Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu nguy cơ sự cố hồ chứa nhỏ vùng Bắc Trung Bộ do mưa lũ

• Tác giả: Nguyễn Văn Lợi
• Người hướng dẫn: PGS. Đoàn Doãn Tuấn
• Trường học: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam
• Chuyên ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu nguy cơ sự cố hồ chứa nhỏ vùng Bắc Trung Bộ do mưa lũ
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• 1.6. Cấu trúc của luận án
• 1.7. Những đóng góp mới của luận án
• 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU NGUY CƠ SỰ CỐ CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
• 2.1. Sự cố các hồ chứa trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.1.1. Trên thế giới
• 2.1.2. Tổng quan nghiên cứu về mưa lũ gây nguy cơ sự cố hồ-đập trên thế giới và ở Việt Nam
• 2.1.2.1. Trên thế giới
• 2.1.3. Kết luận
• 3. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ MƯA VÀ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN PHÂN CẤP NGUY CƠ SỰ CỐ DO MƯA LŨ CÁC HỒ CHỨA NHỎ VÙNG BẮC TRUNG BỘ
• 3.1. Đặc trưng mưa gây lũ trên diện rộng khu vực nghiên cứu
• 3.2. Đặc trưng mưa trong các đợt lũ lụt lớn tại Nghệ An
• 3.3. Đặc trưng mưa trong các trận lũ lụt lớn tại Hà Tĩnh
• 3.4. Đặc trưng mưa trong các trận lũ lụt lớn tại Quảng Trị
• 3.5. Các yếu tố lưu vực ảnh hưởng đến sự hình thành dòng chảy lũ
• 3.6. Vai trò của quy luật phân bố mưa theo thời gian đối với nguy cơ mất an toàn hồ chứa
• 3.7. Đường tần suất lượng mưa 1 ngày lớn nhất và mưa 24h liên tục lớn nhất
• 3.8. Lượng mưa 1 ngày lớn nhất và lượng mưa 24h liên tục lớn nhất
• 3.9. Đặc trưng mưa 24h liên tục lớn nhất khu vực nghiên cứu
• 3.10. Vai trò của phân bố mưa trong sức chịu tải dòng chảy lũ đến hồ của các công trình hồ chứa nhỏ vùng Bắc Trung Bộ
• 3.11. Đặc tính phân bố mưa vùng BTB
• 3.12. Cơ sở khoa học của quy luật phân bố mưa 24h liên tục lớn nhất
• 3.13. Xác định phân bố lệch chuẩn mưa 24h liên tục lớn nhất đối với khu vực nghiên cứu
• 3.14. Về phân bố mưa ngắn hơn 24h liên tục lớn nhất đối với khu vực nghiên cứu
• 3.15. Phương pháp luận phân cấp nguy cơ sự cố liên quan đến mưa lũ đối với các công trình hồ chứa nhỏ vùng BTB
• 3.15.1. Phương pháp luận và cơ sở lựa chọn phân cấp nguy cơ sự cố
• 3.15.2. Phân cấp nguy cơ sự cố theo các chỉ số KV, KS, KQ
• 3.15.3. Kết luận
• 4. CHƯƠNG 2: PHÂN CẤP NGUY CƠ SỰ CỐ DO MƯA LŨ, ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI VÀ KHẢ NĂNG XẢ LŨ NHẰM NÂNG CAO AN TOÀN CÁC HỒ CHỨA NHỎ VÙNG BẮC TRUNG BỘ
• 4.1. Phân cấp mức độ nguy cơ sự cố liên quan đến mưa lũ đối với các công trình hồ chứa nhỏ tỉnh Nghệ An
• 4.1.1. Theo tỷ số giữa dung tích hồ chứa và diện tích lưu vực thu nước KV
• 4.1.2. Theo tỷ số giữa diện tích hồ chứa và diện tích lưu vực thu nước KS
• 4.1.3. Theo tỷ số giữa lưu lượng nước do mưa 1h lớn nhất tần suất P=1% và chiều rộng đập tràn KQ
• 4.1.4. Phân cấp nguy cơ sự cố theo các chỉ số KV, KS và KQ
• 4.1.5. Đánh giá kết quả phân cấp nguy cơ sự cố và sự cố thực tế hồ chứa khu vực tỉnh Nghệ An
• 4.2. Kết quả phân cấp mức độ nguy cơ sự cố liên quan đến mưa lũ đối với các công trình hồ chứa nhỏ khu vực Hà Tĩnh và Quảng Trị
• 4.2.1. Tỉnh Hà Tĩnh
• 4.2.2. Tỉnh Quảng Trị
• 4.3. Mô hình đánh giá ảnh hưởng của phân bố mưa 24h LTLN tới dòng chảy lũ đến hồ và nhu cầu xả lũ của hồ chứa
• 4.3.1. Phần mềm mô hình HEC-HMS
• 4.3.2. Đặc điểm phân bố mưa 24h liên tục lớn nhất và 1h lớn nhất
• 4.3.3. Mô hình đánh giá ảnh hưởng của phân bố mưa tới dòng chảy lũ đến hồ và nhu cầu xả lũ hồ chứa nước Khe Nu
• 4.4. Đề xuất công tác nâng cao an toàn hồ chứa nhỏ vùng Bắc Trung Bộ do ảnh hưởng của mưa lũ
• 4.4.1. Xác định sức chịu tải và yêu cầu xả lũ nhằm nâng cao an toàn cho hồ chứa
• 4.4.2. Đề xuất các bước tiến hành phân cấp nguy cơ sự cố hồ chứa nhỏ vùng BTB
• 4.4.3. Kết luận
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Những kết quả đã đạt được của luận án
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu nguy cơ sự cố hồ chứa nhỏ vùng Bắc Trung Bộ

Luận án tập trung vào nghiên cứu nguy cơ sự cố của các hồ chứa nhỏ tại vùng Bắc Trung Bộ do ảnh hưởng của mưa lũ. Khu vực này có địa hình phức tạp, thường xuyên chịu tác động của thiên tai như bão, lũ, và hạn hán. Các hồ chứa được xây dựng từ những năm 70-80 của thế kỷ XX đang xuống cấp nghiêm trọng, tiềm ẩn nguy cơ sự cố cao. Nghiên cứu nhấn mạnh sự cần thiết của việc quản lý hồ chứa và đánh giá nguy cơ để đảm bảo an toàn hồ chứa trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

1.1. Đặc điểm mưa lũ và nguy cơ sự cố

Nghiên cứu phân tích đặc điểm mưa lũ tại các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, và Quảng Trị. Các đợt mưa lớn thường xảy ra với cường độ cao, gây lũ lụt nghiêm trọng. Phân bố mưa theo thời gian và không gian ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy lũ và sức chịu tải của các hồ chứa. Các yếu tố như lượng mưa 1 ngày lớn nhất và mưa 24h liên tục được sử dụng để đánh giá nguy cơ sự cố.

1.2. Phương pháp phân cấp nguy cơ sự cố

Luận án đề xuất phương pháp phân cấp nguy cơ sự cố dựa trên các chỉ số KV, KS, và KQ. Chỉ số KV liên quan đến tỷ lệ giữa dung tích hồ và diện tích lưu vực thu nước. Chỉ số KS đánh giá tỷ lệ diện tích mặt hồ và diện tích lưu vực. Chỉ số KQ xem xét lưu lượng nước do mưa lớn nhất và chiều rộng đập tràn. Phương pháp này giúp xác định mức độ nguy cơ sự cố một cách khoa học và hệ thống.

II. Quản lý và nâng cao an toàn hồ chứa

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quản lý hồ chứa và phòng chống lũ lụt nhằm nâng cao an toàn hồ chứa. Các hồ chứa nhỏ tại vùng Bắc Trung Bộ cần được giám sát thường xuyên và nâng cấp kỹ thuật để đáp ứng điều kiện mưa lũ cực đoan. Luận án cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quy hoạch hồ chứa và quản lý tài nguyên nước bền vững.

2.1. Mô hình tính toán sức chịu tải và xả lũ

Nghiên cứu sử dụng mô hình HEC-HMS để đánh giá ảnh hưởng của phân bố mưa đến dòng chảy lũ và nhu cầu xả lũ của hồ chứa. Mô hình này giúp dự đoán lưu lượng nước đến hồ và khả năng xả lũ, từ đó đưa ra các biện pháp nâng cao an toàn hồ chứa. Kết quả mô hình được áp dụng cho hồ chứa Khe Nu tại Nghệ An, cho thấy hiệu quả trong việc quản lý và vận hành hồ.

2.2. Đề xuất giải pháp nâng cao an toàn

Luận án đề xuất các bước cụ thể để phân cấp nguy cơ sự cố và nâng cao an toàn hồ chứa. Các giải pháp bao gồm xác định sức chịu tải, yêu cầu xả lũ, và nâng cấp kỹ thuật cho các hồ chứa nhỏ. Nghiên cứu cũng khuyến nghị tăng cường giám sát hồ chứa và đào tạo nhân lực quản lý để đảm bảo hiệu quả lâu dài.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Luận án có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá nguy cơ sự cố và nâng cao an toàn hồ chứa tại vùng Bắc Trung Bộ. Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý tài nguyên nước và phòng chống thiên tai. Nghiên cứu cũng góp phần vào việc quy hoạch hồ chứa và phát triển bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

3.1. Đóng góp khoa học

Luận án đưa ra phương pháp phân cấp nguy cơ sự cố dựa trên các chỉ số KV, KS, và KQ, mang tính ứng dụng cao. Nghiên cứu cũng sử dụng mô hình HEC-HMS để đánh giá ảnh hưởng của mưa lũ đến hồ chứa, góp phần vào việc phát triển các công cụ quản lý hồ chứa hiệu quả.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu được áp dụng trực tiếp vào việc quản lý và nâng cấp hồ chứa tại vùng Bắc Trung Bộ. Nghiên cứu cung cấp các giải pháp cụ thể để phòng chống lũ lụt và đảm bảo an toàn hồ chứa, góp phần giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra.