Luận văn nghiên cứu Ứng dụng lý thuyết Độ tin cậy Để Đánh giá rủi ro và tính toán thiết kế cho kè phú Đa tỉnh phú yên

Dién bình là trận lũ lịch sử năm 2009 vừa qua đã gây thiệt hại không ít vẻ người và của cho khu vục bại bên bở sông Tiện nay trong tỉnh toán thiết kẻ đếu đựa vào các tiêu chuẩn, quy ph

TỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu cũa riêng tôi Các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn loàn dúng với thực tế và chưa được công bó trong cúc công,

trình trước đầy Tắt cã các trích dẫn đã được ghỉ rõ nguồn gắc

1ià Mội, ngày 23 tháng (14 năm 2015

in van

Tac gid luậ

'Vũ Thị Hoài

LOT CAM ON

ới đề lài “Nghiên cứu ứng dụng Jj tuyết độ tìn cậy dé đánh giá rãi ro và tỉnh tadn tiết kế cho kề

Sau mội thời gian nghiên cứa, thực hiện buận vẫn Thạc

Phú Đa - nh Phù Yên” tác giả dã hoàn thành theo đúng nội cùng của dỀ cương nghiên cứu, được Hội đông Khoa bọc và Đảo lạo của trường Đại học Thấy Lợi phê đuyệt Luận vẫn dược thực hiện với mục dích nghiên cứu ứng dụng lý tuyết độ tin

cậy trong (hiết kế tôi trụ hệ thông phòng chẳng lũ

Đổ có được kết quả như ngày hôm nay, tác giả xin bày tả lòng biết ơn sâu sắc tới TÑ Đẳng Kim Hạnh Bộ môn Công nghé & quan lý xây dựng, các thấy cô

giáo chuyên nghành - Trường Đại học Thủy lợi ñữ tận lình hướng dẫn, chỉ bảo và

đóng góp các ý kiên qug' bảu trong suỐt quá trình thực hiện luận văn

Tác giá xin gửi lời cảm an chân thành tới lãnh đạo trường Dại học Thủy Lợi, hàng Lào tạo đại học và sau đại học, khoa Công trình và các thấy cô đã tham gia

giảng đạp trong thài gian qua, đã tạo điều kiện thuận loi dé tác giả có thế hoàn

thành khóa hạc và Luận văn của mình

Cudi cùng, tác giả xin gửi lời câm ơn tới gia dink, ban bè, dong nghiệp những người đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả trong suỐt quá trình học tập và

nghiên cửu vừa qua

Trong quá trình thực hiện luận văn, do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên chắc chân không thể tránh khôi những sai sói VÌ vậy, tác giá rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô, đồng nghiệp đề giúp tác giả hoàn thiện về mặt kiến thức trong học lập và nghiên cứu,

“Xin trân trọng cảm ơn!

Tả Nội ngày 23 tháng 04 năm 2015

Tác giả luận văn

Vũ Thị Hoài

1 Tình cập t thiết của dễ tải

2 Mục dịch của để tài cococces

3 Đối tượng và phạm vi inghiên cửu

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

CHƯƠNG L TONG QUAN VE UNG DUNG LY THUYET BOQ TIN CAY VA

1.1 Ly thuyét 46 tin cậy trang an toàn oông trình trên thê giới và Việt Nam 3

1.3 Phương pháp thiết kế truyền thông - - 9

1.3.3 Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn 10

2.2 Phân tích độ tim cây của thành phần hệ thông - 16

2.3 Co sd loan học của phương pháp ngẫu nhiên à sec

23.2 Tình toán cáp độ TL "

3 Tỉnh toán cấp độ TTI

2.4, Các bài toán trong thiết kế ngữu nhiên công trình phòng chống lũ

3.4.1 Bai toén 1 Đánh giá an toàn của hệ thông đê

2.4.2 Bài toán 2: Tối ưu tiêu chuẩn am toàn theo quan điểm kinh tế

25 Kết luậnchương2

CHUONG 3 PANE GIA AN TOAN HE THONG PHONG CHONG LU VA

UNG DUNG CHO HE THONG PHONG CHONG LU TUYEN Ki PHU DA,

3141 Vitti dia ly sờ

3.1.2 Diều kiện địa hình

3.1.1 Tình hình mạng lưới quan trắc ác HH rườ 38

3.1.5 Dặc diễm Khí tượng năm 2009

3.1.6 Tình hình dân sinh kinh tế - Kinh tế Xã hội lu fn Dang Ha theo t ống,

3.4 Xác định cao trình đỉnh để hợp lý theo W thuyết độ tin cay - 45 3.4.1 Bài toán 1 — Đánh gìá an toàn hệ thông đề hiện tai 45 3.4.2 Bài toán 2— Xác định cao trình đỉnh kè hợp lý theo phương pháp ye thuyết

DANII MUC BANG

Bảng 2 1— Đường kinh (em) tương đương của đất sét

Bang 2 2 - Hệ số không dêu của lưu tắc n:

Bang 3 1- Danh sách biển ngẫu nhiên theo cơ chế chảy tràn đình đề:

Bảng 3 2 - Xúc xuất xấy ra sự có của cơ chế chây trải

Bang 3 3 - Danh sách biến ngẫu nhiên theo cơ chế m định mái bảo vệ

Bảng 3 4- Xác suất xây ra sự có của cơ chế mÃi én định KCBƯ mát

Bảng 3 5- Danh sách biển ngẫu nhiền theo cơ chế mắt Ôn dink mai bdo v

láng 3 6 - Xác suất sự cổ và bệ số ảnh hướng cơ chế mắt ôn định mới bão vệ

Bảng 3.7 - Các biển ngấu nhiên của co chế xói ngắm, đây trỗi cho Đoạn 1

Bang 3 8 - Xác suất xây ra sự cô và ảnh luưởng của các biến ngẫu nhiênđến cơ chế

Bang 3 10 - Các biển ngẫu nhiên của co chế mắt ấn định mái đề 54

Bảng 3 12 - Xác suất xây ra sự cô của cơ chế mắt Ôn định mới kế 56 Hảng 3 13— Các hệ số chỉ phí nâng cấp đơn vị của kè Phú Da 259 Bảng 3 14— Quan hé giữa lần suất đảm bảo phòng lñ và chỉ phí nâng cấp kè 6D

Bảng 3 15— Quan hệ giữa tần suất dâm bảo phòng lũ và chỉ phí qủý vận hành 61

Bảng 3 16— Quan hệ giữa lần suất đảm bảo phòng Ïñ và chỉ phí đầu tư 62 Bảng 3 17 — Số liệu thông kê về thiệt hại kinh lễ do lũ bại tại huyện Đông Hòa 62

Bang 3.18 Quan hệ giữa tân suất dám bảo phòng Ìñ tổng chỉ phí dầu tu, chỉ phí

Hình 2 5 Phương pháp xác định diễm

Tình 3 2 - Sơ bọa khu vực xây dựng kè

Hình 3 3 - Sơ dỗ cây sự cô hệ thẳng phòng lũ huyện Đồng Hòa, Phú Yên

Tình 3 4 - Phân phối MNL dựa trên số liệu ảo đạc theo BESTFIT -

1Tình 3 9 - Ảnh hướng của các biến ngẫu nhiễn đền cũ chế đâu trải

Tình 8 10 - Trường hợp 1 - Công trình vừa tủ công xong, mực nước sông là mục

nước kiệt MNK— -2, 5m

{iình 3 12 - Mặt cất đại diện tuyển phòng chẳng lữ

Hình 3 13- Xác định giá trị thiệt hại do lit lut

Hình 3 14- Quan hệ giữa lấn suÃi dâm bảo phòng lÑ P„ với Chỉ phí rủi ro kinh lễ

Cmax

lo]

BẰNG CÁC KÝ THEU

: Ủng suất tính toán lớn Ung sual cho phép,

Hé sé an loam,

Yếu lỗ gây ồn định, Yếu tố gây mat Gn định,

Hệ số an toàn cho phép TTrị số tính toán của tải trọng tổng hợp,

Độ bên hay khả năng kháng hư hỏng

Tải trọng hay khã năng gây hư hỏng Hàm tin cậy

Hệ số an toàn của độ bên,

Hé 86 an Loần của tải trọng,

Tans Juong tran tới hạn gây hư hông công trình |m3/8/m |,

Tuưa lượng tràn thực tế qua công trình |ant3/s4m];

: Cao trình đỉnh đề (m);

: Mực nước lớn nhất trước (m), Chiều sâu bão vệ của kết cân chân đề, Chiều sâu hẳ xới đự kiên trước chân đê

Chiển sâu nước trước chân đê;

: Chiêu cao sóng trước chân đề;

: Góc mãi thượng lưu đê

: Trọng lượng, đơn vị bão hòa của lớp đắt nên;

Trọng lượng đơn vị cửa nước;

Gia lốc trọng trường, :Bẽ đây lóp đất sét tính từ chân đê đến lớp cát nên bên đưới:

Cột tước áp lực,

Chỉ phí nâng cấp cho hệ thông phòng chống lũ Tổng vốn đầu Lư cho hệ thống phòng chống lũ Thanh phần rủi ro thiệt hại

Mực nước thiết kế;

Mực nước biến đổi,

Cao trình mặt đái tự nhiên của bãi trước chân đê;

Xác suất sự cổ rong Ì rằm;

Chỉ phí duy lu bão đưỡng khẽ đ hàng năm;

Thiệt hại có thể trong trường hợp lũ xây ra;

Ty 16 lãi suất hiệu quả,

Thời đoạn quy hoạch (nỗi thọ công trình), năm

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề Lãi

Các vùng châu thỏ sông thường là các vùng được thiên nhiên ưu dãi: đất dai

mau mé, gan nguén nude, dia hinh bing phẳng thuận lợi chơ sự tập trung phát triển

kinh tế xã hội của con người Vì thế hầu hết các thành phỏ lớn, các trung tâm kinh

tế, các khu công nghiệp, các vũng nông nghiệp tập trung tại đây, Tưy vậy các vùng, nảy hàng năm cùng thường xuyên bị đe dọa bởi nguy cơ ngập lụt do nước Ìũ từ các

tiệ thông sống, Tại nhiều vùng ở Việt Nam, nhiều tắm gần đây lũ lụi đã xây ra và

đã gây thiệt hại rất lớn đến con người tải sản, ánh hướng lớn đến quả trình phát triển

kinh tê và ôn đính xã hội

Sông Bánh Lái là một đoạn của oon sông Bản Thạch Độ dốc sông ở thượng,

nguồn rất lớn 750/00, sau đó chảy qua vùng đồng bằng độ đốc chỉ còn 20/00 Sông

Banh Lái có điện tích không lớn, nhưng sống nằm cạnh đấy núi cao đón gió mùa

Dông Bác, nên thuộc vùng có lượng mưa dồi đào chỉ sau vừng nủi cao lưu vục sông,

nh, lại nằm sát biến nên hay xây ra những trận lữ riêng biệt ngay trong mùa khô Dién bình là trận lũ lịch sử năm 2009 vừa qua đã gây thiệt hại không ít vẻ người và

của cho khu vục bại bên bở sông

Tiện nay trong tỉnh toán thiết kẻ đếu đựa vào các tiêu chuẩn, quy phạm hiện thành để xác định quy mô, cấp công trình từ đó tính toán và xác định các hệ số an toàn, thông sẻ thiết kế cho công trinh, chưa xét đến tính tổng thê của một hệ thông, hoàn chính, chưa xem xét cục bộ để có giải pháp đánh giá sự an toán cho công trình

Tuy nhiên, phương pháp thiết kế công trình theo lý thuyết độ tin cậy và phân tích

Tôi ro có nhiều ưu điểm và giải quyết được tổng thể bài toán nấy

Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong thiết kế công trình xây dựng nói chang,

và công trình thủy lợi nói riêng hiện đang phô biển và là xu thế chung trên thế giới

Ở Việt Nam nghiên cứu ứng dụng lý thuyết nảy trong thiết kế công trình đang ở nhữmg bước đầu Trước những ảnh hưởng bắt lợi của các biến hình thời tiết và điễn tiiển bắt thường của thiên tai do hiện tượng BĐKH, cộng với yêu câu đảm bão độ an toàn cao hơn của các vừng bảo vệ nhằm phục vụ phát triển bến vững kinh tế - xã

an toàn theo lý thuyết độ tin trong diễu kiện Việt Nam ở thời điểm hiện tại và tương, lai là võ cùng cần thiết,

- Ung dụng nghiên cứu cho hệ thống kè Phú Da, ;

3 Đối tượng và phạm vì nghiên cứu

Nghiên cứu phát triển ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong đánh giá an toàn tiệ thống ké Phú Đa — Bờ Bắc sông Bánh Lái huyện Đông Hòa, tĩnh Phú Yên và đưa

ra kiến nghị đẻ dưa tần suất thiết kế đảm bảo tôi ưu theo quan diém kinh tế

4, Cách tiền cận và nhương pháp nghiên cứu

Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro;

-_ Nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước vẻ phát triển ứng dựng lý thuyết độ tin cây trong thiết kế tối ưu hệ thông công trình đặc biệt là hệ thông đề sông

-_ Kế thi các kết quả nghiên cứu liên quan tới hệ thông đê sông,

5 Kết quả đạt được

~_ Nghiên củu và áp dụng dược lý thuyết độ tin cây và phân lich rai ro cho bai loin

đành giá, nâng cấp kè Phủ Đa bờ Bắc sông Bánh Lái Huyện Đông Hỏa

Tính Phú Yên

- _ Xáo định được tân suất đâm bảo tôi tru cho kè Phú Da

- Với các kết quả đóng gớp của kiện văn lâm cơ sở ban đầu cho các cơ quan hữu

quan, các nhà hoạch định chính sách trong công lác xây đựng, nông cấp liêu

chuẩn an toàn, quy hoạch hệ thông phỏng lũ, báo vệ bờ cho luyện Dông liòa — tình Phú Yên nói riêng và vùng hệ thẳng đê sông trên cả nước nói chung,

CHUONG 1 TONG QUAN VE UNG DUNG LY THUYET BO TIN CAY VA

XAY DUNG KE 1.1 Lý thuyết độ tin cậy trong an toàn công trình trên thể giới và Việt Nam

Việt Nam có hệ thống sóng ngời dày đặc và bờ biến kéo dài từ Bắc vào Nam,

vi vậy hệ thống đề và các công trinh báo vệ bở đóng một vai rỏ cực kỳ quan trọng

trong việc phỏng chẳng, giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn

hóa, chính trị, kinh tế, các vùng dân cư rộng lớn trải dài theo các triển sông, các

vùng đuyên hải của cả nước

Trong những năm gần đây, trên thể giới nguy cơ thiên tai nói chưng và lũ hụt

ni riêng có xu thể gia lắng đáng kế về tần suất xuất tiện và mức độ ảnh hưởng tại Cac sự kiện thiên tại lồ hạt gân day mang tinh lich sử phải kế đến như: New Orleans, Mỹ 2005, Anh Quốc và Dông Âu (2007), Bangladesh va khu vực Nam Á

(2007), Pnkistam (2008), và gắn đây nhất là thám họa lũ lụt lịch số tạt khu vực thả

đồ Bang Kok của Thái Lan (2011) Lũ lụt đã gây ra những thiệt hại nặng nề về con

người và tài săn Vì vậy việc giảm thiểu rủi ro do lũ lụt hiện nay được đặc biệt quan

tâm tại nhiều quốc gia trên thê giới

1.1.1 Trên thể giải

Một số các dâu án khoa học vả các chương trình nghiên cứu tiêu biểu ngoài

nước Hiển quan dén zn toàn phòng chống lũ lụt và an toàn dê diều, phát triển ứng, đụng lý thuyết độ tin cậy trong an toàn hệ thẳng, an toàn công trinh có thể kẻ đến

TH sau:

Hà Tưm: Tà quốc gia đi đầu trong công tác phỏng chống lũ Hà Lan liên tục

đầu tư nghiên cứu và di dâu trong KHCN thuộc lĩnh vục này Lý thuyết độ tin cậy

đã được đua vào ứng dụng thiết kế các hợp phần quan trọng của các chương trình

Đồng bằng (Deltaplan) từ thừng năm 70 Lý thuyết độ tín cây tiếp tục được phái

triển và mở rộng ứng dụng liên tục và trở thành các môn hoc bat buộc trong khối ngành kỹ thuật xây dựng từ những nằm 1985 Tiên chuẩn thiết kế theo lý thuyết độ

tìn cây dược cập nhật vào cáo năm 1990, 1995 và 2000, Dự án VNK: được thực hiện

từ 2001 dến 2003 bởi Viên nghiên cứu chiến lước PNO, Viên Thay Luc Delft Hydraulies và trường Đại học Công nghệ Delft với mục tiêu nghiên cứu cập nhật

công nghệ tính loán, nghiên cứu phương pháp mô phông an toàn c¡ thang dé

theo lý thuyết độ tin cậy với sai số rất nhỏ và độ tin cậy cao Kết quả dự án là các tiêu chí độ tin cậy được cập nhật trong tiêu chuân thiết kể Tiếp theo, Dự án VNK2

(2007-2010) và SBW (2008-2011) được thục hiện bôi cũng nhóm nghiên cứu nêu trên Các dự án này tập trung nghiên cứu năng cao độ chinh xác cúa các mô hinh

mô phỏng ngẫu nhiên tãi trạng và độ bên của các công trỉnh phòng chống lã, đầu vào quan trong của bài toán phân tích độ tin cây công trình Ngoài ra, vẫn dé anh hướng chiêu dài của hệ thống đê trong đảnh giá an toản cũng được nghiền cửu kỹ 'Mô hình thiết kế 3 chiều (3D) theo lý thuyết độ tin cậy được đưa ra Tiêu chuẩn rủi

mô hình đánh giả an toan, thiết kế hệ thông tối ưu, các mỗ hình phỏng thiệt hại đo nrgập lụi dược phải triển và kiểm nghiệm thông qua ứng đụng thử nghiệm tại các quốc gia Các mô hình kết hợp Nhỏm giải pháp 1 & 2 được phát triển để áp dụng, cho các quốc gia thanh viên Các quốc gia đi đến thông nhất chưng xây dụng và cùng sử dụng hệ thông tiêu chuẩn đánh giá an toàn đẻ diều và phòng chống lụt bão

Mỹ và Canada: Hai quốc gia này đã phát triển ứng dụng lý thuyết độ tìu cây

trong an toàn dập, đặc biệt là áp dụng cho dập cao từ những năm 90 Hệ thống tiêu

chuẩn đã được chuyển đổi hoàn toàn từ tiêu chuẩn an toàn truyền thông (theo

phương pháp hệ số an toàn) sang phương pháp an toàn theo độ tin cậy cho phép [B]

Tiêu biểu về ứng dụng toàn điện Liêu chuẩn thuết kế theo độ tim cậy gần đây tại Mỹ

là dự án thiết kế, quy hoạch hệ thông phòng chống, lũ báo vệ vùng New Orleans với

độ tin cậy cho phép của hệ thông [B]=4.2

Nga và Trung Quốc: Dã ứng đụng lý thuyết độ tin cậy trong định lượng an toàn công trình thông qua các tiêu chuẩn kỹ thuật bằng dé lin cdy cho phép |B] Ứng dụng chú yếu được triển khai trong công tác thiết kế đập dâng Trung Quốc không, chế đệ tin cậy của một số kết câu cụ thế bằng những giá trị độ tín cậy cỗ định Vĩ đụ

độ tín cậy cũ u bể tông cốt thép 3,6 < < 42 Nga đúng độ tin cây B để điều chỉnh một số hệ số trong thiết kế như hệ số vượt tải v.v Cáo tiêu chuẩn quản lý rúi

ro và đánh giá an toàn công trình phòng chồng lũ như đê điều, hề đập đã được xây

đựng và áp dụng rong 5 năm trở lại đây

Thành phần quan trọng trong đánh giá an toàn công trình theo lý thuyết độ

ti cậy là xác dịnh xác suất xảy ra ngập lụt P¿ Chá trị này thể hiện khá năng xảy ra

sự cổ hệ thông công trình chống lũ như các hệ thông đề, đập Mó liên quan trục tiếp đến độ an loàn hay mức dâm bảo của một công trừlt hệ thống công trình liên quan đến các cơ chế phá hỏng riêng biệt được mô tả là các xác suất xảy ra sự cổ có liên

quan dén các cơ chế phá hảng công trình

1.1.2 Tại Việt Nam

Tiếp cặn với thiết kế ngẫu nhiên và phân tích rủi ro trong lĩnh vực công trình xây đựng đổi với Việt Nam đây còn là một cách tiếp cận mới Cho đến nay, ở Việt Nam, các hệ thống thủy lợi đã và đang được thiết kế theo phương pháp truyền thông Một số các nghiên cửu mới gin day ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong lĩnh vực thủy lợi cũng mới chí thu được ở mức độ các luận văn tiến sĩ vả thạc sĩ về các van để nhu: “Probabilistic Design of Coastal Mlood Defences in Viet Nam Thiết

kế ngẫu nhiên hệ thông phòng lũ bờ bién Viét Nam” [8]; “ Nghién cứu xây đựng phương pháp đánh giá chất lượng hệ thông công trình thủy nông theo lý thuyết độ

tin cậy trong diễu kiện Việt Nam", “ Phân tích 6n dink của một số tuyên dễ thuộc

hệ thông sông Hồng và sông Thái Bình”, “ Thiết kế xác suất và phân tích rũi ro cho

đê sông Đuống — Đông bằng châu thô sông Hồng liệt nam", “ Nghiên cứa độ én định mái đốc dé dap” [0] Các nghiên cứu trên là tiền dễ thuận lợi cho việc nghiên

cửu áp dịng lý thuyết độ tin cây và phân tích rủi ro vào bài toán đánh giá an loàn

cho công trình thủy lợi và hệ thống thủy lợi cũa Việ Nam mới chung và kẻ Phú Đa-

thở Bắc sông Bánh Lái - Huyện Đồng Hòa — Tình Phú Yên nói riêng

Để đánh giá một cách tổng quan về công tác đề điều và vẫn để an toàn phòng, chống là lụt hiện tại Việt Nam có thể trích dẫn một số điểm được nêu rễ trong

“Chiến lược quốc gia phòng chéng và giảm nhẹ thiên tai dến năm 2020” như sau:

~ Việt Nam nằm Irong vũng riiệt đới gió mùa, một trong năm ö bão của khu vực châu Á - Thái Bình Dương, thường xuyên phải đổi mặt với các loại hinh thiên tai, nhiều nhất là lũ và bão

~ Trong những năm qua, thiên ti xây ra ở khắp các khu vực trên cễ nước gây

va nhiều tổn thất về nguời, tài sản, các cơ sở hạ tẳng về kinh tế, văn hóø, xã hội, the

động xấu đên môi trường Trong 10 năm gần dây (1997-2006) thiên tại đã làm chết, mất tích gần 7500 người, thiệt hại tróc tỉnh chiếm khoâng 1,5% GDP De tác động, của biến đối khí hậu toàn câu, Việt Nam năm trong nhóm nước chịu ảnh hướng nhật của nước biển dang và các tác động khác làm cho thiên tai ngày cảng gia tăng vê

quy mô cũng như chủ kỳ lặp lại và khó lường,

- Trong, nhiều thập ky, đầu tư của nhả nước và công sức của nhân dân dã tạo nén hệ thông cơ sở hạ tảng phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai tương đối dòng bộ trên các vùng Hệ thống đê sống đê biển đài trên 4.500 km, các hồ chứa nước lớn phục vụ cỗt giảm Tủ, điều tiết nước, phát điện đã căn bản định hình trên những lưu

vực sông lớn Các công Irình thủy lợi giao thông, xây đựng cáo khu đân cư vượt lũ,

tránh lũ, công trình chống sạt lở, các khu neo đậu tàu thuyén tránh bão, hệ thống

cảnh báo đự báo, thông tin liên lạc, cứu hỗ cứu nạn

~ Tăng cường hợp tác quốc tế có tâm quan trọng về phỏng, chúng và giảm nhẹ thiên tai Việt Nam đã tích cực tham gia vả có đóng góp vào các điển đàn và cam kết quốc tế và khu vực về phòng chồng và giâm nhẹ rủi ro thiển tại và biến đổi

khi hậu như Khung hành déng Hyogo, Nghị dịnh thư Kyoto, Thỏa thuận chung

iúp đỡ Việt Nam

Asean về hợp tác ứng phó trước thảm họa Cộng đồng quốc tổ đã gi

đão tạo nguồn nhân lực, chuyển giao công nghệ, kinh nghiệm, nâng cao rhận thức cộng đồng, xây dựng các mô hình trình diễn, đặc biệt là các dự án ODDA giảnh cho

các công trình phòng, chồng và giảm nhẹ thiên tai, cdc du án ODA không hoàn lại

cho các ngành các dịa phương đã dem lại hiệu quả rất thiết thực

trên thể giới chịu ảnh hưởng nặng nẻ nhất Từ thực tế các trận lũ lụt trong những, năm trong những năm qua cho thay có những đoạn bờ sông, bờ biến đã ốn định trong nhiều năm, nay phải rai qua những diễn biển phức tap do đổi dòng, biển lần vào dất liên Ngoài ra, xu hướng phát triển của Việt Nam cũng, như các nước trên thể giới là hướng ra biển, các thành phổ lớn tập trung ở ven biến, phát triển tài

De đặc điểm tác dụng của dòng chây và sống gió lên công trình, thường phân

biệt các công trình báo vệ bờ sông và công trình bảo về bờ biển

1.31 Công trình bảo vệ bờ sông

Loai nay chịu tác động chủ yếu là từ các đóng, chảy trong sông, dặc biệt là vẻ

mùa lũ Các công trình bảo vệ bở sông được xây dựng bảo vệ bờ khỏi bị xói lỡ, biến dang do dong chấy mặt, và để lới dòng chấy mặt hay đồng bún cái đi theo hướng

xác định theo mục địch chính trị sông

Thuộc loại này bao gồm.

+ Các loai ké mai

¡ Các đập mồ hàn để lái dòng chảy trong sông đi theo hướng xác định

+ Các mõ hàn mềm được làm phên vả cọc hay bãi cây chìm đề điều khiển

‘bun cát đây, gây bôi, chồng xói bờ vá chân đốc

+ Các hệ thông lái đòng đặc biệt (ví dụ hệ thống lái đòng Potapop) để hướng dòng chây mặt vào của lây nước, xôi trôi bãi bôi, bảo vệ các đoạn bờ xung yếu

1.22 Công trình bảo vệ bờ biển

Khác với công trình báo vệ bờ sông, cáo công trình báo vệ bờ biển chịu tác động của hai yếu tổ chính là:

+ Tác dụng của song gid

¡ Tác đựng của đông ven bờ Dòng này có thể mang bửn cát bồi đắp cho bờ hay làm xói chân mái dôo dẫn đến sạt lớ bờ

Ngài ra cáo công trình bão vệ bờ biển được xây dựng trong môi trường

nước mặn nén can Iya chọn vật liệu thích hợp

Công trình bão vệ bờ bién gdm các loại sau

+ Cáo loại kẻ biển:

Dùng các vật liệu khác nhau để gia có bở trực tiếp, chống lại sự phá hoại của

sóng và dóng cháy,

De lac dung của sóng gió, giới hạn trên của kè phải xét đến Lỗ hợp bát lợi của

sóng gió và thủy triều, trong đó kẻ cả đô đảng cao của rực nước đo gió bão

+ Các loại công trình giảm sỏng, ngăn cát

sông, 66 bai [hai vẻ nguồn phủ sa Lương đối đổi đào.

Dé mé hin eting nbu dap mỏ han ở bờ sông, dược xây dựng nhỏ ra khỏi bò

để cản sóng và hạn chế cáo đồng ven có tính xâm thực Loại này không thích hop

với bờ có bãi thoái và rộng,

Tê đọc đứt khúc xa bờ: Thích hạp với các bờ có bãi thoải vả rộng Khi có đề

được đặt song sơng với bờ, và cách bờ một khoảng nhất định (xác định đeo điều kiện kinh tế - kỹ thuật) Dê được bế trí gồm các quãng liên và đút xen kế, các quấng liển cỏ thể làm cao hon mặt nước (đê nỗi) hoặc chìm đưới nước (đề ngầm giảm sóng)

Các mỗ hản dang chữ T, chữ Y: là các phương án kết hợp giữa đề mỏ hàn và

đề đọc đút khủe để tăng hiệu quả cân sóng, bảo vệ bờ

1.3 Phương pháp thiết kê truyền thông

Thiết kế truyền thông hiện nay là tính toán công trình theo mô hình tất định Theo phương pháp nảy các giả trị thiết kế của tấi trọng và cáo tham số độ bên được xem là xác định, tương ứng với trường hop va tổ hợp thiết kẻ Người thiết kể lụa chọn điều kiện giới bạn và tượng ứng với nó là các tỔ hợp tải trọng thiết kế thích hợp Giới hạn nảy thường tương ứng với độ bên đặc trưng của công trình

Công trình được coi là an toàn khi khoảng cách giữa tải trọng vả độ bền đủ lớn

để đầm bão thốa mấn lừng trạng thái giới hạn của lất cả các thành phần công trình

Tỉnh toản theo cách nảy mới chỉ giải quyết dược hai vấn dễ là én dịnh tổng, thé va dn định theo độ bến của công trình

Néi dung các phương pháp thiết kế như sau:

1.31 Phương pháp ứng suẤt cho pháp

Theo phương pháp này, điều kiện bên có đạng:

1.3.2 Phương pháp tính theo hệ xỗ an toàn

Phương pháp này thường được ứng dựng trong tính toán én định Khi đó công thức kiểm tra Ta:

* Trong dé

+K - hệ số an toán;

+T, - yêu tỏ gây ổn định;

+ Er- yêu tổ gây mat én định

+ Kế, - hệ số an toàn cho phép, phụ thuộc cấp công trình và lô hợp tải trọng;

1.33 Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn

Nét đặc thù của phương pháp tỉnh theo tạng thải giỏi hạn là việc siz dung

mệt nhỏm các hệ số an toàn mang dặc trưng thống kẻ: hệ số tổ hợp tai trong ne, hệ

số điều kiện làm việc m, hệ số tin cậy Kn, hệ số lệch tải n, hệ số an toàn vẻ vật liệu

KVI Nhớm các lệ số nảy thay thế cho một hệ số an toàn chưng K Phương pháp

1 Nụ - trị số tính toán của tải trọng tổng hợp;

+: trị số tình toán của độ bên công trình

1.4 Phương pháp thiết kế ngẫu nhiên

Phương pháp thiết kê ngẫu nhiên là phương pháp thiết kế dua trên cơ sở toán xác sual thong kế để phân tích lương lác giữa các biên ngẫu nhiêu của lải trọng và

của sức chịu tải trong các co chế phá hoại theo giới bạn làm việc của công trình

Trong thiết kế ngẫu nhiên, tất cã các co ché phá hỏng được mô tả bởi mô hình toàn

hoặc mô hình mồ phỏng lương ứng Tỉnh loán xác suất phá hồng của một bộ phận

kết câu hoặc của công trình dược dựa trên ham dé tin cậy của từng cơ ché pha hỏng, [8] Cỏ sở lý thuyết và ứng dựng của phương pháp thiết kế ngẫu nhiên tác giả đi sâu

vào phân tích và nghiên cứu trong chương 2

1.5, Kết luận chương 1

Từ tính cấp thiết và mục tiêu của để tài, trong chương 1 của luận văn đã làm

rổ được những nội dung sau:

êu được chức năng, nhiệm vụ cửa cửa các loại công trình báo vệ bờ Liện

nay, nhiều khu vực nghiên cứu có tiểm năng phát triển kinh tế và ngư nghiệp, xong, kinh tế còn chậm phát triển, cuộc sống luôn bị đe dọa vi lũ lụt bảng năm, đất đai canh tác theo đầu người thấp, hàng năm lai mat di một số điện tích đáng kể làm cha tình hình ngày cảng trở niên trầm trọng Kinh tế xã hội thấp không phát triển, còn bị

de doa vẻ tính mạng gây nên tỉnh trạng bất ổn định trong cộng đồng dân cư liiện tượng xói lở chân, sạt lở bờ tiếp tục xảy ra ở nhiều khu vực, nến khống chế được

quá trình xói lỡ thí hạn chế quả trình xói lở tiếp điển phía bạ lưu, giữ được thể

ông

và làm tầng khả năng thoát lủ nhanh của sông.Vì thế kẻ bảo vệ bờ chống xói lở

đóng vai trò quan trọng trong nên kinh tế quốc dân và đời sống của nhân din

Tổng quan được các phương pháp đánh giá én định công trình trong hệ thông

đó là: Phương pháp ứng suất cho phép, phương pháp hệ số an toàn, phương pháp

trạng thái giới hạn và phương pháp lý thuyết độ tín cậy Từ cái nhìn tổng quan đó có những nhận định, phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp này

Mục tiêu của luận văn chính là nghiên cứu khắc phục các khiếm khuyết của phương pháp tỉnh truyền thống, bằng cach dua trên áp địmg các phương pháp xác suất của lý thuyết độ tin cậy để đánh giá và từ đỏ nâng cao chất lượng như mong muên của các công trình xây đựng trong điểu kiện Việt Nam Đó cing là xu hướng phát Iriển hiện nay trên thế giới nhằm gop phan ring cao năng suất nông righiệp,

bảo đăm an toàn hương thực, an ninh xã hội

Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, nhiều hệ thống cổng trình thủy lợi được xây dung đã lâu, xuống cấp nhưng không được đầu tư nâng cập thỏa dang ma hau như sửa chữa rang tỉnh chấp va, không đồng bộ Vì vậy, việc xây dựng phương

pháp đánh giá ồn định hệ thông công trình theo độ tin cậy được nghiên cứu trong

luận văn không chứ nhằm phục vụ xây dựng mới hệ thống, đúng địa chỉ, mang lại

hiệu quả cao (tức là kiểm soát được chất lượng công trình và của hệ thống theo dé tin cậy) mà còn có thê hã trợ cho việc lập và so sánh các phương án tu sửa, nâng, cấp các công trình thủy lọi đang khai thác

gate

CHUONG 2 LY THUYET BO TIN CAY VA PHAN TICH RUI RO TRONG

[ THONG PHÒNG CHÓNG LU

rộng rãi như là một tiêu chuẩn an toàn cho vùng dược bão vệ bởi dê, nó dược xây

đựng căn cứ vào xác suất xảy ra ngập lụt Tuy nhiên, điền này chỉ đứng cho những trường hợp lý thuyết khi mà sự cỗ đê xây ra do nguyên nhân lũ vượt quá rực nước thiết kế, nó không thích hợp khi sự cố khác xảy ra ửng với trường hợp mực nước lũ nhỏ hơn mực mước thiết kế [6]

Tiêu chuẩn an toan cho từng loại hình công trình cụ thể theo cách tiếp cận truyền thống là tân suất thiết kế của tai wong và hệ số an toàn cho phép chung va của từng thành phần công trình, theo từng cơ chế phá hỏng, Theo cách tiếp cận ngầu nhiền vả lý thuyết độ tin cậy, tiêu chuân an toàn là giới hạn vê xác suất xáy ra sự cẩ của toàn hệ thông công trình và hư hỏng hệ thống công trình được coi là sự tổ hợp ngẫu nhiên hư hỏng của các thánh phần thuộc hệ thống theo các cơ chế phả hỏng có

Trong trường hợp tât cả các nguyễn nhân xảy ra lrư hỏng đề có thé

xác suất xây ra Limg hư hồng đó có thể chắc chin được xác định thì về nguyễn tắc

có thể xác định được xác suất xảy ra ngập lụt Do hiện tại các tính toán này chưa

chưa thể thực hiện ứng dụng để dàng trong thiết kế, vì vậy thiết kế đề hiện tại vẫn xác định tân suất thiết kế (tần suất vượt quá của các thông số tải trọng chính) dựa theo tần suất chấp nhận xây ra ngập Tut) [6]

Căn cứ vào các van đề nêu trên, xác suất xuất hiện các thông số lãi trong chỉnh dược xảy dựng trong tiêu chuẩn thiết kế và dược chọn làm tiêu chuân danh giá an toàn phảng chồng lũ lựt Tại Việt Nam, tần suất mực nước thiết kế vàa khoảng 1/20 đến 1/100, tấn suất thiết kế lưu lượng (dối với đê sông) khoảng từ 1/50

đên 1/1000, giả trị này phụ thuộc mức độ quan trọng của khu vực được báo vệ [6]

'Theo ý tưởng của phương pháp luận nêu trên, người ta hoản toản có thể đưa

ra một phương pháp tiếp cận mới trang thiết kế công trình với ý tưởng “Cân xem

xói về mức độ có thé xây dựng tid

an an toàn công Hình cắn cử vào phân lích

rủi ro của tất cả các yếu tô liên quan” Đây chính là lý do cơ bản cho sự phát triển

"Thiét ké céng irinh theo lý Đuuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cập" [6]

2.1 Phân tích rủi ro do lũ lạt

Theo các báo cáo nghiên cứu về giải pháp giảm thiểu rủi ro trong phỏng

tránh Hi hụt và thiên tại cũa các nước tiên trên nưy Đức, Hà Tan, Nhật, Anh Quốc và

Mỹ, định nghữa tổng quát nhất về rủi ro do lũ lụt và thiên tại được các tổ chức khoa hoc quốc tẻ công nhận và hiện đang được các quốc gia áp đựng rộng rãi như sau:

ủi ro= (Xác suất xây ra ngập lụÐ x (Hậu quả củn ngập lụt — {1)

Tổ giảm thiểu rủi ro đo lũ lụt, nhiễu quốc gia đã thực hiện việc vận đụng định nghĩa

trên bằng sự kết hợp hai nhóm giải pháp chính

1) Nhóm giải pháp 1- chẳng lũ: Giảm xác suất xây ra ngập lụi, bằng các biên pháp nâng cao an toàn của các hệ thống phỏng chỗng lũ lạt như gia tăng dộ bên, củng có và nâng cắp các tuyến đề, đập và hệ thống công trình phỏng chống lit,

2) Nhóm giải pháp 2- phủng Lránh lũ: Giảm thiểu hậu quả Huệt bại khi có

nguy cơ ngập lụt xảy ra, bằng các biện pháp mềm như lập kế hoạch ứng phó

15

khẩn cấp, cứu hộ, cửu nạn kịp thời, quy hoạch sử dụng đất, sử dụng không,

gian hợp lý, tăng cường tính chính xác của hệ thông dự báo và cảnh bảo sớm;

bao hier Iii tut vv

Theo xu thể chứng trên thế giới, vẫn để an loàn phòng chống lũ và am toàn hệ thông

dê sông hiện nay dược hiểu theo nghĩa rộng liền quan đến các khia cạnh sau:

-_ Hệ thống đê sông: Bao gồm hai thanh phan chink:

i) Các tuyển đề, đoạn đê tạo thành “vòng bảo vệ khép kin” cho một khu

vục đân cụ/ vùng được bảo vệ;

ii) Ving được bảo vệ bởi hệ thông đê

-_ An toàn hệ thống để: bao gồm An toàn ản định tuyến đê, đoạn dé va an

loàn phòng lũ của vùng được bão vệ

Như vậy, đánh giá an toàn hệ thắng đê sẽ bao gảm việc đánh giá an toàn én

dịnh của vòng đê và việc dánh giá về sự phủ hợp của mức dâm bảo phỏng lũ hiện

†ại của vùng bão vệ mà tuyến đề mang lại Việc đánh giá nảy có thể thực hiện được một cách thấu đáo thông qua vận dụng định nghĩa tống quát rủi ro nêu trên với tiêu chi dat ra la: rai ro tiểm tàng do lũ de dọa vũng bảo vệ là nhỏ nhất có thể (1)

Đổ đánh giá đúng mức rất ro lũ lụt ứng với mỗi kịch bản kết hợp hai nhóm giải pháp trên, việc xác định vả mỏ phông cáo thành phân trong định nghĩa (1) là đặc

biél quan trong

Quá trình phan tich nit ro cia một hệ thống theo phương pháp ngau nhién bao gém các bước;

+ Mô là các thành phần của hệ thông, + Liệt kê các kiểu nguy cơ vả sự có có thể xảy ra;

+ Dinh lượng hậu quả cho tất cả các sự có có khả năng xây ra,

+ Xác định và đánh giá rủi ro;

+ Ra quyết dinh trên kết quả phân tích rủi ro

Sơ đỗ tiếp cân tổng quát dễ đánh giá, phân tích rủi ro img dung cho hệ thống phòng,

chống lũ được thực hiện như mình họa tại Hình 2 L

Tịnh lượng Tin suit va hậu quả múc đồ (hiết

Tình 2 1- Sơ đồ quá trình phân tích rũi ro [6ˆ

2.2 Phân tích độ lin cậy của thành phẫn hệ thống

Trạng thái giới hạn là trạng thái ngay trước khi sự cổ xảy ra Độ tin cậy là xác suất mà trạng thái giới bạn không bị vượt cua Người tá Hường ding các trạng, thải giới bạn để xây dựng, thành lập các hàm tin cậy Công thức tổng quát của một

hàm tin cây có đang 2.1 saw

* Trong dé: +R —Dé6 bén hay khả năng kháng hư hỏng,

+ §~— Tải trọng hay khả năng gây hư hông

'Việc tính toán xác suất phá hỏng của một thánh phan dược dựa trên hàm tin cậy của từng cơ chế pha hang Ham tin cậy 7 được thiết lập căn cứ vào trang thai

1 biển và

giới hạn lương ứng với cơ chế phá hồng đang xem xét và là hàm của nhiềt

tham số ngấu nhiên Theo đó, Z⁄<0 được coi là có hư hỏng xây ra và hư hỏng không,

xảy ra nêu Z nhận các giả trị còn lại (2> 0)

Trạng thái giới hạn là trạng thái mà tại đó Z=0 trong mặt phẳng RS; đây

được coi là biển sự cố

Xác suất phá hông được xác định Tr— PŒ<0) - P(S>R)

Dé lin cay được xác định là: P(7>0)-1-Py

Thường hợp đơn giản, hàun tín cây tuyến lính với các biển ngẫu nhiên cơ bản

phân bỏ chuẩn, việc tỉnh toán xác suất xảy ra sự cô thông qua hàm phân phối tiêu

chun @y(-B) bang cách sử dụng cac gia tri ky vong pz, độ lệch chuẩn øz và chỉ số

độ tin cậy B=uz/oz của hảm tìn cậy

Hàm tin cây biểu điển trong mặt phẳng R8 và xác suất xây ra sự cô và chỉ số

độ tin cây được định nghĩa trên Lĩnh 2.2 và 2.3 dưới đây

“Hình 2 3~ Định nghĩa xúc suất xáy ra sự cỗ và chỉ số độ tin cdy 16]

Điểm nằm trong miễn sự cổ voi mat dé xác suất lớn nhất được coi là diễm thiệt kế Thông thường điểm này nằm trên đường biên sự có Điểm thiết kế đóng vai

trò quan trọng trong ước lượng xác suất xây ra sự cố

hop nay được thể hiện Irong định nghĩa điểm thiết kế “Điểm thiết kế là điểm nằm

trong miễn sự cổ với mật độ xác suất kết hợp của độ bên vả tái trọng là lớn nhất”,

Vi vậy mà giá trị độ bên và tải trọng tại điểm sự cổ gân với giá trị tại điểm thiết kế:

23.2, Tinh toán cap do IT

Tỉnh toán cấp độ II bao gồm một số phương pháp gần đúng đề biến đổi hàm

phân phối xác suất sang dang ham phan phổi chuẩn hay phần phối Œaussian Đề xác định gần đứng các giá trị xác suất xảy ra sự có, quả trình tuyển tính hỏa toán học các phương trinh liên quan cân được thục hiện.

+_1rưởng hợp (4): Các biển ngẫu nhiên cơ sở phụ thuộc

(1) Trưởng hợp (1) - Hàm tìn cây tuyến tính với các biến ngẫu nhiên cơ bản phân

bổ chuẩn

Trường hợp này việc tính toán xác suất xáy ra sự cổ lá đơn gián bằng cách sử

dụng cóc giá trị kỳ vọng vá độ lệch chuân của gác biển cơ bản Trị số độ lin cậy

được xác dịnh theo biêu thức 2.7:

Cae biển nydu nhién co ban Xy, X, , X, lua theo tat phar bỗ chuẩn thì Z-

cũng, là hảm phân bố chuẩn Xác suất Z<0 duge xac dinh thông qua hảm phản bó

Xi SA tay G18

* Trường hợp (3) — Cac biển cơ sở không tuân theo luật phân bố chuẩn:

Nếu bái toán liên quan đến các biến cơ sở ngầu ngiên không phân bố chuẩn thi ham tin cậy cũng không phân bổ chuẩn Đẻ có thé ap dung được phương pháp gần đúng cấp độ II thì cản phải biến đối các biên cơ sở nảy thành các biến cơ sở phân bồ chuẩn Khi đó biểu thức 2.19 sau phải thỏa mãn tại diễm thiết kế:

¡ ®*~ Hâm ngược của hàm phân bồ tiêu chuẩn,

I Ex”- Liàm ngược của hảm phân bố xác suất cúa biển X;

Phương pháp biển đổi này có thể làm phức tạp hóa hàm độ tin cậy đơn giản ban đầu Rackwitz và Fiessler đưa ra phương pháp chiyển đổi một biến ngẫu nhiên

có luật phần hồ tủy ý sang phân bỗ chuẩn Giả thiết rằng giá trị thực và giá trị x4p xi của hàm mật độ xác suất cũng như hàm phân bổ xác suất là tương đương nhau tại

+ ø— Hàm mật dộ xác suất phan bé tiéu chuan,

Giải hệ phương trình trên thu được

24

Từ hệ phương trình 2.22 cho thấy, độ lệch chuẩn và trung bình giá trị xdp xi cửa hàm phân bổ chuẩn phụ thuộc vào giá trị của X tại điểm thiết kê Do đó, trong, quá trình tính toán lặp điểm thiết kế và chỉ số 46 bin cây cần phải tính luôn giá trị mnởi của ø', ,0'„ tại mỗi bước:

* Trường hợp (4) Các biến ngẫu nhiên cơ sở phụ thuộc:

Nếu các biểu ngẫu nhiên cơ sở lá phụ thuộc thị chúng phải dược biến dỏi sang dạng biển đóc lập Nếu tổn tại một hàm liên hệ thê hiên sự phụ thuộc giữa các

biển thủ có thể rút gọn các biến Irong hàm tín cây Trong nhiều trường hợp không xáo định được chính xác môi liên hệ giữa các biến, khi đó cần thiết phải biểu diễn tbẳng các mối lương quan thống kê Trong những trường hợp như vậy, các biển cơ

một vector thống kê với gác biến cổ phụ thuộc Bắi đầu bằng hàm mật độ

của một vector có n biên ngấu nhiên, ta có thê xác dịnh các hảm mật dộ xác suất của + vector thành phân bằng tích phân

sử dàng nhiều là phương pháp tích phân số và phương pháp Monte Carlo

25

Trong Luận văn này tác giả áp dụng ở cấp dộ IL, tức là sử dụng một số phương pháp xắp xi va bai toán được tuyên tính hóa, hãm mật độ xác suất của các biển ngẫu nhiên được thay thế bằng hàm mật độ Iuân thoo luật phân phối chuẩn Kết qua xác định xác suất xảy ra sự có của hệ thông cũng như xác suât của từng cơ chế xảy ra sự cổ được xác định gân đúng,

2.4 Các bài toàn trong thiết kế ngẫu nhiên công trình phỏng chống lũ

Theo [6] hệ thống công trình phòng Hà gồm nhiều thành phân hợp thành hệ thống khép kin dé bảo vệ các vùng đất, khu dan cư Mức độ an toàn bảo vệ phụ thuộc vào tiêu chuẩn an toàn khi thiết kế và xây dựng hệ thông nảy Các mức độ

1)_ Tiện tại vùng được bảo vệ có an toàn hay không?

2)_ Mức dộ an toàn hiện tại cỏ dủ an toàn hay không? Nếu không, cẩn nâng,

cấp mức độ an toàn cho vùng được bão vệ tới mức độ nào?

3) Với mức độ an toàn cho vùng dược bảo vệ được xác dịnh thì các thành

phân hệ thống được thiết kế như thể nào để đâm báo tôi tru?

Trong Luận vấn này tác giả xây dựng lưi bài toán mẫu dé ap dung cho vùng nghiên cứu là hệ thông phòng chồng lũ kè Phủ Da — Bờ Bắc sông Bánh Lái huyện Đông Hòa — tĩnh Thú Yên như sau:

1) Bài toán 1: Danh giá an toàn hệ thông đề hiện tại;

2) Bài toán 2: Xác định tiêu chuẩn an toàn của hệ thông theo quan diễm tối

ưa về kinh tế

2.41, Bai todn 1 ~ Đảnh giá an faàn của hệ thông đề

Bài toán thứ nhất có thể được trả lời thông qua việc xác định xác suối hư hỏng của từng thành phần hệ thống, của toàn hệ thống và xác suất xảy ra ngập lụt Việc xác định xác suất hư hỏng của từng thành phân hệ thông, của toàn hệ thông và

1) Mat én dinh mai 4é

2) Xói ngam/ day trdi nên đề:

3) Mat én dinh cục bộ thân đê do đồng thâm vượt giới hạn cho phép,

4) Song tran’ Chay tràn vuợt giới hạn,

5) Hư hỏng kết câu bảo vg mai, dinh dé xỏi thân đê;

6) Xói chân phía sông vượt giới bạn cho ph:

Sau dây tác giả sẽ phân tích một số cơ chế mất ôm định am toàn chính với các

tệ thống phòng chống ti nu saw:

2.4.1.1 Cơ chế chảy trăn

Nguyên nhân gây ra cơ chế này là khi mực nước tổng hợp trước đề cao hơn cao trình đỉnh đè dẫn đến tỉnh trạng nước chảy tràn qua đỉnh để Như vậy có thẻ hiểu cơ chế nảy xây ra khi mực nước suất hiện trước dễ cao hơn cao trình dính dê

+H Mực nước suật hiện trước đê

Đôi với đề sống mực nước trước đê được xác định theo công thức 2.25 sau

* Trong đó: + MNIL,— Mực nước lũ

+ Ay — Chiều cao nước đệnh do gió gây ra;

Khi đó hàm tín cây (2.24) sẽ được viết thành

7 Fy-(MNT+A0

27

2.4.1.2 Co chế mắt ôn định cầu kiện bảo vệ mãi:

Dưới tác dụng của điều kiện bién thủy dòng lực học, kết cau bảo vệ mái dê,

kẻ có thể bị mất ổn định Một trong những nguyên nhân chính gây nên cơ chế phá

Thoại này là đo Lác động của sông,

Hàm tin cây chưng cho trường hợp này được định nghĩa như 2.26 sau:

* Prong da:

~ tụ — Chiêu dày của kết cầu mái bảo vệ đề sông;

+ ty — Chiểu day KCLV can thiết đảm báo điều kiện ồn định;

Ta có thể xây dựng ham tin ody cho timg dang kết câu bảo vệ mái đê sông nhì sau:

a Đối với kết cầu bảo vệ mái dễ là dã lát khan

Chiễu dày t tính theo công thức sau:

te: Khối lượng riêng của đá:

+ Khối lượng riêng của nước,

H: Chiều cao sóng, tỉnh toán;

d~ độ sâu nước trước chân kè,

1L Chiều dai song, m;

b Dai vai kết câu bảo yé mai dé sdng 1a Lam lát bê tông trên mái nghiêng,

Chiêu đây có thể xác định theo công thức sau:

28

t—Chidu day tim ban bé tong, m,

tị — hệ số, đối với bản khe hở lây 0,075; đổi với trường hợp trên là bản khe

hể, dưới là bân kin khe, lấy 0,10

TI— Chiểu cao sóng tính toán, m, lẫy II;

+ạ Khéi lượng của khối phú, kN/m”;

+— Khối lượng riêng của nước, kNÁn”;

1, — Chiều đài séng, m,

B Chiều dài cạnh tâm bản theo hướng vuông góc với đường niép nước,

1n — hệ số mái, m— colgu, với œ là góc ruái nghiêng với mái bờ

Khi 46 ham tin cậy cho cơ chế mắt ôn định mái bảo vệ có thể viết thành:

Z-t, -at "-

Chidu đây một lâm còn có thể xác định từ ổn định chống nỗi,

Tắm có kích thước cạnh hình vuông Ì, <5m, khi cỏ tầng lọc ngược liên tục và có

xnạch hở, tính theo công thức của M.Lupinski:

017 vì m

———

Hê số e lấy bằng Lừ 1,25+1,5 tùy theo cấp công trình,

Khi đó hảm tin cậy cho cơ chế mắt én định mái bảo về có thể viết thành:

01 — v1 m

Tấm gó kích thước cạnh hình vuông 2>Sm, chiéu day tinh thee céng thức

của T.A Sankin

=k oa, [2s

Khi dé ham tin cay cho co chế mắt án định mái bảo vệ có thể viết thành:

29

2.4.1.3 Cư chế xói chân đề:

Đôi với để sông hàm lin cây của cơ chế này được việt như sau:

Za, = hy-h,

* Trong đi

~ h¿— Chiều sâu bảo vệ của kết cầu chân đê,

~h„— Chiều sâu hỗ xỏi dự kiến trước chân đê

Đô sâu hỗ xói cục bộ vùng sát dáy chân công trình có thể tỉnh như sau:

+ Trường hợp dòng chảy song song với bờ:

sư

igh + | 2 | =I

P2

Trong đó

hạ: dộ sâu hồ xói cục bộ tính từ mặt nước, m;

dị: để sâu nước tại vị trí xói, là độ sâu lớn nhất tính từ mực nước thiết kế ( khi chưa

có cổng trình), mm;

Vụy: Lưu tốc trung bình thúy trực dưới lưu lượng lũ thiết kể, mưs;

Vụ: Lưu tốc cho phép không xói đáy, mús,

a— Hệ số có liên quan dến hình đạng lăng thể chân kẻ, thường lẫy n—1⁄4,

Nhu vay ham tin cậy trong trường hợp dòng cháy song song với bờ được viết thành:

Ah, = Dộ sâu xói cục bộ tính từ đáy sông, m;

ø— Gức giữa lưu hướng động chây ở mục nước lí tĩnh loáu và mái bờ,

1 —Hệ số mái chân kẻ,

d~ Đường kính hạt tính toản của đất đảy sông tại sát chân ké, cm;

Tôi với đất không đính, lấy bằng đường kính lỗ sàng lớn hơn 15% (tình bằng trọng

lượng); dối với dat sét, lay bing dường kính hạt tương đương trong bang sau:

Bâng 2 1— Đường ldnk (cm) hrơng đường của đất sót

Vị: hưu tốc xói cục bộ (m/s), tính toán thep quy định sau

Đôi với lòng dẫn có bài

a

BL leq

Trong đó

tị: Chiêu rộng bãi, khoảng cách từ mép đến chân đốc (m);

Qị phẩn lưu lượng thiết kế thông qua bãi, (244);

Tự dệ sâu trên bãi;

+ hệ số phân bé không dêu của lưu tóc, tra bảng 2.2 theo goc a;

Băng 2 2- Hệ số không dẫu của lưu (Ốc n:

Trong đó

Q- Lưu lượng thiết kế, m6;

'W- diện tích mặt cắt ngang đòng sông,

W„- Diện tích ngang lòng sông sau khi thu hẹp,

Hàm tin cậy trong trường hợp đòng chảy xiên góc với bờ và lòng đẫn không có bãi được viết thành:

`

3.4.1.4 Cơ chế xói ngẫm, đây trôi:

Co chế này xảy ra khi lớp đất bên đưới nên đề bị rửa trối do dàng thâm dẫn đến sự sụp dỗ của thân đẻ, Nguyên nhân xây ra cơ chế nảy là do có một hay nhiều lớp đất nên tiếp xúc trực tiếp với môi trường nước cỏ sự chênh lệch cột nước Dầu tiên là sự suât hiện đây trôi nên đê phía hạ km\, tiếp theo là sự phát triển dòng chảy ngâm của vật liêu nên đề Xói ngầm xây ra khi sự xói mờ vật liệu nên đề do dòng thấm tăng, làm cho các hạt cát thuộc lớp đất nên đề liên tục di chuyển về phía hạ

hn Quá trình tiếp điễn trong một thời gian sẽ đẫn đến sự suất hiện dong chây cát đưới nên đê, gây rổng rên đề, de đọa sự øn toàn của thân đê Cơ chị

trôi thê hiện trên Tĩnh 2.4 sau:

Cơ chế xói ngâm xây ra khi nó dồng thời thỏa mãn hai điều kiện:

1) Lớp sét nên đề bị chọc thủng;

2)_ Xuất hiện đồng chây vận chuyển cát ngâm đưới đê

~ Điều kiện (1) Lớp sét nên đê bị chọc thủng khi áp lục dòng thám do chênh cao cột nước lớn hơn trọng lượng đơm vị bão hỏa của lớp đật nên Hàm tin cậy của

điều kiện thứ nhất có dạng 2.28 sau

* trong de

~ p; — Trong lượng dơn vi bão hòa của lớp đất nên,

p„— Trọng lượng đơn vị của nước;

+e œ— Hằng số phụ thuộc vào loại đất theo Blighl;

! AH— Chênh lệch mực nước ö trước và sau đề;

! m — Thông số mô hình, để tỉnh toán sự phân tán theo kinh nghiệm

khâo sát

* Theo Selneijer có thể biểu diễn áp lực lớn nhất mà không gây ra sự di

chuyển của các hại cát theo dòng thấm Hiện lượng xói ngầm xây ra khi chênh lệch cột nước thâm lớn hơn cội nước tới hạn Hàm tín cậy khi đó có dạng 2.30: