Tài liệu Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác đối với hồ chứa nước liệt sơn, tỉnh quảng ngãi

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ............................................................ 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 3 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................. 3 6. Cấu trúc của luận văn ............................................................................ 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH QUẢN LÝ, VẬN HÀNH CÁC HỒ CHỨA NƯỚC THỦY LỢI Ở VIỆT NAM ............................................ 4 1.1. Tình hình xây dựng và công tác quản lý khai thác hồ chứa ...................... 4 1.2. Sự cố có thể xảy ra trong quá trình quản lý vận hành hồ chứa nước và nguyên nhân ...................................................................................................... 6 1.2.1. Sự cố vỡ đập do nước tràn qua đỉnh ............................................... 6 1.2.2. Sự cố vỡ đập gây ra do dòng thấm.................................................. 8 1.2.3. Những loại sự cố thường gặp khác ............................................... 10 1.2.4. Một số sự cố những năm gần đây và nguyên nhân gây ra ............ 14 1.3. Biện pháp nâng cao năng lực quản lý hồ chứa trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay .................................................................................................... 15 1.3.1. Quản lý hồ chứa trong điều kiện biến đổi khí hậu ........................ 15 1.3.2. Một số bất cập trong quản lý an toàn đập hồ chứa trong giai đoạn hiện nay. .......................................................................................................... 16 1.3.3. Biện pháp nâng cao năng lực quản lý đập hồ chứa trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay ................................................................................ 17 Kết luận Chương 1 .......................................................................................... 18 CHƯƠNG 2. HIỆN TRẠNG CÁC HỒ CHỨA NƯỚC THỦY LỢI CỦA TỈNH QUẢNG NGÃI ................................................................................... 20 2.1. Tổng quan hệ thống hồ chứa nước thủy lợi tại tỉnh Quảng Ngãi ............ 20 2.2. Hiện trạng về mặt kỹ thuật các hồ chứa nước .......................................... 21 2.2.1. Hiện trạng ...................................................................................... 21 2.2.2. Nguyên nhân ................................................................................. 25 2.2.3. Giải pháp khắc phục ...................................................................... 26 2.3. Hiện trạng công tác quản lý vận hành các hồ chứa nước ........................ 27 2.3.1. Hiện trạng ...................................................................................... 27 2.3.2. Nhận xét ........................................................................................ 29 Kết luận chương 2 ........................................................................................... 30 CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC ĐỐI VỚI HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI .............................................................................................................. 31 3.1. Giới thiệu công trình hồ chứa nước Liệt Sơn .......................................... 31 3.1.1. Vị trí công trình ............................................................................. 31 3.1.2. Qui mô công trình ......................................................................... 32 3.1.3. Nhiệm vụ công trình ..................................................................... 32 3.1.4. Các thông số kỹ thuật chủ yếu ...................................................... 32 3.2. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật hồ chứa nước Liệt Sơn ... 34 3.2.1. Hiện trạng các hạng mục công trình ............................................. 34 3.2.2. Đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn đập. ....................................... 37 3.2.3. Giải pháp kỹ thuật công trình theo phương án chọn .................... 39 3.3. Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý khai thác vận hành hồ chứa nước Liệt Sơn ..................................................... 45 3.3.1. Mục tiêu, nhiệm vụ và nội dung thực hiện ................................... 45 3.3.2. Các giải pháp kỹ thuật chính ......................................................... 46 3.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế việc đầu tư thực hiện các giải pháp đề xuất ... 51 3.4.1. Vốn đầu tư và các chi phí của dự án ............................................. 51 3.4.2. Tính toán lợi ích và đánh giá hiệu quả của dự án ......................... 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................ Error! Bookmark not defined. PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC ĐỐI VỚI HỒ CHỨA NƯỚC LIỆT SƠN, TỈNH QUẢNG NGÃI Học viên: Nguyễn Tấn Khanh Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 60580202 Khóa: 35 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt - Hồ chứa nước là một loại công trình thuỷ lợi quan trọng, ảnh hưởng đến mọi mặt của tự nhiên, dân sinh, kinh tế, xã hội và an ninh quốc phòng. Việc nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ và quản lý hiện đại để đảm bảo an toàn cho hồ chứa nhằm khai thác một cách hiệu quả và giảm thiểu những tác hại do mưa lũ gây ra đóng một vai trò hết sức quan trọng, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng như hiện nay. Đề tài luận văn được thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá thực trạng, nhận biết các vấn đề thách thức đối với hệ thống hồ chứa trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi, và đề xuất một số giải pháp đảm bảo an toàn hồ đập, nâng cao hiệu quả khai thác vận hành đối thông qua nghiên cứu trường hợp của hồ chứa nước Liệt Sơn Từ khóa – Hồ chứa nước; hiệu quả kinh tế; Liệt Sơn; lợi ích; chi phí; an toàn hồ đập. ABSTRACT SUMMARY RESEARCH SOLUTIONS TO IMPROVE THE EFFICIENCY OF EXPLOITATION FOR LIQUID WATER RESERVOIR, QUANG NGAI PROVINCE Abstract – As an important type of irrigation works, water reservoir influences almost all aspects of nature life, economic, society and national security. In order to ensure the safety of reservoirs, effectively exploiting, flood and rainfall damages mitigating then applying modern technology and advanced management to provide solutions play a crucial role, especially under the impacts of climate change and sea-level rise currently. The thesis aims to evaluate the current conditions, identify challenges for the reservoir systems in Quang Ngai province, and propose proper solutions to improve dam safety and economic efficiency by the case study of Liet Son reservoir. Key words – Reservoir; Economic efficiency; Lietson; Profit; Costs; Dam safety DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT B/C BNNPTNT IRR MNDBT NPV QCVN TNHHMTV TCVN UBND : Tỷ số Lợi ích và Chi phí : Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn : Suất sinh lợi nội tại kinh tế : Mực nước dâng bình thường : Giá trị hiện tại ròng : Qui chuẩn Việt Nam : Trách nhiệm hữu hạn một thành viên : Tiêu chuẩn Việt Nam : Ủy ban nhân dân DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 Tên bảng Hồ chứa thực hiện các quy định an toàn đập Thông số kỹ thuật hiện trạng công trình Kết quả tính toán khả năng tháo của tràn Tính bể tiêu năng hồ Liệt Sơn lũ kiểm tra Tính bể tiêu năng hồ Liệt Sơn lũ 0,01% Kết quả tính chiều dài bể tiêu năng Tổng mức đầu tư sửa chữa nâng cấp hồ chứa Liệt Sơn Thu nhập thuần túy cho 1 ha lúa Đông Xuân Thu nhập thuần túy cho 1 ha lúa Hè Thu Thu nhập thuần túy cho 1 vụ nuôi cá Trắm cỏ Tổng hợp lợi ích do tưới của dự án hàng năm Bảng tính giá trị thu nhập ròng (NPV) và tỉ số B/C Trang 27 32 41 43 44 45 51 52 53 54 54 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 2.1 Bản đồ mạng lưới sông ngòi tỉnh Quảng Ngãi 20 3.1 Vị trí hồ Liệt Sơn 31 3.2 Đập chính Hồ chứa nước Liệt Sơn 35 3.3 Cầu công tác và tràn xả lũ 35 3.4 Cầu công tác ra tháp van 36 3.5 Sơ đồ hệ thống 46 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hồ chứa nước là một loại công trình thuỷ lợi quan trọng, ảnh hưởng đến mọi mặt của tự nhiên, dân sinh, kinh tế, xã hội và an ninh quốc phòng. Tác dụng của hồ chứa nước rất lớn mùa lũ hồ cắt lũ, chặn lũ, mùa kiệt cung cấp nước tưới, cung cấp sinh hoạt, cấp nước công nghiệp, giao thông thuỷ, đẩy mặn, giữ gìn môi trường sinh thái. Tuy nhiên hồ chứa nước luôn tiềm ẩn những nguy cơ hiểm họa, mỗi khi mùa mưa lũ đến nhất là đối với những hồ chứa đập đất. Để khai thác hiệu quả và giảm thiểu những tác hại do mưa lũ gây ra, thì việc đưa ra các giải pháp đảm bảo an toàn cho hồ chứa đóng một vai trò hết sức quan trọng. Hiện nay cả nước có 6.648 hồ chứa thủy lợi với tổng dung tích trữ lượng khoảng 11 tỷ m3, trong đó 560 hồ chứa lớn (có dung tích trữ trên 3 triệu m3 hoặc có chiều cao đập trên 15m), 1.752 hồ chứa có dung tích từ 0,2 đến 3 triệu m3, còn lại 4.336 hồ có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3, các địa phương đã xây dựng nhiều hồ chứa là Nghệ An 625 hồ, Thanh Hóa 610 hồ, … .[1] Quảng Ngãi là tỉnh thuộc Nam Trung Bộ, đặc điểm cơ bản nổi bật về khí hậu của tỉnh là vùng chuyển đổi giữa nơi khô hạn ít mưa nhất cả nước. Là một tỉnh khô hạn nên công tác phát triển hệ thống thủy lợi được đặt biệt quan tâm. Từ sau ngày giải phóng đến nay nhiều công trình thủy lợi đã và đang được đầu tư xây dựng. Riêng trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi tính đến năm 2018 có 123 hồ chứa với tổng dung tích hữu ích là 403,65 triệu m3; diện tích tưới thực tế là 8.544,31 ha so với 13.860,0 ha theo thiết kế, đạt xấp xỉ 61%. - Có 11 huyện có hồ chứa trong 14 huyện, thành phố trên địa bàn tỉnh. Huyện có số hồ nhiều nhất là huyện Bình Sơn với 59 hồ chứa nước thủy lợi. - Có 03 hồ chứa nước trên 20 triệu m3 gồm hồ Liệt Sơn, Núi Ngang, Nước Trong; có 02 hồ từ 4 triệu m3 đến nhỏ hơn 10 triệu m3 gồm hồ Di Lăng và Diên Trường; có 10 hồ chứa có dung tích trên 1 triệu m3 đến dưới 3 triệu m3; có 108 hồ chứa nước dưới 01 triệu m3. - Có 20 hồ có chiều cao đập lớn nhất Hmax > =15m; có 26 hồ chứa được xếp loại đập lớn, 33 hồ chứa được xếp loại đập vừa và 64 hồ chứa xếp loại đập nhỏ.[2] - Có 85 hồ chứa được xây dựng năm 1989; Có 28 hồ chứa được xây dựng năm 1990 đến năm 2010; Có 10 hồ chứa nước đưa vào vận hành khai thác từ năm 2011 đến năm 2018 là hồ Vực Thành, Hóc Xoài, Cây Quen, Hố Cả, Nước Trong, Suối Loa, Hóc Cài, Hố Vừng, Cây Sanh, Thới Lới. [2] Tuy nhiên, nhiều công trình được xây dựng trong điều kiện liệt quan trắc thủy văn ngắn, tài liệu không đầy đủ, do vậy việc xác định một số thông số kỹ thuật chưa chuẩn xác. Do điều kiện nguồn kinh phí và sử dụng vật liệu địa phương, những hồ xây dựng từ những ngày mới giải phóng có nhiều kết cấu công trình dẫn nước được thiết kế thi công bằng đá xây, đến nay hư hỏng và xuống cấp trầm trọng. Mặt khác, trong những thời kỳ trước năm 1989, một số công trình vừa thi công, vừa khai thác, có những công trình chưa hoàn chỉnh 2 đã phải dẫn nước tưới, do vậy chất lượng công trình chưa đạt yêu cầu thiết kế đề ra; hiện trạng đập đất có chiều cao không còn đúng thiết kế ban đầu, các kết cấu xây đúc, các cửa cống và thiết bị đóng mở bị hư hỏng khá phổ biến. Công tác bảo vệ công trình ở một số địa phương chưa được quan tâm đúng mức, công tác tuyên truyền vận động còn hạn chế. Việc xâm phạm hành lang bảo vệ công trình, đào xẻ kênh lấy nước tùy tiện xảy ra phổ biến mà chưa có biện pháp xử lý có hiệu quả mang tính bền vững. Về công tác quản lý, vận hành: đối với những công trình do Công ty TNHH MTV Khai thác Thủy lợi quản lý tương đối tốt, đội ngũ công nhân quản lý nhìn chung có đào tạo và tinh thần trách nhiệm cao, công tác vận hành, kiểm tra quan trắc công trình thực hiện thường xuyên, tài liệu được cập nhật ghi chép, lưu trữ đầy đủ. Tuy nhiên đối với các công trình do địa phương quản lý (phần lớn là hồ chứa có quy mô nhỏ) chỉ bố trí cán bộ xã, thôn kiêm nhiệm, không có nghiệp vụ chuyên môn, không quan trắc, đo đạc, không có tài liệu hồ sơ công trình lưu trữ, không đánh giá mức độ an toàn công trình hằng năm và thường thay đổi nên rất khó khăn trong công tác bồi dưỡng, tập huấn chuyên môn, nghiệp vụ. Công tác duy tu bảo dưỡng công trình còn nhiều hạn chế mà chủ yếu do thiếu kinh phí, đặc biệt có những công trình do địa phương quản lý trong từng năm không được đầu tư, sửa chữa. Vì vậy, hầu hết công trình ngày càng xuống cấp nghiêm trọng. Do vậy việc tăng cường ứng dụng các giải pháp công nghệ và quản lý hiện đại và trong công tác khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý, vận hành được xem là những mũi đột phá để giải quyết bài toán đảm bảo an toàn hồ chứa, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Đề tài "Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác đối với hồ chứa nước Liệt Sơn, tỉnh Quảng Ngãi" nhằm mục tiêu đánh giá thực trạng, nhận biết các vấn đề thách thức đối với hệ thống hồ chứa trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi, từ đó đề xuất các giải pháp đảm bảo an toàn hồ đập với nghiên cứu trường hợp của hồ chứa nước Liệt Sơn. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Thông qua nghiên cứu đề tài nhằm đánh giá lại hiện trạng và công tác quản lý các hồ chứa nước tại tỉnh Quảng Ngãi. Qua đó nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật (duy tu, bảo dưỡng, nâng cấp sửa chữa) đảm bảo an toàn vận hành hồ chứa nước và đề xuất áp dụng giải pháp dựa trên công nghệ hiện đại để nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý khai thác vận hành các hồ chứa nước thủy lợi. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu đánh giá tổng quan tình hình hệ thống hồ chứa trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi và đề xuất một số giải pháp kỹ thuật, giải pháp quản lý nhằm đảm bảo an toàn vận hành hồ chứa nước đối với trường hợp của hồ chứa Liệt Sơn và đánh giá hiệu quả kinh tế đạt được khi áp dụng các giải pháp này. 3 b. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá tổng quan đánh giá thực trạng về kỹ thuật và hiện trạng công tác quản lý các hồ chứa nước thủy lợi của tỉnh Quảng Ngãi, trong đó có hồ chứa nước Liệt Sơn; Về giải pháp đề xuất, do giới hạn về thời gian nghiên cứu, đề tài tập trung nghiên cứu trường hợp của hồ chứa nước Liệt Sơn, bao gồm: - Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp kỹ thuật (duy tu, bảo dưỡng, nâng cấp sửa chữa) đảm bảo an toàn vận hành hồ chứa nước Liệt Sơn. - Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý khai thác vận hành hồ chứa nước Liệt Sơn. - Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế dự kiến khi đầu tư thực hiện các giải pháp đề xuất về kỹ thuật và quản lý cho hồ chứa nước Liệt Sơn. 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu của đề tài được thực hiện theo các phương pháp điều tra khảo sát, thu thập các tài liệu thực tế, kết hợp với nghiên cứu lý thuyết nhằm đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý áp dụng tại công trình hồ chứa nước Liệt Sơn. Áp dụng phương pháp đánh giá dựa trên các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế để đánh giá hiệu quả kinh tế - tài chính đối với các giải pháp kỹ thuật, quản lý đề xuất. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Ứng dụng các phương pháp nghiên cứu để đánh giá nhanh mức độ an toàn của hồ chứa thủy lợi một cách sơ bộ cũng như đề xuất áp dụng giải pháp công nghệ phù hợp trong quản lý, vận hành hồ chứa nước cụ thể. Ý nghĩa thực tiễn: Giúp cho các nhà quản lý có một số thông tin đáng tin cậy về mức độ an toàn các hồ chứa của tỉnh để từ đó có các giải pháp, phương án phù hợp trong quản lý vận hành các hồ chứa đặc biệt là trong mùa mưa bão. 6. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, trong luận văn gồm có các chương như sau : Chương 1. Tổng quan tình hình quản lý, vận hành các hồ chứa nước thủy lợi ở Việt Nam. Chương 2. Hiện trạng các hồ chứa thủy lợi của tỉnh Quảng Ngãi. Chương 3. Giải pháp nâng cao hiệu quả khai thác đối với hồ chứa nước Liệt Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH QUẢN LÝ, VẬN HÀNH CÁC HỒ CHỨA NƯỚC THỦY LỢI Ở VIỆT NAM 1.1. Tình hình xây dựng và công tác quản lý khai thác hồ chứa Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, với lượng mưa bình quân năm tương đối lớn (khoảng 1960mm), tuy nhiên, lại phân bố không đều giữa các vùng và giữa các mùa. Vì vậy, hồ chứa đóng vai trò rất quan trọng trong việc tích trữ và phân phối nguồn nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, đảm bảo an ninh nguồn nước, góp phần ổn định phát triển bền vững tài nguyên nước. Hơn nửa hồ chứa nước là công trình quan trọng để khai thác sử dụng nước và phòng chống tác hại do nguồn nước gây ra. Các công trình hồ đập được đầu tư với các nguồn vốn khác nhau: ngân sách nhà nước, các doanh nghiệp tư nhân, các nông trường, hợp tác xã. Trong đó, nguồn vốn đầu tư từ ngân sách nhà nước là chủ yếu. Việc xây dựng nhiều hồ chứa đã góp phần rất lớn vào phát triển sản xuất nông nghiệp, phát điện, chống lũ, cấp nước sinh hoạt và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên hồ chứa cũng gây ra các tác động tiêu cực đến môi trường, xã hội. Những tồn tại trong thiết kế, thi công và quản lý hồ chứa cũng như những biến đổi bất thường về khí hậu làm cho các tác động xấu này trầm trọng thêm, đặc biệt có thể dẫn đến nguy cơ làm mất an toàn, làm vỡ đập và gây ra thảm họa cho khu vực hạ du. Các hồ chứa thủy lợi được phân loại như sau: Bảng 1.1: Phân loại hồ chứa Có 09 hồ chứa nước quan trọng quốc gia: Cửa Đạt (Thanh Hóa), Tả Trạch (Thừa Thiên Huế), Dầu Tiến (Tây Ninh), Pa Khoang (Điện Biên), Cấm Sơn (Lạng Sơn), Núi Cốc (Thái Nguyên), Sông Mực (Thanh Hóa), Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh), Phú Ninh (Quảng Nam). Trong đó có 03 hồ chứa: Cửa Đạt (dung tích 1,4 tỉ m3), Tả Trạch (dung tích 0,646 tỉ m3), Dầu Tiến (dung tích 1,58 tỉ m3) công trình quan trọng liên quan đến là an ninh quốc gia. Có khoảng 1330 hồ chứa được xây dựng từ sau những năm 2000 đến nay và 633 hồ chứa các loại được sửa chữa nâng cấp theo Chương trình bảo đảm an toàn hồ chứa đã cơ bản nâng cao được mức an toàn cho công trình, tuy nhiên việc xây dựng các công trình phụ hỗ trợ quản lý cũng chưa được quan tâm đầu tư đúng mức nên cần tiếp tục hoàn thiện đồng bộ. Hiện mới có 27 hồ chứa thủy lợi được lắp đặt hệ thống SCADA dự báo lũ và hỗ trợ điều hành hồ chứa tương đối đồng bộ bao gồm các hồ chứa: Cấm Sơn, Cửa Đạt, Kẻ Gỗ, Đá Bàn, Dầu Tiếng, Định Bình, Đồng Nghệ, Đông Tiển, EaSup Thượng, EaSup Hạ, Ia Mlah, Nước Trong, KrôngBuk Hạ, Phú Ninh, Sông Ray, Thác Chuối, Vĩnh Trinh, Vực Mấu, Yên Lập. Về yếu tố tự nhiên, toàn bộ hồ chứa, cụm công trình đầu mối cũng như một hạng mục đều chịu tác động trực tiếp của tự nhiên… Đặc điểm địa lý, địa hình, địa chất, thủy văn, khí hậu… đã được con người tính đến trong đầu tư xây dựng hồ chứa. 5 Nhưng sự quan tâm đó ở mức độ nhất định, hơn nữa tự nhiên lại thay đổi ngẫu nhiên. Tự nhiên ở vùng này thay đổi ngẫu nhiên lại chịu tác động của sự thay đổi ngẫu nhiên của tự nhiên ở vùng khác. Do vậy, hồ chứa có thể chịu ảnh hưởng bất thường, không lường trước đó là: Dòng chảy đặc biệt lớn, bão to, động đất, lở núi, sạt mái, hoạt động địa chất ngấm ngầm. Về yếu tố kinh tế - xã hội, con người là chủ thể trong việc xây dựng hồ chứa. Để chế ngự thiên nhiên, điều chỉnh thiên nhiên phục vụ lợi ích cho nhân loại, con người cần có kiến thức. Mà nhận thức là một quá trình. Cho nên lý thuyết xây dựng hồ chứa, tính toán thiết kế, đo đạc khảo sát, kỹ thuật thi công, quy trình khai thác… không phải phản ánh đúng hoặc phù hợp tối ưu với thực tế khách quan. Hơn nữa trong quá trình xây dựng và sử dụng con người vô tình do không hiểu biết đã xâm phạm hoặc phá hoại công trình vì lợi ích cục bộ mà quên đi lợi ích toàn cục. Địch họa cũng là một yếu tố ảnh hưởng mạnh đến an toàn hồ chứa. Về mặt đầu tư, kinh phí xây dựng còn thiếu nên các hạng mục công trình không được đầu tư xây dựng đầy đủ, đồng bộ và có độ kiên cố cần thiết. Một số hồ chứa tràn xả lũ không đủ năng lực xả, không được xây dựng một cách chắc chắn. Một số đập mái thượng lưu không được gia cố. Nhiều hồ chứa không có đường quản lý, gây khó khăn cho công tác quản lý và ứng cứu khi hồ có sự cố. Trường hợp này xảy ra phổ biến ở các hồ loại vừa và nhỏ. Về mặt khảo sát thiết kế, việc hạn chế điều tra nghiên cứu điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội không đầy đủ, các tài liệu về khí tượng thủy văn, địa hình địa chất cũng như các phương pháp tính toán dẫn đến việc các hồ sơ thiết kế không sát đúng với thực tế, chưa đảm bảo mức độ an toàn đặc biệt là những hồ nhỏ. Tiêu chuẩn lũ áp dụng cho thiết kế hồ chứa được lựa chọn chủ yếu căn cứ vào quy mô đặc điểm của công trình mà chưa xem xét đến đặc điểm khu vực hạ du đập, quyết định chủ trương đầu tư, quy mô đầu tư không đúng, tính toán quy hoạch, thiết kế sai sót đều có thể dẫn đến làm mất an toán hồ chứa. Về mặt thi công, do làm sai thiết kế, quy cách chất lượng vật liệu không đảm bảo, công nghệ, thiết bị thi công không phù hợp, kỹ thuật thi công lạc hậu, xử lý phát sinh, xử lý nối tiếp giữa các giai đoạn thi công không chỉnh thể, nhật ký thi công hồ sơ hoàn công làm chưa đủ hoặc không bàn giao cho quản lý ở các hồ nhỏ đập được thi công bằng thủ công dẫn đến chất lượng thi công không bảo đảm. Rất nhiều đập bị thấm do vật liệu không đảm bảo chất lượng nền đập không được xử lý đến nơi đến chốn; kỹ thuật đắp không đạt yêu cầu… Về mặt quản lý, Nhà nước đã ban hành nhiều văn bản, quy định trách nhiệm quản lý, khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi thủy điện nói chung và các hồ đập nói riêng, nhưng nói chung, năng lực về quản lý, theo dõi và vận hành hồ đập tại Việt Nam còn nhiều bất cập. Không thực hiện đúng chế độ, duy tu bảo dưỡng; không kịp thời sửa chữa, bảo vệ những hư hỏng nhỏ; nhân viên không thực hiện theo quy trình; quản 6 lý sử dụng không có quy trình hoặc quy trình không đúng đều ảnh hưởng đến an toàn công trình. Nguồn nhân lực, chưa đáp ứng các yêu cầu về công tác quản lý; nhiều nơi thiếu cán bộ về thủy lợi, đặc biệt là các vùng miền núi. Công tác đào tạo không được tiến hành thường xuyên, thiếu cán bộ quản lý đập được đào tạo về quản lý an toàn đập. Ở các hồ giao cho xã, hợp tác xã và các nông trường hoặc công ty tư nhân quản lý, cán bộ quản lý không có đủ trình độ chuyên môn, thiếu kiến thức về quản lý an toàn đập, khi tình huống lũ lụt xảy ra không có hoặc thiếu lực lượng cán bộ kỹ thuật chuyên ngành để xử lý ngay từ đầu. Đây là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng vỡ một số đập nhỏ đã xảy ra. Tình hình trên đã cho thấy nếu việc thiết kế, xây dựng và quản lý vận hành đập không tốt, không an toàn để xảy ra các sự cố vỡ đập hoặc xả lũ lớn bất thường thì ngoài thiệt hại cho bản thân công trình, phá hoại hoặc ngưng trệ sản xuất, còn có thể gây ra tổn thất nặng nề về tính mạng, tài sản ở vùng hạ lưu đập, làm ách tắc giao thông gây thiệt hại to lớn cho kinh tế, quốc phòng và an ninh của đất nước. Mức độ tác hại của sự cố phụ thuộc vào quy mô, vị trí công trình cũng như đặc điểm khu vực hạ du nhưng dù ở mức độ nào thì tổn thất do sự cố vỡ đập gây ra sẽ là rất đáng kể về mặt kinh tế, chưa nói các tổn thất về sinh mạng, tài sản và làm đảo lộn môi trường sinh thái ở một khu vực nhất định. Những tổn thất có thể do các sự cố mất an toàn đập, những vấn đề tồn tại tiềm tàng trong hệ thống các hồ đập đã đề cập ở trên, cộng với những hệ lụy của việc biến đổi khí hậu, mật độ dân cư đông đúc cũng như yêu cầu phát triển kinh tế xã hội ở khu hạ du đập đã nói lên yêu cầu bức thiết của công tác tổ chức quản lý an toàn đập, hồ chứa cũng như việc quản lý khai thác đập hồ chứa ở nước ta. Quản lý khai thác vận hành cũng như quản lý an toàn đập không phải là công việc mới mẻ, tuy nhiên việc quản lý cũng còn nhiều hạn chế và khó khăn. Việc quản lý khai thác vận hành đảm bảo tính hệ thống về an toàn của công trình từ các khâu thiết kế, thi công, quản lý vận hành, bảo trì, kiểm định đánh giá mức độ an toàn đập theo định kỳ, công tác tổ chức an toàn đập và trách nhiệm đối với an toàn đập từ chủ đập đến các cấp, cơ quan quản lý, các ngành có liên quan đến an toàn đập. 1.2. Sự cố có thể xảy ra trong quá trình quản lý vận hành hồ chứa nước và nguyên nhân 1.2.1. Sự cố vỡ đập do nước tràn qua đỉnh Nước tràn qua đỉnh đập có thể là do các nguyên nhân sau: Tính thủy văn sai, mưa gây ra lũ tính nhỏ, lưu lượng đỉnh lũ nhỏ, tổng lượng lũ nhỏ hơn thực tế, các dạng lũ thiết kế không phải là bất lợi, thiếu lưu vực. Lập đường cong dung tích hồ W=f (H) lệch về phía lớn, lập đường cong khả năng xả lũ của đập tràn Q = f(H) sai lệch với thực tế. 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. 7 1.2.1.1. Tính toán thủy văn sai Đa phần các hồ chứa ở nước ta khi thiết kế điều thiếu tài liệu thủy văn lưu vực là phổ biến, dòng chảy được nội suy từ lượng mưa, mô hình lũ vay mượn từ lưu vực bên ngoài... là nguyên nhân chính dẫn đến việc đưa ra mô hình lũ không phù hợp. Công tác điều tra lũ tại thực địa không đúng với thực tế nên không đưa ra được số liệu cần thiết để định hướng hoặc phản biện lại kết quả tính toán lũ thiết kế. 1.2.1.2. Lũ vượt tần suất thiết kế Thiết kế công trình xả chuẩn bao gồm: việc xác lập quy trình tích - xả nước trong mùa lũ sao cho tận dụng được tối đa năng lượng và tích nước mà vẫn bảo đảm được an toàn cho công trình và tính bền vững của công trình xả. - Công tác thiết kế công trình tràn còn tồn tại một số vấn đề làm cho chất lượng thấp: Xác định không chuẩn các hệ số trong tính toán công trình dẫn đến tính thiếu khẩu diện tràn; nguy cơ lấp đường dẫn, cửa vào tràn hiện hữu ở nhiều công trình do mái không được bảo vệ và đánh giá ổn định chưa chu đáo. Chỉ một sự cố sạt mái ở cửa vào cũng có thể dẫn đến nguy cơ ách tắc đường xả, dẫn đến nước tràn qua đỉnh đập. Đã từng xảy ra tình trạng kẹt cửa, vỡ cửa tràn ở một vài công trình lớn. Tất cả các nguy cơ tiềm ẩn này luôn uy hiếp an toàn đập và chính công trình tràn. Thực tế nước lũ tràn qua đỉnh đập do công trình xả thiết kế sai như: Đập Khe Sú ( Nghệ An), Đập Khe Sanh (Hà Tĩnh), Đập Đakrông 3 (Quảng Trị), Hồ Trà Tân (Bình Thuận), Hồ chứa nước Đắk Uy (Kon Tum), Đập Phân Lân, Rộc Cốc, Rộc Cầu, Cành, Ông Già, Trại Gà, Cự Lễ, Mỹ Đức,…. 1.2.1.3. Cửa đập tràn bị kẹt Khi xả lũ, cửa ra các hồ chứa nước thường xảy ra các hiện tượng sau: - Sóng trước cửa ra lớn và dao động liên tục làm cho cột nước thay đổi quá nhanh và lớn (đến vài mét trong thời gian vài giây) làm cho thiết bị điều khiển đóng mở cánh hướng của tua bin không thích ứng kịp. - Đất đá bên phía tràn xả lũ cuốn sang bồi lấp cửa nhận nước và nhiều viên đá lớn lăn xuống chân mái dốc ngược gây tắc cửa ra và kẹt khe van sửa chữa hạ lưu. Để khắc phục, về giải pháp thi công: cần phải dọn sạch đất đá thải ở khu vực lòng sông, suối trước khi đưa công trình vào vận hành, nạo vét cửa ra và gia cố hai bờ hạ lưu; về giải pháp thiết kế: thường bố trí một tường phân dòng ngăn cách giữa cửa ra công lấy nước và tràn (có thể là hố xói của tràn). 1.2.1.4. Đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế Các công trình hầu hết được thiết kế sơ sài do ít, hoặc không có tài liệu về địa hình, địa chất, thủy văn cũng như thiếu xây dựng quy trình vận hành hồ, thiếu sự tham gia cán bộ chuyên môn chuyên ngành trong việc thiết kế, thẩm định dự án, quy mô hạng mục công trình của hồ chứa thiết kế không tính đến các yếu tố bất lợi không lường trước về giải pháp tháo lũ lớn khẩn cấp, vượt tần suất thiết kế vì vậy không có các hạng mục về tràn sự cố, công trình tháo lũ lớn khẩn cấp. Mặt khác do xây dựng từ 8 những thập kỷ 70, 80 khi nền kinh tế đất nước còn khó khăn, hệ thống văn bản, các tiêu chuẩn phòng lũ để áp dụng tính toán thiết kế hồ cũng không có tính an toàn cao như các tiêu chuẩn hiện hành ngày nay. 1.2.2. Sự cố vỡ đập gây ra do dòng thấm Phá hoại của đập đất thường xảy ra do quá trình thấm gây nên. Dòng thấm qua thân đập và nền có khả năng gây nên xói mòn tạo thành những kênh nhỏ trong đất. Những kênh này từ phía chân đập sẽ phát triển ngược về phía mặt trước của đập và sẽ gây sụp đổ đập. Thấm trong đập cần phải được kiểm tra mực nước trong thân đập, vận tốc của dòng chảy và lưu lượng thấm qua đập để đánh giá ổn định của đập. Do vậy, những vấn đề thấm và ổn định thấm của đập cần phải được phân tích kỹ khi xây dựng đập. Với đập đất muốn phát huy hiệu quả trước tiên phải an toàn về mặt kỹ thuật. Cụ thể đảm bảo ổn định trượt, ổn định thấm không lún nứt quá giới hạn, không bị xói lở, không có các ẩn họa trong đập, các công trình trong đập cũng phải an toàn. Thấm gây ra hư hỏng cục bộ trong đập và nền là hiện tượng thường gặp ở phần lớn các đập. Thấm thuộc loại nguy cơ tiềm ẩn mà về lâu dài có thể dẫn đến sự cố vỡ đập. Sự phá hủy ngầm của thấm diễn ra ở bên trong (rất khó phát hiện) một cách lặng lẽ, thường kéo dài trong nhiều năm nên khi bùng phát ra sự cố thường rất khó khắc phục. Tuy nhiên, nếu quản lý chặt chẽ, thường xuyên quan sát thì có thể nhận biết được bằng mắt thường qua các biểu hiện như: mái hạ lưu bị ướt, vùng thềm sau đập bị lầy hóa các hố sụt, võng trên mặt đập, sự phát sinh các dòng chảy có mang theo đất,... để tiến hành ngăn chặn ngay từ đầu. Dưới đây là một số dạng sự cố điển hình: 1.2.2.1. Sự cố thấm trong thân đập Thấm trong thân đập bắt nguồn từ sự phát triển dòng thấm tuân theo định luật Đacxi chuyển dần sang sự hình thành dòng chảy tự do (chảy rối). Chịu áp lực của cột nước thượng lưu, dòng chày này ngày càng tăng lên cả lưu lượng lẫn lưu tốc vì quá trình chảy luôn cuốn theo các thành phần hạt nhỏ làm cho đường chảy luôn mở rộng. Sự phát triển đường chảy gây sập lở vùng chuyển tiếp đắp bằng các vật liệu thô tạo nên các hang rỗng và đến một thời điểm khi vận tốc, lưu lượng nước đủ mạnh thì phá vỡ cửa ra ở hạ lưu, lấn dần vào thân đập. Nếu không xử lý kịp thời có thể dẫn đến vỡ đập. Nguyên nhân dẫn đến sự hình thành đường chảy trong đập trước hết phải xem xét tìm kiếm xem có yếu tố bất hợp lý tồn tại như: Vật liệu đắp không tốt; Khảo sát vật liệu không đúng với thực tế, thí nghiệm sai các chỉ tiêu cơ lý lực học của vật liệu đất; Thiết kế sai dung trọng khô của đập; Không có biện pháp xử lý thích hợp đối với độ ẩm của đất; Thi công đầm nén không đảm bảo kỹ thuật; Thiết bị tiêu nước qua thân đập không làm việc, khắc phục được các vấn đề này thì coi như là đã giải quyết cơ bản được tai nạn thấm. Trong thiết kế cần quan tâm một số vấn đề sau: - Cần xem xét kỹ gradien thấm trên toàn mặt cắt đập ứng với các trường hợp bình thường và bất lợi. Cần lưu ý xem xét gradien thấm ở một số vị trí đặc biệt so với 9 gradien cho phép (vùng tiếp xúc của các khối, vùng dòng thấm bị đổi hướng, vùng ra cửa đường thấm trên mái hoặc vào lọc,...). - Bài toán thấm hiện nay thường đưa ra kết quả đều đạt. Hầu như đường bão hòa trong đập đều rất thấp và nước đều được thu về thiết bị lọc. Thực tế thấm của các đập đã xây dựng xấu hơn nhiều. Điều đó có nghĩa là thiết bị lọc trong đập không làm việc hoặc không đạt hiệu quả mong muốn hoặc chất lượng đất trong thân đập không đúng với các chỉ tiêu thiết kế. - Công tác đắp nếu không quản lý chặt chẽ chất lượng đất, chiều dày lớp đổ, số lần đầm,... cùng với việc xử lý tiếp giáp giữa các lớp đắp dễ phát sinh thành các dòng thấm ngang lớn trong đập. Tất cả các yếu tố nói trên là nguyên nhân chính tiềm ẩn tạo ra sự hình thành các dòng chảy trong thân đập. Ngoài ra, chất lượng đất đắp thuộc loại kém bền, loại đất bị xói ngầm có nguồn gốc tàn tích thường tạo ra các vùng yếu trong đập. Điều này có thể khắc phục bằng các nghiên cứu chuyên đề và các giải pháp thích hợp. 1.2.2.2. Sự cố thấm ở phần tiếp xúc công trình Khi trong đập đất có bố trí công trình bê tông (cống, tràn, ...) thì ở vị trí tiếp giáp của công trình với đất đắp đập là nơi thường gây ra sự cố về thấm. Yêu cầu xử lý tiếp giáp giữa công trình và đập rất cao, bao gồm việc tạo ra đường thấm dài hơn bằng các đai (gân) bao quanh công trình, quét bitum dày phủ mặt bê tông tiếp giáp, đất đắp quanh mang được dùng có tính sét cao và được đầm nén bằng những công cụ đặc biệt. Tuy nhiên, vùng tiếp giáp này chỉ có thể ổn định khi vấn đề lún ở đây được khống chế chặt chẽ. Cụ thể là phải đảm bảo sao cho ở cùng một vị trí, lún của công trình bê tông luôn nhỏ hơn rất nhiều so với lún của đập. Tốt nhất là công trình bê tông có độ lún rất nhỏ hoặc không lún. Điều này cho phép tạo ra sự nén ép thường xuyên của đất đắp đập lên công trình bê tông, bù kín và giảm thiểu bề rộng khe tiếp giáp. Những giải pháp nêu trên không đòi hỏi có kỹ thuật phức tạp gì nhưng nếu không thực hiện nghiêm túc, tỉ mỉ thì cũng có thể dẫn đến hình thành đường chảy gây ra sự cố. 1.2.2.3. Sự cố thấm ở nền đập - Đập bê tông nói chung (và các đập tràn nói riêng) có điều kiện nền tốt, thường là đá. Vấn đề tạo màn chống thấm thượng lưu về cơ bản giải quyết được hiện tượng thấm trong nền. Tuy nhiên, một số đập đặt trên nền đá có tính thủy phân hoặc suy giảm chỉ tiêu cơ lý khi tiếp nước lâu ngày (vôi hóa, rửa trôi, ...) ngoài việc xử lý nền trong thời kỳ thi công đập còn phải tính đến công tác xử lý ở thời kỳ khai thác sau này. Các bố trí thủy công phải tạo thuận lợi cho việc bơm khô và khoan phụt qua bản đáy. Nếu không tính trước thì việc phục hồi nền sau này sẽ hết sức khó khăn, thậm chí không còn tính khả thi nữa. - Những khối đập đặt trên nền là vùng của đứt gãy lớn nếu không xử lý cố kết nền đúng mức cũng có thể dẫn đến mất ổn định khi gặp lũ lớn. 10 1.2.2.4. Sự cố thấm qua bờ vai đập Nguyên nhân: Thiết kế sai biện pháp tiếp giáp giữa đập và vai; Thi công không đúng thiết kế, bóc bỏ lớp thảo mộc không hết; Đầm nện chỗ tiếp giáp không tốt Hiện tượng mất ổn định do thấm dẫn đến hư hỏng bờ vai đập thường xảy ra ở vùng bờ vai là đất có độ rỗng lớn, xốp và đất bụi có tính dính kết yếu, các đá nứt nẻ lớn. Xử lý tiếp giáp giữa đập đắp và đập bê tông với bờ vai không đúng cách cũng tạo ra sự cố này. Thông thường, vùng tiếp giáp với vai đập đất đá đều được san bạt giảm bớt độ dốc, đánh bậc rộng và xử lý chống thấm ăn sâu vào vai nhằm tạo ra đường thấm vòng trên mặt bằng đủ dài để gradien thấm trong đất và cửa ra nhỏ hơn gradien cho phép. Vai của đập bê tông ngoài công tác tạo màn chống thấm còn phải tiến hành cố kết để nền trở nên bền vững hơn. Nếu để sự cố vỡ mang xảy ra ở đây thì khối đập chính có nguy cơ đổ vỡ rất lớn. 1.2.3. Những loại sự cố thường gặp khác 1.2.3.1. Sạt, sập mái thượng lưu đập Nguyên nhân gây nên sạt mái thượng lưu đập, bão lớn sóng to kéo dài, đầu tiên phá hẳn lớp gia cố, tiếp đó phá khối đất ở phần thượng lưu thân đập (tính sai cấp bão); Nước hồ rút đột ngột ngoài dự kiến thiết kế; Sức bền của đất đắp đập không đảm bảo các yêu cầu của thiết kế; 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 đất đắp đập không đảm bảo yêu cầu thiết kế; Địa chất nền đập xấu không được xử lý; Thi công lớp gia cố kém chất lượng; Trong đó, Hiện tượng rút nước nhanh không kiểm soát trong thời kỳ hồ đầy nước là nguy cơ gây sập mái (trượt mái) nguy hiểm nhất. Hậu quả rút nước nhanh đã làm cho cung trượt nặng thêm (do bị bão hòa), trong cung trượt xuất hiện dòng thấm chảy về mái (thượng lưu) kéo cung trượt đi xuống. Dưới tác dụng của 2 loại lực gia tăng nói trên nếu không tính trước có thể dẫn đến hiện tượng sập mái. Hiện tượng này cũng có thể xẩy ra khi đập có biểu hiện mất ổn định, yêu cầu phải hạ thấp nhanh nước trong hồ. Để hạn chế, loại bỏ sự cố cần thiết xây dựng “Quy trình rút nước có kiểm soát” chỉ định được tốc độ rút nước (cm/ngày), giới hạn rút nước cho phép (chiều sâu nước được phép rút) nhằm giữ mái được ổn định mà vẫn ứng cứu được đập. Ngoài ra, việc bố trí các khối lăng trụ, tường nghiêng không hợp lý, sử dụng vật liệu không tương thích (ví dụ dùng đất có tính trương nở, co ngót lớn trong các đập ở Miền Nam Trung Bộ) cũng có thể gây ra các hư hỏng trên. 1.2.3.2. Sạt, sập mái hạ lưu đập Nguyên nhân sạt, sập mái hạ lưu, địa chất nền xấu hơn dự kiến của thiết kế do khảo sát đánh giá không đúng với thực tế; Sức bền của đất đắp đập kém hơn dự kiến của thiết kế do đánh giá sai các chỉ tiêu về chất lượng đất đắp đập; Nền đập bị thoái hóa sau khi xây dựng đập nhưng khi khảo sát và thiết kế đã không dự kiến được; Thiết kế chọn sai tổ hợp tải trọng; Thiết kế chọn sai sơ đồ hoặc phương pháp tính toán; Chất 11 lượng thi công đất đắp đập không đảm bảo; Tiêu thoát nước mưa trên mặt mái hạ lưu không tốt, khi mưa kéo dài toàn thân đập bị bão hòa nước ngoài dự kiến của thiết kế. Trong tuyến áp lực đập đất đá thường công trình tràn được đặt ở vai đập vì thế dòng xả hạ lưu cũng gây ra các bất lợi cho mái như ở đập tràn bê tông. Thông thường, nền tràn của loại đập này thường có chất lượng thấp hơn, vùng xói phát triển rộng hơn lan cả xuống; hạ lưu nên sự ổn định mái cũng kém hơn. Tất cả các nhược điểm nêu trên có thể hạn chế và ngăn ngừa khi đưa ra được một bố trí hợp lý trong mặt bằng tổng thể cùng với những biện pháp bảo vệ hợp lý. Tương tự như mái thượng lưu, việc bố trí các khối lăng trụ, tường nghiêng không hợp lý, sử dụng vật liệu không tương thích cũng có thể gây ra các hư hỏng trên. 1.2.3.3. Sự cố do nứt ngang đập Nứt ngang đập là sự cố thuộc dạng nguy hiểm, khó xử lý, đặc biệt ở những đập có chiều cao lớn. Hiện tượng này cũng đã từng xảy ra ở Việt Nam như: Hồ Yên Lập, dung tích 11 triệu m3 nước, chiều cao đập Hmax = 37.0m, tháng 10/1982 khi hồ đang tích nước, cống dẫn dòng bị gãy đột ngột nước hồ chảy qua cống rất mạnh, với cột nước rất lớn tới 24m, làm rung động toàn bộ cống và đoạn đập đất lân cận, làm cho đập chính nứt rạn, tại 25 vết nứt với chiều rộng kẽ nứt từ 1,5  3 cm, sụt lớp gia cố mái thượng lưu. Nguyên nhân: Do động đất; Lún nền đột biến do chất lượng nền kém; Lún không đều đột biến trong thân đập do chênh lệch đột biến về địa hình nền đập không được xử lý; Đất đắp đập có tính lún ướt lớn hoặc tan rã mạnh nhưng khi khảo sát không phát hiện ra hoặc có phát hiện ra nhưng thiết kế kết cấu đập không hợp lý. 1.2.3.4. Sự cố do nứt dọc đập Nguyên nhân gây nứt, nước hồ chứa dâng cao đột ngột gây ra tải trọng trên mái đập thượng lưu tăng đột biến; Nước hồ rút xuống đột ngột gây ra giảm tải đột ngột trên mái thượng lưu; Đất đắp đập khối thượng lưu có tính lún ướt hoặc tan rã mạnh nhưng khi khảo sát không phát hiện ra hoặc có phát hiện ra nhưng thiết kế kết cấu đập không hợp lý, nền đập bị lún trên chiều dài tim đập. 1.2.3.5. Một số sự cố điển hình a. Sự cố do thí nghiện xảy ra gây vở đập Suối Hành ở Khánh Hoà Đập Suối Hành có dung tích hồ: 7,9 triệu m3, chiều cao đập: 24m, chiều dài đập: 440m, đập được khởi công từ tháng 10/1984, hoàn công tháng 9/1986 và bị vỡ vào 2h15 phút đêm 03/12/1986. Thiệt hại do vỡ đập, trên 100 ha cây lương thực bị phá hỏng, 20 ha đất trồng trọt bị cát sỏi vùi lấp, 20 ngôi nhà bị cuốn trôi, 04 người bị nước cuốn chết. [3] Nguyên nhân: Khi thí nghiệm vật liệu đất đã bỏ sót không thí nghiệm 3 chỉ tiêu rất quan trọng là độ tan rã, độ lún ướt và độ trương nở, do đó đã không nhận diện được tính hoàng thổ rất nguy hiểm của các bãi từ đó đánh giá sai lầm chất lượng đất đắp 12 đập. Công tác khảo sát địa chất quá kém, các số liệu thí nghiệm về đất bị sai rất nhiều so với kết quả kiểm tra của các cơ quan chuyên môn. b. Sự cố do dòng thấm quanh mang cống Đập Suối Trầu ở Khánh Hoà xảy ra sự cố 04 lần nhưng lần 1 (năm 1977) là do sự cố thấm quanh mang cống. Đập Suối Trầu có dung tích 9,3triệu m3, Chiều cao đập cao nhất: 19,6m, Chiều dài thân đập: 240m. Nguyên nhân: xác định sai dung trọng thiết kế. Trong khi dung trọng khô đất cần đạt g = 1,84T/m3 thì chọn dung trọng khô thiết kế gk = 1,5T/m3 cho nên không cần đầm, chỉ cần đổ đất cho xe tải đi qua đã có thể đạt dung trọng yêu cầu, kết quả là đập hoàn toàn bị tơi xốp. Thêm vào đó thi công kém chất lượng: đào hố móng cống quá hẹp không còn chỗ để người đầm đứng đầm đất ở mang cống. Đất đắp không được chọn lọc, nhiều nơi chỉ đạt dung trọng khô gk = 1,4T/m3, đổ đất các lớp quá dày, phía dưới mỗi lớp không được đầm chặt. Về quản lý chất lượng: Không thẩm định thiết kế, giám sát thi công không chặt chẽ, nhất là những chỗ quan trọng như mang cống, các phần tiếp giáp giữa đất và bê tông, không kiểm tra dung trọng đầy đủ. Số lượng lấy mẫu thí nghiệm dung trọng ít hơn quy định của tiêu chuẩn, thường chỉ đạt 10%. Không đánh dấu vị trí lấy mẫu. c. Sự cố vỡ đập do thi công kém chất lượng Đây là lần vỡ thứ hai (năm 1978) của đập chính Suối Trầu. Khoảng bốn mét đập ở phần đỉnh đập (từ cao trình +21,6 - 25,6) lớp đất đắp có chiều dày 40 - 45cm, lớn gấp hơn 2 lần quy định. Kết quả là chỉ có một phần mỏng bên trên lớp được đầm chặt còn phần lớn ở dưới vẫn bị bở rời. Khi tích ở MNDBT (+22.50) tình trạng đập vẫn bình thường (do hồ chưa tạo áp lực lên khối này, H gần bằng 0). Sau trận mưa lớn mực nước dâng lên +24,40, cao hơn MNDBT l,90m thì khối này mới chịu cột nước H - l,90m đã xuất hiện dòng chảy rất mạnh mang theo bùn cát chảy qua lỗ rò thông từ thượng lưu về hạ lưu. Miệng lỗ rò thượng lưu ở cao độ khoảng +23,00; miệng ra ở +22,00 nẳm hoàn toàn trong lớp đất đắp xấu. Sau này còn xuất hiện thêm một lỗ rò nữa. Cuối cùng đã dẫn đến vỡ một đoạn đập chính dài 50m; dòng xả moi sâu 13 - 15m (cao trình đáy cửa vào ở +15,80 dốc về hạ lưu còn +13,00). ở hạ lưu còn tạo ra một hố xói sâu đến +12,20. Thiết kế chọn chỉ tiêu γk quá thấp, không phù hợp với đất đắp có nhiều dăm sạn cộng với thi công ẩu. Không phân loại, lớp đắp quá dày, thiết bị đầm nhẹ đó cũng là nguyên nhân làm cho sự phá hủy thêm trầm trọng. d. Sự cố do khảo sát, thiết kế Đập Am Chúa ở Khánh Hoà, đập được hoàn thành năm 1986, sau khi chuẩn bị khánh thành thì lũ về làm nước hồ dâng cao, xuất hiện lỗ rò từ dưới mực nước dâng bình thường rồi từ lỗ rò đó chia ra làm 6 nhánh như những vòi của con bạch tuộc xói qua thân đập làm cho đập vỡ hoàn toàn chỉ trong 6 tiếng đồng hồ. Nguyên nhân: Khảo sát xác định sai chỉ tiêu của đất đắp đập, không xác định được tính chất tan rã, lún ướt và trương nở của đất nên không cung cấp đủ các tài liệu 13 cho người thiết kế để có biện pháp xử lý. Thiết kế thì không nghiên cứu kỹ, sự không đồng nhất của các bãi vật liệu nên vẫn cho rằng đây là đập đất đồng chất để rồi khi dâng nước các bộ phận của đập làm việc không đều gây nên nứt nẻ, sụt lún, tan rã, hình thành các vết nứt và các lỗ rò. Còn thi công thì không đảm bảo chất lượng, đầm đất không đạt dung trọng nên khi hồ bắt đầu chứa nước, đất không được cố kết chặt, gặp nước thì tan rã. e. Sự cố do nối tiếp xấu giữa hai đoạn đập có thời gian thi công phân cách dài ngày Xảy ra tại đập Cà Giây (Bình Thuận) đoạn đập này bờ phải hoàn thành trước mười tháng đã trải qua mùa khô 1997. Trong thời gian này khí hậu rất khô nóng, mặt tiếp giáp không được bảo vệ, đất đắp thuộc loại đất trương nở mạnh nên bị nứt nẻ sâu. Mưa đến làm cho vết nứt bị khoét sâu thêm kéo theo cát sỏi lấp đầy gây ngộ nhận là mặt tiếp giáp vẫn tốt. Khi nối tiếp ở mặt tiếp giáp chỉ đào đi một lớp mỏng nên vẫn để lại nhiều vết nứt ở mặt tiếp xúc. Ban đầu ở vùng hạ lưu gần chân mái đập xuất hiện 3 hang rò nước kéo theo bùn đất có nguy cơ gây vỡ đập. Sau này, khi đào ra đã phát hiện ra 11 hang ngầm, trong đó có hang rộng đến 3,20m, cao l,65m. f. Sự cố do nứt ngang đập Đã xảy ra tại đập Suối Hành (Khánh Hòa), đập bị vỡ dài khoảng 100m nằm ở vai trái có bậc thụt dẫn đến chênh lệch lún ở khu vực lòng sông và đoạn cống lấy nước gây nứt dẫn đến vỡ đập. Ngoài ra, có nguyên nhân đất đắp chất lượng không đồng nhất như thiết kế đã tính toán. Nguồn vật liệu đất từ các bãi có thành phần hạt rất khác nhau nguồn là xung tích, tàn tích nhưng không được đánh giá chi tiết, dùng chỉ tiêu trung bình để thiết kế. g. Sự cố do rút nước nhanh không kiểm soát Tại hồ Yên Lập (Quảng Ninh) đang tích nước gần đầy để phục vụ tưới Đông Xuân 1982 - 1983 (ở cao độ +27,80 còn cách MNDBT l,70m) thì phải bịt cống dẫn dòng bị gãy đột ngột gây ra một tiếng nổ lớn làm cầu công tác rung lắc đung đưa mạnh; Nước xả qua cống lên tới trên 500 m3/s, với lưu tốc trung bình khoảng 15m/s làm tháp cống bị nứt ngang; toàn bộ khớp nối bị bóc, đuôi cống bị xói. Do hiện tượng rút nước nhanh (chỉ trong năm ngày mà nước hồ đã rút đến 17m) đã phát sinh 25 vết nứt mặt đập với chiều rộng từ 1,5 đến 3cm; lớp gia cố mái từ cao trình +22,00 bị sụt. h. Sự cố sạt mái lấp cửa dẫn nước vào tràn Xảy ra tại hồ Hồ Sông Mực, (Thanh Hóa), Hồ Tả Trạch (Thừa Thiên Huế), khi khảo sát địa chất đường dẫn nước của tràn cắt qua eo núi chỉ có 2 hố đào tại tim. Không có hố đào trên sườn dốc, không có hố khoan qua đáy kênh. Tài liệu khảo sát ít ỏi như vậy mà Tư vấn vẫn có thông báo về địa tầng. Tư vấn thiết kế chủ quan dùng nó để thiết kế vì cho rằng đá ở đây nông. Kênh cao 30 - 40m phần lớn mái vẫn là tàn tích, sườn tích nhưng mái đào thiết kế. Kết quả là khi gặp mưa lớn, khối đất này tích nước dẫn đến sạt theo mặt đá gốc. Khối sạt cao 35m, ước 25.000m3 ụp xuống lấp kín lòng kênh. May là kênh bị lấp trong khi đang thi công. Nếu xảy ra trong mùa lũ thì không 14 biết xử lý tai họa này ra sao. Sau này phải mở rộng đáy kênh lên gấp đôi và tăng cơ gấp ba, giảm độ dốc mái đào để mái đào lộ đá gốc. k. Sự cố do hỏng cửa Khi Hồ Dầu Tiếng (Tây Ninh) đã tích nước gần đầy (ở cao độ +23,28 còn cách MNDBT 1,12m) thì cửa tràn số 3 và 4 bị sập đo đứt tại cửa. Nước xả qua 2 khoang tràn lên tới trên 500 m3/s làm thất thoát 400 triệu mét khối nước từ hồ và gây ra lũ nhân tạo làm ngập một diện tích lớn lúa Đông xuân và lúa xạ ở hạ du sông Sài Gòn. 1.2.4. Một số sự cố những năm gần đây và nguyên nhân gây ra Mặc dù đã được Chính phủ hết sức quan tâm, các Bộ ngành và địa phương đã có nhiều nỗ lực trong công tác bảo đảm an toàn cho hồ chứa nước. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đã tác động ngày càng rõ nét đến an toàn đập hồ chứa ở nước ta. Mưa, lũ cực đoan diễn biến phức tạp, bất thường, mưa, lũ với cường độ lớn, cục bộ thường xuyên xảy ra ở nhiều nơi ảnh hưởng nghiêm trọng an toàn hồ chứa. Điển hình trong các năm 2010, 2013, 2015, 2017, hay như năm 2017 vừa qua, ở nước ta đã xảy ra 16 cơn bão (đặc biệt 4 cơn bão số 2, 4, 10, 12) và một số cơn Áp thấp nhiệt đới, không khí lạnh đã gây mưa lớn trên diện rộng. Điển hình trong các ngày từ 31/10/2017 đến 06/11/2017 tại các tỉnh Bắc Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ có mưa to đến rất to, các tỉnh từ Quảng Trị đến Bình Thuận có mưa rất to đến đặc biệt to, tổng lượng mưa nhiều trạm đạt 1.000-1.700 mm. Từ năm 2010 đến nay đã xảy ra 50 sự cố đập, hồ chứa,trong đó riêng năm 2017 do ảnh hưởng của liên tiếp những trận mưa lớn đã xảy ra một số sự cố đập, hồ chứa, như: Năm 2010: Vỡ đập hồ Khe Mơ, hồ Vàng Anh (Hà Tĩnh); Năm 2011: Xảy ra vỡ đập hồ Khe Làng, hồ 271 (Nghệ An); Năm 2012: Vỡ đập Tây Nguyên (Nghệ An); Năm 2013: Vỡ đập hồ Tây Nguyên (Lâm Đồng), Đồng Đáng (Thanh Hóa), Phân Lân (Vĩnh Phúc); Năm 2014: Sự cố vỡ đập phụ hồ chứa Đầm Hà Động, tỉnh Quảng Ninh; Năm 2017: Thấm qua thân đập chính, sạt lở 1 phần mái hạ lưu đập hồ chứa Núi Cốc (Thái Nguyên). [4] Để đánh giá nguyên nhân các sự cố trong thời gian qua cần phải được khảo sát, tính toán cụ thể về mưa, lũ, đánh giá chất lượng công trình, địa chất công trình. Tuy nhiên, theo các đánh giá sơ bộ nguyên nhân sự cố các hồ chứa nêu trên do các yếu tố chủ yếu sau: - Công trình đầu mối đã bị xuống cấp, chưa được sửa chữa, tồn tại khiếm khuyết như: thấm qua thân đập, thấm tại mang cống lấy nước, hư hỏng cống, tràn xả lũ, mối xâm hại, điển hình như một số sự cố tại tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, Đắk Lắk; - Do các hồ chưa được nâng cấp theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, dưới tác động của biến đổi khí hậu như hiện nay, công trình đầu mối của các hồ không đủ khả năng chống lũ (đập không đảm bảo kích thước, tràn thiếu khả năng xả);