Tài liệu Chương 1: KIẾN THỨC CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI doc

Chương 1
KIẾN THỨC CHUNG
VỀ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
GVC.ThS. Phạm Quang Thiền

§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
I. Nguồn nước
1. Vai trò của nước:
- Nước cần cho mọi quá trình sống.
- Nước thể hiện sự giàu có, quyết định phát triển kinh tế, xã hội, quốc phòng an ninh
của một quốc gia.
- Nước cần cho mọi quá trình hoạt động.
- Nước cũng gây bao bất lợi, thiên tai: lũ lụt, hạn, biển dâng (ở Trung Quốc: năm
1991 bị thiệy hại 779 tỷ ngàn dân tệ, năm 1994 lại bị thiệt hại 1752 tỷ nhân dân tệ).
Ở Việt Nam: • Cơn bão số 5 (1998) đổ bộ vào cực nam thiệt hại 5.000 tỷ, hàng
trăm người chết.
• 2 cơn bão số 11 và 12(1999) đổ vào miền Trung gây thiệt hại 4
nghìn tỷ, hàng trục người chết.
• Cơn bão số 3 (6/2005); Không đổ bộ vào đất liền nhưng thiệt hại
trên biển, hàng trăm người chết.
• Cơn bão số 6/2006 (đổ vào miền Trung mà tâm bão là Đà Nẵng làm gần 50
người chết, thiệt hại 10.000 tỷ đồng - lần đầu tiên có sơ tán 20 vạn dân).
*Từ đầu 10/07 đến cuối 11/07 các tỉnh miềm trung liên tiếp chịu 3con bão
(số5,6,7) và liên tiếp 4,5 lần mưa to lũ lớn

§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
2. Nguồn nước:
- 3/4 trái đất là nước.
- Hành tinh có 1,5 tỷ km3 nước.
+ 97,5% là nước mặn

+ 2,5% là nước ngọt. Trong đó:
• 79% là băng.
• 20% nước ngầm khó khai thác.
• 1% là nước mặt: (52% ở hồ; 38% ở độ ẩm, 1% trên sông, 1% ở cơ thể còn lại là
băng)
- Trung Quốc có 2800 tỷ m3 nước đứng thứ 6, bình quân 2400m3/người đứng thứ
109 trên thế giới
- Việt Nam:
• Có 2360 con sông có chiều dài lớn hơn 10km, 3260km bờ biển.
• Có tổng lượng nước hàng năm của các dòng sông là 850km3 nước, và 350 triệu
tấn phù xa.
• Có khoảng 1/3 nguồn nước sinh ra trong lãnh thổ Việt Nam.

§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
3. Đặc điểm nguồn nước:
+ Phân bố không đều theo không gian (ở Việt nam chênh nhau 8 lần. Ở Trung
Quốc phía Nam có 36% đất, nhưng nước chiếm 81%; ở bắc 64% đất nhưng
nước 19%).
+ Phân bố không đều theo thời gian (ở Việt Nam mùa khô lượng mưa chiếm
20% ÷ 30%, mùa mưa lại chiếm 70 ÷ 80% lại nhiều bão, một trăm năm nay có
hơn nghìn cơn bão đổ bộ vào Việt Nam, đê sông Hồng đã 10 lần vỡ.)
+ Nước là tài nguyên tái tạo tuần hoàn.
+ Nước vận động theo hệ thống lưu vực.
+ Nước là tài nguyên tối cần cần mà nhu cầu ngày càng cao.
+ Nước liên quan mật thiết tới các nguồn tài nguyên khác
+ Nước có tính lưu động.
+ Nước có lợi - hại.
+ Nguồn nước sạch ngày càng cạn kiệt và nguy cơ ô nhiễm cao.
+ Nước đã trở thành hàng hoá.

§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI

Tháng 7/2000 ký hợp đồng Israel mua nước của Thổ Nhĩ Kỳ.

Vương quốc Jordan xuất khẩu nước sang Syria.

Singapore mua nước của Malaxia.

Trung đông giàu có về dầu, nhưng thiếu nước thê thảm; dự báo sẽ có chiến
tranh vì nước lã.

Tranh cấp Israel - Palestine ở khu vực bờ tây sông Jordan (gần 6000km2) vì
vùng này cung cấp 70% nguồn nước ngọt cho Isaracl.

Ở Kwwait: 5USD mua được 40 lít xăng, nhưng nếu mua nước chỉ mua

được 3 chai 1 lít.

Ả rập Xê út mua nước từ Pakistan (chở bằng tầu biển) để cung cấp cho

tín đồ hồi giáo đổ về thánh địa Mecca.

Ở TP. Hồ Chí Minh một công trình tư nhân có ý định xuất khẩu nước

lã từ đồng bằng sông Cửu Long sang khu vực Trung đông (theo ông Nguyễn
Lê Bách - Cựu đại sứ Việt Nam ở 5 nước Trung đông)

§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
II. Sử dụng nguồn nước và lợi dụng tổng hợp
- Nước có lợi, có hại vì vậy cần có thuỷ lợi

- Thuỷ lợi là tập hợp tất cả các biện pháp nhằm khai thác mặt lợi, khắc phục,
hạn chế những tác hại do nguồn nước gây ra và phòng chống giảm nhẹ thiên
tai.
- Công trình thuỷ lợi, là công trình đảm bảo nhiệm vụ của thuỷ lợi.
Sử dụng công trình thuỷ lợi vào:
+ Nông nghiệp
+ Thuỷ điện
+ Giao thông thuỷ
+ Cấp nước sinh hoạt
+ Cấp nước công nghiệp
+ Nuôi trồng, đánh bắt thuỷ hải sản
+ Xử lý nước thải


§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
+ Bảo vệ và phát triển môi trường sinh thái
+ Du lịch, văn hoá, y tế
+ Phòng chống tránh giảm nhẹ thiên tai.
- Sử dụng nguồn nước theo nguyên tắc lợi dụng tổng hợp (hồ Cầm Sơn
đập có H = 40m; tràn B = 15m van quạt có R = 5,8m; Whồ =
307.106m3;
Wh = 258.106m3 để tưới 3 vạn ha, điện N = 3900kW, cấp nước cho
nhà máy phân đạm Hà Bắc, phòng lũ cho sông Thương, nuôi cá 500
tấn/năm).

§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
III. Vị trí thuỷ lợi và công trình thuỷ lợi trong nền kinh tế quốc dân
- Thuỷ lợi chiếm vị trí quan trọng, trong đó CTTL có vị trí then chốt.
- Khoa học thuỷ lợi gắn liền với các ngành khoa học, kinh tế.
- Tạo nước tưới cho nông nghiệp.

- Phát điện - giao thông thuỷ - chống hạn - chống lũ - phát triển du lịch - chữa bệnh
- thể thao. v. v.Nhà máy TĐ lớn nhất thế giới:Tam Hiệp (TQ) với N=18,2 Triệu KW,
E0=81tỷ Kwh; Nhà máy ITAIPU(Brazil) có N=14 triệu Kw, Eo=100tỷ Kwh
- Trung Quốc có 8 vạn hồ với tổng dung tích 475 tỷ m3 nước góp phần nuôi 22%
dân số thể giới (trong khi có 7% diện tích đất).
- Ở Việt Nam:
+ Năm 938 Lê Hoàn cho đào sông ở Thanh Hoá.
+ 1092 đời Lý Thái Tông, năm 1231 Trần Thái Tông đào sông Lam, sông Trầm,
sông Hào.
+ 1108 đắp đê ở Hà Nội và đê ngăn mặn ở Ninh Bình.
+ Thời kỳ pháp thuộc: có 12 hệ thống thuỷ lợi: Đô Lương, Bái Thượng, Thác
Đuống, Liễu Sơn, Liên Mạc

§1.1. VAI TRÒ CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
+ Hiện nay có 75 hệ thống thuỷ lợi:

1967 hồ ≥ 0,2 triệu m2 với 24,8 tỷ m3 (có 10 hồ thuỷ điện với 19 tỷ
m3). 460 hồ có dung tích lớn hơn 1 triệu m3 hoặc cao hơn 10m.

10.000 trạm bơm (2000 trạm bơm điện).

1.000 km kênh chính.

5.000 cống tưới tiêu.

8.000 km đê (3000 km đê biển).

23.000 km đê bao.

Thuỷ điện hơn 4 triệu kw (Trữ năng kỹ thuật khoảng 21 triệu kw).


600 kè, 3000 cống dưới đê.

Tưới 3,45 triệu ha, tiêu đông lực 1,4 triệu ha đất nông nghiệp.

Ngăn mặn 0,87 triệu ha;cải tạo 1,6 triệu ha chua phèn ở đ/b S. Cửu
long; cấp nước sinh hoạt, cấp nước CN với 5 tỷ m3/năm

§1.2. KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
I. Nhiệm vụ của các công trình thuỷ lợi
Làm thay đổi, cải biến trạng thái tự nhiên của dòng chảy, của nước trong sông, hồ, biển,
nước ngầm để sử dụng nước hợp lý và phòng tránh thiên tai.
II. Các loại công trình thuỷ lợi theo mục đích sử dụng
1. Công trình dâng nước (hình 1-1)
a)
b)
c)

Xây dựng ngang qua sông,
suối.

Dâng mực nước thượng lưu:
Ngập thượng lưu, tạo dòng
thấm, lắng đọng bùn cát
thượng lưu, khi dòng chảy
xuống hạ lưu gây xói, thay
đổi nước ngầm xung quanh.

Có tác dụng điều tiết lưu
lượng và mực nước.

§1.2. KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
2. Công trình điều chỉnh dòng chảy
- Làm thay đổi trạng thái dòng chảy trọng phạm vi lòng sông để bảo vệ lòng
sông, an toàn tầu thuyền.
- Không dâng nước.
- Dùng cho nhiều ngành khác nhau.
3. Công trình dẫn nước
- Đưa nước đến hộ dùng.
- Dẫn nước qua những địa hình khác nhau.
- Có thể sử dụng làm đường giao thông thuỷ và tháo lũ.

§1.3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
I. Các loại đập
1. Đập bê tông (hình 1-2)
a)
b)
c) d)

§1.3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
2. Đập đất (hình 1-3)
a)
c)
b)
d)
b
a
c

§1.3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI

3. Đập đá (hình 1-4)
4. Các loại đập khác: đập đá đổ bê tông bản mặt, đập gỗ, đập cao su.
a) b)
c)

§1.3. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
II. Các công trình điều chỉnh
- Gồm: đê, mỏ hàn, ngưỡng đấy, kè, hệ thống lái dòng.
- Bảo vệ dòng dẫn, bờ; điều chỉnh dòng chảy.
III. Các công trình dẫn nước
1.Kênh
2. Máng, dốc nước, bậc nước, cầu máng
3. Đường hầm
4. Đường ống, (cả xi phông)
IV. Các công trình chuyên môn
- Là những công trình có mục đích chuyên môn nào đó:
+ Trạm thuỷ điện: nhà máy, buồng xoắn, bể áp lực, tháp điều áp.
+ Công trình giao thông thuỷ: âu tầu, công trình nâng tàu, cảng, công trình chuyển
gỗ.
+ Công trình thuỷ nông: cống điều tiết, hệ thống tưới tiêu.
+ Công trình cấp thoát nước.
+ Các công trình cho cá.

Đ1.4. U MI CễNG TRèNH THU LI V H THNG THU LI
I. u mi cụng trỡnh thu li
- Cỏc cụng trỡnh thu li c tp trung li thnh mt tp hp cụng trỡnh
gii quyt nhng mc ớch v nhim v ca bin phỏp thu li gi l cm u
mi cụng trỡnh thu li (hỡnh 1-5).
2
5

3
1
6
4
Hình 1-5: Sơ đồ đầu mối công trình thuỷ lợi
1- đ ờng tràn ; 2,3,4 - đập ; 5 - âu thuyền ; 6 - nhà máy thuỷ điện

§1.4. ĐẦU MỐI CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÀ HỆ THỐNG THUỶ LỢI
- Các công trình trong đầu mối công trình thuỷ lợi được chia thành:
+ Công trình chủ yếu: đảm bảo cho đầu mối làm việc bình thường.
+ Công trình thứ yếu: việc hư hỏng, sửa chữa nó không ảnh hưởng
đến sự làm việc xây dựng, quản lý đầu mối công trình thuỷ lợi.
+ Công trình hỗ trợ: Dùng cho việc xây dựng, quản lý đầu mối công
trình thuỷ lợi.
+ Công trình tạm: dùng trong quá trình xây dựng hoặc sửa chữa.
II. Hệ thống thuỷ lợi
Tập hợp nhiều đầu mối công trình thuỷ lợi nằm trên một phạm vi
rộng lớn để cùng giải quyết một số giải pháp thuỷ lợi.

§1.4. ĐẦU MỐI CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÀ HỆ THỐNG THUỶ LỢI
III. Phân cấp công trình thuỷ lợi
- Có 5 cấp (tuỳ theo mức độ quan trọng):
• Cấp I: công trình đặc biệt quan trọng
• Cấp II: công trình tương đối quan trọng
• Cấp III: công trình thông thường
• Cấp IV: công trình ít quan trọng
• Cấp V: công trình không quan trọng
- Cấp công trình phụ thuộc vào:
• Thời hạn sử dụng công trình
• Nhiệm vụ công trình

• Quy mô công trình, hình thức công trình
• Nền công trình
• Thiệt hại khi xảy ra sự cố công trình

§1.4. ĐẦU MỐI CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VÀ HỆ THỐNG THUỶ LỢI
- Cấp công trình thuỷ lợi được xác định theo quy phạm nhà nước ban
hành.
- Ý nghĩa việc phân cấp
+ Nó ảnh hưởng đến ổn định cường độ, độ bền của mỗi công trình
cung như toàn hệ thống. Từ cấp công trình xác định được:
• Ứng lực cho phép, hệ số an toàn
• Các loại vật liệu và phẩm chất mỗi loại
• Tần suất Z, Q
• Tổ chức, phạm vi, khối lượng khảo sát, thiết kế
• Phương pháp tính các bộ phận công trình và bố trí thiết bị
+ Nó phản ánh trình độ khoa học kỹ thuật và phát triển kinh tế của
mỗi quốc gia.

§1.5. ĐIỀU KIỆM LÀM VIỆC CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
I. Tác dụng của nước lên công trình thuỷ lợi
1. Tác dụng cơ học:
• Gây áp lực tĩnh và động trên bề mặt.
• Áp lực động ở nơi có nước chảy qua.
• Áp lực sóng.
• Áp lực nước tăng khi có động đất.
2. Tác dụng của thấm (hình 1-6)

Khi có ∆H thì có dòng thấm
trong thân công trình, dưới
đáy, 2 bờ.


Thấm tạo ϕ, q, j gây mất nước,
mất ổn định thấm.
3
4
5
6
2
1
7
8
Hinh 1-6 : Biện pháp giảm thấm và tiêu năng
công trình trên nền đất
1 –Thân đập; 2-Cửa van; 3-Sân trước; 4,5,6- Cừ ; 7 –Sân tiêu
năng; 8-Sân sau

§1.5. ĐIỀU KIỆM LÀM VIỆC CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
3. Tác dụng hoá lý:
• Mài mòn, ăn mòn.
• Khi có V lớn, tạo nên khi thực.
4. Tác dụng sinh vật: Có một số sinh vật ăn mòn, xâm thực các vật liệu.
II. Tác dụng tương hỗ của công trình với nền và bờ
1. Nền của công trình thuỷ lợi:
• Có ý nghĩa quan trọng.
• Phụ thuộc vào cấu tạo địa chất, tính cơ lý của nền.
• Có nền đất, nền đá.
• Phải khảo sát, thằm dò. Theo dõi khi mở máy.
2. Khả năng làm việc của công trình và nền:
• Tải trọng của công trình và qua công trình truyền xuống cho nền.
• Có thể phá hoại nền; làm lật, trượt, lún, lệch công trình.

• Khi thiết kế phải đặc biệt chú ý đến mối quan hệ này.

§1.5. ĐIỀU KIỆM LÀM VIỆC CỦA CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
III. Điều kiện xây dựng và ảnh hưởng của công trình thuỷ lợi đối với khu vực
lân cận.
- Xây dựng công trình thuỷ lợi phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên: địa hình, địa
chất, thuỷ văn Nó quyết định đến hình thức kết cấu, kích thước, quy mô
cả công trình.
- Công trình thuỷ lợi trong quá trình xây dựng, khi xây xong đưa vào sử dụng
có ảnh hưởng đến dân sinh, kinh tế, tự nhiên, sinh thái, quốc phòng, an ninh.
IV. Hậu quả, tai hại do công trình thuỷ lợi bị hư hỏng
• Khi công trình thuỷ lợi bị sự cố gây nên hậu quả to lớn.
• Nguyên nhân: Có rất nhiều (chủ quan, khách quan).
• Người thiết kế, thi công, quản lý luôn phải lường hết tai hoạ có thể xảy ra để
ngăn ngừa.