phục gia cổ sau sự cổ

‘Theo báo cáo của tinh Quảng Ninh, sự có trên khiến mái hạ lưu đập chính bị xói lở.tir20 đến 40 em, hai vai đập hư hỏng nặng, định dip bị bóc một số đoạn Đường a

lên đập chính bị nước làm vỡ, hỏng 100 m chiều dài Thiệt hại ước tính khoảng 10 tỷ

Vu việc cũng làm sập và hư hỏng nặng 5 căn nhà Hang nghìn gia súc, gia cảm bị chếttrôi Thiệt hại tài sản dân sinh ước tính khoảng 19,5 tỷ đồng Thiệt hại về cơ sở vậtchit và trang thiết bị tế của Trung tâm y té khoảng 29 tỷ đồng

Ngoài ra, sự cổ cỏn làm hư hại nhiều công trình tài sản công cộng như khu vườn hoasông viên, kênh mong: giao thông sat lở nghiêm trong với ước tính thiệt hại khoảng

264 đẳng, Quảng Ninh đang tiẾp tục đánh giá thiệt hại khác do sự cổ vỡ đạp Đầm Hà

gây nên

Vo đập Suỗi Trầu ở Khánh Hòa

Dip Suối Trầu ở Khính Hoà bị sự cổ 4 lần

- Lần thứI: năm 1977 vỡ đập chính lần L

Lần thứ 3: năm 1980 xuất hiện lỗ rõ qua đập chính

~ Lần thứ 4: năm 1983 sụt mái thượng lưu nhiều chỗ, xuắt hiện 7 lỗ rò ở đuôi cổng.

Đập Suỗi Trầu có dung tích 9.3 triệu mỶ nước Chiễu cao đập cao nhất à 19,6m, Chiểudải thân đập: 240m Dom vị tư vin thiết kể: Công ty KSTK Thuỷ lợi Khánh Hoà, Donvị thi công: Công ty công trình 4-5, Bộ Giao thông Vận ti 4]

Nguyên nhân của sự cổ

= VỀ thiết kết Xác định sai dung trọng thiết kế Trong khi dung trọng khô đất cầndatg &

dầm, chi cin đỗ đất cho xe tai đi qua đã có thé đạt dung trọng yêu cầu, kết quả là đậphoàn toàn bị tơi

.84 Tím” tì chọn dung trong khô thể STI cho nên Không cần

~ VỆ thi công: Đào hỗ móng cổng quá hẹp không còn chỗ để người dim đứng dim ditở mang cổng Đất dip Không được chọn lọc, nhiều nơi chỉ đạt dùng trong

Xhô gu =1.4T/m, đổ đất các lớp quá diy, phía đưới mỗi lớp không được dim chặt

~ _ VỀ quản lý chất lượng: Không thẩm định thiết kế Giám sát thi công không chặt

chẽ, nhất là những ck juan trọng như mang cống, các phần tiếp giáp giữa đất và bêtông, không kiém ta dung trong diy đủ Số lượng My mẫu thí nghiệm dung trọng íthơn quy định của tiêu chuẩn, thường chỉ đạt 10% Không dn dẫu vị í lấy mẫu"Như vậy sự cổ vỡ đập Suối Tru đều do lỗ của thiết kể, thi công và quản lý.Sự cổ đập Khe Mơ = huyện Hương Sơn, tinh Hà Tĩnh

Đập Khe Mơ được xây dụng từ năm 1993, sức chia 730,000 m's cung cấp nước choxã Sơn Him, Som Diệm, Sơn Phú và thị trấn Phố Châu Sự cổ đập xảy ra lúc Th sángngày 16/10/2010 Nguyên nhân sự cổ là do đập được xây dựng đã lâu nên xuống cấp.nghiêm trong [5|

Hình 1.4 Toàn cảnh đập Khe Mơ sau sự cổ vỡ đập

Sự cổ đập 220, (KE 2/20 REC) huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tinh,

Hồ chứa 220 được đưa vào sử dụng năm 2008, đập đắt cao 12.5 m, cổng lấy nước bê

tổng cốt thép cổ đường kính D = 06 m Sự cổ xảy ra rạng sing ngày 06/06/2009, dipbị vỡ tai vị tí cổng lấy nước, thân cổng bị gãy ngang và bj nước cuốn tôi v8 hạ lưu:nn cổng bị xói sâu đến 3m, Dẫn đến sự cổ này có hai nguyên nhân chính: Thứ nhất là

“Trong dé thiết kế có lỗ là không quy định cụ thé về chỉ tiêu đắt đắp xung quanh cổng.

thi công không thực hiện đầy đủ quy trình, đắp đắt thủ công xung quanh cổng và kiểm

tra chất lượng dit dip và không giám sit diy đủ quá trinh đắp quanh thân cống và lấymu kiểm tra chất lượng Thứ ha là mát hố móng bở trái ảo quá dốc, không đảm bảonối tiếp an toàn giữa thân đạp và bờ tri Trong đó, tiết kế có lỗi khi không ghi chú rõTầng yêu cầu làm chân khay ở đáy đập và rãnh thoát nước ở chân hạ lưu đập đoạn vai

trái thí công thì đào mái hd móng phía trái quá dốc, không theo đúng bản vẽ thiết kế,

không làm chân Khay ở diy đập và rãnh thoát nước ở hạ lưu chân đập đoạn vai rấ vàgiám sát không phát hiện những sai khác của thi công so với thiết kế để xử lý kịpthời|S]

1.1.2 Các nguyên nhân gây vỡ đập,

"Đập là công trình trữ nước Vo đập có thé có nhiều bình thức, bao gdm cả sự trượt, sụtđổ hoặc vỡ thân đập, Hỗ chứa có trữ lượng lớn khi vỡ đập có thể gây ra lũ lụt lớn ở hạlưu Vo đập có thể do bat ky một, hoặc một sự kết hợp, trong những nguyên nhân sau

- Biển đối khí hậu mưa tập trung với cường xuất lớn, lũ xảy ra bắt thưởng, trái với quy.

hoạch, Phần lớn các hd được xây dụng trước thập ký 80 theo iêu hun cổ, trần xả làthiểu khả năng thoát lũ, không đầy đủ ti liệu tính toán (i liệu khí tượng, thuỷ văn,địa chất)

Năng lực đập trăn không đầy đủ, dẫn đến trần dịnh

~ Vật liệu đưa vào thi công các hạng mục, sau thời gian đài khai thác sử dụng các kếtsấu bị mục

~ X6i mòn nội bộ gây ra bởi kề rò rí thân đập hoặc đường ông

Bảo dưỡng không đúng, trong đồ cổ vỡ dip khi loại bd cây, sửa chữa các vấn đề rd rínội bộ, hoặc duy trì hoạt động của cửa xả, van các thành phần hoạt động khác

~ Thịkế không đúng cách hoặc sử dụng các vật liệu xây dựng không đúng.

Sot đắt vào các hỗ chứa, gây dâng dẫn đến trân định

~ Động dat, mà thường gây ra các vết nứt theo chiều dọc tại các đỉnh của kè, dẫn đến.vỡ đập

~ Chất lượng công tác khảo sit, thi kế cũ theo tiêu chuẳn cũ; không còn phù hợp với

thực t hiện rạng, thường xuyên kiễm tra công tình để phát hiện kip thời việc thắmnước qua thân đập, mang cổng gây vỡ đập hồ Z20, hồ Đã Bạc tinh Hà Tĩnh; hồ TâyNguyên, tỉnh Nghệ An).

- Công nghệ thi công trước kia con han chế: Chất lượng thi công xử Lý nn, ất ấp ticác vị trí tiếp giáp (thân với nên, nền, các vai, mang công trình ) không dim bio chấtlượng, gây thắm qua thân đập, nén đập

= Phân cấp quá sâu cho huyện xã quản lý hồ đập Do vậy không có cán bộ chuyên

ngành thuỷ lợi đủ năng lục, Thiếu các thiết bị quan trắc đo, thăm dd dẫn đến khôngphát hiện được và kịp thời xử lý các hư hỏng

~ Nguyên nhân phá hoại khác

Hình 1.8: Hình ảnh vỡ đập Teton năm 1976

Tuy có rit nhiều nguyên nhân kể trên nhưng ta có thé nhận thấy khi đập vỡ có thể vỡ

theo 2 dang chính vỡ tràn định (overtopping) khi khả năng xả của hỗ nhỏ hơn khi lũ

đến (lä PMP, hỏng cửa van ) và vỡ xói ngim (pipping) khi xuất hiện dong chảy quathân đập (do thắm, hoặc do động đất tạo ra vất nứt trên thân đập).

chung là thông số vết vỡ Việc xác định chính xác thông số của vết vỡ này rắt phúc tạp

đồi hỏi khối lượng tinh toán và dt liệu lớn và tổng hợp Để xác định thông số vet vỡcó thể sử dụng các phương pháp sau;

+ Phương pháp so sánh 10]: Day là phương pháp đơn giản nhất trong tính toín vỡ đập.phương pháp này dựa trên kết quả nghiên cứu các đập đã bị vỡ trong quá khứ, rên cơsở sơ sánh qua mỗi tương quan với đập nghiên cứu để đưa ra các thông số tương tự.+ Phương pháp kinh nghiệm(10]: Phương pháp này dựa trên phân tích thống kê thuđược từ các trường hợp vỡ dap Quan hệ giữa các thông số vỡ đập với thể tích đập, thétích khối nước chửa, chiều sâu mực nước hồ, điện tích hả Các thông số này được xâydưng thống ké theo phương pháp bình quân nhỏ nhắt hoặc vẽ các đường bao C6 nhiều

phương pháp kinh nhiệm đã được nghiên cứu va áp dụng tương đối tốt trong thực tổ,

các phương pháp phổ biến nhất bao gồm: phương pháp MacDonad & Langridge Monopolis (1984), USBR (1988) Washington State (2007), Froehlich (2008).

-trên các sơ sở lý thuyết khác nhau áp dụng cho xác định các thông số vết vỡ Có

phương pháp xác định dựa trên bản chat vật lý sử dụng lý thuyết xói và vận chuyển

bbiin cát theo các him và điều kiện rằng buộc dựa trên tinh chat cơ học đất của vật liệuấp đập: Phương pháp mô hình thủy văn đựa trên các phương trình liên tục và quan hệgiái tích hoặc thực nghiệm giữa lưu lượng và mye nước tại các vị trí; Phương phápthủy lực mô phỏng dựa trên các phương trình động lực hoc, phương trình liên tục, và

phương trình năng lượng ( Sóng gián đoạn) để mồ phòng các yêu 6 vỡ đập

+ Phương pháp mô hình vật lý: Phương pháp mô hình vật lý là phương pháp mô phỏngthực tế quá trình hình thành vết vỡ đập bằng các mô hình có tính chất tương tự vớicông trình nghiên cứu, phương pháp nảy đòi hỏi khối lượng công việc và kinh phí lớnnên không phải công trình nào cũng có thể đáp ứng được.

“Trên thể giới biện nay việc xác định các thông số vết vỡ thường được xác định quasắc công thức kinh nghiệm đây là phương pháp cho kết quả tốt nhanh và dam bảo chỉphí cho nghiên cứu Trong Luận văn lựa chọn phương pháp công thức kính nhiệm đểắc định các thông số của vết vỡ của các công tình hỗ Đồng Mé trong trường hợp vỡdập chỉnh Các thông tin này được sử dụng làm đầu vào cho_ mô hình thủy lực MIKE,

11 trong mô dun vỡ đập để mô phỏng vết vỡ.

Ca chế vỡ đập được mô tả bởi các thông số vỡ đập: chiều rộng vét vỡ Bị chiều cao vếtinh dạng vết vỡ có thể được quy định là hình thang, hìnhvỡ h; và thời gian vỡ đập,

chữ nhật, hoặc hình tam giác Sự hình thành lỗ vỡ có dạng hình thang với cơ chế hìnhthành tuyến tính được thông qua trong trường hợp này với mục đích xây dựng mô hình

vỡ đập nguy hiểm nhất, dựa trên giả định rằng lỗ vỡ đập nước thay đổi tuyến tính với

thời gian.

Hình 1.10: Quá tình vỡ tràn định Hình 1.11: Quá trình vỡ xói ngẫm.

ah 2-5 pd hr ip

Hình 1.12: Hình dang và cơ chế hình thành vết vỡ1.1.3.2) Các công thức kink nghiệm xác định các thông s vắt vỡ

'Các công thức kinh nhiệm xác định vét vỡ:

‘MacDonald & Langridge-Monopolis (1984) tính toán lượng bùn cát bị xối khi xây ra‘va đập thông qua mỗi quan hệ với tích số của dung tích của hồ và chênh lệch lớn nhất

các thông số của vết vỡ sẽ được xác định Cũng trong bài báo này các tác giả khẳng

định, nếu kết quả tinh toán vất vỡ lớn hơn kích thước của đập thì hình dạng vết vỡ sẽ

lấy theo hình dang mặt cắt của đập, Cũng từ khối lượng vật chất bị xói, tồi gian vỡđập cũng được xác định.

Froehlich (1995, 2008) dựa vào dữ iệu thực tế của 63 trường hợp vỡ đập để xác địnhcác ra mối quan hệ của hình dạng vết vỡ, thai gian vỡ đập thông qua mỗi tương quan

với dung tích hồ tại thời điểm vỡ đập, chiểu cao của vết vỡ và hệ số mái dốc bên.

“Trong nghiên cứu này, ác giả phân biệt 2 khả năng vỡ đập: vỡ trần đỉnh (overtopping)và vỡ xói ngầm (piping) thông qua hệ số Ke,

Xu & Zhang (2009) phát triển môi quan hệ phi tuyển giữa 5 thông số của vết vỡ (chiềusâu vết vỡ, chi rong vết vỡ định, chiều rộng vết vỡ rung bình, lưu lượng lớn nhất vàthời gian phát triển vết vỡ) với các biến đầu vào như chiều cao đập, hệ số hình dạng hồchứa, loại đập, hình thức vỡ và khả năng xối của đập Trong các biển k trên, các ácgiả nhận thấy khả năng xói của đập ảnh hướng lớn nhất đến kết quả tính toán.

“Các công thức được tổng kết theo bing dưới đầy:

Bang 1.1: Các công thức hay được sử dụng| H], [12] [13]

Macdonan & xoCông túc Froelich H999) Poslich ans) | KhanaLaneiige Monopois 1988) ey

Tob eh ve

gabiase | ty =002610,2)99%

NO tang ` B= 027k KIAa Du

“Trong đó

~ _ hụ là chiều cao vết vỡ (tinh tir định vết vỡ đến đáy)

~ _ hạ là chiễu cao cột nước phía trên vỡ

= _ Và thé ich khối nước trong hồ tạ thời điểm vỡ đập

4 nếu vỡ tràn đình và Ky=1 nếu vờ xói ngằm).È các mô hình thủy văn, thủy lực mô phỏng vỡ đậ1.1.4.1) Trên thé giới

Việc nghiên cứu cảnh báo vỡ đập trong điều kiện thời tiết bất lợi đối với hạ lưu công

é giới như Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc và

nhiều nước khác, được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trên thé giới và wongtrình đã được thực hiện tại các nước trên t

[Nam 1968 Pháp là nơi ban hành văn bản quy phạm pháp luật đầu tiên ở Châu Âu vềrủi ro vỡ đập sau khi dip Malpasset bị vỡ năm 1959 làm trên 400 người chết và mắttích, Một trong các cơ quan có kinh nghiệm nghiên cứu vé vỡ dp à phòng thí nghiệm‘Thay lực Qué gia Pháp

Một mô hình có chức năng nghiên cứu vỡ đập thường bao gồm 3 mô đun cơ bản là:~ Mô ta vết vỡ theo ich thước hình học và phát iể vết vỡ theo thời gian;

~ Tính đường quá tinh lưu lượng chây qua vết vỡ;

- Điễn toán quá tình sóng vỡ đập xuống ha lưu

'Các mô hình mô phòng vỡ dip có đặc điểm chung là sử dụng các điều kiện biên trongcđể mô tả dòng chảy tại các vị trí đọc theo đường chảy tại đó ma phương trình Saint —

Venant không áp dụng được như đập tần, thắc nước, vắt vỡ, cầu cng, đập có cửađiều khiển.

“rước đây, xu thể nghiên cửu là các nỗ lực xây dựng các mô hình chuyên nghiên cứu

(DAM -BREAK Flood Forecasting Model) đo Fread thiết lập (1977, 1980, 19816]Mô hình có 3 chức năng: Mô tả vt vỡ theo hình học và theo thi gian, inh quá trìnhlưu lượng qua vé vỡ và diễn toán quá tình xuống hạ lu Mô hình DAMBRK đã đượcáp dung đễ ti tạo sông lũ truyền xuống hạ lưu gây ra bởi vỡ đập chin nước Teton bị

vỡ vào năm 1976, Đập Teton là đập đắt cao 300ft (91 1m) đài 3000 Hậu quả đã làm.

11 người chất 25 000 người mắt nhà cửa và thệt hại vật chất khoảng 400 triệu đồ la

Kết quả mô phông sóng vỡ đập bằng mô hình DAMBRK có sự phù hợp tốt với s liệu

do đạc khảo sát

Mô hình FLDWAV là mô hình tổng hợp của 2 mô hình thủy lực mang sông DWOPER

(Dynamic Wave Operational Model) và DAMBRK có khả năng tính sóng vỡ đập, điều

khiển các cửa xa côngM6 hình đã được phát tr

Venant theo sơ dé dn phi tuyển có tong số Mô hình có nỉ

ảnh hỗ và diễn toán thủy lực được Fread xây dựng năm 1985

dựa trên phương pháp giải số hệ phương trình tính năng ưu việt đảm.bảo độ ôn định và các chức năng mô phỏng công tinh và hệ thống sông Mô hìnhFLDWAV được một số Tổ chúc, Hiệp hội quốc tế công nhận là mô hình chính thức.trong nghiên cứu lũ do vỡ đập và là cơ sở để so sánh khi nghiên cứu ứng dụng các môihình khác,

Saint-Hiện nay trên thể giới xuất hiện xu hướng áp dụng mô hình 2 chiều để nghiên cứusống vỡ đập Một trong số các mô hình 2 chiều để tính sóng vỡ đập có cơ sở lý thuyếtchật chế là mô hình RBEVM-2D, mô hình áp dụng phương pháp tính phẫn từ thể tíchvà sơ đồ giải Osher, Mô hình được ứng dụng đối với một bài oán mẫu có tường đậptrong lòng dẫn một đơn vị chiều rộng, độ sâu thượng lưu Sm, độ sâu hạ lưu 0.3m vỡtúc thời Với buớc thời gian tính toán 0,059, kết quả tính toán cho thấy vận tốc và độ

sâu hạ lưu là 4,66m/s và 2.22m, có sai số tương đối nhỏ hơn 1% so với kết quả giải

tích Một mô hình hai chiều khác có thé ứng dụng để tính sóng vỡ đập là mô hìnhBIPLAN, mô hình được xây dựng tại Đại học Bách Khoa Lisbon dựa trên cơ sở giảihệ phương trình Saint -Venant 2 chiéu bằng phương pháp MacCormack ~TVD M6hình sử dụng điều kiện biên trong để mô tả sóng vỡ đập chuyển động trong vùng đồngbằng Mô hình được ứng dụng cho hệ thống hd bao gồm: Đập bê tông cánh cungFuncho cao 49m, dii 165m và đập đất dip Arade cao 50m, chiều dai 246m Đập

vỡ tùng phầnFuncho được giả thiết là vỡ tức thời và toàn bộ, đập Arade được giả thi

và từ từ Kết quả tính toán độ sâu của sóng vỡ đập hạ lưu đập Arade có sai số 3m sovới mô hình DAMBRK.

Một xu hưởng nghiên cứu khác là ứng dụng mô hình 1-2 chiều kết hợp dé mô tả vỡ.đập truyền xuống vùng đồng bằng Một trong số các mô hình có các ứng dụng thực tếlà mô hình DHM (Diffusion Hydrodynamic Model) và Mike-Flood Mô hình DHM làmô hình sóng khuếch tán ID mô phỏng đồng chảy 1 chiéu (1D) trong hệ thống sông,ÿ do T.V, Hromadka vàà 2 chiễu (2D) tong vùng ngập lụt được nghiên cứu ở Hoa

CC Yen xây dựng năm 1986 Mô hình 1 và 2 chigu được kết nổi với nhau bing luậtcân bằng và chảy tràn Mô hình Mike-Flood là mô hình của Viện Thủy Lợi Dan Mạch.Hinay, do vỡ đập được xem là một dạng đặc biệt của sóng lũ có cường độ mạnh,

In nhanh, xuống nhanh nên xu thể chung là các mô hình thủy động lực được nghiên

cứu bổ sung mô đun mô phỏng sóng vỡ đập trong mô hình tổng thé, Các mô hình thủyđộng lực ID có khả năng được áp dụng nghiên cứu vỡ đập trên thể giới là NWSFLDWAV (Hoa kỳ), HEC-RAS (Hoa Kỷ), MIKE 1] (Dan Mạch), mô hình ISIS (Viện“Thủy Lực Anh), MASCARET (Pháp) Các mô hình này có chức năng mô phỏng vỡ.dap hệ thống các hỗ chứa và diễn toán ngập lụt hạ lưu Tuy nhiên mô hình FLDWAV

vẫn được xem là mô hình chuyên dụng để nghiên cứu vỡ đập.

1.1.4.2) Tại Việt Nam

6 Việt Nam, việc nghiên cứu tính toán vỡ đập được quan tâm nghiên cứu tại trườngĐại Học Xây Dựng Hà Nội, Viện Cơ học và Viện Khoa Học Thủy Lợi.

Nghiên cứu tính toán vỡ đập hệ thông hỗ Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình đã được đại học.“Xây Dựng Hà Nội phối hợp với Viện Khoa Học Khí Tượng Thủy Văn và Môi Trườngthực hiện do Ban Quan lý công tình thủy điện Sơn La đầu tư nghiền cứu trên cơ sở ápdụng mô hình FLDWAV của Hoa Kỳ khi lực chọn pong án thiết Sơn La Dingthời, nghiên cứu cảnh báo ngập lụt vùng đồng bing sông Hồng nếu xảy ra sự c vỡ đập

hồ Hoa Bình trên cơ sở áp dung mô hình ELDWAV kết hợp với mô hình DHM Kết quà

nghiên cứu cho thấy: Nếu vỡ dip Lai Chân, các hỗ Sơn La, Hòa Bình có thể vận hành4am bảo an toàn cho hạ du Các kết quả nghiên cứ trên đã được Hội đồng thẳm định nhà

nước thông qua Ngoài ra các cơ quan nghiên cứu khác như Viện Cơ Học, Viện Khoa

Học Thủy Lợi cũng đã có các nghiên cứu đồng thời về tính toán vỡ đập

Kinh nghiệm áp dụng mô hình FLDWAV ở Việt Nam cho thấy mô hình mô phỏng tốtquá tình vỡ đập và tính toắn được quá trinh lưu lượng sau vỡ đập có độ tn cậy cao.kết quả nghiên cử đã được thẩm định và đảnh giá là hợp lý Mô hình HEC-RAS, môMình MIKE 11, mô hình ISIS là mô hình thủy lực có khả năng nghiên cửu vỡ đập vàtruyền xuống hạ lưu tuy chưa có nhiều các ứng dụng thực tế.

"Nghiên cứu tính toán truyền lũ trong hệ thông xông diễn toán toán ngập lụt hiện nay ởước ta đổi với các vùng đồng bing rộng lớn, các mô hình 1 chiều như MIKE 11, môhình HEC-RAS được ứng dụng khá phổ biến ở vùng hạ lưu hệ thống sông Hồng -sông Thái Bình và mô hình ISIS được ứng dụng phổ biến ở Đồng Bằng sông Cửu.

Long, đạt kết quả tốt do mô hình có giao diện thân thiện và có khả xử lý khối lượng.

lớn các thông tin về dia hình và mặt cắt

'Các mô hình 1 và 2 chiều kết hợp như mô hình DEM, mô hình MIKE ~ Flood là các

mô hình thích hợp với các khu vực ngập lụt có quy mô vừa ở các vùng đồng bing venbiển miền Trung do phải xử lý các thông tin về địa hình mặt cất và khớp nồi số liệuđịa hình - mặt cắt Một số các nghiên cứu vỡ đập và mô phỏng ngập lụt sử dung MIKE~ Flood như:

~ Nghiên cứu lũ và lũ do vỡ đập trong hệ thống sông Hồng ~

Hoe Thủy Lợi Việt Nam từ nim 2002 ~ 2003,

\4i Bình do Viện Khoa

~ Nghiên cứu ảnh hường tình huồng vỡ đập hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh đến vùng hạ du

Lập phương ân phòng chống, chống lũ, lụt cho vùng hạ du hỗ chứa Suối Hành, tỉnhKhánh Hòa

1.2 Tổng quan v8 phương pháp đánh giá thiệt hại Ia lụt

Việc xem xét các dạng thiệt hại đo ngập lụt gây ra là thi với phân tích thi

hại và đánh giá thiệt hại do ngập lụt gây ra Võ đập dẫn đến ngập lụt gây ra rất nhiều

thiệt hại đến đời sống xi hội dn cư vùng hạ du Nó bao gồm những ảnh hưởng tiêueye đến con người, sức khỏe và tài sản của con người, co sở hạ ting, các di sản văn

hóa, hệ sinh thái, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sức mạnh cạnh tranh của các

nền kinh tế chịu ảnh hưởng của ngập lụt Thiệt bại do ngập lụt gây ra thường được

phân loại theo hai cách Thứ nhất là heo cách tác động của ngập lụt mà chia thànhthiệt hại rực tiếp và thigt hại gián tiếp

+ Thiệt hại trực tiếp/ gián tiếp: Thiệt hại trực tiếp bao gồm tắt cả các loại tổn thắt liênquan tới các tác động vật lý ngay lập tức của nước lũ tới con ngưị

trường, Ví dụ như gây ra ổn thất về ngưsức khỏe, chức năng của hệ sinh thái, thiệthại cho các nhà cửa, các thành phin kính tế, cây trồng và gia súc gia cằm tong nôngnghiệp Thiệt hại trực iếp thường được do bằng giá thiệt hại tại một thời điểm cụthể Thiệt hại gián tiếp là những thiệt hại gây ra bởi sự gián đoạn các mỗi liên kết kinhtẾ và vật lý của nn inh t, các chỉ phi phát sinh trong trường hợp khan sắp và các

"hành động để ngăn chặn thiệt hại do do lũ, ngập lụt gây ra và các tốn thất khác Ví dụ

hư các tổn thất trong hoạt động sin xuất của các công ty do ngập lạt sây ra, tổn thấtcủa nhà cung cấp và tiêu dùng, các chi phí do gián đoạn giao thông gây ra, các dich vụkhẩn cấp Thiệt hai gián tiếp thường được đo bằng giá trị thiệt hại trong một thờikhoảng.

+ Thiệt hại hữu hình/ vô hình: Những thiệt hại có thể đánh bằng tiễn bạc như đồ đạc,sông trình, nhà cửa tốn thất của sản xuất được gọi là thiệt hại hữu hình Thigt hại vềtính mạng ảnh hưởng sức khỏe hay những thiệt hạ tới các sản phẩm sinh thái và ắt cảsắc sin phẩm và các dich vụ không được giao địch trên thị trường rit khó có thé đánhgiá được bằng tiền Vì vậy những thiệt hại đó được gọi là vô hình.

Bảng 1.2: Các cách phân loại thiệt hại do ngập lụt gây raLoại hình thiệt hại Hữu hình V6 hình.

“hiệt hại vật chất “Thiết hại vé con ngườiTrực iếp | + Nhà cửa ++ Ảnh hưởng tới sức khỏe

+ Cơ sử hạ ting ++ Sản phẩm sinh thải

Ton thất vẻ sản xuất công | Khó khăn đổi với việcDạng nghiệp khắc phục hậu quả sau lũ

thi hại | Giándếp |+ Giản đoạn giao thong | tut

+ Chỉ phí khan cắp + Khả năng bị tổn thươngcủa những người sống sóttang lên

của din cư, nông sản Mặc dù tắt cả các loi thiệt hại mong muốn được được ướclượng tác động diy đủ của ngập lụt, các nghiên cứu thường chỉ tập trung vào một sốthiệt hại để giám thiểu thời gian và công sức Thiệt hại về nhà cửa và các thiết bị đượckhuyến cáo cần được xem xét trong các nghiên cứu ở tit cả các cấp Thiệt hại nông sảnchỉ cần thiết tính toán cho những khu vực mà nông nghiệp là chủ yếu, Mặt khác, chúngta có thể tham khảo đánh giả thiệt hại ở các ving có điều kiện trơng tự hay có thể so

ánh Tuy nhiên, néu tắt cả các dạng thiệt hại không được xét đến trong một nghiên

cứu đánh giá thiệt hại nhất định vì những lý do nào đó thì cũng nên để cập tới khi trìnhbay kết quả

Việc xây dựng bản đỗ ngập lụt là cin thiết khi xảy ra tình huống vỡ đập, Tuy nhiênvige xác định mức độ tiệt bại do vỡ đập gây nên cũng là phần quan trọng không kém

Cong việc này không đơn giản do ở các vị trí khác nhau độ ngập khác nhau, bên cạnhđồ mức độ chịu tổn thương của cáctượng cũng khác nhau Việc xác định chỉ tiếtsắc đối tượng yêu cầu một khối lượng khổng lồ đổi khi là không thể Tuy nhiên chúng

ta có thé tước ie nhóm đgiá trị trung bình cho tượng tương đối đồng nhất

“Trong luận văn, nghiên cứu sử dụng các hàm thiệt hại để tính toán mức độ thiệt hạicho các đối tượng chịu ảnh hưởng.

"Nguyên tic đánh giá được th hiện theo công thức

R=I'V*E=HED on)

Vi: R (Risk) la thệthạ tiềm năng ea khu vực nghiên cứu

H (Hazard: mức độ thiệt hại ứng với độ sầu ngập hím)

V (Vulnerability): mức độ tổn thương được tin từ 0 đến Ì(Exposure): đối tượng bị ảnh hưởng

D (Damage): Mức độ thiệt hại

CHƯƠNG 2: TONG QUAN VE PHAM VI NGHIÊN CỨU VÀ CÁC MÔ

HÌNH ỨNG DỤNG.

2.1 Tổng quan vé vùng nghiên cứu.

2.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Vùng hạ du hỗ Tà Rục; Suỗi Hành nằm ở phía Đông Nam tinh Khánh Hòa, thuộc địabản các xã Cam Phước Tây, thuộc huyện Cam Lâm, Cam Phước Đông và phường BaNgòi thuộc thành phố Cam Ranh.

“Tỉnh Khánh Hòa nằm ở sườn đông Trường Sơn, diện ích đồi núi chiếm 70% toàn bộlãnh thổ Nhìn tổng thé địa hình thấp dần từ Tây sang Đông, phía tây là những dãy núinhư hình cánh cung bao bọc lẤy đồng bằng nhỏ hẹp, iễn kề là nhiều dim, vịnh và đảonhỏ nằm rải rác bên bờ biển.

Ving hạ du hỗ chứa Tà Rue được giới hạn bởi 2 dãy núi phía Đông Bắc và Tây Nam.Địa hình khu vục có dang lòng chảo dài và hẹp Cao độ tự nhiên biển đổi trong khoảng0.0 đến +25/0m, Phần thấp từ 0,0 đến cao độ +50 địa hình tương đối bằng phẳngPhin phía Tây đường sắt là khu vục canh tác nông nghiệp, dân cư định cư ở cao độ

khoảng +2,0 trở lên Phần phía Đông đường sắt trũng hơn, chủ yếu là khu vực ảnh.

hưởng mặn được sử dụng để nuối trồng thủy sản, Từ cao độ 45,0 trở lên mặt đắt tựnhiên có độ dốc lớn, chủ yếu là sườn đồi thoai thoải

2.1.2 Đặc điểm khí hậu, khí tượng ving dự án.

Đặc diém KTTV lưu vực suối Ta Rue chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đi gió mùamang đặc điểm của khí hậu cao nguyên ở phía Đông Trường Sơn Ving nghiên cứu làhạ da 2 hồ chứa Ta Rục và Soỗi Hành, trong đồ các đặc trưng lưu vục 2 hồ chứa được

lay theo tà liệ thiết kế cũ, cụ thể

Bảng 2.1: Bảng tổng hợp đặc trưng lưu vực hồ Tà Rục, Suỗi Hành

Đặc trưng Diện tich lưu vục | Độ dai sông chính | Độ đốc day sông

(Flv-Km’) (Ls-Km) s50)

“Tuyến Tà Rục 3 %6 T44“Tuyến Suối Hành 36.1 87 53,8

Hình 2.1: Vị trí nghiên cứu vùng dự án

(Mot số đặc trương khí hậu, khí tượng chủ yếu của khu vực được tính toán trong Hỗ sơ“Thiết kế hỗ Tà Rục; Suối Hành như sau:

2.1.2.1) Nhiệt độ không khí

“Theo thống kê số liệu nhiệt độ không khí ở vùng dự án các tháng trong năm tương đối

điều hòa, nhiệt độ trung bình lớn nhất đạt tới 29,2°C vào tháng VI, nhiệt độ trung bìnhnhiều năm là 24,4°C, Nhiệt độ trung bình tháng, năm chỉ tiết ở bảng 2.2.

2: Đặc trưng nhiệt độ trung bình tháng, năm.

Thing | 1 ] | WYN] V [VI]VH]VHITXT X [XI [XH [NămTor CO | z4 |as,1 |a6,s |2s229,1|292|390 |390 27,9 ]271 |362|249 |244Tm CO) |31,5| 33 |34,5|36,0|39.2| 38.7] 39 |a&ð|373|3aZ [33.4 |3a1 | t5

Tae CC) |14.4| 164] 17,1 |199 1215218 |2L9| 21 |21.8]148| 19.2] 15.7] 144

2.1.2.2) Độ dim

"Độ âm tương đối của không khí trung bình thing dự án dao động từ 73.5 đến 80.9%,tháng có độ ẩm trung bình lớn nhất là tháng IX đạt 83%, Tháng có độ am trung bìnhthấp nhất là tháng VI, VIIA 73,5-74,0

“74,8% Độ âm tương đối thing, năm được chỉ iết ở bảng 2 3.

Bảng 2.3: Độ âm tương đối trung bình thắng, năm

Tring) 1] W [M [W [V [VI[VH[VHTIX[X [XI [XH [Năm

Ver (%)) 74,8 | 760 | 76.2 | 66 24/1 |735 | 740 | 79,2 | 80.9] 79,1 | 75,5 | 74.8) | 38] ar | 33 | 39 | 36 36 | 35 } 29 | 39 | 43 | a3 | a0 | as

2.1.2.3) Số giờ ning

Số giờ nắng trong vùng dự án trung bình nhiễu năm đạt 2651 giévndm, Thing có giờ

nắng cao nhất là hán II Ii 275 gid, tháng có giờ nắng thấp nhất là tháng XI là 166

ai, Số giờ nắng trung bình nhiều năm của thing, nim được chỉ ễt ở bằng 24.

Bảng 24: Số giờ nắng trung bình thing, năm

Thing] 1 [H [HT] V | i] |v] x] X | XI] XI [Nim

Sthizi®)} 70 | s6 | 3ø | 3ð | sa | 74] 75] 1a | 65 | 5955 | S4 | T0

|>S(eiờ) | 218 | 243 | 275 | 266 | 258 | 221 | 233 | 225 | 195 | 183 | 166 | 168 | 2651

2.1.24) Tắc độ giỏ ung bình

3 ms] 158) 160 | 138 | 120 | 109SW ms | 193) 175 | 131 | 11 | 990

Wms | 188 | 176 | 159 | 134 | 118NW mis | 17,9 | 161 | 135 | 990 | 7,70

MAX mis | 252) 12 | H7 | 822.1.2.6) Mưa

-a) Tính toán mưa bình quân năm khu vực:

Lượng mưa năm ở khu vực dự án biển động rất mạnh theo không gian, ving ven biển.lượng mưa rit ít, chỉ dao động ở mức 1100-1200 mnv/nam, cảng về phía Tây của vingcdự án, là vùng núi cao ranh giới tự nhiên giữa Cam Lâm và Khánh Sơn, lượng mưacảng lớn.

“Trong khu vực nghiên cứu có trạm đo mưa Cam Ranh, nằm cách khu vực khoảng15km về phía Tây Bắc có tram đo mưa Khánh Sơn.

liệu khí tượng, thủy văn đã được học viên cập nhập, bổ sung gdm những trạm sau:++) Số liệu mưa ngày trạm Cam Ranh từ 1979 — 2013.

++) Số liệu mưa ngày trạm Khánh Sơn từ 1978 ~2013

Lượng mưa trung bình nhiều năm của các trạm được tổng hợp, thông kê theo bang sauđây:

Bảng 2.7: Lượng mưa bình quân các thắng các trạm lân cận lưu vực

tram) on} fw |v | Ví | vn |vm|1X | x | XI | xn) Năm

Rạp 225/25] 428] 374 | 908 | 676 | 523 | 864 | 1682) 2686] 357 | 1610) 12921Khính

Soe | 173/61 |252| 502 | 1869 | 1863] 1764 | 171.1 | 2994 |23433 | 2650 | 19:7) 17345

Do diện tích lưu vực khu vực nghiên cúu bé, phần sát cửa biển có trạm Cam Ranh,

theotrên có tram Khánh Sơn nên lượng mưa binh quân khu vục nghign cứu được

lượng mưa trùng bình cộng của hai trạm này Như vậy lượng mưa khu vực nghiễn cứulà: 1513.3 mm,

by Tính toán lượng mưa gây lồ

Sử dụng tài liệu mưa quan trắc một ngày lớn nhất đo được tại trạm Cam Ranh vàKhánh Sơn để tính toán lượng mưa gây 10, trơng ứng với các tin suit Kết quả tínhtoán chỉ tiết được thể hiện ở đưới bằng sau:

Bảng 2.8: Lượng mưa ngày lớn nhất thiết ké trạm Cam Ranh, Khánh SơnTrạm | N | Xtb (mm) | Cv Cs |X(001%) | X(O.1%) | X(0.2%) | X1)

Cam Ranh | 35 | 14702 |062260| 1006 | 753 | 677 | 504

Khánh Sơn | 36 | 14209 |052/152| 684 | 535 | 491 | 389Nhận thấy: Mưa thiết kế trạm Cam Ranh lớn hơn mưa thiết kế trạm Khánh Sơn khá

nhiều, Vì thể học viên chọn tram Cam Ranh để tính toán lượng mua gây lũ rên khuvực nghiên cứu, điều này sẽ gây ra bất lợi hơn cho khu vực Kết quả tính toán lượngmưa gây lũ trên khu vực nghiên cứu, hạ du hồ Tả Rye - Suối Hanh được thể hiệntrong bảng sau:

Bảng 29: Lượng mưa ngày lớn nhất khu vực nghiên cứu, hạ du hồ Tà Rục; Suỗi HànhKhu vực nghin| Cv cs | x.01%) | X(019) | X02) | XI)cứu, hạ du hồ Tà

Rue — Suối Hành 062 | 260 | 1006 | T53 | 677 | sos

2.1.3 Đặc điểm thủy văn

Khu vue hạ du hồ Tà Rue; Suối Hành chính là vùng hạ du của các suối Tà Rục, Trà

Hoa và hiện tai ở vũng thượng lưu đã xây dựng 2 hỗ chia Tà Rue và Suối Hành, vàomùa lũ, nước của 2 nhánh suối Trà Hoa (hồ Suối Hành) và Tà Rục (hd Tà Ruc) gianhập với nhau, gây ngập úng nghiêm trọng.

2.1.3.1) Mang lưới trạm khi tượng, thủy vấn.

Ngoài một số tram đo do Trung tâm KTTV Quốc gia quản lý như trạm Cam Ranh.

Nha Trang, Đồng Trăng còn có một số trạm dùng riêng do địa phương quản lý như.

tram Khánh Vinh, Khánh Sơn, Suỗi Diu, Đá Bản Mạng lưới các tram KTTV khuvực nghiên cứu được thể hiện dưới bảng sau:

cứuBảng 2.10: Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn khu vực nghiê

1960 + 1967,1 | Cam Ranh | 109910" |11957" Khí tượng

1978 đến nay

1920, 1921,2 | Nha Trang | 109°02" | 12°13) Khí tượng | 1964 + 1972

1976 đến nay

Khánh Sơn | 108956' | 12°02" Mưa 1978 đến nay

4 |HồnBà | 108957 [1207 Mua | 1920+ 19325 | Khánh Vĩnh | 109°00° | 12°16" Mua | 1977 dén nay6 | Đồng Trăng | 10900 |12216'| Cai Nha | 1450 | Thủy vin | 1983 đến my

TT] Téntram | Kinhđộ | Viđộ | Sông |[F(kmÐ| Tai ligudo | Thời gian doTrang

7 | Đá Bàn 123? | papain | 126 | Thay van | 1977 +1983,§ | Suối Daw Suối Dầu | 138 | Thủy văn

9 | Tân Giang Giang | 158 | Thủyvăn | 1996-1998

10 | Cà Giấy capay | 155 | Thủy văn | 1992+1994

11 | Sông Con Sông Con | I2 | Thủyvăn | 1985 + 198812 | Sông Luỳ - | 108°20" |1°12 | Sông Luy | 964 | Thủy văn | 1981 dén nay

3.1.3.2) Các đặc trưng vẻ lũ của hỗ chứa.

Dong cháy lũ đến hồ Tà Rục

Theo Hỗ sơ lập Quy tình Vận hành Hỗ chứa nước Tà Rục,tần suất tính toán được tom tắt như sau:

dong chảy lũ ứng với các

Bảng 2.11: Tóm et đặc trưng lũ thiết kế hỗ Tà Rue

Pe O01 0a 02 10Qpim'/s) 1710 1450 1368 957

`W 1ũ(10°mẺ) 35.0 29,7 28,02 20,49

Nguồn: Thuyết minh kỹ thuật QTVHDT ho chứa nước Tà Rue -2014.Li 0,01, 0,1% được tính toán dựa theo phân phối lũ tram Đồng Tring."Đường quá trình lũ 1,0%; 0,2%; 0,1%, và 0,01% (Hình 2.2)

QUA TRÌNH LO ĐẾN HOTARUE

FZ 1000.0=

|] e000

Hình 2.2: Qué trình lũ đến hỗ Ta RueDang chấp “hỗ Suỗi Hành

kỂ với fe đặc tg thủy văn tôm tt như sauBảng 2.12: Tom tt đặc trưng lũ tiết kế hồ Suối Hành

P% 0.01 0.1 02 10

Qp(m)) 932 792 147 sa

WA0°m)) 19.0 161 152 "6

Nguồn: Công ty CP TVXD Thủy lợi Khánh Hòa.

Lũ 0,01%, 0.1% được tinh toán dựa theo phân phối lĩ trạm Đẳng Trăng."Đường quá trình lũ 1,0%; 0,2%; 0,1% và 0,01% (Hình 2.3)