Đánh giá tình hình hoạt động động đất khu vực công trình thuỷ điện Sông Tranh 2 và đề xuất biện pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại

Liên hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Việt Nam HỘI KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐỊA VẬT LÝ VIỆT NAM -*** - Báo cáo tổng kết ĐỀ ÁN TƯ VẤN PHẢN BIỆN ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SƠNG TRANH VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP PHỊNG TRÁNH GIẢM NHẸ THIỆT HẠI Hội KHKT Địa Vật lý Việt Nam Chủ nhiệm đề án PGS.TS.Cao Đình Triều 9782 Hà Nội, 2012 MỞ ĐẦU Quá trình khảo sát, nghiên cứu tai biến địa chất phục vụ lựa chọn vị trí xây dựng đập thủy điện, thiết kế xây dựng vận hành an toàn đập tiến hành theo ba giai đoạn sau: 1/ Giai đoạn (giai đoạn lựa chọn vị trí xây dựng đập), phù hợp với giai đoạn đầu Đề án, bao gồm: (1) Nghiên cứu động đất (kể động đất lịch sử cổ động đất) Thiết lập hệ mạng trạm địa chấn (tốt theo hình thức truyền liệu động đất trạm trung tâm vô tuyến điện vệ tinh hay Internet) (2) Thiết lập đồ kiến tạo địa động lực vùng hồ (3) Tiến hành khảo sát thực địa địa chất địa mạo bước đầu khu vực hồ chứa lân cận nhằm nhận biết khả hoạt động cấu trúc địa chất Nghiên cứu tính chất lý hóa đất đá, nghiên cứu đứt gãy liền kề tính chất thuỷ động học vấn đề cần quan tâm đặc biệt giai đoạn Khi đứt gãy lớn chạy ngang qua vùng đập có biểu hoạt động dịch chuyển mạnh thiết phải nghĩ đến việc lựa chọn vị trí khác thích hợp thay cho vị trí ban đầu 2/ Giai đoạn 2: Đây giai đoạn mà trước hết tiếp tục công việc giai đoạn chưa kết thúc trọn vẹn sau kết thúc giai đoạn thấy cần tiếp tục bổ sung cho chi tiết hay nhận định rõ đối tượng nghiên cứu Tiến hành thêm số nghiên cứu địa chất cơng trình Các nhiệm vụ giai đọan thường kết thúc trước lịng hồ tích nước từ đến năm: (1) Thực thực địa địa chất tân kiến tạo chi tiết khu vực hồ chứa vùng lân cận (2) Tiến hành số nghiên cứu khác như: (a) Nghiên cứu chi tiết hoạt động đứt gãy, dịch chuyển vỏ Trái đất tân kiến tạo đại; (b) Thiết lập hệ máy quan trắc chuyển động đại đặt máy biến dạng, đo lặp thủy chuẩn hay GPS (c) Các nghiên cứu mức độ ổn định khối đất đá có nguy trượt lở gây cản trở dịng chảy lấp hồ chứa (3) Một số nhiệm vụ cần thiết phải tiến hành là: đo để tìm mức độ lớn thành phần trạng thái ứng suất; áp suất lỗ rỗng; độ thẩm thấu; có điều kiện tiến hành khoan phục vụ nghiên cứu vị trí trạng thái dập vỡ đới đứt gãy, đới phá huỷ, mặt tiếp xúc đứt gãy ranh giới phân lớp địa chất (4) Vi phân vùng động đất (Gia tốc dao động nền, phổ phản ứng, ) khu vực đập nhà máy phục vụ thiết kế kháng chấn cơng trình 3/ Giai đoạn 3: Đây giai đoạn mang tính giám sát hoạt động an toàn đập thủy điện: (1) Thiết lập hệ máy ghi động đất cố định lâu dài phục vụ nghiên cứu biến động môi trường sinh chấn hoạt động động đất kích thích (2) Thiết lập hệ máy quan trắc chuyển động đại đặt máy biến dạng, máy đo gia tốc nền, đo lặp thủy chuẩn hay GPS nhằm mục đích giám sát thay đổi trạng thái biến dạng đập khu vực kề cận trình vận hành hồ chứa (3) Tiếp tục nghiên cứu giám sát tượng tai biến địa chất khác như: Nứt – sụt đất, trượt – lở đất lũ quyét có nguy gây ảnh hưởng tới hoạt động an tồn đập thủy điện Khi tích nước độ cao định gây tượng ứng suất gia tăng tác động đến lòng hồ, nước dâng cao làm thay đổi môi trường địa động lực theo chiều hướng gia tăng dạng tai biến Hình 0.1: Vị trí đập thủy điện Sơng Tranh Hiện tượng tăng độ hoạt động động đất khu vực hồ chứa lớn sau tích nước gọi động đất kích thích, xảy nhiều nơi giới Nhiều trường hợp động đất gây thiệt hại người, tài sản cơng trình xây dựng Những ví dụ điển hình động đất hồ chứa (động đất kích thích) kể đến là: hồ Kariba (Zambia), hồ Koyna (Ấn Độ), v.v … Đã xác định động đất kích thích mạnh xảy hồ chứa lớn có độ sâu mực nước 80 m, dung tích lớn (Xấp xỉ tỷ m3) điều kiện địa chất thuận lợi tồn đứt gãy sâu liên quan mặt thuỷ văn với hồ chứa ứng suất tích luỹ đến mức tới hạn Cơng trình thuỷ điện Sơng Tranh có cơng suất thiết kế 190 MW (2x95MW), sản lượng điện trung bình 679,6 triệu kWh/năm, bậc thang thứ nằm Sơng Tranh Cơng trình thuộc địa phận xã Trà Đốc, Trà Tân, Huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam Dự án EVN làm chủ đầu tư (đại diện Ban QLDA Thủy điện 3), tư vấn thiết kế Cơng ty CP Tư vấn xây dựng điện 1, tổng thầu thi công Tổng công ty xây dựng Thủy lợi Khởi công từ tháng năm 2006, nhà máy bắt đầu hoạt động tháng 12 năm 2010 Cơng trình thủy điện Sơng Tranh xem có quy mơ lớn khu vực miền Trung, hồ chứa 740 triệu mét khối nước, đập nằm cao trình 84 mét, cao 96 m, đập bê tông đầm lăn dài 640 m, chia thành block rộng 20m ngăn cách khe nhiệt (30 khe nhiệt xuyên suất từ thượng lưu phía hạ lưu) Mực nước dâng trung bình 175m, cao trình đỉnh đập 180m, đỉnh đập rộng 8m, đáy đập rộng 75m Thủy điện sơng Tranh có tổng vốn đầu tư 4.150 tỷ đồng Theo kết đánh giá thơng số động đất thiết kế cơng trình thủy điện Sông Tranh Viện Vật lý Địa cầu (được trình bày báo cáo nghiên cứu khả thi) thì: - Khu vực nhà máy thủy điện Sơng Tranh lân cận vùng có cấu trúc địa chất phức tạp với hai pha kiến tạo chính: Pha thứ thuộc giai đoạn đầu Tân Kiến tạo; Pha thứ thuộc giai đoạn Neogen-Đệ tứ Các hoạt động kiến tạo hai pha tạo mạng lưới đứt gãy hoạt động giai đoạn Tân kiến tạo - Động đất thiết kế (MDE) lấy động đất cực đại (MCE) có khả ảnh hưởng đến cơng trình có cấp độ mạnh Mmax = 5,5; độ sâu 10-15 km; gây chấn động cấp VII (VIII?) (MSK-64) tuyến đập; amax = 150 cm/s² Động đất có khả phát sinh đứt gãy Trà Bồng Hưng Nhượng – Tà Vi cách tuyến đập km - Động đất sở vận hành (OBE) lấy động đất ứng với chu kỳ lặp lại 475 năm: I = VI (VII?) (MSK-64), amax = 89 cm/s² Báo cáo chưa đề cập tới việc tính tốn ứng suất gia tăng tới lịng hồ nguy động đất kích thích dự báo tai biến địa động lực khác trượt – lở đất, nứt – sụt đất lũ quét ảnh hưởng tới đập thuỷ điện Khơng tìm thấy báo cáo giai đoạn thiết kế kỹ thuật lưu Viện Vật lý Địa cầu Sau đập Sơng Tranh tích nước vào tháng 12 năm 2010 nhà máy vào hoạt động thi bắt đầu xuất hoạt động động đất Từ đầu năm 2011 người dân thuộc huyện Bắc Trà My bắt đầu nghe thấy tiếng nổ lòng đất Hiện tượng gia tăng tháng 11 năm 2011 Các nhà địa chấn Viện Vật lý Địa cầu cho hoạt động động đất hồ chứa (động đất kích thích) ảnh hưởng việc tích nước biến động mực nước hồ chứa thời gian qua Trạm địa chấn Huế Bình Định ghi nhận số trận động đất xảy khu vực cơng trình thủy điện Cấp độ mạnh tối đa động đất quan sát đạt 3,4 Hiện tượng rò nước qua thân đập phát vào tháng 3-4 năm 2012, cộng thêm việc xuất động đất nhiều làm gây hoang mang dân chúng sống quanh khu vực hồ chứa ST2 Cấp độ mạnh tối đa trận động đất quan sát đạt 3,4 (3,8?) Bắt đầu từ tháng năm 2012 nhà máy thủy điện ST2 ngưng tích nước cố gắng đưa mực nước cao trình 140m Cuối tháng tháng năm 2012 lại xuất đợt động đất bối cảnh cao trình mực nước hồ 140m, cấp độ mạnh tối đa 4,2, máy gia tốc đặt vai phía Nam đập ghi gia tốc dao động đạt 0,088g-cấp MSK-64 Trận động đất xảy vào lúc 10 57’ sáng ngày 23 tháng năm 2012 có cấp độ mạnh 4,1; máy gia tốc đặt vai phía Nam đập ghi gia tốc dao động đạt 0,091g-cấp MSK-64 (4,8?) Ngày 21 tháng năm 2012 Chính phủ Việt Nam khơng đồng ý cho thủy điện Sơng Tranh tích nước sau xử lý cố thấm Nếu xét tổng thể qua đợt động đất ST2 xu rõ nét cấp độ mạnh động đất lớn có xu hướng tăng dần Hình 0.2: Bản Copy tóm tắt kết đánh giá thơng số động đất thiết kế Viện vật lý Địa cầu năm 2003 Điều đáng lo ngại động đất chưa mạnh (chỉ mức cấp độ mạnh 4,2) song lại gây tiếng nổ có xu hướng gia tăng thời gian qua, gây hoang mang cộng đồng dân cư thuộc huyện Bắc Trà My Hơn nữa, tượng nước bị rò rỉ qua thân đập (có lúc lên tới 80m³/giây) phát thấy vào tháng đầu năm 2012 làm cho nhà khoa học lo ngại tính an tồn đập Vì vậy, việc xem xét, đánh giá mức độ biến đổi môi trường sinh chấn tác động đến hoạt động động đất khu vực liên quan đến hồ chứa cần thiết Hơn thế, cần tăng cường nhận thức cho cộng đồng dân cư vùng hồ động đất kích thích, tránh hoang mang lo sợ người dân tăng ý thức tham gia tự giác vào việc sử dụng, khai thác, bảo vệ môi trường vùng hồ, đồng thời gúp cho nhà quản lý vận hành cơng trình cách hợp lý nhằm hạn chế thấp mức độ thiệt hại động đất xảy Mục tiêu đề án "Đánh giá tình hình hoạt động động đất khu vực cơng trình thủy điện Sơng Tranh đề xuất biện pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại" là: 1/ Đánh giá biến động môi trường sinh chấn nguy gây động đất kích thích hồ chứa hoạt động 2/ Nâng cao nhận thức cộng đồng động đất kích thích liên quan đến hoạt động hồ chứa nhằm hạn chế thấp thiệt hại động đất kích thích xảy 0.1 Thông tin chung đề án 1- Tên đề án "Đánh giá tình hình hoạt động động đất khu vực cơng trình thủy điện Sơng Tranh đề xuất biện pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại" 2- Quản lý đề án: 2.1 Đơn vị chủ quản: Liên hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Việt Nam Địa chỉ: 53 Nguyễn Du – Hà Nội Điện thoại: 043.8226435 Fax: 043.8227593 2.2 Đơn vị chủ trì thực đề án : Hội Khoa học Kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam Địa chỉ: Nhà A8/18 đường Hoàng Quốc Việt - Cầu Giấy - Hà Nội Điện thoaị: 043.7562802 Fax: 043.7912969 E-mail: vag-sec@fpt.vn 2.3 Chủ nhiệm đề án: PGS.TS Cao Đình Triều Điện thoại: 043.7912969 (CQ); E-mail: vag-sec@fpt.vn Địa quan : Hội KHKT Địa vật lý Việt Nam Nhà A8/18 đường Hoàng Quốc Việt-Cầu Giấy-Hà Nội Địa nhà riêng: Nhà 42C/41-210 Đội Cấn, Ba Đình-Hà Nội 3- Thời gian thực hiện: 12 tháng (từ tháng 1/2012 đến tháng 12/2012) 4- Nội dung đề án: Nghiên cứu môi trường sinh chấn vùng hồ Thuỷ điện Sơng Tranh trước tích nước Mục tiêu : Nghiên cứu môi trường sinh chấn khu vực đập thuỷ điện Sông Tranh Kết : Đặc trưng hoạt động vùng nguồn phát sinh động đất khu vực đập thuỷ điện Sông Tranh lân cận Nhiệm vụ : Xác định hệ thống đứt gãy có biểu hoạt động đại Xác định đặc trưng cấu trúc mặt ranh giới vỏ Trái đất Đặc điểm đới đứt gãy (độ rộng, chiều dài, chế độ hoạt động…) Nghiên cứu tính sinh chấn hệ thống đứt gãy, xác định vùng nguồn phát sinh động đất Dự báo tác động việc tích nước hồ chứa đến biến đổi độ hoạt động động đất, trượt lở đất, nứt sụt đất khu vực nghiên cứu Mục tiêu: Thu thập số liệu động đất, dự báo khả trượt lở đất, nứt sụt đất động đất kích thích gây Kết quả: Xác định nguyên nhân gây động đất kích thích khu vực hồ chứa tích nước Nhiệm vụ : Điều tra thu thập số liệu động đất khu vực hồ thuỷ điện Sông Tranh Nghiên cứu độ hoạt động đặc trưng động đất (động đất cực đại, tần suất, chu kỳ lặp lại, v.v….) khu vực nghiên cứu Đánh giá đứt gãy có nguy sinh chấn hồ chứa hoạt động xác định trường ứng suất gia tăng cho khu vực lòng hồ hồ chứa tích nước Mức độ biểu hoạt động động đất, trượt lở đất, nứt sụt đất liên quan đến vận hành hồ chứa Đề xuất giải pháp giảm nhẹ thiệt hại động đất xảy nâng cao nhận thức cộng đồng dân cư động đất kích thích Mục tiêu: Đề giải pháp phòng tránh rủi ro môi trường tăng cường hiểu biết cộng đồng dân cư động đất kích thích Kết quả: Đưa giải pháp điều tiết hồ chứa nhằm giảm thiểu thiệt hại cho cơng trình động đất xảy Tài liệu phổ biến khoa học tai biến động đất kích thích, TLĐ, NSĐ hoạt động hồ chứa Nhiệm vụ: Đề xuất giải pháp phịng tránh rủi ro mơi trường tich nước hồ chứa Biên tập tài liệu kết nghiên cứu nguy biến động môi trường sinh chấn vùng đập thuỷ điện Sông Tranh sau đưa vào hoạt động Tổ chức hội thao, tuyên truyền , phổ biến kiến thức 5- Dự kiến sản phẩm, địa bàn giao ứng dụng: 1/ Báo cáo khoa học, sở liệu 2/ Tài liệu phổ biến kiến thức động đất kích thích liên quan đến hoạt động hồ chứa Sông Tranh 6- Các cán tham gia đề án chủ chốt: TT Họ Tên PGS.TS Cao Đình Triều TS Lê Văn Dũng ThS Thái Anh Tuấn ThS Phạm Nam Hưng ThS Mai Xuân Bách KS Bùi Anh Nam QTV Nguyễn Văn Hưng cộng tác viên Cơ quan công tác Hội Khoa học Kỹ thuật địa vật lý Hội Khoa học Kỹ thuật địa vật lý Hội Khoa học Kỹ thuật địa vật lý Hội Khoa học Kỹ thuật địa vật lý Hội Khoa học Kỹ thuật địa vật lý Hội Khoa học Kỹ thuật địa vật lý Hội Khoa học Kỹ thuật địa vật lý 0.2 Cấu trúc báo cáo Mở đầu Chương (ĐỘNG ĐẤT KÍCH THÍCH HỒ CHỨA LÀ LOẠI HÌNH TAI BIẾN ĐỊA CHẤT NHÂN SINH ĐẶC THÙ XẢY RA TẠI VÙNG HỒ SAU KHI TÍCH NƯỚC) Chương (ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN KIẾN TẠO KHU VỰC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH VÀ KẾ CẬN) Chương (ĐỘNG ĐẤT KÍCH THÍCH CĨ THỂ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SƠNG TRANH VÀ GIẢI PHÁP ỨNG PHĨ GIẢM THIỂU THIỆT HẠI) Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Đề án hoàn thiện cách xuất sắc mục tiêu nội dung nghiên cứu đề Tập thể tác giả xin chân thành cám ơn lãnh đạo Liên hiệp Hội Khoa học Kỹ thuật Việt Nam, Hội Khoa học Kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam tạo điều kiện cung cấp kinh phí kịp thời để Đề án hoàn thành tiến độ Chương I: ĐỘNG ĐẤT KÍCH THÍCH HỒ CHỨA LÀ LOẠI HÌNH TAI BIẾN ĐỊA CHẤT NHÂN SINH ĐẶC THÙ XẢY RA TẠI VÙNG HỒ SAU KHI TÍCH NƯỚC 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TAI BIẾN ĐỊA CHẤT 1.1.1 Tai biến tự nhiên Tai biến tự nhiên trình nguy hiểm xảy tự nhiên gây tổn hại đến mơi trường tự nhiên người Nói đến tính gây hại tính an tồn khái niệm tai biến tự nhiên nói đến tác động xấu đến tính mạng tài sản người Ở đâu chưa có người có q trình tự nhiên Khi tai biến vượt ngưỡng an tồn (đối với người) trở thành thiên tai cố môi trường Tai biến tự nhiên trình tác động diện tích rộng lớn khoảng thời gian lâu dài cố môi trường 1.1.2 Tai biến địa chất Tai biến địa chất phận tai biến tự nhiên, xảy lớp vỏ trái đất gây nhiều tổn thất cho sống người Theo Sở Địa Chất Hoa Kỳ (Sống hoạt động người, 1996), tai biến địa chất là: “Một điều kiện, trình địa chất gây nguy hiểm, đe doạ sức khoẻ người, tài sản công dân, hay kinh tế cộng đồng” Chỉ tai biến điều kiện hay trình địa chất gây gọi tai biến địa chất Động đất, sóng thần, Trượt – lở đất, nứt – sụt đất lũ quét loại hình tai biến địa chất nguy hiểm nhất, đặc biệt quan tâm, chúng thường gọi dạng tai biến địa chất đặc thù 1.1.3 Rủi ro (risk) Rủi ro (risk) định lượng giá thiệt hại tai biến (hazard) thông qua xác suất xảy cố Smith (1996) định nghĩa: “Rủi ro phơi bày giá trị (tài sản, tính mạng) người trước tai biến thường coi tổ hợp xác suất xảy cố mát” “Do đó, xác định tai biến (hazard) nguyên nhân, đe doạ tiềm tàng đến tính mạng tài sản người, rủi ro (risk) hậu dự báo thiệt hại cố xảy q trình tai biến đó” Sở Địa Chất Hoa Kỳ tính rủi ro phương trình rủi ro: R = f(Pc * Cv) Trong đó: - R: Rủi ro tính tiền; - Pc: Xác suất xảy cố thời gian năm; - Cv: Thiệt hại cố gây 1.1.4 Phân loại tai biến địa chất Có nhiều cách phân loại tai biến địa chất, phụ thuộc vào mục đích sử dụng: - Phân loại theo nguồn gốc: Tai biến tự nhiên; Tai biến nhân sinh; Tai biến hỗn hợp Cách phân loại phù hợp cho việc đơn giản thông tin tai biến, dễ hiểu, phù hợp với đa số công chúng - Phân loại theo chế vận hành: Loại xảy đột ngột, nhanh, dội kết thúc nhanh chóng (Phun núi lửa, động đất, sóng thần, lũ quét …), thường gọi tai biến cấp diễn; Loại xảy từ từ, chậm chạp, không quan sát được, dai dẳng, trường kỳ (sự dâng lên ... độ thiệt hại động đất xảy Mục tiêu đề án "Đánh giá tình hình hoạt động động đất khu vực cơng trình thủy điện Sơng Tranh đề xuất biện pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại" là: 1/ Đánh giá biến động. .. Thông tin chung đề án 1- Tên đề án "Đánh giá tình hình hoạt động động đất khu vực cơng trình thủy điện Sơng Tranh đề xuất biện pháp phòng tránh giảm nhẹ thiệt hại" 2- Quản lý đề án: 2. 1 Đơn vị chủ... chấn khu vực đập thuỷ điện Sông Tranh Kết : Đặc trưng hoạt động vùng nguồn phát sinh động đất khu vực đập thuỷ điện Sông Tranh lân cận Nhiệm vụ : Xác định hệ thống đứt gãy có biểu hoạt động đại