CHƯƠNG 1. TONG QUAN VAN DE NGHIÊN CUU 1. Giới thiệu chung Việt Nam có hệ thống sông ngòi dày đặc và bờ biển kéo dài từ Bắc vào Nam, vì vậy hệ thống đê và các công trình bảo vệ bờ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc phòng chống, giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ an toàn cho các trung tâm văn hóa, chính trị, kinh tế, các vùng dân cư rộng lớn trải dài theo các triền sông, các vùng duyên hải của cả nước. Theo xu thế phát triển chung, hiện nay vùng ven biển nước ta là một vùng kinh tế trọng điểm năng động, ngày càng đóng góp vai trò quan trọng hơn trong nên kinh tế quốc dân và an ninh quốc phòng.
Vì vậy, những yêu cầu về việc bảo vệ các khu dân cư và kinh tế chống lại sự tàn phá của bão, lũ, nước dâng ngày càng trở lên cấp bách. Bên cạnh việc củng cố, nâng cấp các hệ thống đê đã có, việc qui hoạch bảo vệ bờ sông, bờ biển và xây dựng các hệ thống đê mới đang được đặt ra ở cả ba miên của đât nước. Hiện nay với vấn đề đổi khí hậu toàn, Việt Nam là một trong các nước trên thế giới chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Ngoài ra, xu hướng phát triển của Việt Nam cũng như các nước có biến trên thế giới là hướng ra biển, các thành phố lớn tập trung ven biển, phát triển về tài nguyên biên, du lịch và giao thông thủy.
Do đó, hệ thống đê và các công trình bảo vệ bờ có vai trò hết sức quan trọng, ngoài nhiệm vụ bảo vệ dân cư và các cơ sở hạ tầng, còn có nhiệm vụ tạo ra các địa điểm du lịch nghỉ dưỡng, cảnh quan thiên nhiên tươi dep, tạo ra các vùng trú ân cho tàu thuyền, bảo vệ cảng khi có gió bão. Trong những năm gần đây, trên thế giới nguy cơ thiên tai nói chung và lũ lụt nói riêng có xu thế gia tăng đáng kể về tần suất xuất hiện và mức độ ảnh hưởng tai. Các sự kiện thiên tai lũ lụt gần đây mang tính lịch sử phải kế đến như: New Orleans, Mỹ 2005; Anh Quốc và Đông Âu (2007), Bangladesh và khu vực Nam Á (2007), Pakistan (2008), và gần đây nhất là thảm họa lũ lụt lịch sử tại khu vực thủ đô Bang Kok của Thái Lan (2011). Lũ lụt đã gây ra những thiệt hại nặng nề về con người và tài sản.
Vì vậy việc giảm thiêu rủi ro do lũ lụt hiện nay được đặc biệt quan tâm tại nhiều quốc gia trên thế giới. Trên thế giới Một số các dấu ân khoa học và các chương trình nghiên cứu tiêu biểu ngoài nước liên quan đến an toàn phòng chống lũ lụt và an toàn đê điều, phát triển ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong an toàn hệ thống, an toàn công trình có thể kế đến như sau: Hà Lan: Là quốc gia đi đầu trong công tác phòng chống lũ Hà Lan liên tục đầu tư nghiên cứu và đi đầu trong KHCN thuộc lĩnh vực này. Lý thuyết độ tin cậy đã được đưa vào ứng dụng thiết kế các hợp phần quan trọng của các chương trình Đồng bằng (Deltaplan) từ nhừng năm 70. Lý thuyết độ tin cậy tiếp tục được phát triển và mở rộng ứng dụng liên tục và trở thành các môn học bắt buộc trong khối ngành kỹ thuật xây dựng từ những năm 1985.
Tiêu chuẩn thiết kế theo lý thuyết độ tin cậy được cập nhật vào các năm 1990, 1995 va 2000. Dự án VNK được thực hiện từ 2001 đến 2003 bởi Viện nghiên cứu chiến lước PNO, Viện Thủy Lực Delft Hydraulics và trường Đại học Công nghệ Delft với mục tiêu nghiên cứu cập nhật công nghệ tính toán, nghiên cứu phương pháp mô phỏng an toàn các hệ thống đê theo lý thuyết độ tin cậy với sai số rất nhỏ và độ tin cậy cao. Kết quả dự án là các tiêu chí độ tin cậy được cập nhật trong tiêu chuẩn thiết kế. Tiếp theo, Dự án VNK2 (2007-2010) và SBW (2008-2011) được thực hiện bởi cùng nhóm nghiên cứu nêu trên.
Các dự án này tập trung nghiên cứu nâng cao độ chính xác của các mô hình mô phỏng ngẫu nhiên tải trọng và độ bền của các công trình phòng chống lũ, đầu vào quan trọng của bài toán phân tích độ tin cậy công trình. Ngoài ra, van dé ảnh hưởng chiều dài của hệ thống đê trong đánh giá an toàn cũng được nghiên cứu kỹ. Mô hình thiết kế 3 chiều (3D) theo lý thuyết độ tin cậy được đưa ra. Tiêu chuẩn rủi ro lũ lụt được rà soát và cập nhật lại theo các quan điểm về cá nhân, cộng đồng, kinh tế và ké đến các giá trị khác không quy về tiến được như văn hóa, lịch sử, môi trường vv.
Anh Quốc và Châu Âu: Kế thừa và phát triển các nghiên cứu của Hà Lan vận dụng theo các đặc điểm chung và riêng của các quốc gia trong khu vực. Dự án Reliability of Flood Defences and Intergrated Flood Risk Management” , tên viết tat FLOODSite được thực hiện từ 2005-2009 bởi 38 viện nghiên cứu và các trường đại học lớn của hơn 20 quốc gia trong khu vực, đã đưa ra cách tiếp cận tổng hợp trong đánh giá an toàn hệ thống phòng chống lũ, trong quản lý và giảm thiểu rủi ro lũ lụt. Lý thuyết độ tin cậy được khăng định sử dụng và phát triển thành mô hình lõi trong đánh giá an toàn hệ thống và phân tích rủi ro hệ thống phòng chống lũ. Các mô hình đánh giá an toán, thiết kế hệ thống tối ưu, các mô hình phỏng thiệt hại do ngập lụt được phát triển và kiểm nghiệm thông qua ứng dụng thử nghiệm tại các quốc gia.
Các mô hình kết hợp Nhóm giải pháp 1 & 2 được phát triển dé áp dụng cho các quốc gia thành viên. Các quốc gia đi đến thống nhất chung xây dựng và cùng sử dụng hệ thống tiêu chuẩn đánh giá an toàn đê điều và phòng chống lụt bão. Mỹ và Canada: Hai quốc gia này đã phát triển ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong an toàn đập, đặc biệt là áp dụng cho đập cao từ những năm 90. Hệ thống tiêu chuẩn đã được chuyên đổi hoàn toàn từ tiêu chuẩn an toàn truyền thống (theo phương pháp hệ số an toàn) sang phương pháp an toàn theo độ tin cậy cho phép [B].
Tiêu biểu về ứng dụng toàn diện tiêu chuân thiết kế theo độ tin cậy gần đây tại Mỹ là dự án thiết kế, quy hoạch hệ thống phòng chống lũ bảo vệ vùng New Orleans với độ tin cậy cho phép của hệ thống [B]=4. Nga và Trung Quốc: Đã ứng dụng lý thuyết độ tin cậy trong định lượng an toàn công trình thông qua các tiêu chuan kỹ thuật bằng độ tin cậy cho phép [B]. Ứng dụng chủ yếu được triển khai trong công tác thiết kế đập dâng. Trung Quốc khống chế độ tin cậy của một số kết cau cụ thé bằng những giá tri độ tin cậy cố định.
Ví dụ độ tin cậy của kết cau bê tông cét thép 3,6 < < 4,2. Nga dùng độ tin cậy B dé điều chỉnh một số hệ số trong thiết kế như hệ số vượt tải v. Các tiêu chuẩn quản lý rủi ro và đánh giá an toàn công trình phòng chống lũ như đê điếu, hồ đập đã được xây dựng và áp dụng trong 5 năm trở lại đây. Thành phần quan trong trong đánh gia an toàn công trình theo lý thuyết độ tin cậy là xác định xác suất xảy ra ngập lụt P;.
Giá trị này thé hiện kha năng xảy ra sự có hệ thống công trình chống lũ như các hệ thống đê, đập. Nó liên quan trực tiếp đến độ an toàn hay mức đảm bảo của một công trình, hệ thống công trình liên quan đến các cơ chế phá hỏng riêng biệt được mô tả là các xác suất xảy ra sự cố có liên quan đến các cơ chế phá hỏng công trình. Tại Việt Nam Dé đánh giá một cách tông quan về công tác đê điều và van dé an toàn phòng chống lũ lụt hiện tại tại Việt Nam có thê trích dẫn một số điểm được nêu rõ trong “Chiến lược quốc gia phòng chống và giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020” như sau: Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, một trong năm 6 bão của khu vực châu Á - Thái Bình Dương, thường xuyên phải đối mặt với các loại hình thiên tai, nhiều nhất là lũ và bão. Trong những năm qua, thiên tai xảy ra ở khắp các khu vực trên cả nước gây ra nhiều tồn thất về người, tài sản, các cơ sở hạ tầng về kinh tế, văn hóa, xã hội, tác động xấu đến môi trường.
Trong 10 năm gần đây (1997-2006) thiên tai đã làm chết, mất tích gần 7500 người, thiệt hại ước tính chiếm khoảng 1,5% GDP. Do tác động của biến đồi khí hậu toàn cầu, Việt Nam nằm trong nhóm nước chịu ảnh hưởng nhất của nước biển dâng và các tác động khác làm cho thiên tai ngày càng gia tăng về quy mô cũng như chu kỳ lặp lại và khó lường. Trong nhiều thập kỷ, đầu tư của nhà nước và công sức của nhân dân đã tạo nên hệ thống cơ sở hạ tầng phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai tương đối đồng bộ trên các vùng. Hệ thống đê sông đê biển dài trên 4500 km, các hồ chứa nước lớn phục vụ cắt giảm lũ, điều tiết nước, phát điện đã căn bản định hình trên những lưu vực sông lớn.
Các công trình thủy lợi giao thông, xây dựng các khu dân cư vượt lũ, tránh lũ, công trình chống sạt lở, các khu neo đậu tàu thuyền tránh bão, hệ thông cảnh báo dự báo, thông tin liên lạc, cứu hộ cứu nan. đã có bước phát triển, ngày càng nâng cao khả năng phòng tránh trước thiên tai của chúng ta. Đồng bằng sông Hồng đã chống được lũ tần suất 500 năm là mức đảm bảo cao của khu vực. Đồng bằng sông Cửu Long sống chung với lũ ngày càng chủ động, sản xuất nông nghiệp liên tục 6n định va được mùa trong suốt thập kỷ qua,.
Tăng cường hợp tác quốc tế có tầm quan trọng về phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai. Việt Nam đã tích cực tham gia và có đóng góp vào các diễn đàn và cam kết quốc tế và khu vực về phòng chống và giảm nhẹ rủi ro thiên tai và biến đổi khí hậu như Khung hành động Hyogo, Nghị định thư Kyoto, Thỏa thuận chung Asean về hợp tác ứng phó trước thảm họa.