Nghiên cứu phương án bố trí hệ thống quan trắc thấm trong đập đất áp dụng cho công trình hồ tả trạch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN HỒNG ĐĂNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC THẤM TRONG ĐẬP ĐẤT- ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH HỒ TẢ TRẠCH, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN HỒNG ĐĂNG “NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC THẤM TRONG ĐẬP ĐẤT- ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH HỒ TẢ TRẠCH, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ” Chun ngành: KTXD CƠNG TRÌNH THỦY Mã ngành: 8580202 Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Ngọc Thắng HÀ NỘI - NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Họ tên học viên: Nguyễn Hồng Đăng Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các nội dung kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu, kế thừa nội dung nghiên cứu có, thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Hà Nội, ngày… tháng….năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Hồng Đăng i LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sỹ chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu phương án bố trí hệ thống quan trắc thấm đập đất- áp dụng cho cơng trình hồ tả trạch, tỉnh thừa thiên huế” tác giả nhận giúp đỡ tận tình Thầy giáo, Cô giáo Cơ sở 2- Đại học Thủy Lợi, Thầy giáo, cô giáo, trợ lý Khoa Khoa Cơng trình, Trường đại học Thủy lợi, anh chị em đồng nghiệp Trung tâm công nghệ phần mềm thủy lợi – Viện khoa học thủy lợi Việt Nam bạn bè tập thể lớp CH23C11- CS2-Đại học Thủy Lợi Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành cảm ơn Thầy giáo, Cô giáo Cơ sở 2- Đại học Thủy Lợi, thầy cô giáo, cán trợ lý Khoa Khoa Công trình, Khoa Sau đại học, anh chị em đồng nghiệp Trung tâm công nghệ phần mềm thủy lợi – Viện khoa học thủy lợi Việt Nam Gia đình Bạn bè, đồng môn tạo điều kiện giúp đỡ cho tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu, làm việc thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Ngọc Thắng, Khoa Cơng Trình - Trường Đại học Thuỷ lợi động viên giúp đỡ, hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn Trong luận văn khơng thể tránh khỏi sai sót định thời gian trình độ kinh nghiệm nghiên cứu Tác giả kính mong Thầy giáo, Cơ giáo, Bạn bè Đồng nghiệp góp ý để luận văn hoàn chỉnh trọn vẹn Tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng….năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Hồng Đăng ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 3.1 Đối tượng .2 3.2 Phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận .3 4.2 Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC TRONG ĐẬP ĐẤT 1.1 Tổng quan đập đất giới Việt Nam 1.1.1 Tổng quan đập đất giới 1.1.2 Tổng quan đập đất Việt Nam .6 1.1.3 Một số vấn đề an toàn đập đất Việt Nam 11 iii 1.2 Tổng quan hệ thống quan trắc cơng trình thủy lợi 16 1.2.1 Trên giới .16 1.2.2 Một số vấn đề công tác quan trắc Việt Nam .19 1.3 Quan trắc thấm số tồn quan trắc thấm đập đất 22 1.3.1 Hệ thống quan trắc thấm đập đất 22 1.3.2 Một số vấn đề quan trắc thấm đập đất .23 1.4 Kết luận chương 24 CHƯƠNG HÌNH THỨC QUAN TRẮC VÀ CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC THẤM TRONG ĐẬP ĐẤT 25 2.1 Cơ sở lý thuyết bố trí hệ thống quan trắc đập đất 25 2.2 Một số yêu cầu quan trắc thấm đập đất 28 2.2.1 Quan trắc cao độ mực nước trước sau cơng trình 28 2.2.3 Quan trắc áp lực thấm 30 2.2.4 Quan trắc lưu lượng thấm 31 2.3 Các hình thức quan trắc thấm, ưu nhược điểm .31 2.3.1 Quan trắc thủ công 31 2.2.2 Hình thức quan trắc lưu số liệu tự động (bán tự động) 32 2.2.3 Hình thức quan trắc tự động cập nhật số liệu trực tuyến 32 2.3.4 Một số ví dụ hình thức quan trắc thấm 33 2.4 Hình thức quan trắc thấm tự động thiết bị quan trắc 37 2.4.1 Nguyên lý quan trắc tự động .37 2.4.2 Thiết bị quan trắc áp lực thấm 38 iv 2.5 Kết luận chương 41 CHƯƠNG ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC VÀ SỬ DỤNG SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH CỤ THỂHỒ TẢ TRẠCH 42 3.1 Giới thiệu tổng quan cơng trình hồ Tả Trạch 42 3.1.1 Vị trí địa lý nhiệm vụ cơng trình .42 1.2 Các thông số hồ chứa 43 3.1.3 Quy mô, kết cấu hạng mục công trình 43 3.2 Hiện trạng hệ thống quan trắc thấm đập Tả Trạch 47 3.2.1 Hệ thống quan trắc thấm đập 47 3.2.2 Các thiết bị quan trắc thấm sử dụng hồ Tả Trạch 51 3.2.3 Kết từ hệ thống quan trắc thấm hồ Tả Trạch .52 3.3 Đánh giá hệ thống quan trắc thấm đập Tả Trạch đề xuất giải pháp .54 3.3.1 Những ưu điểm hệ thống .54 3.3.2 Một số tồn hệ thống 54 3.3.3 Đề xuất giải pháp 55 3.4 Tính tốn thấm cho hồ Tả Trạch 58 3.4.1 Mục đích tính tốn thấm 58 3.4.2 Các phương pháp tính tốn thấm 58 3.4.3 Giới thiệu phần mềm Geostudio .61 3.5 Kết tính tốn thấm, sử dụng số liệu quan trắc đánh giá làm việc hệ thống 63 3.5.1 Nguyên lý .63 v 3.5.2 Lựa chọn mặt cắt tính tốn 65 3.5.3 Kết quan trắc mực nước quan trắc áp lực thấm thân đập .65 3.5.4 Kết tính tốn thấm từ mơ hình 66 3.5.5 Đánh giá sai số đề xuất phương án 69 3.5.6 Kết tính tốn mơ hình ứng với trường hợp kiểm tra lại số liệu thiết bị .71 3.6 Kết luận chương 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 KẾT LUẬN 74 1.1 Các kết đạt luận văn 74 1.2 Một số vấn đề tồn 74 KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Đập Tataragi Nhật Bản Hình Đập Fort Peck Mỹ hoàn thành vào năm 1940 Hình Hồ chứa nước Kẻ Gỗ- Đập dâng đập đất 11 Hình Đập Đầm Hà Động, tỉnh Quảng Ninh 11 Hình Hiện tượng thấm mạnh hồ Núi Cốc- Thái Nguyên 14 Hình Hiện tượng sạt trượt mái hạ lưu hồ Triệu Thượng 2- Quảng Trị 15 Hình Vỡ đập Tây Nguyên – Xã Quỳnh Thắng, Quỳnh Lưu, Nghệ An 15 Hình Phòng điều khiển, hệ thống quan trắc tự động đầu mối Cơng trình lấy nước sơng Nhật Bản 18 Hình Hệ thống giám sát hình ảnh đập Kmasa- Nhật Bản 18 Hình 10 Cột thủy chí hạ lưu Đập Lịng Sơng 19 Hình 11 Mốc quan trắc thấm Đập Ayun Hạ 20 Hình Cột thủy chí 28 Hình 2 Sơ đồ bố trí hệ thống quan trắc đường bão hòa thân đập đồng chất 29 Hình Sơ đồ bố trí quan trắc áp lực thấm 30 Hình Sơ đồ bố trị quan trắc áp lực thấm đập chống thấm kiểu tường tâm 30 Hình Nguyên lý đo lưu lượng thấm qua đập mặt cắt chữ V 31 Hình Cột thủy chí 34 Hình Minh họa đo mực nước hồ theo phương pháp đo tự động 34 vii Hình Bộ thiết bị quan trắc áp lực thấm thủ công 35 Hình Thiết bị cảm biến đo mực nước tự động 35 Hình 10 Hệ thống ống đo áp lực thấm cơng trình 36 Hình 11 Sơ đồ nguyên lý tổng thể hệ thống quan trắc tự động 37 Hình 12 Model 4500S Geokon 40 Hình 13 Thiết bị đo model VWP-3000 40 Hình Mặt tổng thể hồ Tả Trạch 42 Hình Đập hồ Tả Trạch 44 Hình 3 Mặt cắt ngang điển hình đập 45 Hình Tràn xả lũ cơng trình hồ chứa nước Tả Trạch 46 Hình Các tuyến quan trắc áp lực thấm đập Tả Trạch (được đánh màu đỏ) 48 Hình Mặt cắt điển hình lịng sơng đập Tả Trạch 49 Hình Các giếng quan trắc cho mặt cắt sườn đồi 50 Hình Các giếng quan trắc cho mặt cắt lịng sơng 50 Hình Đầu đo Model 4500S Geokon 51 Hình 10 Mơ tả cơng tác thả đầu đo mực nước xuống ống đo 52 Hình 11 Thiết bị RTU 52 Hình 12 Thơng tin quan trắc hồ Tả Trạch 53 Hình 13 Biểu đồ số liệu quan trắc áp lực thấm 53 Hình 14 Vị trí giếng quan trắc đề xuất bổ sung phía sau tường tâm chống thấm 56 Hình 15 Đo lưu lượng nước thấm đập tràn mặt cắt chữ V 57 viii ... tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phương án bố trí hệ thống quan trắc đập đất, phương pháp quan trắc thiết bị quan trắc Tổng hợp, đánh giá hệ thống quan trắc thấm đập đất cơng trình cụ thể hồ Tả Trạch, ... Hệ thống quan trắc thấm đập 47 3.2.2 Các thiết bị quan trắc thấm sử dụng hồ Tả Trạch 51 3.2.3 Kết từ hệ thống quan trắc thấm hồ Tả Trạch .52 3.3 Đánh giá hệ thống quan trắc thấm. .. Sử dụng kết quan trắc thấm để theo dõi làm việc đập Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng Hệ thống quan trắc thấm đập đất 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống quan trắc thấm thân đập