Việt Nam là một nước cú hệ thống sụng suối dày đặc, bờ Biển trải dài trờn 3.000km dọc theo lónh thổ từ Bắc vào Nam nờn hệ thống cụng trỡnh phũng chống lũ và bảo vệ bờ cú vai trũ hết sức quan trọng. Đặc biệt, trong điều kiện tương lai Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng nặng nề nhất của hiện tượng nước biển dõng do biến đổi khớ hậu toàn cầu. Đồng bằng chõu thổ sụng Hồng và sụng Thỏi Bỡnh cũng như cả nước, vấn đề phũng chống lũ là bài toỏn liờn ngành và chịu ảnh hưởng kết hợp của nhiều điều kiện biờn: Sụng thượng nguồn; Mưa; Biển…. Việc ứng dụng lý thuyết ngẫu nhiờn, phõn tớch độ tin cậy và phõn tớch rủi ro này là ưu điểm lớn nhất để giải quyết được bài toỏn hệ thống và kể được sự ảnh hưởng ngẫu nhiờn về điều kiện biờn.
Vỡ vậy, hướng tiếp tục nghiờn cứu của tỏc giả là khỏi quỏt húa phương phỏp luận và trường hợp ứng dụng để xõy dựng khung lý thuyết đầy đủ và mụ hỡnh thiết kế theo lý thuyết độ tin cậy tổng quỏt ứng dụng được cho cỏc trường hợp hạ du lưu vực sụng miền Hồng và sụng Thỏi Bỡnh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] QPTL.A.6-77 – Qui phạm phõn cấp đờ.
[2] Tiờu chuẩn Kỹ thuật Thiết kế đờ Biển (QĐ 20121613/QĐ-BNN-KHCN ngày 09/07/2012 Bộ NNPT – NT).
[3] Bài giảng thiết kế đờ và cụng trỡnh bảo vệ bờ; Giỏo trỡnh Bộ mụn thủy cụng, trường Đại học Thủy lợi; Nhà xuất bản Xõy dựng; Hà Nội – 2001.
[4] Mai Văn Cụng, 2006; Thiết kế cụng trỡnh theo lý thuyết ngẫu nhiờn và phõn tớch độ tin cậy; Bài giảng Khoa Kỹ Thuật Biển, Trường Đại học Thủy lợi. [5] Mai Văn Cụng, 2010; Probabilistic design of coastal flood defences in
Vietnam; Luận ỏn tiến sỹ, Trường Đại học Cụng nghệ Delft, Hà Lan.
[6] Mai Văn Cụng, 2011; Bỏo cỏo chuyờn đề 8.5 “Cơ sở khoa học xõy dựng tiờu chuẩn an toàn trong Quy hoạch và thiết kế hệ thống đờ biển, đờ cửa sụng Miền Trung, Việt Nam”; thuộc Đề tài số 03 “Nghiờn cứu xỏc định mặt cắt ngang hợp lý trong xõy dựng đờ biển cho vựng từ Quảng Ngói đến Bà Rịa-Vựng Tàu”; Chương trỡnh nghiờn cứu xõy dựng đờ biển Việt Nam, giai đoạn 2 từ Quảng Ngói – Kiờn Giang.
[7] Mai Văn Cụng, 2010; Bỏo cỏo chuyờn đề 7.1.1 “Nghiờn cứu đỏnh giỏ cỏc phương phỏp tiến bộ khoa học kỹ thuật phõn tớch khả năng chịu tải trong cỏc cụng trỡnh xõy dựng trờn thế giới và trong nước” ; thuộc Đề tài cấp nhà nước “Nghiờn cứu cơ sở khoa học và giải phỏp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cỏc cụng trỡnh xõy dựng trong điều kiện thiờn tai bất thường miền Trung”.
[8] Nguyễn Bỏ Quỳ, Vũ Thanh Te, Marten Hillen, Gerrit Jan Schiereck, 2008; Scientific bases for determining seadike lines in Vietnam; Tạp chớ khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Mụi trường, Trường đại học Thủy Lợi, Số 23, Số đặc biệt Kỷ niệm 5 năm thành lập khoa Kỹ thuật bờ Biển.
[9]ADRC-Asian Disaster Reduction Centre 2006. Top 25th natural disasters of Vietnam in 20th Century.
[10] Allsop, N.W.H., 2006. Failure modes report. Technical report FLOODSite Task 4, final draft verion.
[11] Burcharth, H.F., Sứrensen, J.D. & Christiani, E. 1995. Application of reliability analysis for optimal design of vertical wall breakwaters. Proceedings of the International Conference on Coastal and Port Engineering in Developing Countries (COPEDEC).
[12] Burcharth, H.F., Sứrensen, J.D. & Christiani, E. 1995. Application of reliability analysis for optimal design of vertical wall breakwaters. Proceedings of the International Conference on Coastal and Port Engineering in Developing Countries (COPEDEC).
[13] Calle, E.O.F, 1991. Study on length effects (in Dutch: Studie lengte effecten). Deltares, Unit of GeoEngineering (former Grondmechanica Delft) 1991. Repport nr. CO-366850/28. 86p.
[14] Deltacommissie, 2008. Working together with water. A living land builds for its nature. Report, Finding of the Dutch Delta Commission 2008. Wilfried ten Brinke (Eds.). Hollandia Printing, the Netherlands.
PHỤ LỤC 1 – XÁC ĐỊNH Rsl,p, CAO TRèNH ĐỈNH Đấ THEO TC KỸ THUẬT THIẾT KẾ Đấ BIỂN 2012
Tớnh toỏn cao trỡnh đỉnh đờ theo thiết kế truyền thống (1)Cấp cụng trỡnh
Theo Tiờu chuẩn kỹ thuật Thiết kế đờ biển (Ban hành theo quyết định số 1613/QĐ-BNN-KHCN ngày 09/07/2012 của Bộ trưởng Bộ Nụng Nghiệp và Phỏt triển nụng thụn), cấp cụng trỡnh của đờ biển Giao Thủy – Nam Định cú thể phõn cấp dựa vào bảng sau:
Bảng – Tiờu chuẩn an toàn và phõn cấp đờ biển
Huyện Giao Thuỷ cú diện tớch là 232,1 km2
, với số dõn sinh sống trong vựng là 205.075 người, mật độ bỡnh quõn là 838 người/km2
. Thu nhập chớnh của nhõn dõn trong vựng chủ yếu dựa vào nghề đỏnh bắt trờn biển, canh tỏc nụng nghiệp và kinh doanh dịch vụ du lịch.
Như vậy Cấp cụng trỡnh đờ biển Giao Thủy là cấp III với chu kỳ lặp là 50 năm, P=2%.
(2)Mực nước thiết kế
Theo Tiờu chuẩn Kỹ thuật thiết kế đờ biển 2013 – Mực nước thiết kế tại khu vực bờ biển Giao Thủy cú thể xỏc định dựa vào đường tần suất sau:
Đường tần suất mực nước tổng hợp tại Giao Xuõn, Giao Thủy, Nam Định Như vậy ứng với tần suất thiết kế P=2%, tra đường tần suất thỡ MNTK cho đoạn đờ biển là 285.9cm.
(3)Súng cực trị nước sõu
Áp dụng theo Tiờu chuẩn kỹ thuật thiết kế đờ biển do Bộ NN&PTNT xuất bản năm 2012 để xỏc định chiều cao súng cực trị nước sõu cho khu vực Huyện Giao Thủy – Nam Định.
Tham số súng nước sõu bao gồm: chiều cao súng cú nghĩa và chu kỳ súng (Hs, Tm) tương ứng với tần suất thiết kế và gúc súng tới θ0 tại khu vực nước sõu cú ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực nghiờn cứu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường súng vựng nước sõu tương đối đồng nhất và ớt thay đổi theo khụng gian, phụ thuộc vào kớch cỡ và dạng của đường bờ của vựng biển. Đú là cỏc vựng:
* Vựng 1: Quảng Ninh – Hải Phũng; * Vựng 2: Hải Phũng – Ninh Bỡnh; * Vựng 3: Thanh Húa – Hà Tĩnh;
* Vựng 4: Quảng Bỡnh – Thừa Thiờn Huế; * Vựng 5: Quảng Nam – Đà Nẵng
Hỡnh 1 - Sơ đồ cỏc vựng xỏc định cỏc tham số súng nước sõu
Khu vực huyện Giao Thủy – Nam Định thuộc vựng 2: Hải Phũng – Ninh Bỡnh; Tra cứu tại Phụ lục B- Tiờu chuẩn kỹ thuật Thiết kế đờ biển - Chiều cao súng và chu kỳ súng thiết kế tại khu vực nước sõu cho khu vực nghiờn cứu theo bảng sau:
Cỏc tham số súng vựng nước sõu cho tớnh súng chi tiết ven bờ vựng 2: Hải Phũng – Ninh Bỡnh;
Vựng yếu tố Chu kỳ lặp (năm)
1
10 20 50 100 125 150 200
Hsig (m) 8.43 8.81 9.31 9.69 9.82 9.92 10.08
T (s) 10.9 11.2 11.5 11.8 11.9 12.0 12.1
Như vậy với khu vực Giao Thủy – Nam Định với tần suất thiết kế P=2% thỡ: - Hs,0= 9.31 (m);
- Tp= 11.5 (s).
(4)Súng thiết kế tại chõn cụng trỡnh
Chiều cao súng thiết kế đờ biển Giao Thủy – Nam Định là chiều cao súng tới cú nghĩa Hs được xỏc định tại vị trớ chõn cụng trỡnh do súng tương ứng với tần suất thiết kế P=2% tại khu vực nước sõu truyền vào (gọi tắt là súng thiết kế tại chõn cụng trỡnh).
Súng thiết kế tại chõn cụng trỡnh được xỏc định bằng cỏch truyền súng thiết kế từ khu vực nước sõu vào đến vị trớ xem xột. Súng truyền từ khu vực nước sõu vào vị trớ chõn cụng trỡnh trải qua cỏc quỏ trỡnh giảm năng lượng súng do hiệu ứng nước nụng, ma sỏt đỏy, phản xạ, nhiễu xạ và súng đổ.
Áp dụng Tiờu chuẩn kỹ thuật thiết kế đờ biển do Bộ NN&PTNT xuất bản năm 2012của Bộ NN&PTNT ban hành, sử dụng mụ hỡnh truyền súng một chiều SWAN- 1D để tớnh truyền súng từ vựng nước sõu vào vựng nước nụng. Mụ hỡnh SWAN - 1D do trường Đại học Cụng nghệ Delft, Hà Lan cung cấp và được dựng để tớnh toỏn thiết kế yếu tố súng tại chõn cụng trỡnh.
Theo Tiờu chuẩn thiết kế đờ biển Chiều cao súng tại chõn cụng trỡnh được xỏc định tại vị trớ cỏch mộp nước một đoạn L 0/4, tương ứng với L0 bằng 206 m, thỡ L0/4 xấp xỉ bằng 51.6m. Tại vị trớ này độ sõu nước là 2.9m và chiều cao súng thiết kế trước chõn cụng trỡnh là 1,5m.
(5)Bảng kết quả tớnh truyền súng bằng SWAN1D:
STT
Khoảng cỏch
X Hs Tp Độ sõu
nước Cao trỡnh đỏy biển
(m) (m) (s) (m) (m) 1 0 9.33 11.16 72.86 -70.00 2 10 9.33 11.16 72.86 -70.00 3 20 9.33 11.16 72.85 -69.99 4 30 9.33 11.16 72.85 -69.99 5 40 9.33 11.16 72.85 -69.99 6 50 9.33 11.16 72.84 -69.98 7 60 9.33 11.16 72.84 -69.98 8 70 9.33 11.16 72.84 -69.98 9 80 9.33 11.16 72.83 -69.97 …. …. …. …. …. …. 9982 10075 1.51 8.06 2.93 -0.07 9983 10076 1.51 8.05 2.92 -0.06 9984 10077 1.51 8.05 2.92 -0.06 9985 10078 1.51 8.04 2.91 -0.05 9986 10079 1.50 8.03 2.90 -0.04 9987 10080 1.50 8.02 2.90 -0.04 9988 10081 1.50 8.01 2.89 -0.03 9989 10082 1.50 8.00 2.88 -0.02 9990 10083 1.49 7.99 2.87 -0.01 9991 10084 1.49 7.98 2.87 -0.01 9992 10085 1.49 7.97 2.86 0.00 9993 10086 1.48 7.96 2.85 0.01 9994 10087 1.48 7.96 2.84 0.02 9995 10088 1.48 7.95 2.84 0.02 9996 10089 1.48 7.94 2.83 0.03 9997 10090 1.47 7.93 2.82 0.04 9998 10091 1.47 7.92 2.81 0.05 9999 10092 1.47 7.91 2.81 0.05 10000 10093 1.46 7.91 2.80 0.06 10001 10094 1.46 7.90 2.79 0.07 10002 10095 1.46 7.89 2.79 0.07 10003 10096 1.46 7.88 2.78 0.08 10004 10097 1.45 7.87 2.77 0.09 10005 10098 1.45 7.86 2.76 0.10
(6)Xỏc định chiều cao súng leo Rslp=Rcp
Chiều cao súng leo thiết kế theo định nghĩa là khoảng cỏch chiếu theo phương thẳng đứng từ MNTK lờn đến điểm cao nhất trờn mỏi đờ mà súng thiết kế leo được đến. Rsl,pđược xỏc định theo cỏc cụng thức sau (TAW, 2002):
0 , 1 . . 75 . 1 − = b f m s p sl H R ξ γ γ γβ khi 0.5<γb.ξm−1,0 <1.8 − = −1,0 . . 1.6 3 . 4 m f s p sl H R ξ γ γβ khi 1.8<γb.ξm−1,0 <8ữ10 Trong đú:
Hs: Chiều cao súng cú nghĩa tại chõn cụng trỡnh (chiều cao súng thiết kế) (m);
ξm-1,0: Chỉ số tương tự súng vỡ (hay cũn gọi la số Irribaren); γf: Hệ số chiết giảm do độ nhỏm trờn mỏi dốc;
γβ: Hệ số chiết giảm do súng tới xiờn gúc; γb: Hệ số chiết giảm khi cú cơ đờ; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(Cỏc hệ sốγf, γβ, γb xỏc định theo Mục C.3 - Phụ lục C - Tiờu chuẩn Kỹ thuật thiết kế đờ biển);
Xỏc định chỉ số Irribarren
Thụng số hiệu Ký Giỏ trị Đơn vị
Hệ số mỏi tanα m, 1:4 -
Chiều cao súng ý nghĩa vựng nước sõu H0m,0 9.31 m
Chu kỳ súng đỉnh phổ Tp 11.5 s
Chu kỳ súng trung bỡnh vựng nước sõu Tm 9.58 s
Chiều dài súng vựng nước sõu L0m 143.27 m
Độ dốc súng s0m 0.007 -
Hệ số triết giảm khi cú cơ đờ γb 1 -
Xỏc định chiều cao súng leo Rsl.pvà cao trỡnh đỉnh đờ:
(1)- Trường hợp Đờ trực diện với biển, khụng cho phộp súng tràn.
Thụng số Ký hiệu Giỏ trị Đơn vị
Cao trỡnh đỏy đờ Zđỏy 1 m
Mực nước thiết kế Ztk +2.86 m
Chiều cao súng trước chõn cụng trỡnh Hm0,d 1.5 m
Hệ số ảnh hưởng do độ nhỏm mỏi đờ γf 0.85 -
Hệ số ảnh hưởng của gúc súng tới γβ 1 -
Chiều cao lưu khụng Rsl,p 4.18 m
Trị số gia tăng độ cao - ứng với đờ cấp III a 0.40 m
Cao trỡnh đỉnh đờ Zđỉnh đờ 7.44 m
(2)- Trường hợp Đờ trực diện với biển, cho phộp súng tràn.
Với điều kiện 2<γb.ξm−1,0 <7thỡ:
Lưu Lượng súng tràn cho phộp theo TC thiết kế đờ biển 2012:
3 0.2 exp 2.3 . . . c mo f mo R q H g H γ γβ = −
Chiều cao súng leo Rsl.pvà cao trỡnh đỉnh đờ theo lưu lượng súng tràn
Thụng số Ký hiệu Giỏ trị Đơn vị
Cao trỡnh đỏy đờ Zđỏy 1 m
Mực nước thiết kế Ztk +2.86 m
Chiều cao súng trước chõn cụng trỡnh Hm0,d 1.5 m (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ số ảnh hưởng do độ nhỏm mỏi đờ γf 0.85 -
Hệ số ảnh hưởng của gúc súng tới γβ 1 -
Lưu lượng tràn cho phộp
q1 0.01 -
q2 0.02 -
q3 0.03 -
Trị số gia tăng độ cao - ứng với đờ cấp III a 0.40 m Chiều cao lưu khụng
R1 2.63 m
R2 2.25 m
R3 2.02 m
Cao trỡnh đỉnh đờ mỏi nghiờng
Z1 5.89 m
Z2 5.51 m
Z3 5.28 m
Chiều dày mỏi đờ theo tiờu chuẩn mới 2012
Chiều cao súng trước chõn cụng trỡnh Hm0,d 1.5 m
Hệ số chất lượng ổn định của mỏi kố Ψu 1.5 -
Hệ số ổn định φ 2 - 2.25 - 3 - Hệ số mỏi dốc kố α 0.224 rad Chỉ số Irribarren ξ0m 2.932 - Tỉ trọng của vật liệu Δ 1.45
Chiều dày ỏo kố theo TC KTTK đờ biển 2012 D
0.71 m 0.63 m 0.47 m
PHỤ LỤC 2 – TỔ HỢP XÁC SUẤT BẰNG PHẦN MỀM OPEN - FTA
TRƯỜNG HỢP Đấ HIỆN TẠI
Monte Carlo Simulation
====================== Tree : LVTS2.fta
Time : Thu Aug 22 22:22:10 2013
Note: Only runs with at least one component failure are simulated Number of primary events = 6
Number of tests = 10000 Unit Time span used = 1.000000 Number of system failures = 9997
Probability of at least = 4.947910E-001 ( exact ) one component failure
Probability of top event = 4.946426E-001 ( +/- 4.947168E-003 )
1 matondinhKcau 3466 1.714946E-001 ( +/- 2.912970E-003 ) 34.67% 2 Chaytran 2397 1.186014E-001 ( +/- 2.422456E-003 ) 23.98% 3 xoichande 2043 1.010858E-001 ( +/- 2.236433E-003 ) 20.44% 4 Chaytran 821 4.062234E-002 ( +/- 1.417730E-003 ) 8.21% matondinhKcau (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5 matondinhKcau 661 3.270569E-002 ( +/- 1.272104E-003 ) 6.61% xoichande
6 Chaytran xoichande 472 2.335414E-002 ( +/- 1.074961E-003 ) 4.72% 7 Chaytran 135 6.679679E-003 ( +/- 5.748952E-004 ) 1.35% matondinhKcau
xoichande
8 matondinhtruo 1 4.947910E-005 ( +/- 4.947910E-005 ) 0.01% 9 Chaytran daytroi 1 4.947910E-005 ( +/- 4.947910E-005 ) 0.01%
Compressed:
Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance
1 matondinhtruo 1 4.947910E-005 ( +/- 4.947910E-005 ) 0.01% 2 xoichande 3311 1.638253E-001 ( +/- 2.847091E-003 ) 33.12% 3 Chaytran 3826 1.893070E-001 ( +/- 3.060513E-003 ) 38.27% 4 matondinhKcau 5083 2.515023E-001 ( +/- 3.527621E-003 ) 50.85%
Primary Event Analysis:
Event Failure contrib. Importance Chaytran 1.893070E-001 38.27% daytroi 0.000000E+000 0.00% matondinhKcau 2.515023E-001 50.85% matondinhtruo 4.947910E-005 0.01% xoichande 1.638253E-001 33.12% xoingam 0.000000E+000 0.00%
TRƯỜNG HỢP Đấ THIẾT KẾ MỚI THEO TC KỸ THUẬT THIẾT KẾ Đấ BIỂN 2012
Monte Carlo Simulation
====================== Tree : LVTS2.fta
Time : Sun Aug 25 22:49:40 2013
Note: Only runs with at least one component failure are simulated Number of primary events = 6
Number of tests = 1000000 Unit Time span used = 1.000000 Number of system failures = 999341
Probability of at least = 1.255648E-001 ( exact ) one component failure
Probability of top event = 1.254820E-001 ( +/- 1.255234E-004 )
Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance
1 matondinhKC 681141 8.552731E-002 ( +/- 1.036302E-004 ) 68.16% 2 xoichande 152224 1.911397E-002 ( +/- 4.899021E-005 ) 15.23% 3 Song tran 133382 1.674808E-002 ( +/- 4.585813E-005 ) 13.35% 4 matondinhKC 15085 1.894144E-003 ( +/- 1.542199E-005 ) 1.51% xoichande
5 Song tran 13091 1.643768E-003 ( +/- 1.436661E-005 ) 1.31% matondinhKC
6 Song tran 2954 3.709183E-004 ( +/- 6.824534E-006 ) 0.30% xoichande
7 Truotmaide 970 1.217978E-004 ( +/- 3.910692E-006 ) 0.10% 8 Song tran 259 3.252127E-005 ( +/- 2.020774E-006 ) 0.03% matondinhKC
xoichande
9 Truotmaide 103 1.293317E-005 ( +/- 1.274343E-006 ) 0.01% matondinhKC
10 matondinhKC xoingam 53 6.654932E-006 ( +/- 9.141253E-007 ) 0.01% 11 Truotmaide 25 3.139119E-006 ( +/- 6.278238E-007 ) 0.00% xoichande
12 Song tran 15 1.883471E-006 ( +/- 4.863102E-007 ) 0.00% Truotmaide
13 xoichande xoingam 9 1.130083E-006 ( +/- 3.766943E-007 ) 0.00% 14 daytroi matondinhKC 7 8.789533E-007 ( +/- 3.322131E-007 ) 0.00% 15 Song tran xoingam 7 8.789533E-007 ( +/- 3.322131E-007 ) 0.00% 16 matondinhKC 5 6.278238E-007 ( +/- 2.807713E-007 ) 0.00% xoichande xoingam
17 Truotmaide 4 5.022590E-007 ( +/- 2.511295E-007 ) 0.00% matondinhKC
xoichande
18 Song tran 3 3.766943E-007 ( +/- 2.174845E-007 ) 0.00% Truotmaide (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
matondinhKC
19 Song tran 1 1.255648E-007 ( +/- 1.255648E-007 ) 0.00% matondinhKC xoingam
20 Truotmaide xoingam 1 1.255648E-007 ( +/- 1.255648E-007 ) 0.00% 21 daytroi xoichande 1 1.255648E-007 ( +/- 1.255648E-007 ) 0.00% 22 Song tran 1 1.255648E-007 ( +/- 1.255648E-007 ) 0.00% Truotmaide
xoichande Compressed:
Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance
1 Truotmaide 1122 1.408837E-004 ( +/- 4.205951E-006 ) 0.11% 2 Song tran 149713 1.879868E-002 ( +/- 4.858448E-005 ) 14.98% 3 xoichande 170567 2.141720E-002 ( +/- 5.185794E-005 ) 17.07% 4 matondinhKC 709752 8.911984E-002 ( +/- 1.057843E-004 ) 71.02% Primary Event Analysis:
Event Failure contrib. Importance Song tran 1.879868E-002 14.98% Truotmaide 1.408837E-004 0.11% daytroi 0.000000E+000 0.00% matondinhKC 8.911984E-002 71.02% xoichande 2.141720E-002 17.07% xoingam 0.000000E+000 0.00%
PHỤ LỤC 3 – TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT DÙNG TRONG TÍNH ỔN ĐỊNH TRƯỢT MÁI
+ Lớp 1 - Đất đắp đờ: Sột pha màu xỏm nõu, nõu gụ, xỏm vàng, trạng thỏi dẻo cứng;