Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng tà pao tỉnh bình thuận

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân 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 đã đượcthực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định /.

Tác giả luận văn

Huỳnh Thị Thiên Hương

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài “Nghiên

cứu khả năng điều tiết của đập dâng Tà Pao tỉnh Bình Thuận“ được hoàn thành với sự

giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của các thầy cô giáo Khoa Công trình, cán bộ Phòng đàotạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thủy lợi.

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân đãhết lòng giúp đỡ, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố cũng như tạo điều kiện thuậnlợi cho tác giả hoàn thành luận văn.

Đặc biệt, tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Quý,là người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình thựchiện luận văn này.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo Công ty TNHH MTV KTCTTLBình Thuận đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả có thể hoàn thành khóa học và luậnvăn một cách tốt nhất.

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đãđộng viên tinh thần, khích lệ để tác giả hoàn thành tốt luận văn.

Với thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi nhữngthiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy côgiáo, các chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn./.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG VÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO ĐẬP DÂNG 3

1.1 Khái niệm, nhiệm vụ và điều kiện áp dụng của đập dâng 3

1.1.1 Khái niệm, nhiệm vụ 3

1.1.2 Ưu, nhược điểm 3

1.2.4 Theo giải pháp tiêu năng 8

1.2.4.1 Tiêu năng đáy 8

1.2.4.2 Tiêu năng mặt 9

1.2.4.3 Tiêu năng phóng xa 9

1.2.5 Theo điều tiết lưu lượng có cửa van hay không có cửa van 10

1.2.6 Theo hình thức giữa ổn định 11

1.3 Tổng quan các loại đập dâng đã được ứng dụng trên thế giới và Việt Nam 12

1.3.1 Tình hình xây dựng đập dâng trên thế giới 12

1.3.2 Tình hình xây dựng đập dâng ở Việt Nam 15

1.4 Tổng quan các loại đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận 17

1.5 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về nâng cao năng lực điều tiết của đậpdâng 22

1.5.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu diện tràn: 22

1.5.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van bằng tràn có cửa van 23

1.5.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu tràn thẳng sang zích zắc 23

2.3 Nghiên cứu các giải pháp nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng 32

2.3.1 Tạo nguồn nước cân bằng cho đập dâng 33

2.3.1.1 Làm ao, bàu nước tích nước dự trữ nước cho đập dâng 33

2.3.1.2 Làm kênh chuyển nước lưu vực về cho đập dâng 33

2.3.2 Nâng cấp, mở rộng quy mô của đập dâng hiện có 34

2.3.2.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van thành tràn có cửa van 34

2.3.2.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu độ tràn 40

2.3.2.3 Nâng cao một phầnngưỡng tràn, một phần làm cửa van điều tiết 41

2.3.2.4 Nâng cao ngưỡng tràn, mở rộng khả năng tháo của bãi ở hai bên để tháo một phần lưu lượng lũ 42

2.3.2.5 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu ngưỡng tràn 42

2.4 Các tiêu chí đặt ra để lựa chọn giải pháp 48

3.1.2 Nhiệm vụ công trình và các thông số chính 50

3.1.3 Điều kiện tự nhiên 55

3.1.3.1 Điều kiện địa hình 55

3.1.3.2 Điều kiện địa chất 55

3.1.3.3 Đặc trưng dòng chảy lũ 55

3.1.4 Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội 56

3.2 Sự cần thiết phải đầu tư nâng cao năng lực điều tiết đập dâng Tà Pao 56

3.2.1 Nhu cầu dùng nước tương lai 57

3.2.1.1 Nhu cầu cấp nước hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 58

3.2.1.2 Nhu cầu dùng nước các khu công nghiệp huyện Hàm Tân 60

3.2.1.3 Nhu cầu chuyển, cấp nước cho lưu vực sông Phan 61

3.2.2 Xác định dung tích điều tiết và mực nước để nâng cao ngưỡng tràn 61

3.3 Các giải pháp hợp lý để nâng cao năng lực điều tiết đập dâng 62

3.4 Tính toán và lựa chọn giải pháp hợp lý 62

3.4.1 Phương án 3: Thay tràn không có cửa van thành tràn có cửa van 62

3.4.1.1 Tính toán điều tiết lũ .62

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Một số dạng đập gỗ 4

Hình 1.2 Một số dạng đập đá tràn nước 5

Hình 1.3 Một số dạng đập bằng rọ đá 5

Hình 1.4 Đập bê tông - vật liệu địa phương 5

Hình 1.5 Đập cao su trên sông vùng trung du 6

Hình 1.6 Đập cao su trên sông suối vùng núi 6

Hình 1.7 Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn 7

Hình 1.8 Một số hình thức ngưỡng tràn 7

Hình 1.9 Một số hình thức tháo xả đập dâng 8

Hình 1.10 Các hình thức tiêu năng đáy 8

Hình 1.11 Các hình thức tiêu năng mặt 9

Hình 1.12 Các hình thức mũi phun trong tiêu năng phóng xa 10

Hình 1.13 Một số loại van trên mặt thường được sử dụng 10

Hình 1.14 Một số loại đập trong lực cải tiến 11

Hình 1.15 Các dạng mặt cắt đập trụ chống chắn nước 11

Hình 1.16 Các dạng mặt cắt đập trụ chống tràn nước 12

Hình 1.17 Các đập dâng trên thế giới 13

Hình 1.18 Các dạng đập cao su 13

Hình 1.19 Đập cao su loại lá chắn (Shield type rubber dam) 14

Hình 1.20 Đập tràn Labyrinth trên thế thới 14

Hình 1.21 Đập dâng ngưỡng tràn thực dụng, đỉnh rộng ở Việt Nam 16

Hình 1.22 Đập dâng cao su ở Việt Nam 16

Hình 1.23 Đập dâng Phước Hòa ở Bình Phước 17

Hình 1.24 Đập dâng Văn Phong ở Bình Định 17

Hình 1.25 Đập dâng Đồng Mới, huyện Bắc Bình 19

Hình 1.26 Phía thượng lưu đập dâng Cô Kiều, huyện Hàm Tân 20

Hình 1.27 Hình thức tràn ngưỡng cong ( Hồ Tuyền Lâm – Đà Lạt) 23

Hình 1.28 Hình thức cấu tạo tràn labyrinth kiểu ngưỡng răng cưa 24

Hình 1.29 Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn zích zắc đặc biệt 24

Hình 1.30 Các dạng đỉnh tràn zích zắc 25

Hình 1.31 Mô hình tràn Sông Móng 26

Hình 1.32 Mô hình 1/2 tràn Phước Hòa 27

Hình 1.33 Hai mô hình nghiên cứu đập tràn phím Piano của giáo sư F Lempérière 27

Hình 1.34 Mô hình đập tràn phím Piano Văn Phong 28

Hình 2.1 Sơ đồ cấp nước cho đập dâng bằng ao, bàu nước 33

Hình 2.3 Chuyển hình thức tràn tự do sang tràn có cửa van 34

Hình 2.4 Đập cao su trên ngưỡng tràn cũ 36

Hình 2.5 Hình dang khối blog tổng quát tính toán bằng bê tông cốt thép 37

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí tràn cầu chì trên ngưỡng tràn cũ 37

Hình 2.7 Đập Saloun (Bình Thuận) trước và sau lúc đặt tràn cầu chì 38

Hình 2.9 Nâng cao mực nước bằng tấm gập mở nhanh 38

Hình 2.8 Cửa van tự lật 39

Hình 2.10 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn 40

Hình 2.11 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn có phần tràn nước và không tràn nước 40

Hình 2.12 Giải pháp nâng cao ngưỡng kết hợp dùng cửa van điều tiết 41

Hình 2.13 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn 42

Hình 2.14 Khả năng tháo của ngưỡng tràn đỉnh rộng 43

Hình 2.15 Khả năng tháo của ngưỡng tràn thực dụng Ôphixêrôp 43

Hình 2.16 Cắt ngang ngưỡng tràn thực dụng 44

Hình 2.17 Đập trước và sau cải tạo theo hình thức tràn phím đàn Piano 45

Hình 2.18 Đập trước và sau khi cải tạo theo hình thức tràn zíchzắc kiểu mỏ vịt 46

Hình 2.19 Cấu tạo tràn mỏ vịt 47

Hình 3.1 Vị trí địa lý công trình đập dâng Tà Pao 50

Hình 3.2 Một số hình ảnh đập dâng tràn Tà Pao 52

Hình 3.5 Mặt cắt hiện trạng tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao 54

Hình 3.6 Sơ đồ quy hoạch nguồn nước La Ngà 58

Hình 3.7 Mặt cắt tràn tự do tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA3) 65

Hình 3.8 Mặt cắt tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao (PA3) 65

Hình 3.9 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn lòng sông (PA3) 66

Hình 3.10 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn thềm sông (PA3) 68

Hình 3.11 Mặt cắt tràn piano tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA4) 71

Hình 3.12 Mặt bằng một đoạn tràn piano tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA4) 71

Hình 3.13 Mặt cắt tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao (PA4) 71

Hình 3.14 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn lòng sông (PA4) 72

Hình 3.15 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn thềm sông (PA4) 74

DANH MỤC BẢNG BIỂUBảng 1.1 Thống kê một số đập dâng đã được xây dựng ở Việt Nam 15

Bảng 1.2 Thống kê các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo địa giới hành chính 18

Bảng 1.3 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo mức độ kiên cố 18

Bảng 1.4 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo hình thức xả lũ 19

Bảng 1.5 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo năng lực phục vụ 19

Bảng 1.6 Bảng phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo cấp công trình 19

Bảng 1.7 Thông số cơ bản một số đập tràn labyrinth đã xây dựng trên thế giới .25

Bảng 2.1 Lượng mưa tại trạm quan trắc giai đoạn 2011-2015 30

Bảng 2.2 Mực nước và lưu lượng một số sông chính giai đoạn 2011-2015 30

Bảng 2.3 Diện tích thảm phủ (rừng) thay đổi theo thời gian 31

Bảng 2.4 Diện tích trồng trọt giai đoạn 2011-2015 31

Bảng 2.5 Hệ số tăng lưu lượng n cuả tràn piano key A so với tràn Creager 45

Bảng 3.1 Lưu lượng đỉnh lũ 55

Bảng 3.2 Kết quả tính toán lượng nước cung cầu khu tưới Tà Pao 56

Bảng 3.3 Nhu cầu nước sinh hoạt huyện Tánh Linh và Đức Linh 58

Bảng 3.4 Nhu cầu cấp nước ngành TTCN hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 59

Bảng 3.5 Nhu cầu nước trồng trọt hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 59

Bảng 3.6 Nhu cầu cấp nước chăn nuôi hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 59

Bảng 3.7 Nhu cầu cấp nước NTTS hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 60

Bảng 3.8 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước khu vực Tánh Linh, Đức Linh 60

Bảng 3.9 Nhu cầu dùng nước các khu công nghiệp huyện Hàm Tân 60

Bảng 3.10 Nhu cầu chuyển, cấp nước lưu vực sông Phan 61

Bảng 3.11 Cân bằng nước nguồn nước La Ngà 61

Bảng 3.12 Kết quả điều tiết lũ P = 0.5% - Phương án tràn cửa van kết hợp hạ ngưỡngtràn (∆Z = 0.2, 0.4, 0.6m) 64

Bảng 3.13 Kết quả điều tiết lũ P = 0.1% - Phương án tràn cửa van kết hợp hạ ngưỡngtràn (∆Z = 0.2, 0.4, 0.6m) 64

Bảng 3.14 Kết quả điều tiết lũ - Phương án nâng cao ngưỡng kết hợp thay đổi ngưỡng tràn tự do sang tràn piano 70

Bảng 3.15 Giá thành xây dựng nâng cấp đập dâng Tà Pao 75

Bảng 3.16 So sánh lựa chọn phương án nâng cấp đập dâng Tà Pao 76

MỞ ĐẦUI TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Bình Thuận là một trong những tỉnh khô hạn nhất cả nước với lượng mưa thấp và phânbố không đồng đều giữa các vùng Về khí hậu chia làm hai vùng rõ rệt: các huyện phíaBắc mang đặc trưng khí hậu của vùng duyên hải miền Trung và các huyện phía Namcó ảnh hưởng của khí hậu vùng Đông Nam Bộ nên lượng mưa cao hơn các huyện phíaBắc Do đặc điểm khí hậu nêu trên nên trong địa bàn của tỉnh có nơi mùa mưa đến sớmvà cũng có nơi thì ngược lại, đặc biệt có những vùng thừa nước và cũng có những vùngthiếu nước trong cùng một địa bàn nên đã xảy ra hạn hán cục bộ.

Ngoài yếu tố mưa lũ thì vấn đề hạn hán do biến động thời tiết, do nghèo thảm phủ thựcvật tạo dòng chảy kiệt trên sông suối và nhu cầu dùng nước ngày càng tăng trên địabàn dẫn đến sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng nước tưới và sinh hoạt trên địa bàn tỉnh.Nhu cầu dùng nước thay đổi và sự diễn biến bất thường của thời tiết và khí hậu làmcho các đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh không đáp ứng được yêu cầu thực tế.Ngoài ra các đập dâng nước hư hỏng, xuống cấp nhanh do chưa quan tâm đến việcquản lý vận hành và bảo dưỡng công trình sau đầu tư; không tuân thủ những qui địnhkỹ thuật, công nghệ; không phù hợp với quy hoạch thủy lợi của địa phương Bởi vậy,việc đánh giá đúng hiện trạng và tìm được các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụngđập dâng tràn, đảm bảo sự phát triển bền vững của hệ thống đầu mối công trình là vấnđề hết sức quan trọng và đặc biệt có ý nghĩa.

Đập dâng Tà Pao được xây dựng trên sông La Ngà, được hưởng lợi từ nguồn nước củanhà máy thủy điện Hàm Thuận – Đa Mi có nhiệm vụ cấp tưới và cấp nước sinh hoạtcho khu vực huyện Tánh Linh, Đức Linh Mặc dù đập dâng Tà Pao mới được thiết kếvà xây dựng xong năm 2014 nhưng do chiều cao ngưỡng tràn thấp nên dung tích trữchỉ khoảng 2.33 triệu m3 Việc nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nhằm tăng dung tích

những tháng mùa khô cho các khu vực lân cận là rất cần thiết và sẽ mang lại hiệu quả

kinh tế xã hội lớn Vì vậy đề tài “ Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng TàPao tỉnh Bình Thuận ” ra đời là rất cần thiết.

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Thu thập số liệu và đánh giá hiện trạng, khả năng điều tiết của các đập dâng.- Đề suất các giải pháp nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng.

- Áp dụng tính toán cho đập dâng Tà Pao.

III PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Phạm vi nghiên cứu về nội dung là đập dâng tràn- Phạm vi nghiên cứu về mặt địa lý là tỉnh Bình Thuận.

IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phương pháp phân tích, thống kê: Thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu.

- Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu có chọn lọc, kế thừa các kết quả nghiên cứu trongvà ngoài nước.

- Phương pháp mô hình toán học: Tính toán điều tiết hợp lý, ổn định công trình chophương án chọn; đưa ra mô hình tràn Piano hợp lý tăng khả năng thoát nước, mở rộngdiện tích tưới, tăng hiệu quả sử dụng của đập dâng.

V BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Luận văn bao gồm những phần sau:Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về đập dâng và nâng cao năng lực điều tiết cho đập dâng

Chương 2 : Nghiên cứu giải pháp nâng cao năng lực điều tiết cho công trình đập dâng Chương 3 : Nghiên cứu giải pháp hợp lý nâng cao năng lực điều tiết cho công trình đậpdâng Tà Pao

Kết luận và kiến nghịPhụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG VÀ NÂNG CAO NĂNGLỰC ĐIỀU TIẾT CHO ĐẬP DÂNG

1.1 Khái niệm, nhiệm vụ và điều kiện áp dụng của đập dâng [1]

1.1.1 Khái niệm, nhiệm vụ

Đập dâng là một hạng mục trong công trình đầu mối của hệ thống thủy lợi, chắn ngangsông có tác dụng chắn nước vừa cho nước tràn qua để khai thác dòng chảy tự nhiên vàrất ít có khả năng điều tiết dòng chảy.

Đập dâng được xây dựng khi:- Có nhu cầu nâng cao mực nước.

- Lưu lượng nước dùng nhỏ hơn lưu lượng nước đến tự nhiên trong từng thángQđi> Qyci (1.1)

Qđi: lưu lượng nước đến từng tháng trong nămQyci: lưu lượng nước cần từng tháng trong năm

- Khi địa hình không cho phép xây dựng hồ chứa do không tạo được bụng hồ.

Đập dâng được xây dựng ngang qua các con sông để làm tăng mực nước tới mức cầnthiết và hướng một phần hoặc toàn bộ dòng chảy vào các kênh dẫn hoặc đường ốngnhằm phục vụ mục đích tưới tiêu, phát điện, giao thông thủy, sử dụng cho các mụcđích công nghiệp hoặc đời sống hàng ngày… Ngoài ra đập dâng còn được sử dụng đểphân dòng lũ quét tới các vùng cần tưới tiêu hoặc với mục đích làm tăng mực nướcngầm.

1.1.2 Ưu, nhược điểm

- Ưu điểm: Đập dâng thường có chiều cao thấp, có kết cấu tương đối đơn giản thicông dễ dàng, không đòi hỏi kỹ thuật cao, vốn đầu tư không cao, ngập lụt ít như biệnpháp hồ.

1.1.3 Điều kiện áp dụng

Đập dâng thường áp dụng cho các sông suối miền núi nơi có độ dốc lớn, địa hình chiacắt mạnh tạo nên độ chênh lệch mực nước thượng hạ lưu, làm chạy máy bơm, tuốc bintự động, lấy nước tưới cho từng khu vực nhỏ, cấp nước dùng cho sinh hoạt, lợi dụngxây dựng các trạm thủy điện nhỏ… phù hợp với điều kiện địa lý tự nhiên, điều kiệnsinh hoạt, canh tác, sử dụng nhân lực và phát triển kinh tế.

1.2 Phân loại đập dâng [2], [3]

1.2.1 Theo vật liệu làm đập

1.2.1.1 Đập gỗ

- Đập cọc gỗ (hình 1.1a): Dùng cọc gỗ kết hợp với vật liệu đất đá.

- Đập tường chống (hình 1.1c): Bản chắn nước và các tường chống đều bằng gỗ- Đập cũi gỗ (hình 1.1b): Dùng cũi gỗ, trong đó chứa đất cát, đá để tạo thành đập.Hiện nay giá thành gỗ xây dựng không phải là rẻ, nhất là trong tình hình hiện nay diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp Do đó các đập này hầu như không còn được xây dựng.

- Đập trên nền đá (hình 1.2b): có mặt tràn dốc hơn, ở đỉnh và chân mái hạ lưu có khốibê tông để giữ ổn định Mặt tràn được xây bằng tấm bê tông hoặc đá có kích thướclớn.

Do khối đá đổ thân đập có chuyển vị trên mặt tràn nên thường bị biến dạng sau mùalũ, do đó công tác tu sửa phải được tiến hành nhiều năm.

16.82 15.2 a)

1.2.1.4 Đập hỗn hợp bê tông, bê tông cốt thép - vật liệu địa phương

Thân đập gồm vỏ bọc ngoài bằng bê tông, bê tông cốt thép và phần lõi bằng đất hay đá.

§¸ x©y

1.2.1.5 Đập cao su

Thân đập là một túi cao su có thể bơm căng bằng nước hay không khí để tạo thành vậtchắn nước, thành túi được gắn chặt với bản đáy bằng BTCT tiếp giáp với nền Khitháo lũ thì xả hết nước hay không khí để túi xẹp xuống bản đáy và nước chảy tràn tựdo.

- Đập cao su trên vùng trung du (hình 1.5): có mặt cắt tương đối rộng, dòng chảy êmthích hợp với khả năng mở rộng nhịp khi bố trí đập cao su Trường hợp lòng sông quárộng có thể bố trí một số trụ trung gian.

Hình 1.5 Đập cao su trên sông vùng trung du

1- Túi đập; 2- Buồng bơm; 3- Buồng quản lý; 4- Ống bơm, tháo nước; 5- Ống xảan toàn; 6- Ống thoát khí; 7- Ống quan trắc mực nước; 8- Cửa nước vào, ra.- Đập cao su trên sông suối vùng núi (hình 1.6): Sông suối vùng núi thường dốc,dòng chảy siết, lượng bùn cát lớn và dòng chảy qua đập dễ sinh rung động làm bàomòm, xé rách túi đập Do đó khi bố trí phải đặt cao tấm bản đáy móng và làm mộtđoạn dốc nghiêng sau ngưỡng.

Hình 1.6 Đập cao su trên sông suối vùng núi

1- Sân trước; 2,3- Tường cánh thượng, hạ lưu; 4- Tường bên; 5- Túi đập; 6- Néo;

7 Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn (hình 1.7): làm tăng dung tích hữu ích trong mùakiệt Mùa lũ đến lại cho xẹp túi cao su đảm bảo tháo lũ tự do, không làm dâng mựcnước hồ.

Hình 1.7 Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn

1- Mặt tràn xả lủ; 2- túi đập bơm khí; 3- Đường néo; 4- Đường ống bơm, tháo.

1.2.2 Theo hình thức ngưỡng tràn

a) b)

1.2.3 Theo hình thức tháo xả lũ

Đập vừa có khả năng chắn dâng nước vừa cho nước tràn qua Căn cứ vào cao trình cửavào công trình tháo lũ có thể phân biệt:

- Đập tràn mặt: tràn tự do hoặc có cửa van.

- Đập có lỗ xả sâu: lỗ xả được đặt ở đáy đập (cống ngầm), trong thân đập (đường ống), có thể đặt ở bờ (đường hầm).

- Đập kết hợp tràn mặt và xả sâu.

Hình 1.9 Một số hình thức tháo xả đập dâng

1.2.4 Theo giải pháp tiêu năng

Có ba hình thức tiêu năng với ba hình thức nối tiếp dòng chảy ở hạ lưu Khi mực nướchạ lưu thay đổi các hình thức đó có thể chuyển đổi cho nhau:

1.2.4.1 Tiêu năng đáy

a) b)

Hình 1.10 Các hình thức tiêu năng đáy

- Thường dùng với cột nước thấp, địa chất nền tương đối kém Người ta thường dùngcác biện pháp như đào bể (hình 1.10a), xây tường hoặc bể (hình 1.10b), tường kết hợp(hình 1.10c).

- Ưu điểm: Biện pháp có hiệu quả tốt và được ứng dụng rộng rãi.

- Nhược điểm: Khi cột nước cao phải hạ thấp đáy và bảo vệ kiên cố sân sau Lúc đóhình thức tiêu năng đáy không còn kinh tế.

- Nhược điểm: Làm việc không ổn định khi mực nước hạ lưu thay đổi nhiều, ở hạ lưucó sóng ảnh hưởng đến sự làm việc của các công trình khác.

a)Mũi phun liên tục b) Mũi phun không liên tục

Hình 1.12 Các hình thức mũi phun trong tiêu năng phóng xa

1.2.5 Theo điều tiết lưu lượng có cửa van hay không có cửa van

Nhược điểm của cửa van: việc chế tạo, thi công và quản lý vận hành phức tạp Do vậy,cửa van thường chỉ áp dụng cho những công trình có mực nước, lưu lượng lớn và khuvực ngập ở thượng lưu lớn.

Ở đập tràn thường sử dụng loại van trên mặt Đặc điểm của loại này là khi đóng đầuvan nhô lên khỏi mặt nước.

1.2.6 Theo hình thức giữa ổn định

- Đập trọng lực: giữ ổn định nhờ trọng lượng bản thân Ban đầu mặt cắt đập bê tôngtrọng lực được thiết kế dạng hình thang hoặc hình chữ nhật, sau này do tiến bộ kỹthuật đã được thiết kế dạng hình cong hoặc đa giác Đập trọng lực có thể làm bằng bêtông hoặc đá xây Một số dạng cải tiến của đập trọng lực nhằm giảm khối lượng bêtông xây đập: đập trọng lực khe rỗng (hình 1.14a), đập trọng lực có lỗ khoét lớn (hình1.14b), đập trọng lực ứng suất trước (hình 1.14c), đập trọng lực lắp ghép kiểu ngănhộp.

a) b) c)

Hình 1.14 Một số loại đập trong lực cải tiến

- Đập trụ chống: đập được tạo bởi các bản chắn nước nằm nghiêng về thượng lưu vàcác trụ chống Vật liệu xây dựng đập thường là bê tông cốt thép; với các đập thấp cóthể sử dụng vật liệu gạch, đá xây Đập có các hình thức sau:

+ Theo hình thức chắn nước:

Hình 1.15 Các dạng mặt cắt đập trụ chống chắn nước Đập bản phẳng: mặt chắn nước là các bản phẳng (hình 1.15a).

 Đập liên vòm: mặt chắn nước là các bản dạng vòm nối liên tục với bản

 Đập to đầu: phần đầu của trụ được mở rộng ra tạo thành bản chắn nước(hình 1.15c).

 Đập liên cầu: bản chắn nước là những mặt cong hai hướng nối liền với trụ.

+ Theo dạng tuyến trên mặt bằng

1.3 Tổng quan các loại đập dâng đã được ứng dụng trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Tình hình xây dựng đập dâng trên thế giới

Từ xa xưa, con người đã biết dùng vật liệu tại chỗ như đất đá, cành cây, gỗ để chặndòng chảy trên các sông suối để nâng cao mực nước, lấy nước vào các kênh đất tựnhiên và nhân tạo để phục vụ sản xuất và sinh hoạt Đập dâng là loại hình công trìnhthủy lợi thứ hai được nhân loại phát minh sau kênh mương Ngày nay, với sự pháttriển như vũ bão của khoa học - kỹ thuật, các công trình thủy lợi cũng được chú trọngvà có bước đột phá lớn về hình thức, vật liệu và thời gian thi công Trên thế giới hàngloạt đập dâng được xây dựng để phục vụ tưới và phát điện đơn cử như: Đập TumwaterCanyon (Mỹ); đập Irwell Ramsbottom, Bury ở Anh; đập Mildura xây dựng trên sôngMurray ở Mỹ…

Trên thế giới, vấn đề xây dựng đập dâng được quan tâm từ rất sớm ở Hy Lạp La Mã cổđại, Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ … Các nghiên cứu đi sâu vào các khía cạnh về phương

pháp tính toán thấm, ứng suất, ổn định trong thiết kế, vật liệu, hình thức mặt cắt, hìnhthức tiêu năng, xử lý nền, phương pháp thi công …

Đập dâng Mildura ở Mỹ Đập dâng Irwell Ramsbottom ở AnhHình 1.17 Các đập dâng trên thế giới

Ngoài hình thức đập truyền thống, các đập dâng cao su đã xây dựng hàng ngàn trên 20quốc gia hay trên các sông vùng nhiệt đới thuộc Indonesia và trên các sông miền núivới dòng chảy dữ dội ở miền Tây nước Mỹ Trung Quốc là một trong những quốc giacó bước đột phá trong ứng dụng đập cao su vào công trình thủy lợi từ nhiều năm nayvới trên 1.100 đập lớn nhỏ, trong đó có đập dài nhất thế giới vừa được xây xong trênsông Trường Giang (chiều dài trên 1000m, cao 2.7m) Các nước như Philippines,Malaysia…cũng đã xây dựng nhiều đập cao su trên các sông rạch vùng ven biển đểngăn mặn, giữ ngọt.

a)Đập cao su vận hành bằng nước b)Đập cao su vận hành bằng khíHình 1.18 Các dạng đập cao su

chắn bằng thép Ưu điểm của nó so với đập cao su truyền thống là bảo vệ cao su khỏinhững vật sắc nhọn và kéo dài tuổi thọ của đập.

Hình 1.19 Đập cao su loại lá chắn (Shield type rubber dam)

Lâu nay, đập tràn zích zắc truyền thống đã được áp dụng thành công tại rất nhiều nơitrên thế giới Tràn zích zắc đầu tiên được xây dựng ở Australia vào năm 1941, có lưulượng xả lớn nhất Q=1020m3/s, cột nước tràn H=1.36m, chiều cao ngưỡng trànP=2.13m, số nhịp n = 11 Những nghiên cứu sâu về lý thuyết và mô hình có từ cuốinhững năm 60, đầu những năm 70 của thế kỷ XX Tràn zích zắc lớn nhất hiện nay làđập Ute trên sông Canadian ở New Mexico có Qmax=15700m3/s, cột nước trànH=1.36m, chiều cao ngưỡng tràn P = 9.14m; n = 11 chu kỳ zích zắc, tổng chiều dàiđỉnh là W = 1024m trên đường tràn rộng 256m Ngoài kiểu tràn zích zắc kiểu truyềnthống, nhóm của ông F Lempérière (Hydrocoop- France) nghiên cứu ra đập tràn phímđàn piano (PKW) với các ô chữ nhật trên mặt bằng.

a)Đập tràn Labyrinth Ute, ở New Mexico b)Đập tràn Labyrinth ở TexasHình 1.20 Đập tràn Labyrinth trên thế thới

1.3.2 Tình hình xây dựng đập dâng ở Việt Nam

Việt Nam có điều kiện địa hình, địa chất và sông ngòi phù hợp nên việc xây dựng cácđập dâng và hồ chứa phát triển mạnh Từ thời Pháp thuộc cũng đã xây dựng một sốcông trình đập dâng như đập Bái Thượng ở Thanh Hóa, đập Đô Lương ở Nghệ An,đập Thạch Nham ở Quảng Ngãi…Sau khi đất nước thống nhất, cao trào làm thủy lợiđược đẩy nhanh để phục vụ sản suất, hàng loạt đập dâng được xây dựng đặt biệt là ởvùng đồi núi.

Các đập dâng tạm bằng cọc gỗ kết hợp đất đá do dân tự phát bị sạt lở, hư hỏng nặngqua mỗi mùa mưa bão như Đập Suối Phầy, đập Na Vậy, đập Co Lộc khu vực TháiNguyên nên các hình thức đập dâng bê tông cốt thép, bê tông cốt thép – vật liệu địaphương được ứng dụng xây dựng nhiều với hình thức ngưỡng tràn là tràn thực dụng vàtràn đỉnh động, hoặc kết hợp với cửa van.

Bảng 1.1 Thống kê một số đập dâng đã được xây dựng ở Việt Nam

T N Lưu

Chi Lo

m (m (m1 B

9 6 42 Đỉ5 T

â Hà 10 11 48 Th6 T

h Hà 17 2, 60 Đỉ7 T

h Qu 16 11 20 Th8 T

h Th 26 6, 91 Th9 Đ

ồ Ph 21 59 Th1

0 SuQu 5, 30Thự1

a) Đập dâng Bái thượng b) Đập dâng Đồng CamHình 1.21 Đập dâng ngưỡng tràn thực dụng, đỉnh rộng ở Việt Nam

Đập dâng cao su đầu tiên được xây dựng ở nước ta vào tháng 09-1997 là đập cao suNgọc Khô huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam Từ đầu năm 1999, chúng ta đã tự thiếtkế và thi công đập; đặc biệt từ năm 2001, bộ phận chính của đập là túi cao su đã đượcchế tạo tại Việt Nam với chất lượng cao và đưa sử dụng tại nhiều nơi như: đập cao suSa Cá ở Đồng Nai (cao 1.5m dài 10m), đập cao su Ông Kinh ở Ninh Thuận (cao 1.5mdài 20m), đập cao su trên Suối Cát – Bình Định (cao 2m, dài 36m) và đập Lai Giang –Bình Định (cao 3m, gồm 4 khoang mỗi khoang dài 20m).

a)Đập dâng cao su Lại Giang, Bình Định b)Đập dâng cao su Trà Sư, Kiên GiangHình 1.22 Đập dâng cao su ở Việt Nam

Tuy nhiên do tình hình biến đổi khí hậu như hiện nay, về mùa mưa lượng nước mưatập trung lớn; về mùa khô thì nắng hạn gay gắt dòng chảy kiệt ít Với mục đích tăng độan toàn, khả năng trữ nước, khả năng kiểm soát lũ của các đập dâng; ta đã áp dụng vàxây dựng một số đập dâng hình thức ngưỡng tràn zíchzắc dựa theo các nghiên cứutrong và ngoài nước Có thể kể tên một số đập dâng tiêu biểu sau:

 Đập dâng Phước Hòa, tỉnh Bình Phước cấp nước cho nhu cầu dân sinh và côngnghiệp của tỉnh Bình Dương là 1,3 triệu m3/ngày; Bình Phước là 432 ngàn m3/ngày;

Long An 350 m3/ngày; Tây Ninh 300m3/ngày và Tp.HCM là 900m3/ngày Ngoài ra,29.900 ha đất nông nghiệp được mở tưới tại khu vực Tân Biên (Tây Ninh), Đức Hòa(Long An), xã Thái Mỹ.Dung tích điều tích của đập dâng: 2.45 triệu m3 Hình thức trànLybyrinth dạng mỏ, chiều dài đường tràn 186m.

Hình 1.23 Đập dâng Phước Hòa ở Bình Phước

 Đập dâng Văn Phong: Cấp nguồn nước phục vụ cho dân sinh và đảm bảo nướctưới cho 13.000 ha đất canh tác huyện phía Bắc của tỉnh Bình Định Hệ thống kênhtưới dài

hơn 274km và hơn 3.350 công trình trên kênh Tổng chiều dài đập hơn 542m trong đóphần đập tràn dài 473,75m gồm 301,75m tràn phím đàn piano ở 2 bên và 172,00mtràn xả sâu ở giữa với 10 khoang tràn Còn lại là đập không tràn ở 2.bờ.

Hình 1.24 Đập dâng Văn Phong ở Bình Định

1.4 Tổng quan các loại đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận

1.4.1 Hiện trạng các công trình đập dâng

Bình Thuận là một trong những tỉnh khô hạn nhất nước, lượng mưa thấp (trung bình từ

nước nghiêm trọng vào mùa khô gây không ít khó khăn cho sản xuất và sinh hoạt chodân cư vùng này Nhưng nhờ sự đầu tư xây dựng đúng hướng các công trình thủy lợi,từ một tỉnh khô hạn, Bình Thuận đã chủ động được nguồn nước; cơ bản đáp ứng nhucầu nước sinh hoạt của nhân dân Đồng thời, phục vụ sản xuất nông nghiệp, đẩy mạnhchuyển dịch cơ cấu cây trồng, hình thành nhiều vùng sản xuất chuyên canh cây trồngcó hiệu quả kinh tế cao góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững, xóa đói giảmnghèo Tổng năng lực thiết kế tưới của các công trình thủy lợi hiện đang khai tháckhoảng 58.704 ha.

Sự xuất hiện và phát triển của đập dâng tràn là một đòi hỏi thực tế khi xây dựng hệthống đầu mối phục vụ yêu cầu thủy lợi, thủy điện nhưng việc xây dựng này lại khácnhau ở các vùng Do vậy cần có sự điều tra và phân tích hiện trạng để rút ra những kếtluận về mặt thực tiễn áp dụng cho từng khu vực trên địa bàn tỉnh.

Mục tiêu của việc đánh giá hiện trạng đập dâng tràn là tổng hợp các kết quả điều tra,lập bảng thống kê, phân tích số liệu và đánh giá kết quả điều tra Từ đó đưa ra bứctranh hiện trạng và phát hiện những vấn đề liên quan đến đập dâng cần giải quyết.Công tác điều tra thu thập tài liệu đã được tiến hành bằng các phương pháp khác nhaunhư: Khảo sát bằng mắt; chụp ảnh; điều tra, phỏng vấn trực tiếp tại thực địa ở một sốđập dâng đại biểu cho từng khu vực trong tỉnh; nghiên cứu hồ sơ thiết kế một số đậpdâng.

Từ số liệu điều tra, tiến hành thống kê số liệu và phân tích dưới những góc độ sau:1 Theo địa giới hành chính:

Bảng 1.2 Thống kê các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo địa giới hành chínhH

H Đức

lư 12 28 3 24 9 7 16 14 11T

ỷ 10 24.7 2.6 21 7 6.14 12.3 102 Theo mức độ kiên cố:

Bảng 1.3 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo mức độ kiên cốT

ổ Đậ ĐậS

ố 11 10

3 Theo hình thức tháo xả lũ:

Bảng 1.4 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo hình thức xả lũT

h Tràntự TrS

4 Theo khả năng phục vụ:

Bảng 1.5 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo năng lực phục vụN

ăSố <100lT

5 Theo cấp công trình: (Xác định cấp công trình theo tiêu chuẩn QCVN 04-05/2012)Bảng 1.6 Bảng phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo cấp công trình

Cấp Cấp CấS

6 Theo mức độ bồi lắng:

Hầu hết các công trình đều bị bồi lắng nhiều, hàng năm phải tổ chức người dânnạo vét vào mùa khô Xét riêng trong số 113 đập xây kiên cố chỉ có 15 công trình cócống xả cát.

 Một số n hậnxét :

Qua kết quả điều tra về thực trạng đập dâng tràn, rút ra một số nhận xét như sau:

- Đập dâng đa phần được xây dựng với hình thức tràn ngưỡng đỉnh rộng, tràn tự dongưỡng thực dụng chỉ áp dụng chủ yếu ở những đập bê tông xây dựng mới những nămgần đây.

- Tiêu năng sau đập chủ yếu là tiêu năng tự nhiên, nếu có phần tiêu năng thì thường làtiêu năng đáy bằng bể.

- Hầu hết các công trình đã xây dựng đều không có thiết bị chống thấm, nếu có thì chỉở những đập bê tông xây dựng những năm gần đây Với tình trạng không xử lý nềnphổ biến, thân đập xây cứng thường bằng đá xây hoặc bê tông trên nền cát cuội sỏilàm cho nền biến dạng do lún, gây nứt thân đập, khe nứt ngày càng mở rộng do lúnphát triển và tác động của dòng chảy qua khe Như đập tràn Ma Giăng bằng đá xây bịhư hỏng sụp hoàn toàn; đập Sông Quận kết cấu đá xây bị thói mạch vữa, nước thấmqua tường cánh bên trái đập, tường bên sân tiêu năng và đáy bị sụp hoàn toàn.

- Các công trình đã xây dựng thường không có cống xả cát nên giảm hiệu suất lấynước và chất lượng nước lấy vào kênh.

- Việc khai thác cát trước đập của nhân dân địa phương gây xói lở hư hỏng cho đập.- Đập dâng xây dựng phục vụ cho tưới là chính.

 Đa số công trình đã đảm bảo đủ nước theo thiết kế.

 Một số ít không đảm bảo mức tưới như đập dâng Cô kiều từ năm 2013 – 2014vụ Đông xuân không đủ nước tưới cho 85/145ha và cấp nước sinh hoạt cho nhà máynước Tân Thắng.

Hình 1.26 Phía thượng lưu đập dâng Cô Kiều, huyện Hàm Tân

 Một số công trình có nâng cấp để mở rộng diện tích tưới như đập dâng 812xây dựng năm 1976 được nâng cấp hoàn chỉnh năm 2006 cùng với thiết kế hệ thốngkênh 812 - Cà Giây mở rộng đưa nước về tưới cho khoảng 500 ha các xã Sông Bình,Bình Phụ, Hòn Mốc, Láng Xéo, Sông Mao Đập Ba Bàu đưa vào khai thác từ 8/2000,

đến năm 2002 phần đập đầu mối được nâng cấp để tăng dung tích chứa từ 3 triệu m3lên 6.938 triệu m3.

- Đập dâng đã xây dựng đa phần là các công trình nhỏ lẻ, công trình cấp II và IIIchiếm tỉ lệ rất nhỏ 0.89%.

1.4.2 Những vấn đề đặt ra cần giải quyết

Thực trạng nêu trên đã đưa đến những vấn đề bức bách sau:

1 Các công trình đập dâng trên địa bàn tỉnh hiện nay có kết cấu đơn giản nhưng chưađảm bảo một số yêu cầu cần thiết như vấn đề an toàn sau mỗi trận lũ, vấn đề thấmdưới nền chưa được giải quyết ở đại đa số đập Nguyên nhân chính dẫn đến hư hỏng làdo công trình xây dựng đã lâu, chưa được đầu tư kinh phí để tu sửa, nâng cấp nên đãgây ra hiện tượng thấm, sạt lở mái đập khả năng mất an toàn rất lớn trong mùa mưabão.

2 Số công trình phục vụ tưới liên xã, liên huyện ít, thường chỉ phục vụ tưới trongphạm vi hẹp nhưng tình trạng thiếu nước vẫn thường xuyên xảy ra Chủ yếu do cácnguyên nhân sau:

- Các đập được xây dựng chủ yếu trên các sông suối nhỏ thường không có trạm quantrắc thủy văn nên việc tính toán thủy văn gặp nhiều khó khăn dẫn đến sai sót trong quymô công trình.

- Do biến đổi khí hậu lượng mưa trong năm giảm đi nhiều, nắng nóng, bốc hơi nhiềulàm giảm nguồn nước thượng nguồn.

- Mặt khác sự thay đổi cơ cấu cây trồng, mùa vụ cũng như sự thay đổi của các hộdùng nước làm giảm hiệu quả sử dụng của đập do đập làm việc không theo đúng thiếtkế.

3 Phân cấp quản lý khai thác công trình chưa rõ ràng và hợp lý, đặc biệt là những đậpdâng nhỏ chưa có quy chế, mô hình tổ chức và các quy định quản lý cụ thể để các địaphương thống nhất thực hiện.

4 Lực lượng quản lý khai thác công trình còn mỏng trong điều kiện các công trình

trình độ văn hóa, công tác ý thức bảo vệ chung còn hạn chế nên thường dẫn đến tìnhtrạng thả gỗ trên sông làm sứt mẻ đập.

1.5 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về nâng cao năng lực điều tiết củađập dâng

Nhiều nước trên thế giới đã xây dựng và phát triển toàn diện lý thuyết cũng như thựcnghiệm, tổng kết thành tiêu chuẩn thiết kế đập dâng Tuy nhiên, sự phát triển của khoahọc kỹ thuật dẫn đến sự thay thế các tiêu chuẩn cũ bằng tiêu chuẩn mới cao Ngoài ra,do những năm gần đây tình hình diễn biến khí hậu trên thế giới và ở Việt Nam nóiriêng đều rất phức tạp và có xu hướng ngày càng bất lợi Mùa mưa thì lượng mưa tậptrung lớn, cường suất mưa cao, lớp phủ thực vật ngày càng cạn kiệt dẫn đến lũ tậptrung nhanh; mùa khô thì nắng hạn gay gắt lượng dòng chảy kiệt ngày càng ít, nhiềusông suối về cuối mùa khô không thể tạo ra dòng chảy mặt Mặt khác nhu cầu dungnước ngày càng tăng, nhu cầu dung nước thay đổi làm quá tải năng lực thiết kế củađập dâng.

Các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng bằng việc nâng cao mực nước kết hợp mởrộng khả năng tháo là vấn đề đang được nhiều nước trên thế giới và trong nước quantâm Một số giải pháp đã được ứng dụng:

1.5.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu diện tràn:

Nâng cao ngưỡng tràn đồng thời mở rộng ngưỡng tràn làm tăng khả năng tháo màkhông tăng tỷ lưu, giải pháp này khắc phục được nhược điểm của tăng cột nước tràn,mà không phải nâng cao đỉnh đập; chi phí nâng cấp tràn nhỏ do không phải thay đổitoàn bộ hệ thống công trình tháo lũ.

Tuy nhiên cần căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình tuyến tràn có cho phép mở rộnghay không và vấn đề nối tiếp giữa kết cấu cũ và mới cũng cần phải xem xét.

Mở rộng ngưỡng tràn bằng cách đẩy ngưỡng tràn về phía thượng lưu chuyển từngưỡng thẳng sang ngưỡng cong nhằm tăng khả năng tháo như hình thức ngưỡng trànHồ Tuyền Lâm, Đà Lạt.

Hình 1.27 Hình thức tràn ngưỡng cong ( Hồ Tuyền Lâm – Đà Lạt)

1.5.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van bằng tràn có cửavan

Khi cần tăng khả năng an toàn về tháo trong điều kiện địa hình hẹp, địa chất tốt có thểhạ thấp cao trình ngưỡng tràn và lắp thêm cửa van Giải pháp này có ưu điểm là khảnăng tháo lớn, tính chủ động cao, không làm tăng ngập lụt, khả năng vượt tải lớn, khảnăng đảm bảo an toàn cao.

Tuy vậy giải pháp có nhược điểm là hình thức kết cấu phức tạp hơn, kỹ thuật thi côngkhó hơn; vận hành sử dụng đòi hỏi tính khoa học hơn, tính chính xác cao hơn; chi phíđầu tư, chi phí quản lý cao; có khả năng xảy ra sự cố kẹt van.

Giải pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trên địa bàn tỉnh Bình Thuận như năm 2016dự án nâng cấp đập dâng Cô Kiều chuyển từ hình thức ngưỡng tràn tự do (Btràn tự do =90m, ứng với MNDBT +11.40m) sang tràn có cửa van (Btràn cửa = 63.10m ứng vớiMNDBT mới +12.60m, cao trình đặt cửa +9.60m) chống hạn cho cho 345 ha đất canhtác các xã Sơn Mỹ, Tân Thắng và Thắng Hải huyện Hàm Tân.

1.5.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu tràn thẳng sang zích zắc

Nâng cao ngưỡng tràn đồng thời tăng khả năng tháo của tràn bằng giải pháp cải tạongưỡng tràn đỉnh rộng hoặc thực dụng thành dạng ngưỡng tràn zích zắc (ngưỡngLabyrinth hay ngưỡng Piano) Kiểu ngưỡng tràn mới có năng lực tháo nước lũ lớn hơnnhiều so với các kiểu truyền thống, thì ứng với việc giữ nguyên cao trình đỉnh đập

không tràn (khi sử dụng đập tràn kiểu truyền thống), chúng ta có thể nâng cao trìnhmực nước dâng bình thường lên và như vậy nâng cao được dung tích hữu ích.

Tuy nhiên giải pháp này đòi hỏi nhiều về điều kiện địa chất, địa hình khu vực thượnglưu tràn, yêu cầu về kỹ thuật và chi phí xây dựng cao.

Đập tràn kiểu mới có ngưỡng zích zắc đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới vàđã đem lại hiệu quả: tăng năng lực tháo, nâng cao an toàn cho đập chắn, nâng cao dungtích hữu ích, giảm diện tích ngập lụt và đền bù Trong đó Pháp, Angiêri, Trung Quốclà những nước khởi đầu, đã và đang tiếp tục nghiên cứu để áp dụng loại đập tràn này.Ở Việt Nam, tràn zích zắc đã được nghiên cứu và ứng dụng vào một số công trình nhưtràn sông Móng, đập dâng Văn Phong, tràn Tiên Thành

Hình 1.30 Các dạng đỉnh tràn zích zắc Ứng dụng tràn Labyrinth trên thế giới và ở Việt Nam:

- Tràn Labyrinth được xây dựng trên khắp thế giới, nước ứng dụng loại tràn nàynhiều nhất là Mỹ và Bồ Đào Nha Tràn có lưu lượng thoát lớn nhất hiện nay là trànUte thuộc Mỹ.

Bảng 1.7 Thông số cơ bản một số đập tràn labyrinth đã xây dựng trên thế giới.

H Pm

gu Pout 12 1. 3. 12 28 2 QuiAl

fai Pout 1999 99 1. 2. 13 37 1 QuiAl

ijo Pout 1991 52 1. 2. 8. 21. 1 MagAr

co Pout 2001 85 1. 2. 13 16. 1 QuiA

vo Aust 1970 14 2. 3. 13 26 10 DarviBa

rtl US 1983 59 2. 3. 18 70 20 MayBe

lia Zaire 40 2. 3/ 18 31 2 MagBe

ni Alge 1944 10 0. 4 62 20 AfshBo

ar US 1978 38 1. 2. 18 53 2 BabbCa

ld Pout 2001 21 0. 2. 7. 28. 1 QuiCa

rty US 1977 38 1. 4. 18 54 2 AfshFo

res US 1988 76 1. 2. 6. 21 2 Lux (Ga

rla US 1982 25 0. 1. 4. 19 3 Lux/Ge

n Pout 11 1. 3. 12 30 2 QuiHa

rte Alge 1983 35 1. 3. 9. 28 3 Lux (

yr US 25 1. 3. 9. 45 2 Lux (

lu Moz 1985 60 1. 1. 4. 24. 3 MagJu

tar Brazi 1983 86 0. AfshKe

dd Alge 1985 25 2. 3. 8. 26 2 Lux (Ki

zil Turk 22 4. 4. 75 26 5 YildiM

ete US 1972 23 1. 4. 5. 17 4 CHNa

ve Trini 1974 48 1. 3. 5. 12 10 PhelO

ha New 1980 54 1. 2. 6. 37 12 WalsPa

co Brazi 1980 34 2. 4. 8. 41. 15 MagPi

sa Pout 50 1. 3. 8. 20 1 QuiQ

ui US 1973 26 2. 3. 13 26 4 MagRi

sts US 15 2. 3. 83 41 9 VerRo

lli US 18 2. 3. 47 9 TulliSa

co Brazi 1986 64 1. 45 24 QuiS

D Pout 1993 16 1. 3. 7. 22. 2 MagSa

16 USCOW

or Aust 1941 10 1. 2. 13.4 31. 11 AfshFl

a US 1990 15 2. 7. 95 67 4 LasVTo

* Tràn xả lũ Sông Móng (Bình Thuận):

- Lưu lượng xả: Qtk = 224,44 m3/s- Cột nước tràn max: H = 2,54 m- Chiều cao ngưỡng tràn: 5,1 m- Số răng: n = 2

- Chiều dày răng: t = 0,30 m- Góc α = 12ο.

- Tổng chiều dài tràn: L= 53,20m Hình 1.31 Mô hình tràn Sông Móng

Hình 1.32 Mô hình 1/2 tràn Phước Hòa

* Tràn xả lũ Phước Hòa (Bình Phước):

- Tràn có cửa kết hợp tràn mỏ vịt.- Lưu lượng xả:Qmax = 8700 m3/s- Cột nước tràn max: Hmv=7.85m;Hcửa=18.25m.

- Tổng chiều dài tràn mỏ vịt: L= 190m- Chiều dài tràn có cửa: L=40m

- Số răng tràn trên mỏ vịt: n=20

1.5.3.2 Ngưỡng tràn phím tràn Piano (PKW) [4], [5], [6], [12]

Nhóm của ông F Lempérière (Hydrocoop- France) nghiên cứu tìm ra kiểu đập trànmới này với kiểu thiết kế đầu tiên đã được thử nghiệm vào năm 1999 ở phòng thínghiệm L.N.H.E của Điện lực Pháp và vào năm 2002 ở trường đại học Roorke của ẤnĐộ cùng với trường đại học Biskra của Algeria.

a) Mô hình nghiên cứu tràn phím đànPiano kiểu A

b) Mô hình nghiên cứu tràn phím đànPiano kiểu B

Hình 1.33 Hai mô hình nghiên cứu đập tràn phím Piano của giáo sư F LempérièreTừ năm 2000, nhiều nghiên cứu và thí nghiệm mô hình về tràn theo kiểu Labyrinth cóthể bố trí được trên đập trọng lực thông thường đã được thực hiện ở Pháp, Algeri,Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam và Thụy Sỹ Một số kiểu đã được cố gắng tối ưu về

tràn đã được nghiên cứu và thí nghiệm, nhiều giải pháp có tính khả thi song các kiểuthuận lợi nhất đã được xây dựng trên hai nguyên lý sau:

- Các tường có dạng chữ nhật trên mặt bằng, tương tự như các phím đàn piano; cũngvì vậy kiểu tràn này được đặt tên là tràn phím đàn piano, gọi tắt là tràn phím đàn, từtiếng Anh là Piano Keys Weirs, viết tắt là P.K Weirs.

- Các tường theo phương thẳng góc với dòng chảy đều được bố trí theo mặt dốc(nghiêng) Bố trí này tạo nên thuận lợi về phương diện thủy lực, nhất là trong trườnghợp lưu lượng xả lớn, đồng thời lại giảm được chiều rộng đáy của kết cấu, và do vậy,có thể bố trí tràn phím đàn trên các đập tràn hay đập trọng lực thông thường.

- Về điều kiện thi công, tràn phím đàn có thể được xây dựng bằng bê tông cốt thépđúc sẵn hoặc đổ tại chỗ Trong trường hợp tường thấp, có thể chọn chiều dầy tường từyêu cầu sử dụng cốt thép Trường hợp H < 2 m, có thể sử dụng tường thép có các đaităng cứng Chi phí xây dựng theo một mét chiều rộng tràn thường tỉ lệ với H.

- Không nên bố trí kết cấu gia cường hay các thanh giằng tại các tường ở ô vào và ôra vì chúng có thể làm các vật nổi mắc lại.

Hình 1.34 Mô hình đập tràn phím Piano Văn Phong

Cùng đóng góp cho phát triển lý thuyết và thực nghiệm về khả năng tháo nước của đậptràn phím đàn Piano, trong nước đã có hai tác giả là Trương Chí Hiền và Huỳnh Hùng(khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách khoa TPHCM) nghiên cứu khả năngtháo của 3 dạng đập tràn phím piano trên mô hình vật lý nhằm tiếp tục bổ sung cho cáckết quả đã nghiên cứu theo kiểu A và B của F Lempèrière & A.Oumane.