Nghiên cứu hiện tượng thấm của đập tràn hồ chứa khe lau hà tĩnh và biện pháp xử lý nhằm vận hành an toàn công trình

LỜI CAM ĐOAN Tên Nguyễn Hải Đăng, học viên cao học lớp 23C11, chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu tượng thấm đập tràn hồ chứa Khe Lau - Hà Tĩnh biện pháp xử lý nhằm vận hành an tồn cơng trình” cơng trình nghiên cứu riêng tơi, tơi khơng chép kết luận văn chưa công bố cơng trình nghiên cứu khoa học Hà Tĩnh, ngày 24 tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Hải Đăng i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu với hướng dẫn tận tình thầy giáo GS.TS Vũ Trọng Hồng với với giúp đỡ thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi luận văn thạc sĩ với đề tài “ Nghiên cứu tượng thấm đập tràn hồ chứa Khe Lau – Hà Tĩnh biện pháp xử lý nhằm vận hành an toàn cơng trình” tác giả hồn thành thời hạn quy định đảm bảo đầy đủ yêu cầu đề cương phê duyệt Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo GS.TS Vũ Trọng Hồng người tận tình hướng dẫn, cung cấp thông tin, tài liệu vạch định hướng khoa học cần thiết để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Thủy công, Khoa cơng trình, Phịng đào tạo Đại học sau Đại học tồn thể thầy giáo trường Đại học Thủy lợi giúp đỡ truyền đạt kiến thức thời gian tác giả học tập nghiên cứu Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người trước bảo, khích lệ, động viên, ủng hộ nhiệt tình tạo điều kiện, giúp đỡ cho tác giả mặt trình học tập hồn thiện luận văn Tuy có cố gắng song thời gian có hạn, trình độ thân hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót tồn tại, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp trao đổi chân thành thầy cô giáo, anh chị em bạn đồng nghiệp Hà Tĩnh, ngày 24 tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Hải Đăng ii MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA 1.1 Tổng quan hồ chứa Việt Nam địa bàn Hà Tĩnh 1.2 Tổng quan cơng trình tháo lũ .9 1.3 Đập tràn tháo lũ hồ chứa nhỏ cố thường gặp 14 1.4 Tình hình xây dựng hồ chứa địa bàn Hà Tĩnh 16 1.4.1 Điều kiện tự nhiên vị trí địa lý 16 1.4.2 Tình hình xây dựng trạng hồ chứa địa bàn .17 1.5 Tổng quan thấm ảnh hưởng dịng thấm đến cơng trình thuỷ lợi 18 1.5.1 Sự hình thành dịng thấm cơng trình thuỷ lợi 18 1.5.2 Ảnh hưởng dịng thấm cơng trình thuỷ lợi 19 1.5.3 Tác động học dịng thấm độ bền thấm cơng trình đất .20 1.6 Biến hình thấm đất biện pháp xử lý phịng chống 21 1.6.1 Xói ngầm học .21 1.6.2 Xói tiếp xúc 22 1.6.3 Đẩy trồi đất 23 1.6.4 Đùn đất tiếp xúc 23 1.6.5 Các biến hình thấm đặc biệt 24 1.7 Một số cố thấm 24 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT THẤM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THẤM CỦA ĐẬP TRÀN 27 2.1 Cơ sở lý thuyết thấm 27 2.2 Các phương pháp tính thấm .29 2.2.1 Phương pháp học chất lỏng 29 iii 2.2.2 Phương pháp hệ số sức kháng 30 2.2.3 Phương pháp thủy lực 31 2.2.4 Phương pháp phần tử hữu hạn 31 2.2.5 Phương pháp thực nghiệm 32 2.2.6 Tính thấm phương pháp vẽ lưới thấm 33 2.2.7 Phương pháp tỷ lệ đường thẳng 34 2.3 Tính thấm vịng quanh cơng trình thuỷ lợi 35 2.4 Các giải pháp cơng trình để xử lý chống thấm cho đập tràn 36 2.4.1 Biện pháp sân trước 36 2.4.2 Biện pháp đóng cừ 37 2.4.3 Biện pháp khoan chống thấm 38 2.4.4 Chống thấm tường hào Bentonite 41 2.5 Phương pháp trình tự tính tốn 42 2.5.1 Phương pháp tính 42 2.5.2 Trình tự tính toán 43 2.6 Giải pháp chống thấm sau lưng tường bên 43 2.7 Giải pháp chống thấm qua bê tông 44 2.8 Kết luận 46 CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH NGUYÊN NHÂN VÀ THIẾT KẾ XỬ LÝ SỰ CỐ ĐẬP TRÀN HỒ CHỨA KHE LAU, HÀ TĨNH 47 3.1 Giới thiệu chung cơng trình hồ chứa Khe Lau – Hà Tĩnh 47 3.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm lưu vực 47 3.1.2 Điều kiện tự nhiên xã hội, dân sinh kinh tế khu vực hồ chứa 47 3.1.3 Địa chất cơng trình 48 3.1.4 Điều kiện khí tượng 48 iv 3.2 HIỆN TRẠNG THỦY LỢI 54 3.3 Tính tốn đánh giá thấm cho đập tràn hồ chứa Khe Lau 59 3.3.1 Tính tốn thấm qua .60 3.3.2 Kết tính tốn 61 3.3.3 Tính tốn thấm vịng quanh cơng trình 61 3.3.4 Đánh giá kết tính tốn thấm 63 3.3.5 Đề xuất biện pháp xử lý .63 3.3.6 Đánh giá lựa chọn phương án thấm qua 64 3.3.7 Chống thấm cho bê tông thân đập tràn .66 3.3.8 Phương án chống thấm hai bên mang tràn 66 3.3.9 Các thơng số tính tốn tiêu chuẩn thiết kế 66 3.3.10 Tính tốn thiết kế biện pháp chống thấm theo phương án .68 3.3.11 Tính tốn thiết kế biện pháp sửa chữa theo phương án 2: 69 3.3.12 Tính tốn thiết kế biện pháp sửa chữa theo phương án 3: 70 3.3.13 Đánh giá lựa chọn phương án xử lý cố qua nền: 71 3.4 Phương án xử lý cố thấm qua mang tràn 72 3.5 Xử lý cố thấm qua thân tràn 74 3.6 Kết luận 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hồ chứa nước Đồng Đị huyện Sóc Sơn với dung tích 0,9 triệu m3, xây dựng năm 1998 Hình 1.2 Hồ Tràng Vinh tỉnh Quảng Ninh dung tích 75 triệu m3, xây dựng năm 1999 Hình 1.3 Hồ Tả Trạch tỉnh Thừa Thiên Huế xây dựng 2013 với dung tích 646 triệu m3 Hình 1.4 Hồ Ea- Soup tỉnh Đắck lắk có dung tích 147 triệu m3 Hình 1.5 Hồ Dầu Tiếng tỉnh Tây Ninh có dung tích 1110 triệu m3, xây dựng năm 1983 Hình 1.6 Hồ chứa nước Dương Đơng tỉnh Kiên Giang có dung tích 3,3 triệu m3 Hình 1.7 : Tường cánh tràn xả lũ đập Yang Kang Thượng - Đắk Lắk bị vỡ 25 Hình 1.8 Hai bên mang tràn xả lũ đập thủy lợi Đạ Tơ Tơn bị xói lở nước chảy thành dòng 25 Hình 2.1 : Thi công khoan chống thấm 39 Hình 2.2: Thi công chống thấm công nghệ Jet-Grouting 40 Hình 2.3:Thi cơng tường hào chống thấm bentonite 42 Hình 3.1 Đập đất hồ chứa Khe Lau 55 Hình 3.2 Đập đất hồ chứa Khe Lau 55 Hình 3.3 Đập tràn hồ chứa Khe lau 56 Hình 3.4 Thân đập tràn xuất dòng thấm 57 Hình 3.5 Vị trí khớp nối bể tiêu đập tràn xuất dòng thấm 57 Hình 3.6 Vị trí khớp nối bể tiêu đập tràn xuất dòng thấm 58 Hình 3.7 : Mang đập tràn bị hư hỏng thấm 58 Hình 3.8 Kết tính gradient cửa cho đập tràn Khe lau 61 Hình 3.9 Sơ đồ lưới thấm cho tường bên đập tràn 62 Hình 3.10 : Trường hợp cọc xi măng đất có chiều sâu L cọc = 2m 68 vi Hình 3.11 : Trường hợp cừ thép có chiều sâu L cừ = 2m .69 Hình 3.12 : Trường hợp sân trước có chiều dài L sân = m 71 Hình 3.13 Mặt đập tràn Khe Lau 72 Hình 3.14 Lưới thấm vịng quanh mang đập tràn bố trí tường cánh 73 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thống kê số lượng hồ đập số tỉnh thành Bảng 1.2: Thống kê số hồ đập hình thức tràn Việt Nam [3] 11 Bảng 1.3 Thống kê hồ chứa bị hư hỏng tràn 15 Bảng 2.1 Các cơng thức suy diễn tốn thấm vịng quanh bờ 36 Bảng 3.1 Nhiệt độ không khí (0C) 49 Bảng 3.2 : Độ ẩm tương đối khơng khí (%) 49 Bảng 3.3 :Lượng bốc trung bình tháng năm (mm) 49 Bảng 3.4 Lượng mưa bình quân năm vùng (mm) 50 Bảng 3.5 Phân phối tổn thất bốc hồ Khe Lau 51 Bảng 3.6 tốc độ gió trung bình nhiều năm trạm Kỳ Anh 52 Bảng 3.7 Các đặc trưng tốc độ gió lớn thiết kế 52 Bảng 3.8: Bảng đặc trưng dòng chảy năm thiết kế 53 Bảng 3.9: Kết tính lũ đến đập Khe Lau 53 Bảng 3.10 Các thông số đập để tính tốn 60 Bảng 3.11 Các tiêu kỹ thuật 60 Bảng 3.12 Kết tính gradient cửa hạ lưu 62 Bảng 3.13 Các thông số đập tràn Khe Lau sau nâng cấp 67 Bảng 3.14: Kết tính cho trường hợp sử dụng cọc xi măng đất 69 Bảng 3.15 Tổng hợp kết với chiều dài cừ khác 70 Bảng 3.16 Tổng hợp kết tính tốn cho chiều dài sân trước khác 71 Bảng 3.17 Kết tính gradient cửa hạ lưu 73 viii MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Đập tràn Khe Lau nằm địa bàn xã Cẩm Lĩnh, huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh Cách trung tâm thị trấn Cẩm Xuyên phía Đơng khoảng 15 km Phía Bắc: giáp Biển Đơng Phía Đông: giáp xã Kỳ Xuân, xã Kỳ Bắc thuộc huyện Kỳ Anh Phía Tây bao bọc Sơng Rác Phía Nam: giáp xã Cẩm Trung, huyện Cẩm Xuyên Lưu vực hồ chứa Khe Lau nằm chân núi ven biển xã Cẩm Lĩnh, lưu vực có hướng Đơng Bắc – Tây Nam dạng lịng chảo, phía Đơng Bắc lưu vực dãy núi ven biển xã Cẩm Lĩnh Đặc điểm lưu vực có độ dốc lịng khe sườn dốc lớn, thực vật lưu vực chủ yếu rừng thơng trồng tuổi bụi Hồ chứa Khe Lau đảm bảo cung cấp nước tưới cho 82 đất nơng nghiệp, ni trồng thủy sản; phịng chống lũ lụt cho hạ du, góp phần phát triển sản xuất, nâng cao đời sống nhân dân Đập tràn Khe Lau xây dựng từ năm 1979 địa phương cải tạo, sữa chữa nhiều lần, lần gần năm 2013 sửa chữa phần tràn gia cố đoạn mái thượng lưu dài 90m đá lát khan khó khăn nguồn lực chưa đầu tư mức, đồng nên cơng trình ngày bị xuống cấp nghiệm trọng, khả giữ nước nên cơng trình chưa đáp ứng nhiệm vụ tưới ban đầu Hiện trạng đập tràn sau: Đập tràn: Vị trí phía vai trái đập hạ lưu tràn đổ vào lịng khe chính, hình thức tràn tự do, ngưỡng đỉnh rộng chiều rộng ngưỡng 1,5m, chiều rộng phần tràn nước B = 34,26 m, cao trình ngưỡng +12,45 m, kết cấu lớp mặt ngồi đá xây bê tông Đập tràn địa phương sửa chữa năm 2013 hạn chế nguồn vốn nên chưa xử lý việc nước thấm qua tràn, qua quan sát mắt thường mực nước hồ thấp ngưỡng tràn 30 cm đập tràn bị thấm mạnh ngưỡng tràn thấm hai bên mang tràn (Theo người quản lý mang tràn bị xói nhiều lần nước chảy thành dòng, thân tràn bị thấm mạnh làm nước làm cho địa phương năm thiếu nước phục vụ sản xuất, địa phương có biện pháp xử lý thấm hạn chế nguồn lực biện pháp chưa triệt để nên tràn bị thấm mạnh) Đập tràn Khe Lau có diện tích lưu vực 2,68 Km2; Lượng nước đến hàng năm với tần suất P = 85% 3,52 triệu m3 Do cơng trình đưa vào vận hành khai thác 35 năm nên bị xuống cấp nghiêm trọng Đập tràn bị nứt gãy, tiêu bị xói sập, đáy mang tràn xuất nhiều dịng thấm Khu vực xã Cẩm Lĩnh nói chung, huyện Cẩm Xun nói riêng vùng khơ hạn, chịu ảnh hưởng nặng nề gió Tây Nam (gió Lào), lượng mưa hàng năm nhỏ so với địa bàn tỉnh Hà Tĩnh nên việc khai thác tối ưu lượng nước mặt đến từ khe suối để đáp ứng nhu cầu dùng nước ngày cao ngành kinh tế vùng xem vấn đề ưu tiên hàng đầu [1] 2.Mục đích nghiên cứu Phân tích nguyên nhân thấm đập tràn Đề xuất biện pháp sửa chữa nâng cấp cơng trình Kiến nghị giải pháp quản lý vận hành an toàn 3.Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tượng thấm đập tràn hồ chứa nước Khe Lau Nghiên cứu giải pháp thiết kế thi công khắc phục sửa chữa Nghiên cứu giải pháp vận hành an toàn 4.Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giải toán thấm qua khe tiếp giáp vai đập Giải pháp thiết kế thi công khắc phục cố, nâng cấp công trình 5.Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết Nhược điểm: Thiết bị thi cơng phức tạp địi hỏi người vận hành phải có nhiều kinh nghiệm, cọc dễ bị đứt gãy; điều kiện pha trộn ảnh hưởng lớn đến tính chất khối XMĐ khả chống thấm tường; Xi măng bị hạn chế trình thủy hóa thi cơng đất có kiềm (đất phèn) Điều kiện áp dụng: ứng dụng cho đất cát sỏi hạt rời đến đất bùn sét, kích thước hạt từ 10mm đến 0,005mm Không áp dụng cho đá, đá nứt nẻ có đá lăn, đá tảng Ngồi cịn có phương pháp làm cọc xi măng đất theo công nghệ CMS Công nghệ công nghệ chưa áp dụng nhiều ưu điểm tốt so với công nghệ Jet-Grouting 3.3.6.2 Phương án 2: Đóng cừ thép thượng lưu Đặc điểm: Cừ đóng vai trị quan trọng việc tiêu hao cột nước thấm Nếu tầng thấm đất cát sỏi khơng dày biện pháp chống thấm tốt đóng cừ sâu vào tầng thấm từ 0,5 ÷1,0 m Nếu có kẹp lớp đất thấm mạnh cần đóng cừ cắt ngang vào lớp Ưu điểm bật chống thấm tốt, bền, dùng cho loại khơng phải đá, có lẫn cuội, sỏi Loại cừ có khả liên kết tốt, chịu áp lực cao Các khớp cừ khỏe đủ lớn, tăng độ cứng cừ cho phép ván cừ quay góc độ định quanh khớp nối Nhược điểm giá thành cao nên sử dụng cho cơng trình quan trọng 3.3.6.3 Phương án 3: Làm sân trước bê tông Sân trước bố trí phía thượng lưu tiếp giáp với đáy Nó có tác dụng nhiều mặt, chủ yếu giảm lưu lượng thấm giảm áp lực thấm lên đáy cơng trình Sân trước biện pháp cơng trình thích hợp tầng thấm dày, địa chất khơng cho phép đóng cừ Kết cấu kích thước sân trước yêu cầu sân trước phải thỏa mãn yêu cầu sau: thấm nước, có tính mềm, dễ thích ứng với biến hình nền, dùng loại vật liệu Loại sân bê tông bê tông cốt thép có neo chặt vào đáy để tăng ổn định chống trượt cơng trình (đối với cơng trình nhẹ đất) 65 3.3.7 Chống thấm cho bê tông thân đập tràn Sơn chống thấm thẩm thấu kết tinh hỗn hợp gồm xi măng, phụ gia chống thấm, phụ gia khống hoạt tính siêu mịn chất xúc tác Thành phần siêu mịn vật liệu thẩm thấu vào bê tông lấp đầy lỗ mao quản phản ứng với Ca(OH)2, sản phẩm thủy hóa xi măng tạo thành khống có cường độ, ngăn chặn nước khơng cho xun qua bê tông Công nghệ chống thấm theo chế thẩm thấu kết tinh sử dụng vật liệu gốc xi măng nâng cao khả chống thấm bê tông so với mẫu đối chứng, đồng thời tăng khả chống ăn mòn, mài mòn bê tông [9] Sử dụng vật liệu thẩm thấu kết tinh để tăng khả chống thấm cho bê tông phương pháp sử dụng nhiều quốc gia giới Tuy nhiên, phương pháp cịn Việt Nam hầu hết sản phẩm vật liệu thẩm thấu kết tinh có mặt thị trường sản phẩm nhập nên việc sử dụng rộng rãi cịn hạn chế Năm 2010, Viện Thủy Công nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu thấm thấu kết tinh gốc xi măng Hiện có số cơng trình Thủy lợi thi công xong, muốn xử lý tăng mác chống thấm bê tông lên để chống ăn mịn bê tơng dùng vật liệu thấm thấu kết tinh gốc xi măng Khi sử dụng phương pháp làm tăng mác thấm bê tơng, phương pháp thi công lại đơn giản, nhanh gọn Hay nói cách khác, sử dụng vật liệu thấm thấu kết tinh gốc xi măng phù hợp cho việc hoàn thiện cơng trình sửa chữa cơng trình Thủy lợi 3.3.8 Phương án chống thấm hai bên mang tràn Trong ba phương án kéo dài đường viền thấm mang đập tràn làm sân trước kết hợp làm tường cánh sân trước, qua tính tốn thấm qua tường bên tràn đạt u cầu khơng cần sử dụng hai biện pháp cịn lại 3.3.9 Các thơng số tính tốn tiêu chuẩn thiết kế 3.3.9.1 Các tiêu chuẩn thiết kế Quy phạm TCVN 4253- 2012: Nền cơng trình thủy cơng TCVN 9143:2012 - Cơng trình thủy lợi - Tính tốn đường viền thấm đất đập đá 66 Phần mềm địa kỹ thuật chuyên dụng có quyền Geostudio 2007 Theo dự án nâng cấp hồ chứa Khe Lau cao trình ngưỡng tràn nâng lên cao trình +13,05 (m) để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước thay đổi lượng mưa, lưu vực biến đổi khí hậu [1] Tác giả sử dụng cao trình ngưỡng tràn để tính tốn cho phương án chống xói ngầm cho đập tràn Khe Lau Theo quy định thiết kế cần phải tính tốn cho trường hợp với mực nước khác Vì thời gian hạn chế nên tác giả tính tốn cho trường hợp thượng lưu ứng với mực nước dâng bình thường, hạ lưu khơng có nước 3.3.9.2 Gradient thấm cho phép Với đất đập Khe Lau sét: [Jn]= 0,59 (cơng trình cấp IV), theo TCVN 9143:2012 3.3.9.3 Các thơng số tính tốn Chỉ tiêu lý đất lấy bảng 3.11 Do yêu cầu sử dụng nguồn nước phát triển nông nghiệp thay đổi lưu vực, lượng mưa Hồ chứa nước Khe Lau đưa vào dự án nâng cấp sửa chữa, luận văn tác giả sử dụng thông số nâng cấp đập tràn Khe Lau để kiểm tra thấm cho cơng trình.[1] Bảng 3.13 Các thông số đập tràn Khe Lau sau nâng cấp CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐẬP TRÀN Cao trình ngưỡng tràn +13,05m Mực nước dâng bình thường +13,05m Bề rộng đáy đập B đ = 5,5m Chiều dài bể tiêu cũ L b = 6,3m Chiều dài bể tiêu L = 6,5m Chiều dày tầng thấm T= m 67 3.3.10 Tính tốn thiết kế biện pháp chống thấm theo phương án Nền đập Khe Lau đất sét có hệ số thấm K = 1,3.10-6 m/s Với phương án 1, ta tiến hành khoan chống thấm áp lực cao làm hàng cọc xi măng đất chống thấm với đường kính cọc d = 0,6 m Hệ số thấm cọc xi măng đất lấy k = 10-8 m/s, khoảng cách từ tim cọc đến chân thượng lưu công trình 1m Lần lượt tính tốn thấm với chiều dài cọc 2m, 4m, 6m Mực nước thượng lưu : +13,05 Mực nước hạ lưu 10,1m 3.3.10.1 Kết tính tốn Trường hợp 1: Chiều dài cọc xi măng đất L cọc = m Hình 3.10 : Trường hợp cọc xi măng đất có chiều sâu L cọc = 2m Kết tính cho kết gradient thoát hạ lưu J = 0,7 Lần lượt tính tiếp với chiều dài cọc L = 4(m), 6(m) cho kết bảng: 68 Bảng 3.14: Kết tính cho trường hợp sử dụng cọc xi măng đất Chiều dài cọc xi măng đất (m) J cửa 0,7 0,6 0,5 Chọn chiều dài cọc L = 6(m) có gradient điểm nhỏ gradient cho phép 3.3.11 Tính tốn thiết kế biện pháp sửa chữa theo phương án 2: Phương án chống thấm cừ thép thượng lưu Cừ thép đóng ép thẳng đứng vị trí cách chân đập tràn khoảng L =1 m Tính tốn thấm với cừ có chiều dài L = 2m, L =4m, L=6m Mực nước thượng lưu mực nước dâng bình thường cao trình +13,05 Hạ lưu khơng có nước, cao trình hạ lưu +10,1 Kết tính tốn: Trường hợp 1: Chiều dài cừ : L cừ = 2m Hình 3.11 : Trường hợp cừ thép có chiều sâu L cừ = 2m 69 Kết tính tốn cho gradient điểm hạ lưu là: J = 0,6 Lần lượt tính tiếp với trường hợp chiều dài cừ L = 4(m); 6(m) Cho kết bảng: Bảng 3.15 Tổng hợp kết với chiều dài cừ khác Chiều dài cọc cừ (m) J cửa 0,6 0,45 0,3 Chọn chiều dài cọc cừ L = 4(m) có gradient điểm nhỏ gradient cho phép 3.3.12 Tính tốn thiết kế biện pháp sửa chữa theo phương án 3: Phương án : Sử dụng biện pháp sân trước làm bê tông Chiều dày bê tông 30cm Tính tốn gradient cửa cho trường hợp chiều dài sân trước bê tông dài 6m, 10m, 12m Mực nước thượng lưu mực nước dâng bình thường :+13,05 m Mực nước hạ lưu :+10,1m Trường hợp 1: Chiều dài sân trước L sân = 6m 70 Hình 3.12 : Trường hợp sân trước có chiều dài L sân = m Kết tính tốn cho kết J = 0,7 Bảng 3.16 Tổng hợp kết tính tốn cho chiều dài sân trước khác Chiều dài sân trước (m) J cửa 0,7 10 0,6 12 0,5 Chọn chiều dài sân trước L = 12 (m) cho gradient cửa nhỏ gradient cho phép 3.3.13 Đánh giá lựa chọn phương án xử lý cố qua nền: Qua kết tính tốn phân tích kết chọn phương án 1; 2; đáp ứng yêu cầu xử lý thấm đập tràn Khe Lau Nhưng giá thành phương án 2, yêu cầu kỹ thuật cao so với phương án Phương án phương pháp thi công đơn giản so với phương án Cho nên tác giả sử dụng biện pháp làm 71 sân trước bê tơng có chiều dài L = 12(m) để xử lý cố thấm qua cho đập tràn Khe Lau Xử lý lại khớp nối bể tiêu cũ thân đập tràn 3.4 Phương án xử lý cố thấm qua mang tràn Áp dụng công thức (2.19) giáo sư K.B Popop kiến nghị chiều dài đường viền thấm quanh vai đập: Lb = Cb H Với cột nước thấm H = 13,05 – 10,1 = 2,95 (m) C b = 0,75.C Với C hệ số phụ thuộc loại đất tra theo bảng 2.2 ta có C = C b = 0,75.C = 0,75 = 1,5 (m) L b = C b H = 1,5 2,95 = 4,425 (m) Theo [1] sau nâng cấp hồ chứa Khe Lau đập tràn bố trí thêm bể tiêu có chiều dài L = 6,5 (m) Sau bố trí thêm bể tiêu sân trước đường viền thấm cơng trình đảm bảo theo cơng thức (2.19) để thiên an tồn cho cơng trình lâu dài Tác giả bố trí thêm tường cánh thượng lưu hạ lưu Hình 3.13 Mặt đập tràn Khe Lau 72 1:Sân trước; Đập tràn; 3: Bể tiêu cũ; 4: Bể tiêu Bố trí tường cánh thượng lưu hạ lưu vị trí hình 3.19 Chiều dài tường thượng lưu có chiều dài m, tường cánh hạ lưu có chiều dài 1m Trường hợp tính tốn ứng với mực nước dâng bình thường Đơn giản hố tốn thấm khơng gian thành bải tốn thấm phẳng Với giả thiết không thấm nước Xét mặt cắt tường bên sát chân đập tràn Với số ống dòng m=7, số dải n = 31 Hình 3.14 Lưới thấm vịng quanh mang đập tràn bố trí tường cánh Tính tốn gradient thấm cửa vị trí 1,2,3,4,5,6 vị trí hạ lưu Theo cơng thức (2.15) (2.16) ta tìm cột nước dẫn suất vị trí đường đẳng thứ tính từ hạ lưu là: 𝑖 hr = = 𝑛 31 = 0,0323 Cột nước toàn phần vị trí đường đẳng thứ tính từ hạ lưu là: h d2 = √(ℎ𝑟 (ℎ12 – h22 ) + h22 ) với h = + 2,95 = 10,95( m) , h = (m) ∆𝐻 = h d2 - h Bảng 3.17 Kết tính gradient cửa hạ lưu ∆𝐻 Vị trí h d2 8,112 0,112 8,112 ∆𝐿 n J 0,33 31 0,34 0,112 0,567 31 0,198 8,112 0,112 0,63 31 0,178 8,112 0,112 0,76 31 0,147 8,112 0,112 0,78 31 0,144 8,112 0,112 0,81 31 0,138 73 Kết tinh toán cho thấy gradient cửa thấp gradient cho phép Cho nên bố trí tường cánh thượng hạ lưu với vị trí kích thước 3.5 Xử lý cố thấm qua thân tràn Bóc bỏ lớp bê tơng bề mặt bị phong hố, bọc lại lớp bê tơng cốt thép dày 30 cm, cao trình ngưỡng tràn nâng cấp lên +13,05, sau bọc bê tông cốt thép tiến hành quét sơn chống thấm thượng lưu đập tràn 3.6 Kết luận Từ phân tích lý thuyết thấm Chương Chương 2, tác giả tiến hành áp dụng tính tốn trạng cơng trình cho thấy đập tràn Khe Lau bị thấm mạnh đường viền thấm đất cơng trình khơng đảm bảo, thân đập tràn bị thấm phong hoá nứt nẻ bê tông kết cấu bê tông đá xây không đảm bảo khả chống thấm cho cơng trình Qua kiểm tra dịng thấm sau lưng tường bên phương pháp vẽ lưới thấm cho kết đường viền thấm đảm bảo, kết hợp với quan sát trường thấy đất đắp phần tiếp giáp với tường đập tràn phía thượng lưu hạ lưu bị sụt lún Cho nên kết luận lúc thi công xử lý lớp tiếp giáp khơng tốt, khiến cho dịng thấm phát triển men theo lưng tường đập tràn lâu dài gây nên tượng thấm mạnh nêu phần cố cơng trình Từ đó, tác giả đưa số biện pháp xử lý thấm cho đập tràn , phân tích ưu nhược điểm lựa chọn phương án để tiến hành tính tốn kiểm tra gradient thấm cho đập tràn Khe Lau Phương án làm cọc xi măng đất, phương án làm cừ thép thượng lưu , phương án làm sân trước bê tông Sau cân nhắc, so sánh phương án, tác giả định lựa chọn phương án phương án làm sân trước bê tông M200 để dùng để xử lý cố thấm qua cho đập tràn Khe Lau Đối với cố thấm qua thân đập, tác giả sử dụng biện pháp bóc bỏ lớp bê tơng ngồi bị hư hỏng bọc lại bê tơng cốt thép M250 dày 30 cm, đồng thời quét sơn chống thấm phía thượng lưu để tăng cường độ mác chống thấm cho bê tơng Cịn tượng thấm qua mang đập tràn phương án tác giả chọn bóc bỏ tường tràn cũ làm tường tràn bê tông cốt thép bố trí tường cánh tường cánh thượng có chiều dài 2m , tường cánh hạ lưu có chiều dài 1m dày 0,3cm để kéo dài đường viền thấm cho công trình Đảm bảo cho cơng trình làm việc bình thường, an tồn ổn định Đây giải pháp tham khảo để sử dụng xử lý thấm, tăng ổn định cho đập tương tự 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Luận văn để cập số cố xảy đập tràn hồ chứa nhỏ Việt Nam, nguyên nhân gây cố Luận văn nghiên cứu sở lý thuyết thấm, nguyên nhân gây thấm đập tràn hồ chứa Khe Lau Luận văn văn đưa biện pháp xử lý cố thấm qua nền, mang đập, qua thân đập tràn hồ chứa Khe Lau – Hà Tĩnh NHỮNG TỒN TẠI TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN Vấn đề nghiên cứu tập trung phân tích lý thuyết, vấn đề thi công thiết kế môi trường chưa để cập đầy đủ Chưa xét đến tính tốn chi tiết đơn giá, định mức phương án xử lý Việc sử dụng sơn chống thấm cho đập tràn so với bê tông truyền thống cần nghiên cứu tiếp NHỮNG KIẾN NGHỊ Đối với hồ chứa nhỏ tu bảo dưỡng quan tâm chưa mức Số lượng hồ chứa nhỏ nước ta lớn Phần lớn xây dựng từ lâu, xây dựng không đồng bộ…, ảnh hưởng xảy cố hồ chứa nhỏ khơng nhỏ, kinh phí để sửa chữa nâng cấp hồ chứa loại lớn Cho nên cần có quan tâm mức quản lý chặt chẽ để phát sớm ngăn ngừa cố sau gây ảnh hưởng lớn đến an toàn hồ chứa Đào tạo bồi dưỡng kiến thức cho cán công nhân quản lý hồ chứa kinh nghiệm thấy tượng xảy cố cơng trình Ví dụ như: Hàng năm khơng có thiết bị quan trắc thấm lún biến dạng cần biện pháp quan sát thượng lưu nước trước thượng lưu có phễu khí chứng tỏ có hang thấm Có thể sử dụng biện pháp nhồi đất sét (phương pháp bịt thấm đê quai thả đất sét) Phía hạ lưu cần phải quan trắc: nước bị đục gia tải đá lớn… 75 Về cơng tác thi cơng cơng trình Cần nâng cao áp dụng tiêu chuẩn kỹ thuật thi cơng cơng trình vào làm sửa chữa Trong trình xây dựng sửa chữa cần ghi lại chụp hình tượng bất thường hay vị trí quan trọng: chỗ tiếp giáp… , giai đoạn thi cơng quan trọng để theo dõi có sở đánh giá cố cơng trình xảy cố Cần chọn đơn vị thi cơng có chuyên môn cao để xây dựng đặc biệt sửa chữa cố cơng trình Sử dụng vật liệu vào thi cơng cơng trình cần phải có kinh nghiệm quy trình tiêu chuẩn ban hành Phối hợp với đơn vị, ban, ngành có chuyên môn lĩnh vực ứng dụng loại vật liệu thi cơng để nắm rõ đặc tính thi cơng vật liệu nhằm giảm thiểu lỗi q trình thi cơng Về cơng tác quản lý Cần nâng cao bồi dưỡng nghiệp vụ quản lý vận hành cơng trình an tồn, hàng năm vào trước mùa mưa lũ cần tổ chức bồi dưỡng trao đổi quản lý cơng trình, tổ chức thi sát hạch kiểm tra quản lý vận hành an tồn cơng trình cá nhân đơn vị có liên quan Hằng năm tổ chức tuyên truyền địa phương người dân sống quanh khu vực cơng trình kiến thức phương án bảo vệ cơng trình Xây dựng phịng ban bổ sung địa phương liên kết với ban ngành liên quan cấp cao có trách nhiệm quản lý vận hành sửa chữa cơng trình nhằm tiếp nhận ý kiến phản hồi người dân địa phương vấn đề liên quan đến cơng trình để có biện pháp cơng trình kịp thời có cố Tăng cường phát huy vai trị quyền địa phương người dân việc tham gia quản lý, bảo vệ khai thác cơng trình, nhằm phát huy hiệu cơng trình thủy lợi Khi mùa mưa lũ đến, phương án điều tiết hồ chứa phương án sơ tán dân hạ du phải quyền địa phương phê duyệt Trong mùa lũ hồ chứa đầy phải thông báo cho ban huy phòng chống lụt bão thời gian xả lũ để kịp thời sơ tán dân Tham khảo mơ hình nghiên cứu chun gia xây dựng máy quản 76 lý vận hành để đưa mơ hình tốt quản lý vận hành cơng trình an tồn Hằng năm cử cán quản lý hồ chứa học lớp quản lý an tồn hồ đập Bộ Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn tổ chức Định kỳ đánh giá chất lượng cơng trình theo quy định đặc biệt đập dâng, đập tràn, cống để có kế hoạch xin kinh phí tu bổ sửa chữa 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Công ty tư vấn thuỷ lợi Miền Trung – Báo cáo dự án Khe Lau – Hà Tĩnh [2] Hồng Xn Hồng - Nhìn nhận thực tế an toàn đập Việt Nam - Hội đập lớn phát triển nguồn nước Việt Nam - Hội đập lớn phát triển nguồn nước Việt Nam [3] Phịng Kế hoạch, Cục Quản lý xây dựng cơng trình, Bộ Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn [4] TS Trịnh Công Vấn, Hội đập lớn phát triển nguồn nước Việt Nam - Một số hồ đập Việt Nam [5] Báo tintaynguyen - Đắk Lắk: Khắc phục kịp thời cố đập Yang Kang thượng [6] Gia Bình – Báo Thanh Niên.Nguy vỡ đập hồ chứa nước Đạ Tơ Tơn Hải Thoại [7] Cao Văn Chí Trịnh Văn Cương Giáo trình học đất Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2002 [8] TS Nguyễn Quang Phú - Trường đại học Thủy lợi Nghiên cứu chế tạo sơn chống thấm thấm thấu kết tinh gốc xi măng phịng thí nghiệm ứng dụng cơng trình thủy lợi 78 79 ... nhân thấm đập tràn Đề xuất biện pháp sửa chữa nâng cấp cơng trình Kiến nghị giải pháp quản lý vận hành an toàn 3.Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tượng thấm đập tràn hồ chứa nước Khe Lau Nghiên cứu. .. đập tràn mang tràn hồ chứa Khe Lau gây nên nước hồ chứa gây an tồn cơng trình vào mùa mưa lũ Cho nên vấn đề đặt cần xác định nguyên nhân gây tượng thấm đập tràn hồ chứa Khe Lau để có biện pháp. .. pháp sửa chữa nhằm vận hành an tồn cơng trình 26 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT THẤM VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THẤM CỦA ĐẬP TRÀN 2.1 Cơ sở lý thuyết thấm 2.1.1 Các định luật thấm 2.1.1.1 Định luật thấm tuyến tính