4. Các kết quả thu đƣợc của luận văn
2.4. Đánh giá việc sử dụng hai phƣơng pháp xác suất và tất định
Bắt đầu từ những năm 70 của thế kỷ XX nhiều nƣớc trên thế giới đã áp dụng phƣơng pháp xác suất trong nghiên cứu độ nguy hiểm động đất (gia tốc dao động nền (A); Vận tốc dao động nền (V); hoặc dịch chuyển nền (D). Do tính mềm dẻo của phƣơng pháp xác suất nên vào thời điểm này, phƣơng pháp này đã chiếm ƣu thế trƣớc phƣơng pháp tất định trên phạm vi toàn cầu. Vào những năm 90 của thế kỷ XX và những năm đầu thế kỷ XXI với những tiến bộ về khoa học và công nghệ, phƣơng pháp tất định đƣợc cập nhật và nâng cấp với sự hỗ trợ của các công cụ tính tốn và hiển thị tiên tiến. Phƣơng pháp tất định đuợc phát triển bởi Costa (1992, 1993) và sau đó đƣợc áp dụng rộng rãi bởi Orozova-Stanishkova (1996), Alvarez (1999), Aoudia (2000), Bus (2000), Markusic (2000), Radulian và nnk (2000); Zivcic và nnk (2000) đại diện cho một trong những cách tiếp cận mới và tiên tiến nhất.
Cả hai phƣơng pháp tất định và xác suất đều có vai trị nhất định trong đánh giá độ nguy hiểm động đất, chúng bổ sung cho nhau để cung cấp thêm thông tin. Mức độ ƣu tiên sử dụng các phƣơng pháp này phụ thuộc vào mang yếu tố định tính và dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia, đặc điểm hoạt động địa chấn kiến tạo, quy mơ của cơng trình (cơng trình nằm trên một địa điểm hay liên vùng). Trong nhiều trƣờng hợp, việc phân tích đệ quy (recursive analysis), việc giải thích tất định dựa
trên kết quả xác suất và ngƣợc lại cung cấp nhiều thông tin nhất, cho phép đƣa ra quyết định chính xác nhất.
Có thể thấy rằng ngay trong phƣơng pháp xác suất cũng bao gồm các sự kiện tất định có tần suất xảy ra xác định. Trong trƣờng hợp này, nếu phƣơng pháp tất định phù hợp tập trung vào một sự kiện động đất có thể chắc chắn rằng sự kiện này là có thể xảy ra, đó là có tần suất xảy ra xác định. Điều này thể hiện bản chất bổ sung cho nhau của hai phƣơng pháp tất định và xác suất: có thể kiểm tra tính “thực tế” (khả năng xảy ra) của một sự kiện bằng phƣơng pháp xác suất, có thể kiểm tra tính đúng đắn, khả năng thực tế của các giả thiết đƣa ra trong phân tích xác suất.
Trong thực tế việc áp dụng cả hai phƣơng pháp tất định và xác suất thƣờng đƣợc sử dụng cho cùng một dự án đánh giá độ nguy hiểm động đất, ngƣời ta sử dụng cả hai phƣơng pháp tất định và xác suất nhƣng có thể chú trọng vào một trong hai phƣơng pháp tùy từng trƣờng hợp cụ thể. Việc chú trọng sử dụng phƣơng pháp nào ở đây có nghĩa là chú ý nhiều hơn đến kết quả của một trong hai phƣơng pháp trong quá trình đƣa ra quyết định, phụ thuộc vào quyết định liên quan đến mục đích giảm thiểu rủi ro hay giảm thiểu hậu quả do động đất gây ra. Các quyết định đƣa ra dựa trên đặc điểm của cơng trình liên quan đến các khía cạnh nhƣ tới bố trí mặt bằng cơng trình, đặc trƣng thiết kế, mức độ cải tiến, sự an toàn (insurance), kế hoạch ứng phó với thảm họa, nỗ lực phục hồi sau khi xảy ra động đất. Việc sử dụng cả hai phƣơng pháp cho ta cái nhìn đầy đủ nhất về cùng một vấn đề, do đó khi cần đƣa ra quyết định lựa chọn phƣơng pháp nào cần xem xét đến các yếu tố tự nhiên khác nhƣ mục đích đánh giá rủi ro, mơi trƣờng địa chấn (địa điểm có độ rủi ro động đất cao, trung bình hay thấp), phạm vi đánh giá độ nguy hiểm động đất (đánh giá rủi ro cho một địa điểm, nhiều địa điểm hay đối với liên vùng). Chi tiết về các yếu tố này và vai trò của các yếu tố này trong các phƣơng pháp tất định và xác suất sẽ cần đƣợc thảo luận chi tiết trong các giai đoạn tiếp theo của cả hai phƣơng pháp này.
Phƣơng pháp phân tích đệ quy sử dụng đánh giá xác suất để xác định các sự kiện tất định có khả năng xảy ra cao nhất, việc mơ hình hóa sự kiện tất định với mọi
mức độ chi tiết cho ta xu hƣớng chính của địa điểm đƣợc xem xét, và ta đƣa các khuynh hƣớng chính này trở lại phƣơng pháp đánh giá xác suất. Ƣu điểm của việc này là ta khơng phải mơ hình hóa tất cả các đứt gãy, tất cả các trận động đất, tất cả các rung động nền với các thơng tin chính xác, mà ta có thể xác định phạm vi, mức độ cơng việc thơng qua phân tích ban đầu để tập trung đánh giá chính xác các phân tích đánh giá rủi ro cần thiết.
Phƣơng pháp phân tích xác suất và tất định bổ sung cho nhau trong việc giảm thiểu rủi ro động đất đối với cơng trình xây dựng. Phân tích xác suất phải xét đến tất cả các kịch bản tất định có khả năng xảy ra để đảm bảo sự tin cậy. Kịch bản tất định phải phù hợp mới đƣợc đƣa vào phân tích xác suất để đảm bảo tính phù hợp. Để các nghiên cứu về vấn đề giảm thiểu rủi ro động đất có thể đạt hiệu quả cao cần phải kết hợp cả hai phƣơng pháp này.
Phƣơng pháp phân tích nguy hiểm động đất tất định và xác suất cần bổ sung cho nhau. Mức độ chú trọng áp dụng một trong hai phƣơng pháp phụ thuộc vào quyết định giảm thiểu động đất cần đƣa ra, môi trƣờng địa chấn kiến tạo cụ thể của địa điểm, phạm vi của dự án đánh giá. Thông thƣờng, chú trọng sử dụng phƣơng pháp xác suất trong trƣờng hợp môi trƣờng địa chất kiến tạo phức tạp, có nhiều thông tin chi tiết về hoạt động động đất hiện tại và trong quá khứ, trong khi cần chú trọng áp dụng phƣơng pháp tất định nếu có đủ các thơng tin cụ thể về các vùng nguồn phát sinh động đất và các thông số kỹ thuật liên quan đến các vùng nguồn đó cũng nhƣ đặc trƣng hoạt động kiến tạo của địa điểm. Điều này khơng có nghĩa là ta chỉ nên sử dụng một phƣơng pháp khi xem xét các thông tin về địa điểm sẵn có. Việc kết hợp hai phƣơng pháp sẽ cho thơng tin đầy đủ hơn, chính xác hơn do ta có thể dùng phƣơng pháp xác suất để lựa chọn các sự kiện tất định, sử dụng các sự kiện tất định để cải thiện phƣơng pháp xác suất.
Các phƣơng pháp đã đƣợc đề cập sẽ đƣợc cân nhắc, vận dụng trong chƣơng tiếp theo của Luận văn nhằm đánh giá xác định MDE cho vị trí dự kiến xây dựng
CHƢƠNG 3 - XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ ĐỘNG ĐẤT THIẾT KẾ CỰC ĐẠI CHO NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN NINH THUẬN 2
Ta biết rằng, trong quá khứ, động đất đã từng xảy ra ở Việt Nam. Bên cạnh đó, khơng thể phủ nhận sự tồn tại của các đứt gãy xung quanh địa điểm NMĐHN Ninh Thuận 2. Vì vậy, cần phải đánh giá rung động nền do động đất gây ra, và xác định giá trị động đất cực đại làm cơ sở thiết kế kháng chấn cho NMĐHN. Rung động nền do động đất gây ra tại địa điểm sẽ đƣợc đánh giá theo điều kiện xảy ra động đất và sự phân bố đứt gãy hoạt động tồn tại xung quanh địa điểm xây dựng nhà máy. Mặt khác, trong sự cố tại nhà máy điện hạt nhân TEPCO Fukushima năm 2011, đã xảy ra một trận động đất gây ra rung động nền ở mức cao hơn so với mức động đất dự kiến trong thiết kế. Do đó, ngay cả các đứt gãy đã hoạt động từ rất lâu, cũng cần phải xem xét tới khi đánh giá rung động nền cũng nhƣ xác định giá trị động đất thiết kế an toàn cho NMĐHN.
Theo hƣớng dẫn của cơ quan năng lƣợng nguyên tử quốc tế, mức độ nguy hiểm rung động nền của NMĐHN cần đƣợc đánh giá bằng cả hai phƣơng pháp xác suất và tất định. Kết quả đánh giá t ất định đƣợc sử dụng để kiểm tra tính hợp lý của kết quả đánh giá xác su ất, đă ̣c biệt là khi giá trị tần suất bị vƣợt quá hàng năm nhỏ. Kết quả của phƣơng pháp xác suất cho phép đánh giá các giá trị tất định trong pha ̣m vi của phƣơng pháp xác suất, vì vậy sẽ biết đƣợc tần suất bị vƣợt quá hàng năm tại mỗi tọa độ phổ phản ứng tất định.
Đối với cơng trình quan trọng nhƣ NMĐHN, tất cả các vùng nguồn trong bán kính 300km cần phải đƣợc xem xét, đánh giá khi chúng có thể gây ra động đất ảnh hƣởng tới vận hành an toàn của NMĐHN.
Tƣơng tự nhƣ vậy, các tài liệu hƣớng dẫn khảo sát, đánh giá địa điểm NMĐHN của Hoa Kỳ cũng khuyến cáo việc xem xét các đứt gãy lớn trong phạm vi bán kính 300km cần đƣợc thực hiện khi đánh giá địa điểm NMĐHN, nhằm đảm bảo an toàn trong suốt vòng đời hoạt động của nhà máy.
Dựa trên các quy định đó, luận văn này chúng tơi xem xét các đứt gãy trong các phạm vi bán kính 300km, 40km và 10km quanh địa điểm dự kiến NMĐHN Ninh Thuận 2 nhằm đảm bảo tính thống nhất so với các quy định của Việt Nam cũng nhƣ thông lệ quốc tế đối với đánh giá động đất cực đại với mục tiêu đảm bảo an toàn cho nhà máy điện hạt nhân.
Nhƣ đã trình bày ở trên, động đất xảy ra mạnh ở miền Bắc Việt Nam và khơng có nhiều hoạt động động đất ở miền Nam. Dù có một số đứt gãy hoạt động trong phạm vi bán kính 40km của địa điểm NMĐHN, nhƣng cũng khó có thể nhận định chính xác đƣợc các đứt gãy có thể gây ra động đất M5 hoặc lớn hơn khi so sánh với bản đồ hoạt động động đất do Nguyễn Đình Xuyên và Lê Tử Sơn lập nên (2005) (Hình 2.2-2). Về các đặc điểm nền móng ảnh hƣởng lớn tới mức rung động nền do động đất, tầng đá gốc cứng có thể là tầng đá gốc địa chấn đã tồn tại gần vị trí gia cố tịa nhà lị phản ứng và dự tính rằng sóng địa chấn không tăng mạnh so với tầng đá gốc mềm. Địa điểm NMĐHN Ninh Thuận 2 ở miền Nam Việt Nam đặt tại khu vực có hoạt động động đất yếu và tầng đá gốc đủ cứng cho tầng đá địa chấn. Do đó, mức nguy hiểm động đất đƣợc xem là ở mức thấp tại địa điểm này.
Việc tính tốn độ nguy hiểm động đất và đƣa ra giá trị động đất thiết kế đối với NMĐHN Ninh Thuận 2 về lý thuyết sẽ đƣợc thực hiện dựa trên cả hai phƣơng pháp xác suất và tất định nhƣ khuyến cáo của Cơ quan năng lƣợng nguyên tử quốc tế IAEA. Do đặc trƣng của phƣơng pháp xác suất, độ chính xác của kết quả tính tốn phụ thuộc vào mức độ đầy đủ, chính xác của số liệu quan trắc động đất trong khoảng thời gian dài, trong khi đó khu vực Ninh Thuận nói riêng và miền Nam nƣớc ta nói chung, hoạt động quan trắc động đất chỉ đƣợc tập trung từ sau khi giải phóng miền Nam, thống nhất đất nƣớc 1975 tới nay, dựa trên các thiết bị quan trắc thu đƣợc từ chế độ cũ. Mặt khác, khu vực miền Nam nƣớc ta là khu vực có mức độ hoạt động động đất thấp, nên việc tập trung các trạm quan trắc cũng nhƣ công tác dự báo, đánh giá động đất chƣa đƣợc chú trọng so với khu vực phía Bắc.
Dựa trên các số liệu thu thập đƣợc đối với khu vực Ninh Thuận 2, chúng tôi thấy rằng, đối với việc đánh giá độ nguy hiểm động đất cũng nhƣ tính tốn giá trị độ lớn động đất làm cơ sở cho việc thiết kế NMĐHN bằng phƣơng pháp tất định sẽ có hiệu quả hơn so với phƣơng pháp xác suất, cũng nhƣ khắc phục đƣợc các hạn chế của phƣơng pháp xác suất do sự thiếu hụt về số liệu quan trắc động đất tại khu vực nghiên cứu.
Trong đánh giá nguy hiểm động đất, phƣơng pháp tất định còn đƣợc gọi là phƣơng pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất trên cơ sở các kịch bản. Phƣơng pháp tất định này đánh giá rung động nền tại một điểm cho trƣớc chỉ xét hiệu ứng rung động nền của một trận động đất đơn lẻ (còn gọi là động đất kịch bản) gây ra bởi một nguồn chấn động xác định trên khu vực nghiên cứu.
Động đất kịch bản là động đất đƣợc dự báo sẽ xảy ra tại khu vực nghiên cứu, với các thông số ban đầu đƣợc xác định trƣớc. Nói cách khác, động đất kịch bản là
sự mô phỏng những trận động đất khá gần với hiện thực, cho dù chúng đã xảy ra trong quá khứ hay sẽ xảy ra trong tương lai.
Các kịch bản động đất cực đoan đƣợc xây dựng cho từng đới đứt gãy hoạt động trong vùng nghiên cứu với giả thiết ban đầu nhƣ sau:
1) Động đất đƣợc phát sinh trên đứt gãy nguồn cho trƣớc chạy qua vị trí gần địa điểm xây dựng NMĐHN nhất. Chấn tiêu của động đất kịch bản đƣợc lấy tại một điểm nằm trên đứt gãy này và có khoảng cách gần nhất tới địa điểm;
2) Động đất kịch bản có độ lớn cực đại dự báo cho nguồn tuyến đã cho; 3) Ngoài tọa độ chấn tâm, các tham số khác của động đất kịch bản đƣợc xác định theo các tham số hình học và địa động lực của chấn đoạn đứt gãy phá huỷ phát sinh ra nó (chấn tiêu động đất kịch bản) theo các nguyên tắc của mơ hình nguồn tuyến đƣợc xây dựng trong khuôn khổ của luận văn này.