Tải bản đầy đủ

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

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được
thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận văn

Nguyễn Anh Quý

i


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy cô giáo Khoa Công trình, cán bộ
phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thủy lợi đã giảng dạy, giúp đỡ
tác giả trong suốt quá trình học tập tại trường.
Đồng thời, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Quý, người
thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo và toàn thể các đồng nghiệp Công ty
TNHH MTV KTCT Thủy lợi Bình Thuận đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả có thể

hoàn thành khóa học và luận văn một cách tốt nhất.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã động
viên tinh thần, khích lệ để tác giả hoàn thành tốt luận văn.
Với thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót.
Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các
chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn.

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1
2. Mục đích của đề tài..................................................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ..............................................................2
5. Kết quả đạt được ......................................................................................................2
6. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................2
CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC VÀ AN TOÀN XẢ LŨ CỦA HỒ
ĐẬP ...................................................................................................................................
.........................................................................................................................................4
1.1

Tổng quan về hồ chứa nước ...............................................................................4

1.1.1

Các bộ phận của hồ chứa: ...........................................................................4

1.1.2

Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam .................5

1.2

An toàn hồ đập ...................................................................................................7

1.2.1

Thực trạng về an toàn hồ đập ......................................................................7

1.2.2

Những vấn đề đặt ra đối với hồ chứa [2] ....................................................9

1.2.3

Những sự cố thường gặp ở hồ chứa [3] ....................................................11

1.3

Khái quát chung về công trình tháo lũ [5] .......................................................19

1.3.1

Nhiệm vụ công trình tháo lũ......................................................................19

1.3.2

Phân loại công trình tháo lũ ......................................................................19

1.4

Những kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về nâng cao khả năng tháo ..25

1.4.1

Những kết quả nghiên cứu trên thế giới ....................................................25

1.4.2

Những kết quả nghiên cứu trong nước ......................................................26

1.4.3

Nhận xét các kết quả nghiên cứu ..............................................................27

1.5

Những vấn đề đặt ra và lựa chọn hướng nghiên cứu .......................................28

1.6

Kết luận chương 1 ............................................................................................29

CHƯƠNG 2 .... HIỆN TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP TĂNG KHẢ NĂNG THÁO LŨ CỦA
CÁC HỒ CHỨA Ở BÌNH THUẬN ..............................................................................30
2.1

Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tỉnh Bình Thuận [7] ................................30

2.1.1

Vị trí địa lý ................................................................................................30

2.1.2

Đặc điểm địa hình .....................................................................................30
iii


2.1.3

Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng và thảm phủ thực vật .............................. 31

2.1.4

Đặc điểm khí tượng, thủy văn ................................................................... 32

2.1.5

Hiện trạng kinh tế - xã hội ........................................................................ 33

2.2 Hiện trạng hồ đập và khả năng tháo lũ của hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình
Thuận ......................................................................................................................... 34
2.2.1

Hiện trạng hồ đập ...................................................................................... 34

2.2.2

Hiện trạng năng lực xả lũ của hồ chứa...................................................... 37

2.2.3

Một số sự cố xảy ra ở công trình tháo lũ .................................................. 40

2.3

Nghiên cứu các giải pháp làm chậm lũ, tăng khả năng tháo lũ của hồ chứa ... 41

2.3.1

Lý do phải tăng khả năng tháo của hồ: ..................................................... 41

2.3.2

Giải pháp công trình [6] ............................................................................ 42

2.3.3

Giải pháp phi công trình ........................................................................... 58

2.3.4

Xây dựng tiêu chí đánh giá an toàn về lũ (tiêu chí lũ)[8] ......................... 59

2.4

Kết luận chương 2 ............................................................................................ 62

CHƯƠNG 3 . NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ TĂNG KHẢ NĂNG
THÁO LŨ CHO HỒ SUỐI ĐÁ .................................................................................... 63
3.1

Giới thiệu chung về công trình hồ chứa nước Suối Đá [9] .............................. 63

3.1.1

Vị trí công trình ......................................................................................... 63

3.1.2

Đặc điểm địa hình, địa mạo: ..................................................................... 63

3.1.3

Đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng: ................................................................ 64

3.1.4

Đặc điểm mạng lưới sông suối: ................................................................ 64

3.1.5

Đặc điểm khí tượng, thủy văn:.................................................................. 64

3.1.6

Nhiệm vụ và quy mô của hồ chứa nước Suối Đá: .................................... 65

3.2

Hiện trạng và đánh giá về khả năng tháo lũ của hồ Suối Đá ........................... 69

3.2.1

Hiện trạng công trình tháo lũ .................................................................... 69

3.2.2

Đánh giá về khả năng tháo lũ .................................................................... 69

3.3

Các giải pháp công trình tăng khả năng tháo lũ cũa hồ ................................... 72

3.3.1

Giải pháp 1: Mở rộng quy mô tràn tự do, giữ nguyên cống xả sâu .......... 72

3.3.2

Giải pháp 2: Mở rộng quy mô cống xả sâu, giữ nguyên tràn tự do .......... 77

3.3.3

Giải pháp 3: Mở rộng quy mô tràn tự do và cống xả sâu ......................... 81

3.4

Phân tích và lựa chọn giải pháp công trình hợp lý .......................................... 85

iv


3.4.1

Tiêu chí lựa chọn giải pháp .......................................................................85

3.4.2

Tổng hợp kết quả các giải pháp ................................................................85

3.4.3

Phân tích các giải pháp và lựa chọn giải pháp hợp lý ...............................86

3.5

Xây dựng biểu đồ điều phối phòng lũ cho hồ Suối Đá ....................................88

3.5.1

Xác định lại tiêu chuẩn lũ thiết kế .............................................................89

3.5.2

Cập nhật tài liệu khí tượng – thủy văn, địa hình, địa mạo, thảm phủ .......89

3.5.3

Tính toán mưa ngày lớn nhất thiết kế .......................................................89

3.5.4

Tính toán lưu lượng đỉnh lũ và quá trình lũ thiết kế, lũ kiểm tra ..............89

3.5.5

Tính toán điều tiết lũ .................................................................................89

3.5.6

Xây dựng biểu đồ điều phối phòng lũ .......................................................90

3.5.7

Hướng dẫn sử dụng biểu đồ điều phối phòng lũ : .....................................92

3.6

Kết luận chương 3 ............................................................................................93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................94
1.

Những kết quả đạt được của luận văn ..............................................................94

2.

Những tồn tại ...................................................................................................94

3.

Kiến nghị ..........................................................................................................95

v


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình1.1 Các bộ phận của hồ chứa ................................................................................... 5
Hình1.2 Một số hình ảnh về hồ chứa trên thế giới .......................................................... 6
Hình1.3 Một số hình ảnh về hồ chứa ở Việt Nam .......................................................... 7
Hình1.4 Một số hình ảnh về sự cố hồ Vạn Hội (Bình Định) ........................................ 12
Hình1.5 Nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập, điển hình ở đập Phân Lân (Vĩnh Phúc) 13
Hình1.6 Thấm trong phạm vi thân đập, điển hình ở hồ Núi Cốc (Thái Nguyên) ......... 13
Hình1.7 Trượt mái thượng lưu, điển hình như đập Ngàn Trươi (Hà Tĩnh) .................. 14
Hình1.8 Kẹt cửa van tràn xả lũ đập Đầm Hà Động ...................................................... 16
Hình1.9 Nứt gãy cống dẫn đến vỡ đập, điển hình như đập Ia Krel II (Gia Lai) .......... 17
Hình1.10 Thấm dọc theo mang cống gây vỡ đập, điển hình như đập Z20 (Hà Tĩnh) .. 18
Hình1.11 Nước tràn qua đỉnh đập Đầm Hà Động (Quãng Ninh) do người quản lý
không theo dõi diễn biến mực nước về hồ khi đang có mưa lớn ................................. 18
Hình1.12 Nước tràn qua đỉnh đập thủy điện Hố Hô (Hà Tĩnh) do sự cố mất điện dẫn
đến tràn xả lũ không vận hành được ............................................................................. 19
Hình1.13 Đập Lòng Sông – Bình Thuận....................................................................... 20
Hình1.14 Bố trí đường tràn dọc ở đầu đập .................................................................... 20
Hình1.15 Đường tràn ngang .......................................................................................... 21
Hình1.16 Xi phông tháo lũ ............................................................................................ 22
Hình1.17 Giếng tháo lũ ................................................................................................. 23
Hình1.18 Đường tràn lũ kiểu gáo .................................................................................. 23
Hình1.19 Tràn không có cửa van điều tiết .................................................................. 24
Hình1.20 Tràn có cửa van điều tiết ............................................................................. 24
Hình 2.1 Bản đồ hành chính tỉnh Bình Thuận ............................................................. 30
Hình 2.2 Sơ đồ tổ chức quản lý ..................................................................................... 35
Hình 2.3 Một số hồ chứa ở Bình Thuận ........................................................................ 36
Hình 2.4 Hiện trạng hư hỏng một số hồ chứa của tỉnh Bình Thuận ............................ 37
Hình 2.5 Hình ảnh một số tràn xả lũ ở Bình Thuận ...................................................... 40
Hình 2.6 Hồ Trà Tân vào mùa lũ. ................................................................................. 40
Hình 2.7 Các giải pháp công trình chậm lũ, chia lũ của hồ chứa.................................. 42
Hình 2.8 Một số dạng tường cánh làm thuận dòng chảy .............................................. 43
vi


Hình 2.9 Mở rộng khẩu diện tràn ..................................................................................43
Hình 2.10 Hạ thấp ngưỡng tràn và làm cửa van ............................................................45
Hình 2.11 Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn đặc biệt ......................................................46
Hình 2.12 Nâng cao đập chắn để tăng mực nước lũ trong hồ .......................................46
Hình 2.13 Cắt dọc tràn sự cố hồ Truồi – Thừa Thiên Huế ...........................................47
Hình 2.14 Cắt dọc Tràn sự cố hồ Easoup Thượng - Đắc Lắc ......................................48
Hình 2.15 Cắt dọc tràn sự cố gây vỡ bằng năng lượng nổ - Hồ Kẻ Gỗ, Hà Tĩnh ........49
Hình 2.16 Tràn sự cố có cửa van Hồ Cà Giây, tỉnh Bình Thuận .................................51
Hình 2.17 Tràn của van tự động ...................................................................................52
Hình 2.18 Cắt dọc tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất ...........................53
Hình 2.19 Cắt dọc tràn sự cố kiểu dẫn xói gây vỡ đập đất ...........................................54
Hình 2.20 Tràn Labyrinth .............................................................................................55
Hình 2.21 Tràn sự cố kiểu cầu chì ................................................................................55
Hình 2.22 Tràn sự cố kiểu tấm gập mở nhanh .............................................................56
Hình 2.23 Sơ đồ đánh giá an toàn theo tiêu chí lũ .......................................................60
Hình 2.24 Biểu đồ điều phối phòng lũ ứng với các mực nước trước lũ và Btr khác nhau
.......................................................................................................................................61
Hình 3.1 Vị trí hồ chứa nước Suối Đá ...........................................................................63
Hình 3.2 Công trình đầu mối hồ chứa nước Suối Đá ....................................................66
Hình 3.3 Đập chính và đập phụ 1 hồ chứa nước Suối Đá .............................................67
Hình 3.4 Tràn xả lũ hồ chứa nước Suối Đá ...................................................................68
Hình 3.5 Hiện trạng tràn xả lũ hồ Suối Đá ....................................................................69
Hình 3.6 Mở rộng quy mô tràn tự do, giữ nguyên cống xả sâu ...................................72
Hình 3.7 Giải pháp 1: Mở rộng quy mô tràn tự do, giữ nguyên cống xả sâu...............76
Hình 3.8 Mở rộng quy mô cống xả sâu, giữ nguyên tràn tự do ...................................77
Hình 3.9 Giải pháp 2: Mở rộng quy mô cống xả sâu, giữ nguyên tràn tự do...............80
Hình 3.10 Mở rộng quy mô tràn tự do và cống xả sâu .................................................81
Hình 3.11 Giải pháp 3: Mở rộng quy mô tràn tự do và cống xả sâu ............................84
Hình 3.12 Biểu đồ điều phối phòng lũ hồ Suối Đá trường hợp 1 ................................91
Hình 3.13 Biểu đồ điều phối phòng lũ hồ Suối Đá trường hợp 2 ................................92

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thống kê số lượng, dung tích và diện tích tưới các hồ chứa thủy lợi ............ 6
Bảng 1.2: Phân loại các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập của nước ta gần đây................ 8
Bảng 1.3: Phân loại các nguyên nhân gây sự cố nhưng không vỡ đập ........................... 8
Bảng 1.4: Các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập do chủ quan của con người ................... 9
Bảng 2.1 Thống kê phân loại đất................................................................................... 31
Bảng 2.2 Diện tích thảm phủ (rừng) thay đổi theo thời gian ........................................ 32
Bảng 2.3 Diện tích lưu vực và chiều dài các sông chính .............................................. 33
Bảng 2.4 Thống kê theo dung tích hồ chứa................................................................... 34
Bảng 2.5 Thống kê theo chiều cao đập ......................................................................... 34
Bảng 2.6 Thống kê theo năm xây dựng ........................................................................ 34
Bảng 2.7 Phân loại theo loại tràn ................................................................................. 37
Bảng 2.8 Phân loại tràn theo hình thức có hay không có cửa van ................................ 38
Bảng 2.9 Phân loại tràn theo hình thức tiêu năng ......................................................... 38
Bảng 2.10 Phân loại tràn theo hình thức có hay không có tràn sự cố ........................... 38
Bảng 2.11 Tiêu chuẩn tính lũ theo các tiêu chuẩn, quy phạm qua các thời kỳ ............. 41
Bảng 3.1 Vận tốc gió ứng với các tần suất thiết kế ....................................................... 65
Bảng 3.2 Thông số dòng chảy lũ ứng với các tần suất .................................................. 65
Bảng 3.3 Kết quả tính toán điều tiết lũ .......................................................................... 70
Bảng 3.4 Kết quả tính toán chiều cao đập ..................................................................... 71
Bảng 3.5 Kết quả tính toán về kỹ thuật giải pháp 1 ...................................................... 73
Bảng 3.6 Kết quả tính toán mực nước hạ lưu................................................................ 73
Bảng 3.7 Kết quả tính toán kích thước bể ..................................................................... 74
Bảng 3.8 Kết quả tính toán về kinh tế giải pháp 1 ........................................................ 75
Bảng 3.9 Kết quả tính toán về kỹ thuật giải pháp 2 ...................................................... 78
Bảng 3.10 Kết quả tính toán mực nước hạ lưu.............................................................. 78
Bảng 3.11 Kết quả tính toán kích thước bể ................................................................... 78
Bảng 3.12 Kết quả tính toán về kinh tế giải pháp 2 ...................................................... 79
Bảng 3.13 Kết quả tính toán về kỹ thuật giải pháp 3 .................................................... 82
Bảng 3.14 Kết quả tính toán mực nước hạ lưu.............................................................. 82
viii


Bảng 3.15 Kết quả tính toán kích thước bể ...................................................................82
Bảng 3.16 Kết quả tính toán về kinh tế giải pháp 3 ......................................................83
Bảng 3.17 Thông số các giải pháp.................................................................................86
Bảng 3.18 Tổng hợp mực nước hồ lớn nhất trường hợp 1 ............................................90
Bảng 3.19 Tổng hợp mực nước hồ lớn nhất trường hợp 2 ............................................91

ix



MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bình Thuận là một tỉnh khô hạn nằm ở cực Nam Trung Bộ. Được sự quan tâm của
Đảng và Nhà nước về công tác phát triển thủy lợi, đến nay toàn tỉnh đã có hơn 174
công trình thủy lợi lớn nhỏ, trong đó các hồ chứa nước đóng vai trò cực kỳ quan trọng
trong sự phát triển kinh tế xã hội của địa phương.
Qua rà soát đánh giá toàn bộ 21 hồ chứa trên địa bàn tỉnh chỉ có hai hồ chứa có đập
bằng bê tông trọng lực, còn lại toàn bộ các hồ chứa là đập đất. Các hồ này phần lớn
được xây dựng cách đây đã hơn 20 năm trong thời kỳ đất nước còn khó khăn, nguồn
vốn đầu tư còn hạn hẹp, công tác thiết kế thi công còn chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
Trải qua quá trình khai thác phần lớn các hồ đã bắt đầu hư hỏng, xuống cấp nhưng do
nguồn kinh phí hạn hẹp nên vẫn chưa được tu sửa, nâng cấp một cách phù hợp dẫn đến
tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn hồ đập, đặc biệt là về an toàn lũ.
Bên cạnh đó, những năm gần đây do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu dẫn đến tình hình
thời tiết diễn biến khó lường, mưa lũ lớn liên tục xảy ra với tính chất ngày càng cực
đoan đã đe dọa trực tiếp đến an toàn hồ đập. Tình trạng lũ lớn vượt thiết kế, công trình
tháo lũ không đảm bảo năng lực xả … dẫn đến nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập, tàn
phá cơ sở vật chất ở hạ du thực tế đã xảy ra đối với nhiều hồ chứa.
Với những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp tăng khả năng tháo nhằm
đảm bảo an toàn cho hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận và áp dụng cho hồ Suối
Đá” thực sự có ý nghĩa khoa học, nhằm giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đang đòi
hỏi.
2. Mục đích của đề tài
- Đánh giá hiện trạng về an toàn hồ chứa theo năng lực xả lũ trên địa bàn tỉnh Bình
Thuận.
- Nghiên cứu đề xuất các giải pháp tăng khả năng tháo lũ hồ chứa.
1


- Áp dụng tính toán cho hồ Suối Đá.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu: Các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận, áp dụng tính

toán cho hồ Suối Đá.
 Phạm vi nghiên cứu: Công trình tháo lũ và các giải pháp tăng khả năng tháo.

4.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
 Cách tiếp cận: Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong
việc nâng cao khả năng tháo lũ các hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam.
 Phương pháp nghiên cứu
- Điều tra, thu thập, tổng hợp các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước.
- Điều tra, phân tích, đánh giá hiện trạng hồ đập và khả năng tháo lũ của các hồ chứa
trên địa bàn tỉnh Bình Thuận.
- Nghiên cứu các giải pháp tăng khả năng tháo lũ. Phân tích, tính toán và lựa chọn giải
pháp hợp lý cho hồ Suối Đá.
5. Kết quả đạt được
- Tổng quát về hồ chứa nước và thực trạng về an toàn hồ đập.
- Đánh giá hiện trạng xả lũ của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Bình Thuận.
- Đề xuất được các giải pháp tăng khả năng tháo lũ cho hồ chứa.
- Phân tích, lựa chọn giải pháp tối ưu cho một công trình cụ thể là hồ chứa nước Suối
Đá.
6. Cấu trúc của luận văn
Nội dung của luận văn được cấu trúc như sau:
Chương 1: Tổng quan về hồ chứa nước và an toàn xả lũ của hồ đập.

2


Chương 2: Hiện trạng và giải pháp tăng khả năng tháo lũ của các hồ chứa ở Bình
Thuận.
Chương 3: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý tăng khả năng tháo lũ cho hồ Suối
Đá.

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC VÀ AN TOÀN XẢ
LŨ CỦA HỒ ĐẬP
1.1 Tổng quan về hồ chứa nước
Trên thế giới, hồ chứa nước được xây dựng và phát triển rất phong phú, đa dạng. Vai
trò và tầm quan trọng của hồ chứa đối với đời sống con người đã được chứng minh
qua thời gian. Tùy theo yêu cầu về nhiệm vụ, điều kiện địa hình, địa chất… mà hồ
chứa được xây dựng với nhiều quy mô và hình thức khác nhau.
Việc xây dựng hồ chứa nhằm điều tiết dòng chảy trên sông, suối để phục vụ cho lợi
ích của con người như phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, cấp nước cho công nghiệp,
sinh hoạt của nhân dân, phát điện, cải tạo môi trường sinh thái, phòng chống lũ lụt cho
hạ du...
1.1.1

Các bộ phận của hồ chứa:

- Lưu vực: là phần diện tích được giới hạn bởi các đường phân thủy, có nhiệm vụ hứng
nước cho hồ chứa. Nước được hứng trên lưu vực sẽ được tập trung vào dòng chính của
các sông, suối rồi đổ vào hồ chứa tạo thành kho nước. Diện tích lưu vực càng lớn thì
nguồn nước cung cấp cho hồ chứa càng dồi dào.
- Lòng hồ: là một phần của diện tích lưu vực, dùng để chứa nước từ dòng chính của
các sông, suối tập trung về. Lòng hồ càng lớn thì khả năng điều tiết, tích trữ và cung
cấp nước của hồ càng lớn
- Đầu mối công trình: là tập hợp các công trình được xây dựng tại một khu vực nào đó
để cùng thực hiện những nhiệm vụ của một giải pháp thủy lợi gọi là đầu mối công
trình thuỷ lợi.
- Hệ thống công trình: là tập hợp các đầu mối công trình thủy lợi và các công trình
thủy lợi trên một phạm vi rộng lớn nhất định để cùng giải quyết những nhiệm vụ của
một giải pháp thủy lợi.
- Hạ du hồ chứa: là vùng đất phía sau đập bao gồm cả con người, cây trồng, vật nuôi,
các công trình dân sinh, kinh tế, xã hội, quốc phòng, an ninh được trực tiếp hưởng lợi
từ hồ chứa hoặc bị ảnh hưởng do các tác động từ hồ chứa gây nên.
4


Hình1.1 Các bộ phận của hồ chứa
1.1.2

Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam

1/ Tình hình xây dựng hồ chứa trên thế giới:
Các phát hiện khảo cổ học cho thấy các đập đất đơn giản và mạng lưới kênh rạch đã
được con người xây dựng cách đây hơn 4000 năm trước Công nguyên. Thời cổ đại,
người Trung Quốc, Ai Cập, La Mã và một số nước khác đã biết sử dụng vật liệu tại
chỗ để đắp đập ngăn sông tạo thành hồ chứa. Điển hình như những đập đất, đập đá đổ
được xây dựng khoảng năm 1300 trước Công nguyên ở Syria; đập Marib xây dựng
khoảng năm 750 trước Công nguyên ở Yemen hay các hệ thống đập được xây dựng
vào năm 2280 trước Công nguyên ở Trung Quốc...
Hiện nay thế giới đã xây dựng hơn 1400 hồ có dung tích trên 100 triệu m3 nước/hồ với
tổng dung tích 4.200 tỷ m3. Theo tiêu chí phân loại của Ủy ban quốc tế về đập lớn
(ICOLD) hồ có dung tích từ 3 triệu m3 trở lên hoặc chiều cao đập trên 15m thuộc loại
hồ đập lớn có số lượng hơn 45.000 hồ. Trong đó Châu Á có 31.340 hồ (chiếm 70%),
Bắc và Trung Mỹ có 8.010 hồ, Tây Âu có 4.227 hồ, Đông Âu có 1.203 hồ, Châu Phi
có 1260 hồ, châu Đại Dương 577 hồ.

5


Hồ Oroville (Mỹ)

Hồ Glenbawn (Australia)

Hình1.2 Một số hình ảnh về hồ chứa trên thế giới
2/ Tình hình xây dựng hồ chứa ở Việt Nam:
Ở Việt Nam tính đến năm 2013 cả nước đã xây dựng được 6.886 hồ chứa, trong đó có
6.648 hồ chứa thủy lợi và 238 hồ chứa thủy điện với tổng dung tích khoảng 63 tỷ m3
nước. Với vai trò quan trọng của mình, hồ chứa thủy lợi đã được xây dựng rộng khắp
trên cả nước và có xu hướng phát triển ngày càng mạnh mẽ.
Hồ chứa xây dựng rộng khắp nhưng phân bố không đều giữa các vùng miền. Khu vực
từ Nghệ An trở ra đến các tỉnh miền núi phía Bắc là 4.224 hồ (chiếm 64%), các tỉnh
Miền Trung và Tây Nguyên từ Nghệ An tới Bình Thuận là 2.323 hồ, từ Bình Thuận tới
các tỉnh Đồng bằng Sông Cửa Long là 101 hồ. Các tỉnh có nhiều hồ chứa là Nghệ An:
752 hồ, Thanh Hóa: 526 hồ, Hòa Bình: 513 hồ, Tuyên Quang: 478 hồ…
Hồ chứa thủy lợi tuy nhiều về số lượng nhưng các hồ chứa có quy mô vừa và lớn chỉ
chiếm hơn 10%, còn lại chủ yếu là các hồ nhỏ với quy mô từ 1 triệu m3 trở xuống.
Bảng 1.1: Thống kê số lượng, dung tích và diện tích tưới các hồ chứa thủy lợi
Dung tích

Diện tích

124

(106 m3)
9.068

tưới (ha)
685.030

W = 3 ÷ < 10 triệu m3 hoặc H > 15m

578

1.365

124.450

3

W = 1 ÷ < 3 triệu m3, H < 15m

363

411

45.100

4

W = 0,2 ÷ < 1 triệu m3, H < 15m

2.335

486

62.770

3.248

670

73.560

6.648

12.000

990.910

Số lượng

STT

Loại hồ chứa

1

W ≥ 10 triệu m

2

5

3

3

W = 0,05 ÷ < 0,2 triệu m , H < 15m
Tổng cộng
6


Hồ Núi Cốc (Thái Nguyên)

Hồ Sông Quao (Bình Thuận)

Hình1.3 Một số hình ảnh về hồ chứa ở Việt Nam
1.2 An toàn hồ đập
1.2.1

Thực trạng về an toàn hồ đập

1/ Về mặt kỹ thuật:
Ở Việt Nam, theo thống kê của Tổng cục Thủy Lợi [1] cả nước có khoảng 6.648 hồ
thủy lợi phân bố ở 44/63 tỉnh thành, trong đó hồ chứa có đập bằng vật liệu địa phương
chiếm hơn 90%. Đặc điểm của các đập này là trong quá trình làm việc rất dễ xảy ra
hiện tượng thấm mất nước, hư hỏng thiết bị bảo vệ mái, lún nứt thân đập; khi mưa lũ
kéo dài đập dễ bị bão hòa nước làm sạt trượt mái đập, đặc biệt nếu nước tràn qua đỉnh
đập có thể gây xói sâu vào thân đập dẫn đến vỡ đập.
Phần lớn các hồ chứa ở nước ta đã được xây dựng cách đây 30÷40 năm, trải qua quá
trình vận hành khai thác lâu dài đã xuống cấp và xuất hiện các sự cố như: nước tràn
qua đỉnh đập, đập bị thấm, hư hỏng lớp gia cố mái thượng lưu, xói lở mái hạ lưu, xuất
hiện tổ mối gây sụt lún trong thân đập; tràn không đủ năng lực xả, thấm qua mang
tràn, hư hỏng thân tràn; cống lấy nước bị lún sụt, thấm hai bên mang cống, hư hỏng
thân cống, tháp cống, dàn van… Trong những nguyên nhân đó, nguyên nhân do khả
năng tháo không đảm bảo đã gây ra sự cố mất an toàn hồ chứa chiếm tỷ lệ khá lớn.
Qua rà soát hiện cả nước có 1.150 hồ chứa cần phải sửa chữa nâng cấp trong thời gian
tới. Trong đó những hồ dung tích trên 10 triệu m3 có 21 hồ hư hỏng, 10 hồ thiếu khả
7


năng xả lũ; hồ dung tích 3÷10 triệu m3 có 160 hồ hư hỏng, 35 hồ thiếu khả năng xả lũ;
hồ dung tích nhỏ hơn 3 triệu m3 có 924 hồ hư hỏng, phần lớn các hồ xây dựng từ
những năm 1960-1970 đều không đảm bảo khả năng xả lũ.
Thống kê 17 đập đất bị vỡ ở nước ta trong 30 năm lại đây cho thấy nguyên nhân chủ
yếu là do mưa lũ gây ra, một số nguyên nhân khác như do thấm, ổn định…chiếm tỉ lệ
ít hơn (xem bảng 1.2).
Bảng 1.2: Phân loại các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập của nước ta gần đây
Nguyên nhân

Mưa lũ

Địa chất,

Số lượng (hồ)

10

địa chấn
1

Tỷ lệ (%)

59

6

Ổn định,

Thấm

Tổng

2

kết cấu
4

17

12

23

100

Đánh giá về mức độ an toàn hồ chứa ở nước ta, có khoảng 1.300 hồ chứa được xây
dựng sau năm 2000 và 633 hồ được sửa chữa nâng cấp từ năm 2003 đến nay là đảm
bảo an toàn trong điều kiện thời tiết không quá bất thường. Còn lại các hồ chứa xây
dựng trước năm 2000 chưa được sửa chữa nâng cấp thì sau thời gian dài vận hành đến
nay nhiều hồ bị xuống cấp nghiêm trọng và xuất hiện nhiều sự cố. Các sự cố xảy ra tuy
chưa gây nên vỡ đập nhưng nó tồn tại và diễn biến âm ỉ, tiềm ẩn nguy cơ vỡ đập trong
mùa mưa lũ.
Bảng 1.3: Phân loại các nguyên nhân gây sự cố nhưng không vỡ đập

STT

Vùng

Tổng số

Số đập

hồ đập

có sự cố

Tổng số
lượt đập
bị sự cố

Do

Do địa

Do

mưa lũ

chất

thấm

Do kết
cấu, ổn
định

1

Đông Bắc

2.151

418

669

26%

6%

27%

41%

2

Tây Bắc

796

132

300

25%

8%

24%

43%

3

Tây Nguyên

732

118

265

28%

9%

29%

34%

4

Miền Trung

1.360

1.360

708

26%

6%

31%

37%

5.039

1.004

1.942

26%

7%

28%

39%

Tổng cộng

8


2/ Về quản lý, vận hành:
Số lượng hồ nhỏ quá nhiều lại nằm rải rác, phân tán. Nhiều hồ nằm trong vùng sâu,
vùng xa nên hầu hết đều không có đường quản lý, thậm chí nhiều hồ lớn đường quản
lý bị chia cắt khi xả lũ dẫn tới xe cơ giới không thể tiếp cận để kiểm tra, ứng cứu khi
có sự cố.
Tổ chức quản lý Nhà nước về thủy lợi nói chung và hồ chứa nói riêng còn yếu và
thiếu, chưa đáp ứng yêu cầu, nhất là cấp huyện, xã. Nhiều huyện không có cán bộ thủy
lợi, hầu hết các xã không có cán bộ hiểu biết chuyên môn thủy lợi nên hiệu quả quản
lý hạn chế.
Công tác quản lý về kỹ thuật, kiểm tra, quan trắc, kiểm định đập theo Nghị định
72/NĐ-CP của Chính phủ về an toàn hồ không được các chủ hồ thực hiện nghiêm túc,
nhất là các hồ chứa vừa và nhỏ. Thống kê 17 hồ bị vỡ gần đây ở nước ta do nhận thức
và chủ quan của con người cho thấy phần lớn nguyên nhân là do công tác quản lý vận
hành.
Bảng 1.4: Các nguyên nhân gây vỡ 17 hồ đập do chủ quan của con người
Nguyên nhân

Thiết kế

Thi công

Quản lý, vận hành

Tổng

Số lượng (hồ)

3

5

9

17

Tỷ lệ (%)

18

29

53

100

Nhiều hồ chưa có quy trình vận hành, nhiều hồ có quy trình nhưng không còn phù hợp
chưa được bổ sung kịp thời. Có hồ khi xả lũ không đúng quy trình đã được duyệt. Sự
phối hợp vận hành liên hồ trên lưu vực chưa tốt, khi xả lũ gây ngập lụt, thiệt hại cho hạ
du.
1.2.2

Những vấn đề đặt ra đối với hồ chứa [2]

1.2.2.1 Về chủ trương đầu tư:
Chủ trương đầu tư còn chưa hợp lý, chỉ chú trọng đầu tư xây dựng mới, đầu tư công
trình đầu mối mà chưa quan tâm nhiều đến đầu tư nâng cấp, hiện đại hóa, hoàn chỉnh
hệ thống nên thiếu đồng bộ đã ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác.

9


Cần ưu tiên đầu tư cho những công trình lớn mang lại hiệu quả kinh tế cao, tạo sức bật
phát triển kinh tế cho địa phương; ưu tiên đầu tư cho những vùng miền thực sự cần
thiết như các tỉnh khô hạn vùng Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng núi phía Bắc…
1.2.2.2 Về khảo sát, thiết kế:
Về khảo sát: đối với các công trình lớn thì công tác khảo sát được thực hiện khá bài
bản, tuy nhiên đối với các công trình nhỏ do khó khăn về nguồn vốn thường khối
lượng khảo sát bị cắt giảm dẫn đến kết quả tài liệu đôi khi chưa chính xác.
Về thiết kế: công tác thiết kế hồ chứa đã có những bước tiến dài trong thời gian qua.
Tuy nhiên hiện nay quy phạm, lý luận tính toán đôi khi còn chưa theo kịp với thực tiễn
làm việc của công trình. Việc xảy ra sai sót trong tính toán do người thiết kế vẫn còn
diễn ra ở nhiều công trình.
1.2.2.3Về công nghệ xây dựng:
Việc tiếp cận và ứng dụng các công nghệ xây dựng tiên tiến trên thế giới đã được thực
hiện từ nhiều năm nay nhưng nhìn chung vẫn còn chậm so với các nước khác.
Trang thiết bị, máy móc hiện đại phục vụ thi công đã được quan tâm đầu tư tuy nhiên
chỉ tập trung ở một số đơn vị lớn. Đội ngũ cán bộ có trình độ kỹ thuật cao vẫn còn
chưa nhiều.
1.2.2.4Về sử dụng, quản lý hồ chứa:
Công tác sử dụng, duy tu bảo dưỡng, sửa chữa, quan trắc… hồ chứa chưa được thực
hiện đầy đủ. Người quản lý chỉ chú trọng công tác khai thác sử dụng mà xem nhẹ duy
tu bảo dưỡng, công tác sửa chữa lớn chưa thực hiện định kì theo quy trình mà chỉ khi
nào hỏng mới tiến hành, khi xảy ra nguy cơ sự cố thì lại không có nguồn kinh phí để
khắc phục.
Công tác quan trắc còn nhiều bất cập như nhận thức còn đơn giản, cán bộ có chuyên
môn về quan trắc còn thiếu và yếu, nhiều hồ chưa có thiết bị quan trắc hoặc có nhưng
thiết bị quan trắc hầu hết là đơn giản. Công tác đo đạc ở các hồ có lắp đặt thiết bị tuy
đã thực hiện nhưng chưa đi vào nề nếp. Số liệu đo đạc được chưa có chuẩn đánh giá,
chưa sử dụng số liệu quan trắc được vào công tác đảm bảo an toàn đập.
10


Hiệu quả hoạt động của các tổ chức quản lý, khai thác vẫn còn thấp. Đối với bộ máy
quản lý Nhà nước về thuỷ lợi, phân giao nhiệm vụ giữa các cơ quan quản lý nhà nước
chuyên ngành còn nhiều bất cập, chồng chéo dẫn đến khó khăn trong điều hành chỉ
đạo.
1.2.2.5Về tự động hóa, hiện đại hóa:
Công tác nghiên cứu về tự động hóa, hiện đại hóa trong quản lý vận hành hồ chứa
bước đầu đã đạt được những kết quả nhất định, cần đẩy mạnh hơn nữa trong thời gian
tới nhằm theo kịp sự phát triển của các nước trên thế giới.
Việc ứng dụng tự động hóa, hiện đại hóa ở các hồ chứa những năm gần đây mặc dù đã
được quan tâm và triển khai nhưng vẫn còn chậm, mới chỉ thực hiện ở một số ít hồ
chứa lớn. Còn lại phần lớn các hồ chứa vẫn là các thiết bị lạc hậu, vận hành bằng sức
người là chủ yếu.
1.2.2.6 Về chống lũ, bão và hạn hán:
Hồ chứa ở nước ta chủ yếu là các hồ có quy mô nhỏ, trải qua quá trình vận hành khai
thác lâu dài hầu hết đã xuống cấp nên khả năng chống lũ, chống hạn khá hạn chế.
Tình trạng chặt phá rừng đầu nguồn, khai thác khoáng sản trong lòng hồ… làm cạn
kiệt dòng chảy vào mùa khô và tăng nguy cơ lũ vào mùa mưa vẫn chưa có giải pháp
khắc phục.
Quy trình vận hành chống bão, lũ ở nhiều hồ vẫn chưa có hoặc có nhưng không còn
phù hợp gây khó khăn khi xả lũ. Mặt khác sự phối hợp vận hành các hồ chứa trong
mùa lũ, đặc biệt là các hồ thủy điện chưa chặt chẽ dẫn đến ngập lụt gây nhiều thiệt hại
cho hạ du.
1.2.3

Những sự cố thường gặp ở hồ chứa [3]

1.2.3.1 Về mặt kỹ thuật:
1/ Sự cố ở lòng hồ

11


Hiện tượng đá lở hoặc sạt lở bờ hồ tạo nên những con sóng xung kích tác động trực
tiếp vào thân đập gây phá hủy đập, nếu chiều cao sóng tăng lên vượt sóng thiết kế có
thể gây ra nước tràn qua đỉnh đập.
Sự cố sạt lở lòng hồ hồ chứa nước Vạn Hội tỉnh Bình Định tháng 12/2016 và một ví dụ
điển hình. Vào lúc 5 giờ sáng ngày 16/12/2016 mưa lớn kéo dài đã gây lở núi phía
thượng lưu bờ trái đập, cách tràn xả lũ khoảng 300m gây ra một tiếng nổ lớn tạo nên
cột sóng nước cao khoảng 20m tràn qua đỉnh đập và nhà quản lý tràn. Sóng nước đánh
trực diện vào thân đập và tràn xả lũ đang điều tiết với chiều dài nước tràn qua đập
350m, chiều dài sóng nước đánh trực tiếp vào thân đập là 250m. Sóng đánh vào tràn
xả lũ đã làm hư hỏng cửa van tràn xả lũ, máy phát điện dự phòng, hệ thống đường dây
điện phía hạ lưu đập; ngoài ra khi nước tràn qua đỉnh đập và nhà quản lý tràn đã làm
xói lở thượng hạ lưu đập. Sự cố đã gây ra nhiều thiệt hại nhưng may mắn đã không
xảy ra vỡ đập [4].

Hình1.4 Một số hình ảnh về sự cố hồ Vạn Hội (Bình Định)
2/ Sự cố ở đập đất
- Lũ tràn qua đỉnh đập: nguyên nhân do 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.

12


Hình1.5 Nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập, điển hình ở đập Phân Lân (Vĩnh Phúc)
- Sạt mái đập thượng lưu: nguyên nhân do tính sai cấp bão, biện pháp 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 đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm nước mạnh không
được xử lý, biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng, chất lượng xử lý
nền kém, xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết kế không đề ra biện pháp
xử lý hoặc do thi công thực hiện không tốt.
+ Ở vai đập, mang công trình: do thiết kế đập không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện
pháp xử lý không tốt, đất đắp ở mang công trình không đảm bảo chất lượng, thực hiện
biện pháp xử lý không phù hợp với công trình cụ thể, hỏng khớp nối của công trình,
cống bị thủng.
+ Trong phạm vi thân đập: do chất lượng đất đắp đập 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, đất được đầm nện không đảm bảo độ chặt theo yêu cầu, thiết kế và thi công
không có biện pháp xử lý mối nối thi công do phân đoạn đập, thiết bị tiêu nước bị tắc,
hang chuột, tổ mối trong thân đập không phát hiện xử lý kịp thời.

Hình1.6 Thấm trong phạm vi thân đập, điển hình ở hồ Núi Cốc (Thái Nguyên)
13


- Nứt nẻ thân đập:
+ Nứt ngang đập do lún nền đột biến, lún không đều, đất đắp đập có tính lún ướt lớn
hoặc tan rã mạnh, phân đoạn thi công và xử lý nối tiếp các đoạn đập không tốt.
+ Nứt dọc đập do nước hồ dâng cao đột ngột, nền đập bị lún trên chiều dài dọc tim
đập, đất đắp đập khối thượng lưu có tính lún ướt hoặc tan rã mạnh, hiện tượng nứt gãy
thủy lực, đất đắp đập thuộc loại trương nở tự do mạnh.
- Trượt mái đập:
+ Trượt mái thượng lưu: do bão lớn sóng to kéo dài phá hỏng lớp gia cố làm phá hoại
khối đất bên trong, nước hồ rút đột ngột, đất dùng để 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.
+ Trượt mái hạ lưu: do địa chất nền xấu, đất dùng để đắp đập không đảm bảo, nền đập
bị thái hóa, thiết kế chọn sai sơ đồ hoặc phương án tính toán, chất lượng thi công đất
đắp đập không đảm bảo, thiết bị tiêu nước bị tắc, tiêu thoát nước mưa kém, thiết bị
chống thấm trong thân đập bị hỏng.

Hình1.7 Trượt mái thượng lưu, điển hình như đập Ngàn Trươi (Hà Tĩnh)
3/ Sự cố ở tràn tháo lũ:
- Sự cố do nguyên nhân thủy lực
+ Xói lở hạ lưu:
* Về thiết kế: tính toán thủy văn không chính xác làm lũ thực tế lớn hơn so với tính
toán ban đầu gây quá tải cho dốc nước và bể tiêu năng; đối với các công trình tiêu
năng đáy chọn chiều dài bể tiêu năng và sân sau chưa đủ, chiều cao tường bể tiêu năng
và tường cánh hạ lưu không đảm bảo; đối với các công trình tiêu năng phóng xa chưa
14


nghiên cứu kỹ địa chất nền hạ lưu, chưa tính đủ với các cấp lưu lượng dẫn đến vẽ
đường bao hố xói chưa đúng, không tính đến trường hợp xuất hiện gió thổi ngang…
* Về thi công: chất lượng thi công không đảm bảo dẫn tới dốc nước, bể tiêu năng, sân
sau dễ nứt gãy; không bố trí tầng lọc ngược hoặc tầng lọc bị tắc; đất đắp lưng tường
không đủ dung trọng, thi công mái kênh hạ lưu không đúng hệ số mái…
+ Phát sinh khí thực: nguyên nhân do chưa quan tâm đúng mức tới việc tính toán kiểm
tra khí thực hoặc đưa ra các biện pháp phòng khí thực chưa đảm bảo; chất lượng thi
công không đảm bảo.
+ Mài mòn lòng dẫn: nguyên nhân do thi công xong không dọn dẹp sạch sẽ vật liệu dư
thừa trên bề mặt công trình, khi xả nước dòng chảy với lưu tốc lớn cuốn theo các vật
liệu này gây mài mòn lòng dẫn.
+ Không đủ khả năng tháo như thiết kế: nguyên nhân do thiết kế chọn các hệ số không
chính xác, do thi công và quá trình sử dụng làm thay đổi các hệ số lưu lượng, hệ số co
hẹp...
+ Nước vượt tường bên: nguyên nhân do tính toán chưa xét đến các yếu tố sóng, hàm
khí, thu hẹp sau tràn đột ngột….
+ Thấm qua mang tràn: nguyên nhân do đường viền thấm không hợp lý, do không tính
toán hoặc tính không đúng thấm vòng quanh bờ tạo nên thấm mạnh quá giới hạn ở
mang tràn.
- Sự cố do thiết bị và vận hành: Sự cố do thiết bị và vận hành thường gặp ở các công
trình xả lũ có cửa van điều tiết. Các sự cố thường xảy ra ở cửa van, phai, thiết bị vận
hành và quá trình vận hành. Nguyên nhân do:
+ Về thiết kế: chọn sai sơ đồ kết cấu chịu lực của cửa van-càng van-trụ đỡ, chưa tính
hết các trường hợp chịu lực bất lợi, không thể hiện hết các yêu cầu về vật liệu, liên kết,
cấu tạo của hệ thống bản vẽ, không dự kiến nguồn điện dự phòng cho máy đóng mở;
hệ thống kiểm soát chất lượng sản phẩm thiết kế không làm hết trách nhiệm.
+ Về thi công: đơn vị thi công không tuân thủ các yêu cầu trong bản vẽ thiết kế và
hướng dẫn thi công; đơn vị giám sát không thực hiện đầy đủ trách nhiệm, để lọt sai sót
trong thiết kế và thi công.

15


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×