Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
ĐẶNG QUỐC TUẤN
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐÊ HỮU HỒNG
ĐOẠN QUA HÀ NỘI TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành
: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số
: 62580211
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, NĂM 2017
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi
Người hướng dẫn khoa học 1: TS. Phạm Quang Tú
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Trịnh Minh Thụ
Phản biện 1: .........................................................................................................
Phản biện 2: .........................................................................................................
Phản biện 3: .........................................................................................................
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại ..........................,
Trường Đại học Thủy lợi vào lúc ... giờ, ngày ... tháng ... năm 2018
Có thể tìm hiểu Luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi.
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là một vùng đất rộng lớn nằm quanh khu vực
hạ lưu sông Hồng. Đây là vùng kinh tế, chính trị quan trọng của đất nước
trong đó có thủ đô Hà Nội. Hệ thống công trình phòng chống lũ bảo vệ cho
ĐBSH gồm các hồ chứa thượng lưu và hệ thống đê điều hạ lưu với tổng chiều
dài khoảng 3.000 km. Các hồ chứa thượng lưu đã được đầu tư xây dựng tương
đối hoàn chỉnh, hệ thống đề điều hạ lưu cũng nhận được sự quan tâm của Nhà
nước nên được bố trí nhiều nguồn vốn khác nhau để củng cố, nâng cấp nhằm
bảo đảm an toàn chống lũ thiết kế và phấn đầu chống được lũ cao hơn. Tuy
nhiên, do hệ thống đê của ĐBSH có lịch sử hình thành lâu đời, thân đê được
đắp tôn cao mở rộng qua nhiều thời kỳ khác nhau để trống lũ tràn, nền đê
thường không được xử lý trước khi đắp nên mỗi khi có lũ lớn, những đoạn đê
có nền xấu thường xuất hiện các sự cố, nhiều nơi lặp đi lặp lại. Mặt khác, biến
đổi khí hậu (BĐKH) đang tạo ra nhiều hình thái thời tiết cực đoan với bão, lũ
cường độ lớn, trái mùa liên tiếp xảy ra có thể gây nên các tác động bất lợi cho
hệ thống công trình phòng lũ. Sự phát triển về kinh tế, xã hội và tầm quan
trọng của vùng được bảo vệ ngày càng tăng do đó đòi hỏi phải nâng cao mức
đảm bảo an toàn của hệ thống công trình phòng chống lũ. Trước thực trạng
trên, việc nghiên cứu cơ sở khoa học và làm căn cứ đề xuất các giải pháp tăng
cường ổn định đê sông Hồng trong bối cảnh BĐKH là cần thiết và cấp bách.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Luận án cần đánh giá được mức độ an toàn của hệ thống đê Hữu sông đoạn từ
Sơn Tây về Phú Xuyên (Hà Nội) trong điều kiện BĐKH trong đó trọng tâm
vào xác định điều kiện biên thủy lực, nghiên cứu quá trình xói ngầm dưới nền
đê cùng một số giải pháp giảm thiểu ngập lụt theo lý thuyết độ tin cậy và phân
tích rủi ro.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: đối tượng nghiên cứu chủ yếu của luận án là hệ thống
đê hữu sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội với điều kiện địa chất và
điều kiện biên thủy lực có xét đến tác động của BĐKH.
1
Phạm vi nghiên cứu: đề tài tập trung đánh giá an toàn hệ thống công trình
phòng lũ qua các cơ chế mất ổn định dưới nền theo các kịch bản BĐKH và
NBD cập nhật đến năm 2016.
4. Nội dung nghiên cứu
Dựa trên mục tiêu đã nêu, các câu hỏi nghiên cứu sau được đặt ra: (i) Ảnh
hưởng của BĐKH theo các kịch bản khí hậu tác động như thế nào đến chế độ
thủy văn trên sông Hồng trong phạm vi nghiên cứu?; (ii) Cơ chế sự cố nào có
nguy cơ gây mất ổn định hệ thống đê sông Hồng?; (iii) Đánh giá ảnh hưởng
của quá trình xói ngầm dưới nền đê sông Hồng thông qua mô hình vật lý trong
phòng và phân tích thống kê hiện trường?; (iv) Đánh giá an toàn hệ thống đê
sông Hồng hiện tại trong điều kiện BĐKH và NBD bằng lý thuyết độ tin cậy
và phân tích rủi ro?.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng các phương pháp (i) Phương pháp kế thừa; (ii) Phương pháp
chuyên gia; (iii) Phương pháp phân tích tổng hợp; (iv) Phương pháp sử dụng
các mô hình số để tính toán; (v) Phương pháp thực nghiệm trong phòng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: bằng nghiên cứu phân tích hệ thống và nghiên cứu thực
nghiệm chỉ ra nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự cố đê sông Hồng.
Ý nghĩa thực tiễn: xác định được xác suất sự cố của hệ thống đê Hữu Hồng
làm cơ sở lựa chọn giải pháp phòng sự cố.
7. Cấu trúc luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm có 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu an toàn đê trong điều kiện BĐKH.
Chương 2: Cơ sở khoa học nghiên cứu, đánh giá an toàn đê và giải pháp tăng
cường ổn định đê.
Chương 3: Nghiên cứu hiện tượng xói ngầm dưới nền đê bằng mô hình vật lý
trong phòng.
Chương 4: Đánh giá an toàn đê sông Hồng trong điều kiện BĐKH.
2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU AN TOÀN ĐÊ TRONG
ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
1.1 Hệ thống công trình phòng chống lũ bảo vệ vùng ĐBSH
1.1.1 Hệ thống hồ chứa thượng lưu
Do có vị trí và địa hình thuận lợi nên trên lãnh thổ Việt Nam đã có nhiều hồ
chứa được xây dựng. Theo thống kê, trên lưu vực hiện nay có khoảng 53 hồ
lớn nhỏ trong trạng thái đã vận hành, đang xây dựng và quy hoạch. Đặc biệt,
trên các dòng chính có 5 hồ chứa lớn đa mục tiêu đã được đưa vào vận hành
khai thác, đó là các hồ: Lai Châu (sông Đà); Thác Bà (sông Chảy); Sơn La
(sông Đà); Tuyên Quang (sông Gâm); Hòa Bình (sông Đà). Trong đó nhiệm
vụ chính của các hồ là điều tiết, cắt lũ để mực nước trên hệ thống sông hạ lưu
không vượt ngưỡng cho phép nhằm bảo đảm an toàn cho hệ thống đê.
1.1.2 Hệ thống đê điều hạ lưu
Vùng ĐBSH có cao độ tự nhiên đa phần thấp hơn mực nước trên hệ thống
sông vào mùa lũ nên từ xa xưa cư dân người Việt cổ đã phải đắp những tuyến
đê bao để bảo vệ nơi mình sinh sống và cach tác. Sau đó mỗi khi có lũ lớn hơn
thì đê được tôn cao và mở rộng dần, quá trình đó tiếp diễn một cách bền bỉ qua
các triều đại phong kiến cũng như chính quyền thực dân đô hộ. Từ khi hòa
bình lập lại, hệ thống đê sông càng nhận được sự quan tâm đầu tư nhiều hơn
cả về nguồn vốn và khoa học kỹ thuật nên đã xây dựng được một phòng tuyến
vững chắc với các tuyến đê quy mô bảo vệ cho vùng đất rộng lớn đang ngày
càng phát triển mạnh mẽ về mọi mặt.
Hình 1.2 và 1.3 dưới đây minh họa cho quá trình phát triển của đê Hữu Hồng
qua một số giai đoạn khác nhau.
Có thể thấy hệ thống đê sông Hồng nói chung và đê Hữu Hồng nói riêng được
đắp qua nhiều thời kỳ khác nhau nên thân đê có tính đồng nhất không cao; nền
đê thường không được xử lý trước khi đắp, vấn đề chọn tuyến không được
xem trọng. Do đó hệ thống đê luôn tiềm ẩn nhiều sự cố có nguy cơ dẫn đến
mất an toàn nhất là trong mùa bão lũ.
3
nguon tai.lieu . vn
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
ĐẶNG QUỐC TUẤN
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ AN TOÀN ĐÊ HỮU HỒNG
ĐOẠN QUA HÀ NỘI TRONG ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành
: Địa kỹ thuật xây dựng
Mã số
: 62580211
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, NĂM 2017
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi
Người hướng dẫn khoa học 1: TS. Phạm Quang Tú
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Trịnh Minh Thụ
Phản biện 1: .........................................................................................................
Phản biện 2: .........................................................................................................
Phản biện 3: .........................................................................................................
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại ..........................,
Trường Đại học Thủy lợi vào lúc ... giờ, ngày ... tháng ... năm 2018
Có thể tìm hiểu Luận án tại:
- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi.
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là một vùng đất rộng lớn nằm quanh khu vực
hạ lưu sông Hồng. Đây là vùng kinh tế, chính trị quan trọng của đất nước
trong đó có thủ đô Hà Nội. Hệ thống công trình phòng chống lũ bảo vệ cho
ĐBSH gồm các hồ chứa thượng lưu và hệ thống đê điều hạ lưu với tổng chiều
dài khoảng 3.000 km. Các hồ chứa thượng lưu đã được đầu tư xây dựng tương
đối hoàn chỉnh, hệ thống đề điều hạ lưu cũng nhận được sự quan tâm của Nhà
nước nên được bố trí nhiều nguồn vốn khác nhau để củng cố, nâng cấp nhằm
bảo đảm an toàn chống lũ thiết kế và phấn đầu chống được lũ cao hơn. Tuy
nhiên, do hệ thống đê của ĐBSH có lịch sử hình thành lâu đời, thân đê được
đắp tôn cao mở rộng qua nhiều thời kỳ khác nhau để trống lũ tràn, nền đê
thường không được xử lý trước khi đắp nên mỗi khi có lũ lớn, những đoạn đê
có nền xấu thường xuất hiện các sự cố, nhiều nơi lặp đi lặp lại. Mặt khác, biến
đổi khí hậu (BĐKH) đang tạo ra nhiều hình thái thời tiết cực đoan với bão, lũ
cường độ lớn, trái mùa liên tiếp xảy ra có thể gây nên các tác động bất lợi cho
hệ thống công trình phòng lũ. Sự phát triển về kinh tế, xã hội và tầm quan
trọng của vùng được bảo vệ ngày càng tăng do đó đòi hỏi phải nâng cao mức
đảm bảo an toàn của hệ thống công trình phòng chống lũ. Trước thực trạng
trên, việc nghiên cứu cơ sở khoa học và làm căn cứ đề xuất các giải pháp tăng
cường ổn định đê sông Hồng trong bối cảnh BĐKH là cần thiết và cấp bách.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Luận án cần đánh giá được mức độ an toàn của hệ thống đê Hữu sông đoạn từ
Sơn Tây về Phú Xuyên (Hà Nội) trong điều kiện BĐKH trong đó trọng tâm
vào xác định điều kiện biên thủy lực, nghiên cứu quá trình xói ngầm dưới nền
đê cùng một số giải pháp giảm thiểu ngập lụt theo lý thuyết độ tin cậy và phân
tích rủi ro.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: đối tượng nghiên cứu chủ yếu của luận án là hệ thống
đê hữu sông Hồng trên địa bàn thành phố Hà Nội với điều kiện địa chất và
điều kiện biên thủy lực có xét đến tác động của BĐKH.
1
Phạm vi nghiên cứu: đề tài tập trung đánh giá an toàn hệ thống công trình
phòng lũ qua các cơ chế mất ổn định dưới nền theo các kịch bản BĐKH và
NBD cập nhật đến năm 2016.
4. Nội dung nghiên cứu
Dựa trên mục tiêu đã nêu, các câu hỏi nghiên cứu sau được đặt ra: (i) Ảnh
hưởng của BĐKH theo các kịch bản khí hậu tác động như thế nào đến chế độ
thủy văn trên sông Hồng trong phạm vi nghiên cứu?; (ii) Cơ chế sự cố nào có
nguy cơ gây mất ổn định hệ thống đê sông Hồng?; (iii) Đánh giá ảnh hưởng
của quá trình xói ngầm dưới nền đê sông Hồng thông qua mô hình vật lý trong
phòng và phân tích thống kê hiện trường?; (iv) Đánh giá an toàn hệ thống đê
sông Hồng hiện tại trong điều kiện BĐKH và NBD bằng lý thuyết độ tin cậy
và phân tích rủi ro?.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng các phương pháp (i) Phương pháp kế thừa; (ii) Phương pháp
chuyên gia; (iii) Phương pháp phân tích tổng hợp; (iv) Phương pháp sử dụng
các mô hình số để tính toán; (v) Phương pháp thực nghiệm trong phòng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: bằng nghiên cứu phân tích hệ thống và nghiên cứu thực
nghiệm chỉ ra nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự cố đê sông Hồng.
Ý nghĩa thực tiễn: xác định được xác suất sự cố của hệ thống đê Hữu Hồng
làm cơ sở lựa chọn giải pháp phòng sự cố.
7. Cấu trúc luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm có 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu an toàn đê trong điều kiện BĐKH.
Chương 2: Cơ sở khoa học nghiên cứu, đánh giá an toàn đê và giải pháp tăng
cường ổn định đê.
Chương 3: Nghiên cứu hiện tượng xói ngầm dưới nền đê bằng mô hình vật lý
trong phòng.
Chương 4: Đánh giá an toàn đê sông Hồng trong điều kiện BĐKH.
2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU AN TOÀN ĐÊ TRONG
ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
1.1 Hệ thống công trình phòng chống lũ bảo vệ vùng ĐBSH
1.1.1 Hệ thống hồ chứa thượng lưu
Do có vị trí và địa hình thuận lợi nên trên lãnh thổ Việt Nam đã có nhiều hồ
chứa được xây dựng. Theo thống kê, trên lưu vực hiện nay có khoảng 53 hồ
lớn nhỏ trong trạng thái đã vận hành, đang xây dựng và quy hoạch. Đặc biệt,
trên các dòng chính có 5 hồ chứa lớn đa mục tiêu đã được đưa vào vận hành
khai thác, đó là các hồ: Lai Châu (sông Đà); Thác Bà (sông Chảy); Sơn La
(sông Đà); Tuyên Quang (sông Gâm); Hòa Bình (sông Đà). Trong đó nhiệm
vụ chính của các hồ là điều tiết, cắt lũ để mực nước trên hệ thống sông hạ lưu
không vượt ngưỡng cho phép nhằm bảo đảm an toàn cho hệ thống đê.
1.1.2 Hệ thống đê điều hạ lưu
Vùng ĐBSH có cao độ tự nhiên đa phần thấp hơn mực nước trên hệ thống
sông vào mùa lũ nên từ xa xưa cư dân người Việt cổ đã phải đắp những tuyến
đê bao để bảo vệ nơi mình sinh sống và cach tác. Sau đó mỗi khi có lũ lớn hơn
thì đê được tôn cao và mở rộng dần, quá trình đó tiếp diễn một cách bền bỉ qua
các triều đại phong kiến cũng như chính quyền thực dân đô hộ. Từ khi hòa
bình lập lại, hệ thống đê sông càng nhận được sự quan tâm đầu tư nhiều hơn
cả về nguồn vốn và khoa học kỹ thuật nên đã xây dựng được một phòng tuyến
vững chắc với các tuyến đê quy mô bảo vệ cho vùng đất rộng lớn đang ngày
càng phát triển mạnh mẽ về mọi mặt.
Hình 1.2 và 1.3 dưới đây minh họa cho quá trình phát triển của đê Hữu Hồng
qua một số giai đoạn khác nhau.
Có thể thấy hệ thống đê sông Hồng nói chung và đê Hữu Hồng nói riêng được
đắp qua nhiều thời kỳ khác nhau nên thân đê có tính đồng nhất không cao; nền
đê thường không được xử lý trước khi đắp, vấn đề chọn tuyến không được
xem trọng. Do đó hệ thống đê luôn tiềm ẩn nhiều sự cố có nguy cơ dẫn đến
mất an toàn nhất là trong mùa bão lũ.
3