Tải bản đầy đủ

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 với 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

1

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

2

i


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
3

3


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

4

4


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

5

5


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

6

6


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
7



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
3

3

trên 3 triệu m hoặc đập cao trên 15m, 1.752 hồ chứa có dung tích từ 0,2 triệu m đến 3
3

3

triệu m và 4.336 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m . 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
3

xỉ 500 triệu m nước (trong đó hồ chứa nước thủy lợi Phú Ninh có dung tích là 344
3

3

3

triệu m ; hồ Khe Tân là 54 triệu m ; hồ Việt An là 22,95 triệu m ). 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
3

Trị. Năm 2013, đập hồ chứa nước Ea Đrăng, dung tích 1,2 triệu m , 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

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. 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.


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.
3

Trong đó hồ có dung tích từ 10 triệu m nước có 103 hồ, dung tích từ 3,0 đến cận 10
3

3

3

triệu m có 255 hồ, có từ 1÷3 triệu m có 459 hồ, từ 0,2÷1 triệu m có 1752 hồ và hồ
3

có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m 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.
3

Các hồ chứa lớn từ 10 triệu m trở lên thì phần lớn do Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn quản lý vốn, kỹ thuật thiết kế và thi công.
3

Các hồ chứa nhỏ từ 1-10 triệu m 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.


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.


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:


c) Phân loại theo diện tích tưới:

d) Phân loại theo dung tích hồ:


e) Phân loại theo chiều cao đập:

f) Phân loại theo thời gian xây dựng:


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


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.


+ 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.


+ 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


trình sai), gia công, chế tạo, lắp đặt không đảm bảo chất lượng; việc bảo dưỡng cửa
không đảm bảo chất lượng, vận hành sai quy trình.
+ Thấm dọc thành bên ngoài cống: Thấm dọc thành bên của cống do nguyên nhân sau:
Cống thiếu tường răng nối tiếp với thân đập, đất đắp xung quanh cống không đảm bảo
yêu cầu chống thấm, chất lượng thi công kém, đất xung quanh cống không được đầm
chặt, cống đặt trong hào sâu có vách dốc (khi đặt trong nền đá), không có tầng lọc ở
cuối cống để xử lý hiện tượng xói ngầm dọc theo cống.
Bảng 1.1: Thống kê các sự cố thường xảy ra ở hồ chứa
T
S
T

I T
h
1T
hấ
2S
ạt
3M
ức
4T

5C

6C
ửa

T

1
5
2
6
9
2
6
1
7
3

(Nguồn: Tổng cục Thủy lợi - năm 2012).
1.1.5. Hiện trạng hồ chứa trên địa bàn tỉnh Quảng Nam
Tỉnh Quảng Nam tính đến năm 2014 có 73 hồ chứa với tổng dung tích khoảng 500
3

triệu m ; diện tích tưới thực tế khoảng 22.000 ha, đạt xấp xỉ 60% so với thiết kế.
- Đặc điểm các hồ chứa nước trên địa bàn tỉnh:
Trừ một số hồ lớn như hồ Phú Ninh, hồ Khe Tân, hồ Vĩnh Trinh, hồ Việt An, hồ Thái
Xuân,… hầu hết các hồ chứa có quy mô nhỏ, diện tích tưới ít, tập trung ở vùng trung
du, miền núi và được xây dựng trong thời kỳ 1975-1990, được thiết kế trong điều kiện
tài liệu cơ bản chưa đầy đủ, việc thi công chủ yếu bằng thủ công;
Cơ sở vật chất, trang thiết bị quản lý, thông tin liên lạc của nhiều hồ chứa còn rất thiếu.


Đa số các hồ chứa nhỏ, hệ thống đường quản lý đi lại khó khăn, gây trở ngại cho công
tác ứng cứu công trình khi bị sự cố, nhất là trong mùa mưa bão.
- Nguyên nhân những tồn tại trên là:
Nguồn kinh phí đầu tư nâng cấp các hồ chứa còn ít;
Công tác duy tu bảo dưỡng công trình còn hạn chế, nhiều hư hỏng chỉ được sửa chữa
chắp vá, tạm thời;
Đối với những công trình do đơn vị của nhà nước quản lý tương đối tốt, đội ngũ công
nhân quản lý có trình độ chuyên môn được đào tạo cơ bản. Tuy nhiên đối với các công
trình do địa phương quản lý, hầu hết số cán bộ quản lý công trình không có nghiệp vụ
chuyên môn kỹ thuật thủy lợi, công tác quan trắc, đo đạc, lưu trữ tài liệu, hồ sơ quản lý
còn yếu kém dẫn đến công tác theo dõi, đánh giá tình trạng hoạt động của công trình
chưa chuẩn xác, thiếu kịp thời;
Công tác bảo vệ công trình chưa được quan tâm đúng mức, việc tuyên truyền vận động
và ý thức bảo vệ công trình thủy lợi của nhân dân còn hạn chế. Việc xâm phạm hành
lang bảo vệ công trình, đập phá lấy cắp vật tư, đào xẻ kênh lấy nước tùy tiện còn xảy
ra phổ biến;
Những hồ đập xây dựng từ những ngày mới giải phóng có kết cấu công trình dẫn nước
bằng đá xây, đến nay hư hỏng và xuống cấp trầm trọng. Hiện trạng có một hồ chứa,
đập đất bị lún, chiều cao không còn đúng theo thiết kế ban đầu, các kết cấu xây đúc,
cống áp lực, cửa cống và thiết bị đóng mở bị hư hỏng nghiêm trọng, việc khắc phục
hết sức khó khăn và tốn kém;
Công tác quản lý Nhà nước trong lĩnh vực thủy lợi ở cấp huyện, xã trong còn nhiều bất
cập, nhiều nơi không có cán bộ có trình độ chuyên môn nghiệp vụ thủy lợi.
1.2. Tổng quan về an toàn hồ chứa khi có lũ lớn.
1.2.1. An toàn hồ chứa
1.2.1.1. Thế nào là an toàn hồ chứa:


Hồ chứa được coi là an toàn, khi nó đảm bảo đầy đủ nhiệm vụ được giao trong trạng
thái làm việc ổn định bình thường của cả cụm đầu mối cũng như của từng hạng mục
công trình, kể cả khi xảy ra lũ lớn vượt thiết kế.
1.2.1.2. Các biểu hiện về mất an toàn hồ chứa:
Các biểu hiện về mất an toàn hồ chứa chủ yếu xảy ra với các hồ chứa hiện nay có các
biểu hiện như sau:
- Đập không đủ cao độ để chống lũ, bố trí công trình đầu mối chưa tuân theo các tiêu
chuẩn hiện hành, không đảm bảo chắn lũ lớn.
- Thấm qua nền, thân đập và vai đập gây xói ngầm hoặc sạt trượt mái hạ lưu, thấm hai
bên mang cống lấy nước;
- Thiết bị thoát nước thân đập làm việc không bình thường;
- Có hiện tượng sạt trượt mái thượng lưu, hạ lưu đập, mái đập không được bảo vệ;
- Tràn không đủ khả năng tháo lũ thiết kế và lũ PMF khi hạ du có dân cư đông đúc,
cao trình đỉnh tường bên không đảm bảo chiều cao cần thiết để chắn nước;
- Tràn xả lũ và cống lấy nước qua nhiều năm vận hành đã bị xuống cấp, xói mòn,
không đủ khả năng điều tiết lũ yêu cầu;
- Công trình bị xâm hại do các tổ mối, hang chuột...mà không được phát hiện và xử lý
kịp thời, gây ra hư hỏng cho công trình, dẫn đến mất an toàn;
- Phạm vi bảo vệ công trình bị lấn chiếm, đào bới, để người dân chăn thả gia súc làm
sạt lở công trình.
- Động đất cấp độ mạnh làm mực nước dâng vượt đỉnh đập, rung lắc làm nứt nẻ công
trình, đổ vỡ công trình...
1.2.1.3. Cách đánh giá an toàn hồ chứa:
Để đánh giá an toàn hồ chứa thì cần phải đưa ra một bộ tiêu chí đánh giá cụ thể cho
một công trình hồ chứa nào đó. Từ đó kiểm tra, phân tích, đánh giá hồ chứa đó có đảm
bảo an toàn theo các tiêu chí đặt ra hay không? Các tiêu chí phải tuân thủ theo các Quy
chuẩn, tiêu chuẩn đánh giá hiện hành.


Các tiêu chí đánh giá bao gồm 2 nhóm: Tiêu chí về kỹ thuật và tiêu chí về quản lý.
- Tiêu chí kỹ thuật:
+ Nhóm tiêu chí lũ: Mưa lũ; Thảm thực vật trong lòng hồ; Mực nước trước lũ; Chiều
rộng tràn nước của đường tràn; Vận hành cửa van.
+ Nhóm tiêu chí địa chất, địa chấn: Thấm ở nền công trình; Lún và chênh lệch lún ở
nền; Ổn định công trình và nền khi có động đất.
+ Nhóm tiêu chí thấm: Vị trí đường bão hòa; Ổn định thấm; Lưu lượng thấm; Độ đục
của nước thấm; Sự làm việc của thiết bị chống thấm và thiết bị thoát nước.
+ Nhóm tiêu chí kết cấu, ổn định: Ổn định mái đập (mái thượng lưu, mái hạ lưu);
Chuyển vị đứng; Chuyển vị ngang; Ứng suất trong đập; Nứt trong đập; Hư hỏng ở tràn
xả lũ nằm ở vai đập; Hư hỏng của cống ở trong thân đập.
Các nhóm tiêu chí ở trên đưa ra các kết quả đánh giá về an toàn đập một cách độc lập
theo từng tiêu chí. Bằng việc tổ hợp các nhóm tiêu chí, sẽ có kết quả đánh giá chung
về an toàn đập theo các nhóm tiêu chí.
- Tiêu chí quản lý:
+ Công tác vận hành đập: Sự tuân thủ của chủ đập trong việc thực hiện quy trình vận
hành và khai thác hồ chứa được duyệt; Lập mạng quan trắc khí tượng thủy văn để thu
thập số liệu chính xác; Lập sổ nhật ký vận hành đập; Lập và trình duyệt phương án
phòng chống bão lũ cho công trình, phương án cứu hộ đập khi xảy ra sự cố; Quản lý
vận hành an toàn đập và các công trình phụ trợ theo tiêu chuẩn hiện hành về quy trình
vận hành, khai thác và kiểm tra hồ chứa nước, về quản lý an toàn đập.
+ Công tác duy tu bảo dưỡng đập: Công tác duy tu bảo dưỡng thường xuyên đập, các
công trình phụ trợ, các thiết bị vận hành và thiết bị quan trắc an toàn đập, đảm bảo các
hạng mục công trình và thiết bị luôn ở trạng thái làm việc an toàn. Cần chú ý duy tu
bảo dưỡng cả những thiết bị, phụ kiện dự trữ, dự phòng; Lập quy trình bảo trì đập và
các công trình phụ trợ; Thống kê ghi chép và mô tả đầy đủ tình trạng các hạng mục.
+ Công tác kiểm tra, kiểm định, quan trắc an toàn đập: Kiểm tra, kiểm định đập (cả
đập chính, đập phụ) và các công trình xả nước, công trình lấy nước theo chế độ; Quan


trắc an toàn đập theo quy trình vận hành, khai thác và kiểm tra hồ chứa do tư vấn thiết
kế lập; Chỉnh biên, lưu trữ tài liệu kiểm tra, kiểm định, quan trắc.
+ Các công trình phục vụ công tác quản lý vận hành: Nhà quản lý; Nhà làm việc, hội
trường; Đường quản lý công trình; Phương tiện vật tư, trang thiết bị dự phòng.
+ Ngoài ra các tiêu chí đánh giá còn phải dự trên cơ sở đánh giá nhanh sơ bộ hiện
trạng công trình bằng quan sát thực tế tại thực địa, nhật ký theo dõi công trình.
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn hồ chứa
1.2.2.1. Yếu tố tự nhiên:
Yếu tố tự nhiên gây ra thiên tai khốc liệt ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của hồ
chứa. Đó là: dòng chảy lũ đặc biệt lớn, bão to, động đất mạnh, lở núi, sạt mái, hoạt
động địa chấn v.v…tạo ra nguy cơ mất an toàn hồ chứa và ảnh hưởng đến tính mạng,
tài sản của người dân sống ở hạ du công trình.
1.2.2.2. Yếu tố kinh tế xã hội:
Để xây dựng hồ chứa phục vụ lợi ích của con người cần có nguồn kinh phí để thực
hiện các bước từ thiết kế đến thi công và duy trì quản lý vận hành một cách đầy đủ và
bài bản. Kinh tế phát triển thì khoa học kỹ thuật phát triển, nhận thưc con người phát
triển theo, từ đó sẽ đầu tư xây dựng hồ chứa theo hướng bền vững hơn, an toàn hơn.
Cùng với sự phát triển về kinh tế hiện nay thì dân số cũng tăng lên đòi hỏi nhu cầu
nguồn nước ngày càng lớn phục vụ phục vụ phát triển các ngành kinh tế của đất nước.
Từ thực tế đó đã gia tăng áp lực cấp nước lên các hồ chứa hiện nay, kèm theo là mức
độ an toan hồ chứa phải nâng lên.
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 chung.
Ngoài ra vấn đề tranh chấp nguồn nước và tiềm ẩn nguy cơ cạnh tranh, chiến tranh từ
các nước thù địch có chung lưu vực dòng sông ở thượng nguồn cũng có thể đe dọa vỡ
đập ở các hồ chứa thủy điện lớn hiện nay, đe dọa trực tiếp đến tính mạng hàng triệu
người dân Việt Nam.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×