Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu lựa chọn cao trình đỉnh đê hợp lý cho đê sông Dinh, tỉnh Ninh Thuận

Hình 47: Dưỡng tin suất mục nước lũ đề Sông Dinh ti các nút Hình 4.8: Phin phối MNL dựa trên sổ iệu đo đạc theo BESTFIT Hình 49: Ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên đến xá suất xây ra sự c

LỜI CẢM ƠN

“ôi xin bày 16 lòng biết ơn sâu sắc nhất tới hai thầy TS Mai Văn Công

và GS.TS Nguyễn Văn Mạo là những người hướng dẫn khoa học, đã định

hướng và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt thời gian làm luận văn Hai thầykhông chỉ hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn, mà hơn nữa hai thay đã cho tôinhững kiến thức về một Tinh vực khoa học mới với nhiễu điều thú vị ma trước

ây tôi chưa từng được biễt và e6 cơ hội tiếp cận Tôi xin chân thành cảm ơn

thầy PGS.TS Đỗ Văn Lượng đã có những góp ý quý báu, những động viên

khích lệ để tôi có được kết quả t hơn trong học tập và trong nghiên cứu đề

tải lun văn của mình Các thầy là tắm gương của tôi về tỉnh thần trách nhiệm,lòng tận tụy, tình yêu nghề va nỗ lực vươn lên trong học tập, nghiên cứu khoahọc nghiém túc Rit mong tiếp tục được sự chỉ bảo của các thiy trong con

đường học tập và nghiên cứu khoa học của tôi sau này.

Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô giáo và các cán bộ Phòng Bio lạo

Đại học và sau Dại học, Khoa Công trình trường Đại học Thúy Lợi cũng tắt cảcác thiy cô giáng day lớp Cao học CHISC.DH2, đã tạo điều kiện và truyễn

day kiến thức cho chúng tôi wong suỗt qué trình học tập và thực hiện luận văn.

Nhân dip này tôi công bay tỏ sự cảm ơn trần trọng đến lãnh đạo, các thầy cô giáo cùng các đồng nghiệp trong Viện Dio tạo va Khoa học Ứng dụng

Miền Trung — nơi tôi công tác, đã giúp đồ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt

qué trình học tập và hoàn thành luận văn của minh

Ninh Thuận, thang 3 năm 2012

“Tác giả luận văn

ĐÔ XUAN TINH,

Lin vấn thạc sĩ aie

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HINH VE VÀ ĐỎ THỊ :DANH MỤC CAC BANG BIEU viiDANH MỤC CAC PHY LUC ixPHAN MỞ ĐẦU

2 Mục tiêu của để ài.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4, Kết quả đạt được

CHƯƠNG 1: TONG QUAN CHUNG

2

3

12 Đặc điểm để cửa sông miễn Trung 3

1.3 Tổng quan về để, kỳở Ninh Thuận 4

1.31 Đ bờ Bắc sông Dinh 5 1.32, Dé bao Dim Nai 6 3.3 Ke bao vệ bở Bién 7

9 9

1.4, Hệ thống tiêu chuẩn, qui phạm thiết kế để kẻ hiện hành

1.4.1 Các tiêu chuẩn, qui phạm thiết kế dé kế hiện hành.

1.42 Một số tin tại trong hệ thống tiêu chuẩn, qui phạm, 91.5 Tông quan phương php hit kỂ tuyền thẳng: 10

1.5.1, Luận điểm cơ bản 10

1.5.2, Phương pháp thiết kế truyền thing "1.5.3 Một số tổ tại tong phương pháp thiết kế tuyên thông: 21.6 Tổng quan phương pháp thiết kể ngẫu nhiên 1B

1.6.1, Con đường hình thành của phương pháp thi kế ngẫu nhiền 13

1.6.2, Lịch sử phát ria phường pháp thiết kế ngẫu nhiên trên thé giới 1.6.3 Cách tiếp cận của phương pháp thiết kế ngẫu nhiên 141.6.4 Các cắp độ tip cận trong ứng dụng phương pháp thiết kế ngẫu nhiên 14

1.6.5, Phương pháp thiết kế ngẫu nhiên Is 1.7 Kế luận chương 1 1s

CHƯƠNG 2: CÁC YEU TO ANH HƯỚNG DEN CAO TRINH DINH DE

VA CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

2.1 Nguyên tie xác định cao tình dinh đề m

2.2 Các yêu tổ ảnh hưởng đến cao trình định đề 7 2.2.1, Ảnh hường của các yêu 6 thủy văn, (hủy lực „

2.22, Ảnh hưởng cba các yếu tổ đị kỹ thuật 18

2.2.3, Ảnh hưởng của qui hoạch thủy lợi, giao thông, xây dựng 18 2.24, Ảnh hưởng của ving bảo vệ 19

2.2.5, Ảnh hưởng cũa các yếu tổ khác 9

2.3 Cée phường pháp tinh odin cao tinh định đề 9

23.1, Các phương pháp truyền thông 19

2.3.2, Phương pháp thiết kế theo lý thuyết độ tin ey a5 2.4, Xây đựng tiêu chí lựa chọn cao trình định đề hop lý: 26 2.5 Kết luận chương 2 27

CHƯƠNG 3: LÝ THUYÉT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHAN TÍCH RỦI RO

TRONG THIẾT KẾ ĐỂ VÀ BÀI TOÁN UNG DUNG

3.1 Giới thiệu chung

3.2 Tôm tắt ơ sở lýthuyết 29

3.2.1 Phin tích ni ro 29

3.22 Phin tích tin cây của thành phn bệ thống 303.2.3 Cơ sở toán học của phương pháp ngẫu nhiên 2

3.24, Phân ích in tn cậy của ệ thông 38

3.3 Các bài toán ứng dung ong thiết kế đê và hệ thẳng công tình phòng 1 39

3.31, Bài oán 1 - Dánh gi an toàn hệ thong hiện ta, 39 3.3.2, Bài on 2 « Tôi wu tiêu chuẩn an toàn của hệ thông, 40

3.3.3, Bai toán 3 TÍ

34.

tối vụ các hành phần của thing 4lxuất bàitoản ứng dung cụ thể cho luận văn và xây dụng bai toán mdu,.4

3.4.1 Đánh giá an toàn hệ thống hiện tại 44

3.42, Ti wu liều chuẩn an toàn dd

34.3 Thiết kế ti uu các thành phần của hệ thắng 483.5 Kết luận chương 3 48CHƯƠNG 4: TINH TOÁN LỰA CHỌN CAO TRINH DINH DE HỢP LY

CHO DE SÔNG DINH TINH NINH THUẬN

-4.1.Mô tà trường hợp nghiền cứu 0 4.2 Song Dinh ~ đặc điểm sông ngi và thy i văn 32

Lin vấn thạc sĩ civ

4.2.1 Sông Dinh ~ đặc điểm sông ngồi

4.2.2 Sông Dinh - đặc điểm thủy văn

42, Sông Dinh — đặc điểm hai vin

4.3 Giới thiệu chung về để Bắc sông Dinh tính Ninh Thuận

43.1, Đặc điềm về tuyển

43.2, Dặc diém bình dang, cấu tạo

4.3.3, Die điểm chức năng, nhiệm vụ

4.3.4 Đặc điểm vùng cửa sông Dinh.

44, Tình hình lũ lụt vũng nghiên cửu,

-4.5, Tính toán cao trình đình

4.5.1 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế

lê Sông Dinh theo thiết kế truyền thống,

445.2 Trường hợp, mật cất ính oán và ga chun áp dụng,

45.3, Nội đụng và kí

4.6 Xác định cao tinh đình để hop lý theo ý thuyết 9 tin cây

cả tính toán.

4.6.1, Bai toán | ~ Đánh giá an toàn hệ thống đê hiện ti.

4.6.2, Bai toán 2 ~ Tối wu tiêu chuân an toàn của đề Bắc sông Dinh

4.6.3 Bai toán 3 Thiết tồi các thành phần của hệ thẳng

4.7 Phân tích Dánh giá kết quả

4.741, Phân chí Dánh giá kết quả Bãi toán 1

4.72, Phin tich Đánh giá kết quả Bãi toán 2

4.1.3 Phan teh! Đánh giá kết quả Bài toán 3

4.7.4, So ánh các kết quả tính toán cao trình đình để

5.4, Hướng tgp tục nghiên cứu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHAN PHU LUC

32 s4 35 s 35 56 37 sẽ s 60 60 61 62 6 65 85 93 101 101 103 108 104 106

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỎ THỊ

Hình 1.1: Bin đỗ quy hoạch, phân vùng 4, kẻ tinh Ninh Thuận

Hình 1.2: Bản đồ ting thể tuyền dé bờ Bắc sông Dinh

Hình L.3: Mặt cắt ngang đại diện để bao đầm Nai

Hình 14: Mặt cất ngang đại diện các tuyển kẻ Biển đã xây dựng

Hình 1.5: Một số hình ảnh các tuyến kè Biển đã xây dựng

Hình 2.1: Độ dốc qui đổi tinh sóng leo

Hình 22: Hướng tryền sing

Hình 23: Các hông số xác định cơ đề

Hình 3.1: Sơ đồ quá trình phân ich rủi ro

Hình 3.2: Hàm tin cậy biểu diễn trong mặt phẳng RS

Hình 3.3: Định nghĩa xác suất xảy ra sự cổ và chỉ số độ tin cậy

Hình 3.4 : Sơ đồ phân ích sự cổ của hệ thông nd ấp và song song

Hình 3.5: Hệ thống bảo vệ bờ biển có 2 đê song song

Hình 3.6: Ti ưu tiều chuẳn an toàn theo quan điểm kinh tế

Hình 4.1: Bản đồ tuyến dé Bắc sông Dinh và TP Phan Rang - Tháp Cham

Hình 42: Bản đồ hệ thông sông ngồi của sông Cổi Phan Rang,

Hình 4.3: Sơ đồ hg thống sông ngồi của sông Cái - Phan Rang

Hình 4.4: Một số hình ảnh đê bờ Bắc sông Dinh

Hình 4.5: Hình ảnh vị trí vũng cửa sông Dinh (ảnh chụp từ Google Earth)

inh 46: Một số inh ảnh lũ lt để Sông Dinh tháng 11/2010

Hình 47: Dưỡng tin suất mục nước lũ đề Sông Dinh ti các nút

Hình 4.8: Phin phối MNL dựa trên sổ iệu đo đạc theo BESTFIT

Hình 49: Ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên đến xá suất xây ra sự cổ

của cơ chế chấy tràn

Hình 4.10: Ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên đến xác suất xảy ra sự cố

của cơ chế mắt én định kết cầu bảo vệ mái

Hình 4.11: Cơ chế xói chân đề,

inh 412: Ảnh bưởng của các biển ngẫu nhiền đến xác suất xy ra sự cổ

của cơ chế ối chân để

Hình 4.13: Cơ ch xôi ngÌm/đấy tồi

2

23 30 31 31 38 4 4

33 33

37

58 sp

Ảnh hưởng của ác biến ngẫu nhiên đến xác suất xây ra sự cổ

của cơ chế si ngằm, đấy tồi

'Cung trượt có hệ số an toàn nhỏ nhất

Ảnh hưởng của các biển ngẫu nhiên đến xác suất xảy ra sự cố.

của cơ chế mắt ôn định mái dé

Sơ đồ cây sự cổ đề Bắc sông Dinh

“Xác suất xây ra sự cỗ của để Bắc sông Dinh hign rạng

Quan hệ giữa tin suất đâm bảo phòng lũ và cao rnh định để

Mat cit đi điện dé Bắc sông Dinh hiện ti và khỉ nâng cắp

(Quam hệ giữa tn suất đảm bảo phòng I và các chỉ phí đầu tư

Phân phối mật độ xác suất thiệt hại theo BestfiL

Quan hệ giữa in suất đăm bảo phòng 8 v rũ ro

‘Quan hệ giữa tn suất đảm bảo Pe vi tổng chỉ phí của hệ thống Cy

Quan hệ giữa xắc uất xảy sự cổ của cơ ch sóng trì chủy tràn

và chỉ phí đầu tư nàng cao dinh để

Quan hệ giữa xác uất xảy ra sự cổ của cơ chế mắt ân định câu kiện

bảo vệ mái và chiều day cau kiện lát mái D

CQuan hệgiữa xác uất xi ra sự c của cơ chế

ảo vệ mái và chỉ phí đu tư nắng cấp mái đề

(Quan hệ giữa xác uất xây ra sự cổ của cơ chế xói chân để

và chiều âu chân kề để by,

Quan hệ giữa xác suất xy ra sự cổ của cơ chế xói chân để

và chỉ phí đầu t nâng cấp chân kẻ đề

78 82

83 gã 85 86 87 90 90

DANH MỤC CÁC BANG BIEU

Bảng 1.1: Thing ke các tuyển kẻ biển đã xây dựng

Bang 2.1: Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc

Bảng 2.2: Trị số gia tăng độ cao (a),

Bảng 4.1: Một số chi iêu kinh tế xã hội của TP Phan Rane~ Thấp Châm

Bảng 42: Các đc trưng đồng chây năm tại trạm Sông Ly.

Bảng 4.3: Các đặc tung lũ sông Cái Phan Rang tại Tân Mỹ và Phan Rang

Bảng 4.4: Thiệt hại do lũ lụt của Ninh Thuận trong những năm gin diy

Bảng 4.5: Bảng tính chiều cao sóng leo Hạ

Bảng 4.6: Bảng kết quả tin cao trình định để theo thiết k truyền thẳng

Bing 4.7: Dặc trưng sing Sông Dĩnh

Bảng 4.8: Danh sich các biến ngẫu nhiên của cơ chế chảy tràn

Bảng 4.9: Xác uất xây ra sự cổ của cơ chế chảy tràn

Bảng 4,10: Ảnh hướng của các biển ngẫu nhiên đến cơ chế chảy trần

tổn định kết bảo vệ máiBảng 4.11: Các biến ngẫu nhiên của cơ

Bảng 4.12: Xác suất xay ra sự cố và ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên đến

sơ chế mắt ôn định kết cầu bảo vệ mái

Bảng 4.13: Các bién ngẫu nhiên của cơ ch xối chân để

Bảng 4.14: Xác sut xây rà sự cổ của cơ chế xói chân đ

Bảng 4.15: Ảnh hưởng của các biển ngẫu nhiền đn cơ chế xói chân đề

Bảng 4.16: Các biển ngẫu nhiên của cơ chế x6i ngằm, dy rồi

Bảng 4.17; Xác

Bảng 4.18; Ảnh hưởng của các biển ngẫu nhiên dén cơ chế xói ngằm, diy ri

at xây ra sự cổ riêng của từng cơ ch x6i ngẫm, đây ti

Bang 4.19: Xác suất xảy ra sự cố tổng hợp của cơ chế x6i ngâm, day trôi

Bảng 4.20: Các biển ngẫu nhiên của cơ chế mắt ổn định mái để,

Bảng 4.21: Xác suất xây ra sự có của cơ chế mắt ôn định mái đề

Bảng 422: Ảnh hưởng của các biển ngẫu nhiên dn cơ ch mắt ôn định mái để

Bing 4.28: Ting hop xắc suất xây ra sự cổ của để Bắc sông Dinh hiện trạng

Bảng 4.24: Quan hệ giữa tin suit đảm bảo phòng lũ và cao trình định đề.

Bang 4.25: Các hệ số chi phí nang cap đơn vị của dé Bắc sông Dinh.

Bang 4.26: Quan hệ giữa tan suất đảm bảo phòng lũ và chi phí nâng cap đê.

Bảng 4.27: Quan hệ giữa tin suất đảm bảo phòng là và ch phí q1ý vận hành

24 sl sa

“

59

63 6 66 68

5 63

1

Ta

74

74 18 n n 78 79

81

82 sa

86

87

88 89

(Quan hệ giữa tn suất dim bảo phòng lũ và iro

“Tổng chi phí của hệ thông Cạ„ ứng với các tin suất đảm bảo Py

‘Quan bệgiữa xắc suất xây ra sự cổ của cơ chế sing rầnichảy trăn

và chỉ phí đầu tư nâng cao định đề ae

(Quan hệ giữa xắc suất xây rà sự cổ ia cơ chế mắt ôn định câu kiện

bảo vệ mái và chiêu diy cấu kiện tt mái D

“Quan bệ giữa xác suất xây ra sự cổ của cơ chế mắt ôn định cầu kiện

bảo vệ mái và ch phí đầu tu nâng cắp mái để

‘Quan hệ giữa xác suất xây ra sự cổ của cơ chế xói chân để

Và chiều sâu chân kề để h

‘Quan hệ giữa xác suất xảy ra sự cỗ của cơ chế xói chân dé

vii chỉ phí đầu tư nâng cấp chân kẻ đề

“Xác suất xây ra sự cổ ỗi ưu và chỉ phí đầu tư tường ứng

Kết qua thết kể tôi tu các thành phần bệ thẳng

“Chiều cao dé cần nâng cấp theo thiết kế truyền thống.

a

So sinh kt quả tinh cao din tinh toán theo 2 PP

cao đề cần ning cấp theo thiết kế ngẫu sign

9Ị 92

DANH MỤC CAC PHY LUC

Phụ lụ 1: Ban đồ tổng thé tuyển đ bở Bắc sông Din usPhụ lục 2: Chuỗi s liệu mục nước lĩ sing Dinh tai 6 mút in toán is

Phụ lục 3: Đường tin suất mực nước Ii sông Din gi 6 nút tinh toán lạ

Phụ lụ 4: Các số iệu đầu vào của cơ chế mắt n định mái đề 19Phy tye 4-1: Số liệu tỉnh toán én định mái để y từ Geoslop trhợp Hiện tang 119 Phụ Ine 4-2: Phụ ục tinh him tn cậy đưa vào VAP trường hợp Hiện rọng 120

Phụ lục 4-3: Số liệu tinh toản ôn định mái để ty từ Geosip trhợp Tương hi 121

Phụ lục 4-4: Phụ ie tính him tn cậy đưa vào VAP trường hợp Hiện tang 122 Phy lục 5: Quan hệ giữa tần suất đảm bảo phòng lũ và cao trình đỉnh đê 123 Phy lục 6: Quan bệ giữa tần s t dim bảo phòng lũ và chỉ phí nang cấp

cao trình định đệ 125

Phụ lục 7: Số liệu thống ke thiệt hại do bảo lũ gây ra cho thành phố Phan Rang

~ Thập Chim từ năm 1993 đến 2010 1s

Lin vấn thạc sĩ a

PHAN MO DAU

‘inh cắp thiết của đề tài

Hiện nay, tỉnh hình khí tượng, thấy văn, thủy triểu ngày càng biển đồiphức tạp do biển đổi của khí hậu; các hồ chữa thượng lưu din được xây dựng

và đưa vào sử dụng nhưng chưa có qui trình quản lý vận hành chung cho toàn

ưu vục sông; nhiều công rình cơ sở hạ ting, xây đựng, giao thông được xây

‘dung phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội Tắt cả các yêu tổ trên ảnh hưởng trực tiếp đến tình hình lũ lụt, 6n định vi an toàn của để sông, từ đồ ảnh hưởng {én đời sống và phát triển kinh tẾ xã hội rong vũng,

Sông Cái là con sông lớn nhất của tỉnh Ninh Thuận, là nguồn cung cắp

nước quan trong cho sự phát triển kinh té - xã hội của tỉnh Đề Sông Dinh

nằm ở phía ha lưu Sông Cái kếo dài đến gần của sông thông ra Biển Để có

nhiệm vụ phòng chéng lũ lụt cho toàn thành phố Phan Rang - Tháp Chàm, tính Ninh Thuận Sông Dinh có mạng lưới sông nhánh đầy, có đặc điểm chung

của sông suối Miễn Trung là ngắn và đốc nên điễn biến lũ trén sông phức tạp,

tình hình lũ lạt xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng Chí tính riêng 12 năm

gần đây, từ năm 1998 - 2010 đã có tối 6 năm xây ra lũ lớn gây thiệt hại đến

mùa mảng, nhà cửa, tính mạng và tải sân của nhân din, Tổng giá trị thiệt hại

hàng năm lên đến hàng trim tý đồng Đặc biệt trong thời gian gin đây tình

hình lũ lụt ngảy càng xảy ra thường xuyên với mức độ nghiêm trọng hơn Năm 2003 và 2010, nước đã tràn qua đỉnh để hàng trim mét vào thình ph, UBND tinh Ninh Thuận đã phải huy huy động tối đa các lực lượng và cả quản đội để phòng chống và hộ đề.

Việc tính toán tổng quan bài toán thiết kế để và hệ thổng công trìnhphòng 10 theo phương pháp thiết kế truyền thống và hệ thống tiêu chuin quyphạm hiện hành còn gặp nhiều khó khăn và hạn chế Tuy nhiên, phương pháp

thiết kế công trình theo lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro có nhiều ưu điểm và giải quyết được tông thể bài toần này

Phương pháp thiết kế công trình theo lý thuyết độ tin cậy và phân tíchrủi ro là một phương pháp tiên tiên trên thể giới, nhiễu nước đã nghiên cứu và

áp dụng trong nhiễu lĩnh vực, đặc biệt tại Ha Lan, một nước di đầu trong công.tác phòng chống lũ và bảo vệ bờ biển Tuy nhiên, ở Việt Nam phương pháp

này còn rit mới mê va bắt đầu nghiên cứu, ứng dụng trong một số lĩnh vực.

Vi vây, việc áp dụng phương pháp thiết kế công trinh theo lý thuyết độtin cây và phân tích rồi ro cho tuyến để Bắc sông Dinh là cần thiết và đáp ứngđược yêu cầu bài toán đặt ra là năng cấp tổng thể tuyển để cho phủ hợp với

qui hoạch phát triển của thành phổ Phan Rang-Tháp Chàm trong tương là

"Đồ là một hướng di mới đúng din và phù hợp với xu thể hiện nay

2 Mục tiêu của để tài

Mue tiêu của luận văn à trình bảy phương phấp luận, cơ sở lý thu nghiên cứu lựa chọn cao trinh dinh để hợp lý cho để của sông ving hạ du các

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

~ Điều tra, thu thập, tổng hợp, phân tích và đánh gi tải liệu thực tế về

tùng bảo vệ thuộc tinh Ninh Thuận;

~ Nghiên cứu các tải liệu hiện có liên quan đến các yéu tổ ảnh hưởng

để kệ,

đến cao trình đình đề, Kế thừa các kết quả nghiên cửu v8 cao trình đỉnh để:

~ Nghiên cứu các quy trình, quy phạm thiết kể đê, kẻ hiện hành;

= Ứng đụng lý thuyết độ tin cậy và phân tích rit ro trong din giá an toàn và phân tích tối uu lựa chọn cao trình định đề;

4 Kết quả đạt được

= Nghiên cứu và áp dụng được lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro cho bai toán đánh giá, nâng cắp một hệ thống dé và ving bảo vệ hoàn chỉnh thuộc khu vực miễn Trung.

= So sinh được

thiết kế truyền thông và phương pháp thiết kế theo lý thuyết độ tin cây

t quả tính toán cao trình đỉnh để theo phương pháp

= Đánh giá được mức độ an toàn của hệ thống đề sông Dinh hiện trạng

theo nhiệm vụ đã được thiết kế, theo điều kiện biên hiện nay và điều kiện biên

trong qui hoạch tương lại

~ Xác định được tin suất dim bảo tổ ưu của hệ thống để Bắc sông Dinh cho ving bio vệ là thành phổ Phan Rang - Thấp Chim

~ Xác định được phương án nâng cắp tôi ưu của hệ thong dé sông Dinh.

= Với các kết quả trên góp phần lâm cơ sở ban đầu cho các cơ quan hữu quan, các nhà hoạch định chính sich trong công tác xây dựng, ning cắp tiêu

chuẩn an toàn, quy hoạch hệ thống phòng chống 10, bảo vệ cho toàn ving

duyên hai miỄn Trung nồi riêng và vùng ven biển cả nước ni chung

a

Lin vấn thạc sĩ zs

CHƯƠNG 1

TONG QUAN CHUNG1.1 Chức năng và nhiệm vụ của đệ, kè

Việt Nam có hệ thẳng sông ngồi day đặc và bờ biển kéo dai từ Bắc vào

Nam, vi vay hệ thẳng để và các công trinh bảo vệ bờ đồng một vai trỏ cực kỳ quan trọng trong việc phòng chong, giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn hóa, chính trị, kinh tế, các vùng dân cư rộng lớn trải dài theo sắc triển sông, các

“rong điều kiện phát tién kinh té xã hội của đất nước hiện nay, những

yêu cầu về việc bảo vệ các khu dân cư và kinh tế chống lại sự tin phá của bão,

lũ, nước dâng ngày cảng trở lên cắp bách Bên cạnh việc củng cố, nâng cấp

se hệ thống để đã có, việc qui hoạch bảo vệ bờ sông, bờ biển vi xây dụng

các hệ thống để mới dang được đặt ra ở cả ba miễn của đất nước

Hiện nay với vin đề biển đồi khí hậu toàn cầu, Việt Nam là một trong ítnước trên thé giới chịu ảnh hưởng nặng né nhắc Ngoài ra, xu hướng phát triển

của Việt Nam cũng như các nước có biển trên thể giới la hướng ra biển, các thành phố lớn tập tung ven biển, phát trién về tài nguyên biển, du lịch và iao thông thủy Do đó, hệ thống đề và các công trình bảo vệ bờ có vai trỏ hết sức quan trọng, ngoài nhiệm vụ bảo vệ din cư và các cơ sở hạ ting, còn có nhiệm vụ tạo ra các địa điểm du lịch nghỉ dưỡng, cảnh quan thiên nhiên tươi dep, tạo ra các vũng trú in cho tâu thuyền, bảo vệ cảng khi có gió bão.

1.2, Đặc điểm để cửa sông miễn Trung

"Bờ biển vùng duyên hải miền Trung đồi khoảng 1200km tải đồi từ ThanhHoá đến Bình Thuận với nhiều sông trơng đổi lớn như: Sông Gianh ở Quảng Bình

sông Thạch Hn ở Quảng Trị; sông Hương ở Thừa Thién- Huế; sông Vu Gia ở Đà

Nẵng; sông Thu Bồn ở Quảng Nam; sông Trà Khúc ở Quảng Ngãi

Sông mién Trung có đặc điểm là chiều dài sông ngắn, độ dốc lớn, lòng sông, hẹp, đoạn cửa sông có ving đồng bằng, dim phi nhỏ, hẹp, bị chia cắt nhiều bởi sông, rach, đội núi đắt đá, đồi cất ven biển Do đó phần lớn các tu

có chiều dai ngắn, qui mô nhỏ le, chưa hình thảnh hệ thông hoàn chỉ

én để cứa sông

h khép kin,

\Vé lịch sử hình thành thi da số các đoạn sông được nhân dân ự đấp từ lâu rên dj hình thuận lity nhiề và liên tục được nhân dn bồi đắp qua các thời kỳ

Tuyén để thường ngoằn ngoto, gắp khúc, mặt đề nh, bai bền hank lang bảo

VỆ để thường bị vi phạm bối các nhà din, muộng vườn, dia nuôi trồng thủy sản

gây khó khăn cho giao thông trên mặt đề và công ác hộ đ trông mùa lũ

‘Thin dé được đắp cơ bản bằng đất thịt nhẹ, sét pha, cát pha dé bi mắt én địnhthắm và dn định trượt Mặt để và mái để nhiều uyển chưa được gia cổ nê rit dễ bị

ôi, sal mái khi mưa lớn hoặc nước trần qua

“Cao trình định để hầu hết còn thấp, chưa đảm bảo phòng là theo yêu cầu HE

thống công tình tiêu trên đ gui mô nhỏ và xuống cắp, không đáp ứng được nhiệm

‘vu tiêu thoát nội đồng

CCác nhiệm vụ chính của đê cửa sông miễn Trung bao gồm: Ngân mặn, giữ

ngọt; Bảo vệ các khu nuôi trong thủy sản, đồng mudi, dat sản xuất nông nghiệp trồng lúa, trồng mẫn; Bảo vệ các khu din cự và đồng thời dim bảo tiêu thoát lũ

Để cửa sông mí Trung có 4 chức năng chính như sau

1) Để ching xâm nhập mặn, Dê dang này cho phép tràn bai phía và không chống lũ tiểu man;

2) Để chống lũ tiêu mãn, DE dạng này chống được lũ tiểu mãn nhưng hing chống được lũ chính vụ:

3) Để chống lũ sớm, BE dạng này chẳng lũ sớm, bảo vệ sản xuất và đảm,bảo giao thông đầu mùa lĩ chính vụ:

4) Đề chống lũ chính vụ BE dang này đảm bảo chống lồ chính vy theo

tn suất thiết kế của tuyển để

"Để dang (1) và 2) thường là các uyễn để bảo vệ vũng sin xuất nông nghiệp,muôi trồng thủy hai sản DE dạng (3) thường là các uyễn để bảo vệ ving sản xuất

nông nghiệp và các khu dân cư huyện, xã qui mô nhỏ Đề dạng (4) thường là các

tuyén đềbảo vệ khu trung tim kinh ế chính trị tinh, huyện như thình phố, thị xã

“ủy theo các chức năng của để mà qui mô của để tăng dẫn theo th tự từ (1) đến (4),

Dé bờ Bắc sông Dinh thuộc dang (4) có chức năng bảo vệ thành phố PhanRang — Tháp Chăm, Vin đề nghiên cứu cần đặt ra ở đây là DE bờ Bắc sông Dinhđảm bảo chẳng lũ chính vụ với tin suất dim bảo bao nhiều là hợp lý?

1.3, Tổng quan về đề, kề ở Ninh Thuận [12]

Ninh Thuận là một tỉnh ven biển Nam Trung Bộ có chiều dai bờ Biển

khoảng 105km đọc theo toàn bộ biên phia Đông của tỉnh Toàn bộ để kẻ ving sông, dim, biển của tinh Ninh Thuận có thé phân (hành 5 ving đặc trưng sau

~ Vũng 1: Ving biễn từ Bình Tiên đến cầu Ninh Chữ,

= Vũng 2: Vũng ven dim Nei;

~ Vũng 3: Ving biển từ cầu Ninh Chữ đến Cầu An Dongs

~ Vũng 4: Ving cửa sông Dinh từ đập Lâm Cắp đến Cầu An Đông:

~ Vũng 5: Vũng biễn từ cầu An Đông đến Cà Na;

m vũng đặc trưng trên bản đồ tinh Ninh Thuận xem Hình 1.1

Lin vấn thạc sĩ os.

© rane

Sip

rm S803 | sare

‘ink 1.1: Bản đồ quy hoạch, phân vàng đê, kè tinh Ninh Thuận

1.341 Để bir Bắc sông Dinh,

Tuyển để bờ Bắc sông Dinh được xây dựng và sửa chữa qua nhiều thời

ky, ngoài nhiệm vụ phòng lũ cho thành pho Phan Rang - Tháp Cham tuyến dé

còn là đường giao thông với rất nhiều hộ dân sinh sống ở hai bên bir đẻ Mặt

để đã được bê tông hỏa với chiều dày 0,âm, hai bên mái để cô những vị tr

được gia cường bing đá xây hoặc ké mô hàn mái ngoài sông (kết cấu rợ đá, đáxây), tai những bai bồi mái ngoài sông người dân đang sinh sống và canh táccing ảnh hưởng nhiễu đến việc bảo vệ an toàn cho tuyến đề

Toàn bộ tuyến dé kéo dai từ Cầu Méng đến Đông Ba, đi qua địa bàn 7

phường nội think là Bảo An, Phước Mỹ, Phi Hà, Mỹ Hương, Đạo Long, Tấn Tai và Mỹ Đông.

Để có nhiệm vụ chỉnh là phòng lũ cho toàn thành phố Phan Rang —

“Thấp Chàm Ngoài ra, mặt dé còn kết hợp làm đường giao thông nội thành.

Bản đồ tổng thé tuyến đ bờ Bắc sông Dinh xem Hình 1.2

"Hình 1.2: Bản đồ tổng thể tuyển đê bi Bắc sông Dinh 1.3.2, Dé bao Đầm Nai

Để bao ven dim Nai có tổng chiều dài là 6.102m dang thi công, có

nhiệm vụ ngăn triều bảo vệ khu nuôi trồng thủy sản và dân ew bên trong Cao trình đinh dé thay đổi theo từng đoạn (biển đổi từ +2,5 đến +3,4) Hệ số mái

"m,s,=mai,=2,0, BE rộng mặt để S 0m, kết edu số dd, chiều dây 25cm kết hợp,

lim đường giao thông Dé được dip bằng vật liệu tại chỗ từ cao trình mặt đắt

ty nhiên (10,520,0)m đến +1.ếm Từ cao tình L1,Sm đến mặt để được dipbằng đất vận chuyển từ nơi khác về, Bảo vệ mái để phía biển là đá lát khanđây 25em, bảo vệ chân bằng lãng trụ đá hộc th rỗi

Để bao từ cầu Tri Thủy đến Đồn Biên phòng 412 đãi 2.069 m thuộc dự

ấn Tránh trú bão cảng Ninh Chữ đã thi công hoàn thành trong năm 2010.

Dé Bắc đầm Nei có tổng chiều đà là 3562,4m, có nhiệm vụ ngăn lũ bảo

Vệ khu nuôi trồng thủy sản Nhưng hiện nay chưa xây dựng

Lin vấn thạc sĩ ae

1.3.3 Ke báo vệ bờ BI

Ninh Thuận là tinh có bờ biển đài và hẹp, có nhiều thing cảnh biễn đẹp

số thé phát triển tiém năng du lịch: biên Ninh Chữ, biển Cả Na, biển Vĩnh Hy,

biển Bình Tiên; có cảng cá Đông Hải ngư din lãng chai sinh sống ven biểnphụ thuộc trực tiếp vào các nguồn lợi từ biển và chịu tác động trực tiếp từthiên tai, Vi vậy trong 5 năm gin đây, việc đầu tư xây dựng mới và cùng cổcác tuyển kẻ biển đã có để bảo vệ bi biển đồng thời bảo vệ mỗi trường sinhthải biển là hết sức quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội củatinh, Một số tuyết ke Biển đã được xây dụng thống ké ở Bảng 1.1

Bang 1.1: Thống kê các tuyến kè biển đã xây dựng

TT TUYẾN KE NAM XD MỤC ĐÍCH.

1_ | Kẻ Khánh Hai 2009 — 2010 —_ | Bảo vệ din ew và sản xuất

2 [KeKhanh Hội Tri Hai | 2008-2009 | Bao vệ đường giao thông

3 | Ke My Hiệp 2006-2007 _ | Bao vệ khu dan ew

4 | Kè Vĩnh Hy 2008 — 2009 _ | Bảo vệ khu du lịch

5 [Key Tin 2007-2008 | Bao vệ khu din cw

6 [Ke Thai An 2008 - 2009 _ | Bảo vệ vườn QG Núi Chúa 7_ [Ke Phước Diễm, 2009-1010 | Bảo vệ khu dân ew

§ [Ke An Hai 2008 2009 | Bảo vệ khu nui tom

9 [Kẻ mo hàn CaN 2005 — 2006 _ | Bao vệ khu din ew

10 | Kê Phú Thọ 2007~2008 _ | Bảo vệ khu mui tom

11 [Ke Động Hai 2009-2010 | Bảo vệ bir

Mặt cất ngang các uyển kề biển đ xây dụng thường có chung một dạng

+ Về kết cấu chân kẻ: Kết cấu chân kỳ là cọc ống buy hình lục giác 2 lớp

rong ông

được xếp khit với nhau, lớp phia ngoài cao Im, lớp trong cao 2 m, pl

buy để 44 hộc đ tạo trọng lực ôn định cho kết cầu chân kẻ và thân kề;

+ VE like: Sử dụng cầu kiện bê tông lắp ghép có kích thước (40x40x20)

‘nang khoảng 90kg, phía dưới là lớp đá dam lót diy 15cm va lớp vải địa kỹ thuậtchống xói mòn nền thân kẻ Hệ số mái kè chọn tủy theo từng vị tri xây dựng;

sấu trởng chấn sóng dinh kẻ: Làm bằng bê tông cốt thép M200, axingcao 0.5m được gin chặt vào mái và hân kẻ;

+ Kết clu mặt ke: BE rộng dinh kẻ có kết hợp giao thông, kết cầu lớp mặt

đường bê tổng M250 đổ ti chỗ diy 20em, phía dưới I cắt ving gia cổ 5% vita xi

"măng dy Sem và lớp ddim cắp phối 1x2 dây 15em;

Hình 1. ; Mặt cắt ngang đại diện các tuyển ké Biển đã xây dựng

“Các tuyển kẻ hầu như mới được đưa vào vận hành Khai dhe, xong đã pháthuy hiệu qua tổ, mặt cắt ngang kẻ phù hợp với hải iều, dia chất nên cũng nhưhop giao thông thuận lợi Một số hình ảnh các tuyển ke Biển đã được xây dựng thé

hiện trên Hình 1.5,

+) Tuyển kè Vĩnh Hy, xã Vinh Hải huyện —_ b Tuyến kẻ MP Hiệp, xã Nhơn Hải,

Ninh Hãi huyện Ninh Hải

Hình 1.5: Hình ảnh một số tuyến kè Biển đã xây dựng

Lin vấn thạc sĩ <9.

1.4, Hệ thắng iêu chuẩn, qui phạm thiết kế đề kể hiện hành

14.1 Các tiêu chuẩn, qui phạm thiết kế để kề hiện hành

HỆ thống các tiêu chuẩn, qui phạm trong thiết kế để kề của nước tađang ap dung gdm:

1 Quy phạm thủy lợi QPTL.A.6~77 "Qui phạm phân cấp dé"

2, Tiêu chuẩn ngành I4TCN 84-91 “Công trình bảo vệ bờ sông để chống là ~ Qui nh thiết kế";

3, Tiêu chuẩn ngành 14TCN 130-2002 uring dẫn thiết kế để biển”;

Tại thời điểm hiện nay cồn có dự tháo lần 10 “Hưởng dẫn thiết kế để

dang được tiẾp tục điều chính, soạn thảo để thay thé tiêu chuẩn ngành

14TCN 130-2002 nêu trên

biển

“Trong tính toán thiết kể hệ thong dé, kẻ tl

dang có một vị trí rất qua trọng Các quy chuân, tiêu chuẩn, quy phạm hướng

3, Tiêu chuẳn ngành 14TCN 130-2002 "Hướng din thiết kế để biển”

Bộ Nông nghiệp và PTNT ban hành năm 200;

4 Tiêu chuẩn ngành 22TCN222-95 “Tai trọng và tắc động (do sóng và tau) lên công trình thủy” do Bộ giao thông vận tải ban bảnh nim 1995;

5, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6170, Công trình biễn cổ định ~ phần 2:

Điễu kiện môi trường do Bộ KHCN&MT ban hành năm 1998:

các yếu tổ về sóng và nước.

Ngoài ra, tong thigt kế côn có thé tham khảo các sich hướng dẫn như:

táo trình thiết Ké để và công rình bảo vệ bờ - Trường đại học thủy lợi: Các

đề tài nghiên cứu cấp nhà nước cho hệ thống để in trên toàn quốc

1.4.2, Một số thn tại trong hệ thẳng gu chuẩn, qui phạm

He thắng các tiêu chuẩn, qui phạm trong thiết kể để kẻ hiện nay ở nước1a ca ban đã cũ nên chưa cập nhật tinh hình thực t biển đổi hiện nay

Việc phân cấp dé còn chưa được diy đủ cho tat cả các ving trên cả

nước Phân cấp dé là một qui định quan trọng, nó ánh hưởng đến các chỉ tiêu

thiết kế và qui mô xây dựng công trình Trong Quy phạm thủy lợi QPTL.A.6T7 “Qui phạm phân cấp dé” mới chỉ qui định phan cắp để cho để biển trên cả

nước và để sông ử các tinh phía Bắc (từ Bình Trị Thiên trở ra), chưa cố quỷ định phân cắp dé sông cho các tỉnh miễn Trung và miễn Nam:

Hiện vẫn chưa có tiêu chuẩn cho thiết kế để sông (mới có dự tháo tiêu

chuẩn thiết kế để sông năm 1999 mà chưa được quyét định ban hành) Trong

đố, tiêu chun ngành 14TCN 130-2002 “Hướng dẫn thiết kế để biển” mới chỉ 4p dung cho công trinh dé, kẻ biển

Việc thit kế cho đ cửa sông cồn gặp nhiễu khó Khăn do chưa có tiêu

chuẩn áp đụng cụ thé, Trong tính toán mới chỉ tly theo đặc điểm ma có thể áp

‘dung phần nào đồ theo để biển

Các Quy chuẩn, tiêu chuẩn, quy phạm chi dẫn về tính toán sóng và nước ding có nhiều nhưng rời rac, nhí bit cập và chưa được hé thống hóa

Tổ hợp triểu, bão và lũ cho các cắp để sông ở những đoạn sông chịu

cảnh hưởng của triều chưa được qui định cụ thé cho tùng vùng.

1s ing quan phương pháp thiết kế truyền thống:

1.5.1 Luận điềm sơ bản |9] [10]

“Thiết kế truyền thống hiện nay là tính toán công trình theo mô hình tắtđình, Theo phương pháp này các giá tr thiết kế của tải trọng và các tham số

độ bin được xem là xác định, tương ứng với trường hợp và tổ hợp thiết kể Người thiết kế lựa chọn điều kiện giới han và trơng ứng với nó là các tổ hợp

tải trọng thiết kế thích hợp Giới hạn này thường tương ứng với độ bền đặc

trưng của công trình

ng trình được coi là an toàn khi khoảng cách giữa tải rong và độ bên

đã lớn để đâm bảo thỏa mãn từng trạng thi giới hạn của tất cả các hành phn

sông tỉnh

Tinh toán theo cách này mới chỉ giải quyết được hai vấn để là én định

tổng thé và ôn định theo độ bên của công trình

"Nội dung các phương pháp thiết kế như sau:

a, Phương pháp ứng suất cho phép

“Theo phương pháp này, điều kiện bên có dang:

Onn < [ø] ay Trong đó:

Lin vấn thạc sĩ <u

+ oma ứng suit tinh toán lớn nhất tại một điểm, xác định từ tổ

hop tải tong bất lợi nhất

+ [0] - ứng suit cho phép, lấy theo ti iệu, tiêu chuẩn.

+ Phương pháp tinh theo hệ sỐ an toàn:

Phương pháp này thưởng được ứng dung trong tinh toán én định Khi

đồ công thức kiếm ta là

K=FUREK, (2) Trong đó

Nét đặc thù của phương pháp tính theo trạng thai giới hạn là việc sử dụng một nhóm các hệ số an toàn mang đặc trưng thống kê: hệ sổ tổ hợp tải trọng nạ, hệ số diều kiện làm việc m, hệ số tin cậy Ky, hệ số lệch tải n, hệ số

an toàn về vật liệu Kyy Nhóm các hệ sổ này thay thé cho một hệ số an loàn chung K, Phương pháp nảy phân lâm 2 nhém tinh toán là theo trang thi giới

hạn thứ nhất và trạng th giới hạn thứ 2 Điều kiện đảm báo ổn định hay độbến của công trình là

Ny <mRUK, (13) Trang đủ

+ Nj tí số tính toán của tải trọng tổng hợp;

+ R: trị số tinh toán của độ bền công trình1.43 Phương pháp thiết kế truyền thống

truyền thối Phương pháp thiết 1g đưa ra trong các tiêu chuẩn thiết kế

hiện hank được coi là tiếp cận theo cấp độ 0 va I Trong phương pháp này, kiện vỀ trang thái giới hạn được Iya chọn (ULS hay SLS) và tương ứng

với nó là các tổ hợp tải trọng thiết kế thích hop Trang thấi giới hạn nàythưởng tương ứng với độ bền đặc trưng của công trình Mức độ vượt quá trạngthái giới hạn chỉ được chấp nhận khi xác suất xảy ra sự cổ là nhỏ, Theo cấp độ

tiếp cận 0 thi giá trị xác suất này chưa xác định được.

Trong phương pháp tiếp cận bin ngẫu nhiên (cấp độ 1, xác suất xảy ra

sự cố được xác định dựa vào việc phân tích rủ ro đối với từng kiểu công trình

cụ thể đang được xem xét và xác định các nguy cơ xảy ra sự cổ, Đôi với kết

cấu công trình thủy lợi thường thích hợp với thiết kế đựa trên nguyên tắc hệ

số vượt tải Trong đỏ, điều kiện tiên quyết là tải trọng tác dung ứng với hệ so vượt tải không gây ra sự cổ cho công trình Theo phương pháp này, độ an toàn được tỉnh toán tại biển tải trọng,

Những điều kiện thiết kế nảy có thể xác định theo các điều kiện làm việc: Điều kiện làm việc cực hạn ~ ULS; Điều kiện làm việc bình thường — SLS Khi vượt quá một trong các trang thấi giới hạn này, phản ứng lại của công trình được xem xét như các hư hỏng của công trình

Cao trình đỉnh để theo phương pháp thiết kế truyền thông được xácđịnh rên cơ sở đảm bảo cao hơn mực nước thượng lưu tinh toán và các yêu tổ

cia nỗ như nước ding, sống leo theo một tin suất thiết kế nào đó phụ thuộc vào mức độ quan trong của tuyển để hay vũng được bio xệ (cấp công trình) như: Tin suất mye nước lũ/mực nước triều tính toán: Tan suất giô tính toán;

Mức dam bảo sóng; v.v Các yếu tổ đầu vào tong tinh toán được lấy là giá

tị tt định trong chuỗi số iệu do đạc

1.5.3 Một số tổn tại trong phương pháp thiết kế truyền thẳng:

“Công trình thủy chịu tác động của các yéu tổ tự nhiên, trong đó chủ yêu

là các yêu tổ mang tính ngẫu nhiên, Thiết kế công trình thủy theo giải pháptruyền thống không xét được tỉnh ngẫu nhiên của các yêu tổ tác động cũng

như các yếu tổ tạo nên sức chịu tải của công trình, vì vậy phương pháp nảy sòn nhiều hạn chế Nhiều trường hợp công trình đã được tính toán với tải trọng lớn nhất, sức chịu tai chọn tôi đa, hệ số an toàn chọn rit lớn, công trình

vin xay ra sự cố, Những trường hợp như thể này đựa trên cơ sở của lí huyếtcủa thiết kế truyền thống không thể lý giải được

Một số hạn chế của phương pháp thiết kể truyền thong theo [7] có the

1.6 Tổng quan phương pháp thiết kế ngẫu nhiên

1.6.1 Con đường hình thành của phương pháp thiết kế ngẫu nhiên [10]

Sự tiến triển logic của các phương pháp thiết kế công trình đã đượctổng kết như sau Ban đầu chúng được tính theo các phương pháp tắt định(theo ứng suất cho phép và hệ số an toàn), với tiền để là tải rong và độ bềntính toán đã được mặc định trong suốt quá trình làm việc của công trình Thực

tế thì các him tải trọng và độ bẻn chịu tác động của rất nhiều yếu tổ khác

nhau, và biến đổi theo quy luật ngẫu nhiên Vì vậy việc an định trước các giá

tr tính toán của chúng trong suốt thoi gian làm việc của công tình là chưa thod đáng BU lạ, để ting mức độ dự rữ an toản, người ta phải giảm bớt cúc

tr số ứng suit cho phép, hay tăng hệ số an toàn cho phép lên Việc tăng haygiảm này không tránh khỏi yêu tổ chủ quan,

ự chuyển sang phương pháp trang thải giới hạn là một bước tiến trên son đường cải iến các phương pháp thiết kế công rình, Phương pháp trang

thái giới hạn thực chất là phương pháp bán ngẫu nhiễn, ớ diy các hệ số an

toàn cục bộ (a, Kem, Kụu) được xác định theo con đường xác suất thông kê

Bước tiến tiếp theo là việc chuyển sang các phương pháp ngẫu nhiên

trong khuôn khổ lý thuyết độ tin cậy Lý thuyết nay xết ến bản chất thay đối

thường xuyên của lãi trọng và tác động, tính chất vật liệu, bản thân kết cầu và

các điều kiện khai thác chúng

1.62 Lịch sử phát triển phương pháp thiết kể ngẫu nhiên trên th giới [10]

"Những năm thập ky 60 và 70 của thé ky XX trên thể giới đã có nhữngsông trình công bổ về ứng dụng lý thuyết độ tin cậy vào lĩnh vục kết cấu xâydựng Các khái niệm về "Xác suit dim bảo Không bị phá hoại” cũng như tỉnh

toán các xác suất này đã trở nên quen thuộc trong lĩnh vực kết cầu xây dụng.

"Những năm thập ky 70290 của thé ky XX xuất hiện hàng loại các côngtrình nghiên cứu độ tin cây kết cấu xây đựng Các nghiền cứu tập trùng vào

được phát triển cả ở Liên Xô (cũ) và cả ở các nước Âu, Mỹ.

Lý thuyết độ tin cậy cũng đã được ứng dung vào lĩnh vực tính toánsông trình thủy từ những năm thập ky 90 của thé ky XX Các thiết kế ngẫunin và các thiết kể rủi ro được phát triển khá mạnh mẽ trong lĩnh vục công

trình biển va công trình bảo vệ bờ.

6 nước ta, lý thuyết độ tin cậy cũng đã được xâm nhập vào từ nhữngnăm 60, từ đó đến nay nó không ngừng được phát triển Đầu tiên là sự truyễn

bá lý thuyết bằng những sách dịch, bài giảng, giáo trình giảng đạy trong các trường đại bọc, tiếp đến là các công trình nghiên cứu trong khuôn khổ các luận văn thạc sĩ, luận án tiễn sĩ trong các ngành Giao thông, Kết cầu xây dựng,

“Công trình thủy, Để và công trình bảo vệ bờ Trong Tinh vực kết cấu xây

dựng đã có những quy định ban đầu về tính độ in cậy kết edu, So với thể giới

ứng dụng lý thuyết này trong lĩnh vục công trình xây dụng của Việt nam dang còn là mối me

1.6.3 Cách tiép cận của phương pháp thiết kế ngẫu nhiên [10]

“rong trường hợp tắt cả các nguyên nhân xây ra hư hỏng công hình cóthể liệt kế và xác suất xây ra hư hong đó có thể chắc chin được xác định thiv8 nguyên tắc cố thể xác định được xác suit xây ra sự cỗ Vi vậy, hoàn toàn

số thé đưa ra một phương pháp tiếp cận mới trong thiết kế công trình với ý tưởng “Can xem xét về mức độ có thể xây dựng tiêu chuẩn an toàn công trình căn cứ vào phân tịch rủi ro cho tắt cá các yếu tổ liên quan” Đây là lý do cơ

bản của sự phát triển phương pháp "Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu

nhiên và phan tích độ tin cậy”

Phuong pháp thiết kế ngẫu nhiên là phương pháp thiết kể dựa rên cơ sở

toán xắc sắt thống kê để phân tích tương tác giữa các bin ngẫu nhiên của tải

trọng và của sức chịu tải trong các cơ chế phá hoại theo giới hạn làm việc của

công trình Trong thiết kế ngẫu nhiền, tắt cả các cơ chế phá hồng được mô tảbởi mô hình toán hoặc mô hình mô phỏng tương ứng Tính toán xác suất pháhông của một bộ phận kết cấu hoặc của công trình được dựa trên him độ tincây của từng cơ chế phá hỏng

1.6.4 Các cắp độ tiếp cận trong ứng dụng phương pháp thiết kế ngẫu nhiên [7]Các cấp độ tiếp cận trong ứng dụng phương pháp thiết kế ngẫu nhiên

được chia ra làm bốn cấp độ:

+ Cắp độ 0; Là phương pháp thiết kế tắt định — phương pháp hệ số an toàn Thiết

kế da tên cơ sở các wang thái tung bình, các tị trung bình và kémtheo hệ số an toàn thích hợp tương ứng với mỗi loại công trình;

Lin vấn thạc sĩ wis.

+ CẤp độ 1: Là phương pháp thiết kế tắt định — phương pháp trang thải giới hạn

"Đây cơn gọi là phương pháp tip cin bin ngẫu nhiên Trong thiết kế

sử dụng các 1 nhĩm các hệ số an tồn cục bộ (n„ m, Ke, n, Ky) đểtăng giá trị của tải trọng và giảm giá trị của độ bẻn

+ CẤp dd 1; Là phương phip thiết kế ngẫu nhiên Cấp độ này bao gồm một số

phương pháp gin đúng để biển đổi him phân phối ác suit sang dạng

‘him phân phổi chuẳn hay phân phổi Gaussian, Đ xác định gin ding

ce giá tị ắc suất xay ra sự cổ, quả tình tuyến tính hĩa tốn học các

phương trình iên quan edn được thực hiện+ Cắp dé 111: Là phương pháp thiết kế ngẫu nhiên Theo cắp độ tiếp cận này, các

hầm phân phổi xác suất của các biển ngẫu nhiên được xem xét hồntồn đúng với quy luật phân phối thực của chúng Trường hợp baiốn phí tuyển, vin để cũng sẽ được giải quyết theo phí tuyển

1.6.5, Phương pháp t ngẫu nhiên

Trong phương pháp thiết kế ngẫu nhiê „ tắt cả các cơ chế phá hong

được mơ tả bởi các mơ hình tốn hoặc mơ hình mơ phỏng tương ứng Việc

Linh tốn xắc suất phá hong của một thành phần được dựa trên him tin cậy củatừng cơ chế phá hồng, Him tin cậy Z được thiết lập căn cứ vào tang thái giớihạn tương ứng với cơ chế phá hong dang xem xét và là hàm của nhiều biển và

tham số ngẫu nhiên, Theo đĩ, Z0 được coi là cĩ xây ra hư hỏng và hư hỏng

khơng xảy ra néu Z nhận các giá tri cịn lai, Do đĩ, xác suất phá hỏng được

định nghĩa là P{Z<0).

Ham độ tin cậy thiế lập theo dang chung Z=R-S Trong đĩ, R là hàm của độ bén, S là him của tải trong, cả hai him nảy được giá thiết tuân theo Ingt phân phi chuẩn.

Tinh tốn cao trình định để theo phương pháp thiết kế ngẫu nhiên thi

biển cao tinh dink để được cọ li him của độ bền R, biến mục nước thượng

lưu và các yếu tổ của nĩ (nước đăng, sĩng leo) được coi là him của tải trong

S Trong đồ, các biển và tham số được xem xét theo đúng bản chất ngẫu nhiêncủa ching Từ đĩ, cao trình đình đê được xác định rên cơ sở xác suất xây ra

sự cố của hai cơ chế Sĩng tran và chây tran

quan trong khác như: đảm bảo an toàn cho các ving din cư, đô thị, phục VỤ

cho các nhiệm vụ phát triển kinh tế xã hội bén vũng trong sự phát triển kinh

tế xã hội tổng thể của vùng

Đặc điểm lê kẻ tỉnh Ninh Thuận hiện nay là Không có để

số: 01 đê cửa sông là đê bờ Bắc sông Dinh; 01 tuyến để bao quanh đầm Noi

và nhiều tuyến kề biển nằm rải rác doc bờ biển nhưng chưa hình thình hệthống hay vùng bảo vệ hoàn chỉnh Trong đó, dé ba Bắc sông Dinh có nhiệm

toán côn thiểu cơ sở khoa học hoặc chưa phủ hợp với tinh bình thực tế

‘Vi phương pháp thiết kế theo mô hình tắt định nên gặp phải thiểu sótlớn là không kể đến các khả năng xuất hiện các tải trọng vượt quá hoặc nhỏhơn tải trọng thiết kể, Nguyên nhân của thiu sốt này suắt phát từ việc chọn Ì

giá trị tải trọng thiết kế cụ thé Day là một thiếu sót nghiêm trọng trong việc

tude lượng mức độ hư hỏng của công trình.

Phân tích công trình theo lý thuyết xác suit tròng khun kh lý thuyết

độ tin cây là sự phát triển có tinh Logic, phát triển dẫn tùng bước từ phương

pháp hệ số an toàn, phương pháp bán ngẫu nhiên, để phân tích các biên tảitrọng, sức chịu tải của vật liệu, tính chất kết cấu và các điều kiện Lim việc của

công trình.

“rong công tác quy hoạch thiết kế đê kề nói chung, việc quyết định lựachọn cao trình định để là vẫn đỀ quan đặc biệt quan trong và là một yêu cầumẫu chất Việc nghiên cứu mở rộng ứng dụng của phương pháp luận thiết kểtheo lý thuyết độ in cây kết hợp với phân tích các yêu ổ tác động, ảnh hưởngciến cao tình dink để giải quyết được yêu cầu từ thực tiễn nêu trên và được

thực hiện trong luận văn này Ứng dụng phương pháp luận nêu trên được thực

hiện cụ thé cho trường hợp nghiên cứu đại diện là hệ thống đê bảo vệ vùng

thành phố Phan Rang- Tháp Cham tinh Ninh Thuận

Vige nghiên cứu áp dung phương pháp thiết kế ngẫu nhiên trong thiết

kế để và hệ thồng công trình phòng lũ nói chung vi cho đề Bắc sông Dinh tinh Ninh Thuận nói riêng là một hướng đi đúng din và ph hợp với xu thể hiện nay

molilsee

cấp công trình của tuyển đê định trước và được tra theo qui phạm hiện hành

Đổi với phương pháp thiết kế ngẫu nhiên, cao trình đỉnh đẻ được xác

định là phương án tối ưu cân bằng giữa mức độ rủ ro và chỉ phí đầu tr xâydung hệ thống Trong đó, rủi ro là him của xác suất xảy ra thiệt hại và hậu

‘qua của thiệt hại đó Hay nói cách khác, cao trình định để được xác định dựa trên xác suất hoặc tân suất chấp nhận thiệt hại của vùng được bảo vệ.

3.2 Các yếu tổ ảnh hưởng đến cao trình đỉnh đề

2.2.1, Ảnh hướng của các yÊu tổ thấy văn, thủy lực

“Các yếu tổ thủy văn, thủy lực ảnh hưởng đến cao trình đình để bao gdm

Mua lưu vực; Mưa nội ving; Dòng chay lũ rong sông; Sóng và nước ding do gió từ Biển, Thủy triểu vv

Yêu tổ thủy văn ảnh hưởng rõ nét đến cao trình định để đổi với đề sông

và đê cửa sông Thành ph

để gồm: Mục nước lũ thiết ké; Chiều cao nước dénh do giỏ gây ra và Chiều

cao sống le.

nh hướng đến công thức tính ton cao trình đỉnh

Mực nước lũ thiết kế của để được xúc định ứng với tin suất đám bảo, phòng lũ thiết kế của tuyển để (được y ứng với cắp của để theo qui phạn).

Đường tần suit lũ được xây đựng từ chuỗi số iệu IW hing năm đo đạc được.Chiều cao nước dễnh do giỏ gây ra chịu ảnh hưởng của thủy văn bởi

các yếu tổ: Hudng giỏ; vận tốc gi đã gid; độ sâu mực nước trước dé.

“Chiều cao sóng leo phụ thuộc vào nhiều yếu tổ như: Các thông số củasông tước để; hệ số mái đề: mức đảm bảo sống leo; độ nhám và tin thẩm củamái; vận tốc gid; chiều sâu mực nước trước đề, hướng truyén sống v.v

Trong đó ảnh hưởng cia các yêu tổ thủy văn gồm: Hướng gió; vận tốc gió; thời gian gió thổi liên te; đã gió; các thông số của sing trước đê; độ sâu mực nước trước để

`Yêu tổ thủy triều ảnh hưởng rồ nét đến cao trình đình đ đối với để biển

và để cửa sông Thành phin ảnh hưởng công thức tính toán cao trnh định để

gm: Mục nước biển tính toán; Chiều cao nước ding do bão và Chiễu cao

sóng leo

Mực nước Biển tính toán là mực nước tính toán theo kin suất dim bao tại vịtrí công trình, bao gằn: mực nước triều thiên vin và các giá tị biẾn thiên do ảnhHưởng của sóng, lũ, dia chin, gi tiểu, biển đổi mục nước, biến đổi chu kỳ đài

vs không ké đến nước đăng do bão,

“Chiều cao nước ding được xác định theo tin sut và vĩ uyển Trường hợpdng số lu thục do mực nước tiểu để phần ch tn suit, nu tong mực nước triều

443 báo gm cả thành phn nước ding tì không cần tính toán đại lượng này nữa

Chiều cao sóng leo phụ thuộc vào nhiều yếu tế như: Các thông số của

sông trước đê; dạng mái đê; hệ số mái 46; mức đảm bảo sóng leo: độ nhám và

: Vận tốc gid; chiễu sâu mực nước trước dé; hướng truyễnsông v.v Trong đô ảnh hưởng của các yéu tổ hải văn gbm: Hướng gid; vận

tính thắm của mí

tốc gid: thời gian gi thôi liên tục; đã gió; các thông số của sóng trước đê; độ

âu mực nước trước để

"Nước Biển ding ảnh hướng trực tiếp đến cao trình đỉnh để Biển, đối với

để cia sông ảnh hướng bởi tổ hợp triều, bão, 10

2.2.2, Ảnh hướng của các yu tổ địa kỹ thuật

CCác yêu tổ địa kỹ thuật cần ké đến bao gồm lin theo thời gian của côngtrình, nền công trình và hiện tượng hạ thấp mặt đất tự nhiên do khai thác nước

agin,

2.2.3, Ảnh hướng của qui hoạch thủy lợ, giao thông, xây dựng

Qui hoạch thủy lợi, giao thông, xây dựng có ảnh hưởng đến các yêu tổlàm biến đổi điều kiện biên của tính toán cao trình đỉnh để như: điều kiện địahình, địa vật, chế độ thủy văn, thủy lục cụ thể

= Việc xây dựng hệ thống các hỗ chứa phía thượng lưu của lưu vực

sông sẽ làm thay đổi chế độ đồng chay của đồng sông ở hạ lưu;

~ Việc xây dựng các công trình thủy lợi, giao thông trên sông như đập

dâng; cầu qua sông làm thay đổi chế độ thủy lực của dòng sông;

ui hoạch xây đựng các uyễn đường giao thông vùng hạ lưu làm

thay đội hướng tiêu thoát lĩ và ảnh hưởng đến khả năng tiêu thoát lũ ra biển;

Việc qui hoạch xây dựng, đô thị, cơ sở hạ ting các khu dân cư sẽ kim

giảm các khu chứa lũ và thu hẹp mặt cắt tiêu thoát lũ,

Lin vấn thạc sĩ

-I9-3.3.4 Ảnh hưởng của vùng bảo vệ

Với cách tiếp cận theo phương pháp truyền thống, qui mô của ving được bảo vệ ảnh hưởng trực tiếp đến cấp của tuyến đề thiết kế từ đó ảnh

hướng đến các thn suất đảm bio và độ an toàn cho phép của tuyển đ đó

Với cách tiếp cận theo phương pháp ngẫu nhiên, qui mô của vùng được

‘bao vệ ảnh hưởng đến mức độ thiệt hại khi sự cổ xảy ra Mức độ thiệt hai của

sự cố ảnh hưởng đến rúi ro vì rủi ro là him của xác suất xảy ra thiệt hại và hậu quả của thiệt hại đó Ma cao trình định dé được xác định là phương án tối

ưu cân bằng giữa mức độ rũ ro và chỉ phí đầu tư xây dựng hệ thống, hay nối

cách khác, cao tinh định để được xác định dựa trên xác suất hoặc tần suất

chip nhận thiệt hại của vùng được bảo vệ Vì vậy, qui mô của ving được bảo

Vệ ảnh hưởng trụ tiếp đến cao trình định đề

2.3.5 Ảnh hướng của các yếu tổ khác

Ngoài các yếu tổ trên còn các yêu tổ khác cũng ảnh hướng đến cao trình

định đê như: địa hình; địa chất; Hình dạng mặt cất đê; chức năng nhiệm vụ sửa tuyển để v.v

= Địa hình, địa vật cỡ ảnh hướng đến các yêu ổ gió, ông trước để;

- Địa chất 6 ảnh hưởng đến hình thức, kết cẩu mặt cắt, từ đồ ảnh

hưởng đến các yếu tổ sóng lên để, Ngoài ra, nén để còn ảnh hưởng đến độ lún

của dé:

= Địa hình, địa v

sông, bở, bãi, anh hưởng đến bùn cát và hướng dòng chảy chủ lưu;

địa chất còn anh hướng đến quá trình điễn biến lòng

= Hình dang mặt cắt để có ảnh hưởng đến các yêu tổ sóng rước để như sóng leo;

hinh

có nhiệm vụ phá sóng; đê cho phép nước trin qua và không cho

~ Chức năng nhiệm vụ của tuyển để cũng ảnh hưởng đến cao tri

4 Theo I4TCNI30-2002~ Hướng dẫn thất Ké để Biên:

Theo ISTCNI30.2002 ~ Hướng dẫn thiết kế để Biển thì cao tình dinh để

biến hay để cửa sông được tính toán theo công thức 2.1

Z4=Z,+Hu*Huta ea)

Trang đủ:

+Z4¡— Cao trình đỉnh đê thiết kế (m);

+ Z, ~ Mực nước biển tỉnh toán (m);

Hy - Chiễ

+ Hy — Chiều cao sống leo (m);

‘cao nước dâng do bio (m);

+ a— Độ cao gia tăng an toàn (m), tra bảng 2,1 [2] phụ thuộc cắp công tinh,

+ Ngoài ra, đối với để đắc cần xem xét them độ dự phòng lún ủy theo địa

chat nền đê, đất dip để, độ chặt (có th lấy bằng 35856 chiều cao thân để) + Mục nước Biễn tính toán - Z4,

Mue nước Biển tin toán là mực nước tính ton theo kin suất dim bảo lạ vịtrí công trình, bao gồm: mực nước ều thiên văn và các giá tị biến thiên do ảnhhưởng của sóng, lũ, địa chắn, gi triều, biến đổi mực nước, biến đổi chu kỳ dài

v.v không kế đến nước ding do bão,

t đảm, Mực nước Biển tính toán Zy được xúc định trên cơ sở phân tích t

bảo mực nước biển cao nhất năm ở vị trí công trình Trường hợp không có số liệu

thực đo, hoặc sơ bộ nh tn cổ th ly ị số eve đại của mực nước triều thiên văn

tính toán theo chu kỳ 19 năm để xác định.

‘Tin suit đảm bảo mực nước bin tính toán thiết kế đối với cấp công trình qui định theo [2] ở bảng 4.1

+ Chiều co nước ding do bão = Hag

‘Theo I4TCNI30-2002 ~ Hướng din thiết ké để Biển, chiều cao nước ding cdo bão được lẤy theo cấp đề (bảng 4.2) và vĩ độ của vị trí công trình (băng C-3).

++ Hy — Chiều ao sing len ứng với ẫn suất thiết kế (m);

++ Ky Hệ số nhám và inh thắm của mãi nghiêng, ta bảng Dt [2]

+ K, - Hệ số kinh nghiệm, ta Bảng D-1 (2

“+ KH số tinh đổi tin lũy tích của chiều cao sóng leo, tra D-3 [2]; + Ky — Hệ số xế đến góc nghiêng giữa hướng truyễn sóng và hướng vuông

sốc với tyễn để trì DS [2]:

Lin vấn thạc sĩ

-31-cơm = Hệ số mái ốc của đế,

+ HT, ~ Chiu cao trung bình của sóng trước đề;

+ Ly Chiều dai sing trước để

~ Trường hợp hệ số mái đơn, m < 1,25 thi chiều cao sông leo được tính theo công thức 2.3.

63) Trong đ,

+ Ry — Chiễu cao sống leo dẫn suất, tinh khi không cổ gi

không thắm nước (Ky = 1), chiểu cao sóng trung bình H, =Im Trị

phải được tinh đổ thành hệ số mái de tương đương me (Mục D.2 2)

‘i Theo Dự thảo lần 10 “Hướng dẫn thất kế đê Biển"

“Cao trình định để được tink theo công thức 24

Z4=Z4+Rata 4)

Trong di

-+Z4 Cao trình định đ thết kế (m);

+ 24 — Cao trình mục nước thit k, là cao trình mực nước biển ứng vớ tin

uất thiết ké (ỗ hợp của tần suất mye nước tiễu và tần suất nướcding do bão gây nạ) Mục nước thiết kể được tinh sẵn thể hiện bằngcắc đường tin suất tại các vịt đọc be biển;

+ Ru — Chiều cao song leo thiết kế (m);

“+ a — Thị số gia tăng độ cao an toàn (mn),

+ Xác định chiều cao sing leo thiết ké Ry

“Chiều cao sóng leo được tinh theo công thức 2.5 và 2.6

đi, KhiOS << 18 65)

Trang đủ:

++ Rạ Chiều cao sóng leo trên mục nước tĩnh (a):

+ Hạ, ~ Chiều cao sông có ý nghĩa tại chân công trình (m);

+ & — Hệ số sông vờ,

+ tp — Hệ số chiết giảm do sóng tới xiên góc;

“+ — Hệ số tết giảm khi cô cơ để

+ ¡~ Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc.

* Xác định & & z

+ a: Góc của mái đề Trường hợp mái đê có hai hệ số mái khắc nhau, tinh

quy đội theo công thức:

tana = San Re “Các thông số xem Hình 2.1

Lin vấn thạc sĩ

-33-FX" Ry KhỈRg„>d>0 — (sơnmuÊnMNTK)

+x=2H„m, khi2Huy > dh >0 (cơ nằm dưới MNTK);

“+B, Ly, dh xem lrên Hình 2.3

Minh 2.3: Các thông số xác định cw để [3]

BE rộng cơ tông Buy = 04.1, cơ được bổ tí ngay tại MNTK thi

iệu qua giảm sông leo tỗi da y, = 0/60

wu là

* Xác định 7p: Được tra theo Bảng 2.1

Bảng 2.1: Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc [3]

Loại vat liga (edu kiện) mái kềBBE tông nhựa Asphal, b tông, cầu kiện BT nhẫn, cô, CatAsphalt

Cấu kiện BT iên kết ngang, cầu lên có 66 moe

“Các cấu kiện đặc biệt: Basalt, Basalton, Hydroblock, Haringman,

Fixston, mảng Armorflex

Clu kiện kề cao thấp chiếm 14 dign ích với chênh cao hơn l0em | 0,90Lessinishe và Vilvoordse, edu kiện độ nhấm nhỏ 04sMẫu giảm sóng loại nhỏ chiếm 1/25 bê mặt kẻ 08s

Cau kiện TSC (Việt Nam) 0,85

Đã lát khan, đã xây eit vữa theo họa tết 085

* Trị số gia tăng độ cao an toàn a

“Trị số gia tang độ cao xác định theo quy định ở Bảng 2.2

Bảng 2.2: Trị số gia tăng độ cao (a) l3]

Ze INTK + A, +Hy +a en

Thang đó

+Z4— Cao trình định để thiết kể (m)

+ MNTK ~ Mực nước lũ thiết kể của để ứng với tần suit lũ thiết kế tương

ứng với cấp của đề (Tương đương với thành phần Zy ~ Mục nước

bin tin toán trong tính toán đổi với đ in);

-® Á, — Chiều cao nước dénh do gi gây ra (m) Tương đương với thành phần

iy ~ Chiều cao nước dng do bão trong tính toán đổi với để biển

+ hạ - Chiêu cao sông leo (m) Ay và hạ được tính theo qui phạm hiện hanh

với vận tốc gió bình quân lớn nhất nhiều năm không kể hướng.

`Y„ ính ở độ cao cách mat đắt bình quân khu vực 10m Vận tốc nàyđược tính toán tương ứng với tin suất thiết kế heo cắp cũa đề: Đặcbiệt ~ 1%; Cấp & IT = 29 Cấp HT & IV = 4%;

-+a~ Trị số gia tăng độ cao an toàn, được tra bằng,

“Công thức này cơ bản giống công thức 2.1 của I4TCN130-200/

thiết kế để Biển về ý nghĩ

Hướng dẫn

chi khác v cách xác định giá trị các thành phan.

* Chu cao nước dễnh do gid dy:

CChiễu cao nước dénh do gi6 được tính theo công thức 2.8 [5] [6]

G38)

Trang dé:

Lin vấn thạc sĩ

-35-+ W ~ Vận the gió tính toán (ms), Tốc độ giá tính toán ở độ cao 10m trên

KK smặt nước bi và tong tôi gian 10 phúc: W

+ W,— Vận tốc giá thục do, lấy rung bình trong 10 phi

+ K; — Hệ số tính đổi từ máy đơ

++ Ky Hg số tỉnh đối van tốc gid sang điều kiện mặt nước

+ Kio — Hệ số chuyển doi sang vận tốc gió ở độ cao 10m trên mặt nước; + X= Chu đãi đã giỏ (m);

Fy

+H Độ sâu mực nước trước để (m)

lóc giữa hướng gió và hướng vuông góc với tuyến đề:

-+k — Hệ số ma sắt tổng hợp.

* Chiầu cao sing leo = hy

“Chiều cao sóng leo được tính theo công thức 2.9 [5] [6]

big = Ky Ka Ks Kas Kp Bas G9)

Trong đó.

4 Ky, Ks — Các hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cổ mai và độ nhám

tương đối trên mái AD ;

“+ K; — Hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái mị

“+ K, — Hệ số phụ thuộc vào hệ số mái m và tị số 2/b,,,, ta đồ thị;

+ Ky — Hệ số phụ thuộc vào hướng gió thôi:

-+ hụn,— Chiễu cao sống với mức dim bảo 1%.

2.3.2 Phương pháp thiết kế theo lý thuyết độ cậy (71

Phương pháp thiết kế theo lý thuyết độ tin cậy, cao trình đỉnh dé được

xác định trên cơ sở cơ chế Sóng trin/chay trần, Sóng trân là hiện tượng nước trần qua đính để có ảnh hưởng của yếu tổ sóng do gió có hướng thổi từ ngoài

để vào ving bảo vệ Chay trà là hiện tượng nước tràn qua đỉnh đê mà không

6 ảnh hưởng của yếu tổ sống do gié có hướng thổi từ vũng bảo vệ ra ngoài để

Để kẻ đến tinh không chắc chin của điều kiện biên, các yêu ổ trên được xemxét li các đại lượng ngẫu nhiên trong phương trinh trang thái giới han (him

tin cậy) Ham tin cậy của hai cơ chế nay được xây dựng như sau:

4, Hằm tin cậy của cơ chế sống trần:

Z= mua, = mạ 2.10)

Trang dé:

++ my ~ Thông số mô hình xác định lưu lượng tn tới hạn [-]

+ q, — Lưu lượng tràn tới hạn gây hư hỏng công trình [mÏ/s/m]:

++ mạ — Thông số mô hình xác định lưu lượng trân thực [-]

+ qy — Lưu lượng trần thực tế qua công trình [mŸ/s/m]}

Cec thông số mô hình my, my thường được xác định thông qua các mô hình vật ý Lưu lượng tối hạn q, có thể xác định theo phương pháp nghiên cứu Ciria hay Cur 169, Van der Meer, Lưu lượng trin thực t& qo có thể xác định theo phương pháp Van der Meer Các đại lượng này được mô tả bằng các hàm phân phối xác suất đặc trưng

%, Him tin cậy của cơ chễ chấy tran:

Với các tiêu chi chung vé xác định cao trình đình để hợp lý ở tên, cũngvới tinh bình hiện trang của tuyển để bờ Bắc sông Dinh và quy boạch phát

triển inh tế xã hí của thành phố Phan Rang — Thip Chim cũng như của tỉnh Ninh Thuận thì việc lựa chọn cao trình định để bờ Đắc sông Dinh hợp lý cần đảm bảo các iêu chí nỗi bật sow

1) Để Bắc sông Dinh là để chẳng lũ chính vụ nên cao trình định để

đảm bảo Không cho nước trân qua theo tin suất thiết kế của ving bio vệ:

2) Với đặc điểm và vị của tuyến để xem xét, nằm tại vùng cửa sông

chịu ảnh hưởng kết hop các yéu tổ từ sông và biển, yêu ổ tác độngcủa biên tự nhiên sẽ là kết hợp giữa lũ tong sông truyền vé từ

thượng nguồn, mưa nội đồng và triều và nước dang do bão truyền tir phía biển vio;

3) Thống nhất 1 mức tần suất đảm bảo phòng 10 cho toàn bộ tuyển để

cho phi hợp với tink hình hiện nay của vũng bảo vệ và qui phạm

hiện hành (Tin suất đảm bio của để được thiết kế trước đầy là

P~5%6, 10% tuy nhĩ phải e6 đánh giá lạ);

Lin vấn thạc sĩ

-3T-4) Theo thiết kế ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy, cao trình định décan dam bảo tiêu chuẳn an toàn tối wu cho ving bảo vệ là thành phố

Phan Rang ~ Thấp Chim;

5) Do đ Bắc sông Dinh là dé cũ nên khỉ thiết kế ning cấp cần dim

áo tối ưu các thành phần trong hệ thing:

6) Xác định cao trình định để cần tinh đến trường hợp các yếu tổ làm biến đổi điều kiện địa hình, địa vật, chế độ thủy văn, thủy lực của sông Dinh như: Hệ thống các hồ chứa thượng lưu được xây đựng và

6 qui trình vận hành: Các công trình thủy lợi khác trên đoạn sông

sẽ được xây dựng sau này (Để bờ Nam sông Dinh; Đập ding hạ lưu

sông Dinh; Cầu An Đông trên tuyển đường ven biển ); Qui hoạch

của giao thông làm thay đổi khả năng cũng như hướng tiêu thoát lũ;

Qui hoạch xây dựng, 46 thị, cơ sở hạ ting các khu din ew làm giảm

sắc khu chứa lũ và thu hẹp mặt cắt iêu thoát lũ và tình hình biển đổi khi hậu toàn cầu hiện nay;

7) Việc năng cấp cin xét đến yéu tổ cải tạo cảnh quan dé thị, Lim cơ sở'

cho việc qui hoạch đô thị hai bên bở sông Dinh với các khu dân cư, khu làng nghề truyền thống, khu phục vụ du lịch nghỉ đưỡng, khu vui chơi giải tri vv

phủ hợp thực tế và tông hợp cho toản thê hệ thông

Trong chương 3 sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp thiết kểsông trình theo lý thuyết độ tin cậy, phân tích rồi ro và các bai toán ứng dụng

trong thiết kế dé và hệ thong công trình phòng lũ.

maLixee

CHƯƠNG 3

LÝ THUYET ĐỘ TIN CAY VA PHAN TÍCH RỦI RO

TRONG THIẾT KE DE VÀ BÀI TOÁN UNG DỤNG

thiệu chung [7]

Trong vài thập ky gần đây, công tác thiết kế để, kẻ, đập và các công trình phòng chống là khác đã có những phát triển đột biến, Trước đây, như

thường lệ, dé đã được thiết kế chủ yếu dựa theo kinh nghiệm Theo đó, cao

trình định đề được xác định căn cử vào mực nước lũ lớn nhất của các sự kiện

10 lịch sử cổ thể ghỉ chép được Tại nhiễu noi trên thể giới, việc thiết ké để,

kẻ biến cũng như để sông được dựa vào khái niệm “mục nước ứng với tin suất thiết k

thống kế và được gọi là mye nước thiết kí

thiết kế hay tan s

Đối với để biển mực nước này xác định dựa trên các số liệu

xác định dựa trên một tin suất

t xuất hiện.

Tần suất xuất hiện của mye nude thiết kế được thành lập để dùng áp

dụng rộng rãi như là một tiêu chuẩn an toàn cho vùng được bảo vệ bởi đề, nó được xây dựng căn cứ vio xác suất xày ra ngập lục Tuy nhiên, điều này chỉ đúng cho 0 1 trường hợp lý thuyết khi mà sự cổ để xây ra do nguyên nhân

lũ vượt quá mục nước thiết kẻ, nó không thích hợp kh ự cổ khác xây ra ứng

với tường hợp mực nước lũ nhỏ hơn mục nước thiết k

Ti an toàn cho từng loại hình công trình cụ thể theo cách tiếp

cận truyền thống là tần suất thiết kế của tải trọng và hệ số an toàn cho phép.

chu:

chung và của từng thành phần công trình, theo 1g cơ chế pha hong, Theo

cách tiếp cận ngẫu nhiên và lý thuyết độ tin cậy, tiêu chuẩn an toàn là giớihạn về xác suất xây ra sự cổ của toàn hệ thống công trình và hư hỏng hệ thốngcông trình được coi là sự tổ hợp ngẫu nhiên hư hỏng của các thành phin thuộc

hệ thống theo các cơ ché phá hong có thể có Xác suất xây ra sự cổ của hệthống công trình có liên quan mật thiết với tan suất vượt quá của tại trọng tác

động Tuy nhiên, hai khái niệm không ding nhất và không thay thể được cho nhau

Trong trường hợp tắt cả các nguyên nhân xây ra hư hỏng để có thể liệt

kế va xác suất xây ra từng hư hỏng đó có thể chắc chin được xác định thi về

nguyên tắc có thé xác định được xác suất xây ra ngập lụt Do hiện tại các tính

toán này chưa thể thực hiện ứng dụng dễ ding trong thiết kế, vi vậy thiết kế

để hiện tại vẫn xác định tin suất thiết kế (tin suất vượt quá của các thông số

tải trong chính) dựa theo tin suất chấp nhận xảy ra ngập lụt

Lin vấn thạc sĩ

-39-Can cứ vào các vin đề nêu trên, xác suất xuất hiện các thông số tảitrong chính được xây dựng tong tiêu chuẩn thiết kế và được chọn làm tiêuchudn đánh giá an toàn phòng chẳng lũ lọt Tại Việt Nam, tin suắt mực nước

thiết ké vào khoảng 1/20 đến 1/100, tấn suất thiết kể lưu lượng (đối với để xông) Khoảng từ 1/50 đền 1/1000, giá trị này phụ thuộc mức độ quan trọng của khu vực được bảo vệ Điều này được ghi nhận thảnh tiêu chuin và áp dung rộng rải, tuy nhiên phương pháp tiếp cặn này như một công cụ tính toán

.được áp đụng cho tỉnh huồng bị động, nong muốn điều gi đó sẽ tốt how

“heo ¥ trởng của phương pháp luận nêu trên, người ta hoàn toàn có thể đưa ra một phương pháp tiếp cận mới trong thiết kế công tinh với ÿ tướng

“Cin xem xét về mức độ có thể xây đựng iêu chuẩn an toản công trình căn cit

Vào phân tích rũ ro của tắt cả các yêu tổ liên quan”, Đây chính là lý do cơ

bản cho sự phát triển "Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân

tích độ tin cây”

32. cơ sở lý thuyết [7]

3.2.1, Phân tích rãi ro

.& Định nghĩa rủi ro

“Các nha phân tích rủi ro không thống nhất về khái niệm rủi ro Thông

ích:

I Rủi ro là xác suất xây ra một sự cố ngoài ý muốn trong một quy.

tượng;

thường, có 4 định nghĩa về rủi ro được đưa ra phan

trình/quá trình hay của một d

Rai ro là hậu qua của một sự cỗ ngoài ý muốnRui ro La tích số của xác suất xảy ra sự cố và hậu quả do sự cỗ;

4 Rui rõ là một him của xác suất xây ra thiệt hại và hậu quả thiệt bài

Nhin chung, hai định nghĩa đầu không phủ hợp lắm Vi rủi ro bao gằm

eà2 yếu tổ xác suit xây ra sự cổ và hậu quả do sự cổ,

Định nghĩa thứ ba đưa ra sự so sánh tốt hơn về rồi ro, Tuy nhiên, doxác suất xây ra sự cổ là không thir nguyên, nhưng hậu quả của một sự cốthường có thir nguyên và khác nhau vé tính chất nên rũ ro không thể diễn tảchi trong một con số

Định nghĩa rủ ro cuối cũng là tổng quit nhất tong bốn định nghĩa nêutrên Ba định nghĩa đầu là những trường hợp đặc biệt của định nghĩa thứ tư.1b Se đ quá tình phân tích rũ ro

Qué trình phân tích rai ro của một hệ thống theo phương pháp ngẫunhiên bao gồm các bước:

+ Mô tả các thành phin của hệ thông;

+ Liệt kế các kiểu nguy cơ và sự cổ có thể xây ra

+ Định lượng hậu quả cho tất cả các sự cố có khả năng xây ra;

+ Xác định và đánh giá rũ ro;

+ Ra quyết định trên kết quả phân tích rủi ro

Sơ đỗ của quá trình phân ích rồi ro thể hiện trên hình 3.1

Hình 3.1: Sơ đồ quá trình phân tích rai ro [7]

6 Phân tích rải ro và sơ đồ sự cổ của hệ thẳng côn

“Trong phân tích rủi ro có ba cụm từ khóa:

phông chống lễ

y cơ xáy ra sự cổ - Co ché xây ra sự cổ ~ Hậu quả của sự cố, Mật phân tích rũ ro thường được bắt

đầu bằng việc liệt ke các nguy cơ xảy ra sự cổ và ca chế xảy ra sự cổ, Kết quảcủa một quá trình phân tích rủi ro là xác định hậu quả ma sự cỗ gây ra

DE có một thiết kế t wu tổng thể cho một hệ thống phòng chống cẩn tim ra sự cân bằng giữa mức độ rủ ro và chỉ phi đầu tư xây dựng hệ thống

3.2.2 Phân ích độ in cậy của thành phần hệ thống

‘Trang thái giới hạn là trạng thái ngay trước khi sự cỗ xảy ra Độ tin cậy

là xác suất ma trạng thái giới hạn không bị vượt qua Người ta thường dùng các trang thải giới hạn để xây đựng, thành lập các hàm tin cậy Công thức

tổng quát cũa một hàm tin cây có dang 3.1

Lin vấn thạc sĩ

-AI-Z-R- ean) Trọng đi:

+ R—Do bin hay khả năng kháng hư hông;

+ S ˆ Tải trọng hay khả năng gây hư hông,

Việc tinh toán xác suất phá hỏng của một thành phin được dựa trên

hàm tin cậy của từng cơ chế phá hong Ham tin cậy Z được thiết lập căn cứ vio trạng thai giới hạn tương ứng với cơ chế phá hỏng dang xem xét và là

hàm của nhiều biến và tham sổ ngẫu nhiên Theo đỏ, Z<0 được coi là có hư

hông xảy ra và hư hồng không xày ra nếu Z nhận cde giá tr côn li (220).

trong mặt phẳng RS; đây Trang thái giới hạn là trang thải ma tại đó

được coi li biên sự cổ,

Xác suất phá hông được xác định: P,= P(Z<0) = P(S>R)

1

Trường hợp don giản, him tin cậy tuyến tính với các biến ngẫu nhiên

sơ bản phân bổ chu nh toán xác suất xây ra sự cổ thông qua hàm

phản phổi tiêu chuẩn y(-f) bằng cách sử dụng các gid ti kỳ vọng Ha độ

lệch chuẩn øz va chỉ số độ tin cậy B=uz/øz của hàm tin cậy.

"Độ tin cậy được xác định là P(Z>0)

Hàm tin cậy biểu diễn trong mặt phẳng RS và xác suất xây ra sự cổ và

chỉ số độ tin cậy được định nghĩa trên Hinh 3.2 và 3,3