Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao an toàn hồ đập trên địa bản tỉnh phú yên ứng dụng tính toán cho hồ la bách

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc BẢN CAM KẾT Kính gửi: - Phòng Đào tạo Đại học & Sau Đại học - Khoa Cơng trình Tên học viên: Nguyễn Đình Túy Sinh ngày: 13/10/1978 Lớp cao học: 22C21-NT Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao an toàn hồ đập địa bàn tỉnh Phú n, ứng dụng tính tốn cho hồ La Bách” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, thí nghiệm khơng chép từ nguồn thơng tin khác Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm, chịu hình thức kỷ luật nhà trường Phú Yên, ngày 22 tháng 11 năm 2017 HỌC VIÊN Nguyễn Đình Túy i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập làm luận văn, nhiệt tình giúp đỡ thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thủy lợi, nỗ lực cố gắng học tập, nghiên cứu tìm tịi, tích lũy kinh nghiệm thực tế thân đến đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao an toàn hồ đập địa bàn tỉnh Phú n, ứng dụng tính tốn cho hồ La Bách” tác giả hoàn thành thời hạn quy định Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Văn Lượng, giáo viên hướng dẫn, người định hướng, hướng dẫn, tận tình bảo trình làm luận văn để tác giả đạt kết hôm Tác giả xin bày tỏ biết ơn Ban Giám hiệu, Khoa Đại học sau Đại học, Khoa công trình trường, Viện Đào tạo Khoa học ứng dụng Miền Trung, thầy, cô giảng dạy, giúp đỡ nhiệt tình suốt trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Ban quản lý dự án đầu tư xây dựng cơng trình Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn - nơi tác giả công tác đơn vị liên quan giúp đỡ tạo điều kiện để thân tác giả học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn thời hạn./ Phú Yên, tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn NGUYỄN ĐÌNH TÚY ii MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀN HỒ ĐẬP 1.1 Tổng quan xây dựng đập đất Việt Nam .4 1.1.1 Phát triển ngành Thủy lợi Việt Nam 1.1.2 Xây dựng đập đất Việt Nam 1.2 Tổng quan an toàn hồ đập Việt Nam .11 1.2.1 Hiện trạng đập đất .11 1.2.2 Hiện trạng cơng trình xả lũ 11 1.2.3 Hiện trạng cống lấy nước 12 1.2.4 Tình hình cố vỡ đập 13 1.2.4.1 1.2.4.2 1.2.4.3 Sự cố đập đất hồ chứa Suối Hành – huyện Cam Ranh, tỉnh Khánh Hoà 13 Sự cố đập hồ Am Chúa- huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hoà 14 Sự cố đập đất hồ Buôn Bông - thị xã Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk 14 1.3.3.1 1.3.3.2 1.3.3.3 1.3.3.4 Thấm vượt giới hạn, sủi nước đập 16 Thấm vượt giới hạn, sủi nước vai đập 17 Thấm vượt giới hạn, sủi nước bên cơng trình 17 Thấm vượt giới hạn, sủi nước thân đập 18 1.2.5 Tình hình an toàn hồ chứa 15 1.3 Những khả an toàn hồ đập .15 1.3.1 Mất an toàn nước tràn qua đỉnh đập .15 1.3.2 Mất an toàn trượt, sạt lớp bảo vệ mái đập thượng lưu 16 1.3.3 Mất an toàn thấm 16 1.3.4 Mất an toàn ổn định 19 1.3.4.1 1.3.4.2 1.3.4.3 1.3.4.4 1.3.4.5 Nứt ngang đập 19 Nứt dọc đập 19 Nứt nẻ sâu mặt đập mái đập 20 Trượt sâu mái đập thượng lưu 20 Trượt sâu mái đập hạ lưu 21 1.3.5 Hư hỏng mối gây 21 1.4 Các hướng nghiên cứu nâng cao an toàn hồ đập .22 1.4.1 Điều kiện làm việc hồ, đập 22 1.4.2 Nghiên cứu thủy văn lũ 23 1.4.3 Nghiên cứu vấn đề an toàn đập, đặc biệt đập đất .23 1.4.4 Nghiên cứu vấn đề an toàn tháo lũ 24 1.4.5 Nghiên cứu khả thoát lũ an toàn cho vùng hạ du đập .24 1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 24 1.6 Kết luận chương 25 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN HỒ ĐẬP .26 2.1 Mục đích u cầu quy trình đánh giá an tồn đập 26 2.2 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo tiêu chí lũ 26 iii 2.2.1 Khái niệm 26 2.2.2 Quy trình đánh giá an tồn đập theo tiêu chí lũ 26 2.3 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí địa chất, địa chấn 27 2.3.1 Khái niệm quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí địa chất, địa chấn 27 2.3.2 Quy trình đánh giá an tồn theo nhóm tiêu chí địa chất - địa chấn 28 2.4 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo tiêu chí thấm 28 2.4.1 Khái niệm quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí thấm 28 2.4.2 Quy trình đánh giá an tồn đập theo nhóm tiêu chí thấm 29 2.5 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí kết cấu, ổn định 29 2.5.1 Khái niệm quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí kết cấu, ổn định 29 2.5.2 Các bước thực quy trình đánh giá an tồn theo nhóm tiêu kết cấu, ổn định 29 2.6 Quy trình đánh giá tổng hợp an tồn Đập đất 30 2.6.1 Khái niệm quy trình đánh giá tổng hợp an tồn đập 30 2.6.2 Quy trình tổng hợp đánh giá an toàn đập 30 2.7 Kết luận chương .30 CHƯƠNG HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN HỒ ĐẬP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH PHÚ YÊN 32 3.1 Các điều kiện tự nhiên cho xây dựng hồ đập tỉnh Phú Yên .32 3.1.1 Vị trí địa lý 32 3.1.2 Điều kiện địa hình .33 3.1.3 Điều kiện địa chất 33 3.1.3.1 3.1.4 Địa chất 33 Điều kiện khí tượng thủy văn 33 3.1.4.1 3.1.4.2 Đặc điểm khí hậu 33 Đặc điểm thủy văn thủy 34 3.4.1.1 3.4.1.2 Giải pháp tăng khả tháo lũ tràn 41 Giải pháp bổ sung tràn cố 41 3.2 Tình hình xây dựng hồ đập Phú Yên 35 3.3 Hiện trạng hồ đập địa bàn tỉnh Phú Yên 38 3.4 Đề xuất giải pháp nâng cao an toàn hồ đập địa bàn tỉnh Phú Yên .41 3.4.1 Giải pháp tăng khả tháo lũ cho hồ chứa 41 3.4.2 Giải pháp xử lý vấn đề hư hỏng đập đất 47 3.4.2.1 3.4.2.2 3.4.2.3 mái 3.4.2.4 3.4.2.5 3.4.2.6 Hư hỏng lún nứt nẻ thân đập 47 Hư hỏng thấm xói ngầm trượt lở mái hạ lưu 48 Hư hỏng nước rút nhanh gây trượt mái thượng lưu phá vỡ kết cấu bảo vệ 49 Hư hỏng mối gây 49 Hư hỏng lớp gia cố bảo vệ mặt đập bị hư hỏng 49 Hư hỏng rảnh thoát nước tiếp giáp đập sườn đồi 49 3.5 Kết luận chương 50 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN HỒ CHỨA NƯỚC LA BÁCH, TỈNH PHÚ YÊN .51 4.1 Giới thiệu công trình hồ chứa nước La Bách 51 4.1.1 Vị trí cơng trình 51 iv 4.1.2 4.1.3 4.1.4 Nhiệm vụ cơng trình 52 Quy mơ cơng trình 52 Thông số cụm cơng trình đầu mối 52 4.1.4.1 4.1.4.2 4.1.4.3 4.1.4.4 4.1.5 Điều kiện tự nhiên .54 4.1.5.1 4.1.5.2 4.1.5.3 4.1.6 Hồ chứa nước 52 Đập đất 53 Tràn xả lũ 53 Cống lấy nước 53 Điều kiện địa hình 54 Điều kiện địa chất 54 Điều kiện khí tượng, thủy văn 55 Hiện trạng hồ chứa nước La Bách 56 4.1.6.1 4.1.6.2 4.1.6.3 4.1.6.4 Giải pháp thiết kế Đập đất 56 Hiện trạng Đập đất 57 Hiện trạng Tràn xả lũ 60 Hiện trạng Cống lấy nước 61 4.3.1.1 4.3.1.2 4.3.1.3 Đánh giá thấm Đập đất theo quan sát 63 Đánh giá thấm Đập đất qua khoan địa chất kiểm tra thân đập 63 Đánh giá thấm Đập đất thông qua tính tốn 68 4.2 Đánh giá khả cấp nước Hồ chứa .62 4.3 Đánh giá an toàn Đập đất 63 4.3.1 Đánh giá an toàn Đập theo tiêu chí thấm 63 4.3.2 Đánh giá an toàn Đập theo tiêu chí ổn định 75 4.3.2.1 4.3.2.2 4.3.2.3 4.3.2.4 4.3.2.5 4.3.2.6 4.3.2.7 Các phương án tính toán 75 Mặt cắt tính tốn 75 Trường hợp tính tốn 76 Số liệu tính tốn 76 Phương pháp tính tốn 76 Chỉ tiêu đánh giá điều kiện ổn định đập 77 Kết nhận xét 77 4.6.1.1 4.6.1.2 Tính tốn cho tiêu chí lũ 91 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn định Đập đất 91 4.3.3 Đánh giá an tồn Đập theo tiêu chí lũ .81 4.3.4 Đánh giá an toàn Đập theo tiêu chí phận 86 4.3.5 Tổng hợp đánh giá an toàn Đập đất 86 4.4 Đánh giá lực Tràn xả lũ 87 4.4.1 Thông số thiết kế tràn trạng .87 4.4.2 Xác định tính tốn lại tiêu chuẩn lũ thiết kế, kiểm tra 87 4.4.3 Tính tốn điều tiết lũ thiết kế kiểm tra 88 4.4.4 Đánh giá lực xả tràn 88 4.5 Đề xuất giải pháp tổng thể nâng cao an toàn hồ đập 89 4.6 Tính tốn cho giải pháp nâng cao an toàn hồ đập đề xuất 91 4.6.1 Tính tốn cho giải pháp 91 4.6.2 Tính tốn cho giải pháp 103 4.6.2.1 4.6.2.2 4.6.3 Tính tốn cho tiêu chí lũ 103 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn định Đập đất 105 Tính tốn cho giải pháp 106 4.6.3.1 Tính tốn cho tiêu chí lũ 106 v 4.6.3.2 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn định Đập đất 109 4.7 Phân tích, lựa chọn giải pháp nâng cao an toàn hồ đập 109 4.7.1 Phân tích mặt kỹ thuật 109 4.7.2 Phân tích mặt kinh tế 111 4.7.3 Lựa chọn giải pháp 111 4.8 Kết luận chương 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hình ảnh số đập đất lớn Việt Nam .10 Hình 1.2 Sự cố vỡ đập Bản Kiều - Trung Quốc 16 Hình 1.3 Trượt mái thượng lưu đập Từ Phổ (Trung Quốc) 16 Hình 1.4 Sự cố vỡ đập Ia karel - Gia Lai 18 Hình 1.5 Sự cố vỡ đập Teton - Mỹ 19 Hình 1.6 Sự cố vỡ đập Am Chúa - Khánh Hòa .19 Hình 1.7 Vết nứt dọc mái đập EaSoup thượng - Đắk Lăk, 20 Hình 1.8 Vùng thấm sình lầy mái hạ lưu hồ Kim Sơn 21 Hình 1.9 Hư hỏng mối gây Đập thuỷ điện Azun Hạ, Gia Lai 22 Hình 2.1 Các bước đánh giá an tồn đập theo tiêu chí lũ 27 Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnh Phú Yên 32 Hình 3.2 Hình ảnh số hồ chứa điển hình 38 Hình 3.3 Một số hình ảnh trạng hồ đập tỉnh Phú Yên 41 Hình 3.4 Tràn cố hồ Thanh Lanh - Vĩnh Phúc 42 Hình 3.5 Cắt dọc Tràn cố hồ Easoup Thượng - Đắc Lắc 42 Hình 3.6 Cắt dọc Tràn cố hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh .43 Hình 3.7 Tràn cố kiểu cửa van tự động 44 Hình 3.8 Tràn cố kiểu gia tải nước gây vỡ đập đất 45 Hình 3.9 Tràn cố kiểu gây dẫn xói gây vỡ đập đất 45 Hình 3.10 Tràn cố kiểu cầu chì 46 Hình 3.11 Tràn cố kiểu cửa mở nhanh .46 Hình 3.12 Tràn Labyrinth 47 Hình 3.13 Cấu tạo tường chống thấm phương pháp khoan cao áp 48 Hình 3.14 Chống thấm vật liệu thảm sét đia kỹ thuật 49 Hình 4.1 Bản đồ vị trí cơng trình Hồ chứa nước La Bách 51 Hình 4.2 Cắt ngang đại diện đập đất thiết kế 57 Hình 4.3 Bản đồ khoanh vùng thấm mái hạ lưu đập đất .57 Hình 4.4 Hình ảnh trạng thấm qua đập đất 60 Hình 4.5 Hình ảnh trạng Tràn xả lũ .61 Hình 4.6 Hình ảnh trạng Cống lấy nước 61 Hình 4.7 Bố trí mặt cắt khoan địa chất 64 Hình 4.8 Sơ đồ lớp đất thân đập theo kết khoan kiểm định .67 Hình 4.9 Sơ đồ kết tính tốn thấm PA1 đại diện 71 Hình 4.10 Sơ đồ kết tính tốn thấm PA2 đại diện 73 Hình 4.11 Sơ đồ kết tính tốn ổn định PA1 đại diện 78 Hình 4.12 Sơ đồ kết tính tốn ổn định PA2 đại diện 80 Hình 4.13 Sơ đồ đại diện tính tốn thấm qua Đập sau xử lý 99 Hình 4.14 Sơ đồ đại diện tính tốn ổn định Đập sau xử lý 102 Hình 4.15 Hình minh họa giải pháp nâng cấp Tràn xả lũ 104 vii Hình 4.16 Đồ thị trình điều tiết lũ – Tràn GP2 .105 Hình 4.17 Đồ thị trình điều tiết lũ – Tràn GP3 .107 viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Thống kê số đập đất lớn Việt Nam Bảng 3-1 Đặc trưng thống kê tài nguyên nước mặt sông lớn Phú Yên .35 Bảng 3-2 Bảng thống kê số hồ chứa tỉnh Phú Yên 37 Bảng 4-1 Các tiêu dùng cho tính tốn lớp đất đắp thân đập hồ La Bách 65 Bảng 4-2 Tổng hợp kết tính tốn thấm qua đập đất PA1 .72 Bảng 4-3 Tổng hợp kết tính toán thấm qua đập đất PA2 .74 Bảng 4-4 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất PA1 79 Bảng 4-5Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất PA2 81 Bảng 4-6 Bảng tính tốn kiểm tra cao trình đỉnh đập trạng – TH1 .84 Bảng 4-7 Bảng tính tốn kiểm tra cao trình đỉnh đập trạng – TH2 .85 Bảng 4-8 Tổng hợp kết tính tốn thấm qua đập đất sau xử lý 99 Bảng 4-9 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất sau xử lý 103 Bảng 4-10 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất GP2 106 Bảng 4-11 Bảng tính tốn cao trình đỉnh đập – GP3 108 Bảng 4-12 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất GP3 109 Bảng 4-13 Tổng hợp giải pháp áp dụng nâng cao an toàn hồ đập 110 Bảng 4-14 Tổng hợp chi phí xây dựng giải pháp nâng cao an toàn hồ đập 111 ix MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Phú Yên tỉnh dun hải Nam Trung bộ, phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, nam giáp tỉnh Khánh Hoà, tây giáp Tỉnh Gia Lai Đăk Lăk, đông giáp biển Đông với bờ biển dài 189km Diện tích tự nhiên 5.060 km2 Mạng lưới sông suối Phú Yên dày lớn, phần lớn bắt nguồn từ dãy núi Trường Sơn nên nguồn nước mặt dồi Nguồn nước sơng Ba có trữ lượng lớn tỉnh, lượng nước đổ biển hàng năm 9,7 tỷ m3 Sông Kỳ Lộ sông lớn thứ tỉnh, diện tích lưu vực sơng Kỳ Lộ 1.950 km2, phần tỉnh 1.560 km2 Ngồi cịn có nguồn nước sơng Bàn Thạch với tổng lượng dịng chảy sơng khoảng 0,8 tỷ m3/năm Hiện nay, địa bàn tỉnh Phú n có 45 cơng trình hồ chứa nước loại, có hồ thủy điện với tổng dung tích trữ khoảng 706 triệu m3 nước 43 hồ thủy lợi với tổng dung tích trữ khoảng 66,5 triệu m3 nước Phần lớn cơng trình hồ thủy lợi địa bàn tỉnh xây dựng sau năm 1980 Qua nhiều năm vận hành, khai thác, số hồ chứa bị hư hỏng, xuống cấp Mặt khác hồ đập thiết kế trước tuân theo tiêu chuẩn thiết kế có số tiêu chưa đáp ứng theo Quy chuẩn Quốc gia (QCVN 04-05:2012/BNNPTNT) Thời gian qua, số hồ chứa nước Đồng Khơn, Hịn Dinh (Đơng Hòa), Đồng Tròn (Tây Hòa), hồ Trung Tâm, Suối Thị, Tân Lập (Sông Hinh), chứa nước Bà Mẫu (Tuy An), hồ Suối Bùn, Ba Võ (Sơn Hòa), hồ Hóc Răm (Tây Hịa) đầu tư nâng cấp, sửa chữa để tăng thêm khả đảm bảo an toàn hồ, nâng cao lực tưới cơng trình Tuy nhiên, giải pháp đầu tư sửa chữa, nâng cấp mang tính tạm thời, chưa triệt để lâu dài Mặc dù số hồ chứa đầu tư sửa chữa, nâng cấp, nhiên cịn nhiều cơng trình hồ thủy lợi địa bàn tỉnh bị hư hỏng, xuống cấp nghiêm trọng, cần sửa chữa, nâng cấp để đảm bảo an tồn tình hình thời tiết, khí hậu bất lợi đảm bảo an toàn theo Quy chuẩn mới, như: Hồ chứa nước Phú TT Thông số Độ cao hút nước a0 Mặt cắt Đơn vị Kết tính thấm MC1 2,50 TH2ĐB 4,00 MC2 0,00 0,00 0,00 MC3 0,50 1,00 1,00 MC4 0,10 0,10 0,10 TH1-CB TH3ĐB 4,00 Cho phép Cơ Đặc biệt m Kết luận Trung bình đến Thấp * Nhận xét, đánh giá: • Đường bão hịa thân đập hạ thấp rõ rệt so với đập chưa xử lý chống thấm Điểm đường bão hòa thấp xuống gần chân đập hạ lưu • Lưu lượng thấm đơn vị tổng lượng thấm nước đảm bảo nhỏ trị số cho phép nhỏ 0,4 lần so với đập chưa xử lý chống thấm • Građien thấm trung bình thân đập khối thượng, hạ lưu tất mặt cắt tính tốn trường hợp tính tốn nhỏ nhỏ trị số cho phép • Građien thấm cục vị trí vào dịng thấm tất mặt cắt tính tốn trường hợp tính tốn nhỏ nhỏ trị số cho phép • Độ cao hút nước ao nhỏ cao trình điểm đường bão hòa thấp so với MĐTN hạ lưu * Kết luận: Đập sau xử lý đảm bảo an toàn theo tiêu chí thấm Kết nhận xét, đánh giá ổn định đập đất Kết tính tốn ổn định thể hình bảng tổng hợp sau 101 1,450 210 206 202 CAO ĐỘ 198 194 190 186 182 178 174 170 -20 -15 -10 -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 KHOẢNGCÁCH Mặt cắt sườn đồi 1,330 210 205 CAO ĐỘ 200 195 190 185 180 175 170 -5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 KHOẢNG CÁCH Mặt cắt lịng suối Hình 4.15 Sơ đồ đại diện tính tốn ổn định Đập sau xử lý 102 155 165 175 Bảng 4.9 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất sau xử lý T T 10 11 12 Mặt cắt MC1 MC2 MC3 MC4 Trường Tổ hợp hợp TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB TCVN 285: 2002 Kminmin Mái HL 1,486 1,450 Mái TL 2,045 1,386 1,330 1,864 1,425 1,380 2,048 1,440 1,398 1,922 QCVN 04-05: 2012 [K] Kết luận [K] Kết luận 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo * Kết luận: Đập sau xử lý đảm bảo an toàn theo tiêu chí ổn định 4.6.2 Tính tốn cho giải pháp 4.6.2.1 Tính tốn cho tiêu chí lũ Tràn cũ nâng cấp cách nâng cao trình ngưỡng tràn cũ thêm 80cm để tăng dung tích hồ chứa (chọn hình thức tràn tự do, ngưỡng dạng thực dụng Ôfixêrốp, xây ngưỡng tràn đỉnh rộng cũ – Xem hình dưới) Ngồi ra, khơng nâng cao thêm đỉnh Đập đất nên cần mở rộng thêm bề rộng tràn nước nhằm tăng khả tháo nhằm hạ thấp mực nước lũ cho đáp ứng yêu cầu Đập đất đảm bảo không cho phép nước tràn qua Hình thức phần tràn mở rộng lựa chọn phần tràn cũ nâng cấp 103 Hình 4.16 Hình minh họa giải pháp nâng cấp Tràn xả lũ Để xác định bề rộng tràn cần mở rộng thêm ta tiến hành thực tốn tính ngược thử dần sau: • Bước 1: Xác định mực nước hồ tối đa để đảm bảo yêu cầu Đập đất đảm bảo khơng cho phép nước tràn qua Từ tính tốn kiểm tra cao trình đỉnh đập trạng Mục 4.3.3 – Đánh giá an tồn đập theo tiêu chí lũ, xác định độ yêu cầu vượt cao đỉnh đập so với mực nước MNDBT, MNLTK, MNLKT là: d=1,82m; d’=1,23m; d”=0,2m (các giá trị d, d’, d” không thay đổi mực nước hồ thay đổi không nhiều) MNDBT sau nâng cấp +203,00m Cao trình đỉnh đập trạng 205,20m Do đó, mực nước lũ cho phép cần đảm bảo: [MNLTK] ≤ 205,20-1,23 = 203,97m; [MNLKT] ≤ 205,20-max(0,2;0,3)=204,90m • Bước 2: Tiến hành tính tốn điều tiết lũ với phương án Btr khác Kết lựa chọn phương án Btr nhỏ thỏa mãn điều kiện bước Kết tính tốn thơng số tràn nâng cấp sau: • Tổng bề rộng tràn sau nâng cấp Btr=80m Trong đó, phần Btr cũ nâng cấp 34m, phần mở rộng thêm 46m; • Mực nước lũ thiết kế : MNLTK = 203,95m; • Mực nước lũ kiểm tra : MNLKT = 204,11m; • Cột nước tràn thiết kế : Htk = 0,95m; 104 • Cột nước tràn kiểm tra : Hkt = 1,11m; • Lưu lượng xả lũ thiết kế : qtk = 151,17m; • Lưu lượng xả lũ kiểm tra : qkt = 189,93m; Đường trình lũ đến lũ xả sau: 200 Đường trình lũ đến Q~t & lũ xả q~t Tràn nâng cấp B=80m, lũ P=1,5% 150 250 200 150 100 100 50 10 12 14 16 18 20 22 24 T(giờ) Q(m3/s) Q(m3/s) 50 Đường trình lũ đến Q~t & lũ xả q~t Tràn nâng cấp B=80m, lũ P=0,5% 0 10 12 14 16 18 20 22 T(giờ) Hình 4.17 Đồ thị trình điều tiết lũ – Tràn GP2 4.6.2.2 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn định Đập đất Biện pháp xử lý chống thấm lựa chọn Giải pháp Tiến hành tính tốn thấm ổn định Giải pháp nêu trên, số liệu tính tốn khơng thay đổi, thay đổi mực nước thượng lưu, cụ thể: Mực nước dâng bình thường : MNDBT = 203,00m; Mực nước lũ thiết kế : MNLTK = 203,95m; Kết tính tốn cho thấy Đập đảm bảo an tồn theo tiêu chí thấm ổn định Tổng hợp kết tính tốn ổn định trường hợp bảng sau: 105 Bảng 4.10 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất GP2 TT 10 11 12 Mặt cắt MC1 MC2 MC3 MC4 Trường hợp Tổ hợp TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB Kminmin Mái HL 1,472 1,455 Mái TL 2,154 1,375 1,342 1,882 1,412 1,393 2,105 1,433 1,415 1,947 TCVN 285: 2002 Kết [K] luận 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo QCVN 04-05: 2012 Kết [K] luận 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 1,30 đảm bảo 4.6.3 Tính tốn cho giải pháp 4.6.3.1 Tính tốn cho tiêu chí lũ Tràn cũ nâng cấp cách nâng cao trình ngưỡng tràn cũ thêm 80cm để tăng dung tích hồ chứa với hình thức tràn tự do, ngưỡng dạng thực dụng Ôfixêrốp, xây ngưỡng tràn đỉnh rộng cũ – GP2 Tuy nhiên, không mở rộng kéo dài ngưỡng tràn cũ hay xây thêm tràn Tiến hành tính tốn điều tiết lũ, kết sau: • Mực nước lũ thiết kế : MNLTK = 204,61m; • Mực nước lũ kiểm tra : MNLKT = 204,88m; • Cột nước tràn thiết kế : Htk = 1,61m; • Cột nước tràn kiểm tra : Hkt = 1,88m; • Lưu lượng xả lũ thiết kế : qtk = 141,53m; • Lưu lượng xả lũ kiểm tra : qkt = 178,57m; 106 200 Đường trình lũ đến Q~t & lũ xả q~t Tràn nâng cấp B=34m, lũ P=1,5% 300 200 100 Q(m3/s) Q(m3/s) 100 Đường trình lũ đến Q~t & lũ xả q~t Tràn nâng cấp B=34m, lũ P=0,5% 0 10 12 14 16 18 20 22 24 10 12 14 16 18 20 22 24 T(giờ) T(giờ) Hình 4.18 Đồ thị trình điều tiết lũ – Tràn GP3 Tiến hành tính tốn xác định cao trình đỉnh đập theo TCVN8216-2009: Z1 = ∇MNDBT + ∆h + hsl + a (1) Z2 = ∇MNLTK + ∆h’+ hsl’+ a’ (2) Z3 = ∇MNLKT + ∆h”+ (3) a” Kết sau: 107 Bảng 4.11 Bảng tính tốn cao trình đỉnh đập – GP3 Cấp cơng trình Hệ số mái đập (m) Thời gian gió thổi (t) Hướng gió thổi (αs) III 0,00 (giờ) (độ) TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 THÔNG SỐ H D V ∆h gt/V gD/V2 gτ/V ghs/V2 hs τ λ K1% hs1% K1 K2 K3 K4 Kα hsl1% a, a', a" d, d', d'' MNDBT 21,00 600 20,00 0,0023 10.594,8 14,715 0,8946 0,0071 0,29 1,82 5,19 2,09 0,60 1,00 0,90 1,50 1,37 1,00 1,12 0,70 1,82 MNLTK 22,61 650 14,00 0,0011 15.135,4 32,533 1,1565 0,0108 0,22 1,65 4,25 2,09 0,45 1,00 0,90 1,26 1,44 1,00 0,73 0,50 1,23 MNLKT 22,88 670 14,00 0,0012 22 ∇MNTL 203,00 204,61 204,88 23 ∇ĐĐTÍNHTỐN 204,82 205,84 205,08 0,20 0,20 Từ kết tính tốn cao trình đỉnh đập trên, lựa chọn phương án nâng cấp đập đất giữ nguyên đỉnh đập tại, xây thêm tường chắn sóng cao 80cm Cao trình đỉnh tường chắn sóng +206,00m đảm bảo cao cao trình đỉnh đập theo tính tốn max +205,84m Cao trình đỉnh đập đất +205,20m, cao MNLKT=204,88m 32cm, đảm bảo lớn so với tiêu chuẩn quy định 30cm 108 4.6.3.2 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn định Đập đất Biện pháp xử lý chống thấm lựa chọn Giải pháp 1&2 Tiến hành tính tốn thấm ổn định Giải pháp nêu trên, số liệu tính tốn khơng thay đổi, thay đổi mực nước thượng lưu, cụ thể: Mực nước dâng bình thường : MNDBT = 203,00m; Mực nước lũ thiết kế : MNLTK = 204,61m; Kết tính tốn cho thấy Đập đảm bảo an tồn theo tiêu chí thấm ổn định Tổng hợp kết tính tốn ổn định trường hợp bảng sau: Bảng 4.12 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đập đất GP3 TT 10 11 12 Mặt cắt MC1 MC2 MC3 MC4 Trườn g hợp Tổ hợp TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 TH1 TH2 TH3 CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB Kminmin Mái HL 1,472 1,432 Mái TL 2,022 1,375 1,325 1,825 1,412 1,362 1,987 1,433 1,376 1,875 TCVN 285: 2002 Kết [K] luận 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo 1,25 đảm bảo QCVN 04-05: 2012 [K] Kết luận 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo đảm bảo 4.7 Phân tích, lựa chọn giải pháp nâng cao an tồn hồ đập 4.7.1 Phân tích mặt kỹ thuật Từ đề xuất giải pháp kết tính tốn cho giải pháp, tổng hợp lại sau: 109 Bảng 4.13 Tổng hợp giải pháp áp dụng nâng cao an toàn hồ đập Hạng mục Giải pháp Hồ chứa Nâng MNDBT thêm 80cm (Dung hồ tích tăng +0,68trm3) Sửa chữa chống thấm Nâng cấp đập (Xây tường chắn sóng) Nâng ngưỡng tràn cũ 80cm Mở rộng tràn thêm 46m Đập đất Tràn xả lũ GP1 Có Có (+50cm) GP2 GP3 Có Có Có Có Có (+80cm) Có Có Có So sánh GP1&GP3: Về biện pháp sửa chữa chống thấm cho đập đất để đảm bảo an toàn cho tiêu chí thấm ổn định GP1 GP3 có qui mơ thực sau Về xây thêm tường chắn sóng đỉnh đập GP3 GP2 giống nhau, khác chiều cao tường 80cm 50cm, khác không đáng kể Sự khác biệt 2GP GP3 cần nâng ngưỡng tràn xả lũ thêm 80cm Tuy nhiên, biện pháp cơng trình đơn giản, xây dựng ngưỡng Ôfixêrốp ngưỡng đỉnh rộng cũ Hiệu vừa nâng cao MNDBT, dung tích hồ chứa tăng thêm 0,68trm3 (đáng kể so với qui mô hồ chứa), tăng mức đảm bảo tưới cho hạ du từ P=75% lên P=85% Ngoài ra, việc thay hình thức ngưỡng tràn từ đỉnh rộng sang Ơfixêrốp làm tăng hệ số lưu lượng tràn, từ tăng khả xả tràn Với phân tích cho thấy GP3 có ưu điểm so với GP1 So sánh GP2&GP3: Cả hai giải pháp có chung hạng mục để nâng cao an tồn hồ đập như: Nâng thêm dung tích hồ chứa; Sửa chữa chống thấm cho đập đất để đảm bảo an tồn cho tiêu chí thấm ổn định; Nâng ngưỡng tràn xả lũ thêm 80cm hình thức ngưỡng Ơfixêrốp Các hạng mục khác GP3 lựa chọn xây thêm tường chắn sóng đỉnh đập cao 80cm, GP2 lựa chọn mở rộng ngưỡng tràn thêm 46m Dễ nhận thấy, việc xây dựng tường chắn sóng đỉnh đập ưu điểm nhiều so với việc mở rộng ngưỡng tràn thêm 46m: Kỹ thuật đơn giản hơn; không cần mặt điều kiện địa hình thuận lợi; thi cơng dễ dàng; kinh phí v.v Với phân tích cho thấy GP3 có nhiều ưu điểm so với GP2 Từ so sánh cho thấy, kỹ thuật GP3 ưu điểm 110 4.7.2 Phân tích mặt kinh tế Sơ xác định chi phí xây dựng cho biện pháp cơng trình giải pháp, kết sau: Bảng 4.14 Tổng hợp chi phí xây dựng giải pháp nâng cao an toàn hồ đập Chi phí xây dựng (106vnđ) GP1 GP2 GP3 Hạng mục Giải pháp Hồ chứa Nâng MNDBT thêm 80cm (Dung hồ tích tăng +0,68trm3) Sửa chữa chống thấm Nâng cấp đập (Xây tường chắn sóng) Nâng ngưỡng tràn cũ 80cm Mở rộng tràn thêm 46m Đập đất Tràn xả lũ Tổng cộng 12.000 12.000 300 12.300 12.000 500 1.500 8.200 21.700 1.500 14.000 Từ bảng chi phí xây dựng giải pháp nêu cho thấy GP1 có chi phí thấp nhất, GP2 có chi phí cao nhất, GP3 có chi phí khơng cao so với GP2 rẻ nhiều so với GP2 Tuy nhiên, so với GP1 GP3 đem lại phần dung tích hồ chứa tăng thêm 0,68trm3/năm Do đó, xét lâu dài GP3 có hiệu mặt kinh tế 4.7.3 Lựa chọn giải pháp Xét mặt kinh tế kỹ thuật cho thấy Giải pháp có nhiều ưu điểm hai giải pháp cịn lại Với tình hình thiếu nước sản xuất vùng hạ du hồ chứa, tỉnh Phú Yên tồn vùng Nam Trung Bộ ngồi việc nâng cao an tồn hồ đập việc tăng dung tích hồ chứa, tăng mức đảm bảo cấp nước cho hạ du để tận dụng triệt để nguồn nước đến mang nhiều ý nghĩa to lớn Do lựa chọn nâng cao an toàn hồ đập Hồ La Bách theo Giải pháp phù hợp 111 4.8 Kết luận chương Qua đánh giá Hiện trạng hồ chứa nước La Bách cho thấy: Hồ chứa có mức đảmbảo cấp nước P=75% thấp so với quy định Dung tích hồ nhỏ chưa đáp ứng yêu cầu tận dụng tối đa dòng chyả đến lưu vực để cấp nước cho nhu cầu thiếu nước vùng hạ du Đập đất bị thấm diện rộng với quy mô lưu lượng lớn gây nguy an toàn đập thấm ổn định Cao trình đỉnh đập khơng đảm bảo an tồn theo tiêu chuẩn hành, có nguy tràn nước qua đỉnh đập Tràn xả lũ dạng tự do, ngưỡng đỉnh rộng dạng thấp nên khả xả kém, không đủ lực xả lũ theo Các giải pháp để nâng cao an toàn hồ đập nghiên cứu sở tình hình trạng hồ đập đề xuất giải pháp tổng thể Với giải pháp nghiên cứu đầy đủ tổ hợp biện pháp hạng mục cơng trình như: Nâng cấp khơng nâng cấp Hồ chứa; Nâng cấp không nâng cấp Đập đất; Nâng cấp không nâng cấp Tràn xả lũ Kết nghiên cứu giảip pháp lựa chọn giải pháp tối ưu cho nâng cao an toàn hồ đập Hồ chứa nước La Bách 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết đạt luận văn Với nội dung nghiên cứu luận văn, tác giả đưa số kết qủa đạt sau: • Tổng quan tình hình xây dựng hồ đập nước Đánh giá điều kiện làm việc hồ đập điều kiện đưa hướng nghiên cứu đảm bảo an tồn hồ đập • Tổng quan sở khoa học để đề xuất giải pháp cơng trình nâng cao an tồn hồ đập • Tổng quan điều kiện cho xây dựng hồ đập tỉnh Phú Yên Tổng hợp trạng xây dựng hồ đập địa bàn tỉnh Phú Yên Thống kê số cố đập điển hình xảy để từ có hướng đề xuất giải pháp nâng cao an tồn hồ đập • Đề xuất giải pháp nâng cao an toàn cho hồ, đập địa bàn tỉnh Phú n • Nghiên cứu tính tốn cho cơng trình điển hình Phú n hồ chứa nước La Bách: Đánh giá mức độ an toàn hồ, đập trạng Đưa giải pháp nâng cao an toàn hồ, đập hợp lý, đảm bảo tối ưu kinh tế kỹ thuật Mức độ an tồn cơng trình nâng cao rõ rệt • Kết nghiên cứu có tính đại diện áp dụng cho nhiều cơng trình địa bàn tỉnh Phú Yên khu vực Nam Miền Trung Một số điểm tồn Luận văn giới hạn tỏng phạm vi nghiên cứu giải pháp cơng trình để nâng cao an tồn hồ đập, giải pháp khác phi cơng trình, quản lý v.v… chưa đề cập đến Ngồi ra, đập luận văn nghiên cứu cho đập đất, chưa nghiên cứu cho loại hình đập đập BTTL Luận văn dừng lại tính tốn cho cơng trình điển hình, giải pháp điển hình, đại diện cho nhiều cơng trình khác Tuy nhiên, cịn số cơng trình có đặc thù riêng, cần có giải pháp khác nghiên cứu mà luận văn chưa đề cập, nghiên cứu tới Để từ đưa tranh tổng quát 113 Kiến nghị Với hồ chứa xây dựng từ lâu với tiêu chuẩn thiết kế thấp lại nằm điều kiện khí hậu biến đổi nên có nguy an toàn cao Số lượng hồ chiếm tỉ lệ lớn Các cố an toàn hồ, đập xuất ngày nhiều Vì vậy, việc nghiên cứu đánh giá trạng đề xuất giải pháp nâng cao an toàn hồ, đập cần thiết, địa bàn tỉnh Phú Yên mà cần nghiên cứu phạm vi vùng nước Các giải pháp nghiên cứu cần tổng quan cho nhiều trường hợp, nhiều giải pháp phù hợp với đặc điểm nhiều vùng, địa phương Sau có kết nghiên cứu đầy đủ, để có áp dụng rộng rãi, đề nghị cấp quản lý tổ chức biên soạn ban hành tiêu chuẩn hướng dẫn cụ thể thiết kế, thi cơng loại cơng trình nâng cao an tồn hồ, đập này./ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quy chuẩn QCVN 04-05: 2012/BNN PTNT “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, cơng trình thuỷ lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế” [2] TCVN 8216: 2009: Tiêu Việt Nam thiết kế đập đất đầm nén; [3] Phan Sỹ Kỳ (2000), Sự cố số cơng trình thủy lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh, Nhà xuất nông nghiệp, Hà Nội [4] Nguyễn Văn Mạo nnk (2011), Nghiên cứu giải pháp khoa học cơng nghệ đảm bảo an tồn hồ chứa nước miền Trung Đề tài cấp NN&PTNT Hà nội 2006 [5] Phạm Ngọc Quý (2008), Tràn cố đầu mối hồ chứa nước NXB Nông nghiệp [6] Phạm Ngọc Quý (2016), Tiêu chí đánh giá an tồn Đập đất NXB Xây dựng 115