nghiên cứu nguyên nhân các sự cố đập vật liệu địa phương tỉnh ninh thuận và giải pháp đảm bảo an toàn

MỤC LỤC
31TMỞ ĐẦU31T 1
31TCHƯƠNG 1.TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG31T 3
31T1.1.Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương và vấn đề an toàn hồ đập31T 3
31T1.1.1.Trên thế giới31T 3
31T1.1.2.Tại Việt Nam31T 5
31T1.2.Tổng quan về sự cố, hư hỏng công trình đầu mối31T 8
31T1.2.1.Tổng quan về sự cố hư hỏng đập trên thế giới31T 8
31T1.2.2.Tổng quan về sự cố hư hỏng đập vật liệu địa phương ở Việt Nam31T 10
31T1.3.Phân loại31T 12
31T1.3.1.Phân loại theo cấu tạo mặt cắt ngang của đập31T 12
31T1.3.2.Phân loại theo bộ phận chống thấm ở nền31T 13
31T1.3.3.Phân loại đập đất theo phương pháp thi công31T 14
31T1.3.3.Phân loại đập đất theo chiều cao đập31T 14
31T1.4.Các sự cố và nguyên nhân xảy ra ở đập vật liệu địa phương31T 15
31T1.4.1.Lũ tràn qua đỉnh đập31T 15
31T1.4.2.Sạt mái đập thượng lưu31T 16
31T1.4.3.Thấm31T 16
31T1.4.4.Nứt ngang đập31T 17
31T1.4.5.Nứt dọc đập31T 18
31T1.4.6.Nứt nẻ sâu mặt hoặc mái đập31T 18
31T1.4.7.Trượt sâu mái đập thượng lưu31T 18
31T1.4.8.Trượt sâu mái đập hạ lưu31T 19
31T1.5.Những giải pháp an toàn cho một vài đập vật liệu địa phương31T 20
31T1.6.Những kết quả nghiên cứu về an toàn đập trên thế giới và Việt Nam31T 22
31T1.6.1.Trên thế giới31T 22
31T1.6.2.Ở Việt Nam31T 23
31TCHƯƠNG 2.HIỆN TRẠNG ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG TỈNH NINH
THUẬN

31T 25


31T2.1.Điều kiện tự nhiên tỉnh Ninh Thuận31T 25
31T2.1.1.Vị trí địa lý31T 25
31T2.1.2.Điều kiện địa hình31T 25
31T2.1.3.Điều kiện địa chất31T 26
31T2.1.4.Điều kiện khí tượng31T 27
31T2.1.5.Điều kiệnthủy văn31T 29
31T2.2.Tổng quan về công trình hồ đập tỉnh Ninh Thuận31T 31
31T2.2.1.Tình hình xây dựng công trình hồ đập ở Ninh Thuận31T 31
31T2.2.2.Hiện trạng các đập vật liệu địa phương đã xây dựng và khai thác ở Ninh
Thuận
31T 35
31T2.2.3.Đánh giá chung về chất lượng đập vật liệu địa phương tỉnh Ninh Thuận31T 40
31T2.3.Hiện trạng hư hỏng và công tác đánh giá an toàn đập vật liệu địa phương31T 42
31T2.3.1.Hiện trạng hư hỏng và khắc phục31T 42
31T2.3.2.Công tác đánh giá an toàn đập31T 48
31T2.4.Kết luận chương31T 48
31TCHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU CÁC SỰ CỐ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
DO THẤM GÂY RA
31T 50
31T3.1.Đặt vấn đề31T 50
31T3.2.Cơ sở lý thuyết thấm31T 51
31T3.2.1.Định luật thấm31T 51
31T3.2.2.Phương trình vi phân cơ bản31T 51
31T3.2.3.Phương pháp phần tử hữu hạn - ứng dụng giải bài toán thấm31T 53
31T3.2.4.Phương pháp đánh giá an toàn về thấm31T 56
31T3.3.Cơ sở lý thuyết tính ổn định31T 59
31T3.3.1.Nguyên lý phân mảnh khối trượt và mặt trượt cung tròn31T 59

31T3.3.2.Phương pháp xác định ổn định mái dốc theo modul SLOPE/W31T 63
31T3.4.Các dạng mặt cắt đập và biện pháp chống thấm31T 65
31T3.4.1.31T 31TKết cấu đập đồng chất, không sử dụng biện pháp chống thấm.31T 65
31T3.4.2.31T 31TKết cấu đập không đồng chất, không sử dụng biện pháp chống thấm31T 66


31T3.4.3.Đập có tường lõi mềm31T 67
31T3.4.4.Kết cấu tường nghiêng mềm31T 68
31T3.4.5.Kết cấu đập tường nghiêng, sân phủ phía trước mềm31T 69
31T3.4.6.Kết cấu đập đất có tường nghiêng và chân khay mềm31T 70
31T3.4.7.Kết cấu đập có màng khoan phụt chống thấm bằng vữa xi măng-Bentonite31T
71

31T3.4.8.Kết cấu tường chống thấm cứng31T 72
31T3.5.Tính toán xác định giới hạn an toàn thấm31T 74
31T3.5.1.Xác định giới hạn trên31T 74
31T3.5.2.Xác định giới hạn dưới31T 75
31T3.5.3.Xác định chuẩn an toàn thấm cho các bài toán cụ thể31T 77
31T3.6.Kiểm tra, đánh giá sự cố đập do thấm, ý nghĩa của chuẩn an toàn trong
quản lý vận hành
31T 78
31T3.6.1.Kiểm tra thấm31T 78
31T3.6.2.Đánh giá thấm31T 78
31T3.6.3.Ý nghĩa của chuẩn an toàn trong quản lý vận hành đập31T 78
31TCHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CHO CÔNG TRÌNH
HỒ SÔNG BIÊU VÀ GIẢI PHÁP AN TOÀN
31T 79
31T4.1.Giới thiệu chung về hồ chứa nước Sông Biêu31T 79
31T4.1.1.Mục tiêu, vị trí31T 79
31T4.1.2.Hiện trạng làm việc của đập và đánh giá ban đầu31T 79

31T4.1.3.Điều kiện tự nhiên31T 80
31T4.1.4.Thông số kỹ thuật chủ yếu các hạng mục công trình31T 84
31T4.2.Tính toán, đánh giá thấm cho đập Trà Van và đập phụ Sông Biêu31T 87
31T4.2.1.Mặt cắt tính toán31T 87
31T4.2.2.Số liệu tính toán31T 87
31T4.2.3.Kết quả và đánh giá thấm31T 89
31T4.3.Tính toán xác định chuẩn an toàn cho đập31T 92
31T4.3.1.Xác định giới hạn trên31T 92


31T4.3.2.Xác định giới hạn dưới31T 94
31T4.3.3.Kết luận31T 98
31TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ31T 99
31T1.Những kết quả đạt được của luận văn31T 99
31T2.Những hạn chế trong quá trình thực hiện luận văn31T 99
31T3.Những kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo31T 100
31TTÀI LIỆU THAM KHẢO31T 101


MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, hiện là đập đất cao nhất thế giới
Hình 1-2: Biểu đồ tỷ lệ vỡ đập của các châu lục trên thế giới
Hình 1-3: Cảnh tượng vỡ đập Tenton (Mỹ)
Hình 1-4: Nước chảy tràn ra mái HL ở hồ thủy lợi Tân Sơn tỉnh Gia Lai
Hình 1-5: Sự cố các loại ở hồ chứa nước
Hình 1-6: Các loại đập đất đắp
Hình 1-7: kết cấu chống thấm ở nền đập
Hình 1-8: Các giai đoạn xói mòn khi nước tràn qua đỉnh đập
Hình 1-9: Sạt lở mái hạ lưu đập do thấm
Hình 1-10: Trượt mái thượng lưu hồ Tây Di Linh (Lâm Đồng)

Hình 2-1: Bản đồ hành chính tỉnh Ninh Thuận
Hình 2-2: Nắng nóng ở Ninh Thuận
Hình 2-3.Sơ đồ hệ thống sông Cái Phan Rang
Hình 2-4: Hồ sông Sắt – dung tích 69,3 triệu mP
3

Hình 2-5: Hồ Ông Kinh – dung tích 0,83 triệu mP
3
Hình 2-6: Hồ Sông Trâu – dung tích 31,5 triệu mP
3

Hình 2-7: Hồ Lanh Ra – dung tích 13,88 triệu mP
3

Hình 2-8: Biểu đồ tỷ lệ hồ có sự cố cần nâng cấp, sửa chữa
Hình 2-9: Biểu đồ thống kê các thiết bị quan trắc
Hình 3-1: Sơ đồ xác định vùng an toàn giới hạn của đập đất
Hình 3-2: Các loại phần tử
Hình 3-3: Mái dốc dập vật liệu địa phương
Hình 3-4: Phân mảnh khối trượt
Hình 3-5: Sơ đổ ổn định theo giả thiết mặt trượt cung tròn
Hình 3-6: Sơ đồ tính toán ổn định theo phương pháp K.Terxaghi
Hình 3-7: Sơ đồ tính toán ổn định theo phương pháp Bishop
Hình 3-8: Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt mặt trượt trụ tròn
Hình 3-9: Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt mặt trượt tổ hợp
Hình 3-10: Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt với
đường trượt đặc biệt
10
14
16

17
18
19
20
21
23
25
31
34
36
40
40
41
41
46
51
53
57
62
63
64
65
65
66
67

67


Hình 3-11: Đập đất đồng chất

Hình 3-12: Sơ đồ bố trí đất đắp trong thân đập
Hình 3-13: Đập có tường lõi mềm
Hình 3-14: Đập có tường nghiêng mềm
Hình 3-15: kết cấu đập đất có tường nghiêng sân phủ
Hình 3-16: đập có tường nghiêng và chân khay mềm
Hình 3-17: kết cấu đập có màng chống thấm bằng khoan phụt
Hình 3-18: Sơ đồ tường chống thấm bằng cừ thép
Hình 3-19: đập có tường nghiêng mềm kết hợp cừ chống thấm
Hình 3-20: đập có tường lõi kết hợp cừ chống thấm
Hình 3-21: Sơ đồ khối xác định cận trên
Hình 3-22: Xác định chuẩn an toàn thấm – đập đồng chất
Hình 3-23: Xác định chuẩn an toàn thấm – đập có tường lõi mềm
Hình 4-1: Bố trí tổng thể hồ chứa nước Sông Biêu
Hình 4-2: Mặt cắt tính toán chuẩn an toàn cho đập phụ Sông Biêu
69
70
71
72
73
74
74
76
76
76
78
80
81
88
103

MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thế giới
Bảng 1-2: Xếp theo thứ tự thời gian đập đất, đá lớn ở Việt Nam
Bảng 1-3. Tình hình sự cố hư hỏng đập trên thế giới
Bảng 1-4: Thống kê một vài đập bị đổ vỡ ở Mỹ
Bảng 1-5:Thống kê nguyên nhân, biện pháp khắc phục của một vài công trình đã
được xử lý
Bảng 2-1: Đặc trưng sông suối của tỉnh Ninh Thuận
Bảng 2-2: Các hồ chứa được xây dựng trong thời gian từ năm 1975 đến 1992
Bảng 2-3: Các hồ chứa được xây dựng trong thời gian từ năm 1992 đến nay
Bảng 2-4: Thống kê hiện trạng đập vật liệu địa phương tỉnh Ninh Thuận
Bảng 2-5: Thống kê các sự cố đập vật liệu địa phương và biện pháp khắc phục
Bảng 3-1: Hệ số an toàn ổn định
Bảng 3-2: trị số gradient cho phép ở khối đắp thân đập
Bảng 3-3: trị số gradient trung bình tới hạn ở các bộ phận chống thấm
Bảng 4-1: Tốc độ gió lớn nhất ứng với các tần suất
Bảng 4-2: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P = 75%
Bảng 4-3: Dòng chảy lũ theo các cấp tần suất
Bảng 4-4: Dòng chảy mùa cạn theo các tháng
Bảng 4-5: Các mực nước hồ chứa Sông Biêu
Bảng 4-6: Chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập Trà Van
Bảng 4-7: chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập phụ Sông Biêu
Bảng 4-8: Kết quả tính toán thấm đập Trà Van - mặt cắt D
Bảng 4-9: Kết quả tính toán thấm đập Trà Van - mặt cắt D9
Bảng 4-10: Kết quả tính toán thấm đập phụ Sông Biêu - mặt cắt E31
Bảng 4-11: Kết quả tính toán thấm đập phụ Sông Biêu - mặt cắt E
Bảng 4-12: Kết quả tính toán cho mặt cắt 10

10
12
14
15
26
35
37
38
41
46
78
79
79
85
86
86
86
91
92
92
95
97
99
101
104

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Xây dựng đập vật liệu địa phương có lịch sử rất lâu đời. Ở Ai Cập, Trung Quốc
và một số nước khác đã xây dựng đập đất từ 2500-4700 năm trước công nguyên. Ví
dụ đập đất đá hỗn hợp Sadd-el-Kafara được xây dựng ở Ai Cập vào khoảng 2778-
2563 năm trước công nguyên có chiều dài 108m, cao 12m; Trung Quốc có đập dài
300m, cao 30m xây dựng năm 240 trước công nguyên; đập Anderson Ranch – Mỹ
cao 139m xây dựng năm 1950 Ở Việt Nam, đập vật liệu địa phương được ứng
dụng muộn hơn nhưng đến nay đã có những phát triển vượt bậc nhờ ưu điểm của
nó. Đập Cửa Đạt cao 138m, dài hơn 1km, đập Hòa Bình cao 128m, dài 640m và
98% các con đập là đập vật liệu địa phương có chiều cao nhỏ hơn 50m.
Trong những năm gần đây, trên thế giới và cả Việt Nam có không ít những
công trình hiện đại, phức tạp gặp sự cố. Có thể kể ra những sự cố điển hình như đập
đất hồ Lawn- Mỹ với diện tích mặt nước là vỡ 66.000 m2 đã vỡ ngày 15/7/1982;
đập Bản Kiều – Trung Quốc vỡ năm 1975; đập Teton – Mỹ cao 93m, dung tích 289
triệu m3 nước vỡ ngày 5/6/1976 ở Việt Nam 50 m đập chính đang thi công của
công trình hồ chứa nước Cửa Đạt bị vỡ ngày 5/10/2007 , sự phá hoại công trình do
động đất gây ra thì phải kể đến thủy điện Sông Tranh 2; rất nhiều công trình thủy lợi
thủy điện khác bị hư hỏng ở nhiều mức độ khác nhau từ nhẹ đến không thể sử dụng
được nữa Tất cả các sự cố trên không chỉ liên quan đến tác động đặc biệt của thiên
nhiên, việc khai thác sử dụng quá khả năng cho phép hoặc nhân tố chủ quan khác
mà còn liên quan đến những quan điểm đã nỗi thời về độ an toàn của chính bản
thân công trình như một hệ thống phức tạp cần đảm bảo độ bền vững lâu dài tổng
thể trong một khái niệm rộng hơn về chất lượng công trình xây dựng. Tuy nhiên với
tình hình khí hậu biến đổi nhanh chóng và ngày càng khắc nghiệt hơn, khó lường
hơn điều kiện tự nhiên không thuận lợi là nguyên nhân chính giảm tuổi thọ của các
đập, hồ chứa.
Đa số các công trình thủy lợi thủy điện đều là những công trình có sức ảnh
hưởng lớn đến tự nhiên, kinh tế và xã hội. Đã có rất nhiều người thiệt mạng, hoa
2

màu bị tàn phá thiệt hại nhiều tỷ đồng, chính vì thế việc tìm ra nguyên nhân và khắc

phục các sự cố đập là vô cùng quan trọng.
Một trong các nguyên nhân gây mất an toàn đập vật liệu địa phương là thấm.
Các sự cố do thấm gây ra cũng rất phong phú như gây mất nước hồ, làm mất ổn
định mái đập, gây xói ngầm trong thân, nền đập…Chính vì vậy việc quản lý sự
thấm nước của đập cũng trở nên rất phức tạp. Việc tìm ra chuẩn an toàn cho đập vật
liệu địa phương giúp ích rất nhiều cho công tác quản lý vận hành hồ đập. Qua chuẩn
an toàn các nhà quản lý có thể xác định được mức độ thấm nước của đập.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu nguyên nhân các sự cố đập vật liệu địa phương nói chung, và
nguyên nhân các sự cố đập do thấm nói riêng. Đánh giá và đề ra giải pháp an toàn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đập vật liệu địa phương và áp dụng cho đập Sông Biêu tỉnh Ninh Thuận
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu từ trước đến nay về an toàn đập.
Thu thập tài liệu các công trình đập vật liệu địa phương tỉnh Ninh Thuận.
Phương pháp nghiên cứu: phương pháp thống kê, phương pháp số.
5. Kết quả dự kiến đạt được
Phân tích ưu nhược điểm của các loại đập vật liệu địa phương và biện pháp
chống thấm tương ứng.
Tính toán, đánh giá, đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn thấm cho một loại đập
cụ thể.
Lập được chuẩn an toàn thấm.
3

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG
1.1. Tình hình xây dựng đập vật liệu địa phương và vấn đề an toàn hồ đập
1.1.1. Trên thế giới
Hồ chứa nước trên thế giới được xây dựng và phát triển rất đa dạng, phong phú.
Đến nay trên thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích hơn 100 triệu mét khối
nước mỗi hồ với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ mét khối.

Theo tiêu chí phân loại của Ủy ban quốc tế về đập lớn, hồ có dung tích từ một
triệu mét khối nước trở lên hoặc có chiều cao trên 15 mét, thuộc loại hồ đập lớn.
Hiện thế giới có hơn 45.000 hồ. Trong đó châu Á có 31.340 hồ (chiếm 70%), Bắc
và Trung Mỹ có 8.010 hồ, Tây Âu có 4.227 hồ, Đông Âu có 1203 hồ, châu Phi
1.260 hồ, châu Đại Dương 577 hồ. Đứng đầu danh sách các nước có nhiều hồ là
Trung Quốc (22.000 hồ), Mỹ (6.575 hồ), Ấn Độ (4.291 hồ), Nhật Bản (2.675 hồ),
Tây Ban Nha (1.196 hồ).
Liên Bang Nga có hơn 150 hồ với tổng dung tích trên 200 tỷ mét khối nước,
Các hồ lớn nhất thế giới là hồ Boulder trên sông Colorado (Mỹ) dung tích 38 tỷ mét
khối nước, hồ Grand Coulle trên sông Columbia (Mỹ) dung tích 24 tỷ mét khối
nước, hồ Bownrrat trên sông Angera (Nga) có dung tích gần 20 tỷ mét khối nước.
Xây dựng và sử dụng hồ chứa nước trên thế giới đã trải qua lịch sử phát triển
lâu đời. Cách đây hơn 6000 năm người Trung Quốc và Ai Cập đã biết sử dụng vật
liệu tại chỗ để đắp đập ngăn sông suối tạo thành hồ chứa. Thời kỳ cổ đại, hồ
Vicinity tại Menphis thuộc thung lũng sông Nile (Ai Cập) có xây đập đá đổ cao
15m, dài 45m. Trong khoảng 4000 năm trước công nguyên, cùng với sự phát triển
rực r
ỡ của các nền văn minh cổ đại Ai Cập, Trung Quốc, Hi Lạp, La Mã, Ấn
Độ…kỹ thuật xây dựng hồ đập trên thế giới cũng không ngừng phát triển. Người
Nam Tư xây dựng đập Mardook ở thung lũng sông Tigris. Người Saba xây dựng
đập đá đổ Marib cao 32,5m dài 3.200m. Đến nay, thực tế phát triển xây dựng các hồ
chứa nước lớn trên thế giới đã được khẳng định mục đích và yêu cầu sử dụng của
mỗi hồ trong từng khu vực đối với từng quốc gia là khác nhau.
4

Trong thế kỷ XX, xây dựng đập tạo hồ chứa phát triển mạnh cả về số lượng và
quy mô, hình thức. Cứ 10 năm sau, số lượng đập hồ được xây dựng nhiều hơn tổng
số các đập hồ của các năm trước đó. Chiều cao đập từ chỗ vài mét buổi ban đầu, đến
chiều cao đập lên tới 10÷15 m (ở thế kỷ XV), đến 200m (ở thế kỷ XX), rồi đến trên
300m như hiện nay.

Hình 1-1: Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, hiện là đập đất cao nhất thế giới
Xếp theo thứ tự về số lượng đập của các nước ta có thứ tự như sau:
Bảng 1-1: Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thế giới
TT Tên nước
Số
lượng
TT Tên nước
Số
lượng
1
Trung Quốc
22000
17
Na uy
335
2
Mỹ
6575
18
CHLB Đức
311
3
Ấn Độ
4291
19
Al-ba-ni
306
4
Nhật

2675
20
Ru-ma-ni
246
5
Tây Ban Nha
1196
21
Zim-ba-buê
213
6
Canada
793
22
Thái Lan
204
7
Hàn Quốc
765
23
Thụy Điển
190
5

TT Tên nước
Số
lượng
TT Tên nước
Số
lượng

8
Thổ Nhĩ Kỳ
625
24
Bulgari
180
9
Brazin
594
25
Thụy Sĩ
156
10
Pháp
569
26
Áo
149
11
Nam Phi
539
27
Cộng hòa Séc
118
12
Mexico
537
28
Algerie
107

13
Italia
524
29
Bồ Đào Nha
103
14
Vương Quốc Anh
517
30
Indonesia
96
15
Oxtraylia
486
31
Liên bang Nga
91
16
Việt Nam
460




Qua thứ tự này ta thấy Việt Nam là nước có nhiều đập lớn so với thế giới (đứng
thứ 16) và nếu so với các nước Đông Nam Á thì Việt Nam có số lượng đập lớn
đứng đầu sau đó đến Thái Lan rồi Indonesia.
1.1.2. Tại Việt Nam
Hồ chứa ở Việt Nam là biện pháp công trình chủ yếu để chống lũ cho các vùng

hạ du; cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch, cải
tạo môi trường nuôi trồng thủy sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hóa.
Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, có ít hồ
chứa được xây dựng trong giai đoạn này.Sau năm 1964, đặc biệt từ khi nhà nước
thống nhất thì việc xây dựng hồ chứa phát triển mạnh.Từ năm 1976 đến nay số hồ
chứa xây dựng mới chiếm 67%. Không những tốc độ phát triển nhanh, mà cả về
quy mô công trình cũng lớn lên không ngừng. Hiện nay, đã có nhiều hồ lớn, đập cao
ở những nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp.
Tính đến nay, ở nước ta có 6648 hồ chứa thuộc địa bàn của 45/64 tỉnh thành,
trong đó, có gần 100 hồ chứa nước có dung tích trên 10 triệu mét khối, hơn 567 hồ
có dung tích từ 1÷10 triệu mét khối, còn lại là các hồ nhỏ. Tổng dung tích trữ nước
của các hồ là 35,8 tỷ mét khối, trong đó có 26 hồ chứa thủy điện lớn có dung tích 27
6

tỷ mét khối nước còn lại là các hồ có nhiệm vụ tưới là chính với tổng dung tích 8,8
tỷ mét khối nước đảm bảo tưới cho 80 vạn hecta.
Bảng 1-2: Xếp theo thứ tự thời gian đập đất, đá lớn ở Việt Nam
TT Tên hồ Tỉnh Loại đập
Hmax
(m)
Năm hoàn
thành
1
Khuôn Thần
Bắc Giang
Đất
26,00
1963
2
Đa Nhim

Lâm Đồng
Đất
38,00
1963
3
Suối Hai
Hà Tây
Đất
24,00
1963
4
Thượng Tuy
Hà Tĩnh
Đất
25,00
1964
5
Cẩm Ly
Quảng Bình
Đất
30,00
1965
6
Tà Keo
Lạng Sơn
Đất
35,00
1972
7
Cấm Sơn

Bắc Giang
Đất
42,50
1974
8
Vực Trống
Hà Tĩnh
Đất
22,80
1974
9
Đồng Mô
Hà Tây
Đất
21,00
1974
10
Tiên Lang
Quảng Bình
Đất
32,30
1978
11
Núi Cốc
Thái Nguyên
Đất
26,00
1978
12
Pa Khoang

Lai Châu
Đất
26,00
1978
13
Kẻ Gỗ
Hà Tĩnh
Đất
37,50
1979
14
Yên Mỹ
Thanh Hóa
Đất
25,00
1980
15
Yên Lập
Quảng Ninh
Đất
40,00
1980
16
Vĩnh Trinh
Quảng Nam
Đất
23,00
1980
17
Liệt Sơn

Quảng Ngãi
Đất
29,00
1981
18
Phú Ninh
Quảng Nam
Đất
39,40
1982
19
Sông Mực
Thanh Hóa
Đất
33,40
1983
20
Quất Đông
Quảng Ninh
Đất
22,60
1983
21
Xạ Hương
Vĩnh Phúc
Đất
41,00
1984
22
Hòa Trung

Đà Nẵng
Đất
26,00
1984
23
Hội Sơn
Bình Định
Đất
29,00
1985
7

24
Dầu Tiếng
Tây Ninh
Đất
28,00
1985
25
Biển Hồ
Gia Lai
Đất
21,00
1985
26
Núi Một
Bình Định
Đất
30,00
1986

27
Vực Tròn
Quảng Bình
Đất
29,00
1986
28
Tuyền Lâm
Lâm Đồng
Đất
32,00
1987
29
Đá Bàn
Khánh Hòa
Đất
42,50
1988
30
Khe Tân
Quảng Nam
Đất
22,40
1989
31
Kinh Môn
Quảng Trị
Đất
21,00
1989

32
Khe Chè
Quảng Ninh
Đất
25,20
1990
33
Phú Xuân
Phú Yên
Đất
23,70
1996
34
Gò Miếu
Thái Nguyên
Đất
30,00
1999
35
Cà Giây
Bình Thuận
Đất
30,00
1999
36
Sông Hinh
Phú Yên
Đất
50,00
2000

37
Sông Sắt
Ninh Thuận
Đất
29,00
2005
38
Sông Sào
Nghệ An
Đất
30,00
2006
39
Easoup
Đắc Lắc
Đất
29,00
2005
40
Hà Động
Quảng Ninh
Đất
30,00
2007
41
IaM’La
Gia Lai
Đất
37,00
2009

42
Tân Sơn
Gia Lai
Đất
29,20
2009
43
Tả Trạch
Thừa Thiên Huế
Đất
60,00
2012
44
Suối Mỡ
Bắc Giang
Đất
27,80
2012

Trong hai thập kỷ qua, sau khi phát triển kinh tế nói chung và xây dựng đập cao
nói riêng người ta dần dần càng thấy nổi lên những tác hại về mặt môi trường khiến
người ta đã so sánh thận trọng hơn, mặt khác cũng có thể những công trình dễ làm
có hiệu ích cao hơn đều đã được làm, những công trình còn lại suất đầu tư thường
cao và nhiều bất lợi về mặt môi trường nên người ta ít làm. Do vậy việc xây dựng
đập cao trên thế giới đã giảm hẳn.

8

1.2. Tổng quan về sự cố, hư hỏng công trình đầu mối
1.2.1. Tổng quan về sự cố hư hỏng đập trên thế giới

Theo thống kê đánh giá của Ủy ban quốc tế về đập lớn ICOLD thì tỷ lệ vỡ đập
qua các thời kỳ được thể hiện như bảng sau:
Bảng 1-3. Tình hình sự cố hư hỏng đập trên thế giới
Thời gian
Tỷ lệ vỡ đập (%)
Trước năm 1920
4%
Năm 1930
3%
Năm 1950
2,2%
Năm 1970
1,0%
Năm 1980
0,85%

Châu Á, Châu Mỹ, Châu Âu là những Châu lục xây dựng được nhiều đập nên tỷ
lệ vỡ cũng nhiều. Theo số liệu của ICOLD 1998 thì tỷ lệ vỡ đập theo biểu đồ sau:

Hình 1-2: Biểu đồ tỷ lệ vỡ đập của các châu lục trên thế giới
Trung Quốc và Mỹ là hai nước xây dựng được nhiều đập nhất nhì thế giới. Tính
đến năm 2.000, Trung Quốc có 22.000 đập lớn còn Mỹ có 6.575 đập.
Nhận định về tình trạng các đập hiện có ở Trung Quốc, nhật báo Trung Quốc
ngày 22/3/1999 đã nêu lên thực trạng là có trên 1/3 số đập của Trung Quốc đã xây
dựng từ lâu hoặc chất lượng không tốt, các đập này giống như những “time bombs”
(những quả bom nổ chậm). Bài báo cũng cho biết từ năm 1949 đến 1999 đã có
9

3.200 đập bị đổ vỡ. Sự cố gây chết người nhiều nhất ở Trung Quốc được nhiều
người biết đến nhất là vụ vỡ đập Bản Kiều đã làm 85.000 người bị thiệt mạng.

Theo cơ quan quản lý các trường hợp khẩn cấp của Mỹ (United States Fereral
Emergency Management Agency) cho biết:
Trong số khoảng 80.000 đập lớn nhỏ của Mỹ thì có 9.326 đập đang ở mức
“nguy hiểm cao” có nghĩa là khi chúng bị vỡ sẽ gây thiệt hại lớn về người và tài
sản. Có khoảng 1.600 đập ở mức nguy hiểm nêu trên chỉ nằm cách khu dân cư một
khoảng cách nhỏ hơn một dặm. Hiện nay chỉ có gần 40% số đập ở mức nguy hiểm
cao có kế hoạch hành động khẩn cấp để giúp đỡ cho người dân trong vùng bị ảnh
hưởng. Tuy nhiên trong những năm gần đây do được tăng cường quản lý nên vỡ
đập ít xảy ra hơn và ít gây tổn thất về sinh mạng con người. Thống kê tổng hợp
trong 150 năm qua cho thấy có tất cả 1.449 vụ vỡ đập (trung bình 97 vụ vỡ đập
trong 1 năm) nhưng trong các năm 1996, 1997 mỗi năm chỉ có 29 vụ vỡ đập.
Tài liệu về đổ vỡ đập ở Mỹ có rất nhiều nhưng tiêu biểu sau đây là một số đập
cao trên 30 m bị vỡ trong các năm 1912-1913.
Bảng 1-4: Thống kê một vài đập bị đổ vỡ ở Mỹ
TT Tên đập
Năm hoàn
thành
Năm bị
đổ vỡ
Chiều
cao đập
Dung tích
chứa (triệu mP
3
P)
Loại
đập
1
Tenton
1976

1976
93
289
Đất
2
Bald win Hills
1951
1963
71
11
Đất
3
Swift
1914
1964
57
37
Đất
4
Lower Otay
1911
1916
46
52
Đất/Đá
5
Litter field

1929
37

Đá
6
Sweet water
1911
1916
35

Đá
7
Apishapa
1920
1923
35
24
Đất
8
Graham lake
1922
1923
34
220
Đất
9
Elwha river
1912
1912
33
9
Đá xây

10
Corpus Christi
1930
1930
31
79
Đất
11
Hell hole

1964
30
2600
Đá
10

Đập Tenton bị vỡ được giới thiệu trong cuốn sách “Đập và an toàn về đập
“Dam and Public Safety” do Văn phòng Cải tạo đập của Mỹ xuất bản năm 1983.
Đập Tenton là đập đất cao 93m, dung tích hồ 289 triệu m
P
3
Ptrên sông Tenton. Từ
ngày 10/4/1976 mực nước hồ tăng nhanh do có lũ lớn. Ngày 3/6/1976 xuất hiện hai
vị trí thấm cách chân đập 400m về phía hạ lưu với lưu lượng thấm 40÷60
gallon/phút.Ngày 4/6/1976 phát hiện một vị trí thấm nhỏ ở bờ bên phải cách chân
hạ lưu đập 45÷60m với lưu lượng thấm 20 gallon/phút. Ngày 5/6/1976 từ 7 giờ sáng
xuất hiện thấm lớn hơn trong thân đập, sau đó dòng thấm lớn dần rồi xuất hiện dòng
nước xoáy ở thượng lưu hồ chứa. Đến 11 giờ 30 xuất hiện các vết nứt lớn, phát triển
nhanh phá vỡ toàn bộ đập. Như vậy, từ khi phát hiện có thấm ở phía hạ lưu đập đến
khi vỡ đập chỉ có 5 giờ đồng hồ. Thiệt hại về người tuy không nhiều, nhưng có đến

25.000 người bị mất nhà cửa, nhiều đường sá, cầu cống, ruộng đồng bị hư hại vùi
lấp, thiệt hại ước tính khoảng 400 triệu USD.

Hình 1-3: Cảnh tượng vỡ đập Tenton (Mỹ)
1.2.2. Tổng quan về sự cố hư hỏng đập vật liệu địa phương ở Việt Nam
Đập được xây dựng để ngăn các sông suối, giữ lại hàng triệu mét khối nước để
tạo thành hồ chứa. Vì vậy hậu quả do sự cố đập xảy ra hết sức nghiêm trọng, việc
xử lý rất tốn kém, gây tổn thất lớn về tính mạng, tài sản của nhân dân và tài sản của
11

quốc gia, có ảnh hưởng xấu về kinh tế, và đối với các sự cố lớn và nghiêm trọng
còn ảnh hưởng xấu đến tình hình xã hội.
Sự cố xảy ra đối với đập khá đa dạng. Sự cố đập có thể xảy ra ngay trong quá
trình xây dựng hoặc khi công trình được đưa vào sử dụng nhiều năm. Tuy nhiên sự
cố lớn và nghiêm trọng thường xảy ra khi gặp lũ cực lớn (như vỡ đập Vệ Gừng ở
tỉnh Nghệ An, đập Sông Mực ở Thanh Hóa, sự cố vỡ đập Suối Trầu lần thứ 3 ở tỉnh
Khánh Hòa, và vỡ đập Cà Giây ở tỉnh Bình Thuận…). Có những công trình xảy ra
sự cố trong năm tích nước đầu tiên ( vỡ đập Ia Krêl 2 tỉnh Gia Lai khi mực nước
tích được cách mực nước dâng bình thường 4m, vỡ đập Am Chúa, đập Suối
Hành…).

Hình 1-4: Nước chảy tràn ra mái HL ở hồ thủy lợi Tân Sơn tỉnh Gia Lai
Bộ Thủy Lợi năm 1992 đã tiến hành tổng kiểm tra, đánh giá sự cố các công
trình thủy lợi. Kết quả kiểm tra tuy chưa thật đầy đủ nhưng cũng đã cho thấy những
việc cần phải làm và những kinh nghiệm bổ ích để nâng cao chất lượng và phòng
tránh sự cố cho các công trình đã, đang và sẽ xây dựng ở nước ta.
12


Hình 1-5: Sự cố các loại ở hồ chứa nước

Dựa vào biểu đồ thống kê có thể thấy rằng sự cố xảy ra đối với đập chiếm
49,9% trong đó nguyên nhân do thấm chiếm 15,06%.
Theo số liệu đánh giá an toàn hồ chứa do liên Bộ Xây dựng, Bộ nông nghiệp và
PTNT, Bộ Công thương năm 2012:
+ Công trình thủy lợi cao 15÷50 m hoặc dung tích hồ chứa trên 3 triệu m
P
3
P (551
hồ chứa) hầu hết các đập chính kết cấu bằng đất đắp (trừ hồ chứa sông Lòng Sông –
Bình Thuận và đập Tân Giang – Ninh Thuận có kết cấu BTCT) có một số hư hại
thường thấy ở các đập là: Nứt 44/551 đập, thấm 228/551 đập, biến dạng mái đập
101/551 đập.
+ Công trình đập cao dưới 15m và dung tích hồ chứa dưới 3 triệu m
P
3
P: có trên
80% các đập được xây dựng trước những năm 1990 (kết cấu chủ yếu bằng đất đắp)
đã xuống cấp nghiêm trọng tập trung ở một số địa phương như: Tuyên Quang
57/503 công trình, Thừa Thiên Huế 18/55 công trình, Quảng Trị 40/123 công trình,
Quảng Ninh 6/9 công trình, Lạng Sơn 34/68 công trình, Phú Thọ 107/613 công
trình…
1.3. Phân loại
1.3.1. Phân loại theo cấu tạo mặt cắt ngang của đập
1. Đập đồng chất, gồm một loại đất (hình a)
13

2. Đập không đồng chất, gồm nhiều loại đất (hình b)
3. Đập có tường nghiêng bằng đất sét (hình c)
4. Đập có tường nghiêng bằng vật liệu không phải là đất (hình d)
5. Đập có lõi giữa bằng đất sét (hình đ)

6. Đập có màn chống thấm (hình e)

Hình 1-6: Các loại đập đất đắp
1-mái thượng lưu, 2-gia cố mái, 3-đỉnh đập, 4-mái hạ lưu, 5-thân đập,
6-lăng trụ thoát nước, 7-đáy đập, 8-vùng chuyển tiếp, 9-khối trung tâm,
10-lớp bảo vệ, 11-tường nghiêng, 12-khối nêm thượng lưu, 13-lõi,
14-khối nêm hạ lưu, 15-màn chống thấm

1.3.2. Phân loại theo bộ phận chống thấm ở nền
1. Đập đất có sân trước.
2. Đập đất có tường răng.
3. Đập đất có màn phun: bằng các loại vật liệu như vữa sét, vữa xi măng, thủy
tinh lỏng, nhựa đường hoặc hỗn hợp vật liệu chống thấm.
4. Đập đất có màn phun dạng treo lơ lửng khi chiều dày lớp nền thấm nước khá
lớn.
5. Đập có màn chống thấm dạng tường bằng bê tông cốt thép hoặc kim loại.
14


Hình 1-7: kết cấu chống thấm ở nền đập
1-sân trước, 2-tường răng, 3-màn phun vật liệu chống thấm, 4-màn phun
dạng treo, 5-màn chống thấm xuyên qua nền thấm
1.3.3. Phân loại đập đất theo phương pháp thi công
1. Đập đất thi công bằng phương pháp đầm nén.
2. Đập đất thi công bằng đổ đất trong nước.
3. Đập đất thi công bằng bồi thủy lực.
4. Đập đất thi công hỗn hợp đắp và bồi thủy lực.
5. Đập đất thi công bằng nổ mìn định hướng.
1.3.3. Phân loại đập đất theo chiều cao đập
1. Đập thấp, chiều cao cột nước tác dụng dưới 20m.

2. Đập cao trung bình, cột nước tác dụng 20÷50 m.
3. Đập cao, cột nước tác dụng lớn hơn 50÷100 m.
4. Đập rất cao, cột nước lớn hơn 100 m.


15

1.4. Các sự cố và nguyên nhân xảy ra ở đập vật liệu địa phương
Công trình thủy lợi là sản phẩm của cuộc đấu tranh giữa loài người với nước.
Mấy nghìn năm nay, nhân dân Việt Nam và nhân dân các nước trên thế giới đã xây
dựng rất nhiều công trình thủy lợi, để lại cho chúng ta nhiều kinh nghiệm quý báu.
Trong đó tuyệt đại bộ phận là kinh nghiệm thành công, song cũng có một phần là
kinh nghiệm thất bại. Dựa theo phân tích sơ bộ thì nguyên nhân làm cho công trình
thủy lợi xảy ra sự cố có 5 yếu tố: yếu tố tự nhiên; yếu tố khảo sát, thiết kế; yếu tố thi
công; yếu tố khai thác và quản lý; yếu tố chiến tranh. Qua quá trình nghiên cứu lâu
dài và các công trình thực tế, các sự cố và nguyên nhân xảy ra ở đập vật liệu địa
phương như sau:
1.4.1. Lũ tràn qua đỉnh đập
- Tính toán thủy văn sai: mưa gây ra lũ tính nhỏ lưu lượng đỉnh lũ nhỏ; tổng
lượng lũ nhỏ hơn thực tế; các dạng lũ không phải là bất lợi; thiếu lưu vực;
lập đường cong dung tích hồ W = f(H) lệch về phía lớn, lập đường cong xả
lũ của đập tràn Q = f(H) sai lệch với thực tế.
- Cửa đập tràn bị kẹt.
- Lũ vượt tần suất thiết kế, không có tràn xả lũ dự phòng.
- Đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế.

Hình 1-8: Các giai đoạn xói mòn khi nước tràn qua đỉnh đập
16

1.4.2. Sạt mái đập thượng lưu

- Tính sai cấp bão.
- Biện pháp thiết kế gia cố mái không đủ sức chịu đựng sóng do bão gây ra.
- Thi công lớp gia cố kém chất lượng: kích thước đá lát hoặc tấm bê tông nhỏ
hơn thiết kế; chất lượng đá hoặc bê tông kém; đá lát đặt nằm. Không chèn
chặt các hòn đá.
- Đất mái đập thượng lưu đầm nện không chặt, hoặc không xén mái.
1.4.3. Thấm
1.4.3.1. Thấm mạnh gây sủi nước ở nền đập
- Đánh giá sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm mạnh không được xử lý.
- Biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng.
- Chất lượng xử lý nền kém: khoan phụt không đạt yêu cầu; hót không sạch
lớp bồi tích; thi công chân khay, sân phủ kém dẫn đến thủng lớp cách nước.
- Xử lý lớp tiếp giáp nền và thân đập không tốt do thiết kế không đề ra biện
pháp xử lý, hoặc do khi thi công không thực hiện tốt biện pháp xử lý.
1.4.3.2. Thấm mạnh gây sủi nước ở vai đập
- Thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý đề ra không tốt.
- Không bóc hết lớp thảo mộc ở các vai đập.
- Đầm nện đất trên đoạn tiếp giáp ở các vai đập không tốt.
- Thi công biện pháp xử lý không tốt.
1.4.3.3. Thấm mạnh gây sủi nước ở mang công trình
- Thiết kế không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp không tốt.
- Đắp đất ở mang công trình không đảm bảo chất lượng: chất lượng đất đắp
không được lựa chọn kỹ, không dọn vệ sinh sạch sẽ để vứt bỏ các tạp chất
trước khi đắp đất, đầm nện không kỹ.
- Thực hiện biện pháp xử lý không đảm bảo chất lượng.
- Hỏng khớp nối của công trình.
- Cống bị thủng do hỏng khớp nối (hồ Bản Muông – Sơn La).

17

1.4.3.4. Thấm mạnh hoặc sủi nước trong phạm vi thân đập
- Bản thân đất đắp có chất lượng không tốt: hàm lượng cát, bụi dăm sạn nhiều,
hàm lượng sét ít, đất bị tan rã mạnh.
- Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các chỉ tiêu cơ lý lực học, do
khảo sát sơ sài, khối lượng khảo sát thực hiện ít, không thí nghiệm đầy đủ
các chỉ tiêu cơ lý lực học cần thiết, từ đó đánh giá sai chất lượng đất đắp.
- Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp, nên đất sau khi đầm vẫn tơi xốp, bở
rời.
- Không có biện pháp thích hợp để xử lý độ ẩm, do đó độ ẩm của đất đắp
không đều, chỗ khô chỗ ẩm, làm cho đất sau khi đắp có chỗ chặt có chỗ vẫn
rời rạc tơi xốp.
- Đất được đầm nện không đảm bảo độ chặt yêu cầu do: lớp đất rải dày quá
qui định, số lần đầm ít, nên đất sau khi đắp có độ chặt không đồng đều, phân
lớp, trên mặt thì chặt phía dưới vẫn còn tơi xốp không đạt độ chặt qui định,
hình thành từng lớp đất yếu nằm ngang trong suốt cả bề mặt lớp đầm.
- Thiết kế và thi công không có biện pháp xử lý khớp nối thi công do phân
đoạn đập để đắp trong quá trình thi công.
- Thiết bị tiêu nước bị tắc.

Hình 1-9: Sạt lở mái hạ lưu đập do thấm
1.4.4. Nứt ngang đập
- Lún nền đột biến do chất lượng nền kém.
- Lún không đều đột biến trong thân đập do chênh lệch đột biến về địa hình
nền đập không được xử lý.
18

- Đất đắp đập có tính lún ướt lớn hoặc tan rã mạnh nhưng khi khảo sát không
phát hiện ra, hoặc có phát hiện ra nhưng thiết kế kết cấu đập không hợp lý.
1.4.5. Nứt dọc đập
- Nước hồ chứa dâng cao đột ngột gây ra tải trọng trên mái đập thượng lưu

tăng đột biến.
- Nước hồ rút xuống đột ngột gây ra giảm tải đột ngột trên mái thượng lưu.
- Nền đập bị lún trên chiều dài dọc tim đập.
- Đất đắp đập khối thượng lưu có tính lún ướt hoặc tan rã mạnh nhưng khảo
sát không phát hiện ra hoặc có phát hiện ra nhưng thiết kế kết cấu đập không
hợp lý.
1.4.6. Nứt nẻ sâu mặt hoặc mái đập
- Đất đắp đập thuộc loại trương nở tự do mạnh.
1.4.7. Trượt sâu mái đập thượng lưu
Trong quá trình quản lý, khai thác, vận hành, có nhiều hồ chứa phải hạ thấp
mực nước hoặc tháo cạn hồ qua cống lấy nước, cống xả đáy, tuynen…để tránh gây
ra sự cố, bảo đảm an toàn công trình (khi có nguy cơ vỡ đập) hoặc tháo cạn để hồ
phục vụ công tác sửa chữa. Nước hồ rút quá nhanh dẫn đến gây trượt mái thượng
lưu đập đất. Các công trình đập Bản Chành (Lạng Sơn), bờ sông Đà hạ lưu thủy
điện Hòa Bình, hồ Tây Di Linh (Lâm Đồng)…Các nguyên nhân gây trượt sâu mái
thượng lưu là:
- Bão lớn sóng to kéo dài, đầu tiên phá hỏng lớp gia cố, tiếp đó phá hoại khối
đất ở phần thượng lưu thân đập.
- Nước hồ rút đột ngột ngoài dự kiến thiết kế.
- Sức bền của đất đắp đập không đảm bảo các yêu cầu của thiết kế.
- Thiết kế chọn tổ hợp tải trọng không phù hợp với thực tế.
- Thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ổn định.
- Chất lượng thi công đất đắp đập không đảm bảo yêu cầu thiết kế.
- Địa chất nền đập xấu không được xử lý.