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 Xà 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 trênđịa bàn tỉnh Phú Yên, ứng dụng tính tốn cho hồ La Bách” Tơi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, thí nghiệm không chép từ nguồn thông 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 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập làm luận văn, nhiệt tình giúp đỡ thầy giáo, 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 giảipháp nâng cao an toàn hồ đập địa bàn tỉnh Phú Yên, ứng dụng tính tốn cho hồ La Bách”đã tác giả hoàn thành thời hạn quyđịnh 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 cơng 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 nông thôn - 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 MỤC LỤC MỤCLỤC iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼĐỒTHỊ .vii DANH MỤC CÁCBẢNGBIỂU ix MỞĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀNHỒĐẬP 1.1 Tổng quan xây dựng đập đất ởViệtNam .4 1.1.1 Phát triển ngành Thủy lợi ởViệtNam 1.1.2 Xây dựng đập đất ởViệtNam 1.2 Tổng quan an toàn hồ đập ởViệtNam .11 1.2.1 Hiện trạngđậpđất 11 1.2.2 Hiện trạng cơng trìnhxảlũ 11 1.2.3 Hiện trạng cốnglấynước 12 1.2.4 Tình hình cốvỡđập 13 1.2.4.1 1.2.4.2 1.2.4.3 Sự cố đập đất hồ chứa Suối Hành – huyện Cam Ranh, tỉnhKhánhHoà .13 Sự cố đập hồ Am Chúa- huyện Diên Khánh, tỉnhKhánhHoà 14 Sự cố đập đất hồ Buôn Bông - thị xã Bn Ma Thuột, tỉnhĐắkLắk 14 1.2.5 Tình hình an tồnhồchứa 15 1.3 Những khả an toànhồđập .15 1.3.1 Mất an toàn nước tràn quađỉnhđập 15 1.3.2 Mất an toàn trượt, sạt lớp bảo vệ mái đậpthượnglưu 16 1.3.3 Mất an toàndothấm 16 1.3.3.1 1.3.3.2 1.3.3.3 1.3.3.4 1.3.4 Thấm vượt giới hạn, sủi nước ởnền đập 16 Thấm vượt giới hạn, sủi nước ởv a i đ ậ p 17 Thấm vượt giới hạn, sủi nước bêncơngtrình 17 Thấm vượt giới hạn, sủi nước trongthân đập 18 Mất an toàn vềổnđịnh 19 1.3.4.1 1.3.4.2 1.3.4.3 1.3.4.4 1.3.4.5 Nứtngangđập 19 Nứtdọcđập 19 Nứt nẻ sâu mặt đập hoặcmáiđập 20 Trượt sâu mái đậpthượnglưu 20 Trượt sâu mái đậphạlưu .21 1.3.5 Hư hỏng mốigâyra 21 1.4 Các hướng nghiên cứu nâng cao an toànhồđập .22 1.4.1 Điều kiện làm việc hồ, đậphiệnnay 22 1.4.2 Nghiên cứu thủy vănvàlũ 23 1.4.3 Nghiên cứu vấn đề an toàn đập, đặc biệt làđậpđất .23 1.4.4 Nghiên cứu vấn đề an toàntháolũ 24 1.4.5 Nghiên cứu khả thoát lũ an toàn cho vùng hạduđập .24 1.5 Giới hạn phạm vinghiêncứu .24 1.6 Kết luậnchương1 25 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAOAN TOÀNHỒĐẬP .26 2.1 Mục đích yêu cầu quy trình đánh giá antồnđập 26 2.2 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo tiêuchílũ 26 2.2.1 Kháiniệm .26 2.2.2 Quy trình đánh giá an tồn đập theo tiêuchílũ 26 2.3 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí địa chất,địachấn 27 2.3.1 Khái niệm quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí địa chất,địachấn 27 2.3.2 Quy trình đánh giá an tồn theo nhóm tiêu chí địa chất -địachấn 28 2.4 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo tiêuchíthấm 28 2.4.1 Khái niệm quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêuchíthấm 28 2.4.2 Quy trình đánh giá an tồn đập theo nhóm tiêuchíthấm 29 2.5 Quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí kết cấu,ổnđịnh 29 2.5.1 Khái niệm quy trình đánh giá an tồn đập đất theo nhóm tiêu chí kết cấu,ổnđịnh29 2.5.2 Các bước thực quy trình đánh giá an tồn theo nhóm tiêu kết cấu, ổnđịnh 29 2.6 Quy trình đánh giá tổng hợp an tồnĐậpđất 30 2.6.1 Khái niệm quy trình đánh giá tổng hợp antồnđập 30 2.6.2 Quy trình tổng hợp đánh giá antồnđập 30 2.7 Kết luậnchương2 30 CHƯƠNG HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀNHỒ ĐẬP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNHPHÚ YÊN 32 3.1 Các điều kiện tự nhiên cho xây dựng hồ đập tỉnhPhúYên .32 3.1.1 Vị tríđịalý .32 3.1.2 Điều kiệnđịahình 33 3.1.3 Điều kiệnđịachất 33 3.1.3.1 3.1.4 Địachất .33 Điều kiện khí tượngthủyvăn 33 3.1.4.1 3.1.4.2 Đặc điểmkhíhậu 33 Đặc điểm thủy văn vàthủynăng 34 3.2 Tình hình xây dựng hồ đập tạiPhúYên 35 3.3 Hiện trạng hồ đập địa bàn tỉnhPhú Yên 38 3.4 Đề xuất giải pháp nâng cao an toàn hồ đập địa bàn tỉnhPhúYên .41 3.4.1 Giải pháp tăng khả tháo lũ chohồchứa 41 3.4.1.1 3.4.1.2 3.4.2 Giải pháp tăng khả tháo lũtràn 41 Giải pháp bổ sung trànsựcố .41 Giải pháp xử lý vấn đề hư hỏngđậpđất 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 nẻthân đập 47 Hư hỏng thấm xói ngầm trượt lở máihạlưu 48 Hư hỏng nước rút nhanh gây trượt mái thượng lưu phá vỡ kết cấu bảovệ 49 Hư hỏng mốigâyra 49 Hư hỏng lớp gia cố bảo vệ mặt đập bịhưhỏng 49 Hư hỏng rảnh thoát nước tiếp giáp đập vàsườnđồi .49 3.5 Kết luậnchương3 50 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN HỒCHỨA NƯỚC LA BÁCH, TỈNHPHÚ YÊN .51 4.1 Giới thiệu cơng trình hồ chứa nướcLaBách 51 4.1.1 Vị trícơngtrình 51 4.1.2 4.1.3 4.1.4 Nhiệm vụcơngtrình 52 Quy mơcơngtrình 52 Thơng số cụm cơng trìnhđầumối 52 4.1.4.1 4.1.4.2 4.1.4.3 4.1.4.4 4.1.5 Điều kiệntự nhiên 54 4.1.5.1 4.1.5.2 4.1.5.3 4.1.6 Hồchứanước .52 Đậpđất 53 Tràn xảlũ 53 Cốnglấynước 53 Điều kiệnđịahình 54 Điều kiệnđịachất 54 Điều kiện khí tượng,thủyvăn .55 Hiện trạng hồ chứa nướcLaBách 56 4.1.6.1 4.1.6.2 4.1.6.3 4.1.6.4 Giải pháp thiết kế củaĐập đất 56 Hiện trạngĐập đất 57 Hiện trạng Trànxảlũ 60 Hiện trạng Cốnglấynước 61 4.2 Đánh giá khả cấp nước củaHồchứa 62 4.3 Đánh giá an toàn củaĐậpđất 63 4.3.1 Đánh giá an tồn Đập theo tiêuchíthấm 63 4.3.1.1 4.3.1.2 4.3.1.3 4.3.2 Đánh giá thấm Đập đất theo quansát 63 Đánh giá thấm Đập đất qua khoan địa chất kiểm trathân đập 63 Đánh giá thấm Đập đất thơng quatínhtốn 68 Đánh giá an tồn Đập theo tiêu chíổnđịnh .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 ántính tốn 75 Mặt cắttính tốn 75 Trường hợptính tốn 76 Số liệutính tốn 76 Phương pháptính tốn 76 Chỉ tiêu đánh giá điều kiện ổnđịnh đập .77 Kết vànhận xét 77 4.3.3 Đánh giá an toàn Đập theo tiêuchílũ 81 4.3.4 Đánh giá an tồn Đập theo tiêu chí cácbộphận 86 4.3.5 Tổng hợp đánh giá an toànĐậpđất 86 4.4 Đánh giá lực Trànxảlũ 87 4.4.1 Thông số thiết kế trànhiệntrạng 87 4.4.2 Xác định tính tốn lại tiêu chuẩn lũ thiết kế,kiểmtra 87 4.4.3 Tính tốn điều tiết lũ thiết kế vàkiểmtra 88 4.4.4 Đánh giá lực xảcủatràn 88 4.5 Đề xuất giải pháp tổng thể nâng cao an toànhồđập 89 4.6 Tính tốn cho giải pháp nâng cao an toàn hồ đậpđềxuất 91 4.6.1 Tính tốn cho giảipháp1 91 4.6.1.1 4.6.1.2 4.6.2 Tính toán cho giảipháp2 .103 4.6.2.1 4.6.2.2 4.6.3 Tính tốn cho tiêuchí lũ .91 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn địnhĐập đất 91 Tính tốn cho tiêuchí lũ 103 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn địnhĐập đất 105 Tính tốn cho giảipháp3 .106 4.6.3.1 Tính tốn cho tiêuchí lũ 106 4.6.3.2 Tính tốn cho tiêu chí an tồn thấm ổn địnhĐập đất 109 4.7 Phân tích, lựa chọn giải pháp nâng cao an toànhồđập 109 4.7.1 Phân tích mặtkỹthuật .109 4.7.2 Phân tích mặtkinhtế 111 4.7.3 Lựa chọngiảipháp 111 4.8 Kết luậnchương4 112 KẾT LUẬN VÀK I Ế N NGHỊ 113 TÀI LIỆU THAMKHẢO 115 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hình ảnh số đập đất lớn ởViệt Nam 10 Hình 1.2 Sự cố vỡ đập Bản Kiều -TrungQuốc 16 Hình 1.3 Trượt mái thượng lưu đập Từ Phổ(TrungQuốc) 16 Hình 1.4 Sự cố vỡ đập Ia karel -GiaLai 18 Hình 1.5 Sự cố vỡ đập Teton-Mỹ 19 Hình 1.6 Sự cố vỡ đập Am Chúa -KhánhHòa 19 Hình 1.7 Vết nứt dọc mái đập EaSoup thượng -ĐắkLăk, 20 Hình 1.8 Vùng thấm sình lầy mái hạ lưu hồKimSơn 21 Hình 1.9 Hư hỏng mối gây Đập thuỷ điện Azun Hạ,GiaLai 22 Hình 2.1 Các bước đánh giá an tồn đập theo tiêuchílũ .27 Hình 3.1 Bản đồ hành tỉnhPhúYên 32 Hình 3.2Hình ảnh số hồ chứađiểnhình 38 Hình 3.3 Một số hình ảnh trạng hồ đập tỉnhPhúYên 41 Hình 3.4 Tràn cố hồ Thanh Lanh -VĩnhPhúc 42 Hình 3.5 Cắt dọc Tràn cố hồ Easoup Thượng -ĐắcLắc 42 Hình 3.6 Cắt dọc Tràn cố hồ Kẻ Gỗ -HàTĩnh 43 Hình 3.7 Tràn cố kiểu cửa vantựđộng 44 Hình 3.8 Tràn cố kiểu gia tải nước gây vỡđậpđất 45 Hình 3.9 Tràn cố kiểu gây dẫn xói gây vỡđậpđất 45 Hình 3.10 Tràn cố kiểucầuchì 46 Hình 3.11 Tràn cố kiểu cửamởnhanh 46 Hình 3.12TrànLabyrinth 47 Hình 3.13 Cấu tạo tường chống thấm phương pháp khoan phụtcaốp 48 Hình 3.14 Chống thấm vật liệu thảm sét điakỹthuật 49 Hình 4.1 Bản đồ vị trí cơng trình Hồ chứa nướcLaBách 51 Hình 4.2 Cắt ngang đại diện đập đấtthiếtkế 57 Hình 4.3 Bản đồ khoanh vùng thấm mái hạ lưuđậpđất .57 Hình 4.4 Hình ảnh trạng thấm quađậpđất 60 Hình 4.5 Hình ảnh trạng Trànxảlũ 61 Hình 4.6 Hình ảnh trạng Cốnglấynước .61 Hình 4.7 Bố trí mặt cắt khoanđịachất 64 Hình 4.8 Sơ đồ lớp đất thân đập theo kết khoankiểmđịnh .67 Hình 4.9 Sơ đồ kết tính tốn thấm PA1đạidiện 71 Hình 4.10 Sơ đồ kết tính tốn thấm PA2đạidiện 73 Hình 4.11 Sơ đồ kết tính tốn ổn định PA1đạidiện .78 Hình 4.12 Sơ đồ kết tính tốn ổn định PA2đạidiện 80 Hình 4.13 Sơ đồ đại diện tính tốn thấm qua Đập sauxửlý 99 Hình 4.14 Sơ đồ đại diện tính tốn ổn định Đập sauxử lý 102 Hình 4.15 Hình minh họa giải pháp nâng cấp Trànxảlũ 104 Hình 4.16 Đồ thị trình điều tiết lũ –TrànGP2 105 Hình 4.17 Đồ thị trình điều tiết lũ –TrànGP3 107 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Thống kê số đập đất lớn ởViệtNam Bảng 3-1 Đặc trưng thống kê tài nguyên nước mặt sông lớn tạiPhúYên 35 Bảng 3-2 Bảng thống kê số hồ chứa tỉnhPhúYên 37 Bảng 4-1 Các tiêu dùng cho tính tốn lớp đất đắp thân đập hồLaBách 65 Bảng 4-2 Tổng hợp kết tính tốn thấm qua đậpđấtPA1 .72 Bảng 4-3 Tổng hợp kết tính tốn thấm qua đậpđấtPA2 .74 Bảng 4-4 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đậpđấtPA1 79 Bảng 4-5Tổng hợp kết tính tốn ổn định đậpđấtPA2 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 sauxửlý .99 Bảng 4-9 Tổng hợp kết tính toán ổn định đập đất sauxửlý 103 Bảng 4-10 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đậpđấtGP2 106 Bảng 4-11 Bảng tính tốn cao trình đỉnh đập– GP3 108 Bảng 4-12 Tổng hợp kết tính tốn ổn định đậpđấtGP3 109 Bảng 4-13 Tổng hợp giải pháp áp dụng nâng cao an toànhồđập 110 Bảng 4-14 Tổng hợp chi phí xây dựng giải pháp nâng cao an tồnhồđập 111 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Phú Yên tỉnh duyên 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 sơng 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 sông 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 Hịa), Đồng Trịn (Tây Hòa), hồ Trung Tâm, Suối Thị, Tân Lập (Sông Hinh), chứa nước Bà Mẫu (Tuy An), hồ Suối Bùn, Ba Võ (Sơn Hịa), hồ Hóc Răm (Tây Hòa) 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 cịn 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