Thạc Sĩ Ảnh hưởng của vỡ đập đến vùng hạ du hồ chứa và đề xuất giải pháp giảm thiểu: kịch bản cho hồ Vực Mấu

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1.Tính cấp thiết của Đề tài . 1
2. Mục tiêu của đề tài 3
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu . 3
3.1 Cách tiếp cận . 3
3.1.1 Tiếp cận tổng hợp . 3
3.1.2 Tiếp cận hệ kinh tế – sinh thái – môi trường . 3
3.1.3 Tiếp cận tích hợp thông tin (ảnh viễn thám, bản đồ và hệ thống
GIS) 3
3.1.4 Tiếp cận kế thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tiếp thu
công nghệ 4
3.2 Phương pháp nghiên cứu. 4
4. Các kết quả đạt được . 4
5. Bố cục của luận văn 5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN . 6
1.1 Tổng quan về sự cố đập trên thế giới . 6
1.1.1 Sự cố vỡ đập trên thế giới . 6
1.1.2 Tính toán vỡ đập trên thế giới . 8
1.2 Tổng quan về sự cố đập ở Việt Nam . 13
1.3 Giới thiệu về vùng nghiên cứu 15
1.3.1 Vị trí địa lý 15
1.3.2. Điều kiện dân sinh kinh tế, địa hình, địa chất, thủy văn 16
1.3.3 Các chỉ tiêu chính của công trình . 23
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU . 28
2.1 Cơ sở lý thuyết . 28
2.1.1 Các mô hình toán thủy lực . 28



2.1.1.1 Một số mô hình có khả năng áp dụng 28
2.1.1.2 Lựa chọn mô hình . 33
2.1.2 Cơ cở lý thuyết mô hình toán HEC-RAS 34
2.1.2.1 Phương trình liên tục 34
2.1.2.2 Phương trình động lượng . 36
2.1.2.3 Phương hướng giải hệ phương trình cơ bản 38
2.1.2.4 Hệ số phân bố dòng chảy . 39
2.1.2.5 Chiều dài dòng chảy tương đương 39
2.2 Cơ sở dữ liệu 40
2.2.1 Tài liệu địa hình của khu vực nghiên cứu . 40
2.2.2 Tài liệu thủy văn 40
2.2.2.1 Mạng lưới quan trác khí tượng thủy văn khu vực dự án . 40
2.2.2.2 Các đặc trưng thủy văn công trình 42
2.2.3 Tài liệu hải văn, mực nước triều tại vùng nghiên cứu . 47
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG VÙNG NGẬP LỤT HẠ DU 48
3.1 Thiết lập mô hình thủy lực cho hệ thống . 48
3.1.1 Mô tả thủy lực hệ thống . 48
3.1.2 Tài liệu địa hình 49
3.1.3 Các thông số vỡ đập và quá trình vỡ 49
3.1.4 Biên trên lưu lượng 52
3.1.5 Biên dưới mực nước Biển 52
3.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình . 52
3.3 Kịch bản mô phỏng 54
3.4 Đánh giá của vùng ngập lụt 64
3.5 Đề xuất giải pháp giảm thiểu thiết hại do lũ lụt . 68
3.5.1 Giải pháp công trình 68
3.5.2 Giải pháp phi công trình 72



3.5.2.1 Xây dựng phương án chuẩn bị sẵn sàng 72
3.5.2.2 Xây dựng phương án ứng phó khi xảy ra sự cố 82
3.5.2.3 Kế hoạch hoạt động sau sự cố . 86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 87
1.Kết luận 87
2. Kiến nghị . 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 89























DANH MỤC CÁC BẢN VẼ
Hình 1.1: Vị trí công trình . 15
Hình 2.1: Mặt cắt dọc, cắt ngang sông Hoàng Mai 40
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống 49
Hình 3.1a: Lỗ vỡ đập dạng hình thang 50
Hình 3.2: Biên lưu lượng nước về hồ chứa 52
Hình3.2a: Quan hệ Mực nước tại cầu Hoàng Mai và Lưu lượng đầu . 54
Hình 3.3: Kết quả vùng ngập lụt (KB1) 56
Hình 3.4: Kết quả vùng ngập lụt (KB2) 58
Hình 3.5: Kết quả vùng ngập lụt (KB3) 60
Hình 3.6: Mặt cắt 18173 61
Hình 3.7: Mặt cắt 13156 61
Hình 3.8: Mặt cắt 2541 . 62
Hình 3.9: Mặt cắt 1 . 62
Hình 3.10: Đường mặt nước sau khi mô phỏng cho 3 kịch bản khác nhau
(I-III) 63
Hình 3.11: Đường quá trình mực nước và lưu lượng cho các mặt cắt 1,
8727, 19517 với các kịch bản : I là kịch bản số 1, II là kịch bản số 2, III
là kịch bản số 3 . 66
Hình 3.12 : Bản đồ địa hình bố trí nhà kiên cố của các xã . 72
Hình 3.13: Bản đồ địa hình hướng di chuyển và xây dựng nhà kiên cố . 76





DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 : Nhiệt độ tháng, năm, trung bình nhiều năm của lưu vực 21
Bảng 1.2 : Độ ẩm tháng năm trung bình nhiều năm lưu vực 21
Bảng 1.3 : Bốc hơi tháng năm trung bình nhiều năm lưu vực 22
Bảng 1.4 : Tốc độ gió trung bình tháng nhiều năm của lưu vực . 22
Bảng 1.5 : Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm của lưu vực . 23
Bảng 2.5: Kết quả tính dòng chảy năm theo các tần suất thiết kế 44
Bảng 2.6: Phân phối dòng chảy trong năm theo các tần suất thiết kế 44
Bảng 2.7: Đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế 44
Bảng 2.8: Đặc trưng quá trình lũ thiết kế 46
Bảng 3.1: Đường quan hệ Z-V 48
Bảng 3.1a: Các thông số vỡ đập 51
Bảng 3.1b: Các thông số vỡ đập 51
Bảng 3.1c. Mực nước tại cầu Hoàng Mai và Lưu lượng đầu mối . 54
Bảng 3.2 Diện tích và độ sâu ngập khu vực nghiên cứu 55
Bảng 3.3: Diện tích và độ sâu ngập khu vực nghiên cứu 57
Bảng 3.4: Diện tích và độ sâu ngập khu vực nghiên cứu 59
Bảng 3.5: Kết quả mô phỏng cho 2 kịch bản vỡ đập với thời gian từ lúc
vỡ đập đến lúc vận tốc, lưu lượng và độ sâu đạt giá trị lớn nhất . 67
Bảng 3.6 Dự trù vật tư, vật liệu chuận bị tại hồ chứa 80

1
MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của Đề tài.
Theo tổng hợp báo cáo tại hội nghị trực tuyến của Chính phủ về an
toàn hồ chứa ngày 29/8/2013, Bộ Xây dựng cho hay, các công trình thủy
điện có công suất nhỏ hơn hoặc bằng 30MW còn tiềm ẩn nhiều nguy cơ
mất an toàn do một số chủ đập chưa thực hiện đầy đủ quy định về quản
lý an toàn đập. Tổng cộng có 144/166 đập đã đến hoặc quá kỳ hạn kiểm
tra tính toán lại dòng chảy lũ nhưng hiện chưa tới 1/3 tổng số thực hiện
xong và chỉ 36 đập có phương án bảo vệ đập được phê duyệt. Trước tình
trạng này, Bộ Nông nghiệp cảnh báo, các công trình "có vấn đề" cần
phải đặc biệt quan tâm và có biện pháp đảm bảo an toàn vì nếu bị sự cố
sẽ gây nhiều thiệt hại. Bộ Nông nghiệp cũng kiến nghị Chính phủ phê
duyệt kinh phí hỗ trợ địa phương sửa chữa cấp bách các hồ chứa bị hư
hỏng nặng để đảm bảo an toàn trong năm 2013, hỗ trợ kinh phí theo kế
hoặch có mục tiêu từ 2014 để các địa phương chủ động thực hiện.
Sự cố vỡ đập Ia Krel 2 (Gia Lai) vừa qua là hồi chuông cảnh báo
từ trung ương đến địa phương. Nếu không có biện pháp thì sẽ đối mặt
với thảm hoạ “Quản lý Nhà nước còn dễ dãi quá mà sự cố thuỷ điện,
thuỷ lợi thì không cho cơ hội rút kinh nghiệm. Một địa phương có hàng
trăm hồ nhưng quên một hồ là trả giá ngay”.
Hơn nữa các công trình thủy lợi như đập hồ chứa (bao gồm đập vật
liệu địa phương và đập trọng lực như đập bê tông thường, bê tông đầm
lăn, đá đổ bản mặt) đã được xây dựng với những quy mô, nhiệm vụ, đặc
điểm làm việc khác nhau. Trong đó nhiều công trình đã xây dựng lâu
năm bị xuống cấp tiềm ẩn nhiều nguy cơ sự cố. Thực tế nhiều đập đã bị
sự cố hoặc vỡ đập như sự cố cống Tác Giang trên đê hữu Hồng (8/2012),

2
vỡ đập Tây Nguyên 9/2012(Nghệ An), Vỡ đập Khe Mơ (Hà Tĩnh năm
2010), sự cố rò nước ở đập sông Tranh 2 (Quảng Ngãi), thấm mạnh ở
nền đập Kè Gỗ; sự cố tràn nước qua đỉnh đập ở đập Hố Hô (Hà Tĩnh)
Hậu quả có nhiều đập có xuất hiện vết nứt, thấm qua thân đập với tác hại
lớn chưa lường hết được. Từ thực tế trên cho thấy khi đập bị sự cố thì
nhiều thiệt hại kép đã xảy ra nếu vỡ đập thì gây nên nhiều thiệt hại
nghiêm trọng hoặc gây ra thảm họa.
Hồ chứa Vực Mấu nằm trên địa bàn huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ
An, được xây dựng từ năm 1978, hoàn thành nâng cấp và cải tạo vào
năm 2008 với nguồn vốn của World Bank, và là hồ chứa lớn nhất của
tỉnh Nghệ An đến thời điểm hiện tại với tổng dung tích đạt 74 triệu m3
nước. Hồ chứa được xây dựng trên sông Hoàng Mai, diện tích lưu vực
tính tới tuyến đập là 215 km2 với chiều dài là 56 km, phần hạ lưu đập tới
cửa biển dài 20 km.
Do sự phức tạp của địa hình với nhiều dãy núi cao và hẹp chạy
theo hướng Tây- Đông, các sông của tỉnh Nghệ An nói chung và huyện
Quỳnh Lưu nói riêng thường ngắn, hẹp và có độ dốc lớn. Do vậy, nước
sông thường chảy xiết, lũ lên và xuống rất nhanh. Hạ lưu của hồ Vực
Mấu là thị xã Hoàng Mai với dân số 105 nghìn người (tính đến 2013), và
là một trong những trung tâm kinh tế của tỉnh Nghệ An, có tuyến đường
sắt bắc nam, quốc lộ 1A và tỉnh lộ 537 chạy qua. Hơn nữa, thị xã Hoàng
Mai nằm trong một vùng trũng của tỉnh Nghệ An, cao trình phổ biến chỉ
từ 0.3-3.5 m nên hàng năm thường xuyên bị ngập úng. Nếu có vỡ đập
xảy ra, hậu quả sẽ rất nghiêm trọng.
Từ trước tới nay, ít có các kịch bản vỡ đập được xây dựng cho Hồ
chứa để giúp đưa ra các phương án sơ tán và bảo vệ tính mạng tài sản

3
nhân dân, giảm thiểu thiệt hại. Vì vậy việc nghiên cứu “Ảnh hưởng của
vỡ đập đến vùng hạ du hồ chứa và đề xuất giải pháp giảm thiểu: kịch
bản cho hồ Vực Mấu, tỉnh Nghệ An” là hết sức cần thiết và cấp bách.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tính toán vỡ đập, từ đó vận
dụng tính toán các kịch bản khi vỡ đập đối với hồ Vực Mấu và kiến nghị
giải pháp ứng phó cho khu vực hạ du hồ Vực Mấu nhằm phòng tránh và
giảm nhẹ thiệt hại cho khu vực dân cư, cơ sở kinh tế, an ninh, quốc
phòng và các thiệt hại khác.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
3.1 Cách tiếp cận
3.1.1 Tiếp cận tổng hợp
Xem khu vực nghiên cứu là khu vực hạ lưu bị ảnh hưởng ngập lụt,
và tầm ảnh hưởng cấu thành hệ thống gồm: địa hình, địa chất, khí hậu,
nước, hệ sinh thái, con người, phương thức quản lý, khai thác .v.v , là
các thành phần của hệ tương tác có quan hệ ràng buộc, tác động lẫn
nhau.
3.1.2 Tiếp cận hệ kinh tế – sinh thái – môi trường
Mục tiêu cơ bản của việc dự báo vỡ đập là xác định vùng ngập
lụt, di dân, bảo đảm an toàn cho người và cơ sở vật chất vùng hạ lưu.
Vấn đề lũ lụt sẽ tác động tới hệ sinh thái và môi trường. Vì vậy cách tiếp
cận này bảo đảm cho môi trường và sự phát triển bền vững.
3.1.3 Tiếp cận tích hợp thông tin (ảnh viễn thám, bản đồ và hệ thống
GIS)
Vùng nghiên cứu có cấu trúc địa hình phức tạp, hệ thống sông kênh

4
nhiều, điều kiện tự nhiên biến động. Do vậy để nắm bắt thông tin cập
nhật về tài nguyên về đất, nước phục vụ công tác nghiên cứu đòi hỏi
phải thích hợp các thông tin như ảnh vệ tinh; khai thác bản đồ chuyên
ngành, bản đồ đẳng trị mưa .hệ thống thông tin địa lý (GIS) và so sánh,
đối chiếu với tài liệu khảo sát mặt đất.
3.1.4 Tiếp cận kế thừa, phát triển các kết quả nghiên cứu và tiếp thu
công nghệ
Sử dụng các công cụ tiên tiến để triển khai thực hiện đề tài như:
Sử dụng các phần mềm tính toán và các phần mềm ứng dụng khác để
phục vụ công tác tính toán, dự báo vùng bị ngập hạ du.
3.2 Phương pháp nghiên cứu.
Luận văn sử dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp kế thừa;
- Phương pháp chuyên gia;
- Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu;
- Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu;
- Phương pháp sử dụng mô hình toán;
4. Các kết quả đạt được
ã Các kịch bản vỡ đập Vực Mấu đoạn sông Hoàng Mai - Quỳnh Lưu
– Nghệ An.
ã Đánh giá ảnh hưởng của diện tích vùng ngập lụt do nước lũ từ
thượng lưu đập tràn về do vỡ đập.
ã Giải pháp giảm thiểu cho vùng hạ du khi có sự cố vỡ đập

5
5. Bố cục của luận văn
Luận văn ngoài phần mở đầu , kết luận và kiến nghị, gồm có 3 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở lý thuyêt và cơ sở dữ liệu
Chương 3: Xây dựng vùng ngập lụt hạ du