Mục đích của luận án nhằm Nghiên cứu xác định phân bố mưa 24h liên tục lớn nhất (LTLN) có nguy cơ gây ra sự cố cho công trình hồ chứa và thông số ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình dòng chảy lũ đến hồ chứa theo phân bố chuẩn mưa 24h liên tục, phục vụ tính toán thiết kế công trình xả lũ và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao an toàn hồ chứa do ảnh hưởng của mưa lũ;
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM NGUYỄN VĂN LỢI NGHIÊN CỨU NGUY CƠ SỰ CỐ DO MƢA LŨ NHẰM NÂNG CAO AN TOÀN CÁC HỒ CHỨA NHỎ VÙNG BẮC TRUNG BỘ Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước Mã số : 62 58 02 12 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2017 Cơng trình hoàn thành Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Đồn Dỗn Tuấn Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Văn Hoàng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp tại: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam vào lúc …… ………ngày…… tháng ….năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Theo số liệu thống kê Tổng cục Thủy lợi năm 2014, vùng Bắc Trung Bộ (BTB) có số lượng lớn hồ chứa với dung tích 1÷3 triệu m3 (chiếm 29,6% tổng số hồ loại nước), với dung tích 0,2÷1 triệu m3 (chiếm 32,6% tổng số hồ loại nước) Các số liệu có cho thấy tình trạng chất lượng cơng trình hồ chứa vùng BTB bị xuống cấp, mà nguyên nhân điều kiện địa hình hình thái thời tiết cực đoan ngày gia tăng Do vậy, nghiên cứu nguy cố mưa lũ nhằm nâng cao an toàn hồ chứa nhỏ vùng BTB cách tiếp cận, phương pháp luận phân tích lựa chọn phương pháp kỹ thuật phù hợp cần thiết làm sở hoạch định sách xây dựng kế hoạch tu, sửa chữa, quản lý, khai thác bảo vệ an tồn cho cơng trình hồ chứa Mục tiêu nghiên cứu luận án - Nghiên cứu xác định phân bố mưa 24h liên tục lớn (LTLN) có nguy gây cố cho cơng trình hồ chứa thơng số ảnh hưởng lớn đến q trình dịng chảy lũ đến hồ chứa theo phân bố chuẩn mưa 24h liên tục, phục vụ tính tốn thiết kế cơng trình xả lũ đề xuất giải pháp nhằm nâng cao an toàn hồ chứa ảnh hưởng mưa lũ; - Nghiên cứu đề xuất phương pháp luận phân cấp mức độ nguy cố mưa lũ công trình hồ chứa nhỏ, áp dụng cho vùng BTB Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các hồ chứa nước nhỏ chia làm hai nhóm dung tích (1÷3 triệu m3) (0,5÷1 triệu m3) có đập đập đất, tràn xả lũ tràn tự vùng BTB; - Phạm vi nghiên cứu: Tập trung chủ yếu vào tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh Quảng Trị nơi tập trung nhiều hồ chứa nhỏ, có số lượng hồ-đập bị cố chiếm tỷ lệ lớn vùng Phƣơng pháp nghiên cứu Các phương pháp sử dụng luận án: Phương pháp kế thừa; Thu thập tổng hợp tài liệu có, điều tra khảo sát thực địa; Xác suất thống kê, phân tích tương quan phân bố biến ngẫu nhiên; Mơ hình thủy văn mưa-dịng chảy (HEC-HMS); Phương pháp chun gia Những đóng góp luận án - Xác định tần suất mưa ngày lớn nhất, xác định tần suất mưa 24h LTLN khu vực nghiên cứu, vai trị quan trọng mưa 24h LTLN tính tốn thiết kế cơng trình xả lũ xác lập mối tương quan mưa ngày lớn mưa 24h LTLN; - Xây dựng đề xuất phương pháp luận phân cấp nguy cố với luận giải khoa học số thể mức độ nguy cố liên quan đến mưa lũ hồ chứa nhỏ vùng BTB Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Hiện nay, Việt Nam nhiều nước phát triển giới chưa có văn pháp lý quy định đánh giá nguy cố mưa lũ hồ chứa thông qua số Luận án đề xuất - Các đặc trưng phân bố mưa (lượng mưa ngày lớn nhất; lượng mưa 24h LTLN; phân bố cường độ mưa 1h trận mưa lớn) xác định Luận án có ý nghĩa quan trọng tính tốn thủy văn mưa lũ hồ chứa, gợi mở cần thiết nghiên cứu sâu sắc quy luật phân bố mưa cường độ mưa thời đoạn khác (15phút, 30phút, 45phút ) trận mưa 24h LTLN 03 tỉnh thuộc khu vực nghiên cứu nói riêng khu vực khác nước nói chung CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGUY CƠ SỰ CỐ CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1.1 Sự cố hồ chứa giới Việt Nam 1.1.1 Trên giới Trên giới xảy nhiều cố thiệt hại lớn hồ chứa với nhiều nguyên nhân khác nhau, nguyên nhân thường mưa lũ lớn gây Có thể điểm qua thảm họa hồ chứa như: - Châu Âu: Sự cố đập hồ chứa Maupassant (Pháp) năm 1959 làm chết 450 người Tại Italia có cố hư hỏng đập hồ chứa Stava năm 1985 làm 268 người chết, thảm họa đập Vajont năm 1963 làm 1.910 người chết - Châu Á: Tại Trung Quốc, 3481 đập hồ chứa bị hỏng 50 năm làm 30.000 người chết, thảm họa đập Banquia năm 1975 làm 171.000 người chết Tại Ấn Độ, thảm họa vỡ đập Machhu-2 năm 1979 thành phố công nghiệp Morvi với số người chết khoảng 15.000 người - Châu Mỹ: Tại Mỹ từ năm 1918 đến 1958 có 33 đập bị phá hủy làm 1.680 người chết vòng năm qua (2009-2011) có 520 cố hồ đập xảy làm vỡ 21 đập 1.1.2 Ở Việt Nam Những cố thiệt hại lớn hồ chứa xảy Việt Nam như: - Khu vực phía Bắc: tỉnh Điện Biên, Quảng Ninh, Tuyên Quang, sau trận mưa lớn kéo dài - Khu vực BTB: Thanh Hóa cố Cửa Đạt (2007), vỡ đập hồ Đồng Đáng, Khe Luồng, Khe Tuần, Ông Già, Thung Cối, Cây Trầu (2013); Nghệ An vỡ đập hồ Quán Hài, Đồn Húng (1978), Tây Nguyên (2012), Khe Tranh, Đồng Sàng (2013); Hà Tĩnh vỡ đập Z20, Khe Mơ, đập Trứng (2010); Quảng Bình vỡ đập hồ Cây Tắt; Khe Cày, nước tràn qua đỉnh đập Hố Hô (2010); Quảng Trị vỡ đập Đakrông 3; nước tràn đập hồ Miếu Bà (2012) - Khu vực khác: cố đập vỡ đập xảy nhiều tỉnh có hồ chứa Khánh Hòa (Suối Hành, Am Chúa, Suối Trầu), Đăk Lăk (Buôn Bông), Ninh Thuận ( Phước Trung), 1.2 Tổng quan nghiên cứu mƣa lũ gây nguy cố hồ - đập giới Việt Nam 1.2.1 Trên giới - Về cơng cụ đánh giá an tồn hồ chứa: Nước Anh (2004) xuất Hướng dẫn kỳ đánh giá định lượng nguy cố hồ chứa Anh Quốc nhằm cung cấp công cụ phục vụ quản lý an toàn hồ chứa sở để A.K Hughes, D.S Bowles, M Morris (2009) đưa hướng dẫn quản lý nguy cố hồ đập Mark Morris nnk (2012) xây dựng hướng dẫn đánh giá nguy cố hồ đập Cục Bảo vệ tài nguyên thiên nhiên (NRCS) - Bộ Nông nghiệp Mỹ (2009) dùng nhiều hạng mục đánh giá để xác định mức độ nguy cố hồ chứa, có phương pháp tiêu dùng để phân loại đặc trưng phân bố mưa lớn NRCS công bố tài liệu hư hỏng đập tràn thời gian dòng chảy lũ đến hồ lớn yêu cầu thiết kế mưa cực trị LN tối thiểu 6h liên tục thành mưa 24h LTLN việc sử dụng mưa nhiều thời đoạn Guadalupe-Blanco River Authority (2011) qua tổng hợp phân tích cố hồ chứa tìm 13 nguyên nhân, nguyên nhân mƣa kéo dài lũ coi nguyên nhân gây cố đập - Về đặc trưng phân bố mưa: David M Hershfield (1961) phân tích tính tốn tần suất quan hệ đại lượng mưa theo thời đoạn (giờ, vài giờ, ngày, vài ngày) tần suất khác lãnh thổ nước Mỹ Demetris Koutsoyiannis (1998)đã xây dựng phương pháp giá trị cực trị tổng quát (Generalized Extreme Value-GEV) biến đổi đơn giản phương pháp xác suất Hershfield xác định lượng mưa cực hạn (PMP) (Probable Maximum Precipitation) định nghĩa “lượng nước mưa LN mặt lý thuyết có khả xảy khu vực lãnh thổ xác định khoảng thời gian định năm” J.C Smithers and R E Schulze (2002) xác định mối tương quan phân bố mưa ngày, vài ngày, mưa 24h LTLN vài phân tích nghiên cứu xác định cho Nam Phi 1.2.2 Ở Việt Nam Vũ Đình Hùng (2007) đưa kết luận cố vỡ đập do: Hỏng tràn xả lũ chiếm 25,39%, chưa kể diện tràn xả lũ khơng có đủ lực lũ thực tế dẫn đến nước hồ dâng cao tràn phá huỷ đập Phạm Ngọc Quý nnk (2005) với đề tài "Nghiên cứu công nghệ cảnh báo, dự báo lũ tính tốn lũ vượt thiết kế hồ chứa vừa nhỏ-giải pháp tràn cố" xây dựng cơng nghệ tính tốn lũ vượt thiết kế cho hồ chứa vừa nhỏ; Kết nghiên cứu Phạm Ngọc Quý (2008) góp phần đưa tiêu chí cho cơng tác xây dựng bổ sung cơng trình tràn cố hồ chứa có nguy cố cao Dự án Quản lý an toàn đập - World bank (2012) dự án Ngân hàng so sánh với kết phân cấp nguy cố hồ chứa Chương cho thấy hồ lựa chọn thuộc loại có rủi ro cao Phạm Ngọc Quý nnk (2013-2015) đề tài NCKH cấp “Nghiên cứu tác động biến đổi khí hậu đến làm việc an toàn đập đất hồ chứa nước đề xuất tiêu chí đánh giá an tồn đập” Phạm Ngọc Quý nnk (2016) có xây dựng “Bộ tiêu chí phương pháp đánh giá an tồn hồ đập đất dung tích từ 200.000 m3 đến 10 triệu m3” Từ yếu tố ảnh hưởng đến an tồn hồ chứa, nhóm tác giả xây dựng lên 05 quy trình đánh giá an tồn theo tiêu chí: Lũ, địa chất - địa chấn, thấm, kết cấu - ổn định, quản lý vận hành, sau tiến hành đánh giá tổng hợp an toàn đập để đưa kết luận mức độ an toàn hồ theo ba cấp độ: (1) An toàn cao hay nguy vỡ đập thấp; (2) An toàn hay nguy vỡ đập TB; (3) Nguy an toàn hay nguy vỡ đập cao Trong tiêu chí nghiên cứu, có tiêu chí lũ với quy trình đánh giá an toàn hồ chứa gồm 12 bước 1.3 Kết luận Chƣơng Những nghiên cứu cố hồ đập, mưa lũ gây nguy cố hồđập giới Việt Nam nhận dạng cách đầy đủ nguyên nhân gây cố hư hỏng đập, mưa kéo dài lũ nguyên nhân chủ yếu gây cố hồ đập Hiện chưa có cơng trình nghiên cứu theo hướng phân cấp nguy cố mưa lũ hồ chứa với số Luận án đề xuất vùng BTB Tác giả phân tích, đánh giá đặc điểm, trạng hồ chứa nhỏ Việt Nam, nghiên cứu chuyên sâu đặc tính phân bố mưa lớn ảnh hưởng lũ lớn đến an toàn đập đất hồ chứa vùng BTB Vì vậy, nghiên cứu xây dựng phương pháp luận phân cấp nguy cố cơng trình hồ chứa nhỏ áp dụng phân cấp theo cấp nguy cố khu vực nghiên cứu với số thể nguy cố hồ đập; áp dụng khu vực nghiên cứu để xác định tính đắn mặt lý thuyết phù hợp với thực tiễn Sơ đồ nội dung bước phân cấp nguy cố mưa lũ đánh giá cụ thể sức chịu tải dòng chảy lũ hồ chứa nhỏ vùng BTB CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ MƢA VÀ XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP LUẬN PHÂN CẤP NGUY CƠ SỰ CỐ DO MƢA LŨ CÁC HỒ CHỨA NHỎ VÙNG BTB Trong Chương nghiên cứu đặc điểm phân bố mưa vùng BTB xây dựng phương pháp luận phân cấp nguy cố mưa lũ hồ chứa nhỏ số tỉnh vùng BTB 2.1 Đặc trƣng mƣa gây lũ khu vực nghiên cứu Thống kê từ năm 1960 đến loại hình thời tiết chủ yếu gây mưa lớn làm phát sinh lũ bão bão kết hợp với khơng khí lạnh; hơng khí lạnh kết hợp với hình thời tiết khác; dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với khơng khí lạnh hình thời tiết khác 2.1.1 Đặc trưng mưa đợt lũ lụt lớn Nghệ An Kết tổng hợp thống kê đặc trưng lượng mưa theo thời gian trận lũ lớn lưu vực sông Cả-Nghệ An từ 1978 đến 2012 cho thấy lũ sông thuộc lưu vực xảy thời gian mưa kéo dài ngày với lượng mưa ngày từ khoảng 300mm trở lên 2.1.2 Đặc trưng mưa đợt lũ lụt lớn Hà Tĩnh Kết tổng hợp thống kê đặc trưng lượng mưa theo thời gian trận lũ lớn lưu vực sông Ngàn Sâu huyện Hương Khê cho thấy lũ khu vực huyện Hương Khê xảy thời gian mưa kéo dài ngày với lượng mưa mưa thường từ 562mm (năm 2002) đến 805mm (2007 2010) lên tới ngày 2.1.3 Đặc trưng mưa trận lũ lụt lớn Quảng Trị Kết tổng hợp thống kê đặc trưng lượng mưa theo thời gian trận lũ lớn sông Thạch Hãn khu vực huyện Hải Lăng cho thấy mưa lớn từ 340mm tập trung thời gian 30h từ 420mm tập trung thời gian 48h xảy lũ lụt vùng 2.2 Các yếu tố lƣu vực ảnh hƣởng đến hình thành dịng chảy lũ Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hình thành dòng chảy lũ Geoffrey S Dendy (1987) là: Thời gian nước đến, thời gian tập trung dòng chảy tràn thời gian trễ; hình dáng, diện tích lưu vực; địa hình; khả tích trữ nước bề mặt; độ ẩm đất thời gian trước đợt mưa nghiên cứu; phân bố mưa theo thời gian cường độ mưa 2.3 Vai trò quy luật phân bố mƣa theo thời gian nguy an toàn hồ chứa Với mục tiêu đối tượng nghiên cứu luận án, công cụ trực tiếp mơ hình mưa-dịng chảy mặt yếu tố đầu vào nghiên cứu trình bày Mục 2.2, yếu tố biến đổi theo thời gian cách định lượng định đến q trình hình thành dịng chảy sơng, suối, hồ chứa… lượng mưa đường trình mưa (phân phối mưa) đợt mưa lớn Trong thủy văn mưa dịng chảy, thuỷ lực cơng trình hay cơng tác thiết kế xây dựng hồ chứa thủy lợi, phân bố mưa đợt mưa lớn đóng vai trị quan trọng phục vụ cơng tác thiết kế cơng trình 2.4 Đƣờng tần suất lƣợng mƣa ngày LN mƣa 24h LTLN Trong xây dựng đường tần suất mưa ngày LN (cịn gọi mưa ngày đêm), lượng mưa tính từ 07h ngày hôm trước đến 07h ngày hôm sau Lượng mưa ứng với tần suất sử dụng tính tốn thiết kế cơng trình Trong thực tế lượng mưa 24h LTLN khác lượng mưa ngày lý thuyết xác suất để đại lượng nhỏ Dữ liệu mưa ngày LN mưa 24h LTLN 03 tỉnh với chuỗi số liệu liên tục 22÷23 năm (1990-2012) xử lý phân tích, xây dựng đường tần suất kinh nghiệm lý luận theo ba phương pháp Pearson III, Gumbel KristyMenkel cho kết phù hợp hệ số tương quan cao 2.5 Lƣợng mƣa ngày lớn mƣa 24h LTLN Kết tính tốn mưa ngày theo 22TCN 220-1995: Nghi Lộc cao mưa ngày thấp mưa 24h LTLN; Hương Khê thấp mưa ngày mưa 24h LTLN; Đông Hà cao mưa ngày mưa 24h LTLN theo phân tích nghiên cứu Lượng mưa 24h LTLN huyện Nghi Lộc Đông Hà lớn lượng mưa ngày LN (với Hương Khê chênh lệch nhỏ), P=1% từ 36,19% đến 50,55% P=0,5% từ 34,52% đến 53,44% Phân tích tương quan lượng mưa 24h LTLN lượng mưa ngày LN ba khu vực nghiên cứu, tiến hành với liệu thời kỳ 1990-2012 Kết sau: - Đối với Nghi Lộc-Nghệ An: W24h 1,852Wngay 154, 65 (2.1) - Đối với Hương Khê - Hà Tĩnh: W24h 126,71 e0,0032W - Đối với Đông Hà - Quảng Trị: W24 h 1,310Wngay 32, 69 (2.2) 2.3) 11 xác định phương pháp xác suất thống kê tốn học Các thơng số phân bố mưa lệch chuẩn có vai trị định đến hình dáng đường q trình lũ: thơng số hình dáng (α): lệch phải (giá trị dương) thể ban đầu cường độ mưa tăng nhanh theo thời gian, tức dịng lũ lớn hình thành sớm, ngược lại Giá trị trung tâm (ξ): thể tâm mưa vào thời điểm giá trị ξ, lũ lớn vào khoảng thời gian ξ cộng đại lượng chễ phụ thuộc vào yếu tố địa hình mặt đệm lưu vực Phương sai (ω): thể tốc độ gia tăng cường độ mưa, giá trị nhỏ cường độ mưa tăng nhanh, đạt LN vào thời điểm ξ, ngược lại Hình 2-22 Mưa thời đoạn 1h chuẩn hóa đợt mưa 24h LTLN Hình 2-23 Mưa thời đoạn 1h chuẩn hóa tích lũy đợt mưa 24h LTLN Giá trị phương sai (ω) phân bố mưa lệch chuẩn có vai trị quan trọng dòng chảy lũ LN, kết hợp với thơng số hình dáng (α) định đỉnh lũ đợt mưa 24h LTLN đến sớm hay muộn Vì vậy, trường hợp nghiên cứu đặc trưng phân bố mưa lệch chuẩn nên lựa chọn là: thơng số hình dáng (α) giá trị trung tâm (ξ) giá trị TB Giá trị phương sai (ω) biến thiên từ giá trị nhỏ đến TB với bước thay đổi 0,5 giá trị độ lệch chuẩn (σ) Q trình dịng chảy hình thành 04 đường cong phân bố mưa lệch chuẩn đặc trưng với phương sai ωTB=2,66; ωTB-0,5σ=2,11; ωTBσ=1,56; 0,5(ω++ωTB-σ)=1,13 ωmin=0,7 với thơng số hình dáng (α) giá trị trung tâm (ξ) mơ hình mưa-dịng chảy HEC-HMS xác định Tính tốn tương tự cho Hương Khê Đơng Hà + Nhận xét phân bố lệch chuẩn cường độ mưa 1h đợt mưa 24h LTLN khu vực nghiên cứu: 12 - Đối với Vinh-Nghệ An: Cường độ mưa LN rơi vào thứ 10÷11 24 đợt mưa LN Cường độ mưa 1h có biến thiên lớn, có trường hợp mưa 1h đạt tới khoảng 45% tổng lượng mưa 24h, TB 7,5% Trường hợp giá trị phương sai (ω) cường độ mưa 1h lớn giá trị TB tổng lượng mưa thời gian 24h nhỏ 95% tổng lượng mưa đợt, với giá trị phương sai LN tổng lượng mưa 24h đạt khoảng 70% Vì vậy, với khu vực này, sử dụng phân bố cường độ mưa 1h đợt mưa 24h LTLN có giá trị lệch chuẩn bé giá trị TB phân tích đánh giá nghiên cứu + Đối với Hương Khê-Hà Tĩnh: Cường độ mưa LN rơi vào thứ 11÷12 24 đợt mưa LN Cường độ mưa 1h có biến thiên không lớn Vinh-Nghệ An, mưa 1h đạt từ 4% đến 20% tổng lượng mưa 24h, TB 12% Trường hợp giá trị phương sai (ω) cường độ mưa 1h lớn giá trị TB cộng 0,5 độ lệch tiêu chuẩn tổng lượng mưa thời gian 24h nhỏ 95% tổng lượng mưa đợt, với giá trị phương sai LN tổng lượng mưa 24h đạt khoảng 72% Vì vậy, với khu vực này, sử dụng phân bố cường độ mưa 1h đợt mưa 24h LTLN có giá trị lệch chuẩn bé bảng giá trị TB cộng 0,5 độ lệch tiêu chuẩn phân tích đánh giá nghiên cứu + Đối với Đông Hà-Quảng Trị: Cường độ mưa LN rơi vào thứ 10÷11 24 đợt mưa LN Cường độ mưa 1h có biến thiên không lớn Vinh-Nghệ An, mưa 1h đạt từ 3% đến 14% tổng lượng mưa 24h, TB khoảng 8% Trường hợp giá trị phương sai (ω) cường độ mưa 1h lớn giá trị TB tổng lượng mưa thời gian 24h nhỏ 95% tổng lượng mưa đợt, với giá trị phương sai LN tổng lượng mưa 24h đạt 77% Vì vậy, với khu vực này, sử dụng phân bố cường độ mưa 1h đợt mưa 24h LTLN có giá trị lệch chuẩn bé giá trị TB phân tích đánh giá nghiên cứu - Về phân bố mưa ngắn 24h LTLN: 13 + Phân bố mưa thời đoạn ngắn đợt mưa lớn đóng vai trị quan trọng tính tốn phân tích xây dựng mơ hình mưa-dịng chảy mặt để xác định cường độ dịng chảy lũ + Với cơng trình hồ đập, thời gian kéo dài dịng chảy nhiều trường hợp khơng có vai trị lớn cường độ dịng chảy lũ đến hồ Với lý trên, xác định cường độ mưa thời đoạn ngắn 1h có ý nghĩa lớn tính tốn thiết kế đánh giá khả xả lũ cơng trình hồ đập Vì vậy, phân tích xác định mưa thời đoạn ngắn 1h LN cần thiết Tuy nhiên, thực tế quan trắc mưa có nước ta chủ yếu cho số liệu mưa thời đoạn ngắn 1h Do đó, tiến hành phân tích xác định mưa thời đoạn 1h LN - Cường độ tần suất mưa 1h LN thời kỳ 1990-2012 xác định từ số liệu mưa 1h Điểm đáng lưu ý hầu hết mưa 1h LN rơi vào thời gian mưa 24h LTLN: Vinh thời kỳ 1992-2012 có 13 điểm, Hương Khê thời kỳ 1990-2012 18 điểm Đông Hà thời kỳ 1990-2012 19 điểm Phân tích tính tốn tần suất mưa 1h LN khu vực xác định theo PP đường tần suất lý luận cho kết sai lệch so với tần suất kinh nghiệm 2.8 Phƣơng pháp luận phân cấp nguy cố liên quan đến mƣa lũ cơng trình hồ chứa nhỏ vùng BTB Để xây dựng phương pháp luận, xuất phát từ phương trình sau Van Te Chow 47: dS (2.23) I (t ) O (t ) dt Trong đó: S thể tích chứa, t thời gian, I lưu lượng dòng chảy tới (hồ chứa), O lưu lượng dòng chảy khỏi (hồ chứa) Trong tường hợp có lũ, dung tích hồ (W) chứa chia làm thành phần dung tích chứa lũ (W1) dung tích cắt lũ (W2); sử dụng W cho ký hiệu S công thức (2.23) ta có phương trình: dW dW1 dW2 I (t ) O(t ) dt dt dt (2.24) 14 Trong đó: W1 dung tích chứa lũ, W2 dung tích cắt lũ mặt thoáng (W=W1+W2), O lưu lượng xả lũ tràn I lưu lượng sinh lũ lưu vực Sau nghiên cứu phân tích vấn đề có mối liên quan đến thành phần cân nước phương trình (2.24), ba đặc tính hồ chứa đề xuất lập luận sau: 1) Tỷ số dung tích hồ chứa (V) diện tích lưu vực (Flv) thu nước (KV=V/Flv (m3/m2m): Gián tiếp thể khả chứa lũ hồ lượng nước lũ đến hồ từ lưu vực thượng lưu 2) Tỷ số diện tích mặt thống hồ chứa (S) diện tích lưu vực thu nước (Flv) (KS=S/Flv) (m2/m2): Trực tiếp thể mực nước dâng lên hồ chứa (lượng nước tới hồ từ đơn vị diện tích lưu vực chứa KS đơn vị diện tích mặt hồ) 3) Tỷ số lưu lượng nước (Q) từ lưu vực tập trung vào hồ chứa chiều rộng đập tràn (B) đợt mưa lũ thời đoạn (chẳng hạn 1h) (KQ=Q/B) (m3/h/m): Tỷ số lớn nguy cố hồ chứa cao, ngược lại tỷ số nhỏ nguy cố hồ chứa giảm (với giả thiết lực tràn xả lũ 1m dài đập tràn hồ chứa nhau: tràn tự do, đỉnh rộng) Các đặc tính liên quan đến hồ chứa nêu định lượng, hồ chứa có giá trị định Trên sở lựa chọn phân cấp nguy cố, tác giả lập luận phân cấp KV thành cấp Theo tính tốn cân nước thiết kế hồ chứa khu vực nghiên cứu để thiên an tồn tính (KV)0 với Nghệ An khoảng 0,80 Như vậy, phân cấp nguy cố hồ chứa theo giá trị số KV LN 0,80 với giá trị bước nhảy giá trị độ lệch chuẩn 0,2 Tương tự số KV, số KS thể vai trò tích trữ nước mưa rơi lưu vực trước xả xuống hạ lưu thể khả cắt lũ hồ lượng mưa lưu vực ứng với đại lượng dâng cao mực nước hồ, nên việc phân chia nhóm giá trị cần phải tính đến lượng nước tới hồ Với lập luận đưa sở để phân 15 cấp mức độ nguy cố hồ chứa theo số KS Theo cơng thức tính lưu lượng xả qua tràn tự do, đỉnh rộng với giả thiết cột nước tràn có giá trị Htr = 1,254m chiều rộng (B) tràn 1m, ứng với giá trị Htr khác (1,25; 2,0; 2,5; 4,0m), có giá trị tương ứng lưu lượng tràn đơn vị (lưu lượng xả 1m chiều rộng tràn) 1,98; 4,01; 5,6; 11,34 Đây sở để phân cấp mức độ nguy cố hồ chứa theo số KQ Phân cấp nguy cố hồ đập KV KS KQ - Nguy cố hồ chứa thấp - Nguy cố hồ chứa trung bình ≥0,8 ≥ 0,08