Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: 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

Mục tiêu chính của luận án là xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi ở Việt Nam có xét đến ngập lụt hạ du ứng dụng LTĐTC và PTRR; vận dụng để phân tích, đánh giá an toàn cho hồ chứa Núi Cốc, Thái Nguyên.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CẦM THỊ LAN HƢƠNG 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 Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 9580202 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2020 Cơng trình hoàn thành Trƣờng Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học 1: NGND GS.TS PHẠM NGỌC QUÝ Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS MAI VĂN CÔNG Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Văn Vi Phản biện 2: GS.TS Trần Đình Hịa Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Mai Đăng Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại: Room - K1, Trường Đại học Thủy lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội vào lúc 08 30 ngày 13 tháng 11 năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết lý lựa chọn đề tài Theo Bộ Nông nghiệp PTNT, nước có 6.750 hồ chứa thủy lợi, phân bố 45/63 địa phương với tổng dung tích khoảng 14,5 tỷ m3 góp phần quan trọng vào trình phát triển kinh tế - xã hội đất nước Các hồ chứa xây dựng điều kiện kinh tế chưa phát triển; trình độ thiết kế, thi cơng cịn hạn chế; thiếu kinh phí bảo trì; cơng tác quản lý cịn nhiều bất cập Cả nước có 1.200 hồ chứa bị xuống cấp, thiếu khả xả lũ, tiềm ẩn nguy an toàn Những năm gần đây, biến đổi khí hậu gây mưa, lũ cực đoan, bất thường ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn hồ chứa Từ năm 2010 đến nay, xảy 71 cố đập, hồ chứa, tập trung nhiều năm: 2017 (23 hồ), 2018 (12 hồ, đập), 2019 (11 hồ), cố vỡ hồ Đầm Thìn, Phú Thọ xảy gần ngày 28/5/2020 Để có sở quản lý an tồn hiệu hồ chứa nước, cần có đánh giá xác mức độ an toàn hồ đập Ở Việt Nam nay, việc đánh giá an tồn cơng trình đầu mối (CTĐM) hồ chứa chủ yếu theo phương pháp tất định chưa xét đến rủi ro ngập lụt hạ du Do đó, nhiều trường hợp đánh giá an tồn CTĐM chưa xác nên việc đề xuất giải pháp xử lý không phù hợp dẫn đến cố, đặc biệt vỡ đập gây thiệt hại nặng cho cơng trình, ngập lụt ảnh hưởng đến tài sản, tính mạng nhân dân vùng hạ du Luận án nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy (LTĐTC) PTRR đánh giá an tồn hồ chứa có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du để nâng cao độ xác đánh giá an tồn làm sở cho việc cải tạo, nâng cấp quản lý hồ chứa cách khoa học hiệu đáp ứng tính cấp thiết mặt khoa học thực tiễn nêu Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng sở khoa học phương pháp luận đánh giá an tồn hồ chứa thủy lợi Việt Nam có xét đến ngập lụt hạ du ứng dụng LTĐTC PTRR; vận dụng để phân tích, đánh giá an tồn cho hồ chứa Núi Cốc, Thái Nguyên Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Hồ chứa thủy lợi khai thác sử dụng có lưu vực độc lập, đập dâng đập đất vùng hạ du đập Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu an toàn hồ chứa thủy lợi khai thác sử dụng phạm vi nước (1) Chỉ xét an toàn đập chắn nước cơng trình có liên quan thuộc CTĐM (đập đất, tràn, cống lấy nước) mối liên quan đến ngập lụt vùng hạ du; (2) Hạ du chịu ảnh hưởng ngập lụt tác động hồ chứa; không xét đến tác động hồ chứa thượng nguồn, ảnh hưởng nước từ lưu vực sông khác đổ về, mưa nội đồng thủy triều; (3) Nghiên cứu điển hình hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên Hƣớng tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu Hướng tiếp cận sử dụng nghiên cứu gồm: Tiếp cận hệ thống, tổng thể, tiếp cận mang tính kế thừa, tiếp cận mang tính đại Phương pháp nghiên cứu sử dụng LTĐTC PTRR số phương pháp nghiên cứu khoa học sau: điều tra, thu thập tài liệu, thống kê, phân tích, kế thừa tài liệu, cơng trình khoa học có, phương pháp mơ hình tốn (sử dụng mơ hình MIKE 11, MIKE FLOOD để xây dựng đồ ngập lụt đánh giá thiệt hại ngập lụt hạ du) Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Thiết lập sở khoa học đánh giá an tồn hồ chứa thủy lợi có xét đến ngập lụt hạ du thông qua việc thiết lập giải toán: Xác định xác suất cố (XSSC) hệ thống, xác định độ tin cậy yêu cầu hệ thống CTĐM hồ chứa nước dựa LTĐTC PTRR ngập lụt hạ du hồ chứa; thiết kế cơng trình đầu mối hồ chứa nước đạt độ tin cậy yêu cầu Ý nghĩa thực tiễn: Nhận dạng, phân tích chế gây an toàn cho CTĐM hồ chứa nước thủy lợi, định lượng mức độ an tồn hồ chứa có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du thông qua việc xác định XSSC cho phép số ĐTC yêu cầu, làm sở cho việc chọn giải pháp nâng cao an toàn hồ chứa nước, giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, luận án gồm 04 Chương: Chương 1: Tổng quan an toàn hồ chứa, đánh giá an toàn hồ chứa theo LTĐTC PTRR; Chương 2: Cơ sở khoa học LTĐTC PTRR đánh giá an toàn hồ chứa nước; Chương 3: Thiết lập toán ứng dụng LTĐTC PTRR đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi có xét đến ngập lụt hạ du; Chương 4: Ứng dụng LTĐTC PTRR đánh giá an toàn hồ Núi Cốc có xét đến ngập lụt hạ du CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN HỒ CHỨA, 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 tồn hồ chứa, LTĐTC PTRR a) Khái niệm an toàn đập: An toàn đập xem xét toàn diện an toàn đập dâng đập hồ chứa nước, cơng trình có liên quan tạo hồ chứa nước vùng hạ du b) LTĐTC sử dụng phương pháp phân tích hệ thống lý thuyết ngẫu nhiên nhằm xác định XSSC (Pf) chế phá hủy thành phần từ xác định XSSC tổng hợp tồn cơng trình Giá trị số ĐTC (β) sử dụng để đánh giá mức bảo đảm an tồn cơng trình c) Rủi ro phân tích rủi ro Rủi ro đối tượng tích số khả xảy cố đối tượng hậu cố gây Khi áp dụng cho đối tượng hồ chứa nước, rủi ro xác định rủi ro ngập lụt vùng hạ du xác định tích số XSSC gây ngập lụt giá trị thiệt hại ngập lụt gây Phương pháp LTĐTC PTRR xác định quy mơ cơng trình dựa quan điểm rủi ro chấp nhận cách xác lập quan hệ XSSC cơng trình với giá trị thiệt hại tương ứng cố gây thông qua hàm rủi ro 1.1.2 Vấn đề ngập lụt hạ du a) Các trường hợp hồ chứa xả lũ gây ngập lụt hạ du, gồm: (1) Hồ chứa xả lũ theo thiết kế thông thường không gây thiệt hại Hiện nay, hạ du số hồ (Núi Cốc, Kẻ Gỗ, Vực Mấu, Ayun Hạ, Ia Ring, Dầu Tiếng…) bị lấn chiếm, khơng đảm bảo khả lũ thiết kế, gây ngập lụt hạ du vận hành xả lũ; (2) Hồ chứa xả lũ tình khẩn cấp (là trường hợp mưa, lũ vượt tần suất thiết kế; động đất vượt tiêu chuẩn thiết kế lưu vực tác động khác gây an toàn cho đập); (3) Do vỡ đập: Các trường hợp vỡ đập b) Hậu ngập lụt hạ du đập, hồ chứa nước Ngập lụt hạ du hồ chứa gây thiệt hại kinh tế, xã hội môi trường, đặc biệt trường hợp vỡ đập, thiệt hại nặng nề 1.1.3 Một số cố hồ chứa nước giới Mùa lũ năm 1975, vỡ đập Bản Kiều tỉnh Hà Nam, Trung Quốc khiến 175.000 người thiệt mạng 11 triệu người nhà cửa Vỡ đập Machchu II Ấn Độ cao 29m, tháng 8/1979 3/18 cửa van bị kẹt làm 2.000 người thiệt mạng Gần đây, cố vỡ đập thủy điện Sepien Senamnoi, Lào (ngày 23/07/2018) làm 26 người chết, 1.300 hộ gia đình với 6.600 người dân bị ảnh hưởng Ngày 19/5/2020, vỡ lúc đập Edenville Sanford Michigan (Mỹ) gây lũ lụt kinh hoàng khiến 10.000 người dân phải sơ tán 1.1.4 Hiện trạng an toàn hồ chứa thủy lợi Việt Nam Hiện nay, nước có khoảng 1.200 hồ chứa bị hư hỏng, xuống cấp, tiềm ẩn nguy an tồn, đó, có khoảng 200 hồ bị hư hỏng nặng, cần phải xử lý cấp bách 1.1.5 Một số cố hồ chứa thủy lợi xảy năm gần Từ năm 2010 đến xảy 71 cố đập, hồ chứa thủy lợi, điển hình như: Đập Phân Lân (Vĩnh Phúc) bị vỡ ngày 05/8/2013 nước vượt đỉnh đập 1,5 m Đập phụ số hồ chứa Đầm Hà Động (Quảng Ninh) vỡ ngày 31/10/2014 nước tràn đỉnh đập, kẹt cửa van Gần đây, ngày 28/5/2020, vỡ đập Đầm Thìn (Phú Thọ) khơng có mưa, mực nước hồ chưa đạt MNDBT 1.1.6 Nguyên nhân dẫn đến cố hồ chứa nước Sự cố đập đất, gồm cố lũ, cố địa chất, địa chấn, cố thấm, cố kết cấu, ổn định Sự cố tràn, gồm: cố thủy lực (khơng đủ khả nang tháo, xói, khí thực, mài mòn lòng dẫn, thiết bị, vận hành, vật liệu, kết cấu, địa kỹ thuật); cố cống lấy nước, gồm: tháp cống nghiêng, hỏng khớp nối, gãy cống, cống bị xói, cống bị dột mục, hỏng tiêu năng, kẹt gãy cửa, thấm dọc theo mang cống 1.1.7 Một số giải pháp tăng cường quản lý an tồn hồ chứa thủy lợi a) Giải pháp phi cơng trình: quan trắc, giám sát vận hành; tăng cường dự báo, cảnh báo, tăng cường lực tổ chức, cá nhân quản lý hồ chứa, tuyên truyền, phổ biến, nâng cao nhận thức cộng đồng b) Giải pháp công trình: Sửa chữa, nâng cấp (SCNC) đảm bảo an tồn cho 1.200 hồ chứa bị xuống cấp, không đảm bảo khả chống lũ theo tiêu chuẩn, quy chuẩn hành 1.2 Tổng quan nghiên cứu ứng dụng LTĐTC PTRR lĩnh vực thủy lợi đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc LTĐTC ứng dụng từ năm 1920 phát triển mạnh mẽ từ năm 1970 Mỹ Canada 02 quốc gia đầu nghiên cứu ứng dụng LTĐTC đánh giá an toàn đập lớn từ năm 1990 Việc nghiên cứu kết hợp LTĐTC PTRR đánh giá an toàn đập, hồ chứa nước thực Đức, Hà Lan Úc từ năm 1996 nhanh chóng lan rộng nước Châu Âu, Mỹ, trở thành trọng tâm Hội thảo Hội Đập lớn Thế giới (ICOLD) từ năm 2000 đến Ở Việt Nam, LTĐTC phát triển từ năm 2000 lĩnh vực thủy lợi cơng trình phịng lũ, cống lộ thiên, hệ thống kênh cơng trình kênh, CTĐM hồ chứa thủy lợi Một số tác giả tiêu biểu: Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Quang Hùng, Phạm Hồng Cường, Mai Văn Cơng, Lê Xn Bảo, Trần Quang Hồi… Trong lĩnh vực an toàn hồ chứa, Nguyễn Lan Hương xây dựng phương pháp luận đánh giá ĐTC cho đầu mối hồ chứa thủy lợi; vài dự án ODA đề cập đến rủi ro như: “Dự án Việt Nam - New Zealand An toàn Đập”, Dự án Dự án WB8 “Sửa chữa nâng cao an toàn đập”… Việc xác định ngập lụt hạ du tiêu chuẩn hóa TCKT 03:2015 Như vậy, Việt Nam hầu hết nghiên cứu thường tập trung vào ứng dụng LTĐTC PTRR đánh giá an toàn CTĐM hồ chứa nước; chưa có nghiên cứu tồn diện tích hợp tốn phân tích ĐTC hệ thống CTĐM với PTRR ngập lụt hạ du Hiện nay, giới có phần mềm dùng phổ biến để tính tốn ĐTC là: Bestfit, VaP Open FTA Ở nước, phần mềm DCT2007 sử dụng để đánh giá chất lượng hệ thống cơng trình thủy nơng theo LTĐTC cấp độ II; phần mềm SYPRO2016 xác định ĐTC cơng trình (đập đất, đập tràn cống ngầm) cấp độ II cấp độ III 1.3 Tồn nghiên cứu đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi Việt Nam Ở Việt Nam, việc đánh giá CTĐM hồ chứa thực theo phương pháp tất định, rủi ro ngập lụt xét đến chưa đầy đủ, thường tập trung vào nội dung: (i) Đánh giá an toàn CTĐM, chưa xét đến mối liên hệ ĐTC hồ chứa với rủi ro vùng hạ du; (ii) Xây dựng đồ ngập lụt vùng hạ du, thống kê thiệt hại để đề xuất phương án vận hành hồ chứa hợp lý phương án ứng phó giảm thiểu rủi ro ngập lụt mà chưa xét đến mối liên hệ với trạng CTĐM Như vậy, cách đánh giá an tồn đập, hồ chứa có bất cập sau: Chỉ xét cụm CTĐM với sơ đồ bố trí tổng thể đơn giản; chưa xét đầy đủ, toàn diện CCSC hạng mục hệ thống CTĐM, kết đánh giá chưa phản ánh khách quan đầy đủ trạng cơng trình; việc đánh giá thiệt hại, đánh giá mức độ rủi ro ngập lụt cần thiết chưa quan tâm; nghiên cứu cịn rời rạc, chưa gắn an tồn CTĐM với rủi ro ngập lụt hạ du 1.4 Định hƣớng nghiên cứu vấn đề cần giải Luận án Phương pháp kết hợp LTĐTC PTRR ngập lụt vùng hạ du phương pháp đại, khắc phục tồn đánh giá an toàn hồ chứa Việt Nam Đề tài chọn hướng nghiên cứu xây dựng phương pháp luận đánh giá an toàn hồ chứa có xét đến rủi ro ngập lụt vùng hạ du đập 1.5 Kết luận chƣơng Thơng qua phân tích tổng quan an tồn hồ chứa nước, tình hình nghiên cứu, ứng dụng LTĐTC PTRR vào lĩnh vực thủy lợi đánh giá an toàn hồ chứa nước giới Việt Nam; ưu, nhược điểm số nghiên cứu điển hình trạng hồ chứa thủy lợi Việt Nam, số cố xảy ra; phân tích nguyên nhân gây an toàn đập, hồ chứa, Chương tồn nghiên cứu nước Từ đó, xác định hướng nghiên cứu tập trung vào xây dựng phương pháp luận đánh giá an toàn CTĐM hồ chứa nước có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du kết hợp phân tích ĐTC CTĐM hồ chứa nước PTRR ngập lụt vùng hạ du; đề xuất giải pháp tối ưu sửa chữa, nâng cấp CTĐM đáp ứng khả chấp nhận rủi ro ngập lụt vùng hạ du CHƢƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA 2.1 Lý thuyết độ tin cậy đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc 2.1.1 Độ tin cậy chế cố a) Khái niệm chế cố (CCSC): kiểu hư hỏng cơng trình q trình học - vật lý tương tác điều kiện biên cơng trình Cơ chế cố mơ hai đại lượng khả chịu tải (R) tải trọng tác dụng (S) b) Hàm tin cậy CCSC: Hàm tin cậy (Z) giá trị lại khả chịu tải (R) tác động tải trọng tác dụng bên (S) Hàm (Z) thiết lập trạng thái giới hạn cho giá trị âm tương ứng với trạng thái phá hoại/hư hỏng chế ngược lại giá trị dương Z tương ứng với trạng thái làm việc an toàn biểu diễn sau: Z=R-S (2-1) c) Cách giải hàm tin cậy CCSC: Hàm tin cậy giải với cấp độ sau: Cấp độ I: Tính tốn dựa hệ số an toàn cho phép; cấp độ II: (phương pháp gần đúng) hàm tin cậy tuyến tính hóa hàm mật độ xác suất thay hàm có dạng phân bố chuẩn; cấp độ III: Giải tốn ngẫu nhiên hồn tồn hàm mật độ xác suất giữ nguyên thể d) Chỉ số độ tin cậy β giá trị dùng để thay cho độ tin cậy xác suất cố Pf (Failure Probability): β = -1 (1 -Pf) (2-41) -1 đó,  nghịch đảo hàm phân phối chuẩn chuẩn hóa 2.1.2 Sơ đồ cố a) Khái niệm: Sơ đồ mô tả mối quan hệ chế cố cơng trình hệ thống gọi sơ đồ cố b) Thiết lập sơ đồ cố (i) Phân tích hệ thống: việc mơ tả chức hệ thống, phận cấu thành mối quan hệ thành phần Cây cố mô tả chuỗi logic cho kiện dẫn đến cố không mong muốn gọi “sự cố cuối cùng” c) Mô tả sơ sồ cố hệ thống ký hiệu quy ước chung biểu diễn cố cổng liên kết thể mối quan hệ cố 2.1.3 Hàm tin cậy hệ thống Có cách mơ tả mối quan hệ sơ đồ cố thành phần thuộc hệ thống ghép song song ghép nối tiếp (a) Hệ thống nối tiép (b) Hệ thống song song Hình 2-5: Sơ đồ cố điển hình hệ thống a) XSSC hệ thống ghép nối tiếp XSSC hệ thống ghép nối tiếp lớn XSSC lớn thành phần nhỏ tổng XSSC tất thành phần Ditlevsen đưa công thức gần sau: Nếu áp dụng phương pháp cấp độ II để tính XSSC thành phần biên XSSC hệ thống có n thành phần là: )) ∑ ( ) ( ( (2-43) Hình 2-6: Minh họa cách xác định XSSC hệ thống nối tiếp b) XSSC hệ thống ghép song song Hệ thống gặp cố tất thành phần hệ thống hư hỏng Khoảng cố định nghĩa là: (2-45) XSSC hệ thống ( ) (( | ) ( | ) ( | )) (2-46) 2.2 Phân tích rủi ro ngập lụt vùng hạ du hồ chứa a) Định nghĩa rủi ro ngập lụt vùng hạ du hồ chứa Đối với hồ chứa nước, rủi ro ngập lụt vùng hạ du xác định sau: RR = P f C n (2-48) đó, RR: rủi ro ngập lụt hạ du; Pf : xác suất xảy ngập lụt hạ du; Cn: tổng chi phí thiệt hại ngập lụt vùng hạ du b) Mục đích PTRR: Hình 2-8: Sơ đồ ngun lý phân tích rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa Mục đích PTRR ngập lụt hạ du cung cấp sở khoa học để đưa định quản lý, vận hành cơng trình nhằm bảo đảm an tồn cơng trình, vùng hạ du phát huy hiệu sử dụng hồ chứa PTRR ngập lụt hạ du theo kịch thực tế nguy an toàn Kết PTRR ngập lụt hạ du so sánh với chuẩn rủi ro hay giá trị giới hạn rủi ro thiết lập Trong trường hợp cần thiết, thông số kỹ thuật CTĐM, cơng trình chống ngập hạ du phải điều chỉnh để giá trị rủi ro thỏa mãn tiêu chuẩn Rủi ro chấp nhận hay giá trị giới hạn rủi ro (chuẩn rủi ro) giá trị rủi ro tương ứng với điểm tối ưu mà tổng chi phí nhỏ b) Ngun lý trình tự PTRR ngập lụt hạ du hồ chứa nước Hình 2-8, 2-9: Hình 2-9: Các bước phân tích rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa 2.3 Hậu ngập lụt hạ du xác định thiệt hại ngập lụt hạ du hồ chứa 2.3.1 Hậu ngập lụt hạ du hồ chứa thiệt hại kinh tế, xã hội môi trường, đặc biệt trường hợp vỡ đập, phân chia thành nhóm, gồm: nhóm thiệt hại người tài sản chia thành loại: thiệt hại trực tiếp gián tiếp; thiệt hại hữu hình vơ hình 2.3.2 Phương pháp đánh giá thiệt hại vùng hạ du hồ chứa nước Có phương pháp phổ biến đánh giá thiệt hại vùng hạ du, gồm: (i) Phương pháp thống kê (dựa vào số liệu lưu trữ) (ii) phương pháp mơ hình mơ kết hợp kiểm chứng số liệu điều tra, phương pháp sử dụng phổ biến cách thức xây dựng đường cong thiệt hại (hàm thiệt hại) dựa đồ ngập lụt; kiểm chứng số liệu lịch sử quan trắc Trên giới có nhiều phần mềm mơ q trình ngập lụt tích hợp với hệ thống thống tin địa lý (GIS) cho phép thể đặc trưng ngập lụt cách trực quan như: MIKE URBAN, MIKE FLOOD phát triển Viện Thủy Lực Đan Mạch (DHI); ISIS phát triển Halcrow (Anh)… Tổng thiệt hại vùng hạ du xác định theo công thức sau: ∑ ( ) (2-49) đó: D: tổng thiệt hại vùng hạ du Fi: Diện tích thứ i tồn diện tích vùng hạ du chia thành n ô f(hi) : Giá trị hàm thiệt hại tương ứng với độ ngập (hi) ô lưới thứ i 3.1.2 Sơ đồ hóa vùng ngập lụt hạ du hồ chứa nước Hình 3-2: Sơ họa vùng ngập lụt hạ du hồ chứa nước Khi CTĐM xảy cố, nước dồn lưu vực sơng sau đập có tuyến đập qua Khi đó, vùng hạ du có vùng ngập lụt Trường hợp nước từ hồ qua đập chính, đập phụ bị vỡ nước từ hồ qua tràn chính, tràn phụ cống lấy nước bị cố khơng nhập lưu sơng có tuyến đập qua Khi đó, vùng hạ du có nhiều vùng ngập lụt 3.1.3 Kết nối an tồn cơng trình đầu mối ngập lụt hạ du Hình 3-4: Sơ đồ kết nối an tồn CTĐM ngập lụt hạ du hồ chứa nước Từ Sơ đồ kết nối trên, ứng với trường hợp thực tiễn, có sơ đồ CTĐM vùng hạ du hồ chứa nước sau: a) b) c) Hình 3-5: Sơ đồ hóa CTĐM vùng hạ du hồ chứa nước a) Hồ chứa nước có vùng ngập lụt hạ du V1; b) Hồ chứa nước có vùng ngập lụt hạ du độc lập V1, V2; c) Hồ chứa nước có từ vùng ngập lụt hạ du độc lập trở lên V1, V2,…Vn Mỗi sơ đồ Hình 3-5 lại tổ hợp với yếu tố ảnh hưởng đến ngập lụt hạ du, gồm: nước từ lưu vực sông khác đổ về, mưa nội đồng ảnh 11 hưởng thủy triều Hình 3-3 Từ phân tích mối liên hệ CTĐM vùng hạ du nêu trên, ta thiết lập sơ đồ cố tổng quát sau: Hình 3-6: Sơ đồ cố tổng quát ngập lụt vùng hạ du hồ chứa nước 3.1.4 Giới hạn trƣờng hợp nghiên cứu Luận án nghiên cứu thiết lập toán ứng dụng LTĐTC PTRR đánh giá an tồn hồ chứa có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du cho trường hợp phổ biến Việt Nam sau: (i) CTĐM gồm hạng mục: đập đất, tràn xả lũ cống lấy nước; (ii) Vùng hạ du có vùng ngập lụt nghĩa hạng mục thuộc CTĐM bị cố, nước từ hồ xả qua hạng mục dồn lưu vực sơng có tuyến đập qua sau đập; (iii) Ngập lụt hạ du chịu ảnh hưởng xả lũ cố CTĐM 3.2 Thiết lập sơ đồ cố Sự cố đập, tràn xả lũ, cống lấy nước hay cơng trình liên quan khác thuộc CTĐM trực tiếp gián tiếp dẫn đến tràn phải xả lũ khẩn cấp vỡ đập gây ngập lụt hạ du, đó, vỡ đập trường hợp gây thiệt hại lớn Như vậy, “ngập lụt vùng hạ du” “sự cố cuối cùng” sơ đồ cố Hình 3-8: Sơ đồ cố ngập lụt vùng hạ du hồ chứa nước trường hợp nghiên cứu 12 3.2.1 Cơ chế cố sơ đồ cố đập 1.1.1 Hình 3-9: Sơ đồ cố đập Cơ chế cố sơ đồ cố tràn xả lũ 1.1.2 Hình 3-10: Sơ đồ cố củacơng trình tháo lũ Cơ chế cố sơ đồ cố cống lấy nước Hình 3-11: Sơ đồ cố cống lấy nước 13 3.3 Thiết lập hàm độ tin cậy chế cố hồ chứa nƣớc a) Nguyên tắc thiết lập Hoạt động hạng mục thuộc CTĐM tuân theo quy luật vật lý, học tác động qua lại mơi trường nước, nền, cơng trình Quy luật xem xét để xác định hàm tải trọng (S) hàm độ bền (R) thiết lập hàm tin cậy b) Điều kiện áp dụng: Đối tượng nghiên cứu CTĐM hồ chứa mô theo hệ thống có liên kết nối tiếp c) Giải hàm tin cậy: Các hàm tin cậy giải theo cấp độ phương pháp mô ngẫu nhiên Monte - Carlo (MCS) 3.4 Bài toán 1: Xác định XSSC phân tích ĐTC CTĐM hồ chứa 3.4.1 Mục tiêu: Đánh giá trạng an toàn CTĐM hồ chứa nước thông qua việc xác định so sánh ĐTC CTĐM với chuẩn an tồn có 3.4.2 Nội dung tốn a) Trình tự thực hiện: Xác định ĐTC chế cố hạng mục thuộc CTĐM; phân tích ĐTC hạng mục thuộc hệ thống CTĐM, đề xuất giải pháp nâng cao ĐTC CTĐM giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du b) Các bước giải toán: Bảng 3-5: Ma trận cố hệ thốngcơng trình đầu mối hồ chứa nước Cơ chế cố Các hạng mục thuộc cơng trình đầu mối Sự cố Sự cố … Sự cố i … (0) Đập Đập phụ (thứ 1) … Đập phụ(thứ j) Cơng trình tháo lũ (thứ 1) … Cơng trình tháo lũ (thứ k) Cống lấy nước số (thứ 1) … Cống lấy nước (thứ l) Các hạng mục khác (m) Tổng hợp (1) p11 p21 … pj1 … … Pk1 … … Pl1 Pm1 PSC1 (2) p12 p22 … pj2 … … … … (i) p1i p2i … pji … pk2 … … Pl2 pm2 PSC2 … … … Tổng … … … … Sự cố n (n) p1n p2n … pjn … Pki … … … pkn … P3 Pli pmi PSCi … … … Pln pmn PSCn Pl Pm PHT P1 P2 … P3 - Bước 1: Mô tả nhiệm vụ, cấu tạo, quy mô, trạng thành phần thuộc hệ thống CTĐM; xác định mối quan hệ thành phần - Bước 2: Phân tích nguyên nhân dẫn đến cố theo chế khác nhau; liệt kê cố xảy cho hạng mục hệ thống CTĐM; 14 - Bước 3: Xây dựng sơ đồ cố hạng mục, CTĐM - Bước 4: Thiết lập giải hàm tin cậy CCSC để xác định XSSC - Bước 5: Phân tích sơ đồ cố, tổng hợp XSSC cho hạng mục toàn hệ thống CTĐM theo ma trận cố - Bước 6: Xác định số ĐTC (β) chế cố hệ thống 3.4.3 Kết ý nghĩa toán Kết Bài toán cho ta (i) nhận dạng hạng mục cơng trình có nguy xảy cố cao (Pj max) để xác định hạng mục thuộc CTĐM cần phải tập trung để SCNC; (ii) Xác định CCSC có XSSC lớn (PSCi max) để đề xuất giải pháp thiết kế SCNC nâng cao ĐTC cho CTĐM 3.5 Bài toán 2: Xác định ĐTC yêu cầu CTĐM theo rủi ro ngập lụt hạ du 3.5.1 Mục tiêu Xác định ĐTC yêu cầu hay XSSC cho phép [Pf] CTĐM vào rủi ro chấp nhận vùng hạ du hồ chứa theo quan điểm tối ưu kinh tế 3.5.2 Nội dung toán a) Xác định XSSC tối ưu kinh tế CTĐM Pf-opt Pf-opt xác định từ mức đảm bảo an toàn vùng hạ du tương ứng với điểm cực tiểu đường cong chi phí (C) b) Lựa chọn XSSC cho phép [Pf] CTĐM ĐTC yêu cầu CTĐM hồ chứa nước không lựa chọn tối ưu kinh tế mà cần thiết xem xét tồn diện trị, xã hội môi trường XSSC cho phép [Pf] xác định sau:  Pf   Pf opt  Pf (3-13) đó, Pf phụ thuộc vào yếu tố ảnh hưởng đến rủi ro hạ du (R) chưa xét đến, gồm: Các thiệt hại vơ hình người, mát giá trị tín ngưỡng, tơn giáo, lịch sử, xáo trộn sống người dân; u cầu bảo vệ cơng trình quan trọng vùng hạ du; sử dụng đa mục tiêu hồ chứa… c) Các bước giải toán Bước 1: Xây dựng đường cong đầu tư (I) biểu diễn quan hệ giá trị đầu tư CTĐM mức đảm bảo an toàn hệ thống CTĐM Bước 2: Xây dựng đường cong rủi ro (R) biểu diễn quan hệ giá trị rủi ro ngập lụt hạ du theo mức đảm bảo an toàn CTĐM, gồm: xây dựng đồ ngập lụt; xác định thiệt hại hại; xây dựng đồ thiệt hại Bước 3: Tìm XSSC cho phép hay ĐTC yêu cầu hệ thống CTĐM: Bước 4: Lựa chọn XSSC cho phép [Pf] kết luận an toàn CTĐM - Lựa chọn XSSC cho phép [Pf] theo công thức (3-13) 15 - Kết luận: (i) Nếu XSSC trạng CTĐM hồ chứa Pf ≤ [Pf] hồ chứa bảo đảm an tồn; (ii) Nếu XSSC trạng CTĐM hồ chứa Pf ≥ [Pf] hồ chứa khơng an tồn 3.5.3 Kết ý nghĩa toán (i) XSSC cho phép [Pf] giá trị giới hạn để so sánh, kết luận an tồn CTĐM có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du; (ii) Phản ánh tính hệ thống, mối liên hệ an tồn cơng trình vùng hạ du hồ chứa, từ phân tích đề xuất giải pháp SCNC hồ chứa 3.6 Bài toán 3: Thiết kế CTĐM hồ chứa theo ĐTC yêu cầu có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa 3.6.1 Mục tiêu toán Nâng cấp CTĐM theo khả chấp nhận ngập lụt vùng hạ du cách phân bổ ĐTC yêu cầu [Pf] cho hạng mục thuộc CTĐM hồ chứa nước 3.6.2 Nội dung toán Việc phân bổ ĐTC yêu cầu cho hạng mục thuộc CTĐM Bài toán thực theo trình tự ngược lại Bài toán Tỷ lệ phân bổ phụ thuộc vào mức độ ảnh hưởng CCSC thành phần đến XSSC hệ thống xác định theo phương pháp sau: a) Phương pháp thống kê: Phương pháp coi ĐTC chế cố thành phần hệ thống đại lượng ngẫu nhiên Phương pháp có tính xác cao, ứng dụng có chuỗi số liệu quan trắc đủ dài đồng b) Phương pháp phân bổ ĐTC cho phép theo mức độ ảnh hưởng CCSC Hình 3-16: Sơ đồ minh họa phân bổ ĐTC theo sơ đồ cố Bước 1: Xác định mức độ ảnh hưởng CCSC thành phần công trình đến XSSC hệ thống theo kết Bài toán Bước 2: Tiến hành phân bổ ĐTC theo cấp sơ đồ cố, với hệ số ảnh hưởng xác định bước P1i = K1i [Pf] 16 đó: K1i hệ số phân bổ cấp thứ nhất; i: hạng mục đập, tràn, cống, cụ thể: Pđập = K1đập [Pf] Tương tự, tính tốn cho thành phần khác phân bổ theo cấp thứ 2, 3…n với hệ số K2j; K3l… Knm Bước 3: Tính lặp để xác định giá trị thiết kế biến ảnh hưởng: Từ Pfi thành phần chế phân bổ, sử dụng phương pháp Monte Carlo tính lặp để xác định giá trị thiết kế biến đảm bảo Pfi < [Pfi] 3.6.3 Kết ý nghĩa tốn Bài tốn trình bày phương pháp luận thiết kế SCNC hồ chứa đạt ĐTC yêu cầu hay XSSC cho phép [Pf] dựa trạng CTĐM khả chấp nhận rủi ro vùng hạ du hồ chứa nước 3.7 Biện pháp nâng cao an toàn hồ chứa, giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du Hình 3-17: Sơ đồ tiếp cận giải pháp nâng cao an toàn hồ chứa nước Trường hợp XSSC (Pf) ≥ [Pf] hồ chứa khơng bảo đảm an tồn, hạ du có khả bị rủi ro ngập lụt Khi đó, cần có giải pháp nâng cao an tồn hồ chứa 3.7.1 Nhóm giải pháp giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du (Top - Down) tác động vào vùng hạ du như: Xây dựng phương án ứng phó với thiên tai, phương án ứng phó với tình khẩn cấp, xây dựng cơng trình chống ngập đê, kè sơng 3.7.2 Nhóm giải pháp phòng, tránh rủi ro ngập lụt hạ du (Bottom - Up) tác động vào CTĐM: Đầu tư sửa chữa, nâng cấp hệ thống CTĐM đáp ứng ĐTC yêu cầu để giảm rủi ro ngập lụt vùng hạ du 3.7.3 Giải pháp kết hợp giảm thiểu phòng, tránh rủi ro ngập lụt hạ du Giải pháp kết hợp giảm thiểu pháp phòng, tránh rủi ro ngập lụt hạ du dựa nguyên tắc tác động đồng thời hệ thống CTĐM vùng hạ du Căn vào yêu cầu quản lý để lựa chọn điểm “thiết kế” XSSC [Pf] cho phù hợp: (i) Chọn điểm “thiết kế” lệch trái điểm “tối ưu” chấp nhận rủi ro (R) tăng để giảm vốn đầu tư (I) (ii) chọn điểm “thiết kế” lệch phải lựa chọn tăng vốn đầu tư (I) để giảm rủi ro (R) Hình 3-18 17 Hình 3-18: Lựa chọn điểm thiết kế 3.8 Kết luận Chƣơng Các toán thiết lập mối liên hệ an toàn CTĐM với rủi ro ngập lụt hạ du; xây dựng cở khoa học xác định XSSC trạng số độ tin cậy (β) hệ thống CTĐM; thiết kế CTĐM hồ chứa đạt ĐTC yêu cầu theo khả chấp nhận ngập lụt hạ du hồ chứa Từ đó, đề xuất giải pháp nâng cao an toàn hồ chứa giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du, cách lựa chọn điểm thiết kế đáp ứng yêu cầu thực tiễn quản lý CHƢƠNG ỨNG DỤNG LTĐTC VÀ PTRR ĐÁNH GIÁ AN TỒN HỒ NÚI CỐC CĨ XÉT ĐẾN NGẬP LỤT HẠ DU 4.1 Giới thiệu chung hồ Núi Cốc Hồ Núi Cốc thuộc lưu vực sông Công, nằm phía Tây Nam thành phố Thái Nguyên, khai thác từ năm1982; dung tích 176 triệu m3, nhiệm vụ cấp nước tưới cho 12.000 ha, cho công nghiệp dân sinh 40 ÷ 70 triệu m3/năm, giảm lũ sông Cầu, phát triển thủy sản, thủy điện du lịch 4.2 Đánh giá trạng an toàn hồ Núi Cốc có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du 4.2.1 Sơ đồ tiếp cận phân tích an tồn hồ Núi Cốc Hình 4-5: Sơ đồ tiếp cận giải toán 18 4.2.2 Xác định XSSC số ĐTC trạng hồ Núi Cốc a) Sơ đồ hóa CTĐM vùng hạ du hồ Núi Cốc CTĐM hồ Núi Cốc gồm: 01 đập chính, 07 đập phụ; 01 tràn chính, tràn bổ sung cống lấy nước (01 cống thân đập chính; 01 cống thân đập phụ số 1) Nếu xảy cố CTĐM, nước xả từ hồ chứa Núi Cốc qua đập chính, đập phụ, tràn xả lũ nhập lưu sơng Cơng phía sau đập Như vậy, hồ Núi Cốc có vùng hạ du sơ đồ hóa Hình 4-6 Hình 4-6: Sơ họa hệ thống cơng trình đầu mối hồ Núi Cốc b) Xây dựng sơ đồ cố Hình - 8: Sơ đồ cố cơng trình đầu mối hồ Núi Cốc c) Xác định XSSC phân tích ĐTC CCSC phân tích ĐTC Bảng 4-1, Hình 4-10 Hình 4-10: Mức độ ảnh hưởng chế cố đến an toàn hồ Núi Cốc 19 Bảng 4-1: Mức độ ảnh hưởng chế cố đến ĐTC CTĐM (1) Kết tính với mực nước cực trị theo chuỗi quan trắc 20 năm gần đây: Giá trị XSSC nhỏ mức bảo đảm phòng lũ thiết kế: Pf =0,0067 < P1% = 0,01 XSSC lớn mức đảm bảo phòng lũ kiểm tra Pf = 0,0067> P0,2% = 0,002 Do vậy, CTĐM có khả bị cố, nguyên nhân dẫn đến cố hệ thống chủ yếu trượt mái hạ lưu (P2 = 22,45% Pf) (2) Kết tính với MNLTK cập nhật số liệu thủy văn bồi lắng lòng hồ: Giá trị XSSC lớn mức bảo đảm phòng lũ thiết kế kiểm tra: Pf = 0,00693 > P0,2% = 0,002 Chỉ số độ tin cậy hồ chứa tích nước với mực nước lũ thiết kế cập nhật giảm từ 2,425 xuống 1,4164 (giảm 42%) so với tích với mực nước cực trị năm Lúc này, XSSC chế nước tràn đỉnh đập, trượt mái hạ lưu, xói cửa xuất hang thấm đập 20 tăng lên Hệ thống CTĐM có nguy cố chủ yếu nước tràn đỉnh đập (P1= 60,05% Pf) trượt mái hạ lưu (P2 = 16,40% Pf) Các chế ổn định thấm, thủy lực có giá trị XSSC nhỏ chiếm tỷ trọng không nhiều cấu thành nên XSSC hệ thống Từ đường cong cố chế nước tràn đỉnh đập ổn định trượt mái hạ lưu Hình 4-11, ta nhận thấy: - Độ dốc đường cong cố ổn định mái hạ lưu nhỏ giá trị XSSC P2 thay đổi không đáng kể mực nước thay đổi từ +46,51 đến +48,7 Điều cho thấy đập cố kết qua gần 40 năm khai thác mái đập ổn định Tuy nhiên, XSSC tăng nhanh mực nước hồ thay đổi từ +48,7 đến +50 - Độ dốc đường cong cố nước tràn đỉnh đập nhỏ, giá trị XSSC P1 nhỏ biến đổi không nhiều khoảng mực nước cực trị năm +46,5 đến +47,5 Tuy nhiên, đường cong có độ dốc lớn, giá trị XSSC P1 tăng dần biến đổi lớn khoảng mực nước từ +47,5 trở lên Điều cho thấy, đập có nguy cao bị tràn đỉnh hồ tích nước cao trình +47,5 Hình 4-11: Đường cong cố chế nước tràn đỉnh đập chế ổn định mái hạ lưu 4.2.3 Xác định độ tin cậy yêu cầu CTĐM theo rủi ro ngập lụt vùng hạ du a) Xây dựng đường cong chi phí đầu tư CTĐM Ipf theo kịch Hình 4-12 b) Xác định giá trị thiệt hại giá trị rủi ro từ đồ ngập lụt vùng hạ du Bản đồ thiệt hại ứng với kịch Hình P2-5 Hình 4-12: Các kịch tính tốn xác định ĐTC u cầu hồ Núi Cốc Hình P2-5: Bản đồ thiệt hại ứng theo mức ngập (Kịch 3) c) Xác định độ tin cậy yêu cầu CTĐM hồ Núi Cốc 21 Bảng 4-5: Chi phí đầu tư nâng cấp CTĐM hồ Núi Cốc ứng với kịch Đơn vị tính: tỷ đồng Hình 4-14: Đường cong chi phí đầu tư nâng cấp cơng trình đầu mối có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du hồ Núi Cốc c) Lựa chọn xác suất cố cho phép [Pf] CTĐM Hình 4-14 cho thấy Ctot đạt giá trị nhỏ ứng với kịch kịch điểm có giá trị Cmin xấp xỉ ĐTC tối ưu Pf-opt =1/5.000 4.2.4 Kết đánh giá an tồn hồ Núi Cốc có xét đến ngập lụt hạ du PfMNLTK = 0,0693 > PfMNcực trị năm = 0,0067 > [Pf] = 0,0002 = 1/5.000 Như vậy, CTĐM hồ Núi Cốc (được thiết kế với mức đảm bảo phòng lũ kiểm tra theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT P = 0,2% = 1/500 năm) có khả bị cố gây ngập lụt hạ du cần sửa chữa, nâng cấp đảm bảo an toàn để phù hợp với yếu tố thay đổi thủy văn, thủy lực khả chấp nhận rủi ro vùng hạ du giảm so với thiết kế 4.2.5 Phân tích lựa chọn giải pháp SCNC hồ Núi Cốc Chọn giải pháp SCNC theo phương án 2: Nâng MNDBT lên +47; bổ sung tràn cố kiểu tự B=100 m; mở rộng tràn lên B = 80 m, giữ nguyên Zng = +41,2 4.2.6 Thiết kế hồ Núi Cốc đạt độ tin cậy yêu cầu Từ kết tính Bảng 4-6, ta thấy mặt cắt tính tốn có kịch thước lớn mặt cắt ban đầu đập Do vậy, đập hồ Núi Cốc nâng cấp đáp ứng ĐTC cao 22 Bảng 4-6: Kích thước đập tính theo XSSC cho phép 4.3 Kết luận Chƣơng Kết tính giới hạn nghiên cứu Chương IV cho thấy ĐTC tại: PfMNLTK = 0,0693 > PfMNcực trị năm = 0,0067 > [Pf] = 0,0002 = 1/5.000 Giá trị rủi ro ngập lụt hạ du hồ Núi Cốc ứng với ĐTC Pf = 0.0067 2.261 tỷ đồng, gấp 26,6 lần giá trị rủi ro chấp nhận vùng hạ du Điều cho thấy tồn hồ Núi Cốc có hạ lưu thành phố Sông Công, thị xã Phổ Yên, khu công nghiệp… tiềm ẩn nguy lớn ngập lụt CTĐM bị cố Hiện tại, hồ Núi Cốc thiết kế với số ĐTC β = 2,425 < [β]= 3,5 So với thời điểm xây dựng đập, vùng hạ du bổ sung thêm nhiều sở hạ tầng nên giá trị vùng ảnh hưởng gia tăng, mức sống tăng dẫn đến yêu cầu đảm bảo an tồn cao (hay nói cách khác vùng hạ du thời điểm chấp nhận giá trị rủi ro thấp so với thời điểm xây dựng hồ chứa) Như vậy, tiêu chuẩn an toàn hành chưa đáp ứng yêu cầu chống ngập lụt cho vùng hạ du, cần phải nâng cấp CTĐM, tập trung vào giải pháp tránh cố nước tràn đỉnh đập KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt đƣợc luận án (1) Phân tích, đánh giá tổng quan an toàn hồ chứa giới Việt Nam, tồn nghiên cứu đánh giá an toàn hồ chứa nước; nhấn mạnh ưu điểm việc kết hợp PTRR LTĐTC đánh giá an toàn hồ chứa (2) Xây dựng sở khoa học áp dụng LTĐTC xác định độ tin cậy (Pf) hệ thống CTĐM ĐTC yêu cầu hồ chứa thủy lợi (3) Xây dựng phương pháp luận đánh giá an tồn hồ chứa có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du qua việc thiết lập giải toán (4) Đề xuất giải pháp giảm thiểu rủi ro theo hướng tiếp cận Bottom - Up (từ hạ du lên CTĐM) để giảm thiểu mức độ ảnh hưởng ngập lụt hạ du cách tác động vào vùng hạ du; giải pháp phòng, tránh Top - Down (từ CTĐM đến hạ du) cách đầu tư nâng cao an toàn CTĐM đạt ĐTC yêu cầu theo khả chấp nhận rủi ro vùng hạ du kết hợp giải pháp nêu (5) Áp dụng phương pháp luận xây dựng đánh giá an toàn hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên cho kết phù hợp với thực tiễn công tác quản lý vận hành Điều khẳng định LTĐTC PTRR toán ứng dụng thiết lập tin cậy áp dụng điều kiện Việt Nam 23 Những đóng góp luận án (1) Xây dựng sơ đồ thuật giải toán ứng dụng lý thuyết độ tin cậy phương pháp phân tích rủi ro xác định số an toàn hệ thống CTĐM hồ chứa thủy lợi có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du (2) Tính tốn cho hồ chứa nước điển hình (hồ Núi Cốc): lượng hóa xác suất cố trị số độ tin cậy yêu cầu có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du, làm sở để thiết kế sửa chữa, nâng cấp CTĐM hồ chứa Các tồn hƣớng phát triển 3.1 Các tồn (1) Chưa xét đến yếu tố vận hành tối ưu hóa hồ chứa đáp ứng nhiệm vụ đa mục tiêu cấp nước, tưới, phục vụ phát điện, du lịch, nuôi trồng thủy sản,… (2) Chưa xem xét đến yếu tố thiệt hại phi vật chất hàm rủi ro 3.2 Hướng phát triển Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện ứng dụng PTRR LTĐTC cách toàn diện phù hợp với thực tế, gồm: (1) Nghiên cứu lượng hoá ảnh hưởng hồ chứa thượng nguồn mối quan hệ thống kê an toàn hồ chứa lưu vực sông (2) Xem xét cố cơng trình khác thuộc CTĐM sơ đồ cố; phân tích tương quan CCSC, tương quan kết hợp CCSC trường hợp nhiều cố có chung nguyên nhân (3) Nghiên cứu xác định ĐTC yêu cầu cho hồ chứa phục vụ đa mục tiêu phòng chống lũ, phát điện, cấp nước… (4) Nghiên cứu yếu tố thiệt hại phi vật chất hàm rủi ro (5) Nghiên cứu mở rộng phạm vi áp dụng cho đập dâng tràn hồ chứa xây dựng hồ chứa SCNC đáp ứng quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội vùng thượng nguồn hạ du hồ chứa nước Kiến nghị Đánh giá an tồn hồ chứa thủy lợi có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du PTRR LTĐTC phương pháp mới, khắc phục nhược điểm phương pháp tất định Tuy vậy, việc tính tốn toán thử dần với khối lượng lớn, đòi hỏi chuỗi quan trắc số liệu đầu vào đủ dài để đảm bảo tính tin cậy Thực tiễn cơng tác quản lý an tồn đập, hồ chứa Việt Nam cho thấy, khó khăn lớn việc áp dụng LTĐTC PTRR cho hồ chứa nước do: (1) Công tác quan trắc, lưu trữ số liệu quan trắc chưa đầy đủ, chuỗi số liệu chưa đủ dài, ảnh hưởng đến tính xác kết tính tốn; (2) Các tài liệu thống kê thiệt hại hạ du, thiệt hại ngập lũ thiếu chưa lưu trữ thành hệ thống Vì vậy, cần thiết lập hệ thống sở liệu quan trắc cơng trình, quan trắc khí tượng thủy văn chuyên dùng số liệu thiệt hại ngập lụt hạ du hồ chứa với chuỗi quan trắc đủ dài đồng nhằm nâng cao tính xác việc xác định ĐTC hồ chứa thủy lợi Việt Nam./ 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [1] Phạm Ngọc Quý, Cầm Thị Lan Hƣơng, “Nhân dịp kỷ niệm 75 năm ngày truyền thống ngành Thủy lợi Việt Nam, nghĩ an toàn đập hồ chứa nước”; Tạp chí Tài nguyên nước, Hội Thủy lợi Việt Nam; Số 03 (8/2020), ISSN 18593771, tr14-17, 2020 [2] Cầm Thị Lan Hƣơng, Mai Văn Công, Phạm Ngọc Quý, “Nghiên cứu xác định số an toàn yêu cầu hệ thống cơng trình đầu mối hồ chứa nước có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du - ứng dụng cho hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên”; Tạp chí Tài nguyên nước, Hội Thủy lợi Việt Nam; Số 02 (04/2020), ISSN 18593771, tr53-63, 2020 [3] Cầm Thị Lan Hƣơng, “Nghiên cứu xác định rủi ro ngập lụt vùng hạ du hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên”; Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, Trường Đại học Thủy lợi; Số 68 (3/2020), ISSN 1859-3941, tr43-50, 2020 [4] Cầm Thị Lan Hƣơng, “Nghiên cứu xác định số an tồn cơng trình đầu mối hồ chứa thủy lợi theo lý thuyết độ tin cậy - ứng dụng cho hồ Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên”; Tạp chí Khoa học Công nghệ Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam; Số 58 (02/2020), ISSN 1859-4255, tr102-108, 2020 [5] Phạm Thị Hương Lan, Cầm Thị Lan Hƣơng, “Nghiên cứu đánh giá ngập lụt vùng hạ du hồ Núi Cốc theo kịch mô xả lũ khẩn cấp”; Kỷ yếu Hội thảo Câu lạc Khoa học - Công nghệ trường đại học kỹ thuật lần thứ 54, tr118-130, 2019 [6] Hoàng Văn Thắng, Dana Cork, Phạm Ngọc Quý, Cầm Thị Lan Hƣơng nnk Hướng dẫn kiểm tra nhanh đập đất, Bộ Nông nghiệp PTNT Dự án hạ tầng thông minh Mê Kông (SIM), NXB Dân tộc, 2017 [7] Phạm Ngọc Quý, Cầm Thị Lan Hƣơng nnk Tiêu chí đánh giá an tồn đập đất, NXB Xây dựng, Hà Nội, 2016 [8] Cầm Thị Lan Hƣơng, Mai Văn Công, Phạm Ngọc Quý Lê Xuân Bảo, "Nghiên cứu đánh giá thiệt hại ngập lụt vùng hạ du hồ chứa xả lũ vỡ đập, ứng dụng cho hồ chứa Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh," Kỷ yếu Hội nghị KHTN Trường Đại học Thủy lợi, tr582-584, Hà Nội, 2016 [9] Cầm Thị Lan Hƣơng, “Tổng kết cố vỡ đập thủy lợi Việt Nam năm gần đây, nguyên nhân học kinh nghiệm”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam; số 13, ISSN 18594255, tr66-70, 2013 ... AN TOÀN HỒ CHỨA, 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, LTĐTC... CHƢƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TỒN HỒ CHỨA 2.1 Lý thuyết độ tin cậy đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc 2.1.1 Độ tin cậy chế cố a) Khái niệm chế cố... tiêu nghiên cứu Xây dựng sở khoa học phương pháp luận đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi Việt Nam có xét đến ngập lụt hạ du ứng dụng LTĐTC PTRR; vận dụng để phân tích, đánh giá an toàn cho hồ chứa