Tiêu chuẩn an toàn phòng lũ tối ưu khu vực ven biển huyện Giao Thủy – Nam Định
BÀI BÁO KHOA HỌC
TIÊU CHUẨN AN TOÀN PHÒNG LŨ TỐI ƯU KHU VỰC VEN BIỂN
HUYỆN GIAO THỦY – NAM ĐỊNH
Trần Quang Hoài1, Nguyễn Quang Đức Anh2, Mai Văn Công3
Tóm tắt: Trong công tác phòng chống lũ và quy hoạch xây dựng, nâng cấp đê việc xác định tiêu
chuẩn an toàn phù hơp cho vùng được bảo vệ là đặc biệt quan trọng. Tiêu chuẩn an toàn (TCAT)
ngoài việc phụ thuộc vào yếu tố kỹ thuật, mà còn phụ thuộc vào giá trị (vật chất và phi vật chất)
của vùng được bảo vệ và rủi ro tiềm tàng có thể xảy ra cho vùng được bảo vệ. Bài báo này phát
triển ứng dụng của phương pháp phân tích rủi ro trong xác định tiêu chuẩn an toàn tối ưu cho vùng
được bảo vệ bởi hệ thống “vòng đê” đơn. Ứng dụng tính toán được thực hiện để xác định tiêu
chuẩn an toàn tối ưu theo quan điểm rủi ro kinh tế và rủi ro cá nhân cho khu vực ven biển huyện
Giao Thủy – Nam Định. Kết quả cho thấy khu vực nghiên cứu cần được bảo vệ với tiêu chuẩn an
toàn cao hơn hiện tại từ 2 đến 5 lần.
Từ khóa: Tiêu chuẩn an toàn, tối ưu về kinh tế, rủi ro cá nhân chấp nhận được, Giao Thủy.
1. GIỚI THIỆU CHUNG1
Vì vậy, đánh giá an toàn hệ thống phòng
Tiêu chuẩn an toàn cho từng loại hình công chống lũ bao gồm hai vấn đề:
trình cụ thể theo cách tiếp cận truyền thống là
(1) Đánh giá an toàn ổn định của vòng đê
tần suất thiết kế của tải trọng và hệ số an toàn theo tiêu chuẩn hiện tại;
cho phép chung và của từng thành phần công
(2) Đánh giá sự phù hợp của mức đảm bảo
trình, theo từng cơ chế phá hỏng. Đối với hệ phòng lũ hiện tại (tiêu chuẩn an toàn) của vùng
thống đê sông, tiêu chuẩn an toàn được coi là được bảo vệ bởi vòng đê.
tần suất xuất hiện mực nước thiết kế, và nó được
Bài báo này trình bày phương pháp đánh giá
coi như tiêu chuẩn an toàn cho vùng được bảo sự phù hợp của mức đảm bảo của hệ thống
vệ cũng như mức độ chấp nhận về khả năng phòng lũ thông qua xác định tiêu chuẩn an toàn
ngập lụt.
tối ưu về kinh tế và theo rủi ro cá nhân chấp
Theo xu thế chung trên thế giới, vấn đề an nhận được.
toàn phòng chống lũ và an toàn hệ thống đê
sông hiện nay được hiểu theo nghĩa rộng liên
quan đến các khía cạnh sau:
2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TIÊU
CHUẨN AN TOÀN TỐI ƯU TRONG
CÔNG TÁC PHÒNG CHỐNG LŨ
- Hệ thống đê sông: Bao gồm hai thành phần
chính i) các tuyến đê, đoạn đê tạo thành “vòng
2.1. Tiêu chuẩn an toàn tối ưu về kinh tế
Tiêu chuẩn an toàn cho hệ thống này được
đê” hay “vòng bảo vệ khép kín” cho một khu xác định bằng việc so sánh cân bằng giữa chi
vực dân cư/ vùng được bảo vệ; và ii) vùng được phí đầu tư xây dựng hệ thống và giá trị rủi ro
bảo vệ bởi hệ thống đê;
tiềm tàng của toàn hệ thống khi lũ lụt xảy ra.
- An toàn hệ thống đê: bao gồm An toàn ổn Tiêu chuẩn an toàn tối ưu được xác định tại vị
định tuyến đê, đoạn đê và an toàn phòng lũ của trí có tổng chi phí khả dĩ của hệ thống là nhỏ
vùng được bảo vệ.
nhất. Khi giá trị rủi ro do lũ của toàn hệ thống
chỉ được xem xét là giá trị thiệt kinh tế trực tiếp
(hoặc các giá trị khác quy được ra tiền), tiêu
chuẩn an toàn được xác định theo quan điểm tối
ưu kinh tế.
1 Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
2 Trung tâm Nước và Môi trường Việt Nam – Hà Lan
3 Khoa Công trình, trường Đại học Thủy lợi
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
47
Theo cách tiếp cận rủi ro về thiệt hại kinh tế, hệ thống để đạt được độ an toàn cao hơn; Chi phí
tổng chi phí của một hệ thống (Ctot) được xác khả dĩ cho duy tu và bảo dưỡng M và thiệt hại
định bẳng tổng cộng giá trị đầu tư (I∆H) nâng cấp kinh tế khả dĩ D (Mai Văn Công, 2010).
W
L
t
i
n
u
o
L
W
A
L
t
i
n
u
o
L
A
H
1
m
m
2
H
Wlan
Wlan
Hình 1. Mặt cắt đê tính toán
Tổng giá trị hệ thống khi nâng cấp đê với độ
cao gia tăng ∆H là:
C (H0,HP ) I0,P IH (HP )PV(M)PV(P *D)
(1)
tot
f
f
f 0
P
f
f
Mức độ an toàn tối ưu được thể hiện bởi Pf-opt
tương ứng với điểm cực trị của hàm tổng chi.
min(C )=min I0,P IH (HP )PV(M)PV(P *D)
(2)
tot
f
f 0
P
f
f
Khi đó, tiêu chuẩn an toàn tối ưu được xác định
thông qua hệ phương trình tối ưu tổng quát sau:
* Hàm mục tiêu & Hàm ràng buộc:
Hình 2. Tối ưu tiêu chuẩn an toàn theo
quan điểm kinh tế
Giá trị hiện tại của chi phí duy tu bảo dưỡng
khả dĩ và giá trị thiệt hại khả dĩ được ước tính theo
n
n
Ctot min
C
P
P
P
P
và
(3)
1
f
Zi 0
f-opt
i1
i1
- Trong đó:
Pf : Xác suất xảy ra sự cố của hệ thống;
(4) và (5):
iT
1
(1 r)i
i0
(1 r)T 1
r(1 r)T
Pf-opt: Tiêu chuẩn an toàn tối ưu của hệ thống.
Pf-opt có thể nhận các giá trị 1/10, 1/100, 1/1000,...
PZi<0 – Xác suất xảy ra sự cố của từng cơ chế;
Ctot – Chi phí đầu tư nâng cấp toàn hệ thống;
CPi – Chi phí đầu tư để giảm xác suất xảy ra sự
cố của mỗi cơ chế;
PV (M ) E(M )*
E(M )
(5)
(6)
iT
1
(1r)T 1
r(1r)T
RP PV(P *D)P *E(D)*
P *E(D)
f
f
(1r)i
f
f
i0
Nếu thời gian quy hoạch đủ dài (ví dụ T=100
năm) thì giá trị thiệt hại quy về hiện tại xác định
xấp xỉ theo (7):
n – Số cơ chế sự cố xem xét tính toán.
E(D)
Để giải hàm tối ưu hóa trên cần xác định được
quan hệ giữa xác suất xảy ra sự cố của mỗi cơ chế
với chi phí đầu tư nâng cấp để thay đổi xác suất
xảy ra sự cố của cơ chế đó, PZi < 0 ~ CPi.
Theo quan điểm xác định Tiêu chuẩn an toàn
tối ưu về kinh tế, mức độ an toàn tối ưu được thể
hiện bởi Pf-opt tương ứng với điểm có tổng chi
phí là nhỏ nhất:
RP PV (Pf * D) Pf *
(7)
f
r
* Trong đó:
Pf: Xác suất sự cố trong 1 năm;
E(M): Chi phí duy tu bảo dưỡng khả dĩ năm;
E(D): Thiệt hại có thể trong trường hợp lũ
xảy ra;
r: Tỷ lệ lãi suất hiệu quả;
T: Thời đoạn quy hoạch (tuổi thọ công trình),
tính bằng năm.
min
Ctot
min
I P RP
(4)
f
f
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
48
2.2. Rủi ro cá nhân chấp nhận được
Pd/Fi: Là xác suất thiệt mạng khi xảy ra tai
nạn của hoạt động thứ i;
Để thiết lập xác suất xảy ra sự cố chấp nhận
là coi nó tương đương với xác suất thương vong
được tính bằng bình quân đầu người. Các phân
tích rủi ro dựa trên dữ liệu thống kê mang tính
xã hội thường được đưa ra một chỉ số trung bình
rủi ro chấp nhận được về số người thiệt mạng.
Theo phương pháp phân tích dựa trên lý trí
và nhận thức, các cá nhân của một hoạt động
luôn ý thức về tính cân bằng giữa lợi ích và rủi
ro chấp nhận được. Phụ thuộc vào lợi ích của
quá trình này mà hoạt động tình nguyện có được
đảm bảo hay không. Vì vậy mà tạo ra sự khác
biệt giữa các hoạt động tình nguyện được đảm
bảo và các hoạt động không được bảo đảm.
Theo như cách thức này, mức độ tình nguyện có
liên quan đến xác suất xảy ra tai nạn được dự
báo trước. Số liệu thống kê về nguyên nhân tử
vong thể hiện qua xác suất xấp xỉ 10-4 đối với
các hoạt động tự do có ý thức mức trung bình
(Mai Văn Công, 2006). Số liệu này sử dụng một
chỉ số dành cho rủi ro cá nhân chấp nhận được.
Đối với các quốc gia không thuộc phương Tây,
lợi ích cho một hoạt động như vậy có thể khác
Xác suất cá nhân nào đó thiệt mạng do lũ tại
vùng ven biển được bảo vệ xảy ra ngập lụt Pd/f-
flood phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Thời gian cảnh báo trước khi lũ lụt xảy ra
- Loại lũ lụt: dự đoán được hoặc không thể
đoán trước
- Nơi trú ẩn có thể, mức độ tiếp xúc với lũ lụt,
và hiệu quả của sơ tán...
3. XÁC ĐỊNH TCAT ĐÊ GIAO THỦY
THEO QUAN ĐIỂM TỐI ƯU VỀ KINH TẾ
Để đơn giản hóa trong bài toán này tác giả coi
như tuyến đê sông đã đảm bảo an toàn, việc đầu
tư nâng cấp cho hệ thống phòng chống lũ chỉ cần
phải tập trung tính toán cho tuyến đê biển. Chi
phí đầu tư để nâng cao đỉnh đê lên 1 đoạn H
cho 1km dài đê được xác định theo (9):
(9)
IH C1 A C2 L1 C3L2 C4W C5
Trong đó:
- C1: Chi phí đầu tư xây dựng cho 1m2 mặt
cắt đê trên 1km dài đê;
- C2: Chi phí đầu tư xây dựng cho1m bảo vệ
biệt rõ so với minh họa trên, ví dụ như phụ mái ngoài đê trên 1km dài đê;
thuộc vào địa lý, văn hoá và các nguyên nhân về
kinh tế. Rủi ro cá nhân chấp nhận được (Pdi)
dành cho một hoạt động cụ thể được tính bằng:
- C3: Chi phí đầu tư xây dựng cho 1m bảo vệ
mái trong đê trên 1km dài đê;
- C4: Chi phí sử dụng đất cho 1m mặt bằng
chân đê trên 1km dài đê;
- C5: Chi phí đầu tư xây dựng cho kết cấu
bảo vệ đỉnh đê trên 1km dài đê;
N piPfi P
Ndi
Npi
d / Fi
P
i
(8)
N pi
Trong đó:
Trên cơ sở các tài liệu thiết kế và báo cáo chi
phí nâng cấp đê biển Giao Thủy - Nam Định
xác định được các hệ số chi phí C1, C2 C3 C4C5
như Bảng 1.
Npi: Là số thanh viên của hoạt động thứ i;
Ndi: Là số người chết trong hoạt động thứ i;
Pfi: Là xác suất xảy ra tai nạn của hoạt động
thứ i;
Bảng 1. Hệ số chi phí nâng cấp của đê biển Giao Thủy – Nam Định (2015)
Hạng mục
Hệ số
C1
Đơn vị
Chi phí
0.0096
Thân đê
106USD/m2/km
106USD/m/km
106USD/m/km
106USD/m./km
106USD/m/km
Gia cố mái ngoài
Gia cố mái trong
Sử dụng mặt bằng
Bảo vệ đỉnh đê
C2
0.0424
0.0024
0.0206
0.55
C3
C4
C5
Xác định được quan hệ giữa mức đảm bảo phòng lũ và chi phí đầu tư nâng cấp theo bảng 2.
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
49
Bảng 2. Quan hệ giữa tần suất đảm bảo phòng lũ với chi phí đầu tư nâng cấp hệ thống đê
Tần suất
Cao trình đỉnh đê
Chiều dài đê Các thông số đê nâng cấp theo Hình 1
Chi phí
IΔH
106USD
-
Pf
%
Hiện tại Nâng cấp Gia tăng
L1
A
L1
m
L2
m
W
m
m
m
M
km
m2
10
5
4.98
5.62
5.94
6.36
7.59
7.95
8.65
9.18
10.47
11.82
-
-
-
-
0.12
0.44
0.86
2.09
2.45
3.15
3.68
4.97
6.32
4.6
0.5
1.6
3.5
8.4
9.8
12.6
14.8
19.9
25.3
12.6
13.2
14.2
17.0
17.8
19.3
20.5
23.4
26.4
0.7
3.4
3
15.5
34.6
91.6
110.0
147.9
178.6
260.0
355.8
2.3
9.2
2
5.1
19.2
47.6
56.5
74.3
88.4
124.9
165.8
1
12.3
14.4
18.5
21.7
29.6
37.2
5.50
31.16
0.8
0.67
0.5
0.2
0.1
Dựa trên số liệu thống kê thiệt hại kinh tế do mất mát do cơn bão Damrey xảy ra trong năm
lũ lụt biển trong những năm gần đây tại các vùng 2005, ước tính thiệt hại kinh tế trực tiếp tại các
ven biển Nam Định (ADRC, 2006), đặc biệt là sự huyện ven biển của tỉnh Nam Định như sau:
Bảng 3. Ước tính thiệt hại kinh tế trực tiếp
Thiệt hại (106 USD)
Khu vực
Đê biển
Nam Định
Giao Thủy
Các huyện ven biển Hải Hậu
Nghĩa Hưng
năm 2010
171.2
67.3
năm 2030
278.2
107
Toàn tỉnh
61.1
97.8
42.8
73.4
Ngoài ra, để kể đến tính không chắc chắn do đến tính không chắc chắn của các yếu tố ngẫu
các yếu tố ngẫu nhiên của điều kiện biên phía nhiên;
biển, các biến động kinh tế vùng bảo vệ trong
- : Sai số quân phương xác định dựa theo số
suốt thời kỳ quy hoạch – tuổi thọ công trình nên liệu thống kế cả nước, =126 triệu USD;
giá trị trung bình thống kê E(D) được tính như
sau (Mai Văn Công, 2010):
- k: Hệ số kể đến tính không chắc chắn của
các yếu tố ngẫu nhiên, phụ thuộc vào độ dài
chuỗi số liệu lịch sử; có thể chọn k= 0, 1, 2, 3;
Xác định được tổng chi phí của hệ thống và
E(D)i = E(D)0 + ×k
* Trong đó:
(10)
- E(D)0: Giá trị trung bình thiệt hại được xác chi phí rủi ro khi nâng cấp hệ thống đê Giao
định bằng số liệu thống kê. E(D)0 = 67.3 triệu USD; Thủy – Nam Định và biểu đồ quan hệ theo bảng
- E(D)i: Giá trị trung bình thiệt hại khi kể 4 và hình 3 dưới đây:
Bảng 4. Quan hệ giữa tần suất đảm bảo phòng lũ và các chi phí nâng cấp hệ thống
Tần suất
Chi phí đầu tư
IPf
Chi phí rủi ro theo công thức (6)
Tổng chi phí của hệ thống
RPf (106 $US)
Ctot (106 $US)
Pf
(%)
5
3
2
106$US
4.32
k=0
28.65
19.32
13.35
6.73
5.38
4.49
3.36
1.35
0.67
k=1
k=2
k=3
k=0
k=1
86.60
67.12
62.77
k=2
k=3
82.28 135.92
189.55
127.84
88.30
44.53
35.62
29.69
22.26 116.06
8.91 160.55
4.45 212.05
32.97
30.94
37.78
67.43
77.40
99.26
140.24
103.29
87.75
193.88
139.46
112.74
105.22
107.64
124.46
134.96
168.11
215.83
11.62
24.44
60.70
72.01
55.49
38.33
19.33
15.46
12.89
9.66
91.67
63.32
31.93
25.54
21.29
15.96
6.39
1
80.03
92.62
0.8
0.67
0.5
0.2
0.1
87.48
97.56
94.77
107.66
122.36
163.07
213.31
116.06
128.66
165.59
214.57
112.70
159.20
211.38
3.87
1.93
3.19
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
50
Hình 3. Quan hệ giữa Pf với Rpf và Tổng chi phí nâng cấp Ctot cho Giao Thủy - Nam Định
- Pd/f-flood: Xác suất cá nhân nào đó bị chết tại
vùng ven biển được bảo vệ nếu xảy ra ngập lụt;
- β: Hệ số chính sách, phụ thuộc vào mức độ
tự nguyện và tự do của người dân trong vùng bị
ngập lụt.
Kết quả phân tích nêu trên cho thấy vùng bảo
vệ huyện Giao Thủy – Nam Định có tiêu chuẩn
an toàn phòng lũ tối ưu theo quan điểm kinh tế
nằm trong khoảng Pf =1÷3%; Cụ thể ứng với các
trường hợp k=0÷3 là: Pfk=0 = 3%; Pfk=1= 2%; Pfk=2
= 2%; Pfk=3 = 1%; Dựa vào biểu đồ quan hệ trên
hình 3, có thể lựa chọn tần suất đảm bảo phòng
lũ cho hệ thống phòng chống lũ Giao Thủy –
Nam Định là Pf = Pfk=2 = 2% (ứng với trường hợp
k= 2 - hệ số kể đến tính không chắc chắn do các
yếu tố ngẫu nhiên của điều kiện biên phía biển,
các biến động kinh tế vùng bảo vệ trong suốt thời
kỳ quy hoạch – tuổi thọ công trình...). Xem xét
về tính tin cậy của số liệu lịch sử cho khu vực
nghiên cứu (mức độ trung bình, theo ADRC
2006) thì tiêu chuẩn an toàn phòng lũ của Giao
Thủy, Nam Định là 1/50 (năm) là phù hợp.
Hệ thống phòng chống lũ hiện tại của Giao
Thủy được thiết kế với tiêu chuẩn an toàn là
1/20 năm. Nếu hệ thống phòng chống lũ đáp
ứng được theo các tiêu chuẩn, khả năng xảy ra
ngập lụt của huyện Giao Thủy là: Pf-food = 0,05;
Căn cứ trên các cuộc thảo luận với các
chuyên gia Việt Nam trên dữ liệu lịch sử thiệt
hại về người, tỷ lệ dân số tử vong trong các trận
lũ lụt được ước tính vào khoảng 0,3%, điều này
có nghĩa rằng 0,3% dân số khi tiếp xúc trực tiếp
với bão lũ sẽ thiệt mạng (Mai Văn Công, 2010).
Như vậy, xác suất một cá nhân nào đó thiệt
mạng sinh sống ở Giao Thủy -Nam Định khi
xảy ra lũ lụt là: Pd/f-flood = 0,05×3,10-3 =1,5×10-4.
Rủi ro chấp nhận được của cá nhân nào đó
sống tại khu vực huyện Giao Thủy bị thiệt mạng
khi xảy ra ngập lụt là: [IR] flood= 0,05×1,5×10-
4=7,5×10-6 (Hệ số chính sách β=0.075).
4. XÁC ĐỊNH TCAT HỆ THỐNG ĐÊ
GIAO THỦY THEO RỦI RO CÁ NHÂN
4.1. Chỉ số rủi ro cá nhân chấp nhận được
Việc xác định tiêu chuẩn an toàn theo rủi ro
cá nhân cũng là một yếu tố quan trọng cần xem
xét đến trước khi ra quyết định cuối cùng trong
quy hoạch tiêu chuẩn an toàn của vùng bảo vệ.
Rủi ro cá nhân trong vùng bị ngập lụt tại Việt
Nam có thể được xác định theo công thức:
4.2. Chỉ số rủi ro cá nhân tính toán
Trong bài báo này, để xác định chỉ số rủi ro
cá nhân tính toán, tác giả trình bày kết quả mô
phỏng ngập lụt của huyện Giao Thủy với các
kịch bản bằng mô hình Mike 21HD như sau:
Kịch bản 1: Ngập lụt huyện Giao Thuỷ do
vỡ đê Hữu Hồng vào mùa lũ khi ứng với mực
IR flood p f flood pd / F flood 104
(11)
Trong đó:
- Pf-flood : Xác suất ngập lụt của khu vực mà
cá nhân đó sinh sống, được xác định theo tiêu nước và lưu lượng đạt tần suất thiết kế với
chuẩn an toàn của khu vực đó;
P=1/100 năm.
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
51
Kịch bản 2: Ngập lụt huyện Giao Thuỷ do bị ngập khá sâu như: Giao Hải, Giao Lạc ngập
vỡ đê biển khi các điều kiện biên đạt tần suất 2,05m (xem hình 4 và 5)...
thiết kế P=1/50 năm.
Các kết quả mô phỏng mô hình ngập lụt
Kết quả mô phỏng theo kịch bản 1 thì xã bị bằng MIKE 21HD cũng cho thấy, khoảng 60%
ngập lụt lớn nhất trên địa bàn huyện Giao Thủy tổng diện tích tự nhiên của huyện Giao Thủy sẽ
là xã Hồng Thuận, độ sâu ngập lụt lớn nhất có bị ngập lụt. Theo tập quán và thói quen của
thể đạt tới 2,15m. Các xã khác như Giao Nhân, người dân ven biển, tại các khu vực bị ngập lụt,
Giao Hà, Giao Hòa, Hoành Sơn... cũng bị ngập phần lớn dân số này sẽ tìm nơi trú ẩn trên các
khá nặng với độ sâu ngập lụt có thể đạt đến phần đất cao như các tòa nhà cao tầng, nhà thờ,
1,6÷1,95(m).
khu vực đất cao... hoặc người dân có thể di
Với kịch bản 2, độ sâu ngập lụt lớn hơn so chuyển sang các huyện lân cận hoặc tránh xa
với kịch bản 1, mặc dù vết đê biển vỡ là nhỏ vùng đất bị ngập lụt nặng mà họ phải tiếp xúc
hơn so với đê sông. Điều này có thể giải thích với sự nguy hiểm của lũ. Cũng các khu vực bị
do thể tích nước từ biển tràn qua vết đê vỡ trong ngập lụt này, sẽ có 5% người dân ở lại để bảo
kỳ triều lên lớn hơn khá nhiều so với thể tích vệ tài sản sẽ phải tiếp xúc trực tiếp với nước lũ,
nước từ sông tràn vào địa bàn huyện Giao Thủy. tức khoảng 5% × 60% = 3% tổng dân số sẽ
Độ sâu ngập lụt lớn nhất có thể đạt tới hơn 2,2m phải thực sự tiếp xúc với nước lũ (Mai Văn
tại xã Bạch Long, Giao Yến... Các xã khác cũng Công, 2010).
Hình 4. Kết quả mô phỏng theo kịch bản 1
Hình 5. Kết quả mô phỏng theo kịch bản 2
Như vậy: Pd/flood = 18/189,660 = 9.6 × 10-5.
Theo tính toán xác suất sự cố tổng hợp với hệ
thống phòng chống lũ huyện Giao Thủy hiện tại là:
Pflood = 0.125 – TCAT tương ứng là 1/8 năm
(Nguyễn Quang Đức Anh, nnk 2013).
Dựa trên đánh giá của các chuyên gia và các
thông tin từ chương trình nghiên cứu đê biển Việt
Nam (Jonkman, 2009) đề xuất mối quan hệ giữa
độ sâu ngập lụt và tỷ lệ tử vong theo hình 6:
0.03
0.025
0.02
Như vậy, Chỉ số rủi ro cá nhân của người dân
sống trên địa bàn huyện Giao Thủy là:
New Orleans
0.015
Vietnam (preliminary)
IRflood = 0.125 × 9.6 × 10-5 = 1.2 × 10-5.
0.01
0.005
0
Từ kết quả tính toán có thể thấy rằng, chỉ số
rủi ro cá nhân chấp nhận được [IR]flood
=
0
1
2
3
4
7.5×10-6 < Chỉ số rủi ro cá nhân tính toán IRflood
= 1.2 × 10-5. Như vậy theo quan điểm rủi ro của
cá nhân chấp nhận được thì xác suất tổng hợp
xảy ra sự cố với cần được giảm xuống như sau:
IR
water depth [m]
Hình 6. Đồ thị quan hệ giữa độ sâu ngập lụt
và tỉ lệ tử vong
Dựa vào kết quả mô phỏng ngập lụt và đồ thị
quan hệ giữa độ sâu ngập lụt và tỉ lệ tử vong, tác
giả xác định được số người thiệt mạng theo các
kịch bản 1 và 2 lần lượt là 11 và 18 người.
Dân số huyện Giao Thủy năm 2010 là 189,660
7.5106
9.6105
flood
d / f flood
P
0.072
flood
P
(tương ứng 1/15 năm)
Theo kết quả tính toán trên thì TCAT theo
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
52
quan điểm rủi ro cá nhân chấp nhận được tại
Việc quyết định lựa chọn giá trị tiêu chuẩn an
vùng nghiên cứu là 1/15 năm. Như vậy đối với toàn cuối cùng cho mỗi vùng cụ thể là một
trường hợp vùng nghiên cứu huyện Giao Thủy- quyết định hoàn toàn mang tính chính trị và có
Nam Định, tiêu chuẩn an toàn theo quan điểm ảnh hưởng quan trọng đến an sinh xã hội trên
rủi ro cá nhân chấp nhận được là 1/15 năm, thấp pham vi quốc gia. Vì vậy, sự lựa chọn này hoàn
hơn so với tiêu chuẩn an toàn theo quan điểm toàn phụ thuộc vào các cơ quan hữu quan và các
tối ưu về kinh tế là 1/50 năm. Tiêu chuẩn an cấp có thẩm quyền, nó không thuộc thẩm quyền
toàn tối ưu đề xuất lựa chọn cho vùng nghiên của các nhà nghiên cứu.
cứu là giá trị cao hơn, theo quan điểm kinh tế.
Việc áp dụng lý thuyết ngẫu nhiên và phân
tích độ tin cậy trong tính toán thiết kế cho đê
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết quả nghiên cứu cho thấy, thông qua phân biển Giao Thủy là đã giải quyết tổng thể các vấn
tích rủi ro, tiêu chuẩn an toàn phòng lũ tối ưu đề đặt ra của bài toán nâng cấp đê cho phù hợp
theo quan điểm kinh tế cho vùng bảo vệ huyện với vùng bảo vệ trong điều kiện trong điều kiện
Giao Thủy Nam Định xác định được là PTƯ hiện nay. Kết quả bài toán mang đến cái nhìn
=1/50. Tiêu chuẩn an toàn hiện tại đang áp dụng tổng thể cho các nhà kỹ thuật, các nhà quản lý,
là 1/20 năm, vì vậy không còn phù hợp với tình góp phần định hướng qui hoạch phòng chống lũ
hình phát triển kinh tế - xã hội hiện tại.
cho vùng trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
ADRC-Asian Disaster Reduction Centre (2006); Top 25th natural disasters of Vietnam in 20th Century.
Jonkman J.N (2009); Mission report, TA-Vietnam Sea Dike Research Program. Internal report, Delft
University of Technology.
Mai Van Cong, van Gelder. P.H.A.J.M., J.K. Vrijling (2007); Reliability of coastal flood defences in
Vietnam; IAHS Publ. 317. Redbook series. ISBN: 978-1-901502-29-9. Pp. 424-431, Wallingford, UK.
Mai Văn Công (2006); Thiết kế công trình theo lý thuyết ngẫu nhiên và phân tích độ tin cậy; Bài
giảng Khoa Kỹ Thuật Biển, Trường Đại học Thủy lợi.
Mai Văn Công (2010); Probabilistic design of coastal flood defences in Vietnam; Luận án tiến sỹ,
Trường Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan.
Nguyễn Quang Đức Anh, Mai Văn Công (2013); “Phân tích rủi ro hệ thống phòng chống lũ vùng bờ
Giao Thủy – Nam Định”; Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường – Số đặc biệt (11/2013),
tr.11-20, Hà Nội.
Abstract:
DETERMINATION OF OPTIMAL SAFETY STANDARD FOR FLOOD DEFENCE
SYSTEM OF COASTAL REGION IN GIAO THUY - NAM DINH
In implementation of new flood defences and upgrading of exisiting dike system, decision on how
safe is safe enough is crucial. This can be done by determination of so-called optimal safety
standard which not only depends on technical aspects but also on value to be protected of the
protected area and pontential risks due to flood of the considered area. This paper present risk
based approach in determination of optimal safety standard for a flood prone area which is
protected by a single “dike ring”. Application is made for a case of dike ring protecting a coastal
region belongs to Giao thuyr district, Nam Dinh province. Risk based framework in this paper
takes into account economic and individual risks. Findings show that the present socio-economic
development of the research area required a higher safety standard, by factor of 2 to 5 compared
to exisiting one.
Keywords: flood risk, optimal safety, safety standard in flood defences, dike system, dike ring, risk
based design.
BBT nhận bài: 25/01/2016
Phản biện xong: 21/5/2016
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 53 (6/2016)
53
7 trang
22/04/2022
720
Bạn đang xem tài liệu "Tiêu chuẩn an toàn phòng lũ tối ưu khu vực ven biển huyện Giao Thủy – Nam Định", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tieu_chuan_an_toan_phong_lu_toi_uu_khu_vuc_ven_bien_huyen_gi.pdf
