Nghiên cứu ảnh hưởng tình huống vỡ đập hồ kẻ gỗ hà tĩnh đến vùng hạ du

1.Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng tình vỡ đập hồ Kẻ Gỗ-Hà Tĩnh đến vùng hạ du 2.Loại hình nghiên cứu: Ứng dụng triển khai 3.Thời gian thực hiện: Từ tháng 11 năm 2014 đến tháng 07 năm 2015 4.Họ tên chủ nhiệm đề tài: Sinh viên Nguyễn Hoài Nam, lớp 53K1 – KTĐK&TĐH 5.Tổng quan kết nghiên cứu sản phẩm trong,ngoài nước liên quan trực tiếp đến đê tài: Hiện giới nước tiên tiến trước định xây dựng hồ chứa nước việc quan tâm đến vấn đề an toàn hồ, đập đặt lên hàng đầu tất các hồ chứa xây dựng phải nghiên cứu đến trường hợp xảy cố vỡ đập phạm vi ảnh hưởng đến đâu, đâu khu vực bị thiệt hại nặng để từ có biện pháp phịng tránh giảm thiểu Ở Việt Nam năm gần có số nghiên cứu an tồn đập thực Viện Quy hoạch thủy lợi, Viện Khoa học thủy lợi, Viện Khoa học thủy lợi miền Nam thực, xem xét đánh giá phần tác động lũ xảy vùng nghiên cứu trường hợp lưu vực sông Hồng, sông Hương Viện Khoa học thủy lợi thực hiện; lưu vực sông Srepok Viện Quy hoạch Thủy lợi thực hiện, nghiên cứu, đánh giá mơ hình vỡ đập Hàm Thuận-Đa Mi đến hạ lưu sông La Ngà viện Quy hoạch Thủy lợi Miền Nam….Hiện nay, việc ứng dụng mơ hình tốn để tính tốn tốn vỡ đập hệ thống 19sơng cơng trình sơng ngày phổ biến MIKE11 (Mô đun DamBreak), HEC_RAS, DAMBBRK, FLDWAV, BREACK Trong số phần mềm sử dụng cho dự đoán vỡ đập, Tingsanchali [3] nhận dựa công thức Meyer-Peter & Mueller, mô hình BREACH tính tốn lưu lượng lớn cho kết cao 2,8 lần so lưu lượng lớn quan sát được, mơ hình MIKE 11 tính tốn lưu lượng lớn cao 0,167 lần so với giá trị thực đo Mơ hình MIKE cung cấp nhìn tồn diện kiện vỡ đập mô lũ lụt, kết hợp với đồ họa nâng cao đồ ngập lụt giúp hình dung lan truyền sóng lũ theo thời gian Từ trước đến nghiên cứu nước liên quan đến tốn mơ ngập lụt lũ hay vỡ đập thường sử dụng phương pháp mô thủy lực chiều sau kết mực nước tính vị trí mặt cắt sơng kết hợp với đồ địa hình (DEM) để xây dựng đồ ngập lụt cho kết khơng xác mơ vỡ đập lũ lụt thường có tượng tràn bãi, tràn qua bờ sử dụng thuật mô ô chứa lũ, xảy cố vỡ đập vỡ đê vấn đề cần quan tâm vùng có dịng phá hoại qua để từ có giải pháp khắc phục 6.Tính cấp thiết đề tài: Hồ chứa nước Kẻ Gỗ sông Rào Cái thuộc xã Cẩm Mỹ huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh cách Thành phố Hà Tĩnh 20km phía Tây Cơng trình khởi cơng xây dựng vào ngày 26/3/1976 đến tháng năm 1978 bắt đầu tích nước Năm 1983 cơng trình hồn thành thức đưa vào khai thác Hồ có nhiệm vụ tích nước tưới cho 21.136 đất canh tác hai huyện Thạch Hà Cẩm Xuyên, cấp nước cho công nghiệp, kết hợp phát điện, ni cá phịng chống lũ cho hạ du Từ năm 1988 đến hồ chứa khơng cịn phục vụ cho nhiệm vụ phát điện Hồ có dung tích 346 triệu m3 cao trình mực nước dâng bình thường Hạ du hồ Kẻ Gỗ có nhánh sơng sơng Gia Hội có chiều dài 34,3 Km sông Nai (Sông Phủ) với chiều dài 42,5 Km Hồ Kẻ Gỗ hồ chứa lớn khu vực miền Trung, vùng hạ lưu hồ khu vực tập trung đông dân cư, khu kinh tế phát triển Kết nghiên cứu vỡ đập hồ Kẻ Gỗ xác định độ sâu dòng chảy, lưu tốc dòng chảy, phạm vi ảnh hưởng thời gian xuất dòng lũ sinh vỡ đập phía hạ du Đây thơng tin quan trọng giúp nhà quản lý có hành động khẩn cấp, biện pháp thích hợp giảm thiểu tối đa thiệt hại cố vỡ đập gây Hồ chứa xây dựng với nhiều mục đích khác là: tưới cho nơng nghiệp, phát điện, phịng lũ, du lịch sinh thái…nó mang lại nhiều lợi ích cho ngành kinh tế xã hội Tuy nhiên hồ chứa lớn có chênh lệch cột nước thượng – hạ lưu cao tiềm ẩn nguy thảm họa xảy cố vỡ đập, đe dọa đến tính mạng tài sản nhân dân vùng hạ lưu Chính việc nghiên cứu ảnh hưởng cố vỡ đập vấn đề quan trọng cần phải xem xét Bài báo cáo sử dụng mơ hình MIKE FLOOD mơ ngập lụt hạ du hồ Kẻ Gỗ tình vỡ đập hồ Kẻ Gỗ ứng với lũ lớn khả (PMF) +Một số hình ảnh cơng trình hồ Kẻ Gỗ: Trong năm gần ảnh hưởng biến đổi Khí hậu tồn cầu, tình hình thời tiết diễn bất thường: mưa to, bão lớn, tượng trượt lở đất diễn biến phức tạp đặc biệt vùng núi cao, hồ tích nước gây nguy hiểm cho an tồn đập Việt Nam gần xảy tượng vỡ đập, vỡ đê mưa lớn kéo dài kết hợp với lũ từ thượng nguồn đổ làm mực nước hồ, nước sông dâng cao mức an toàn nên gây tượng vỡ đập năm 2010 vỡ đập Khe Mơ–Hà Tĩnh Nghiên cứu vỡ đập mô ngập lụt hạ du hồ chứa tượng vỡ đập gây có ý nghĩa lớn việc chuẩn bị kế hoạch ứng phó với thiên tai vỡ đập gây Các kết nghiên cứu sở để đưa khuyến cáo lập phương án báo động, di dời cho khu vực hạ lưu +Một số hình ảnh ảnh hưởng việc vỡ đập đến sống người: 7.Mục tiêu đề tài a.Nghiên cứu thông số vỡ đập trình vỡ Việc dự báo lưu lượng chảy qua đập bị vỡ quan trọng, xác định thí nghiệm thực nghiệm mơ hình tốn Tuy nhiên mơ hình vật lý khơng phải lúc làm điều kiện tài mơ hình tốn ln coi có tính khả thi cao Thực tế mơ hình tốn xác định lưu lượng tràn qua vỡ đập dựa theo phương pháp sau: - Phương pháp dựa kết mơ hình vật lý - Phương pháp tham số giới hạn - Công thức dự báo - So sánh phân tích Phương pháp sử dụng công thức kinh nghiệm dựa kết mơ hình vật lý xác định lưu lượng lũ vỡ đập kết hợp mơ hình xói lở, vận chuyển bùn cát học đất Đây phương pháp dự báo phức tạp dựa vào nhiều trường hợp vỡ đập xảy Khi trình nghiên cứu số liệu vận chuyển bùn cát cho phép lưu lượng thay biến đổi phương pháp sử dụng công thức dự báo hợp lý Vì phương pháp dựa tính tốn từ trường hợp kịch vỡ đập thực tế xảy Có nhiều cơng thức dự báo đưa cho trường hợp phức tạp Cơ chế vỡ đập mô tả thông số vỡ đập, chiều rộng vết vỡ B, chiều cao vết vỡ h thời gian vỡ đập T Hình dạng vết vỡ quy định hình thang, hình chữ nhật, hình tam giác Sự hình thành lỗ vỡ có dạng hình thang với chế hình thành tuyến tính thơng qua trường hợp với mục đích xây dựng mơ hình vỡ đập nguy hiểm nhất, dựa giả định lỗ vỡ đập nước thay đổi tuyến tính với thời gian b Phân tích liệu Các tài liệu địa hình sử dụng để thiết kế lập sơ đồ thủy lực gồm có 16 mặt cắt sơng Gia Hội, 22 mặt cắt Sông Nai (Sông Phủ) đo năm 2010, bình đồ hạ du hồ Kẻ Gỗ tỷ lệ 1: 10 000 đo năm 2008 Tài liệu địa hình lịng hồ, quan hệ Z~F~V…Tài liệu tính tốn: Dịng chảy đến hồ Kẻ Gỗ tính mơ hình thủy văn (MIKE NAM) từ tài liệu mưa; Quá trình mực nước triều thực đo Cửa Sơng Sót (trạm Thạch Đồng) Cửa Sông Gia Hội (Trạm Cẩm Nhượng); tài liệu mưa trạm Hà Tĩnh Kỳ Anh để tính tốn lượng gia nhập khu Từ kết tính tốn cho vùng nghiên cứu, xác định khu vực ảnh hưởng xảy cố, tùy vào mức độ bị ảnh hưởng mà ta có biện pháp can thiệp khác để giảm thiểu thiệt hại cho người dân lập kế hoạch di dời người dân vùng ngập sâu di dời đến vùng cao, dựa vào diễn biến ngập lụt phải ưu tiên vùng có nguy bị ngập trước khu vực dân cư nằm phạm vi dòng phá hoại có báo động nguy xảy cố vỡ đập 8.Dự kiến tóm tắt nội dung đạt đề tài tiến độ thực 8.1 Tính tốn phân tích vỡ đập hồ Kẻ Gỗ a) Xây dựng mơ hình thủy lực hạ du hồ Kẻ Gỗ Để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình mạng sông hạ du hồ Kẻ Gỗ dùng trạm mực nước Cầu Phủ sông Nai cầu Họ sông Gia Hội Đây trạm mực nước thường đo hồ Kẻ Gỗ xả lũ nhằm khống chế mực nước phía hạ du kết hợp với vết lũ điều tra địa điểm khác lưu vực Trong năm qua Hà Tĩnh địa phương chịu thiệt hại nặng nề thiên tai, đặc biệt trận lũ tháng 9-2009 trận lũ tháng 10-2010 gây ngập lụt nặng cho khu vực hạ du hồ Kẻ Gỗ mưa lớn kéo dài kết hợp với việc hồ Kẻ Gỗ xả với lưu lượng lớn khoảng 650 m3/s Bài báo nghiên cứu dùng số liệu trận lũ tháng 10 năm 2009 để hiệu chỉnh số liệu trận lũ tháng 10 năm 2010 dùng để kiểm định mơ hình kết kiểm định hiệu chỉnh mơ hình cho thấy giá trị tính toán phù hợp với giá trị thực đo trạm kiểm tra với mức độ sai số 4-6%.Trên sở mơ hình MIKE FLOOD vừa thiết lập, mơ hình vỡ đập hồ Kẻ Gỗ xây dựng phần mềm MIKE 11 thông số (giới hạn vết vỡ, thời gian vỡ hay khống chế mực nước bắt đầu xảy cố, thơng số địa chất đập….) Các kết tính toán ứng với trường hợp vỡ đập thực dựa giả thiết sau: - Nghiên cứu thực đề tài xây dựng mơ hình vỡ đập ứng với trường hợp cố xảy nước tràn qua đỉnh đập, trường hợp có khả xảy có biến động lớn thời tiết: mưa lớn diện rộng, ảnh hưởng áp thấp nhiệt đới… - Từ giới hạn đó, hồ chứa xác định trường hợp bất lợi hồ chứa tích đầy ( Z = Zbt = 32.5m) tức khả chứa lũ hồ cịn có lũ xảy Việc thoát lũ nhằm đảm bảo an tồn cho đập thực thơng qua tràn xả lũ qua cống lấy nước hồ tràn cố không hoạt động - Lũ xảy tính tốn ứng vỡi lũ PMF - Mưa phía hạ du lấy theo Mưa ngày Max trạm Hà Tĩnh ứng với tần suất 10% - Quá trình biên triều cửa sông lấy theo đợt triều cường tháng 102005 (trong liệt số liệu quan trắc từ năm 1988-2008) Thời gian từ vỡ đập hồ Kẻ Gỗ đến xuất lưu lượng đỉnh lũ sau hồ Kẻ Gỗ QMax = 56303 m3/s giá trị mực nước lớn với HMax = 31.5 m sau so với thời gian xuất đỉnh lũ, tốc độ lớn nhấtđạt 7.49 m/s nguy hiểm cho khu vực hạ lưuđập trơi tồn mà dịngchảy qua khu vực xã Mỹ, Cẩm Duệ, Cẩm Thành, Cẩm Thạch vùng ngập mở rộng dần phía khu vực Thành phố HàTĩnh, đến thành phố Hà Tĩnh Cầu Phủ lưu lượng lớn khoảng 2999 m3/s, với lưu tốc lớn khoảng 4,5 m/s (sau khoảng 1.5 xảy tượng vỡ đập hồ Kẻ Gỗ) Quá trình lưu lượng lưu tốc sau đập Q trình mực nước cầu Phủ cầu Họ Kết ngập lụt vỡ đập hồ Kẻ Gỗ diễn biến theo thời gian Bản đồ ngập lụt hạ du hồ Kẻ Gỗ24 10 Kết mô ngập lụt cho thấy sau độ sâu ngập vùng hạ du lớn nhất, chủ yếu m chiếm khoảng 50% vùng bị ngập; thời điểm lúc diện tích ngập lớn có tất 55 xã huyện bị ngập tổng diện tích 345 km2 có khoảng 47940 nhà dân bị ngập 374395 người dân huyện (năm 2008) chiếm khoảng 12% hộ dân bị ảnh hưởng trực tiếp…Sau 48 tượng ngập lại số xã vùng nằm ven sông Ngàn Mọ số vùng trũng chưa tiêu kịp Vùng có dịng phá hoại trường hợp vỡ đập hồ Kẻ Gỗ thể hình trên, qua thơn xóm xã Cẩm Mỹ đoạn sông Ngàn Mọ với lưu tốc dòng chảy lớn thường -6 m/s Vùng phá hoại trường hợp vỡ đập hồ Kẻ Gỗ 11 Dựa vào kết mô thủy lực xác định vùng nguy hiểm, vùng bị ngập sâu, chịu ảnh hưởng lớn vỡ đập giúp phải có biện pháp khắc phục, biết trước tình diễn biến lũ, thời gian tập trung lũ nhanh việc chuẩn bị ứng phó trước xảy cố quan trọng Khi có tình xấu xảy với đập Kẻ Gỗ, chủ đập có trách nhiệm phối hợp với quan nhà nước địa phương thực phương án báo động lên kế hoạch di tản vùng hạ lưu đập nhằm đảm bảo antoàn tính mạng bảo vệ tài sản nhân dân Tuỳ theo tình hình thực tế dựa theo kế hoạch báo động mà chủ đập quan liên quan tiến hành thông báo cho người dân xã chuẩn bị kế hoạch didời người dân khỏi vùng nguy hiểm 9.Dự kiến sản phẩm địa ứng dụng 12 Việc ứng dụng mơ hình MIKE FLOOD mơ tình vỡ đập hồ Kẻ Gỗ ứng dụng tốt mà mơ hình khác cịn số hạn chế, bật xác định vùng phá hoại dòng lũ, điều đáng quan tâm Đặc biệt nơi có nhiều hồ chứa phía hạ du tập trung đơng dân cư cần phải có nghiên cứu an tồn đập trước cấp phép xây dựng cơng trình 10.Dự trù thực kinh phí đề tài +Kinh phí cho nghiên cứu mua sắm thiết bị: 500.000.000 (đ) Vinh, ngày 02 tháng 12 năm 2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI PGS.TS Nguyễn Hoa Lư Nguyễn Hoài Nam 13 ... nhân dân vùng hạ lưu Chính việc nghiên cứu ảnh hưởng cố vỡ đập vấn đề quan trọng cần phải xem xét Bài báo cáo sử dụng mơ hình MIKE FLOOD mô ngập lụt hạ du hồ Kẻ Gỗ tình vỡ đập hồ Kẻ Gỗ ứng với... 1.5 xảy tượng vỡ đập hồ Kẻ Gỗ) Quá trình lưu lượng lưu tốc sau đập Q trình mực nước cầu Phủ cầu Họ Kết ngập lụt vỡ đập hồ Kẻ Gỗ diễn biến theo thời gian Bản đồ ngập lụt hạ du hồ Kẻ Gỗ2 4 10 Kết... Km Hồ Kẻ Gỗ hồ chứa lớn khu vực miền Trung, vùng hạ lưu hồ khu vực tập trung đông dân cư, khu kinh tế phát triển Kết nghiên cứu vỡ đập hồ Kẻ Gỗ xác định độ sâu dòng chảy, lưu tốc dòng chảy, phạm