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

ận các cơ chế sự cố ở cống lấy nƣớc nhƣ Bảng 3-3: 
Bảng 3-3: Một số cơ chế sự cố ở cống lấy nước 
TT 
Cơ chế sự cố 
của cống lấy nƣớc 
Cống bê 
tông 
Ống 
thép 
luồn 
 bê tông 
I Sự cố thủy lực 
1.1 
Thấm ( thấm dọc mang cống, thấm xuyên thành 
cống,...) 
x x 
1.2 Khí thực sau cửa van x x 
1.3 Mài mòn lòng dẫn x x 
II Sự cố do thiết bị, vận hành 
2.1 Sự cố cửa van ( kẹt cửa van, hỏng thiết bị) x x 
2.2 Sự cố thiết bị đóng mở (mất điện, hỏng thiết bị) x x 
2.3 Vận hành không đúng quy trình x x 
III Sự cố do vật liệu kết cấu 
3.1 Lún không đều giữa các đoạn cống x x 
3.2 Cống bị dột và mục do hƣ hỏng vật liệu x x 
3.3 
Gãy, đổ, nứt cống, tháp cống do không đảm bảo 
yêu cầu về độ bền, cƣờng độ 
x x 
IV Sự cố do địa kỹ thuật 
4.1 Thấm nền do xói ngầm và đẩy trồi x x 
4.2 Biến dạng nền x x 
4.2 
Trƣợt mái đào, đắp tại cửa vào, tại công trình nối 
tiếp, thiết bị tiêu năng 
x x 
Sơ đồ cây sự cố tổng quát cho hạng mục cống lấy nƣớc trong CTĐM nhƣ Hình 3-11: 
70 
Hình 3-11: Sơ đồ cây sự cố của cống lấy nước 
3.3 Thiết lập hàm độ tin cậy của cơ chế sự cố hồ chứa nƣớc 
3.3.1 Nguyên tắc thiết lập 
a) Nguyên tắc: 
Theo công thức (2.1), hàm tin cậy (Z) mô tả một cơ chế sự cố có khả năng chịu tải là 
(R) và tải trọng là (S) nhƣ sau [43]: 
 (2.1) 
Hàm tin cậy Z là một hàm ngẫu nhiên có các dạng phân bố khác nhau. Hàm tin cậy Z 
đƣợc thiết lập căn cứ vào trạng thái giới hạn tƣơng ứng với cơ chế phá hỏng hay còn 
gọi là biên sự cố. 
CTĐM hồ chứa nƣớc là một hệ thống kết cấu trên nền chịu tác động của các môi 
trƣờng xung quanh, trong đó môi trƣờng nƣớc và môi trƣờng nền có ảnh hƣởng quyết 
định đến ổn định của công trình. Do vậy, hoạt động của từng hạng mục thuộc CTĐM 
tuân theo các quy luật vật lý, cơ học theo cơ chế tác động qua lại giữa môi trƣờng 
nƣớc, nền, công trình. Quy luật này đƣợc xem xét để xác định hàm tải trọng và hàm độ 
bền khi thiết lập hàm tin cậy của các hạng mục thuộc CTĐM hồ chứa nƣớc [34]. 
71 
Bảng 3-4 trình bày nguyên tắc thiết lập một số hàm tin cậy của một số cơ chế sự cố đối 
với các hạng mục thuộc CTĐM hồ chứa nƣớc từ việc phân tích điều kiện xuất hiện 
trạng thái giới hạn của cơ chế phá hỏng theo [9], [10], [54]. 
b) Điều kiện áp dụng 
(1) CTĐM hồ chứa nƣớc đƣợc mô phỏng theo hệ thống có liên kết nối tiếp. 
(2) Khi thiết lập hàm tin cậy, hàm tải trọng và hàm sức chịu tải tuân theo quy luật vật 
lý, cơ học thông qua việc xác định tải trọng, độ bền,... tại trạng thái giới hạn theo tiêu 
chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành. 
(3) Phân bố xác suất của các BNN đầu vào, gồm: chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đất, nƣớc 
và kích thƣớc của công trình,mực nƣớc, lƣu lƣợng, xác định từ phân tích xác suất 
thống kê chuỗi số liệu thu thập, khảo sát, thí nghiệm, đo đạc tại công trình ở thời điểm 
tính toán và tài liệu quan trắc công trình trong nhiều năm. 
72 
Bảng 3-4: Nguyên tắc thiết lập một số hàm tin cậy của các hạng mục thuộc CTĐM hồ chứa nước 
TT Cơ chế sự cố Hàm tin cậy Ghi chú 
I Hạng mục đập đất 
1.1 Nƣớc tràn đỉnh đập dd maxZ Z Z 
ddZ : Cao trình đỉnh đập 
maxZ : Mực nƣớc cao nhất trƣớc đập 
1.2 Trƣợt mái thƣợng, hạ lƣu ( ) ( )2
o o
gi triZ M M 
( ) ( ),o ogi triM M - tƣơng ứng là các hàm tổng mô men của các lực giữ và của các 
lực gây trƣợt đối với tâm trƣợt O 
1.3 
Xói chân khay, xói ở cửa ra dòng 
thấm do biến hình thấm thông 
thƣờng 
gh ttZ J J 
ttJ : Độ dốc dòng thấm tính toán tại vị trí kiểm tra 
ghJ : Độ dốc dòng thấm giới hạn cho phép 
1.4 
Xuất hiện hang thấm thân đâp, nền 
đập do biến hình thấm đặc biệt 
 tt thZ L L  
ttL : Tổng chiều dài đƣờng viền thấm tính toán. 
 thL : Chiều dài đƣờng viền thấm cho phép 
II TRÀN XẢ LŨ 
2.1 Cơ chế hƣ hỏng do vật liệu, kết cấu 
a Mất ổn định trƣợt ct gtZ F F   
ctF : Tổng lực chống trƣợt 
gtF : Tổng lực gây trƣợt 
b Mất ổn định lật cl glZ M M   
clM : Tổng mô men chống lật 
glM : Tổng mô men gây lật 
73 
TT Cơ chế sự cố Hàm tin cậy Ghi chú 
c Lún không đều giữa các đơn nguyên   dttdZ Z Z 
dttZ : Chênh lệch lún tính toán giữa hai đơn nguyên đập 
 
d
Z : Chênh lệch lún cho phép giữa các đơn nguyên đập 
d Nứt gãy tƣờng bên gh ttZ   
tt : Nội lực lớn nhất do tổ hợp tải trọng tính toán gây ra tại vị trí tính toán 
trên tƣờng 
gh : Khả năng chịu lực hay độ bền của tƣờng. 
đ Trƣợt mái núi hai bên tràn ct gtZ M M   
ctM : Tổng lực hoặc mô men chống trƣợt 
gtM : Tổng lực hoặc mô men gây trƣợt 
2.3 Cơ chế hƣ hỏng do thủy lực 
a Khí thực trên dốc nƣớc 
1 2
.
.
v ng
cp
V
Z V V V
 
V: lƣu tốc trung bình của dòng chảy tại mặt cắt đang xét trên dốc nƣớc. 
Vcp: lƣu tốc cho phép không xâm thực, phụ thuộc vào loại vật liệu, dạng mặt 
cắt, dạng vật chảy bao và kích thƣớc các mấu gồ ghề 
Vng: lƣu tốc ngƣỡng xâm thực của vật liệu thành lòng dẫn 
v : hệ số biểu thị quan hệ giữa lƣu tốc trung bình và lƣu tốc lớn nhất trong 
dòng chảy khi chiều dày lớp biên rối và dạng mặt cắt ngang của dòng chảy 
1 2,  : các hệ số phụ thuộc vào độ nhám, chiều dày lớp biên rối tại mặt cắt 
đang xét. 
b Xói bể tiêu năng 
''
hl cZ h h 
hc’’ : Chiều sâu liên hiệp của cột nƣớc co hẹp hc, xác định theo năng lƣợng 
Eo ở cuối dốc nƣớc 
hhl: Chiều sâu cột nƣớc hạ lƣu tràn xả lũ trong kênh hạ lƣu 
III CỐNG LẤY NƢỚC 
74 
TT Cơ chế sự cố Hàm tin cậy Ghi chú 
3.1 Cơ chế hư hỏng do thủy lực 
a Thấm dọc mang cống gh cttZ L L  
cttL : Chiều dài đƣờng viền thấm tính toán dọc theo cống 
 thL : Chiều dài đƣờng viền thấm giới hạn cho phép 
b Thấm xuyên thành cống   maxZ J J 
 J : gradien thấm cho phép của vật liệu làm cống 
J: gradien thấm của nƣớc trên đỉnh cống. 
c 
Khí thực sau cửa van 
0,85.
pg
Z K K 
K: Hệ số khí hóa 
Kpg: hệ số khí hóa phân giới phụ thuộc hình dạng vật chảy bao, xác định theo 
các mô hình thí nghiệm thủy lực 
3.2 Cơ chế hư hỏng do vật liệu, kết cấu 
a Lún không đều giữa các đoạn cống   cttcZ Z Z 
cttZ : Chênh lệch lún tính toán giữa hai đoạn cống 
 
d
Z : Chênh lệch lún cho phép giữa các đoạn cống
b 
Gãy, đổ, nứt cống do độ bền không 
đảm bảo 
gh ttZ M M 
ttM : Moomen chịu uốn lớn nhất do tổ hợp tải trọng tính toán gây ra tại tiết 
diện đang xét 
ghM : Mô men chịu uốn giới hạn của tiết diện đó 
c 
Nền cống không đảm bảo yêu cầu về 
cƣờng độ 
  maxnenZ   
max
 : ứng suất lớn nhất tại đáy móng cống 
 
nen
 : ứng suất cho phép của nền 
75 
3.3.2 Một số hàm tin cậy của đập đất 
3.3.2.1 Cơ chế sự cố nước tràn đỉnh đập 
a) Thiết lập hàm tin cậy 
Cơ chế sự cố nƣớc tràn đỉnh đập xảy ra khi mực nƣớc trƣớc đập cao hơn cao trình đỉnh 
đập. Từ Bảng 3-4, hàm tin cậy của cơ chế nƣớc tràn đỉnh đập nhƣ sau [54], [9], [34]: 
 (3-1) 
 Hình 3-12. Sơ đồ cơ chế sự cố nước tràn đỉnh đập [34] 
b) Xác định hàm sức chịu tải Zdd và hàm tải trọng Zmax 
Phân bố xác suất và các giá trị đặc trƣng của hàm Zdd đƣợc xác định từ chuỗi số liệu 
đo đạc cao trình đỉnh đập tại thời điểm tính toán. 
Nếu hàm tải trọng Zmax đƣợc xác định từ mực nƣớc tính toán Zmn thì phải kể đến tác 
động của sóng, gió gây nƣớc dềnh và sóng leo. Khi đó, Zmax xác định nhƣ sau: 
 max mn d slZ Z h h (3-2a) 
trong đó: 
ddZ : Cao độ đỉnh đập; mnZ : Cao độ mực nƣớc hồ; Zmax : Mực nƣớc lớn nhất 
 hd: Chiều cao nƣớc dềnh do gió; hsl: Chiều cao sóng leo lên mái đập. 
Nếu hàm tải trọng Zmax đƣợc xác định từ mực nƣớc thực đo có vị trí quan trắc mực 
nƣớc ngay trƣớc đập, khi đó giá trị quan trắc Zmax đã gồm cả chiều cao nƣớc dềnh do 
gió và sóng leo lên mái đập. 
3.3.2.2 Cơ chế sự cố trượt mái thượng, hạ lưu đập 
maxddZ Z Z 
76 
Cơ chế sự cố trƣợt mái xảy ra khi ( ) ( )o o
gi triM M [10], trong đó, 
( ) ( ),o ogi triM M - tƣơng 
ứng là các hàm tổng mô men của các lực giữ và của các lực gây trƣợt đối với tâm trƣợt O; 
là hàm của các biến ngẫu nhiên, nhƣ: chỉ tiêu cơ lý của vật liệu mái dốc, đất nền, các kích 
thƣớc hình học,. Do vậy, có 2 cách thiết lập hàm tin cậy của cơ chế sự cố trƣợt mái:
- Cách 1: 
( ) ( )
2
o o
gi triZ M M (3-2) 
Hiện nay có nhiều phƣơng pháp tính ổn định mái đập, phƣơng pháp mặt trƣợt trụ tròn 
đang đƣợc sử dụng phổ biến. Theo phƣơng pháp này, có nhiều công thức xác định hệ 
số an toàn K cho 1 cung trƣợt; khác nhau giữa các công thức chủ yếu là cách xác định 
lực thấm [34], [55]. Nghiên cứu này sử dụng công thức Bishop thiết lập hàm tin cậy. 
Hình 3-13. Sơ đồ cơ chế trượt mái hạ lưu theo phương pháp Bishop [34], [56] 
Khi đó, hàm tin cậy của cơ chế trƣợt mái Z2 nhƣ công thức (3-2’) 
 2
1 1
1
. . . tan . .sin
m m
n n n n n n
i i
Z c b W u b W
m 
 
(3-2a) 
trong đó:
tan .tan
1 .cosn n
at
m
K
, , , , , ,at n n n nK W u c b : tƣơng ứng là hệ số an toàn, trọng lƣợng thỏi đất, áp lực nƣớc lỗ 
rỗng, lực dính đơn vị, góc ma sát trong, góc theo phƣơng ngang và phƣơng cung trƣợt, 
bề rộng của thỏi đất. 
77 
- Cách 2: Biến đổi điều kiện 
( )
( ) ( )
( )
1 0
gi
o
o o
gi tri o
tri
M
M M
M
 . Khi đó hàm tin cậy đƣợc 
thiết lập nhƣ sau: 
( )
' ( )
2 ( )
1 1
o
gi o
io
tri
M
Z K
M
 (3-2’) 
Sử dụng phần mềm Geoslope tính toán hệ số ổn định mái K cho cung trƣợt với các 
thông số đầu vào đƣợc khai báo là các đại lƣợng ngẫu nhiên, phần mềm sẽ tính lặp ra 
kết quả hệ số K là đại lƣợng ngẫu nhiên và giá trị XSSC tƣơng ứng. Kết quả tính bằng 
phần mềm có tính chính xác cao nhƣng khối lƣợng tính toán lớn, tốc độ giải bài toán 
phụ thuộc vào cấu hình của máy tính. 
3.3.2.3 Cơ chế sự cố xói chân khay và xói tại cửa ra của dòng thấm 
a) Thiết lập hàm tin cậy 
Cơ chế sự cố xảy ra xói khi gradien thấm tại các vị trí đó vƣợt quá gradien thấm cho 
phép. Hàm tin cậy xói cục bộ do biến hình thấm thông thƣờng nhƣ biểu thức (3-3), (3-
4) [34], [54]: 
Hàm tin cậy xói chân khay : 
  max3
ck
ckZ J J (3-3) 
Hàm tin cậy xói cửa ra của dòng thấm: 
  max4
ra
raZ J J (3-4) 
trong đó: 
max
ra
J , max
ckJ : Gradien thấm lớn nhất tại vị trí cửa ra và ở chân khay. 
b) Xác định hàm sức chịu tải  
ra
J ,  
ck
J và hàm tải trọng 
max
ra
J , max
ckJ 
 
ra
J ,  
ck
J : Gradien thấm cho phép tại vị trí cửa ra và ở chân khay có phân bố xác 
suất và các đặc trƣng thống kê đƣợc xác định từ chuỗi số liệu thí nghiệm vật liệu đắp 
đập ở vị trí cửa ra và vật liệu làm chân khay ở thời điểm tính toán. 
78 
max
ra
J , max
ckJ phụ thuộc vào mực nƣớc hồ; phân bố xác suất và các đặc trƣng thống kê 
đƣợc xác định từ chuỗi giá trị có đƣợc thông qua tính toán thấm bằng phần mềm 
Seep/w (Geoslope 2007). 
3.3.2.4 Cơ chế sự cố xuất hiện hang thấm trong thân và nền đập 
Hình 3-14. Sơ đồ cơ chế sự cố do biến hình thấm đặc biệt [34], [56] 
Hang thấm cục bộ trong thân và nền đập do trong quá trình thi công không đảm bảo 
chất lƣợng đất đắp đập và độ chặt đồng đều trên toàn mặt cắt đập hoặc xử lý nền đập 
không triệt để. Từ nguyên tắc thiết lập hàm tin cậy của cơ chế hƣ hỏng do biến hình 
thấm đặc biệt ở đập và nền tại Bảng 3-4, ta xây dựng đƣợc hàm tin cậy nhƣ công thức 
(3-5), (3-6) [9], [34], [54]. 
2
5
1
1
12. 1
mn o o
mn o
d mn o
Z Z h a
Z kcp m Z Zdap
L m Z Z
m
J
 (3-5) 
 mn o 2
6
d
Z Z
 –
(L 0,88.T)
kcp nen
h
Z J
 (3-6) 
trong đó: 
,kcp kcpdap nen
J J : Độ dốc thủy lực cho phép của vật liệu đắp đập và nền, phụ thuộc 
vào cấp công trình và tính chất cơ lý của vật liệu đắp đập và nền đập. 
h2: Cột nƣớc ở hạ lƣu đập; ao: Độ cao hút nƣớc; T: Chiều dày tầng thấm; 
m1, m2: Hệ số mái thƣợng, hạ lƣu; Ld: Chiều dài đáy đập; Zmn, Zo: Cao trình mực nƣớc 
thƣợng lƣu và đáy hồ. 
Zo
Zdd
m1
m2
m2
Ld
Zmn
79 
3.3.3 Một số hàm tin cậy của tràn xả lũ 
3.3.3.1 Cơ chế sự cố mất ổn định trượt của tràn 
a) Thiết lập hàm tin cậy 
Từ việc áp dụng công thức tính ổn định có xét đến lực dính và lực ma sát trên mặt phá 
hoại tại mặt tiếp xúc giữa đập bê tông trọng lực và nền [9], [34], [54], hàm tin cậy của 
cơ chế mất ổn định trƣợt ngƣỡng tràn nhƣ công thức (3-7): 
 7 WtZ G f CA P   (3-7) 
b) Xác định hàm khả năng chịu tải và hàm tải trọng 
Lực ma sát WtG f  và lực dính C.A trên mặt phá hoại đƣợc xem là hàm khả 
năng chịu tải; thành phần lực gây trƣợt P đƣợc xem là hàm tải trọng. 
Các hàm trên đƣợc thiết lập từ các BNN mực nƣớc, chỉ tiêu cơ lý của đất, nền, nƣớc đƣợc 
xác định từ chuỗi số liệu quan trắc, đo đạc, lấy mẫu thí nghiệm tại thời điểm tính toán. 
3.3.3.2 Cơ chế sự cố mất ổn định lật của tràn 
Theo [9], [34], [54], hàm tin cậy của cơ chế sự cố đập tràn bị lật quanh một trục ở chân 
hạ lƣu đập đƣợc thành lập theo công thức (3-8): 
8 cl glZ M M   (3-8) 
trong đó: 
cl
M : tổng mô men chống lật đƣợc xem nhƣ hàm khả năng chịu tải, 
gl
M tổng mô men gây lật là hàm tải trọng. 
Các hàm trên đƣợc xác định từ các BNN (gồm: mực nƣớc hồ, chỉ tiêu cơ lý của vật 
liệu làm tràn, của nền, kích thƣớc hình học của tràn, ...) đƣợc xác định từ từ chuỗi số 
liệu quan trắc, đo đạc, lấy mẫu thí nghiệm tại thời điểm tính toán. 
3.3.3.3 Cơ chế sự cố xuất hiện khí thực trên dốc nước của tràn xả lũ 
80 
Theo [9], [34], [54], hàm tin cậy của cơ chế sự cố xuất hiện khí thực trên dốc nƣớc 
đƣợc thành lập tại trạng thái giới hạn mà tại đó lƣu tốc trung bình của dòng chảy tại 
mặt cắt đang xét đạt tới lƣu tốc cho phép không xâm thực theo công thức (3-9): 
9
1 2
.
.
v ng
cp
V
Z V V V
 
 (3-9)
Trong đó, 
V: lƣu tốc trung bình của dòng chảy tại mặt cắt đang xét trên dốc nƣớc; 
Vcp: lƣu tốc cho phép không xâm thực, phụ thuộc vào loại vật liệu, dạng mặt cắt, dạng 
vật chảy bao và kích thƣớc các mấu gồ ghề; 
Vng: lƣu tốc ngƣỡng xâm thực của vật liệu thành lòng dẫn; 
v : hệ số biểu thị quan hệ giữa lƣu tốc trung bình và lƣu tốc lớn nhất trong dòng chảy 
khi chiều dày lớp biên rối và dạng mặt cắt ngang của dòng chảy; 
1 2,  : các hệ số phụ thuộc vào độ nhám, chiều dày lớp biên rối tại mặt cắt đang xét. 
3.3.4 Một số hàm tin cậy của cống lấy nước 
3.3.4.1 Cơ chế sự cố thấm dọc mang cống 
Hàm tin cậy của cơ chế sự cố thấm dọc theo mang cống (hay thấm dọc theo hành lang 
đặt cống) nhƣ công thức (3-10) [10], [34], [54]. 
  210 mncp
c
Z Z
Z J
L
 (3-10) 
Trong đó:  
cp
J : Gradient thấm cho phép của đất sét đắp xung quanh thân cống, là hàm 
sức chịu tải, xác định từ việc khoan lấy mẫu thí nghiệm tại thời điểm đánh giá; 
Z2: Cao độ mực nƣớc ngầm trên đỉnh cống tại vị trí cuối cống; 
Zmn: Cao độ mực nƣớc thƣợng lƣu cống; Lc : Chiều dài thân cống ngầm. 
3.3.4.2 Cơ chế sự cố gãy, đổ, nứt cống do độ bền của thân cống không đảm bảo 
81 
Theo Bảng 3-4, điều kiện thiết lập hàm tin cậy nhƣ sau [34]: 
 11 gh tt
Z M M (3-11) 
a) Xác định hàm khả năng chịu tải (Mgh) [34]: 
Hàm khả năng chịu tải (Mgh) là hàm mô men chịu uốn giới hạn của thân cống, Mgh phụ 
thuộc vật liệu làm cống, chiều dày thành cống và kích thƣớc mặt cắt cống. Các yếu tố 
ảnh hƣởng đến Mgh đƣợc xác định bằng thí nghiệm hiện trƣờng tại thời điểm đánh giá 
cho các mặt cắt khác nhau. Từ chuỗi số liệu biến ngẫu nhiên Mgh, xác định luật phân 
bố xác suất của ,
gh ghgh M M
M  
nhƣ sau: 
Kỳ vọng của mô men uốn giới hạn: 
1
gh
n
ghi
M
i
M
n

  (3-11a) 
Độ lệch chuẩn của mô men uốn giới hạn: 
2
1
1
gh
gh
n
ghi M
i
M
M
n

 

 (3-11b) 
b) Hàm tải trọng (Mtt) [34]: 
Hàm tải trọng (Mtt) là hàm của các giá trị mô men thân cống đƣợc thiết lập từ chuỗi 
kết quả tính toán nội lực của các mặt cắt ứng với tham số đầu vào là cột nƣớc thấm 
trên đỉnh cống. Hàm phân bố xác suất của mô men uốn đƣợc xác định theo các phƣơng 
pháp trong thống kê ,
tt tttt M M
M   tƣơng tự cách xác định Mgh theo hai công thức (3-
11a) và (3-11b). 
3.3.4.3 Cơ chế sự cố xuất hiện khí thực sau cửa van của cống ngầm 
Từ điều kiện giới hạn khí hóa dòng chảy trong cống ở giai đoạn đầu, lấy trị số của hệ 
số khí hóa tƣơng ứng với ngƣỡng xâm thực K > Kpgx = 0,85Kpg [57], ta thiết lập đƣợc 
hàm tin cậy nhƣ sau: 
12 pg2
0,85. 0,85.K
2.
DT pg
pg
DT
H H
Z K K
V
g
 (3-12) 
82 
Trong đó: K: Hệ số khí hóa; Kpg: hệ số khí hóa phân giới phụ thuộc hình dạng vật chảy 
bao, xác định theo các mô hình thí nghiệm thủy lực 
HDT (m): cột nƣớc áp lực toàn phần đặc trƣng của dòng chảy bao quanh cửa van 
VDT (m/s): lƣu tốc trung bình đặc trƣng của dòng chảy tại cửa van 
Hpg (m): cột nƣớc áp lực phân giới. 
3.3.5 Giải hàm tin cậy 
a) Xử lý biến ngẫu nhiên mực nƣớc hồ chứa Zmn 
Zmn là biến ngẫu nhiên tác dụng đến mọi hàm tin cậy của đập, tràn xả lũ, cống lấy 
nƣớc. Zmn phụ thuộc vào vận hành của công trình xả lũ. Do vậy, khi thiết lập hàm tin 
cậy, đặc trƣng thống kê của Zmn đƣợc xác định tƣơng ứng với 2 trƣờng hợp sau: 
(1) Trƣờng hợp 1: Công trình xả lũ là tràn tự do 
 Từ liệt số liệu quan trắc, xác định đƣợc đặc trƣng thống kê (µ, σ) và dạng phân bố xác 
suất. Nếu trạm quan trắc mực nƣớc đặt phía lòng hồ ở thƣợng lƣu đập và đo đạc số 
liệu mực nƣớc hồ liên tục trong thời gian vận hành thì liệt số liệu quan trắc này là một 
liệt đại biểu, phản ánh đƣợc tất cả các tác động ngẫu nhiên (do mƣa, nƣớc từ thƣợng 
nguồn về, bốc hơi) [58]. 
(2) Trƣờng hợp 2: Công trình xả lũ là tràn có cửa van điều tiết 
Mặc dù trạm quan trắc mực nƣớc đặt phía lòng hồ ở thƣợng lƣu đập và đo đạc số liệu 
mực nƣớc hồ liên tục trong thời gian vận hành nhƣng liệt số liệu quan trắc này chƣa 
phản ánh đƣợc tất cả các tác động ngẫu nhiên do mực nƣớc hồ có sự tác động của con 
ngƣời vận hành điều tiết hồ theo quy trình vận hành định sẵn. 
Khi đó, giá trị kỳ vọng toán (µ) đƣợc xác định bằng cách diễn toán theo lý thuyết, sử 
dụng mô hình mƣa - dòng chảy, có cập nhật số liệu thủy văn và đƣờng đặc tính lòng 
hồ, tính toán xác định đƣờng quá trình lũ đến hồ ứng với các tần suất (Qlũ - P), tính 
toán điều tiết xác định đƣờng tần suất mực nƣớc hồ (Z - P) có xét đến quá trình xả 
nƣớc nhằm cắt, giảm lũ bảo đảm mực nƣớc khống chế trong hồ và khống chế tại hạ du 
83 
[58], [59]. 
Từ số liệu quan trắc mực nƣớc hồ hàng năm, ta xác định đƣợc dạng phân bố thống kê, 
và độ lệch chuẩn σ. Giá trị kỳ vọng toán (µ) đƣa vào tính toán (hay giá trị trung bình 
thống kê của biến mức nƣớc trong từng cơ chế sự cố) đƣợc xác định là giá trị mực 
nƣớc hồ ứng với tần suất tƣơng ứng cuả trƣờng hợp đang xem xét. 
b) Giải hàm tin cậy 
Các hàm tin cậy đƣợc giải theo cấp độ 3 bằng phƣơng pháp mô phỏng ngẫu nhiên MC 
đƣợc trình bày tại mục 2.1.1.3. 
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 
3.4.1 Mục tiêu 
Mục tiêu của bài toán 1 nhƣ sau: Đánh giá hiện trạng an toàn của CTĐM hồ chứa nƣớc 
thông qua việc xác định và so sánh ĐTC của CTĐM với chuẩn an toàn hiện có; từ đó 
đề xuất giải pháp nâng cao ĐTC của CTĐM. 
3.4.2 Nội dung bài toán 
a) Trình tự thực hiện 
Việc đánh giá an toàn hồ chứa nƣớc thông qua việc xác định XSSC và phân tích ĐTC 
của hồ chứa nƣớc đƣợc thực hiện theo trình tự nhƣ sau: 
- Xác định ĐTC cho các cơ chế sự cố của các hạng mục thuộc CTĐM. 
- Phân tích ĐTC của các hạng mục thuộc hệ thống CTĐM, đề xuất giải pháp nâng cao 
ĐTC của CTĐM và giảm thiểu rủi ro ngập lụt hạ du. 
b) Các bƣớc giải bài toán: 
Phân tích ĐTC của hệ thống CTĐM hồ chứa nƣớc đƣợc thực hiện theo các bƣớc sau 
[34], [53], [60]: 
- Bước 1: Mô tả về nhiệm vụ, cấu tạo, quy mô, hiện trạng của các thành phần thuộc hệ 
84 
thống CTĐM; xác định mối quan hệ giữa các thành phần; phân tích thống kê các biến 
ngẫu nhiên tải trọng và độ bền; 
- Bước 2: Phân tích nguyên nhân dẫn đến sự cố theo các cơ chế khác nhau; liệt kê các 
sự cố có thể xảy ra cho các hạng mục công trình và hệ thống CTĐM; 
- Bước 3: Xây dựng sơ đồ cây sự cố của các hạng mục và toàn hệ thống CTĐM theo 
sơ đồ cây sự cố tổng quát tại Hình 3-8. 
- Bước 4: Thiết lập các hàm tin cậy của các CCSC và giải hàm tin cậy xác định XSSC. 
- Bước 5: Phân tích sơ đồ cây sự cố, tổng hợp XSSC cho từng hạng mục và toàn bộ hệ 
thống CTĐM theo ma trận sự cố tại Bảng 3-5 nhƣ sau: 
Bảng 3-5: Ma trận sự cố của hệ thống CTĐM hồ chứa nước 
Các hạng mục thuộc 
CTĐM 
Cơ chế sự cố 
Tổng 
Sự cố 1 Sự cố 2  Sự cố i  Sự cố n 
(0) (1) (2) (i) (n)