Tài liệu Nghiên cứu đề xuất giải pháp tăng khả năng tháo nhằm đảm bảo an toàn cho hồ chứa trên địa bàn tỉnh bình thuận và áp dụng cho hồ suối đá

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. 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 Anh Quý i LỜI CẢM ƠN Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô giáo Khoa Công trình, cán bộ phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập tại trường. Đồng thời, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Quý, người thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo và toàn thể các đồng nghiệp Công ty TNHH MTV KTCT Thủy lợi Bình Thuận đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả có thể hoàn thành khóa học và luận văn một cách tốt nhất. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã động viên tinh thần, khích lệ để tác giả hoàn thành tốt luận văn. Với thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn. ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1 2. Mục đích của đề tài..................................................................................................1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ..............................................................2 5. Kết quả đạt được ......................................................................................................2 6. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................2 CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC VÀ AN TOÀN XẢ LŨ CỦA HỒ ĐẬP ................................................................................................................................... .........................................................................................................................................4 1.1 Tổng quan về hồ chứa nước ...............................................................................4 1.1.1 Các bộ phận của hồ chứa: ...........................................................................4 1.1.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam .................5 1.2 An toàn hồ đập ...................................................................................................7 1.2.1 Thực trạng về an toàn hồ đập ......................................................................7 1.2.2 Những vấn đề đặt ra đối với hồ chứa [2] ....................................................9 1.2.3 Những sự cố thường gặp ở hồ chứa [3] ....................................................11 1.3 Khái quát chung về công trình tháo lũ [5] .......................................................19 1.3.1 Nhiệm vụ công trình tháo lũ......................................................................19 1.3.2 Phân loại công trình tháo lũ ......................................................................19 1.4 Những kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về nâng cao khả năng tháo ..25 1.4.1 Những kết quả nghiên cứu trên thế giới ....................................................25 1.4.2 Những kết quả nghiên cứu trong nước ......................................................26 1.4.3 Nhận xét các kết quả nghiên cứu ..............................................................27 1.5 Những vấn đề đặt ra và lựa chọn hướng nghiên cứu .......................................28 1.6 Kết luận chương 1 ............................................................................................29 CHƯƠNG 2 .... HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG THÁO LŨ CỦA CÁC HỒ CHỨA Ở BÌNH THUẬN ..............................................................................30 2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Bình Thuận [7] ................................30 2.1.1 Vị trí địa lý ................................................................................................30 2.1.2 Đặc điểm địa hình .....................................................................................30 iii 2.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng và thảm phủ thực vật .............................. 31 2.1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn ................................................................... 32 2.1.5 Hiện trạng kinh tế - xã hội ........................................................................ 33 2.2 Hiện trạng hồ đập và khả năng tháo lũ của hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận ......................................................................................................................... 34 2.2.1 Hiện trạng hồ đập ...................................................................................... 34 2.2.2 Hiện trạng năng lực xả lũ của hồ chứa...................................................... 37 2.2.3 Một số sự cố xảy ra ở công trình tháo lũ .................................................. 40 2.3 Nghiên cứu các giải pháp làm chậm lũ, tăng khả năng tháo lũ của hồ chứa ... 41 2.3.1 Lý do phải tăng khả năng tháo của hồ: ..................................................... 41 2.3.2 Giải pháp công trình [6] ............................................................................ 42 2.3.3 Giải pháp phi công trình ........................................................................... 58 2.3.4 Xây dựng tiêu chí đánh giá an toàn về lũ (tiêu chí lũ)[8] ......................... 59 2.4 Kết luận chương 2 ............................................................................................ 62 CHƯƠNG 3 . NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ TĂNG KHẢ NĂNG THÁO LŨ CHO HỒ SUỐI ĐÁ .................................................................................... 63 3.1 Giới thiệu chung về công trình hồ chứa nước Suối Đá [9] .............................. 63 3.1.1 Vị trí công trình ......................................................................................... 63 3.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo: ..................................................................... 63 3.1.3 Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng: ................................................................ 64 3.1.4 Đặc điểm mạng lưới sông suối: ................................................................ 64 3.1.5 Đặc điểm khí tượng, thủy văn:.................................................................. 64 3.1.6 Nhiệm vụ và quy mô của hồ chứa nước Suối Đá: .................................... 65 3.2 Hiện trạng và đánh giá về khả năng tháo lũ của hồ Suối Đá ........................... 69 3.2.1 Hiện trạng công trình tháo lũ .................................................................... 69 3.2.2 Đánh giá về khả năng tháo lũ .................................................................... 69 3.3 Các giải pháp công trình tăng khả năng tháo lũ cũa hồ ................................... 72 3.3.1 Giải pháp 1: Mở rộng quy mô tràn tự do, giữ nguyên cống xả sâu .......... 72 3.3.2 Giải pháp 2: Mở rộng quy mô cống xả sâu, giữ nguyên tràn tự do .......... 77 3.3.3 Giải pháp 3: Mở rộng quy mô tràn tự do và cống xả sâu ......................... 81 3.4 Phân tích và lựa chọn giải pháp công trình hợp lý .......................................... 85 iv 3.4.1 Tiêu chí lựa chọn giải pháp .......................................................................85 3.4.2 Tổng hợp kết quả các giải pháp ................................................................85 3.4.3 Phân tích các giải pháp và lựa chọn giải pháp hợp lý ...............................86 3.5 Xây dựng biểu đồ điều phối phòng lũ cho hồ Suối Đá ....................................88 3.5.1 Xác định lại tiêu chuẩn lũ thiết kế .............................................................89 3.5.2 Cập nhật tài liệu khí tượng – thủy văn, địa hình, địa mạo, thảm phủ .......89 3.5.3 Tính toán mưa ngày lớn nhất thiết kế .......................................................89 3.5.4 Tính toán lưu lượng đỉnh lũ và quá trình lũ thiết kế, lũ kiểm tra ..............89 3.5.5 Tính toán điều tiết lũ .................................................................................89 3.5.6 Xây dựng biểu đồ điều phối phòng lũ .......................................................90 3.5.7 Hướng dẫn sử dụng biểu đồ điều phối phòng lũ : .....................................92 3.6 Kết luận chương 3 ............................................................................................93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................94 1. Những kết quả đạt được của luận văn ..............................................................94 2. Những tồn tại ...................................................................................................94 3. Kiến nghị ..........................................................................................................95 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình1.1 Các bộ phận của hồ chứa ................................................................................... 5 Hình1.2 Một số hình ảnh về hồ chứa trên thế giới .......................................................... 6 Hình1.3 Một số hình ảnh về hồ chứa ở Việt Nam .......................................................... 7 Hình1.4 Một số hình ảnh về sự cố hồ Vạn Hội (Bình Định) ........................................ 12 Hình1.5 Nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập, điển hình ở đập Phân Lân (Vĩnh Phúc) 13 Hình1.6 Thấm trong phạm vi thân đập, điển hình ở hồ Núi Cốc (Thái Nguyên) ......... 13 Hình1.7 Trượt mái thượng lưu, điển hình như đập Ngàn Trươi (Hà Tĩnh) .................. 14 Hình1.8 Kẹt cửa van tràn xả lũ đập Đầm Hà Động ...................................................... 16 Hình1.9 Nứt gãy cống dẫn đến vỡ đập, điển hình như đập Ia Krel II (Gia Lai) .......... 17 Hình1.10 Thấm dọc theo mang cống gây vỡ đập, điển hình như đập Z20 (Hà Tĩnh) .. 18 Hình1.11 Nước tràn qua đỉnh đập Đầm Hà Động (Quãng Ninh) do người quản lý không theo dõi diễn biến mực nước về hồ khi đang có mưa lớn ................................. 18 Hình1.12 Nước tràn qua đỉnh đập thủy điện Hố Hô (Hà Tĩnh) do sự cố mất điện dẫn đến tràn xả lũ không vận hành được ............................................................................. 19 Hình1.13 Đập Lòng Sông – Bình Thuận....................................................................... 20 Hình1.14 Bố trí đường tràn dọc ở đầu đập .................................................................... 20 Hình1.15 Đường tràn ngang .......................................................................................... 21 Hình1.16 Xi phông tháo lũ ............................................................................................ 22 Hình1.17 Giếng tháo lũ ................................................................................................. 23 Hình1.18 Đường tràn lũ kiểu gáo .................................................................................. 23 Hình1.19 Tràn không có cửa van điều tiết .................................................................. 24 Hình1.20 Tràn có cửa van điều tiết ............................................................................. 24 Hình 2.1 Bản đồ hành chính tỉnh Bình Thuận ............................................................. 30 Hình 2.2 Sơ đồ tổ chức quản lý ..................................................................................... 35 Hình 2.3 Một số hồ chứa ở Bình Thuận ........................................................................ 36 Hình 2.4 Hiện trạng hư hỏng một số hồ chứa của tỉnh Bình Thuận ............................ 37 Hình 2.5 Hình ảnh một số tràn xả lũ ở Bình Thuận ...................................................... 40 Hình 2.6 Hồ Trà Tân vào mùa lũ. ................................................................................. 40 Hình 2.7 Các giải pháp công trình chậm lũ, chia lũ của hồ chứa.................................. 42 Hình 2.8 Một số dạng tường cánh làm thuận dòng chảy .............................................. 43 vi Hình 2.9 Mở rộng khẩu diện tràn ..................................................................................43 Hình 2.10 Hạ thấp ngưỡng tràn và làm cửa van ............................................................45 Hình 2.11 Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn đặc biệt ......................................................46 Hình 2.12 Nâng cao đập chắn để tăng mực nước lũ trong hồ .......................................46 Hình 2.13 Cắt dọc tràn sự cố hồ Truồi – Thừa Thiên Huế ...........................................47 Hình 2.14 Cắt dọc Tràn sự cố hồ Easoup Thượng - Đắc Lắc ......................................48 Hình 2.15 Cắt dọc tràn sự cố gây vỡ bằng năng lượng nổ - Hồ Kẻ Gỗ, Hà Tĩnh ........49 Hình 2.16 Tràn sự cố có cửa van Hồ Cà Giây, tỉnh Bình Thuận .................................51 Hình 2.17 Tràn của van tự động ...................................................................................52 Hình 2.18 Cắt dọc tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất ...........................53 Hình 2.19 Cắt dọc tràn sự cố kiểu dẫn xói gây vỡ đập đất ...........................................54 Hình 2.20 Tràn Labyrinth .............................................................................................55 Hình 2.21 Tràn sự cố kiểu cầu chì ................................................................................55 Hình 2.22 Tràn sự cố kiểu tấm gập mở nhanh .............................................................56 Hình 2.23 Sơ đồ đánh giá an toàn theo tiêu chí lũ .......................................................60 Hình 2.24 Biểu đồ điều phối phòng lũ ứng với các mực nước trước lũ và Btr khác nhau .......................................................................................................................................61 Hình 3.1 Vị trí hồ chứa nước Suối Đá ...........................................................................63 Hình 3.2 Công trình đầu mối hồ chứa nước Suối Đá ....................................................66 Hình 3.3 Đập chính và đập phụ 1 hồ chứa nước Suối Đá .............................................67 Hình 3.4 Tràn xả lũ hồ chứa nước Suối Đá ...................................................................68 Hình 3.5 Hiện trạng tràn xả lũ hồ Suối Đá ....................................................................69 Hình 3.6 Mở rộng quy mô tràn tự do, giữ nguyên cống xả sâu ...................................72 Hình 3.7 Giải pháp 1: Mở rộng quy mô tràn tự do, giữ nguyên cống xả sâu...............76 Hình 3.8 Mở rộng quy mô cống xả sâu, giữ nguyên tràn tự do ...................................77 Hình 3.9 Giải pháp 2: Mở rộng quy mô cống xả sâu, giữ nguyên tràn tự do...............80 Hình 3.10 Mở rộng quy mô tràn tự do và cống xả sâu .................................................81 Hình 3.11 Giải pháp 3: Mở rộng quy mô tràn tự do và cống xả sâu ............................84 Hình 3.12 Biểu đồ điều phối phòng lũ hồ Suối Đá trường hợp 1 ................................91 Hình 3.13 Biểu đồ điều phối phòng lũ hồ Suối Đá trường hợp 2 ................................92 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thống kê số lượng, dung tích và diện tích tưới các hồ chứa thủy lợi ............ 6 Bảng 1.2: Phân loại các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập của nước ta gần đây................ 8 Bảng 1.3: Phân loại các nguyên nhân gây sự cố nhưng không vỡ đập ........................... 8 Bảng 1.4: Các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập do chủ quan của con người ................... 9 Bảng 2.1 Thống kê phân loại đất................................................................................... 31 Bảng 2.2 Diện tích thảm phủ (rừng) thay đổi theo thời gian ........................................ 32 Bảng 2.3 Diện tích lưu vực và chiều dài các sông chính .............................................. 33 Bảng 2.4 Thống kê theo dung tích hồ chứa................................................................... 34 Bảng 2.5 Thống kê theo chiều cao đập ......................................................................... 34 Bảng 2.6 Thống kê theo năm xây dựng ........................................................................ 34 Bảng 2.7 Phân loại theo loại tràn ................................................................................. 37 Bảng 2.8 Phân loại tràn theo hình thức có hay không có cửa van ................................ 38 Bảng 2.9 Phân loại tràn theo hình thức tiêu năng ......................................................... 38 Bảng 2.10 Phân loại tràn theo hình thức có hay không có tràn sự cố ........................... 38 Bảng 2.11 Tiêu chuẩn tính lũ theo các tiêu chuẩn, quy phạm qua các thời kỳ ............. 41 Bảng 3.1 Vận tốc gió ứng với các tần suất thiết kế ....................................................... 65 Bảng 3.2 Thông số dòng chảy lũ ứng với các tần suất .................................................. 65 Bảng 3.3 Kết quả tính toán điều tiết lũ .......................................................................... 70 Bảng 3.4 Kết quả tính toán chiều cao đập ..................................................................... 71 Bảng 3.5 Kết quả tính toán về kỹ thuật giải pháp 1 ...................................................... 73 Bảng 3.6 Kết quả tính toán mực nước hạ lưu................................................................ 73 Bảng 3.7 Kết quả tính toán kích thước bể ..................................................................... 74 Bảng 3.8 Kết quả tính toán về kinh tế giải pháp 1 ........................................................ 75 Bảng 3.9 Kết quả tính toán về kỹ thuật giải pháp 2 ...................................................... 78 Bảng 3.10 Kết quả tính toán mực nước hạ lưu.............................................................. 78 Bảng 3.11 Kết quả tính toán kích thước bể ................................................................... 78 Bảng 3.12 Kết quả tính toán về kinh tế giải pháp 2 ...................................................... 79 Bảng 3.13 Kết quả tính toán về kỹ thuật giải pháp 3 .................................................... 82 Bảng 3.14 Kết quả tính toán mực nước hạ lưu.............................................................. 82 viii Bảng 3.15 Kết quả tính toán kích thước bể ...................................................................82 Bảng 3.16 Kết quả tính toán về kinh tế giải pháp 3 ......................................................83 Bảng 3.17 Thông số các giải pháp.................................................................................86 Bảng 3.18 Tổng hợp mực nước hồ lớn nhất trường hợp 1 ............................................90 Bảng 3.19 Tổng hợp mực nước hồ lớn nhất trường hợp 2 ............................................91 ix MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Bình Thuận là một tỉnh khô hạn nằm ở cực Nam Trung Bộ. Được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước về công tác phát triển thủy lợi, đến nay toàn tỉnh đã có hơn 174 công trình thủy lợi lớn nhỏ, trong đó các hồ chứa nước đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội của địa phương. Qua rà soát đánh giá toàn bộ 21 hồ chứa trên địa bàn tỉnh chỉ có hai hồ chứa có đập bằng bê tông trọng lực, còn lại toàn bộ các hồ chứa là đập đất. Các hồ này phần lớn được xây dựng cách đây đã hơn 20 năm trong thời kỳ đất nước còn khó khăn, nguồn vốn đầu tư còn hạn hẹp, công tác thiết kế thi công còn chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Trải qua quá trình khai thác phần lớn các hồ đã bắt đầu hư hỏng, xuống cấp nhưng do nguồn kinh phí hạn hẹp nên vẫn chưa được tu sửa, nâng cấp một cách phù hợp dẫn đến tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn hồ đập, đặc biệt là về an toàn lũ. Bên cạnh đó, những năm gần đây do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu dẫn đến tình hình thời tiết diễn biến khó lường, mưa lũ lớn liên tục xảy ra với tính chất ngày càng cực đoan đã đe dọa trực tiếp đến an toàn hồ đập. Tình trạng lũ lớn vượt thiết kế, công trình tháo lũ không đảm bảo năng lực xả … dẫn đến nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập, tàn phá cơ sở vật chất ở hạ du thực tế đã xảy ra đối với nhiều hồ chứa. Với những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp tăng khả năng tháo nhằm đảm bảo an toàn cho hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận và áp dụng cho hồ Suối Đá” thực sự có ý nghĩa khoa học, nhằm giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đang đòi hỏi. 2. Mục đích của đề tài - Đánh giá hiện trạng về an toàn hồ chứa theo năng lực xả lũ trên địa bàn tỉnh Bình Thuận. - Nghiên cứu đề xuất các giải pháp tăng khả năng tháo lũ hồ chứa. 1 - Áp dụng tính toán cho hồ Suối Đá. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: Các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận, áp dụng tính toán cho hồ Suối Đá.  Phạm vi nghiên cứu: Công trình tháo lũ và các giải pháp tăng khả năng tháo. 4.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 khả năng tháo lũ các hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam.  Phương pháp nghiên cứu - Điều tra, thu thập, tổng hợp các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước. - Điều tra, phân tích, đánh giá hiện trạng hồ đập và khả năng tháo lũ của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận. - Nghiên cứu các giải pháp tăng khả năng tháo lũ. Phân tích, tính toán và lựa chọn giải pháp hợp lý cho hồ Suối Đá. 5. Kết quả đạt được - Tổng quát về hồ chứa nước và thực trạng về an toàn hồ đập. - Đánh giá hiện trạng xả lũ của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận. - Đề xuất được các giải pháp tăng khả năng tháo lũ cho hồ chứa. - Phân tích, lựa chọn giải pháp tối ưu cho một công trình cụ thể là hồ chứa nước Suối Đá. 6. Cấu trúc của luận văn Nội dung của luận văn được cấu trúc như sau: Chương 1: Tổng quan về hồ chứa nước và an toàn xả lũ của hồ đập. 2 Chương 2: Hiện trạng và giải pháp tăng khả năng tháo lũ của các hồ chứa ở Bình Thuận. Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý tăng khả năng tháo lũ cho hồ Suối Đá. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC VÀ AN TOÀN XẢ LŨ CỦA HỒ ĐẬP 1.1 Tổng quan về hồ chứa nước Trên thế giới, hồ chứa nước được xây dựng và phát triển rất phong phú, đa dạng. Vai trò và tầm quan trọng của hồ chứa đối với đời sống con người đã được chứng minh qua thời gian. Tùy theo yêu cầu về nhiệm vụ, điều kiện địa hình, địa chất… mà hồ chứa được xây dựng với nhiều quy mô và hình thức khác nhau. Việc xây dựng hồ chứa nhằm điều tiết dòng chảy trên sông, suối để phục vụ cho lợi ích của con người như phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, cấp nước cho công nghiệp, sinh hoạt của nhân dân, phát điện, cải tạo môi trường sinh thái, phòng chống lũ lụt cho hạ du... 1.1.1 Các bộ phận của hồ chứa: - Lưu vực: là phần diện tích được giới hạn bởi các đường phân thủy, có nhiệm vụ hứng nước cho hồ chứa. Nước được hứng trên lưu vực sẽ được tập trung vào dòng chính của các sông, suối rồi đổ vào hồ chứa tạo thành kho nước. Diện tích lưu vực càng lớn thì nguồn nước cung cấp cho hồ chứa càng dồi dào. - Lòng hồ: là một phần của diện tích lưu vực, dùng để chứa nước từ dòng chính của các sông, suối tập trung về. Lòng hồ càng lớn thì khả năng điều tiết, tích trữ và cung cấp nước của hồ càng lớn - Đầu mối công trình: là tập hợp các công trình được xây dựng tại một khu vực nào đó để cùng thực hiện những nhiệm vụ của một giải pháp thủy lợi gọi là đầu mối công trình thuỷ lợi. - Hệ thống công trình: là tập hợp các đầu mối công trình thủy lợi và các công trình thủy lợi trên một phạm vi rộng lớn nhất định để cùng giải quyết những nhiệm vụ của một giải pháp thủy lợi. - Hạ du hồ chứa: là vùng đất phía sau đập bao gồm cả con người, cây trồng, vật nuôi, các công trình dân sinh, kinh tế, xã hội, quốc phòng, an ninh được trực tiếp hưởng lợi từ hồ chứa hoặc bị ảnh hưởng do các tác động từ hồ chứa gây nên. 4 Hình1.1 Các bộ phận của hồ chứa 1.1.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam 1/ Tình hình xây dựng hồ chứa trên thế giới: Các phát hiện khảo cổ học cho thấy các đập đất đơn giản và mạng lưới kênh rạch đã được con người xây dựng cách đây hơn 4000 năm trước Công nguyên. Thời cổ đại, người Trung Quốc, Ai Cập, La Mã và một số nước khác đã biết sử dụng vật liệu tại chỗ để đắp đập ngăn sông tạo thành hồ chứa. Điển hình như những đập đất, đập đá đổ được xây dựng khoảng năm 1300 trước Công nguyên ở Syria; đập Marib xây dựng khoảng năm 750 trước Công nguyên ở Yemen hay các hệ thống đập được xây dựng vào năm 2280 trước Công nguyên ở Trung Quốc... Hiện nay thế giới đã xây dựng hơn 1400 hồ có dung tích trên 100 triệu m3 nước/hồ với tổng dung tích 4.200 tỷ m3. Theo tiêu chí phân loại của Ủy ban quốc tế về đập lớn (ICOLD) hồ có dung tích từ 3 triệu m3 trở lên hoặc chiều cao đập trên 15m thuộc loại hồ đập lớn có số lượng hơn 45.000 hồ. Trong đó Châu Á có 31.340 hồ (chiếm 70%), Bắc và Trung Mỹ có 8.010 hồ, Tây Âu có 4.227 hồ, Đông Âu có 1.203 hồ, Châu Phi có 1260 hồ, châu Đại Dương 577 hồ. 5 Hồ Oroville (Mỹ) Hồ Glenbawn (Australia) Hình1.2 Một số hình ảnh về hồ chứa trên thế giới 2/ Tình hình xây dựng hồ chứa ở Việt Nam: Ở Việt Nam tính đến năm 2013 cả nước đã xây dựng được 6.886 hồ chứa, trong đó có 6.648 hồ chứa thủy lợi và 238 hồ chứa thủy điện với tổng dung tích khoảng 63 tỷ m3 nước. Với vai trò quan trọng của mình, hồ chứa thủy lợi đã được xây dựng rộng khắp trên cả nước và có xu hướng phát triển ngày càng mạnh mẽ. Hồ chứa xây dựng rộng khắp nhưng phân bố không đều giữa các vùng miền. Khu vực từ Nghệ An trở ra đến các tỉnh miền núi phía Bắc là 4.224 hồ (chiếm 64%), các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên từ Nghệ An tới Bình Thuận là 2.323 hồ, từ Bình Thuận tới các tỉnh Đồng bằng Sông Cửa Long là 101 hồ. Các tỉnh có nhiều hồ chứa là Nghệ An: 752 hồ, Thanh Hóa: 526 hồ, Hòa Bình: 513 hồ, Tuyên Quang: 478 hồ… Hồ chứa thủy lợi tuy nhiều về số lượng nhưng các hồ chứa có quy mô vừa và lớn chỉ chiếm hơn 10%, còn lại chủ yếu là các hồ nhỏ với quy mô từ 1 triệu m3 trở xuống. Bảng 1.1: Thống kê số lượng, dung tích và diện tích tưới các hồ chứa thủy lợi Dung tích Diện tích 124 (106 m3) 9.068 tưới (ha) 685.030 W = 3 ÷ < 10 triệu m3 hoặc H > 15m 578 1.365 124.450 3 W = 1 ÷ < 3 triệu m3, H < 15m 363 411 45.100 4 W = 0,2 ÷ < 1 triệu m3, H < 15m 2.335 486 62.770 3.248 670 73.560 6.648 12.000 990.910 Số lượng STT Loại hồ chứa 1 W ≥ 10 triệu m 2 5 3 3 W = 0,05 ÷ < 0,2 triệu m , H < 15m Tổng cộng 6 Hồ Núi Cốc (Thái Nguyên) Hồ Sông Quao (Bình Thuận) Hình1.3 Một số hình ảnh về hồ chứa ở Việt Nam 1.2 An toàn hồ đập 1.2.1 Thực trạng về an toàn hồ đập 1/ Về mặt kỹ thuật: Ở Việt Nam, theo thống kê của Tổng cục Thủy Lợi [1] cả nước có khoảng 6.648 hồ thủy lợi phân bố ở 44/63 tỉnh thành, trong đó hồ chứa có đập bằng vật liệu địa phương chiếm hơn 90%. Đặc điểm của các đập này là trong quá trình làm việc rất dễ xảy ra hiện tượng thấm mất nước, hư hỏng thiết bị bảo vệ mái, lún nứt thân đập; khi mưa lũ kéo dài đập dễ bị bão hòa nước làm sạt trượt mái đập, đặc biệt nếu nước tràn qua đỉnh đập có thể gây xói sâu vào thân đập dẫn đến vỡ đập. Phần lớn các hồ chứa ở nước ta đã được xây dựng cách đây 30÷40 năm, trải qua quá trình vận hành khai thác lâu dài đã xuống cấp và xuất hiện các sự cố như: nước tràn qua đỉnh đập, đập bị thấm, hư hỏng lớp gia cố mái thượng lưu, xói lở mái hạ lưu, xuất hiện tổ mối gây sụt lún trong thân đập; tràn không đủ năng lực xả, thấm qua mang tràn, hư hỏng thân tràn; cống lấy nước bị lún sụt, thấm hai bên mang cống, hư hỏng thân cống, tháp cống, dàn van… Trong những nguyên nhân đó, nguyên nhân do khả năng tháo không đảm bảo đã gây ra sự cố mất an toàn hồ chứa chiếm tỷ lệ khá lớn. Qua rà soát hiện cả nước có 1.150 hồ chứa cần phải sửa chữa nâng cấp trong thời gian tới. Trong đó những hồ dung tích trên 10 triệu m3 có 21 hồ hư hỏng, 10 hồ thiếu khả 7 năng xả lũ; hồ dung tích 3÷10 triệu m3 có 160 hồ hư hỏng, 35 hồ thiếu khả năng xả lũ; hồ dung tích nhỏ hơn 3 triệu m3 có 924 hồ hư hỏng, phần lớn các hồ xây dựng từ những năm 1960-1970 đều không đảm bảo khả năng xả lũ. Thống kê 17 đập đất bị vỡ ở nước ta trong 30 năm lại đây cho thấy nguyên nhân chủ yếu là do mưa lũ gây ra, một số nguyên nhân khác như do thấm, ổn định…chiếm tỉ lệ ít hơn (xem bảng 1.2). Bảng 1.2: Phân loại các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập của nước ta gần đây Nguyên nhân Mưa lũ Địa chất, Số lượng (hồ) 10 địa chấn 1 Tỷ lệ (%) 59 6 Ổn định, Thấm Tổng 2 kết cấu 4 17 12 23 100 Đánh giá về mức độ an toàn hồ chứa ở nước ta, có khoảng 1.300 hồ chứa được xây dựng sau năm 2000 và 633 hồ được sửa chữa nâng cấp từ năm 2003 đến nay là đảm bảo an toàn trong điều kiện thời tiết không quá bất thường. Còn lại các hồ chứa xây dựng trước năm 2000 chưa được sửa chữa nâng cấp thì sau thời gian dài vận hành đến nay nhiều hồ bị xuống cấp nghiêm trọng và xuất hiện nhiều sự cố. Các sự cố xảy ra tuy chưa gây nên vỡ đập nhưng nó tồn tại và diễn biến âm ỉ, tiềm ẩn nguy cơ vỡ đập trong mùa mưa lũ. Bảng 1.3: Phân loại các nguyên nhân gây sự cố nhưng không vỡ đập STT Vùng Tổng số Số đập hồ đập có sự cố Tổng số lượt đập bị sự cố Do Do địa Do mưa lũ chất thấm Do kết cấu, ổn định 1 Đông Bắc 2.151 418 669 26% 6% 27% 41% 2 Tây Bắc 796 132 300 25% 8% 24% 43% 3 Tây Nguyên 732 118 265 28% 9% 29% 34% 4 Miền Trung 1.360 1.360 708 26% 6% 31% 37% 5.039 1.004 1.942 26% 7% 28% 39% Tổng cộng 8 2/ Về quản lý, vận hành: Số lượng hồ nhỏ quá nhiều lại nằm rải rác, phân tán. Nhiều hồ nằm trong vùng sâu, vùng xa nên hầu hết đều không có đường quản lý, thậm chí nhiều hồ lớn đường quản lý bị chia cắt khi xả lũ dẫn tới xe cơ giới không thể tiếp cận để kiểm tra, ứng cứu khi có sự cố. Tổ chức quản lý Nhà nước về thủy lợi nói chung và hồ chứa nói riêng còn yếu và thiếu, chưa đáp ứng yêu cầu, nhất là cấp huyện, xã. Nhiều huyện không có cán bộ thủy lợi, hầu hết các xã không có cán bộ hiểu biết chuyên môn thủy lợi nên hiệu quả quản lý hạn chế. Công tác quản lý về kỹ thuật, kiểm tra, quan trắc, kiểm định đập theo Nghị định 72/NĐ-CP của Chính phủ về an toàn hồ không được các chủ hồ thực hiện nghiêm túc, nhất là các hồ chứa vừa và nhỏ. Thống kê 17 hồ bị vỡ gần đây ở nước ta do nhận thức và chủ quan của con người cho thấy phần lớn nguyên nhân là do công tác quản lý vận hành. Bảng 1.4: Các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập do chủ quan của con người Nguyên nhân Thiết kế Thi công Quản lý, vận hành Tổng Số lượng (hồ) 3 5 9 17 Tỷ lệ (%) 18 29 53 100 Nhiều hồ chưa có quy trình vận hành, nhiều hồ có quy trình nhưng không còn phù hợp chưa được bổ sung kịp thời. Có hồ khi xả lũ không đúng quy trình đã được duyệt. Sự phối hợp vận hành liên hồ trên lưu vực chưa tốt, khi xả lũ gây ngập lụt, thiệt hại cho hạ du. 1.2.2 Những vấn đề đặt ra đối với hồ chứa [2] 1.2.2.1 Về chủ trương đầu tư: Chủ trương đầu tư còn chưa hợp lý, chỉ chú trọng đầu tư xây dựng mới, đầu tư công trình đầu mối mà chưa quan tâm nhiều đến đầu tư nâng cấp, hiện đại hóa, hoàn chỉnh hệ thống nên thiếu đồng bộ đã ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác. 9 Cần ưu tiên đầu tư cho những công trình lớn mang lại hiệu quả kinh tế cao, tạo sức bật phát triển kinh tế cho địa phương; ưu tiên đầu tư cho những vùng miền thực sự cần thiết như các tỉnh khô hạn vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng núi phía Bắc… 1.2.2.2 Về khảo sát, thiết kế: Về khảo sát: đối với các công trình lớn thì công tác khảo sát được thực hiện khá bài bản, tuy nhiên đối với các công trình nhỏ do khó khăn về nguồn vốn thường khối lượng khảo sát bị cắt giảm dẫn đến kết quả tài liệu đôi khi chưa chính xác. Về thiết kế: công tác thiết kế hồ chứa đã có những bước tiến dài trong thời gian qua. Tuy nhiên hiện nay quy phạm, lý luận tính toán đôi khi còn chưa theo kịp với thực tiễn làm việc của công trình. Việc xảy ra sai sót trong tính toán do người thiết kế vẫn còn diễn ra ở nhiều công trình. 1.2.2.3Về công nghệ xây dựng: Việc tiếp cận và ứng dụng các công nghệ xây dựng tiên tiến trên thế giới đã được thực hiện từ nhiều năm nay nhưng nhìn chung vẫn còn chậm so với các nước khác. Trang thiết bị, máy móc hiện đại phục vụ thi công đã được quan tâm đầu tư tuy nhiên chỉ tập trung ở một số đơn vị lớn. Đội ngũ cán bộ có trình độ kỹ thuật cao vẫn còn chưa nhiều. 1.2.2.4Về sử dụng, quản lý hồ chứa: Công tác sử dụng, duy tu bảo dưỡng, sửa chữa, quan trắc… hồ chứa chưa được thực hiện đầy đủ. Người quản lý chỉ chú trọng công tác khai thác sử dụng mà xem nhẹ duy tu bảo dưỡng, công tác sửa chữa lớn chưa thực hiện định kì theo quy trình mà chỉ khi nào hỏng mới tiến hành, khi xảy ra nguy cơ sự cố thì lại không có nguồn kinh phí để khắc phục. Công tác quan trắc còn nhiều bất cập như nhận thức còn đơn giản, cán bộ có chuyên môn về quan trắc còn thiếu và yếu, nhiều hồ chưa có thiết bị quan trắc hoặc có nhưng thiết bị quan trắc hầu hết là đơn giản. Công tác đo đạc ở các hồ có lắp đặt thiết bị tuy đã thực hiện nhưng chưa đi vào nề nếp. Số liệu đo đạc được chưa có chuẩn đánh giá, chưa sử dụng số liệu quan trắc được vào công tác đảm bảo an toàn đập. 10