BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐẶNG QUỐC TUẤN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐÊ HỮU HỒNG
ĐOẠN QUA HÀ NỘI TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Chuyên ngành

: Địa kỹ thuật xây dựng

Mã số

: 62580211

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: TS. Phạm Quang Tú
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Trịnh Minh Thụ

Phản biện 1: .........................................................................................................
Phản biện 2: .........................................................................................................

cường ổn định đê sông Hồng trong bối cảnh BĐKH là cần thiết và cấp bách.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Luận án cần đánh giá được mức độ an toàn của hệ thống đê Hữu sông đoạn từ
Sơn Tây về Phú Xuyên (Hà Nội) trong điều kiện BĐKH trong đó trọng tâm
vào xác định điều kiện biên thủy lực, nghiên cứu quá trình xói ngầm dưới nền
đê cùng một số giải pháp giảm thiểu ngập lụt theo lý thuyết độ tin cậy và phân
tích rủi ro.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: đối tượng nghiên cứu chủ yếu của luận án là hệ thống
đê hữu sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội với điều kiện địa chất và
điều kiện biên thủy lực có xét đến tác động của BĐKH.

1


Phạm vi nghiên cứu: đề tài tập trung đánh giá an toàn hệ thống công trình
phòng lũ qua các cơ chế mất ổn định dưới nền theo các kịch bản BĐKH và
NBD cập nhật đến năm 2016.
4. Nội dung nghiên cứu
Dựa trên mục tiêu đã nêu, các câu hỏi nghiên cứu sau được đặt ra: (i) Ảnh
hưởng của BĐKH theo các kịch bản khí hậu tác động như thế nào đến chế độ
thủy văn trên sông Hồng trong phạm vi nghiên cứu?; (ii) Cơ chế sự cố nào có
nguy cơ gây mất ổn định hệ thống đê sông Hồng?; (iii) Đánh giá ảnh hưởng
của quá trình xói ngầm dưới nền đê sông Hồng thông qua mô hình vật lý trong
phòng và phân tích thống kê hiện trường?; (iv) Đánh giá an toàn hệ thống đê
sông Hồng hiện tại trong điều kiện BĐKH và NBD bằng lý thuyết độ tin cậy
và phân tích rủi ro?.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng các phương pháp (i) Phương pháp kế thừa; (ii) Phương pháp
chuyên gia; (iii) Phương pháp phân tích tổng hợp; (iv) Phương pháp sử dụng

Vùng ĐBSH có cao độ tự nhiên đa phần thấp hơn mực nước trên hệ thống
sông vào mùa lũ nên từ xa xưa cư dân người Việt cổ đã phải đắp những tuyến
đê bao để bảo vệ nơi mình sinh sống và cach tác. Sau đó mỗi khi có lũ lớn hơn
thì đê được tôn cao và mở rộng dần, quá trình đó tiếp diễn một cách bền bỉ qua
các triều đại phong kiến cũng như chính quyền thực dân đô hộ. Từ khi hòa
bình lập lại, hệ thống đê sông càng nhận được sự quan tâm đầu tư nhiều hơn
cả về nguồn vốn và khoa học kỹ thuật nên đã xây dựng được một phòng tuyến
vững chắc với các tuyến đê quy mô bảo vệ cho vùng đất rộng lớn đang ngày
càng phát triển mạnh mẽ về mọi mặt.
Hình 1.2 và 1.3 dưới đây minh họa cho quá trình phát triển của đê Hữu Hồng
qua một số giai đoạn khác nhau.
Có thể thấy hệ thống đê sông Hồng nói chung và đê Hữu Hồng nói riêng được
đắp qua nhiều thời kỳ khác nhau nên thân đê có tính đồng nhất không cao; nền
đê thường không được xử lý trước khi đắp, vấn đề chọn tuyến không được
xem trọng. Do đó hệ thống đê luôn tiềm ẩn nhiều sự cố có nguy cơ dẫn đến
mất an toàn nhất là trong mùa bão lũ.
3


Hình 1.2 Đê Hà Nội giai đoạn từ 1915 đến 1945

Hình 1.3 Đê Hà Nội giai đoạn từ 1945 đến 2000
Theo các tài liệu thống kê của các đơn vị quản lý đê điều và phòng chống lụt
bão, các sự cố thường gặp: đối với thân đê là hiện tượng thẩm lậu, lún, nứt,
trượt, rò rỉ, và tổ mối; trong khi nền đê phổ biến là các mạch đùn sủi hoặc bãi
đùn sủi nhiều vị trí nước thoát ra mang theo cát.
1.2 Biến đổi khí hậu ở Việt Nam
BĐKH là hiện hữu và đã ảnh hưởng không nhỏ đến tất cả các lĩnh vực trong
đó có các công trình hạ tầng kỹ thuật theo xu thế bất lợi. Hệ thống công trình
phòng chống lũ của vùng ĐBSH cũng không nằm ngoài ảnh hưởng đó. Trước

cho phép. Theo Tsugaev dòng thấm nguy hiểm nhất (không cho phép) trong
đập đất hoặc nền là dòng thấm xuất hiện trong những hang thấm tập trung và
nhiệm vụ cơ bản khi xây dựng công trình đất là cần phải làm thế nào để không
cho phép xuất hiện những hang đó (độ bền thấm đặc biệt);
- Các mô hình kiểm toán xói ngầm như của Bligh và Lane được thiết lập thông
qua hàng loại số liệu sự cố của đập trên thế giới: dự báo chiều cao cột nước
chênh giới hạn với các loại đất khác nhau, tuy chứa nhiều hệ số kinh nghiệm
nhưng đơn giản nên được dùng rộng rãi;
- Một số tác giả như Sellmeijer, Vera van;… đã sử dụng các mô hình thí
nghiệm trong phòng và hiện trường để nghiên cứu, khảo sát sự ảnh hưởng của
các tham số đất nền đến xói ngầm gồm: hệ số thấm; đường kính hạt; khối
lượng thể tích; hs không đều hạt,…
1.3.2 Các nghiên cứu trong nước
Các nghiên cứu trong nước đã sử dụng mô hình lý thuyết cùng với các mô
hình thực nghiệm trong phòng và hiện trường trong các nghiên cứu về an toàn
đê. Điển hình là nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc viện Địa chất, viện
Khoa học Thủy Lợi, trường đại học Mỏ địa chất, trường đại học Thủy Lợi,
5


tiêu biểu như: Nguyễn Trấn; Nghiêm Hữu Hạnh; Phạm Văn Quốc; Tô Xuân
Vu; Bùi Văn Trường,…. Trong đó nhiều tác giả đi sâu vào nghiên cứu xói
ngầm dưới nền đê và chỉ ra xói ngầm là nguy cơ tiềm ẩn gây mất an toàn đê.
Các nghiên cứu trong nước đã đề xuất một số giải pháp tăng cường ổn định
đê, trong số các giải pháp đó, giải pháp giếng giảm áp và cừ chống thấm được
nhiều nhà khoa học kiến nghị áp dụng để nâng cao an toàn đê sông Hồng,
sông Thái Bình.
1.4 Định hướng nghiên cứu của luận án
Từ tổng quan nghiên cứu ở trên, các tồn tại liên quan đến an toàn đê cần tập
trung giải quyết trong đề tài gồm: (i) BĐKH có ảnh hưởng như thế nào đến hệ

(RCP4.5); lũ thiết kế chu kỳ lặp lại 300 năm và 500 năm; các hồ chứa thượng
lưu vận hành theo Quyết định số 1622/QĐ-TTg ngày 17/09/2015 của thủ
tướng Chính phủ về việc ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu
vực sông Hồng (QT1622). Theo QT1622, liên hồ chứa thượng lưu có thể vận
hành theo hai trạng thái bình thường và bất lợi: bình thường là khi các hồ chứa
thượng lưu vào thời kỳ lũ chính vụ được duy trì ở mức thấp; bất lợi là khi hồ
tích sớm sau 10/8 với mực nước cao hơn, trường hợp này nếu do sai sót trong
công tác dự báo khi đó có trận lũ lớn xảy ra sẽ rất bất lợi cho công trình đầu
mối hồ chứa đồng thời cũng bất lợi cho hệ thống đê hạ lưu.
Quá trình tính toán diễn toán lũ được thể hiện ở sơ đồ Hình 2.1. Trong đó kế
thừa toàn bộ mạng lưới sông, mặt cắt và các thông số của mô hình MIKE 11
đã được viện Quy hoạch Thủy lợi thiết lập cho lưu vực sông Hồng.

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán dòng chảy lũ hệ thống sông Hồng
Diễn toán lũ trên hệ thống sông Hồng cho kết quả đoạn sông (Km28+500 ÷
Km117+900) như sau: với lũ có chu kỳ 500 năm, mực nước lớn nhất ở Sơn
Tây (Km31+600) đạt +16,0 m, ở Hà Nội (Km65+210) là +13,4 m; với lũ chu
7


kỳ 300 năm, mực nước tương ứng ở Sơn Tây và Hà Nội lần lượt là +15,5 m và
+12,9 m. Như vậy, trong trường hợp bất lợi vẫn đảm bảo mực nước lớn nhất
trên sông Hồng không vượt ngưỡng quy định (tại Sơn Tây +16,0 m; tại Hà
Nội +13,4 m) tuy nhiên thời gian duy trì lũ trên báo động II kéo dài đến 180
giờ.
2.2 Điều kiện địa chất công trình và phân chia cấu trúc nền đê
Nền đê sông Hồng nói chung, đê Hữu Hồng nói riêng có đặc điểm địa chất
công trình biến đổi phức tạp. Để đơn giản trong việc đánh giá khả năng phát
sinh BDT nhằm tìm ra các giải pháp xử lý, cần điển hình hóa cấu trúc địa chất
nền đê trên toàn tuyến (phân đoạn đê), hay nói cách khác là phải tiến hành

truyền thống, đê được xem là an toàn khi đồng thời thỏa mãn các điều kiện:
không xảy ra lũ tràn đỉnh; không xảy ra BDT; không xảy ra trượt mái;… được
quy định cụ thể trong các Quy chuẩn, Tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
2.5 Đánh giá an toàn đê theo phương pháp lý thuyết độ tin cậy
Lý thuyết độ tin cậy (LTĐTC) nhằm giải quyết các bài toán có nhiều biến số
mà quy luật biến đổi ngẫu nhiên của chúng ảnh hưởng nhiều đến kết quả tính
toán và khắc phục những tồn tại của phương pháp thiết kế truyền thống như
phụ thuộc tất cả vào hệ số an toàn cũng như việc lựa chọn các hệ số an toàn
hiện còn đang là ẩn số. Bài toán đánh giá ATĐ thường được bắt đầu bằng các
số liệu cơ bản về thủy văn, đê và các thông số của nền để tìm các quy luật
phân phối của chúng; bước tiếp theo là tiến hành mô tả hệ thống, phân đoạn
đê, mô tả các cơ chế phá hoại, lập các sơ đồ cây sự cố, thiết lập các hàm tin
cậy và tìm xác suất sự cố; bước cuối cùng là so sánh độ tin cậy của hệ thống
với độ an toàn cho phép, đề xuất các giải pháp để nâng cao ATĐ.
9


2.6 Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu xói ngầm dưới nền đê bằng mô
hình vật lý trong phòng
2.6.1 Các khái niệm về xói ngầm
Có nhiều quan niệm khác nhau về xói ngầm, về cơ bản đó là sự dịch chuyển
các hạt đất (thường là cát) ra khỏi vị trí ban đầu dưới tác dụng của dòng thấm.
Việc di chuyển này tạo ra khoảng trống dưới nền công trình, thúc đẩy BDT
phát triển, gây phá hủy dưới nền và công trình phía trên.
TAW (1999) đã định nghĩa xói ngầm là quá trình hình thành một đường ống
dưới nền đê hoặc công trình thủy lợi bởi một dòng thấm tập trung; hiện tượng
này còn được gọi là sự xói ngầm cơ học.
2.6.2 Ảnh hưởng của xói ngầm đến an toàn đê

Hình 2.20 Các giai đoạn phá hủy do BDT dưới nền đê

con người gồm các hoạt động khoan, đào, chất tải,… Các tác động này thường
gây ra những hư hại bên trong nên rất khó phát hiện và kiểm soát, chỉ khi có lũ
lớn mới xuất hiện và bộc lộ ra ngoài. Chúng ta luôn phải đối phó với những
nguy cơ tiềm ẩn đó trong tình trạng bị động và thực tế đã xảy ra những trận vỡ
đê lớn để lại hậu quả nghiêm trọng.
Đối với công trình chắn nước bằng đất, thường gặp phải các sự cố như: mất ổn
định mái dốc; thấm vượt giới hạn cho phép; lún lớn; sự hình thành các hang hốc
trong thân hoặc nền công trình. Nếu không có giải pháp xử lý, ngăn chặn kịp
thời thì có thể dẫn tới nguy cơ đổ vỡ nhất là trong mùa mưa lũ. Để đảm bảo ổn
định cho đê, các giải pháp công trình và phi công trình đưa ra cần tập trung vào
việc tăng cường ổn định mái đê, giảm áp lực thấm dưới nền đê, hạn chế lún và
chênh lệch lún, xử lý và chống mối,…
11


2.8 Nguyên lý rủi ro trong thiết kế công trình
Các sự cố sạt trượt mái đê, đùn sủi do BDT dưới nền đê đều có nguy cơ dẫn
đến vỡ đê khi diễn ra trong mùa mưa lũ. Cần phân tích và kiểm soát rủi ro để
đưa ra giải pháp giảm thiểu tối đa rủi ro cho vùng được đê bảo vệ. Phân tích
rủi ro còn giúp đưa ra quyết định lựa chọn giải pháp công trình thích hợp để
có sự đầu tư hiệu quả. Kết quả của bài toán phân tích rủi ro là thiết lập được
đường cong chi phí tổng thiệt hại và từ đó xác định được phương án tối ưu
tăng cường ổn định đê.
2.9 Kết luận chương 2
Nền đê sông Hồng có địa chất phức tạp, rất nhạy cảm với BDT, khi mực nước
lũ cao và kéo dài ngày sẽ phát sinh nhiều nguy cơ gây mất an toàn đê. Việc
phân chia CTN đê giúp đánh giá ATĐ có tính hệ thống và khoa học trong đó
trọng tâm vào các đoạn có nguy cơ mất ổn định về BDT.
Mô hình vật lý nghiên cứu xói ngầm sẽ mô phỏng lại các điều kiện biên thủy
lực trong điều kiện BĐKH và mô hình nền tại các vị trí nhạy cảm về BDT, nội

hành mô hình cũng là các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của thiết bị. Từ đó,
chọn tỷ lệ mô hình thấm ngang là 1/100 và thấm đứng là 1/50, tỷ lệ này là cơ
sở để thiết kế, chế tạo và thi công lắp đặt mô hình.
Mặc dù mô hình thí nghiệm vật lý trong phòng đóng vai trò rất lớn trong
nghiên cứu thủy địa cơ, nhưng cũng chỉ mô phỏng được gần đúng hiện tượng
với các điều kiện tương đồng với thực tế làm việc của công trình. Hạn chế này
là do ảnh hưởng bởi kích thước của thiết bị và tính nguyên trạng của vật liệu
thí nghiệm. Tuy nhiên, phương pháp này có ưu điểm là tiến hành khá đơn
giản, lặp đi lặp lại được nhiều lần với nhiều trường hợp và kịch bản khác
nhau, chi phí ít tốn kém và điều quan trọng là nghiên cứu và quan sát được
trực tiếp bản chất, diễn biến của quá trình thấm.
3.2.2 Kích thước mô hình
Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật của trường đại
học Thủy Lợi. Mô hình thí nghiệm gồm ba bộ phận chính: hệ thống cung cấp
và duy trì cột áp thấm; hộp thí nghiệm; hệ thống thu nước thấm; ngoài ra còn
có hệ thống camera quan sát diễn biến của quá trình thấm trong ngăn (2).
Mô hình thí nghiệm thấm ngang (Hình 3.3a): hộp thí nghiệm hình chữ nhật
được làm bằng thép, kích thước (rộng x dài x cao) = (53x113x42)cm; mô hình
thí nghiệm thấm đứng: đường kính hộp 30 cm, chiều cao 40 cm (Hình 3.3b).
13


(b) Thiết bị thí nghiệm thấm đứng

(a) Thiết bị thí nghiệm thấm ngang

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo mô hình thí nghiệm
I: Hộp thí nghiệm (chứa mẫu cát), II: Bình tạo áp thượng lưu, III: Bình chứa nước hạ lưu, IV:
Máy bơm, (1): Miền cấp nước (thượng lưu), (2) mẫu cát, (3) miền thoát nước (hạ lưu).



Hình 3.8 Quá trình phát triển của ống xói
Hình 3.9 thể hiện ống xói hình thành liên tục trong miền thấm sau đó gây phá
hủy môi trường thấm (Hình 3.9a là ảnh chụp thực tế; Hình 3.9b là quỹ đạo bất
định của các ống xói được biểu diễn trên giấy bóng kính có lưới ô vuông).

(a)

(b)

Hình 3.9 Sơ đồ ống xói hình thành do BDT từ thí nghiệm thấm ngang
Thí nghiệm thấm ngang cũng thiết lập được tương quan giữa chênh cao cột
nước H cũng như chiều dài ống xói Lx theo thời gian như Hình 3.10 và 3.18.
Kết quả này rất quan trọng và được sử dụng để thiết lập mô hình dự báo sự
phát triển của chiều dài ống xói ngoài hiện trường (ở Chương 4).
15


Hình 3.18 Lx T cát Sen Chiểu

Hình 3.10 ΔH~T cát Sen Chiểu

Có thể chia quá trình thấm ngang thành ba giai đoạn (Hình 3.20): giai đoạn 1
(GĐ1) từ khi dâng nước thí nghiệm đến khi bắt đầu có sự dịch chuyển của cát;
giai đoạn 2 (GĐ2) từ thời điểm cát bắt đầu dịch chuyển đến khi ống xói phát
triển đến độ dài Lx-gh; giai đoạn 3 (GĐ3) từ khi ống xói vượt qua Lx-gh đến khi
hình thành liên tục thông suốt từ hạ lưu đến thượng lưu và phá hủy môi trường
thấm. Ở cuối mỗi giai đoạn đều xác định được gradient áp lực thấm tương ứng
(J1; J2 và J3). Cụ thể: cát xốp (J1 = 0,119 ÷ 0,369; J2 = 0,300 ÷ 0,402; J3 = 0,452
÷ 0,598); cát chặt vừa (J1 = 0,238 ÷ 0,452; J2 = 0,392 ÷ 0,600; J3 = 0,452 ÷

nước thấm đến khi quan sát thấy nước thấm thoát ra đục). Gradient áp lực
thấm cuối giai đoạn 1: cát xốp Jđ1 = 0,323 ÷ 0,387, cát chặt vừa Jđ1 = 0,355 ÷
0,484, cát chặt, Jđ1 = 0,387 ÷ 0,581; (ii) Giai đoạn 2 [từ khi cát bị đùn ra đến
khi trên bề mặt cát có hiện tượng bị đẩy vồng lên, bùng nhùng, cát thoát ra
tăng mạnh (Hình 3.21b)]. Gradient thấm cuối giai đoạn 2: cát xốp Jđ2 = 0,452
÷ 0,516, cát chặt vừa Jđ1 = 0,452 ÷ 0,581, cát chặt, Jđ1 = 0,483 ÷ 0,677; (iii)
Giai đoạn 3 [từ cuối giai đoạn 2 đến khi môi trường thí nghiệm bị phá hủy,
(Hình 3.21c và 3.21d)]. Gradient tại thời điểm phá hủy như sau: cát xốp, Jđ3 =
0,516 ÷ 0,613; cát chặt vừa, Jđ3 = 0,516 ÷ 0,774; cát chặt, Jđ3 = 0,581÷0,839.
17


3.5 Kết luận chương 3
3.5.1 Thí nghiệm thấm ngang
(i) Quan sát được chi tiết quá trình thấm trong ngăn (2). Mỗi giai đoạn của
BDT đều xác định được giá trị J tương ứng, kết quả này phù hợp với các
nghiên cứu trong và ngoài nước; (ii) Từ mô hình thí nghiệm, ngoài việc xác
định được J giới hạn và đề xuất J an toàn, J cực hạn thì quá trình phát triển của
ống xói có thể được dự báo thông qua các phương trình được thiết lập từ kết
quả thực nghiệm; (iii) Các kết quả đạt được từ thí nghiệm thấm ngang sẽ được
sử dụng để nghiên cứu trong các nội dung tiếp theo của luận án.
3.5.2 Thí nghiệm thấm đứng
(i) Quan sát được hiện tượng đùn cát cũng như quá trình hình thành của phễu
cát từ khi nước đục thoát ra đến khi lượng cát bị đẩy lên cực hạn gây phá hủy
môi trường thấm. Hiện tượng này diễn ra phổ biến ở các đoạn đê có CTN như
nền đê khu vực Sen Chiểu; (ii) Xác định được J tương ứng với ba giai đoạn
khác nhau của quá trình thấm. Kết quả này được kỳ vọng sẽ là tài liệu tham
khảo cho các đơn vị quản lý đê điều trong công tác bảo vệ đê và phòng chống
lụt bão.
CHƯƠNG 4 ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐÊ SÔNG HỒNG

cố. Một đoạn đê bất kỳ (hệ thống con) lại được cấu thành bởi đê và cống dưới
đê (phần tử), do vậy hệ thống con gặp sự cố khi phần tử cống hoặc đê bị sự cố.
Đối với sự cố của từng phần tử, trong nghiên cứu này chỉ tập trung đánh giá
các cơ chế: lũ tràn đỉnh; xói ngầm và bục tầng phủ hạ lưu; trượt mái (đê); khả
năng chịu lực (cống).
Để xác định được xác suất sự cố cần thiết lập được hàm tin cậy (Z) của từng
cơ chế phá hỏng. Hàm tin cậy được thiết lập căn cứ vào trạng thái giới hạn
tương ứng với cơ chế phá hỏng đang xem xét và là hàm của nhiều biến ngẫu
19


nhiên: Z = R(xi) – L(yi); R(xi) là hàm sức kháng; L(yi) là hàm tải trọng. Sau khi
tìm được xác suất của từng cơ chế sự cố sẽ tìm được xác suất của phần tử, của hệ
thống con và hệ thống chính. Ngoài ra ảnh hưởng của hiệu ứng độ dài của từng
đoạn đê cũng được xem xét và đã làm tăng xác suất sự cố của hệ thống lên 1,58
lần. Cụ thể: xác suất sự cố của cả hệ thống đê Hữu Hồng khi chưa xét đến hiệu
ứng độ dài, Pfht = 39,89%; khi xét đến hiệu ứng độ dài, Pfht = 62,98%. Hiệu ứng độ
dài là một trong những tiến bộ của phương pháp LTĐTC, một số nhà nghiên cứu
đã chỉ ra khi tuyến phòng lũ càng dài thì khả năng mất an toàn càng cao.
4.3 Phân tích an toàn đê dưới trận lũ thiết kế trong bối cảnh BĐKH
Nền đê sông Hồng có địa chất phức tạp và nhạy cảm với BDT nên tiềm ẩn
nhiều nguy cơ mất an toàn đê khi lũ cao và kéo dài. Trong phần này, tác giả đi
sâu phân tích ATĐ dưới trận lũ điển hình thông qua việc đánh giá về xói ngầm
(trong phòng và hiện trường) trên cơ sở kết quả tính toán lũ có xét đến BĐKH.
Khi ống xói phát triển thì chiều dài đường thấm còn lại Lt sẽ giảm (Lt = L0 Lx,t). Xét hàm tin cậy của cơ chế sự cố xói ngầm:
Z = mp.Lt.FR.FS.FG.C - H = Hc - H

(4.29)

Khi Lt giảm thì xác suất để Z < 0 sẽ tăng (xem Hình 4.21 và 4.22).

Cốc, tiến hành phân tích ngược xác
định được αn [phân bố GEV (General
Extreme Values, với k = 0,249; σ =
5,799; µ = 13,10). Sự cố vỡ đê Vân
Cốc xác định được Lx_ht. Các thông
số (Lx_tn; n; Lx_ht) đã biết, thay vào
phương trình (4.35) sẽ xác định được
. Hệ số  và n có cùng phân phối
GEV (Hình 4.33).

Hình 4.33 Phân bố xác sất của hệ số  dự
báo chiều dài ống xói dưới nền đê Vân Cốc

Như vậy, mô hình dự báo sự phát triển của chiều dài ống xói hiện trường
(4.35) đã được thiết lập. Sử dụng mô hình (4.35) để xác định xác suất xói
ngầm cho đoạn đê Sen Chiểu (với hệ số nền n được cập nhật lại cho nền đê
khu vực này), kết quả được trình bày ở Hình 4.36 và 4.38a.

Hình 4.38a Chiều dài đường thấm suy
giảm và xác suất sự cố xói ngầm

Hình 4.36 Phân bố xác suất của hệ số
nền tại khu vực Sen Chiểu
21


Trên Hình 4.38a, khi ống xói phát triển, chiều dài đường thấm Lt giảm dần, xác
suất sự cố xói ngầm tăng lên và đạt giá trị lớn nhất Pf = 0,395%.
Để làm sáng tỏ về sự tồn tại của ống xói dưới nền đê, tháng 12/2016 công tác
khảo sát hiện trường bằng phương pháp đo sâu điện đa cực (địa vật lý) ở hạ

(Hào thu nước bằng đá hộc, đáy rộng 1m, xung quanh là vải
lọc, phía trên là vải lọc và đất màu)

Hình 4.47 Sơ họa bố trí hào thu nước hạ lưu

Hình 4.48 Đường cong tổng CP

4.5 Kết luận chương 4
(i) Kết quả đánh giá theo phương pháp truyền thống khẳng định đê an toàn.
Tuy nhiên, kết quả phân tích theo LTĐTC đã chỉ ra rằng, xác suất sự cố của đê
là hiện hữu và cao tại một số đoạn. Khi xét đến sự biến thiên theo không gian
của các tham số sức kháng thông qua hiệu ứng chiều dài thì sự cố của mỗi cơ
chế có thể tăng (1,03÷10,10) lần tùy thuộc vào độ dài của từng đoạn đê. Đánh
giá ATĐ theo phương pháp LTĐTC giúp người đọc có góc nhìn khác về nguy
cơ xảy ra sự cố đối với đê điều; (ii) Mô hình dự báo sự phát triển chiều dài
ống xói đã được xác lập và áp dụng để tính xác suất xói ngầm ở đoạn đê Sen
Chiểu với trận lũ thiết kế; (iii) Phương pháp luận về phân tích rủi ro phần nào
được làm sáng tỏ để lựa chọn giải pháp tăng cường ổn định đê tối ưu.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết quả đạt được của Luận án
Luận án đã trình bày chi tiết phương pháp đánh giá an toàn hệ thống công
trình phòng lũ trên đê Hữu Hồng (Hà Nội) trong điều kiện BĐKH với các kết
quả chủ yếu: (1) Phân tích và đánh giá được ảnh hưởng của BĐKH đến hệ
thống công trình phòng lũ trên ĐBSH; (2) Đánh giá các sự cố thường gặp trên
hệ thống công trình phòng lũ trong phạm vi nghiên cứu là sự cố BDT (xói
ngầm, cát chảy, bục tầng phủ), trượt và tràn đỉnh đê; (3) Nghiên cứu chi tiết cơ
23