Nghiên cứu giải pháp gia cố tạm mái đập đất khi nước tràn đỉnh đối với hồ chứa nhỏ

LỜI CAM ĐOAN Tên tơi Hồng Văn Tân, học viên lớp cao học 23C11, trường Đại học Thủy Lợi, chun ngành xây dựng cơng trình thủy khóa 2014-2016 xin cam đoan luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “ Nghiên cứu giải pháp gia cố tạm mái đập đất nước tràn đỉnh hồ chứa nhỏ - áp dụng cho Hồ Chấn Sơn, tỉnh Quảng Nam ” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Tác giả Hồng Văn Tân i LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu giải pháp gia cố tạm mái đập đất nước tràn đỉnh Hồ chứa nhỏ trường hợp có lũ lớn khẩn cấp kết nghiên cứu nỗ lực nghiêm túc tác giả sở trau dồi lý luận từ tài liệu, sách báo nhà khoa học, chuyên gia nghiên cứu công bố, với hướng dẫn, góp ý chun mơn Thầy, giáo khoa Cơng Trình trường Đại học Thủy Lợi Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Hồ Sỹ Tâm, thầy giáo trực tiếp hướng dẫn khoa học, giúp đỡ tận tình tác giả suốt trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trường đại học Thủy Lợi, khoa Cơng Trình, phịng Đào Tạo giúp tác giả trau dồi nhiều kiến thức quý báu năm học tập trường Xin chân thành cảm ơn Xí nghiệp Tư vấn - khảo sát - thiết kế trực thuộc Công ty TNHH MTV KTCTTL Cầu Sơn, Viện Kinh tế Quản lý Thủy lợi - Nơi tác giả công tác, bạn đồng nghiệp gia đình động viên, tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Hoàng Văn Tân ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUANVỀ THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN HỒ CHỨA NHỎ TRONG ĐIỀU KIỆN LŨ LỚN Ở VIỆT NAM .5 1.1 Tổng quan hồ chứa nhỏ Việt Nam 1.1.1 Thực trạng hồ chứa nhỏ Việt Nam .5 1.1.2 Các hướng nghiên cứu để đảm bảo an toàn hồ đập .12 1.2 Tổng quan vấn đề nước tràn đỉnh giải pháp xử lý 13 1.2.1 Tổng quan vấn đề nước tràn đỉnh .13 1.2.2 Các giải phápxử lý nước tràn đỉnh 16 1.3 Định hướng giới hạn phạm vi nghiên cứu 23 1.4 Kết luận chương 23 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIA CỐ TẠM MÁI ĐẬP ĐẤT KHI NƯỚC TRÀN ĐỈNH ĐỐI VỚI HỒ CHỨA NHỎ .25 2.1 Căn đề xuất giải pháp 25 2.1.1 Đặt vấn đề 25 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 25 2.1.3 Các giải pháp gia cố tạm mái đập đất nước tràn đỉnh 26 2.1.4 Phân tích lựa chọn giải pháp nghiên cứu 30 2.1.5 Sơ đồ tính tốn .31 2.2 Các vấn đề thủy lực cho nước tràn qua đỉnh đập .32 2.2.1 Các điều kiện yêu cầu kỹ thuật chung 32 2.2.2 Các trường hợp tính tốn .32 2.2.3 Đặt vấn đề thủy lực dòng chảy tháo lũ đỉnh đập dâng 35 2.2.4 Tính tốn điều tiết lũ 37 2.2.5 Tính tốn thủy lực mái hạ lưu đập dâng đoạn cho nước tràn đỉnh đập 47 2.3 Tính tốn áp lực thủy động, mạch động nước tràn qua đỉnh đập theo phương pháp thủy lực 58 2.4 Lựa chọn giải pháp gia cố mái đập 59 2.4.1 Tính tốn khối lượng bao tải cần gia cố 59 2.4.2 Tính tốn, lựa chọn loại vải địa kỹ thuật để gia cố .66 iii 2.5 Kết luận chương 77 CHƯƠNG TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO HỒ CHẤN SƠN - TỈNH QUẢNG NAM 78 3.1.Giới thiệu cơng trình 78 3.1.1 Vị trí địa lý, địa hình, địa mạo 78 3.1.2 Đặc điểm địa chất 78 3.1.3 Điều kiện khí hậu, khí tượng 79 3.1.4 Hiện trạng công trình đầu mối hồ chứa nước Chấn Sơn 80 3.1.5 Lũ vượt thiết kế hồ chứa nước Chấn Sơn 82 3.2 Lựa chọn giải pháp bảo vệ mái đập đất nước tràn đỉnh 83 3.3 Tính tốn thủy lực 85 3.3.1.Tính tốn điều tiết lũ 85 3.3.2 Tính toán thủy lực mái hạ lưu đập dâng đoạn cho nước tràn đỉnh đập 89 3.4 Tính tốn áp lực thủy động, mạch động nước tràn qua đỉnh đập 93 3.5 Phân tích, đánh giá kết tính tốn 94 3.6 Thiết kế chi tiết 94 3.7 Kết luận chương 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 100 PHỤ LỤC 101 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu đồ tỷ lệ phần trăm phân loại số lượnghồ đập theo dung tích trữ .5 Hình 1.2 Biểu đồ tỉ lệ phần trăm cố hư hỏng hồ chứa lớn (450 hồ) Hình 1.3 Biểu đồ tỉ lệ phần trăm cố hư hỏng hồ chứa nhỏ (2573 hồ) .6 Hình 1.4 Biểu đồ tỷ lệ phần trăm phân cấp quản lý hồ đậpvừa nhỏ Việt Nam Hình 1.5 Hồ Hồ Ea H’Rar (Đắk Lắk) (bên trái) vàhồ chứa Suối Tre (bên phải) ( Bình Định) cạn trơ đáy vào mùa kiệt 10 Hình 1.6 Sạt lở bể tiêu năng, kênh xả lũ sau trànhồ Bến Tắm Ngoài- tỉnh Hải Dương .11 Hình 1.7 Gia cố áo cứng mái đập cho phép nước tràn qua toàn đập 17 Hình 1.8 Mặt cắt ngang đập kết cấu áo cứng mái đập cho 17 Hình 1.9 Gia cố áo cứng mái đập cho phép nước tràn qua tồn đập 17 Hình 1.10 Mặt cắt ngang đập gia cố áo cứng mái đập 18 cho phép nước tràn qua phần đập 18 Hình 1.11 Chi tiết cấu tạo lát bê tông đổ chỗ 18 Hình 1.12 Chi tiết cấu kiện BT đúc sẵn .18 Hình 1.13 Mái đập gia cố rọ thép xếp đá hộc .19 Hình 1.14 Chi tiết mặt cắt dọc mái đập bố trí rọ thép xếp đá hộc 19 Hình 1.15 Rọ thép xếp đá hộc .20 Hình 1.16 Giải pháp chống xói chân mái đập dâng 20 Hình 1.17 Gia cố đỉnh đập vật liệu cứng kết hợp vật liệu mềm 23 Hình 2.1 Gia cố đập vải bạt bao tải cát 27 Hình 2.2 Gia cố mái đập bạt điều kiện khó khăn nhân lực, vật liệu 28 Hình 2.3 Gia cố đỉnh đập ô bê tông trồng cỏ vetiver 28 Hình 2.4 Gia cố đỉnh đập, mái hạ lưu thảm phủ dầy 29 Hình 2.5 Cách bố trí liên kết thảm túi cát mái đập 29 Hình 2.6 Sử dụng giải pháp gia cố bờ sông vào bờ hồ đập: 30 Hình 2.7 Sơ đồ khối quy trình tính tốn, thiết kế lớp gia cố tạm nước tràn đỉnh đập .31 Hình 2.8 Kích thước đập trường hợp cho nước tràn đỉnh .33 Hình 2.9 Mặt cắt ngang tuyến đập phủ bạt cho nước tràn đỉnh đập 35 Hình 2.10 Sơ đồ đường mực nước trường hợp2H< δ