Tài liệu Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước phan dũng tỉnh bình thuận

LỜI CAM ĐOAN Học viên xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân học viên. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận văn Nguyễn Toàn Phát i LỜI CÁM ƠN Với sự giúp đỡ của GS.TS Phạm Ngọc Quý, phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học Thuỷ Lợi, bạn bè và đồng nghiệp, đến này luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước Phan Dũng tỉnh Bình Thuận” đã được hoàn thành. Tác giả xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH MTV khai thác công trình Thủy Lợi Bình Thuận đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn này, cùng các cơ quan đơn vị và các cá nhân đã truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố. Đặc biệt tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Quý đã dành thời gian và công sức hướng dẫn trực tiếp, chỉ bảo tận tình, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này. Với thời gian và trình độ còn hạn chế luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, của các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn. ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH ..............................................................................................vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ .................x MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH CỦA HỒ CHỨA .....................................................................4 1.1 Tổng quan chung về hồ chứa: ............................................................................4 1.1.1 Khái niệm hồ chứa ......................................................................................4 1.1.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới. .........................................9 1.1.3 Tình hình xây dựng hồ chứa nước ở nước ta. ...........................................10 1.1.4 Các đặc điểm của hồ chứa nước đã xây dựng ở Việt Nam .......................12 1.2 Nhu cầu dùng nước tăng lên trong thực tế .......................................................13 1.2.1 Nhu cầu dùng nước của nước ta ................................................................14 1.2.2 Nhu cầu dùng nước của tỉnh Bình Thuận .................................................17 1.2.3 Nhận xét ....................................................................................................19 1.3 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về nâng cao dung tích hữu ích .........20 1.3.1 Nghiên cứu nâng cao trình đỉnh đập: ........................................................20 1.3.2 Nghiên cứu cải tạo nâng cấp tràn xả lũ: ....................................................21 1.4 Những vấn đề đặt ra và hệ lụy khi nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa ..26 1.4.1 Những vấn đề đặt ra khi nâng cao dung tích hữu ích................................26 1.4.2 Những hệ lụy khi nâng cao dung tích hữu ích ..........................................26 1.5 Kết luận chương 1 ............................................................................................27 CHƯƠNG 2 HỒ CHỨA 2.1 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH ............................................................................................................29 Những yêu cầu đặt ra phải nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa ..............29 2.1.1 Tăng mức đảm bảo tưới ............................................................................29 2.1.2 Nhu cầu dùng nước tăng lên .....................................................................29 2.1.3 Chuyển đổi mục tiêu sử dụng nước ..........................................................30 2.1.4 Mức tưới tăng do thay đổi cơ cấu cây trồng .............................................31 2.1.5 Ảnh hưởng của biến đối khí hậu đến dòng chảy mùa kiệt ........................33 2.1.6 Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tổn thất do bốc hơi của hồ chứa .....34 iii 2.1.7 Dòng chảy bồi lắng bùn cát trong hồ chứa tăng lên ................................. 35 2.1.8 Do nhu cầu nâng cao mực nước chết để phục vụ du lịch ......................... 35 2.2 Các giải pháp công trình để nâng cao dung tích hồ chứa ................................ 36 2.2.1 Xây dựng hồ tiếp nước .............................................................................. 36 2.2.2 Không nâng dung tích tổng của hồ chứa .................................................. 40 2.2.3 Nâng dung tích tổng của hồ chứa ............................................................. 52 2.2.4 Giải pháp kết hợp ...................................................................................... 59 2.3 Tiêu chí lựa chọn giải pháp hợp lý để nâng cao dung tích hữu ích ................. 60 2.4 Kết luận chương 2 ............................................................................................ 62 CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH CHO HỒ CHỨA NƯỚC PHAN DŨNG ................................................... 63 3.1 Thực trạng và yêu cầu nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa Phan Dũng .. 63 3.1.1 Thực trạng hồ chứa nước Phan Dũng ....................................................... 63 3.1.2 Sự cần thiết phải nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa Phan Dũng .... 66 3.2 Xác định dung tích hữu ích của hồ chứa nước Phan Dũng ............................. 67 3.3 Đề xuất và phân tích tính khả thi của các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích cho hồ chứa nước Phan Dũng ................................................................................... 69 3.3.1 Giải pháp 1: Nâng cao trình cửa van kết hợp mở rộng tràn và nâng cao trình đỉnh đập ........................................................................................................ 69 3.3.2 Giải pháp 2: Nâng cao trình ngưỡng và thay thế bằng tràn piano đồng thời nâng cao trình đỉnh đập ......................................................................................... 70 3.3.3 Giải pháp 3: Nâng cao trình cửa van kết hợp nâng cao trình đỉnh đập .... 71 3.3.4 Giải pháp 4: Hạ thấp ngưỡng tràn và thay cửa van mới đồng thời nâng cao trình đỉnh đập ........................................................................................................ 72 3.3.5 Giải pháp 5: Nâng cao trình cửa van kết hợp xả lũ sớm ........................... 74 3.4 Phân tích lựa chọn giải pháp hợp lý nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước Phan Dũng ................................................................................................................. 74 3.4.1 Giải pháp 3: Nâng cao trình cửa van kết hợp nâng cao trình đỉnh đập .... 74 3.4.2 Giải pháp 4: Hạ thấp ngưỡng tràn và thay cửa van mới đồng thời nâng cao trình đỉnh đập ........................................................................................................ 80 3.4.3 Giải pháp 5: Nâng cao trình cửa van kết hợp xả lũ sớm ........................... 85 3.4.4 Lựa chọn giải pháp .................................................................................... 89 3.5 Kết luận chương 3 ............................................................................................ 91 iv KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................92 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................94 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ...............................................................................................96 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lưu vực và lòng hồ .......................................................................................... 4 Hình 1.2 Các dạng mặt cắt của đập chắn bằng bê tông................................................... 5 Hình 1.3 Các dạng mặt cắt của đập chắn bằng đất.......................................................... 5 Hình 1.4 Công trình tháo lũ dạng đập tràn [2] ................................................................ 6 Hình 1.5 Công trình tháo lũ dạng đường tràn dọc [3] ..................................................... 6 Hình 1.6 Công trình tháo lũ dạng đường ngang [3] ........................................................ 6 Hình 1.7 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo nguồn gốc ...................................................... 7 Hình 1.8 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo nhiệm vụ chính .............................................. 7 Hình 1.9 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo cấp công trình ................................................ 8 Hình 1.10 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo diện tích lưu vực .......................................... 8 Hình 1.11 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo diện tích tưới ............................................... 8 Hình 1.12 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo nguồn gốc và nhiệm vụ chính ..................... 9 Hình1.13 Hồ Kariba, Zimbabwe(180 km3) và hồ Williston, Canada (74 km3) .............. 9 Hình1.14 Các hồ chứa đã xây dựng ở Việt Nam .......................................................... 11 Hình 1.15 Biểu đồ nhu cầu về nước dùng cho nông nghiệp theo các lưu vực sông ..... 14 Hình 1.16 Biểu đồ nhu cầu về nước dùng trong sinh hoạt theo các lưu vực sông ........ 15 Hình 1.17 Biểu đồ nhu cầu về nước dùng trong công nghiệp theo các lưu vực sông ... 16 Hình 1.18 Biểu đồ tổng hợp nhu cầu các ngành dùng nước theo lưu vực sông ........... 17 Hình 1.19 Nâng chiều cao cửa van của hồ Sông Quao ................................................. 21 Hình 1.20 Tràn xả lũ hồ Vực Mấu (Nghệ An) sau khi mở rộng ................................... 22 Hình 1.21 Hồ Ba Bàu (Bình Thuận) chuyển từ tràn tự do sang tràn có cửa van .......... 22 Hình 1.22 Cải tạo tràn hồ chứa nước Yên Mỹ (Thanh Hóa)......................................... 23 Hình 1.23 Tràn sự cố kiểu nổ mìn gây vỡ hồ Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) [1].............................. 24 Hình 1.24 Tràn sự cố kiểu tự vỡ hồ Sông Hinh (Phú Yên) ........................................... 24 Hình 1.25 Cải tạo ngưỡng tràn mỏ vịt sang tràn zich zắc hồ thủy lợi Phước Hòa ....... 25 Hình 1.26 Tràn Dakmi4 (Quảng Nam) được cải tạo từ ngưỡng tràn thực dụng cũ ...... 25 Hình 2.1 Tổng hợp nhu cầu dùng nước sinh hoạt của khách du lịch của nước ta ........ 30 Hình 2.2 Tổng hợp sự biến đổi dòng chảy trung bình năm và các mùa tại một số trạm thủy văn vào giữa thế kỷ 21 [8]..................................................................................... 34 Hình 2.3 Hồ Tuyền Lâm và tràn xả lũ sau khi cải tạo (Lâm Đồng).............................. 36 vi Hình 2.4 Xây dựng hồ chứa mới ở phía trên trong cùng một lưu vực ..........................36 Hình 2.5 Tiếp nước cho hồ chứa từ hồ chứa khác bên cạnh thuộc lưu vực khác .........37 Hình 2.6 Bản đồ qui hoạch kênh chuyển nước hồ Sông Ray – hồ Đá Đen (Bà Rịa – Vũng Tàu) ......................................................................................................................39 Hình 2.7 Bản đồ kênh tiếp nước Sông Móng – Đu Đủ (Bình Thuận) ..........................39 Hình 2.8 Thay ngưỡng tràn đỉnh rộng bằng ngưỡng tràn thực dụng ............................40 Hình 2.9 Mặt cắt ngưỡng tràn đỉnh rộng .......................................................................41 Hình 2.10 Mặt cắt ngưỡng tràn thực dụng ....................................................................42 Hình 2.11 Phân loại tràn zích zắc [11] ..........................................................................43 Hình 2.12 Các dạng ngưỡng của tràn zích zắc ..............................................................43 Hình 2.13 Cải tạo tràn bằng hình thức nâng cao trình ngưỡng tràn với hình thức tràn piano. .............................................................................................................................44 Hình 2.14 Mặt bằng, mặt cắt tràn piano ........................................................................45 Hình 2.15 Các hình thức hạ thấp ngưỡng tràn kết hợp nâng cao trình đỉnh cửa van ....47 Hình 2.16 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp mở rộng tràn .......................................49 Hình 2.17 Các hình thức làm tường chắn sóng .............................................................53 Hình 2.18 Lắp đặt cửa van trên tràn tự do .....................................................................53 Hình 2.19 Thay đổi cửa van mới ...................................................................................53 Hình 2.20 Lắp đặt thêm cửa van phụ ............................................................................53 Hình 2.21 Đắp áp trúc thượng lưu đập ..........................................................................55 Hình 2.22 Đắp áp trúc hạ lưu đập ..................................................................................55 Hình 2.23 Đắp áp trúc cả thượng và hạ lưu đập ............................................................55 Hình 2.24 Các hình thức tôn cao đập bê tông trọng lực ................................................56 Hình 2.25 Đắp áp trúc thượng lưu đập kết hợp làm tường chắn sóng ..........................58 Hình 2.26 Đắp áp trúc hạ lưu đập kết hợp làm tường chắn sóng ..................................58 Hình 2.27 Đắp áp trúc cả thượng và hạ lưu đập kết hợp làm tường chắn sóng ............58 Hình 3.1 Bình đồ vị trí hồ chứa nước Phan Dũng, tỉnh Bình Thuận.............................63 Hình 3.2 Hình ảnh hồ chứa nước Phan Dũng nhìn từ thượng lưu và hạ lưu.................64 Hình 3.3 Mặt bằng đập dâng và tràn xả lũ hồ Phan Dũng ............................................65 Hình 3.4 Nâng cao trình cửa van kết hợp mở thêm tràn và nâng cao trình đỉnh đập....69 Hình 3.5 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp thay thế bằng tràn piano .......................70 Hình 3.6 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp tôn cao đập đối với mặt cắt đập tràn ....71 vii Hình 3.7 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp tôn cao đập và làm tường chắn sóng đối với mặt cắt đập không tràn ............................................................................................ 72 Hình 3.8 Hạ cao trình ngưỡng tràn kết hợp thay thế cửa van mới ................................ 73 Hình 3.9 Diễn biến quá trình điều tiết lũ giải pháp 3 với P=1% ................................... 75 Hình 3.10 Diễn biến quá trình điều tiết lũ giải pháp 3 với P=0,2% .............................. 76 Hình 3.11 Nâng cao trình đỉnh đập bằng hình thức làm tường chắn sóng.................... 77 Hình 3.12 Tải trọng tác dụng mặt cắt đập không tràn (giải pháp 3) ............................. 79 Hình 3.13 Chính diện thượng lưu tràn sau khi hạ thấp ngưỡng tràn............................. 80 Hình 3.14 Mặt cát đập tràn khi hạ thấp ngưỡng tràn và thay cửa van mới ................... 81 Hình 3.15 Diễn biến quá trình điều tiết lũ giải pháp 4 với P=1% ................................. 82 Hình 3.16 Diễn biến quá trình điều tiết lũ giải pháp 4 với P=0,2% .............................. 82 Hình 3.17 Tải trọng tác dụng mặt cắt đập không tràn (giải pháp 4) ............................. 84 Hình 3.18 Diễn biến quá trình điều tiết lũ giải pháp 5 với P=1% ................................. 86 Hình 3.19 Diễn biến quá trình điều tiết lũ giải pháp 5 với P=0,2% .............................. 87 Hình 3.20 Tải trọng tác dụng mặt cắt đập không tràn (giải pháp 5) ............................. 88 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp nhu cầu và tỉ lệ sử dụng nước các ngành kinh tế ...........................17 Bảng 1.2 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước các ngành kinh tế theo phân vùng .............18 Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật của hồ chứa ..............................................................65 Bảng 3.2 Bảng nhu cầu nước tưới của hồ Phan Dũng theo thiết kế ..............................66 Bảng 3.3 Bảng nhu cầu nước tưới của hồ Phan Dũng theo với diện tích mới ..............67 Bảng 3.4 Bảng lưu lượng xả về hồ Lòng Sông .............................................................67 Bảng 3.5 Phân phối dòng chảy năm thiết kế (P=85%) ..................................................68 Bảng 3.6 Bảng nhu cầu dùng nước của hồ Phan Dũng theo nhu cầu mới ....................68 Bảng 3.7 Bảng tính toán cân bằng nước của hồ Phan Dũng theo nhu cầu mới ............68 Bảng 3.8 Kết quả tính toán điều tiết lũ giải pháp 3 .......................................................75 Bảng 3.9 Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập giải pháp 3 ...........................................76 Bảng 3.10 Kiểm tra điều kiện ổn định trượt, lật giải pháp 3 .........................................79 Bảng 3.11 Kiểm tra điều kiện ứng suất giải pháp 3 ......................................................79 Bảng 3.12 Kết quả tính toán điều tiết lũ giải pháp 4 .....................................................81 Bảng 3.13 Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập giải pháp 4 .........................................83 Bảng 3.14 Kiểm tra điều kiện ổn định trượt, lật giải pháp 4 .........................................85 Bảng 3.15 Kiểm tra điều kiện ứng suất giải pháp 4 ......................................................85 Bảng 3.16 Kết quả tính toán điều tiết lũ giải pháp 5 .....................................................86 Bảng 3.17 Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập giải pháp 5 .........................................87 Bảng 3.18 Kiểm tra điều kiện ổn định trượt, lật giải pháp 5 .........................................89 Bảng 3.19 Kiểm tra điều kiện ứng suất giải pháp 5 ......................................................89 Bảng 3.20 Tiêu chí đánh giá ..........................................................................................89 ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ BĐKH Biến đổi khí hậu MNDBT Mực nước dâng bình thường MNLKT Mực nước lũ kiểm tra MNLTK Mực nước lũ thiết kế PTKT Phát triển kinh tế QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam x MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay khí hậu diễn biến ngày càng phức tạp, lượng mưa phân bố có sự thay đổi cả về cường độ và phân bố theo không gian và thời gian, mùa mưa thì lượng mưa tập trung lớn, cường suất cao đồng thời diện tích rừng bị giảm sút nghiêm trọng vì thế lũ tập trung nhanh dẫn đến trong mùa mưa thì lượng nước thừa hằng năm đổ ra biển vẫn còn khá lớn. Còn vào mùa khô thì không còn dòng chảy mặt để cung cấp nước cho hồ chứa. Mặt khác kinh tế ngày càng phát triển nhu cầu dùng nước ở hạ du ngày càng tăng cao không. chỉ phục vụ cho nông nghiệp mà còn phục vụ nhu cầu sinh hoạt của các khu đô thị, sản xuất của các khu công nghiệp, và phát triển du lịch,... Đặc biệt trong những năm hạn hán kéo dài không chỉ xảy ra tình trạng thiếu nước sản xuất cho nông nghiệp mà còn không đủ nước để phục vụ sinh hoạt cho nhân dân. Bên cạnh đó việc tăng tần suất đảm bảo cấp nước từ 75% lên 85% theo QCVN 04-05:2012 có ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước tưới. Với tình hình đó, mặc dù trong những năm qua huyện Tuy Phong đã được Trung ương quan tâm đầu tư nhiều công trình thủy lợi, góp phần giải quyết được nguồn nước chủ động cho một phần diện tích đất sản xuất nông nghiệp như các công trình thủy lợi hồ Lòng Sông, hồ Đá Bạc, hồ Phan Dũng …nhưng thực tế hiện nay vẫn đủ nguồn nước để cấp nước sinh hoạt, phục vụ cho diện tích đất sản xuất nông nghiệp tăng lên , cung cấp nước cho khu nhiệt điện Vĩnh Tân và để phát triển du lịch. Để giải quyết các vấn đề trên thì có 2 biện pháp: − Đầu tư xây dựng những hồ chứa nước mới − Nâng cao dung tích hữu ích của các hồ chứa hiện có Đầu tư xây dựng những hồ chứa nước mới có những tác động to lớn đến tự nhiên và xã hội: − Hồ chứa khiến cho một khu vực lớn bị ngập nước và làm cho toàn bộ quần thể động thực vật bị thay đổi − Dân cư trong khu vực hồ chứa bắt buộc phải di dời ra ngoài khu vực hồ chứa 1 − Xây dựng hồ chứa mới sẽ gây ô nhiễm môi trường và có tác động đến khí hậu. − Việc xây dựng hồ chứa mới đòi hỏi chi phí đầu tư xây dựng rất lớn. Trong khi đó các biện pháp xử lý để nâng cao dung tích hữu ích hiện nay chủ yếu là nâng cao ngưỡng tràn kết hợp với mở rộng khẩu độ tràn và tôn cao đỉnh đập. Việc nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa thì những tác động trên là nhỏ hơn so với việc xây dựng hồ chứa nước mới, đồng thời chi phí đầu tư xây dựng cũng thấp hơn.Vì thế khi so sánh với biện pháp xây dựng hồ chứa mới thì việc nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa là một biện pháp vừa đảm bảo kỹ thuật và kinh tế. Bên cạnh đó hồ Phan Dũng có diện tích lòng hồ lớn, lưu vực dòng chảy lớn là diều kiện thuận lợi để nâng dung tích hữu ích của hồ chứa Phan Dũng. Vì thế việc nâng cao dung tích hữu ích của hồ Phan Dũng là lựa chọn phù hợp đem lại hiệu quả cao. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước Phan Dũng tỉnh Bình Thuận” là hết sức cần thiết trong tình hình hiện nay của tỉnh Bình Thuận. II. Mục đích của đề tài − Nghiên cứu các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa − Áp dụng cho hồ chứa nước Phan Dũng, huyện Tuy Phong, Tỉnh Bình Thuận. III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Trước nhu cầu cần nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa, việc lựa chọn giải pháp hợp lý để nâng cấp hồ chứa theo nhiệm vụ và nhu cầu mới có nhiều vấn đề phức tạp về mặt kỹ thuật. Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn này tập trung nghiên cứu các giải pháp để nâng cao dung tích hữu ích có thể áp dụng vào hồ chứa. Đồng thời xây dụng tiêu chí để lựa chọn giải pháp hợp lý có thể áp dụng. Nghiên cứu chỉ đề cập đến một số vấn đề chính như các giải pháp cải tạo tràn, tôn cao đập, tính toán ổn định của đập khi nâng cao dung tích hữu ích. Các tính toán cụ thể được áp dụng cho hồ chứa nước Phan Dũng tỉnh Bình Thuận. 2 IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu  Cách tiếp cận Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong việc nâng cao dung tích hữu ích trên thế giới và ở Việt Nam.  Phương pháp nghiên cứu − Nghiên cứu các lý do cần phải nâng cao dung tích hữu ích − Nghiên cứu các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích − Phân tích các điều kiện thực tế để đưa ra giải pháp − Tính toán, phân tích, so sánh các giải pháp để lựa chọn giải pháp hợp lý V. Kết quả đạt được − Hiện trạng và yêu cầu nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa − Các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa − Chọn giải pháp hợp lý áp dụng cụ thể cho hồ Phan Dũng VI. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, phần phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn gồm các chương sau: Chương 1: Tổng quan về hồ chứa và các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa Chương 2: Nghiên cứu giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa Chương 3: Lựa chọn giải pháp hợp lý nâng cao dung tích hữu ích cho hồ chứa nước Phan Dũng 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH CỦA HỒ CHỨA 1.1 Tổng quan chung về hồ chứa: 1.1.1 Khái niệm hồ chứa Hồ chứa nước là kho tích nước để điều tiết và là những vật thể hoàn chỉnh gồm có nước hồ, bờ hồ và đáy hồ. Trên lục địa có những nơi nước không chảy mà tụ lại ở một nơi (thường thấp hơn so với xung quanh) thì gọi là hồ. [1] Hồ được hình thành và phát triển một cách tự nhiên sau một quá trình vận động lâu dài của vỏ trái đất gọi là hồ tự nhiên. Hồ do con người tạo ra để làm biến đổi và điều tiết nguồn nước phù hợp với yêu cầu cuộc sống của chính con người gọi là hồ nhân tạo.  Các bộ phận của một hồ chứa nước: − Lưu vực: là phần diện tích hứng nước cho hồ chứa kể cả nước ngầm. Nước trên lưu vực chảy theo hệ thống sông suối tập trung vào một lòng chính rồi đổ vào hồ chứa. − Lòng hồ: là một phần diện tích lưu vực, dùng để chứa nước bao gồm cả nước mặt, nước ngầm, nước mưa. Lòng hồ là nơi tích trữ nước và cung cấp nước theo nhiệm vụ của hồ. LÖU VÖÏC ÑAÄ P CHAÉ N NÖÔÙ C HOÀCHÖÙ A Hình 1.1 Lưu vực và lòng hồ − Đập chắn: là bộ phận công trình xây dựng với mục đích tích nước vào hồ, đập chắn càng cao lượng nước chứa vào hồ càng lớn. Ngày nay, đập chắn được nghiên cứu và xây dựng khá đa dạng như: Đập đất hỗn hợp nhiều khối, đập đá đổ bê tông bản mặt, đập bê tông thường, đập bê tông đầm lăn… 4 Hình 1.2 Các dạng mặt cắt của đập chắn bằng bê tông Hình 1.3 Các dạng mặt cắt của đập chắn bằng đất − Cống lấy nước: là bộ phận công trình xây dựng với mục đích lấy nước từ hồ vào kênh, dẫn đến các vùng sử dụng nước: các khu tưới, các vùng dân cư, nhà máy thủy điện. Cống lấy nước thường xây dựng ngay trong thân đập. − Công trình tháo lũ: có nhiệm vụ xả thừa lượng nước trong mùa lũ đảm bảo an toàn cho công trình hoặc điều tiết phòng lũ cho vùng hạ du công trình. Đối với hồ chứa không có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du, công trình tháo lũ có nhiệm vụ bảo đảm an toàn cho bản thân công trình không bị sự cố khi có lũ lớn. Nếu hồ có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du, công trình tháo lũ sẽ điều tiết quá trình lưu lượng xả xuống hạ lưu đập để hạn chế cho hạ du không bị ngập khi xảy ra lũ lớn. Các dạng công trình tháo lũ gồm: đập tràn, đường tràn dọc, đường tràn ngang, xiphông tháo lũ, giếng tháo lũ, các công trình tháo dưới sâu. 5 Hình 1.4 Công trình tháo lũ dạng đập tràn [2] Hình 1.5 Công trình tháo lũ dạng đường tràn dọc [3] Hình 1.6 Công trình tháo lũ dạng đường ngang [3] 6  Phân loại hồ chứa nước: [4] − Phân loại theo nguồn gốc: gồm hồ chứa tự nhiên và hồ chứa nhân tạo Hình 1.7 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo nguồn gốc − Phân loại theo nhiệm vụ chính: gồm hồ chứa xây dựng để tưới là chính (kết hợp nuôi cá, cải tạo môi trường); hồ chứa xây dựng để tưới, phát điện là chính (có phòng lũ); hồ chứa xây dựng để du lịch là chính. Hình 1.8 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo nhiệm vụ chính Theo số liệu thống kê hồ chứa ở nước ta của Cục Thuỷ lợi về số lượng và phân loại các hồ chứa ở nước ta gồm: − Phân loại theo cấp công trình: 7 Hình 1.9 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo cấp công trình − Phân loại theo diện tích lưu vực: Hình 1.10 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo diện tích lưu vực − Phân loại theo diện tích tưới: Hình 1.11 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo diện tích tưới 8 − Phân loại theo dung tích hồ: Hình 1.12 Biểu đồ phân loại hồ chứa theo nguồn gốc và nhiệm vụ chính 1.1.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới. Xây dựng và sử dụng hồ chứa nước trên thế giới có một lịch sử phát triển lâu đời. Cách đây hơn 6 nghìn năm người Trung Quốc và Ai Cập đã biết sử dụng vật liệu tại chỗ để đắp đập ngăn sông suối tạo thành hồ chứa. Thời kỳ cổ đại có hồ Vicinity tại Menphis thuộc thung lũng sông Nin (Ai Cập) là đập đá đổ cao 15 m, dài 45 m. Hồ chứa nước trên thế giời được xây dựng và phát triển rất đa dạng, phong phú về hình thức đập, hình thức tràn xả lũ và dung tích hồ chứa. Trên thế giới đã xây dựng hơn 1400 hồ có dung tích trên 100 triệu m3 nước. Hình1.13 Hồ Kariba, Zimbabwe(180 km3) và hồ Williston, Canada (74 km3) Theo tiêu chí phân loại của uỷ ban Quốc tế về đập lớn (ICOLD), hồ có dung tích từ triệu m3 nước trở lên hoặc chiều cao đập dâng nước trên 10 mét có hơn 45.000 hồ. Trong đó Châu Á có 31.340 hồ (chiếm 70%), Bắc và Trung Mỹ có 8.010 hồ, Tây Âu 9 có 4.227 hồ, Đông Âu có 1.203 hồ, Châu Phi 1.260 hồ, Châu Đại Dương 577 hồ. Đứng đầu danh sách các nước có nhiều hồ là Trung Quốc (22.000 hồ), Mỹ (6.575 hồ), Ấn Độ (4.291 hồ), Nhật Bản (2.675 hồ), Tây Ban Nha 1.196 hồ. Nước Nga có hơn 150 hồ lớn với tổng dung tích trên 200 tỷ m3 nước. Các hồ lớn nhất thế giới có hồ Boulder trên sông Colorado (Mỹ) dung tích 38 tỷ m3 nước, hồ Grandcoulle trên sông Columbia (Mỹ) dung tích 24 tỷ m3 nước, Hồ Bơrat trên sông Angera (Nga) có dung tích gần 20 tỷ m3 nước. 1.1.3 Tình hình xây dựng hồ chứa nước ở nước ta. Hiện nay với những thành tựu nghiên cứu trong các lĩnh vực vật liệu xây dựng, bê tông thường, bê tông đầm lăn, bê tông tự lèn, chất dẻo làm vật liệu chống thấm, các nghiên cứu về trạng thái ứng suất, thấm và ổn định công trình, các phần mềm ứng dụng phục vụ cho tính toán đáp ứng được công tác khảo sát, thiết kế cho ra kết quả gần đúng với thực tế. Đồng thời công nghệ thi công được áp dụng ngày càng tiên tiến, công trình đảm bảo yêu cầu chất lượng, hệ thống giám sát, quan trắc công trình ngày càng có hiệu quả. Những điều kiện này đã tạo tiền đề cho việc xây dựng và phát triển hồ chứa ở nước ta. Việt Nam có điều kiện địa hình, địa chất, sông ngòi thuận lợi nên các hồ chứa được xây dựng và phát triển nhanh. Nhiều năm qua Nhà nước và nhân dân đã đầu tư nhiều tiền của, công sức để xây dựng nhiều hồ chứa và hệ thống thủy lợi. Cả nước có khoảng 6.648 hồ chứa các loại, đã mang lại hiệu ích to lớn, thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt góp phần vào sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp, ổn định đời sống nhân dân, bảo đảm an ninh lương thực quốc gia. Sau nhiều thập kỷ xây dựng và phát triển thuỷ lợi nước ta đã xây dựng hàng ngàn hồ chứa các loại. Theo số liệu đã công bố thì đến nay nước ta đã xây dựng 6648 hồ chứa các loại với tổng dung tích trữ nước khoảng 49,88 tỷ m3 nước. Nhiều hồ chứa nước lớn như hồ Hòa Bình (Hòa Bình), Thác Bà (Yên Bái), Sơn La (Sơn La), Na Hang (Tuyên Quang), Núi Cốc (Thái Nguyên), Cấm Sơn (Bắc Giang), Cửa Đạt, Sông Mực (Thanh Hóa), Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh), Phú Ninh (Quảng Nam), Dầu Tiếng (Tây Ninh)… mang lại 10