Tài liệu Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao mức độ an toàn cho công trình hồ chứa nước khe tân khi xảy ra lũ cực hạn pmf

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào trước đây. Đà Nẵng, tháng 02 năm 2017 Tác giả luận văn Lê Văn Tuyến i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập chương trình cao học và nghiên cứu luận văn Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao mức độ an toàn của hồ chứa khe Tân khi xảy ra lũ cực hạn PMF, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Trung và Tây Nguyên, các chuyên gia và đồng nghiệp. Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS. Phạm Ngọc Quý, TS. Hoàng Ngọc Tuấn và các đồng nghiệp tại Viện Khoa học Thủy lợi miền Trung và Tây Nguyên đã dành nhiều thời gian công sức tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả có được kiến thức để hoàn thành luận văn này. Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo, các chuyên gia và đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn./. Đà Nẵng, tháng 02 năm 2017 Tác giả luận văn Lê Văn Tuyến ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Về tính cấp thiết của đề tài: .........................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu: ..................................................................................................3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ..............................................................................3 4. Phương pháp nghiên cứu: ............................................................................................3 5. Kết quả dự kiến đạt được: ...........................................................................................3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN HỒ CHỨA KHI CÓ LŨ LỚN ................4 1.1. Tổng quan về hồ chứa Việt Nam. .............................................................................4 1.1.1. Số lượng hồ chứa nước hiện nay ở Việt Nam .......................................................4 1.1.2. Phân loại hồ chứa nước .........................................................................................5 1.1.3. Thực trạng các hồ chứa .........................................................................................9 1.1.4. Sự cố đối với các hồ chứa....................................................................................10 1.1.5. Hiện trạng hồ chứa trên địa bàn tỉnh Quảng Nam ...............................................13 1.2. Tổng quan về an toàn hồ chứa khi có lũ lớn. .........................................................14 1.2.1. An toàn hồ chứa ...................................................................................................14 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn hồ chứa .........................................................17 1.2.3. An toàn hồ chứa khi có lũ lớn .............................................................................18 1.3. Các kết quả nghiên cứu về nâng cao mức độ an toàn cho hồ đập khi gặp PMF ....19 1.3.1. Tình hình nghiên cứu...........................................................................................19 1.3.2. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới: ..................................................................19 1.3.3. Các kết quả nghiên cứu ở Việt Nam....................................................................20 1.3.4. Đánh giá các kết quả nghiên cứu .........................................................................21 1.4. Kết luận chương I. ..................................................................................................21 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TOÀN HỒ CHỨA NƯỚC KHE TÂN KHI XẢY RA LŨ CỰC HẠN PMF ...........................................................23 2.1. Tổng quan chung về khu vực nghiên cứu ..............................................................23 2.1.1. Đặc điểm tự nhiên................................................................................................23 2.1.2. Khí tượng thủy văn. .............................................................................................27 2.1.3. Tình hình kinh tế, xã hội khu vực huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam ..................33 2.2. Tổng quan về hồ chứa nước Khe Tân ....................................................................34 iii 2.2.1. Vị trí địa lý công trình ......................................................................................... 34 2.2.2. Quy mô và nhiệm vụ công trình .......................................................................... 35 2.3. Đánh giá hiện trạng hồ chứa nước Khe Tân. ......................................................... 38 2.3.1. Công trình dâng nước .......................................................................................... 38 2.3.2. Công trình tháo lũ ................................................................................................ 43 2.3.3.Công tác quản lý ................................................................................................... 44 2.4. Tính toán các đặc trưng khí tượng, thủy văn và điều tiết lũ................................... 45 2.4.1. Phương pháp tính và công cụ tính toán ............................................................... 45 2.4.2. Cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán .......................................................................... 45 2.4.3. Kết quả tính toán ................................................................................................. 46 2.5. Tính toán, kiểm tra mức độ an toàn của công trình hồ chứa khe Tân .................... 51 2.5.1. Đối với công trình dâng nước ............................................................................. 52 2.5.2. Đối với công trình tháo lũ ................................................................................... 63 2.6. Kết luận chương 2 .................................................................................................. 72 2.6.1. Đối với đập đất .................................................................................................... 72 2.6.2. Đối với tràn tháo lũ ............................................................................................. 72 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO MỨC ĐỘ AN TOÀN CHO HỒ CHỨA NƯỚC KHE TÂN KHI XẢY RA LŨ CỰC HẠN PMF .... 73 3.1. Cơ sở đề xuất giải pháp: ......................................................................................... 73 3.1.1. Vì sao phải nâng cao mức độ an toàn: ................................................................ 73 3.1.2. Các căn cứ để đề xuất giải pháp: ......................................................................... 73 3.1.3. Tiêu chí lựa chọn giải pháp hợp lý ...................................................................... 73 3.2. Giải pháp công trình: .............................................................................................. 74 3.2.1. Nâng cao trình đỉnh đập, giữ nguyên tràn xả lũ: ................................................. 74 3.2.2. Làm thêm tường chắn sóng, giữ nguyên tràn xả lũ: ............................................ 75 3.2.3. Mở rộng tràn kết hợp làm thêm tràn xả sâu: ....................................................... 76 3.2.4. Nâng cao trình đỉnh đập kết hợp mở rộng tràn ................................................... 77 3.2.5. Giữ nguyên tràn cũ, làm thêm tràn mới .............................................................. 78 3.3. Lựa chọn giải pháp khả thi để so sánh ................................................................... 79 3.3.1. Nhận định đánh giá các giải pháp: ...................................................................... 79 3.3.2. Phân tích so sánh đối với hai giải pháp khả thi: .................................................. 80 iv 3.3.3. Lựa chọn giải pháp tối ưu và đề xuất áp dụng: ...................................................84 3.3.4. Tính toán kiểm tra sau khi áp dụng giải pháp .....................................................84 3.3.5. Đối chiếu với tiêu chí lựa chọn giải pháp ............................................................87 3.4. Giải pháp phi công trình .........................................................................................89 3.4.1. Giải pháp trồng và bảo vệ rừng ...........................................................................89 3.4.2. Giải pháp nâng cao nhận thức và tăng hiểu biết ..................................................89 3.4.3. Hoàn thiện hệ thống văn bản pháp lý ..................................................................89 3.4.4. Tăng cường ứng dụng công nghệ mới vào công tác quản lý vận hành, phòng chống lụt bão .................................................................................................................90 3.4.5. Đổi mới cơ bản công tác quản lý hồ đập .............................................................91 3.5. Kết luận chương 3 ..................................................................................................91 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ:............................................................................................92 1. Kết luận......................................................................................................................92 2. Kiến nghị ...................................................................................................................94 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................95 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ...............................................................................................96 v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một số hình ảnh về hồ chứa ở Việt Nam ........................................................ 9 Hình 2.1: Vị trí hồ chứa nước Khe Tân ........................................................................ 23 Hình 2.2: Bản đồ hệ thống lưới trạm Khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Nam ................ 28 Hình 2.3: Lượng mưa trung bình tháng tại các trạm ..................................................... 31 Hình 2.4: Vị trí địa lý hồ Khe Tân trên bản đồ hành chính của huyện Đại Lộc ........... 35 Hình 2.5: Mặt bằng tổng thể bố trí công trình đầu mối hồ Khe Tân ............................. 37 Hình 2.6: Một số mặt cắt ngang đại diện hiện trạng đập chính hồ Khe Tân ................ 39 Hình 2.7: Hiện trạng đỉnh đập khe Tân ......................................................................... 40 Hình 2.8: Hiện trạng mái đập Khe Tân ......................................................................... 40 Hình 2.9: Hiện trạng đập phụ 1 ..................................................................................... 41 Hình 2.10: Mặt cắt ngang hiện trạng đập phụ 1 ............................................................ 42 Hình 2.11: Hiện trạng tràn xả lũ hồ khe Tân ................................................................. 43 Hình 2.12: Đường quá trình lũ điển hình tại hồ Việt An .............................................. 49 Hình 2.13: Đường quá trình lũ thiết kế, kiểm tra và lũ PMF hồ Khe Tân .................... 49 Hình 2.14: Đường đặc trưng địa hình hồ Khe Tân (Z-F-V).......................................... 50 Hình 2.15: Mặt cắt đại diện phục vụ tính toán, kiểm tra thấm và ổn định đập chính ... 57 Hình 2.16: Mặt bằng hiện trạng tràn xả lũ .................................................................... 64 Hình 2.17: Cắt dọc hiện trạng tim tràn xả lũ ................................................................. 65 Hình 2.18: Đường mực nước trên máng bên tràn Khe Tân .......................................... 67 Hình 2.19: Sơ đồ tính toán đoạn có bề rộng không đổi ................................................ 70 Hình 2.20: Đường mực nước trên dốc nước tràn Khe Tân ........................................... 71 Hình 3.1: Mô phỏng phương án nâng cao trình đỉnh đập ............................................. 75 Hình 3.2: Làm thêm tường chắn sóng trên đỉnh đập ..................................................... 76 Hình 3.3: Mở rộng tràn kết hợp làm thêm tràn xả sâu .................................................. 76 Hình 3.4: Nâng cao trình đỉnh đập kết hợp mở rộng tràn ............................................. 77 Hình 3.5: Mặt cắt ngang tràn mới có cửa van điều tiết lũ ............................................. 78 Hình 3.6: Một số kiểu dạng tường chắn sóng trên đỉnh đập bằng BTCT. .................... 80 Hình 3.7: Mặt cắt dọc và cắt ngang tràn mới ................................................................ 81 Hình 3.8: Mặt cắt dọc và cắt ngang tràn mới ................................................................ 82 Hình 3.9: Mặt cắt tính toán, kiểm tra sau khi nâng cao trình đỉnh đập ......................... 86 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thống kê các sự cố thường xảy ra ở hồ chứa ...............................................13 Bảng 2.1: Phân bố số giờ nắng trung bình mỗi ngày trong tháng .................................29 Bảng 2.2: Tần suất xuất hiện gió theo 8 hướng .............................................................29 Bảng 2.3: Đặc trưng tốc độ gió các trạm lân cận khu vực nghiên cứu .........................29 Bảng 2.4: Lượng mưa trung bình tháng, năm (mm) .....................................................30 Bảng 2.5: Lượng bốc hơi trung bình tháng của các trạm (mm) ....................................31 Bảng 2.6: Phân phối tổn thất bốc hơi trong năm tại hồ Khe Tân ..................................32 Bảng 2.7: Giá trị sản xuất và cơ cấu kinh tế qua các năm .............................................33 Bảng 2.8: Thông số cơ bản hiện trạng công trình hồ chứa Khe Tân .............................35 Bảng 2.9: Lượng mưa ngày lớn nhất (mm) theo tần suất ..............................................46 Bảng 2.10: Lượng mưa ngày lớn nhất (mm) theo tần suất ............................................46 Bảng 2.11: Kết quả tính tổng lượng lũ ..........................................................................47 Bảng 2.12: Kết quả thu phóng lũ theo lũ điển hình hồ chứa Việt An năm 1992 .........48 Bảng 2.13: Đặc tính lòng hồ hiện trạng .........................................................................50 Bảng 2.14: Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ Khe Tân ...................................................51 Bảng 2.15: Thông số cơ bản của hồ chứa phục vụ tính toán kiểm tra ..........................52 Bảng 2.16: Kết quả tính toán các thông số ảnh hưởng đến cao trình đỉnh đập .............55 Bảng 2.17: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ...........................................................55 Bảng 2.18: Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp thân đập và nền đập ....................................56 Bảng 2.19: Các trường hợp tính toán kiểm tra thấm và ổn định đập ............................58 Bảng 2.20: Tổng hợp kết quả tính toán thấm cho đập đất .............................................61 Bảng 2.21: Tổng hợp kết quả tính toán ổn định cho đập đất.........................................62 Bảng 2.22: Thông số cơ bản phục vụ tính toán khả năng tháo lũ của tràn ...................63 Bảng 2.23: Kết quả tính toán khả năng tháo lũ của tràn Khe Tân.................................65 Bảng 2.24: Kết quả tính toán đường mực nước trên máng bên ....................................67 Bảng 2.25: Kết quả tính độ sâu phân giới ứng với các cấp lưu lượng: .............................69 Bảng 2.26: Kết quả tính toán thủy lực dốc nước tràn Khe Tân .....................................71 Bảng 3.1: Tổng hợp khối lượng xây dựng cho giải pháp 1 ...........................................83 Bảng 3.2: Tổng hợp dự toán chi phí xây dựng cho giải pháp 1 ....................................83 Bảng 3.3: Tổng hợp khối lượng xây dựng cho giải pháp 2 ...........................................83 Bảng 3.4: Tổng hợp dự toán chi phí xây dựng cho giải pháp 2 ....................................84 Bảng 3.5: Trường hợp tính toán kiểm tra an toàn đập sau khi áp dụng giải pháp ........85 Bảng 3.6: Kết quả tính toán kiểm tra thấm đập đất với các trường hợp lũ PMF ..........86 Bảng 3.7: Kết quả tính toán kiểm tra ổn định đập đất với các trường hợp lũ PMF ......86 Bảng 3.8: Đối chiếu với tiêu chí lựa chọn giải pháp nâng cao an toàn khi có lũ PMF .87 vii MỞ ĐẦU 1. Về tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay cả nước có 6.648 hồ chứa thủy lợi, trong đó có 560 hồ chứa lớn với dung tích trên 3 triệu m3 hoặc đập cao trên 15m, 1.752 hồ chứa có dung tích từ 0,2 triệu m3 đến 3 triệu m3 và 4.336 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3. Cả nước hiện nay còn khoảng 1.150 hồ chứa bị hư hỏng xuống cấp ảnh hưởng đến khả năng xả lũ, cần phải sửa chữa, nâng cấp. Riêng tỉnh Quảng Nam hiện nay có 73 hồ chứa thủy lợi với tổng dung tích hữu ích xấp xỉ 500 triệu m3 nước (trong đó hồ chứa nước thủy lợi Phú Ninh có dung tích là 344 triệu m3; hồ Khe Tân là 54 triệu m3; hồ Việt An là 22,95 triệu m3). Đa số các hồ chứa được xây dựng từ năm 1990 trở về trước, do nguồn vốn đầu tư hạn chế, tài liệu khảo sát về khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất,…..chưa đầy đủ và kinh phí bố trí cho bảo trì, duy tu sửa chữa thường xuyên các công trình thủy lợi còn nhiều hạn chế nên công trình nhanh bị hư hỏng, xuống cấp. Trong thời gian qua, một số công trình đã xảy ra sự cố nghiêm trọng như: Năm 2010, vỡ đập ở Hà Tĩnh làm ảnh hưởng đường sắt Bắc-Nam. Năm 2012, vỡ đập ở Quảng Trị. Năm 2013, đập hồ chứa nước Ea Đrăng, dung tích 1,2 triệu m3, lũ vượt đỉnh đập hồ chứa thủy điện Hố Hô năm 2010 và 2016… Với những sự cố trên cho thấy tầm quan trọng đặc biệt của công tác đảm bảo an toàn hồ - đập thủy lợi, nhất là trong mùa mưa lũ lớn là hết sức cần thiết. Hồ chứa nước khe Tân được xây dựng ở huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam không nằm ngoài tình hình trên. Hồ khe Tân xây dựng từ năm 1985 hoàn thành năm 1989, như vậy các công trình xây dựng đã lâu, đã có dấu hiệu xuống cấp, nguy cơ mất an toàn đập do không đảm bảo về kỹ thuật với những trận lũ vượt thiết kế, vì khí hậu thời tiết hiện nay ngày càng biến đổi phức tạp theo chiều hướng cực đoan. Xu hướng ngày nay, các nước trên thế giới đều quan tâm đến vấn đề an toàn đập trước khi quyết định xây dựng một hồ chứa nước. Các hồ chứa được xây dựng đều phải nghiên cứu đến trường hợp khi xảy ra sự cố vỡ đập thì phạm vi ảnh hưởng đến đâu, dự 1 kiến được khu vực sẽ bị thiệt hại nặng nề nhất để từ đó có biện pháp phòng tránh giảm thiểu. Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, ngày càng nhiều lý thuyết cũng như các phương pháp, công cụ để xử lý các bài toán có độ chính xác cao hơn. Hiện nay ở Việt Nam việc nghiên cứu giải quyết bài toán đảm bảo an toàn hồ chứa nước thủy lợi trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng là ưu tiên hàng đầu trong công tác chỉ đạo điều hành về phòng chống lụt bão, quản lý thiên tai của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn và Chính phủ. Các kết quả nghiên cứu đã đạt được là nền tảng cho công tác quy hoạch lũ, nâng cấp đảm bảo an toàn hồ chứa nước để ổn định đời sống và phát triển kinh tế, xã hội. Việc nghiên cứu vỡ đập và mô phỏng ngập lụt ở hạ du hồ chứa do hiện tượng vỡ đập gây ra có ý nghĩa rất lớn trong việc chuẩn bị và kế hoạch ứng phó với thiên tai do vỡ đập gây ra. Các kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để đưa ra các khuyến cáo cũng như lập các phương án báo động, di dời cho khu vực ở hạ lưu. Từ trước đến nay các nghiên cứu trong nước liên quan đến bài toán mô phỏng ngập lụt do lũ hay vỡ đập đều đánh giá được mức độ an toàn của hồ chứa nước khi xảy ra sự cố với tần suất lũ thiết kế, lũ kiểm tra, lũ cực hạn PMF nhưng hồ Khe Tân thì chưa. Chính vì vậy luận văn của học viên với tiêu đề: “Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao mức độ an toàn cho công trình hồ chứa nước Khe Tân khi xảy ra lũ cực hạn PMF” là rất cần thiết. Đây chính là yếu tố mới của luận văn. Trước vấn đề nêu trên, học viên cần phải nghiên cứu: Bên cạnh đó, việc thiết kế, xây dựng và quản lý vận hành còn tồn tại nhiều bất cập, chưa đồng bộ cùng với sự phát triển dân cư, yêu cầu phát triển kinh tế, xã hội. Do đó, yêu cầu kiểm tra, đánh giá mức độ an toàn hồ chứa khe Tân là cần thiết. Với tầm quan trọng và tính cấp thiết như vậy, cùng với những kiến thức trong quá trình học tập lớp Cao học chuyên ngành Xây dựng công trình thủy của trường Đại học Thủy lợi, vì vậy học viên đã nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao mức độ an toàn của hồ chứa khe Tân khi xảy ra lũ cực hạn PMF để làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp. 2 2. Mục đích nghiên cứu: Tính toán kiểm tra mức độ an toàn của hiện trạng công trình hồ chứa nước Khe Tân ứng với các tần suất lũ thiết kế, kiểm tra và lũ cực hạn PMF. Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao mức độ an toàn cho công trình hồ chứa nước Khe Tân khi xảy ra lũ cực hạn PMF trên cơ sở tính toán thủy văn, điều tiết lũ, kiểm tra thấm và ổn định công trình... 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3.1. Đối tượng nghiên cứu: Công trình đầu mối hồ chứa nước Khe Tân, huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: Mức độ an toàn của công trình đầu mối hồ chứa khi xảy ra lũ cực hạn PMF. 4. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp điều tra, thống kê, tổng hợp và phân tích số liệu; - Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan; - Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn, quy phạm để tính toán; - Phương pháp phân tích, đánh giá kết quả; - Phương pháp nghiên cứu ứng dụng thực tiễn… 5. Kết quả đạt được: - Tổng quát về hồ đập và an toàn hồ đập hiện nay; - Kiểm tra, đánh giá hiện trạng mức độ an toàn của hồ chứa nước Khe Tân khi xảy ra lũ thiết kế, kiểm tra và lũ cực hạn PMF; - Đề xuất giải pháp để nâng mức độ an toàn đối với hồ chứa nước Khe Tân khi xảy ra lũ cực hạn PMF. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN HỒ CHỨA KHI CÓ LŨ LỚN 1.1. Tổng quan về hồ chứa Việt Nam. 1.1.1. Số lượng hồ chứa nước hiện nay ở Việt Nam Theo thống kê của Tổng cục Thủy lợi đến năm 2015, cả nước hiện có 6886 hồ chứa. Trong đó hồ có dung tích từ 10 triệu m3 nước có 103 hồ, dung tích từ 3,0 đến cận 10 triệu m3 có 255 hồ, có từ 1÷3 triệu m3 có 459 hồ, từ 0,2÷1 triệu m3 có 1752 hồ và hồ có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3 có 4182 hồ. Ngoài ra ngành thủy điện có hàng chục hồ chứa lớn. Các địa phương có nhiều hồ chứa là Nghệ An: 752 hồ, Thanh Hóa: 524 hồ, Đắc Lắc: 539 hồ, Hòa Bình: 513 hồ, Tuyên Quang: 478 hồ, Đắc Nông: 173 hồ, Bình Định: 161 hồ, Phú Thọ: 124 hồ, Gia Lai: 99 hồ, Kom Tum: 70 hồ… Đặc điểm chung của các hồ chứa thủy lợi là đập chính ngăn sông tạo hồ, đại đa số là đập đất, chỉ có một số ít hồ chứa có đập bê tông là: Tân Giang (Ninh Thuận); Lòng Sông (Bình Thuận); Định Bình (Bình Định); Nước Trong (Quảng Ngãi)… Đến nay, hơn một nửa trong tổng số hồ đã đưa vào sử dụng trên 25-30 năm, nhiều hồ chứa đã bị xuống cấp, có dấu hiệu hử hỏng các hạng mục công trình đầu mối. Các hồ chứa lớn từ 10 triệu m3 trở lên thì phần lớn do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quản lý vốn, kỹ thuật thiết kế và thi công. Các hồ chứa nhỏ từ 1-10 triệu m3 phần lớn do UBND các tỉnh quản lý vốn, kỹ thuật và thiết kế. Các hồ chứa nhỏ chủ yếu do huyện, xã, hợp tác xã, các nông trường tự bỏ vốn xây dựng và quản lý kỹ thuật. Những hồ chứa lớn thì được đầu tư thiết kế, thi công tương đối bài bản, đảm bảo kỹ thuật, chất lượng xây dựng đạt yêu cầu. Còn những hồ chứa nhỏ thì thiếu các tài liệu cơ bản phục vụ thiết kế, thi công như: Địa hình, địa chất, thủy văn, thiết bị thi công, lực lượng kỹ thuật và nhất là đầu tư kinh phí không đủ nên chất lượng công trình không tốt, mức độ an toàn rất thấp. 4 1.1.2. Phân loại hồ chứa nước 1.1.2.1. Phân loại theo nguồn gốc - Hồ chứa tự nhiên: được hình thành một cách tự nhiên do sự vận động của võ trái đất có tác dụng giữ cân bằng cho môi trường sinh thái và được con người cải tạo nâng cấp theo hướng phục vụ lợi ích con người và xã hội. - Hồ chứa nhân tạo: do con người chủ động xây dựng để sử dụng tổng hợp nguồn nước phục vụ sự phát triển dân sinh, kinh tế, quốc phòng, an ninh. 1.1.2.2. Phân loại theo nhiệm vụ chính - Hồ chứa xây dựng để tưới là chính (kết hợp nuôi cá, cải tạo môi trường; - Hồ chứa xây dựng để tưới, phát điện là chính (có phòng lũ); - Hồ chứa xây dựng để du lịch là chính. 5 1.1.2.3. Phân loại theo số liệu thống kê của Cục thủy lợi a) Phân loại theo cấp công trình: b) Phân loại theo diện tích lưu vực: 6 c) Phân loại theo diện tích tưới: d) Phân loại theo dung tích hồ: 7 e) Phân loại theo chiều cao đập: f) Phân loại theo thời gian xây dựng: 8 Một số hình ảnh về hồ chứa nước ở Việt Nam: Hình 1.1: Một số hình ảnh về hồ chứa ở Việt Nam 1.1.3. Thực trạng các hồ chứa Phần lớn các hồ chứa xây dựng đã lâu, vật liệu xây dựng hồ bị suy thoái, sau một thời gian dài làm việc, khá nhiều hồ, đập đã bị sự cố hoặc đang có nguy cơ sự cố. Một số hồ, đập không đủ năng lực tháo lũ, do khi xây dựng đập liệt tài liệu thủy văn còn ngắn, vài chục năm sau các tài liệu dòng chảy, nhất là dòng chảy lũ đã khác. Thảm phủ thực vật lưu vực ngày càng nghèo đi do chặt phá rừng. Phần lớn đập sử dụng vật liệu địa phương, đập đất dễ bị tổn thương khi mực nước trước đập vượt thiết kế, khi có sóng đánh mạnh nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập. Công tác quản lý hồ, đập trên thực tế chủ yếu là khai thác, sử dụng, chưa thực hiện đầy đủ các nội dung quản lý gồm: sử dụng, duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa, quan trắc các yếu tố thủy văn, thủy lực, chuyển vị, biến dạng. Công tác duy tu, bảo dưỡng có làm nhưng 9 chưa nề nếp. Công tác sửa chữa lớn, đại tu chỉ khi nào hỏng mới tiến hành. Công tác quan trắc còn đơn giản. Nguồn nhân lực có chuyên môn về công tác quan trắc vừa yếu, vừa thiếu. Quy trình, quy chuẩn, tiêu chuẩn điều chỉnh mọi vấn đề liên quan đến quan trắc đã có nhưng còn thiếu nhiều. Các thiết bị quan trắc hầu hết dùng loại đơn giản. Hiện nay, các hồ đập nhỏ thường giao về cho xã, hợp tác xã quản lý với đội ngũ chuyên môn còn hạn chế. Sự phát triển kinh tế xã hội có những yêu cầu về xây dựng phát triển hồ, đập để phục vụ cho vấn đề du lịch, cấp nước cho sinh hoạt, cho công nghiệp. Hiện nay, ở hạ du đập, mật độ dân cư, hạ tầng cơ sở điện, đường, trường, trạm ngày càng nhiều, vì vậy nếu xảy ra sự cố hồ, đập thì thiệt hại lớn hơn nhiều so với lúc mới xây dựng hồ, đập. 1.1.4. Sự cố đối với các hồ chứa - Sự cố ở lòng hồ: Do các khối đất sạt lở lớn đổ vào hồ chứa ở vùng gần đập. Hiện tượng này tạo áp lực sóng nước lên công trình do sập lở đột ngột các khối lớn, sập đổ các đảo có các hang ngầm kastơ gây nước tràn qua đỉnh đập, chỉ nguy hiểm trong thời kỳ hồ chứa giữ ở mực nước cao. - Sự cố đối với đập đất: + Lũ tràn qua đỉnh đập: Tính toán thủy văn sai, cửa đập tràn bị kẹt, lũ vượt tần suất thiết kế, không có tràn xả lũ dự phòng, đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế hoặc bị lún trong quá trình hoạt động. + Sạt mái đập thượng lưu: Do các nguyên nhân sau đây gây ra: Tính sai cấp bão, biện pháp thiết kế gia cố mái không đủ sức chịu đựng sóng do bão gây ra, thi công lớp gia cố kém chất lượng, đất mái đập thượng lưu đầm nện không chặt. + Thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập: Do các nguyên nhân sau đây gây ra: Đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm mạnh không được xử lý; Biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng; Chất lượng xử lý nền kém: Khoan phụt không đạt yêu cầu, vệ sinh không sạch lớp bồi tích, thi công chân khay, sân phủ kém dẫn đến thủng, hỏng thiết bị chống thấm. 10 + Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập, mang công trình: Do các nguyên nhân sau đây gây ra: Thiết kế đập không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý không tốt; Đắp đất ở mang công trình không đảm bảo chất lượng. + Thấm mạnh hoặc sủi nước trong phạm vi thân đập: Gây ra sự cố này là do: Bản thân đất đắp đập có chất lượng không tốt; Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các chỉ tiêu cơ lý, lực học; Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp, nên đất sau khi đầm vẫn tơi xốp, bở, rời. + Trượt mái đập: Trượt mái thượng lưu do: Bão lớn sóng to kéo dài, đầu tiên phá hỏng lớp gia cố, tiếp đó phá khối đất ở phần thượng lưu thân đập, nước hồ rút đột ngột ngoài dự kiến thiết kế, sức bền của đất đắp đập không đảm bảo, thiết kế chọn tổ hợp tải trọng không phù hợp với thực tế, thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ổn định, chất lượng thi công không đảm bảo yêu cầu thiết kế; địa chất nền đập xấu không được xử lý, do tác động của động đất. - Sự cố đối với tràn tháo lũ: + Xói hạ lưu công trình tháo lũ: Nguyên nhân chủ yếu là do: Về thiết kế: tính toán thủy văn, thủy lực chưa chính xác dẫn đến quy mô công trình tiêu năng chưa đảm bảo an toàn; Về thi công: không được kiểm soát chặt chẽ, chất lượng vật liệu chưa đạt yêu cầu, chưa đúng kỹ thuật so với thiết kế...; Về quản lý vận hành: không tuân thủ đúng quy trình vận hành tràn xả lũ, không bảo vệ công trình một cách nghiêm ngặt để người dân và gia súc…xâm phạm đến công trình. + Phát sinh khí thực: Sau một thời gian làm việc có xuất hiện các hố xâm thực, bong tróc bề mặt vật liệu do lưu tốc lớn. Nguyên nhân, do chưa tính toán kiểm tra khí thực, chưa được áp dụng các biện pháp đề phòng khí thực, chất lượng thi công không đảm bảo yêu cầu như thiết kế. + Mài mòn lòng dẫn công trình tháo lũ: Với các công trình tháo lũ dưới sâu, khi làm việc xả lũ nếu dòng chảy có nhiều bùn cát và vật thể rắn thì sẽ xảy ra hiện tượng mài mòn lòng dẫn. Nguyên nhân chủ yếu do các sản phẩm thi công để lại. 11 + Không đủ khả năng tháo như thiết kế: Do chọn các hệ số không chính xác khi thiết kế, do thi công và quá trình sử dụng làm thay đổi các hệ số co hẹp, hệ số lưu lượng. + Nước vượt tường bên: Do sóng, do hàm khí hoặc do thu hẹp sau tràn đột ngột mà khi tính toán thiết kế chưa xét đến. Hiện tượng này gây ra xói hai bên tràn. - Những sự cố thường gặp ở cống: + Tháp cống nghiêng: Tháp cống bị nghiêng là do các nguyên nhân sau: Nền xấu do đánh giá sai tình hình địa chất nền, tháp cống đặt trên nền không thuần nhất, biện pháp xử lý nền không tốt. + Hỏng các khớp nối: Nguyên nhân hỏng khớp nối cống là do: Nền cống lún không đều vì địa chất nền xấu, phân đoạn cống và bố trí các khớp nối không hợp lý, thiết kế khớp nối không hợp lý, thi công khớp nối không đảm bảo chất lượng. + Gãy cống: Gãy cống là do các nguyên nhân sau: Đánh giá sai địa chất nền cống, nền cống bị thoái hoá, nền cống bị rỗng, thiết kế không đủ khả năng chịu lực (thành cống mỏng, bố trí thép không đủ), thi công bê tông không đảm bảo chất lượng, bê tông thân cống bị thoái hoá, cống chịu những tải trọng lớn bất thường chưa được đề cập khi thiết kế. + Đáy cống bị xói: Đáy cống bị xói do các nguyên nhân sau: Tính toán sai chế độ thủy lực trong cống; khẩu diện ống thông khí không đủ lớn để khử chân không ở vùng sau cửa cống, thiết kế không có biện pháp chống xói do dòng chảy trong cống có lưu tốc lớn, chân không trong cống vượt quá giới hạn cho phép, thi công kém chất lượng, quản lý vận hành sai quy trình. + Cống bị dột và mục: Thân cống bị dột, mục là do các nguyên nhân sau: Thiết kế thành cống không đảm bảo khả năng chống thấm, thiết kế không có biện pháp chống thấm ở thành cống; thi công thân cống và thực hiện biện pháp chống thấm không đảm bảo, vật liệu bị suy thoái dần theo thời gian. + Kẹt và gãy cửa van: Cửa van cống có thể bị kẹt, gãy do các nguyên nhân: Thiết kế không đảm bảo chất lượng (tính toán thiết kế sai, dẫn đến lựa chọn biến pháp công 12