LỜI CAM KẾT
Tôi xin cam kết: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân, và
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Cao Đơn
và TS. Nguyễn Văn Tuấn
Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn
này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất kỳ hình thức nào.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Học viên
Nguyễn Văn Hiến LỜI CẢM ƠN
Đề tài
“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
”được hoàn
thành tại Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, trường Đại học Thủy lợi Hà Nội.
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới PGS. TS.
Nguyễn Cao Đơn và TS. Nguyễn Văn Tuấn người thầy đã luôn cổ vũ, động
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
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 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
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
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
• Các kịch bản vỡ đập Vực Mấu đoạn sông Hoàng Mai - Quỳnh Lưu
– Nghệ An.
• Đánh giá ảnh hưởng của diện tích vùng ngập lụt do nước lũ từ
thượng lưu đập tràn về do vỡ đập.
• 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 6
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về sự cố đập trên thế giới
7
4. Còn tại Mỹ, vụ vỡ đập South Fork xảy ra năm 1889 đã đi vào lịch
sử nền kinh tế số 1 thế giới với 2.209 người thiệt mạng. Trước khi “thảm
họa” xảy ra, con đập ở bang Pennsylvania liên tục được cảnh báo rò rỉ
nước ở nhiều chỗ nhưng các kỹ sư… không thể vá xuể. Và chuyện gì tới
cũng phải tới, khi lượng mưa vào tháng 5/1889 vượt quá sức chứa của hồ
thủy điện này, 20 tấn nước đã khiến đập South Fork đổ sập và gây thiệt
hại ít nhất 17 triệu USD, đồng thời khiến 2.209 người chết.
5. Tại Ấn Độ, do chủ quan và thiếu đi các biện pháp khẩn cấp, trận
mưa lớn và lũ lụt năm 1979 đã khiến con đập Machchu-2 nằm trên sông
Machhu (Morbi) sụt vỡ và gây nên cái chết của hàng nghìn người. Cho
tới nay, vẫn chưa có báo cáo chính thức về số người chết. Nhưng nhiều
nguồn tin Ấn Độ khẳng định con số này phải lên tới 15.000 người. Bởi
chỉ trong vòng 20 phút, những con sóng cao 10m đã nhấn chìm một thị
trấn cách đó 5km. Sự kiện này đã đi vào lịch sử thế giới với tên gọi
Thảm họa Morbi.
6. Đối với không ít người dân Trung Quốc, vụ vỡ đập thủy điện Bản
Kiều được coi là sự cố vỡ đập tồi tệ nhất trong lịch sử nước này.
Nó được xây dựng năm 1952 trên sông Hoài Nam, tỉnh Hà Nam
và chính là một trong những thủy điện quy mô lớn đầu tiên của Trung
Quốc. Nhưng tới năm 1975, siêu bão Nina (1 trong 5 siêu bão gây thiệt
hại lớn nhất thế giới) đổ bộ vào nước này, lượng mưa đo được trong ba
ngày lên đến 1605,3 mm.
Không chịu được sức nước, đập Bản Kiều đã sụp đổ, khiến Trung
Quốc mất đi một nguồn năng lượng khổng lồ bởi nó có khả năng đáp
ứng 1/3 nhu cầu sử dụng vào lúc cao điểm của cả nước. Công suất của
nhà máy lên đến 18 GW, tương đương 9 nhà máy nhiệt điện hay 20 lò
9
phương pháp được sử dụng để dự đoán thuỷ văn dòng chảy, từ phương
pháp đơn giản thích hợp cho các ước tính thẩm định cấp với các phương
pháp phức tạp hơn để phân tích các trường hợp riêng. Sự tiến triển của
phát triển công nghệ được tiếp nối từ phương pháp dự đoán dòng chảy
cao điểm trực tiếp cho những người dự đoán phát triển phạm vi trực tiếp
và mô hình phân tích thủy lực, và cuối cùng là phương pháp mà các quá
trình mô hình xói mòn, phạm vi phát triển và thủy lực rất chi tiết.
2. Cameron, và cộng sự (2006) đã Phân tích vỡ đập được sử dụng
HEC-RAS và HEC-GEORAS. (Hydraulic Engineer and Senior Technical
Hydraulic Engineer, Hydrologic Engineering Center, Davis, CA95616)
Một phân tích các mô hình vỡ đập cung cấp một công cụ kịch bản
tạo ra để xác định các mối nguy hiểm kết quả. Quản lý vùng đồng bằng
và nhân viên quản lý khẩn cấp sau đó có thể sử dụng các kết quả dự
phòng để bảo vệ chống lại sự mất mát của cuộc sống và tài sản thiệt hại.
Phân tích hệ thống các thủy văn Kỹ thuật của Trung tâm (HEC-RAS) có
thể được sử dụng cùng với HEC-GeoRAS để phát triển một mô hình mô
phỏng đập. HEC-GeoRAS được sử dụng để trích xuất thông tin hình học
từ mô hình địa hình kỹ thuật số và sau đó nhập khẩu vào HEC-RAS. Mô
phỏng không ổn định dòng chảy của vỡ đập được thực hiện bằng cách sử
dụng HEC-RAS và kết quả được ánh xạ bằng cách sử dụng GIS. Lập bản
đồ ngập lụt mặt nước kết quả từ các mô hình mô phỏng đập cung cấp
một đánh giá sơ bộ về nguy cơ lũ lụt và cung cấp cái nhìn sâu sắc cho
chuẩn bị khẩn cấp. Quá trình thu thập và chuẩn bị dữ liệu, tạo ra một mô
hình không ổn định dòng chảy trong HEC-RAS, nhập các thông số phạm
vi đập, thực hiện phân tích vỡ đập, và lập bản đồ lũ tiến triển được thảo
luận. 10
11
ra ở 12 km.); về giảm 39% trong vận tốc dòng chảy trên một khoảng
cách 4,00 km về hạ lưu. Nếu toàn bộ đập cho cách ngay lập tức, một số
điểm kéo dài từ 0.00 km (tại tuyến đập) với khoảng 3,40 km về phía hạ
lưu đập có thể được phân loại là "vùng nguy hiểm", trong khi nguy cơ hạ
lưu và thiệt hại kinh tế hơn 3,40 km phía hạ lưu có thể được phân loại
như khu "thấp" hay "tối thiểu"
5. Năm 2013, Purvang. H. Pandya và Thakor Dixitsinh Jitaji đã viết
Một đánh giá tóm tắt về phương pháp có sẵn cho phân tích vỡ đập. (W.
R. M., L. D. College of Engineering, Ahmedabad)
Nhiều vỡ đập trong lịch sử đã dẫn đến sự khởi đầu của một nghiên
cứu mới trong lĩnh vực xảy ra vỡ đập và hậu quả của nó. Lĩnh vực
nghiên cứu này với hai quan điểm cơ bản. Quan điểm đầu tiên là biết đập
nhất định sẽ vỡ hay không. Quan điểm thứ hai là về giả định sự vỡ đập
và phân tích các hậu quả. Phân tích vỡ đập về cơ bản đề cập đến quá
trình giả định một phần phạm vi và định tuyến các sóng lũ lụt ở vùng hạ
lưu. Mục tiêu chính của phân tích này là để tạo điều kiện lập kế hoạch
hành động khẩn cấp cho một vỡ đập có thể. Nhiều mô hình định tuyến lũ
có sẵn để phân tích vỡ đập. Một số mô hình cũng cung cấp các phần mở
rộng GIS mà tạo điều kiện dễ dàng chuẩn bị các bản đồ ngập lụt
6. Năm 2007, Chương trình xuất bản Tài nguyên nước, Phân tích vỡ
đập và ngập lụt phân loại nguy hiểm hạ lưu
.(MGS Engineering
Consultants, Inc. for, Water Resources Program, Dam SafetyOffice, P.O.
Box 47600, Olympia, WA 98504-7600, (360) 407-6208)
Kỹ thuật này là nhằm hỗ trợ trong việc thực hiện một Phân tích
vỡ đập gây ra ngập lụt và đánh giá sự nguy hiểm hạ lưu bởi vỡ đập.
Trọng tâm chính sẽ là đập đất, tuy nhiên, thông tin này cũng sẽ được
13
hình phổ biến, FLDWAV, một sản phẩm dịch vụ thời tiết quốc gia.
Nghiên cứu trường hợp đơn giản minh họa ngắn gọn một số trong những
bước mà GIS có thể được áp dụng. Bài viết này là một dự án hạn cho sinh
viên tốt nghiệp xây dựng lớp học và do đó giới hạn trong phạm vi. Nó
không được trình bày như là một kiểm tra đầy đủ hoặc có thẩm quyền của
chủ thể.
Qua đó việc coi trọng an toàn đập và đưa ra cảnh báo trên thế giới rất
cần thiết để áp dụng cho Viêt Nam. Nâng cao khả năng đối phó với lũ yêu
cầu áp dụng kỹ thuật bằng "con đường mềm" quản lý rủi ro lũ lụt, nhằm
mục đích để hiểu, thích ứng và làm việc với các lực lượng của thiên nhiên.
1.2 Tổng quan về sự cố đập ở Việt Nam
Ở Việt Nam có khoảng 6.648 hồ chứa nước, với tổng dung tích
trữ khoảng 11 tỷ m
3
, trong đó có khoảng 560 hồ chứa lớn, 1.752 hồ có
dung tích 0,2-3 triệu m
3
nước, còn lại hồ chứa nhỏ. Các hồ này đều xây
dựng trong bối cảnh khó khăn, thi công bằng thủ công. Trong quá trình
rà soát hệ thống hồ chứa và kết quả thật đáng báo động khi có nhiều hồ
chứa đang mất an toàn trầm trọng:
Việt Nam có nhiều hồ chứa nước, trong nhiều năm qua Nhà nước
và nhân dân đã đầu tư xây dựng 6.648 hồ, với mục tiêu chính là cung cấp
nước cho sản xuất nông nghiệp và tham gia điều tiết lũ cho vùng hạ du,
tạo nguồn nước cho sinh hoạt và phát điện. Các tỉnh xây dựng nhiều hồ
chứa là Hòa Bình 521 hồ, Bắc Giang 461 hồ, Tuyên Quang 503 hồ, Vĩnh
Phúc 209 hồ, Phú Thọ 124 hồ, Thanh Hóa 618 hồ, Nghệ An 625 hồ, Hà
Tĩnh 345 hồ, Bình Ðịnh 161 hồ, Ðác Lắc 539 hồ Tuy nhiên, hầu hết
• Thời gian qua, công tác quản lý đầu tư xây dựng các hồ, đập thủy
điện của một số bộ, ngành địa phương còn lúng túng và "dễ dãi". Phó 15
Thủ tướng Hoàng Trung Hải chỉ đạo Bộ Xây dựng cần rà soát năng lực
của các đơn vị tư vấn, thiết kế, giám sát chất lượng thi công các dự án
hồ, đập thủy điện. Bộ Công thương tăng cường kiểm tra an toàn các hồ
chứa thủy điện, tập trung vào các hồ thủy điện nhỏ, kiên quyết xử lý
những vi phạm. Nếu vi phạm nghiêm trọng các quy định về an toàn hồ
chứa phải kiên quyết dừng hoạt động.
Cho đến nay, ít có hồ chứa được tính toán xậy dựng 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 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.
1.3 Giới thiệu về vùng nghiên cứu
1.3.1 Vị trí địa lý
Hình 1.1: Vị trí công trình
Hồ Vực Mấu trên sông Hoàng Mai thuộc địa phận xã Quỳnh Trang
huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An. Tọa độ địa lý 19
0
15’ vĩ độ Bắc, 105
0
37’
kinh độ Đông.
Hồ Vưc Mấu
Yên Thành với ranh giới khoảng 31km. Vùng phía nam của huyện
Quỳnh Lưu có chung khu vực đồng bằng với hai huyện Diễn Châu và
Yên Thành (thường gọi là đồng bằng Diễn-Yên-Quỳnh). Phía tây, huyện
Quỳnh Lưu giáp huyện Nghĩa Đàn huyện Tân Kì và thị xã Thái Hoà với
ranh giới khoảng 33km được hình thành một cách tự nhiên bằng các dãy
núi kéo dài liên tục mà giữa chúng có nhiều đèo thấp tạo ra những con
đường nối liền hai huyện với nhau. Phía đông, huyện Quỳnh Lưu giáp
biển Đông.
1.3.2. Điều kiện dân sinh kinh tế, địa hình, địa chất, thủy văn
a. Điều kiện dân sinh kinh tế
* Dân sinh xã hội:
- Khu hưởng lợi công trình thủy lợi Vực Mấu gồm 14/43 xã và một
nông trường, được phân chia như sau: 17
+ Vùng Nông Giang: Gồm 7 xã: Quỳnh Thạch, Lâm, Mỹ, Hoa,
Văn, Xuân, Hậu và Nông Trường Trịnh Môn
+ Vùng Hoàng Mai: Gồm 6 xã: Quỳnh Lộc, Vinh, Thiên, Dị, Mai
Hùng, Quỳnh Trang
+ Vùng bán sơn địa: Xã Quỳnh Tân.
- Tổng dân số khu hưởng lợi 104.000 người, số người trong độ tuổi
lao động 50.200 người, chủ yếu là lao động nông nghiệp, ngoài ra còn
một số lao động ngành nghề khác như: Tiểu thủ công nghiệp, trồng rừng,
chăn nuôi gia súc có rừng và nuôi trồng thủy sản.
* Tình hình kinh tế:
- Nông nghiệp
Nông nghiệp là nghề sống chính của nhân dân trong vùng dự án.
Đất đai ở đây có nhiều loài, phân bố trên nhiều dạng địa hình và thổ
nhưỡng khác nhau, thích hợp cho loài cây trồng phát triển, trong đó cây
vùng kinh tế quan trọng trong Tỉnh cũng như cả nước, tạo điều kiện giao
thông giữa các vùng trong huyện rất dễ dàng.
Hệ thống đường thủy gồm có sông Thái, sông Hoàng Mai, sông
Mơ và một số kênh lạch như kênh La Man, Kênh nhà Lê tạo điều kiện
cho tầu thuyền vào ra thuận lợi
+ Vật liệu xây dựng
Khu vực vùng dự án có khu công nghiệp Hoàng Mai là trung tâm
sản xuất vật liệu xây dựng như xi măng, gạch, tấm lợp và đá xây dựng
rất thuận tiện để phục vụ dự án.
Copyright: Tài liệu đại học ©