Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày kết quả đánh giá rủi ro cho hệ thống các công trình hồ chứa bậc thang sông Đà theo các kịch bản sự cố vỡ đập bằng mô hình toán thủy lực. Kết quả đánh giá là cơ sở để các nhà quản lý, quy hoạch và nghiên cứu vận hành hợp lý các hồ chứa bậc thang sông Đà cũng như đảm bảo an toàn cho hạ du sông Hồng.
BÀI BÁO KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ RỦI RO CHO HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG TRÊN SƠNG ĐÀ KHI CĨ SỰ CỐ VỠ ĐẬP Lê Văn Nghị1 Tóm tắt: Sơng Đà nhánh lớn hệ thống sông Hồng, có tiềm thủy điện vào bậc nước Trên lưu vực sông Đà lãnh thổ Việt Nam xây dựng hồ chứa lớn, có cơng trình thủy điện lớn Việt Nam Lai Châu, Sơn La Hòa Bình Các hồ chứa bậc thang có nhiệm vụ quan trọng chống lũ, cấp nước tưới phát điện đồng thời cơng trình làm tăng thêm rủi ro tiềm ẩn cho hệ thống cơng trình bậc gặp cố Bài báo trình bày kết đánh giá rủi ro cho hệ thống cơng trình hồ chứa bậc thang sông Đà theo kịch cố vỡ đập mơ hình tốn thủy lực Kết đánh giá sở để nhà quản lý, quy hoạch nghiên cứu vận hành hợp lý hồ chứa bậc thang sông Đà đảm bảo an tồn cho hạ du sơng Hồng Từ khóa: Mơ hình tốn, Hồ chứa bậc thang, Sơng Đà, Vỡ đập Ban Biên tập nhận bài: 24/01/2019 Ngày phản biện xong: 15/03/2019 Ngày đăng bài: 25/04/2019 Mở đầu Sông Đà chi lưu lớn hệ thống sông Hồng, bắt nguồn từ vùng núi Ngụy Sơn (Trung Quốc) chảy vào nước ta Mường Tè, Lai Châu theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam Tổng lượng dòng chảy sơng Đà chiếm 50% tổng lượng dòng chảy sơng Hồng Với địa hình có độ dốc lớn, nhiều cơng trình hồ chứa xây dựng sơng Đà nhằm phòng chống lũ, cung cấp nước tưới, phục vụ giao thơng thủy đặc biệt đóng góp phần lớn cho tổng lượng điện toàn quốc Sơng Đà lãnh thổ Việt Nam có cơng trình hồ chứa lớn gồm Lai Châu, Sơn La, Hồ Bình dòng Bản Chát, Huội Quảng, Nậm Mu, Nậm Chiến dòng nhánh (Hình 1) Các hồ chứa lớn lớn với dung tích hàng chục tỷ mét khối hệ thống đê làm nhiệm vụ cắt lũ chu kỳ 500 năm cho Hà Nội Tuy nhiên xảy lũ lớn cho Hà Nội lũ lớn tần suất gây lo lắng cho nhà khoa học Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia động lực học sông biển Email: levannghi@gmail.com 1 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 quản lý với giả định tình bất ngờ xảy Cùng với trình phát triển kinh tế xã hội, biến đổi cực đoan thời tiết khiến cần lường trước nguy rủi ro vỡ đập [3] Vỡ đập tượng không mong muốn có nhiều đập bị vỡ nguyên nhân khác tích nước giai đoạn thi công Ở Việt Nam ghi nhận cố vỡ đập như: hồ Đầm Hà (Quảng Ninh, 2014), vỡ tồn đập phụ; hồ Hố Hơ (Hà Tĩnh, 2013), nước tràn qua đỉnh đập; hồ Đồng Đáng, Khe Luồng (Thanh Hóa, 2013); hồ Cửa Đạt (2007), vỡ đập tràn xây dở; hồ Suối Hành (Khánh Hòa, 1986); hồ Yên Lập (Quảng Ninh, 1982); hồ Sông Mực, hồ Nam Thạch Hãn (19811982); hồ Suối Trầu (1978) [3] Trên giới xảy vỡ Đập Lawn (Mỹ, 1982); đập Âm Dương Khỏa (Trung Quốc, 1983); đập Malpaset (Pháp, 1959), đập Barna Ấn Độ [1] Các hồ chứa bậc thang sơng Đà có tính chất quan trọng kinh tế, xã hội trị nên trình quy hoạch, xây dựng khai thác vận hành quan tâm nghiên cứu Bài toán BÀI BÁO KHOA HỌC vỡ đập sơng Đà tập trung tính tốn giai đoạn nghiên cứu khả thi Thủy điện Sơn La khoảng 20 năm trước, nhiều quan tư vấn nghiên cứu Điển hình nghiên cứu Lê Trần Chương, Lê Văn Thuận, Vũ Anh Khoa (1997) [2], Nguyễn Viết Phách cs (1998); Nguyễn Văn Hạnh cs (2003) [4], Trần Đình Hợi cs (2004) [5], Trần Thục (2003) [7] Các nghiên cứu tập trung đánh giá ảnh hưởng cố vỡ đập Sơn La đến an tồn hồ Hòa Bình đồng Bắc Bộ Các hồ chứa đưa vào tính tốn gồm hồ dòng sơng Đà Lai Châu, Sơn La Hòa Bình, riêng hồ Sơn La tính tốn xem xét với quy mơ cơng trình Sơn La cao, thấp trung bình Bên cạnh cơng cụ tính tốn hạn chế mô điều hành hồ, lũ tràn đồng, kịch tính tốn Hình Sơ đồ bậc thang hồ chứa lưu vực sông Đà Bảng Thông số hồ chứa lớn hệ thống sông Đà Tên thơng số Trên sơng Dung tích toàn hồ chứa ứng với đỉnh đập (106 m3) Dung tích phòng lũ (106 m3) Cao trình đỉnh (m) Chiều cao đập lớn (m) Chiều dài đập theo đỉnh (m) Lưu lượng thiết kế (m3/s) Lưu lượng kiểm tra (m3/s) Mực nước trước lũ (m) 10 Mực nước dâng bình thường (m) 11 Mực nước lũ lớn (m) Lai Châu Sơn La Hòa Bình Đà Đà Đà 1215 9260 9450 4000 228.1 138.1 860 20730 38240 27452 295 194 5600 123 128 303 137 295 215 302,95 228,07 Bản Chát Nậm Mu Huội Quảng Nậm Mu Nậm Chiến Nậm Chiến Nậm Chiến Nậm Chiến 2137,7 184,2 154,75 3,7 482 130 424.45 8382 10059 374 104.4 267 10883 12908 953 135 273.3 275 49/53 50.6/38.75 2456.7 2351 117 475 370 945 272 122,07 479,68 950,73 272,77 37800 101 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Bài báo trình bày kết nghiên cứu mơ hình tốn thủy lực, đánh giá rủi ro cho hệ thống hồ chứa bậc thang theo kịch xảy cố vỡ đập sơng Đà điều kiện cơng trình bậc thang hồn chỉnh, cách có hệ thống xét đến rủi ro xảy hệ thống hồ chứa sông Đà Nghiên cứu sử dụng mơ hình MIKE để mơ hệ thống hồ chứa bậc thang sông Đà, ứng dụng module DamBreak để mô vỡ đập, vết vỡ đập Hòa Bình sử dụng từ kết mơ mơ hình vật lý [3] [6] cung cấp cách hệ thống kịch cố xảy ra, hiệu làm việc hồ (thông số mực nước, lưu lượng xả lũ) Mô hình tính tốn Mơ hình tốn thủy lực MIKE DHI [8] có khả tính tốn diễn biến dòng chảy theo khơng gian thời gian Mơ hình lũ cố vỡ đập xây dựng phần mềm MIKE 11 Vùng mơ bao gồm tồn sơng Đà từ biên giới Việt Trung đến ngã ba Thao - Đà nhánh Nậm Mu, Nậm Chiến Các nhánh sông, suối khác mô biên gia nhập khu Các hồ đưa vào tính tốn gồm Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình, Bản Chát, Huội Quảng, Nậm Chiến Nậm Chiến (Hình 1) Tài liệu địa hình lòng dẫn số liệu đo năm 2013, riêng sông Đà đo năm 2014 Các thông số cơng trình lấy theo quy trình vận hành liên hồ chứa [9] Biên nhập lưu mơ hình đường trình lưu lượng theo thời gian Q(t) nhập vào sơng Biên mơ hình khơng khảo sát q trình lũ hạ lưu nên cho số Hệ thống hồ chứa bậc thang sơng Đà thiết lập cơng trình nối tiếp, dung tích hồ chứa mơ lòng dẫn sơng Do sai khác lòng dẫn lòng hồ thực tế, nên dung tích hồ bổ sung vào dạng ô chứa lũ sông, đặc biệt với hồ Sơn La, Hòa Bình Bản Chát Quan hệ dung tích cao trình lấy theo báo cáo thẩm định an tồn đập Hòa Bình năm 2013 Tại vị trí đập dâng cơng trình tháo thiết lập nhánh song song: gồm tràn xả mặt, tràn xả đáy, nhà máy thủy điện, công trình vỡ đập Các cơng trình có cửa van thiết lập cơng trình điều khiển (Bảng 1) Bảng Các cơng trình điều khiển hệ thống bậc thang sông Đà TT Tên nhánh sông Son La Sluice SONGDA SONGDA Lai Chau Xa day NamMu NamMu HBSluice SONGDA NamChien Tọa độ 250 279250 102500 250 78400 101400 250 473300 41500 Tên cơng trình SL Xa day SL Xa mat LC Xa mat LC Xa day BC Xa mat HQ Xa mat HB Xa day HB Xa mat NC2 Xa mat Các giả thiết trình nghiên cứu: - Khơng xét q trình biến động lòng dẫn xảy lũ vỡ đập Chỉ xét trình phát triển (biến đổi) lỗ vỡ - Các vết vỡ đập bê tông giả thiết vỡ theo khoang, với chiều rộng bội số chiều rộng khối đổ hai khe lún đập, lấy 20m, vị trí 2/3 chiều cao đập, TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 Dạng điều khiển Underflow Underflow Underflow Underflow Underflow Underflow Underflow Underflow Underflow Hệ số lưu lượng 0,74 0,74 0,76 0,76 0,69 0,69 0,76 0,69 0,67 Tốc độ mở cửa van 0,0034 0,005 0,007 0,005 0,01 0,005 0,005 0,005 0,003 trường hợp vỡ đập tràn đỉnh với cột nước cao 2m - Lỗ vỡ đập Hòa Bình lấy theo kết thí nghiệm mơ hình vật lý - Hồ coi bị vỡ có nước tràn đỉnh với độ cao 2m Khi mực nước hồ chưa đến ngưỡng gây vỡ (tràn đỉnh 2m) dòng qua đỉnh tính đập tràn BÀI BÁO KHOA HỌC Hình Vị trí hệ thống hồ mô sơ đồ mạng sông thuỷ lực chiều Kết tính tốn kịch vỡ đập 3.1 Các kịch tính tốn Với mơ hình lũ 500 năm đến hồ Hòa Bình phân bổ theo diện tích lưu vực đến điểm khống chế cho hồ tuyến đập Các hồ vận hành bình thường trường hợp đảm bảo cắt lũ cho hạ du Từ kích hoạt vỡ đập với trường hợp tràn đỉnh cố thân đập (đập Hòa Bình) Thiết lập 42 kịch vỡ đập hệ thống bậc thang sông Đà từ vỡ riêng lẻ tới vỡ hệ thống 162 trường hợp vỡ hồ Sơn La vỡ đập ẩn họa thân đập, tổng hợp thành nhóm kịch vỡ đập tràn đỉnh cụ thể sau: Nhóm kịch vỡ đập dòng sơng Đà: - Nhóm kịch (KB1), vỡ tồn hệ thống hồ thượng lưu hồ Lai Châu, thuộc lãnh thổ Trung Quốc Do khơng có số liệu cụ thể hồ nên nghiên cứu lựa chọn trường hợp bất lợi coi tổng dung tích hồ dồn xuống hồ bậc cuối Xét với 03 kịch mực nước hồ thời điểm vỡ gồm: mực nước trước lũ (MNTL) - KB1.0, hồ hạ lưu mực nước dâng bình thường (MNDBT) - KB1.1 mực nước lũ thiết kế (MNLTK) - KB1.2 Trong kịch mực nước lại xét kịch dung tích hồ thượng lưu Lai Châu Khi mực nước hồ MNTL, xét với dung tích hồ là: W = 2,0, 2,5 5,0 tỷ m3 tương ứng kich KB1.0.a, KB1.0.b KB1.0.c Tổng số nhóm có KB; - Kịch vỡ đập Lai Châu, gồm kịch tổ hợp mực nước hồ Hòa Bình, Sơn La khác (nhóm KB2) Khi vỡ hồ Lai Châu, hồ lại ở: MNTL - KB2.0, MNDBT KB2.1 MNLTK - KB2.2; - Kịch vỡ Sơn La, gồm kịch với tổ hợp bề rộng vết vỡ khác (B = 60m; 20m) mực nước hồ Hòa Bình (nhóm KB6) Cụ thể sau: KB6.0 - vỡ đập Sơn La 60m, hồ MNTL; KB6.1 - vỡ đập Sơn La 60m, hồ mức MNDBT KB6.2 - vỡ đập Sơn La 20m, hồ mức MNDBT Nhóm kịch vỡ đập nhánh Nậm Mu: - Kịch vỡ đập Bản Chát, gồm kịch tổ hợp mực nước hồ Hòa Bình, Sơn La khác (nhóm KB3); - Kịch vỡ đập Huội Quảng, gồm kịch tổ hợp mực nước hồ Hòa Bình, Sơn La khác (nhóm KB4) Nhóm kịch vỡ đập nhánh Nậm TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Chiến: (hồ Nậm Chiến 1, Nậm Chiến 2) ứng với kịch tổ hợp mực nước hồ Hòa Bình, Sơn La khác (nhóm KB5); Nhóm kịch đồng thời vỡ đập Lai Châu, Bản Chát, Huội Quảng, Nậm Chiến Nậm Chiến 2, gồm kịch tổ hợp mực nước hồ Hòa Bình, Sơn La khác (nhóm KB7); Mỗi nhóm KB: 3, 4, 5, gồm 03 KB KB2 Bài báo trình bày kết tính tốn giả định cố vỡ đập hồ chứa bậc thang sông Đà ảnh hưởng đến hồ chứa hạ lưu, nhóm kịch từ KB1 đến KB7 Chi tiết kịch xem [6] Khi kích hoạt vỡ đập theo kịch hệ thống hồ khác vận hành bình thường theo quy định quy trình liên hồ chứa [9] mà chưa xét đến trường hợp điều tiết cắt giảm lũ cho hạ du đảm bảo an tồn hồ phía 3.2 Kịch vỡ đập dòng sơng Đà Vỡ hồ thượng lưu Lai Châu (KB1) Khi xảy cố vỡ đập thượng lưu Lai Châu (các hồ phía Trung Quốc), giả thiết kịch tổng lượng lũ vỡ đập W = 2,0 tỷ m3, 2,5 tỷ m3 5,0 tỷ m3 tương ứng hồ Lai Châu MNDBT (+295,0m) MNLTK (+297,9m) Theo kết tính tốn lưu lượng đỉnh lũ sinh vỡ đập (theo công thức Floehlich) tương ứng 39.300m3/s, 41.200m3/s 49.800m3/s Kết tính tốn thể Bảng 2, Hình Khi xảy cố vỡ đập hệ thống hồ chứa thượng lưu Lai Châu với kịch tổng dung tích hồ 2,0 tỷ m3 (KB1.a), 2,5 tỷ m3 (KB1.b) 5,0 tỷ m3 (KB1.c) hồ Lai Châu đủ khả cắt lũ, hồ hoạt động an tồn, khơng bị vỡ đập Trường hợp tổng dung tích hồ chứa phía thượng lưu đến tỷ m3, hồ Lai Châu vận hành MNDBT mực nước lớn (MNLN) đạt +301,36m thấp mực nước dâng gia cường (MNDGC) 1,5m, lưu lượng xả lớn đạt khoảng 33.200m3 Nếu hồ vận hành MNLTK, xảy cố MNLN đạt 302,57m thấp cao trình đỉnh đập 0,4m, lưu lượng lớn khoảng 35.600m3/s, hồ Lai Châu gặp nguy hiểm Bảng Thông số hồ Lai Châu vỡ đập thượng lưu TT Kịch KB1.1a KB1.2a KB1.1b KB1.2b KB1.1c KB1.2c Zhồ ban đầu (m) 295,0 297,9 295,0 297,9 295,0 297,9 Qmax đến hồ (m3/s) 39 358 39 358 41218 41218 49866 49866 Qxả max (m3/s) 28824 29406 29600 30533 33241 35600 Zhồ max (m) 298,77 300,71 299,23 301,05 301,36 302,57 V chứa lũ (106 m3) 1079 1161 1098 1177 1194 1248 Ghi Nguy hiểm Hình Quá trình lưu lượng đến hồ, lưu lượng xả mực nước hồ Lai Châu ứng với kịch vỡ đập thượng lưu TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 Đập hồ Lai Châu (KB2) Trường hợp vỡ đập Lai Châu tổng lượng lũ tối đa vỡ đập gây đến hồ Sơn La khoảng 1,5 tỷ m3, tác động tới hồ Sơn La hồ Hòa Bình tùy theo tình trạng mực nước hai hồ, chi tiết thể Bảng 3, Hình Hình 4, cụ thể: - Nếu hồ vận hành MNTL, cố xảy ra, hồ Sơn La hồ Hòa Bình cắt lũ hồn tồn, hồ hoạt động bình thường MNLN hồ thấp MNDBT theo thứ tự 10m 7m - Nếu hồ vận hành MNDBT hồ đảm bảo khả cắt lũ làm việc bình thường MNLN hồ Sơn La đạt 221,5m cao MNLTK 3,5m, tương ứng hồ Hòa Bình 121,1m 1,1m - Nếu hồ vận hành MNLTK, hồ Sơn La đủ khả cắt lũ làm việc bình thường, MNLN hồ đạt 222,1m, thấp MNLGC 6,0m, lưu lượng xả lớn khoảng 35.800m3/s Tuy nhiên hồ Hòa Bình đạt tới giới hạn làm việc an toàn MNLN hồ đạt 122,5m xấp xỉ cao trình đỉnh đập, gây nguy hiểm cho đập Hòa Bình Do cần vận hành điều tiết tích nước lại hệ thống để giảm nguy cho đập Hòa Bình Bảng Thơng số hồ Sơn La - Hòa Bình vỡ đập Lai Châu TT Zhồ Qmax đến hồ vận hành SLa (m3/s) (m) KB2.0 MNTL 94.202 KB2.1 MNDBT 94.133 70.099 KB2.2 MNLTK Kịch Qxả max (m3/s) 21.728 35.484 35.871 Hồ Sơn La Vchứa lũ Zhồ max (m) (106 m3) 204,86 1.871 221,53 1.538 222,10 1.035 Hồ Hòa Bình Qxả max Zhồ max (m3/s) (m) 21.921 110,14 34.113 121,10 36.296 122,53 Hình Quá trình lưu lượng đến, lưu lượng xả mực nước hồ Sơn La vỡ đập Lai Châu Hình Quá trình lưu lượng đến, lưu lượng xả mực nước vỡ đập Lai Châu KB2.2 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Đập hồ Sơn La (KB6) Khi xảy cố vỡ đập Sơn La hồ Hòa Bình chịu tác động Xem xét kịch vỡ đập Sơn La theo chiều rộng cao trình vết vỡ, tổng hợp kết thể Bảng Kết cho thấy KB6.3 khơng gây vỡ đập Hòa Bình Bảng Thơng số hồ Hòa Bình xảy vỡ đập Sơn La TT Kịch KB6.0 (60m) KB6.1 (60m) KB6.2 (20m) Z hồ ban đầu HB (m) MNTL MNDBT MNBT Qmax đến hồ (m3/s) 196.507 224.605 34.928 Khi xem xét ảnh hưởng cố vỡ đập Sơn La tới đập Hòa Bình, ngồi 03 kịch Bảng 5, thiết lập kịch tính tốn chi tiết với mực nước hồ vỡ, kích thước vết vỡ (B, H) với mực nước hồ Hòa Bình vỡ, cụ thể: - Về mực nước hồ Hòa Bình, vỡ hồ Sơn La MNLN lũ vụ 101m với mơ hình lũ 500 năm - Về mực nước hồ Sơn La vỡ xét 05 trường hợp là: MNLN lũ vụ (194m), MNDBT (215m), MNLTK (217,8m), MNLN (228m) vỡ tràn đỉnh mực nước vượt đỉnh đập cao trình 230m; - Với chiều rộng lỗ vỡ: xét 04 trường hợp: B = 80, 60, 40 20m; - Về chiều sâu lỗ vỡ: xét 03 trường hợp D = 2/3H, 1/2H 1/3H, với H chiều cao lớn đập, tương ứng với cao trình vết vỡ 138m, 163m 184,4m Tổ hợp tính tốn cho 01 trường hợp vỡ đập Sơn La với mực nước hồ Hòa Bình vỡ lên đến 60 trường hợp, tiến hành tính tốn mơ phỏng, cách loại trừ đến kết luận sau: - Nếu hồ Sơn La xảy cố vỡ 60m dù hồ Hòa Bình vận hành MNTL gặp nguy hiểm, hồ Hòa Bình khơng đủ dung tích cắt lũ cố MNLN hồ Hòa Bình đạt 125,7m, cao đỉnh đập 2,7m gây tràn đỉnh, gây vỡ đập Hòa Bình - Nếu hồ Sơn La vỡ khoang (20m) tức lưu lượng xả qua tràn Sơn La 3.600m3/s 1/10 lực xả tràn, tương đương với vỡ đập Sơn La mùa khơ hồ Hòa Bình đảm bảo khả cắt lũ, an tồn cho cơng trình MNLN hồ Hòa Bình đạt 119,7m, thấp TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 Qxả max (m3/s) 300.498 307.356 31.494 Zhồ max (m) 125,75 125,65 119,66 V chứa lũ (triệu m3) 515 Ghi Vỡ đập Vỡ đập MNLTK 0,3m Lưu lượng xả lớn đạt 31.500m3/s Tuy nhiên, thời gian xả lũ trì đến ngày gây nên áp lực không nhỏ đê điều khu vực đồng Bắc Bộ - Nếu vỡ hồ Sơn La mực nước hồ Hòa Bình mực nước cao mùa lũ theo quy trình vận hành liên hồ chứa (101m) tùy theo mức độ vỡ, cho thấy: + Hồ Sơn La MNTL (194m) với kích thước vết vỡ có B < 80m khơng gây vỡ đập Hòa Bình, mực nước hồ Hòa Bình lớn 116,07m + Hồ Sơn La MNDBT (215m) MNLTK (217,8m): với vết vỡ có B > 60m chiều sâu vỡ D > 2/3H gây vỡ đập Hòa Bình; với vết vỡ có cao trình 159m (D < 1/2H) vết vỡ có B < 40m trở xuống khơng gây vỡ đập Hòa Bình, mực nước hồ Hòa Bình lớn 120,5m + Khi hồ Sơn La mực nước ứng với điều tiết lũ PMF (228m) tràn đỉnh: Với kích thước vết vỡ có B > 60m, chiều sâu vỡ D > 2/3H lỗ vỡ có B > 80m, D > 2/3H gây vỡ đập Hòa Bình; Với cao trình vết vỡ 159m (vỡ 1/2H) vỡ B < 60m vết vỡ có chiều rộng từ 40m trở xuống khơng gây vỡ đập Hòa Bình 3.3 Kịch vỡ đập nhánh Nậm Mu (KB3) Trên nhánh Nậm Mu có 02 hồ chứa hồ Bản Chát hồ Huội Quảng Khi xảy vỡ đập nhánh Nậm Mu ảnh hưởng đến hồ Sơn La hồ Hòa Bình Khi vỡ đập Bản Chát gây vỡ Huội Quảng nghiên cứu phân tích đánh giá vỡ đập Bản Chát tác động tới hồ hạ lưu (hồ Sơn La Hòa Bình) Kết tính tốn BÀI BÁO KHOA HỌC thể Bảng 5, Hình Hình cho thấy: - Nếu hồ Sơn La, Hòa Bình vận hành MNTL hồ đủ khả cắt lũ, hồ hoạt động bình thường MNLN hồ Sơn La đạt 209,7m thấp MNDBT khoảng 5,5m, tương ứng hồ Hòa Bình 113,2m 4,8m, lưu lượng lớn xả hạ du đạt 24.200m3/s - Nếu hồ vận hành từ MNDBT trở lên MNLN hồ Sơn La đạt 223,8m, vượt MNLTK khoảng 5,8m, thấp MNDGC khoảng 4,3m Hồ Sơn La đảm bảo cắt đỉnh lũ, vận hành xả lũ bình thường, khơng bị vỡ đập Tuy nhiên, MNLN hồ Hòa Bình đạt 121,7m (với trường hợp hồ vận hành MNDBT), cao MNLTK 1,5m 123,1m (với trường hợp hồ MNLTK), hồ Hòa Bình đạt ranh giới khơng thể tích thêm, dòng chảy xấp xỉ tràn đỉnh đập, nguy an tồn cho đập Hòa Bình Lưu lượng lớn xả hạ du đạt 37.000m3/s Do đó, kịch điều tiết nâng tích lũ hồ Sơn La để giảm khả vỡ đập Hòa Bình Bảng Thơng số hồ Sơn La - Hòa Bình vỡ đập nhánh Nậm Mu TT Kịch Z hồ vận hành (m) KB3.0 KB3.1 KB3.2 MNTL MNDBT MNLTK Qmax đến hồ SLa (m /s) 75 996 64 560 65 534 Qxả max (m3/s) 26 018 36 485 37 023 Hồ Sơn La Vchứa lũ Zhồ max (m) (106 m3) 209,65 779 223,80 915 223,79 14 66 Hồ Hòa Bình Qxả max Zhồ max (m3/s) (m) 24 202 113,24 34 496 121,68 37 641 123,15 Hình Kết cắt lũ hồ Sơn La vỡ đập nhánh Nậm Mu Hình Kết cắt lũ hồ vỡ đập nhánh Nậm Mu - KB3.2 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC 3.4 Kịch vỡ đập nhánh Nậm Chiến 158 triệu m3, tổng dung tích tính đến cao trình (KB5) đỉnh đập hai hồ khoảng 191 triệu m3 Khi Trên nhánh Nậm Chiến có hồ chứa Nậm xảy cố nhánh Nậm Chiến ảnh Chiến Nậm Chiến Đây hai hồ chứa nhỏ hưởng đến hồ Hòa Bình với tổng dung tích ứng với MNDBT Bảng Thơng số hồ Hòa Bình xảy vỡ đập nhánh Nậm Chiến TT Kịch KB5.0 KB5.1 KB5.2 Zhồ ban đầu (m) MNTL MNDBT MNLTK Qmax đến hồ (m3/s) 21.086 23.393 27.324 Kết tính tốn thể Bảng 6, cho thấy: lưu lượng lũ cố nhánh Nậm Chiến nhỏ so với dung tích điều tiết hồ Hòa Bình Với lưu lượng xả điều tiết lớn Hòa Bình đạt 25.800m3/s nên xảy cố nhánh Nậm Chiến, mực nước hồ Hòa Bình gần giữ ngun mực nước ban đầu Hồ Hòa Bình hồn tồn làm việc bình thường 3.5 Kịch xảy đồng thời cố nhánh Lai Châu, nhánh Nậm Mu Nậm Chiến (KB7) Khi xảy cố đồng thời nhánh Lai Châu, Nậm Mu Nậm Chiến gây tác động lớn tới hồ Sơn La hồ Hòa Bình Tổng hợp kết tính tốn thể Bảng Hình 7, kết cho thấy: - Nếu hồ (hồ Sơn La hồ Hòa Bình) vận hành MNTL hồ đủ khả Qxả max (m3/s) 20.522 23.754 25.813 Zhồ max (m) 108,02 117,53 119,63 Vchứa lũ (triệu m3) 120 102 - Ghi cắt lũ cố MNLN hồ Sơn La đạt 215,6m xấp xỉ MNDBT, hồ Hòa Bình tương ứng 116m thấp MNDBT 1,0m Lưu lượng xả lớn hạ du đạt 26,500m3/s, mực nước Hà Nội 13,37m đảm bảo an toàn cho hạ lưu - Nếu hồ vận hành xả lũ MNDBT, hồ Sơn La cắt lũ MNLN đạt 228,1m xấp xỉ vượt MNDGC Tại hồ Hòa Bình MNLN đạt 123,9m bắt đầu tràn đỉnh đập, nguy cao gây vỡ đập xả lũ đến mức độ lớn có thể, lưu lượng 38.196m3/s - Nếu hồ vận hành MNLTK, khơng có khả cắt lũ cố điều tiết hệ thống MNLN hồ vượt đỉnh đập khoảng 1,5m, hai hồ gặp nguy cao bị vỡ, lưu lượng xả lớn hạ du đạt 282.000m3/s Bảng Thơng số hồ Sơn La - Hòa Bình xảy cố đồng thời nhánh Lai Châu, Nậm Mu Nậm Chiến , ậ ậ Hồ Sơn La Hồ Hòa Bình Ghi Z hồ TT Kịch vận hành Qxả max Zhồ max Zhồ max Qmax đến Qxả max (m) (m3/s) (m3/s) (m) (m3/s) (m) KB7.0 MNTL 102930 31 008 215,60 26 454 116,01 KB7.1 MNDBT 136631 39 987 228,06 38 196 123,87 Tràn đỉnh KB7.2 MNLTK 119979 49 972 229,70 282 503 124,48 Vỡ đâp TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 BÀI BÁO KHOA HỌC Kết luận - Với trường hợp hồ Sơn La Hòa Bình MNLTK (217,83m, 120m) xảy cố vỡ đập nhánh riêng lẻ Lai Châu, Nậm Mu không gây nguy hiểm cho hồ Sơn La Khi vỡ đập riêng lẻ nhánh Lai Châu Nậm Chiến, không gây nguy hiểm cho hồ Hòa Bình, hồ có khả điều tiết để giảm thiểu thiệt hại cho hạ du Riêng trường hợp xảy cố vỡ đập Bản Chát nhánh Nậm Mu, kéo theo vỡ đập Huội Quảng, gây nguy vỡ đập Hòa Bình tràn đỉnh - Với trường hợp hồ Sơn La Hòa Bình MNDBT trở xuống, cố vỡ đập thượng lưu nhánh riêng lẻ không gây nguy hiểm cho hồ hạ lưu, hai hồ đảm bảo điều tiết - Trong 08 nhóm kịch tính tốn vỡ đập thượng lưu, trường hợp sau xảy vỡ đập hạ du: + Nếu cố vỡ hồ Nậm Chiến hồ Nậm Chiến bị vỡ; + Nếu cố vỡ hồ Bản Chát hồ Huội Quảng bị vỡ; + Khi cố vỡ toàn hệ thống hồ thượng lưu Lai Châu với trường hợp tính tốn gộp chung thành hồ có dung tích tỷ, hồ Lai Châu có nguy bị vỡ lớn MNLTK; + Nếu cố vỡ đồng thời hồ thượng lưu Sơn La, Sơn La bị vỡ mực nước lớn MNLTK; + Khi xảy cố đập đồng thời nhánh Lai Châu, Nậm Mu, Nậm Chiến: có nguy cao an toàn đập, hai hồ MNDBT trở lên + Nếu cố vỡ hồ Sơn La mực nước hồ Hòa Bình mực nước cao mùa lũ theo quy trình vận hành liên hồ chứa (101m) tùy theo mức độ vỡ (bề rộng vết vỡ, cao trình vỡ) gây nguy hiểm cho hồ Hòa Bình + Nếu cố vỡ hồ Sơn La MNDBT (215m) MNLTK (217,8m), có vết vỡ B > 60m chiều sâu vỡ D > 2/3H gây vỡ đập Hòa Bình ngược lại + Nếu cố vỡ hồ Sơn La mực nước ứng với điều tiết lũ PMF (228m) tràn đỉnh: Với kích thước vết vỡ có B > 60m, chiều sâu vỡ D > 2/3H lỗ vỡ có B > 80m, D > 2/3H gây vỡ đập Hòa Bình; Với cao trình vết vỡ 159m (vỡ 1/2H) vỡ B < 60m vết vỡ có chiều rộng từ 40m trở xuống khơng gây vỡ đập Hòa Bình Kết tính tốn trường hợp có cố vỡ đập hồ lại vận hành theo quy trình, khơng vận hành chế độ tích nước có cố, nên có trường hợp hồ bị uy hiếp, xả với lưu lượng lớn, hồ chưa làm việc hết lực Do cần điều tiết toàn hệ thống có lũ vỡ đập để giảm nguy cho đập phía vùng hạ du Đây kết nghiên cứu đầy đủ kịch nguy xảy cố vỡ đập với hệ thống bậc thang hồ chứa sơng Đà có cố vỡ đập TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 10 BÀI BÁO KHOA HỌC Tài liệu tham khảo Bhawan, J.V (1997), Dambreak study of Barna dam, National Institute of Hydrology, India Le Tran Chuong, Le Van Thuan, Vu Anh Khoa (2001), Dam Breach Flood Wave Simulation in Reservoir Cascade of Lai Chau-Son La- Hoa Binh Proceedings International Symposium on Achivements of IHP-V in Hydrological Research, Hanoi Lê Văn Nghị cs (2019), Mơ hình vật lý vỡ đập, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Đức Diện (2003), Nghiên cứu lũ lũ vỡ đập hệ thống sơng Hồng - sơng Thái Bình, Hợp phần thuộc dự án DANIDA, Hà Nội, Việt Nam Trần Đình Hợi, Trần Quốc Thưởng, Lê Văn Nghị (2004), Nghiên cứu tốn mơ hình thủy lực vỡ đập cơng trình thủy điện Sơn La phục vụ thiết kế vận hành an tồn cơng trình, Đề tài cấp Bộ Lê Văn Nghị cs (2019), Nghiên cứu đánh giá rủi ro thượng hạ du xảy cố đập hệ thống bậc thang thủy điện sông Đà, Đề tài KC08.22/11-15, Hà nội Trần Thục (2003), Tính tốn thuỷ lực trường hợp giả sử vỡ đập Hồ Bình Sơn La, Tạp chí Khí tượng thuỷ văn 2(506)/2003 Hướng dẫn mơ hình MIKE (DHI-2009), MIKE 11 Reference Manual, MIKE Zero Reference Manual Thủ tướng Chính phủ “Quy trình vận hành hệ thống sông Hồng” Ban hành theo Quyết định 1622/QĐ-TTg ngày 17/9/2015 RISK ASSESSMENT FOR TERRACED RESERVOIRS SYSTEM ON DA RIVER IN CASE OF DAM FAILURE Le Van Nghi1 Key Laboratory of River and Coastal Engineering Abstract: Da river is the largest branch of the Red River system, with the most potential hydropower in the country In the Da river basin, large reservoirs have been built, which has the largest hydropower plants in Vietnam: Laichau, Sonla and Hoabinh These terraced reservoirs have an important task in flood control, water supply, and power generation, but at the same time each construction adds more potential risks to the lower level system and works if encountered trouble The paper presents the results of a risk assessment study for the system of the Da river terraced reservoirs according to some dam break incidents, using hydraulic numerical model Evaluation results will help managers, planners and researchers to reasonably operate the reservoirs of Da river as well as to ensure safety for the Red River downstream Keywords: Numerical model, Terraced reservoirs, Da river, Dam break 11 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN Số tháng 04 - 2019 ... thủy lực, đánh giá rủi ro cho hệ thống hồ chứa bậc thang theo kịch xảy cố vỡ đập sơng Đà điều kiện cơng trình bậc thang hồn chỉnh, cách có hệ thống xét đến rủi ro xảy hệ thống hồ chứa sông Đà Nghiên... Trong 08 nhóm kịch tính tốn vỡ đập thượng lưu, trường hợp sau xảy vỡ đập hạ du: + Nếu cố vỡ hồ Nậm Chiến hồ Nậm Chiến bị vỡ; + Nếu cố vỡ hồ Bản Chát hồ Huội Quảng bị vỡ; + Khi cố vỡ toàn hệ thống. .. thống bậc thang sông Đà từ vỡ riêng lẻ tới vỡ hệ thống 162 trường hợp vỡ hồ Sơn La vỡ đập ẩn họa thân đập, tổng hợp thành nhóm kịch vỡ đập tràn đỉnh cụ thể sau: Nhóm kịch vỡ đập dòng sơng Đà: - Nhóm