Luận án Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro trong đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI 
CẦM THỊ LAN HƢƠNG 
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 
 VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN 
 HỒ CHỨA THỦY LỢI VIỆT NAM 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI, NĂM 2020 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI 
CẦM THỊ LAN HƢƠNG 
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 
 VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN 
 HỒ CHỨA THỦY LỢI VIỆT NAM 
Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy 
Mã số: 9580202 
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. NGND.GS.TS PHẠM NGỌC QUÝ 
2. PGS.TS MAI VĂN CÔNG 
HÀ NỘI, NĂM 2020
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Tác giả. Các kết quả 
nghiên cứu và các kết luận trong Luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một 
nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã 
đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. 
Tác giả luận án 
Cầm Thị Lan Hƣơng 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Lời đầu tiên, Tác giả xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hƣớng dẫn NGND. 
GS.TS Phạm Ngọc Quý, PGS.TS Mai Văn Công đã luôn định hƣớng và sát sao cùng 
Tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu. 
Tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Bộ 
môn Thủy công, Khoa Công trình - Trƣờng Đại học Thủy lợi, các đồng chí lãnh đạo 
và đồng nghiệp tại Tổng cục Thủy lợi nơi Tác giả đang công tác đã tạo điều kiện về 
thời gian, động viên Tác giả hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu của mình. 
Từ đáy lòng mình, Tác giả xin đƣợc cảm ơn đến các thày cô và các nhà khoa học trong 
và ngoài Trƣờng đã quan tâm góp ý về chuyên môn cho Tác giả trong suốt quá trình 
nghiên cứu và đặc biệt trong giai đoạn hoàn thiện luận án. 
Và đặc biệt, Tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn động 
viên, khích lệ để Tác giả hoàn thành luận án tiến sĩ của mình. 
iii 
MỤC LỤC 
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ vii 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x 
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU ................................................................ xii 
MỞ ĐẦU.. ............................................................................................................... 1 
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1 
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2 
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2 
4. Hƣớng tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................... 2 
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 3 
6. Cấu trúc của luận án ................................................................................................ 4 
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN HỒ CHỨA, ĐÁNH GIÁ AN TOÀN 
HỒ CHỨA THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO ................ 5 
1.1 Tổng quan về an toàn hồ chứa, lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro ............ 5 
1.1.1 Khái niệm về an toàn hồ chứa, lý thuyết độ tin cậy và phân tích rủi ro .... 5 
1.1.2 Vấn đề ngập lụt hạ du ................................................................................ 6 
1.1.3 Một số sự cố hồ chứa nƣớc trên thế giới.................................................... 8 
1.1.4 Hiện trạng hồ chứa thủy lợi ở Việt Nam .................................................... 9 
1.1.5 Một số sự cố hồ chứa thủy lợi những năm gần đây ................................. 11 
1.1.6 Nguyên nhân dẫn đến sự cố hồ chứa nƣớc .............................................. 13 
1.1.7 Một số giải pháp tăng cƣờng quản lý an toàn hồ chứa thủy lợi ở Việt 
Nam.. ................................................................................................................. 18 
1.2 Tổng quan các nghiên cứu ứng dụng LTĐTC và PTRR trong lĩnh vực thủy lợi 
và đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc ............................................................................. 19 
1.2.1 Các nghiên cứu điển hình trên thế giới .................................................... 19 
1.2.2 Các nghiên cứu trong nƣớc ...................................................................... 21 
1.2.3 Các công cụ giải hàm tin cậy của cơ chế sự cố........................................ 25 
1.3 Tồn tại của nghiên cứu đánh giá an toàn hồ chứa thủy lợi ở Việt Nam .......... 26 
1.4 Định hƣớng nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết của Luận án ................. 28 
1.5 Kết luận Chƣơng 1 ............................................................................................ 28 
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN 
TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA...................................... 29 
iv 
2.1 Lý thuyết độ tin cậy trong đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc .............................. 29 
2.1.1 Độ tin cậy của một cơ chế sự cố .............................................................. 29 
2.1.2 Sơ đồ cây sự cố ........................................................................................ 41 
2.1.3 Hàm tin cậy của một hệ thống ................................................................. 42 
2.2 Phân tích rủi ro ngập lụt vùng hạ du hồ chứa ................................................... 46 
2.2.1 Định nghĩa rủi ro ngập lụt vùng hạ du hồ chứa ....................................... 46 
2.2.2 Nguyên lý và trình tự phân tích rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa ................ 46 
2.3 Hậu quả ngập lụt hạ du và xác định thiệt hại ngập lụt hạ du hồ chứa .............. 48 
2.3.1 Hậu quả của ngập lụt hạ du hồ chứa nƣớc ............................................... 48 
2.3.2 Phƣơng pháp đánh giá thiệt hại vùng hạ du hồ chứa nƣớc ...................... 49 
2.4 Đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du ..................... 53 
2.4.1 Đánh giá rủi ro ngập lụt hạ du ................................................................. 53 
2.4.2 Đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc................................................................ 58 
2.5 Kết luận Chƣơng 2 ............................................................................................ 58 
CHƢƠNG 3 THIẾT LẬP BÀI TOÁN ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY 
VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO TRONG ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ CHỨA CÓ XÉT 
ĐẾN NGẬP LỤT HẠ DU ............................................................................................. 59 
3.1 Sơ đồ hóa mối liên hệ giữa CTĐM và vùng hạ du ........................................... 59 
3.1.1 Sơ đồ hóa công trình đầu mối .................................................................. 59 
3.1.2 Sơ đồ hóa vùng ngập lụt hạ du hồ chứa nƣớc .......................................... 61 
3.1.3 Kết nối giữa an toàn công trình đầu mối và ngập lụt hạ du ..................... 62 
3.1.4 Giới hạn trƣờng hợp nghiên cứu .............................................................. 64 
3.2 Thiết lập sơ đồ cây sự cố của hồ chứa nƣớc ..................................................... 65 
3.2.1 Cơ chế sự cố và sơ đồ cây sự cố của đập đất ........................................... 66 
3.2.2 Cơ chế sự cố và sơ đồ cây sự cố của tràn xả lũ ....................................... 67 
3.2.3 Cơ chế sự cố và sơ đồ cây sự cố của cống lấy nƣớc ................................ 68 
3.3 Thiết lập hàm độ tin cậy của cơ chế sự cố hồ chứa nƣớc ................................. 70 
3.3.1 Nguyên tắc thiết lập ................................................................................. 70 
3.3.2 Một số hàm tin cậy của đập đất ............................................................... 75 
3.3.3 Một số hàm tin cậy của tràn xả lũ ............................................................ 79 
3.3.4 Một số hàm tin cậy của cống lấy nƣớc .................................................... 80 
3.3.5 Giải hàm tin cậy ....................................................................................... 82 
v 
3.4 Bài toán 1: Xác định xác suất sự cố và phân tích độ tin cậy của hệ thống công 
trình đầu mối hồ chứa nƣớc ....................................................................................... 83 
3.4.1 Mục tiêu ................................................................................................... 83 
3.4.2 Nội dung bài toán ..................................................................................... 83 
3.4.3 Kết quả và ý nghĩa của bài toán 1 ............................................................ 86 
3.5 Bài toán 2: Xác định độ tin cậy yêu cầu của công trình đầu mối theo rủi ro 
ngập lụt hạ du ............................................................................................................ 86 
3.5.1 Mục tiêu ................................................................................................... 86 
3.5.2 Nội dung bài toán ..................................................................................... 86 
3.5.3 Kết quả và ý nghĩa của Bài toán 2 ........................................................... 90 
3.6 Bài toán 3: Thiết kế sửa chữa, nâng cấp công trình đầu mối hồ chứa theo độ tin 
cậy yêu cầu có xét đến rủi ro ngập lụt hạ du hồ chứa ............................................... 90 
3.6.1 Mục tiêu bài toán ..................................................................................... 90 
3.6.2 Nội dung bài toán ..................................................................................... 91 
3.6.3 Kết quả và ý nghĩa của bài toán 3 ............................................................ 93 
3.7 Giải pháp bảo đảm an toàn hồ chứa, giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du ............. 97 
3.7.1 Nhóm giải pháp giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du .................................... 97 
3.7.2 Nhóm giải pháp phòng, tránh rủi ro ngập lụt hạ du ................................. 98 
3.7.3 Giải pháp kết hợp giữa giảm thiểu và phòng, tránh rủi ro ngập lụt hạ 
du.. ................................................................................................................. 99 
3.8 Kết luận Chƣơng 3 .......................................................................................... 100 
CHƢƠNG 4 ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO 
ĐÁNH GIÁ AN TOÀN HỒ NÚI CỐC CÓ XÉT ĐẾN NGẬP LỤT HẠ DU ........... 102 
4.1 Giới thiệu chung về hồ Núi Cốc ................................................................... 102 
4.1.1 Vị trí, đặc điểm tự nhiên, đặc điểm kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu
 102 
4.1.2 Khái quát về hồ chứa Núi Cốc ............................................................... 103 
4.2 Đánh giá hiện trạng an toàn của hồ Núi Cốc có xét đến rủi ro ngập lụt hạ 
du.. ....................................................................................................................... 105 
4.2.1 Sơ đồ tiếp cận phân tích an toàn hồ Núi Cốc ......................................... 105 
4.2.2 Xác định xác suất sự cố và chỉ số độ tin cậy hiện trạng của hồ Núi 
Cốc ............................................................................................................... 105 
vi 
4.2.3 Xác định độ tin cậy yêu cầu của công trình đầu mối theo rủi ro ngập lụt 
vùng hạ du ........................................................................................................... 111 
4.2.4 Kết quả đánh giá an toàn hồ Núi Cốc có xét đến ngập lụt hạ du ........... 118 
4.2.5 Phân tích lựa chọn giải pháp sửa chữa, nâng cấp hồ Núi Cốc ............... 119 
4.2.6 Thiết kế hồ Núi Cốc đạt độ tin cậy yêu cầu ........................................... 120 
4.3 Kết luận Chƣơng 4 .......................................................................................... 121 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 123 
1. Kết quả đạt đƣợc của luận án .............................................................................. 123 
2. Những đóng góp mới của luận án ....................................................................... 124 
3. Các tồn tại và hƣớng phát triển ........................................................................... 125 
4. Kiến nghị ............................................................................................................. 126 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................ 127 
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 128 
PHỤ LỤC 134 
PHỤ LỤC 1: Thống kê một vài sự cố vỡ đập 10 năm gần đây và các thông số kỹ thuật 
cơ bản của hồ Núi Cốc ................................................................................................ 135 
PHỤ LỤC 2: Tính toán xác suất sự cố hiện trạng, độ tin cậy yêu cầu của hồ Núi 
Cốc. .......................................................................................................... 140 
P2.1. Tính toán phân bố xác xuất biến mực nƣớc Zmn ........................................... 140 
P2.2. Một số thông số kỹ thuật công trình ............................................................... 142 
P2.3. Tính toán XSSC của từng cơ chế thành phần từng hạng mục thuộc CTĐM hồ 
Núi Cốc .................................................................................................................... 143 
P2.4: Tính cho trƣờng hợp mực nƣớc cực trị năm có phân bố loga chuẩn Zmn = 
(46,51; 0,51) ............................................................................................................ 168 
P2.5. Thiết lập đƣờng cong sự cố nƣớc tràn đỉnh đập, mất ổn định mái hạ lƣu đập 
chính 170 
P2.6. Tính toán chi phí đầu tƣ sửa chữa, nâng cấp và chi phí quản lý vận hành 
PV(M) hồ Núi Cốc, Thái Nguyên ........................................................................... 171 
P2.7. Đánh giá ngập lụt hạ du và xác định thiệt hại ................................................ 175 
vii 
DANH MỤC HÌNH ẢNH 
Hình 1-1: Bản đồ ngập lụt hạ du hồ Dầu Tiếng ứng với các kịch bản [6] ...................... 7 
Hình 1-2: Hiện trạng đập Bản Kiều khi vỡ [1] ................................................................ 8 
Hình 1-3: Đập Edenville bị vỡ do lũ tần suất 1/500 năm [8] .......................................... 9 
Hình 1-4: Số lƣợng hồ chứa thủy lợi thống kê theo các tỉnh, thành phố ở Việt Nam ..... 9 
Hình 1-5: Bản đồ phân vùng hồ chứa thủy lợi .............................................................. 10 
Hình 1-6: Đập Phân Lân (Vĩnh Phúc)..12 
Hình 1-7: Hồ Đầm Hà Động (Quảng Ninh) ................................................ ... 608 2508,1 48,4 369,65 290,7 78,95 
1/500 
Kịch bản 3.1 4980 3210,7 50,0 422,33 380,42 133,81 
Kịch bản 3.2 4980 3218,9 48,4 422,33 469,32 104,27 
Kịch bản 3.3 4980 3330,1 49,0 422,33 450,37 106,13 
Kịch bản 3.4 4980 3625,6 49,5 422,33 427,82 105,07 
1/1.000 Kịch bản 4.1 6470 4568,1 50,3 575,39 427,5 147,89 
Kịch bản 4.2 6470 4593,5 48,8 575,39 449,6 125,79 
Kịch bản 4.3 6470 5109,4 50,0 575,39 465,04 110,35 
Kịch bản 4.4 6470 5536,8 50,2 575,39 475,67 99,72 
1/5.000 Kịch bản 5.1 7056 5804,3 50,6 667,35 497,45 169,9 
Kịch bản 5.2 7056 5848,6 50,0 667,35 524,07 143,28 
Kịch bản 5.3 7056 6870,2 50,3 667,35 543,46 123,89 
Kịch bản 5.4 7056 6903,4 50,6 667,35 556,9 110,45 
1/10.000 
Kịch bản 6.1 8514 6852,8 51,5 722,04 652,04 180,54 
Kịch bản 6.2 8514 6933,4 50,3 722,04 738,20 153,27 
Kịch bản 6.3 8514 7078,2 50,2 722,04 721,62 149,5 
Kịch bản 6.4 8514 7261,4 50,7 722,04 703,89 144,12 
176 
Kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du theo các kịch bản 
Hình P2-4: Đường mực nước lớn nhất dọc sông Công theo các kịch bản tính toán điều tiết 
177 
Hình P2-5: Thời gian chảy truyền dọc sông Công theo các kịch bản tính toán điều tiết 
Hình P2-6a: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phổ Yên (độ sâu ngập <0,5m) 
178 
Hình P2-6b: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phú Bình (độ sâu ngập <0,5m) 
Hình P2-6c: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại Thành phố Thái Nguyên (độ sâu ngập 
0,5÷1,0m) 
179 
Hình P2-6d: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Sông Công (độ sâu ngập 
0,5÷1,0m) 
Hình P2-6e: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phổ Yên (độ sâu ngập 0,5†1,0m) 
180 
Hình P2-6g: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phổ Yên (độ sâu ngập 0,5†1,0m) 
Hình P2-6h: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại Thành phố Thái Nguyên (độ sâu ngập 
1,0÷3,0m) 
181 
Hình P2-6i: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Sông Công (độ sâu ngập 1,0†3,0m) 
Hình P2-6k: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phổ Yên (độ sâu ngập 1,0†3,0m) 
182 
Hình P2-6l: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phú Bình (độ sâu ngập 1,0†3,0m) 
Hình P2-6m: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại Thành phố Thái Nguyên (độ sâu ngập 
3,0÷6,0m) 
183 
Hình P2-6n: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Sông Công (độ sâu ngập 
3,0÷6,0m) 
Hình P2-6o: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phổ Yên (độ sâu ngập 3,0†6,0m) 
184 
Hình P2-6p: Dện tích ngập lụt theo các kịch bản tại huyện Phổ Yên (độ sâu ngập >6,0m) 
Tthống kê, xác định thiệt hại 
Hiện nay phƣơng pháp này đƣợc chấp nhận và sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế 
giới nhƣ một cách tiếp cận tiêu chuẩn trong việc xác định thiệt hại do ngập lụt gây ra. 
Hàm thiệt hại là quan hệ lƣợng hóa mức độ thiệt hại của một đối tƣợng chịu ảnh 
hƣởng lũ với các đặc trƣng của lũ nhƣ độ sâu ngập, thời gian ngập, vận tốc dòng chảy, 
hàm lƣợng phù sa, chất lƣợng nƣớc, Đối tƣợng chịu ảnh hƣởng lũ có thể là các loại 
sử dụng đất hoặc con ngƣời hoặc vật chất (các tòa nhà, xe hơi, đƣờng giao thông). 
Gây ra loại thiệt hại Hữu hình, Vô hình có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên đối 
tƣợng chịu ảnh hƣởng. Tuy vậy, độ sâu ngập lụt nƣớc thƣờng quyết định sự xuất hiện 
thiệt hại, phần lớn thiệt hại phụ thuộc vào đặc trƣng này. Do vậy, ta chú trọng vào việc 
phân tích đánh giá thiệt hại do đặc trƣng độ sâu ngập gây ra đối với các loại hình sử 
dụng đất. 
Với mục đích đƣợc nêu ra, sử dụng kết quả bản đồ ngập lụt đƣợc mô phỏng ở trên, 
việc tính toán thống kê thiệt hại đƣợc thực hiện thông qua: Thống kê diện tích ngập 
lụt; Thống kê thiệt hại (Dựa theo phương pháp đường cong thiệt hại). 
Thống kê diện tích ngập. 
Căn cứ theo kết quả xây dựng bản đồ ngập lụt, thống kê diện tích ngập lụt với các loại 
185 
đất khác nhau tƣơng ứng với 05 mức độ ngập đƣợc đƣa ra nhƣ sau: Dƣới 0.5 , từ 0.5 
tới 1.0 , từ 0.5 tới 3.0, từ 3.0 tới 6.0 và trên 6.0. 
Bằng việc sử dụng công cụ Spatial Analyst Tool , ModelBuilder trong phần mềm 
ArcMap (Thuộc bộ công cụ ArcGis - ERSI) tiến hành thống kê với dữ liệu đầu vào 
bao gồm : Lớp Raster ngập lụt (*.tiff), ranh giới hành chính (*.shp - Polygon) , dữ liệu 
sử dụng đất trên 3 huyển – tỉnh Thái Nguyên chịu ảnh hƣởng trực tiếp của sự cố vỡ 
đập (*.shp - Polygon).Chi tiết sơ đồ phân tích đƣợc trình bày cụ thể nhƣ sau: 
Hình P2-7: Sơ bộ thống kê diện tích ngập các loại đất theo cấp độ ngập 
Thống kê thiệt hại 
Với kết quả thống kê ngập lụt các kịch bản theo các yếu đố: cấp độ ngập, loại đất và 
theo ranh giới hành chính trong vùng chịu ảnh hƣởng; Dựa trên các yếu tố trên tiến 
hành đánh giá thiệt hại do ngập lụt đối với kinh tế dựa trên hàm thiệt hại. 
Dựa trên yếu tố độ sâu ngập giúp xác định đƣợc và quản lý mức độ của hiểm họa ngập 
lụt lên mỗi đơn vị diện tích sử dụng đất trong vùng nghiên cứu. Vùng nghiên cứu đƣợc 
chia thành các ô, tại đó ta có thể xác định đƣợc các giá trị độ sâu Trung bình và gái trị 
thiêt hại lớn nhất có thể xảy ra. Khi đó thiệt hại của vùng nghiên cứu đƣợc xác định 
theo công thức : 
186 
 ∑ 
Trong đó: D là tổng thiệt hại trong vùng nghiên cứu, n là số ô đƣợc chia trong vùng 
nghiên cứu, Fi là diện tích ô lƣới thứ i và f(hi) là thiệt ô lƣới thứ i tƣơng ứng với độ độ 
ngập hi đƣợc xác định từ hàm thiệt hại. 
Giá trị f(hi) đƣợc tính toán dựa trên đƣờng cong thiệt hại tƣơng ứng với các loại đất 
khác nhau. 
Có hai phƣơng pháp xây dựng hàm thiệt hại: phƣơng pháp thứ nhất là điều tra khảo sát 
sau đó thống kê các giá trị thiệt hại; phƣơng pháp thứ hai là sử dụng các công cụ để mô 
hình mô phỏng, sau đó dựa vào quan hệ giữa giá trị sử dụng đất và mức độ ngập lụt để 
xác định giá trị thiệt hại đó. 
Bảng P2-40: Thiệt hại lớn nhất cho 1 đơn vị diện tích sử dụng đất 
STT Tên loại đất sử dụng USD$/m2 103Đồng/m2 
1 Đất ở tại đô thị 22,23 496 
2 Đất ở tại vùng ven 19,24 429 
3 Đất ở phát triển mới 22,23 496 
4 Đất trụ sở, cơ quan, công trình sự nghiệp 26,1 583 
5 Đất khu công nghiệp 9,65 215 
6 Đất trung tâm thƣơng mại 36,2 808 
7 Đất cơ sở sản xuất kinh doanh 36,2 808 
8 Đất nuôi trồng thủy sản 14,2 317 
9 Đất sản xuất nông nghiệp 2,7 60 
10 Đất trồng cây lâu năm 3,6 80 
11 Đất giao thông 0,4 9 
12 Đất khác 0 0 
13 Tổn thất xe cộ 12,57 281 
14 Chi phí vệ sinh sau ngập lụt 0,34 8 
Đƣờng cong thiệt hại với dạng đƣờng theo độ sâu ngập lụt và mức độ ảnh hƣởng đã 
quy ra thành tiền. 
Qua đƣờng cong thiệt hại, ta nhận thấy loại đất chịu thiệt hại lớn nhất khi chịu mức độ 
sâu ngập ở độ sâu ngập lớn nhất, tiếp theo là các loại đất phục vụ cho phát triển mới 
cũng nhƣ đất ở tại đô thị. Tuy nhiên ở độ sâu ngập thấp dƣới 1m đất phục vụ và đất ở 
đô thị cũng nhƣ đất ở nông thôn chịu tổn thất lớn hơn, và khi độ sâu tăng lên giá trị 
thiệt hại của 3 loại đất này tăng chậm theo. 
Áp dụng phƣơng pháp tiếp cận nêu trên cho vùng hạ du hồ Núi Cốc. 
187 
Thiệt hại của toàn vùng nghiên cứu với 6 cấp ngập lụt khác nhau. Sử dụng công thức 
tính toán đƣợc nêu trên, hàm thiệt hại cũng nhƣ các yếu tố diện tích tƣơng ứng với các 
loại đất ta xác định đƣợc tổng mức thiệt hại cho toàn vùng. 
Dựa trên các hàm thiệt hại, xây dựng bản đồ mức độ thiệt hại với từng loại đất ứng với 
trạng thái ngập lụt với mỗi kịch bản. Làm cơ sở để xác định tổng thiệt hại gây ra tƣơng 
ứng với mỗi trƣờng hợp. 
Hình P2-8: Bản đồ thiệt hại ứng với từng loại đất ứng theo các mức ngập (KB3) 
Trên cơ đó tiến hành tính toán toàn bộ các loại thiệt hại gây ra trên toàn bộ vùng ảnh 
hƣởng với từng loại đất khác nhau. 
188 
Bảng P2-41: Thiệt hại vỡ đập do tràn đỉnh với lũ đến hồ tần suất P= 0.2% (KB3) 
Huyện 
Đất 
khác 
Đất nuôi 
trồng 
thủy sản 
Đất ở sản 
xuất kinh 
doanh 
Đất ở tại 
đô thị 
Đất ở tại 
vùng nông 
thôn 
Đất phát 
triển mới 
Đất sản 
xuất nông 
nghiệp 
Đất trồng 
cây lâu 
năm 
Đất trụ sở 
cơ quan 
công trình 
sự nghiệp 
Đất trung 
tâm 
thƣơng 
mại 
Tổng ($) 
Tổng 
(10
9
VND) 
Phæ Yªn 0 4,707,724 31,043,158 5,630,708 262,703,278 19,511,546 38,824,472 9,503,220 63,790,576 3,173,008 438,887,690 9655.53 
2 0 0 1,619,905 382,651 29,552,640 1,091,418 983,125 687,498 4,777,870 221,328 39,316,435 864.96 
3 0 0 1,782,587 340,233 39,266,451 1,463,244 2,046,760 815,752 4,056,925 270,610 50,042,562 1100.94 
4 0 1,641,097 14,071,376 4,363,231 149,883,415 6,492,943 21,525,016 5,434,593 44,671,289 1,079,759 249,162,717 5481.58 
5 0 2,758,111 13,569,290 544,593 42,959,281 9,749,813 13,041,149 2,564,588 9,684,876 1,143,131 96,014,832 2112.33 
6 0 308,516 
1,041,492 714,129 1,228,423 789 599,617 458,179 4,351,144 95.73 
S«ng 
C«ng 
0 4,401,718 1,923,176 6,078,154 38,604,727 379,476 5,914,422 13,570,078 921,539 1,852,933 73,646,224 1620.22 
2 0 0 10,979 739,467 4,811,551 762 473,233 1,051,435 399,216 339,684 7,826,328 172.18 
3 0 0 42,556 1,179,082 5,001,232 97,157 576,116 1,200,042 25,473 245,977 8,367,634 184.09 
4 0 3,719,404 234,806 3,617,747 18,182,498 34,997 3,326,556 6,180,397 401,542 1,267,272 36,965,220 813.23 
5 0 682,314 1,634,834 541,858 10,569,947 246,560 1,538,516 5,138,204 95,308 
20,447,543 449.85 
6 
39,500 
39,500 0.87 
TP Th¸i 
Nguyªn 
0 583,626 1,031,327 320,378 70,753,385 
6,181,889 11,249,305 5,784,462 145,158 96,049,528 2113.09 
189 
2 0 0 265,155 110,533 20,322,834 
920,922 1,512,569 2,346,259 145,158 25,623,429 563.72 
3 0 0 119,900 49,477 17,382,563 
1,290,834 1,795,988 982,125 
21,620,888 475.66 
4 0 376,001 640,917 160,368 29,861,295 
2,830,466 5,402,232 2,443,344 
41,714,624 917.72 
5 0 207,625 5,354 0 3,186,693 
1,139,667 2,536,306 12,734 
7,088,378 155.94 
6 
2,209 
2,209 0.05 
Tổng 
cộng 
0 9,693,067 33,997,661 12,029,241 372,061,390 19,891,022 50,920,783 34,322,603 70,496,578 5,171,098 608,583,442 13,389 
190 
Nhà khoa học, kỹ sƣ tƣ vấn công trình Hà Lan (Roos, 2003) đã nghiên cứu ngƣỡng kết 
hợp giữa chiều sâu ngập lụt và vận tốc mà từ đó dẫn đến khả năng nhà của bị sụp đổ 
cho các kiểu kết cấu khác nhau. Thêm vào đó, theo dự án Rescdam (Helsinki 
University Technology, 2000) đƣa ra cho sự sụp đổ hoàn toàn của những ngôi nhà nề, 
bê tông và gạch nhƣ sau: 
V*D ≥ 7m2/s và V ≥ 2m/s 
Trong đó: 
V là vận tốc dòng nƣớc lũ 
D là độ sâu ngập lụt 
Theo nghiên cứu của Mỹ (Kelman, 2002) ngƣỡng để những tòa nhà sụp đổ trong lũ là: 
V*D ≤ 3m2/s Khả năng sụp đổ thấp 
3m
2
/s < V*D ≤ 7m2/s Khả năng sụp đổ trung bình 
V*D > 7m
2
/s Khả năng sụp đổ cao 
Mối quan hệ đƣợc thể hiện trong biểu đồ dƣới đây 
Hình P2-9: Mối quan hệ giữa vận tốc và độ sâu ngập lụt với khả năng sập đổ của nhà cửa 
191 
Hình P2-10: So sánh thiệt hại ngập ứng với từng cấp độ sâu ngập KB3 
Xét ảnh hƣởng theo các trƣờng hợp, ta thấy: 
Tại KB1 thiệt hại chủ yếu tập trung tại các cấp độ ngập thấp, do tại trƣởng hợp này với 
lƣu lƣợng vỡ là tƣơng đối thấp hơn so với các kịch bản còn lại gây ra độ sâu ngập 
không lớn, chủ yếu lớn tại vùng huyện Phổ Yên do có đặc điểm địa hình tƣơng đối 
thấp. 
Tại KB2, KB3 tại 2 trƣờng hợp này lƣu lƣợng vỡ là lớn hơn, gây ra độ sâu ngập lớn 
trên toàn vùng nghiên cứu. Lúc này các tổn thất nhiều nhất tập trung chủ yếu trong 
mức độ sâu ngập nằm trong khoảng từ 1 – 6m. 
Hình P2-11: Đường lũy tích thiệt hại theo độ sâu ngập 
192 
Qua hình trên ta thấy thiệt hại giữa các kịch bản do độ sâu dưới 1m là không có sư 
khác biệt ( ~3298 tỉ VND). Tuy nhiên khi xét tới mức ngập rơi trong khoảng từ 1.0 tới 
6.0m tổng giá trị thiệt hại giữa 2 kịch bản tràn đỉnh là lớn hơn nhiều so với kịch bản 
xói ngầm. Với độ sâu ngập là 3.0 m chênh lệch này là ~4838 tỉ VND, khi xét tới độ 
sâu ngập là 6.0 m lúc này lệch là ~ 6891 tỉ VND. 
 Ngoài ra, với hai kịch bản KB2 và KB3 tổng giá trị thiệt thại do ngập lụt gây ra khi độ 
sâu ngập trên 6.0 m tăng không đáng kể so với cấp ngập lụt trƣớc đó. Trong khi đó với 
KB1 đƣờng giá trị tổng thiệt hại gần nhƣ không thay đổi khi độ sâu ngập trên 
3,0m. 
- Về kết quả tính toán xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du hồ Núi Cốc: 
+ Khi lũ thiết kế (P=1%, Qd=3311m3/s), lũ kiểm tra (P=0,2%, Qd=4980m3/s) đến hồ, 
mƣa hạ lƣu có tần suất tƣơng ứng, tràn hoạt động bình thƣờng. Kết hợp với việc xã lũ 
của hồ Núi Cốc, các khu vực phụ cận cũng chịu mƣa lớn gây nên dòng chảy lũ lớn trên 
lƣu vực sông Công, mực nƣớc trên sông Cầu đạt báo động III. Từ những kết quả diễn 
toán sóng lũ mô phỏng xả lũ theo kịch bản 11 trên nhánh Sông Công cho thấy lòng 
suối không thể thoát đƣợc lƣợng nƣớc lũ, dòng chảy lũ lớn nhƣ vậy sẽ gây nên hiện 
tƣợng tràn bãi và gây ngập tại một số vị trí trên lƣu vực khu vực ven trục suối chính. 
Các huyện, thành phố bị ảnh hƣởng là Phổ Yên, Sông Công, Thành Phố Thái Nguyên, 
Phú Bình thuộc Thái Nguyên. Các huyện Hiệp Hòa (Bắc Giang) và Sóc Sơn (Hà Nội) 
do ảnh hƣởng của nƣớc dềnh sông Cầu và lũ lớn phía thƣợng nguồn cộng với mƣa lũ 
nội đồng cũng bị ảnh hƣởng ngập tại một số xã do ảnh hƣởng của mƣa nội đồng và 
nƣớc dềnh sông Cầu. 
+ Khi lũ qua tràn với lũ đến vƣợt lũ thiết kế (P=0.01%, Qd=8514m3/s), tổng lƣợng lũ 
xả tràn xuống hạ du là khoảng 652 triệu m3, mƣa hạ lƣu có tần suất tƣơng ứng, ngập 
lụt cũng xảy ra tại các huyện, xã nêu trên nhƣng mức ngập, diện ngập nhiều hơn. 
+ Khi xảy ra lũ qua tràn với lũ đến trung bình (Qd=943m3/s), hạ du hồ chứa không có 
mƣa, đập chính bị xói qua thân đập dẫn đến vỡ đập, tại thị xã Phổ Yên chỉ còn các xã 
Thuận Thành, Trung Thành và Đắc Sơn bị ảnh hƣởng, thành phố Sông Công còn xã 
Bá Xuyên, thành phố Thái Nguyên còn xã Tân Cƣơng và Thịnh Đức bị ảnh hƣởng 
193 
ngập lụt. 
- Về kết quả tính toán mực nƣớc lớn nhất theo các kịch bản xây dựng bản đồ ngập lụt 
hạ du hồ Núi Cốc: 
+ Với kịch bản xả lũ vƣợt lũ thiết kế (P=0.01%, Qd=8514m3/s), mực nƣớc dọc sông 
Công đều lớn hơn rất nhiều so với mực nƣớc lũ thiết kế theo QĐ3034. 
+ Với kịch bản xả lũ thiết kế (P=1%, Qd=3311m3/s),lũ kiểm tra (P=0,2%, 
Qd=4980m
3/s) đoạn từ hạ lƣu hồ Núi Cốc đến đoạn ngã ba sông xóm La Giang, xã Bá 
Xuyên mực nƣớc dọc sông Công đều lớn hơn mực nƣớc lũ thiết kế theo QĐ3034. 
+ Trƣờng hợp vỡ đập do tràn đình hay xói ngầm thì ngay hạ du vùng Núi Cốc bị ảnh 
hƣởng nhiều hơn, mực nƣớc cao hơn so với mực nƣớc lũ thiết kế theo QĐ3034. 
- Hƣớng dòng phá hoại dòng lũ do xả lũ: 
- Do ảnh hƣởng xủa xả tràn hồ Núi Cốc, sau hạ lƣu, lƣu tốc dòng chảy tăng lên, gây 
ảnh hƣởng đến bờ sông, cụ thể tại các đoạn đi qua xóm Tuần xã Đắc Sơn, qua xóm 
Trƣờng Giang, xã Vạn Phái, xóm Lò, xã Nam Tiến, qua trạm bơm xóm Lò xã Nam 
Tiến, đoạn kè Xuân Vinh, xã Trung Thành thuộc thị xã Phổ Yên, đoạn từ nhà máy 
nƣớc sông Công đến núi phía Nam Núi tảo thuộc thành phố sông Công... 
Tính toán tƣơng tự với các kịch bản vỡ đập do tràn đỉnh khi lũ đến hồ với các tần suất 
khác nhau, đƣợc kết quả nhƣ sau: 
Bảng P2-42: Thiệt hại vỡ đập do tràn đỉnh khi lũ đến hồ với các tần suất khác nhau 
Đơn vị tính (tỷ đồng) 
TT 
Tần suất 
Pf 
Thiệt hại D 
1 1/100 0.01 12.953 
2 1/200 0.005 13.108 
3 1/500 0.002 13.389 
4 1/1.000 0.001 14.987 
5 1/5.000 0.0002 16.863 
6 1/10.000 0.0001 19.464