LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết luận văn hoàn toàn với thực tế chưa công bố công trình trước Tất trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 23 tháng 04 năm 2015 Tác giả luận văn Vũ Thị Hoài LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, thực luận văn Thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy để đánh giá rủi ro tính tốn thiết kế cho kè Phú Đa - tỉnh Phú Yên” tác giả hoàn thành theo nội dung đề cương nghiên cứu, Hội đồng Khoa học Đào tạo trường Đại học Thủy Lợi phê duyệt Luận văn thực với mục đích nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy thiết kế tối ưu hệ thống phòng chống lũ Để có kết ngày hơm nay, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Đồng Kim Hạnh Bộ môn Công nghệ & quản lý xây dựng, thầy cô giáo chuyên nghành - Trường Đại học Thủy lợi tận tình hướng dẫn, bảo đóng góp ý kiến quý báu suốt trình thực luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới lãnh đạo trường Đại học Thủy Lợi, Phòng Đào tạo đại học sau đại học, khoa Cơng trình thầy cô tham gia giảng dạy thời gian qua, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành khóa học Luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người động viên, tạo điều kiện cho tác giả suốt trình học tập nghiên cứu vừa qua Trong trình thực luận văn, thời gian kiến thức cịn hạn chế nên chắn khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến thầy cơ, đồng nghiệp để giúp tác giả hoàn thiện mặt kiến thức học tập nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội,ngày 23 tháng 04 năm 2015 Tác giả luận văn Vũ Thị Hoài MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu .2 Kết đạt .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ XÂY DỰNG KÈ 1.1 Lý thuyết độ tin cậy an tồn cơng trình giới Việt Nam 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Tại Việt Nam .5 1.2 Các cơng trình bảo vệ bờ 1.2.1 Cơng trình bảo vệ bờ sông 1.2.2 Cơng trình bảo vệ bờ biển 1.3 Phương pháp thiết kế truyền thống 1.3.1 Phương pháp ứng suất cho phép 1.3.2 Phương pháp tính theo hệ số an toàn 10 1.3.3 Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn 10 1.4 Phương pháp thiết kế ngẫu nhiên 10 1.5 Kết luận chương 11 CHƯƠNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÒNG CHỐNG LŨ 13 2.1 Phân tích rủi ro lũ lụt 14 2.2 Phân tích độ tin cậy thành phần hệ thống 16 2.3 Cơ sở toán học phương pháp ngẫu nhiên 18 2.3.1 Tính tốn cấp độ I .18 2.3.2 Tính toán cấp độ II 19 2.3.3 Tính tốn cấp độ III 24 2.4 Các toán thiết kế ngẫu nhiên cơng trình phịng chống lũ 25 2.4.1 Bài tốn – Đánh giá an tồn hệ thống đê 25 2.4.2 Bài tốn 2: Tối ưu tiêu chuẩn an tồn theo quan điểm kinh tế 33 2.5 Kết luận chương 36 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỆ THỐNG PHÒNG CHỐNG LŨ VÀ ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG PHỊNG CHỐNG LŨ TUYẾN KÈ PHÚ ĐA, HUYỆN ĐƠNG HỊA, PHÚ YÊN 37 3.1 Một số đặc điểm khu vực xây dựng kè Phú Đa 37 3.1.1 Vị trí địa lý 37 3.1.2 Điều kiện địa hình 37 3.1.3 Đặc điểm khí hậu .38 3.1.4 Tình hình mạng lưới quan trắc 38 3.1.5 Đặc diểm Khí tượng năm 2009 39 3.1.6 Tình hình dân sinh kinh tế - Kinh tế Xã hội huyện Đơng Hịa theo thống kê năm 2009 .39 3.1.7 Một số đánh giá trạng khu vực xây dựng kè Phú Đa 40 3.2 Mô tả hệ thống kè Phú Đa 41 3.3 Tính tốn cao trình đỉnh đê theo thiết kế truyền thống 43 3.3.1 Cao trình đỉnh kè .44 3.3.2.Cao trình đỉnh chân kè 44 3.3.3 Cao trình đáy chân kè 44 3.4 Xác định cao trình đỉnh đê hợp lý theo lý thuyết độ tin cậy 45 3.4.1 Bài tốn – Đánh giá an tồn hệ thống đê 45 3.4.2 Bài toán – Xác định cao trình đỉnh kè hợp lý theo phương pháp lý thuyết độ tin cậy 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 Những kết đạt 68 Những tồn 68 Kiến nghị .69 Hướng tiếp tục nghiên cứu 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC BẢNG Bảng 1– Đường kính (cm) tương đương đất sét .30 Bảng 2 - Hệ số không lưu tốc n: 30 Bảng 1- Danh sách biến ngẫu nhiên theo chế chảy tràn đỉnh đê: 45 Bảng - Xác suất xảy cố chế chảy tràn 46 Bảng 3 - Danh sách biến ngẫu nhiên theo chế ổn định mái bảo vệ 47 Bảng 4- Xác suất xảy cố chế ổn định KCBV mái 48 Bảng 5- Danh sách biến ngẫu nhiên theo chế ổn định mái bảo vệ 49 Bảng - Xác suất cố hệ số ảnh hưởng chế ổn định mái bảo vệ 49 Bảng 3.7 - Các biến ngẫu nhiên chế xói ngầm, đẩy trồi cho Đoạn 51 Bảng - Xác suất xảy cố ảnh hưởng biến ngẫu nhiênđến chế xói ngầm 52 Bảng - Xác suất xảy cố ảnh hưởng biến ngẫu nhiênđến chế đẩy trồi 53 Bảng 10 - Các biến ngẫu nhiên chế ổn định mái đê 54 Bảng 11 - Hệ số ổn định mái kè 55 Bảng 12 - Xác suất xảy cố chế ổn định mái kè 56 Bảng 13 – Các hệ số chi phí nâng cấp đơn vị kè Phú Đa 59 Bảng 14 – Quan hệ tần suất đảm bảo phịng lũ chi phí nâng cấp kè 60 Bảng 15– Quan hệ tần suất đảm bảo phòng lũ chi phí q.lý vận hành .61 Bảng 16 – Quan hệ tần suất đảm bảo phòng lũ chi phí đầu tư .62 Bảng 17 – Số liệu thống kê thiệt hại kinh tế lũ lụt huyện Đơng Hịa .62 Bảng 18 – Quan hệ tần suất đảm bảo phịng lũ tổng chi phí đầu tư, chi phí rủi ro tổng chi phí hệ thống 65 DANH MỤC HÌNH Hình 1- Sơ đồ q trình phân tích rủi ro [6] 16 Hình 2 - Hàm tin cậy biểu diễn mặt phẳng RS [6] 17 Hình - Định nghĩa xác suất xảy cố số độ tin cậy [6] 18 Hình - Cơ chế xói ngầm/đẩy trồi [8] 31 Hình – Phương pháp xác định điểm tối ưu thiết kế kinh tế 35 Hình - Khu vực xây dựng kè .37 Hình - Sơ họa khu vực xây dựng kè 42 Hình 3 - Sơ đồ cố hệ thống phịng lũ huyện Đơng Hịa, Phú n .43 Hình - Phân phối MNL dựa số liệu đo đạc theo BESTFIT 46 Hình - Ảnh hưởng biến ngẫu nhiên đến xác suất xảy cố chế chảy tràn .46 Hình - Ảnh hưởng biến ngẫu nhiên đến chế ổn định KCBV mái .48 Hình - Ảnh hưởng biến ngẫu nhiên đến chế xói chân .50 Hình - Ảnh hưởng biến ngẫu nhiên đến chế xói ngầm 52 Hình - Ảnh hưởng biến ngẫu nhiên đến chế đẩy trồi .53 Hình 10 - Trường hợp - Cơng trình vừa thi cơng xong, mực nước sông mực nước kiệt MNK= -2,5m .55 Hình 11- Trường hợp - Mực nước rút từ MNL =5m xuống mực nước =3.5m ngày 56 Hình 12 - Mặt cắt đại diện tuyến phòng chống lũ 59 Hình 13- Xác định giá trị thiệt hại lũ lụt .63 Hình 14 - Quan hệ tần suất đảm bảo phịng lũ Pf với Chi phí rủi ro kinh tế Rpf Tổng chi phí nâng cấp hệ thống Ctot 66 BẢNG CÁC KÝ HIỆU σmax : Ứng suất tính tốn lớn [σ] : Ứng suất cho phép K : Hệ số an toàn; Fg : Yếu tố gây ổn định; Ft : Yếu tố gây ổn định; Kcp : Hệ số an toàn cho phép Ntt : Trị số tính tốn tải trọng tổng hợp; R : Độ bền hay khả kháng hư hỏng S : Tải trọng hay khả gây hư hỏng Z : Hàm tin cậy γΡ : Hệ số an toàn độ bền; γΣ : Hệ số an toàn tải trọng qc : Lưu lượng tràn tới hạn gây hư hỏng cơng trình [m3/s/m]; q0 : Lưu lượng tràn thực tế qua cơng trình [m3/s/m]; Zc : Cao trình đỉnh đê (m); Zmax : Mực nước lớn trước (m); ht : Chiều sâu bảo vệ kết cấu chân đê; hx : Chiều sâu hố xói dự kiến trước chân đê h : Chiều sâu nước trước chân đê; Hs : Chiều cao sóng trước chân đê; α : Góc mái thượng lưu đê ρc : Trọng lượng đơn vị bão hòa lớp đất nền; ρw : Trọng lượng đơn vị nước; g : Gia tốc trọng trường; d :Bề dày lớp đất sét tính từ chân đê đến lớp cát bên dưới; ∆Η :Cột nước áp lực; I∆H : Chi phí nâng cấp cho hệ thống phòng chống lũ IPf : Tổng vốn đầu tư cho hệ thống phòng chống lũ D : Thành phần rủi ro thiệt hại MNTK : Mực nước thiết kế; MNBĐ : Mực nước biến đổi; ∇MĐTN : Cao trình mặt đất tự nhiên bãi trước chân đê; Pf : Xác suất cố năm; E(M) : Chi phí tu bảo dưỡng hàng năm; E(D) : Thiệt hại trường hợp lũ xảy ra; r : Tỷ lệ lãi suất hiệu quả; T : Thời đoạn quy hoạch (tuổi thọ cơng trình), năm MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Các vùng châu thổ sông thường vùng thiên nhiên ưu đãi: đất đai màu mỡ, gần nguồn nước, địa hình phẳng thuận lợi cho tập trung phát triển kinh tế xã hội người Vì hầu hết thành phố lớn, trung tâm kinh tế, khu công nghiệp, vùng nông nghiệp tập trung Tuy vùng hàng năm thường xuyên bị đe dọa nguy ngập lụt nước lũ từ hệ thống sông Tại nhiều vùng Việt Nam, nhiều năm gần lũ lụt xảy gây thiệt hại lớn đến người tài sản, ảnh hưởng lớn đến trình phát triển kinh tế ổn định xã hội Sông Bánh Lái đoạn sông Bàn Thạch Độ dốc sơng thượng nguồn lớn 750/00, sau chảy qua vùng đồng độ dốc cịn 20/00 Sơng Bánh Lái có diện tích khơng lớn, sơng nằm cạnh dãy núi cao đón gió mùa Đơng Bắc, nên thuộc vùng có lượng mưa dồi sau vùng núi cao lưu vực sông Hinh, lại nằm sát biển nên hay xảy trận lũ riêng biệt mùa khơ Điển hình trận lũ lịch sử năm 2009 vừa qua gây thiệt hại khơng người cho khu vực hai bên bờ sơng Hiện tính tốn thiết kế dựa vào tiêu chuẩn, quy phạm hành để xác định quy mơ, cấp cơng trình từ tính tốn xác định hệ số an tồn, thơng số thiết kế cho cơng trình, chưa xét đến tính tổng thể hệ thống hoàn chỉnh, chưa xem xét cục để có giải pháp đánh giá an tồn cho cơng trình Tuy nhiên, phương pháp thiết kế cơng trình theo lý thuyết độ tin cậy phân tích rủi ro có nhiều ưu điểm giải tổng thể toán Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy thiết kế cơng trình xây dựng nói chung cơng trình thủy lợi nói riêng phổ biến xu chung giới Ở Việt Nam nghiên cứu ứng dụng lý thuyết thiết kế cơng trình bước đầu Trước ảnh hưởng bất lợi biến hình thời tiết diễn biến bất thường thiên tai tượng BĐKH, cộng với yêu cầu đảm bảo độ an toàn cao vùng bảo vệ nhằm phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội, việc nghiên cứu phát triển ứng dụng lý thuyết độ tin cậy thiết kế tối ưu hệ thống phòng chống bão, lũ dựa sở xây dựng lên tiêu chí đánh giá an toàn theo lý thuyết độ tin điều kiện Việt Nam thời điểm tương lai vơ cần thiết Mục đích đề tài - Xây dựng phương pháp đánh giá an tồn hệ thống đê sơng theo lý thuyết độ tin cậy; - Thiết lập toán mẫu phân tích độ tin cậy, đánh giá an tồn, độ rủi ro mức đảm bảo an toàn áp dụng cho hệ thống đê sông; - Ứng dụng nghiên cứu cho hệ thống kè Phú Đa, ; Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu phát triển ứng dụng lý thuyết độ tin cậy đánh giá an toàn hệ thống kè Phú Đa – Bờ Bắc sơng Bánh Lái huyện Đơng Hịa, tỉnh Phú n đưa kiến nghị để đưa tần suất thiết kế đảm bảo tối ưu theo quan điểm kinh tế Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy phân tích rủi ro; - Nghiên cứu tài liệu nước phát triển ứng dụng lý thuyết độ tin cậy thiết kế tối ưu hệ thống cơng trình đặc biệt hệ thống đê sông; - Kế thừa kết nghiên cứu liên quan tới hệ thống đê sông Kết đạt - Nghiên cứu áp dụng lý thuyết độ tin cậy phân tích rủi ro cho tốn đánh giá, nâng cấp kè Phú Đa – bờ Bắc sông Bánh Lái – Huyện Đơng Hịa – Tỉnh Phú n - Xác định tần suất đảm bảo tối ưu cho kè Phú Đa - Với kết đóng góp luận văn làm sở ban đầu cho quan hữu quan, nhà hoạch định sách cơng tác xây dựng, nâng cấp tiêu chuẩn an tồn, quy hoạch hệ thống phòng lũ, bảo vệ bờ cho huyện Đơng Hịa – tỉnh Phú n nói riêng vùng hệ thống đê sơng nước nói chung 65 Xác định đường tần suất thiệt hại kinh tế xảy bão lũ theo công thức 2.39 Kết tính tốn Bảng 3.18 Hình 3.14 đây: Bảng 18 – Quan hệ tần suất đảm bảo phòng lũ tổng chi phí đầu tư, chi phí rủi ro tổng chi phí hệ thống Tần suất Pf 0.8 0.5 0.2 0.1 0.05 0.02 0.01 Tổng chi phí đầu tư Chi phí rủi ro Tổng chi phí hệ thống IPf RPf Ctot 41.38 43.59 47.20 49.45 51.45 53.50 55.86 59.27 63.89 75.73 88.42 k=0 59.76 39.08 26.57 13.33 10.67 6.67 2.67 1.33 0.67 0.27 0.13 k=1 81.42 53.25 36.21 18.17 14.53 9.08 3.63 1.82 0.91 0.36 0.18 k=2 103.08 67.42 45.84 23.00 18.40 11.50 4.60 2.30 1.15 0.46 0.23 k=3 124.74 81.59 55.47 27.83 22.27 13.92 5.57 2.78 1.39 0.56 0.28 k=0 101.13 82.68 73.78 62.79 62.12 60.17 58.53 60.60 64.56 76.00 88.55 k=1 122.79 96.84 83.41 67.62 65.99 62.58 59.50 61.08 64.80 76.10 88.60 k=2 144.46 111.01 93.05 72.45 69.85 65.00 60.46 61.57 65.04 76.19 88.65 k=3 166.12 125.18 102.68 77.29 73.72 67.42 61.43 62.05 65.29 76.29 88.70 66 Biểu đồ quan hệ tần suất đảm bảo phịng lũ tổng chi phí đầu tư, chi phí rủi ro tổng chi phí hệ thống thể hình 3.14 đây: Hình 14 - Quan hệ tần suất đảm bảo phịng lũ Pf với Chi phí rủi ro kinh tế Rpf Tổng chi phí nâng cấp hệ thống Ctot 67 * Kết tính tốn: - Kết phân tích nêu cho thấy vùng bảo vệ huyện Đơng Hịa – Phú n có tiêu chuẩn an tồn phịng lũ tối ưu theo quan điểm kinh tế nằm khoảng Pf =3%÷1% Cụ thể ứng với trường hợp k=0÷3 là: Pfk=0 = 3%; Pfk=1 = 2%; Pfk=2 = 2%; Pfk=3 = 1%; Dựa vào biểu đồ quan hệ hình 3.14, Có thể lựa chọn tần suất đảm bảo phòng lũ cho hệ thống phòng chống lũ huyện Đơng Hịa – Phú n Pf=Pfk=2 = 2% tối ưu kinh tế, cần chi phí rủi ro kinh tế Rpf tổng chi phí nâng cấp hệ thống Ctot Tương ứng với tần suất P=2% cao trình đỉnh hợp lý tuyến kè Phú Đa, huyện Đơng Hịa – Phú n Zđ=5.05 m 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết đạt Với nội dung nghiên cứu tác giả đưa số kết luận sau: (1) Tuyến kè Phú Đa đảm bảo nhiệm vụ thiết kế ban đầu với nguy xảy cố hệ thống P =0.0224 (2) Xác suất xảy cố chế chế chảy tràn lớn, xác suất xảy cố P= 0.011 (3) Kết nghiên cứu cho thấy, thơng qua phân tích rủi ro, tiêu chuẩn an tồn phịng lũ tối ưu theo quan điểm kinh tế cho vùng bảo vệ huyện Đơng Hịa – Phú n nằm khoảng PTƯ =3%÷1% Tuy nhiên tần suất đảm bảo phòng lũ cho hệ thống phòng chống lũ huyện Đơng Hịa – Phú n tối ưu kinh tế Pf=2% là, cần chi phí rủi ro kinh tế Rpf Tổng chi phí nâng cấp hệ thống Việc định lựa chọn giá trị tiêu chuẩn an toàn cuối cho vùng cụ thể định hồn tồn mang tính trị có ảnh hưởng quan trọng đến an sinh xã hội pham vi quốc gia Vì vậy, lựa chọn hoàn toàn phụ thuộc vào quan hữu quan cấp có thẩm quyền, không thuộc thẩm quyền nhà nghiên cứu Những tồn Phương pháp thiết kế cơng trình theo lý thuyết ngẫu nhiên phân tích độ tin cậy phương pháp tiên tiến giới, nhiều nước nghiên cứu áp dụng nhiều lĩnh vực, đặc biệt Hà Lan Tuy nhiên, Việt Nam phương pháp mẻ bắt đầu nghiên cứu, ứng dụng số lĩnh vực Riêng tác giả biết tiếp cận phương pháp thời gian làm luận văn Vì vậy, với hiểu biết ban đầu phương pháp nên tính tốn, ứng dụng lý thuyết nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu sót 69 Một số biến ngẫu nhiên thiếu sở liệu để phân tích nên việc lựa chọn hàm phân phối mang tính đại diện dựa theo hàm phân phối đặc trưng Trong tính tốn tiêu chuẩn an tồn tối ưu vùng bảo vệ, tác giả đơn giản hóa coi xác suất xảy cố hệ thống xác suất chế chảy tràn vượt giới hạn mà bỏ qua chế khác Tuy nhiên, với kè Phú Đa bờ Bắc sông Bánh Lái xác suất xảy cố chảy tràn cao nhất, ngồi tính tốn giá trị thiệt hại kể đến tính khơng chắn (với giá trị k = 0, 1, 2, 3) nên việc đơn giản hóa tạm chấp nhận Kiến nghị Phương pháp thiết kế cơng trình theo lý thuyết ngẫu nhiên phân tích độ tin cậy phương pháp tiên tiến với cách tiếp cận mới, cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện phương pháp tính tốn mở rộng ứng dụng rộng rãi nhiều ngành, nhiều lĩnh vực Trong lĩnh vực phòng chống lũ bảo vệ bờ, cần tiếp tục áp dụng tính tốn cho nhiều vùng cửa sông, ven biển, lưu vực sơng lớn phạm vi nước Từ làm sở đề xuất tiêu chí đánh giá an tồn hệ thống phịng chống lũ sơng theo lý thuyết độ tin cậy phù hợp với điều kiện Việt Nam; Xây dựng nâng cấp tiêu chuẩn an toàn mới, định hướng việc lập quy hoạch tổng thể định mang tính dài hạn thiết kế chi tiết hệ thống phòng chống lũ vùng cửa sông, ven biển Việt Nam Hướng tiếp tục nghiên cứu Trong năm gần đây, nguy thiên tai nói chung lũ lụt nói riêng có xu gia tăng đáng kể tần suất xuất mức độ ảnh hưởng, Việt Nam nước chịu ảnh hưởng nặng nề tượng nước biển dâng biến đổi khí hậu tồn cầu Hiện tại, vấn đề phịng chống lũ toán liên nghành chịu ảnh hưởng kết hợp nhiều điều kiện biên: Thượng nguồn, mưa, quy hoạch vùng Việc ứng dụng lý thuyết độ tin cậy phân tích rủi ro ưu 70 điểm lớn để giải tốn mang tính hệ thống kể ảnh hưởng ngẫu nhiên điều kiện biên Vì lý kể trên, Tác giả mong muốn tiếp tục sâu nghiên cứu lý thuyết ngẫu nhiên phân tích độ tin cậy, để áp dụng vào toán ứng dụng thực tế yêu cầu phát triển Kinh tế - Xã hội tương lai 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Báo cáo thống kê số liệu thống kê thiệt hại kinh tế lũ lụt huyện Đơng Hịa, chi cục đê điều Phú n [2] Bộ môn thủy công, trường Đại học Thủy lợi - Bài giảng thiết kế đê cơng trình bảo vệ bờ; Nhà xuất xây dựng; Hà Nội – 2001 [3] Bộ NN& PTNT, Tiêu chuẩn Kỹ thuật Thiết kế đê Biển (QĐ 20121613/QĐBNN-KHCN ngày 09/07/2012 Bộ NNPT – NT) [4] Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia cơng trình thủy lợi – quy định chủ yếu thiết kế QCVN 0405:2012/BNNPTN [5] Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn - QPTL.A.6-77 – Qui phạm phân cấp đê [6] Mai Văn Cơng, 2006; Thiết kế cơng trình theo lý thuyết ngẫu nhiên phân tích độ tin cậy; Bài giảng Khoa Kỹ Thuật Biển, Trường Đại học Thủy lợi [7] Mai Văn Công, 2010; Báo cáo chuyên đề 7.1.1 “Nghiên cứu đánh giá cá phương pháp tiến khoa học kỹ thuật phân tích khả chịu tải cơng trình xây dựng giới nước”; thuộc Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu sở khoa học giải pháp kxy thuật nhằm đảm bảo an tồn cơng trình xây dựng điều kiện thiên tai bất thường miền Trung” [8] Mai Văn Công, 2010; Probalilistic design of coastal flood defences in Viet Nam; Luận án tiến sỹ, Trường Đại học Công nghệ Delf, Hà Lan [9] Phạm Hồng Cường, 2007, Nghiên cứu sở khoa học xây dựng tiêu chí phương pháp đánh giá trạng thái kỹ thuật hệ thống công trình thủy lợi theo lý độ tin cậy, Báo cáo tổng hợp đề tài nghiên cứu sở Viện Khoa học Thủy lợi [10] Phạm Hồng Cường, 2009, Nghiên cứu xây dựng phương pháp đánh giá chất lượng hệ thống cơng trình thủy nơng theo lý thuyết độ tin cậy điều kiện Việt Nam, Luận án tiến sỹ ký thuật 72 [11] Nguyễn Lan Hương, Nguyễn Văn Mạo, Mai Văn Cơng Phân tích độ tin cậy an tồn đập đất Tạp chí KHKTTL MT số 39, tháng 12 năm 2012 [12] Phan Sỹ Kỳ, năm 2000, Sự cố số cơng trình thủy lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh, Nhà xuất Nông nghiệp [13] Nghiêm Tiến Lam, Vũ Thị Thuy Thuỷ, 2005; Thiết lập mơ hình tính tốn nước dâng bão cho bờ biển Việt Nam Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thuỷ lợi Môi trường Số 9/2005 [14] Nguyễn Văn Mạo nnk, 2006; “Ứng dụng lý thuyết độ tin cậy phương pháp thiết kế ngẫu nhiên đánh giá an toàn ổn định đê biển” [15] Nguyễn Văn Mạo, 2000, Cơ sở tính tốn cơng trình thủy lợi, Giáo trình dùng cho giảng dạy cao học khoa Sau đại học, trường Đại Học Thủy Lợi [16] Nguyễn Văn Mạo, 2009-2011; “Nghiên cứu sở khoa học giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cơng trình xây dựng điều kiện thiên tai bất thường vùng dun hải miền Trung” [17] Ngơ Đình Tuấn, Lê Đình Thành, Trần Thục nnk, 2001; Lũ lụt mơ hình tốn phịng lũ lưu vực sơng Hương đầm Tam Giang – Cầu Hai [18] Trường đại học thủy lợi, Giáo trình thủy cơng, tập 1,2, Nhà xuất xây dựng 73 PHỤ LỤC 1: TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG ĐỈNH LŨ [19] TTTCVN 8491:2010 Cơng trình thủy lợi – Thiết kế cơng trình bảo vệ bờ sông để chống lũ [20] VViện khoa học thủy lợi miền Trung Tây Nguyên - Thuyết minh dự án đầu tư xây dựng cơng trình * Cơng thức Alecxâp: - Cơng thức tính tốn: Qmax = 16,67 ∆ ϕ (τ) Hnp F = S Fp + Qmax : Lưu lượng đỉnh lũ + ệ∆ số:Hdòng chảy Tra bảng ∆ = 0,4 + Hnp : Lượng mưa ngày ứng với tần suất khác + F : Diện tích lưu vực F = 416 km2 + Tính diện tích phụ : Fp= α.H np 100 F + Tính tốc độ tập chung nước phụ : Vs = ms J 1s / Fp1 / + ms : Thông số tập chung nước ms = 0,15 + Js : Độ dốc lịng sơng Js = 5,8 + Thời gian tập chung nước phụ + S : Mơđuyn lưu lượng phụ + Từ E tính S Qmax : E = 16,67 K.L = τ.4 S Vs 74 KẾT QUẢ TÍNH LƯU LƯỢNG LŨ TRÊN SÔNG BÁNH LÁI STT Năm Hnp (mm) P% α F (km2) FP (km2) m L (km) K E (phút) ϕ (τ ) S (m /s-km2) Q (m3/s) 1984 438,2 2,94 0,4 416 729,1648 0,15 48 5,8 1,40 1142,70 0,006084 1,60 1165,32 1993 410,7 5,88 0,4 416 683,4048 0,15 48 5,8 1,38 1161,37 0,006084 1,58 1080,07 1977 304,2 8,82 0,4 416 506,1888 0,15 48 5,8 1,28 1251,88 0,006084 1,50 759,70 1988 286,1 11,76 0,4 416 476,0704 0,15 48 5,8 1,26 1271,22 0,006084 1,49 706,99 1983 279,6 14,71 0,4 416 465,2544 0,15 48 5,8 1,25 1278,55 0,006084 1,48 688,20 1990 277,6 17,65 0,4 416 461,9264 0,15 48 5,8 1,25 1280,84 0,006084 1,48 682,44 1981 275,5 20,59 0,4 416 458,432 0,15 48 5,8 1,25 1283,28 0,006084 1,48 676,39 1992 273,6 23,53 0,4 416 455,2704 0,15 48 5,8 1,24 1285,50 0,006084 1,47 670,92 1985 271,1 26,47 0,4 416 451,1104 0,15 48 5,8 1,24 1288,45 0,006084 1,47 663,74 10 1980 248,3 29,41 0,4 416 413,1712 0,15 48 5,8 1,22 1317,06 0,006084 1,45 598,80 11 1987 223,8 32,35 0,4 416 372,4032 0,15 48 5,8 1,18 1351,72 0,006084 1,42 530,15 12 1979 199,9 35,29 0,4 416 332,6336 0,15 48 5,8 1,15 1390,43 0,006084 1,40 464,41 13 1986 193,9 38,24 0,4 416 322,6496 0,15 48 5,8 1,14 1401,06 0,006084 1,39 448,12 14 1995 178,5 41,18 0,4 416 297,024 0,15 48 5,8 1,12 1430,35 0,006084 1,37 406,69 15 1999 178,5 44,12 0,4 416 297,024 0,15 48 5,8 1,12 1430,35 0,006084 1,37 406,69 16 2009 174 47,06 0,4 416 289,536 0,15 48 5,8 1,11 1439,51 0,006084 1,36 394,70 17 2007 162,4 50,00 0,4 416 270,2336 0,15 48 5,8 1,09 1464,55 0,006084 1,35 364,04 18 1994 152,7 52,94 0,4 416 254,0928 0,15 48 5,8 1,08 1487,28 0,006084 1,33 338,68 Js (%0) Vs (m/s) 75 STT Năm Hnp (mm) P% α F (km2) FP (km2) m L (km) K E (phút) ϕ (τ ) S (m /s-km2) Q (m3/s) 19 1997 150,1 55,88 0,4 416 249,7664 0,15 48 5,8 1,07 1493,67 0,006084 1,33 331,93 20 1998 149,9 58,82 0,4 416 249,4336 0,15 48 5,8 1,07 1494,17 0,006084 1,33 331,42 21 2002 142,3 61,76 0,4 416 236,7872 0,15 48 5,8 1,06 1513,74 0,006084 1,32 311,81 22 2008 135,3 64,71 0,4 416 225,1392 0,15 48 5,8 1,04 1532,95 0,006084 1,31 293,91 23 2003 133,5 67,65 0,4 416 222,144 0,15 48 5,8 1,04 1538,09 0,006084 1,30 289,33 24 1978 131,6 70,59 0,4 416 218,9824 0,15 48 5,8 1,04 1543,61 0,006084 1,30 284,51 25 1991 129,5 73,53 0,4 416 215,488 0,15 48 5,8 1,03 1549,83 0,006084 1,30 279,19 26 2006 125,1 76,47 0,4 416 208,1664 0,15 48 5,8 1,02 1563,28 0,006084 1,29 268,11 27 2000 122,8 79,41 0,4 416 204,3392 0,15 48 5,8 1,02 1570,55 0,006084 1,28 262,34 28 1996 122,0 82,35 0,4 416 203,008 0,15 48 5,8 1,02 1573,12 0,006084 1,28 260,34 29 2005 120,3 85,29 0,4 416 200,1792 0,15 48 5,8 1,01 1578,65 0,006084 1,28 256,09 30 2001 98,8 88,24 0,4 416 164,4032 0,15 48 5,8 0,97 1658,30 0,006084 1,24 203,31 31 1989 85,9 91,18 0,4 416 142,9376 0,15 48 5,8 0,93 1717,33 0,006084 1,21 172,56 32 2004 83,5 94,12 0,4 416 138,944 0,15 48 5,8 0,93 1729,54 0,006084 1,20 166,92 33 1982 68,5 97,06 0,4 416 113,984 0,15 48 5,8 0,88 1817,31 0,006084 1,16 132,35 Js (%0) Vs (m/s) Lưu lượng lũ ứng với tần suất 5% Q5% = 1105,64 (m3/s) tương ứng với chiều cao cột nước 4,28m Lưu lượng lũ ứng với tần suất 4% Q5% = 1134,63 (m3/s) tương ứng với chiều cao cột nước 4,34m Lưu lượng lũ năm 2009 ứng với tần suất 47,06% Q47,06% = 394,70 (m3/s) tương ứng với chiều cao cột nước 2,35m 76 b./ Tính tốn lưu lượng mùa kiệt: Kết tính lưu lượng, mực nước mùa kiệt P (%) Q(m3/s) H (m) 558,53 2,78 10 449,68 2,45 20 338,56 2,07 25 302,32 1,94 50 182,96 1,44 75 100,33 1,00 80 84,80 0,91 90 50,55 0,67 95 31,18 0,50 77 PHỤ LỤC XÁC ĐỊNH XÁC SUẤT TỔNG HỢP SỰ CỐ TUYẾN KÈ Monte Carlo Simulation ====================== Tree : mshoai.fta Time : Thu Mar 26 15:37:21 2015 Note: Only runs with at least one component failure are simulated Number of primary events = Number of tests = 10000 Unit Time span used = 1.000000 Number of system failures = 4915 Probability of at least = 2.240490E-002 ( exact ) one component failure Probability of top event = 1.101201E-002 ( +/- 1.570742E-004 ) Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance 10 11 12 13 14 15 CHAYTRAN 2259 5.061267E-003 ( +/- 1.064881E-004 ) 45.96% MATONKCBV 1408 3.154610E-003 ( +/- 8.407064E-005 ) 28.65% XOICHANDE 1047 2.345793E-003 ( +/- 7.249638E-005 ) 21.30% MATODTRUOT 112 2.509349E-004 ( +/- 2.371112E-005 ) 2.28% DAYTROI XOINGAM 21 4.705029E-005 ( +/- 1.026721E-005 ) 0.43% DAYTROI XOICHANDE 11 2.464539E-005 ( +/- 7.430865E-006 ) 0.22% CHAYTRAN DAYTROI 11 2.464539E-005 ( +/- 7.430865E-006 ) 0.22% CHAYTRAN XOINGAM 2.016441E-005 ( +/- 6.721470E-006 ) 0.18% CHAYTRAN XOICHANDE 1.792392E-005 ( +/- 6.337063E-006 ) 0.16% DAYTROI MATONKCBV 1.792392E-005 ( +/- 6.337063E-006 ) 0.16% CHAYTRAN MATONKCBV 1.568343E-005 ( +/- 5.927779E-006 ) 0.14% MATONKCBV XOINGAM 1.344294E-005 ( +/- 5.488057E-006 ) 0.12% XOICHANDE XOINGAM 6.721470E-006 ( +/- 3.880643E-006 ) 0.06% CHAYTRAN MATODTRUOT 6.721470E-006 ( +/- 3.880643E-006 ) 0.06% DAYTROI MATONKCBV 2.240490E-006 ( +/- 2.240490E-006 ) 0.02% XOINGAM 16 DAYTROI MATODTRUOT 2.240490E-006 ( +/- 2.240490E-006 ) 0.02% Compressed: Rank Failure mode Failures Estimated Probability Importance MATODTRUOT 116 2.598968E-004 ( +/- 2.413082E-005 ) 2.36% XOICHANDE 1069 2.395084E-003 ( +/- 7.325409E-005 ) 21.75% MATONKCBV 1430 3.203901E-003 ( +/- 8.472489E-005 ) 29.09% CHAYTRAN 2297 5.146406E-003 ( +/- 1.073800E-004 ) 46.73% DAYTROI XOINGAM 22 4.929078E-005 ( +/- 1.050883E-005 ) 0.45% Primary Event Analysis: Event Failure contrib Importance CHAYTRAN 5.146406E-003 46.73% DAYTROI 4.929078E-005 0.45% MATODTRUOT 2.598968E-004 2.36% MATONKCBV 3.203901E-003 29.09% XOICHANDE 2.395084E-003 21.75% XOINGAM 4.929078E-005 0.45% 78 PHỤ LỤC 3: QUAN HỆ GIỮA TẦN SUẤT ĐẢM BẢO PHÒNG LŨ VÀ CHI PHÍ NÂNG CẤP CAO TRÌNH ĐỈNH ĐÊ Tần suất Tổng chi phí đầu tư Pf IPf 0.8 0.5 0.2 0.1 0.05 0.02 0.01 41.38 43.59 47.20 49.45 51.45 53.50 55.86 59.27 63.89 75.73 88.42 Chi phí rủi ro k=0 59.76 39.08 26.57 13.33 10.67 6.67 2.67 1.33 0.67 0.27 0.13 k=1 81.42 53.25 36.21 18.17 14.53 9.08 3.63 1.82 0.91 0.36 0.18 RPf k=2 103.08 67.42 45.84 23.00 18.40 11.50 4.60 2.30 1.15 0.46 0.23 Tổng chi phí hệ thống Ctot k=3 124.74 81.59 55.47 27.83 22.27 13.92 5.57 2.78 1.39 0.56 0.28 k=0 101.13 82.68 73.78 62.79 62.12 60.17 58.53 60.60 64.56 76.00 88.55 k=1 122.79 96.84 83.41 67.62 65.99 62.58 59.50 61.08 64.80 76.10 88.60 k=2 144.46 111.01 93.05 72.45 69.85 65.00 60.46 61.57 65.04 76.19 88.65 k=3 166.12 125.18 102.68 77.29 73.72 67.42 61.43 62.05 65.29 76.29 88.70 79 PHỤ LỤC 4: SỐ LIỆU THỐNG KÊ THIỆT HẠI DO BÃO LŨ GÂY RA CHO HUYỆN ĐƠNG HỊA TỪ NĂM 1991 ĐẾN NĂM 2012 TT 10 11 12 13 14 15 16 Năm 1991 1993 1994 1996 1997 1998 2001 2003 2004 2005 2006 2008 2009 2010 2011 2012 Thiệt hại trực tiếp Tổng thiệt hại (109đ) (109đ) 23.5 20.1 32.1 28.5 34 36.46 39.4 42.34 45.28 48.22 51.16 54.1 57.04 59.98 62.92 65.86 47 40.2 64.2 57 68 72.92 78.8 84.68 90.56 96.44 102.32 108.2 114.08 119.96 125.84 131.72 ... pháp đánh giá an tồn hệ thống đê sơng theo lý thuyết độ tin cậy; - Thiết lập toán mẫu phân tích độ tin cậy, đánh giá an tồn, độ rủi ro mức đảm bảo an toàn áp dụng cho hệ thống đê sông; - Ứng dụng. .. vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu .2 Kết đạt .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ XÂY DỰNG KÈ 1.1 Lý thuyết độ tin cậy. ..LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, thực luận văn Thạc sĩ với đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy để đánh giá rủi ro tính tốn thiết kế cho kè Phú Đa - tỉnh Phú