bài giảng quan trắc công trình thủy

Quan trắc CTTLTính pháp lý- Luật Thủy lợi số 08/2017/QH14 ngày 19/6/2017, Điều 18 quy định: khi đầu tư xây dựng đập, hồ chứa nước phải lắp đặt hệ thống giám sát vận hành, thiết bị thông

Trang 1

Hà nội, 2023

Thuy Loi Uniersity

DIVISION OF HYDRAULIC STRUCTURE

Bộ môn Thủy Công

Trang 2

Giới thiệu chung về môn học

• Số tín chỉ: 2, lý thuyết 18, Bài tập 6, Bài tập lớn 6

• Các môn học liên quan: Địa kỹ thuật, giới thiệu và cơ sở tính toán

công trình thủy, đập và hồ chứa, các phương pháp số trong kỹ thuật…

• Tài liệu: Quan trắc công trình Thủy lợi

• Tài liệu tham khảo: Công trình thủy lợi – Thiết bị quan trắc

Điểm: 10% Tham dự đầy đủ+ 10% bài tập + 20% Bài tập lớn + 60%

báo cáo hết môn học

• Giảng dậy: Giảng viên bộ môn Thủy công

2

Trang 3

General introduction… Continue

3

Trang 4

Nội dung môn học

Chương 1: Khái quát về quan trắc CTTLChương 2: Quan trắc hồ chứa

Chương 3: Quan trắc đập VLĐPQuan trắc đập bê tông

Chương 5: Xác đinh các giá trị giới hạn để đối chiếu số liệu quan trắc công trình

Trang 5

Chương 1 Khái quát về quan trắc công trình thủy lợi

1.1 Giới thiệu chung về CTTL

Trang 6

1.1 Phân loại CTTL

Có nhiều cách phân loại khác nhau

Theo hình loại, chức năng và VLXD

Theo phạm vi phân bố

Theo vai trò của công trình đối với nền kinh tế quốc dân-Công trình đặc biệt quan trọng: cấp đặc biệt;

-Công trình rất quan trọng: cấp I;

- Công trình quan trọng: cấp II;- Công trình thông thường: cấp III;

- Công trình ít quan trọng: cấp IV.

Hệ thống dẫn nước

Công trình đầu mối (có đập,

không đập)Đập

Công trình tháoCông trình lấy nướcCông trình dẫn nước

Công trình điều chỉnh dòng chảy

Công trình chuyên môn

Trang 7

1.1 Phân loại CTTL

Có nhiều cách phân loại khác nhau

Theo hình loại, chức năng và VLXD

Theo phạm vi phân bố

Theo vai trò của công trình đối với nền kinh tế quốc dân-Công trình đặc biệt quan trọng: cấp đặc biệt;

-Công trình rất quan trọng: cấp I;

- Công trình quan trọng: cấp II;- Công trình thông thường: cấp III;

- Công trình ít quan trọng: cấp IV.

Hệ thống dẫn nước

Công trình đầu mối (có đập,

không đập)Đập

Công trình tháoCông trình lấy nướcCông trình dẫn nước

Công trình điều chỉnh dòng chảy

Công trình chuyên môn

Trang 8

1.1 Ảnh hưởng của CTTL đến khu vực lân cận

CTTL

Trang 9

1.2 Quan trắc CTTLKhái niệm

Quan trắc là theo dõi quá trình làm việc, nắm bắt được những thay đổi trong bản thân công trình và nền của nó, cũng như những thay đổi của môi trường xung quanh có ảnh hưởng đến công trình Quan trắc, như tên gọi của nó bao gồm “quan” - quan sát và “trắc” - đo đạc các thông số bên ngoài và bên trong của công trình.

Trang 10

1.2 Quan trắc CTTLMục đích

Phục vụ điều tiết, vận hành hồ chứa nước

Các CTTL đưa vào khai thác đều phải có quy trình vận hành tương ứng Tuy

nhiên do biến động của dòng chảy, của nhu cầu dùng nước và sự thay đổi của bản thân các công trình nên quy trình vận hành phải thường xuyên có điều chỉnh để phù hợp với thực tế.

Kiểm soát an toàn của công trình

trong thực tế làm việc có thể xảy ra các tình huống bất thường ngoài tính toán Các tình huống này có thể do các nguyên nhân chủ quan (chất lượng khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý) hay khách quan (bão lũ, động đất…), nhưng đều có thể dẫn đến sự cố, gây mất an toàn cho công trình.

Trang 11

1.2 Quan trắc CTTLMục đích

Kiểm định các kết quả tính toán thiết kế

trong tính toán thường phải áp dụng các giả thiết đơn giản hóa, dẫn đến kết quả tính toán thiết kế có sai khác so với thực tế khách quan Vì vậy sau khi công trình được xây dựng, các SLQT sẽ cho phép người thiết kế kiểm tra lại kết quả tính toán, đưa vào các hệ số hiệu chỉnh cần thiết và khái quát hóa, rút kinh nghiệm để thiết kế cho các công trình tương tự

Phục vụ công tác nghiên cứu công trình

Các kết quả quan trắc nhiều năm được phân tích, xử lý một cách có hệ thống sẽ cho biết quy luật diễn biến của các đại lượng bên trong công trình

Trang 12

12Có nhiều cách phân

Quan trắc bằng mắt thường

Quan trắc bằng trắc đạc

Quan trắc bằng các thiết bị (phương pháp phi trắc đạc)

Quan trắc trong giai đoạn thi công xây dựng công trìnhQuan trắc trong giai đoạn vận hành khai thác

Trang 13

13Nguyên tắc QT CTTL

Quan trắc đồng thời các yếu tố có liên quan

Quan trắc song hành các yếu tố

Tần số quan trắcXử lý số liệu quan trắc

1.2 Quan trắc CTTLNguyên tắc QTCT

- Các yếu tố bên ngoài và bên trong công trình có quan hệ mật thiết với nhau theo các quy luật của cơ học

- quan trắc toàn diện các yếu tố sẽ giúp làm sáng tỏ được thực chất của công trình hiện trạng

Các số liệu đo song hành được đối chiếu, phân tích để có thể tìm thấy những biểu hiện bất thường trong công trình, hay ở chính các TBQT

Cần căn cứ vào quy luật biến thiên của từng yếu tố để định ra tần số quan trắc phù hợp nhằm nắm bắt được các đặc trưng thay đổi của nó.

- SLQT thường có rất nhiều, nhất là từ các thiết bị tự ghi Không hiếm các trường hợp các SLQT tự mâu thuẫn với nhau, không phản ánh chính xác bản chất của sự việc

Trang 14

1.2 Quan trắc CTTL

Số liệu bất thường

Trang 15

1.2 Quan trắc CTTLTính pháp lý

- Luật Thủy lợi số 08/2017/QH14 ngày 19/6/2017, Điều 18 quy định: khi đầu tư xây dựng đập, hồ chứa nước phải lắp đặt hệ thống giám sát vận hành, thiết bị thông tin, cảnh báo an toàn đập và vùng hạ du đập, TBQT KTTV chuyên dùng trên lưu vực hồ chứa nước; Điều 20: Nội dung quản lý khai thác CTTL gồm: 1)Đối với quản lý nước cần thu thập thông tin dự báo KTTV; đo đạc, quan trắc KTTV chuyên dùng trên lưu vực; quan trắc, dự báo, cảnh báo lũ, ngập lụt, úng, hạn hán, thiếu nước, xâm nhập mặn, số lượng, chất lượng nước; 2)Đối với quản lý công trình cần đo đạc, quan trắc, giám sát, kiểm tra, kiểm định, đánh giá an toàn công trình thủy lợi; Điều 45- Tổ chức, cá nhân khai thác đập, hồ chứa nước phải có trách nhiệm quan trắc đập, KTTV, lưu trữ hồ sơ theo quy định.

Quy chuẩn quốc gia QCVN 04-05:2012 quy định loại công trình và cấp công trình bắt buộc phải xây dựng hệ thống quan trắc

TCVN 8215:2021- Công trình thủy lợi - Thiết bị quan trắc.

Nghị định số 114/2018/NĐ-CP về quản lý an toàn đập, hồ chứa nước và các thông tư hướng dẫn kèm theo Chi tiết về công tác quan trắc CTTL được trình bày trong TCVN 8414:2010 - Quy trình quản lý vận hành, khai thác và kiểm tra hồ chứa nước [15]

Trang 16

1.2 Quan trắc CTTL

Thực trạng công tác quan trắc CTTL ở VN

Công trình TL, TĐ quy mô vừa trở lên

Đã đầu tư hệ thống quan trắc với quy mô khác nhau

Kết quả quan trắc chưa hỗ trợ nhiều cho công tác kiểm soát AT công trình

Tồn tại nhiều bất cập

Trang 17

Giải pháp công nghệ ghi đo và truyền số liệu chưa được lựa chọn tối ưu

Tính năng kỹ thuật của một số thiết bị được lựa chọn chưa thực sự phù hợp (như dải đo, nguyên lý đo, vị trí lắp đặt, cách thức truyền dẫn tín hiệu )

Hồ sơ lắp đặt thiếu biện pháp thi công chi tiết, chủ yếu dựa vào các tài liệu hướng dẫn (cataloge)

Việc chuyển giao công nghệ hoàn toàn phụ thuộc vào chuyên gia của hãng

Chủ đầu tư, Tư vấn giám sát chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc thẩm định, phê duyệt thiết kế hay giám sát thi công và nghiệm thu hệ thống TBQT

việc chuyển giao kỹ thuật về thu thập, theo dõi và xử lý số liệu quan trắc cho công nhân vận hành chưa kỹ, chưa đầy đủ

Quan trắc chuyển vị công trình chu kỳ ”0” thường khó thực hiện

Các số liệu quan trắc trong quá trình thi công chưa được kế sử dụng hiệu quả tổ chức thực hiện công tác bảo trì định kỳ hệ thống quan trắc chưa theo đúng quy định và hướng dẫn của nhà sản xuất

Trang 18

Chương 2 Quan trắc hồ chứa nước

2.1 Khái quát về quan trắc hồ chứa nướcKhái niệm hồ chứa

Hồ chứa nước (HCN) là kho nước để điều tiết phục vụ các nhu cầu dùng nước.Hồ chứa tự nhiên

Hồ chứa nhân tạo

Phân loại (Quy mô)

a)Hồ đặc biệt lớn: là hồ có dung tích (sức chứa) từ 1 tỷ mét khối trở lên Ở Việt Nam có thể kể đến các hồ như Dầu

Tiếng (Tây Ninh), Hòa Bình, Sơn La, Bản Chát (Lai Châu), Cửa Đạt (Thanh Hóa)

b)Hồ lớn: là hồ có dung tích từ 3 triệu đến dưới 1 tỷ mét khối, hoặc chiều cao đập từ 15 mét trở lên.

c)Hồ vừa: là hồ có dung tích từ 1 triệu đến dưới 3 triệu mét khối, hoặc chiều cao đập từ 10 m đến cận 15 m.d)Hồ nhỏ: là hồ có dung tích dưới 1 triệu mét khối và chiều cao đập dưới 10 m.

Trang 19

2.1 Khái quát về quan trắc hồ chứa nướcCác bộ phận hồ chứa

- Lưu vực- Lòng hồ- Đầu mối

- Hệ thống công trình- Hạ du hồ chứa

Trang 20

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nướcMục đích quan trắc HCN

- Đảm bảo cho hồ vận hành theo đúng quytrình.

- Đảm bảo cho hồ vận hành an toàn.

- Dự báo thời gian phục vụ còn lại của côngtrình để có những xử lý cần thiết.

Các nội dung quan trắc hồ chứa

Quan trắc các yếu tố khí tượng, thủy văn hồ chứa.Quan trắc bồi lắng hồ chứa.

Quan trắc địa chất, địa chấn.

Trang 21

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nướcQuan trắc khí tượng thủy văn hồ chứa

Các nội dung quan trắc và chỉnh lý số liệu các yếu tố khí tượng, thủy văn đã được quy định trong TCVN

8304:2009 - Công tác thủy văn trong hệ thống thủy lợi Trong tài liệu này chỉ bổ sung những nội dung cần thiết liên quan đến an toàn hồ, đập.

a)Thiết lập hệ thống trạm đo mưa

- Các trạm đo mưa trên lưu vực phải được bố trí sao cho đảm bảo tính đặc trưng của lượng mưa trên lưu vực

- Các trạm đo mưa (mạng lưới KTTV đã có và các trạm dùng riêng) đảm bảo đáp ứng yêu cầu tính toán mưa bình quân lưu vực và lũ đến hồ chứa.

- Đối với lưu vực nhỏ (dưới 100 km2 ) thường bố trí 1 đến 2 trạm đo mưa, trong đó tại tuyến công trình nhất thiết có trạm đo mưa.

Chế độ đo lượng mưa

Trong thời kỳ mùa lũ đo ít nhất 2 lần một ngày vào lúc 7h và 19h hàng ngày; Chế độ đo 4 lần 1 ngày (thời đoạn 6 h) 1h, 7h, 13h, 19h, được áp dụng cho trường hợp trên lưu vực có mưa lớnTrong trường hợp trên lưu vực có mưa rất to, có khả năng gây lũ lớn tại tuyến công trình hồ chứa có thể yêu cầu áp dụng chế độ đo mưa 8 lần, 12 lần hoặc thậm chí 24 lần trong 1 ngày

Trang 22

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nướcQuan trắc khí tượng thủy văn hồ chứa

Trang 23

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nướcĐo mực nước hồ

Thiết lập tuyến đo mực nước

Tuyến đo mực nước được bố trí tùy thuộc vào mục đích quản lý, đặc điểm công trình và nhiệm vụ thiết kế công trình.Tuyến đo mực nước hồ thượng lưu đập: là tuyến đo mực được bố trí tại tuyến đập chính, tại cửa lấy nước, tại vị trí công trình xả lũ để theo dõi diễn biến mực nước hồ chứa

Tuyến đo mực nước hạ lưu đập: là tuyến đo được xây dựng ở hạ lưu đập, tại các vị trí sau cống lấy nước, trên kênh chính, hạ lưu tuyến xả lũ, sau nhà máy thủy điện, tại các vị trí then chốt trên các tuyến dẫn nước hạ du

- Đo 4 lần mỗi ngày vào các giờ 1, 7, 13, 19 hàng ngày.

- Đo 8 lần mỗi ngày vào các giờ 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 hàng ngày.

- Đo 12 lần mỗi ngày vào các giờ 1, 3, 5, 7, , 19, 21, 23 hàng ngày.

- Đo 24 lần mỗi ngày vào các giờ 1, 2, 3, 4, , 22, 23, 24 trong ngày.

Chế độ đo mực nước

Đo 2 lần mỗi ngày vào thời điểm 7 và 19 giờ, là chế độ đo hàng ngày trong thời kỳ mực hồ ít thay đổi (mùa kiệt) Trong thời kỳ mùa lũ, tùy thuộc vào tốc độ thay đổi mực nước hồ mà chế độ đo mực nước được quy định như sau:

Trang 24

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nướcĐo bồi lắng

Quan trắc diễn biến bồi lắng hồ chứa đã được quy định tại Điều 12 của Nghị định 72/2007/NĐ – CP đối với các đập lớn Đo đạc bồi lắng hồ chứa có thể thực hiện theo hai phương pháp sau:

Đo chi tiết sự thay đổi địa hình lòng hồ để đánh giá diễn biến bồi lắng;Đo đạc sự thay đổi địa hình lòng hồ tại các mặt cắt ngang cố định

Tùy theo mức độ bồi lắng và quy mô của hồ chứa, công tác đo đạc bồi lắng hồ chứa có thể thực hiện hàng năm vào cuối mùa lũ hoặc theo chu kỳ 5-10 năm do chủ đập quyết định.

Trang 25

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nướcĐo bồi lắng

Trang 26

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nước

Tính toán dòng chảy đến hồ theo tài liệu quan trắc

Việc đánh giá lại dòng chảy đến hồ thường dựa trên cơ sở các tài liệu quan trắc KTTV hàng năm sau khi hồ được xây dựng Các tài liệu quan trắc tại vị trí hồ chứa thường có những số liệu sau đây:

-Mực nước hồ tại tuyến đầu mối;

-Lưu lượng/mực nước lấy qua các cửa lấy nước;-Lưu lượng/mực nước qua công trình xả lũ;

-Số liệu đo lượng mưa tại tuyến hồ và trên lưu vực;

-Số liệu đo bốc hơi (có thể có đo hoặc lấy theo trạm đo gần lưu vực).-Các đường quan hệ Z~V, Z~F và đường H~Q hạ lưu

Nguyên lý tính toán

Nguyên lý tính toán khôi phục lưu lượng đến hồ chứa trong giai đoạn vận hành cũng vẫn dựa vào các phương trình cân bằng nước và sử dụng các quan hệ địa hình lòng hồ Z~V, Z~F và quan hệ mực nước ~ lưu lượng (H~Q) hạ lưu đập.

Trang 27

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nước

Tính toán dòng chảy đến hồ theo tài liệu quan trắc

Trang 28

2.2 Công tác quan trắc hồ chứa nướcQuan trắc phục vụ vận hành mùa lũ

Dự báo và cảnh báo lũ đến HCN

▪ Để làm tốt công việc này, bên cạnh thiết lập các trạm đo mưa trong lưu vực và tổ chức đo đạc tại hồ thì việc lựa chọn một mô hình tính toán dòng chảy từ mưa phù hợp cũng rất quan trọng Hiện nay có rất nhiều công cụ, phần mềm và mô hình mưa - dòng chảy có thể hỗ trợ thực hiện như phần mềm MIKE-NAM của Viện thủy lực Đan Mạch (DHI), phần mềm HEC-HMS và HEC-geo-HMS của Quân đội Hoa Kỳ (USACE), TANK của Nhật Bản, SSARR của Hoa Kỳ…

▪ Với các hồ chứa lớn có đầy đủ số liệu quan trắc KTTV thì việc dự báo lũ đến hồ bằng các công cụ đã nêu đã trở thành bài bản và được tích hợp trong chương trình SCADA vận hành hoàn toàn tự động Chương trình này đã được trang bị ở các hồ chứa lớn như Dầu Tiếng, Phước Hòa, Sông Ray, Yên Lập…

▪ Với các hồ chứa vừa và nhỏ thì số liệu trong thiết kế, thi công và vận hành rất hạn chế Vì vậy cần có nghiên cứu để đưa ra các lựa chọn (từ đơn giản đến phức tạp) để có thể dự báo và cảnh báo nhanh lũ đến HCN

▪ Nhóm nghiên cứu trường Đại học Thủy lợi đã lập trình tính toán lũ đến (Qmax, đường quá trình lũ) tương ứng cho các hồ với các trị số lượng mưa trên lưu vực khác nhau (100, 150, 200, 250, … ,1000mm) để có thể dự báo nhanh con lũ đến hồ.

Trang 29

2.3 Quan trắc đánh giá khả năng sạt trượt bờ hồ chứaĐối tượng và phạm vi

Đối tượng quan trắc là những hồ lớn, có mái núi dốc, gần với phía thượng lưu đập có dấu hiệu hoặc đã xuất hiện sụt lở đất có quy mô lớn hoặc bờ các hồ loại vừa và nhỏ có khả năng điều tiết kém.

Tổ chức quan trắc đánh giá sạt lở bờ hồ

- Quan sát bằng mắt thường, phát hiện các hiện tượng nứt nẻ, lún sụt, biến dạng đã hoặc có thể xẩy ra của bờ hồ.- Quan trắc mực nước ngầm tại các giếng quan trắc nước ngầm trong khối mái.

- Công tác trắc hội, đo vẽ hiện trạng bờ hồ nơi có khả năng xảy ra sạt lở.

- Công tác thăm dò địa vật lý nhằm xác định chiều sâu, hướng và phạm vi phân bố phát triển của khối trượt.

- Công tác khoan nhằm xác định địa tầng, các lớp đất đá trong thân khối trượt và trạng thái, kết cấu, mức độ phong hóa, đặc tính cơ lý, độ nứt nẻ, phân lớp, tính thấm nước, khe nứt, nước ngầm, đứt gãy,

- Công tác thí nghiệm trong phòng và ngoài trời nhằm xác định tính chất cơ lý, độ chặt, sức chịu tải.

Nội dung công tác quan trắc

Việc quan trắc bằng mắt thường nên được thực hiện định kỳ trước và sau mùa lũ.

Khi có yêu cầu đo đạc, khảo sát đánh giá khả năng sạt lở bờ hồ chứa, chủ đập quyết định căn cứ vào yêu cầu thực tế

Trang 30

The Vajont Dam (or Vaiont Dam) is a disused dam in northern Italy

On 9 October 1963, during initial filling, a landslide caused a megatsunami in the lake in which 50,000,000 cubic metres (1.8×109 cu ft) of water overtopped the dam in a wave of 250 metres (820 ft), which brought massive flooding and destruction to the Piave Valley below, leading to the destruction of several villages and towns, causing between 1,900 and 2,500 estimated deaths.[1] The dam remained almost intact and two thirds of the water was retained behind it https://www.youtube.com/watch?v=NK2T_ICe8v8

2.3 Quan trắc đánh giá khả năng sạt trượt bờ hồ chứa

Trang 31

2.4 Quan trắc các công trình tháo nướcCông trình tháo nước ở hồ chứa

Công trình tháo nước (CTTN) là hạng mục không thể thiếu ở các hồ chứa nước Thuộc loại này gồm công trình tháo lũ, công trình lấy nước (các cống) và các CTTN khác (tùy từng trường hợp cụ thể) như cống xả sâu, âu thuyền, đường thả bè, cống cá…

-Thước đo độ sâu nước, từ đó tính được diện tích mặt cắt ướt.

-Đầu đo lưu tốc tại các vi trí khác nhau để từ đó xác định được lưu tốc trung bình mặt cắt.

Trang 32

2.4 Quan trắc các công trình tháo nướcQuan trắc để kiểm soát an toàn CTTN

Đối tượng quan trắc.

Với các CTTN có cột nước cao, lưu tốc trên đường tháo lớn thì yếu tố có thể gây nguy hiểm cho công trình chính là mạch động của dòng chảy (mạch động áp lực, mạch động lưu tốc) Vì vậy cần bố trí quan trắc mạch động tại các vị trí dễ gặp bất lợi như: bể tiêu năng sau đập tràn, cửa ra cống lấy nước, mũi hắt của máng phun, thân dốc nước TCVN 8215:2009 quy định việc bố trí quan trắc mạch động dòng chảy chỉ thực hiện đối với công trình quan trọng cấp II trở lên.

Bố trí quan trắc.

-Đo mạch động: tùy theo yêu cầu kiểm soát áp lực hay lưu tốc tại các vị trí mà bố trí các thiết bị tương ứng (cảm biến đo áp lực hay lưu tốc) Các cảm biến này được nối với bộ thu thập thông tin (Datalogger) và được dẫn về phòng điều khiển trung tâm Máy tính sẽ xử lý thông tin thu được để cung cấp các thông số cần thiết như chuẩn mạch động (ơ), phổ biên độ, chu kỳ mạch động…

Các thiết bị đo mạch động được bố trí theo tuyến song song và vuông góc với trục dòng chảy Số lượng thiết bị trên mỗi tuyến đo phải từ 3 trở lên (hình 2.1).

Trang 33

2.4 Quan trắc các công trình tháo nướcQuan trắc để kiểm soát an toàn CTTN

Trang 34

Phạm vi

Chương này đề cập đến toàn bộ các công tác liên quan đến việc đo đạc, quan trắc đập vật liệu địa phương, và các kết cấu tiếp giáp của đập vật liệu địa phương như tràn xả lũ, cống ngầm… Dụng cụ và công nghệ quan trắc cho kênh và đê sông không được trình bầy trực tiếp ở chương này, tuy nhiên rất nhiều các nguyên lý và các hệ thống đo trình bầy trong chương này có thể được áp dụng cho việc quan trắc đê sông và kênh dẫn.

3.2 Tổng quát về dụng cụ/hệ thống và phương pháp quan trắc

Vai trò của phân tích các hiểm họa tiềm ẩn (PFMA) đối với việc thiết kế hệ thống đo

Để đưa ra một chương trình quan trắc hợp lý cho đập, có chi phí hiệu quả, trước tiên cần xác định các mối đe dọa tiềm ẩn đối với đập, hoặc cơ chế hoạt động của các hiểm họa tiềm ẩn, mà chương trình quan trắc được thiết kế để giải quyết

Trang 35

Chương 3 Quan trắc Đập VLĐP

Vai trò của phân tích các hiểm họa tiềm ẩn (PFMA) đối với việc thiết kế hệ thống đo

Thiết kế hệ thống quan trắc cho đập bao gồm 3 bước:

-Xác định hình thức của các hiểm họa tiềm ẩn (các nguyên nhân dẫn đến đập có thể bị hư hỏng).

-Đối với từng hiểm họa tiềm ẩn cần xác định chỉ tiêu then chốt có liên quan đến sự bắt đầu hoặc quá trình phát triển của các hiểm họa tiềm ẩn đối với đập.

-Dự kiến biên độ/phạm vi của giá trị cần quan trắc phù hợp với điều kiện làm việc của đập.

Vai trò của quan trắc trực quan đập

Các thống kê về sự cố đập đều thống nhất chỉ ra rằng sự cố đập gây ra bởi tác dụng của dòng thấm (xói ngầm) chiếm một tỷ lệ lớn trong tổng số các sự cố đập Nguyên nhân dẫn đến sự cố an toàn đập do xói ngầm chủ yếu là do đập không có hệ thống quan trắc hoặc có hệ thống quan trắc nhưng không sử dụng được, dẫn đến hiện tượng xói ngầm hình thành và phát triển và không được xử lý kịp thời

Trang 36

Liên quan đến vấn đề đánh giá an toàn thấm, thường phải trả lời các câu hỏi sau đây:-Có hay không việc dòng thấm mang theo đất đá hạt mịn?

-Vận tốc/lưu lượng của dòng thấm có tăng theo thời gian không?

-Có hay không các vùng thấm hoặc các vùng ẩm ướt mới ở hạ lưu đập?

-Có hay không vùng cỏ tươi tốt, hoặc sự thay đổi bất thường của cỏ trên bề mặt đập?-Có hay không các cây lớn/hoặc rễ cây mọc xuyên vào trong đập?

-Có hay không các hang động vật ở đập?-Có hay không các hố sụt lún ở đập?-Có hay không vết nứt ngang đập?

Việc trả lời một số câu hỏi trên thông qua việc quan trắc bằng các thiết bị đo là không thực tế, thay vào đó kiểm tra trực quan đập sẽ giải quyết tốt vấn đề này, do đó việc kết hợp giữa việc kiểm tra trực quan đập và đo đạc quan trắc bằng thiết bị là cần thiết.

Trang 37

Kết hợp giữa kiểm tra trực quan đập và đo đạc quan trắc bằng thiết bị không chỉ cần thiết đối với việc quan trắc thấm mà với cả các nguy cơ tiềm tàng khác Ví dụ, các dữ liệu quan trắc (bằng thiết bị) về áp lực nước, biến dạng và các dữ liệu về nứt nẻ, đẩy trồi ở hạ lưu đập được ghi nhận bằng kiểm tra trực quan đều quan trọng cho việc đánh giá sự ổn định của mái đập.

Vai trò của thiết bị quan trắc

Thiết bị quan trắc có thể cung cấp các số liệu liên quan đến các thông số quan trọng của đập, ví dụ: chuyển vị và biến dạng; sự suy giảm của cột nước thấm khi dòng thấm di chuyển từ thượng lưu về hạ lưu, qua thiết bị chống thấm và nền; lưu lượng thấm qua thân đập… Các thông tin trên cung cấp điều kiện thực tế của đập trong quá trình làm việc, các dữ liệu này được so sánh với thiết kế để kiểm tra xem đập có làm việc như thiết kế hay không, qua đó có các điều chỉnh phù hợp.

Thông thường thiết bị quan trắc có thể phát hiện những thay đổi bất thường như sự thay đổi áp lực nước, đại lượng này không thể quan sát bằng mắt thường, sự hình thành và phát triển của dòng thấm trong thân đập, sự biến dạng quá mức cho phép của đập… Những số liệu này sẽ được sử dụng để đưa ra những cảnh báo cho các vấn đề an toàn đập.

Trang 38

1 Research objective … Continued

➢Visual inspection➢Interview

➢Directly Observation (vibrating wire, pneumatic, down-hole follow meters, observation wells, weirs …)

➢Field investigation and laboratory test

❖Gamma and neutron logging

❖Gradient thermal method

➢Erosion process may progress much too far before it can be recognized

➢Unrealistic to observe entire dam

➢Limitation in along with time and space ➢Can trigger undesirable effect

➢Reasonable cost

38

Trang 39

1 Research objective … Continued

Signal processing analyses

Dissimilarity approach

Source separation technique

Impulse response function

thermal analysis model (IRFTA)

Signal processing method

Models with physical meaning of the

Mathematical method

Lag-time and amplitude methods

Numerical simulation

o Usually implement with DTSs

o Available for both of passive and active temperature measurement

o Not only can explore leakage region but also can qualitatively specify intensity of seepage

o Cannot provide the quantitative information of seepage

o Numerical simulation in case of passive method requires a long-term temperature measurement

o The using of average temperature

variation in computation does not reflect the real situation

o Without the validation of seepageo The literature of active method is so

39

Trang 40

Lựa chọn thiết bị quan trắc

Việc lựa chọn thiết bị quan trắc phải được phân tích cho từng trường hợp cụ thể để có được phương án tối ưu Yêu cầu chung đối với thiết bị quan trắc như sau: độ chính xác được duy trì trong thời gian dài, càng đơn giản càng tốt, chống chịu tốt với môi trường làm việc, bảo dưỡng đơn giản, tương thích với công nghệ xây dựng được áp dụng, giá thành hợp lý.

3.3 Quan trắc thấm đập đấtTổng quan về quan trắc thấm

- Công tác quan trắc thấm cần được tiến hành thường xuyên, chính xác cho dòng thấm ở trong thân đập, qua thiết bị thoát nước Cần chú ý đến vấn đề dòng thấm có mang theo vật liệu hay không

- Bố trí “bẫy bùn cát” (tràn, bể lắng ở trước các tràn, bể lắng trong các giếng quan trắc, thiết lập các bẫy trầm tích …) dọc theo vị trí của dòng chảy có thể quan trắc được khả năng vận chuyển bùn cát của dòng thấm bẫy bùn cát nên được sơn mầu trắng để quá trình quan trắc vật liệu mang ra bởi dòng thấm được dễ dàng Khi việc bố trí các bẫy bùn cát không khả thi, việc quan sát trực quan để phát hiện sự vận chuyển bùn cát bởi dòng thấm nên được thực hiện.

- Xác định lưu lượng thấm có thể thực hiện bằng cách bố trí các tràn tam giác hoặc các máng Trapezoidal dọc theo vị trí đi ra của các dòng thấm.