Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cấp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích của hồ đập bà râu

LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Phùng Vũ Lâm Học viên lớp: 22C11-NT Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Các nội dung trích dẫn từ tài liệu khác dẫn nguồn đầy đủ Tác giả luận văn Nguyễn Phùng Vũ Lâm i LỜI CẢM ƠN Với giúp đỡ phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Khoa Cơng trình trường Đại học Thuỷ Lợi, thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp gia đình đến Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cấp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích hồ đập Bà Râu” hồn thành Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến quan đơn vị cá nhân truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu công bố Đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Công Thắng người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trình thực luận văn Với thời gian trình độ hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo, Quý vị quan tâm bạn bè đồng nghiệp ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI TÍCH THUẬT NGỮ viii MNDBT Mực nước dâng bình thường viii MNLTK Mực nước lũ thiết kế viii MNLKT Mực nước lũ kiểm tra viii TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam viii QCVN Quy chuẩn Việt Nam viii TBNN Trung bình nhiều năm viii TVXDTL UBND Tư vấn Xây dựng Thủy lợi viii Ủy ban Nhân dân viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích luận văn Cách tiếp cận phương pháp thực Kết dự kiến đạt Ý nghĩa khoa học, kinh tế - xã hội 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa kinh tế - xã hội Bố cục luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 1.1 Tổng quan xây dựng đập vật liệu địa phương Việt Nam 1.1.1 Tình hình xây dựng hồ chứa Việt Nam 1.1.2 Các nhu cầu tôn cao đập thực tế 1.1.3 Những đặc điểm hồ chứa nước tỉnh Ninh Thuận iii 1.2 Nhu cầu thực tế nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước Bà Râu 10 1.3 Các vấn đề kỹ thuật đập vật liệu địa phương mực nước thiết kế tăng 11 1.3.1 Độ bền thấm 11 1.3.2 Ổn định trượt 12 1.3.3 Ổn định trượt, lật - ổn định thấm tràn cống 12 1.3.4 Ổn định trượt cục phần đất đắp sau 12 1.4 Các giải pháp kỹ thuật nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa áp dụng cho đập vật liệu địa phương địa bàn tỉnh Ninh Thuận 13 1.4.1 Giải pháp nạo vét lòng hồ 13 1.4.2 Giải pháp nâng cao trình đập tràn 15 1.5 Kết luận 17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT 18 2.1 Giải pháp nâng cấp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích 18 2.1.1 Đắp áp trúc thượng lưu 18 2.1.2 Đắp áp trúc hạ lưu 19 2.1.3 Đắp áp trúc mái thượng lưu hạ lưu 20 2.1.4 Làm tường chắn sóng 20 2.1.5 Xây dựng đập 21 2.1.6 Giải pháp kết hợp đắp áp trúc làm tường chắn sóng 22 2.2 Ảnh hưởng việc nâng cao trình đỉnh đập đất 22 2.2.1 Tính tốn thấm đập đất 23 2.2.2 Tính ổn định mái đập đất 27 2.2.3 Tính lún đập đất 44 iv CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT ÁP DỤNG CHO HỒ ĐẬP BÀ RÂU 45 3.1 Giới thiệu chung đập hồ chứa nước Bà Râu 45 3.1.1 Vị trí địa lý 45 3.1.2 Điều kiện địa hình 46 3.1.3 Điều kiện địa chất 46 3.1.4 Các thông số kỹ thuật chủ yếu quy mơ cơng trình (theo thiết kế cũ) 49 3.2 Tính tốn mực nước hồ Bà Râu theo nhiệm vụ 51 3.2.1 Cơ sở tính toán 51 3.2.2 Mực nước dâng ứng với nhu cầu dùng nước 51 3.3 Xây dựng tiêu chí lựa chọn giải pháp cho hồ Bà Râu 53 3.3.1 Xây dựng tiêu chí lựa chọn giải pháp 53 3.3.2 Lựa chọn giải pháp nâng cấp đập đất áp dụng cho hồ Bà Râu 54 3.3 Tính toán thấm, ổn định đập với giải pháp lựa chọn 55 3.3.1 Các nội dung tính tốn 55 3.3.2 Mặt cắt trường hợp tính tốn 58 3.4 Kết luận chương 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHẦN PHỤ LỤC 62 KẾT QUẢ TÍNH TỐN THẤM VÀ ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT 62 v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Vị trí hồ chứa Ninh Thuận Hình 1-2: Năng lực tích nước hồ chứa chưa nạo vét 13 Hình 1-3: Năng lực tích nước hồ chứa sau nạo vét 13 Hình 1-4: Thượng lưu mái đập hồ CK7 sau nạo vét 14 Hình 1-5: Năng lực tích nước hồ tăng sau nâng cao MNDBT 15 Hình 2-1: Giải pháp Đắp áp trúc thượng lưu 18 Hình 2-2: Giải pháp Đắp áp trúc thượng lưu 19 Hình 2-3: Giải pháp Đắp áp trúc thượng lưu 20 Hình 2-4: Giải pháp xây dựng đập 21 Hình 2-5: Giải pháp xây dựng đập 21 Hình 2-6: Vận động nước đất 23 Hình 2-7: Gradien áp lực hút dính qua phân tố đất 24 Hình 2-8: Quan hệ hệ số thấm độ hút dính 25 Hình 2-9: Các dạng di chuyển khối đất đá 27 Hình 2-10: Các lực tác dụng mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt trụ tròn 32 Hình 2-11: Các lực tác dụng mặt cắt hình học mái dốc với mặt trượt 33 Hình 2-12: Mặt trượt trụ tròn 34 Hình 2-13: Các lực tác dụng phương pháp thông dụng 34 Hình: 2-14: Dạng mặt trượt trụ tròn 35 Hình 2-15: Mặt trượt hỗn hợp 37 Hình 2-12: Các lực tác dụng vào dải trượt theo phương pháp Janbu khái quát 39 Hình 2-13: Ảnh hưởng vùng nứt nẻ đến hàm X/E phương pháp Janbu tổng quát41 Hình 2-14: Hệ số hiệu chỉnh f0 phương pháp Janbu đơn giản 42 Hình 2-15: Hàm F(x) xác định hướng lực tương tác 42 Hình 3-1: Vị trí hồ chứa nước Bà Râu 45 Hình 3-2 Mặt cắt ngang đại diện trạng hồ Bà Râu vị trí lòng sơng 53 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các hồ chứa xây dựng cập nhật đến năm 2012 Bảng 1.2: Diện tích tưới thực tế hồ năm 2012 Bảng 3-1: Thông số lý đất đất đắp đập 49 Bảng 3-2: Các thông số thiết kế hồ chứa nước Bà Râu 50 Bảng 3-3: Các thơng số đập Bà Râu theo thiết kế theo nhiệm vụ 52 Bảng 3-4 Các giá trị cho phép 57 Bảng 3-5 Tổng hợp kết tính tốn thấm, ổn định sau nâng cấp đập 57 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI TÍCH THUẬT NGỮ MNDBT Mực nước dâng bình thường MNLTK Mực nước lũ thiết kế MNLKT Mực nước lũ kiểm tra TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam TBNN Trung bình nhiều năm TVXDTL Tư vấn Xây dựng Thủy lợi UBND Ủy ban Nhân dân viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tài nguyên nước yếu tố trọng yếu đảm bảo tồn phát triển người Là động lực thúc đầy cho phát triển kinh tế quốc gia giới Bởi sản phẩm kinh tế hầu hết phụ thuộc vào nguồn nước Mặt khác đời sống sinh hoạt người ngày cải thiện nên yêu cầu chất lượng nước dùng ngày tăng cao Để đáp ứng yêu cầu nguồn nước phù hợp với yêu cầu sử dụng nhiệm vụ cấp bách Vì hồ chứa nước đóng vai trò quan trọng việc đáp ứng yêu cầu nguồn nước nước cho phát triển kinh tế huyện, tỉnh, hay quốc gia Với đặc thù tỉnh ven biển thuộc vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ, tỉnh Ninh Thuận vùng đất cuối Dãy Trường Sơn với nhiều dãy núi đâm biển, có địa hình thấp dần từ tây bắc xuống đơng nam Nằm vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa với nét đặt trưng nhiệt độ cao, gió mạnh, lượng bốc lớn, mưa, khơ hạn, hoang mạc hóa thường xun xảy Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 26o–27o , tổng nhiệt độ năm cao nước, lượng mưa trung bình năm tỉnh khoảng 700-800ml Đặc biệt vùng đất Ninh Thuận có lượng bốc nước tiềm mức cao, trị số trung bình nhiều năm (TBNN) khoảng 1800-1900mm/năm Nguồn nước phân bổ không đồng đều, tập trung chủ yếu khu vực phía bắc trung tâm tỉnh Trong năm gần đây, tác động biến đổi khí hậu nhu cầu dùng nước tăng cao phục vụ cho yêu cầu phát triển kinh tế xã hội địa phương làm cho nhiều cơng trình khơng đảm bảo, việc cung cấp điều hòa dòng chảy chưa đáp ứng nhu cầu dùng nước, giảm nhẹ thiên tai, lượng nước thừa hàng năm đổ biển lớn Trong nhu cầu dùng nước mùa kiệt thiết trầm trọng Vì đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cấp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích hồ đập Bà Râu” đời cần thiết để phần đáp ứng nhiệm vụ Mục đích luận văn - Với phân tích cho thấy mục đích đề tài là: Nghiên cứu vấn đề kỹ thuật đặt có u cầu nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước có đập dâng nước đập vật liệu địa phương - Ứng dụng phần mềm địa kỹ thuật (GEOSTUDIO) để giải toán thấm, toán ổn định mái đập Cách tiếp cận phương pháp thực - Tổng hợp, kế thừa kết nghiên cứu từ trước đến việc nâng cao trình đập vật liệu địa phương giới Việt Nam - Khảo sát thực tế, phân tích thống kê số liệu (Đo đạc trực tiếp dòng thấm lộ số cơng trình khu vực nghiên cứu) - Phân tích tổng hợp lý thuyết tính thấm, sức kháng cắt đất, tốn thấm, tốn ổn định mái dốc - Mơ hình hóa dòng thấm, độ ổn định phần mềm GEOSTUDIO - Đề xuất giải pháp, tính tốn lựa chọn giải pháp phù hợp, đáp ứng yêu cầu kinh tế - kỹ thuật Kết dự kiến đạt - Tổng quan tình hình xây dựng đập vật liệu địa địa bàn tỉnh Ninh Thuận, nhu cầu cải tạo, nâng cấp hồ chứa thực tế vấn đề kỹ thuật cần xử lý, giải pháp cơng trình sử dụng giới Việt Nam để nâng cấp đập đất - Các thơng số, tốn cần giải để đánh giá mức độ an toàn thấm ổn định đập vật liệu địa phương - Phân tích lựa chọn giải pháp nâng cấp đập đất hồ Bà Râu: tính tốn kiểm tra độ bền thấm, ổn định đập với giải pháp, từ kiến nghị giải pháp kỹ thuật đáp ứng yêu cầu kinh tế - kỹ thuật 44 46 52 54 6,6314e-006 m³/sec 56 Họ đường đẳng (q thấm = 6,6314.10-6m³/s) 111,4, 0,4 0,2 Các đường đẳng Gradient thấm – Jxy (J xy max = 2,797) Sau nâng cấp 2.1 Mặt cắt lòng sơng Trường hợp 1: MNDBT, hạ lưu khơng có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 71 1.322 Hệ số ổn định mái hạ lưu 8,5783e-006 m³/sec 48 44 54 56 58 Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 42 Họ đường đẳng thế(q thấm = 8,5783.10-6 m³/s) 72 0,4 0,2 0,8 0,2 Các đường đẳng Gradient thấm – J xymax = 3,058 b Trường hợp 2: MNLTK, hạ lưu có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 1.293 Hệ số ổn định mái hạ lưu 73 2.150 58 56 54 9,4656e-006 m³/sec 50 Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 42 42 0,2 Họ đường đẳng (qthấm = 9,4656.10-6 m3/s) 0,2 , 0,4 Các đường đẳng Gradient thấm – J xy = 3,304 c Trường hợp 3: MNLKT, hạ lưu có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 74 1.284 Hệ số ổn định mái hạ lưu 54 1,0855e-005 m³/sec 50 56 58 Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 42 42 Họ đường đẳng (qthấm = 1,0855.10-5 m3/s) 75 0,2 0,8 1,4 0,2 Các đường đẳng Gradient thấm – Jxymax = 3,408 2.2 Mặt cắt sườn đồi a Trường hợp 1: MNDBT, hạ lưu khơng có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 1.503 Hệ số ổn định mái hạ lưu 76 58 44 46 52 54 56 6,5565e-006 m³/sec 48 50 Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh Họ đường đẳng (q thấm = 6,5565.10-6 m3/s) 0,2 0,4 0,6 0,4 Các đường đẳng Gradient thấm – J xy max = 2,759 77 b Trường hợp 2: MNLTK, hạ lưu có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 1.467 Hệ số ổn định mái hạ lưu Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 78 44 7,3584e-006 50 m³/sec 48 56 58 54 46 Họ đường đẳng (q thấm = 7,3584.10-6 m3/s) 0,6 0,4 0,2 0,4 Các đường đẳng Gradient thấm – J xy max = 3,034 c Trường hợp 3: MNLKT, hạ lưu có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 1.457 79 Hệ số ổn định mái hạ lưu 2.598 60 56 58 48 54 8,6501e-006 m³/sec Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 44 Họ đường đẳng Q thấm = 8,6501.10-6 m3/s 0,6 0,2 0,4 0,2 0,6 Các đường đẳng Gradient thấm – Jxy max = 3,197 80 2.3 Mặt cắt lòng sơng – sau gia tải Khối gia tải Mơ hình tính tốn a Trường hợp 1: MNDBT, hạ lưu khơng có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 1.769 Hệ số ổn định mái hạ lưu 81 42 54 56 58 42 44 8,5783e-006 m³/sec Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 0,2 0,4 8,5783e-006 m³/sec Họ đường đẳng (q thấm = 8,5783.10-6 m3/s) 0,2 Các đường đẳng Gradient thấm – J xy max = 3,058 b Trường hợp 2: MNLTK, hạ lưu có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 82 1.695 Hệ số ổn định mái hạ lưu 2.151 Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 83 42 9,4657e-006 m³/sec 44 54 56 58 Họ đường đẳng (q thấm = 9,4657.10-6 m3/s) 0,6 0,4 0,2 0,8 0,4 0,2 Các đường đẳng Gradient thấm – J xy max = 3,304 c Trường hợp 3: MNLKT, hạ lưu có nước, thiết bị tiêu nước làm việc bình thường 1.689 Hệ số ổn định mái hạ lưu 84 2.125 1,0855e-005 m³/sec 48 Hệ số ổn định mái thượng lưu – trường hợp nước rút nhanh 44 56 42 42 46 54 52 58 44 60 Họ đường đẳng (q thấm = 1,0855.10-5 m3/s) 0,4 0,8 0,2 0,6 0,2 0,4 Các đường đẳng Gradient thấm Jxy max = 3,408 85 ... đề tài Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cấp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích hồ đập Bà Râu đời cần thiết để phần đáp ứng nhiệm vụ Mục ích luận văn - Với phân tích cho thấy mục ích đề... đa lực vấn đề cấp thiết đòi hỏi phải nghiên cứu, tìm hiểu để đưa biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa Do đó, nghiên cứu sở khoa học để đề xuất giải pháp nâng cao dung tích hồ chứa nước... hồ Bà Râu, tác giả trình bày chương luận văn 17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT NÂNG CẤP ĐẬP ĐẤT 2.1 Giải pháp nâng cấp đập đất để nâng cao dung tích hữu ích 2.1.1 Đắp áp trúc thượng lưu Nội dung giải