Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
374
ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LŨ THIẾT KẾ
HIỆN NAY TRONG BỐI CẢNH BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Ngô Lê Long1, Ngô Đình Tuấn2, Ngô Lê An1 và Lê Thị Hải Yến1
1Đại học Thủy lợi, email: longln@tlu.edu.vn
2Viện Tài nguyên nước và Môi trường Đông Nam Á
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Lũ thiết kế được định nghĩa là đường quá
trình lũ hay lưu lượng đỉnh lũ tức thời thu
được dùng để thiết kế một công trình thuỷ
lợi, chỉnh trị sông sau khi đã xem xét các yếu
tố chính trị, xã hội, kinh tế và thuỷ văn [1].
Tính toán lũ thiết kế là một nội dung
quan trọng trong thiết kế và thi công các
công trình thủy nói chung trong đó có đập
và hồ chứa. Kết quả tính toán lũ thiết kế sẽ
quyết định quy mô công trình và các thông
số thiết kế của công trình có liên quan đến
an toàn vùng hạ du. Hiện nay việc tính toán
lũ thiết kế hồ chứa ở Việt Nam chủ yếu dựa
trên cơ sở các tiêu chuẩn, quy chuẩn đã
được ban hành.
Do yêu cầu chống lũ cho các công trình
ngày càng tăng nên tiêu chuẩn, quy chuẩn
thiết kế lũ cũng thay đổi nhiều lần. Bên cạnh
đó, Việt Nam đã bắt đầu đánh giá hậu quả
tiềm năng khi xảy ra vỡ đập đối với các công
trình đập đã xây dựng, đặc biệt là các hồ
chứa thủy điện. Một vấn đề nữa cần xét đến
trong điều kiện biến đổi khí hậu (BĐKH),
hiện nay đã xuất hiện lũ vượt lũ thiết kế. Bài
báo sẽ đi sâu phân tích một số bất cập trong
tính toán lũ thiết kế hiện nay làm cơ sở cho
việc định hướng xây dựng tiêu chuẩn thiết kế
lũ có xét đến biến đổi khí hậu. Đây cũng là
một nội dung nghiên cứu thuộc đề tài
“Nghiên cứu cơ sở khoa học đề xuất các tiêu
chuẩn thiết kế lũ, đê biển trong điều kiện biến
đổi khí hậu, nước biển dâng ở Việt Nam và
giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiệt hại”,
Mã số : BĐKH 61.
2. CÁC TIÊU CHUẨN, QUY CHUẨN CỦA
VIỆT NAM VỀ THIẾT KẾ LŨ
Ở Việt Nam có khá nhiều tiêu chuẩn, quy
chuẩn thiết kế lũ trong đó có thể kể đến một
số tiêu chuẩn, quy chuẩn chính sau:
1) Tiêu chuẩn Việt Nam: Công trình thủy
lợi, - Các qui định chủ yếu về thiết kế -
TCVN 5060 – 90.
2) Công trình Thủy Lợi - Các qui định chủ
yếu về thiết kế. TCXDVN 285: 2002.
3) Quy phạm Tính toán đặc trưng thủy văn
thiết kế QP.TL.C-6-77.
4) Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia công trình
thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế
QCVN 04 – 05: 2012/BNNPTNT.
5) Tiêu chuẩn Quốc gia: Tính toán các đặc
trưng dòng chảy lũ TCVN 9845:2013.
Tuy nhiên, có thể nhận thấy các tiêu
chuẩn, quy chuẩn mới chủ yếu vẫn dựa trên
các tiêu chuẩn cũ. QCVN 04 – 05 ra sau
TCXDVN 285– 2002 đúng 10 năm song
không có gì thay đổi tiêu chuẩn thiết kế và
phân cấp công trình thủy. Tiêu chuẩn VN
9845: 2013 ra đời sau QPTL.C-6-77 36 năm
song vẫn lấy nguyên các phương pháp đưa ra
trong QPTL.C-6-77 hoặc chỉ thay đổi rất ít.
Ví dụ: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tính theo
công thức cường độ giới hạn không thay đổi;
Công thức triết giảm giữ nguyên các tham số
về đặc trưng địa mạo thủy văn lòng sông,
thông số tập trung nước… nên lạc hậu không
phù hợp với mưa lũ và điều kiện tự nhiên của
các lưu vực sông ở Việt Nam. Đặc biệt các
tiêu chuẩn, quy chuẩn đều chưa đề cập đến tác
động của BĐKH trong tiêu chuẩn thiết kế lũ.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
375
3. MỘT SỐ BẤT CẬP TRONG TÍNH
TOÁN THIẾT KẾ LŨ
1) Thực tế ở Việt Nam đã xuất hiện lũ xảy
ra vượt lũ thiết kế. Điều này đặt ra câu hỏi là
lũ tự nhiên lớn hay tính lũ thiết kế thiên thấp?
Nhiều công trình không bị vỡ do tính toán
thiết kế với lũ kiểm tra không phải theo tần
suất thiết kế. Ví dụ Đập Thạch Nham lấy
QmaxKT với P=0,1% là 21.300 m3/s thiết kế
thay cho QmaxTK với p=1% là 15.900 m3/s nên
gặp trận lũ xảy ra năm 1986 có Q=19.400
m3/s nên không bị vỡ. Sau trận lũ 1986, tính
lại Qmax0,1%=31.600 m3/s nên có thể thấy lũ
thiết kế tính thiên thấp cả về đỉnh lẫn về
lượng. Điều đó chứng tỏ trong tính toán tần
suất không điều tra phân tích đầy đủ lũ lịch
sử để đưa vào chuỗi thống kê.
2) Lũ vượt lũ thiết kế do vỡ đập nhỏ dây
truyền ở thượng lưu hồ chứa lớn.
Điển hình là hồ Vệ Vừng (Nghệ An) có
F=37 km2, dung tích V=18 triệu m3; thượng
lưu có 16 hồ nhỏ với F=12 km2, Vi=70
triệu m3. Nếu hồ Vệ Vừng bị vỡ do các hồ
nhỏ ở thượng lưu vỡ thì thường dễ gây ngộ
nhận lũ xảy ra tại hồ lớn vượt lũ thiết kế.
3) Lũ chồng lên lũ do vận hành thiếu
hợp lý.
Trận lũ năm 2009 xảy ra ở miền Trung, do
chưa có quy trình vận hành liên hồ chứa nên
các hồ vận hành đơn độc gây nên lũ đặc biệt
lớn, đỉnh lũ có thể không lớn song tổng lượng
lũ sẽ rất lớn có thể gây ngập lụt lớn ở hạ lưu.
4) Tiêu chuẩn lũ thiết kế, lũ kiểm tra chưa
xét đến mức độ hiểm họa của công trình.
Tiêu chuẩn lũ thiết kế chủ yếu phụ thuộc
vào loại công trình và cấp thiết kế công trình.
Cấp thiết kế công trình phụ thuộc vào năng
lực phục vụ như diện tích được tưới, tiêu
thủy lợi; công suất lắp máy của nhà máy thủy
điện; hay phụ thuộc theo đặc tính kỹ thuật
của các hạng mục công trình. Như vậy, dẫn
đến với một công trình nhỏ ở thượng lưu một
đô thị lớn, khu công nghiệp lớn có thể lại
thiết kế với mức an toàn thấp, còn một số hồ
lớn ở những vùng hẻo lánh xa dân, có điều
kiện chứa lũ hay phân lũ thuật tiện thì thiết
kế với mức an toàn rất cao.
5) Trong việc tính toán thiết kế lũ còn tồn
tại trong tính tần suất
- Chuỗi số liệu có và không có lũ lịch sử
cho kết quả khác nhau rất lớn.
- Phần ngoại suy tần suất theo các dạng
phân bố khác nhau cho kết quả rất
khác nhau.
- Khi Cv lớn (Cv>0,65), Cs lớn
(Cs>3,0), lúc đó đường phân bố
Pearson III không phù hợp mà là
LnPearson III. Song dùng phân bố
LnPearson III kết quả cho với
P=0,01% lũ thiết kế sẽ lớn gấp 50~200
lần lũ P=0,1%.
4. ĐỀ XUẤT HƯỚNG TIẾP CẬN TIÊU
CHUẨN THIẾT KẾ LŨ
Trên cơ sở phân tích những bất cập trong
tính toán thiết kế lũ hiện nay, chúng tôi đề
xuất một số hướng tiếp cận tiêu chuẩn thiết
kế lũ như sau:
1) Tiêu chuẩn thiết kế lũ cần xem xét cả lũ
tần suất và lũ cực hạn (PMF). Trong đó việc
tính tần suất dùng dạng phân bố Kritxki-
Menkel, công thức tính tần suất kinh nghiệm:
m
P 100
n1

Trong chuỗi số liệu nhất thiết phải có giá
trị lũ lịch sử thực đo hay điều tra. Nếu không
có thì giá trị lũ thiết kế rất thấp, thậm chí lũ
PMF cũng rất thấp. Ví dụ trước năm 1999, lũ
PMF tại hồ Tả Trạch tính ra QPMF=15.000
m3/s, sau khi trận lũ lịch sử 1999 xảy ra trên
sông Hương tính lại QPMF=21.000m3/s
~23.000m3/s.
2) Tiếp cận theo mức hiểm họa, đây là
cách tiếp cận đã được đề cập trong các quy
phạm, tiêu chuẩn thiết kế lũ ở nước ngoài.
Phần lớn các tài liệu này đề cập đến mức độ
hiểm họa hay mối hiểm họa với 3 cấp: Thấp
(hay nhỏ), đáng kể (hay trung bình), nghiêm
trọng (hay lớn).
3) Tiếp cận phương pháp tính toán thiết
kế lũ có xét đến biến đổi khí hậu. Tác động
của BĐKH đối với lũ thiết kế chủ yếu làm
tăng giá trị cực đoan ứng với tần suất
P ≤ 0,1% hoặc có khả năng xuất hiện lũ lịch
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5
376
sử mới vượt giá trị lũ lịch sử cũ dẫn đến làm
tăng lũ cực hạn PMF.
4) Tiếp cận phương pháp tính toán lũ thiết
kế theo tiểu vùng. Do địa hình nước ta bị chia
cắt bởi các dãy núi nên lượng mưa 1 ngày lớn
nhất, chế độ mưa, hướng di chuyển của mưa
lũ thay đổi rõ rệt theo từng tiểu vùng. Vì thế
khi tính toán thiết kế lũ theo tần suất hay lũ
PMF phải thu thập tài liệu mưa và dòng chảy
lũ theo từng tiểu vùng nghiên cứu.
5. KẾT LUẬN
Qua việc phân tích đánh giá có thể thấy
trong các phương pháp tính toán lũ thiết kế
hiện nay còn tồn tại nhiều bất cập. Dưới tác
động của BĐKH đã làm cho tình hình mưa lũ
càng trở nên phức tạp. Việc xem xét đưa yếu
tố BĐKH vào trong tính toán thiết kế lũ là rất
cần thiết. Bài báo đã đề xuất một cách tiếp
cận xây dựng tiêu chuẩn thiết kế lũ, phương
pháp tính toán lũ thiết kế có xét đến tác động
của BĐKH. Đây mới chỉ là những phác thảo
bước đầu, để hoàn chỉnh còn cần có những
nghiên cứu tiếp theo.
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] WMO, 2009. Guide to Hydrological
Practices – Vol II.
[2] Tiêu chuẩn Việt Nam: Công trình thủy lợi, -
Các qui định chủ yếu về thiết kế - TCVN
5060 – 90.
[3] Công trình Thủy Lợi - Các qui định chủ yếu
về thiết kế. TCXDVN 285: 2002.
[4] Quy phạm Tính toán đặc trưng thủy văn
thiết kế QP.TL.C-6-77.
[5] Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia công trình
thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết
kếQCVN 04 – 05: 2012/BNNPTNT.
[6] Tiêu chuẩn Quốc gia: Tính toán các đặc
trưng dòng chảy lũ TCVN 9845:2013.
[7] Ngô Đình Tuấn - Ngô Lê Long. An toàn hồ
đập là một biện pháp quan trọng phát triển
biền vững, Hội thảo khoa học "Nước là cốt
lõi của phát triển bền vững". Bộ Tài nguyên
và Môi trường tháng 3-2015.
[8] Ngô Đình Tuấn. Thủy văn nâng cao. Bài
giảng lớp cao học Thủy văn 1992-2008.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2015. ISBN: 978-604-82-1710-5