Nghiên cứu tính toán ngập lụt và ảnh hưởng của nó đến hạ du hồ chứa khe tân trong trường hợp xả lũ và vỡ đập

L IC M

N

Lu n v n th c s khoa h c “Nghiên c u tính toán ng p l t và nh h

ng h p x l và v đ p” hoàn thành t i

nó đ n h du h ch a Khe Tân trong tr
Khoa Th y v n & Tài nguyên n
d

i s tr c ti p h
Tr

ng

i h c th y l i vào tháng 3 n m 2016,

ng d n c a TS. Tr n Kim Châu.

c tiên, em xin chân thành c m n th y giáo TS.Tr n Kim Châu (Tr

H Th y L i) đã nhi t tình h
h

c tr

ng c a

ng

ng d n, t o cho em nh ng đi u ki n t t nh t, đ nh

ng cho em cách ti p c n v i bài toán và đã giành nhi u th i gian quý báu đ

đ c, đóng góp nh ng ý ki n, nh n xét đ em có th hoàn thành lu n v n c a mình.
Nhân đây c ng xin c m n t i t t c các anh, em và các b n trong t p th l p
21V21 nh ng ng

i đã cùng tôi h c t p, nghiên c u và ph n đ u trong su t khóa

h c v a qua đã đóng góp ý ki n, th o lu n giúp tôi hoàn thi n lu n v n c a mình.Và
cu i cùng, em xin g i l i c m n sâu s c đ n toàn th các th y cô giáo tr

ng

i

h c Th y L i, và đ c bi t là các th y cô trong Khoa Th y V n & Tài Nguyên N

c

đã t o cho em m t môi tr
và d n tr

ng h c t p lành m nh, cho em nh ng c h i đ ph n đ u

ng thành h n trong su t khóa h c v a qua
Hà N i, tháng 3 n m 2016 .
H c viên

Lê V nh H ng


B N CAM K T
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi. Các s li u, k t
qu nêu trong Lu n v n là trung th c và ch a t ng đ

c công b trong b t k công

trình nào khác.
Tôi xin cam đoan, m i s giúp đ cho vi c th c hi n Lu n v n này đã đ
c m n và các thông tin trích d n trong Lu n v n đã đ

c ghi rõ ngu n g c.

H c viên th c hi n Lu n v n

Lê V nh H ng

c


i

M CL C
L I C M N .............................................................................................................1
B N CAM K T .........................................................................................................2
M C L C ................................................................................................................... i
DANH M C HÌNH .................................................................................................. vi

DANH M C B NG ............................................................................................... viii
M
CH

U .....................................................................................................................1
NG I T NG QUAN V L U V C SÔNG VU GIA – THU B N,

KHE TÂN VÀ CÁC NGHIÊN C U V V

P

P ...................................................4

I.1 T ng quan các nghiên c u v v đ p ....................................................................4
I.1.1 M t s tr

ng h p v đ p trên th gi i và Vi t Nam ........................................4

I.1.1.1 M t s tr

ng h p v đ p trên th gi i ...........................................................4

I.1.1.2 M t s tr

ng h p v đ p t i Vi t Nam ..........................................................5

I.1.2 Tình hình nghiên c u sóng v đ p trên th gi i .................................................8
I.1.3 T ng quan các nghiên c u sóng v đ p t i Vi t Nam ......................................11
I.1.4 Ph
I.2

ng pháp lu n .............................................................................................12

c đi m đ a lý t nhiên ......................................................................................13

I.2.1 V trí đ a lý ........................................................................................................13
I.2.2 i u ki n đ a hình .............................................................................................15
I.2.3 i u ki n đ a ch t .............................................................................................16
I.2.4 i u ki n th nh
I.3

c đi m khí t

ng, th m ph ......................................................................16

ng, khí h u................................................................................16

I.3.1 Ch đ nhi t ......................................................................................................16
I.3.2 Ch đ gió .........................................................................................................17


ii

I.3.3 Ch đ m a .......................................................................................................18
I.3.4 Ch đ b c h i ..................................................................................................21
I.4

c đi m th y v n ...............................................................................................21

I.4.1 M ng l

i sông ngòi .........................................................................................21

I.4.1.1 Sông Thu B n ................................................................................................22
I.4.1.2 Sông Vu Gia...................................................................................................22
I.4.2 Ch đ dòng ch y l .........................................................................................23
I.4.2.1 L s m ...........................................................................................................24
I.4.2.2 L mu n .........................................................................................................24
I.4.2.3 L gi a mùa ...................................................................................................25
I.5 M ng l

i tr m khí t

ng – th y v n ..................................................................25

I.6 Tình hình dân sinh, kinh t và xã h i...................................................................26
I.7

c đi m thông s k thu t, hi n tr ng đ p Khe Tân .........................................27

I.7.1 C p công trình ...................................................................................................27
I.7.2 Thành ph n quy mô và hi n tr ng công trình ...................................................27
I.7.3 i u ki n đ a ch t công trình đ u m i ..............................................................29
I.7.3.1 Công trình đ p chính......................................................................................29
I.7.3.2 Công trình đ p ph 1 .....................................................................................30
I.7.3.3 Công trình đ p ph 2 .....................................................................................31
CH

NG II

NG D NG MÔ HÌNH TH Y V N TH Y L C TÍNH TOÁN MÔ

PH NG NG P L T H DU H CH A ...............................................................33
II.1

ng d ng mô hình th y v n tính toán biên nh p l u và l đ n h ....................33

II.1.1 Phân tích và l a ch n mô hình ........................................................................33
II.1.1.1 Mô hình MIKE - NAM.................................................................................33


iii

II.1.1.2 SWAT ...........................................................................................................33
II.1.1.3 HEC-HMS ....................................................................................................34
II.1.1.4 Nh n xét và l a ch n mô hình ......................................................................34
II.1.2 C s lý thuy t mô hình ..................................................................................35
II.1.2.1 M a ...............................................................................................................35
II.1.2.2 T n th t .........................................................................................................36
II.1.2.3

ng đ n v ................................................................................................37

II.1.2.4 Tính toán dòng ch y ng m ...........................................................................38
II.1.2.5 Di n toán dòng ch y .....................................................................................39
II.1.3 Thi t l p mô hình.............................................................................................39
II.1.4 Hi u ch nh và ki m đ nh mô hình ...................................................................42
II.1.4.1 L a ch n tr n l đ hi u ch nh và ki m đ nh mô hình .................................42
II.1.4.2 Hi u ch nh mô hình tr n l n m 2007 ..........................................................42
II.1.4.3 Ki m đ nh tr n l n m 2009 .........................................................................43

II.1.5 Tính toán l đ n h và các biên nh p l u........................................................45
II.1.5.1 Biên nh p l u c a mô hình ...........................................................................45
II.1.5.2 Tính toán dòng ch y đ n các biên ................................................................46
II.1.5.3 Tính toán l u l
II.2

ng l thi t k đ n l u v c h Khe Tân .............................50

ng d ng mô hình th y l c tính toán ng p l t h du h ch a ...........................52

II.2.1 Phân tích và l a ch n mô hình ........................................................................52
II.2.1.1 Mô hình VRSAP...........................................................................................52
II.2.1.2 Mô hình SAL ................................................................................................53
II.2.1.3 Mô hình ISIS ................................................................................................53
II.2.1.4 B mô hình MIKE ........................................................................................53


iv

II.2.2 C s lý thuy t mô hình ..................................................................................56
II.2.3 Thi t l p mô hình th y l c sông Vu Gia – Thu B n .......................................60
II.2.3.1 Ph m vi nghiên c u ......................................................................................60
II.2.3.2 Các biên c a mô hình ...................................................................................61
II.2.4 Hi u ch nh và ki m đ nh mô hình ...................................................................62
II.2.4.1 Nguyên t c chung .........................................................................................62
II.2.4.2 Hi u ch nh mô hình th y l c v i tr n l tháng 11 n m 2007 ......................62
II.2.4.3 Ki m đ nh mô hình th y l c v i tr n l tháng 9-10 n m 2009 ....................64
CH

NG III MÔ PH NG CÁC K CH B N VÀ XÂY D NG B N

NG P

L T

NG V I CÁC K CH B N ...........................................................................66

III.1 Phân tích các nguyên nhân và xây d ng các k ch b n v đ p ..........................66
III.1.1 Phân tích các nguyên nhân v đ p .................................................................66
III.1.2 Xây d ng các k ch b n ...................................................................................68
III.2 Tính toán các k ch b n ......................................................................................71
III.2.1 Thi t l p mô hình HEC HMS tính đi u ti t và v đ p ..................................71
III.2.2 L u l

ng x đ n h du t

ng ng v i các k ch b n.....................................74

III.2.2.1 Nguyên lý đi u ti t l ..................................................................................74
III.2.2.2 Tính toán l u l

ng tràn thi t k ................................................................78

III.2.2.3 Tính toán l u l

ng qua tràn t

ng ng v i các k ch b n ..........................79

III.3 Xây d ng b n đ ng p l t .................................................................................82

III.3.1 Xây d ng b n đ ng p l t ..............................................................................82
III.3.1.1 Nguyên lý xây d ng b n đ ng p l t ..........................................................82
III.3.1.2 Thi t l p m ng th y l c h l u h Khe Tân ...............................................83
III.3.1.3 Xây d ng b n đ ng p l t ...........................................................................85


v

III.3.2 Th ng kê di n tích ng p .................................................................................88
K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................................91
TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................93


vi

DANH M C HÌNH
Hình I.1 Ph

ng pháp th c hi n lu n v n ................................................................13

Hình I.2 B n đ v trí đ a lý l u v c sông Vu Gia Thu B n.....................................14
Hình I.3 B n đ v trí đ a lý l u v c nghiên c u h Khe Tân ..................................15
Hình I.4 M t c t ngang đ i di n đ p chính ...............................................................29
Hình I.5 M t c t ngang đ i di n đ p ph s 1 ..........................................................30
Hình I.6 M t c t ngang đ i di n đ p ph s 2 ..........................................................32
Hình II.1 B n đ phân vùng tr ng s m a các ti u l u v c tr m Thành M ...........40
Hình II.2 Mô hình hóa dòng ch y tr m th y v n Thành M ....................................41
Hình II.3

ng quá trình l u l

ng th c đo và tính toán tr n l n m 2007 ..........43

Hình II.4

ng l y tích t ng l

ng th c đo và tính toán tr n l n m 2009 ...........43

Hình II.5

ng quá trình l u l

ng th c đo và tính toán tr n l n m 2009 ..........44

Hình II.6

ng l y tích t ng l

ng th c đo và tính toán tr n l n m 2009 ...........44

Hình II.7 B n đ biên nh p l u vùng nghiên c u .....................................................46
Hình II.8 Mô hình hóa dòng ch y các biên nh p l u c a l u v c ............................48
Hình II.9

ng quá trình l thi t k đ n l u v c h ch a Khe Tân .......................52

Hình II.10 M ng s đ th y l c sông Vu Gia Thu B n trong mô hình HEC RAS ..61
Hình II.11

ng quá trình m c n

c th c đo và tính toán tr m Ái Ngh a (hi u

ch nh) .........................................................................................................................63
Hình II.12

ng quá trình m c n

c th c đo và tính toán tr m Giao Th y (hi u

ch nh) .........................................................................................................................63
Hình II.13

ng quá trình m c n

c th c đo và tính toán tr m Ái Ngh a (ki m

đ nh) ..........................................................................................................................64
Hình II.14

ng quá trình m c n

c th c đo và tính toán tr m Giao Th y (ki m

đ nh) ..........................................................................................................................65
Hình III.1 Các nguyên nhân v đ p ..........................................................................67
Hình III.2 Hình nh v đ p Teton n m 1976 ............................................................67
Hình III.3 Hình th c tràn đ nh và xói ng m..............................................................68

vii

Hình III.4

ng quá trình l u l

ng đ n h Khe Tân t

ng ng v i các k ch b n

1, 2, 3 .........................................................................................................................72
Hình III.5

ng quá trình l u l

ng đ n h Khe Tân t

ng ng v i các k ch b n

4, 5 .............................................................................................................................72
Hình III.6 Mô hình hóa h Khe Tân .........................................................................73
Hình III.7 Thông s v đ p ngày m a ......................................................................73
Hình III.8 Thông s v đ p ngày n ng .....................................................................73
Hình III.9 Quan h gi a l u l
Hình III.10 Quan h m c n

ng và l

ng tr .......................................................76

c–l ul

ng x thi t k qua đ p tràn h Khe Tân ...79

Hình III.11

ng quá trình l u l

ng x qua tràn v i k ch b n 1 ..........................80

Hình III.12

ng quá trình l u l

ng x qua tràn v i k ch b n 2 ..........................80

Hình III.13

ng quá trình l u l

ng x qua tràn v i k ch b n 3 ..........................81

Hình III.14

ng quá trình l u l

ng x xu ng h du v i k ch b n 4 ...................81

Hình III.15

ng quá trình l u l

ng x xu ng h du v i k ch b n 5 ...................82

Hình III.16 Mô ph ng m ng sông và khu ch a h l u h Khe Tân .........................84
Hình III.17 Các công trình bên mô ph ng trong HEC RAS .....................................84
Hình III.18 B n đ ng p l t t

ng ng v i k ch b n 1 – X l thi t k ...................86

Hình III.19 B n đ ng p l t t

ng ng v i k ch b n 2 – X l ki m tra ..................86

Hình III.20 B n đ ng p l t t

ng ng v i k ch b n 3 – X l v

Hình III.21 B n đ ng p l t t

ng ng v i k ch b n 4 – V đ p ngày n ng ...........87

Hình III.22 B n đ ng p l t t

ng ng v i k ch b n 5 – V đ p ngày m a ............88

t thi t k ...........87

Hình III.23 Model tính toán di n tích ng p trong ArcGIS........................................89

viii

DANH M C B NG
B ng I.1 Nhi t đ t i cao, t i th p c a m t s tr m .................................................17
B ng I.2 Nhi t đ trung bình tháng, n m t i các tr m ..............................................17
B ng I.3 T c đ gió bình quân và l n nh t, h
B ng I.4 T n su t m a n m

ng các v trí ...................................17

m t s tr m ...............................................................19

B ng I.5 L

ng m a mùa l , mùa ki t và t l so v i l

B ng I.6 L

ng b c h i bình quân tháng, n m ........................................................21

B ng I.7

ng m a n m ...................20

c tr ng hình thái sông chính vùng nghiên c u ......................................23

B ng I.8 T n su t l u l

ng đ nh l s m các tr m th y v n trong l u v c .............24

B ng I.9 T n su t l u l

ng đ nh l mu n các tr m th y v n trong l u v c ...........25

B ng I.10 T n su t l u l

ng đ nh l gi a mùa các tr m th y v n trong vùng .......25

B ng I.11 M ng l

i các tr m khí t

ng th y v n ...................................................26

B ng I.12 Phân b dân c trong khu v c h l u h ..................................................27
B ng II.1 Tr ng s m a các ti u l u v c tr m th y v n Thành M ........................39
B ng II.2 K t qu đánh giá s li u th c đo và tính toán khi hi u ch nh tr n l 2007
...................................................................................................................................43
B ng II.3 K t qu đánh giá s li u th c đo và tính toán khi ki m đ nh tr n l 2009
...................................................................................................................................44
B ng II.4 B thông s tr n l n m 2007 ...................................................................45
B ng II.5

c tr ng l u v c t i các tuy n ................................................................46

B ng II.6 B thông s biên l u v c sông Bung ........................................................48
B ng II.7 B thông s biên l u v c sông Con ..........................................................49
B ng II.8 B thông s biên l u v c khu gi a 1 ........................................................49

B ng II.9 B thông s biên l u v c khu gi a 2 ........................................................50
B ng II.10

c tr ng l

ng m a 1, 3, 5 ngày l n nh t tr m Thành M ..................51

B ng II.11 T ng h p các biên trong mô hình ...........................................................62
B ng II.12 V trí và m t c t ki m tra ........................................................................62
B ng II.13 K t qu th c đo và tính toán khi hi u ch nh tr n l 2007 .......................63
B ng II.14 Các ch tiêu đánh giá sau khi hi u ch nh.................................................64


ix

B ng II.15 K t qu th c đo và tính toán ki m đ nh tr n l 2009..............................65
B ng II.16 Các ch tiêu đánh giá sau khi ki m đ nh .................................................65
B ng III.1 K ch b n tính toán và các thông s v đ p ..............................................71
B ng III.2 Các ph
B ng III.3 L u l

ng trình l u l

ng qua đ p tràn ................................................77

ng x xu ng h l u h Khe Tân v i các k ch b n ......................82

B ng III.4 Di n tích ng p ng v i k ch b n 1 – x l thi t k ..................................89
B ng III.5 Di n tích ng p ng v i k ch b n 2 – x l ki m tra ................................90
B ng III.6 Di n tích ng p ng v i k ch b n 3 – x l v

t thi t k .........................90

B ng III.7 Di n tích ng p ng v i k ch b n 4 – v đ p ngày n ng ..........................90
B ng III.8 Di n tích ng p ng v i k ch b n 5 – v đ p ngày m a ...........................90


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
N

c là y u t quy t đ nh đ n s t n t i và phát tri n môi tr

ng s ng, là tài

nguyên vô cùng quý giá, có t m quan tr ng đ c bi t đ n s s ng trên trái đ t. Trong
công cu c chinh ph c và c i t o thiên nhiên, con ng

i đang d n d n nâng cao kh

n ng khai thác nh ng m t có l i và h n ch nh ng m t có h i mà n

c gây ra. Hàng

ngàn công trình th y l i m c lên nh m đáp ng nhu c u s d ng n

c, đem l i

nh ng hi u qu đáng k trong công cu c xây d ng và phát tri n n n kinh t - xã h i,
h th y l i Khe Tân là m t trong s đó. H Khe Tân, xã
L c) là m t trong nh ng h r ng l n
tích h n 46 tri u mét kh i n
n

ct

i, n

i Chánh (huy n

i

Qu ng Nam v i di n tích g n 840ha, dung

c. H không ch là n i nuôi tr ng th y s n và c p

c sinh ho t cho nhân dân các xã lân c n mà còn là đi m du l ch sinh

thái.
Nh ta đã bi t, các h th y l i th

ng đ

c xây d ng ph c v đa m c tiêu, tuy

nhiên các h , đ p th y l i luôn là nh ng công trình d b t n th
m a l l n. Các h ch a

ng nh t là khi có

l u v c sông Vu Gia – Thu B n nói chung và h th y l i

Khe Tân nói riêng v i đ c đi m là dung tích phòng l nh , do v y khi có l thì h u
nh toàn b l

ng l v h s đ

ng t t ng cao làm cho hi n t

c x h t, d n đ n l u l

ng dòng ch y h du đ t

ng ng p l t x y ra và còn có th gây nên s s t l c a

đ t đá, đe d a nghiêm tr ng đ i s ng và tính m ng dân sinh kinh t vùng h du.
Ngoài ra do s thay đ i c a khí h u toàn c u làm cho di n bi n th y v n tr nên
ph c t p, l l t xu t hi n nhi u h n và b t th

ng h n. Chính nh ng y u t này làm

quá trình khai thác và qu n lý h ch a c ng nh phòng ch ng l ch a th t s hi u
qu , và vi c gi m thi u nh ng tác đ ng b t l i có th x y ra là công tác đang đ

c

đ t lên hàng đ u.
Bên c nh vi c x l thi t k c a h thì ng

i dân

vùng h l u h Khe Tân

còn ph i đ i m t v i m t nguy c r i ro cao, đó là s c v đ p. V đ p s khi n
cho hàng ngàn h dân vùng h du chìm trong ng p l t, gây ra nh ng thi t h i to l n
v ng

i và tài s n. T n m 2012 đã có m t s báo cáo không chính th c v tình


2

tr ng xu t hi n nhi u v t n t và l rò r n
v nđ đ

c t i đ p h ch a Khe Tân.

ây là m t

c s quan tâm c a c c ng đ ng xã h i. Vì v y vi c nghiên c u đ l p ra

các quy ho ch, chi n l

c và gi i pháp c th đ

ng phó v i v đ p trong tr

ng

h p kh n c p là r t c n thi t.
Lu n v n s phân tích các nguyên nhân v đ p c ng nh xây d ng các k ch
b n v đ p cho h ch a Khe Tân. Bên c nh đó lu n v n c ng s ti n hành xác đ nh
quá trình x l thi t k c a h ch a, quá trình x l do v đ p m t cách đinh l
L y đó là c s đ tính toán tình tr ng ng p l t nh th nào.

ng.

ây s là c s khoa

h c tin c y và c n thi t đ đánh giá tác đ ng c a ng p l t t i đ i s ng kinh t , xã
h i c a dân c vùng h l u đ p. T nh ng s c n thi t k trên tôi ch n đ tài:
“Nghiên c u tính toán ng p l t và nh h
Tân trong tr

ng c a nó đ n h du h ch a Khe

ng h p x l và v đ p”.

2. M c đích c a đ tài
M c tiêu: Xây d ng mô hình th y l c mô ph ng quá trình v đ p Khe Tân
nh m xác đ nh m t cách đ nh l

ng quá trình x l thi t k và v đ p. T đó xây

d ng b n đ ng p l t v i các k ch b n khác nhau và tính toán di n tích ng p do x

l thi t k và v đ p gây ra đ i v i dân c vùng h du.
3.

it

ng và ph m vi nghiên c u

Nghiên c u đ c đi m m a, l trên l u v c sông Vu Gia – Thu B n, t đó s
d ng ph

ng pháp mô hình hóa toán h c đ tính toán mô ph ng quá trình dòng

ch y l trên sông Vu Gia – Thu B n, l y đó làm c s tính toán l thi t k đ n h
và vi c x l thi t k hay v đ p c a h Khe Tân.
Ph m vi nghiên c u
• Các h ng m c công trình nh h Khe Tân, các công trình đ u m i, đ p chính
đ p ph , tràn x l , c ng l y n

c.

• Khu v c h l u h Khe Tân bao g m các xã
i Th ng thu c huy n
4. Cách ti p c n và ph
Cách ti p c n:

i Chánh,

i L c, t nh Qu ng Nam.
ng pháp nghiên c u

i Th nh,

i Tân,


3

• Thu th p tìm hi u các tài li u liên quan.
• Nghiên c u các đ tài d án đã th c hi n liên quan đ n đ tài lu n v n.
• Tham kh o ý ki n các chuyên gia.
Các ph
1- Ph

ng pháp nghiên c u:
ng pháp th ng kê và x lý s li u: Ph

trong vi c x lý các tài li u v đ a hình, khí t

ng pháp này đ

c s d ng

ng, th y v n ph c v cho các tính

toán, phân tích c a lu n v n.
2- Ph
đ

ng pháp mô hình toán: Mô hình m a – dòng ch y, mô hình th y l c

c dùng đ mô ph ng quá trình l , xây d ng b n đ ng p l t đ p Khe Tân.
3- Ph

ng pháp k th a: Trong quá trình th c hi n, lu n v n c n tham kh o

và k th a các k t qu có liên quan đã đ

c nghiên c u tr

c đây c a các tác gi ,

c quan và t ch c khác. Nh ng th a k nh m làm k t qu tính toán c a lu n v n
phù h p h n v i th c ti n c a vùng nghiên c u.
4-Ph

ng pháp Vi n thám và GIS:

ng d ng các công c GIS đ xây d ng

các b n đ ng p l t ng v i các k ch b n và tính toán di n tích các xã ch u nh
h

ng do ng p l t.


4

CH

NG I T NG QUAN V L U V C SÔNG VU GIA – THU B N,

KHE TÂN VÀ CÁC NGHIÊN C U V V

P

P

I.1 T ng quan các nghiên c u v v đ p
I.1.1 M t s tr

ng h p v đ p trên th gi i và Vi t Nam

Trên th gi i nói chung và

Vi t Nam nói riêng có r t nhi u con đ p b v

do nhi u nguyên nhân khác nhau. D

i đây là m t s con đ p trên th gi i và

Vi t Nam đã b v .
I.1.1.1 M t s tr
a.

ng h p v đ p trên th gi i

p B n Ki u, Trung Qu c
ây là con đ p đ

đ

c xây d ng trên sông Ru t nh Hà Nam, Trung Qu c, đ p

c làm b ng đ t sét và cao 24,5m sau khi gia c đ

c các chuyên gia Xô Vi t

đánh giá là "đ p thép". S c vào n m 1975 đã làm con đ p này b v và gây ra
thi t h i n ng n . Sau đó nó đã đ
b v làm cho 175.000 ng

c xây d ng l i. Trong mùa l n m 1975, đ p đã

i thi t m ng và h n 11 tri u ng

S c này c ng đã phá h y 1 ngu n n ng l
Trung Qu c. V i công su t lên đ n 18 GW, t

ng kh ng l đang cung c p cho

ng đ

20 lò ph n ng h t nhân, nhà máy th y đi n này đ
1/3 nhu c u s d ng vào lúc cao đi m c a c V

i khác m t nhà c a.

ng 9 nhà máy nhi t đi n hay
c xem là có kh n ng đáp ng

ng qu c Anh.

Nguyên nhân là do thi u thông tin liên l c. Liên l c gi a các h ch a trong h
th ng b c t đ t. D báo sai v l
tr th n ng c a n
b.

ng m a. Ch n ch trong vi c x b m t l

ng d

c và do thi u d li u th y v n.

p Gleno, Italia
Gleno là con đ p nhi u t ng đ

Italia. Con đ p đ

c xây d ng trên sông Gleno

Valle di Scalve,

c xây d ng t n m 1916 đ n n m 1923 v i m c tiêu s n xu t

đi n n ng. Tuy nhiên, ch sau 40 ngày sau khi n

cđ

c ch a đ y ph n lòng h , thì

m t ph n l n c a đ p đã b v vào ngày 1/12/1923 làm 356 ng

i thi t m ng.

Theo nh ng đi u tra, nguyên nhân d n đ n s c c a đ p Gleno ph n l n là do
ch quan. Vi c thi u kinh phí đã làm các nhà th u thay đ i thi t k và thi t k m i
đã không phù h p v i lo i móng đ

c thi công t tr

c.

n v thi công không s


5

d ng lo i v a, xi m ng thích h p và thi u kinh phí, thi t k đ p Gleno đã thay đ i
t đ p bê tông tr ng l c chuy n sang đ p nhi u t ng.
Ngoài ra m t s nguyên nhân khác nh : Tay ngh công nhân kém, sai ph m
trong s d ng v t li u, s thay đ i thi t k t đ p tr ng l c sang đ p đa vòm và bê
tông không hoàn toàn khô khi h đ

c ch a đ y n

c.

p Kelly Barnes, M

c.

Kelly Barnes là đ p đ p b ng đ t
b v sau 1 tr n m a l n làm 39 ng

bang Georgia, M . Ngày 6/11/1977 nó đã

i thi t m ng và thi t h i v tài s n lên đ n 3,8

tri u USD.
Sau 1 tr n m a r t l n kéo dài trong t tr a đ n đêm 5/11 sáng s m ngày
6/11/1977, vào lúc 1h30, con đ p đã v

t qua gi i h n ch u đ ng và

t tuôn n

c

v phía h l u.
Theo đi u tra, nguyên nhân d n đ n s c là khi xây d ng các k s đã tính
toán sai v đ d c mái đ p.

i u này đã làm thay đ i tr ng tâm và kh n ng ch u

l c c a con đ p trong đi u ki n tr i m a l n. M c dù ch là m t s c nh c ng có
th làm c con đ p b n
th

c cu n trôi và nguyên nhân chính là do kh i đ t có kích

c 3,7x9,1m b cu n trôi lúc ban đ u gây ra s c .

I.1.1.2 M t s tr

ng h p v đ p t i Vi t Nam

Theo th ng kê và kh o sát s b c a c quan ch c n ng, Vi t Nam có h n hai
tr m đ p và h n 95% trong s đó là không đ t yêu c u. Ph n l n đ p và h ch a t p
trung

mi n Trung, n i có đ d c cao (m t bên giáp núi, m t phía giáp bi n). Vì

v y, nh ng l n x l và v đ p gây ra h u qu kinh hoàng cho toàn b ng

i dân

trong khu v c.
a.

p Su i Hành

Khánh Hoà

p Su i Hành có m t s thông s c b n sau: Dung tích h : 7,9 tri u m3
n

c, chi u cao đ p: 24m, chi u dài đ p: 440m.

p đ

c kh i công t tháng

10/1984, hoàn công tháng 9/1986 và b v vào 2 gi 15 phút đêm 03/12/1986.
Thi t h i do v đ p: Trên 100 ha cây l

ng th c b phá h ng, 20 ha đ t tr ng tr t b

cát s i vùi l p, 20 ngôi nhà b cu n trôi, 4 ng

ib n

c cu n ch t.


6

Nguyên nhân: Khi thí nghi m v t li u đ t đã b sót không thí nghi m 3 ch
tiêu r t quan tr ng là đ tan rã, đ lún
di n đ
l

t và đ tr

ng n , do đó đã không nh n

c tính hoàng th r t nguy hi m c a các bãi t đó đánh giá sai l m ch t

ng đ t đ p đ p. Công tác kh o sát đ a ch t quá kém, các s li u thí nghi m v

đ t b sai r t nhi u so v i k t qu ki m tra c a các c quan chuyên môn c a Nhà
n

c nh Tr

ng

i h c Bách khoa TP. HCM, Vi n Khoa h c Thu l i Mi n

Nam.
V t li u đ t có tính ch t ph c t p, không đ ng đ u, khác bi t r t nhi u, ngay
trong m t bãi v t li u các tính ch t c lý l c h c c ng đã khác nhau nh ng không
đ

c mô t và th hi n đ y đ trên các tài li u.
Do vi c đ t trong thân đ p không đ ng nh t, đ ch t không đ u cho nên sinh

ra vi c lún không đ u, nh ng ch b x p đ t b tan rã khi g p n
s t trong thân đ p, dòng th m nhanh chóng gây nên lu ng n

c gây nên s lún

c xói xuyên qua đ p

làm v đ p.
Vi c l a ch n sai l m dung tr ng khô thi t k c a đ t đ p đ p là m t trong
nh ng nguyên nhân chính d n đ n s c v đ p. K s thi t k không n m b t đ

c

các đ c tính c b n c a đ p đ t, không ki m tra đ phát hi n các sai sót trong kh o
sát và thí nghi m nên đã ch p nh n m t cách d dàng các s li u do các cán b đ a

ch t cung c p.
Không có bi n pháp x lý đ
đ t khác nhau có đ
n u ng

m thích h p cho đ t đ p đ p vì có nhi u lo i

m khác nhau, b n thân đ

i thi t k không đ a ra gi i pháp x lý đ

m l i thay đ i theo th i ti t nên
m thích h p s

nh h

ng r t

l n đ n hi u qu đ m nén và dung tr ng c a đ t.
L a ch n k t c u đ p không h p lý. Khi đã có nhi u lo i đ t khác nhau thì
vi c xem đ p đ t là đ ng ch t là m t sai l m l n, l ra ph i phân m t c t đ p ra
nhi u kh i có các ch tiêu c lý l c h c khác nhau đ tính toán an toàn n đ nh cho
toàn m t c t đ p. Khi đã có nhi u lo i đ t khác nhau mà tính toán nh đ p đ ng
ch t c ng là 1 nguyên nhân quan tr ng d n đ n s c đ p Su i Hành.


7

Trong thi công c ng có r t nhi u sai sót nh bóc l p đ t th o m c không h t,
chi u dày r i l p đ t đ m quá dày trong khi thi t b đ m nén lúc b y gi ch a đ

trang b đ n m c c n thi t và đ t yêu c u, bi n pháp x lý đ
yêu c u ch t l

c

m không đ m b o

ng, x lý n i ti p gi a đ p đ t và các m t bê tông c ng nh nh ng

vách đá c a vai đ p không k cho nên thân đ p là t h p c a các lo i đ t có các ch
tiêu c lý l c h c không đ ng đ u, d

i tác d ng c a áp l c n

c sinh ra bi n d ng

không đ u trong thân đ p, phát sinh ra nh ng k n t d n d n chuy n thành nh ng
dòng xói phá ho i toàn b thân đ p.
p Su i Tr u

b.

Khánh Hoà

p Su i Tr u

Khánh Hoà b s c 4 l n:

+ L n th 1: N m 1977 v đ p chính l n 1
+ L n th 2: N m 1978 v đ p chính l n 2

+ L n th 3: N m 1980 xu t hi n l rò qua đ p chính
+ L n th 4: N m 1983 s t mái th

ng l u nhi u ch , xu t hi n 7 l rò

đuôi

c ng.
p Su i Tr u có dung tích 9,3 tri u m3 n

c, chi u cao đ p cao nh t: 19,6m,

chi u dài thân đ p: 240m.
Nguyên nhân c a s c :
V thi t k : Xác đ nh sai dung tr ng thi t k . Trong khi dung tr ng khô đ t
c n đ t g = 1,84T/m3 thì ch n dung tr ng khô thi t k gk = 1,5T/m3 cho nên không
c n đ m, ch c n đ đ t cho xe t i đi qua đã có th đ t dung tr ng yêu c u, k t qu
là đ p hoàn toàn b t i x p.
V thi công:
đ mđ t

ào h móng c ng quá h p không còn ch đ ng

mang c ng.

t đ p không đ

c ch n l c, nhi u n i ch đ t dung tr ng

khô gk = 1,4T/m3, đ đ t các l p quá dày, phía d

V qu n lý ch t l

i đ m đ ng

i m i l p không đ

c đ m ch t.

ng:

+ Không th m đ nh thi t k .
+ Giám sát thi công không ch t ch , nh t là nh ng ch quan tr ng nh mang
c ng, các ph n ti p giáp gi a đ t và bê tông, không ki m tra dung tr ng đ y đ .


8

+S l
th

ng l y m u thí nghi m dung tr ng ít h n quy đ nh c a tiêu chu n,

ng ch đ t 10% và không đánh d u v trí l y m u.
Nh v y, s c v đ p Su i Tr u đ u do l i c a thi t k , thi công và qu n lý.

c.

p Am Chúa

Khánh Hoà

p Am Chúa

Khánh Hoà đ

khánh thành thì l v làm n
bình th

c hoàn thành n m 1986, sau khi chu n b

c h dâng cao, xu t hi n l rò t d

im cn

c dâng

ng r i t l rò đó chia ra làm 6 nhánh nh nh ng vòi c a con b ch tu c

xói qua thân đ p làm cho đ p v hoàn toàn ch trong 6 ti ng đ ng h .
d.

p th y đi n akrông 3
Kho ng 7 gi ngày 7/10/2012, hai khoang tràn (ngang 20 m, cao 6 m) bên trên

c a đ p chính nhà máy đã b v . Nguyên nhân là do công trình đang trong quá trình
thi công hoàn thi n, k t h p v i vi c tích n

c lòng h đ th t i t máy và m a l

l n làm cho đ p ch n c a công trình th y đi n

akrông 3 b v . T ng thi t h i

c

tính kho ng 20 t đ ng.
Trên đây là m t s ví d v nh ng v v đ p đã x y ra, ngoài ra v n còn r t
nhi u tr

ng h p v đ p khác trên th gi i và Vi t Nam. Các v v đ p đ u gây ra

thi t h i to l n v con ng

i và tài s n, đ t ra bài toán v nghiên c u v đ p c p

bách h n bao gi h t.
I.1.2 Tình hình nghiên c u sóng v đ p trên th gi i
An toàn c a đ p, c ng, đê … có t m quan tr ng đ c bi t. Vi c nghiên c u
c nh báo v đ p trong đi u ki n b t l i đ i v i h l u công trình đã đ
t i các n

c trên th gi i nh

M , Châu Âu, Trung Qu c và nhi u n

s quan tâm c a nhi u nhà nghiên c u trên th gi i và trong n
V n b n quy ph m pháp lu t đ u tiên
hành

c th c hi n

c khác, đ

c

c.

Châu Âu v r i ro v đ p đ

c ban

Pháp n m 1968 sau khi đ p Malpasset b v n m 1959 làm trên 400 ng

ib

ch t và m t tích. M t trong các c quan có kinh nghi m nghiên c u v v đ p là
Phòng thí nghi m Th y l c Qu c gia Pháp.
M t mô hình cho ch c n ng nghiên c u v đ p th
+ Mô t v t v theo kích th

ng có 3 mô đun c b n là:

c hình h c và phát tri n v t v theo th i gian;


9

+ Tính đ

ng quá trình l u l

ng ch y qua v t v ;

+ Di n toán quá trình sóng v đ p xu ng h l u.
Các mô hình mô ph ng v đ p có đ c đi m là s d ng các đi u ki n biên
trong đ mô t dòng ch y t i các v trí d c theo đ
Saint-Venant không áp d ng đ

ng ch y mà t i đó ph

c nh đ p tràn, thác n

ng trình

c, v t v , c u c ng, đ p có

c a đi u khi n.
Tr

c đây, xu th nghiên c u là các n l c xây d ng các mô hình chuyên

nghiên c u v v đ p. Mô hình v đ p đ

c dùng ph bi n nh t

Hoa K là mô

hình DAMBRK (Dam-Break Flood Forecasting Model) do Fread thi t l p (1977,
1980, 1981). Mô hình có 3 ch c n ng : Mô t v t v theo hình h c và theo th i
gian, tính quá trình l u l
hình DAMBRK đã đ

đ p ch n n

ng qua v t v và di n toán quá trình xu ng h l u. Mô

c áp d ng đ tái t o sóng l truy n xu ng h l u gây ra b i

c Teton b v vào n m 1976.

dài 3000ft. H u qu đã làm 11 ng

p Teton là đ p đ t cao 300ft (91,1m)

i ch t, 25000 ng

i m t nhà c a và thi t h i v t

ch t kho ng 400 tri u đô la. K t qu mô ph ng sóng v

đ p b ng mô hình

DAMBRK có s phù h p t t v i s li u đo đ c kh o sát.
Mô hình FLDWAV là mô hình t ng h p c a 2 mô hình mô hình th y l c
m ng sông DWOPER (Dynamic Wave Operational Model) và DAMBRK có kh
n ng tính sóng v đ p, đi u khi n các c a x công trình h và di n toán th y l c
đ

c Fread xây d ng n m 1985. Mô hình đã đ

gi i s h ph

c phát tri n d a trên ph

ng trình Sain-Venant theo s đ

có nhi u tính n ng u vi t b o đ m đ

ng pháp

n phi tuy n có tr ng s . Mô hình

n đ nh và các ch c n ng mô ph ng công

trình và h th ng sông. Mô hình FLDWAV đ

c m t s T ch c, Hi p h i qu c t

công nh n là mô hình chính th c trong nghiên c u l do v đ p và là c s đ so
sánh khi nghiên c u ng d ng các mô hình khác.
Hiên nay, trên th gi i, xu t hi n xu h

ng áp d ng mô hình 2 chi u đ nghiên

c u sóng v đ p. M t trong s các mô hình 2 chi u đ tính sóng v đ p có c s lý
thuy t ch t ch là mô hình RBFVM-2D, mô hình áp d ng ph
tích và s đ gi i Osher. Mô hình đ

ng pháp ph n t th

c ng d ng đ i v i m t bài toán m u có

10

t

ng đ p trong lòng d n m t đ n v chi u r ng, đ sâu th

l u 0,3m v t c th i. V i b

c tính 0,05s, k t qu tính toán cho th y v n t c và đ

sâu h l u là 4,66m/s và 2,22m, có sai s t
tích. M t mô hình 2 chi u khác có th
BIPLAN, mô hình đ
h ph

ng l u 5m, đ sâu h

c xây d ng t i

ng đ i nh h n 1% so v i k t qu gi i

ng d ng đ tính sóng v đ p là mô hình
i h c Bách Khoa Lisbon d a trên c s gi i

ng trình Sain-Vennant 2 chi u b ng ph

ng pháp MacCormack-TVD. Mô

hình s d ng đi u ki n biên trong đ mô t sóng v đ p chuy n đ ng trong vùng

đ ng b ng. Mô hình đ

c ng d ng cho h th ng h bao g m:

p bê tông cánh

cong Funcho cao 49m, dài 165m và đ p đ t đ p Arade cao 50m, chi u dài 246m.
p Funcho đ

c gi thi t là v t c th i và toàn b , d p Arade đ

c gi thi t là v

t ng ph n và t t . K t qu tính toán đ sâu c a sóng v đ p h l u đ p Arade có
sai s 3m so v i mô hình DAMBRK.
M t xu h

ng nghiên c u khác là ng d ng mô hình 1-2 chi u k t h p đ mô

t v đ p truy n xu ng vùng đ ng b ng. M t trong s các mô hình có các ng d ng
th c t là mô hình DHM (Diffusion Hydrodynamic Model) và Mike-Flood. Mô
hình DHM là mô hình sóng khuy ch tán 1D mô ph ng dòng ch y 1 chi u trong h
th ng sông và 2D trong vùng ng p l t đ

c nghiên c u

Hoa K

Hromadka và C.C.Yen xây d ng n m 1986. Mô hình 1 và 2 chi u đ

do T.V.

ck tn iv i

nhau b ng lu t cân b ng và ch y tràn. Mô hình Mike-Flood là mô hình c a Vi n
Th y l c an M ch.
Hi n nay, do v đ p đ

c xem là m t d ng đ c bi t c a sóng l có c

ng đ

m nh, lên nhanh, xu ng nhanh nên xu th chung là các mô hình th y đ ng l c đ

c

nghiên c u b sung mô đun mô ph ng sóng v đ p trong mô hình t ng th . Các mô
hình th y đ ng l c 1D có kh n ng đ

c áp d ng nghiên c u v đ p trên th gi i

là NWS FLDWAV (Hoa K ), HEC-RAS (Hoa K ), MIKE-11 ( an M ch), mô
hình ISIS (Vi n Th y l c Anh), MASCARET (Pháp). Các mô hình này có các ch c
n ng mô ph ng V

h th ng các h ch a và di n toán ng p l t h l u. Tuy nhiên,

mô hình FLDWAV v n đ

c xem là mô hình chuyên d ng đ nghiên c u v đ p.

11

Xu h

ng nghiên c u trên thí nghi m mô hình v t lý: v i vi c xây d ng các

đ p mô ph ng nh th c t , đánh giá quá trình v đ p. Vi n nghiên c u khoa h c
th y l i Nam Kinh, Trung Qu c trên n n t ng nghiên c u c lý v đ p tràn đ nh, đã
tri n khai nghiên c u c lý phá ho i đ
xâm nh p đ

ng ng d n đ n v đ p, quá trình phá ho i

ng ng là phát sinh trong kh i đ p, c lý l c h c ph c t p, liên quan

đ n nhi u ngành khoa h c nh th y l c, c đ t, v n chuy n bùn cát… V i s chu n
b khá công phu, thí nghi m c a Vi n đã thu đ

c k t qu v đ p ng d n kh i đ p

nguyên hình hoàn ch nh.
I.1.3 T ng quan các nghiên c u sóng v đ p t i Vi t Nam
Vi t Nam, vi c nghiên c u tính toán v đ p (V ) đ
c u t i Tr
Môi tr

ng

c quan tâm nghiên

i h c Xây d ng Hà N i, Vi n Khoa h c Khí t

ng Th y v n và

ng, Vi n C h c và Vi n Khoa h c Th y l i.

Nghiên c u tính toán v đ p h th ng h Lai Châu, S n La, Hòa Bình đã đ
i h c Xây d ng Hà N i ph i h p v i Vi n Khoa h c Khí t
tr

c

ng Th y v n và Môi

ng th c hi n do Ban Qu n lý Công trình Th y đi n S n La đ u t nghiên c u

trên c s áp d ng mô hình FLDWAV c a Hoa K khi l a ch n ph
h S n La.

ng án thi t k

ng th i, nghiên c u c nh báo ng p l t vùng đ ng b ng sông H ng

n u x y ra s c v đ p h Hòa Bình trên c s áp d ng mô hình FLDWAV k t
h p v i mô hình DHM. K t qu nghiên c u cho th y: N u v đ p Lai Châu, các h
S n La, Hòa Bình có th v n hành b o đ m an toàn cho h du. Các k t qu nghiên
c u trên đã đ

c H i đ ng th m đ nh nhà n

c thông qua. Ngoài ra, các c quan

nghiên c u khác nh Vi n C h c, Vi n Khoa h c th y l i c ng đã có các nghiên
c u đ ng th i v tính toán v đ p.
Kinh nghi m áp d ng mô hình FLDWAV
ph ng t t quá trình v đ p và tính đ
k t qu nghiên c u đã đ

Vi t Nam cho th y mô hình mô

c quá trình l u l

ng SV có đ tin c y cao,

c th m đ nh và đánh giá là h p lý. Mô hình HEC-RAS,

Mô hình Mike-11, mô hình ISIS là mô hình th y l c có kh n ng nghiên c u v đ p
và truy n xu ng h l u tuy ch a có nhi u các ng d ng th c t .


12

Nghiên c u tính toán truy n l trong h th ng sông di n toán ng p l t hi n
nay

n

c ta đ i v i các vùng đ ng b ng r ng l n, các mô hình 1 chi u nh mô

hình Mike-11, mô hình HEC-RAS đ

c ng d ng khá ph bi n

th ng sông H ng-sông Thái Bình và mô hình ISIS đ

vùng h l u h

c ng d ng ph bi n

ng

b ng sông C u Long, đ t k t qu t t do mô hình có giao di n thân thi n và có kh
n ng x lý kh i l

ng l n các thông tin v đ a hình và m t c t.

Các mô hình 1 và 2 chi u k t h p nh mô hình DHM, mô hình Mike-flood là
các mô hình thích h p v i các khu v c ng p l t có quy mô v a

các vùng đ ng

b ng ven bi n mi n Trung do ph i x lý các thông tin v đ a hình, m t c t và kh p
n i s li u đ a hình-m t c t. M t s các nghiên c u v đ p và mô ph ng ng p l t s
d ng MIKE Flood nh :
+ Nghiên c u l và l do v đ p trong h th ng sông H ng - Thái Bình" c a
Vi n Khoa h c th y l i Vi t Nam” t n m 2002 – 2003.
+ Nghiên c u nh h
+ L p ph

ng tình hu ng v đ p h K G - Hà T nh đ n vùng h du

ng án phòng, ch ng l , l t cho vùng h du h ch a Su i Hành, t nh

Khánh Hòa.
I.1.4 Ph
Ph
I.1:

ng pháp lu n
ng pháp tính toán trong lu n v n đ

c th c hi n theo trình t nh hình


13

Hình I.1 Ph
I.2

c đi m đ a lý t nhiên

I.2.1 V trí đ a lý

ng pháp th c hi n lu n v n


14

H ch a n

c Khe Tõn thu c xó

i Chỏnh, Huy n

i L c, t nh Qu ng

Nam, cỏch trung tõm thnh ph Tam K 70 KM v phớa B c.
Khu t
Tõn,

i n m trong a ph n cỏc xó:

i Phong,

i Minh v

iC

i Chỏnh,

i Th ch,

i Th ng,

i

ng

To a lý tuy n cụng trỡnh:
+V b c

: 15o4600 - 15o4845

+ Kinh ụng : 107o5900 - 108o0110
H ch a Khe Tõn n m trong l u v c sụng Vu Gia Thu B n, ch u nh h

ng

c a cỏc i u ki n t nhiờn khớ h u sụng Vu Gia Thu B n. Trong lu n v n s trỡnh
by khỏi quỏt v cỏc i u ki n t nhiờn khớ h u sụng Vu Gia Thu B n, qua ú ta
s cú cỏi nhỡn t ng quỏt v i u ki n t nhiờn c a h Khe Tõn thụng qua l u v c
sụng Vu Gia Thu B n.
B N

V TR A Lí L U V C SễNG VU GIA THU B N

10730'0"E

1080'0"E

Hương Trà
Hương Thuỷ

1090'0"E

Phú Lộc

Thừa Thiên- Huế

Liên Chiểu

Sơn Trà
Hải Châu

Nam Đông
Hoà Vang
160'0"N

TP.Đà Nẵng

160'0"N

A Lưới

10830'0"E

Ngũ Hành sơn
Hiên

Điện Bàn

TX. Hội An

Đại Lộc
Duy Xuyên

Thăng Bình

Quế Sơn
Giằng

TX. Tam Kỳ

1530'0"N

1530'0"N

Quảng Nam
Hiệp Đức

Tiên Phước
Núi Thành

Lý Sơn

Phước Sơn

Lý Sơn
Bình Sơn
Trà My

Trà Bồng

Sơn Tịnh

CH GI I
Ranh gi i huy n

150'0"N

Kon Tum

Sơn Hà
Sơn Tây

Ngọc Hồi
10730'0"E

Đắk Tô
1080'0"E

Kon Plông
10830'0"E

i qu c gia

Ranh gi i t nh
Nghĩa Hành Sụng, su i
Minh Long
Mộ ĐứcL u v c Vu Gia Thu B n
Ba Tơ
1090'0"E

Hỡnh I.2 B n v trớ a lý l u v c sụng Vu Gia Thu B n

150'0"N

TX. Quảng Ngãi

Quảng NgãiTư
Biờn gi
Nghĩa

Đắk Glei