Thạc Sĩ Nghiên cứu bài toán vỡ đập hồ Đồng Nghệ thành phố Đà Nẵng, từ đó kiến nghị giải pháp phòng tránh cho

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NĂM 2014


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
MỞ ĐẦU . 1
I. Tính cấp thiết của đề tài . 1
II. Mục tiêu của Đề tài: . 2
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 2
IV. Các kết quả đạt được: 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ CÁC SỰ CỐ 3
XẢY RA ĐỐI VỚI ĐẬP ĐẤT KHU VỰC TRUNG TRUNG BỘ . 3
1.1. Điều kiện tự nhiên 3
1.1.1. Vị trí địa lý 3
1.1.2. Đặc điểm địa hình. 3
1.1.3. Đặc điểm thổ nhưỡng 3
1.1.4. Thảm phủ thực vật 3
1.1.5. Đặc điểm khí hậu, thủy văn . 4
1.1.5.1. Đặc điểm khí hậu . 4
1.1.5.2. Thủy văn . 9
1.2. Các sự cố xảy ra gây phá hủy đập đất khu vực Trung Trung Bộ . 11
1.2.1. Những sự cố thường gặp và nguyên nhân gây ra sự cố ở đập đất 11
1.2.1.1. Lũ tràn qua đỉnh đập 11
1.2.1.2. Sạt mái đập thượng lưu 11
1.2.1.3. Thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập . 11
1.2.1.4. Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập . 12
1.2.1.5. Thấm mạnh hoặc sủi nước ở mang công trình . 12
1.2.1.6. Thấm mạnh hoặc sủi nước trong phạm vi thân đập . 12
1.2.1.7. Nứt ngang đập 13
1.2.1.8. Nứt dọc đập 13
1.2.1.9. Nứt nẻ sâu mặt hoặc mái đập . 14

1.2.1.10. Trượt sâu mái đấp thượng lưu 14
1.2.1.11. Trượt sâu mái đập hạ lưu . 14
1.2.2. Các sự cố xảy ra gây phá hủy đập đất khu vực Trung Trung Bộ 15
1.3. Kết luận chương 1 20
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP 21
TÍNH BÀI TOÁN VỠ ĐẬP . 21
2.1. Mục tiêu của việc tính bài toán vỡ đập 21
2.2. Các phương pháp tính thường dùng khi tính toán bài toán thủy lực xảy ra vỡ
đập . 21
2.2.1. Các phương pháp tính thường dùng khi tính toán bài toán thủy lực xảy ra vỡ
đập . 21
2.2.2. Một số mô hình có khả năng áp dụng . 23
2.2.2.1. Mô hình KOD 23
2.2.2.2.Mô hình VRSAP . 24
2.2.2.3.Mô hình WENDY . 24
2.2.2.4.Mô hình HEC - RAS . 24
2.2.2.5. Mô hình SOBEK 25
2.2.2.6. Mô hình thủy lực của SOGREAH: 26
2.2.2.7.Bộ mô hình MIKE . 27
2.2.3. Lựa chọn mô hình .27
2.2.3.1. Giới thiệu về mô hình MIKE 11 28
2.2.3.2. Giới thiệu mô hình MIKE 21 . 33
2.2.3.3. Giới thiệu mô hình MIKE FLOOD 34
2.3. Kết luận chương 2 36
CHƯƠNG 3. VẬN DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
VỠ ĐẬP VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN ỨNG PHÓ CHO KHU VỰC HẠ DU
HỒ ĐỒNG NGHỆ KHI XẢY RA VỠ ĐẬP 37
3.1. Giới thiệu về công trình . 37
3.1.1.Vị trí công trình 37

3.1.2. Các thông số kỹ thuật chính của hồ chứa nước Đồng Nghệ . 38
3.2. Phạm vi nghiên cứu 40
3.3. Tài liệu cơ bản khu vực nghiên cứu . 40
3.3.1. Mạng lưới sông ngòi . 40
3.3.2. Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng - thủy văn: . 41
3.3.3. Tình hình ngập lụt . 44
3.3.3.1. Các trận lũ lớn trong lịch sử . 44
3.3.3.2. Độ lớn của lũ 46
3.4. Các kịch bản có thể xảy ra trong trường hợp vỡ đập đối với hồ Đồng Nghệ và
tính toán giải quyết bài toán vỡ đập ứng với các kịch bản đó . 47
3.4.1. Các kịch bản có thể xảy ra trong trường hợp vỡ đập đối với hồ Đồng Nghệ . 47
3.4.2. Tính toán giải quyết bài toán vỡ đập . 48
3.4.2.1. Thiết lập mô hình thủy lực Mike 11 48
3.4.2.2. Mô hình thủy lực 2 chiều . 55
3.4.2.3. Mô hình lũ tràn . 55
3.4.2.4. Kết quả tính toán 55
3.5. Các giải pháp ứng phó khi xảy ra vỡ đập . 62
3.5.1. Giải pháp công trình 63
3.5.2. Giải pháp phi công trình 64
3.5.2.1. Xây dựng phương án chuẩn bị sẵn sàng 64
3.5.2.2. Xây dựng phương án ứng phó khi xảy ra sự cố . 71
3.5.2.3. Kế hoạch hoạt động sau sự cố 74
3.6. Kết luận chương 3 75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76
1. Kết luận . 76
2. Kiến nghị . 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 78


DANH MỤC BẢNG
26T Bảng 1.1. Số giờ nắng trung bình tháng một số trạm trong khu vực Trung Trung Bộ
(giờ) . 5
26T Bảng 1.2. Độ ẩm không khí tương đối trung bình một số trạm trong khu vực Trung
Trung Bộ (%) 6
26T Bảng 1.3. Nhiệt độ không khí trung bình một số trạm trong khu vực Trung Trung
Bộ (oC) 6
26T Bảng 1.4. Bốc thoát hơi tiềm năng trung bình tháng một số trạm trong khu vực
Trung Trung Bộ (mm) . 7
26T Bảng 1.5. Tốc độ gió trung bình tháng một số trạm trong khu vực Trung Trung Bộ
(m/s) 7
26T Bảng 1.6. Lượng mưa trung bình tháng, năm một số trạm trong lưu vực Trung
Trung Bộ (mm) . 9
26T Bảng 1.7. Lưu lượng trung bình tháng, năm tại một số trạm trong lưu vực Trung
Trung Bộ (m P
3
P /s) . 10
26T Bảng 1.8. Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất và lưu lượng nhỏ nhất một số trạm trong lưu
vực Trung Trung Bộ 10
26T Bảng 3.1. Các thông số chính của hồ Đồng Nghệ 26T 38
26T Bảng 3.2. Danh sách các trạm khí tượng trong vùng nghiên cứu 26T 41
26T Bảng 3.3. Danh sách trạm thủy văn đang hoạt động trong hệ thống sông Thu Bồn -
Vu Gia - Tam Kỳ . 42
26T Bảng 3.4. Tổng hợp các kịch bản tính toán 26T . 48
26T Bảng 3.5. Bảng kết quả mô phỏng theo lũ 3-5/11/1996 26T . 53
26T Bảng 3.6. Bảng kết quả mô phỏng theo lũ 2-4/11/1999 26T . 54
26T Bảng 3.7. Diện tích và độ sâu ngập khu vực nghiên cứu 26T 58
26T Bảng 3.8. Diện tích và độ sâu ngập khu vực nghiên cứu 26T 61
26T Bảng 4.1. Dự trù vật tư, vật liệu chuẩn bị tại hồ chứa 26T 70


7B DANH MUC HÌNH VẼ
26T Hình 1.1. Mặt bằng vị trí các khu rò nước đập phụ Tứ Yên - Công trình Phú Ninh 26T 16
26T Hình 1.2. Mặt cắt ngang đập chính - Công trình Phú Ninh 17
26T Hình 1.3. Mặt cắt ngang đập chính qua lỗ sủi - Công trình đập Vực Tròn . 17
26T Hình 1.4. Mặt cắt ngang đập chính - Công trình đập Vực Tròn . 19
26T Hình 1.5. Vị trí sự cố các công trình thủy lợi - Công trình đập Vực Tròn 20
26T Hình 2.1. 26T Mô tả hệ phương trình Saint – Venant 31
26T Hình 2.2. Các điểm nút tính toán trong mô hình Mike 11 26T 31
26T Hình 3.1. Vị trí công trình hồ chứa nước Đồng Nghệ 26T 37
26T Hình 3.2. Lưới trạm Khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn 26T . 43
26T Hình 3.3. Sơ đồ mạng sông tính toán 26T 48
26T Hình 3.4. Đường quá trình lưu lượng đến kiểm tra và PMF hồ Đồng Nghệ 26T 49
26T Hình 3.5. 26T Sơ họa các mặt cắt phục vụ tính toán 50
26T Hình 3.6. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Hội An trận lũ ngày
3-5/11/1996 . 53
26T Hình 3.7. Đường quá trình mực nước tính toán và thực đo trạm Hội An trận lũ ngày
2-4/11/1999 . 54
26T Hình 3.8. Địa hình khu vực nghiên cứu trong mô hình thủy lực 2 chiều 26T . 55
26T Hình 3.9. Sơ đồ ghép nối trong mô hình bãi tràn MIKE FLOOD 26T 56
26T Hình 3.10. Quá trình mực nước, lưu lượng hồ Đồng nghệ ứng với kịch bản 1 26T 57
26T Hình 3.11. Mực nước dọc sông Túy Loan ứng kịch bản 1 26T . 58
26T Hình 3.12. Kết quả mô phỏng ngập lụt vùng nghiên cứu ứng với kịch bản 1 26T . 59
26T Hình 3.13. Quá trình mực nước, lưu lượng hồ Đồng nghệ ứng với kịch bản 2 26T 59
26T Hình 3.14. Mực nước dọc sông Túy Loan ứng với kịch bản 2 26T 60
26T Hình 3.15. Kết quả mô phỏng ngập lụt vùng nghiên cứu ứng với kịch bản 2 26T . 61
26T Hình 3.16. Phương án cải tạo nhà chống và thoát lũ 26T 64



MỞ ĐẦU

I. Tính cấp thiết của đề tài
Các thảm họa thiên nhiên là mối đe dọa nghiêm trọng tới cuộc sông trên Trái
Đất và quá trình phát triển bền vững của nhân loại. Trong số các mối nguy hiểm của
thiên nhiên, lũ lụt là một trong số các thảm họa thiên nhiên nghiêm trọng nhất.
Chúng chiếm tới 30% tổng số thảm họa thiên nhiên, 30% tổng thiệt hại về kinh tế,
và khoảng 20% số tử vong do thảm họa thiên nhiên gây ra.
Ở Việt Nam nói chung và Đà Nẵng nói riêng lũ lụt là một trong các mối
nguy hiểm rất nghiêm trọng, có các khu vực xảy ra lũ quét trên phạm vi rộng,
những trận lũ lớn gây mất an toàn, phá vỡ tính nguyên vẹn cho công trình và dẫn tới
gây lũ lụt cho vùng hạ du.
Riêng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng có 21 hồ chứa nước, trong đó có 19
hồ thuộc loại nhỏ, hồ Đồng Nghệ và Hòa Trung thuộc loại vừa. Nhiệm vụ chủ yếu
của các hồ chứa này là cấp nước tưới, sinh hoạt cho khu vực hạ lưu. Không có hồ
nào có nhiệm vụ phòng lũ, do đó khi có lũ đến hồ chứa thì các hồ này cần phải xả lũ
để đảm bảo an toàn cho chính công trình. Những đợt xả lũ này thường gây ảnh
hưởng rất lớn đến hạ lưu, nếu kết hợp với các yếu tố bất lợi khác như mực nước lũ
trong sông cao, triều cường ở cửa sông thì thiệt hại là vô cùng to lớn. Một sự cố
khác cũng rất nguy hiểm nếu để xảy ra đó là vỡ đập hồ chứa. Khi xảy ra, một lượng
nước rất lớn trong hồ chứa sẽ tràn xuống hạ lưu và gây ra những tổn thất nặng nề về
dân sinh - kinh tế - chính trị - xã hội của khu vực bị ảnh hưởng.
Những hiện tượng trên hoàn toàn có thể xảy ra và thời gian xuất hiện thì
không được định trước, vì thế cần có một chương trình hành động phù hợp để ứng
phó.
Một kế hoạch được chuẩn bị một cách khoa học, chi tiết chắc chắn sẽ ứng
phó hiệu quả với những hiện tượng bất thường của thiên tai và giảm thiểu được

2
Để có một kế hoạch chi tiết, khoa học cần phải thực hiện tính toán nhiều
phương án, phân tích nguyên nhân và hiện tượng gây lũ để từ đó có những biện
pháp hợp lý.
Vì các lý do trên cho thấy nghiên cứu bài toán vỡ đập, kiến nghị giải pháp
phòng tránh cho khu vực hạ du là hoàn toàn hợp lý và rất cấp thiết của người dân
trong khu vực hạ du công trình.
II. Mục tiêu của Đề tài:
Nghiên cứu lựa chọn phương pháp tính bài toán vỡ đập. Từ đó vận dụng tính
toán các kịch bản khi vỡ đập đối với hồ Đồng Nghệ và kiến nghị giải pháp ứng phó
cho khu vực hạ du hồ Đồng Nghệ nhằm phòng tránh hoặc giảm nhẹ thiệt hại cho
các khu dân cư, cơ sở kinh tế, an ninh, quốc phòng .
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Cách tiếp cận của Đề tài là:
+ Thu thập, phân tích và tổng hợp kế thừa các tài liệu thực tế của khu vực
nghiên cứu.
+ Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước về tính toán bài toán thủy lực
khi xảy ra vỡ đập.
+ Vận dụng để tính toán, xây dựng phương án ứng phó cho khu vực hạ du
một cách hợp lý.
- Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu tổng quan; phương
pháp kế thừa; phương pháp mô phỏng, mô hình.
IV. Các kết quả đạt được:
- Xác định hoặc dự kiến được các kịch bản có thể xảy ra trong trường hợp vỡ
đập. Tính toán các bài toán thủy lực về bài toán vỡ đập ứng với các kịch bản đó.
- Xây dựng được phương án ứng phó khi vỡ đập cho hạ du hồ Đồng Nghệ.
Đề ra được phương án bảo vệ, phòng tránh hoặc giảm nhẹ thiệt hại, cho các khu dân
cư, cơ sở kinh tế, an ninh, quốc phòng, là cơ sở để đưa ra bản đồ quy hoạch một
cách hợp lý.