NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ AN TOÀN VÀ ĐỘ TIN CẬY YÊU CẦU CHO HỆ THỐNG ĐÊ VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG THEO LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY VÀ PHÂN TÍCH RỦI RO
Xây dựng công trình thủy
Luận án này giải quyết nhu cầu cấp thiết về đánh giá an toàn cho hệ thống đê vùng Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH). Hệ thống đê, với lịch sử hình thành lâu dài và vật liệu xây dựng không đồng đều, đã bộc lộ nhiều ẩn họa và thường xuyên xảy ra sự cố, gây thiệt hại vật chất và đe dọa an sinh xã hội. Các phương pháp đánh giá an toàn truyền thống còn tồn tại hạn chế, chưa phản ánh đúng mức độ an toàn và không hỗ trợ hiệu quả cho quyết định đầu tư cải tạo, nâng cấp đê.
Mục đích nghiên cứu là xây dựng phương pháp đánh giá, xác định chỉ số an toàn và độ tin cậy yêu cầu cho hệ thống đê ĐBSH trong điều kiện hiện tại và tương lai, có xét đến tác động của biến đổi khí hậu (BĐKH) và phát triển kinh tế xã hội. Đối tượng nghiên cứu bao gồm hai hệ thống đê điển hình: Hệ thống đê Hữu Hồng bảo vệ khu vực trung tâm thành phố Hà Nội (HT1) và Hệ thống đê phức hợp (đê sông - đê cửa sông - đê biển) bảo vệ vùng ven biển thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định (HT2).
Phương pháp nghiên cứu tích hợp lý thuyết độ tin cậy (LTĐTC) và phân tích rủi ro (PTRR), cùng với các cách tiếp cận hệ thống, tổng hợp, bền vững và hiện đại. Luận án đã phân tích tổng quan rủi ro lũ lụt, an toàn đê điều, và ứng dụng PTRR & LTĐTC để xây dựng các bài toán xác định chỉ số an toàn hiện tại và độ tin cậy yêu cầu (ĐTCYC) cho hệ thống đê ĐBSH. Các bài toán này được áp dụng cụ thể cho HT1 và HT2, trong đó thiết lập cây sự cố và hàm tin cậy cho các cơ chế sự cố phổ biến, giải bài toán phân tích độ tin cậy cấp độ III có xét đến ảnh hưởng của chiều dài tuyến đê và BĐKH. Luận án cũng xây dựng các kịch bản vỡ đê, mô phỏng ngập lụt, bản đồ độ sâu và hàm thiệt hại có xét yếu tố phát triển kinh tế xã hội và thiệt hại về con người.
Kết quả chính cho thấy, đối với HT1 (Hữu Hồng, Hà Nội), ĐTCYC hiện tại là 1/500 năm, nhưng cần đạt 1/750 năm khi xét đến BĐKH và phát triển kinh tế đến năm 2050. Đối với HT2 (Giao Thủy, Nam Định), xác suất sự cố hệ thống khá cao (1/28,6 cho kịch bản hiện tại và 1/9,7 cho kịch bản tương lai), không đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn thiết kế, với thành phần đê biển là nguyên nhân chính. Luận án đề xuất các giải pháp nâng cao an toàn như gia tăng cao trình đỉnh đê, tăng cường ổn định địa kỹ thuật, và đầu tư nâng cấp toàn diện tuyến đê biển.
Luận án đóng góp bằng việc xây dựng sơ đồ và thuật giải các bài toán ứng dụng PTRR và LTĐTC để xác định chỉ số an toàn hiện tại (có xét hiệu ứng chiều dài và thiệt hại nhân mạng) và ĐTCYC cho hệ thống đê nâng cấp đến năm 2050, đồng thời tích hợp hàm rủi ro cho hệ thống đê phức hợp vùng ven biển.