Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Giải pháp kỹ thuật chống thấm cho đập đất khi được tôn cao mở rộng do nhu cầu sử dụng nước và biến đổi khí hậu

việc duy tì sự bn vững của môi trường Vi vậy một trong những giải phải dé si dụng hiệu quả nguồn nước hiện nay do biến đổi khí hậu là tăng dung tích hiệu quả hồ chứa để đảm bảo sự phát t

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn

PGS.TS Nguyễn Phương Mậu đã vạch ra những định hướng khoa học và tận tình

hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường đại học Thủy Lợi, các bạn học viên cao học lớp 20C11 về sự giúp đỡ trong suốt thời gian tác giả học tập

và nghiên cứu tại trường.

Cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Công ty Cé phần đầu tư xây dựng điện Việt Nam nơi tác giả đang công tác đã tạo mọi điều kiện thuận lợi về thời gian để

tác giả hoàn thành chương trình học tập và luận văn đúng thời hạn.

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong

gia đình đã luôn quan tâm, động viên, khuyến khích và tao mọi điều kiện dé tác giả

hoàn thành luận văn này.

Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2015

Tác giả

Vũ Văn Hạnh

Ho và tên học viên: _ Vũ Văn Hạnh

Chuyên ngành: “Xây dựng công thủy

Tên đỀ ti luận văn: "Giải pháp kỹ thuật chẳng thắm cho đập đắt khi được

tn cao mé rộng do nhu cầu sử dụng nước và biển dãi khí hậu”

Tôi xin cam đoan để tài luận văn củ tôi hoàn toàn là do tôi làm, Những kết

«qua nghiên cứu, tính toán là trung thực, không sao chép từ bắt kỳ nguồn thông tin

nào khác, Nếu vi phạm tồi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu bắt kỳ hình thức

kỹ luật nào của Khoa và Nhà trường.

Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2015

cao học

'ñ Văn Hạnh.

PHAN MỞ ĐÀI

1.Tính cấp thiết của để tài 1

TL Mue dich của ti:

11 Đối tượng và phạm ví nghiên cứu

IV Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

IV Kết quả dat được của luận vấn:

CHUONG 1 TONG QUAN VE DAP DAT Ở VIỆT NAM

1.1 Tổng quan về hỗ chứa ở Việt Nam 5

12 Thực tang làm việc cửa dip đế ở Việt Nam, 9

13, Vai tò cia nước và sự cin hit để nâng cấp hồ chứa 10

13.1 Sự cần hide ning cấp hỗ chứa 10

1.32.Vai tò của nước "

4, Cc giả php nâng co hiệu quả im việ của hồ chứa ø

1.41 Giảipháp quản ý khả thác i

1.42 Giải pháp vềcơchế, chính sch B

1.4.3.Gidi pháp về điều kiện og nhiên kinh tế - xã hội 4

15, Kết in chương 1 “ 1.6, Những vấn đỀ nghiên cứu của luận vin 15

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH THÁM QUA DAP DAT VA CÁC GIẢIPHAP CHONG THÁM KHI NÂNG CAP DAP

2.1 ic hinh thành dng thắm, l6

221.LÝ nghìn việ nghiền cấu thẩm, l6

212 Swhin thành động thâm 162.2 Phuong pháp tinh thi 8

8

.2.2.2.Tính thắm qua đập dt theo phương pháp thủy lực 19

3223 Tính thẳm qua dip đất theo phương pháp cơ học chất ing 20

2.3 Các giải pháp chống thắm cho đập đất 28

2.3.1.Giai pháp chống thắm bằng tường nghiêng va sin phủ, ”

2.32.Giai pháp chống thắm bằng tring răng kết hợp lõi giữa 302.3.3.Giai pháp chống thắm bằng tường hào Bentonite 2.2.3.4 Giải pháp chống thắm bằng cọc xi măng dit, 34-23 5 Giải pháp tường hào chẳng thắm màng địa ky thuật 392.3.6.Giai pháp tường nghiêng chống thẩm màng địa kỹ thuật 40-23:7 Giải pháp tường nghiêng chống thắm bằng màng chống thắm bentonie 2

`2 8 Giải phấp tường nghiêng chống thắm bảng thâm sốt dia kỹ thuật GCL 43

`3.3.3 KẾ! quả tinh oán or 3.4, Cao trình đình đập m1

3⁄4.1.Tính toán điều tiết lũ T7I

.3442 Tính toán cao tình đập 6

3.5, Xác định quy mô và kết cầu đập 79

3.5.1 Giải pháp nâng cấp đập 7

3.6, Cấp và thông số kỹ thuật công trình sau khi nâng cấp $6

37 Xử lýthm cho đập 88

3.1.1.Đặt vấn đề cho xử lý thẩm 89

3.72.Giai php chống thim bằng khoan pht cho dip 2

3.8 Tinh ton dn dn thm cửa dip 102 3.8.1.Tài liệu cơ bản 102

32 Tính toán thắm viên định thắm 10s

htoán Gn định trượt mái 106

hin chương 3 107

KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

“TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHY LUC TÍNH TOÁN s<<5<esseseeserrrsrrrrrrrreaee HỆ)

Hình 1.1: Biểu đồ phân bổ hồ chứa nước trên toàn quốc (dung tích >200000m3) 6

Hình 2.1: - Dòng thắm én định qua đập dat đồng chất (a), và qua tường lõi của đập

đất di) 7 Hình 2.2: Dòng thắm không én định khỉ mực nước rút xuống đột ngột 0

Hình 2.3: Minh hoa hàm xip xi H của phần từ 2Hinh 24: Sod thim qua dip 24Hình 2.5: - Giải pháp chống thắm bằng tường nghiêng va sân phủ 29Hình 26: - Giảipháp chống thẳm bằng tường răng kết hop li giữn 31

Hình 2.7: Giải pháp chống thắm bằng tường nghiêng chân ring 31

Hình 28: - Giảipháp chống thắm bing trởng hào Bentonite 3

Hình 2.9: Thi công tường chống thắm bằng biện pháp dio hào trong dung dich

bentonite hỗ Diu Tiếng 3

Hình 2.10: Biện pháp chống thắm bằng khoan phụt 35

Hình 2.11: Sơ đồ tường cọc xi mang đất 36Hình 2.12: Công nghệ Jet-Grouting tạo tường chống thắm 37

Hình 2.13: Giải pháp chống thắm bằng khoan phyt vữa xi ming 3

Hình 2.14: Phạm vỉ ứng dụng hiệu quả rong đất nén của cọc xi măng đt 3E

Hình 2.15: Hàng tường cọc XMD chống thắm cho công trình Đá Bạc ~ Hà Tĩnh 39

Hình 2.16: Công nghệ thi công mảng chống thắm địa kỹ thuật 40Hình 2.17: Giả pháp chống thắm bing HDPE 4i

Hình 2.18: Giải pháp mảng chống thắm bentonite 43

Hình 2.19: Giải pháp chống thắm bằng thâm sét di kỹ thuật 44

Hình 2.20: Giải pháp chống thắm bằng thảm bé tông 45

Hình 2.21: Các loại thảm bê tông chống thắm 45

Hình 3.1: Vị tí hồ chứa nước Diên Trường trên Google 48

Hình 3.2; Hiện trạng hồ chứa nước Diên Trường 48Hình 3.3: Mặt cit hign trang dip Diễn Trường 54

ip áp trie mái ha lưu $1

“Xây dựng tưởng chin sông siXây dựng tường chin sóng kết hợp dp áp trúc hạ lưu 82.Cấu tạo định đập 83Mặt cắt đập Diễn Trường sau khi nàng cấp S5

“Chân khay chống thắm của đập hiện trạng 88

{On định của đập ứng ứng với mục nước theo nâng cấp 88

Sơ đồ bổ ti khu khoan phut thí nghiệm 93 Cit đọc tuyén khoan phat 99 Mặt bằng b tri mang lưới khoan phat 100

Mặt cắt ngang đập đã nâng cắp và xử lý thắm lôiMặt cắt đập nâng cắp N3 - Mặt ct inh toán N3 105

Tính thắm đập nâng cắp N3 ~ Lưu lượng thắm đơn vị - Trường hợp 4

105

‘Tinh thắm đập nâng cắp N3 ~ Phân bổ Gradient thắm - Trường hợp 4

105

Thống kê một số đập đắt lớn ở Việt Nam

“Chiều cao an toàn của tưởng chẳng thắm

“Thay đổi nhiệt độ và lượng mưa đến năm 2050 do BĐKH

Điện ích, cơ cầu, thời vụ ác loi cây trồng

“Các yếu tổ khí hậu vùng dự án

“Các đặc trung khí hậu trong khu tuới do ảnh hưởng BDKH.

Lượng mưa tưới thiết kế« khu tuổi hỗ chúa Diễn Trường

Tổng hợp lượng nước yêu edu tưới CTr.mô)

“Tổng hợp lượng nước yêu cầu cho sinh hoạt

Nhu cầu nước cho thủy sản

“Tổng hợp nhu cầu cắp nước môi trường (Tr.m3)

“Tổng hợp nhu cầu cấp nước hiện (Tr.m3)

Tông hợp nhu cầu cấp nước do biến đổi khí hậu (Tr.m3)

37

31

% 58 6i oa 6

“ oo 65 66

or

or 10

Bảng 3.16: Lưu lượng lũ lớn nhất thiết kế lưu vực hồ chứa Diên Trường tính theo

công thức cường độ giới han 7

Bảng 3.17: Tổng lượng lũ lớn nhất thết kế lưu vục hỗ chứa Diên Trường tinh theo

lượng mưa ngày lớn nhất

Đường quá tình la thiết kế theo kịch bản hiện tai

Kế theo kịch bản Biển đổi khí hậu

‘Tinh toán lũ trên tràn hồ chứa Diên Trường ứng kịch bản BDKH,

“Xác định cao trình đỉnh đập thiết kế

Cée thông số chính của đập sau khi nâng cấp.

Đường quá trình lũ thiế

B B 1 16 78 86

Chiêu cơ lý của vật liệu đắp đập

CChỉtiêu co lý của đắt nên đập

Các mực nước ding trong inh ton

Lưu lượng thắm và gradient thắm.

Kết qua phân tích ôn định mái thượng hạ lưu mặt cắt N3

102 103 103 104 107

Biến đổi khí hậu trái đắc là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí qu

thuỷ quyi

nhân tự nh

„ sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên

và nhân tạo Biển đổi khí hậu (BDKH) là một trong những thách thứclớn nhất đổi với nhân loại trong thé ky 21 Biến đổi khí hậu sẽ tác động nghiêm

fr giới Nhiệt độ

dâng gây ngập lạt, gây nhiễm mặn nguễn nước, ảnh hưởng đi

sống và môi trưởng trên phạm vi toàn dl trọng đến sản xuất

tăng, mực nước bi

nông nghiệp, gây rủi ro lớn đổi với công nghiệp và các hệ thống kinh tế - xã hội

trong tương lại

(a) Môi trưởng trước đây (b) Môi trường hiện nay

Ở Việt Nam trong khoảng 50 năm qua, nhiệt độ trung bỉnh năm đã tăng

khoảng 0.5 - 07C, mực nước biển đã dâng khoảng 20em|7] Biển đổi khí bau làm

hạn hán ngày càng gia tăng về số lượng, cường độ và mức độ ảnh hưởng Thủy lợi

là một trong những lĩnh vực chịu tắc động mạnh mé nhất của biển đổi khí hậu được

thể hiện rõ nhất về lượng nước, mùa khô nước ít hơn nhưng mùa mưa nước đến.

nhiều hơn, trong khi đó cùng với quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá thì nhủ

cu ding nước gia tăng đặt biển, nhiễu hệ thống thuỷ lợi không dip ứng được yêu

sắn iêu, yêu cầu cắp nước

Nhận thức rõ ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, Chính phủ Việt Nam đã phê

duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biển đổi khí hậu Một trong.

những nội dung quan rong của Chương trình là xây dựng và cập nhật kịch bản biển

cđỗi khí hậu dé phù hợp với từng lĩnh vực phát triển trong xã hội Đây là định hướng

é các Bộ, ngành, địa phương đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, xây dựng vàtriển khai kế hoạch hành động ứng phó, trong đó có van đề vé an toàn hỗ đập

An toàn của các hỗ chứa bị de dog đo có sự phân bố lại lượng nước mưa theo.

thay đổi so với hết kế ban đã

chứa được xây dựng cích đây đã là), 46 là hiện tượng những vùng thì mưa rt lớn,

không gian và thời gian đã có nh (đổi các hồ

xuất hiện nhiễu hon,

vũng it mưa; thời gian mưa tập trung ng „ hạn hán kéo,

phức tạp hơn, cường độ mạnh hơn, nhỉ lúc xuất hiện trường hợp vượt mức thiết

ế ban đầu

Nước là tài nguyên quý giá vô cùng quan trọng đối với con người Nước cần cho sản xuất nông nghiệp, thủy sản, công nghiệp và các nghành kinh tế khác Nước còn cần cho phát triển thủy điện va giao thông Nước đồng vai trò quan trong trong.

việc duy tì sự bn vững của môi trường

Vi vậy một trong những giải phải dé si dụng hiệu quả nguồn nước hiện nay do

biến đổi khí hậu là tăng dung tích hiệu quả hồ chứa để đảm bảo sự phát tiển bền

vũng cia hệ thing đầu mỗi công trình, phục vụ nhủ cầu sử dụng nước sản xuất và

sinh host là một vin để hét sức quan trọng và đặc biệt cổ ý nghĩa hiện nay

Nhưng van dé dat ra khi tăng dung tích hiệu quả của hồ chứa làm thay đổi cap

công trình, các chỉ tiêu thiết kế, hệ số an toàn dn định ảnh hướng tới sự làm việc

Vi tây việc nghiên cứu một giả pháp kỹ thuật chống thắm an toàn công tình

đập đất khi được mo rộng tôn cao trong điều kiện biển đôi khí hu và tăng thêm nhú

cầu cấp nước hiện nay, phù hợp với điề kiện của Việt Nam là hết sức cần thiết

Đề ti luận văn: “Gidi pháp kỹ thuật chẳng thắm cho đập đắt khi được tôncao mở rộng do như cầu sử dụng nước và bién đổi khí hậu ` sẽ tập trung nghiêncửu phương pháp tinh toán thi + những giải pháp chống thấm cho đập khi được

nâng cao mở rộng nhằm đảm bảo kinh tế kỹ thuật, mỹ thuật

- Tính toán dn định thắm, én định cho đập đất sau kbi được tôn cao mở rồng

đảm bảo an toàn hd chứa

THỊ Đối tượng và phạm vi nghiên cứ

= Đồi tương ng n cứu: đập đất

+ Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu của luận văn

"Nghiên cứu tổng quan hỗ chia bằng đập dit ở Việt Nam;

Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp tính toán thắm:

Nghiên cứu các giải pháp chống thắm khi nâng cao mở rộng đập dat;

Phân tích điều kiện kỹ thuật để sử lý thấm cho công tình cụ thể:

Kiểm tra đánh giá ôn định tổng thể của công trình

TV Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

~ Cách tiấp cận

Tiếp cận bing cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhânkhoa học hay các phương tiện thông tin dại ching: qua các kết quả nghiên cứu vềthắm của đập dit trong nước đã có kết hợp tìm hiểu, thu thập, và phân tích đánh giá

giải pháp, từ đó đề ra phương án cụ thé phù hợp với tình hình điều kiện làm việc.của đập khi nâng cắp mổ rộng.

Phương pháp điều tra khảo sát, hu thập tổng hợp ti liệu

+ Phương pháp nghiên cầu lý thuyết sử dụng m6 hình toán và các phần mém

ứng dung

+ Phương pháp chuyên gia

+ Phương pháp phân tích, tổng hợp.

1 KẾt quả đạt được của uận văn:

Tổng quan về tình hình hồ chứa bằng đập đắt hiện nay ở Việt Nam;

Phương pháp tính toin thim cho dip dit, đặc biệt là phương pháp phin tử

Hồ chứa nước có mt vi trí quan trọng trong điều chinh dong chảy phục vụ các

yêu cầu dùng nước Khác nhau, mặt khác hd chứa nước còn là công tinh phòng

chống lũ, giảm nhẹ thiên tai Vì vậy, an toàn hồ chứa mang một ý nghĩa đặt biệtnhất à hiện nay vấn để bin đổi khí hậu toàn cầu dang diễn ra theo hưởng tăng bắtlợi cho an toàn hồ đập

‘Vigt Nam là một trong những nước có nhiễu hỗ chứa Theo điều tra của dự án.

UNDP 7/2002 thi Việt Nam có khoảng 10.000 hỗ chứa lớn nhỏ, trong đó hỗ đập lớn

có khoảng 180 hồ đứng vào hang thứ 24 trong các nước có số liệu thông kê của

ICOLD (Ủy hội Đập lớn Thể giới) Theo con số thống kế của Bộ Nông nghiệp

&PTNT năm 2002 cả nước ta đã có 1967 hồ (dung tích mỗi hỗ trên 2.105x10°m’);

ích 19 tỷ m còn lạ là 1957 hỗ thủy nông

với dung tích 5,84 tỷ mỶ Nếu chỉ tính các hồ có dung tích tir 1 triệu mỶ nước trở lên

th

trong đó có 10 hỗ thủy điện có tổng dung

iện nay có 587 hỗ có nhiệm vụ tưới là chính Các hỗ chứa phân bé không đều

trên phạm vi toàn quốc, trong số 61 tinh tl có 41 tỉnh thành có hồ chứa nước C tỉnh miễn Bắc và miễn Trung có lên tích tự nh in chiếm 64,3%, dân số chiếm.

603% của toàn quốc nhưng số hỗ chiếm tới 88.2% số hỗ của toàn quốc Các hồAuge xây dựng trong từng thời kỳ phát iển của đất nước, số hồ xây dựng từ năm

1960 rở về tước chiếm khoảng 6% từ 1960 đến 1975 chiếm 44% và từ 1975 đến

nay chiếm 50% [13]

Bảng 1.1: So sánh trữ lượng nước Miễn Bắc và Miền Trung so với toàn quốc

mỊ em TẾ ma [a [Pan |] Oa

| %soviànguGe | 69 | 3 | 63 | 24 | sS2| sie

Hinh 1.1: Bid đồ phân bố hồ chữa nước trên toàn quốc (lưng tích >200000m3)

Hiện nay đập vậtiệu địa phương đồng vai td chủ yếu, tương đối đa dang và.được dip bằng vật liệu khác nhan, chủ yếu là đập đắt

Bảng 1.2: Thống kẻ mot sd đập dt lon ở Viet Nam

TT Tên hồ Tỉnh Hmax(m) Năm hoàn thành

1 Suỗi Hai Hà Tay 29,00 1964

2 [Ba Nhim Tim Bing 38,00 1965

3 [Throng Tuy Ta Tinh 2500 1968

4+ [Cimty Quing Binh 30.00 1565

3 TRKso Tang Son) 3500 1972

6 | im Son Bic Giang 41-50 i978

7 | Vue Tring Tis Tinh 2580 i974

¥ | Ding Mo Hi Tây 2i00 1978

3 [Tien Lang QuảngBình 32.30 1978

10 | Pa Khoang Tai Chia) 26000 1978

TT | Hoa Bink Hoa Binh 128,00 1978

13 |YênMỹ Thanh Hóa ˆ— 2500 1980

l3 | Yên Lập Quảng Ninh 40,00 1980

16 ige Som QuugNgi 200 158i

17] Phi Ninh QuảngNam 40.00 1987

18 | Nai CBe ThấNguyễn 27.00 1982

19” [XãHương Vinh Phic 42.00 1982

30 | Sing Mue Thanh Héa — 3340 1985

31 | Quit Động Quang Nhh 22.60 1983

25 | Xa Hương Vinh Phic 41.00 1988

23 | HGi Son Binh Dinh 29,00 1985

26 | Núi Một Bình Định 30,00 1986

27 |TuyểnLâm Lâm Đồng 3200 1987

34 [BiBin KhhHồa — 4250 1588

29 | Khe Tan Quảng Nam 22,40 1989

30 | Khe Chè Quảng Ninh 25,20 1990.

31 | Pha Xuan Pha Ven 2470 1996

35 Thuan Nini Binh Dinh — 530 1996

33 | Song Quao Bink Thun) 4000 1997

34 [Ayan Ha Gia at 3600 1999

35 [Sông Hình Phi Yen 5000 2000

36 | Easoupe thuong | Dak Lic 2700 2005

37 [Sông Sit Ninh Thuin 2900 2007

3S | Sing Sto NghệAn 30.00 3010

[Ha Dong Quảng Ninh | 30,00 201

40 |LaMe Dak Lie 3500 2012

Vai trò hồ chữa nước

Tai nguyên nước luôn biến động theo thời gian, không gian và trong quan lýkhai thác nó luôn tồn tại hai mặt: mặt lợi và gây hại Đẻ hạn chế tối đa tính gây hại

một chế độ quản lý, kiểm soát quá trình hoạt động của nước Vì thé can thiết lập và.

sử dung “Quy hoạch quản lý khai thc trong suốt quá tình hoạt động cia tài nguyên

nước” cho hoạt động của con người.

Việt Nam là nước có nhiều tiém năng về nguồn nước, Tuy nhiên nguồn nước

bị chỉ phối mạnh mẽ bởi các yếu tố khí hậu nhiệt đới gi mùa cũng như địa hình

phức tạp, bị chia cắt nhiều nên sự phân bỗ của nó rất không đồng đều theo không.

gian và thời gian Sự phân bố mưa không đồng đều rên lãnh thổ dẫn đến tinh trangnơi này có nguồn nước déi dào, mật độ sông suối lớn, nơi khác lại khan hiểm nguồn.nước, đất dai khô cả Hang năm đồng chảy trong các sông sudi của nước ta lập

trung chủ yéu vào các mùa mưa, một số sông suối trong mùa khô nguồn nước hi

như không có Chính sự phân bổ không đồng đều của nguồn nước là nguyên nhângây khó khăn, làm phat sinh mâu thuẫn giữa tiềm năng nguồn nước và nhủ cầu sit

dụng nó dé phát triển sản xuất và đời sống của con người.

Để giải quyết mâu thuẫn này, nguy từ thờ tiền sử con người đã biết dùng biện

pháp công trình thủy lợi để chế ngự khai thác nguồn nước phụe vu lợ ích của mình

G Việt Nam công tác thủy lợi trong sự nghiệp chính phục các dòng sông phục vu nền kinh tế quốc phòng toàn din luôn được coi trọng và đánh giá cao Trong hệ thong công trình thủy lợi, hồ chứa nước được coi là bộ phận chủ yêu nhất vì chúng.

cố khả năng điều it đồng chiy cả theo thời gian và không gian, là một trong những

giải pháp hiệu quả nhất, nhằm giảm tối đa tinh gây hại và nâng cao đáng kể lợi ích

của tải nguyên nước trong nhiệm vụ khai thác tài nguyên này phục vụ kinh tế xã

hội Bởi vậy không chi ở Việt Nam mà hau hết các nước rên thể giới, hồ chứa nướcđược xem là một giải pháp chủ yếu trong khoa học thủy lợi

Hồ chứa vừa và lớn không chỉ với nhiệm vụ cấp nước cho sản xuất nông

phát di

nghị thay sản, du lịch mà còn có vai trò quan trọng trong phòng chống lũ, góp phần đáng kể trong việc giảm tác hại của thiên tai hing năm Việc sử.

‘dung vận hành liên hồ chứa có tác dụng rắt lớn trong việc điều tiết nguồn nước đặc

biệt về mùa khô nhằm đảm bảo an sinh xã hội

Dap thường chiếm một vị trí quan trọng trong cụm công trình đầu mỗi của các

hỗ chứa hoặc các công trình đập dâng Ở nước ta, đập đắt được xây dựng rất phd

biến do đặc điểm an toàn, kinh tế và đảm bảo vệ sinh môi trường xây dựng Đập đắt

6 thể xây dựng trên nhiều loi nn, dễ thích ứng với độ hin của nên ít bị nứt nề

gây phí hoại đập

Hiện nay nước ta đã xây dựng và đưa vào khai thác trên 6648 hé chửa các.loại, với tổng dung tích the thiết kế là 49.88 tym! nước Trong tổng số 2198 hồ

chứa có dung tích lớn hơn 200 nghìn m” nước, nhiều hi có dung tích từ vài chục

«én vài tram triệu m! nước Hồ chứa có nhiệm vụ cấp nước tưổi phục vụ cho sản

xuất trong mùa khô, cấp nước sinh hoạt cho con người và vật nuôi, điều tiết lũ để

phòng, trình giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản nhân dân vùng hạ lưu, ải tạo môi trường sinh thái Các hỗ chứa phân bổ không đều trên

phạm vi toàn quốc, tập trung chủ yêu ở ác tỉnh miễn Bắc và miễn Trung Việt Nam

Đa số các dip đất được xây dựng từ những năm 60.80 (Các đập được xây dmg thời ky trước năm 1960 khoảng 6%, từ 1960 đến 1975 khoảng 44%, từ 1975 đến nay khoảng 50% - Theo chiều cao đập có khoảng 20% số dip là cấp ba, hơn

70% đập la cắp bốn và cắp năm, còn lại khoảng 10% là đập từ ấp hai tr lên) củathé ky trước bằng đất pha tin tích sườn đổi, đắt Bazan, đất ven biển miễn Trung:đến nay do thời gian sử dụng lâu năm và tác động của thờ tiết nên các công trình đã

bị xuống cấp nghiêm trọng Hiện nay có khoảng 1200 hồ chứa bằng đập dat đã đếnthời kỳ xuống cấp, đồng thời do biển đổi khí hậu lim thay đổi chế độ thủy van dòng

chiy nên cần phải được tu bổ nàng cấp sửa chữa (Bộ Nông nghiệp và PTNT) Phân

tích 100 hỗ chứa đã có dự án sửa chữa cá tạo hoặc nâng cấp tì 71 hỗ có hiện tượng

hư hỏng ở đập (12]

‘Cac hư hong ở đập thường xay ra là

+ Do thắm gây ra như thắm mạnh si bọt nước ở nỀn đập: như Đẳng Mô- Hà

“Tây, Suối Gai- Sông Bé, Vân Trục- Vĩnh Phúc Thắm mạnh, sti bot ở vai đập như

Khe Chè- Quảng Ninh, Ba Khoang- Lai Châu, Sông Mây- Đồng Nai Thắm mạnh

ở nơi tiếp giáp với tràn hoặc cổng như đập Vĩnh Trinh- Đà Đầu Tiếng- Tây

"Ninh Loại hư hỏng biểu hiện do thắm chiếm khoảng 44,95

+ Hư hồng thết bị bảo vệ mái thượng lưu: Khoảng 85% các đập đã xây dựng.được bảo vệ mái bằng đá lát hoặc đá xây còn lạ là tắm bê tông lắp sép hoặc bê tông

êm 35,1%.

đổ ti chỗ Số đập có hư hỏng kết cầu bảo vệ mái chí

+ Các hur hỏng khác như sạt mái, lần không đều, nút, tổ mỗi chiếm khoảng

354%

Hr hông của đặp đất chủ yếu do đồng thắm gây ra, những hư hong này dễ dẫntới nguy cơ s „ ảnh hưởng tới kinh tế xã hội Chính vì vậy cần có kếhoạch sửa chữa, nâng cấp các đập dit không chi dip ứng yêu cầu phát triển kinh tế

mà còn thích ứng với điều biển đổi khí hậu hiện nay.

14 Val trồ của nước và sự cần thiết để nâng cấp hỒ chứa

1-31 Sự cầu thất nâng cắp hỗ chứu

ước là một yéu tổ sinh thái Không thể thiếu đối với sự sống và là nguồn tinguyên có khả ning tr ti tạo vô cùng quý giá đổi với con người Nguồn nước

quyết định í nhiều đến sự phát ign của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc.

"Nước là mắt xích đầu tiên của chị dai dinh dưỡng chủ yếu của sự sống sinh

vật do đó ảnh hưởng của nước đến sức khỏe là rt lớn

T nguyên nước là nguồn tài nguyên mã con người sử dung cho sự phát triển

xã hội hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau Nước được ding trong các hoạt động nông nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải tí và môi trường,

Trong phát iển nông nghiệp, nước đồng vai trò quan trọng nhất, quyết định

<n năng suất cây trồng và vật nuôi Đặc biệt đối với các quốc gia nghềo, nơ sảnxuất nông nghiệp đóng vai rd chủ đạo trong nén kinh tế quốc dân thì nước lại càng

có ý nghĩa sống còn

“Trong phát triển công nghiệp và đô Ú ¡nước cũng đồng vai trd to lớn, Công

nghiệp hóa, hiện đại bóa là xu hướng tắt yêu trong phát triển kinh tế, xã hội của mỗi

gốc gia Cùng với 46 nhủ cầu sử dụng nước cũng ting lê

triển nhiều căn bệnh nguy hiểm.

"Nước còn là môi trường sống của nhiễu loại sinh vật tờ thực vật, động vật đến

vi sinh vật.

"Nước côn được xem là nguồn khoáng sản và năng lượng to lớn của nhân loại.

Day là một nguôn tài nguyên cần được con người khai thác và sử dụng hợp lý

132, Vai trồ của nước

Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, có lượng mưa bình quân hang

năm lớn (1800 ~ 2000 mm) và có một hệ thống sông ngời ching chit, ạo nên nguồn

nước rất phong phú Nếu tính các sông có độ dài trên 10km thì có tới 2500 con

sông, với tổng chiều đi lên tới 52000 km Trong dé hai hệ thống sông lớn nhất của

cả nước là sông Hồng và sông Cứu Long đã tạo nên hai vùng đắt trù phú nhất cho

phát triển nông nghiệp Việt Nam Bên cạnh đó, hệ thông sông ngồi ở miễn Trung.

cũng rit phong phú, tạo nên các đồng bằng ven biễn, tuy nhỏ hep nhưng rit quan

trong trong việc phát rin nông nghiệp khu vục miễn Trung.

Tuy nhiên, do lượng mưa phân bổ không đề

trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa, từ tháng 4-5 đến tháng 9-10, trừ vùng duyên.

hải miền Trung, mùa mưa thức muộn 2- thắng nên thường gây ra úng lụt trong mia mưa và khô han trong mùa khô đặc biệt ở các tỉnh miền Trung,

nơi có địa hình đốc và bệ thống sông ngồi ngắn Hơn thể nữa, phía thượng nguồncũng xây dụng các hồ chữa nước thuộc nước bạn làm ảnh hưởng đến nguồn nước

chây vào lãnh thổ nước ta, đặc biệt vào mùa khô.

“Trong khi đó lượng nước cần với lượng mưa mùa kiệt mức độ sử dung ở Ba

Bộ là 79.6%, ở Bắc Trung Bộ là 46.56, ở Nam Trung Bộ là 98,7%, ở Tây Nguyên

là 97%, ở Đông Nam Bộ là 72%, ở đồng bằng sông Cửu Long là 34.7% Đặc bitác động của biến đổi kh tậu đến dng chảy năm rt khác nhau giữa các ving! hệ

đổi khí hậu trung bình B/

thống sông trên lãnh thổ Việt Nam, Theo kịch bản bị

dang chiy năm trên các sông ở Bắc Bộ phần phía bắc của Bắc Trung Bộ cổ xu

kỳ 2080-2099, Trai lại, từ pl phía nam Bắc Trung Bộ đến phần phía bắc của

Nam Trang Bộ và Đông Nam Bộ (hệ thống sông Đồng Na), đồng chảy năm lại có

xu thể giảm, thường dưới 2% ở sông Thu Bồn, Ngàn Sâu, nhưng giảm mạnh ở hệ

đến 7% vào thời kỹ 2040-2059 và 784 đến 9%

thống sông Đồng Nai, sông Bé từ 4

vào thời kỳ 2080-2099, Biển đổi khí hậu có xu hướng làm suy giảm ding chay mùa cạn, so với hiện tại đồng chảy mùa cạn pho biến giảm từ 2% đến 9% vào thời ky

2040-2059 và từ 4% đến 12% vào thôi kỹ 2080-2099 [8]

Vi vậy để thích ứng với biển đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội thì một số giải pháp cin lập:

+ Lập quy hoạch phát tiển bền vững tải nguyên nước các lưu vực sông, các

vùng trên cơ sở gắn kết với quy hoạch phát iển kinh tế xã hội của cả nước, Trước

tiên rả soát, xây dựng các hồ thuỷ lợi, thuỷ điện: hg thống dê điều có tính an biển

đổi khí hậu.

+ Cũng cổ, nâng cắp, hoàn thiện và xây dựng bổ xung các hệ thẳng công trình

khai thác, sử dụng các nguồn nước như: đập dâng, hỗ chứa thuỷ lợi và thuỷ điện, hệ

thing kênh mương tưới tiêu, giếng liy nước ngằm, bể chửa nhằm nàng cao hiệu

‘qui khai thấc tài nguyên nước của các công trình va đảm bảo vận hành an toàn.

Nhu vậy để có trừ lượng nước dỗi dào thì giải pháp hiệu quả nhất đối với sử.dung nguồn nước là nâng cấp và tôn cao các hỗ chứa dim bảo yêu cầu phát triển

kinh ế - xã hội

1.4 Các giải pháp ning cao hiệu quả tim việc cin hd chứa

1-42 Giải pháp quân lý khai thác

Lập và thực hiện kế hoạch phân phối tài nguyên nước một cách khoa học, hợp

lý trên hệ thống Cần kiểm tra rà soát thống kê các loại diện tích được cắp nước đểlập kế hoạch ding nước cụ thể chính xác hơn Thực hiện theo đõi và đánh giá hiệu

‘qua tưới tiêu và cấp thoát nước thường xuyên qua các năm khai thác công trình thủy lợi Các cấp kênh nội đồng đã giao cho địa phương trực tiếp quản lý cần có cí

bộ có chuyên môn Việc điều hành quản lý hỗ chứa cần chặt chế, cần lập và thực

xã lũ, Thực hiện được thường xuyên việc kiểm tra theo đối đo đạc, quan tắc các

thông số cần thế để đánh giá hoạt động của công trình để phát hiện kịp thời các hư

hỏng để có kế hoạch sửa chữa phù hợp kịp thời [7]

14.3 Giải pháp về cơ chế, chính sách

LẺ 1 Cảng cố, cụ thể héa cúc cơ chễ chính sách hiện ti

Rà soát lại hệ thống cơ chế chính ách đang được áp dụng tại hệ thống thủy lợi

để tìm ra những mâu thuẫn, bat cập từ đó có cơ sở đẻ hoàn thiện, đổi mới cơ chế.

“Chính sách mới ban hành cần được tham khảo từ các dia phương và cần lấy ý kiến

từ đơn vị quản lý, tổ chức, cá nhân dùng nước trước khi ban hành Việc cụ thể hóa

sắc chủ trương, chính sich của Nhà nước về quản lý hệ thống thủy nông cần căn cứ

vào tình hình thực để có những văn bản hướng dẫn đi kèm khi triển khai thực

hiện.

LỞ cấp Trung wong : Bộ Nông nghiệp và Phát iển nông thôn (Bộ NN&PTNT)

là cơ quan giúp Chính phủ thực hiện chức năng quản lý nhà nước về an toàn các đập

thuộc Bộ quản lý tên phạm vi toàn quốc Tổng Cục Thủy lợi (rước diy là Cục

“Thủy lợi) là cơ quan trực tiếp tham mưu giúp Bộ NN&PTNT thực hiện chức năng

năng nói trên Hiện nay trong cơ cau tổ chức bộ máy của Tổng Cục có “Tổ An toàn.đập là bộ phận chuyên rách về An toàn đập thuộc Téng Cục Thủy lợi tham mưu

giúp Bộ NN&PTNT thực hiện tức năng quản lý nhà nước về An toàn đập,

Đối với hồ có quy mô lớn tưới và cấp nước cho nhiều tỉnh, thành phố: Bộ

NN&PTNT quyết định thành lập Công ty ‘TNHHNN một thinh viên để quản lý khai

thác, bảo vệ hd Đây là đơn vị quản lý trực thuộc Bộ NN&PTNT.

LỞ cấp Địa phương: UBND Tinh thực hiện chúc năng quản lý nhà nước vỀ an toàn các đập thuộc địa bàn Tính Sở NN&PTNT là cơ quan tham mưu giúp UBND tỉnh thực hiện chức năng quản lý nha nước về An toàn đập thuộc địa bàn tỉnh Ở các.

‘Tinh, Thành pho có đập Sở NN&PTNT hau hết đều có Chi Cục Thủy lợi là cơ quan.

giúp Sở tham mưu UBND tinh thực hiện chức năng quản lý Nhà nước về An toàn

bộ phận chuyên trách vẻ an toàn đập hoặc long ghép với bộ phận quản lý công trình nói chung,

142.2.Ning cao năng lực của đội nga thực thỉcơ chễ chính sách ti dja phương

Tổ chức các lớp tập huấn nhằm ning cao nhận thức và kỹ năng của đội ngũ cần bộ quản ý tai cơ sở, phát tiễn tổ chức PIM (quản lý thủy nông có sự tham gia

của người dân) Day là đội ngũ trực tiếp làm việc với các hộ dùng nước, sự nắm.vững cơ chế chính ch của họ sẽ góp phin vào việc tuyén truyền vận động người

dân iu rõ và thực hiện tốt các cơ chế chính sách

144 Giải pháp về điều kiện ur nhiên kinh tế xã hội

1.4.3.1.Giải pháp điều kiện tự nhiên

Ngăn chặn sự chặt phá rừng đầu nguồn để hạn chị ty thoái bE mặt lưu vực

làm cho lượng nước mưa thắm xuống đắt được giữ lại nhiều hơn trên lưu vực, tănglưu lượng mùa kiệt về hề chứa đồng thời giảm sự thiệt hại do lũ quét

1-4.12 Giải pháp điều kiện kinh tế- xã hội

Hạn chế việc phát triển các khu công nghiệp trên diện tích đất nông lâm

nghiệp để diện tích rừng không bi ảnh hướng đồng thai tăng điện tích phát triển

rimg bing cách giao khoán cho các hộ gia đình không chỉ đảm bảo về mặt mở rộng

diện tích rimg mà còn phát triển kính tế rừng một cách có hiệu quả

15 Kết luận chương 1

(Qua tình hình tổng quan chung thấy rằng nước ta có số lượng hồ đập khá lớn,

hầu hét các đập của nước ta là đập đất, xây dụng đã lâu nhưng các công tình này

làm việc đã xuống cắp nghiêm trọng, đặc biệt là các hỗ chứa vừa và nhỏ.

Hon nữa, nước ta có nguồn tài nguyên nước khá dồi dào nhưng phần bổ khôngcđều về không gian và thời gian, mùa lũ thì lưu lượng tắt lớn nhưng mia cạn thì

nên giải pháp sử dung và kiếm soát nguồn ải nguyên nước là xây dựng hỗ chứa đã

in đổi khí hậu được ứng dung Hiện nay do sự phát triển kinh tế xã hội, đồng thời

dang diễn ra rit mạnh mẽ làm cho tải nguyên nước ngày càng cạn kiệt nên để tăng

Tay nhiên để hd chứa làm việc hiệu quả, an toàn cin có những giải pháp hiệu

aqua về cơ chế chính sách và đào tạo nhân lực nhằm phát huy làm việc tối da của mỗi hồ chứa và của liên hd,

Nhur vậy, có thể nói việc năng cấp hồ chứa trong điều kign hiện này là cầnthiết để sử dụng có hiệu quả nguồn tải nguyên nước phục vụ phát triển kinh tẾ xãhội và thích ứng với biển đổi khí hậu Sự phân tích, đánh giá va tổng quan dp đất ởnước ta có ý nghĩa quan trọng và là tiền để cho việc nghiên cứu, để xuất các giảipháp xử lý thắm cho nén khi đập đắt được mở rộng tôn cao

1.6, Những vẫn để nghiên cứu của luận văn

Trên cơ sở phân tích vai rd quan trong của nước, nhủ cầu đồng nước và biến đối trong thời kỳ hiện nay nên việc nâng cấp tôn cao mở rộng,

không chỉ đảm bảo phát triển kinh tế xã hội mà còn đảm bảo an toàn hỗ

phạm vi luận văn nà n cứu một số nội dung sau ác giả tập trung di sâu vào ng! day:

+ Nghiên cửu các phương pháp chồng thắm cho đập dit;

+ Nghiên cứu và lựa chọn gii pháp kỹ thuật chồng thắm cho đập khi được tôn

‘cao mở rộng trong các điều kiện khác nhau;

+ Nghiên cứu ứng dụng giải pháp chống thắm cho công tinh thực tế khi được

tôn cao mỡ rộng.

PHAP CHONG THAM KHI NÂNG CAP DAP

2.7 Sự hình thành dong thấm.

2741 Ý nghĩa việc nghiên cứu thắm

Đồng thấm luôn hình thình trong môi trường lỗ rổng khi có sự chênh lệch

mực nước, dòng thắm mạnh hay yếu phụ thuộc vào các yếu tổ như: mỗi tườngthắm, cột nước thắm Đánh giá thắm được xem xét thông qua ảnh hướng của nó tới

dn định và hiệu quả làm việc của công tì

Đối với công trình thủy lợi, mục đích xây dựng đập nhằm tạo đầu nước vùng thượng lưu của hồ chứa, nhưng lại tạo ra chênh lệch cột nước giữa thượng lưu và hạ

lưu nên vin để thắm cần kiểm toán tỷ mi Đối với đập đất, nếu không kiểm soát

.được đồng thấm o6 thể gây ra một số hư hỏng:

- Các hạt đắt dich chuyển cùng đồng thắm, dẫn đến hiện tượng xối ngằm,hìnhthành hang thắm tập trung trong thân và nền đập

- Lim bão hòa, tạo ra áp lực diy ngược, lực thắm nên các công trình bảo vệ đập.

én cứu thắm là tìm ra quy luật chuyển động của đồng thắm, phụ

dia chất

Nhu vậy nại

thuộc vào hình dạng, kích thước các bộ phận công tình là biên dòng thd

nên công trình; xác định các đặc trưng phân bổ áp lực thắm lên bộ phận công trình,

phân bổ gradient thắm trong miễn thấm và trị số lưu lượng thắm Trên cơ sở này,

thiết kế bộ phận chống thắm, đảm bảo điều kiện lam việc an toàn của công tình và

tính kin tế của phương án [16]

2.72 Sự hình thành dong thắm

Dit được tạo thành bởi các hạt đắt, các hạt ất we sắp xếp với nhau tạo thànhkhung cốt đắt có nhiều lỗ rồng, ong lỗ rỗng thường chứa nước và khí Do đó, đắtgồm 3 thành phần hợp thành: th rắn, thể lòng và th khí Dưới tác dụng của trọng

lực nước di chuyển qua các khe rỗng trong đất, dịch chuyển từ vỉ trí này sang vị trí

khác [11]

Đồng thắm trong môi trường dp vật liệu địa phương được chia

+ ang thắm ổn định qua thân đập dit đồng chất và nỀn đắt (hình 2.18) hoặc

‘qua thiết bị chống thắm (ví dụ như tưởng lõi) của đập đất đ (hình 2.1), được xác

inh bởi biên cổ định (3) và (4) (không thay đổi theo thời gian).

Hình 2.1: Dòng thắm ổn định qua đập đất đẳng chất (a), và qua tường

ngột tr vị tí () xuống vị kí D) tỉnh 22), kh đô nước bắt đầu thoát r từ trong lỗ

môi trường thắm không đổi, như trong trường hợp mye nước hi

tổng của các vat liga ít thắm nước, đường bão hoà sẽ thay đổi theo thời lan Trong.

lớp vậ liệu thắm nước (2) thực tế nước sẽ rút đồng thời với mực nước rút trong hỗ

chứa

®

Hình 22: Dòng thắm không bn định khi mục nước rủ xuống độ ngột

{1) vật liệu ít thắm nước; (2) vật liệu thắm nước; (3) đường bão hoà ban đầu, thay đổi theo

thời gian

thời gian Môi trường thắm có thể thay đổi theo thời gian do sự nén chặt của dat sét

dưới nh hưởng của lực hoặc do sự làm chặt của đắt rời sau khi chúng được xáo trộn, ví dụ như do một vài ti trọng động,

Dang thắm én định hoặc không ôn định được tính toán xắc định thông qua cácphương tình vỉ phân tổng quát về thắm:

+ Trường hợp dong thấm ôn định:

h

:

ky: Hé s6 thim theo phurong y:

Q Luu lượng biên;,

my : Hệ số góc đường cong lượng chứa nước với áp lực lỗ rỗng;

Chuyển động dòng thắm chính là chuyển động của các dòng nước trong đắt có

“chứa các lỗ rỗng, phụ thuộc vào đất nền và chênh lệch cột nước thượng hạ lưu.

Quy luật cơ bản về sự chuyển động của dòng thấm biểu thị định luật Darcy

Với ọ = -k.h hàm thé, trong đó ọ và h là những him điều hòa.

Thông thường trong tính toán thắm cho bài toán 2 chiều:

qua đập đắt theo phương pháp thấy lực

Phương pháp thủy lục cho kết quả tính toán à những đặc trưng trung bình của

2.84, Tính thẩm qua đập đắt theo phương pháp cơ học chất ling

Phương pháp này dùng toán học làm công cụ để xác định những đặc trưng của

đồng thắm như lưu lượng, lưu tốc, grdien, ấp ực, đường bão hòa ti bắt kỹ một

vị tí nào trong môi trường thắm Do khi tính toán không đưa nhiều vào những giả

thiết cho nên phương pháp cơ học chit lồng cho kết quả chính xác

Vũ điểm: Phương pháp cơ học chit lòng chủ yếu có tằm quan trong về mặt lýthuyết, trên cơ sở dé người ta có thể đưa ra các giải quyết gắn đúng Ứng dụngnhững lồi giải của cơ học chất long ta có thể lập được những biễu đồ tính toán để

dang rong thực tế

"Nhược điểm: Phương pháp này chi sử dụng được trong trường hợp bài toán có

sơ đồ đơn giản Khi gặp những sơ đồ phức tạp (điều kiện ban đầu và điều kiện biên

phức tạp) thi cích giải này gặp nhiều Khỏ khăn về mặt oán học và rong nhiềutrường hợp gần như bé tie, Do vậy trong thực tế thiết

pháp này ứng dụng rat hạn chế.

28.8 Tinh thắm qua đập đắt theo phương pháp thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm là dùng mô hình để xác định những đặc trưng của dong thắm Phuong pháp nay bao gồm những loại chính sau:

nghiệm bing máng kính: Việc thí nghiệm được tiễn hành trên mô hình

trong máng kính để xác định lưu lượng, áp lực, đường bão hòa.

= Thí nghiệm khe hẹp: Dựa vào sự tương tự giữa chuyển động của chất long có

“độ nhớt lớn (các loại dầu nhờn) trong khe hẹp vơi sự chuyển động của nước trong môi trường rng (chảy ting) mà xác định những đặc trưng đồng thắm trên cơ sở do

đạc những đặc trưng của dong chảy của dẫu trong khe hẹp,

- Phương pháp tương tự đi ~ thủy động (EGDA): Dùng tinh tương tự giữa

dang điện và dong thắm để giải quyết những bài toán thắm trên mô hình dng điện

Ui điểm: Được ứng đụng rộng ri vì khí tiện lợi, có thể gi quyết được

hững sơ đồ thắm phức tạp

"Nhược điểm; Giá thành thí nghiệm cao, ết quả thí nghiệm phụ thuộc vào điều

kiện thí nghiệm cũng như chủ quan của người làm thí nghiệm.

2.8.6, Tính thắm qua đập đắt bằng phương pháp phan tử hữu han

Phương pháp phần từ hữu hạn (PTHH) sử dụng sự gần đúng về mặt vật lý củamôi trường Việc giải bài toán chính xác trong môi trường liên te được xp xi bằng

tập hợp hữu han các phần từ liên kết với nhau ở các điểm nút Theo phương pháp

thắm được chia thành những min con gọi là các phần it Các phần từthường được sử dụng trong bài toán phẳng là phần tử tam giác và phần tử tứ

“Trong miễn thắm, các phần tử có kích thước và hình dạng khác nhau để phù hợp vớicác dita kiện biên hình học và tính chit cia dng thắm ti các khu vục khc nhau(khu vye có cường độ thắm mạnh tì chia thành các phần tử có kích thước nhỏ vàngược lại) Giá tr cật nước thẳm tại một vị trí bắt kỷ ở trong phẫn tử được xắc định

cdựa vào giá trị cột nước tại các điểm nút của phần tử.

28.6.1 Trình a gidi bài oán bằng phương pháp PTHH

+ Chia mi tính toán thành nhiều miỄn nhỏ gọi là các phần tử c phần tử

ie nút này có thể là định điểm duge quy ước trên cạnh của phần tử.

được nối với nhau bằng một số hữu hạn các điểm nút,

“của các phin tử, cũng có thể là một

“Trình tự tính toán của phương pháp PTHH được nghiên cứu đầy đủ trong bài

toán thắm én định phẳng Cin phải xác định sự phân bổ cột nước áp lực dưới đập,

gradient thắm và tổng lưu lượng đồng thắm Ở đây cột nude áp lực được xem là

hàm chưa biết H, Mặt trơn của hàm H được xắp xi bing một bộ các mảnh mặt

phẳng tam giác dạng i, kK? nhự hình II-1S xác định trên miễn con tam giác i, jk thuộc nghiên cứu trong mặt phẳng xy.

Vi trí mặt phẳng trong không gian được xác định don trị bằng 3 điểm không

nằm trên một đường thẳng Hiển nhiên là để xắp xi hàm trom H bằng các mảnh mặt

phẳng thì các PTHH i, j,k phải là phần tử tam giác

Hình 2.3: Minh họa hàm xp xi H của phần tic

Độ sai lệch của mặt phân manh xấp xỉ so với mặt trơn thực tế sẽ càng lớn khi

độ cong của mặt trơn cảng lớn và kích thước phần từ càng lớn, từ đó rút ra quy tắc

sơ bản xây dựng lưới các phần tử là làm day đặc lưới tại những nơi có gradient ham

tìm cao, chẳng hạn như các cột ấp.

Công cụ toán học của phương pháp PTHH là đảm bảo đưa ra bài toán tích phân phương trình vi phân song điều hòa về phép giải hệ thống các phương trình dai số tuyển tinh, trong đó gid trị cột áp tại các nút phi tir hiện diện như la các én

Do giới hạn lời giải của bài toán thắm dừng trên cơ sở định luật Darcy

= AH: Chênh lệch cột nước giữa 2 mặt tinh toán cách nhau một

khoảng DL Hay có thé viết dưới dang vi phân

Trong đó Kx, Ky Lin lượt là các hệ số thắm theo phương x,y.

+ Phạm vi của mỗi phần tử giả thiết một dang phân bổ xác định nào đỏ củahàm cẳntìm Đồi với bà toán thắm thì hàm xp xỉ có thể là hàm cột nước

‘Thuong giả thiết hàm xắp xi là những đa thức nguyên mà hệ số của nó được

gọi là các thông số Trong phương pháp PTHH, các thông số nảy được biểu diễn

‘qua các tị số của hầm và có thể là trị số của đạo hàm của nó tại các điểm nút của

phần tử Dang đa thức nguyên của him xắp xi phải chọn đảm bảo để bài toán hội tựNghĩa là khi tang số phần tử lên khá lớn thi kết quả tính toán sẽ tiệm cận đn kết

quả chính xác

Ngoài ra hàm xắp xi của bài toán thắm duge chọn phải được đảm bảo tuân

theo định luật Darey Song để thỏa mãn chặt chế tt cả các yêu cầu thì sẽ gặp nhiều

khó khăn trong việc lựa chọn mô hình và lập thuật toán giải Do d trong thực tế

người ta phải giảm bớt một số yêu cầu nào đó nhưng vẫn đảm bảo được nghiệm đạt

độ chính xá

+ Dựa vào phương nh cơ bản của bài toán nghiên cứu để tim các đại lượng

khác, Đối với bài toán sử đụng định luật Darey để tìm trường lưu tốc thắm, trường

gadien thắm, lưu lượng thắm, vv

286.2 Giải bàitoán thắm bằng phương pháp PTHH

Do đặc thù của đập đất thường có chiều dài lớn so với chiễu cao, Do vậy việc

nghiên cứu bài toán thắm trong phạm vi luận văn chỉ dừng lại ở mô hình bài toán.

phẳng, thắm én định Lúc đầu có thể cắt một đoạn dip dai bằng đơn vị để nghiên

Xn on —X$ You = You — Yu¡ mạn = ikvamen:

“Thực hiện hoán vị vòng quanh ta có

2S =XVu + X,Y XY) G12)

Thay vào phiém hàm HEN,

- Điều kiện cực tiêu của phiém hàm L:

aL _ yal.

eon 2.16)

Thay phiém him vào điều kiện cực tiên

KHIE= G1)

K ; Ma trận đặc trưng cho tính thắm của các phần tử Sau này dé thống nhất

thut ngữ sẽ gợi man K tama trận độ công & «SK

Vee to E, chỉ được xác định các nit rén biên.

kiện biên: Các điều kiện biên trong bai toán thắm không áp

bài toán Còn điều kiện (S;) chưa thể xác định được vi đường bão hỏa chưa xác

định, nó cồn là một dn số cần tìm Trong tính toán phải dùng phương pháp lập để

xác định đường này Tình tự tiền hành như sau

+ Diu tiên xác định đường bão hòa thắm bằng một phương pháp don giản nào,

46 hoặc tự giả thiết, Như vậy ta tam thời xác định được miễn tính toán Tiếp tục rờirac hóa min tính toán này bằng lưới các phần tử Giải bài toán với lưới phần tử này

s) bằng cách so sánh giá tri H, tạ các điểm nút trên đuờng bão hòa, với toa độ Z, của

xác định véc tơ H tai các điểm nút của các phần tử Kiểm tra điều kiện biên

điểm đó, Nếu ching thoa man điều kiện biên (Ss) với sai số cho trước là được, tức

h

lW,-z, <4 219)

Nếu chưa thda mãn yêu cầu trên ta lại giả thiết lại đường bão hồa thắm và lấplại quá tinh trên cho đến khi thỏa mãn

Sau khi xác định đuợc vị trí đường bão bòa, có thé xác định được các thông số

của đồng thắm như gradien thắm, lưu lượng thắm Gọi J.J, là gradien dang thắm theo phương x và y ta có:

~ Ma trận b,e xác định:

belb, bị bị] elec eu) 21)

~ Lưu lượng thắm qua một tiết diện œ„ nào đó bằng:

Q=Ko,l, (2.22)

‘Voi: -n: Phương pháp tuyển tai tiết diện dang xét.

J: Gradient thắm tại tết điện đang xét theo phương n.

2.9, Các giải pháp chống thấm cho đập dat

Do nhng tác bại của đồng thắm có thể gây ra những tổn tất to lớn nên khinâng cắp tôn cao đập đất cin phải nghiên cứu kỹ bài toán thắm và đề m các biện

pháp làm giảm tác hại do đồng thắm gây rũ

Chống thắm trong than đập có nhiệm vụ

+ Hạ thấp đường bão hỏa trong thân đập để nâng cao độ ỏn định;

+ Giảm gradient thắm trong thân đập và vùng cửa ra, đề phòng các hiện tượng

biến dang của đất do tác dụng của dong thấm làm phát sinh thắm tập trung trong

thân dip, nén đập, trong phần đất ue nhiên tip giáp hai vai đập và bạ lưu, dẫn đ

+ Biện pháp thứ 2 đề cập đến việc làm sao cho đồng thắm di ra mái hạ lưu

.được an toàn, Yêu cầu đối với biện pháp thứ 2 là tạo nên một hệ thông thoát nước

đảm bảo lực thắm không thé làm các hạt đt dịch chuyển Đồng thời độ lớn và

phương chiều của lực. không đủ gây ra trượt mái, lay hóa hoặc din đất ở

29.1 Gidi pháp chẳng thắm bằng tường nghiêng và sân phi

Khi xây dựng đập đt trên nén thắm nước mạnh mà chiều day ting nền thắm

nước mỏng và vật liệu lim th s hệ số thắm lớn thì hình thức chống thấm hợp

lý nhất là tường nghiêng nối tiếp với sân phủ,

Hình 2.5: Gi phip chống thắm bằng tường nghiêng và sân phủ

+ Chiều dày sân trước: phải đủ để loại trừ hiện tượng xói ngắm do gradient

thắm sân trước gây ra

AH/U]= (hị-hJ/[T] 423) Trong đó:

AH: Chênh lệch cột nước giữa hai mặt trên và mặt đưới sân trước;

hy: Cột nước trước đập (cột nước trên tường nghiêng),

hi: Cột nước mặt dưới của tường nghiêng (cột nước thay đổi theo từng mặt cắt

của tường nghiêng):

Ul: Gradient thắm cho phép và

Đối với đất sét

Đối với đt 4 sét t=+6Đối với đất á sét nhẹ [I

‘Theo điều kiện thi công, chiều dày sân trước không bé quá ö,> 0,5m đổi với

dap thấp và đối với đập cao không bé quá ð,> Im.

+ Cao trình đỉnh tưởng nghiêng: chon không thấp hon mực nước gia cường ở thượng lưu;

Bing 2.1: Chiéw cao antoàn của tường chẳng thẳm

: Cpa

Loại tường bing aft |

Tường lỗi 060 | 050 | 040 | 040

"Tường nghiêng 0,80 0,70 0,60 0,50

+ Chiểu đài sân phủ Ls: Xác định theo digu kiện không chế lưu lượng thấm

«qua đập và nền và điều kiện không cho phép phát sinh bién dạng thắm nguy hiểmcho đất nên Sơ bộ chọn Ls= (*5).H, trong đó H cật nước lớn nhắt

tí đền

- Vật liệu chống thắm chủ yếu bằng đất sét nỀn sin có, giá thành xây dựng

thấp, thiết bị thi công thông dụng nên hiệu quả kinh tế;

- Thi công trên nén cát cuội sỏi có hệ thắm lớn

Nhược điền

- Giải pháp chống thắm không triệt để do tính thắm xem tường nghiêng sân

phủ là hoàn toàn không thắm;

+ Chi thi công ở nơi có dia hình rộng;

ing dụng

~ Chống thắm cho các đập đất có nỀn thắm nước sâu hoặc vô hạn

292, Giảipháp chống thắm bằng urờng răng kết hợp li

Khi đập đất có lõi giữa xây dựng trên nén thắm nước và chiều dày ting thắmnước không lớn thì biện pháp chống thắm cho nén thường là kéo dai lỗ giữa xuốngtin ting không thắm,

`Với tường lõi chồng thắm bằng đất thì chiễu dày tối thiểu đình lõi được chọn

theo điều ki thi công cơ giới không nhỏ hơn 3m, Chiu rộng ở đáy không nhỏ

hơn 1/4 chiều cao cột nước đổi với tường lõi, đảm bảo điều kign độ bền chống

= Thi công trên nén có hệ số thắm lớn:

~ Chống thắm theo phương pháp này hiệu quả cao

"Nhược điểm:

- Chẳng thắm theo phương pháp này phải thi công các loi đắt giữa phần lõi

và nền có tinh chất tương tự nhau tránh phân lớp giữa tường lõi va đắt nền gây thắm.

do phân lớp:

- Thi công địa hình xây dựng rộng:

= Không thi công được khi nền là đã lăn, đá tảng.

Pham vi ứng dụng:

~ Chống thắm cho các đập đất có nén thắm nước nông.