4.1.1 Vị trớ trớ cụng trỡnh Cụng trỡnh nằm vào khoảng 21P 0 P 13’ -:- 21P 0 P 17’ vĩ độ Bắc, 104P 0 P 38’-:- 104P 0 P 40’ kinh độ Đụng, cỏch thị trấn Phự Yờn khoảng 6 km về phớa Tõy Bắc, cụng trỡnh thuộc xó Tường Phự huyện Phự Yờn tỉnh Sơn La.
4.1.2 Cỏc thụng số cơ bản theo thụng số xõy dựng năm 1994
Cấp cụng trỡnh: cấp IV;
Tần suất lũ thiết kế: P=2%;
Lưu lượng lũ ứng với tần suất thiết kế: QR2%R = 810,0 mP
3
P
/s.
4.1.3 Cỏc hạng mục cụng trỡnh
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11 1. Đập đầu mối: - Hỡnh thức đập đầu mối: đập tràn thực dụng mặt cắt hỡnh thang; - Kết cấu đập: đập rọ thộp xếp đỏ hộc;
- Hỡnh thức tiờu năng: tiờu năng tự nhiờn; gia cố sõn sau L = 4,0 m;
- Chiều rộng tràn: B = 72,0 m; - Chiều cao đập: P = 2,45 m; - Cột nước tràn: H = 1,86 m. Đập tràn Nà Ngựu cú hỡnh thức tràn qua cả hai bờn vai. Tổng chiều rộng hai bờn vai BRvaiR = 180,0 m 2. Cống lấy nước - Hỡnh thức cống: lấy nước tự do (khụng cú cửa van); - Khẩu độ cống: B = 0,8 m. 3 Hệ thống kờnh: tổng chiều dài L = 3673,0 m + Mặt cắt kờnh: bxh = 1,0x1,0m; + Toàn bộ là kờnh đất
4. Hệ thống giao thụng nội đồng: chiều dài tuyến L = 1940,0 m.
4.2 Điều kiện tự nhiờn, dõn sinh kinh tế vựng cụng trỡnh. 4.2.1 Đặc điểm địa hỡnh 4.2.1 Đặc điểm địa hỡnh
Đập Nà Ngựu nằm hạ lưu trờn suối Tấc, đoạn gần cửa ra lũng hồ thủy điện Hũa Bỡnh, nằm sỏt với Quốc Lộ 37 tại, tại vị trớ đập lũng suối cú độ dốc trung bỡnh, vai phải đập sỏt với quốc lộ 37, vai trỏi khỏ bằng phẳng và thấp so với lũng suối. Hạ lưu đập do lưu lượng lũ lớn nờn hạ lưu đập đó bị xúi lở nhiều.
Tuyến kờnh: kộo dài từ đập Nà Ngựu đi qua đập suối Bựa đến Phai Bựa Thượng với tổng chiều dài là 3665,0 m, trong đú đó hoàn thiện 335,0 m. Cỏc kờnh nhỏnh gồm 04 tuyến với tổng chiều dài 2140,0 m.
4.2.2 Đặc điểm địa chất
- Lớp 1b: Lớp bồi tớch lũng suối bao gồm cỏt, sạn sỏi lẫn đỏ tảng lăn từ 0,5 m -:- > 1m chiếm khoảng 40% sắp xếp tương đối chặt và hạt bột, hạt sột. Đất cấp IV;
- Lớp 2: Lớp đất ỏ sột màu nõu xỏm đến vàng nhạt, trạng thỏi dẻo mềm, kết cấu kộm chặt. Đất cấp II;
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11
- Lớp 3: Lớp đất sườn tớch ỏ sột màu nõu đến vàng nhạt, trạng thỏi cứng, kết cấu kộm chặt đến chặt vừa, trong đất lẫn dăm sạn phong hoỏ, đỏ tảng, đỏ trỏi trờn 20%. Đất cấp III;
- Lớp 4: Lớp đất bồi tớch, sườn tớch màu vàng loang lổ, trạng thỏi cứng, kết cấu chặt vừa, trong đất lẫn dăm sạn phong hoỏ chiếm 40 -:- 45%, đỏ tảng, đỏ trỏi trờn 20%. Đất cấp IV.
4.2.3 Đặc điểm khớ tượng thủy văn
4.2.3.1 Chế độ nhiệt: Chế độ nhiệt ở đõy cú biểu đồ nhiệt chung cho cả vựng Tõy Bắc. Nhiệt độ khụng khớ bỡnh quõn hàng năm đạt 23,4P
0
P
C. Thỏng cú nhiệt độ trung bỡnh cao nhất là cỏc thỏng IV đến VIII.
4.2.3.2 Độ ẩm: Độ ẩm trung bỡnh thỏng trong năm của khụng khớ thay đổi khụng lớn, độ ẩm trung bỡnh năm đạt khoảng từ 81,3%. Thỏng V đến thỏng IX cú độ ẩm cao, độ ẩm thấp nhất vào thỏng III, IV.
4.2.3.3 Giú: Tốc độ giú bỡnh quõn vào khoảng 23,0 m/s. Tốc độ giú thường đạt vào thỏng III và IV, thỏng cú giú mựa Tõy Nam.
4.2.3.4 Lượng bốc hơi: Tổng lượng bốc hơi trung bỡnh năm ở Phự Yờn vào khoảng
1020 mm/năm. Trong đú lượng bốc hơi lớn nhất vào thỏng III và IV, lượng bốc hơi thấp nhất vào cỏc thỏng VII đến IX.
4.2.3.5 Lượng mưa năm: Lượng mưa năm đạt 1498mm, mựa mưa kộo dài từ thỏng V đến thỏng IX với lượng mưa chiếm tới 80% tổng lượng mưa năm, thỏng cú lượng mưa lớn nhất là thỏng VII và VIII bỡnh quõn đạt 190mm đến 280mm/thỏng, mựa khụ từ thỏng X đến thỏng IV với tổng lượng mưa chiếm 20% lượng mưa năm, thỏng cú lượng mưa nhỏ nhất là thỏng XII và I.
4.2.3.6 Chế độ thủy văn - Đặc trưng lưu vực
+ Diện tớch lưu vực: 374,0 kmP
2
+ Chiều dài suối chớnh: 36,0 km + Độ dốc lũng suối: 7,17 % - Đặc trưng dũng chảy
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11
+ Chuẩn dũng chảy năm: 597 mm + Mụ duyn dũng chay năm: 18,90 l/s.kmP
2
+ Lưu lượng bỡnh quõn năm: 5,18 mP
3
P
/s - Bảng kết quả tớnh phõn phối dũng chảy lũ
+ Lưu lượng thiết kế ứng với tần suất 1%: QR1%R = 1016,0 mP
3
P
/s + Lưu lượng thiết kế ứng với tần suất 2%: QR2%R = 893,0 mP
3
P
/s + Lưu lượng thiết kế ứng với tần suất 10%: QR10%R = 660,0 mP
3
P
/s
4.2.4 Điều kiện xó hội, dõn sinh kinh tế vựng dự ỏn.
4.2.4.1 Tổng diện tớch đất tự nhiờn: 116 892,8 ha;
- Đất nụng nghiệp : 20.930,8 ha; chiếm 17,9 %. - Đất lõm nghiệp : 53.174,0 ha; chiếm 45,5 %. 4.2.4.2 Tổng dõn số của huyện: 108,5 nghỡn người
- Dõn tộc Mường : 48,0 nghỡn người; chiếm 47,0 % - Dõn tộc Thỏi : 25,7 nghỡn người; chiếm 25,1 % - Dõn tộc Kinh : 12,5 nghỡn người; chiếm 12,2 %
- Dõn tộc Mụng : 11,3 nghỡn người; chiếm 11,1 % dõn số - Dõn tộc Dao : 4,8 nghỡn người; chiếm 4,6% dõn số 4.2.4.3 Sản xuất nụng nghiệp:
- Tổng diện tớch trồng lỳa nước: 6,32 nghỡn ha; - Năng suất lỳa nước cả năm: 42,23 tạ/ha;
4.2.4.4 Đường giao thụng: huyện cú tuyến quốc lộ 37 đi qua và cú cỏc tuyến đường liờn xó, liờn bản, tuyến đường vào cỏc trung tõm xó và giao thụng đụ thị đó được đầu tư nõng cấp.
4.3 Quỏ trỡnh xõy dựng và hiện trạng thủy lợi Nà Ngựu 4.3.1 Quỏ trỡnh xõy dựng 4.3.1 Quỏ trỡnh xõy dựng
Khi xõy dựng vào năm 1994 với nguồn vốn hạn hẹp, đập Nà Ngựu được xõy dựng theo hướng bỏn kiờn cố, trong tớnh toỏn thiết kế chỉ tớnh toỏn thủy lực tràn theo hỡnh thức tràn qua cả hai bờn vai đập. Đến năm 2002 đập đầu mối được nõng
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11
cấp sửa chữa theo hỡnh thức là bọc thờm bờ tụng mặt đập và phớa thượng lưu đập. Toàn bộ hệ thống kờnh chưa được đầu tư kiờn cố húa.
Quy mụ thiết kế ban đầu của đập Nà Ngựu (Bảng 4.1)
Mặc dự hàng năm luụn phải duy tu bảo dưỡng, nhưng hiện nay đập đầu mối cụng trỡnh thủy lợi Nà Ngựu đó xuống cấp nghiờm trọng.
4.3.2 Hiện trạng cụng trỡnh
4.3.2.1 Phần đập đầu mối
Mặc dự đó được nõng cấp sửa chữa, tuy nhiờn đập Nà Ngựu vẫn giữ nguyờn hỡnh thức và kết cấu cũ. Hiện nay đập Nà Ngựu đó xuống cấp nghiờm trọng, phần hạ lưu bị xúi sõu vào chõn đập.
- Cỏc tấm bờ tụng thượng lưu đó bị vỡ.
- Thõn đập đó cú những vị trớ bị vỡ phần rọ thộp.
- Phần sõn sau đập chỉ gia cố 4,0 m nờn hạ lưu đập đó bị xúi với ZRmaxR = 1,97 m và phõn bố khụng đồng đều, một vài vị trớ xúi đó khoột sõu vào chõn đập làm đập bị nghiờng mất ổn định, kết cấu đập bị phỏ vỡ.
- Vào mựa khụ khi nguồn nước cạn kiệt thỡ toàn bộ nguồn nước này thẩm thấu qua thõn đập làm cho nước khụng dõng lờn để đủ cao trỡnh vào cống lấy nước.
- Hai bờn vai đập đó bị xúi sõu, đặc biệt là bờ tả.
Dựa trờn kết quả tớnh toỏn theo cụng thức 1.34 trờn bảng 2.13 cho thấy xúi đó ổn định và hiện tại chiều sõu lớn nhất của đó hố xúi sõu hơn múng cụng trỡnh.
Theo kết quả tớnh toỏn ổn định trong cỏc bảng 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 thỡ hố xúi đó phỏt triển và đó ảnh hưởng đến sự ổn định của đập.
4.3.2.2 Tuyến kờnh
Hệ thống kờnh tưới hiện nay mới được kiờn cố húa 725 m (trờn đoạn kố chống sạt lở bờ suối Tấc), cỏc đoạn cũn lại vẫn là kờnh đất đó bị xúi lở bờ gõy thất thoỏt nước, về phớa cuối bói tưới khụng đủ nước tưới.
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11
Tuyến đường nội đồng hiện nay vẫn chưa thụng tuyến và chưa bao quỏt được toàn bộ bói tưới, tuyến đường chỉ cú 725 m đường BT M150 BRmặtR= 3,0 m cũn lại là đường đất khụng đảm bảo hiệu quả sử dụng.
4.4 Cỏc phương ỏn sửa chữa và nõng cấp đập Nà Ngựu
- Phương ỏn 1: Sửa chữa nõng cấp lại đập rọ thộp hiện tại, do cao trỡnh cửa cống khụng thể hạ thấp nờn phải giữ nguyờn cao trỡnh đập tràn.
- Phương ỏn 2: Khi tớnh toỏn lại thủy văn cho thấy lưu lượng ứng với tần suất thiết đó tăng lờn, do vậy khi kiờn cố húa đập Nà Ngựu phải cú giải phỏp làm tăng khả năng thỏo, giảm chiều cao cột nước tràn, giảm tối đa lưu lượng tràn qua vai.
4.5 Đề xuất và tớnh toỏn khắc phục xúi 4.5.1 Sự cần thiết khắc phục xúi 4.5.1 Sự cần thiết khắc phục xúi
Vựng cụng trỡnh được xỏc định là vựng kinh tế động lực dọc trục QL37 của huyện Phự Yờn. Kinh tế chủ yếu tập trung vào sản xuất nụng nghiệp như trồng lỳa, rau mầu là cõy chủ lực trong nhiều năm qua. Cụng trỡnh thủy lợi Nà Ngựu cú nhiệm vụ tạo nguồn cấp nước phục vụ sinh hoạt, chăn nuụi cho hộ dõn cú tuyến kờnh đi qua và nước tưới cho cỏnh đồng 64,0 ha ruộng lỳa nước, rau màu và bổ sung nước cho đập Bựa Hạ. Nhằm ổn định sản xuất và đời sống nhõn dõn trong vựng và tỏc dụng đỏng kể về mặt xó hội, ngoài tỏc dụng bảo vệ ổn định diện tớch canh tỏc, cụng trỡnh phỳc lợi và cụng cộng... Dự ỏn cũn mang lại lũng tin của nhõn dõn vào sự quan tõm của Đảng chăm lo đến đời sống của nhõn dõn, giảm bớt sự căng thẳng và nỗi lo của người dõn trong mỗi mựa mưa bóo.
Sự hư hỏng xuống cấp của đập Nà Ngựu cú nguyờn nhõn cơ bản là từ xúi lở hạ lưu và làm sụp, gẫy vỡ thõn đập. Nguyờn nhõn xúi suất phỏt từ nhiều yếu tố như: trong cụng tỏc thiết kế ban đầu và trong cả quỏ trỡnh nõng cấp, duy tu bảo dưỡng hàng năm đều xem nhẹ cụng tỏc phũng chống xúi; đặc biệt trong giai đoạn hiện nay do biến đổi khớ hậu toàn cầu, thảm phủ thực vật bị suy giảm đỏng kể nờn lưu lượng lũ hàng năm tăng và biến đổi bất thường làm cho khả năng thỏo lũ của đập khụng đảm bảo càng gõy xúi lở mạnh. Chớnh vỡ vậy trong giai đoạn hiện nay việc nõng cõp cho đập Nà Ngựu là vấn đề cấp bỏch, đặc biệt là cụng tỏc phũng chống xúi hạ lưu.
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11
Từ những nguyờn nhõn và yờu cầu đặt ra là phải giảm đến mực tối đa hiện tượng xúi lở ở hạ lưu và hai bờn vai đập theo hai phương ỏn sửa chữa và nõng cấp đập Nà Ngựu.
Nội dung tớnh toỏn:
+ Bổ sung, tớnh toỏn lại cỏc thụng số thủy văn; tớnh toỏn kiểm tra lại khả năng thỏo của tràn cũ; bổ sung cỏc thiết bị tiờu năng, thiết bị phũng xúi cho đập cũ;
+ Tớnh toỏn thủy lực cho tràn mới để kiểm tra khả; tớnh toỏn cho giải phỏp phũng xúi ứng với đập tràn mới.
4.5.2 Cỏc phương ỏn phũng chống xúi
Đập Nà Ngựu là đập dõng tràn cú cột nước thấp, từ hiện trạng cho thấy đập đó bị xúi cả phần hạ lưu tràn và hai bờn vai đập; hơn nữa, hiện nay lưu lượng lũ thiết kế đó tăng từ 810,0 mP 3 P /s đến hiện nay là 893,0 mP 3 P /s.
Với lưu lượng lũ quỏ lớn nờn cả hai phương ỏn sửa chữa nõng cấp đập Nà Ngựu đều phải sử dụng phương ỏn đập tràn vai bờn trỏi.
Từ nhận định trờn cho thấy khắc phục xúi cho đập Nà Ngựu là phải khắc phục cả phần hạ lưu tràn và cả hai vai đập và do sự tăng lưu lượng lũ thiết kế nờn đập vẫn phải sử dụng hỡnh thức thỏo một phần lưu lượng qua vai đập.
Đối với đập cú cột nước tràn thấp trong tớnh toỏn xúi sử dụng cụng thức 1.34 là phự hợp.
4.5.2.1 Đối với phương ỏn 1.
- Phần tràn chớnh: Sử dụng giải phỏp gia cố cứng húa sõn sau tăng khả năng phũng xúi của nền.
- Phần vai tràn: Sử dụng giải phỏp kộo dài tường bờn phũng xúi cho hỡnh thức tràn qua cả vai đập.
4.5.2.2 Đối với phương ỏn 2.
- Phần tràn chớnh: Sử dụng giải phỏp giảm chờnh lệch mực nước thượng hạ lưu bằng đập tràn ngưỡng răng cưa kiểu “phớm piano”.
- Phần vai tràn: Sử dụng cỏc bậc nước tự nhiờn để nối tiếp, tiờu năng phũng xúi.
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11
4.5.3 Tớnh toỏn cho cỏc phương ỏn
4.5.3.1 Phương ỏn 1
a. Tớnh toỏn lại khả năng thỏo cho đập Nà Ngựu:
- Với lưu lượng lũ thiết kế lớn nờn tớnh toỏn khả năng thỏo của đập theo hỡnh thức đập tràn qua vai: 395 400 245 100 Phần gia cố đã hỏng Phần thân đập
Hỡnh 4.1: Cắt dọc hiện trạng đập đầu mối Nà Ngựu
2 / 3 0 2gH mB Qdap =σn σRnR: hệ số chảy ngập m: hệ số lưu lượng, m = 0,38 B: chiều rộng tràn
Khả năng thỏo cho phần vai đập do khụng cú gia cố đề hỡnh thành hỡnh dỏng cụng trỡnh nờn xỏc định như đối với dũng chảy trong kờnh dẫn hở:
Ri C Qvai =ω ω: diện tớch mặt cắt ướt 6 / 1 1 R n C= n: hệ số nhỏm R: bỏn kớnh thủy lực
i: độ dốc thủy lực, với mực nước thấp lấy độ dốc thủy lực bằng độ dốc lũng dẫn.
Bảng 4.2:Bảng tớnh thử dần lưu lượng qua vai, lưu lượng qua đập Nà Ngựu
hiện trạng
Học viờn: Lường Khắc Kiờn CH18C11 m mP 3 P /s m m m m mP 2 mP 3 P /s mP 3 P /s 0,40 25,82 72,00 0,36 158,21 25,82 0,60 56,32 72,00 0,51 158,36 0,00 0,00 0,010 0,00 56,32 0,80 86,72 72,00 0,68 158,53 0,00 0,00 0,010 0,00 86,72 1,00 121,19 72,00 0,86 158,71 0,00 0,00 0,010 0,00 121,19 1,20 159,31 72,00 1,03 158,88 0,00 0,00 0,010 0,00 159,31 1,40 200,75 72,00 1,20 159,05 0,17 45,58 0,010 173,79 374,54 1,60 245,27 72,00 1,37 159,22 0,34 63,34 0,010 299,96 545,23 1,80 292,67 72,00 1,54 159,39 1,18 81,42 0,010 450,13 742,79 2,00 342,78 72,00 1,71 159,56 1,35 99,00 0,010 621,92 964,70
Với lưu lượng lũ tớnh theo năm 1994 QR2%R = 810,00 mP
3
P
/s
Khả năng thoỏt lũ của vai đập cú khảo sỏt thực tế QRvaiR = 502,16 mP
3
P
/s Vậy lưu lượng qua đập QRđậpR = 307,84 mP
3
P
/s Cột nước đập ứng với mực nước lũ QR2% HRđậpR = 1,86 m Cột nước tràn vai ứng với mực nước lũ QR2% HRvaiR = 1,23 m
Với lưu lượng lũ tớnh theo hiện tại QR2%R = 893,00 mP
3
P
/s
Khả năng thoỏt lũ của vai đập cú khảo sỏt thực tế QRvaiR = 566,41 mP
3
P
/s Vậy lưu lượng qua đập QRđậpR = 326,59 mP
3
P
/s Cột nước đập ứng với mực nước lũ QR2% HRđậpR = 1,94 m Cột nước tràn vai ứng với mực nước lũ QR2% HRvaiR = 1,30 m
Bảng 4.3 Bảng tớnh toỏn chọn lưu lượng tớnh tiờu năng cho đập Nà Ngựu hiện trạng
HRo P BR tràn m QRđập q ER0 hRc FRrc hRcR" hRh hRcR"- hRh m m m mP 3 P /s mP