Nghiên cứu giải pháp công trình đảm bảo cấp nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt bằng đập ngăn mặn trên sông Cái Nha Trang

Nước là một nguồn tài nguyên quý giá và ngày càng khan hiếm cho nên phải quản lý, khai thác, sử dụng tiết kiệm, hiệu quả. Để sử dụng hợp lý nguồn nước phục vụ phát triển kinh tế - xã hội cần phải xây dựng các công trình ngăn sông để điều tiết nguồn nước hợp lý và đảm bảo tháo lũ. Trong tương lai, khi nhu cầu dùng nước tăng lên, nguồn nước từ thượng nguồn cung cấp cho các con sông bị giảm và mực nước biển ngày càng dâng cao thì các công trình ngăn sông lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn. Thành phố Nha Trang là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa xã hội của tỉnh Khánh Hoà, tổng diện tích tự nhiên 252,6 km2, dân số khoảng 40 vạn người, chiếm 34 % dân số toàn tỉnh, dân số thực tế hơn 50 vạn người. Nha Trang hiện là một trong 10 thành phố có sức hút khách du lịch nóng nhất hiện nay, năm 2015 thành phố đón hơn 5 triệu khách du lịch. Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của nhân dân và du khách thành phố Nha Trang ngày càng tăng, hiện khoảng hơn 100.000 m3/ngày đêm. Nguồn cung cấp chính là hai Nhà máy nước lấy từ nguồn nước SCNT. Những năm gần đây, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, vào mùa khô (từ tháng 3 đến tháng 8) lượng mưa ít, dòng chảy trên SCNT nhỏ, mực nước sông thấp, nước mặn xâm nhập sâu về thượng lưu sông Cái. Điển hình như tháng 04/2016, ở hạ lưu đập ngăn mặn tạm bằng rọ đá tại cầu Vĩnh Phương, cách cửa biển 10 km, phần nước mặt có độ mặn 500 đến 1.000 mg muối/lít, phần nước dưới đáy có độ mặn 22.000 đến 28.000 mg muối/lít, gần ngang độ mặn nước biển Nha Trang. Nước sông Cái cạn kiệt và nhiễm mặn làm ảnh hưởng đến chất lượng và lưu lượng cấp nước sinh hoạt cho nhân dân địa phương và khách du lịch của thành phố Nha Trang, cũng như đến cấp nước sản xuất cho nhà máy sợi Nha Trang. Mười bảy (17) trạm bơm nước phục vụ sản xuất nông nghiệp tưới cho 2.000 ha lúa lấy nước trên sông Cái phải tạm dừng cung cấp nước cho sản xuất lúa vụ hè thu. Hiện nay, trên sông Cái tại cầu Vĩnh Phương đã xây dựng đập ngăn mặn là đập tạm bằng rọ đá, tuy nhiên không có cửa van điều tiết tháo lũ nên về mùa mưa mực nước thượng lưu dâng cao gây ngập lụt, xói lở các đoạn sông hai bên và phía hạ lưu đập, làm thiệt hại đáng kể cho đất đai và tài sản của nhân dân. Hàng năm Công ty cổ phần Cấp thoát nước Khánh Hoà phải đầu tư khoảng 0,8 tỷ đến 1,5 tỷ đồng để tu bổ đập ngăn mặn tạm bằng rọ đá. Thành phố Nha Trang phải đầu tư từ 3 đến 5 tỷ đồng để gia cố, sửa chữa các đoạn bờ kè dọc sông Cái ở hạ lưu đập thuộc các xã Vĩnh Phương, Vĩnh Thạnh, Vĩnh Ngọc. Trước những khó khăn và thách thức nêu trên, việc xây dựng đập ngăn mặn trên sông Cái có cửa van điều tiết lũ sẽ tạo cho vùng thượng lưu đập có một mực nước ổn định vào các tháng kiệt. Đoạn sông từ đập ngăn mặn trở lên sẽ được ngọt hóa và không bị nhiễm mặn vào mùa khô nên việc lấy nước ngọt phục vụ cho sinh hoạt của nhân dân thành phố Nha Trang, một phần huyện Diên Khánh và khách du lịch; nước cho sản xuất nông nghiệp ở hai bên bờ sông Cái; nước phục vụ cho nhà máy sợi Nha Trang sẽ đáp ứng được yêu cầu và chủ động hoàn toàn. Thêm vào đó, hiện nay giao thông từ cửa ngõ phía Bắc vào Trung tâm thành phố Nha Trang chỉ thông qua đường 2 tháng 4. Mật độ giao thông trên tuyến này tăng cao, nhất là đoạn đi về phía Tây và phía Nam thành phố qua 2 tuyến đường Trần Quý Cáp và đường Lê Hồng Phong trở nên quá tải, tình trạng ách tắc giao thông ngày càng trầm trọng, đặc biệt vào các giờ cao điểm và ngày lễ, tết, ngày nghỉ cuối tuần. Để giải quyết tình trạng này và phát triển giao thông theo trục Bắc - Nam, UBND tỉnh Khánh Hòa hiện đang có kế hoạch đầu tư tuyến đường Vành đai thành phố Nha Trang từ Đại lộ Nguyễn Tất Thành đến đường QL1C, chiều dài tuyến khoảng 11,3 km. Khi xây dựng xong tuyến này thì toàn bộ giao thông phía Bắc vào phía Nam đi trung tâm hành chính, đi cảng Nha Trang, đi sân bay Cam Ranh sẽ lưu thông theo tuyến này mà không phải vào Trung tâm thành phố. Vì vậy, xây dựng cầu giao thông kết hợp đập ngăn mặn bắc qua SCNT nằm trên tuyến đường Vành đai 2 từ Km7+910 đến Km8+310, chiều dài L = 400 m là đoạn kết nối hết sức quan trọng để hoàn chỉnh, nối thông tuyến đường vành đai, tạo điều kiện giao thông đi lại thuận lợi, tạo động lực phát triển, giảm thiểu chi phí đầu tư hạ tầng cơ sở, mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội to lớn cho địa phương. Xuất phát từ những thực tiễn trên, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp công trình đảm bảo cấp nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt bằng đập ngăn mặn trên sông Cái Nha Trang” để thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình là rất cần thiết và rõ ràng, đề tài có ý nghĩa thời sự với Việt Nam.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHẠM VĂN THUẤN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐẢM BẢO CẤP NƯỚC NGỌT CHO SẢN XUẤT VÀ SINH HOẠT BẰNG ĐẬP

NGĂN MẶN TRÊN SÔNG CÁI - NHA TRANG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy

Mã số: 8580202

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1 PGS.TS Tô Văn Thanh

2 PGS.TS Nguyễn Hữu Huế

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2024

LỜI CAM ĐOAN

Họ tên: Phạm Văn Thuấn

MSHV: 201801060

Lớp: 28C11-PH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy; Mã số: 8580202

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quảnghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ mộtnguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đãđược thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận văn

Phạm Văn Thuấn

LỜI CÁM ƠN

Sau quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn, với sự nỗ lực của bản thân cùng sự giúp

đỡ tận tình của các thầy cô, cơ quan, bạn bè đồng nghiệp tác giả đã hoàn thành luận

văn thạc sỹ với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp công trình đảm bảo cấp nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt bằng đập ngăn mặn trên sông Cái Nha Trang”

Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sắc tới Ban giám hiệu, các thầy cô Phòng đào tạoĐại học và sau Đại học, Khoa công trình trường Đại học Thủy Lợi đã giảng dạy, giúp

đỡ rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này Đồng thời tác giả cũng

xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tô Văn Thanh và PGS.TS Nguyễn Hữu Huế đã tận

tình hướng dẫn, vạch ra những định hướng khoa học phục vụ cho công tác nghiên cứu.Tác giả xin chân thành cám ơn Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, Trung tâm Nghiêncứu Ứng dụng và Phát triển công nghệ Thủy lợi, các đồng nghiệp và bạn bè đã nhiệttình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế không thể tránh khỏi những sai sót vì vậy rấtmong nhận được các góp ý, chỉ bảo của thầy cô, đồng nghiệp để tác giả hoàn thiện vềmặt kiến thức trong học tập và nghiên cứu

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH NGĂN MẶN, GIỮ NGỌT 5

1.1 Tình hình nghiên cứu các công trình ngăn mặn, giữ ngọt trên sông 5

1.2 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về các công trình ngăn mặn, giữ ngọt trên sông 7

1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới 7

1.2.2 Nghiên cứu tại Việt Nam 12

Kết luận chương 1 19

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐẢM BẢO CẤP NƯỚC NGỌT CHO SẢN XUẤT VÀ SINH HOẠT BẰNG ĐẬP NGĂN MẶN TRÊN SÔNG 21

2.1 Các yêu cầu công trình nâng cao mức đảm bảo cấp nước 21

2.2 Các giải pháp nâng cao mức đảm bảo cấp nước 22

2.2.1 Đập và cửa ngăn mặn 22

2.2.2 Kênh đào và hệ thống cống 23

2.2.3 Bơm nước ngọt 23

2.2.4 Các vấn đề cần giải quyết khi lựa chọn giải pháp nâng cao mức đảm bảo cấp nước 24

2.3 Lựa chọn vị trí và hình thức công trình ngăn mặn trên sông 25

2.3.1 Đặc điểm chung 25

2.3.2 Nguyên tắc lựa chọn vị trí xây dựng 26

2.3.3 Nguyên tắc lựa chọn hình thức xây dựng công trình 26

2.4 Các hình thức kết cấu công trình ngăn mặn, giữ ngọt trên sông 27

2.4.1 Công nghệ ngăn sông dạng truyền thống 27

2.4.2 Công nghệ đập Trụ đỡ 31

2.4.3 Công nghệ đập Xà lan 35

2.5 Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định công trình 39

2.5.1 Tính toán ổn định công trình 39

2.5.2 Tính toán ổn định thấm công trình 46

2.6 Kết luận chương 2 51

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ÁP DỤNG VỚI CÔNG TRÌNH ĐẬP NGĂN MẶN TRÊN SÔNG CÁI NHA TRANG 52

3.1 Giới thiệu về công trình 52

3.1.1 Vị trí công trình 52

3.1.2 Đặc điểm điều kiện địa hình tự nhiên 53

3.1.3 Đặc điểm điều kiện chất 54

3.1.4 Điều kiện khí tượng, thủy văn, sông ngòi và nguồn nước 55

3.2 Thực trạng nguồn nước trên sông SCNT 59

3.2.1 Thực trạng nguồn nước mặt trên sông 59

3.2.2 Yêu cầu xây dựng công trình nâng cao trữ lượng nước ngọt trên SCNT 62 3.3 Đánh giá ảnh hưởng của công trình đến ngăn mặn và cấp ngọt trên sông Cái Nha Trang 64

3.3.1 Tác động đến xâm nhập mặn 64

3.3.2 Tác động đến cấp nước 65

3.4 Lựa chọn phương án tuyến công trình 69

3.5 Phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật công nghệ xây dựng đập ngăn mặn trên SCNT 75

3.5.1 Phân tích lựa chọn giải pháp công nghệ xây dựng 75

3.5.2 Phân tích lựa chọn các thông số cơ bản công trình ngăn mặn trên SCNT84 3.5.3 Tính toán ổn định công trình đập ngăn mặn 89

3.6 Giải pháp thi công công trình ngăn mặn trên SCNT 91

3.6.1 Biện pháp thi công lắp đặt 91

3.6.2 Thay thế, bảo dưỡng và sửa chữa công trình 92

3.7 Kết luận chương 3 92

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 94

KẾT LUẬN 94

KIẾN NGHỊ 94

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 98

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cống ngăn mặn Montezuma 8

Hình 1.2 Dự án ngăn mặn cửa sông tại Vinece - Italia 9

Hình 1.3 Công trình đập dâng và âu thuyền trên sông Murray 10

Hình 1.4 Công trình đập dâng Marina Barrage (Singapore) 11

Hình 1.5 Đập Thảo Long (Huế) 13

Hình 1.6 Cống thủy lợi ngăn mặn, giữ ngọt sông Lèn 14

Hình 1.7 Đập hạ lưu sông Dinh 15

Hình 1.8 Cống đập Ba Lai 16

Hình 1.9 Cống đập Cái Lớn (Kiên Giang) 18

Hình 1.10 Cống đập Cái Bé (Kiên Giang) 19

Hình 2.1 Yêu cầu công trình nâng cao mức đảm bảo cấp nước 21

Hình 2.2 Các vấn đề giải quyết khi lựa chọn giải pháp nâng cao mức đảm bảo cấp nước 24

Hình 2.3 Sơ đồ cống ngăn sông dạng truyền thống [6] 28

Hình 2.4 Phương pháp dẫn dòng và xây dựng cống dạng truyền thống [7] 29

Hình 2.5 Kết cấu chung của đập Trụ đỡ [6] 32

Hình 2.6 Kết cấu Trụ đỡ bệ trụ thấp [6] 32

Hình 2.7 Kết cấu Trụ đỡ bệ trụ cao [7] 33

Hình 2.8 Thi công đóng cừ ván thép bằng búa rung và bơm bê tông thân cống 34

Hình 2.9 Thi công hố móng bằng thùng chụp 34

Hình 2.10 Thi công đổ bê tông dưới nước 35

Hình 2.11 Kết cấu đập Xà lan [6] 36

Hình 2.12 Công trình đập Xà lan cống Rạch Lùm (Cà Mau) 37

Hình 2.13 Phối cảnh kết cấu trụ đỡ 41

Hình 2.14 Sơ đồ tải trọng tác dụng trực tiếp 43

Hình 2.15 Sơ đồ tải trọng tác dụng gián tiếp qua cửa van, dầm van 44

Hình 2.16 Thiết lập mô hình cho bài toán thấm 48

Hình 2.17 Gán vật liệu và chia lưới phần tử cho mô hình tính thấm 49

Hình 2.18 Gán điều kiện biên và mặt cắt tính lưu lượng thấm 49

Hình 2.19 Trường lưu tốc thấm dưới đáy công trình 49

Hình 2.20 Sơ đồ lưới thấm 50

Hình 2.21 Lưu lượng thấm dưới đáy công trình 50

Hình 2.22 Biểu đồ Gradient thấm ở cửa ra 50

Hình 3.1 Vị trí dự kiến xây dựng công trình trên Google Earth 52

Hình 3.2 Một số hình ảnh tại vị trí dự kiến xây dựng công trình 53

Hình 3.3 Nồng độ mặn mô phỏng tại trạm Vĩnh Phương hiện trạng và khi có công trình [2] 64

Hình 3.4 Nồng độ mặn mô phỏng tại trạm Cầu Gỗ (Vĩnh Ngọc) hiện trạng và khi có công trình [2] 64

Hình 3.5 Nồng độ mặn mô phỏng sau công trình phía hạ lưu theo hiện trạng và khi có công trình [2] 65

Hình 3.6 Nhu cầu nước tại lưu vực SCNT 66

Hình 3.7 Lưu lượng trung bình ngày tại Đồng Trăng xét tới nhu cầu nước năm 2035 [2] 67

Hình 3.8 Lưu lượng trung bình ngày tại các lưu vực hạ lưu (từ Đồng Trăng đến Biển) xét tới nhu cầu nước năm 2035 [2] 67

Hình 3.9 Các phương án vùng tuyến thời kỳ 2004 - 2005 69

Hình 3.10 Các phương án vùng tuyến trong giai đoạn nghiên cứu năm 2011 71

Hình 3.11 Vị trí các phương án tuyến công trình trong hồ sơ dự án đã phê duyệt 72

Hình 3.12 Vị trí tuyến xây dựng đập ngăn mặn trên SCNT 75

Hình 3.13 Minh họa kết cấu khoang cống dạng kết cấu cứng (a) Khoang cống chung và (b) Khoang cống độc lập 75

Hình 3.14 Minh họa kết cấu Trụ và bản đáy liên kết mềm 76

Hình 3.15 Cửa van phẳng 79

Hình 3.16 Cửa van cung 79

Hình 3.17 Cửa van Clape 79

Hình 3.18 Phối cảnh cắt dọc đập ngăn mặn trên SCNT 88

Hình 3.19 Phối cảnh cắt ngang đập ngăn mặn trên SCNT 89

Hình 3.20 Sơ đồ thi công trụ pin và dầm ngưỡng đập ngăn mặn 92

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Đặc trưng nhiệt độ trung bình tháng, năm 56

Bảng 3.2 Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm 56

Bảng 3.3 Số giờ nắng trung bình tháng, năm 56

Bảng 3.4 Tốc độ gió trung bình các tháng, năm 56

Bảng 3.5 Lượng mưa ngày lớn nhất hạ lưu SCNT 56

Bảng 3.6 Mô hình mưa thiết kế hạ lưu SCNT 56

Bảng 3.7 Bảng tổng hợp đặc trưng lũ thiết kế tại trạm Đồng Trăng 57

Bảng 3.8 Bảng tổng hợp tổng lượng lũ thiết kế tại trạm Đồng Trăng 57

Bảng 3.9 Tóm tắt đặc trưng thủy văn thiết kế hồ Suối Dầu (Flv = 120 km²) 57

Bảng 3.10 Tóm tắt đặc trưng thủy văn thiết kế hồ Suối Dầu (Flv = 203 km²) 57

Bảng 3.11 Tóm tắt đặc trưng thủy văn thiết kế hồ thủy điện Sông Giang 57

Bảng 3.12 Tóm tắt đặc trưng thủy văn thiết kế hồ Sông Chò 2 (Flv = 65 km²) 57

Bảng 3.13 Đặc trưng triều thiết kế - trạm Cầu Đá 58

Bảng 3.14 Đặc trưng triều thiết kế hạ lưu SCNT 58

Bảng 3.15 Bảng thống kê độ mặn hạ lưu SCNT 58

Bảng 3.16 Bảng phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Đồng Trăng 61

Bảng 3.17 Bảng phân phối dòng chảy bình quân theo mùa trong năm của SCNT 61

Bảng 3.18 Độ mặn lớn nhất trên sông Cái 62

Bảng 3.19 Tổng hợp nhu cầu nước lưu vực SCNT (triệu m3) 65

Bảng 3.20 Phân phối nhu cầu nước lưu vực SCNT đến năm 2035 (triệu m3) 66

Bảng 3.21 Phân phối nhu cầu nước của các trạm bơm lấy nước từ SCNT 68

Bảng 3.22 Kết quả mô phỏng diễn biến lũ trên SCNT 73

Bảng 3.23 So sánh phương án bố trí tuyến xây dựng đập trên SCNT 74

Bảng 3.24 Phân tích ưu – nhược điểm của các loại hình kết cấu Trụ và bản đáy cống 76

Bảng 3.25 Đặc điểm các loại cửa van 80

Bảng 3.26 Các thông số chính của công trình đập ngăn mặn 86

Bảng 3.27 Tổ hợp mực nước tính toán 90

Bảng 3.28 Bảng xác định sơ bộ chiều dài cừ chống thấm 90

Bảng 3.29 Bảng tổng hợp kết quả tính toán kiểm tra ổn định thấm 90

Bảng 3.30 Bảng tính toán kiểm tra ứng suất nền 91

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, THUẬT NGỮ

BĐKH Biến đổi khí hậu

BTCT Bê tông cốt thép

SCNT Sông Cái Nha Trang

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nước là một nguồn tài nguyên quý giá và ngày càng khan hiếm cho nên phải quản lý,khai thác, sử dụng tiết kiệm, hiệu quả Để sử dụng hợp lý nguồn nước phục vụ pháttriển kinh tế - xã hội cần phải xây dựng các công trình ngăn sông để điều tiết nguồnnước hợp lý và đảm bảo tháo lũ Trong tương lai, khi nhu cầu dùng nước tăng lên,nguồn nước từ thượng nguồn cung cấp cho các con sông bị giảm và mực nước biểnngày càng dâng cao thì các công trình ngăn sông lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn.Thành phố Nha Trang là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa xã hội của tỉnh KhánhHoà, tổng diện tích tự nhiên 252,6 km2, dân số khoảng 40 vạn người, chiếm 34 % dân

số toàn tỉnh, dân số thực tế hơn 50 vạn người Nha Trang hiện là một trong 10 thànhphố có sức hút khách du lịch nóng nhất hiện nay, năm 2015 thành phố đón hơn 5 triệukhách du lịch Nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt của nhân dân và du khách thành phốNha Trang ngày càng tăng, hiện khoảng hơn 100.000 m3/ngày đêm Nguồn cung cấpchính là hai Nhà máy nước lấy từ nguồn nước SCNT Những năm gần đây, do ảnhhưởng của biến đổi khí hậu, vào mùa khô (từ tháng 3 đến tháng 8) lượng mưa ít, dòngchảy trên SCNT nhỏ, mực nước sông thấp, nước mặn xâm nhập sâu về thượng lưusông Cái Điển hình như tháng 04/2016, ở hạ lưu đập ngăn mặn tạm bằng rọ đá tại cầuVĩnh Phương, cách cửa biển 10 km, phần nước mặt có độ mặn 500 đến 1.000 mgmuối/lít, phần nước dưới đáy có độ mặn 22.000 đến 28.000 mg muối/lít, gần ngang độmặn nước biển Nha Trang Nước sông Cái cạn kiệt và nhiễm mặn làm ảnh hưởng đếnchất lượng và lưu lượng cấp nước sinh hoạt cho nhân dân địa phương và khách du lịchcủa thành phố Nha Trang, cũng như đến cấp nước sản xuất cho nhà máy sợi NhaTrang Mười bảy (17) trạm bơm nước phục vụ sản xuất nông nghiệp tưới cho 2.000 halúa lấy nước trên sông Cái phải tạm dừng cung cấp nước cho sản xuất lúa vụ hè thu Hiện nay, trên sông Cái tại cầu Vĩnh Phương đã xây dựng đập ngăn mặn là đập tạmbằng rọ đá, tuy nhiên không có cửa van điều tiết tháo lũ nên về mùa mưa mực nướcthượng lưu dâng cao gây ngập lụt, xói lở các đoạn sông hai bên và phía hạ lưu đập,

làm thiệt hại đáng kể cho đất đai và tài sản của nhân dân Hàng năm Công ty cổ phầnCấp thoát nước Khánh Hoà phải đầu tư khoảng 0,8 tỷ đến 1,5 tỷ đồng để tu bổ đậpngăn mặn tạm bằng rọ đá Thành phố Nha Trang phải đầu tư từ 3 đến 5 tỷ đồng để gia

cố, sửa chữa các đoạn bờ kè dọc sông Cái ở hạ lưu đập thuộc các xã Vĩnh Phương,Vĩnh Thạnh, Vĩnh Ngọc

Trước những khó khăn và thách thức nêu trên, việc xây dựng đập ngăn mặn trên sôngCái có cửa van điều tiết lũ sẽ tạo cho vùng thượng lưu đập có một mực nước ổn địnhvào các tháng kiệt Đoạn sông từ đập ngăn mặn trở lên sẽ được ngọt hóa và không bịnhiễm mặn vào mùa khô nên việc lấy nước ngọt phục vụ cho sinh hoạt của nhân dânthành phố Nha Trang, một phần huyện Diên Khánh và khách du lịch; nước cho sảnxuất nông nghiệp ở hai bên bờ sông Cái; nước phục vụ cho nhà máy sợi Nha Trang sẽđáp ứng được yêu cầu và chủ động hoàn toàn

Thêm vào đó, hiện nay giao thông từ cửa ngõ phía Bắc vào Trung tâm thành phố NhaTrang chỉ thông qua đường 2 tháng 4 Mật độ giao thông trên tuyến này tăng cao, nhất

là đoạn đi về phía Tây và phía Nam thành phố qua 2 tuyến đường Trần Quý Cáp vàđường Lê Hồng Phong trở nên quá tải, tình trạng ách tắc giao thông ngày càng trầmtrọng, đặc biệt vào các giờ cao điểm và ngày lễ, tết, ngày nghỉ cuối tuần Để giải quyếttình trạng này và phát triển giao thông theo trục Bắc - Nam, UBND tỉnh Khánh Hòahiện đang có kế hoạch đầu tư tuyến đường Vành đai thành phố Nha Trang từ Đại lộNguyễn Tất Thành đến đường QL1C, chiều dài tuyến khoảng 11,3 km Khi xây dựngxong tuyến này thì toàn bộ giao thông phía Bắc vào phía Nam đi trung tâm hành chính,

đi cảng Nha Trang, đi sân bay Cam Ranh sẽ lưu thông theo tuyến này mà không phảivào Trung tâm thành phố

Vì vậy, xây dựng cầu giao thông kết hợp đập ngăn mặn bắc qua SCNT nằm trên tuyếnđường Vành đai 2 từ Km7+910 đến Km8+310, chiều dài L = 400 m là đoạn kết nối hếtsức quan trọng để hoàn chỉnh, nối thông tuyến đường vành đai, tạo điều kiện giaothông đi lại thuận lợi, tạo động lực phát triển, giảm thiểu chi phí đầu tư hạ tầng cơ sở,mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội to lớn cho địa phương

Xuất phát từ những thực tiễn trên, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp công trình đảm bảo cấp nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt bằng đập ngăn mặn trên sông Cái Nha Trang” để thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình là rất cần thiết

và rõ ràng, đề tài có ý nghĩa thời sự với Việt Nam

2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu và đề xuất giải pháp công trình đảm bảo cấp nước ngọt cho sản xuất vàsinh hoạt bằng đập ngăn mặn trên sông Cái Nha Trang

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu

Giải pháp công trình đảm bảo cấp nước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt bằng đập ngănmặn trên sông Cái Nha Trang

Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi vùng hưởng lợi và các dạng công trình ngăn mặn, giữ ngọt

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận

Để đạt được mục tiêu mà nghiên cứu đặt ra, hướng tiếp cận của Đề tài:

Tiếp cận lý thuyết các vấn đề liên quan đến công tác thiết kế công trình thủy lợi

Tiếp cận các công trình, dự án thực tế, nghiên cứu các ấn phẩm khoa học đã công bố

để giải đáp các mục tiêu đề ra của đề tài

Phương pháp nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu trên phạm vi và đối tượng nghiên cứu của đề tài, họcviên sẽ sử dụng kết hợp một số phương pháp sau:

- Phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu về công trình dâng nước trên

sông đã xây dựng ở Việt Nam và trên thế giới về: (các loại đập dâng, hình thức, quy

mô kết cấu đập, công nghệ xây dựng, ưu nhược điểm, điều kiện và phạm vi ứngdụng của kết cấu đập dâng).

- Phương pháp kế thừa: áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có

trên thế giới và trong nước về công nghệ vật liệu mới và kết cấu công trình ngănsông …vv

- Phương pháp mô phỏng số (mô hình toán).

- Phương pháp nghiên cứu tổng hợp, đánh giá, phân tích, so sánh.

Ý nghĩa thực tiễn

Luận văn đã đánh giá được thực trạng khai thác nguồn nước trên sông Cái Nha Trang,qua đó phân tích và đưa ra giải pháp công trình phù hợp đảm bảo cấp nước ngọt chosản xuất và sinh hoạt bằng công trình đập ngăn mặn trên sông Cái Nha Trang

6 Kết quả đạt được của luận văn

vùng cửa sông lớn (chương 1)

bảo cấp nước, đồng thời đánh giá ưu, nhược điểm, phân tích điều kiện và tính ứngdụng của từng giải pháp (chương 2)

cứu, tính toán của Luận văn cho thấy giải pháp Công trình đập ngăn mặn trên sôngCái Nha Trang sau khi xây dựng sẽ trữ được khoảng 11,69 triệu m3 nước ngọt vềmùa khô, giải quyết được vấn đề cấp nước cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của

TP Nha Trang và vùng phụ cận, đảm bảo và cải thiện được điều kiện giao thôngthuỷ, bộ để phát triển kinh tế - xã hội (chương 3).

-CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH NGĂN MẶN, GIỮ NGỌT

Trong bối cảnh dân số tăng và phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu sử dụng nước ngàycàng tăng cả về số lượng và chất lượng Dưới tác động của con người và biến đổi khíhậu - nước biển dâng, tài nguyên nước đang trở nên khan hiếm hơn Theo cảnh báocủa Quỹ Bảo vệ Thiên nhiên Thế giới (WWF), nếu các quốc gia không thực hiện kếhoạch quản lý tài nguyên nước và các biện pháp bảo vệ hiệu quả, nguồn nước ngọt sẽdần cạn kiệt, đe dọa sự ổn định của thế giới và gây ra cuộc khủng hoảng nước sạch.Ước tính đến năm 2025 toàn cầu sẽ lâm vào tình trạng thiếu nước trầm trọng Cáctranh chấp về sử dụng nguồn nước giữa các quốc gia đang ngày càng trở nên căngthẳng, làm tăng nguy cơ xung đột và mất ổn định khu vực [7]

Từ những năm giữa thế kỷ XX, các nước trên thế giới có tiềm lực về khoa học, kinh tế

đã bắt tay vào nghiên cứu các giải pháp công trình để xây dựng các công trình ngăncác con sông lớn phục vụ phát triển kinh tế và phòng chống thiên tai đặc biệt là ảnhhưởng của thủy triều, xâm nhập mặn và đến nay đã có một bề dày kinh nghiệm cũngnhư đã có rất nhiều sản phẩm ứng dụng vào thực tế Tiên phong trong lĩnh vực nàyphải nói đến đất nước Hà Lan, Anh, Mỹ,

Với khoảng 2/3 diện tích đất đai nằm dưới mực nước biển, Hà Lan phải đối mặt vớinguy cơ của việc thủy triều dâng và sự xâm nhập của nước mặn từ biển Điều này đặt

ra một thách thức lớn trong việc bảo vệ đất đai và nguồn nước ngọt cho dân cư vànông nghiệp Các nhà nghiên cứu và kỹ sư Hà Lan đã nghiên cứu và phát triển cáccông nghệ và hệ thống ngăn mặn hiệu quả Các công trình này bao gồm hệ thống cửachống lũ, đập, hồ chứa nước, và hệ thống bơm tiên tiến để kiểm soát mực nước và đảmbảo nguồn nước ngọt cho các vùng lãnh thổ khác nhau Các con sông chảy vào Hà Lanđều bắt nguồn từ nước ngoài Thực tế này tạo ra sự lệ thuộc nguồn nước không tránhkhỏi, nhất là trong trường hợp các nước thượng nguồn triển khai xây đập chặn dòng

Vì vậy, các công trình đê bao, hồ chứa và kênh đào ở khắp đất nước là nỗ lực để dự trữnước ngọt cho sản xuất lương thực, công nghiệp và sinh hoạt Hơn nữa, mạng lưới dự

trữ nước từ các con sông còn đóng góp hiệu quả vào việc phân tán lưu lượng nước vàomùa lũ và điều tiết nước vào mùa khô Nhờ đó, kể từ cuối thế kỷ XX đến nay, Hà Lanhiếm khi phải đối mặt với lũ lụt, hạn hán, thiếu nước ngọt và sản xuất nông nghiệpkhông bị gián đoạn Từ một nước thường xuyên bị đe doạ bởi thiên tai, ngập lụt và nỗi

lo an ninh nguồn nước – an ninh lương thực đến nay Hà Lan đã vươn lên trở thànhcường quốc xuất khẩu nông nghiệp

Ở Việt Nam, đa số các sông lớn đều bắt nguồn từ các quốc gia khác, nguồn cung nướcchịu ảnh hưởng của các quốc gia phía thượng nguồn Đồng thời, tình trạng nước biểndâng đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng đối với ngập lụt và mất đất ở các vùngđồng bằng ven biển Ngoài ra, việc xâm nhập mặn sâu vào các vùng nội đồng cũnggây ra khó khăn đáng kể cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của người dân Nhưvậy, mặc dù là một quốc gia có tài nguyên nước dồi dào nhưng Việt Nam đang đốidiện với nguy cơ nghiêm trọng về thiếu hụt nguồn nước ngọt và nước sạch

Trong những năm gần đây, Nhà nước đã tăng cường đầu tư vào lĩnh vực Thuỷ lợi Từcuối năm 2010 trở lại đây, Thủy lợi đã chuyển sang phục vụ đa mục tiêu, đảm bảo cấpnước cho không chỉ nông nghiệp mà còn cho các ngành kinh tế với tỷ trọng tăng đápứng nhu cầu nước cho các ngành công nghiệp, dịch vụ, sinh hoạt Công tác phòngtránh tác hại của nước cũng chuyển dần sang quản lý rủi ro, chủ động phòng, tránh vàkhắc phục thiệt hại Luật Thủy lợi thông qua năm 2017, trước đó là Luật đê điều(2006), Luật Phòng chống thiên tai (2013), Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của LuậtPhòng, chống thiên tai và Luật Đê điều (2020) và có liên quan là Luật Tài nguyênnước (1998, sửa đổi năm 2012) Cùng với hệ thống Luật là các Nghị định, Thông tư …cũng đã làm thay đổi cơ bản vai trò trong quản lý, khai thác, sử dụng và phòng chốngtác hại do nước gây ra Tuy nhiên vẫn chưa đủ để đáp ứng nhu cầu phục vụ sản xuất vàsinh hoạt Do đó, để đối phó với những thách thức từ thiên nhiên như nước biển dâng,bão lụt gia tăng và tình trạng khan hiếm nước ngọt ngày càng trầm trọng, việc nghiêncứu và áp dụng mô hình đê biển, âu thuyền và các công trình ngăn cửa sông lớn giốngnhư các quốc gia tiên tiến trên thế giới là điều cần thiết Đồng thời đầu tư xây dựng,hiện đại hóa cơ sở hạ tầng thủy lợi, phòng chống thiên tai bao gồm việc đầu tư xây

dựng hạ tầng ngành nước thích ứng với BĐKH, hướng tới cấp nước theo nhu cầu củangười sử dụng, đảm bảo đủ số lượng, chất lượng tại mọi thời điểm.

Việt Nam hiện có khoảng 3.450 con sông với chiều dài từ 10 km trở lên, trong đó có

109 sông chính, 126 con sông bắt nguồn từ nước ngoài, 76 con sông bắt nguồn từtrong nước chảy ra nước khác Với một hệ thống sông ngòi dày đặc và rất nhiều cửasông lớn đổ ra biển như: Sông Hồng, sông Thái Bình (Bắc Bộ), sông Mã, sông Cấm,sông Nghèn, sông Lam, sông Thạch Hãn, sông Hương, sông Hàn, sông Cái, sông TràKhúc (Miền Trung), sông Tiền Giang, sông Hậu Giang, Cái Lớn, Cái Bé, Vàm cỏ,Đồng Nai, Cần Giờ (Miền Nam), Các con sông này đóng vai trò hết sức to lớn trongphát triển kinh tế xã hội nước ta như cấp nước tưới, sinh hoạt, dân sinh, công nghiệp,phát điện, vận tải thuỷ,…[5]

Xây dựng các công trình ngăn sông lớn mang lại nhiều hiệu quả quan trọng như sau:

- Ngăn được nước mặn xâm nhập vào nội địa và ngăn nước mặn thấm dưới đất;

- Trữ được nguồn nước ngọt trong vùng nội địa;

- Sử dụng được phần lớn nguồn nước ngọt do thượng nguồn đổ về;

- Gạn triều tiêu úng cải tạo đất thuận lợi;

- Cải thiện được khả năng thoát lũ vì biến dòng sông thành một chiều, không phải

tiêu lượng nước triều chảy vào như trước đây

giữ ngọt trên sông

Hiện nay, việc xây dựng các công trình tại các cửa sông ven biển đang được triển khairộng rãi nhằm khai thác tối đa tài nguyên nguồn nước, ứng phó với những thách thức

do BĐKH gây ra Tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên, nhiệm vụ công trình cũng như khảnăng kinh tế, công nghệ kỹ thuật mà tại mỗi quốc gia công trình rất đa dạng về kết cấu

và phong phú về giải pháp xây dựng, lắp đặt công trình

1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới

1.2.1.1 Cống ngăn mặn Montezuma

Cống ngăn mặn Montezuma trên cửa sông Montezuma được thiết kế và xây dựng đểngăn nước mặn xâm nhập vào sông Sacramento từ vịnh San Fransisco Hiện tượng này

xảy ra trong các giai đoạn dòng chảy sông thấp, khi nồng độ mặn cao xâm nhập ngượcdòng làm này đe doạ nguồn cung cấp nước cho các khu dân cư và công nghiệp dọctheo sông.

Được xây dựng vào năm 1988, công trình gồm 03 đơn nguyên bê tông cốt thép dạngphao nổi được đúc sẵn trên một ụ nổi gần vị trí xây dựng, sau đó được hạ thuỷ bằngcách làm nghiêng ụ nổi và được di chuyển đến vị trí công trình, định vị và hạ chìmxuống nền Công trình có 3 khoang cửa van cung rộng 11 m để điều tiết nước và 2khoang cửa khống chế mực nước rộng 20,1 m, ngoài ra còn có một âu thuyền rộng 6,1

m dài 21,3 m [5]

Chế tạo đơn nguyên trên ụ nổi Tổng thể công trình Montezuma

Hình 1.1 Cống ngăn mặn Montezuma Hiện nay hiện tượng xâm nhập mặn vẫn đang xảy ra ngày càng trầm trọng do kênh đàocủa sông Montezuma được nạo vét mở rộng Điều này làm tăng thời gian và mức độxâm nhập mặn Vào năm 2023 do mực nước trên sông hạ thấp, Quân đoàn kỹ sư Lụcquân Hoa Kỳ (USACE) đã nghiên cứu xây dựng một đập ngầm trên sông Montezuma,gần Myrtle Grove nhằm ngăn nước mặn xâm nhập sâu về phía thượng nguồn

1.2.1.2 Dự án ngăn mặn cửa sông ở Vinece - Italia

Dự án được xây dựng nhằm giảm nhẹ lụt lội do triều cường cho thành phố Venice Italia Công trình gồm 3 cửa nhận nước từ vịnh Vinece bằng hệ thống gồm 78 cửa vanbằng thép trên hệ thống xà lan, mỗi cửa cao 18-28 m, rộng 20 m, dày 5 m Cửa van làloại Clape phao trục dưới khi cần tháo lũ thì bơm nước vào bụng cửa van để cửa hạxuống, khi cần ngăn triều thì bơm nước ra khỏi bụng để cửa tự nổi lên Vốn thực hiện

-dự án này khoảng 4,8 tỷ USD Đây là loại hình công trình áp dụng nguyên lý phao nổitrong vận hành và lắp đặt cửa van cho công trình cố định Dự án đang được triển khaithi công, thời gian thực hiện từ 2006 – 2014 [5].

Hình 1.2 Dự án ngăn mặn cửa sông tại Vinece - Italia

1.2.1.3 Dự án đập dâng trên sông Murray (Australia)

Các dòng sông và đầm lầy ở Australia có nhiều chức năng và mang lại nhiều giá trị vềkinh tế, môi trường và văn hoá Điển hình như hệ thống sông Vịnh Murray Darling là

hệ thống sông quan trọng và lớn nhất ở Australia Việc sử dụng lượng lớn nguồn nướccho sản xuất và sinh hoạt trong thời gian dài dẫn đến việc thiếu hụt nguồn nước ngọtyêu cầu Australia cần phải khôi phục để lấy lại sự cân bằng cho Vịnh này Đầu năm

2008, Chính phủ Australia đã chi 50 triệu USD mua nước để bảo vệ môi trường Bêncạnh đó, Australia cũng đầu tư 3 tỷ USD để khôi phục sự cân bằng ở Vịnh Murray.Theo ước tính, trong 10 năm tới Australia sẽ phải tiếp tục mua nước để đổ trả lại cácdòng sông Đây là vấn đề đáng báo động và là bài học kinh nghiệm cần được quan tâmnhiều hơn cho các quốc gia trong điều kiện biến đổi khí hậu, đặc biệt là tài nguyênnước đang dần suy giảm

Một thách thức cấp thiết nhất đối với Australia là phải đối phó với ảnh hưởng của biếnđổi khí hậu đối với nguồn cung cấp nước của các dòng sông Năm 2007 – 2008, dòngnước chảy vào vịnh phía Nam Australia đã ở mức thấp đáng báo động và năm 2008 –

2009 cũng không khả quan hơn Ở Melbourne, sau năm 1997 dòng nước chảy vàoMelbourne chỉ đạt trung bình 35%, thấp hơn so với mức trung bình của trước năm

1997 Để thích ứng với những thay đổi này, chính phủ Australia đã đưa ra những kiếnnghị cho các cơ quan liên quan và người dân như: (1) trong tương lai có bao nhiêunước còn sẵn có ở các dòng sông và các tầng ngậm nước; (2) tìm kiếm những mạchnước ngầm, những đập nước mới và thay đổi cách sử dụng đất

Vào năm 1982, một đợt hạn hán nghiêm trọng đã ảnh hưởng đến khu vực, khiến nhucầu về nguồn nước từ sông Murray tăng lên đáng kể Để đối phó với tình trạng này,phong trào xây dựng các hồ chứa nước và hệ thống phân phối nước tự phát bất nguồn

từ Kyabram đã được hình thành dọc theo thung lũng Murray Mục tiêu của phong tràonày là đảm bảo cung cấp nước đủ cho nhu cầu sử dụng và bảo vệ lợi ích của người dântrong khu vực Việc xây dựng các hồ chứa nước có tính chất hệ thống trên sôngMurray đã trở thành nhu cầu hiển nhiên Trên dòng chính sông Murray hiện tại đã xâydựng 10 công trình đập dâng nước kết hợp âu thuyền để giữ nước phục vụ sản xuấtnông nghiệp

Hình 1.3 Công trình đập dâng và âu thuyền trên sông Murray

1.2.1.4 Dự án đập dâng nước Marina Barrage (Singapore)

Singapore là một quốc đảo nhỏ bé nằm giữa lòng đại dương, mạng lưới sông ngòikhông đáng kể vì vậy mà nhiều con đập trữ nước đã được xây dựng nên Được xâydựng và hoàn thiện vào năm 2008, đập nước Marina Barrage là một công trìnhSingapore có các thông số kỹ thuật ấn tượng Nó là đập nước đầu tiên được xây dựng

và kiến tạo nên hồ chứa nước Marina có diện tích 10.000 hecta, bằng với 1/6 diện tíchcủa nước Singapore Với chiều cao khoảng 15 m và chiều dài 350 m, đập này tạo ramột hồ nước rộng lớn, có khả năng chứa đến 17 triệu mét khối nước Được trang bị 9cửa đập và 7 máy bơm khổng lồ, đập nước có thể điều tiết lượng nước dư ra biển khithủy triều cao hoặc thấp Marina Barrage không chỉ giúp kiểm soát lũ lụt mà còn cungcấp nguồn nước ngọt cho các mục đích khác như tưới tiêu và sản xuất Hiện nay nguồnnước ở Marina Barrage có thể đáp ứng được 10% yêu cầu sử dụng nước hiện tại củaSingapore Marina Barrage cũng là một phần quan trọng trong hệ thống kiểm soát lũtoàn diện để tháo nước khỏi những vùng trũng trong thành phố như Chinatown, BoatQuay, Jalan Besar và Geylang Đập có chức năng giống như rào chắn thủy triều vàphân cách giữa nước ngọt với nước biển

Hình 1.4 Công trình đập dâng Marina Barrage (Singapore)Ngày nay, Marina Barrage còn có một khu vực công cộng rộng lớn, là điểm đến dulịch phổ biến, cung cấp không gian xanh và các tiện ích giải trí cho cộng đồng và dukhách Marina Barrage là một minh chứng rõ ràng cho sự kết hợp giữa kỹ thuật và môitrường, thể hiện cam kết của Singapore trong việc phấn đấu trở thành một quốc giaxanh sạch hơn Đây không chỉ là một công trình thủy lợi mà còn là một biểu tượng của

sự phát triển bền vững và tầm nhìn dài hạn của Singapore đối với quản lý nguồn nước

Thời kỳ Pháp thuộc đã xây dựng đập đá ở gần cửa Thuận An nhằm giảm mức độ mặnxâm nhập vào sông Hương Đập này tồn tại khá lâu nhưng sau đó đã bị hỏng NgườiPháp cũng đã thiết kế đập bê tông ngăn sông kiên cố gần cảng Tân Phú nhưng chưathực hiện xây dựng

Sau ngày giải phóng Nhà nước ta cũng rất quan tâm viếc giải quyết nguồn nước ngọtcho TP Huế và đồng bằng Nam sông Hương, cụ thể là đã có dự án xây dựng đập Cồnngăn sông Hương ở vị trí cách cầu Tràng Tiền khoảng 8km rồi đào kênh dẫn ngọt về

hạ lưu Dự án này chủ trương bỏ ngỏ cửa sông Hương cho mặn xâm nhập vượt qua

TP Huế Tuy nhiên dự án không được thực hiện

Năm 1978 đã có sáng kiến thiết kế và xây dựng thành công Đập cọc ở trị trí ThảoLong ngày nay góp phần nào giảm mặn cho sông Hương, nhưng Đập cọc chưa giảiquyết được triệt để ngăn măn

Dự án cống đập Thảo Long nằm ở tỉnh Thừa Thiên Huế là một trong những công trìnhngăn mặn giữ ngọt lớn nhất tại Việt Nam hiện nay

Là một công trình có quy mô lớn, trong quá trình thiết kế nhiều phương án, giải phápthiết kế đã được đưa ra:

- Phương án Safege (Pháp): Cống gồm có 20 khoang, mỗi khoang 20m cửa van

Clape trục dưới đóng mở bằng xi lanh thuỷ lực Giải pháp thi công bằng phươngpháp phân 3 đoạn, đoạn 1 đổ đất đồi lấp đầy hơn 1/3 sông rồi khoét sâu phần đấtđắp đó để đắp hố móng, lần lượt tiếp theo phân đoạn 2, phân đoạn 3 Tuy nhiênphương án này không khả thi do khối lượng đất đắp quá lớn làm giá thành xây dựngcông trình cao

- Công ty khảo sát thiết kế Tư vấn Sài Gòn đưa ra 3 phương án: (1) Phương án gồm

48 khoang mỗi khoang rộng 10m ứng dụng cửa van cánh cửa tự động thuỷ lực xử lýmóng cọc tre – đây là phương án tiềm ẩn nhiều rủi ro về tính ổn định công trình; (2)Phương án đập truyền thống cửa van Clape trục dưới khẩu độ thông nước 24x20m;(3) Phương án cửa túi cao su, gồm 6 cửa 20m, cầu giao thông độc lập

- Phương án ứng dụng công nghệ đập Trụ đỡ của Viện Khoa học Thuỷ lợi (nay là

Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam) – phương án lựa chọn:

+ Công trình cống đập Thảo Long có chiều rộng thông nước 472,5 m với 15 khoang,

mỗi khoang rộng 31,5 m được thiết kế theo hình thức cống chảy hở và cửa vanđóng, mở

+ Cầu giao có kết cấu bê tông cốt thép vĩnh cửu, dài 600 m và rộng 10 m, tải trọng

H30-XB80 phía trên công trình, tạo được hệ thống giao thông liên hoàn của tuyếnQuốc lộ 49B chạy dọc ven biển

+ Ngoài cầu giao thông, hệ thống đập còn có một âu thuyền dài 53 m, rộng 8 m được

xây dựng theo công nghệ đập Trụ đỡ, cửa van Clape

Việc sử dụng công nghệ Đập trụ đỡ cho công trình đập Thảo Long đã giải quyết đượcmọi khó khăn về kỹ thuật ở nền đất yếu, giải quyết được vấn đề tác động đến môitrường và giảm đáng kể giá thành xây dựng Ứng dụng công nghệ đập Trụ đỡ đã mở ratriển vọng, tạo tiền đề để xây dựng các công trình ngăn sông lớn vùng ven biển đểchống lại nước biển dâng và biến đổi khí hậu

Dự án đưa vào vận hành khai thác từ năm 2008 đã giúp giảm thiểu tác động của lũ lụttrên sông Hương đồng thời ngăn mặn, giữ ngọt và phối hợp với các hồ thủy lợi TảTrạch, hồ thủy điện Bình Điền thực hiện điều tiết, đảm bảo cung cấp đủ nước cho nhucầu sản xuất nông nghiệp, môi trường sinh thái, dân sinh cho toàn bộ vùng hạ du sôngHương

Hình 1.5 Đập Thảo Long (Huế)

1.2.2.2 Dự án Nâng cấp hệ thống thủy lợi sông Lèn

Tiểu dự án hệ thống thủy lợi sông Lèn thuộc dự án nâng cấp hệ thống thủy lợi sôngLèn (Thanh Hóa) và sông Hoàng Mai (Nghệ An) được Quỹ hợp tác phát triển kinh tếHàn Quốc và Ngân hàng xuất nhập khẩu Hàn Quốc tài trợ, cho vay theo hình thứcODA Công trình có tổng mức đầu tư hơn 1.610 tỷ đồng, trong đó nguồn vốn ODA làgần 1.250 tỷ đồng, còn lại là vốn đối ứng của trung ương và địa phương (khoảng 360

tỷ đồng) Dự án do Ban quản lý Trung ương các dự án thủy lợi (Bộ Nông nghiệp vàPhát triển Nông thôn) làm chủ đầu tư

Hạng mục trọng tâm của hệ thống thủy lợi sông Lèn là công trình đầu mối sông Lènđoạn hạ lưu tiếp giáp giữa hai huyện Nga Sơn và Hậu Lộc (Thanh Hóa) chiếm hơn 630

tỷ đồng trong tổng nguồn vốn của dự án Tại đầu mối này có ba hạng mục trọng tâm làcống ngăn mặn, âu thuyền và đường giao thông

Cống có quy mô cấp 2, gồm ba khoang với chiều rộng mỗi khoang 40 m Hệ thốngcống này có chức năng tạo thành những con đập di động có thể trữ nước ngọt và ngănnước mặn từ biển xâm nhập vào đất liền

Dự án hệ thống thủy lợi sông Lèn nhằm nâng cao khả năng kiểm soát mặn, cải tạo môitrường sinh thái và ứng phó với biến đổi khí hậu

Công trình được dự kiến đưa vào sử dụng trong năm 2024 sẽ cấp nước tưới cho hơn18.800 ha đất canh tác, hơn 4.400 ha nuôi trồng thủy sản, cấp nước sinh hoạt chokhoảng 613.000 người, phục vụ chăn nuôi cho gần 460.000 gia súc, hơn 1.600 ha các

khu công nghiệp, tiêu cho hơn 3.900 ha, kết hợp giao thông thủy bộ trong khu vực vàgóp phần cải thiện môi trường sinh thái

Hình 1.6 Cống thủy lợi ngăn mặn, giữ ngọt sông Lèn

1.2.2.3 Đập hạ lưu sông Dinh

Đập hạ lưu Sông Dinh được xây dựng trên tổng diện tích khoảng 13 ha, quy mô gồm:Đập ngăn nước 6 khoang điều tiết, mỗi khoang rộng 37,8m, âu thuyền có chiều rộng6,2 m, chiều dài 21 m, cao trình đáy âu thuyền thay đổi từ -3,50m đến -0,50m đượcthiết kế và điều khiển tự động với hai nhiệm vụ chính là bảo đảm cho các tàu thuyền

du lịch qua lại kết hợp làm cống xả cân bằng giảm chênh lệch cột nước trước khi vậnhành cửa van chính của công trình Cầu giao thông và đường nối tiếp được thiết kếtheo tiêu chuẩn đường đô thị có bốn làn xe ô tô và hai làn cho người đi bộ, tổng chiềurộng mặt cầu 18m

Công trình đập hạ lưu sông Dinh có kết cấu đập Trụ đỡ, sử dụng âu thuyền kết hợplàm cống xả cân bằng nước đảm bảo chênh lệch mực nước thượng hạ lưu đáp ứng yêucầu trước khi vận hành mở các cửa van trên đập chính là một phương án tối ưu, phùhợp với các công trình ngăn mặn, dâng và giữ nước Với các công trình ở khu vựcmiền Trung, nơi có độ dốc sông lớn, dòng chảy lũ xảy ra với tốc độ nhanh và đỉnh lũcực hạn trong thời gian ngắn Đây là giải pháp đáp ứng được yêu cầu về giao thôngthuỷ cho thuyền bè qua lại, đồng thời khi sử dụng làm cống xả cân bằng đảm bảo tiêunăng phòng xói, phát huy hiệu quả điều tiết nước cao trong cả mùa khô cũng như mùalũ

Công trình đưa vào sử dụng từ năm 2020 đã ngăn chặn tình trạng xâm nhập mặn doảnh hưởng thủy triều đối với vùng đất hai bên bờ Sông Dinh tạo thành hồ chứa nước

ngọt có dung tích khoảng 3,5 triệu m3 để cung cấp nước phục vụ sản xuất và sinh hoạtcho dân cư dọc theo hai bờ sông Dinh, góp phần cải thiện khí hậu khu vực TP PhanRang - Tháp Chàm; đáp ứng yêu cầu phát triển du lịch, có kết hợp giao thông phục vụphát triển đô thị.

Hình 1.7 Đập hạ lưu sông Dinh

+ Ngăn nước mặn, giữ nước ngọt, tạo nguồn ngọt, tiêu úng, tiêu chua, rửa phèn, cải

tạo đất cho 115.000 ha đất tự nhiên, trong đó 88.500 ha đất canh tác

+ Cấp nước sinh hoạt cho người dân các huyện Châu Thành, Giồng Trôm, thành phố

Bến Tre

+ Kết hợp phát triển giao thông thủy, bộ và cải tạo môi trường sinh thái vùng dự án.

Hình 1.8 Cống đập Ba LaiTại thời điểm những năm 1999-2002 cống Đập Ba Lai là một trong những công trình

có quy mô lớn về khẩu diện cống và chiều dài đập đắp trong nước Việc thiết kế và thicông thành công công trình đã rút ra nhiều bài học kinh nghiệm phục vụ cho thiết kế

và thi công các công trình lớn sau này như Láng Thé, Cần Chông, …

Trong hơn 20 năm hoạt động công trình đã góp phần lớn vào sự phát triển kinh tế xãhội cho vùng hưởng lợi của tỉnh Bến Tre Tuy nhiên là 1 công trình lớn xây dựng trên

1 trong 9 dòng chính của sông Cửu Long do đó việc vận hành công trình có ảnh hưởnglớn đến hiệu quả dự án Việc hệ thống thuỷ lợi chưa hoàn chỉnh, phía thượng nguồn làkênh Chẹt Sậy (chảy từ phía sông Hàm Luông) vào kênh Giao Hoà (chảy từ phía sôngTiền) đổ ngược về sông Ba Lai khiến một số nơi được tận hưởng nguồn nước ngọtnhưng một số nơi vẫn nhiễm mặn Cùng với đó việc mâu thuẫn trong sử dụng nguồnnước xảy ra chủ yếu với nhứng hộ dân sản xuất theo mô hình ngọt hoá, đó là do sự cảntrở việc lưu thông nước của đập gây nên ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng lớn đến hiệuquả sản xuất trong chăn nuôi và trồng trọt

Cống đập Ba Lai là một trong những công trình đầu tiên xây dựng tại cửa sông lớn,qua đó cũng đưa ra những bài học, kinh nghiệm lớn cho việc xây dựng các công trìnhngăn các cửa sông ven biển Việc hoàn thiện và vận hành công trình theo hệ thống làyếu tố quan trọng đối với hiệu quả, lợi ích mang lại của dự án

1.2.2.5 Dự án cống Cái Lớn, Cái Bé (Kiên Giang)

- Vị trí: Nằm trọn trong vùng Bán đảo Cà Mau, được giới hạn bởi: phía Bắc là kênh

Cái Sắn, phía Nam và Đông Nam là kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp, phía Đông Bắc làsông Hậu và phía Tây là biển Tây Tổng diện tích đất tự nhiên của vùng dự án là909.248 ha thuộc địa bàn 6 tỉnh: Hậu Giang, Kiên Giang, Cà Mau, Sóc Trăng, BạcLiêu và TP Cần Thơ Dự án được khởi công ngày 9/11/2019 và hoàn thành ngày05/3/2022

- Mục tiêu:

+ Kiểm soát nguồn nước, tạo điều kiện phát triển nông nghiệp ổn định cho vùng

hưởng lợi với diện tích tự nhiên 384.120 ha, trong đó đất SXNN là 346.241 ha

+ Giảm thiệt hại do thiên tai (hạn, mặn) vào mùa khô cho: i) Đất lúa (2 vụ, 3 vụ vùng

U Minh Thượng và Tây sông Hậu): 81.772ha; ii) Đất tôm + lúa (An Biên – AnMinh): 39.758 ha; iii) Chuyên tôm (An Biên - An Minh): 2.926 ha

+ Tăng cường cấp nước ngọt ổn định trong mùa mưa cho diện tích tôm - lúa vùng An

Minh, An Biên với những năm mưa ít (hạn Bà Chằng)

+ Phòng chống thiên tai và ngập úng, bao gồm: i) Tăng cường tiêu thoát và giảm ngập

úng cho vùng hưởng lợi của dự án; ii) Giảm khối lượng đắp đập tạm hàng năm củatỉnh Kiên Giang, Hậu Giang; iii) Trữ nước vào cuối mùa mưa để phục vụ tiêu chua,rửa phèn, cải tạo đất; tạo và duy trì nguồn ngọt cho các vùng lân cận để phục vụ sảnxuất và sinh hoạt trong mùa khô, giảm quy mô và diện tích khai thác nước ngầm;cấp nước bổ sung để duy trì hệ sinh thái của rừng, phòng và bảo vệ cháy rừng trongmùa khô

+ Tăng cường khả năng thoát lũ, tiêu úng, tiêu chua và cải tạo đất trong trường hợp

BĐKH, NBD và sụt lún đất

+ Kết hợp giao thông thủy, bộ tạo cơ sở hạ tầng phục vụ phát triển du lịch, kinh tế - xã

hội cho vùng

- Quy mô:

+ Cống Cái Lớn được xây dựng dưới lòng sông Cái Lớn, cách cầu Cái Lớn khoảng

2,1 km về phía sông Hậu, có tổng chiều dài 470 m, gồm 11 khoang cống rộng 40 m,cao trình ngưỡng từ -3,5 m đến -6,5 m; 02 âu thuyền rộng 15 m, cao trình ngưỡng -5,0 m, đi theo hai chiều ngược nhau

+ Cống Cái Bé được xây dựng dưới lòng sông Cái Bé, cách cầu Cái Bé 1,9 km về

phía sông Hậu, có tổng chiều dài 85 m, gồm 02 khoang rộng 35 m, cao trìnhngưỡng -5,0 m và âu thuyền rộng 15 m, cao trình ngưỡng -4,0 m

Hình 1.9 Cống đập Cái Lớn (Kiên Giang)

Hình 1.10 Cống đập Cái Bé (Kiên Giang)Công trình thủy lợi Cái Lớn – Cái Bé là công trình thủy lợi lớn nhất Việt Nam hiệnnay về quy mô, khẩu độ thông nước Sau 24 tháng thi công công trình này đã hoànthành giai đoạn 1 trước thời hạn Điều này cho thấy chúng ta đã hoàn toàn làm chủđược các giải pháp, công nghệ trong việc xây dựng các công trình tại các cửa sông lớn

Hiện nay Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành Quy trình vận hànhtạm thời Hệ thống thuỷ lợi Cái Lớn – Cái Bé theo quyết định số 4789/QĐ-BNN-TCTLngày 06/12/2021; đồng thời Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam đang thực hiện xâydựng Quy trình vận hành chính thức Cũng như các công trình ngăn mặn, giữ ngọtkhác việc hoàn thiện hệ thống thuỷ lợi và quy trình vận hành phù hợp là yếu tố quantrọng tác động tới hiệu quả, đáp ứng mục tiêu, nhiệm vụ của dự án.

Kết luận chương 1

Lịch sử phát triển của nhân loại luôn gắn liền với việc sử dụng nguồn nước Tuy nhiênngày nay các yếu tố bất lợi từ tự nhiên do BĐKH cũng như các tác động của con ngườilàm gia tăng nhu cầu sử dụng nước đã và đang là thách thức rất lớn đối với đảm bảo anninh nguồn nước cho nhu cầu sản xuất, sinh hoạt Hệ thống công trình thủy lợi giữ vaitrò đặc biệt quan trọng, có tính chất quyết định, giải quyết cơ bản nhu cầu nước chosản xuất, sinh hoạt, phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai thông qua việc trữ, chuyểnnước, liên kết nguồn nước đảm bảo cân đối nguồn nước theo mùa, giữa các vùng, giữacác lưu vực sông, giảm phụ thuộc vào nguồn nước ngoài lãnh thổ Đối với vùng cửasông ven biển, yêu cầu phải có giải pháp công trình đảm bảo ngăn mặn, giữ nước ngọtcũng như cách thức vận hành tối ưu phù hợp với điều kiện của từng khu vực

Chương 1 của luận văn đã cung cấp cái nhìn tổng quan về các công trình ngăn mặn giữngọt trên sông, bao gồm cả những nghiên cứu trong và ngoài nước Từ việc phân tíchcác công trình đã được xây dựng tại nhiều quốc gia như Hà Lan, Mỹ và các quốc giakhác, cũng như các dự án tiêu biểu ở Việt Nam như cống đập Thảo Long, cống đập BaLai, và dự án cống Cái Lớn - Cái Bé chúng ta thấy rõ sự cần thiết và hiệu quả của cácgiải pháp này trong việc bảo vệ và quản lý nguồn nước ngọt

Việc xây dựng các công trình ngăn mặn, giữ ngọt không chỉ đảm bảo nguồn nước ngọtcho sinh hoạt và sản xuất mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lũ lụt,cải tạo môi trường sinh thái và hỗ trợ phát triển kinh tế - xã hội Tuy nhiên, để đạtđược hiệu quả cao nhất, cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng và lựa chọn giải pháp phù hợpvới điều kiện cụ thể của từng khu vực

Những nội dung trình bày trong chương này sẽ là cơ sở quan trọng cho các chươngtiếp theo, nơi tác giả sẽ phân tích và lựa chọn các giải pháp công trình đảm bảo cấpnước ngọt cho sản xuất và sinh hoạt bằng đập ngăn mặn trên sông Cái - Nha Trang.

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG

TRÌNH ĐẢM BẢO CẤP NƯỚC NGỌT CHO SẢN XUẤT VÀ SINH

HOẠT BẰNG ĐẬP NGĂN MẶN TRÊN SÔNG

Các công trình điều tiết trên sông nói chung và công trình đập ngăn mặn nói riêng cócác mục đích sử dụng khác nhau theo yêu cầu và nhiệm vụ của công trình Đối vớicông trình ngăn mặn, giữ ngọt được xây dựng với mục đích chính là kiểm soát và duytrì môi trường nước ngọt trong khu vực bị ảnh hưởng bởi sự xâm nhập của nước mặn.Công trình cần đảm bảo các mục đích được xét trên nhiều tiêu chí

Hình 2.11 Yêu cầu công trình nâng cao mức đảm bảo cấp nước

Thứ nhất, chúng được xây dựng để ngăn chặn sự xâm nhập của nước mặn từ biển vàocác hệ thống sông, kênh, và hồ chứa nước ngọt Điều này nhằm mục đích giữ cho môitrường nước trong khu vực bị ảnh hưởng bởi hiện tượng xâm nhập mặn ổn định, duytrì ở mức độ thích hợp đáp ứng cho các hoạt động như tưới tiêu, nông nghiệp và cungcấp nước sinh hoạt

Thứ hai, công trình đập ngăn mặn cũng được thiết kế để điều tiết lưu lượng nước, duytrì cân bằng giữa nguồn nước ngọt và nguồn nước mặn Khi có sự xâm nhập của nướcmặn, hệ thống có khả năng điều chỉnh để hạn chế lưu lượng nước mặn và duy trì mứcnước ngọt cần thiết cho các mục đích sử dụng

Bên cạnh đó, việc bảo vệ và bảo tồn các loài động vật, thực vật và môi trường sốngtrong khu vực bị ảnh hưởng bởi công trình đập ngăn mặn cũng được coi là một mục

tiêu quan trọng Vì vậy, trong quá trình thiết kế và vận hành, cần phải có sự chú ý đặcbiệt đến việc giảm thiểu tác động tiêu cực lên hệ sinh thái nước ngọt và biển cận kề.Công trình đập ngăn mặn còn đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và sử dụnghiệu quả tài nguyên nước Chúng cung cấp nguồn nước cần thiết cho các mục đích nhưtưới tiêu, sản xuất nông nghiệp và cung cấp nước sinh hoạt, đồng thời giúp đảm bảo sự

ổn định của nguồn nước trong thời gian dài và tăng cường hiệu quả sử dụng tài nguyênnước

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu giải pháp công trình ngăn mặn và giữ ngọt được ápdụng để kiểm soát và duy trì môi trường nước ngọt trong khu vực bị ảnh hưởng bởinước mặn Ở đây đề tài nghiên cứu nêu lên một số giải pháp phổ biến

2.2.1 Đập và cửa ngăn mặn

Đập và cửa ngăn mặn là một rào chắn vật lý để ngăn chặn sự xâm nhập của nước mặnvào khu vực nước ngọt

- Tạo rào chắn vật lý: Đập ngăn mặn là một công trình xây dựng chắc chắn, thường

được xây dựng bằng đá hoặc bê tông, để tạo ra một rào chắn vật lý ngăn chặn nướcmặn Nó có thể được xây dựng ngang qua con sông, kênh hoặc vùng ven biển Cửangăn mặn là các cấu trúc di động hoặc xoay được lắp đặt trên đập hoặc kênh và cóthể được điều chỉnh để mở hoặc đóng

- Điều tiết lưu lượng nước: Khi cần thiết, cửa ngăn mặn có thể được mở ra hoặc đóng

lại để điều chỉnh lưu lượng nước mặn và nước ngọt Điều này giúp duy trì mức độmặn phù hợp trong khu vực nước ngọt và ngăn chặn nước mặn xâm nhập quá mức

- Điều chỉnh độ mặn: Bằng cách kiểm soát lưu lượng nước mặn và nước ngọt có thể

điều chỉnh độ mặn tại các vùng khác nhau trong hệ thống Điều này có thể đáp ứngnhu cầu sử dụng nước của con người và duy trì môi trường sống phù hợp cho cácsinh vật sống

- Đảm bảo ổn định: Trong việc xây dựng và vận hành đập và cửa ngăn mặn, ổn định

và bền vững là yếu tố quan trọng Cần đảm bảo rằng công trình được thiết kế đểchịu được áp lực nước và phù hợp với địa chất khu vực xây dựng công trình Bảo

dưỡng và quản lý định kỳ cũng rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và an toàn của

hệ thống trong thời gian dài

2.2.2 Kênh đào và hệ thống cống

Kênh đào và hệ thống cống dựa trên việc tạo ra một hệ thống đường dẫn nước đểchuyển hướng lưu lượng nước và thoát nước từ khu vực nào đó

- Kênh đào: Kênh đào là một kênh nhân tạo được đào qua đất hoặc xuyên qua địa

hình để tạo ra một con đường dẫn nước Kênh đào có thể được sử dụng để cung cấpnước ngọt từ một nguồn nước đến khu vực sử dụng nước hoặc để chuyển hướng lưulượng nước để đáp ứng các mục tiêu cụ thể như cung cấp nước cho nông nghiệp,điều chỉnh mức nước trong hồ chứa hoặc hỗ trợ giao thông thủy

- Hệ thống cống: Hệ thống cống bao gồm các cống, kênh và các công trình khác được

sử dụng để điều tiết và thoát nước từ khu vực nào đó Cống có thể được xây dựngdưới lòng đất hoặc trên mặt đất và có nhiệm vụ chuyển hướng lưu lượng nước, đảmbảo sự thông thoáng và thoát nước hiệu quả

- Kiểm soát lưu lượng nước: Kênh đào và hệ thống cống có vai trò quan trọng trong

việc kiểm soát lưu lượng nước Các cống và kênh được thiết kế và đặt vị trí sao cho

có khả năng điều tiết lưu lượng nước đi qua Điều này giúp duy trì mức nước phùhợp trong khu vực, ngăn chặn lũ lụt và đảm bảo cung cấp nước đủ cho các mục tiêu

sử dụng nước khác nhau

2.2.3 Bơm nước ngọt

Giải pháp bơm nước ngọt dựa trên sử dụng các thiết bị bơm để đưa nước từ một nguồnnước ngọt đến các khu vực sử dụng nước khác

- Bơm nước: Giải pháp bơm nước sử dụng một hoặc nhiều thiết bị bơm để chuyển

đổi năng lượng và bơm nước từ nguồn nước ngọt Bơm có thể là các loại khác nhau,chẳng hạn như bơm ly tâm, bơm trục đứng, bơm trục ngang, bơm tuần hoàn, hoặcbơm thủy lực, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống

- Hệ thống ống dẫn: Nước ngọt được bơm qua hệ thống ống dẫn từ nguồn nước đến

các điểm sử dụng Hệ thống ống dẫn bao gồm ống và các phụ kiện như van, măngxông và kết nối để đảm bảo nước chảy một chiều và không bị rò rỉ

- Kiểm soát lưu lượng: Bằng cách điều chỉnh hoạt động của bơm có thể kiểm soát lưu

lượng nước được bơm ra Điều này cho phép đáp ứng nhu cầu sử dụng nước khácnhau và điều chỉnh mức nước trong các hồ chứa hoặc khu vực sử dụng

- Kiểm soát áp suất: Bơm cũng có thể điều chỉnh áp suất của nước được bơm ra Điều

này quan trọng trong việc đảm bảo áp suất nước đủ mạnh để đáp ứng các yêu cầu sửdụng nước, chẳng hạn như tưới tiêu, công nghiệp, hoặc sinh hoạt

2.2.4 Các vấn đề cần giải quyết khi lựa chọn giải pháp nâng cao mức đảm bảo cấp

nước

Phân tích lựa chọn giải pháp nâng cao mức đảm bảo cấp nước yêu cầu phải phân tíchmột cách chi tiết, đa phương diện để xác định các yếu tố cụ thể và đề xuất được giảipháp phù hợp Điều này cần thực hiện nghiên cứu, tính toán các nội dung như sau: (1)xác định các vấn đề ảnh hưởng đến sản xuất và phát triển kinh tế - xã hội; (2) tính toáncân bằng nước; (3) lựa chọn vị trí, tuyến và quy mô công trình; (4) lựa chọn giải phápkết cấu; (5) lập phương án thi công

Hình 2.12 Các vấn đề giải quyết khi lựa chọn giải pháp nâng cao mức đảm bảo cấp

nướcCác yêu cầu trên có mối liên hệ sâu sắc với nhau do đó cần có sự hợp tác chặt chẽ từnhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm kỹ thuật, quản lý, môi trường và xã hội Để đảm

bảo tính hiệu quả và bền vững của dự án, cần nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng, ápdụng những phương pháp và công nghệ tiên tiến nhất dựa trên các yêu cầu nêu trên.

2.3.1 Đặc điểm chung

- Công trình ngăn mặn thường được xây dựng tại vị trí cửa các con sông lớn để điều

tiết và kiểm soát nguồn nước Đặc điểm các cửa sông lớn là lòng sông mở rộng vàsâu do thủy triều, đoạn sông cuối đổ ra biển thường là hợp lưu của các con sôngnhánh Khác với điều kiện địa chất, địa hình trên những con sông nhỏ, địa chất nềncủa các cửa sông chủ yếu là bồi tích sông biển mềm yếu, chiều dày của lớp đất yếukhá lớn Do đó, trong trường hợp cần ứng dụng cọc để xử lý nền móng phải cónhững loại cọc có khả năng hạ sâu như cọc khoan nhồi, cọc ống ly tâm hoặc cọcđúc dự ứng lực

- Tốc độ dòng chảy qua các sông thường khá lớn do chịu ảnh hưởng của chế độ bán

nhật triều với biên độ triều cao (có nơi biên độ triều lên đến hơn 3 m)

- Nhu cầu giao thông thủy qua các con sông lớn ngày càng phát triển mạnh.

- Khi xác định các thông số kỹ thuật chính như tổng chiều rộng thông nước, cao trình

ngưỡng đập cho công trình, nếu căn cứ theo kết quả tính toán thủy văn, thủy lực thì

sự co hẹp dòng chảy qua công trình sẽ khá lớn Tuy nhiên, bên cạnh các vấn đềphục vụ thủy lợi, công trình cần phải hướng đến lợi ích tổng hợp để mở rộngkhoang cống một cách hài hòa, hợp lý

- Các công trình ngăn mặn được xây dựng trên sông lớn ở nước ta thường nằm trong

môi trường chua mặn ven biển với độ ẩm cao, mức độ oxy hóa, phá hoại kết cấuxây dựng rất mạnh

- Yêu cầu về tốc độ đóng mở cửa van đối với một số cống phải kịp thời nhằm mục

đích tiêu thoát nước tốt và tận dụng thủy triều lên xuống để cải tạo đất cũng như cảithiện môi trường hệ sinh thái

Trên đây là những đặc điểm nổi bật ảnh hưởng đến việc phân tích, lựa chọn vị trí, côngnghệ, hình thức kết cấu công trình

2.3.2 Nguyên tắc lựa chọn vị trí xây dựng

Nguyên tắc lựa chọn vị trí xây dựng công trình đập ngăn mặn trên sông là một quátrình phức tạp và quan trọng, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả của công trình

- Nguồn nước ngọt: Vị trí xây dựng công trình ngăn mặn cần có nguồn nước ngọt đủ

lớn và ổn định để đáp ứng nhu cầu sử dụng của khu vực

- Đặc điểm địa hình, địa chất: Vị trí xây dựng công trình ngăn mặn cần được chọn

trên địa hình, địa chất phù hợp Vị trí xây dựng cần có địa hình thuận lợi để xâydựng công trình và tạo ra hệ thống ngăn mặn hiệu quả Đồng thời, vị trí xây dựngcông trình phải được lựa chọn trên nền địa chất phù hợp, đảm bảo yếu tố ổn địnhcông trình và hiệu quả về kinh tế

- Đặc điểm môi trường: Cần đánh giá tác động của công trình ngăn mặn đến môi

trường xung quanh Việc lựa chọn vị trí phải tránh gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệsinh thái, đời sống và sinh kế của cộng đồng địa phương

- Yếu tố kỹ thuật: Vị trí xây dựng công trình ngăn mặn cần đáp ứng các yêu cầu kỹ

thuật, bao gồm khả năng xây dựng, cung cấp vật liệu xây dựng và quản lý côngtrình

- Tác động dài hạn: Cần xem xét tác động dài hạn của công trình đến hệ thống thủy

lợi và nguồn nước Sự thay đổi trong môi trường nước, sự di chuyển của nước mặn

và nước ngọt, và tác động đến cân bằng môi trường phải được đánh giá và dự báo

2.3.3 Nguyên tắc lựa chọn hình thức xây dựng công trình

Việc quyết định lựa chọn hình thức, kết cấu công trình nào với biện pháp thi công xâydựng tương ứng phù hợp vào tính chất, chức năng, nhiệm vụ công trình, điều kiện tựnhiên, xã hội cũng như tổng mức đầu tư của dự án

- Cần phân tích và đánh giá đặc điểm tự nhiên, địa chất và thủy văn tại vị trí xây dựng

công trình Điều này bao gồm sự thay đổi mực nước, lưu lượng nước, độ mặn vàcác yếu tố địa hình

- Xác định rõ mục tiêu và mục đích sử dụng công trình ngăn mặn, giữ ngọt Có thể là

bảo vệ và duy trì nguồn nước ngọt cho nông nghiệp, cung cấp nước sinh hoạt haybảo vệ môi trường sinh thái

- Xem xét các yếu tố kỹ thuật và kinh tế của từng hình thức xây dựng công trình Bao

gồm công nghệ xây dựng, vật liệu xây dựng, kỹ thuật thiết kế và quản lý, cũng nhưđánh giá chi phí đầu tư và vận hành

- Quyết định về hình thức xây dựng công trình ngăn mặn, giữ ngọt cần được trao đổi

và đạt được sự thống nhất giữa các bên liên quan, bao gồm chính quyền địa phương,cộng đồng địa phương, các nhà khoa học, và các tổ chức quản lý tài nguyên tựnhiên

Dựa vào những kết quả nghiên cứu đã được áp dụng hiện nay tác giả phân tích 03công nghệ có thể áp dụng cho công trình ngăn mặn, giữ ngọt bao gồm: Công nghệngăn sông truyền thống, công nghệ Trụ đỡ, công nghệ đập Xà lan [7]

- Công nghệ ngăn sông dạng truyền thống được áp dụng phổ biến cho khu vực có

lòng sông không sâu, điều kiện bố trí hố móng, khung vây, dẫn dòng thuận lợi,không đòi hỏi cao về công nghệ thi công

- Công nghệ đập Trụ đỡ dựa trên nguyên lý kết cấu, tính toán và biện pháp thi công

của công nghệ đập Trụ đỡ đã được áo dụng thành công cho nhiều công trình ngănsông trước đây (công trình đập Thảo Long; công trình Bà Đầm C; Dự án chốngngập do triều khu vực TP Hồ Chí Minh, có xét đến biến đổi khí hậu (giai đoạn 1),v.v )

- Công nghệ đập Xà lan áp dụng tốt cho các sông rộng và sâu Đối với những sông

càng rộng và sâu thi công công nghệ này càng phát huy hiệu quả

2.4.1 Công nghệ ngăn sông dạng truyền thống

Công trình ngăn sông vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều với mục đích ngăn mặn, giữngọt và tiêu thoát lũ để tạo nguồn nước cho dân sinh, nông nghiệp đã được nghiên cứu

và xây dựng rất nhiều ở trên thế giới cũng như nước ta Hầu hết các công trình ngănsông từ trước đến nay đều được xây dựng theo dạng truyền thống

2.4.1.1 Nguyên lý làm việc

- Ổn định: chống trượt bằng lực giữ (gồm lực ma sát và lực dính) ở mặt tiếp giáp với

nền đất, chống lật dùng trọng lượng bản thân công trình là chủ yếu

- Chống thấm: bằng đường viền dưới bản đáy.

- Chống xói: bằng hệ thống kết cấu tiêu năng kiên cố bao gồm bể tiêu năng, sân tiêu

năng, sân sau, hố xói dự phòng

2.4.1.2 Cấu tạo

- Bản đáy thân cống là bản bê tông cốt thép, trên bản đáy là các trụ pin, giữa 2 trụ pin

là cửa van, trên cửa van là giàn kéo van và cầu công giao thông (cầu công tác)

- Sân trước và sân sau là bản bê tông cốt thép.

- Bể tiêu năng, hố phòng xói.

- Do kết cấu công trình khá nặng, áp lực đáy móng lớn nên phải đóng cọc bê tông cốt

thép để xử lý nền hoặc phải tìm nơi có địa chất tốt để làm cống

Hình 2.13 Sơ đồ cống ngăn sông dạng truyền thống [6]

2.4.1.3 Thi công

Toàn bộ công trình được thi công trong hố móng khô nên phải giải quyết công tác dẫndòng và ngăn dòng trong thi công Việc xây dựng cống truyền thống có 3 cách:

- Cách 1 (hình a) - Áp dụng cho cống được xây dựng trên bờ: Đào hố móng, thi công

cống ở trên bờm dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên, sau khi làm cống xong thì đàokênh dẫn nối tiếp cống với sông tự nhiên, sau đó đắp đập ngăn sông cũ lại Cáchnày là phổ biến và thường làm ở những đoạn sông cong

- Cách 2 (hình b) - Áp dụng cho cống được xây dựng trên lòng sông: Đào kênh dẫn

dòng ở bờ phải hoặc bờ trái, đắp đê quai thượng lưu và hạ lưu chặn đoạn sông phần