Nghiên cứu đánh giá thiệt hại do ngập lụt vùng hạ lưu hồ chứa theo các kịch bản vỡ đập hồ đồng mỏ

LỜI CAM ĐOAN Đề tài luận văn cao học “Nghiên cứu, đánh giá thiệt hại do ngập lụt vùng hạ lưu hồ ch ứa theo các kịch bản vỡ đập hồ Đồng Mỏ” của học viên đã được Nhà trường giao nghiên c

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài luận văn cao học “Nghiên cứu, đánh giá thiệt hại do ngập lụt vùng hạ lưu hồ

ch ứa theo các kịch bản vỡ đập hồ Đồng Mỏ” của học viên đã được Nhà trường giao

nghiên cứu theo quyết định số 1321/QĐ-ĐHTL ngày 10 tháng 08 năm 2015 của

Hiệu trưởng trường Đại học Thủy Lợi

Trong thời gian học tập tại trường với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là

thầy giáo TS Vũ Thanh Tú, học viên đã tự nghiên cứu và thực hiện đề tài này Đây

là thành quả lao động, là sự tổ hợp của các yếu tố mang tính nghề nghiệp của học viên Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận văn

Đinh Ngọc Hà

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả sự kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết

ơn của mình tới thầy giáo TS Vũ Thanh Tú đã hướng dẫn tận tình chu đáo, dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn, nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn

Mặc dù luận văn đã hoàn thiện với tất cả sự cố gắng, nhiệt tình cũng như năng lực

của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, Tôi rất mong

nhận được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy cô và đồng nghiệp, đó chính là sự giúp đỡ quý báu mà tôi mong muốn nhất để cố gắng hoàn thiện hơn trong quá trình nghiên cứu và công tác sau này

Xin chân thành cảm ơn./

Hà Nội, 03 tháng 03 năm 2016

Học viên

Đinh Ngọc Hà

M ỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2.Mục tiêu nghiên cứu 2

3.Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

4.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VỠ ĐẬP VÀ ĐÁNH GIÁ THIỆT HẠI 4

1.1Tổng quan về mô hình nghiên cứu vỡ đập 4

1.1.1 Các nguyên nhân gây vỡ đập 4

1.1.2 Một số trường hợp vỡ đập trên Thế giới và Việt Nam 6

1.1.2.1 Trên thế giới 6

1.1.2.2 Tại Việt Nam 9

1.1.3 Các phương pháp xác định, tính toán thông số vết vỡ 13

1.1.4 Giới thiệu về các mô hình thủy văn, thủy lực mô phỏng vỡ đập 17

1.1.4.1 Trên thế giới 17

1.1.4.2 Tại Việt Nam 19

1.2 Tổng quan về phương pháp đánh giá thiệt hại lũ lụt 20

CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG 23

2.1 Giới thiệu vùng nghiên cứu 23

2.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 23

2.1.2Mạng lưới khí tượng thủy văn 24

2.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng vùng dự án 26

2.1.3.1 Nhiệt độ không khí, (T0C) 26

2.1.3.2 Độ ẩm tương đối của không khí, (U%) 27

2.1.3.3 Số giờ nắng 27

2.1.3.4 Gió và vận tốc gió mạnh, V(m/s) 27

2.1.3.5 Chế độ bốc hơi 28

2.1.3.6 Chế độ mưa 28

2.1.3 Đặc điểm thủy văn 31

2.1.3.1 Mạng lưới sông ngòi lưu vực nghiên cứu 31

2.1.3.2 Chế độ dòng chảy lũ 32

2.1.4 Đặc điểm kinh tế, xã hội 35

2.1.4.1 Hiện trạng về dân số 35

2.1.4.2 Hiện trạng đất đai 36

2.1.4.3 Hiện trạng hạ tầng xã hội 36

2.1.5 Các thông số cơ bản của hồ chứa 36

2.2 Các mô hình ứng dụng 38

2.2.1 Giới thiệu mô hình phân tích vỡ đập và mô phỏng ngập lụt 38

2.2.1.1 MIKE 11 39

2.2.1.2 MIKE 21 42

2.2.1.3 MIKE FLOOD 43

2.2.2 Ứng dụng công cụ GIS trong xây dựng bản đồ ngập lụt và phân tích thiệt hại 45

CHƯƠNG 3:ỨNG DỤNG MÔ HÌNH MIKE FLOOD MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT 47

3.1 Dữ liệu đầu vào sử dụng trong tính toán 47

3.2.1 Mô hình hóa mạng lưới sông và vùng nghiên cứu 49

3.2.1.1 Xây dựng mạng lưới thủy lực một chiều MIKE 11 49

3.2.1.2 Xây dựng mạng lưới thủy lực hai chiều MIKE 21 52

3.2.1.3 Kết nối hai mô hình trong MIKEFLOOD 53

3.2.2 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 53

3.3 Mô phỏng các kịch bản vỡ đập và xây dựng bản đồ ngập lụt 55

3.3.1 Lựa chọn các kịch bản gây vỡ đập Đồng Mỏ 55

3.3.2 Tính toán các thông số vết vỡ 57

3.3.3 Các kết quả tính toán vỡ đập và diễn biến hạ du 58

3.3.4 Xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du đập ứng với các phương án vỡ đập 65

3.3.4.1 Dữ liệu đầu vào dùng trong xây dựng bản đồ 65

3.3.4.3 Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt cho các kịch bản vỡ đập 66

CHƯƠNG 4:ĐÁNH GIÁ THIỆT HẠI DO NGẬP LỤT VÙNG HẠ LƯU HỒ CHỨA THEO CÁC KỊCH BẢN VỠ ĐẬP HỒ ĐỒNG MỎ 74

4.1Đánh giá thiệt hại trên lưu vực hồ Đồng Mỏ theo các kịch bản ngập lụt 74

4.1.1 Xác định các đối tượng chịu tổn thương 74

4.1.2 Hàm thiệt hại 76

4.2 Xây dựng bản đồ thiệt hại cho vùng ngập lụt 81

4.2.1 Bản đồ thiệt hại vùng ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ với kịch bản vỡ đập hình thức tràn đỉnh 83

4.2.2 Bản đồ thiệt hại vùng ngập lụt hạ lưu hồ Đồng Mỏ với kịch bản vỡ đập hình thức xói ngầm 85

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 89

PHỤ LỤC 90

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1-1 Các nguyên nhân vỡ đập 5

Hình 1-2 Hình ảnh vỡ đập Teton năm 1976 5

Hình 1-3 Hình thức tràn đỉnh (a) và xói ngầm (b) 6

Hình 1-4 Vỡ đập Machchu 2, Ấn Độ do mưa lớn 7

Hình 1-5 Đập Gleno với phần vỡ ở giữ vẫn còn đến ngày nay 8

Hình 1-6 Đập Đầm Hà được khắc phục gia cố sau sự cố 10

Hình 1-7 Toàn cảnh đập Khe Mơ sau sự cố vỡ đập 12

Hình 1-8 Đoạn thân đập bị vỡ 12

Hình 1-9 Đập vỡ tại vị trí cống lấy nước 13

Hình 1-10 Quá trình vỡ tràn đỉnh Hình 1-11 Quá trình vỡ xói ngầm 15

Hình 1-12 Hình dạng và cơ chế hình thành vết vỡ 15

Hình 2-1: Bản đồ thể hiện vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 23

Hình 2-2 Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực nghiên cứu 26

Hình 2-3: Quá trình lũ thiết kế, lũ kiểm tra của HCN Đồng Mỏ 35

Hình 2-4: Mạng lưới thủy lực 39

Hình 2-5 Kết nối tiêu chuẩn 43

Hình 2-6 Kết nối bên 44

Hình 2-7 Kết nối công trình 44

Hình 3-1 Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình NAM theo lưu vực tương tự Ngọc Thạch trên sông Thanh Lộc 50

Hình 3-2 Kết quả tính toán các biên khu giữa nhập lưu 51

Hình 3-3 Mạng lưới thủy lực một chiều MIKE 11 51

Hình 3-4 Mạng lưới thủy lực một chiều MIKE 11 52

Hình 3-5: Đường quá trình lưu lượng qua vết vỡ và mực nước hồ tại thời điểm vỡ đập 59

Hình 3-6: Đường quá trình mực nước tại ngã 3 suối Thác Lác – sông Phó Đáy 59

Hình 3-7: Đường quá trình mực nước mặt cắt dọc suối Thác Lác tại thời điểm xuất hiện lũ lớn nhất 11:10:00 ngày 18/8/1971 từ sau thân đập đến nhập lưu với sông 60

Hình 3-8: Diễn biến lưu lượng dọc sông sau khi vỡ đập chính 60

Hình 3-9: Diễn biến mực nước dọc sông sau khi vỡ đập chính 61

Hình 3-10 Đường quá trình lưu lượng qua vết vỡ và mực nước hồ tại thời điểm vỡ đập 63

Hình 3-11: Đường quá trình mực nước tại ngã 3 suối Thác Lác – sông Phó Đáy 63

Hình 3-12: Đường quá trình mực nước mặt cắt dọc suối Thác Lác tại thời điểm xuất hiện lũ lớn nhất 11:10:19 - 18/8/1971 từ sau thân đập đến nhập lưu với sông Phó Đáy 64

Hình 3-13: Diễn biến lưu lượng dọc sông sau khi vỡ đập chính 64

Hình 3-14: Diễn biến mực nước dọc sông sau khi vỡ đập chính 65

Hình 3-15: Model tính toán diện tích ngập lụt ứng với các cấp ngập 66

Hình 3-16: Bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu đập Đồng Mỏ 67

Hình 3-17: Bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu đập Đồng Mỏ 69

Hình 3-18: Bản đồ ngập lụt vùng hạ lưu đập Đồng Mỏ 71

Hình 4-1 Bản đồ sử dụng đất vùng nghiên cứu 75

Hình 4-2 Hàm thiệt hại cho nhà cấp 4B – Việt Nam [8] 77

Hình 4-3 Hàm thiệt hại cho cây lúa giống Q5 [8] 78

Hình 4-4 Hàm thiệt hại cho đường giao thông [8] 80

Hình 4-5 Bản đồ thiệt hại do vỡ đập chính hồ Đồng Mỏ với hình thức tràn đỉnh 83

Hình 4-6 Bản đồ thiệt hại do vỡ đập chính hồ Đồng Mỏ với hình thức xói ngầm 85

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1 Các công thức hay được sử dụng[11], [12], [13] 16

Bảng 1-2 Các cách phân loại thiệt hại do ngập lụt gây ra 21

Bảng 2-1 Các trạm khí tượng thủy văn cùng các yếu tố đo thời kỳ đo 25

Bảng 2-2: Đặc trưng nhiệt độ không khí đo tại trạm Vĩnh Yên (T0C) 27

Bảng 2-3: Độ ẩm tương đối trung bình các tháng trong năm trạm Vĩnh Yên (U%) 27

Bảng 2-4: Số giờ nắng trung bình tháng và năm trạm Vĩnh Yên (1960 – 2000) 27

Bảng 2-5: Tốc độ gió trung bình các tháng trong năm trạm Vĩnh Yên (Vm/s) 28

Bảng 2-6: Vận tốc gió lớn nhất ứng với các tần suất P% (V m/s) 28

Bảng 2-7: Lượng bốc hơi trung bình tháng ZPiche ( mm) 28

Bảng 2-8: Phân phối lượng tổn thất bốc hơi trong năm (đơn vị: mm) 28

Bảng 2-9: Lượng mưa trung bình tháng các trạm trong lưu vực (mm) 29

Bảng 2-10: Kết quả tính toán mưa tưới của dự án 30

Bảng 2-11: Mô hình phân phối mưa tưới tần suất đảm bảo P = 85% 30

Bảng 2-12: Lượng mưa 1 ngày lớn nhất theo tần suất Pi(%) 30

Bảng 2-13: Dòng chảy năm thiết kế HCN Đồng Mỏ 33

Bảng 2-14: Phân phối dòng chảy năm tần suất P = 86% 33

Bảng 2-15: Lưu lượng đỉnh lũ kiểm tra, đỉnh lũ thiết kế HCN Đồng Mỏ 35

Bảng 2-16: Các thông số kỹ thuật chính của hồ chứa nước Đồng Mỏ 36

Bảng 3-1 Thống kê điều tra vết lũ trong khu vực 49

Bảng 3-2 Các liên kết trong MIKEFLOOD 53

Bảng 3-3 Kết quả hiệu chỉnh kiểm định mô hình 54

Bảng 3-4 Kịch bản vỡ đập hồ chứa Đồng Mỏ 57

Bảng 3-5: Các thông số vỡ đập hình thức tràn đỉnh 57

Bảng 3-6: Các thông số vỡ đập hình thức xói ngầm 58

Bảng 3-7: Kết quả tính toán thủy lực 58

Bảng 3-8: Kết quả tính toán thủy lực 62

Bảng 3-9 Kết quả thống kê diện tích và các cấp ngập lụt hạ lưu đập hồ Đồng Mỏ khi vỡ đập với hình thức tràn đỉnh 70

Bảng 3-10: Kết quả thống kê diện tích và các cấp ngập lụt hạ lưu đập hồ Đồng Mỏ khi vỡ đập với hình thức xói ngầm 72

Bảng 3-11: So sánh diện tích ngập các kịch bản 73

Bảng 4-1 Bảng đánh giá ảnh hưởng của ngập lụt lên các thời kỳ sinh trưởng của cây lúa theo tiêu chuẩn Việt Nam 14TCN.60-88 78

Bảng 4-2 Các hàm thiệt hại xây dựng cho giống lúa Q5 79

Bảng 4-3 Chi phí sửa chữa đường giao thông ở Việt Nam 81

Bảng 4-4 Giá trị thiệt hại lớn nhất của các loại hình sử dụng đất 81

Bảng 4-5 Phân cấp mức độ thiệt hại 82

Bảng 4-6 Kết quả tính toán thiệt hại cho các đối tượng chịu ảnh hưởng 84

Bảng 4-7 Kết quả tính toán thiệt hại cho các đối tượng chịu ảnh hưởng 86

M Ở ĐẦU

1 Tính c ấp thiết của đề tài

Các hồ chứa thủy lợi thường được xây dựng phục vụ đa mục tiêu như: cấp nước cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, hoặc phục vụ các ngành kinh tế khác như giao thông, du lịch, chăn nuôi và phát điện Tuy nhiên các hồ, đập thủy lợi luôn là những công trình dễ bị tổn thương nhất là khi có mưa lũ lớn Các hồ chứa ở thủy lợi nhỏ thường được xây dựng chủ yếu bằng vật liệu địa phương, công tác quản lý vận hành thường được địa phương đảm nhận nên chất lượng hồ đập bị xuống cấp nhanh chóng gây mất an toàn của công trình khi tích nước Ngoài ra trong những năm gần đây do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, tình hình thời tiết diễn ra bất thường: Mưa to, bão lớn,

hiện tượng sạt lở đất thượng nguồn làm gia tăng nguy cơ mất an toàn của đập

Ở nước ta gần đây nhiều sự cố vỡ đập đã xảy ra, như vỡ đập Khe Mơ- Hà Tĩnh (2010)

do mưa lớn kéo dài làm lượng nước hồ và sông tăng vượt mức an toàn gâp vỡ đập Hay sự cố vỡ đập hồ Cồn Đẻn, Nghệ An (2013), đập phụ Đầm Hà Động, Quảng Ninh (2014)

Để giảm thiểu tối đa thiệt hại của sự cố vỡ đập có thể xảy ra, ngoài việc đánh giá an toàn hồ đập định kỳ, cũng cần có các biện pháp dự báo ngập lụt kết hợp với phương

án để sơ tán người dân đến khu an toàn trước khi xảy ra sự cố Một trong những công

việc cần làm để xây dựng phương án di tản là tính toán mô phỏng các nguyên nhân vỡ đập cũng như xây dựng các kịch bản vỡ đập, từ đó xây dựng các bản đồ ngập lụt, tránh trường hợp người dân có thể di chuyển vào những vùng ngập sâu hơn Các bản đồ

ngập lụt còn góp phần quan trọng trong công tác quy hoạch vùng sử dụng đất

Dựa vào các bản đồ ngập này, phần nào đánh giá được những thiệt hại trực tiếp hoặc gián tiếp về người và của, từ đó các đơn vị quản lý đưa các phương án di rời, và

cảnh báo khi có sự cố vỡ đập xảy ra, bảo đảm giảm thiểu tối đa các ảnh hưởng của

sự cố đối hoạt động sản xuất cũng như đảm bảo tính mạng của người dân ở vùng hạ

du

ồ chứa nước Đồng Mỏ, tỉnh Vĩnh Phúc được thiết kế, vận hành và bảo trì theo các

tiêu chuẩn an toàn do Nhà nước ban hành Các chỉ tiêu thiết kế thể hiện yêu cầu tổng hòa giữa điều kiện kinh tế, kỹ thuật, quy mô, đặc điểm và tầm quan trọng của công trình Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, khai thác, có thể có những biến cố, rủi ro không thể lường hết được như các hư hỏng, lũ lớn bất thường, động đất quá tiêu chuẩn, sai sót trong vận hành, biến đổi các điều kiện tự nhiên,…dẫn đến xảy ra các trường hợp khẩn cấp An toàn của hồ chứa nước Đồng Mỏ cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hạ du Để chủ động ứng phó với các điều kiện bất thường, cần phải dự kiến được các trường hợp, tình huống xấu ngoài mong muốn có thể xảy ra và từ đó có kế hoạch chi tiết để phòng, ngăn chặn xảy ra tình huống xấu hoặc hạn chế tối đa thiệt hại khi

xảy ra sự cố ở cả khu vực công trình và hạ du công trình Kết quả của việc nghiên cứu tính toán các trường hợp xả lũ theo thiết kế cũng như trường hợp vỡ đập là lập được

bản đồ ngập lụt vùng hạ du dùng để xác định phạm vi vùng ngập, mức độ ngập, lập các kế hoạch ứng phó khẩn cấp, giảm nhẹ thiệt hại khi xả lũ cũng như công trình gặp

sự cố

Từ những sự cần thiết trên, luận văn đã lựa chọn nghiên cứu và đánh giá những thiệt

hại có thể do ngập lụt vùng hạ lưu hồ chứa nước Đồng Mỏ theo các kịch bản vỡ đập

với tên đề tài cụ thể như sau: “Nghiên cứu, đánh giá thiệt hại do ngập lụt vùng hạ lưu

hồ chứa theo các kịch bản vỡ đập hồ Đồng Mỏ”

2 M ục tiêu nghiên cứu

Mô phỏng vỡ đập hồ Đồng Mỏ và phân tích diễn biến ngập lụt vùng hạ lưu hồ bằng

mô hình thủy động lực học MIKE FLOOD Xây dựng bản đồ ngập lụt, đánh giá các thiệt hại trực tiếp và gián tiếp đến các đối tượng chịu tổn thương vùng hạ lưu hồ Các

kết quả đó sẽ giúp cho các nhà quản lý, cơ quan quản lý và khai thác hồ và người dân vùng hạ lưu hồ có các nhận thức về nguy cơ và đề ra các biện pháp phòng tránh, giảm thiểu thiệt hại

Trong luận văn này, sẽ xây dựng bản đồ ngập lụt với các kịch bản vỡ đập, xây dựng

bản đồ thiệt hại với các kịch bản vỡ đập đồng thời tính toán được thiệt hại cho các đối tượng chịu tổn thương để làm cơ sở khoa học cho việc quy hoạch phòng tránh lũ lụt,

lựa chọn các biện pháp, thiết kế các công trình nhằm giảm thiểu thiệt hại khi có sự cố

vỡ đập hồ Đồng Mỏ

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu xây dựng các kịch bản vỡ đập do xói ngầm và tràn đỉnh trong trường hợp lũ kiểm tra P = 0,2% , mô phỏng diễn biến ngập, đánh giá thiệt

hại và mức độ thiệt hại do ngập lụt vùng hạ lưu hồ Đồng Mỏ

- Đối tượng nghiên cứu: Đánh giá ngập vùng hạ lưu hồ Đồng Mỏ, tính toán mức độ thiệt hại đến nhà cửa, nông nghiệp và giao thông

4 Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Cách tiếp cận: Thu thập các tài liệu có liên quan như các điều kiện khí tượng thủy văn, tài liệu địa hình, tình hình lũ, thiệt hại do lũ tại địa phương,…

- Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Phương pháp này được sử dụng trong việc phân tích, thống kê các tài liệu khí tượng thủy văn, những thiệt hại do lũ lụt, xử lý các tài liệu địa hình và số liệu phục vụ cho quá trình phân tích, tính toán của luận văn

- Phương pháp mô hình toán: Sử dụng mô hình MIKE FLOOD để tính toán vỡ đập theo các kịch bản, từ đó xác định vùng ngập và độ sâu ngập Kết hợp với công nghệ ARGIS để xây dựng bản đồ ngập lụt và tính toán thiệt hại

- Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện, luận văn cần tham khảo và kế thừa các kết quả có liên quan đã được nghiên cứu trước đây của các tác giả, cơ quan và tổ

chức khác Những thừa kế nhằm làm kết quả tính toán của luận văn phù hợp hơn với

thực tiễn của lưu vực

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VỠ ĐẬP VÀ ĐÁNH GIÁ THIỆT HẠI

1.1 Tổng quan về mô hình nghiên cứu vỡ đập

1.1.1 Các nguyên nhân gây vỡ đập

Đập là công trình trữ nước Vỡ đập có thể có nhiều hình thức, bao gồm cả sự trượt, sụp

đổ hoặc vỡ thân đập Hồ chứa có trữ lượng lớn khi vỡ đập có thể gây ra lũ lụt lớn ở hạ lưu Vỡ đập có thể do bất kỳ một, hoặc một sự kết hợp, trong những nguyên nhân sau đây:

- Biến đối khí hậu mưa tập trung với cường xuất lớn, lũ xảy ra bất thường, trái với quy

hoạch Phần lớn các hồ được xây dựng trước thập kỷ 80 theo tiêu chuẩn cũ, tràn xả lũ thiếu khả năng thoát lũ, không đầy đủ tài liệu tính toán (tài liệu khí tượng, thuỷ văn, địa chất )

- Năng lực đập tràn không đầy đủ, dẫn đến tràn đỉnh

- Vật liệu đưa vào thi công các hạng mục, sau thời gian dài khai thác sử dụng các kết

cấu bị mục

- Xói mòn nội bộ gây ra bởi kè hoặc rò rỉ thân đập hoặc đường ống

- Bảo dưỡng không đúng, trong đó có vỡ đập khi loại bỏ cây, sửa chữa các vấn đề rò rỉ

nội bộ, hoặc duy trì hoạt động của cửa xả, van các thành phần hoạt động khác

- Thiết kế không đúng cách hoặc sử dụng các vật liệu xây dựng không đúng

- Sạt lở đất vào các hồ chứa, gây dâng dẫn đến tràn đỉnh

- Động đất, mà thường gây ra các vết nứt theo chiều dọc tại các đỉnh của kè, dẫn đến

vỡ đập

- Chất lượng công tác khảo sát, thiết kế cũ theo tiêu chuẩn cũ; không còn phù hợp với

thực tế hiện trạng, thường xuyên kiểm tra công trình để phát hiện kịp thời việc thấm nước qua thân đập, mang cống gây vỡ đập (hồ Z20, hồ Đá Bạc tỉnh Hà Tĩnh; hồ Tây Nguyên, tỉnh Nghệ An)

- Công nghệ thi công trước kia còn hạn chế: Chất lượng thi công xử lý nền, đất đắp tại các vị trí tiếp giáp (thân với nền, nền, các vai, mang công trình ) không đảm bảo chất lượng, gây thấm qua thân đập, nền đập

- Phân cấp quá sâu cho huyện xã quản lý hồ đập Do vậy không có cán bộ chuyên ngành thuỷ lợi đủ năng lực Thiếu các thiết bị quan trắc đo, thăm dò dẫn đến không phát hiện được và kịp thời xử lý các hư hỏng

- Nguyên nhân phá hoại khác

Hình 1-1 Các nguyên nhân vỡ đập

Tuy có rất nhiều nguyên nhân kể trên nhưng ta có thể nhận thấy khi đập vỡ có thể vỡ theo 2 dạng chính vỡ tràn đỉnh (overtopping) khi khả năng xả của hồ nhỏ hơn khi lũ đến (lũ PMF, hỏng cửa van ) và vỡ xói ngầm (pipping) khi xuất hiện dòng chảy qua thân đập (do thấm, hoặc do động đất tạo ra vết nứt trên thân đập)

(a) (b) Hình 1-3 Hình thức tràn đỉnh (a) và xói ngầm (b)

1.1.2 Một số trường hợp vỡ đập trên Thế giới và Việt Nam

Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng có rất nhiều con đập bị vỡ do nhiều nguyên nhân khác nhau Dưới đây là một số trường hợp vỡ đập đã xảy ra trên thế giới

và Việt Nam

1.1.2.1 Trên thế giới

Đập Kelly Barnes, Mỹ

Kelly Barnes là đập chắn bằng đất ở bang Georgia, Mỹ Vào ngày 6/11/1977 sau một

trận mưa lớn đập đã bị vỡ làm 39 người thiệt mạng và thiệt hại về tài sản lên đến 3.8 triệu USD Sau trận mưa rất lớn kéo dài từ trưa đến đêm ngày 5/11 sáng sớm ngày 6/11/1977, lúc 1h30, con đập đã vượt qua giới hạn chịu đựng và ồ ạt tuôn nước về phía

hạ lưu Theo điều tra, nguyên nhân dẫn đến sự cố là khi xây dựng công trình các kỹ sư

đã tính toán sai về độ dốc mái đập Chính vì điều này đã làm thay đổi trọng tâm và khả năng chịu lực của đập trong điều kiện trời mưa lớn Mặc dù chỉ một sự cố nhỏ cũng có

thể làm cả con đập bị nước cuốn trôi và nguyên nhân chính là do khối đất có kích thước 3.7×9.1m bị cuốn trôi lúc ban đầu gây ra sự cố [1]

Đập Machchu 2, Morbi - Ấn Độ

Vỡ đập Machchu - 2 tại Morbi, Ấn Độ là một thảm họa liên quan đến lũ, xảy ra vào ngày 11/8/1979 Đập Machchu - 2 nằm trên sông Machchu đã bị vỡ, tạo ra một bức tường nước khổng lồ, quét qua thị trấn Morbi gây ra thiệt hại rất lớn khi số người thiệt

mạng ước tính lên đến 25.000 người

Nguyên nhân của sự cố là những trận mưa lớn ở đầu nguồn, làm con đập đắp bằng đất dài 4km bị tan rã Khả năng thiết kế của đập chỉ chịu được lưu lượng 5.663 m3

/s trong khi trận mưa lớn năm đó làm lưu lượng lên đến 16.307 m3/s, gấp 3 lần sức chịu đựng

của công trình

Hình 1-4 Vỡ đập Machchu 2, Ấn Độ do mưa lớn Trong vòng 20 phút, nước lũ đã dâng từ 3.7m lên 9.1m, nhấn chìm toàn bộ thị trấn công nghiệp Morbi nằm sau con đập 5km Trong quá trình tái xây dựng, con đập mới

đã được tăng cường khả năng chịu đựng với lưu lượng lên đến 21.000m3

/s

Vụ vỡ đập Machchu - 2 đã được ghi vào sách kỷ lục Guinness như một thảm họa kinh hoàng nhất từng xảy ra trên thế giới [2]

Đập Gleno, Italia

Gleno là con đập nhiều tầng được xây dựng trên sông Gleno ở Valle di Scalve, Italia Con đập được xây dựng từ năm 1916 đến năm 1923 với mục tiêu sản xuất điện năng Tuy nhiên, chỉ sau 40 ngày sau khi nước được chứa đầy phần lòng hồ, thì một phần

lớn của đập đã bị vỡ vào ngày 1/12/1923 làm 356 người thiệt mạng

Năm 1916 đập Gleno đã chính thức được khởi công Đến năm 1920 những phần tường đập bắt đầu được xây dựng Tháng 9 năm đó các quan chức địa phương đã đưa ra

những cảnh báo về việc đơn vị thi công không sử dụng loại vữa xi măng không thích

hợp

Năm 1921 do thiếu kinh phí, thiết kế đập Gleno đã thay đổi từ đập bê tông trọng lực chuyển sang đập nhiều tầng Đến ngày 22/10/1923, con đập đã hoàn thành và bắt đầu tích nước từ những cơn mưa lớn

Hình 1-5 Đập Gleno với phần vỡ ở giữ vẫn còn đến ngày nay

Ngày 1/12/1923, khi sự cố xảy ra, những nỗ lực khắc phục đã hoàn toàn thất bại Một lượng nước khoảng 4.5 triệu m3 đã tràn ra từ độ cao 1 535m xuống vùng thung lũng phía dưới Thảm họa chỉ ngừng lại khi mực nước chỉ còn 186m Sự cố làm ít nhất 356 người thiệt mạng

Theo những điều tra sau đó, nguyên nhân dẫn đến sự cố của đập Gleno phần nhiều là

do chủ quan Việc thiếu kinh phí đã làm các nhà thầu thay đổi thiết kế và thiết kế mới

đã không phù hợp với loại móng được thi công từ trước

Ngoài ra, tay nghề công nhân kém và những sai phạm trong sử dụng vật liệu như dùng lưới chống lựu đạn đã sử dụng trong Thế chiến I làm để gia cố các phần của công trình cũng như sử dụng bê tông kém chất lượng [1]

Đập hồ Lawn, Mỹ

Đây là đập đất được xây dựng trong công viên quốc gia Rocky Mountain, Mỹ Nó đã

bị sập vào ngày 15/7/1982 với lượng nước tràn ra lên đến 830 000 m3làm 3 người cắm

trại trong khu vực thiệt mạng và thiệt hại kinh tế lên đến 31 triệu USD

Lawn là hồ tự nhiên với diện tích mặt nước là 66 000 m2 ở độ cao 3.3 km so với mực nước biển trên dãy núi Rocky Năm 1903, nhóm những nông dân trong khu vực đã xây

dựng một con đập bằng đất để tăng diện tích mặt nước của hồ lên 190 000 m2

với mục đích cung cấp nước cho tưới tiêu thủy lợi trong vùng

Khi con đập bị vỡ, lượng nước khổng lồ đã chạy xuống thung lũng phía dưới với tốc

độ 510 m3

/s tạo nên rãnh lớn dưới thung lũng làm 3 người đang cắm trại ở đó thiệt

mạng Với tốc độ khủng khiếp này, cả hồ nước đã cạn chỉ trong khoảng 1 phút [1]

1.1.2.2 Tại Việt Nam

Theo thống kê và khảo sát sơ bộ của cơ quan chức năng, ở Việt Nam có hơn 200 đập

và hơn 95% trong số đó là các đập không đạt yêu cầu Phần lớn đập và hồ chứa tập trung ở miền Trung, nơi có độ dốc cao (một bên giáp biển, một bên giáp núi) Vì vậy,

những lần xả lũ và vỡ đập gây ra những hậu quả vô cùng khủng khiếp cho toàn bộ người dân trong khu vực

Đập Đầm Hà, tỉnh Quảng Ninh

Sự cố vỡ đập Đần Hà là sự cố vỡ đập xảy ra mới nhất ở Việt Nam vào ngày 30/10/2014 Trước đó, cơn mưa từ đêm 29 kéo dài đến sáng 30/10 khiến con đập cung

cấp nước tưới tiêu cho cả huyện Đầm Hà bị quá tải và vỡ Công trình thủy lợi hồ chứa

nước Đầm Hà Động được khởi công xây dựng ngày 12/4/2006 với tổng số vốn đầu tư

trên 500 tỷ đồng, từ nguồn vốn trái phiếu Chính phủ và vốn ngân sách địa phương Công trình do Công ty tư vấn và chuyển giao công nghệ Trường Đại học Thủy Lợi thiết kế, BQL đầu tư và xây dựng thủy lợi 2 thi công [3]

Hình 1-6 Đập Đầm Hà được khắc phục gia cố sau sự cố

Theo báo cáo của tỉnh Quảng Ninh, sự cố trên khiến mái hạ lưu đập chính bị xói lở

từ 20 đến 40 cm, hai vai đập hư hỏng nặng, đỉnh đập bị bóc một số đoạn Đường dẫn lên đập chính bị nước làm vỡ, hỏng 100 m chiều dài Thiệt hại ước tính khoảng 10 tỷ đồng

Vụ việc cũng làm sập và hư hỏng nặng 5 căn nhà Hàng nghìn gia súc, gia cầm bị chết trôi Thiệt hại tài sản dân sinh ước tính khoảng 19,5 tỷ đồng Thiệt hại về cơ sở vật

chất và trang thiết bị y tế của Trung tâm y tế khoảng 29 tỷ đồng

Ngoài ra, sự cố còn làm hư hại nhiều công trình tài sản công cộng như khu vườn hoa công viên, kênh mương; giao thông sạt lở nghiêm trọng với ước tính thiệt hại khoảng

26 tỷ đồng Quảng Ninh đang tiếp tục đánh giá thiệt hại khác do sự cố vỡ đập Đầm Hà gây nên

V ỡ đập Suối Trầu ở Khánh Hòa

Đập Suối Trầu ở Khánh Hoà bị sự cố 4 lần:

- Lần thứ 1: năm 1977 vỡ đập chính lần 1

- Lần thứ 2: năm 1978 vỡ đập chính lần 2

- Lần thứ 3: năm 1980 xuất hiện lỗ rò qua đập chính

- Lần thứ 4: năm 1983 sụt mái thượng lưu nhiều chỗ, xuất hiện 7 lỗ rò ở đuôi cống Đập Suối Trầu có dung tích 9,3 triệu m3nước Chiều cao đập cao nhất là 19,6m Chiều dài thân đập: 240m Đơn vị tư vấn thiết kế: Công ty KSTK Thuỷ lợi Khánh Hoà Đơn

vị thi công: Công ty công trình 4-5, Bộ Giao thông Vận tải [4]

Nguyên nhân của sự cố:

- Về thiết kế: Xác định sai dung trọng thiết kế Trong khi dung trọng khô đất cần

đạt g = 1,84 T/m3

thì chọn dung trọng khô thiết kế gk = 1,5T/m3 cho nên không cần đầm, chỉ cần đổ đất cho xe tải đi qua đã có thể đạt dung trọng yêu cầu, kết quả là đập hoàn toàn bị tơi xốp

- Về thi công: Đào hố móng cống quá hẹp không còn chỗ để người đầm đứng đầm đất

ở mang cống Đất đắp không được chọn lọc, nhiều nơi chỉ đạt dung trọng khô gk =1,4T/m3, đổ đất các lớp quá dày, phía dưới mỗi lớp không được đầm chặt

- Về quản lý chất lượng: Không thẩm định thiết kế Giám sát thi công không chặt

chẽ, nhất là những chỗ quan trọng như mang cống, các phần tiếp giáp giữa đất và bê tông, không kiểm tra dung trọng đầy đủ Số lượng lấy mẫu thí nghiệm dung trọng ít hơn quy định của tiêu chuẩn, thường chỉ đạt 10% Không đánh dấu vị trí lấy mẫu Như vậy sự cố vỡ đập Suối Trầu đều do lỗi của thiết kế, thi công và quản lý

S ự cố đập Khe Mơ – huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh

Đập Khe Mơ được xây dựng từ năm 1993, sức chứa 730.000 m3; cung cấp nước cho

xã Sơn Hàm, Sơn Diệm, Sơn Phú và thị trấn Phố Châu Sự cố đập xảy ra lúc 7h sáng ngày 16/10/2010 Nguyên nhân sự cố là do đập được xây dựng đã lâu nên xuống cấp nghiêm trọng [5]

Hình 1-7 Toàn cảnh đập Khe Mơ sau sự cố vỡ đập

Hình 1-8 Đoạn thân đập bị vỡ

S ự cố đập Z20, (KE 2/20 REC) huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tỉnh

Hồ chứa Z20 được đưa vào sử dụng năm 2008, đập đất cao 12.5 m, cống lấy nước bê tông cốt thép có đường kính D = 0.6 m Sự cố xảy ra rạng sáng ngày 06/06/2009, đập

bị vỡ tại vị trí cống lấy nước; thân cống bị gãy ngang và bị nước cuốn trôi về hạ lưu;

nền cống bị xói sâu đến 3m Dẫn đến sự cố này có hai nguyên nhân chính: Thứ nhất là

do đất đắp xung quanh thân cống không được đầm chặt đảm bảo yêu cầu chống thấm Trong đó thiết kế có lỗi là không quy định cụ thể về chỉ tiêu đất đắp xung quanh cống, thi công không thực hiện đầy đủ quy trình, đắp đất thủ công xung quanh cống và kiểm

tra chất lượng đất đắp và không giám sát đầy đủ quá trình đắp quanh thân cống và lấy

mẫu kiểm tra chất lượng Thứ hai là mái hố móng bờ trái đào quá dốc, không đảm bảo

nối tiếp an toàn giữa thân đập và bờ trái Trong đó, thiết kế có lỗi khi không ghi chú rõ ràng yêu cầu làm chân khay ở đáy đập và rãnh thoát nước ở chân hạ lưu đập đoạn vai trái; thi công thì đào mái hố móng phía trái quá dốc, không theo đúng bản vẽ thiết kế, không làm chân khay ở đáy đập và rãnh thoát nước ở hạ lưu chân đập đoạn vai trái và giám sát không phát hiện những sai khác của thi công so với thiết kế để xử lý kịp

thời.[5]

Hình 1-9 Đập vỡ tại vị trí cống lấy nước

1.1.3 Các ph ương pháp xác định, tính toán thông số vết vỡ

a Cơ chế hình thành vết vỡ

Quá trình truyền lũ xuống hạ du do vỡ đập phụ thuộc rất nhiều vào các yêu tố như kích thước vết vỡ, độ dốc vết vỡ, thời gian phát triển vết vỡ Các thông số này được gọi chung là thông số vết vỡ Việc xác định chính xác thông số của vết vỡ này rất phức tạp đòi hỏi khối lượng tính toán và dữ liệu lớn và tổng hợp Để xác định thông số vết vỡ

có thể sử dụng các phương pháp sau:

+ Phương pháp so sánh[10]: Đây là phương pháp đơn giản nhất trong tính toán vỡ đập,

sở so sánh qua mối tương quan với đập nghiên cứu để đưa ra các thông số tương tự + Phương pháp kinh nghiệm[10]: Phương pháp này dựa trên phân tích thống kê thu được từ các trường hợp vỡ đạp Quan hệ giữa các thông số vỡ đập với thể tích đập, thể tích khối nước chứa, chiều sâu mực nước hồ, diện tích hồ Các thông số này được xây

dựng thống kê theo phương pháp bình quân nhỏ nhất hoặc vẽ các đường bao Có nhiều phương pháp kinh nhiệm đã được nghiên cứu và áp dụng tương đối tốt trong thực tế, các phương pháp phổ biến nhất bao gồm: phương pháp MacDonad & Langridge –Monopolis (1984), USBR (1988) Washington State (2007), Froehlich (2008)

+ Phương pháp mô hình toán: Có nhiều phương pháp mô hình toán được xây dựng trên các sơ sở lý thuyết khác nhau áp dụng cho xác định các thông số vết vỡ Có phương pháp xác định dựa trên bản chất vật lý sử dụng lý thuyết xói và vận chuyển bùn cát theo các hàm và điều kiện rằng buộc dựa trên tính chất cơ học đất của vật liệu đắp đập; Phương pháp mô hình thủy văn dựa trên các phương trình liên tục và quan hệ

giải tích hoặc thực nghiệm giữa lưu lượng và mực nước tại các vị trí; Phương pháp

thủy lực mô phỏng dựa trên các phương trình động lực học, phương trình liên tục, và phương trình năng lượng ( Sóng gián đoạn) để mô phỏng các yếu tố vỡ đập

+ Phương pháp mô hình vật lý: Phương pháp mô hình vật lý là phương pháp mô phỏng

thực tế quá trình hình thành vết vỡ đập bằng các mô hình có tính chất tương tự với công trình nghiên cứu, phương pháp này đòi hỏi khối lượng công việc và kinh phí lớn nên không phải công trình nào cũng có thể đáp ứng được

Trên thế giới hiện nay việc xác định các thông số vết vỡ thường được xác định qua các công thức kinh nghiệm đây là phương pháp cho kết quả tốt nhanh và đảm bảo chi phí cho nghiên cứu Trong Luận văn lựa chọn phương pháp công thức kinh nhiệm để xác định các thông số của vết vỡ của các công trình hồ Đồng Mỏ trong trường hợp vỡ đập chính Các thông tin này được sử dụng làm đầu vào cho mô hình thủy lực MIKE

11 trong mô đun vỡ đập để mô phỏng vết vỡ

Cơ chế vỡ đập được mô tả bởi các thông số vỡ đập: chiều rộng vết vỡ B; chiều cao vết

vỡ h; và thời gian vỡ đập T; hình dạng vết vỡ có thể được quy định là hình thang, hình

chữ nhật, hoặc hình tam giác Sự hình thành lỗ vỡ có dạng hình thang với cơ chế hình

thành tuyến tính được thông qua trong trường hợp này với mục đích xây dựng mô hình

vỡ đập nguy hiểm nhất, dựa trên giả định rằng lỗ vỡ đập nước thay đổi tuyến tính với

thời gian

Hình 1-10 Quá trình vỡ tràn đỉnh Hình 1-11 Quá trình vỡ xói ngầm

Hình 1-12 Hình dạng và cơ chế hình thành vết vỡ

b Các công thức kinh nghiệm xác định các thông số vết vỡ

Các công thức kinh nhiệm xác định vết vỡ được sử dụng trong luận văn:

MacDonald & Langridge-Monopolis (1984) tính toán lượng bùn cát bị xói khi xảy ra

vỡ đập thông qua mối quan hệ với tích số của dung tích của hồ và chênh lệch lớn nhất

mực nước hồ với đáy vết vỡ Từ khối lượng bị xói này cùng với kích thước của đập, các thông số của vết vỡ sẽ được xác định Cũng trong bài báo này các tác giả khẳng định, nếu kết quả tính toán vết vỡ lớn hơn kích thước của đập thì hình dạng vết vỡ sẽ

lấy theo hình dạng mặt cắt của đập Cũng từ khối lượng vật chất bị xói, thời gian vỡ đập cũng được xác định

Froehlich (1995, 2008) dựa vào dữ liệu thực tế của 63 trường hợp vỡ đập để xác định các ra mối quan hệ của hình dạng vết vỡ, thời gian vỡ đập thông qua mối tương quan

với dung tích hồ tại thời điểm vỡ đập, chiều cao của vết vỡ và hệ số mái dốc bên Trong nghiên cứu này, tác giả phân biệt 2 khả năng vỡ đập: vỡ tràn đỉnh (overtopping)

và vỡ xói ngầm (piping) thông qua hệ số K0

Xu & Zhang (2009) phát triển mối quan hệ phi tuyến giữa 5 thông số của vết vỡ (chiều sâu vết vỡ, chiều rộng vết vỡ đỉnh, chiều rộng vết vỡ trung bình, lưu lượng lớn nhất và

thời gian phát triển vết vỡ) với các biến đầu vào như chiều cao đập, hệ số hình dạng hồ

chứa, loại đập, hình thức vỡ và khả năng xói của đập Trong các biến kể trên, các tác

giả nhận thấy khả năng xói của đập ảnh hưởng lớn nhất đến kết quả tính toán

Các công thức được tổng kết theo bảng dưới đây:

Bảng 1-1 Các công thức hay được sử dụng[11], [12], [13]

Công th ức Macdonan &

Langrdrige Monopolis (1984) Froehlich (1995) Froehlich (2008)

Xu & Xhang (2009)

1.0 v ới vỡ tràn đỉnh, 0.7 cho v ỡ xói ngầm -

Trong đó:

- hb là chiều cao vết vỡ (tính từ đỉnh vết vỡ đến đáy)

- hw là chiều cao cột nước phía trên vết vỡ

- Vw là thể tích khối nước trong hồ tại thời điểm vỡ đập

k0 là hệ số vết vỡ (K0=1,4 nếu vỡ tràn đỉnh và K0=1 nếu vỡ xói ngầm)

1.1.4 Giới thiệu về các mô hình thủy văn, thủy lực mô phỏng vỡ đập

1.1.4.1 Trên thế giới

Việc nghiên cứu cảnh báo vỡ đập trong điều kiện thời tiết bất lợi đối với hạ lưu công trình đã được thực hiện tại các nước trên thế giới như Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc và nhiều nước khác, được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới và trong nước

Năm 1968 Pháp là nơi ban hành văn bản quy phạm pháp luật đầu tiên ở Châu Âu về

rủi ro vỡ đập sau khi đập Malpasset bị vỡ năm 1959 làm trên 400 người chết và mất tích Một trong các cơ quan có kinh nghiệm nghiên cứu về vỡ đập là phòng thí nghiệm

Thủy lực Quốc gia Pháp

Một mô hình có chức năng nghiên cứu vỡ đập thường bao gồm 3 mô đun cơ bản là:

- Mô tả vết vỡ theo kích thước hình học và phát triển vết vỡ theo thời gian;

- Tính đường quá trình lưu lượng chảy qua vết vỡ;

- Diễn toán quá trình sóng vỡ đập xuống hạ lưu

Các mô hình mô phỏng vỡ đập có đặc điểm chung là sử dụng các điều kiện biên trong

để mô tả dòng chảy tại các vị trí dọc theo đường chảy tại đó mà phương trình Saint – Venant không áp dụng được như đập tràn, thác nước, vết vỡ, cầu cống, đập có cửa điều khiển

Trước đây, xu thế nghiên cứu là các nỗ lực xây dựng các mô hình chuyên nghiên cứu

về vỡ đập Mô hình vỡ đập được dùng phổ biến nhất Hoa Kỳ là mô hình DAMBRK (DAM –BREAK Flood Forecasting Model) do Fread thiết lập (1977, 1980, 1981)[6]

Mô hình có 3 chức năng: Mô tả vết vỡ theo hình học và theo thời gian, tính quá trình lưu lượng qua vết vỡ và diễn toán quá trình xuống hạ lưu Mô hình DAMBRK đã được

áp dụng để tái tạo sóng lũ truyền xuống hạ lưu gây ra bởi vỡ đập chắn nước Teton bị

vỡ vào năm 1976 Đập Teton là đập đất cao 300ft (91.1m) dài 3000ft Hậu quả đã làm

11 người chết, 25 000 người mất nhà cửa và thiệt hại vật chất khoảng 400 triệu đô la

Kết quả mô phỏng sóng vỡ đập bằng mô hình DAMBRK có sự phù hợp tốt với số liệu

đo đạc khảo sát

Mô hình FLDWAV là mô hình tổng hợp của 2 mô hình thủy lực mạng sông DWOPER (Dynamic Wave Operational Model) và DAMBRK có khả năng tính sóng vỡ đập, điều khiển các cửa xả công trình hồ và diễn toán thủy lực được Fread xây dựng năm 1985

Mô hình đã được phát triển dựa trên phương pháp giải số hệ phương trình Saint- Venant theo sơ đồ ẩn phi tuyến có trọng số Mô hình có nhiều tính năng ưu việt đảm

bảo độ ổn định và các chức năng mô phỏng công trình và hệ thống sông Mô hình FLDWAV được một số Tổ chức, Hiệp hội quốc tế công nhận là mô hình chính thức trong nghiên cứu lũ do vỡ đập và là cơ sở để so sánh khi nghiên cứu ứng dụng các mô hình khác

Hiện nay trên thế giới xuất hiện xu hướng áp dụng mô hình 2 chiều để nghiên cứu sóng vỡ đập Một trong số các mô hình 2 chiều để tính sóng vỡ đập có cơ sở lý thuyết

chặt chẽ là mô hình RBFVM-2D, mô hình áp dụng phương pháp tính phần tử thể tích

và sơ đồ giải Osher Mô hình được ứng dụng đối với một bài toán mẫu có tường đập trong lòng dẫn một đơn vị chiều rộng, độ sâu thượng lưu 5m, độ sâu hạ lưu 0.3m vỡ

tức thời Với bước thời gian tính toán 0.05s, kết quả tính toán cho thấy vận tốc và độ sâu hạ lưu là 4.66m/s và 2.22m, có sai số tương đối nhỏ hơn 1% so với kết quả giải tích Một mô hình hai chiều khác có thể ứng dụng để tính sóng vỡ đập là mô hình BIPLAN, mô hình được xây dựng tại Đại học Bách Khoa Lisbon dựa trên cơ sở giải

hệ phương trình Saint -Venant 2 chiều bằng phương pháp MacCormack –TVD Mô hình sử dụng điều kiện biên trong để mô tả sóng vỡ đập chuyển động trong vùng đồng

bằng Mô hình được ứng dụng cho hệ thống hồ bao gồm: Đập bê tông cánh cung Funcho cao 49m, dài 165m và đập đất đắp Arade cao 50m, chiều dài 246m Đập Funcho được giả thiết là vỡ tức thời và toàn bộ, đập Arade được giả thiết vỡ từng phần

và từ từ Kết quả tính toán độ sâu của sóng vỡ đập hạ lưu đập Arade có sai số 3m so

với mô hình DAMBRK

Một xu hướng nghiên cứu khác là ứng dụng mô hình 1-2 chiều kết hợp để mô tả vỡ đập truyền xuống vùng đồng bằng Một trong số các mô hình có các ứng dụng thực tế

là mô hình DHM (Diffusion Hydrodynamic Model) và Mike-Flood Mô hình DHM là

mô hình sóng khuếch tán 1D mô phỏng dòng chảy 1 chiều (1D) trong hệ thống sông

và 2 chiều (2D) trong vùng ngập lụt được nghiên cứu ở Hoa Kỳ do T.V Hromadka và C.C Yen xây dựng năm 1986 Mô hình 1 và 2 chiều được kết nối với nhau bằng luật cân bằng và chảy tràn Mô hình Mike-Flood là mô hình của Viện Thủy Lợi Đan Mạch

Hiện nay, do vỡ đập được xem là một dạng đặc biệt của sóng lũ có cường độ mạnh, lên nhanh, xuống nhanh nên xu thế chung là các mô hình thủy động lực được nghiên

cứu bổ sung mô đun mô phỏng sóng vỡ đập trong mô hình tổng thể Các mô hình thủy động lực 1D có khả năng được áp dụng nghiên cứu vỡ đập trên thế giới là NWS FLDWAV (Hoa kỳ), HEC-RAS (Hoa Kỳ), MIKE 11 (Đan Mạch), mô hình ISIS (Viện

Thủy Lực Anh), MASCARET (Pháp) Các mô hình này có chức năng mô phỏng vỡ đập hệ thống các hồ chứa và diễn toán ngập lụt hạ lưu Tuy nhiên mô hình FLDWAV

vẫn được xem là mô hình chuyên dụng để nghiên cứu vỡ đập

1.1.4.2 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu tính toán vỡ đập được quan tâm nghiên cứu tại trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội, Viện Cơ học và Viện Khoa Học Thủy Lợi

Nghiên cứu tính toán vỡ đập hệ thống hồ Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình đã được đại học Xây Dựng Hà Nội phối hợp với Viện Khoa Học Khí Tượng Thủy Văn và Môi Trường

thực hiện do Ban Quản lý công trình thủy điện Sơn La đầu tư nghiên cứu trên cơ sở áp

dụng mô hình FLDWAV của Hoa Kỳ khi lực chọn pương án thiết kế hồ Sơn La Đồng

thời, nghiên cứu cảnh báo ngập lụt vùng đồng bằng sông Hồng nếu xảy ra sự cố vỡ đập hồ Hòa Bình trên cơ sở áp dụng mô hình FLDWAV kết hợp với mô hình DHM

Kết quả nghiên cứu cho thấy: Nếu vỡ đập Lai Châu, các hồ Sơn La, Hòa Bình có thể

vận hành đảm bảo an toàn cho hạ du Các kết quả nghiên cứ trên đã được Hội đồng

thẩm định nhà nước thông qua Ngoài ra các cơ quan nghiên cứu khác như Viện Cơ

Học, Viện Khoa Học Thủy Lợi cũng đã có các nghiên cứu đồng thời về tính toán vỡ đập

Kinh nghiệm áp dụng mô hình FLDWAV ở Việt Nam cho thấy mô hình mô phỏng tốt quá trình vỡ đập và tính toán được quá trình lưu lượng sau vỡ đập có độ tin cậy cao,

kết quả nghiên cứ đã được thẩm định và đánh giá là hợp lý Mô hình HEC-RAS, mô hình MIKE 11, mô hình ISIS là mô hình thủy lực có khả năng nghiên cứu vỡ đập và truyền xuống hạ lưu tuy chưa có nhiều các ứng dụng thực tế

Nghiên cứu tính toán truyền lũ trong hệ thống sông diễn toán toán ngập lụt hiện nay ở nước ta đối với các vùng đồng bằng rộng lớn, các mô hình 1 chiều như MIKE 11, mô hình HEC-RAS được ứng dụng khá phổ biến ở vùng hạ lưu hệ thống sông Hồng – sông Thái Bình và mô hình ISIS được ứng dụng phổ biến ở Đồng Bằng sông Cửu Long, đạt kết quả tốt do mô hình có giao diện thân thiện và có khả xử lý khối lượng

lớn các thông tin về địa hình và mặt cắt

Các mô hình 1 và 2 chiều kết hợp như mô hình DHM, mô hình MIKE – Flood là các

mô hình thích hợp với các khu vực ngập lụt có quy mô vừa ở các vùng đồng bằng ven

biển miền Trung do phải xử lý các thông tin về địa hình, mặt cắt và khớp nối số liệu địa hình - mặt cắt Một số các nghiên cứu vỡ đập và mô phỏng ngập lụt sử dụng MIKE – Flood như:

- Nghiên cứu lũ và lũ do vỡ đập trong hệ thống sông Hồng – Thái Bình do Viện Khoa

Học Thủy Lợi Việt Nam từ năm 2002 – 2003

- Nghiên cứu ảnh hưởng tình huống vỡ đập hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh đến vùng hạ du

- Lập phương án phòng chống, chống lũ, lụt cho vùng hạ du hồ chứa Suối Hành, tỉnh Khánh Hòa

1.2 Tổng quan về phương pháp đánh giá thiệt hại lũ lụt

Việc xem xét các dạng thiệt hại do ngập lụt gây ra là thiết yếu đối với phân tích thiệt

hại và đánh giá thiệt hại do ngập lụt gây ra Vỡ đập dẫn đến ngập lụt gây ra rất nhiều thiệt hại đến đời sống xã hội dân cư vùng hạ du Nó bao gồm những ảnh hưởng tiêu

cực đến con người, sức khỏe và tài sản của con người, cơ sở hạ tầng, các di sản văn hóa, hệ sinh thái, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sức mạnh cạnh tranh của các

nền kinh tế chịu ảnh hưởng của ngập lụt Thiệt hại do ngập lụt gây ra thường được phân loại theo hai cách Thứ nhất là theo cách tác động của ngập lụt mà chia thành thiệt hại trực tiếp và thiệt hại gián tiếp

+ Thiệt hại trực tiếp/ gián tiếp: Thiệt hại trực tiếp bao gồm tất cả các loại tổn thất liên quan tới các tác động vật lý ngay lập tức của nước lũ tới con người, tài sản và môi trường Ví dụ như gây ra tổn thất về người, sức khỏe, chức năng của hệ sinh thái, thiệt

hại cho các nhà cửa, các thành phần kinh tế, cây trồng và gia súc gia cầm trong nông nghiệp Thiệt hại trực tiếp thường được đo bằng giá trị thiệt hại tại một thời điểm cụ

thể Thiệt hại gián tiếp là những thiệt hại gây ra bởi sự gián đoạn các mối liên kết kinh

tế và vật lý của nền kinh tế, các chi phí phát sinh trong trường hợp khẩn cấp và các hành động để ngăn chặn thiệt hại do do lũ, ngập lụt gây ra và các tổn thất khác Ví dụ như các tổn thất trong hoạt động sản xuất của các công ty do ngập lụt gây ra, tổn thất

của nhà cung cấp và tiêu dùng, các chi phí do gián đoạn giao thông gây ra, các dịch vụ

khẩn cấp Thiệt hại gián tiếp thường được đo bằng giá trị thiệt hại trong một thời khoảng

+ Thiệt hại hữu hình/ vô hình: Những thiệt hại có thể đánh bằng tiền bạc như đồ đạc, công trình, nhà cửa, tổn thất của sản xuất được gọi là thiệt hại hữu hình Thiệt hại về tính mạng, ảnh hưởng sức khỏe hay những thiệt hại tới các sản phẩm sinh thái và tất cả các sản phẩm và các dịch vụ không được giao dịch trên thị trường rất khó có thể đánh giá được bằng tiền Vì vậy những thiệt hại đó được gọi là vô hình

Bảng 1-2 Các cách phân loại thiệt hại do ngập lụt gây ra

Dạng thiệt hại

Trực tiếp

Thiệt hại vật chất:

+ Nhà cửa + Cơ sở hạ tầng

Thiệt hại về con người: + Ảnh hưởng tới sức khỏe

+Sản phẩm sinh thái

Gián tiếp

Tổn thất về sản xuất công nghiệp

+ Gián đoạn giao thông + Chi phí khẩn cấp

Khó khăn đối với việc khắc phục hậu quả sau lũ lụt

+ Khả năng bị tổn thương của những người sống sót tăng lên

Các thiệt hại trực tiếp hữu hình có thể được chia thành các loại khác nhau như tài sản

của dân cư, nông sản Mặc dù tất cả các loại thiệt hại mong muốn được được ước lượng tác động đầy đủ của ngập lụt, các nghiên cứu thường chỉ tập trung vào một số thiệt hại để giảm thiểu thời gian và công sức Thiệt hại về nhà cửa và các thiết bị được khuyến cáo cần được xem xét trong các nghiên cứu ở tất cả các cấp Thiệt hại nông sản

chỉ cần thiết tính toán cho những khu vực mà nông nghiệp là chủ yếu Mặt khác, chúng

ta có thể tham khảo đánh giá thiệt hại ở các vùng có điều kiện tương tự hay có thể so sánh Tuy nhiên, nếu tất cả các dạng thiệt hại không được xét đến trong một nghiên

cứu đánh giá thiệt hại nhất định vì những lý do nào đó thì cũng nên đề cập tới khi trình bày kết quả

Việc xây dựng bản đồ ngập lụt là cần thiết khi xảy ra tình huống vỡ đập Tuy nhiên

việc xác định mức độ thiệt hại do vỡ đập gây nên cũng là phần quan trọng không kém Công việc này không đơn giản do ở các vị trí khác nhau độ ngập khác nhau, bên cạnh

đó mức độ chịu tổn thương của các đối tượng cũng khác nhau Việc xác định chi tiết các đối tượng yêu cầu một khối lượng khổng lồ đôi khi là không thể Tuy nhiên chúng

ta có thể ước tính giá trị trung bình cho các nhóm đối tượng tương đối đồng nhất Trong luận văn, nghiên cứu sử dụng các hàm thiệt hại để tính toán mức độ thiệt hại cho các đối tượng chịu ảnh hưởng

Nguyên tắc đánh giá được thể hiện theo công thức:

R = H*V*E = H*D (1-1)

Với: R (Risk) là thiệt hại tiềm năng của khu vực nghiên cứu

H (Hazard): mức độ thiệt hại ứng với độ sâu ngập h(m)

V (Vulnerability): mức độ tổn thương được tính từ 0 đến 1

E (Exposure): đối tượng bị ảnh hưởng

D (Damage): Mức độ thiệt hại

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ CÁC MÔ HÌNH ỨNG DỤNG

2.1 Giới thiệu vùng nghiên cứu

2.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Huyện Tam Đảo nằm chính giữa phía Bắc tỉnh Vĩnh Phúc, gần ngã ba ranh giới của

tỉnh Vĩnh Phúc với hai tỉnh Tuyên Quang và Thái Nguyên

Khu vực đầu mối dự án hồ chứa Đồng Mỏ nằm ở xã Đạo Trù - phía Bắc của huyện Tam Đảo và thuộc sườn Tây Nam của dãy núi Tam Đảo

Vị trí địa lý vào khoảng: 105o34 độ kinh Đông 21o02 độ vĩ Bắc

Hình 2-1: Bản đồ thể hiện vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

Bản đồ huyện chạy dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Huyện Tam Đảo là một huyện miền núi, nằm trên phần chính phía Tây Bắc của dãy núi Tam Đảo, nơi bắt nguồn của sông Cà Lồ (sông này nối với sông Hồng và sông Cầu) Trên địa bàn huyện

có ngọn núi Tam Đảo cao 1 310m nằm ở xã Hồ Sơn Tam Đảo cách Thành phố Vĩnh Yên 10 km và cách Thành phố Hà Nội 70 km, nơi có dân số đông, có sự phát triển kinh tế năng động, có sức lan tỏa lớn Vì vậy, Tam Đảo có những điều kiện nhất định trong việc khai thác các tiềm năng về khoa học công nghệ, về thị trường cho các hoạt động nông, lâm sản, du lịch và các hoạt động kinh tế khác

Tam Đảo là huyện có vị trí thuận lợi cho việc giao lưu kinh tế, văn hoá, du lịch, khoa

học kỹ thuật, sản xuất giữa các vùng Trung du miền núi với Đồng bằng, giữa nông thôn với thành thị trong phạm vi tỉnh Vĩnh Phúc và cả nước Trong những năm qua

nền kinh tế của huyện đã có những chuyển biến đáng kể Những lợi thế về đất đai,

rừng, nguồn nước và lao động đã tạo nên cho Tam Đảo bước đi vững chắc trong sự nghiệp phát triển kinh tế, xã hội Tốc độ tăng trưởng kinh tế của huyện khá cao, nhất là

du lịch Các lĩnh vực văn hóa - xã hội cũng đã đạt được những thành tựu đáng khích lệ

An toàn xã hội, an ninh chính trị được giữ vững, đời sống vật chất, tinh thần của người dân từng bước được cải thiện

Đặc điểm địa hình: Khu vực dự án thuộc huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc nằm ở sườn Tây Nam của dãy Tam Đảo, có dáng hình lòng chảo Trong đó phía Bắc - Đông Bắc

hồ giáp với sườn của các dãy núi cao trên +1000m, phía Tây – Tây Nam của hồ được ngăn bởi các dải núi thấp có cao độ khoảng trên +80m Tuyến đập chính là phần nối

tiếp của các đồi thấp với cao trình khoảng +60m Phía hạ lưu hồ chứa là dải đồng bằng khá bằng phẳng, cao độ trong khoảng từ +45m đến +50m Đây là khu vực có độ dốc

lớn, trung bình lên đến 250, bị chia cắt bởi mạng suối và các khe nước với mật độ lớn Đặc điểm địa mạo: Với đặc điểm địa hình khu vực dự án như trên, thì địa mạo khu vực

dự án đặc trưng là dạng địa mạo xâm thực bóc mòn, thể hiện rõ nét tại các khe suối và các sườn dốc Kèm theo dạng địa mạo xâm thực bóc mòn là dạng địa mạo tích tụ, phân

bố dọc các thềm suối, các khu vực đồng bằng phía hạ lưu, ở vị trí địa hình tương đối

bằng phẳng

2.1.2Mạng lưới khí tượng thủy văn

Mật độ lưới trạm KTTV khá dày và phân bố tương đối hợp lý trong khu vực Cụ thể có các trạm khí tượng Tam Đảo, trạm Vĩnh Yên, trạm đo mưa Quảng Cư và trạm Đạo

Trù Xung quanh lưu vực nghiên cứu có một số trạm thủy văn như trạm Quảng Cư trên sông Phó Đáy và trạm Ngọc Thanh trên sông Thanh Lộc

Căn cứ vào vị trí và nguồn tài liệu cơ bản KTTV của các trạm nói trên, tác giả đã nghiên cứu, thu thập tài liệu phục vụ cho việc tính toán các đặc trưng khí tượng thủy văn của dự án HCN Đồng Mỏ Với nguồn tài liệu cơ bản KTTV khá dồi dào, các trạm khí tượng và thủy văn đều do Tổng cục khí tượng thủy văn xây dựng và quản lý, đo đạc và chỉnh biên tài liệu nên chất lượng tài liệu có độ tin cậy cao Danh mục các trạm KTTV có liên quan ghi ở bảng 2-1 dưới đây

Bảng 2-1 Các trạm khí tượng thủy văn cùng các yếu tố đo thời kỳ đo

1 Trạm khí tượng Tam Đảo 1961-2012 T U V Z P X 0 T(0C): nhiệt độ

U(%): Độ ẩm tương đối V(m/s): Vận tốc gió

Z pic (mm): Bốc hơi N(giờ): Số giờ nắng

X 0 (mm): Mưa H(cm): Mực nước Q(m3/s): Lưu lượng

2 Trạm đo mưa Đạo Trù 1961-1991 X 0

Hình 2-2 Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn lưu vực nghiên cứu

2.1.3 Đặc điểm khí hậu, khí tượng vùng dự án

Hồ chứa nước Đồng Mỏ thuộc khu vực Đông Bắc Việt Nam, ở đây chịu ảnh hưởng

của khí hậu ôn đới gió mùa, mùa đông có gió Bắc thổi mạnh, rất lạnh, còn mùa hè mát

mẻ Trong năm có hai mùa rõ rệt Mùa đông từ tháng X đến tháng III, nhiệt độ các tháng này thường thấp, thấp nhất đo được là 16.60C Mùa hè từ tháng IV đến tháng IX, tuy là mùa hè nhưng ở đây luôn duy trì nền nhiệt độ tương đối thấp, thời tiết mát mẻ, nhiệt độ cao nhất ở đây đo được 290

C

Các đặc trưng khí hậu, khí tượng khu vực hồ chứa nước Đồng Mỏ được phân tích thông qua số liệu quan trắc của trạm Vĩnh Yên

Trạm Vĩnh Yên có tọa độ 21017’B - 105035’Đ nằm tại thì xã Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh

Phúc, trạm bắt đầu hoạt động từ năm 1960 đến nay Trạm chịu trách nhiệm đo đạc các

yếu tố khí tượng: mưa, bốc hơi, nhiệt độ không khí, gió, số giờ nắng, độ ẩm không khí

2.1.3 1 Nhiệt độ không khí, (T 0

C)

Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm khu vực là 23.70C Tháng có nhiệt độ lớn

nhất là tháng VII (290

C), tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng XII (16.60

C)

Bảng 2-2: Đặc trưng nhiệt độ không khí đo tại trạm Vĩnh Yên (T0C)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Thấp nhất 3.7 5 7.7 13.2 16.3 20.4 21.1 21.8 17.4 13.1 8.9 4.4 3.7 Trung bình 16.6 17.7 20.5 24.2 27.3 28.9 29.0 28.4 27.4 25.0 21.5 18.1 23.7 Cao nhất 31.4 33.1 36.3 37.9 41.1 40.2 39.2 38.1 36.7 34.7 33.9 28.7 41.1

2.1.3 2 Độ ẩm tương đối của không khí, (U%)

Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm của không khí là 81.9% Nhìn chung không có

sự chênh lệch nhiều qua các tháng trong năm Tháng có độ ẩm không khí lớn nhất là tháng III và IV (84.6%), tháng có độ ẩm không khí nhỏ nhất là tháng XI (78.8%)

Bảng 2-3: Độ ẩm tương đối trung bình các tháng trong năm trạm Vĩnh Yên (U%)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Trung

bình 81.1 82.8 84.6 84.6 81.1 81 81.5 83.9 82.3 80.8 79.7 78.8 81.9

2.1.3 3 Số giờ nắng

Nắng là một trong những yếu tố quan trọng biểu thị đặc trưng của một vùng khí hậu,

có ảnh hưởng và tương tác lẫn nhau Với vùng dự án HCN Đồng Mỏ điều đó cũng không là ngoại lệ

Theo tài liệu quan trắc tổng số giờ nắng bình quân trong năm là 1400 đến 1800 giờ, trong đó, tháng có nhiều giờ nắng nhất là tháng VII (195.9h) và tháng IX (184.2h), tháng có giờ nắng thấp nhất trong năm là tháng II (49.4h) và tháng III (53.6h)

Bảng 2-4: Số giờ nắng trung bình tháng và năm trạm Vĩnh Yên (1960 – 2000)

Trung

bình 71.2 51.8 55.1 96.4 188.4 176.5 201.2 190.3 192.2 174.4 142.6 125.2 1665.3

2.1.3 4 Gió và vận tốc gió mạnh, V(m/s)

Trong năm có 2 hướng gió chính: Gió đông nam thổi từ tháng 4 đến tháng 9, gió đông

bắc thổi từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau

Vận tốc gió trung bình ở đây là 1.62 m/s, trung bình cao nhất là 2.08 m/s xuất hiện

Bảng 2-5: Tốc độ gió trung bình các tháng trong năm trạm Vĩnh Yên (Vm/s)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Trung bình 1.53 1.8 1.83 2.08 2.02 1.74 1.78 1.45 1.26 1.21 1.21 1.31 1.62

Bảng 2-6: Vận tốc gió lớn nhất ứng với các tần suất P% (V m/s)

Bốc hơi bình quân ZPiche =955,0 mm và được phân phối từng tháng trong năm như

b Lượng tổn thất bốc hơi của lưu vực HCN Đồng Mỏ, ∆Z (mm)

Phân phối lượng tổn thất bốc hơi trong năm theo tỷ trọng ZPiche từng tháng của trạm

Vĩnh Yên Kết quả ghi ở bảng dưới đây

Bảng 2-8: Phân phối lượng tổn thất bốc hơi trong năm (đơn vị: mm)

vào lượng mưa của từng thời kỳ khác nhau trong năm Lượng mưa hàng năm của một

trạm quan trắc lại phụ thuộc vào cao độ địa hình, hình thái thời tiết và phụ thuộc vùng

miền địa lý của trạm

Lượng mưa bình quân của lưu vực

Theo kết quả nghiên cứu của một số chuyên đề nghiên cứu khoa học, cũng như kết quả

tính toán mưa của một số công trình thủy lợi trong vùng, lượng mưa trung bình hàng

năm của Vĩnh Phúc ở váo khoảng 1400 mm đến 1600 mm

Trong đó, lượng mưa bình quân của vùng đồng bằng và trung du là 1323,8 mm Vùng

núi theo tài liệu của trạm Tam Đảo là 2140 mm Ở khu vực thấp và chân dãy Tam Đảo

trạm Đạo Trù là 1601 mm và trạm Quảng Cư là 1564 mm

Lượng mưa phân bố không đều trong năm, tập trung chủ yếu từ tháng V đến tháng X,

chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm Mùa khô từ tháng XI đến tháng IV năm sau chỉ

chiếm 20% tổng lượng mưa trong năm

Căn cứ tình hình mưa lũ của vùng nghiên cứu, cũng như tài liệu mưa một số trạm khác

như Ngọc Thanh, Thanh Lanh,…Ta chọn trạm mưa Đạo Trù để tính toán lượng mưa

bình quân cho lưu vực hồ chứa nước Đồng Mỏ vì trạm mưa này gần với tuyến đập hồ

chứa và khu tưới Giá trị mưa bình quân nhiều năm của trạm mưa Đạo Trù là

X0 =1601 mm

Bảng 2-9: Lượng mưa trung bình tháng các trạm trong lưu vực (mm)

Trạm

Vĩnh Yên 23.6 25.3 42.9 98.1 182.8 240.2 264.7 295.1 194.7 132.4 52.7 17.6 Trạm

Tam Đảo 10.7 79.5 78.9 112.6 107.8 227.4 167.2 185.5 310.3 117.9 26.6 38.0

Lượng mưa để thiết kế hệ thống tưới Đồng Mỏ

Trạm mưa Đạo Trù nằm gần phía sau khu đầu mối HCN Đồng Mỏ Trạm mưa Đạo

Trù có thời gian đo từ năm 1971 đến 1990 ( 20 năm tài liệu), tài liệu của trạm đáng tin

cậy để tính lượng mưa cho khu tưới của dự án HCN Đồng Mỏ Các đặc trưng thống kê

Bảng 2-10: Kết quả tính toán mưa tưới của dự án

Vị trí tính toán Thông số thống kê XP(mm)

T ại HCN Đồng Mỏ 1601 0.38 0.1 1187.5 1084.0 968.4

Căn cứ giá trị X85% tại HCN Đồng Mỏ là 968,4 mm, lựa chọn giá trị lượng mưa năm

thực đo tại Đạo Trù với XNăm = 1002,3 mm làm mô hình phân phối lượng mưa tưới

P = 85% cho dự án HCN Đồng Mỏ Kết quả tính toán ghi ở bảng dưới đây:

Bảng 2-11: Mô hình phân phối mưa tưới tần suất đảm bảo P = 85%

Lượng mưa ngày lớn nhất

Việc nghiên cứu tính toán mưa gây lũ trên lưu vực HCN Đồng Mỏ (hay lượng mưa ngày lớn nhất) là một việc quan trọng khi phải sử dụng các công thức kinh nghiệm để tính lũ thiết kế cho công trình HCN Đồng Mỏ Khi nghiên cứu tổng thể về mưa và nhất

là lượng mưa ngày lớn nhất của khu vực, đã lựa chọn nguồn tài liệu mưa ngày lớn nhất

của trạm Đạo Trù và Quảng Cư theo phương pháp trạm - năm để tính mưa gây lũ cho công trình này Kết quả tính toán lượng mưa 1 ngày lớn nhất theo tần suất Pi (%) ghi ở