Nghiên cứu công nghệ thi công khoan phụt vữa xử lý chống thấm đập Tây Nguyên - Nghệ An

Để có cơ sở khoa học phục vụ công tác chống thấm cho các đập vật liệu địa phương trên địa bàn của tỉnh Nghệ An, việc nghiên cứu cơ sở khoa học để giải quyết các tồn tại thấm trong thân đ

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng Công trình thủy với đề tài " Nghiên cứu công nghệ thi công khoan phụt vữa xử lý chống thấm đập Tây Nguyên - Nghệ An" được tác giả hoàn thành với sự giúp đỡ của Phòng Đào tạo đại học & Sau đại học, khoa Công trình, các thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi, cùng với các bạn

bè đồng nghiệp và gia đình Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ đó

để tác giả hoàn thành tốt nhiệm vụ nghiên cứu của mình

Tác giả luận văn xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:

GS.TS Vũ Thanh Te đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp các tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn này Cuối cùng, Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân đã quan tâm, động viên và khích lệ tác giả để luận văn sớm được hoàn thành

Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thời gian cũng như trình độ chuyên môn nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến chỉ bảo của các thầy, các cô và đồng nghiệp

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Học viên

Nguyễn Như Huy

BẢN CAM KẾT Tên tôi là: Nguyễn Như Huy ; Mã số HV: 118605840107

Học viên lớp: CH19C21;

Đề tài Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng Công trình thủy "Nghiên cứu công nghệ thi công khoan phụt vữa xử lý chống thấm đập Tây Nguyên - Nghệ An" được trường Đại học Thủy lợi Hà Nội giao cho học viên Nguyễn Như Huy,

được sự hướng dẫn của GS.TS Vũ Thanh Te luận văn đã hoàn thành đúng thời gian quy định;

Tôi xin cam đoan với Khoa Công trình và phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học

- Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội đề tài nghiên cứu này là công trình của cá nhân tôi /

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả luận văn

Nguyễn Như Huy

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 4

1.1 Tổng quan chung về đập vật liệu địa phương 4

1.1.1 Nhiệm vụ, chức năng của đập vật liệu địa phương 5

1.1.2 Yêu cầu cấu tạo của đập vật liệu địa phương 6

1.1.3 Đặc điểm của đập vật liệu địa phương ở Việt Nam 10

1.2 Các kết quả nghiên cứu về đập vật liệu địa phương 16

1.3 Một số sự cố thường xảy ra đối với đập vật liệu địa phương [12] 19

1.3.1 Các tài liệu quan trọng cần xem xét khi đánh giá an toàn đập 19

1.3.2 Đặc điểm làm việc của đập 20

1.3.3 Đặc điểm về sự cố của đập đất 20

1.3.4 Các dạng sự cố về đập đất 21

1.3.5 Một số sự cố đập đã xảy ra ở Việt Nam 24

1.3.6 Một số sự cố đập đã xảy ra ở nước ngoài 25

1.4 Hiện trạng đập vật liệu địa phương trên địa bàn tỉnh Nghệ An 28

1.5 Đánh giá hiện trạng những hư hỏng 34

1.6 Kết luận chương 1 35

CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ THƯỜNG DÙNG TRONG XỬ LÝ SỰ CỐ THẤM ĐẬP ĐẤT 37

2.1 Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ 37

2.2 Giải pháp tường răng kết hợp với lõi giữa 38

2.3 Giải pháp tường hào CEMENT - BENTONITE 40

2.4 Giải pháp khoan phụt vữa tạo màng chống thấm 48

2.5 Kết luận chương 2 51

CHƯƠNG III: SỰ CỐ ĐẬP TÂY NGUYÊN – SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN PHỤT VỮA ĐỂ KHẮC PHỤC SỰ CỐ 53

3.1 Đặc điểm vùng đập Tây Nguyên 53

3.1.1 Đặc điểm địa chất 53

3.1.2 Đặc điểm dân sinh kinh tế vùng xây dựng đập 58

3.2 Xác định nguyên nhân vỡ đập Tây Nguyên 59

3.3 Xử lý chống thấm đập Tây Nguyên 61

3.3.1 Chọn vị trí tầng chống thấm 61

3.3.2 Tính toán chiều dày màn chống thấm cho đập Tây Nguyên 61

3.3.3 Bố trí số hàng và lỗ khoan phụt 67

3.3.4 Tính toán xác định áp lực phụt vữa 70

3.4 Chọn thành phần cấp phối vữa dùng cho khoan phụt 71

3.4.1 Loại vật liệu sử dụng trong khoan phụt vữa thi công, gia cố đập 71

3.4.2 Nồng độ dung dịch vữa (tỷ lệ Đ/N)và thời gian phụt cho từng đó nồng độ vữa thích hợp cho công tác thi công 71

3.4.3 Mức ăn vữa cho 01 mét khoan sâu 72

3.5 Quy trình khoan phụt xử lý chống thấm 72

3.5.1 Vật liệu 72

3.5.2 Thiết bị 73

3.5.3 Quy trình công nghệ khoan phụt 74

3.6 Đánh giá kết quả ổn định của đập sau khoan phụt 78

3.6.1 Các số liệu tính toán 78

3.6.2 Các trường hợp tính toán 78

3.6.3 Phương pháp tính toán 79

3.6.4 Kết quả tính thấm qua thân đập 80

3.6.5 Kết quả tính ổn định mái đập 83

3.7 Kết luận chương 3 100

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Hồ Dầu Tiếng - Tây Ninh 5

Hình 1-2: Hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh 5

Hình 1-3: Hồ Núi Cốc - Thái Nguyên 5

Hình 1- 4: Hồ Tuyền Lâm - Đà Lạt 5

Hình 1-5: Hồ Định Bình - Bình Định 7

Hình 1-6: Hồ Yên Lập - Quảng Ninh 7

Hình 1- 7: Hồ Thác Bà - Yên Bái 16

Hình 1- 8: Hồ Vực Mấu - Nghệ An 16

Hình 1-9: Vị trí các hồ chứa ở Nghệ An 31

Hình 1-10: Hồ Đồng Đáng - Tĩnh Gia - Thanh Hóa bị vỡ năm 2013 35

Hình 1-11: Hồ Thành - Nam Đàn - Nghệ An bị rò rỉ mùa lũ năm 2013 35

Hình 1-12: Hồ Khe Am - Yên Thành- Nghệ An mái thượng lưu bị lún sụt năm 2011 35

Hình 1-13: Hồ Rú Trang – Yên Thành -Nghệ An bị sạt lở thượng lưu năm 2008 35

Hình 2-1: Sơ đồ tính thấm qua đập có tường nghiêng + sân phủ 37

Hình 2-2: Sơ đồ tính thấm qua đập tường lõi và chân răng 39

Hình 2-3: Sơ đồ tính thấm qua đập tường hào chống thấm bằng bentonite 40

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ trộn vữa C-B 44

Hình 2-5 Xi lô tạo dung dịch xi măng - bentonit 44

Hình 2-6: Kiểm tra chất lượng dung dịch xi măng - bentonit 44

Hình 2-7 Mặt cắt tường dẫn hướng 45

Hình 2-8: Sơ đồ đào hào chống thấm trên các panel 46

Hình 2-9: Gầu chuyên dung tạo hào 46

Hình 2-10: Thi công đào hào 46

Hình 2-11: Toàn cảnh thi công hào chống thấm xi măng -bentonit 47

Hình 2-12: Hào chống thấm xi măng –bentonit đã xây dựng xong 47

Hình 2-13: Sơ đồ tính thấm qua thân bằng khoan phụt vữa tạo màng chống thấm 49

Hình 3-1: Hồ Tây Nguyên - Quỳnh Lưu bị vỡ năm 2012 60

Hình 3-2: Nước phía sau hạ lưu Hồ Tây Nguyên - khi bị vỡ 60

Hình 3-3: Ruộng đồng và giao thông bị ngập khi Hồ Tây Nguyên bị vỡ 60

Hình 3-4: Ruộng đồng sau khi nước lũ tràn qua 60

Hình 3-5: Mực nước Hồ Tây Nguyên - Quỳnh Lưu sau khi vỡ đập 60

Hình 3-6: Thi công đắp hàn khẩu Hồ Tây Nguyên - Quỳnh Lưu 60

Hình 3-7: Mặt cắt tính toán chiều dày tầng chống thấm 62

Hình 3-8 : Sơ đồ bố trí hố khoan 67

Hình 3-9: Bố trí tuyến lỗ khoan 68

Hình 3-10: Tạo lỗ khoan để bơm phụt vữa cho hồ Tây Nguyên 69

Hình 3-11: Tạo lỗ khoan để bơm phụt vữa cho hồ Tây Nguyên 69

Hình 3-12: Trình tự khoan phụt vữa 69

Hình 3-13: Khoan phụt vữa tạo màng chống chấm cho Hồ Tây Nguyên 70

Hình 3-14: Lỗ khoan sau khi đã phụt no vữa 70

Hình 3-15: Trộn vữa để khoan phụt tạo màng chống chấm cho Hồ Tây Nguyên 72

Hình 3-16: Vữa được trộn đều theo cấp 72

phối thiết kế phục vụ cho khoan phụt 72

Hình 3-17: Giám sát thi công khoan phụt vữa chống thấm đập Tây Nguyên 77

Hình 3-18: Kiểm tra ổn định đập Tây Nguyên sau khi khoan phụt vữa 77

Hình 3-19 Sơ đồ phân thỏi và sơ đồ lực tác dụng lên thỏi thứ i 79

Hình 3-20 Sơ đồ tính toán theo phương pháp Bishop 80

Hình 3-21 Sơ đồ tính toán lưu lượng thấm qua thân đập 81

Hình 3-22: Kết quả tính thấm mặt cắt 5 – TH1 84

Hình 3-23: Gradien thấm tại chân đập 84

Hình 3-24: Gradien thấm tại nền đập 84

Hình 3-25: Kết quả tính ổn định mặt cắt 5 – TH1 85

Hình 3-26: Kết quả tính thấm mặt cắt 5 – TH1 – Sau khi khoan phụt 86

Hình 3-27: Gradien thấm tại chân đập 86

Hình 3-28: Gradien thấm tại nền đập 86

Hình 3-29: Kết quả tính ổn định mặt cắt 5 – TH1 – Sau khoan phụt 87

Hình 3-30: Kết quả tính thấm mặt cắt 9 – TH1 88

Hình 3-31: Gradien thấm tại chân đập 88

Hình 3-32: Gradien thấm tại nền đập 88

Hình 3-33: Kết quả tính ổn định mặt cắt 9 – TH1 89

Hình 3-34: Kết quả tính thấm mặt cắt 9 – TH1 – Sau khi khoan phụt 90

Hình 3-35: Gradien thấm tại chân đập 90

Hình 3-36: Gradien thấm tại nền đập 90

Hình 3-37: Kết quả tính ổn định mặt cắt 9 – TH1 – Sau khoan phụt 91

Hình 3-38: Kết quả tính thấm mặt cắt 13 – TH1 92

Hình 3-39: Gradien thấm tại chân đập 92

Hình 3-40: Gradien thấm tại nền đập 92

Hình 3-41: Kết quả tính ổn định mặt cắt 13 – TH1 93

Hình 3-42: Kết quả tính thấm mặt cắt 13 – TH1 – Sau khi khoan phụt 94

Hình 3-43: Gradien thấm tại chân đập 94

Hình 3-44: Gradien thấm tại nền đập 94

Hình 3-45: Kết quả tính ổn định mặt cắt 13 – TH1 – Sau khoan phụt 95

Hình 3-46: Kết quả tính thấm mặt cắt 17 – TH1 96

Hình 3-47: Gradien thấm tại chân đập 96

Hình 3-48: Gradien thấm tại nền đập 96

Hình 3-49: Kết quả tính ổn định mặt cắt 17 – TH1 97

Hình 3-50: Kết quả tính thấm mặt cắt 17 – TH1 – Sau khi khoan phụt 98

Hình 3-51: Gradien thấm tại chân đập 98

Hình 3-52: Gradien thấm tại nền đập 98

Hình 3-53: Kết quả tính ổn định mặt cắt 17 – TH1 – Sau khoan phụt 99

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thống kê một số đập đất, đập đá cao hơn 100m 14

Bảng 1.2: Bảng thống kê một số sự cố đập ở Việt Nam [12] 24

Bảng 1.3: Bảng thống kê một số sự cố đập ở nước ngoài [12] 25

Bảng 1.4: Một số hồ chứa tiêu biểu của tỉnh Nghệ An [10] 29

Bảng 2.1 So sánh các tính năng kỹ thuật của tường hào đất-bentonite & tường hào cement-bentonite: 40

Bảng 2.2 Tổ hợp mẫu A 41

Bảng 2.3 Tổ hợp mẫu B 42

Bảng 2.4 Tổ hợp mẫu C 42

Bảng 2.5 Tổ hợp mẫu D 42

Bảng 2.6 Tổ hợp mẫu E 42

Bảng 3.1: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý lực học các lớp đất nền đập, bãi vật liệu đất đắp - hồ chứa nước Tây Nguyên 57

Bảng 3.2: Bảng trị số λ 63

Bảng 3.3: Kết quả tính toán giải hệ phương trình 3 ẩn 66

Bảng 3.4: Kiểm tra các giá trị h1, h2, J1, J2 với T=2,5m 67

Bảng 3-5: Chỉ số chẵn của đồng hồ áp lực 70

Bảng 3.6: Quan hệ giữa tỷ lệ pha trộn dung dịch vữa và lượng mất nước đơn vị 72

Bảng 3-7 Các trường hợp tính toán thấm và ổn định thân đập 78

Bảng 3-8 Tổng lượng thấm qua thân đập khi chưa sử lý khoan phụt 81

Bảng 3-9 Tổng lượng thấm qua than đập khi đã xử lý khoan phụt 82

Bảng 3-10 Kết quả kiểm tra độ bền thấm qua thân đập và nền 83

Bảng 3-11 Kết quả ổn định mái đập trong các trường hợp 83

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tính đến nay cả nước có 5.579 hồ chứa Trong đó có khoảng 2.198 hồ chứa có dung tích lớn hơn 0,2 triệu m3, gần 100 hồ có dung tích trên 10 triệu m3 Tổng dung tích trữ nước của các hồ là 35,8 tỷ Trong số hồ trên có 10 hồ do ngành điện quản lý với tổng dung tích 19 tỷ m3 Có 45 tỉnh và thành phố trong 64 tỉnh thành Việt Nam

có hồ chứa Tỉnh có nhiều hồ nhất là Nghệ An 625 hồ, Thanh Hóa 618 hồ, Hòa Bình 521 hồ, Tuyên Quang 503 hồ, Bắc Giang 461 hồ, Đắc Lắc 439 hồ, Hà Tĩnh

345 hồ, Vĩnh Phúc 209 hồ, Bình Định 161 hồ, Phú Thọ 124 hồ

Hồ cấp nước tưới do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn quản lý là 1.957

hồ được phân loại theo dung tích có: 79 hồ có dung tích trên 10 triệu m3, 66 hồ có dung tích từ 5 đến 10 triệu m3, 442 hồ có dung tích từ 1 đến 5 triệu m3, 1.370 hồ có dung tích từ 0,2 đến 1 triệu m3 Tổng dung tích các hồ chứa này là 5,8 tỷ m3 nước tưới cho 505.162 ha

Nói chung đến hiện tại các hồ được xây dựng sau này và các hồ chứa lớn có dung tích trữ trên 1 triệu m3 ở tất cả các địa phương là cơ bản đã được nâng cấp tu sửa đảm bảo yêu cầu cấp nước và chống lũ Tuy nhiên hiện vẫn đang còn rất nhiều hồ chứa trên địa bàn cả nước nói chung và tỉnh Nghệ An nói riêng còn có đặc điểm là: Đầu mối công trình: Đất đắp đập chất lượng kém Thời kỳ trước đây do trình độ thi công còn lạc hậu, chưa có máy móc thiết bị, thi công chủ yếu đắp thủ công Đất đắp đập độ cố kết yếu dễ tan rã khi mưa lớn gây xói mòn mái đập mạnh và thẩm lậu qua đập là rất lớn

Mặt cắt đập còn nhỏ, chưa đảm bảo mặt cắt thiết kế Các hồ do nhiều đơn vị địa phương tự thiết kế không đảm bảo quy trình, quy phạm Mặt đập thấp chưa đảm bảo

an toàn chống lũ Năm 1978, 1986 nước ở các hồ này đều mấp mé đỉnh đập Đặc biệt có hồ chứa đã tràn qua đỉnh đập, nếu không ứng cứu kịp thời thì đã bị vỡ đập Tràn xả lũ hầu hết là tràn đất đã bị xói lở nham nhở, đặc biệt là các tràn ở sát vai đập Khẩu độ tràn chưa đảm bảo thoát lưu lượng lũ

Cống lấy nước dưới đập hầu hết là cống bê tông lắp ghép đã bị hư hỏng, nứt gãy nên bị thẩm lậu lớn hai bên mang cống đe dọa nghiêm trọng cho an toàn đập, hầu hết các cống không có cầu công tác nên việc vận hành còn gặp nhiều khó khăn Trong những năm qua, đã có nhiều đề tài, chương trình khoa học, các dự án nghiên cứu đầu tư nâng cấp chống thấm để bảo vệ an toàn cho các công trình hồ chứa ở nước ta do các cơ quan, đơn vị nghiên cứu, các tổ chức cá nhân trong nước thực hiện Tuy nhiên, kết quả chỉ mới dừng lại ở mức xử lý an toàn cho các hồ chứa

có dung tích lớn, kinh phí khắc phục lớn dẫn đến hạn chế về khả năng ứng dụng Việc nghiên cứu cơ bản nhằm làm cơ sở dữ liệu cho việc khắc phục và xử lý thấm của các hồ chứa dung tích nhỏ dưới 1 triệu m3 củng cố an toàn hệ thống các hồ chứa với các yếu tố tự nhiên đặc trưng cho mỗi vùng, mỗi địa phương và đề xuất các giải pháp công nghệ, lập được quy trình khoan phụt vữa chống thấm trước và sau khi xử lý củng cố, nâng cấp hệ thống hồ chứa là rất cần thiết

Để có cơ sở khoa học phục vụ công tác chống thấm cho các đập vật liệu địa phương trên địa bàn của tỉnh Nghệ An, việc nghiên cứu cơ sở khoa học để giải quyết các tồn tại thấm trong thân đập phục vụ tốt hơn công tác vận hành duy tu và bảo dưỡng các hồ chứa vừa và nhỏ nhằm phát triển kinh tế, xã hội, đảm bảo an toàn vùng hạ du công trình lâu dài là điều rất cấp thiết [1]

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp hợp lý về khoan phụt vữa xử lý chống thấm các đập vật liệu địa phương phù hợp với điều kiện tỉnh Nghệ An

3 Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện

- Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay trong lĩnh vực khoan phụt vữa xử lý chống thấm

- Phương pháp thống kê và phân tích số liệu thực đo

- Phương pháp mô hình

- Phương pháp hệ thống điều tra thực địa

- Chuyển giao và ứng dụng các công nghệ mới trong nước và quốc tế

4 Kết quả dự kiến đạt được

- Đánh giá được hiện trạng, phân tích nguyên nhân gây ra thấm của hệ thống đập vật liệu địa phương trên địa bàn tỉnh Nghệ An

- Tiêu chí đánh giá tính hợp lý biện pháp xử lý chống thấm các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Nghệ An nói chung hồ chứa nước Tây Nguyên nói riêng bằng phương pháp phụt vữa

- Quy trình xử lý chống thấm hợp lý cho hồ chứa nước Tây Nguyên

5 Nội dung của luận văn

Phần mở đầu khẳng định tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu cần đạt được khi thực hiện đề tài, các cách tiếp cận và phương pháp thực hiện để đạt được các mục tiêu đó Ngoài phần mở đầu, phần kết thúc phần phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung chính của luận văn gồm 3 chương chính

Chương I: Tổng quan về đập vật liệu địa phương

Chương II: Nghiên cứu một số các giải pháp công nghệ thường dùng trong xử lý

sự cố thấm đập đất

Chương III: Sự cố đập Tây Nguyên - Sử dụng phương pháp khoan phụt vữa để

khắc phục sự cố

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

1.1 Tổng quan chung về đập vật liệu địa phương

Đập đất đã được xây dựng từ thời sơ khai của văn minh loài người để trữ nước cấp cho cây trồng Một số đập được xây dựng thời cổ xưa khá lớn như đập đất được xây dựng ở Ceylou (Xrilanca) vào năm 504 trước công nguyên dài 17 km, cao 21,5

m có khối lượng đất đắp 13.000.000 m3 Cho đến nay đập đất vẫn là loại đập được xây dựng phổ biến nhất chủ yếu do việc xây dựng đập sử dụng vật liệu tự nhiên không cần phải xử lý nhiều

Trước năm 1930 thiết kế đập đất chủ yếu dựa vào kinh nghiệm vì vậy có rất nhiều sự cố đã xảy ra Các sự cố làm cho con người nhận thức được là việc xây dựng đập theo kinh nghiệm cần phải được thay thế bởi phương pháp kỹ thuật có tính logic cả trong thiết kế và thi công đập đất

Sau năm 1930, cùng với sự phát triển nhanh chóng của lĩnh vực cơ học đất đá dẫn đến sự thay đổi lớn trong sự phát triển và hoàn thiện các phương pháp tính toán thiết kế đập đất các bước thiết kế bao gồm:

- Nghiên cứu một cách kỹ lưỡng điều kiện địa chất nền móng và vật liệu trước khi xây dựng

- Áp dụng các kỹ thuật tính toán trong thiết kế

- Lập kế hoạch chi tiết và kiểm soát chặt chẽ chất lượng thi công

- Bố trí và thiết kế hệ thống quan trắc

Sự xuyên suốt các quá trình quy hoạch thiết kế, xây dựng, vận hành và quá trình bảo dưỡng chỉ được coi là kết thúc khi đập làm việc đúng theo mục đích thiết kế và

an toàn sau nhiều năm hoạt động

Hiện nay đã có những đập đất cao tới 300 m được xây dựng và rất nhiều đập đất được xây dựng trong vòng 60 năm qua và làm việc an toàn Các hư hỏng phần lớn xảy ra ở các đập nhỏ, một số do sai sót trong thiết kế, rất nhiều trường hợp hư hỏng

do thi công kém chất lượng Việc sử dụng một khối lượng lớn vật liệu tự nhiên sẵn

có tại khu vực xây dựng công trình là yếu tố kinh tế thuận lợi của đập đất Ngoài ra yêu cầu về địa hình, địa chất thấp hơn so với các loại đập khác Trong tương lai đập

đất sẽ tiếp tục chiếm ưu thế so với các loại đập khác khi xây dựng hồ chứa nước vì các vị trí thuận lợi để xây dựng các loại đập khác giảm dần

Đập đất cần có các công trình phụ trợ như công trình tháo lũ, công trình lấy nước Nhược điểm chủ yếu của đập đất là nó sẽ bị hư hỏng, thậm chí bị phá huỷ do tác động gây xói mòn của dòng nước khi tràn qua đỉnh đập [12]

Hình 1-1: Hồ Dầu Tiếng - Tây Ninh Hình 1-2: Hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh

1.1.1 Nhiệm vụ, chức năng của đập vật liệu địa phương

Đập vật liệu địa phương là công trình làm nhiệm vụ ngăn nước và cùng với các công trình có liên quan, tạo hồ chứa nước nhằm thực hiện các mục đích sau đây:

- Tích trữ nước, cung cấp cho các nhu cầu dùng nước;

- Điều tiết hoặc phân chia dòng chảy lũ, giảm ngập lụt cho vùng hạ du;

- Tạo áp lực nước để phục vụ phát điện

Hình 1-3: Hồ Núi Cốc - Thái Nguyên Hình 1- 4: Hồ Tuyền Lâm - Đà Lạt

1.1.2 Yêu cầu cấu tạo của đập vật liệu địa phương

Trong giai đoạn đầu của việc lập quy hoạch và thiết kế lựa chọn vị trí và loại đập cần được cân nhắc kỹ lưỡng Chỉ trong một số trường hợp đặc biệt tại một vị trí công trình nhất định nào đó chỉ có một loại đập phù hợp, nhìn chung trong giai đoạn quy hoạch và thiết kế ban đầu cần cân nhắc các loại đập khác nhau cho đến khi xác định được loại đập nào là thích hợp nhất về kinh tế, kỹ thuật

Trong thiết kế, khi lựa chọn loại đập cùng những kết cấu của nó cần dựa trên cơ

sở những tài liệu về địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí tượng, trị số cột nước trước đập, vật liệu xây dựng hiện có, các tài liệu về động đất, vấn đề tổ chức thi công, điều kiện tháo nước thi công, thời hạn xây dựng v.v mà phân tích

so sánh về mặt kinh tế kỹ thuật các phương án có thể để lựa chọn phương án tốt nhất

Khi so sánh các phương án phải xuất phát từ cùng một yêu cầu về kỹ thuật và phải xét đến giá thành toàn bộ hệ thống công trình thay đổi do việc thay đổi phương

án kết cấu đập đất

Tận dụng những vật liệu đào hố móng hoặc những vật liệu dễ khai thác cũng coi là một yếu tố quan trọng phải xét khi chọn loại đập Việc sử dụng những vật liệu quý như bê tông, thép, gỗ, nhựa đường, chất dẻo để làm vật liệu chống thấm chỉ trong trường hợp vùng xây dựng hoàn toàn không có các loại vật liệu dẻo như sét, á sét, than bùn v.v

Việc lựa chọn loại đập cần có sự phối hợp của các chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực quy hoạch, thuỷ văn, địa cơ học, thuỷ lực, kết cấu và địa chất để đảm bảo việc thiết kế hợp lý về kinh tế và kỹ thuật phù hợp với các điều kiện địa hình, địa chất nền móng, vật liệu, thuỷ văn, động đất…

Thông thường việc lựa chọn loại đập dựa vào so sánh giá thành xây dựng của các loại đập được nghiên cứu Một số yếu tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại đập được đề cập dưới đây

Hình 1-5: Hồ Định Bình - Bình Định Hình 1-6: Hồ Yên Lập - Quảng Ninh

1.1.2.1 Điều kiện địa hình

Điều kiện địa hình bao gồm hình dạng bề mặt vị trí xây dựng công trình và khu vực hồ chứa, khả năng tiếp cận vị trí xây dựng đập cũng như bãi vật liệu Yếu tố địa hình thường ảnh hưởng đầu tiên đến việc lựa chọn loại đập Một dòng suối chảy giữa hai vách núi đá cao thường gợi ý sự lựa chọn đập đá đổ hoặc đập bê tông Ngược lại hai bên bờ suối thoải, thấp thường dẫn đến sự lựa chọn đập đất Điều kiện trung gian giữa 2 cực trên dẫn đến sự lựa chọn của các loại đập khác

Địa hình cũng đồng thời có ảnh hưởng quan trọng đến việc lựa chọn các công trình kèm theo Ví dụ nếu có một vài vị trí yên ngựa, công trình tháo lũ có thể bố trí tại vị trí yên ngựa đó

Việc lựa chọn hình thức công trình tháo lũ có thể ảnh hưởng tới loại đập Khi thung lũng hẹp, dốc việc xây dựng đập bê tông với phần tràn nước sẽ kinh tế hơn đập đá đổ với công trình tháo lũ

1.1.2.2 Điều kiện địa chất

Địa chất nền tại vị trí xây dựng công trình cần được nghiên cứu kỹ lưỡng Điều kiện địa chất thường quyết định loại đập phù hợp nhất cho vị trí đó, cường độ, độ dày, góc nghiêng của các lớp nền, hệ số thấm, mức độ rạn nứt, các vết nứt kiến tạo đều là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại đập Trong thực tế thường gặp một số loại nền như sau:

a Nền đá

Nền đá rắn chắc có cường độ cao, ít xói mòn, ít thấm cho phép xây dựng các loại đập khác nhau Khi đó yếu tố quyết định là loại vật liệu sẵn có và tổng giá thành xây dựng Các khối đá nứt nẻ thường được bóc bỏ và biện pháp khoan phụ được tiến hành để gắn kết các vết rạn nứt Các loại đá yếu hơn như cát kết, sét kết, đá bazan bị phong hoá … có thể gây ra các vấn đề lớn trong thiết kế xây dựng đập và

có ảnh hưởng lớn đến quyết định lựa chọn loại đập

b Nền cuội sỏi

Nền cuội sỏi, nếu được đầm nện tốt, phù hợp cho đập đất và đập đá đổ Trong nền cuội sỏi hiện tượng thấm mạch xảy ra vấn đề chống thấm cần phải được đặc biệt quan tâm

c Nền đất, cát mịn

Nền đất và cát mịn có thể sử dụng để xây dựng các đập bê tông thấp và đập đất Loại nền này nhìn chung không phù hợp đối với đập đá đổ Những vấn đề cần quan tâm trong thiết kế bao gồm lún không đều, khả năng đất lún sụt khi bị bão hoà nước,

áp lực đẩy ngược, hiện tượng xói ngầm, tổn thất thấm và bảo vệ nền hạ lưu đập khỏi

bị xói ngầm

d Nền sét

Nền sét có thể dùng khi xây dựng đập đất nhưng yêu cầu đập có mái dốc khá thoải bởi cường độ cố kết của nền tương đối thấp Hiện tượng cố kết của nền đất sét xảy ra khá lớn trong một thời gian tương đối dài Do yêu cầu đập có mái dốc khá thoải và nền bị lún nhiều trong quá trình cố kết nhìn chung việc xây dựng đập đá đổ trên nền đất sét không kinh tế Loại nền này cũng không phù hợp với loại đập bê tông Cần tiến hành kiểm tra vật liệu nền trong trạng thái tự nhiên để xác định các đặc tính cố kết và khả năng chịu tải của nền

e Nền không đồng nhất

Đôi khi xảy ra một số trường hợp mà các nền đồng nhất được đề cập ở trên không tồn tại, thay vào đó là nền không đồng nhất gồm các lớp đá và đất yếu Trong những trường hợp đó cần có các biện pháp xử lý thích hợp

- Vật liệu cấp phối bê tông (cát, cuội sỏi, đá nghiền.)

Việc giảm cự li vận chuyển vật liệu xây dựng đặc biệt là những vật liệu sử dụng với khối lượng lớn làm giảm đáng kể giá thành xây dựng công trình Loại đập kinh

tế nhất thường là loại đập mà vật liệu chủ yếu để xây dựng có thể lấy trong cự ly thích hợp quanh khu vực tuyến đập

Sự sẵn có của cát, sỏi phù hợp cho vật liệu bê tông là một yếu tố thuận lợi cho việc lựa chọn đập bê tông Trong khi đó nếu sẵn có vật liệu đá sẽ dẫn đến sự lựa chọn đập đá đổ

Tất cả các loại vật liệu sẵn có ở khu vực xây dựng công trình có thể làm giảm giá thành mà không làm giảm hiệu quả và chất lượng xây dựng công trình cần được sử dụng Khi tiến hành khảo sát bãi vật liệu cần khảo sát với trữ lượng từ 2-3 lần khối lượng vật liệu đắp đập yêu cầu

1.1.2.4 Công trình tháo lũ

Công trình tháo lũ là bộ phận quan trọng đi đôi với đập Kích thước, loại công trình tháo lũ, những điều kiện tự nhiên nhạn chế việc lựa chọn vị trí công trình tháo

lũ thường có ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại đập

Trong trường hợp đòi hỏi có công trình tháo lũ lớn, tỷ lệ kinh phí xây dựng công trình tháo lũ chiếm một tỷ lệ lớn trong tổng kinh phí xây dựng công trình khi đó thường có xu hướng kết hợp công trình thác lũ là một phần của đập dẫn đến sự lựa chọn đập bê tông trọng lực kết hợp phần ngăn nước và phần tràn nước

Trong một số trường hợp khi công trình tháo lũ có thể bố trí riêng biệt, đá đào từ công trình tháo lũ có thể dùng để đắp đất khi đó đập đất thường chiếm ưu thế Đối với những trường hợp chỉ cần xây dựng công trình tháo lũ loại nhỏ, đập đá đổ hoặc đập đất thường được lựa chọn

Trong thực tế việc xây dựng đập hỗn hợp bao gồm phần đập tràn bê tông trọng lực nằm trong đập đất hoặc đập đá đổ thường rất hạn chế Những vấn đề phức tạp sẽ nảy sinh đối với loại hình đập nói trên bao gồm lún không đều của công trình gây ra bởi quá trình cố kết của đập và nền; Sự liên kết giữa phần bê tông và phần đất đắp; Yêu cầu đập phải hoàn thành trước khi công trình tháo lũ được đưa vào hoạt động; Khả năng rò rỉ và xói ngầm tại vị trí tiếp xúc…

1.1.3 Đặc điểm của đập vật liệu địa phương ở Việt Nam

1.1.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc xây dựng

- Địa hình

Việt Nam đa dạng, bao gồm đồi núi, đồng bằng, bờ biển và thềm lục địa, phản ánh lịch sử phát triển địa chất, địa hình lâu dài trong môi trường gió mùa, nóng ẩm, phong hóa mạnh mẽ Địa hình thấp dần theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, được thể hiện rõ qua hướng chảy của các dòng sông lớn

Đồi núi chiếm tới 3/4 diện tích lãnh thổ nhưng chủ yếu là đồi núi thấp Địa hình thấp dưới 1.000 m chiếm tới 85% lãnh thổ Núi cao trên 2.000m chỉ chiếm 1% Đồi núi Việt Nam tạo thành một cánh cung lớn hướng ra Biển Đông, chạy dài 1.400 km,

từ Tây Bắc tới Đông Nam Bộ Những dãy núi đồ sộ nhất đều nằm ở phía Tây và Tây Bắc với đỉnh Phan-xi-phăng cao nhất bán đảo Đông Dương (3.143m) Càng ra phía Đông, các dãy núi thấp dần và thường kết thúc bằng một dải đất thấp ven biển

Từ đèo Hải Vân vào Nam, địa hình đơn giản hơn Ở đây không có những dãy núi đá vôi dài mà có những khối đá hoa cương rộng lớn, thỉnh thoảng nhô lên thành đỉnh cao; còn lại là những cao nguyên liên tiếp hợp thành Tây Nguyên, rìa phía đông được nâng lên thành dãy Trường Sơn

Đồng bằng chỉ chiếm ¼ diện tích trên đất liền và bị đồi núi ngăn cách thành nhiều khu vực Ở hai đầu đất nước có hai đồng bằng rộng lớn, phì nhiêu là đồng bằng Bắc Bộ (lưu vực sông Hồng rộng 16.700 km2) và đồng bằng Nam Bộ (lưu vực sông Mê Công rộng 40.000 km2) Nằm giữa hai châu thổ lớn đó là một chuỗi đồng bằng nhỏ hẹp, phân bố dọc theo duyên hải miền Trung, từ đồng bằng thuộc lưu vực sông Mã (Thanh Hóa) đến Phan Thiết với tổng diện tích 15.000 km2

Có thể chia lãnh thổ Việt Nam thành ba miền như sau: Miền Bắc và Đông Bắc

Bộ, Miền Tây Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, Miền Nam Trung Bộ và Nam Bộ

Địa hình Việt Nam có nhiều lợi thế để xây dựng các hồ chứa nước nhất là loại vừa và nhỏ Nét nổi bật của địa hình là tính phân bậc, các bậc cao nằm về phía Tây – Tây Bắc – Tây Nam, các bậc thấp nhất về phía Đông và có đường bờ biển bao bọc tương đối dài vì vậy vị trí xây dựng hồ chứa rất đa dạng, do vùng núi và vùng trung

du rất dốc, có thể gặp những thung lũng lớn để tạo thành các hồ chứa lớn, đồng thời cũng thường gặp các địa hình hẹp, cân đối, các eo ngựa để ngăn sông tạo các hồ chứa nước nhỏ và vừa

- Địa chất

Địa chất Việt Nam được chia làm 8 miền là: Đông Bắc Bộ, Bắc Bắc Bộ, Tây Bắc

Bộ, Bắc Trung Bộ, Kon Tum, Nam Trung Bộ và Nam Bộ, Cực Tây Bắc Bộ, và Hoàng Sa –Trường Sa trên cơ sở chung nhất về lịch sử địa chất khu vực Các miền gần nhau có sự phát triển địa chất tương tự trong một khoảng thời gian nào đó Địa chất khá phức tạp theo từng vùng và từng vị trí xây dựng công trình Các lớp đất nền là bồi tích cũng có màu sắc của lũ tích và pha tích Mặt khác do vỏ phong hoá phần lớn được hình thành trong điều kiện khô nóng, độ ẩm cao nên thường là không đồng nhất, thấm mạnh Nền đá phong hoá có số thấm lớn, cần phải chống thấm bằng các vật liệu có hệ số thấm nhỏ

- Sông ngòi

Nước ta có hệ thống sông kênh rất lớn bao gồm 2.300 con sông, kênh lớn nhỏ, với chiều dài tổng số khoảng 198.000 Km Trong đó có thể đưa vào khai thác sử dụng khoảng 41.000 Km tập trung chủ yếu ở hai vùng Đồng bằng : Bắc Bộ và Nam

Bộ Mạng lưới sông và kênh đào chạy qua hầu hết các thành phố, thị xã, các trung tâm kinh tế lớn tạo thành các trục giao thông hết sức thuận tiện với tiềm năng vận tải thuỷ rất phong phú

Địa hình Việt Nam với mạng sông suối dày đặc tạo nên sự phân cắt mạnh mẽ 1km sông suối/1km2 và bị cắt sâu dữ dội

Tổng lượng dòng chảy sông ngòi trung bình hàng năm của nước ta bằng khoảng

847 km3, trong đó tổng lượng ngoài vùng chảy vào là 507 km3 chiếm 60% và dòng chảy nội địa là 340 km3, chiếm 40%

Nếu xét chung cho cả nước, thì tài nguyên nước mặt của nước ta tương đối phong phú, chiếm khoảng 2% tổng lượng dòng chảy của các sông trên thế giới, trong khi

đó diện tích đất liền nước ta chỉ chiếm khoảng 1,35% của thế giới Tuy nhiên, một đặc điểm quan trọng của tài nguyên nước mặt là những biến đổi mạnh mẽ theo thời gian (dao động giữa các năm và phân phối không đều trong năm) và còn phân bố rất không đều giữa các hệ thống sông và các vùng

Tổng lượng dòng chảy năm của sông Mê Kông bằng khoảng 500 km3, chiếm tới 59% tổng lượng dòng chảy năm của các sông trong cả nước, sau đó đến hệ thống sông Hồng 126,5 km3 (14,9%), hệ thống sông Đồng Nai 36,3 km3 (4,3%), sông

Mã, Cả, Thu Bồn có tổng lượng dòng chảy xấp xỉ nhau, khoảng trên dưới 20 km3 (2,3 - 2,6%), các hệ thống sông Kỳ Cùng, Thái Bình và sông Ba cũng xấp xỉ nhau, khoảng 9 km3 (1%), các sông còn lại là 94,5 km3 (11,1%)

Do đặc điểm địa hình mà sông ngòi nước ta tương đối đa dạng và phong phú, lòng sông có dạng phân biệt rõ rệt, nhiều ghềnh thác và tất cả các sông đều đổ ra biển Đông, tạo nhiều bậc thang và dốc thuận lợi cho xây dựng hồ chứa

- Khí hậu

Việt Nam nằm trong vành đai nội chí tuyến, quanh năm có nhiệt độ cao và độ

ẩm lớn Phía Bắc chịu ảnh hưởng của lục địa Trung Hoa nên ít nhiều mang tính khí hậu lục địa Biển Đông ảnh hưởng sâu sắc đến tính chất nhiệt đới gió mùa ẩm của đất liền Khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm không thuần nhất trên toàn lãnh thổ Việt Nam, hình thành nên các miền và vùng khí hậu khác nhau rõ rệt Khí hậu Việt Nam thay đổi theo mùa và theo vùng từ thấp lên cao, từ Bắc vào Nam và từ Đông sang Tây Do chịu sự tác động mạnh của gió mùa Đông Bắc nên nhiệt độ trung bình ở Việt Nam thấp hơn nhiệt độ trung bình nhiều nước khác cùng vĩ độ ở Châu Á

Việt Nam có thể được chia ra làm hai đới khí hậu lớn: Miền Bắc (từ đèo Hải Vân trở ra) là khí hậu nhiệt đới gió mùa, với 4 mùa rõ rệt (Xuân-Hạ-Thu-Đông), chịu

ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam Miền Nam (từ đèo Hải Vân trở vào) do ít chịu ảnh hưởng của gió mùa nên khí hậu nhiệt đới khá điều hòa, nóng quanh năm và chia thành hai mùa rõ rệt (mùa khô và mùa mưa)

Bên cạnh đó do cấu tạo của địa hình, Việt Nam còn có những vùng tiểu khí hậu

Có nơi có khí hậu ôn đới như tại Sa Pa, tỉnh Lào Cai; Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng; có nơi thuộc khí hậu lục địa như Lai Châu, Sơn La Đây là những địa điểm lý tưởng cho du lịch, nghỉ mát

Nhiệt độ trung bình tại Việt Nam dao động từ 210C đến 270C và tăng dần từ Bắc vào Nam Mùa hè, nhiệt độ trung bình trên cả nước là 250C (Hà Nội 230C, Huế

250C, thành phố Hồ Chí Minh 260C) Mùa Đông ở miền Bắc, nhiệt độ xuống thấp nhất vào các tháng Mười Hai và tháng Giêng Ở vùng núi phía Bắc, như Sa Pa, Tam Đảo, Hoàng Liên Sơn, nhiệt độ xuống tới 00C, có tuyết rơi

Việt Nam có lượng bức xạ mặt trời rất lớn với số giờ nắng từ 1.400 - 3.000 giờ/năm Lượng mưa trung bình hàng năm từ 1.500 đến 2.000 mm Độ ẩm không khí trên dưới 80% Do ảnh hưởng gió mùa và sự phức tạp về địa hình nên Việt Nam thường gặp bất lợi về thời tiết như bão, lũ lụt, hạn hán (trung bình một năm có 6 -10 cơn bão và áp thấp nhiệt đới, lũ lụt, hạn hán đe dọa)

Khí hậu Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa xích đạo, có gió mùa khô kéo dài, nóng lắm mưa nhiều, đồng thời mang khí hậu vùng duyên hải và chia làm hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô Trong năm, lượng nước tập trung vào mùa mưa, khí hậu không ổn định gây lũ lụt, mùa khô thì thiếu nước gây hạn hán kéo dài Nên cần xây dựng hồ chứa để điều tiết nước

1.1.3.2 Các đặc điểm của đập vật liệu địa phương

Từ các yếu tố ảnh hưởng tới việc xây dựng nêu trên, đập vật liệu địa phương có các đặc điểm như sau:

Đập đất (hay đập đất đá) là một loại xây dựng bằng các loại đất hiện có ở vùng xây dựng như: sét, á sét, á cát, cát, sỏi, cuội Đập đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hóa cao khi thi công và trong đa số trường hợp có giá thành hạ nên là loại đập được ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nước

Đập đất đá là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các

hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng nước trong các hệ thống thủy lợi hay xây dựng nhằm mục đích chỉnh trị dòng sông

Từ mấy nghìn năm trước công nguyên, đập đất đá đã được xây dựng nhiều ở Ai Cập, Ấn Độ, Trung Quốc và các nước Trung Á của Liên Xô cũ với mục đích dâng

và giữ nước để tưới hoặc phòng lũ Về sau, đập đất ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống thủy lợi nhằm lợi dụng tổng hợp tài nguyên dòng nước

Ngày nay, nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học như cơ học đất, lý luận thấm, địa chất thủy văn và địa chất công trình v.v cũng như việc ứng dụng rộng rãi cơ giới hóa và thủy cơ hóa trong thi công cho nên đập đất càng có xu hướng phát triển mạnh mẽ Cho đến nay, các nước đã xây dựng hàng nghìn đập đất (riêng Nhật

đã có 1281 đập đất cao hơn 15 m) trong đó có trên 70 đập cao hơn 75 m Những đập đất cao hơn 100 m giới thiệu trong bảng 1.1 [12]

Bảng 1.1: Thống kê một số đập đất, đập đá cao hơn 100m

Số

Chiều cao (m) Chiều dài (m) Khối lượng 1000 (m3) Năm kết thúc XD

1 Nurek ( Nurek ) Liên Xô 300 1850 95.000 1982

Các công trình thuỷ công nói chung và đập đất đá nói riêng là loại công trình thường xuyên chịu áp lực nước và được sử dụng rất phổ biến ở tất cả các nước trên thế giới khi xây dựng các dự án thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông thuỷ v.v Các đập đất đã xuất hiện khá sớm, từ hàng nghìn năm trước công nguyên (như ở Trung Quốc thời cổ đại đã có đê đập ven sông Hoàng Hà, ở Ấn Độ đã thời cổ cũng đã có đê đập ngăn nước lũ của sông Hằng, ở Việt Nam từ thời Lý đã có đê ven sông Hồng v.v )

Với nhịp độ phát triển kinh tế của đất nước, cũng như tốc độ phát triển của ngành năng lượng như hiện nay, chắc chắn rằng trong tương lai các đập đất đá ở các đầu mối thủy điện sẽ còn được xây dựng nhiều hơn nữa ở nước ta

Đặc điểm chính của các đập đất đá là thường xuyên chịu áp lực nước tĩnh và động Qua phân tích sự làm việc và tổng kết các công trình đã được xây dựng, khai thác vận hành người ta nhận thấy rằng các công trình thuỷ công như các đập đất đá

là loaị công trình có nhiều vấn đề kỹ thuật hơn cả Sự có mặt thường xuyên của dòng thấm trong thân và nền của các công trình thuỷ công đã dẫn dến sự tăng kích thước mặt cắt ngang của chúng cũng như đòi hỏi quá trình thi công nghiêm ngặt, cho nên giá thành công trình cao hơn rất nhiều giá thành các công trình không chịu tác dụng của dòng nước (ví như so với các công trình kiến trúc trên mặt đất )

Để hạn chế tới mức tối thiểu nhất tác hại các loại ngoại lực bên ngoài tác động lên các đập đất đá mà vẫn đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật, nhất thiết phải hiểu được bản chất của của các loại nội lực phát sinh trong thân và nền công trình

Ngày nay, cùng với sự phát triển như vũ bão của các loại máy tính, đặc biệt là sự phát triển cực kỳ nhanh chóng của các phần mềm ứng dụng, đã cho phép chúng ta giải quyết được rất nhiều vấn đề khoa học và công nghệ phức tạp đặt ra đối với các công trình thuỷ công như các đập đất đá

Nói chung, với nền khoa học và công nghệ còn non trẻ của nước ta, cũng như kinh nghiệm trong thiết kế xây dựng và khai thác các công trình thuỷ công còn chưa nhiều, nên vấn đề nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong thiết kế các công trình thuỷ công ở Việt nam là cần thiết và cấp bách Đối với ngành năng lượng

cũng như Tổng công ty điện lực nói riêng, nơi đang vận hành hàng loạt các công trình thuỷ công - thủy điện (như Sơn La, Cửa Đạt, Bản Vẽ, Na Hang, Hòa Bình v.v ) thì việc nghiên cứu thành lập ngân hàng dữ liệu an toàn đập vật liêu địa phương rõ ràng là hết sức cần thiết và cấp bách Bởi vì kết quả nghiên cứu, tổng kết theo vấn đề này, khi ứng dụng vào thiết kế không chỉ làm cho công trình an toàn và hợp lý về mặt kỹ thuật, mà còn giảm giá thành công trình; đồng thời cũng giúp nâng cao dần trình độ thiết kế của các kỹ sư, góp phần nhỏ vào việc đưa cơ quan tư vấn hòa nhập vào trình độ chung của khu vực

Hình 1- 7: Hồ Thác Bà - Yên Bái Hình 1- 8: Hồ Vực Mấu - Nghệ An Tuy nhiên, như mọi người đã biết, thiết kế công trình thủy điện nói chung và các đập đất đá nói riêng là mặt công việc hết sức phức tạp, yêu cầu mặt khối lượng nhân lực khá lớn tham gia (thường là một Viện Thiết kế một Công ty) và kéo dài trong một thời gian nhất định Sau khi đã có đầy đủ tài liệu cơ bản (địa hình, địa chất, thủy văn.v.v ) nói chung công việc thiết kế được tiến hành qua các bước như khảo sát thực địa, tính toán thủy văn, thủy năng kinh tế năng lượng để lựa chọn phương

án tuyến công trình, tính toán kết cấu để lực chọn kết cấu công trình (theo vật liệu

và kích thước) tính toán kinh tế lập tiến độ thi công, lập bản kỹ thuật và bản vẽ thi công v.v

1.2 Các kết quả nghiên cứu về đập vật liệu địa phương

Tính đến nay, ở nước ta có 5.579 hồ chứa thuộc địa bàn của 45/64 tỉnh thành, trong đó, có gần 100 hồ chứa nước lớn có dung tích trên 10 triệu m3, hơn 567 hồ có

dung tích từ 1÷10 triệu m3, còn lại là các hồ nhỏ Tổng dung tích trữ nước của các

hồ là 35,8 tỷ m3, trong đó có 26 hồ chứa thủy điện lớn có dung tích là 27 tỷ m3 nước còn lại là các hồ có nhiệm vụ tưới là chính với tổng dung tích là 8,8 tỷ m3 nước đảm bảo tưới cho 80 vạn ha (Nguồn: từ “Chương trình đảm bảo an toàn hồ chứa nước của Bộ NN&PTNT”) [1]

Các công trình hồ đập được đầu tư với các nguồn vốn khác nhau: ngân sách nhà nước, các doanh nghiệp tư nhân, các nông trường, hợp tác xã, trong đó, nguồn vốn

từ ngân sách nhà nước là chủ yếu Việc xây dựng nhiều hồ chứa đã góp phần rất lớn vào phát triển sản xuất nông nghiệp, phát điện, chống lũ, cấp nước sinh hoạt và bảo

vệ môi trường Tuy nhiên hồ chứa cũng gây ra các tác động tiêu cực đến môi trường, xã hội Những tồn tại trong thiết kế, thi công và quản lý hồ chứa cũng như những biến đổi bất thường về khí hậu làm cho các tác động xấu này trầm trọng thêm, đặc biệt có thể dẫn đến nguy cơ làm mất an toàn, làm vỡ đập và gây ra thảm họa cho khu vực hạ du Mối nguy tiềm ẩn này luôn hiện hữu ở các đập Những tồn tại này phần lớn nằm ở các hồ loại vừa và nhỏ, vì loại công trình này có tiêu chuẩn thiết kế (về lũ cũng như an toàn công trình) thấp hơn, đặc biệt đối với các hồ đập được xây dựng trong những năm 70, 80 của thế kỷ trước mà hầu hết đập dâng của các hồ chứa này được xây dựng bằng vật liệu địa phương (đập đất, đá)

Về mặt đầu tư, do thiếu kinh phí xây dựng nên các hạng mục công trình không được đầu tư xây dựng đầy đủ và có độ kiên cố cần thiết Một số hồ chứa tràn xả lũ không đủ năng lực xả, không được xây dựng một cách chắc chắn Một số đập mái thượng lưu không được gia cố Nhiều hồ chứa không có đường quản lý, gây khó khăn cho công tác quản lý và ứng cứu khi hồ có sự cố Trường hợp này xẩy ra phổ biến ở các hồ loại vừa và nhỏ

Về mặt khảo sát thiết kế, việc hạn chế các tài liệu về khí tượng thủy văn, địa hình địa chất cũng như các phương pháp tính toán dẫn đến việc các hồ sơ thiết kế không sát với thực tế, chưa đảm bảo mức độ an toàn đặc biệt là những hồ nhỏ Tiêu chuẩn

lũ áp dụng cho thiết kế hồ chứa được lựa chọn chủ yếu căn cứ vào quy mô đặc điểm của công trình mà chưa xem xét đến đặc điểm khu vực hạ du đập

Về mặt thi công, do thiết bị thi công thiếu, kỹ thuật thi công lạc hậu, ở các hồ nhỏ đập được thi công bằng thủ công dẫn đến chất lượng thi công không bảo đảm Rất nhiều đập bị thấm do vật liệu không đảm bảo chất lượng; nền đập không được xử lý đến nới đến chốn; kỹ thuật đắp không đạt yêu cầu…

Về quản lý, mặc dầu Nhà nước đã ban hành nhiều văn bản, quy định trách nhiệm quản lý, khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi thủy điện nói chung và các hồ đập nói riêng, nhưng nói chung, năng lực về quản lý, theo dõi và vận hành hồ đập tại Việt Nam còn nhiều bất cập

Công tác tổ chức quản lý chưa đầy đủ, kém hiệu quả và chưa được quan tâm đúng mức Ở các hồ chứa nước lớn và vừa do các Công ty Khai thác công trình quản lý, công tác này đã được chú ý hơn nhưng so với yêu cầu đặt ra trong các văn bản, quy định thì còn một khoảng cách khá xa Đối với các hồ vừa và nhỏ, nhiều hồ được giao cho các xã, hợp tác xã, nông trường quản lý nhưng không được hỗ trợ đầy đủ cán bộ kỹ thuật và đào tạo về chuyên môn, tình trạng này cũng tương tự đối với các hồ thủy điện do các Công ty Cổ phần tư nhân quản lý Vì vậy công tác quản

lý chưa đi vào nề nếp, hiệu quả còn thấp

Nguồn nhân lực quản lý đập chưa đáp ứng các yêu cầu về công tác quản lý; nhiều nơi thiếu cán bộ về thủy lợi, đặc biệt là các vùng miền núi Công tác đào tạo không được tiến hành thường xuyên, thiếu cán bộ quản lý đập được đào tạo về quản lý an toàn đập Ở các hồ giao cho xã, HTX và các nông trường hoặc công ty tư nhân quản

lý, cán bộ quản lý không có đủ trình độ chuyên môn, thiếu kiến thức về quản lý an toàn đập, khi tình huống lũ lụt xảy ra không có hoặc thiếu lực lượng cán bộ kỹ thuật chuyên ngành để xử lý ngay từ đầu Đây là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng vỡ một số đập nhỏ đã xẩy ra

Tình hình trên đã cho thấy nếu việc thiết kế, xây dựng và quản lý vận hành đập không tốt, không an toàn để xẩy ra các sự cố vỡ đập hoặc xả lũ lớn bất thường thì ngoài thiệt hại cho bản thân công trình, phá hoại hoặc ngưng trệ sản xuất, còn có thể gây ra tổn thất nặng nề về sinh mạng, tài sản ở vùng hạ lưu đập, làm ách tắc giao thông gây thiệt hại to lớn cho kinh tế, quốc phòng và an ninh của đất nước Mức độ

tác hại của sự cố phụ thuộc vào quy mô, vị trí công trình cũng như đặc điểm khu vực hạ du nhưng dù ở mức độ nào thì tổn thất do sự cố vỡ đập gây ra sẽ là rất đáng

kể về mặt kinh tế, chưa nói các tổn thất về sinh mạng tài sản và làm đảo lộn môi trường sinh thái ở một khu vực nhất định

Những năm sau này, những thiếu sót, hạn chế trên đã từng bước được khắc phục đối với các hồ được xây mới Tuy nhiên, tình hình nhìn chung vẫn chưa được cải thiện nhiều Thêm vào đó, diễn biến thời tiết ngày càng bất lợi, cộng với rừng đầu nguồn của hồ chứa bị tàn phá làm cho lượng lũ tập trung về hồ nhanh và lớn hơn, tăng mức độ nguy hiểm cho công trình

1.3 Một số sự cố thường xảy ra đối với đập vật liệu địa phương [12]

Như đã trình bày ở trên, Đập vật liệu địa phương là loại đập được xây dựng phổ biến nhất Thi công nó khá đơn giản so với các loại đập khác, tuy nhiên nó cũng đặt

ra khá nhiếu vấn đề kỹ thuật phức tạp, mà những hư hỏng của một số đập đã được xây dựng ở nhiều nước khác nhau trên thế giới và ở Việt Nam đã chứng minh tính hết sức phức tạp của nó Sau đây sẽ trình bày một số sự cố của đập vật liệu địa phương - là những bài học cụ thể nhất và sinh động nhất về mất an toàn của đập, nhằm cung cấp những bài học kinh nghiệm bổ ích trong thiết kế cũng như trong quản lý, khai thác vận hành các công trình

Từ trước đến nay, trên thế giới đã xây dựng rất nhiều nhiều công trình thủy, đó không chỉ là những biểu tượng mà còn là những hành động cụ thể phản ánh cuộc đấu tranh giữa con người với thiên nhiên, trong đó việc chinh phục các dòng sông càng ngày càng có qui mô lớn

Các sự cố xẩy ra với các đập đất đá dưới đây nói chung là có nhiều nguyên nhân, nhưng tựu trung lại là do các nguyên nhân như khảo sát thăm dò, nền móng và địa chất công trình, thủy văn, những khiếm khuyết trong thiết kế và thi công, công tác quản lý khai thác vận hành, quan trắc kiểm tra và tu sửa v.v còn có những bất cập

1.3.1 Các tài liệu quan trọng cần xem xét khi đánh giá an toàn đập

Khi đánh giá mức độ an toàn của đập, cần xem xét các tài liệu quan trọng sau:

- Tài liệu về thủy văn công trình: Lưu lượng lũ, tổng lượng lũ, các dạng lũ bất lợi, gió bão

- Địa chất nền đập

- Biện pháp xử lý nền

- Đất đắp đập

- Tiếp giáp đập với nền và các vai đập

- Tiếp giáp thân đập và các công trình xây đúc

- Các khớp nối thi công

1.3.2 Đặc điểm làm việc của đập

Đập là công trình dâng nước, xây dựng chủ yếu bằng các vật liệu địa phương (đất, đá) nên trong quá trình khai thác đập mang những đặc tính sau:

- Đập đất là loại đập không tràn có nhiệm vụ dâng nước và giữ nước trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập khác tham gia nhiệm vụ dâng nước trong hệ thống thủy lợi

- Có khối lượng lớn và chịu tác dụng của ngoại lực khá phức tạp, nên thân đập cần đảm bảo điều kiện chịu lực Đặc biệt phải đảm bảo điều kiện ổn định chống trượt của hai mái dốc và nền

- Mái đập thường xuyên chịu tác động của gió, sóng trong hồ, mưa gây sạt lở làm giảm khả năng ổn định của công trình Vì vậy đối với đập đất mái đập thường có các biện pháp gia cố để bảo vệ mái

- Dòng thấm trong thân đập không chỉ làm giảm khả năng ổn định chống trượt của mái mà nó còn có thể gây ra xói ngầm làm hư hỏng công trình Dòng thấm xuất hiện ở cả trong thân đập, nền đập và vai đập, tại các vị trí tiếp giáp cửa ra do gradient của dòng thấm lớn thường gây ra hiện tượng trôi đất, vì vậy kết cấu đập phải bố trí các thiết bị lọc ngược trong thân đập hoặc mái hạ lưu đập

- Theo thời gian đập còn bị lún xuống do tác dụng của tải trọng bản thân đập và

do quá trình cố kết thấm

1.3.3 Đặc điểm về sự cố của đập đất

Những đặc điểm làm việc của đập đất như đã nêu trên có ảnh hưởng trực tiếp đến

chất lượng của đập đất, vì thế nếu để xảy ra kém chất lượng ở bất kỳ khâu nào, trong thời gian nào cũng có thể dẫn tới sự cố lớn hoặc nhỏ Vì vậy sự cố của đập đất

có quan hệ mật thiết với những đặc điểm làm việc đã nêu trên

Sự cố của đập đất có những đặc điểm

- Do một hoặc nhiều nguyên nhân gây ra, trong đó có khảo sát (địa hình, địa chất công trình, địa chất thủy văn, thủy văn công trình), thiết kế (thủy công, cơ khí, điện), thi công và quản lý khai thác Tuy nhiên thực tế nguyên nhân phổ biến là: Khảo sát, thiết kế, thi công

- Sự cố lớn thường xảy ra đối với các công trình đầu mối trong đó có đập đất

- Sự cố xảy ra không chỉ ngay sau khi hoàn thành công trình mà thường là sau nhiều năm Tuy nhiên sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra khi gặp lũ cực lớn

và trong quá trình thi công (vỡ đập Sông Mực - Thanh Hóa, sự cố 3 lần vỡ đập Suối Trầu - Khánh Hòa, đập Cà Giây - Bình Thuận)

- Những sự cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra rất đột ngột, trong một thời gian rất ngắn, không kịp ứng phó

- Hậu quả do sự cố gây ra thường là nghiêm trọng, việc xử lý rất tốn kém gây ra tổn thất lớn về tính mạng, tài sản của nhân dân và tài sản quốc gia, gây ảnh hưởng xấu về kinh tế và tình hình xã hội [12]

1.3.4 Các dạng sự cố về đập đất

Đập đất là hạng mục quan trọng nhất đối với đầu mối công trình thủy lợi Sự cố

về đập đất rất nghiêm trọng và không lường hết được hậu quả Những sự cố của đập đất thường do nhiều nguyên nhân Trong khuôn khổ luận văn này, tác giả đề cập đến các nguyên nhân do mất ổn định nền và thấm như sau:

đập không được xử lý

2 Nứt dọc đập

Do nền đập bị lún trên chiều dài dọc tim đập

3 Trượt sâu mái thượng lưu

Do đặc điểm địa chất nền đập xấu không được xử lý hoặc xử lý không đảm bảo yêu cầu

4 Trượt sâu mái thượng, hạ lưu

Do địa chất nền xấu hơn dự kiến của thiết kế do khảo sát đánh giá không đúng với thực tế hoặc do nền đập bị thoái hóa sau khi xây dựng đập nhưng khi khảo sát

và thiết kế đã không dự kiến được

1.3.4.2 Sự cố do mất ổn định thấm

Mất ổn định thấm thường gây ra các sự cố sau cho đập đất:

1 Thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập

- Do đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm nước mạnh không được

xử lý hoặc biện pháp chống thấm cho nền không đảm bảo chất lượng

- Xử lý tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết kế không đề ra biện pháp xử

lý, hoặc do khi thi công không thực hiện tốt biện pháp xử lý

2 Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập

- Do thiết kế không đề ra các biện pháp xử lý hoặc biện pháp đề ra không tốt

- Không bóc hết lớp phong hóa ở vai đập

- Đầm nện đất trên đoạn tiếp giáp ở vai đập không tốt

- Thi công biện pháp xử lý tiếp giáp không tốt

3 Thấm mạnh hoặc sủi nước mang công trình

- Do thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp không tốt

- Đất đắp ở mang công trình không đảm bảo chất lượng: Chất lượng đất đắp không được lựa chọn kỹ, không dọn dẹp vệ sinh sạch sẽ để vứt bỏ các tạp chất trước khi đắp, đầm nện không kỹ

- Thực hiện biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng

- Hỏng khớp nối công trình

- Cống bị thủng

4 Thấm mạnh hoặc sủi nước trong phạm vi thân đập

- Do bản thân đất đắp đập có chất lượng không tốt: hàm lượng cát, bụi dăm sạn nhiều, hàm lượng sét ít, đất bị tan rã mạnh

- Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các chỉ tiêu cơ lý, lực học do khảo sát sơ sài, khối lượng khảo sát thực hiện ít, không thí nghiệm đầy đủ các chỉ tiêu cơ

lý lực học cần thiết, từ đó đánh giá sai chất lượng đất đắp

- Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp nên đất sau khi đầm vẫn tơi xốp, bở rời

- Không có biện pháp thích hợp để xử lý độ ẩm, do đó độ ẩm đất đắp không đều, chỗ khô chỗ ẩm, làm cho đất sau khi đắp có chỗ chặt có chỗ vẫn rời rạc tơi xốp

- Đầm nện không đủ độ chặt yêu cầu do: Lớp rải dày quá quy định, số lần đầm ít, nên đất sau khi đắp có độ chặt không đồng đều, phân lớp, trên mặt thì chặt phía dưới vẫn còn tơi xốp không đạt độ chặt quy định, hình thành từng lớp đất yếu nằm ngang trong suốt cả bề mặt lớp đầm

- Thiết kế và thi công không có biện pháp xử lý khớp nối thi công do phân đoạn đập để đắp trong quá trình thi công

- Thiết bị tiêu nước bị tắc [12]

1.3.5 Một số sự cố đập đã xảy ra ở Việt Nam

Bảng 1.2: Bảng thống kê một số sự cố đập ở Việt Nam [12]

Công trình Địa điểm Sự cố (năm) Nguyên nhân Biện pháp

-Vỡ 180m đập đất phía cống lấy nước

bờ tả

- Năm 1986

Chủ yếu do khảo sát thiết

kế không hợp lý, thiếu kinh nghiệm

- Khoan phụt xử lý thấm nền đập

- Lựa chọn lại kết cấu đập

- Chọn lại chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập

vỡ đập phụ

- Năm 1977, 1978,

1980 và năm

1983

Do thiết kế và thi công

- Thiết kế chưa đạt yêu cầu chỉ tiêu đất đắp, biện pháp

xử lý tiếp giáp mang cống

và đập

- Thi công chưa đảm bảo chất lượng

- Chọn lại đất đắp đập, kết cấu đập

- Năm 1978

Do đơn vị thi công thay đổi phương án dẫn dòng,

để nước tràn qua đập đất gây vỡ đập

Xử lý lại móng đập và đắp lại đập

Hồ

Phú Ninh

(Đập đất)

Huyện Tam Kỳ tỉnh Quảng Nam

- Sủi nước mạnh ở đập chính

- Năm 1979

- Thiết kế: Khảo sát chưa đánh giá hết khả năng thấm nước nền đập

- Thi công: Chân khay chống thấm có một số đoạn thi công không đảm bảo chất lượng

Lần1: Thiết kế bổ sung tầng lọc ngược tốt phía ngoài phạm vi chân đập

hạ lưu, chạy suốt chân đập

Lần 2: Làm 2 dải lọc xuyên qua lớp bồi tích

ở nền đập dọc 2 bên bờ

để dẫn nước ngầm từ lớp bồi tích ở nền đập chảy vào lăng trụ tiêu nước

Công trình Địa điểm Sự cố (năm) Nguyên nhân Biện pháp

- Thấm đập chính (1984)

- Sạt lớp gia cố mái thượng lưu (1984)

- Đơn vị thi công sử dụng đất đắp đập không đúng quy hoạch vật liệu

- Thi công lớp gia cố mái không đúng theo thiết kế:

đường kính lớp đá, cường

độ đá

- Khoan phụt vữa xi măng sét vào thân đập.

- Gia cố lại mái thượng lưu

Hồ

Cà Giây

(Đập đất)

Huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận

- Thấm qua đập chính

- Vỡ đoạn đập chính phía bờ hữu.

- 10/2007

Bộ NN&PTNT đang điều tra nguyên nhân (nhận định sơ bộ do lũ dẫn dòng thi công vượt quá tần suất thiết kế)

Đang chờ ý kiến kết luận về nguyên nhân

1.3.6 Một số sự cố đập đã xảy ra ở nước ngoài

Bảng 1.3: Bảng thống kê một số sự cố đập ở nước ngoài [12]

- Lựa chọn lại hình thức tràn

- Lựa chọn lại kết cấu đập

Công trình Địa điểm Sự cố (năm) Nguyên nhân Biện pháp

- Toàn bộ đập bị phá vỡ

- Năm 1923

- Thiết kế chưa đạt yêu cầu chỉ tiêu đất đắp, biện pháp xử lý tiếp giáp sườn đập

- Thi công chưa đảm bảo chất lượng, lớp đắp quá dày

- Chọn lại đất đắp đập, kết cấu đập

Hồ

Laphaies

(Đập đất)

Bang California (Mỹ)

- Lún thân đập (đoạn giữa lún sâu 7,32m) dài

160 m

- Năm 1928

- Thiết kế: Khảo sát thăm dò chưa đánh giá hết khả năng dẻo dính của nền

- Thiết kế lại đập thấp hơn đập cũ 12,2m, độ thoải mái thượng lưu 1:5 (cũ 1:2.5), hạ lưu 1:7 (cũ 1:3)

vỡ đập

- Năm 1909

- Thiết kế: Khảo sát chưa đánh giá hết đặc tính vật lý của đất sét ngậm nước, dẫn đến mất ổn định thân đập

- Chọn lại đất đắp đập, kết cấu đập

- Đập bị xói lở gần chỗ tháp nước sau đó gây

ra toàn bộ đập bị phá vỡ

- Năm 1914

- Thiết kế chưa đạt yêu cầu chỉ tiêu đất đắp

- Thi công chất lượng tấm bê tông bảo vệ kém, đất đắp đầm nện chưa thật tốt nhất là đoạn gần đường ống - thẩm lậu nền đường ống

- Chọn lại đất đắp đập, kết cấu đập

- Thi công xử lý tiếp giáp mang cống và thân đập

Công trình Địa điểm Sự cố (năm) Nguyên nhân Biện pháp

- Đập bị xói lở dài 108 m

- Năm 1915

- Thiết kế mái đập dốc (1:2)

- Thi công đoạn đập thứ 2 theo hình thức đuổi nước, đầm nén không đảm bảo, đất ở trạng thái bảo hòa

- Chọn lại mặt cắt kết cấu đập

- Thi công đúng quy trình đắp đập

- Đập bị trượt lở dài 213 m

- Năm 1938

- Thiết kế chưa đánh giá hết được tính chất của đất nền Dưới tác động trọng lượng bản thân đập do quá tải phát sinh dịch chuyển dẻo

- Thi công chưa đảm bảo chất lượng

- Chọn lại mặt cắt kết cấu đập chống được dịch chuyển dẻo nền đập

- Đập bị trượt lở dài 30-40 m

- Năm 1914

- Nước thẩm lậu phát sinh ở vách ống ngầm

từ rất nhỏ, sau đó không ngừng mở rộng và đưa đất theo gây hỏng đập

- Thi công chưa đảm bảo chất lượng

- Thi công xử lý tiếp giáp mang cống và thân đập đảm bảo chất lượng

- Đập bị sạt lở khoảng

46.000m3

- Năm 1928

- Do đường ống dẫn nước tháo hồ bị vỡ và mực nước trong hồ chưa cao nên hồ chưa

bị vỡ

- Thi công xử lý hoành triệt ống dẫn tháo nước bằng bê tông và đất sét, đắp lại thân đập đoạn vị sạt lở

Công trình Địa điểm Sự cố (năm) Nguyên nhân Biện pháp

- Năm 1883

- Do kinh phí hạn hẹp, khối đá đổ chưa gia cố đạt thiết kế, thay thế bằng tấm phai gỗ để tăng cao đỉnh đập Độ

ổn định của kết cấu phai gỗ không đủ độ bền chống đỡ áp lực nước

- Thi công đảm bảo ổn định thân đập

Hồ

Uede Khaibit Tuynidi

- Đập bị xê dịch ngang về phía hạ lưu, tường đập đã xuất hiện khe nứt phía trên dài 0,2m, phía dưới 2,91m

- Năm 1929

- Thiết kế chưa đánh giá hết được ổn định của thân đập

- Thi công chưa đảm bảo chất lượng

- Chọn lại mặt cắt đập bằng cách tăng độ thoải của mái thượng lưu từ 1:1 lên 1:1.5

1.4 Hiện trạng đập vật liệu địa phương trên địa bàn tỉnh Nghệ An

Hiện nay trên địa bàn tỉnh Nghệ An có 625 hồ chứa nước lớn nhỏ, với tổng dung tích hơn 387 triệu m3, trong đó:

+ Số hồ có dung tích trữ từ 10 triệu m3 trở lên có 6 hồ (Vực Mấu, Vệ Vừng, Khe

Đá, Sông Sào, Xuân Dương, Bàu Da)

+ Số hồ có dung tích trữ từ 5 đến dưới 10 triệu m3 có 12 hồ

+ Số hồ có dung tích trữ từ 1 đến dưới 5 triệu m3 có 68 hồ

+ Số hồ có chiều cao đập từ 10 m trở lên có 111 hồ

Các hồ nước này ngoài nhiệm vụ cung cấp nước cho 39 nghìn ha đất sản xuất, phục vụ dân sinh và kinh tế thì còn có nhiệm vụ điều tiết lũ bảo vệ vùng hạ du

Bảng 1.4: Một số hồ chứa tiêu biểu của tỉnh Nghệ An [10]

TT Tên công

trình

Vị trí đầu mối ở xã

Năm xây dựng đưa vào sử dụng

Diện tích lưu vực (km2)

Dung tich hữu ích (106 m3)

Nhiệm vụ hồ Tưới (ha)

Nuôi cá

và khác

Năng lực

Thực

tế

1 Cửa Ông Nam Nghĩa 67-70 3,35 2,08 180 82 Có

2 Tràng Đen Nam Hưng 73-75 4,50 3,82 300 40 Có

3 Hồ Thành Nam Kim 71-74 2,80 1,34 120 40 Có

4 Thạch Tiền Hưng Yên 64-66 3,70 2,14 200 120 Có

5 Khe Gỗ Nghi Lâm 62-65 8,50 5,18 500 280 Không

6 Khe Làng Nghi Kiều 66-68 6,40 2,95 250 135 Không

7 Lách Bưởi Nghi Văn 58-63 5,20 2,06 330 210 Không

8 Khe Thị Nghi Công 71-75 5,90 2,50 425 170 Không

9 Nghi Công Nghi Công 53-53 11,6 2,40 360 112 Không

10 Khe Xiêm Nghi Đồng 77-77 8,60 3,08 350 210 Có

11 Khe Quánh Nghi Yên 70-72 3,30 1,40 150 30 Không

12 Khe Nu Nghi Kiều 87-88 8,60 2,40 186 186 Không

13 Đường Trẽ Nghi Kiều 84-86 4,00 1,40 60 60 Không

14

Xuân

Dương Diễn Phú 38-43 16,7 10,5 1200 564 Không

15 Đình Dù Diễn Lâm 60-69 3,80 1,49 280 120 Không

TT Tên công

trình

Vị trí đầu mối ở xã

Năm xây dựng đưa vào sử dụng

Diện tích lưu vực (km2)

Dung tich hữu ích (106 m3)

Nhiệm vụ hồ Tưới (ha)

Nuôi cá

và khác

Năng lực

Thực

tế

22 Ba Tuỳ Quỳnh Tân 63-66 12,5 5,45 360 120 Không

23 Quỳnh Tam Quỳnh Tam 66-67 12,0 5,01 420 222 Không

24 Khe Sâu

Quỳnh Thắng 82-83 8,00 1,67 120 60 Không

25 Khe Giang Ngọc Sơn 89-92 5,25 1,40 112 112 Không

26 Đồi Tương Quỳnh Vinh 72-74 6,20 1,93 250 60 Không

27 Khe Bung Quỳnh Vinh 60-62 5,60 2,32 250 70 Không

36 Vệ Riềng Thịnh Thành 81-83 7,75 1,43 90 80 Có

37 Khe Am Thịnh Thành 88-90 3,20 1,00 85 60 Có

38 Sông Sào Nghĩa Lâm 96-2005 132,00 39,92 5562 1325 Có

39 Khe Canh Nghĩa Yên 83-87 16,0 4,20 300 65 Có

40 Khe Lau Nghĩa Thuận 75-77 4,00 1,90 150 80 Có

41 Hòn Mác Nghĩa Lộc 74-75 4,00 3,08 150 70 Có

42 Đồng Lèn Nghĩa Hội 76-79 1,69 1,11 100 70 Có

43 Bản Muộng Châu Thái 88-91 25,0 3,14 27,3 200 Có

44 Khe Đá Nghĩa Đức 69-71 50,0 16,6 2218 375,4 Có

TT Tên công

trình

Vị trí đầu mối ở xã

Năm xây dựng đưa vào sử dụng

Diện tích lưu vực (km2)

Dung tich hữu ích (106 m3)

Nhiệm vụ hồ Tưới (ha)

Nuôi cá

và khác

Năng lực

Thực

tế

45 Đội Cung Kỳ Sơn 66-67 3,50 1,37 30 53 Có

46 Khe Mai Nghĩa Thái 86-86 10,0 1,20 135 260 Có

52 Cao Cang Phúc Sơn 65-68 15,0 1,54 355 135 Có

53 Đồng Quan Lạng Sơn 62-64 9,27 1,75 250 81 Không

54 Khe Chung Tào Sơn 67-70 6,40 2,37 323 165 Có

55 Khe Nậy Đức Sơn 66-67 8,50 1,07 380 162 Có

56 Ruộng Xối Vĩnh Sơn 77-79 8,80 2,24 360 72 Có

57 Ba Cơi Long Sơn 93-94 9,40 2,26 200 150 Có

Hình 1-9: Vị trí các hồ chứa ở Nghệ An

* Đánh giá hiện trạng đập địa phương trên địa bàn tỉnh Nghệ An

+ Chủ yếu được xây dựng từ những năm 1970 - 1980 trong điều kiện nền kinh tế đất nước còn nhiều khó khăn, công tác khảo sát, thiết kế và thi công còn nhiều thiếu sót, các công trình đầu mối không được xây dựng hoàn thiện Thời gian khai thác,

sử dụng các hồ đã lâu, việc quản lý chưa được quan tâm đúng mức, thiếu kinh phí

để duy tu sửa chữa, dẫn đến nhiều hồ chứa nước nhanh chóng bị xuống cấp, gây mất an toàn công trình Số liệu mới nhất của các ngành chức năng tại Nghệ An cho biết hiện có đến 500 trên tổng số 625 hồ chứa hư hỏng, xuống cấp, nếu mưa lũ lớn

sẽ có nguy cơ vỡ hồ chứa

+ Về thiết kế: Các hồ do nhà nước đầu tư xây dựng được khảo sát, thiết kế theo quy trình, quy phạm kỹ thuật của ngành, nhưng phần lớn mức phòng lũ được tính với tài liệu thuỷ văn ngắn, mô hình lũ đơn, tần suất phòng lũ thấp 5-10%

Các hồ do nhà nước và nhân dân cùng làm: tài liệu thuỷ văn thường thiếu, hoặc phải tính theo phương pháp tương quan có độ chính xác không cao

Các hồ do dân tự xây dựng: thường có dung tích từ 0,3 đến dưới 1 triệu m3 nước, nhiều hồ không có khảo sát thiết kế

+ Về thi công: thi công không đồng bộ các hạng mục công trình và bằng nhiều phượng tiện kỹ thuật khác nhau

+ Về đập đất: Phần lớn đắp bằng thủ công, đầm nén kém, nhiều hồ không được

xử lý móng ở lòng khe Một số hồ đắp cao chống lũ bằng đắp vuốt mái làm giảm chiều rộng mặt đập và không đảm bảo mặt cắt theo tiêu chuẩn kỹ thuật

+ Về tràn xả lũ: Phần lớn là tràn bãi, sau được gia cố dần và mở rộng thêm, có tràn phải mở rộng thêm 3 đến 4 lần tràn cũ, có tràn trước đây chỉ rộng 4 đến 8m nay phải mở rộng 25m đến 40m Hiện nay vẫn còn nhiều hồ sử dụng tràn bãi, quá trình

sử dụng bị xói sâu làm giảm dung tích hữu ích của hồ

+ Cống lấy nước chủ yếu bằng ống bê tông lắp ghép, cửa cống hầu hết là cửa phẳng, không kín nước

+ Tình hình quản lý: Các Công ty, xí nghiệp thuỷ lợi (nay là công ty TNHH thuỷ lợi) quản lý 50 hồ (thường hồ có dung tích 1,5 triệu m3 nước trở lên) Hàng năm