Tài liệu đánh giá hiện trạng và đề xuất phương án sửa chữa đập đất hồ chứa nước an phong, tỉnh quảng ngãi

i LỜI CẢM ƠN Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sỹ “Đánh giá hiện trạng và đề xuất phương án sửa chữa đập đất hồ chứa nước An Phong, tỉnh Quảng Ngãi” đã được tác giả hoàn thành. Để có được thành quả này, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thanh Hải và TS. Nguyễn Văn Hướng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa Xây dựng Thủy lợi - Thủy điện của trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Công ty Cổ phần Tư vấn xây dựng và Đầu tư Quảng Ngãi, Phòng Tài chính - Kế hoạch huyện Tư Nghĩa nơi tác giả công tác, gia đình, bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơn đề tài của luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Quảng Ngãi, tháng 8 năm 2019 Nguyễn Thành Ngân ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Thành Ngân iii ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SỬA CHỮA ĐẬP ĐẤT HỒ CHỨA NƯỚC AN PHONG, TỈNH QUẢNG NGÃI Học viên: Nguyễn Thành Ngân Mã số: 60.58.02.02 Khóa: K35 Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Trường đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Tóm tắt – Công trình hồ chứa nước An Phong được xây dựng hoàn thành và đưa vào sử dụng từ năm 1984 tại xã Bình Mỹ, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi với dung tích hữu ích là 0,265.106 m3 và diện tích lưu vực là 3,15km2; năng lực thiết kế tưới cho 82ha. Từ khi công trình đưa vào sử dụng đã góp phần cải thiện sinh kế, xóa đói giảm nghèo cho người dân trong vùng dự án thông qua việc đảm bảo diện tích canh tác, tăng sản lượng nông nghiệp. Đồng thời, đảm bảo an ninh lương thực tại chỗ, nâng cao đời sống, ổn định sản xuất và khai thác có hiệu quả tiềm năng đất đai và nguồn nước trong khu vực. Tuy nhiên, với tình hình biến đổi khí hậu ngày càng khắc nghiệt như các năm gần đây, thêm vào đó sự phát triển kinh tế - xã hội của địa phương thì nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, trong khi công trình xây dựng đã lâu, qua thời gian sử dụng một số hạng mục (đập đất, tràn xả lũ, cống lấy nước, đường quản lý…) đã xuống cấp nghiêm trọng; diện tích tưới thực tế không đảm bảo yêu cầu. Do đó, việc nghiên cứu, phân tích xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp xử lý thấm, đảm bảo an toàn cho việc vận hành đập đất hồ chứa nước An Phong là hết sức cần thiết trong tình hình hiện nay. Từ khóa – Hồ chứa nước An Phong, đập đất, tràn xả lũ, cống lấy nước ASSESS THE CURRENT SITUATION AND PROPOSE A PLAN TO REPAIR AN PHONG EARTH DAM, QUANG NGAI PROVINCE Abstract – An Phong reservoir is built and put into use since 1984 in Binh My commune, Binh Son district, Quang Ngai province with a useful capacity of 0.265,106 m3 and a catchment area of 3.15 km2; Design capacity to irrigate 82ha. Since the project was put into use, it has contributed to improving livelihoods, reducing poverty for people in the project area through securing cultivated area and increasing agricultural output. At the same time, ensuring food security on the spot, improving living standards, stabilizing production and effectively exploiting land and water resources in the region. However, with climate change becoming more and more intense as in recent years, in addition to the local socio-economic development, the demand for water use is increasing, while construction works For a long time, over time using a number of items (earth dams, flood spillways, water drains, management roads ...) were seriously degraded; Actual irrigation area does not meet requirements. Therefore, the research and analysis determine the causes and propose solutions to treat seepage, ensure safety for the operation of An Phong reservoir dam is essential in the current situation. Key words – An Phong reservoir, earth dam, flood spillway, water intake iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ......................................................................................................................iv DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................. viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ix MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................1 4. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................................2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................2 6. Cấu trúc của luận văn .............................................................................................. 2 CHƯƠNG 1: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU ........................3 1.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu ...........................................................................3 1.2. Tình hình kinh tế - xã hội .....................................................................................4 1.2.1. Về phát triển kinh tế ......................................................................................4 1.2.2. Tình hình phát triển văn hóa - xã hội ............................................................ 5 1.2.3. Về lĩnh vực nội chính, quốc phòng, an ninh .................................................6 1.3. Giới thiệu về hồ chứa nước An Phong .................................................................6 1.3.1. Vị trí công trình ............................................................................................. 6 1.3.2. Mục tiêu và nhiệm vụ công trình...................................................................7 a. Mục tiêu ...........................................................................................................7 b. Nhiệm vụ .........................................................................................................8 1.3.3. Các thông số kỹ thuật chủ yếu của hồ chứa ..................................................8 1.4. Đánh giá hiện trạng hồ chứa nước An Phong ......................................................9 1.4.1. Đập đất...........................................................................................................9 1.4.2. Tràn xả lũ .....................................................................................................11 1.4.4. Hiệu quả thực tế của công trình ...................................................................12 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ THẤM VÀ ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT ........................... 13 2.1. Khái niệm về thấm.............................................................................................. 13 v 2.1.1. Nguyên nhân gây thấm ................................................................................13 2.1.2. Môi trường thấm .......................................................................................... 14 2.1.3. Phân loại dòng thấm ....................................................................................15 a. Thấm ổn định và thấm không ổn định ........................................................... 15 b. Thấm có áp và thấm không áp .......................................................................16 c. Dòng thấm phẳng và thấm không gian .......................................................... 16 d. Hiện tượng mao dẫn trong thấm không áp ....................................................16 2.1.4. Tính chất đẳng hướng và dị hướng của vật liệu ..........................................17 2.1.5. Ảnh hưởng của các loại đất đắp đập đến dòng thấm ...................................18 2.2. Các tác nhân gây mất an toàn đập đất ................................................................ 19 2.2.1. Các tác nhân chính gây mất an toàn công trình đầu mối............................. 19 a. Các yếu tố công trình .....................................................................................19 b. Các yếu tố quản lý: ........................................................................................ 20 c. Các yếu tố về tự nhiên ...................................................................................20 2.2.2. Các sự cố công trình thường gặp do dòng thấm gây ra đối với đập đất ......20 2.2.3. Nguyên nhân gây mất an toàn công trình ....................................................21 2.3. Tính toán thấm qua đập đất ................................................................................22 2.3.1. Mục đích của việc tính toán thấm qua đập đất ............................................22 2.3.2. Nghiên cứu tính toán thấm ..........................................................................22 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................24 a. Nghiên cứu lý luận ......................................................................................... 24 b. Nghiên cứu thực nghiệm ...............................................................................24 c. Phương pháp phần tử hữu hạn .......................................................................25 d. Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn cho bài toán thấm .......................... 27 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG THẤM VÀ ỔN ĐỊNH CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP ĐẤT AN PHONG ...................................................................................34 3.1. Phương pháp tính toán ........................................................................................ 34 3.1.1. Giới thiệu về phần mềm tính toán GeoStudio .............................................34 a. Module tính thấm SEEP/W ...........................................................................34 b. Module tính toán ổn định SLOPE/W ............................................................ 36 3.1.2. Giới thiệu về phần mềm ANSYS ................................................................ 37 3.1.3. Phương án tính toán .....................................................................................38 vi 3.2. Mô tả về công trình đập An Phong .....................................................................38 3.3. Xây dựng bài toán thấm và ổn định sử dụng mô hình Geo Studio 2012 ...........39 3.3.1. Trường hợp tính toán ...................................................................................39 3.3.2. Mô tả mặt cắt tính toán ................................................................................39 3.3.3. Chỉ tiêu cơ lý tính toán ................................................................................40 3.3.4. Điều kiện biên của bài toán .........................................................................42 3.3.5. Miền lưới tính toán ......................................................................................42 3.3.6. Kết quả tính toán ......................................................................................... 43 3.3.7. Đánh giá và nhận xét ...................................................................................45 a. Bài toán thấm .................................................................................................45 b. Bài toán ổn định............................................................................................. 45 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CẤP - SỬA CHỮA ĐẬP ĐẤT AN PHONG .......................................................................................................................................46 4.1. Lý do cần nâng cấp, sửa chữa đập ......................................................................46 4.2. Đề xuất các giải pháp kỹ thuật ...........................................................................46 4.3. Phân tích và so sánh các phương án kỹ thuật .....................................................47 4.3.1. Giải pháp chống thấm cho thân và nền đập.................................................47 a. Phương án: Khoan phụt chống thấm thân và nền. .........................................47 b. Chân khay chống thấm. .................................................................................48 4.3.2. Giải pháp nâng cao cao trình đỉnh đập ........................................................ 48 a. Phương án áp trúc mái hạ lưu ........................................................................48 b. Phương án áp trúc mái thượng lưu ................................................................ 49 4.4. Tính toán thấm ổn định cho các phương án đề xuất ...........................................49 4.4.1. Trường hợp tính toán ...................................................................................49 4.4.2. Mô tả mặt cắt tính toán ................................................................................50 4.5.3. Khai báo vật liệu .......................................................................................... 51 4.5.4. Điều kiện biên bài toán ................................................................................51 4.5.5. Miền lưới tính toán ......................................................................................53 4.5.6. Kết quả tính toán ......................................................................................... 53 4.5.7. Đánh giá và nhận xét ...................................................................................55 a. Bài toán thấm .................................................................................................55 b. Bài toán ổn định............................................................................................. 56 vii 4.5. Giải pháp nâng cấp đập đất An Phong ............................................................... 57 4.5.1. Lựa chọn hình thức kết cấu đập ..................................................................57 4.5.2. Biện pháp xử lý nền .....................................................................................57 a. Các thông số đập đất ......................................................................................58 b. Mái đập và cơ đập ......................................................................................... 59 c. Tiêu thoát nước mặt .......................................................................................59 d. Thiết bị tiêu thoát nước thân đập ...................................................................59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................61 I. Kết luận ..................................................................................................................61 II. Kiến nghị ...............................................................................................................61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 63 PHỤ LỤC 1: TÍNH TOÁN DUNG TÍCH HỮU ÍCH CỦA HỒ CHỨA PHỤ LỤC 2: TÍNH TOÁN TRÀN PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THẤM – ỔN ĐỊNH viii DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật chính của hồ chứa nước An Phong ............................. 8 Bảng 2.1. Hệ số thấm của các loại đất đá khác nhau( theo N.M. Maxiov) ...................18 Bảng 2.2. Trị số građient cho phép [Jk]cp ở khối đắp thân đập ......................................23 Bảng 2.3. Trị số građient trung bình tới hạn [Jk]th ở các bộ phận chống thấm ..............23 Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của công trình đập đất An Phong ................................ 39 Bảng 3.2: Các trường hợp tính toán thấm và ổn định đập đất An Phong......................39 Bảng 3.3: Chỉ tiêu cơ lý tính toán của đất nền .............................................................. 40 Bảng 3.4: Tổng hợp kết quả tính toán thấm và ổn định cho bài toán hiện trạng ..........45 Bảng 4.1: Các trường hợp tính toán đập nâng cấp sửa chữa .........................................49 Bảng 4.2: Chỉ tiêu cơ lý tính toán ..................................................................................51 Bảng 4.3: Quan hệ đường đặc tính lòng hồ An Phong ..................................................51 Bảng 4.4: Điều kiện biên bài toán mực nước hồ rút nhanh ...........................................53 Bảng 4.5: Kết quả tính toán thấm và ổn định cho các giải pháp nâng cấp....................54 Bảng 4.6: Giá trị Gradient thấm lớn nhất ở khối đắp thân đập & bộ phận chống thấm55 Bảng 4.6: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ............................................................. 58 Bảng PL1: Tính toán điều tiết hồ có tính tổn thất ......................................................... 48 Bảng PL3-1: Kết quả tính toán thấm và ổn định cho bài toán hiện trạng .....................66 Bảng PL3-2: Kết quả tính toán thấm và ổn định cho các giải pháp nâng cấp...............63 Bảng PL 3-3: Giá trị Gradient lớn nhất ở khối đắp thân đập và bộ phận chống thấm ..63 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Bản đồ vị trí huyện Bình Sơn – tỉnh Quảng Ngãi ...........................................3 Hình 1.2. Bình đồ vị trí hồ chứa nước An Phong, tỉnh Quảng Ngãi ............................... 7 Hình 1.3. Mái thượng lưu đập bị trôi dạt hoặc dồn đống ..............................................10 Hình 1.4. Cây cối mọc phía mái thượng lưu .....................................................................10 Hình 1.5: Mái hạ lưu bị người dân chiếm dụng trồng cây công nghiệp........................ 10 Hình 1.6: Chân đập bị thấm nước, sinh lầy không canh tác được ......................................10 Hình 1.7: Vị trí thấm hiện ra ở chân đập .......................................................................10 Hình 1.8: Vị trí đỉnh đập bị đọng nước, lầy lội..................................................................10 Hình 1.9. Hiện trạng ngưỡng tràn..................................................................................11 Hình 1.10. Hiện trạng sau bể tiêu năng .........................................................................11 Hình 1.11. Hiện trạng ngưỡng tràn sau khi được nâng lên ................................................11 Hình 1.12: Hiện trạng cống lấy nước ............................................................................11 Hình 2.1. Hiện tượng thấm hồ chứa ..............................................................................13 Hình 2.2: Sơ đồ đất bão hòa, đất không bão hòa, đất khô .............................................15 Hình 2.3: Dòng thấm phẳng .......................................................................................... 16 Hình 2.4: Sơ đồ vùng thấm mao dẫn (a), biểu đồ áp lực nước trong đập đất (b) ..........17 Hình 2.5: Thiết bị đóng mở cửa tràn gặp sự cố ............................................................. 19 Hình 2.6: Sạt mái thượng lưu đập .................................................................................20 Hình 2.7: Sự cố vỡ đập ....................................................................................................20 Hình 2.8: Hiện tượng nứt thân đập ................................................................................21 Hình 2.9: Thấm ở mái hạ lưu đập.....................................................................................21 Hình 2.10: Mô hình thí nghiệm thấm bằng máng kính .................................................25 Hình 2.11: Thí nghiệm thấm khe hẹp ............................................................................25 Hình 2.12: Sơ đồ phần tử 1 chiều ..................................................................................26 Hình 2.13: Sơ đồ phần tử 2 chiều ..................................................................................26 Hình 2.14: Sơ đồ phần tử 3 chiều ..................................................................................27 Hình 3.1: Các loại phần tử ............................................................................................. 36 Hình 3.2: Mặt cắt đại diện đập An Phong (MC Lòng sông) .........................................38 Hình 3.3: Mô phỏng mặt cắt hiện trạng thấm................................................................ 40 Hình 3.4: Mô phỏng mặt cắt hiện trạng ổn định mái hạ lưu .........................................40 x Hình 3.5: Hàm lượng nước bão hòa ..............................................................................41 Hình 3.6: Hàm dẫn thủy lực Fn .....................................................................................41 Hình 3.7: Khao báo hàm lượng nước (Vol. Water Content Functions) ........................ 41 Hình 3.8: Khai báo hàm dẫn thủy lực (Hydraulic Conductivity Fn) ............................. 42 Hình 3.9: Khai báo điều kiện biên .................................................................................42 Hình 3.10: Chia lưới miền lưới tính toán ......................................................................42 Hình 3.11: Kết quả biểu đồ Gradient thấm trường hợp 1..............................................43 Hình 3.12: Kết quả biểu đồ Gradient thấm trường hợp 2..............................................43 Hình 3.13: Kết quả tính toán ổn định mái hạ lưu trường hợp 1 ....................................43 Hình 3.14: Kết quả tính toán ổn định mái thượng lưu trường hợp 1............................. 44 Hình 3.15: Kết quả tính toán ổn định mái hạ lưu trường hợp 2 ....................................44 Hình 3.16: Kết quả tính toán ổn định mái thượng lưu trường hợp 2............................. 44 Hình 4.1: Mặt cắt tính toán theo Phương án 1............................................................... 50 Hình 4.2: Mặt cắt tính toán theo phương án 2 ............................................................... 50 Hình 4.3: Mặt cắt tính toán theo phương án 3 ............................................................... 50 Hình 4.4: Mặt cắt tính toán theo phương án 4 ............................................................... 51 Hình 4.5: Quan hệ đường mực nước lòng hồ An Phong ...............................................52 Hình 4.7: Mặt cắt thân đập tại vị trí lòng sông đập An Phong - sau khi nâng cấp ........60 Hình PL3-1: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 1........................................................ 66 Hình PL3-2: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập (TH1) ........................................................ 66 Hình PL3-3: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập (TH1) ................................................67 Hình PL3-4: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 2........................................................ 67 Hình PL3-5: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập (TH2) ........................................................ 67 Hình PL3-6: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập (TH2) ................................................67 Hình PL3-7: Mặt cắt đại diện phương án 1 ...................................................................63 Hình PL3-8: Ổn định mái hạ lưu trường hợp 1 ............................................................. 64 Hình PL3-9: Ổn định mái thượng lưu trường hợp 1 .....................................................64 Hình PL3-10: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 2 ............................................64 Hình PL3-11: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 2 .....................................................64 Hình PL3-12: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 2 ...........................................65 Hình PL3-13: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 3 ............................................65 Hình PL3-14: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 3 .....................................................65 xi Hình PL3-15: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 3 ...........................................65 Hình PL3-16: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 4 ............................................66 Hình PL3-17: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 4 .....................................................66 Hình PL3-18: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 4 ...........................................66 Hình PL3-19: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 5 ............................................66 Hình PL3-20: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 5 .....................................................67 Hình PL3-21: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 5 ...................................67 Hình PL3-22: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 6 ............................................67 Hình PL3-23: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 6 .....................................................67 Hình PL3-24: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 6 ...................................68 Hình PL3-25: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 7 ............................................68 Hình PL3-26: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 7 .....................................................68 Hình PL3-27: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 7 ...................................68 Hình PL3-28: Mặt cắt đại diện phương án 2 .................................................................69 Hình PL3-29: Ổn định mái hạ lưu trường hợp 1 ........................................................... 69 Hình PL3-30: Ổn định mái thượng lưu trường hợp 1 ...................................................69 Hình PL3-31: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 2 ............................................70 Hình PL3-32: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 2 .....................................................70 Hình PL3-33: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 2 ...........................................70 Hình PL3-34: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 3 ............................................70 Hình PL3-35: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 3 .....................................................71 Hình PL3-36: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 3 ...........................................71 Hình PL3-37: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 4 ............................................71 Hình PL3-38: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 4 .....................................................71 Hình PL3-39: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 4 ...........................................72 Hình PL3-40: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 5 ............................................72 Hình PL3-41: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 5 .....................................................72 Hình PL3-42: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 5 ...................................72 Hình PL3-43: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 6 ............................................73 Hình PL3-44: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 6 .....................................................73 Hình PL3-45: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 6 ...................................73 Hình PL3-46: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 7 ............................................73 xii Hình PL3-47: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 7 .....................................................74 Hình PL3-48: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 7 ...................................74 Hình PL3-49: Mặt cắt đại diện phương án 3 .................................................................74 Hình PL3-50: Ổn định mái hạ lưu trường hợp 1 ........................................................... 74 Hình PL3-51: Ổn định mái thượng lưu trường hợp 1 ...................................................75 Hình PL3-52: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 2 ............................................75 Hình PL3-53: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 2 .....................................................75 Hình PL3-54: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 2 ...........................................75 Hình PL3-55: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 3 ............................................76 Hình PL3-56: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 3 .....................................................76 Hình PL3-57: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 3 ...........................................76 Hình PL3-58: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 4 ............................................76 Hình PL3-59: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 4 .....................................................77 Hình PL3-60: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 4 ...........................................77 Hình PL3-61: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 5 ............................................77 Hình PL3-62: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 5 .....................................................77 Hình PL3-63: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 5 ...................................78 Hình PL3-64: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 6 ............................................78 Hình PL3-65: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 6 .....................................................78 Hình PL3-66: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 6 ...................................78 Hình PL3-67: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 7 ............................................79 Hình PL3-68: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 7 .....................................................79 Hình PL3-69: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 7 ...................................79 Hình PL3-70: Mặt cắt đại diện phương án 4 .................................................................79 Hình PL3-71: Ổn định mái hạ lưu trường hợp 1 ........................................................... 80 Hình PL3-72: Ổn định mái thượng lưu trường hợp 1 ...................................................80 Hình PL3-73: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 2 ............................................80 Hình PL3-74: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 2 .....................................................80 Hình PL3-75: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 2 ...........................................81 Hình PL3-76: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 3 ............................................81 Hình PL3-77: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 3 .....................................................81 Hình PL3-78: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 3 ...........................................81 xiii Hình PL3-79: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 4 ............................................82 Hình PL3-80 Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 4.......................................................82 Hình PL3-81: Hệ số ổn định mái hạ lưu đập trường hợp 4 ...........................................82 Hình PL3-82: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 5 ............................................82 Hình PL3-83: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 5 .....................................................83 Hình PL3-84: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 5 ...................................83 Hình PL3-85: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 6 ............................................83 Hình PL3-86: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 6 .....................................................83 Hình PL3-87: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 6 ...................................84 Hình PL3-88: Biểu đồ phân bố áp lực nước trường hợp 7 ............................................84 Hình PL3-89: Biểu đồ Gradient thấm trường hợp 7 .....................................................84 Hình PL3-90: Hệ số ổn định mái thượng lưu đập trường hợp 7 ...................................84 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Quảng Ngãi là một tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ, với đồng bằng xen kẽ địa hình đồi núi tựa vào dãy núi Trường Sơn hướng ra biển. Toàn địa bàn tỉnh hiện nay có khoảng 123 hồ chứa nước; 464 đập dâng, 06 đập ngăn mặn và 130 trạm bơm với tổng năng lực tưới thiết kế của 723 công trình trên là 89.654,0 ha; tuy nhiên, năng lực tưới thực tế là 59.706,0 ha; chỉ đạt 66,6% so với năng lực thiết kế. Nguyên nhân là sau nhiều năm khai thác và thường xuyên chịu tác động của thiên tai nên nhiều công trình bị xuống cấp nhưng công tác duy tu, sửa chữa thường xuyên chưa đảm bảo; công tác quản lý khai thác chưa thật chú trọng,…. Do đó, việc sửa chữa, nâng cấp và tăng cường quản lý khai thác công trình thủy lợi là rất cần thiết để đảm bảo tuổi thọ và nâng cao hiệu quả khai thác công trình. Công trình hồ chứa nước An Phong được xây dựng hoàn thành và đưa vào sử dụng từ năm 1984 tại xã Bình Mỹ, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi với tổng chiều dài đỉnh đập là 740,43m (Trong đó đập chính dài 341,64m và đập phụ dài 398,99m). Công trình có dung tích hữu ích là 0,265.106 m3 và diện tích lưu vực là 3,15km2; năng lực thiết kế tưới cho 82ha. Từ khi công trình đưa vào sử dụng đã góp phần cải thiện sinh kế, xóa đói giảm nghèo cho người dân trong vùng dự án thông qua việc đảm bảo diện tích canh tác, tăng sản lượng nông nghiệp. Đồng thời, đảm bảo an ninh lương thực tại chỗ, nâng cao đời sống, ổn định sản xuất và khai thác có hiệu quả tiềm năng đất đai và nguồn nước trong khu vực. Tuy nhiên, với tình hình biến đổi khí hậu ngày càng khắc nhiệt như các năm gần đây, thêm vào đó sự phát triển kinh tế - xã hội của địa phương thì nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, trong khi công trình xây dựng đã lâu, qua thời gian sử dụng một số hạng mục (đập đất, tràn xả lũ, cống lấy nước, đường quản lý…) đã xuống cấp nghiêm trọng; diện tích tưới thực tế không đảm bảo yêu cầu. Do đó, việc nghiên cứu, phân tích xác định nguyên nhân và đề xuất giải pháp xử lý thấm, đảm bảo an toàn cho việc vận hành đập đất hồ chứa nước An Phong là hết sức cần thiết trong tình hình hiện nay 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá tổng thể về hiện trạng đập đất hồ chứa nước An Phong; - Nghiên cứu nguyên nhân thấm, mất ổn định và đề xuất các giải pháp sửa chữa. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hồ chứa nước An Phong; - Phạm vi nghiên cứu: Đập đất hồ chứa nước An Phong. 2 4. Phương pháp nghiên cứu - Khảo sát thực tế hiện trường, thu thập phân tích các tài liệu đã có kết hợp với nghiên cứu các phương pháp kỹ thuật mới nhằm đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp; - Ứng dụng phần mềm địa kỹ thuật GEO SLOPE (Canada) để tính toán, xác định và kiểm tra các thông số, đảm bảo tính hợp lý cả về nghiên cứu và thực tế. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Đánh giá tổng thể hiện trạng đập đất An Phong từ đó xây dựng các phương án, giải pháp khắc phục; - Căn cứ đề xuất sửa chữa, nâng cấp, đảm bảo an toàn đập trong điều kiện hiện nay; - Kết quả là cơ sở lý luận giải quyết một số vấn đề bất cập về hiện trạng công trình đập đất An Phong trong thực tế và là nền tảng cho việc thiết kế và đầu tư xây dựng các dự án trong tương lai. 6. Cấu trúc của luận văn Mở đầu Chương 1: Đánh giá hiện trạng khu vực nghiên cứu Chương 2: Tổng quan về thấm và ổn định đập đất Chương 3: Đánh giá hiện trạng thấm và ổn định cho công trình đập đất An Phong Chương 4: Đề xuất giải pháp nâng cấp – sửa chữa đập đất An Phong Kết luận và kiến nghị 3 CHƯƠNG 1: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu Công trình hồ chứa nước An Phong nằm ở huyện Bình Sơn, là huyện thuộc vùng đồng bằng ven biển, nằm ở phía Bắc tỉnh Quảng Ngãi, có tọa độ địa lý từ 15011' đến 15025' vĩ độ Bắc và từ 108034 đến 108056' kinh độ Đông. Phía Bắc giáp huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam, phía Nam giáp huyện Sơn Tịnh, phía Tây giáp huyện Trà Bồng, phía Đông giáp biển Đông. Diện tích đất tự nhiên 467,60 Km2, chiếm 9,07% tổng diện tích tự nhiên của tỉnh Quảng Ngãi; có bờ biển dài 54 Km, có 02 sông chính là sông Trà Bồng và sông Sa Kỳ tạo ra hai cửa biển: Sa Cần và Sa Kỳ; các cảng biển Dung Quất và Sa Kỳ gắn với bờ là vùng đất thuận lợi cho xây dựng với diện tích mặt bằng rộng, nằm gần sân bay Chu Lai, trong vùng kinh tế trọng điểm Miền Trung; có đường Quốc lộ IA và đường sắt chạy ngang qua có 2 ga: Bình Sơn và Trì Bình; cùng với hệ thống đường tỉnh, huyện tương đối tốt thuận lợi cho giao lưu giữa các vùng. Trên địa bàn huyện có Khu kinh tế Dung Quất với diện tích 103km2, chiếm khoảng 22,1% diện tích toàn huyện, bằng 0,02% so với tổng diện tích của Tỉnh (chưa tính diện tích quy hoạch mở rộng). Huyện Bình Sơn có 25 đơn vị hành chính cấp xã, trong đó có 16 xã đồng bằng, 07 xã ven biển, 01 xã miền núi và 01 thị trấn. (Hình 1.1) Hình 1.1: Bản đồ vị trí huyện Bình Sơn – tỉnh Quảng Ngãi (Nguồn Google Earth – 8/7/2019) 4 Vị trí của huyện Bình Sơn đã hội tụ nhiều điều kiện và cơ hội để giao lưu, tiếp thu các thành tựu khoa học kĩ thuật; thu hút vốn đầu tư cho phát triển các ngành kinh tế - xã hội, phát triển khu kinh tế với các công trình trọng điểm như cảng, khu lọc hóa dầu đầu tiên của đất nước trên địa bàn huyện; thúc đẩy nhanh sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa, điều kiện để hình thành một trọng điểm phát triển ở phía Bắc của tỉnh trong tương lai. 1.2. Tình hình kinh tế - xã hội 1.2.1. Về tình hình kinh tế Tổng giá trị sản xuất trên địa bàn năm 2018 đạt 14.616,35 tỷ đồng (theo giá so sánh năm 2010). Trong đó, giá trị sản xuất ngành nông, lâm, thủy sản đạt 2.650,2 tỷ đồng, giá trị sản xuất công nghiệp – xây dựng đạt 5.173,86 tỷ đồng, thương mại - dịch vụ đạt 6.792,29 tỷ đồng. Tỷ trọng ngành nông - lâm - ngư nghiệp đạt 18,13%; ngành công nghiệp - xây dựng đạt 35,40% và ngành thương mại - dịch vụ đạt 46,47% . - Tổng giá trị sản xuất nông - lâm - ngư nghiệp năm 2018 (tính theo giá so sánh năm 2010) đạt 2.650,2 tỷ đồng, bằng 101,5% kế hoạch năm 2018 và bằng 103,8% so với thực hiện năm 2017. Trong đó: Nông nghiệp (gồm trồng trọt và chăn nuôi) đạt 1.429,3 tỷ đồng, Lâm nghiệp đạt 97,5 tỷ đồng; Thủy sản đạt 1.123,4 tỷ đồng; - Tổng số xã được công nhận đạt chuẩn nông thôn mới đến cuối năm 2018 là 9 xã; Số tiêu chí bình quân/xã thực hiện đến cuối năm 2018 là 14 tiêu chí; - Giá trị sản xuất công nghiệp thực hiện năm 2018 đạt 2.057 tỷ đồng (tính theo giá so sánh năm 2010), bằng 100,05% so với kế hoạch năm và bằng 109,12% so với thực hiện năm 2017. Hiện nay, trên địa bàn huyện Bình Sơn có 02 Cụm Công nghiệp đã được thành lập. Trong đó, cụm Công nghiệp Bình Nguyên hoạt động ổn định với 10 dự án đang hoạt động, 03 dự án đang triển khai xây dựng; 01 dự án đang lập thủ tục đầu tư với tổng diện tích đất cho thuê 16,1611 ha (chiếm tỷ lệ 84,55% diện tích đất quy hoạch công nghiệp), giá trị sản xuất sản phẩm của các doanh nghiệp thực hiện trong năm 2018 đạt khoảng 457,6 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nước hơn 6 tỷ đồng; tạo việc làm cho hơn 700 lao động tại địa phương, mức lương bình quân mỗi lao động từ 3,5 đến 4,8 triệu đồng/tháng; Cụm Công nghiệp Bình Long thu hút được 02 dự án đầu tư, với diện tích khoảng 17,6 ha. - Tổng giá trị sản xuất thương mại - dịch vụ thực hiện năm 2018 (tính theo giá so sánh năm 2010) đạt 6.792,29 tỷ đồng, bằng 100,67% so với kế hoạch năm và bằng 111,3% so với thực hiện năm 2017. Hoạt động thương mại - dịch vụ phát triển mạnh, cơ bản đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng của nhân dân. Tổng mức bán lẻ hàng hóa hàng năm tăng trưởng ổn định. 5 - Tổng giá trị sản xuất ngành xây dựng trên địa bàn năm 2018 đạt 3.116,86 tỷ đồng (theo giá so sánh năm 2010), bằng 101,54 % kế hoạch năm và bằng 105,98% so với thực hiện năm 2017. - Về công tác thu hồi đất, bồi thường, giải phóng mặt bằng: Đã ban hành 2.143 Thông báo thu hồi đất để thực hiện 43 hồ sơ thu hồi đất với diện tích khoảng 338,88 ha và 1.234 Quyết định thu hồi đất và 10 Công văn để thực hiện 70 hồ sơ thu hồi đất với diện tích thu hồi khoảng 368,6 ha đối với các dự án trên địa bàn huyện. Đồng thời, phê duyệt 173 phương án bồi thường, hỗ trợ, tái định cư của các dự án trên địa bàn huyện với tổng kinh phí khoảng 195,054 tỷ đồng. Trong năm, UBND huyện đã tập trung quyết luyệt cho công tác thu hồi đất bàn giao mặt bằng thực hiện dự án Mở rộng Quốc lộ 1; phối hợp giải quyết những tồn tại, vướng mắc liên quan đến công tác bồi thường, giải phóng mặt bằng đối với Dự án Khu liên hợp sản xuất gang thép Hòa Phát Dung Quất; Dự án Nâng cấp, mở rộng Nhà máy lọc dầu Dung Quất… - Tổng thu ngân sách nhà nước huyện Bình Sơn năm 2018 đạt 1.401.946 triệu đồng. Tổng thu ngân trên địa bàn huyện năm 2018 đạt 636.472 triệu đồng, thu trong dự toán 386.255 triệu đồng, bằng 165,75% dự toán tỉnh giao, bằng 159,85% dự toán HĐND huyện giao; Trong đó: Cục thuế thu 345.892 triệu đồng, thu trong dự toán 112.606 triệu đồng, bằng 184,6% dự toán tỉnh và huyện giao; Chi cục Thuế thu 261.175 triệu đồng, thu trong dự toán 261.175 triệu đồng, bằng 158,74% dự toán tỉnh giao và bằng 150,85% dự toán huyện giao. - Tổng chi ngân sách trên địa bàn năm 2018 là 836.574 triệu đồng, trong đó chi trong dự toán 605.900 triệu đồng. 1.2.2. Tình hình dân sinh - Giáo dục và đào tạo: Chất lượng giáo dục không ngừng được nâng lên; cơ sở vật chất trường, lớp, trang thiết bị dạy học được tăng cường. Tỷ lệ giáo viên đạt trình độ trên chuẩn ở các cấp học được nâng lên. Công tác phổ cập giáo dục đạt được những kết quả tích cực, 25/25 xã đạt chuẩn phổ cập giáo dục mầm non cho trẻ 05 tuổi và 25/25 xã đạt chuẩn phổ cập giáo dục tiểu học đúng độ tuổi, đạt chuẩn phổ cập giáo dục THCS. Đẩy mạnh thực hiện các biện pháp quản lý, khắc phục một bước bệnh thành tích trong giáo dục. Đến nay toàn huyện có 49/82 trường thuộc 03 cấp học đạt chuẩn quốc gia (Mầm non 6 trường, Tiểu học 26 trường, THCS 17 Trường), tỷ lệ đạt 59,75%. - Lao động, việc làm và chính sách người có công: Thực hiện tốt công tác chăm sóc các đối tượng chính sách, người có công, công tác đền ơn đáp nghĩa được quan tâm đúng mức. Trong năm 2018 đã giải quyết việc làm cho 2.044 người, đạt 107,58% kế hoạch; đưa số lao động làm việc ở nước ngoài 150 người, đạt 187,5% kế hoạch. 6 - Văn hóa, thể thao và truyền thanh: Công tác quản lý nhà nước về văn hóa và thông tin ngày càng được tăng cường; các di tích lịch sử văn hóa, giá trị văn hóa truyền thống được bảo tồn. Công tác quảng bá, xúc tiến du lịch được đẩy mạnh. Thực hiện khôi phục lại văn hóa truyền thống của đồng bào dân tộc Cor, thôn Thọ An, xã Bình An để gìn giữ và phát huy các giá trị văn hóa truyền thống dân tộc. Trong năm 2018, đã thu hút được khoảng 45.000 lượt khách đến tham quan Gành Yến, xã Bình Hải; 1.000 lượt khách đến tham quan làng tranh 3D tại thôn Thọ An, xã Bình An. - Y tế - Dân số: Công tác chăm sóc sức khỏe cho nhân dân tiếp tục được tăng cường. Công tác tuyên truyền nâng cao ý thức bảo vệ, chăm sóc sức khỏe, phòng, chống dịch bệnh, đảm bảo vệ sinh môi trường, an toàn thực phẩm được chú trọng. Toàn huyện, có 25/25 xã, thị trấn đạt chuẩn của Bộ tiêu chí quốc gia về y tế xã; đội ngũ cán bộ y tế tăng về số lượng và chất lượng; 25/25 xã, thị trấn có bác sĩ. Bình quân đạt 2,56 bác sĩ/vạn dân. - Công tác chăm sóc, giáo dục, bảo vệ trẻ em, bình đẳng giới và tiến bộ phụ nữ: Công tác bảo vệ, chăm sóc và giáo dục trẻ em luôn được chính quyền các cấp, các ngành quan tâm. Công tác bình đẳng giới được thực hiện rộng rãi ở tất cả các địa phương, đơn vị trên địa bàn huyện. Nhận thức của hệ thống chính trị, của xã hội, của gia đình và bản thân người phụ nữ về bình đẳng giới được nâng lên. Phụ nữ ngày càng tích cực tham gia công tác xã hội; đội ngũ cán bộ, công chức, viên chức và người lao động nữ được quan tâm hơn, trong công tác đào tạo, bồi dưỡng, bố trí, sử dụng ngày càng tăng về số lượng và chất lượng. 1.2.3. Về lĩnh vực nội chính, quốc phòng, an ninh - Công tác thanh tra: Công tác theo dõi, đôn đốc thực hiện kết luận thanh tra và quyết định xử lý về thanh tra ngày càng tăng cường và đi vào nề nếp. Trong năm 2018 tổ chức triển khai 07 cuộc thanh tra tại 08 đơn vị.. - Công tác nội vụ: Công tác bổ nhiệm, điều động, luân chuyển cán bộ được thực hiện theo đúng quy định; hoàn thành chủ trương không sử dụng hợp đồng làm công tác chuyên môn nghiệp vụ trong các cơ quan hành chính. - Quốc phòng, an ninh: Hoàn thành tốt công tác giao, nhận quân, tuyển chọn gọi quân nhân nhập ngũ. Duy trì nghiêm chế độ trực sẵn sàng chiến đấu; duy trì tuần tra, kiểm tra, xử lý nghiêm các trường hợp vi phạm trật tự về an toàn giao thông; đẩy mạnh công tác đấu tranh phòng, chống tội phạm; phòng, chống ma túy; phòng, chống mua bán người. 1.3. Giới thiệu về hồ chứa nước An Phong 1.3.1. Vị trí công trình Công trình đầu mối hồ chứa nước An Phong nằm ở Xã Bình Mỹ, Huyện Bình Sơn, Tỉnh Quảng Ngãi. Công trình được xây dựng được xây dựng hoàn thành và đưa 7 vào sử dụng từ năm 1984. Hồ chứa nằm về phía Tây của Huyện Bình Sơn, cách trung tâm Thị trấn Châu Ổ khoảng 9 km về phía Tây. Vị trí địa lý đập đầu mối nằm ở 17006' Vĩ độ Bắc, 106017' Kinh độ đông (Hình 1.2). Hình 1.2. Bình đồ vị trí hồ chứa nước An Phong, tỉnh Quảng Ngãi 1.3.2. Mục tiêu và nhiệm vụ công trình Công trình nghiên cứu này là cơ sở để Ban quản lý dự án đầu tư xây dựng các công trình Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Quảng Ngãi cũng như các cơ quan Đoàn thể trên địa bàn tỉnh căn cứ xây dựng phương án, kế hoạch đảm bảo và nâng cao hiệu quả sử dụng của hồ chứa An Phong như sau: a. Mục tiêu - Đảm bảo an toàn hồ chứa, giảm thiểu nguy cơ vỡ đập, bảo vệ người dân và tài sản ở hạ lưu công trình; - Nâng cao chất lượng cuộc sống nhân dân, cải thiện môi trường sản xuất; - Góp phần cải thiện sinh kế, xóa đói giảm nghèo cho người dân trong vùng dự án thông qua việc đảm bảo diện tích canh tác, tăng sản lượng nông nghiệp; - Đảm bảo an ninh lượng thực tại chỗ, nâng cao đời sống, ổn định sản xuất; - Khai thác có hiệu quả tiềm năng, đất đai và nguồn nước trong khu vực.