GIÁO TRÌNH
KIẾN THỨC CHUNG VỀ CÔNG
TRÌNH THỦY LỢI
Ch ng 1 ươ
KI N TH C CHUNG Ế Ứ
V CÔNG TRÌNH TH Y L IỀ Ủ Ợ
GVC.ThS. Ph m Quang Thi nạ ề
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
I. Ngu n n cồ ướ
1. Vai trò c a n c:ủ ướ
- N c c n cho m i quá trình s ng.ướ ầ ọ ố
- N c th hi n s giàu có, quy t đ nh phát tri n kinh t , xã h i, qu c phòng an ướ ể ệ ự ế ị ể ế ộ ố
ninh c a m t qu c gia.ủ ộ ố
- N c c n cho m i quá trình ho t đ ng.ướ ầ ọ ạ ộ
- N c cũng gây bao b t l i, thiên tai: lũ l t, h n, bi n dâng ( Trung Qu c: ướ ấ ợ ụ ạ ể ở ố
năm 1991 b thi y h i 779 t ngàn dân t , năm 1994 l i b thi t h i 1752 t nhân ị ệ ạ ỷ ệ ạ ị ệ ạ ỷ
dân t ). ệ
Vi t Nam: Ở ệ • C n bão s 5 (1998) đ b vào c c nam thi t h i 5.000 t , hàngơ ố ổ ộ ự ệ ạ ỷ
trăm ng i ch t.ườ ế
• 2 c n bão s 11 và 12(1999) đ vào mi n Trung gây thi t h i 4ơ ố ổ ề ệ ạ
nghìn t , hàng tr c ng i ch t.ỷ ụ ườ ế
• C n bão s 3 (6/2005); Không đ b vào đ t li n nh ng thi t h iơ ố ổ ộ ấ ề ư ệ ạ
trên bi n, hàng trăm ng i ch t. ể ườ ế
• C n bão s 6/2006 (đ vào mi n Trung mà tâm bão là Đà N ng làm g n ơ ố ổ ề ẵ ầ
50 ng i ch t, thi t h i 10.000 t đ ng - l n đ u tiên có s tán 20 v n dân).ườ ế ệ ạ ỷ ồ ầ ầ ơ ạ
*T đ u 10/07 đ n cu i 11/07 các t nh mi m trung liên ti p ch u 3con bão ừ ầ ế ố ỉ ề ế ị
(s 5,6,7) và liên ti p 4,5 l n m a to lũ l nố ế ầ ư ớ
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
2. Ngu n n c:ồ ướ
- 3/4 trái đ t là n c.ấ ướ
- Hành tinh có 1,5 t km3 n c.ỷ ướ
+ 97,5% là n c m nướ ặ
+ 2,5% là n c ng t. Trong đó:ướ ọ
• 79% là băng.
• 20% n c ng m khó khai thác.ướ ầ
• 1% là n c m t: (52% h ; 38% đ m, 1% trên sông, 1% c th còn ướ ặ ở ồ ở ộ ẩ ở ơ ể
l i là băng)ạ
- Trung Qu c có 2800 t m3 n c đ ng th 6, bình quân 2400m3/ng i đ ng th ố ỷ ướ ứ ứ ườ ứ ứ
109 trên th gi iế ớ
- Vi t Nam: ệ
• Có 2360 con sông có chi u dài l n h n 10km, 3260km b bi n.ề ớ ơ ờ ể
• Có t ng l ng n c hàng năm c a các dòng sông là 850km3 n c, và 350 ổ ượ ướ ủ ướ
tri u t n phù xa.ệ ấ
• Có kho ng 1/3 ngu n n c sinh ra trong lãnh th Vi t Nam.ả ồ ướ ổ ệ
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
3. Đ c đi m ngu n n c:ặ ể ồ ướ
+ Phân b không đ u theo không gian ( Vi t nam chênh nhau 8 l n. Trung ố ề ở ệ ầ Ở
Qu c phía Nam có 36% đ t, nh ng n c chi m 81%; b c 64% đ t nh ng ố ấ ư ướ ế ở ắ ấ ư
n c 19%).ướ
+ Phân b không đ u theo th i gian ( Vi t Nam mùa khô l ng m a chi m ố ề ờ ở ệ ượ ư ế
20% ÷ 30%, mùa m a l i chi m 70 ư ạ ế ÷ 80% l i nhi u bão, m t trăm năm nay ạ ề ộ
có h n nghìn c n bão đ b vào Vi t Nam, đê sông H ng đã 10 l n v .)ơ ơ ổ ộ ệ ồ ầ ỡ
+ N c là tài nguyên tái t o tu n hoàn.ướ ạ ầ
+ N c v n đ ng theo h th ng l u v c.ướ ậ ộ ệ ố ư ự
+ N c là tài nguyên t i c n c n mà nhu c u ngày càng cao.ướ ố ầ ầ ầ
+ N c liên quan m t thi t t i các ngu n tài nguyên khácướ ậ ế ớ ồ
+ N c có tính l u đ ng.ướ ư ộ
+ N c có l i - h i.ướ ợ ạ
+ Ngu n n c s ch ngày càng c n ki t và nguy c ô nhi m cao.ồ ướ ạ ạ ệ ơ ễ
+ N c đã tr thành hàng hoá. ướ ở
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
Tháng 7/2000 ký h p đ ng Israel mua n c c a Th Nhĩ Kỳ.ợ ồ ướ ủ ổ
V ng qu c Jordan xu t kh u n c sang Syria.ươ ố ấ ẩ ướ
Singapore mua n c c a Malaxia.ướ ủ
Trung đông giàu có v d u, nh ng thi u n c thê th m; d báo s có chi n ề ầ ư ế ướ ả ự ẽ ế
tranh vì n c lã.ướ
Tranh c p Israel - Palestine khu v c b tây sông Jordan (g n 6000km2) vì ấ ở ự ờ ầ
vùng này cung c p 70% ngu n n c ng t cho Isaracl.ấ ồ ướ ọ
Kwwait: 5USD mua đ c 40 lít xăng, nh ng n u mua n c ch muaỞ ượ ư ế ướ ỉ
đ c 3 chai 1 lít.ượ
r p Xê út mua n c t Pakistan (ch b ng t u bi n) đ cung c p choẢ ậ ướ ừ ở ằ ầ ể ể ấ
tín đ h i giáo đ v thánh đ a Mecca.ồ ồ ổ ề ị
TP. H Chí Minh m t công trình t nhân có ý đ nh xu t kh u n cỞ ồ ộ ư ị ấ ẩ ướ
lã t đ ng b ng sông C u Long sang khu v c Trung đông (theo ông Nguy n ừ ồ ằ ử ự ễ
Lê Bách - C u đ i s Vi t Nam 5 n c Trung đông)ự ạ ứ ệ ở ướ
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
II. S d ng ngu n n c và l i d ng t ng h pử ụ ồ ướ ợ ụ ổ ợ
- N c có l i, có h i vì v y c n có thu l iướ ợ ạ ậ ầ ỷ ợ
- Thu l i là t p h p t t c các bi n pháp nh m khai thác m t l i, kh c ỷ ợ ậ ợ ấ ả ệ ằ ặ ợ ắ
ph c, h n ch nh ng tác h i do ngu n n c gây ra và phòng ch ng gi m ụ ạ ế ữ ạ ồ ướ ố ả
nh thiên tai.ẹ
- Công trình thu l i, là công trình đ m b o nhi m v c a thu l i.ỷ ợ ả ả ệ ụ ủ ỷ ợ
S d ng công trình thu l i vào:ử ụ ỷ ợ
+ Nông nghi pệ
+ Thu đi nỷ ệ
+ Giao thông thuỷ
+ C p n c sinh ho tấ ướ ạ
+ C p n c công nghi pấ ướ ệ
+ Nuôi tr ng, đánh b t thu h i s nồ ắ ỷ ả ả
+ X lý n c th iử ướ ả
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
+ B o v và phát tri n môi tr ng sinh tháiả ệ ể ườ
+ Du l ch, văn hoá, y tị ế
+ Phòng ch ng tránh gi m nh thiên tai.ố ả ẹ
- S d ng ngu n n c theo nguyên t c l i d ng t ng h p (h C m S n ử ụ ồ ướ ắ ợ ụ ổ ợ ồ ầ ơ
đ p có H = 40m; tràn B = 15m van qu t có R = 5,8m; Wh = ậ ạ ồ
307.106m3;
Wh = 258.106m3 đ t i 3 v n ha, đi n N = 3900kW, c p n c cho ể ướ ạ ệ ấ ướ
nhà máy phân đ m Hà B c, phòng lũ cho sông Th ng, nuôi cá 500 ạ ắ ươ
t n/năm).ấ
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
III. V trí thu l i và công trình thu l i trong n n kinh t qu c dânị ỷ ợ ỷ ợ ề ế ố
- Thu l i chi m v trí quan tr ng, trong đó CTTL có v trí then ch t.ỷ ợ ế ị ọ ị ố
- Khoa h c thu l i g n li n v i các ngành khoa h c, kinh t .ọ ỷ ợ ắ ề ớ ọ ế
- T o n c t i cho nông nghi p.ạ ướ ướ ệ
- Phát đi n - giao thông thu - ch ng h n - ch ng lũ - phát tri n du l ch - ệ ỷ ố ạ ố ể ị
ch a b nh - th thao. ữ ệ ể v. v.Nhà máy TĐ l n nh t th gi i:Tam Hi p (TQ) ớ ấ ế ớ ệ v i ớ
N=18,2 Tri u KW, E0=81t Kwh; Nhà máy ITAIPU(Brazil) có N=14 tri u Kw, Eo=100t Kwhệ ỷ ệ ỷ
- Trung Qu c có 8 v n h v i t ng dung tích 475 t m3 n c góp ph n ố ạ ồ ớ ổ ỷ ướ ầ
nuôi 22% dân s th gi i (trong khi có 7% di n tích đ t).ố ể ớ ệ ấ
- Vi t Nam:Ở ệ
+ Năm 938 Lê Hoàn cho đào sông Thanh Hoá.ở
+ 1092 đ i Lý Thái Tông, năm 1231 Tr n Thái Tông đào sông Lam, sông ờ ầ
Tr m, sông Hào. ầ
+ 1108 đ p đê Hà N i và đê ngăn m n Ninh Bình.ắ ở ộ ặ ở
+ Th i kỳ pháp thu c: có 12 h th ng thu l i: Đô L ng, Bái Th ng, ờ ộ ệ ố ỷ ợ ươ ượ
Thác Đu ng, Li u S n, Liên M c ố ễ ơ ạ
§1.1. VAI TRÒ C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỦ Ỷ Ợ
+ Hi n nay có 75 h th ng thu l i:ệ ệ ố ỷ ợ
1967 h ồ ≥ 0,2 tri u m2 v i 24,8 t m3 (có 10 h thu đi n v i 19 t ệ ớ ỷ ồ ỷ ệ ớ ỷ
m3). 460 h có dung tích l n h n 1 tri u m3 ho c cao h n 10m.ồ ớ ơ ệ ặ ơ
10.000 tr m b m (2000 tr m b m đi n).ạ ơ ạ ơ ệ
1.000 km kênh chính.
5.000 c ng t i tiêu.ố ướ
8.000 km đê (3000 km đê bi n).ể
23.000 km đê bao.
Thu đi n h n 4 tri u kw (Tr năng k thu t kho ng 21 tri u kỷ ệ ơ ệ ữ ỹ ậ ả ệ w).
600 kè, 3000 c ng d i đê.ố ướ
T i 3,45 tri u ha, tiêu đông l c 1,4 tri u ha đ t nông nghi p.ướ ệ ự ệ ấ ệ
Ngăn m n 0,87 tri u ha;c i t o 1,6 tri u ha chua phèn đ/b S. C u ặ ệ ả ạ ệ ở ử
long; c p n c sinh ho t, c p n c CN v i 5 t m3/nămấ ướ ạ ấ ướ ớ ỷ
§1.2. KHÁI NI M V CÔNG TRÌNH THU L IỆ Ề Ỷ Ợ
I. Nhi m v c a các công trình thu l iệ ụ ủ ỷ ợ
Làm thay đ i, c i bi n tr ng thái t nhiên c a dòng ch y, c a n c trong sông, h , ổ ả ế ạ ự ủ ả ủ ướ ồ
bi n, n c ng m đ s d ng n c h p lý và phòng tránh thiên tai.ể ướ ầ ể ử ụ ướ ợ
II. Các lo i công trình thu l i theo m c đích s d ngạ ỷ ợ ụ ử ụ
1. Công trình dâng n c (hình 1-1)ướ
a)
b)
c)
Xây d ng ngang qua sông, ự
su i.ố
Dâng m c n c th ng l u: ự ướ ượ ư
Ng p th ng l u, t o dòng ậ ượ ư ạ
th m, l ng đ ng bùn cát ấ ắ ọ
th ng l u, khi dòng ch y ượ ư ả
xu ng h l u gây xói, thay ố ạ ư
đ i n c ng m xung quanh.ổ ướ ầ
Có tác d ng đi u ti t l u ụ ề ế ư
l ng và m c n c.ượ ự ướ
§1.2. KHÁI NI M V CÔNG TRÌNH THU L IỆ Ề Ỷ Ợ
2. Công trình đi u ch nh dòng ch yề ỉ ả
- Làm thay đ i tr ng thái dòng ch y tr ng ph m vi lòng sông đ b o v lòng ổ ạ ả ọ ạ ể ả ệ
sông, an toàn t u thuy n.ầ ề
- Không dâng n c.ướ
- Dùng cho nhi u ngành khác nhau.ề
3. Công trình d n n cẫ ướ
- Đ a n c đ n h dùng.ư ướ ế ộ
- D n n c qua nh ng đ a hình khác nhau.ẫ ướ ữ ị
- Có th s d ng làm đ ng giao thông thu và tháo lũ.ể ử ụ ườ ỷ
§1.3. PHÂN LO I CÔNG TRÌNH THU L IẠ Ỷ Ợ
I. Các lo i đ pạ ậ
1. Đ p bê tông (hình 1-2)ậ
a)
b)
c) d)
§1.3. PHÂN LO I CÔNG TRÌNH THU L IẠ Ỷ Ợ
2. Đ p đ t (hình 1-3)ậ ấ
a)
c)
b)
d)
b
a
c
§1.3. PHÂN LO I CÔNG TRÌNH THU L IẠ Ỷ Ợ
3. Đ p đá (hình 1-4)ậ
4. Các lo i đ p khác: đ p đá đ bê tông b n m t, đ p g , đ p cao su.ạ ậ ậ ổ ả ặ ậ ỗ ậ
a) b)
c)
§1.3. PHÂN LO I CÔNG TRÌNH THU L IẠ Ỷ Ợ
II. Các công trình đi u ch nhề ỉ
- G m: đê, m hàn, ng ng đ y, kè, h th ng lái dòng.ồ ỏ ưỡ ấ ệ ố
- B o v dòng d n, b ; đi u ch nh dòng ch y.ả ệ ẫ ờ ề ỉ ả
III. Các công trình d n n cẫ ướ
1.Kênh
2. Máng, d c n c, b c n c, c u mángố ướ ậ ướ ầ
3. Đ ng h mườ ầ
4. Đ ng ng, (c xi phông)ườ ố ả
IV. Các công trình chuyên môn
- Là nh ng công trình có m c đích chuyên môn nào đó:ữ ụ
+ Tr m thu đi n: nhà máy, bu ng xo n, b áp l c, tháp đi u áp.ạ ỷ ệ ồ ắ ể ự ề
+ Công trình giao thông thu : âu t u, công trình nâng tàu, c ng, công trình ỷ ầ ả
chuy n g .ể ỗ
+ Công trình thu nông: c ng đi u ti t, h th ng t i tiêu.ỷ ố ề ế ệ ố ướ
+ Công trình c p thoát n c.ấ ướ
+ Các công trình cho cá.
Đ1.4. U M I CễNG TRèNH THU L I V H TH NG THU L I
I. u m i cụng trỡnh thu l i
- Cỏc cụng trỡnh thu l i c t p trung l i thnh m t t p h p cụng trỡnh
gi i quy t nh ng m c ớch v nhi m v c a bi n phỏp thu l i g i l
c m u m i cụng trỡnh thu l i (hỡnh 1-5).
2
5
3
1
6
4
Hình 1-5: Sơ đồ đ ầu m ối công trình thuỷ lợi
1- đ ờng tràn ; 2,3,4 - đập ; 5 - âu thuyề n ; 6 - nhà m áy thuỷ điệ n .
§1.4. Đ U M I CÔNG TRÌNH THU L I VÀ H TH NG THU L IẦ Ố Ỷ Ợ Ệ Ố Ỷ Ợ
- Các công trình trong đ u m i công trình thu l i đ c chia thành:ầ ố ỷ ợ ượ
+ Công trình ch y uủ ế : đ m b o cho đ u m i làm vi c bình th ng.ả ả ầ ố ệ ườ
+ Công trình th y uứ ế : vi c h h ng, s a ch a nó không nh h ng ệ ư ỏ ử ữ ả ưở
đ n s làm vi c xây d ng, qu n lý đ u m i công trình thu l i.ế ự ệ ự ả ầ ố ỷ ợ
+ Công trình h trỗ ợ: Dùng cho vi c xây d ng, qu n lý đ u m i ệ ự ả ầ ố
công trình thu l i.ỷ ợ
+ Công trình t mạ : dùng trong quá trình xây d ng ho c s a ch a.ự ặ ử ữ
II. H th ng thu l iệ ố ỷ ợ
T p h p nhi u đ u m i công trình thu l i n m trên m t ph m vi ậ ợ ề ầ ố ỷ ợ ằ ộ ạ
r ng l n đ cùng gi i quy t m t s gi i pháp thu l i.ộ ớ ể ả ế ộ ố ả ỷ ợ
§1.4. Đ U M I CÔNG TRÌNH THU L I VÀ H TH NG THU L IẦ Ố Ỷ Ợ Ệ Ố Ỷ Ợ
III. Phân c p công trình thu l iấ ỷ ợ
- Có 5 c p (tuỳ theo m c đ quan tr ng):ấ ứ ộ ọ
• C p I: công trình đ c bi t quan tr ngấ ặ ệ ọ
• C p II: công trình t ng đ i quan tr ngấ ươ ố ọ
• C p III: công trình thông th ngấ ườ
• C p IV: công trình ít quan tr ngấ ọ
• C p V: công trình không quan tr ngấ ọ
- C p công trình ph thu c vào:ấ ụ ộ
• Th i h n s d ng công trìnhờ ạ ử ụ
• Nhi m v công trìnhệ ụ
• Quy mô công trình, hình th c công trìnhứ
• N n công trìnhề
• Thi t h i khi x y ra s c công trìnhệ ạ ả ự ố
§1.4. Đ U M I CÔNG TRÌNH THU L I VÀ H TH NG THU L IẦ Ố Ỷ Ợ Ệ Ố Ỷ Ợ
- C p công trình thu l i đ c xác đ nh theo quy ph m nhà n c ấ ỷ ợ ượ ị ạ ướ
ban hành.
- Ý nghĩa vi c phân c pệ ấ
+ Nó nh h ng đ n n đ nh c ng đ , đ b n c a m i công trình ả ưở ế ổ ị ườ ộ ộ ề ủ ỗ
cung nh toàn h th ng. T c p công trình xác đ nh đ c: ư ệ ố ừ ấ ị ượ
• ng l c cho phép, h s an toànỨ ự ệ ố
• Các lo i v t li u và ph m ch t m i lo iạ ậ ệ ẩ ấ ỗ ạ
• T n su t Z, Qầ ấ
• T ch c, ph m vi, kh i l ng kh o sát, thi t kổ ứ ạ ố ượ ả ế ế
• Ph ng pháp tính các b ph n công trình và b trí thi t bươ ộ ậ ố ế ị
+ Nó ph n ánh trình đ khoa h c k thu t và phát tri n kinh t c a ả ộ ọ ỹ ậ ể ế ủ
m i qu c gia.ỗ ố
§1.5. ĐI U KI M LÀM VI C C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỀ Ệ Ệ Ủ Ỷ Ợ
I. Tác d ng c a n c lên công trình thu l iụ ủ ướ ỷ ợ
1. Tác d ng c h c:ụ ơ ọ
• Gây áp l c tĩnh và đ ng trên b m t.ự ộ ề ặ
• Áp l c đ ng n i có n c ch y qua.ự ộ ở ơ ướ ả
• Áp l c sóng.ự
• Áp l c n c tăng khi có đ ng đ t.ự ướ ộ ấ
2. Tác d ng c a th m (hình 1-6)ụ ủ ấ
Khi có ∆H thì có dòng th m ấ
trong thân công trình, d i ướ
đáy, 2 b .ờ
Th m t o ấ ạ ϕ, q, j gây m t ấ
n c, m t n đ nh th m.ướ ấ ổ ị ấ
3
4
5
6
2
1
7
8
Hinh 1-6 : Bi n pháp gi m th m và tiêu năng ệ ả ấ
công trình trên n n đ tề ấ
1 –Thân đ p; 2-C a van; 3-Sân tr c; 4,5,6- C ; 7 –Sân tiêu ậ ử ướ ừ
năng; 8-Sân sau
§1.5. ĐI U KI M LÀM VI C C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỀ Ệ Ệ Ủ Ỷ Ợ
3. Tác d ng hoá lý:ụ
• Mài mòn, ăn mòn.
• Khi có V l n, t o nên khi th c.ớ ạ ự
4. Tác d ng sinh v t: ụ ậ Có m t s sinh v t ăn mòn, xâm th c các v t li u.ộ ố ậ ự ậ ệ
II. Tác d ng t ng h c a công trình v i n n và bụ ươ ỗ ủ ớ ề ờ
1. N n c a công trình thu l i:ề ủ ỷ ợ
• Có ý nghĩa quan tr ng.ọ
• Ph thu c vào c u t o đ a ch t, tính c lý c a n n.ụ ộ ấ ạ ị ấ ơ ủ ề
• Có n n đ t, n n đá.ề ấ ề
• Ph i kh o sát, th m dò. Theo dõi khi m máy.ả ả ằ ở
2. Kh năng làm vi c c a công trình và n n:ả ệ ủ ề
• T i tr ng c a công trình và qua công trình truy n xu ng cho n n.ả ọ ủ ề ố ề
• Có th phá ho i n n; làm l t, tr t, lún, l ch công trình.ể ạ ề ậ ượ ệ
• Khi thi t k ph i đ c bi t chú ý đ n m i quan h này.ế ế ả ặ ệ ế ố ệ
§1.5. ĐI U KI M LÀM VI C C A CÁC CÔNG TRÌNH THU L IỀ Ệ Ệ Ủ Ỷ Ợ
III. Đi u ki n xây d ng và nh h ng c a công trình thu l i đ i v i khu ề ệ ự ả ưở ủ ỷ ợ ố ớ
v c lân c n.ự ậ
- Xây d ng công trình thu l i ph thu c vào đi u ki n t nhiên: đ a hình, ự ỷ ợ ụ ộ ề ệ ự ị
đ a ch t, thu văn Nó quy t đ nh đ n hình th c k t c u, kích th c, ị ấ ỷ ế ị ế ứ ế ấ ướ
quy mô c công trình. ả
- Công trình thu l i trong quá trình xây d ng, khi xây xong đ a vào s ỷ ợ ự ư ử
d ngụ
có nh h ng đ n dân sinh, kinh t , t nhiên, sinh thái, qu c phòng, an ả ưở ế ế ự ố
ninh.
IV. H u qu , tai h i do công trình thu l i b h h ngậ ả ạ ỷ ợ ị ư ỏ
• Khi công trình thu l i b s c gây nên h u qu to l n.ỷ ợ ị ự ố ậ ả ớ
• Nguyên nhân: Có r t nhi u (ch quan, khách quan).ấ ề ủ
• Ng i thi t k , thi công, qu n lý luôn ph i l ng h t tai ho có th x y ườ ế ế ả ả ườ ế ạ ể ả
ra đ ngăn ng a.ể ừ