Tài liệu đề xuất tiêu chí đánh giá hiệu quả sử dụng các công trình đập dâng vùng tây bắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VĂN LONG ĐỀ XUẤT TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG VÙNG TÂY BẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VĂN LONG ĐỀ XUẤT TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG VÙNG TÂY BẮC Chuyên ngành: Quản lý xây dựng Mã số: 60580302 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. NGUYỄN XUÂN PHÚ HÀ NỘI, NĂM 2017 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 dƣới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã đƣợc thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Long i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu và làm luận văn, đƣợc sự nhiệt tình giúp đỡ của các thầy, cô giáo trong Trƣờng Đại học Thuỷ lợi và sự cố gắng nỗ lực của bản thân, đến nay đề tài “Đề xuất tiêu chí đánh giá hiệu quả sử dụng các công trình đập dâng vùng Tây Bắc” đã đƣợc hoàn thành. Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Xuân Phú ngƣời đã tận tình hƣớng 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 Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, TS Nguyễn Chí Thanh - chủ nhiệm Đề tài độc lập cấp Nhà nƣớc "Nghiên cứu đề xuất và ứng dụng các giải pháp khoa học, công nghệ phù hợp nâng cao hiệu quả các công trình đập dâng vùng Tây Bắc" - đã tạo điều kiện cho tác giả đƣợc tham gia thực hiện đề tài và hƣớng dẫn tác giả trong quá trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn Nhà trƣờng, các thầy cô giáo trong Trƣờng Đại học Thủy Lợi, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả về tài liệu, thông tin và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho bài luận văn. Xin chân thành cảm ơn. ii MỤC LỤC MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH......................................................................................v DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................vi MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ...................................................................................3 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ............................................................... 3 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................................. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG .............................................................................................................................. 5 1.1 Khái quát chung về công trình đập dâng ...................................................................5 1.2 Tổng quan hiệu quả sử dụng các công trình đập dâng trên thế giới ..........................9 1.3 Tổng quan hiệu quả sử dụng các công trình đập dâng ở Việt Nam ........................12 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................................. 19 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC THIẾT LẬP TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG ............................................................. 20 2.1 Một số khái niệm và quan điểm về hiệu quả ........................................................... 20 2.1.1 Hiệu quả kinh tế ....................................................................................................20 2.1.2 Hiệu quả xã hội .....................................................................................................21 2.2 Tiêu chuẩn đánh giá.................................................................................................22 2.3 Phƣơng pháp luận đánh giá hiệu quả công trình đập dâng ......................................22 2.3.1 Các luận cứ khoa học chủ yếu cho xây dựng phƣơng pháp đánh giá hiệu quả công trình đập dâng .......................................................................................................22 2.3.2 Các văn bản quy phạm pháp luật liên quan đến quản lý vận hành ......................23 2.3.3 Các luận cứ khoa học chủ yếu cho xây dựng các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của các công trình đập dâng .................................................................................................25 2.4 Giới thiệu các tiêu chí đánh giá hiện trạng và hiệu quả công trình đập dâng .........26 2.4.1 Hiệu quả kinh tế ....................................................................................................26 2.4.2 Hiệu quả xã hội .....................................................................................................29 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 .............................................................................................. 31 iii CHƢƠNG 3 XÂY DỰNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG VÙNG TÂY BẮC .......................................................... 32 3.1 Giới thiệu các công trình đập dâng vùng Tây Bắc .................................................. 32 3.1.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực Tây Bắc .................................................................... 32 3.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội........................................................................................ 35 3.1.3 Tình hình xây dựng đập dâng trên địa bàn Tây Bắc ............................................ 35 3.2 Thực trạng các công trình đập dâng vùng Tây Bắc................................................. 38 3.2.1 Tình trạng hƣ hỏng của các đập dâng .................................................................. 38 3.2.2 Thực trạng quản lý công trình đập dâng .............................................................. 41 3.2.3 Thực trạng khai thác, vận hành, sửa chữa đập dâng ............................................ 43 3.2.4 Trang thiết bị phục vụ quản lý vận hành .............................................................. 46 3.2.5 Đánh giá chung về thực trạng quản lý, khai thác, vận hành, sửa chữa đập dâng. 47 3.3 Tiêu chí đánh giá hiệu quả kinh tế của đập dâng .................................................... 48 3.3.1 Yếu tố hiện trạng công trình ................................................................................. 48 3.3.2 Yếu tố khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng nƣớc ................................................. 52 3.3.3 Yếu tố quản lý vận hành ....................................................................................... 56 3.3.4 Tính toán chỉ số hiệu quả kinh tế ......................................................................... 60 3.4 Tiêu chí đánh giá hiệu quả xã hội của đập dâng ..................................................... 61 3.4.1 Thiết lập các yếu tố đánh giá hiệu quả xã hội ...................................................... 61 3.4.2 Xác định trọng số các yếu tố ................................................................................ 65 3.4.3 Tính toán chỉ số hiệu quả xã hội .......................................................................... 69 3.5 Đánh giá hiệu quả đập dâng .................................................................................... 70 3.5.1 Đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế của đập dâng ................................................... 70 3.5.2 Đánh giá hiệu quả về mặt xã hội của đập dâng .................................................... 71 3.5.3 Đánh giá hiệu quả đập dâng điển hình ................................................................. 71 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .............................................................................................. 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 82 1. Kết luận ..................................................................................................................... 82 2. Kiến nghị ................................................................................................................... 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 84 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ bố trí các hạng mục công trình của đập dâng .........................................5 Hình 1.2 Các hình thức kết cấu đập dâng trên thế giới .................................................11 Hình 1.3 Mặt bằng một số hình thức tuyến đập dâng ngăn sông suối trên thế giới ......11 Hình 1.4 Mặt bằng đập dâng thiết kế định hình tại khu vực miền núi phía bắc ...........14 Hình 1.5 Cắt ngang, cắt dọc đập dâng thiết kế định hình tại khu vực miền núi phía bắc .......................................................................................................................................15 Hình 3.1 Bản đồ vị trí 12 tỉnh vùng Tây Bắc ................................................................ 32 Hình 3.2 Biểu đồ hiện trạng xây dựng đập dâng tại 12 tỉnh Miền núi phía Bắc ...........37 Hình 3.3 Bồi lắng thƣợng và hạ lƣu đập dâng Chiềng Chăn – Lai Châu ......................38 Hình 3.4 Xói và xâm thực bê tông ở đập Khe Luồng – Lạng Sơn ................................ 39 Hình 3.5 Xói lở bề mặt và hạ lƣu đập Khe Mú – Lạng Sơn..........................................39 Hình 3.6 Đập Vằng Lĩnh – Hà Giang bị sự cố nứt, thủng đáy ......................................39 Hình 3.7 Xói vai đập Nà Phùa – Lạng Sơn ...................................................................40 Hình 3.8 Cây cỏ mọc làm cản trở dòng chảy trên đập Lóng – Phú Thọ .......................40 Hình 3.9 Bồi lấp cửa lấy nƣớc kiểu Triron ở đập Nậm Pé – Lai Châu .........................41 Hình 3.10 Sơ đồ quản lý vận hành phổ biến của đập dâng ...........................................42 Hình 3.11 Đập Đồng Hòa nhìn từ hạ lƣu ......................................................................72 Hình 3.12 Thân đập Đồng Hòa......................................................................................72 Hình 3.13 Xói lở vai phải đập .......................................................................................72 Hình 3.14 Rò rỉ ở tƣờng cánh vai phải đập ...................................................................73 Hình 3.15 Nứt nẻ, bong tróc bề mặt thân đập ............................................................... 73 Hình 3.16 Xói lở hạ lƣu bể tiêu năng ............................................................................73 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Mật độ dân số của các tỉnh vùng nghiên cứu................................................. 29 Bảng 2.2 Các chỉ số xã hội của 12 tỉnh thuộc vùng nghiên cứu ................................... 30 Bảng 3.1 Số lƣợng đập dâng trên toàn vùng Tây Bắc................................................... 36 Bảng 3.2 Thống kê diện tích tƣới thiết kế và thực tế của các đập dâng........................ 37 Bảng 3.3 Nội dung kiểm tra chất lƣợng đập dâng......................................................... 48 Bảng 3.4 Đánh giá chất lƣợng hiện tại của đập dâng .................................................... 49 Bảng 3.5 Đánh giá tình trạng bồi lắng trƣớc đập .......................................................... 51 Bảng 3.6 Xếp loại hiện trạng đập dâng ........................................................................ 51 Bảng 3.7 Mức bảo đảm phục vụ của công trình thủy lợi .............................................. 52 Bảng 3.8 Đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng nƣớc của đập dâng ................. 54 Bảng 3.9 Các loại chi phí và lợi nhuận của đối tƣợng sử dụng nƣớc ........................... 55 Bảng 3.10 Tổng hợp các nội dung đánh giá công tác quản lý vận hành ....................... 59 Bảng 3.11 Đánh giá hiện trạng công tác quản lý vận hành ........................................... 60 Bảng 3.12 Giá trị yếu tố mức độ khó khăn của khu vực hƣởng lợi .............................. 62 Bảng 3.13 Giá trị của yếu tố tỷ lệ dân tộc thiểu số trong vùng hƣởng lợi .................... 63 Bảng 3.14 Giá trị của yếu tố hộ dân đƣợc hƣởng lợi từ công trình đập dâng ............... 63 Bảng 3.15 Giá trị của yếu tố sự tham gia của lực lƣợng lao động trong các ngành kinh tế lấy nƣớc từ đập dâng ................................................................................................. 64 Bảng 3.16 Giá trị của yếu tố đóng góp của các ngành kinh tế sử dụng nƣớc từ đập dâng trong tổng thu nhập của địa phƣơng .............................................................................. 65 Bảng 3.17 Ví dụ giá trị trong ma trận so sánh cặp 4 thành phần i, j, k, m .................... 66 Bảng 3.18 Thang đánh giá mức độ quan trọng của các thành phần.............................. 66 Bảng 3.19 Bảng phân loại chỉ số ngẫu nhiên RI .......................................................... 67 Bảng 3.20 Ma trận so sánh cặp của các yếu tố.............................................................. 68 Bảng 3.21 Trọng số của các yếu tố ............................................................................... 68 Bảng 3.22 Vector tổng trọng số, vector nhất quán của các yếu tố ................................ 69 Bảng 3.23 Giá trị các yếu tố và trọng số trong tính toán chỉ số xã hội ......................... 70 Bảng 3.24 Đánh giá hiệu quả kinh tế của đập dâng ...................................................... 70 Bảng 3.25 Đánh giá hiệu quả xã hội của đập dâng ....................................................... 71 Bảng 3.26 Kết quả tính toán ổn định đập dâng hiện trạng ............................................ 75 Bảng 3.27 Đặc trƣng chuẩn dòng chảy năm tuyến đập Đồng Hòa ............................... 76 Bảng 3.28 Dòng chảy năm thiết kế tần suất 75% tại tuyến đập Đồng Hòa .................. 76 Bảng 3.29 Phân phối dòng chảy năm thiết kế và nhu cầu sử dụng nƣớc theo tháng tại đập dâng Đồng Hòa ....................................................................................................... 77 Bảng 3.30 Thu nhập và chi phí cho 01 ha lúa cả năm .................................................. 78 Bảng 3.31 Bảng tính chi phí – lợi ích từ khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng nƣớc ..... 78 Bảng 3.32 Giá trị và trọng số các yếu tố đánh giá hiệu quả xã hội đập dâng Đồng Hòa ....................................................................................................................................... 80 vi MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Công trình thủy lợi là rất quan trọng đối với an ninh lƣơng thực và tăng trƣởng kinh tế ở một quốc gia. Tuy nhiên, khoảng cách lớn giữa hiệu quả thực tế và hiệu quả đƣợc kỳ vọng khi xây dựng công trình đe dọa tính bền vững của nông nghiệp đƣợc tƣới. Tại nhiều nƣớc trên thế giới và ở Việt Nam trong những năm trƣớc đây các công trình thủy lợi đƣợc xây dựng chủ yếu phục vụ tƣới, tiêu cho các loại cây trồng. Tuy nhiên trong thực tế quản lý khai thác, ngoài cấp thoát nƣớc cho cây trồng, trƣớc yêu cầu tự nhiên, cấp bách của đời sống và phát triển kinh tế xã hội, các hệ thống thủy lợi còn kết hợp cấp, thoát nƣớc cho các ngành kinh tế - xã hội khác. Nhƣng hiệu quả còn kém so với yêu cầu, với tiềm năng sẵn có của các công trình thủy lợi. Các tỉnh miền núi Tây Bắc có vị trí rất quan trọng về an ninh biên giới lãnh thổ, có tiềm năng rất to lớn để phát triển kinh tế nông – lâm nghiệp, tiêu thụ hàng hóa qua các cửa khẩu và du lịch sang nƣớc bạn. Do vậy sự phát triển kinh tế, xã hội vùng này có tầm quan trọng đặc biệt. Với đặc điểm địa hình đặc trƣng của các tỉnh miền núi vùng Tây Bắc: khu tƣới nhỏ, phân bố không tập trung nên các dạng công trình thuỷ lợi chủ yếu đƣợc sử dụng là đập dâng; công trình đập dâng xây dựng trên các sông suối để nâng cao mực nƣớc, tạo đầu mối cung cấp nƣớc cho các hệ thống tƣới tự chảy phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Các tỉnh vùng Tây Bắc có địa hình chủ yếu là đồi núi cao dốc, phức tạp và chia cắt mạnh, các công trình thủy lợi đều là loại vừa và nhỏ, nằm rải rác trên địa bàn nên gây khó khăn cho việc đầu tƣ xây dựng công trình, cũng nhƣ quản lý khai thác công trình : - Số lƣợng các công trình thủy lợi nhiều nhƣng quy mô công trình nhỏ, phần lớn là các công trình đã hƣ hỏng, xuống cấp. Do điều kiện về địa hình, thiên tai, nên công trình đập dâng thƣờng xuống cấp nhanh hơn do hiện tƣợng lũ quét, sạt lở đất đá gây nứt vỡ kênh mƣơng, đập đầu mối, lắng đọng bùn cát... Mặt khác kinh phí cấp cho duy tu bảo dƣỡng công trình thấp do vẫn lấy mức bình quân nhƣ các tỉnh khác trong nƣớc nên chƣa đáp ứng yêu cầu quản lý vận hành. Mức độ đáp ứng của các công trình thủy lợi đối với sản xuất nông nghiệp chƣa cao, chƣa mở rộng đƣợc diện tích thâm canh lúa 1 nƣớc. Diễn biến diện tích lúa qua các năm không tăng đáng kể. Những vùng không có công trình thủy lợi phải trồng các loại cây trồng cạn khác và không mở rộng đƣợc diện tích khai hoang trồng lúa. - Về hiệu quả hoạt động của công trình : Khả năng phục vụ tƣới của công trình đập dâng chỉ đạt đƣợc trung bình từ 60-70% so với thiết kế. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hiệu quả tƣới thấp: + Công trình đƣợc đầu tƣ xây dựng từ lâu, đã hƣ hỏng, xuống cấp, công trình bị bồi lắng mạnh; + Rừng đầu nguồn bị chặt phá, thiếu nguồn sinh thủy; + Công tác khảo sát thiết kế trƣớc đây chƣa tốt; + Tác động của thời tiết nhƣ lũ quét, hạn hán gây ảnh hƣởng rất lớn đến công trình; + Thiếu kinh phí để duy tu bảo dƣỡng thƣờng xuyên nên các hƣ hỏng sẽ ngày càng trầm trọng thêm. - Về tổ chức quản lý khai thác công trình : + Phần lớn các tỉnh vẫn còn lúng túng trong việc phân cấp quản lý khai thác công trình hoặc hệ thống quản lý chƣa hoàn chỉnh. Một số tỉnh chƣa có Công ty quản lý khai thác công trình nhƣ : Tuyên Quang, Hà Giang, Lào Cai. Các tỉnh đã có công ty cũng mới chỉ quản lý một phần các công trình thủy lợi thƣờng có diện tích từ 50 ha trở lên. Hoạt động của các công ty cũng còn nhiều vấn đề cần phải hoàn thiện thêm để nâng cao hiệu quả quản lý khai thác. + Công tác bảo vệ công trình ở một số nơi còn yếu, tình trạng xâm hại công trình và lấn chiếm hành lang bảo vệ công trình vẫn còn xảy ra chƣa đƣợc xử lý kịp thời, triệt để. + Các công trình thủy lợi do tổ chức của ngƣời dân quản lý là những công trình thủy lợi nhỏ có chiều dài kênh lớn, đi lại khó khăn, diện tích phục vụ nhỏ nhƣng có vai trò quan trọng phục vụ sản xuất của nhân dân. 2 Trƣớc những thực trạng khai thác, vận hành của hệ thống đập dâng các tỉnh vùng Tây Bắc cũng nhƣ các tác động của biến đổi khí hậu, đòi hỏi cấp thiết cần có những nghiên cứu đề xuất để đảm bảo duy trì việc cung cấp nƣớc phục vụ sản xuất nông nghiệp kể cả trong mùa khô khi mà dòng chảy mặt trên các sông suối bị hạn chế; đảm bảo nâng cao hiệu quả trong sửa chữa, vận hành, khai thác và có khả năng áp dụng rộng rãi. Để có cơ sở đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả của các đập dâng, cần thiết có sự nghiên cứu, khảo sát đánh giá toàn diện, đầy đủ, định tính, định lƣợng về tác dụng, hiệu quả và phƣơng thức phục vụ cho phát triển kinh tế – xã hội, tìm ra nguyên nhân của các tồn tại, thiếu sót; từ đó đề xuất phƣơng hƣớng, giải pháp khắc phục và làm cơ sở khoa học cho quy hoạch, xây dựng và quản lý các công trình này đạt hiệu quả cao trên quan điểm phát triển bền vững tài nguyên nƣớc. Do việc đánh giá hiện trạng, hiệu quả của các công trình đập dâng là khó khăn, phức tạp vì phụ thuộc nhiều yếu tố chủ quan và khách quan, nên cho đến nay chƣa có đƣợc phƣơng pháp đánh giá hoàn chỉnh, chƣa thiết lập đƣợc các chỉ tiêu, tiêu chí đánh giá xác thực và phù hợp điều kiện Việt Nam. Do đó cần thiết phải nghiên cứu xây dựng đƣợc phƣơng pháp luận, cơ sở khoa học cho việc đánh giá hiện trạng, hiệu quả; trên cơ sở đó cần xây dựng bộ tiêu chí đánh giá hiệu quả của các công trình đập dâng. Vì vậy tác giả chọn đề tài “Đề xuất tiêu chí đánh giá hiệu quả sử dụng các công trình đập dâng vùng Tây Bắc” để làm luận văn tốt nghiệp khóa học của mình. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Xây dựng bộ tiêu chí nhằm giúp cho các tổ chức / cá nhân quản lý hồ đập có cơ sở để đánh giá hiện trạng công trình do mình quản lý, từ đó phát hiện và xử lý kịp thời các hƣ hỏng, sự cố; mặt khác, bộ tiêu chí cũng giúp đánh giá hiệu quả thực tế của các công trình đập dâng về các mặt kinh tế và xã hội 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài : Các đập dâng đã đƣợc xây dựng. - Phạm vi nghiên cứu của đề tài : Nghiên cứu này chỉ giới hạn trong phạm vi xác định hiệu quả của công trình đập dâng trên địa bàn 12 tỉnh miền núi khu vực Tây Bắc dựa trên các tác động chính của yếu tố tự nhiên, xã hội và công trình. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 - Phƣơng pháp điều tra, thu thập: Thu thập các tài liệu, số liệu thống kê để viết tổng quan về các nghiên cứu đánh giá hiệu quả của công trình; - Phƣơng pháp lý luận: từ yêu cầu đánh giá, với từng điều kiện biên, áp dụng các phƣơng pháp tính toán để tìm ra các chuẩn tƣơng ứng; - Phƣơng pháp chuyên gia: lấy ý kiến chuyên gia về các yếu tố/ thành phần chính và mức độ quan trọng của chúng để đƣa vào đánh giá hiệu quả của công trình. 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CÁC CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG 1.1 Khái quát chung về công trình đập dâng Đập dâng là một trong những hình loại công trình thủy lợi lâu dời nhất, là một vật thể kiến trúc đƣợc xây dựng để ngăn một dòng không áp làm cho dòng đó chảy tràn qua đỉnh của nó. Một hệ thống công trình thủy lợi đập dâng bao gồm các hạng mục cơ bản nhƣ [1]: Hình 1.1 Sơ đồ bố trí các hạng mục công trình của đập dâng 1 – Đập dâng; 2 – Kênh thƣợng lƣu; 3 – Kênh hạ lƣu; 4 – Đoạn thu hẹp; 5 – Sân tiêu năng đoạn mở rộng dần; 6 – Sân sau; 7 – Cửa lấy nƣớc; 8 – Trụ bên, tƣờng cánh; 9 – Cống xả cát  Đập dâng chắn ngang dòng chảy, dâng mực nƣớc phía thƣợng lƣu đập và cho nƣớc tràn qua đỉnh đập.  Cống lấy nƣớc đƣa nƣớc vào kênh dẫn chuyển đến khu tƣới, hay hộ dùng nƣớc nhƣ nhà máy thủy điện, khu nuôi trồng thủy sản, nhà máy nƣớc, công trình cấp nƣớc sinh hoạt, cấp nƣớc công nghiệp, v.v…  Cống xả cát.  Trụ bên và tƣờng cánh là công trình nối tiếp đập với hai bờ sông, suối. 5  Cửa vào, sân trƣớc, sân sau, bể tiêu năng và cửa ra là nhũng bộ phận phụ thƣờng thấy ở những đập dâng kiên cố trên nền cát sỏi hay đất mà không phải là đá gốc. a. Đập dâng Đập dâng có mặt ở mọi địa hình từ đồng bằng thấp, trung du đến miền núi cao, v.v… Tuy nhiên thƣờng thấy đập đâng nhất ở miền núi, ít hơn rất nhiều ở trung du và ít hơn nữa ở vùng đồng bằng, v.v… Đập dâng rất đa dạng về hình thể và kết cấu. Ví dụ, từ khía cạnh thủy lực hay nguyên lý làm việc, đập dâng có thể đƣợc chia thành đập thành mỏng, đập đỉnh rộng, đập thực dụng tùy thuộc độ dài tƣơng đối của đỉnh ngƣỡng tràn nằm ngang Ltr so với cột nƣớc trên đỉnh đập Htr. Từ hình dạng mặt cắt khống chế (biên dạng mặt cắt ngƣỡng vuông góc với dòng chảy), đập thành mỏng, đập thực dụng hay đập tràn đỉnh rộng lại chia thành cả hơn chục loại. Ví dụ, đập thành mỏng mặt cắt chữ nhật, hình thang, hình chữ V, hình tròn, hình bán nguyệt, hình parabol, hình hỗn hợp tam giác và chữ nhật, hỗn hợp bán nguyệt và chữ nhật, hỗn hợp parabol và chữ nhật, hình chữ T ngƣợc cong (đập tỷ lệ). Từ biên dạng mặt cắt dọc theo dòng chảy, đâp thực dụng và đỉnh rộng cũng lại đƣợc chia thành nhiều loại đập khác nhau. Ví dụ, đập đỉnh rộng mũi tròn, mũi vát, mũi vuông góc. Từ hình dạng tuyến đập trên mặt bằng có thể chia ra thành đập thẳng, đập xiên, đập cong, đập gẫy khúc hay đập chữ V (thuận, ngƣợc), đập chữ Z, đập chữ W, đập zích zắc, đập răng lƣợc, đập mỏ vịt. Và không ít đập có tên riêng gắn với những đặc tính riêng và tên tuổi ngƣời sáng chế ra nhƣ đập mỏ vịt (đập Duckbill), Cipoleti, Romin, đập tỉ lệ, v.v... Có thể nói, trong các công trình thủy lợi, đập dâng phong phú nhất về hình loại. Đập dâng dù đa dạng về hình thể và kết cấu, nhƣng luôn có một đặc điểm chung đó là chắn dòng chảy dâng mực nƣớc phía thƣợng lƣu đập và cho dòng chảy tràn qua đỉnh đập hoặc đập (đối với đập không kín). Là công trình chặn dòng, đập dâng có những yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế và thi công của một công trình đập nói chung. Do chỉ dâng mực nƣớc phía thƣợng lƣu đập lên một mức độ nhất định đến vài mét, đập dâng có chiều cao không lớn hay có thể nói là thấp. Khu vực nghiên cứu có diện tích tự nhiên lớn, nhiều khe suối, địa hình bị chia cắt, mật độ dân số nhỏ, diện tích đất 6 gieo trồng hẹp phân tán nên đập dâng là loại hình công trình khá phổ biến, chiếm số lƣợng lớn trong quy hoạch và xây dựng, tuy nhiên đập dâng tại khu vực có quy mô nhỏ và phân bố rải rác trên toàn vùng. Chiều cao đập thƣờng từ 1 đến 3m, một số đập kiên cố do nhà nƣớc đầu tƣ xây dựng có chiều cao từ 5 đến 6m. Vị trí, cao độ đỉnh và chiều dài phụ thuộc vào tuyến địa hình, mực nƣớc cần dâng để phục vụ cấp nƣớc. Các đập dâng tại vùng núi phía Bắc chủ yếu đƣợc đặt trên nền đá, mặt cắt thực dụng hình thang, kết cấu phổ biến bằng đá xây và bê tông. b. Cửa lấy nước (cống lấy nước) Cửa lấy nƣớc có nhiệm vụ đƣa nƣớc vào kênh dẫn chuyển đến khu tƣới, hay hộ dùng nƣớc nhƣ nhà máy thủy điện; khu nuôi trồng thủy sản; khu công nghiệp; nhà máy nƣớc; công trình cấp nƣớc sinh hoạt … Có ba loại cửa lấy nƣớc thƣờng gặp khi bố trí tại đập dâng là cửa lấy nƣớc bên bờ; cửa lấy nƣớc cùng tuyến với đập và cống lấy nƣớc nằm trong thân đập.  Cửa lấy nƣớc bên bờ đƣợc bố trí ở ngay thƣợng lƣu đập ở một bên bờ hoặc ở cả hai bên bờ tùy thuộc nhu cầu dùng nƣớc, vị trí các hộ dùng nƣớc và điều kiện địa hình địa chất tại tuyến công trình. Cửa lấy nƣớc thƣờng có hoặc không có cửa van, khá đơn giản, dễ vận hành và duy tu bảo dƣỡng.  Cửa lấy nƣớc cùng tuyến với đập là loại đƣợc bố trí cùng tuyến với đập ở một vai hoặc hai vai tùy thuộc vào nhu cầu dùng nƣớc, điều kiện địa hình và vị trí khu tƣới.  Cống lấy nƣớc nằm trong thân đập đƣợc bố trí trong thân đập có phần chuyển nƣớc nằm ngay trong thân đập, cửa lấy nƣớc nằm trên đỉnh đập. Loại cống lấy nƣớc này có tên Triron. Tại khu vực miền núi phía Bắc, các công trình đập dâng chủ yếu đƣợc bố trí cửa lấy nƣớc nằm ngay trên đập có hoặc không có cửa van. c. Cống xả cát Cống xả cát thƣờng đƣợc bố trí gần cửa lấy nƣớc có tác dụng đảm bảo không bị lấp tắc trƣớc cửa lấy nƣớc. Tùy vào vị trí của cửa lấy nƣớc, điều kiện địa hình mà vị trí cống xả cát có thể bố trí vuông góc với trục đập dâng và ở gần cửa lấy nƣớc hoặc ngay bên dƣới cửa lấy nƣớc theo kiểu chồng tầng để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận 7 hành cũng nhƣ sửa chữa. Tại khu vực nghiên cứu, ở các công trình lớn đƣợc bố trí cống xả cát nhƣng tác dụng xả cát kém, nhiều cống bị tắc hỏng, không mở đƣợc. Còn lại, đa số các đập, không bố trí cống xả cát hoặc có nhƣng tác dụng không rõ rệt. d. Trụ bên, tường cánh Trụ bên và tƣờng cánh là công trình nối tiếp đập và hai bờ sông suối. Chúng có chức năng hƣớng dòng chảy vào đập, qua đỉnh đập và ra sau đập. Ngoài ra, đa số các đập dâng tại khu vực Tây Bắc là tràn tự do không có cửa van và không bố trí cầu giao thông nên trụ bên, tƣờng cánh làm việc hoàn toàn nhƣ tƣờng chắn đất, ngăn không cho đất tràn vào đập dâng. Giống nhƣ đập dâng, trụ bên và tƣờng cánh đa dạng về hình thức, tuy nhiên cơ bản đƣợc chia thành 3 kiểu: tƣờng bên kiểu cánh gà; tƣờng bên dạng lƣợn tròn và dạng tƣờng hƣớng dòng.  Dạng tƣờng cánh gà: Trụ bên thẳng nối vuông góc với hai tƣờng cánh thƣợng hạ lƣu, hai tƣờng cánh cắm thẳng vào bờ kênh. Loại này phổ biến với tất cả tƣờng xây bằng bê tông, đá xây, rọ đá.  Tƣờng bên dạng lƣợn tròn: Trụ bên thẳng nối tiếp lƣợn tròn với tƣờng cánh cắm vào bờ kênh. Loại này rất phổ biến, nối tiếp dòng chảy thuận hơn tƣờng cánh gà, phù hợp với tƣờng xây bằng bê tông và đá xây.  Dạng tƣờng hƣớng dòng: Trụ bên thẳng nối tiếp với tƣờng cánh bởi đoạn tƣờng thu hẹp dần ở thƣợng lƣu và mở rộng dần ở hạ lƣu. Loại này cũng rất phổ biến, có lợi thế về thủy lực, phù hợp với loại tƣờng xây bằng bê tông hoặc đá xây. e. Cửa vào, sân trước, sân sau, bể tiêu năng và cửa ra Cửa vào, sân trƣớc, sân sau, bể tiêu năng và cửa ra là những bộ phận phụ thƣờng thấy ở những đập dâng kiên cố trên nền cát sỏi hay đất mà không phải là đá gốc. Sân trƣớc đƣợc bố trí ở thƣợng lƣu tiếp giáp với đập tràn. Nó có tác dụng nhiều mặt nhƣng chủ yếu làm giảm áp lực thấm dƣới bản đáy và lƣu lƣợng thấm qua nền. Cửa vào, cửa ra cần đảm bảo điều kiện nối tiếp thuận lợi với lòng dẫn thƣợng lƣu và hạ lƣu. Tại khu vực miền núi phía Bắc phổ biến với kiểu bố trí hƣớng dòng mở rộng dần, góc chụm của hai tƣờng hƣớng dòng ở cửa vào khoảng 20o, góc chụm ở cửa ra 10o. 8 1.2 Tổng quan hiệu quả sử dụng các công trình đập dâng trên thế giới Trên thế giới, đập dâng đã xuất hiện từ thời cổ đại, việc xây dựng đập sớm nhất là ở Mesopotamia và Trung Đông. Tính đến năm 1997, ƣớc tính có 800.000 đập đã đƣợc xây dựng trên thế giới; các nƣớc đứng hàng đầu về xây dựng đập gồm có: Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ, Tây Ban Nha và Nhật Bản; các đập đƣợc xây dựng có các mục đích khác nhau nhƣ: cấp nƣớc, phát điện; ổn định, chuyển dòng chảy phục vụ các mục đích nông nghiệp, tƣới tiêu; mục đích kiểm soát lũ, phục vụ giao thông thủy, hoặc tạo cảnh quan môi trƣờng,... Trong lĩnh vực nghiên cứu về công trình đập dâng, từ khi bắt đầu đƣợc xây dựng đến nay, lý thuyết tính toán và cải tiến đập không ngừng phát triển và ngày càng hoàn thiện. Có nhiều loại đập đã đƣợc xây dựng, tùy theo cách phân loại có thể chia thành các loại đập chính nhƣ sau:  Theo hình thức đập gồm có: Đập trọng lực, đập vòm (đập thành mỏng), đập trụ chống;  Theo vật liệu xây dựng đập: Đập bê tông, đập đá xây, đập bê tông kết hợp đá xây, đập rọ đá, đập cửa van thép hoặc cao su,... Trong các loại đập trên, đập dâng sử dụng loại đập trọng lực chiếm tỷ lệ cao nhất. Loại công trình đập dâng đƣợc xây dựng phổ biến trên thế giới hiện nay là loại đập trọng lực cho phép tràn nƣớc; đập đƣợc ổn định chủ yếu nhờ trọng lƣợng bản thân đập; công trình đập dâng đƣợc xây dựng có mục đích nâng cao đầu nƣớc, chuyển hƣớng dòng chảy phục vụ tƣới tiêu, phát điện, hoặc các mục đích sử dụng khác. Có rất nhiều dạng tuyến đập và dạng kết cấu mặt cắt ngang đập dâng đƣợc áp dụng trên thế giới, có thể kể đến nhƣ [2]: 9 Đập tràn đỉnh rộng, kết cấu đƣợc sử dụng khá phổ biến Đập tràn thành mỏng, kết cấu này ít phổ biến, không thích hợp với công trình có quy mô lớn Đập tràn dạng tam giác Đập tràn với ngƣỡng tràn thực dụng, đây là loại kết cấu đƣợc sử dụng rất phổ biến Đập tràn với hình thức tiêu năng dạng bể Đập dâng với ngƣỡng tràn dạng bậc thang Đập tràn tiêu năng hạ lƣu bằng đá đổ 10 Đập tràn với hệ thống cánh van nghiêng tự động, có thể điều chỉnh góc nghiêng của cánh van ứng với các trƣờng hợp làm việc khác nhau Đập tràn có hệ thống cửa van Hình 1.2 Các hình thức kết cấu đập dâng trên thế giới Kiểu tuyến đập vuông góc với dòng chảy Kiểu tuyến đập nghiêng góc với dòng chảy Kiểu tuyến đập hình mỏ Vịt; làm tăng chiều dài ngƣỡng tràn. Kiểu tuyến đập phím piano; làm tăng chiều dài ngƣỡng tràn, giảm mức nƣớc lũ Kiểu tuyến đập lấy nƣớc bên; đầu các nhánh sông, suối Hình 1.3 Mặt bằng một số hình thức tuyến đập dâng ngăn sông suối trên thế giới Trên thế giới thƣờng dùng thuật ngữ hiệu quả tƣới (Irrigation Performance) để đánh giá hiệu quả hoạt động của các hệ thống thủy nông, do có nhiệm vụ chủ yếu cấp nƣớc tƣới cây trồng và có kết hợp cấp nƣớc cho một số ngành khác. Đã có nhiều kết quả nghiên cứu về phƣơng pháp luận và phƣơng pháp đánh giá hiệu quả công trình thủy lợi, trong đó đáng chú ý hơn cả là các công trình:  Chƣơng trình đánh giá nƣớc thế giới (WWAP) đã cho ra báo cáo đầu tiên vào năm 2003 về dự kiến các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả sử dụng nƣớc với sự tham gia của các nƣớc Nam châu Phi đối với 11 chủ đề ƣu tiên. 11  Các nghiên cứu điển hình của Viện quản lý nƣớc quốc tế IWMI về sử dụng nƣớc đa mục tiêu trên diện tích tƣới tại Srilanca và một số nƣớc vùng Đông nam Á;  Chƣơng trình khung đánh giá tổng hợp quản lý nƣớc trong nông nghiệp (CAWMA) do Viện quản lý nƣớc quốc tế IWMI, tổ chức FAO đề xuất;  Và của Tổ chức Nông lƣơng Thế giới FAO - Của Mạng lƣới châu Á về quản lý nƣớc Wallingford and DFID, Anh quốc. Và nhiều kết quả của các nhà nghiên cứu tại các nƣớc Trung Quốc, Malaysia, Philippin, Mexico, Nam Phi, Australia và tại các nƣớc châu Á, châu Phi, và một số kết quả nghiên cứu tại Việt Nam về đánh giá hiệu quả họat động của các hệ thống thuỷ lợi. 1.3 Tổng quan hiệu quả sử dụng các công trình đập dâng ở Việt Nam Công tác thuỷ lợi có vai trò hết sức quan trọng đối với sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn. Lƣợng nƣớc sử dụng trong nông nghiệp chiếm phần lớn tổng lƣợng nƣớc sử dụng (khoảng 80% - 90%). Vì vậy, kể từ khi đất nƣớc thống nhất, Đảng và Nhà nƣớc ta luôn coi trọng công tác phát triển thuỷ lợi. Đến nay Nhà nƣớc và nhân dân ta đã đầu tƣ xây dựng hàng ngàn công trình thuỷ lợi lớn, vừa và nhỏ trên khắp mọi miền đất nƣớc, phục vụ tốt sản xuất và phát triển dân sinh kinh tế. Đập dâng trên địa bàn các tỉnh vùng Tây Bắc thƣờng có quy mô nhỏ (chiều cao đập H thƣờng từ 2-6m), lấy nƣớc tại chỗ bằng dòng chảy tự nhiên, không có khả năng điều tiết dòng chảy nên trong mùa lũ thƣờng xuyên phải chịu tác động rất lớn do lũ và dòng bùn cát đổ về công trình. Thêm vào đó, nhiều đập đƣợc xây theo hình thức tạm thời hoặc bán kiến cố dùng vật liệu tại chỗ (bằng cọc gỗ, tre, nứa hoặc xếp đá, ...). Do vậy, hằng năm khi lũ về đập thƣờng bị hƣ hỏng, bị bồi lấp, cuốn trôi; hàng năm nhà nƣớc phải bỏ ra hàng trăm tỷ đồng để cải tạo và nâng cấp : - Về mặt kết cấu tổng thể công trình, gần 100% là đập trọng lực, mặt cắt dạng thực dụng, sân trƣớc thƣờng ngắn hoặc không có. Sân sau kết hợp tiêu năng thƣờng khá dài. Theo kết quả nghiên cứu phân loại của đề tài cấp bộ “ Thiết kế định hình đập dâng và cống lấy nƣớc ở miền núi phía bắc” thực hiện năm 2006 [3] thì thân đập dâng trên địa bàn các Tây Bắc chủ yếu là các dạng kết cấu sau. 12