Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro trong đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CẦM THỊ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TỒN HỒ CHỨA THỦY LỢI VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CẦM THỊ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA THỦY LỢI VIỆT NAM Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 9580202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGND.GS.TS PHẠM NGỌC QUÝ PGS.TS MAI VĂN CÔNG HÀ NỘI, NĂM 2020 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Tác giả Các kết nghiên cứu kết luận Luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Cầm Thị Lan Hương i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn NGND GS.TS Phạm Ngọc Quý, PGS.TS Mai Văn Công định hướng sát Tác giả trình học tập nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Bộ mơn Thủy cơng, Khoa Cơng trình - Trường Đại học Thủy lợi, đồng chí lãnh đạo đồng nghiệp Tổng cục Thủy lợi nơi Tác giả công tác tạo điều kiện thời gian, động viên Tác giả hồn thành q trình học tập nghiên cứu Từ đáy lịng mình, Tác giả xin cảm ơn đến thày cô nhà khoa học ngồi Trường quan tâm góp ý chuyên môn cho Tác giả suốt trình nghiên cứu đặc biệt giai đoạn hồn thiện luận án Và đặc biệt, Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè ln động viên, khích lệ để Tác giả hồn thành luận án tiến sĩ ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU xii MỞ ĐẦU…… 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN HỒ CHỨA, ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO .5 1.1 Tổng quan an toàn hồ chứa, lý thuyết độ tin cậy phân tích rủi ro 1.1.1 Khái niệm an toàn hồ chứa, lý thuyết độ tin cậy phân tích rủi ro 1.1.2 Vấn đề ngập lụt hạ du 1.1.3 Một số cố hồ chứa nước giới 1.1.4 Hiện trạng hồ chứa thủy lợi Việt Nam 1.1.5 Một số cố hồ chứa thủy lợi năm gần 11 1.1.6 Nguyên nhân dẫn đến cố hồ chứa nước 13 1.1.7 Một số giải pháp tăng cường quản lý an toàn hồ chứa thủy lợi Việt Nam… 18 1.2 Tổng quan nghiên cứu ứng dụng LTĐTC PTRR lĩnh vực thủy lợi đánh giá an toàn hồ chứa nước 19 1.2.1 Các nghiên cứu điển hình giới 19 1.2.2 Các nghiên cứu nước 21 1.2.3 Các công cụ giải hàm tin cậy chế cố 25 1.3 Tồn nghiên cứu đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi Việt Nam 26 1.4 Định hướng nghiên cứu vấn đề cần giải Luận án .28 1.5 Kết luận Chương 28 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA 29 iii 2.1 Lý thuyết độ tin cậy đánh giá an toàn hồ chứa nước 29 2.1.1 Độ tin cậy chế cố 29 2.1.2 Sơ đồ cố 41 2.1.3 Hàm tin cậy hệ thống 42 2.2 Phân tích rủi ro ngập lụt vùng hạ du hồ chứa 46 2.2.1 Định nghĩa rủi ro ngập lụt vùng hạ du hồ chứa 46 2.2.2 Nguyên lý trình tự phân tích rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa 46 2.3 Hậu ngập lụt hạ du xác định thiệt hại ngập lụt hạ du hồ chứa 48 2.3.1 Hậu ngập lụt hạ du hồ chứa nước 48 2.3.2 Phương pháp đánh giá thiệt hại vùng hạ du hồ chứa nước 49 2.4 Đánh giá an tồn hồ chứa nước có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du 53 2.4.1 Đánh giá rủi ro ngập lụt hạ du 53 2.4.2 Đánh giá an toàn hồ chứa nước 58 2.5 Kết luận Chương 58 CHƯƠNG THIẾT LẬP BÀI TOÁN ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TỒN HỒ CHỨA CÓ XÉT ĐẾN NGẬP LỤT HẠ DU 59 3.1 Sơ đồ hóa mối liên hệ CTĐM vùng hạ du 59 3.1.1 Sơ đồ hóa cơng trình đầu mối 59 3.1.2 Sơ đồ hóa vùng ngập lụt hạ du hồ chứa nước 61 3.1.3 Kết nối an tồn cơng trình đầu mối ngập lụt hạ du 62 3.1.4 Giới hạn trường hợp nghiên cứu 64 3.2 Thiết lập sơ đồ cố hồ chứa nước 65 3.2.1 Cơ chế cố sơ đồ cố đập đất 66 3.2.2 Cơ chế cố sơ đồ cố tràn xả lũ 67 3.2.3 Cơ chế cố sơ đồ cố cống lấy nước 68 3.3 Thiết lập hàm độ tin cậy chế cố hồ chứa nước 70 3.3.1 Nguyên tắc thiết lập 70 3.3.2 Một số hàm tin cậy đập đất 75 3.3.3 Một số hàm tin cậy tràn xả lũ 79 3.3.4 Một số hàm tin cậy cống lấy nước 80 3.3.5 Giải hàm tin cậy 82 iv 3.4 Bài toán 1: Xác định xác suất cố phân tích độ tin cậy hệ thống cơng trình đầu mối hồ chứa nước 83 3.4.1 Mục tiêu 83 3.4.2 Nội dung toán 83 3.4.3 Kết ý nghĩa toán 86 3.5 Bài toán 2: Xác định độ tin cậy u cầu cơng trình đầu mối theo rủi ro ngập lụt hạ du 86 3.5.1 Mục tiêu 86 3.5.2 Nội dung toán 86 3.5.3 Kết ý nghĩa Bài toán 90 3.6 Bài toán 3: Thiết kế sửa chữa, nâng cấp cơng trình đầu mối hồ chứa theo độ tin cậy yêu cầu có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa 90 3.6.1 Mục tiêu toán 90 3.6.2 Nội dung toán 91 3.6.3 Kết ý nghĩa toán 93 3.7 Giải pháp bảo đảm an toàn hồ chứa, giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du 97 3.7.1 Nhóm giải pháp giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du 97 3.7.2 Nhóm giải pháp phịng, tránh rủi ro ngập lụt hạ du 98 3.7.3 Giải pháp kết hợp giảm thiểu phòng, tránh rủi ro ngập lụt hạ du…… 99 3.8 Kết luận Chương 100 CHƯƠNG ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO ĐÁNH GIÁ AN TỒN HỒ NÚI CỐC CĨ XÉT ĐẾN NGẬP LỤT HẠ DU 102 4.1 Giới thiệu chung hồ Núi Cốc 102 4.1.1 Vị trí, đặc điểm tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 102 4.1.2 Khái quát hồ chứa Núi Cốc 103 4.2 Đánh giá trạng an toàn hồ Núi Cốc có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du… 105 4.2.1 Sơ đồ tiếp cận phân tích an tồn hồ Núi Cốc 105 4.2.2 Xác định xác suất cố số độ tin cậy trạng hồ Núi Cốc…… 105 v 4.2.3 Xác định độ tin cậy u cầu cơng trình đầu mối theo rủi ro ngập lụt vùng hạ du 111 4.2.4 Kết đánh giá an toàn hồ Núi Cốc có xét đến ngập lụt hạ du 118 4.2.5 Phân tích lựa chọn giải pháp sửa chữa, nâng cấp hồ Núi Cốc 119 4.2.6 Thiết kế hồ Núi Cốc đạt độ tin cậy yêu cầu 120 4.3 Kết luận Chương 121 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 123 Kết đạt luận án 123 Những đóng góp luận án 124 Các tồn hướng phát triển 125 Kiến nghị 126 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 127 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 PHỤ LỤC 134 PHỤ LỤC 1: Thống kê vài cố vỡ đập 10 năm gần thông số kỹ thuật hồ Núi Cốc 135 PHỤ LỤC 2: Tính tốn xác suất cố trạng, độ tin cậy yêu cầu hồ Núi Cốc…………… 140 P2.1 Tính tốn phân bố xác xuất biến mực nước Zmn 140 P2.2 Một số thơng số kỹ thuật cơng trình 142 P2.3 Tính toán XSSC chế thành phần hạng mục thuộc CTĐM hồ Núi Cốc 143 P2.4: Tính cho trường hợp mực nước cực trị năm có phân bố loga chuẩn Zmn = (46,51; 0,51) 168 P2.5 Thiết lập đường cong cố nước tràn đỉnh đập, ổn định mái hạ lưu đập ………………………………………………………………………………170 P2.6 Tính tốn chi phí đầu tư sửa chữa, nâng cấp chi phí quản lý vận hành PV(M) hồ Núi Cốc, Thái Nguyên 171 P2.7 Đánh giá ngập lụt hạ du xác định thiệt hại 175 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ Dầu Tiếng ứng với kịch [6] Hình 1-2: Hiện trạng đập Bản Kiều vỡ [1] Hình 1-3: Đập Edenville bị vỡ lũ tần suất 1/500 năm [8] Hình 1-4: Số lượng hồ chứa thủy lợi thống kê theo tỉnh, thành phố Việt Nam Hình 1-5: Bản đồ phân vùng hồ chứa thủy lợi 10 Hình 1-6: Đập Phân Lân (Vĩnh Phúc)……………………………………………… 12 Hình 1-7: Hồ Đầm Hà Động (Quảng Ninh) 12 Hình 1-8: Hồ Đội (Đắk Lắk)……………………………………………………… 12 Hình 1-9: Hồ 201 (Đắk Lắk) 12 Hình 2-1: Phân bố xác suất hàm tin cậy 29 Hình 2-2: Quan hệ hàm tải trọng (S) hàm sức chịu tải (R) 30 Hình 2-3: Miền tính tốn tích phân hàm fR,S(R.S) [30] 36 Hình 2-4: Số lượng mẫu yêu cầu N không phụ thuộc vào số biến hàm Z [29] 40 Hình 2-5: Sơ đồ cố điển hình hệ thống [31], [43] 43 Hình 2-6: Minh họa cách xác định XSSC hệ thống nối tiếp [31], [43] 43 Hình 2-7: Sơ đồ cố hệ thống CTĐM hồ chứa nước 45 Hình 2-8: Sơ đồ nguyên lý phân tích rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa 47 Hình 2-9: Các bước phân tích rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa 48 Hình 2-10: Thiệt hại đơn vị lớn vùng hạ du hồ chứa nước Dầu Tiếng [6] 52 Hình 2-11: Đường cong thiệt hại vùng hạ du hồ chứa nước Dầu Tiếng [6] .52 Hình 2-12: Tối ưu XSSC theo quan điểm kinh tế [45], [53] 57 Hình 3-1: Một số hình thức bố trí tổng thể CTĐM hồ chứa Việt Nam 60 Hình 3-2: Sơ họa vùng ngập lụt hạ du hồ chứa nước 62 Hình 3-3: Sơ đồ hóa tổng qt vùng ngập lụt hạ du hồ chứa nước 62 Hình 3-4: Sơ đồ kết nối an tồn CTĐM ngập lụt hạ du hồ chứa nước 62 Hình 3-5: Sơ đồ hóa CTĐM vùng hạ du hồ chứa nước 63 Hình 3-6: Sơ đồ cố tổng quát ngập lụt vùng hạ du hồ chứa nước 63 Hình 3-7: Sơ họa hóa tổng quát vùng ngập lụt hạ du hồ chứa nước trường hợp nghiên cứu 65 Hình 3-8: Sơ đồ cố ngập lụt vùng hạ du hồ chứa nước trường hợp nghiên cứu 65 Hình 3-9: Sơ đồ cố đập 67 Hình 3-10: Sơ đồ cố tràn xả lũ 68 vii Hình 3-11: Sơ đồ cố cống lấy nước 70 Hình 3-12 Sơ đồ chế cố nước tràn đỉnh đập [34] 75 Hình 3-13 Sơ đồ chế trượt mái hạ lưu theo phương pháp Bishop [34], [56] 76 Hình 3-14 Sơ đồ chế cố biến hình thấm đặc biệt [34], [56] 78 Hình 3-15: Minh họa đường cong cố nước tràn đỉnh đập [63]và chế ổn định mái hạ lưu đập [23] 86 Hình 3-16: Sơ đồ minh họa phân bổ độ tin cậy theo sơ đồ cố .92 Hình 3-17: Sơ đồ tiếp cận đề xuất giải pháp nâng cao an toàn hồ chứa nước 97 Hình 3-18: Lựa chọn điểm thiết kế nâng cao an toàn hồ chứa, giảm thiểu rủi ro cho vùng hạ du 99 Hình 4-1: Bản đồ vị trí hồ Núi Cốc 102 Hình 4-2: Tồn cảnh đầu mối hồ Núi Cốc 104 Hình 4-3: Tràn xả lũ hồ Núi Cốc 104 Hình 4-4: Cống lấy nước đập phụ hồ Núi Cốc 104 Hình 4-5: Sơ đồ tiếp cận giải toán 105 Hình 4-6: Sơ họa hệ thống CTĐM hồ Núi Cốc 106 Hình - 7: Sơ đồ cố CTĐM hồ Núi Cốc 106 Hình -8: Mặt CTĐM hồ chứa nước Núi Cốc, Thái Nguyên [66] 107 Hình 4-9: Phân tích XSSC phần mềm OPEN FTA 108 Hình 4-10: Mức độ ảnh hưởng chế cố đến an tồn hồ Núi Cốc 110 Hình 4-11: Đường cong cố chế nước tràn đỉnh đập ổn định mái hạ lưu111 Hình 4-12: Các kịch tính tốn xác định ĐTC u cầu hồ Núi Cốc .113 Hình 4-13: Đường quan hệ (IPf), (RPf) (Ctot) ứng với kịch .117 Hình 4-14: Đường cong chi phí đầu tư nâng cấp CTĐM có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du hồ Núi Cốc 118 Hình 4-15: Ảnh hưởng chế đến XSSC hệ thống CTĐM trường hợp MNLTK tính tốn cập nhật thủy văn bồi lắng lòng hồ 120 Hình P2-1: Phân bố xác suất mực nước hồ Núi Cốc từ liệt số liệu quan trắc 143 Hình P2-2a: Kết tính ổn định mái hạ lưu đập ngẫu nhiên Geoslope 2007 (trường hợp mực nước lũ thiết kế cập nhật +48,70) 145 Hình P2-2b: Kết tính ổn định mái hạ lưu đập ngẫu nhiên Geoslope 2007 (trường hợp mực nước cực trị năm +46,51) 146 Hình P2-3: Sơ đồ tính tốn biến hình thấm đặc biệt 150 Hình P2-4: Đường mực nước lớn dọc sông Công theo kịch tính tốn điều tiết 176 viii Hình P2-6d: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Sơng Cơng (độ sâu ngập 0,5÷1,0m) Hình P2-6e: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Phổ Yên (độ sâu ngập 0,5†1,0m) 179 Hình P2-6g: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Phổ n (độ sâu ngập 0,5†1,0m) Hình P2-6h: Dện tích ngập lụt theo kịch Thành phố Thái Ngun (độ sâu ngập 1,0÷3,0m) 180 Hình P2-6i: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Sông Công (độ sâu ngập 1,0†3,0m) Hình P2-6k: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Phổ Yên (độ sâu ngập 1,0†3,0m) 181 Hình P2-6l: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Phú Bình (độ sâu ngập 1,0†3,0m) Hình P2-6m: Dện tích ngập lụt theo kịch Thành phố Thái Nguyên (độ sâu ngập 3,0÷6,0m) 182 Hình P2-6n: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Sơng Cơng (độ sâu ngập 3,0÷6,0m) Hình P2-6o: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Phổ Yên (độ sâu ngập 3,0†6,0m) 183 Hình P2-6p: Dện tích ngập lụt theo kịch huyện Phổ Yên (độ sâu ngập >6,0m) Tthống kê, xác định thiệt hại Hiện phương pháp chấp nhận sử dụng rộng rãi nhiều nơi giới cách tiếp cận tiêu chuẩn việc xác định thiệt hại ngập lụt gây Hàm thiệt hại quan hệ lượng hóa mức độ thiệt hại đối tượng chịu ảnh hưởng lũ với đặc trưng lũ độ sâu ngập, thời gian ngập, vận tốc dòng chảy, hàm lượng phù sa, chất lượng nước,… Đối tượng chịu ảnh hưởng lũ loại sử dụng đất người vật chất (các tòa nhà, xe hơi, đường giao thơng…) Gây loại thiệt hại Hữu hình, Vơ hình tác động trực tiếp gián tiếp lên đối tượng chịu ảnh hưởng Tuy vậy, độ sâu ngập lụt nước thường định xuất thiệt hại, phần lớn thiệt hại phụ thuộc vào đặc trưng Do vậy, ta trọng vào việc phân tích đánh giá thiệt hại đặc trưng độ sâu ngập gây loại hình sử dụng đất Với mục đích nêu ra, sử dụng kết đồ ngập lụt mơ trên, việc tính tốn thống kê thiệt hại thực thơng qua: Thống kê diện tích ngập lụt; Thống kê thiệt hại (Dựa theo phương pháp đường cong thiệt hại) Thống kê diện tích ngập Căn theo kết xây dựng đồ ngập lụt, thống kê diện tích ngập lụt với loại 184 đất khác tương ứng với 05 mức độ ngập đưa sau: Dưới 0.5 , từ 0.5 tới 1.0 , từ 0.5 tới 3.0, từ 3.0 tới 6.0 6.0 Bằng việc sử dụng công cụ Spatial Analyst Tool , ModelBuilder phần mềm ArcMap (Thuộc công cụ ArcGis - ERSI) tiến hành thống kê với liệu đầu vào bao gồm : Lớp Raster ngập lụt (*.tiff), ranh giới hành (*.shp - Polygon) , liệu sử dụng đất huyển – tỉnh Thái Nguyên chịu ảnh hưởng trực tiếp cố vỡ đập (*.shp - Polygon).Chi tiết sơ đồ phân tích trình bày cụ thể sau: Hình P2-7: Sơ thống kê diện tích ngập loại đất theo cấp độ ngập Thống kê thiệt hại Với kết thống kê ngập lụt kịch theo yếu đố: cấp độ ngập, loại đất theo ranh giới hành vùng chịu ảnh hưởng; Dựa yếu tố tiến hành đánh giá thiệt hại ngập lụt kinh tế dựa hàm thiệt hại Dựa yếu tố độ sâu ngập giúp xác định quản lý mức độ hiểm họa ngập lụt lên đơn vị diện tích sử dụng đất vùng nghiên cứu Vùng nghiên cứu chia thành ơ, ta xác định giá trị độ sâu Trung bình gái trị thiêt hại lớn xảy Khi thiệt hại vùng nghiên cứu xác định theo công thức : 185 ∑ Trong đó: D tổng thiệt hại vùng nghiên cứu, n số ô chia vùng nghiên cứu, Fi diện tích lưới thứ i f(hi) thiệt ô lưới thứ i tương ứng với độ độ ngập hi xác định từ hàm thiệt hại Giá trị f(hi) tính tốn dựa đường cong thiệt hại tương ứng với loại đất khác Có hai phương pháp xây dựng hàm thiệt hại: phương pháp thứ điều tra khảo sát sau thống kê giá trị thiệt hại; phương pháp thứ hai sử dụng công cụ để mơ hình mơ phỏng, sau dựa vào quan hệ giá trị sử dụng đất mức độ ngập lụt để xác định giá trị thiệt hại Bảng P2-40: Thiệt hại lớn cho đơn vị diện tích sử dụng đất STT 10 11 12 13 Tên loại đất sử dụng Đất đô thị Đất vùng ven Đất phát triển Đất trụ sở, quan, cơng trình nghiệp Đất khu cơng nghiệp Đất trung tâm thương mại Đất sở sản xuất kinh doanh Đất nuôi trồng thủy sản Đất sản xuất nông nghiệp Đất trồng lâu năm Đất giao thông Đất khác Tổn thất xe cộ USD$/m 22,23 19,24 22,23 26,1 9,65 36,2 36,2 14,2 2,7 3,6 0,4 12,57 10 Đồng/m 496 429 496 583 215 808 808 317 60 80 281 14 Chi phí vệ sinh sau ngập lụt 0,34 Đường cong thiệt hại với dạng đường theo độ sâu ngập lụt mức độ ảnh hưởng quy thành tiền Qua đường cong thiệt hại, ta nhận thấy loại đất chịu thiệt hại lớn chịu mức độ sâu ngập độ sâu ngập lớn nhất, loại đất phục vụ cho phát triển đất đô thị Tuy nhiên độ sâu ngập thấp 1m đất phục vụ đất đô thị đất nông thôn chịu tổn thất lớn hơn, độ sâu tăng lên giá trị thiệt hại loại đất tăng chậm theo Áp dụng phương pháp tiếp cận nêu cho vùng hạ du hồ Núi Cốc 186 Thiệt hại toàn vùng nghiên cứu với cấp ngập lụt khác Sử dụng cơng thức tính tốn nêu trên, hàm thiệt hại yếu tố diện tích tương ứng với loại đất ta xác định tổng mức thiệt hại cho toàn vùng Dựa hàm thiệt hại, xây dựng đồ mức độ thiệt hại với loại đất ứng với trạng thái ngập lụt với kịch Làm sở để xác định tổng thiệt hại gây tương ứng với trường hợp Hình P2-8: Bản đồ thiệt hại ứng với loại đất ứng theo mức ngập (KB3) Trên tiến hành tính tốn tồn loại thiệt hại gây toàn vùng ảnh hưởng với loại đất khác 187 Bảng P2-41: Thiệt hại vỡ đập tràn đỉnh với lũ đến hồ tần suất P= 0.2% (KB3) Huyện Đất Đất nuôi khác trồng thủy sản Đất sản xuất kinh doanh Đất đô thị Đất vùng nông thôn Đất phát triển Đất sản Đất trồng xuất nông nghiệp lâu năm Đất trụ sở quan cơng trình nghiệp Đất trung tâm thương mại Tổng ($) Tổng (10 VND) Phỉ Yªn 4,707,724 31,043,158 5,630,708 262,703,278 19,511,546 38,824,472 9,503,220 63,790,576 3,173,008 438,887,690 9655.53 0 1,619,905 382,651 29,552,640 1,091,418 983,125 687,498 4,777,870 221,328 39,316,435 864.96 0 1,782,587 340,233 39,266,451 1,463,244 2,046,760 815,752 4,056,925 270,610 50,042,562 1100.94 1,641,097 14,071,376 4,363,231 149,883,415 6,492,943 21,525,016 5,434,593 44,671,289 1,079,759 249,162,717 5481.58 2,758,111 13,569,290 544,593 42,959,281 9,749,813 13,041,149 2,564,588 9,684,876 1,143,131 96,014,832 2112.33 308,516 1,041,492 714,129 1,228,423 789 599,617 458,179 4,351,144 95.73 S«ng C«ng 4,401,718 1,923,176 6,078,154 38,604,727 379,476 5,914,422 13,570,078 921,539 1,852,933 73,646,224 1620.22 0 10,979 739,467 4,811,551 762 473,233 1,051,435 399,216 339,684 7,826,328 172.18 0 42,556 1,179,082 5,001,232 97,157 576,116 1,200,042 25,473 245,977 8,367,634 184.09 3,719,404 234,806 3,617,747 18,182,498 34,997 3,326,556 6,180,397 401,542 1,267,272 36,965,220 813.23 682,314 1,634,834 541,858 10,569,947 246,560 1,538,516 5,138,204 95,308 20,447,543 449.85 39,500 0.87 TP Thái Nguyên 39,500 583,626 1,031,327 320,378 70,753,385 6,181,889 11,249,305 5,784,462 145,158 96,049,528 2113.09 0 265,155 110,533 20,322,834 920,922 1,512,569 2,346,259 145,158 25,623,429 563.72 0 119,900 49,477 17,382,563 1,290,834 1,795,988 982,125 21,620,888 475.66 188 376,001 640,917 160,368 29,861,295 2,830,466 5,402,232 2,443,344 41,714,624 917.72 207,625 5,354 3,186,693 1,139,667 2,536,306 12,734 7,088,378 155.94 2,209 0.05 Tổng cộng 2,209 9,693,067 33,997,661 12,029,241 372,061,390 19,891,022 189 50,920,783 34,322,603 70,496,578 5,171,098 608,583,442 13,389 Nhà khoa học, kỹ sư tư vấn cơng trình Hà Lan (Roos, 2003) nghiên cứu ngưỡng kết hợp chiều sâu ngập lụt vận tốc mà từ dẫn đến khả nhà bị sụp đổ cho kiểu kết cấu khác Thêm vào đó, theo dự án Rescdam (Helsinki University Technology, 2000) đưa cho sụp đổ hồn tồn ngơi nhà nề, bê tông gạch sau: V*D ≥ 7m /s V ≥ 2m/s Trong đó: V vận tốc dòng nước lũ D độ sâu ngập lụt Theo nghiên cứu Mỹ (Kelman, 2002) ngưỡng để tòa nhà sụp đổ lũ là: V*D ≤ 3m /s Khả sụp đổ thấp 3m /s < V*D ≤ 7m /s V*D > 7m /s Khả sụp đổ trung bình Khả sụp đổ cao Mối quan hệ thể biểu đồ Hình P2-9: Mối quan hệ vận tốc độ sâu ngập lụt với khả sập đổ nhà cửa 190 Hình P2-10: So sánh thiệt hại ngập ứng với cấp độ sâu ngập KB3 Xét ảnh hưởng theo trường hợp, ta thấy: Tại KB1 thiệt hại chủ yếu tập trung cấp độ ngập thấp, trưởng hợp với lưu lượng vỡ tương đối thấp so với kịch lại gây độ sâu ngập không lớn, chủ yếu lớn vùng huyện Phổ Yên có đặc điểm địa hình tương đối thấp Tại KB2, KB3 trường hợp lưu lượng vỡ lớn hơn, gây độ sâu ngập lớn toàn vùng nghiên cứu Lúc tổn thất nhiều tập trung chủ yếu mức độ sâu ngập nằm khoảng từ – 6m Hình P2-11: Đường lũy tích thiệt hại theo độ sâu ngập 191 Qua hình ta thấy thiệt hại kịch độ sâu 1m khơng có sư khác biệt ( ~3298 tỉ VND) Tuy nhiên xét tới mức ngập rơi khoảng từ 1.0 tới 6.0m tổng giá trị thiệt hại kịch tràn đỉnh lớn nhiều so với kịch xói ngầm Với độ sâu ngập 3.0 m chênh lệch ~4838 tỉ VND, xét tới độ sâu ngập 6.0 m lúc lệch ~ 6891 tỉ VND Ngoài ra, với hai kịch KB2 KB3 tổng giá trị thiệt thại ngập lụt gây độ sâu ngập 6.0 m tăng không đáng kể so với cấp ngập lụt trước Trong với KB1 đường giá trị tổng thiệt hại gần không thay đổi độ sâu ngập 3,0m - Về kết tính tốn xây dựng đồ ngập lụt hạ du hồ Núi Cốc: + 3 Khi lũ thiết kế (P=1%, Qd=3311m /s), lũ kiểm tra (P=0,2%, Qd=4980m /s) đến hồ, mưa hạ lưu có tần suất tương ứng, tràn hoạt động bình thường Kết hợp với việc xã lũ hồ Núi Cốc, khu vực phụ cận chịu mưa lớn gây nên dòng chảy lũ lớn lưu vực sông Công, mực nước sông Cầu đạt báo động III Từ kết diễn tốn sóng lũ mơ xả lũ theo kịch 11 nhánh Sơng Cơng cho thấy lịng suối khơng thể lượng nước lũ, dịng chảy lũ lớn gây nên tượng tràn bãi gây ngập số vị trí lưu vực khu vực ven trục suối Các huyện, thành phố bị ảnh hưởng Phổ Yên, Sông Công, Thành Phố Thái Nguyên, Phú Bình thuộc Thái Nguyên Các huyện Hiệp Hịa (Bắc Giang) Sóc Sơn (Hà Nội) ảnh hưởng nước dềnh sông Cầu lũ lớn phía thượng nguồn cộng với mưa lũ nội đồng bị ảnh hưởng ngập số xã ảnh hưởng mưa nội đồng nước dềnh sông Cầu + Khi lũ qua tràn với lũ đến vượt lũ thiết kế (P=0.01%, Qd=8514m /s), tổng lượng lũ xả tràn xuống hạ du khoảng 652 triệu m3, mưa hạ lưu có tần suất tương ứng, ngập lụt xảy huyện, xã nêu mức ngập, diện ngập nhiều + Khi xảy lũ qua tràn với lũ đến trung bình (Qd=943m3/s), hạ du hồ chứa khơng có mưa, đập bị xói qua thân đập dẫn đến vỡ đập, thị xã Phổ Yên xã Thuận Thành, Trung Thành Đắc Sơn bị ảnh hưởng, thành phố Sông Công xã Bá Xuyên, thành phố Thái Nguyên xã Tân Cương Thịnh Đức bị ảnh hưởng 192 ngập lụt - Về kết tính tốn mực nước lớn theo kịch xây dựng đồ ngập lụt hạ du hồ Núi Cốc: + Với kịch xả lũ vượt lũ thiết kế (P=0.01%, Qd=8514m /s), mực nước dọc sông Công lớn nhiều so với mực nước lũ thiết kế theo QĐ3034 + Với kịch xả lũ thiết kế (P=1%, Qd=3311m /s),lũ kiểm tra (P=0,2%, Qd=4980m /s) đoạn từ hạ lưu hồ Núi Cốc đến đoạn ngã ba sơng xóm La Giang, xã Bá Xuyên mực nước dọc sông Công lớn mực nước lũ thiết kế theo QĐ3034 +Trường hợp vỡ đập tràn đình hay xói ngầm hạ du vùng Núi Cốc bị ảnh hưởng nhiều hơn, mực nước cao so với mực nước lũ thiết kế theo QĐ3034 - Hướng dòng phá hoại dòng lũ xả lũ: - Do ảnh hưởng xủa xả tràn hồ Núi Cốc, sau hạ lưu, lưu tốc dịng chảy tăng lên, gây ảnh hưởng đến bờ sơng, cụ thể đoạn qua xóm Tuần xã Đắc Sơn, qua xóm Trường Giang, xã Vạn Phái, xóm Lị, xã Nam Tiến, qua trạm bơm xóm Lị xã Nam Tiến, đoạn kè Xuân Vinh, xã Trung Thành thuộc thị xã Phổ Yên, đoạn từ nhà máy nước sông Cơng đến núi phía Nam Núi tảo thuộc thành phố sơng Cơng Tính tốn tương tự với kịch vỡ đập tràn đỉnh lũ đến hồ với tần suất khác nhau, kết sau: Bảng P2-42: Thiệt hại vỡ đập tràn đỉnh lũ đến hồ với tần suất khác Đơn vị tính (tỷ đồng) Tần suất Pf TT Thiệt hại D 1/100 0.01 12.953 1/200 0.005 13.108 1/500 0.002 13.389 1/1.000 0.001 14.987 1/5.000 0.0002 16.863 1/10.000 0.0001 19.464 193 ... ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO 1.1 Tổng quan an toàn hồ chứa, lý thuyết độ tin cậy phân tích rủi ro 1.1.1 Khái niệm an toàn hồ chứa, lý thuyết độ tin cậy phân. .. SỞ KHOA HỌC CỦA LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA 29 iii 2.1 Lý thuyết độ tin cậy đánh giá an toàn hồ chứa nước 29 2.1.1 Độ tin cậy chế cố ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CẦM THỊ LAN HƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TỒN HỒ CHỨA THỦY LỢI VIỆT NAM