nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận

Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT
Trờng đại học Thuỷ lợi






Đỗ Danh tuyên




nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hởng của hố
xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng
lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận








Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hà Nội - 2010

Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT
Trờng đại học Thuỷ lợi






Đỗ Danh tuyên




nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hởng của hố
xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng
lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận




Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ngành : xây dựng công trình thuỷ
Mã số : 60-58-40

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn danh oanh



Hà Nội, 2010


Mẫu trang phụ bìa luận văn (sau trang bìa)
Bộ Giáo dục và đào tạo Bộ Nông nghiệp và PTNT
Trờng đại học Thuỷ lợi





Họ và tên tác giả luận văn


Tên đề tài luận văn







Chuyên ngành:
Mã số:

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật



Ngời hớng dẫn khoa học:
1.
2.



Hà Nội, 2007








Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
1
LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu tính toán và đánh
giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng
lực” được hoàn thành với kết quả còn nhiều khiêm tốn, tác giả hy vọng đóng
góp được một phần nhỏ bé cho việc nghiên cứu, thiết kế xây dựng các công
trình thủy lợi - thủy điện ở nước ta.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Danh Oanh
(Viện Năng Lượng Việt Nam) đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tác giả trong

quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn thủy công,
thi công, Khoa sau đại học, Khoa công trình - Trường đại học Thủy lợi,
Trung tâm Thủy điện( nay là Viện Thuỷ điện và Năng Lượng tái tạo) - Viện
khoa học Thủy lợi, công ty tư vấn xây dựng Thuỷ Lợi 1 (HEC1) đã tạo điều
kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và thu thập các tài liệu, thông tin
khoa học kỹ thuật, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho bài luận văn.
Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và
các đồng nghiệp đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn
thành luận văn.
Do trình độ và thời gian có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi
những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các
Thày cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn!
Hà nội, ngày 20 tháng 11 năm 2010
Tác giả


Đỗ Danh Tuyên
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
2
PHẦN MỞ ĐẦU
1.Ý nghĩa thực tiễn, sự cần thiết
Với địa hình nằm trải dài theo hình cong chữ S, phía Tây là đồi núi cao,
phía Đông là các vùng đồng bằng lớn ven biển, Việt Nam là một trong những
nước có hệ thống sông, suối dày đặc. Đây là một tiềm năng lớn để xây dựng
và phát triển các công trình thủy điện, thủy lợi phục vụ cho công cuộc công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần vào quá trình phát triển xã hội,
cải thiện đời sống nhân dân.

Hiện nay chúng ta đã và đang xây dựng nhiều công trình thủy lợi, thủy
điện có quy mô lớn mà công trình xả lũ là đập bê tông trọng lực với tính ưu
việt của nó. Với công trình có cột nước cao, điều kiện địa chất tốt, trên nền
đá, tiêu năng sau tràn sử dụng hình thức mũi phun là biện pháp tiêu năng vừa
an toàn, vừa kinh tế, luôn được ưu tiên hàng đầu. Ở Trung Quốc hình thức
này được sử dụng tới 85%, ở các nước khác khoảng 75% và ở Việt Nam đại
đa số các công trình thủy điện loại lớn và vừa được ứng dụng loại tiêu năng
mũi phun (60÷70%), như: công trình thủy điện Hòa Bình, thuỷ điện Sơn La,
thuỷ điện Tuyên Quang, thuỷ điện Quảng Trị, thuỷ điện Ialy, thuỷ điện Cửa
Đạt, thuỷ điện Tả Trạch, thuỷ điện Sông Hinh, thuỷ điện Sê San 3, thủy điện
Sông Tranh 2,
Nguồn năng lượng dư thừa của dòng nước xả qua đập tràn là rất lớn,
nếu không có biện pháp tiêu năng sẽ tạo nên những chế độ nối tiếp thủy lực
phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định của công trình dâng nước và phía
hạ lưu công trình tràn.
Như vậy hạng mục công trình tràn xả nước là một trong những yếu tố
quan trọng quyết định hiệu quả làm việc của tổng thể một dự án thủy lợi, thủy
điện. Tuy nhiên với công trình xả có quy mô lớn thì việc gây xói lở ở hạ lưu
công trình và hình thành hố xói sau đập tràn là không thể tránh khỏi, nó sẽ
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
3
ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của công trình tháo và toàn bộ công trình.
Nếu chúng ta nghiên cứu, tính toán và dự báo trước được mức độ ảnh hưởng
của hố xói hình thành sau tràn vận hành đến tính ổn định của đập tràn thì hiệu
quả kinh tế mang lại là rất cao và đảm bảo tính ổn định trong suốt quá trình
vận hành của tràn. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu tính toán và đánh giá ảnh
hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực”
là hết sức cần thiết, có
nghĩa đối với khoa học và thực tiễn.

2. Mục tiêu, phương pháp và phạm vi nghiên cứu
2.1. Mục đích của đề tài
Phân tích, tính toán ổn định lật, trượt và ứng suất nền khi có sự hình
thành hố xói sau công trình tháo lũ và đánh giá ảnh hưởng về hình dạng và
kích thước của chúng đến ổn định của đập bê tông trọng lực.
2.2. Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan về các quy trình quy phạm, phương pháp tính
toán
- Ứng dụng tính toán cho công trình cụ thể
3. Bố cục của luận văn
Chương 1: Tổng quan về tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực.
Chương 2: Tính toán dự báo xói sau đập vận hành dưới tác động của
dòng phun.
Chương 3: Tình hình nghiên cứu tính toán ổn định đập bê tông trọng
lực.
Chương 4: Nghiên cứu ổn định đập bê tông trọng lực khi có xét đến sự
hình thành hố xói sau đập vận hành
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
4
Mục lục
27TChương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG
LỰC
27T 5
27T1.1 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thế giới27T 7
27T1.2 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực ở Việt Nam27T 13
27T1.3. Công trình tháo lũ và nối tiếp thuỷ lực hạ lưu.27T 17

27TKết luận chương 127T 21
27TChương 2: TÍNH TOÁN DỰ BÁO XÓI SAU CÔNG TRÌNH THÁO LŨ DƯỚI
TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG PHUN
27T 22
27T2.1.Các hình thức tiêu năng27T 22
27T2.2 Quá trình xói lở nền đá dưới tác động của dòng phun27T 23
27T2.3. Phương pháp tính toán xác định hình dạng hố xói27T 25
27T2.4. Tính tính tiêu năng cho công trình tháo lũ ở thuỷ điện Tân Mỹ27T 28
27TKết luận chương 227T 37
27TChương 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC27T 37
27T3.1. Khái quát27T 38
27T3.2. Các phương pháp tính toán kiểm tra ổn định đập bê tông trọng lực27T 47
27T3.3.Những vấn đề tồn tại trong tính toán kiểm tra ổn định đập bê tông trọng lực27T 61
27TKết luận chương 327T 67
27TChương 4: TÍNH ỔN ĐỊNH ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC CÔNG TRÌNH
THÁO LŨ TÂN MỸ
27T 68
27T4.1.Mục đích nghiên cứu27T 68
27T4.2.Tính toán ổn định đập bê tông trọng lực công trình tháo lũ Tân Mỹ khi không xét
đến sự hình thành hố xói sau đập
27T 68
27T4.3.Nội dung của phương pháp phân tích ổn định đập bê tông trọng lực khi có xét
đến hố xói sau đập vận hành
27T 76
27TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ27T 90
27TTµi liÖu tham kh¶o27T 93



Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
5
Danh mục bảng biểu
27TBảng 1-1 :Một số công trình đập bê tông lớn ở Trung Quốc27T 12
27TBảng 1-2 :Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam trước 194527T 13
27TBảng 1-3 :Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam những năm gần đây27T 15
27TBảng 1-4 :Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện (TCVN-285-2002)27T 17
27TBảng 1-5: Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện của Trung Quốc27T 18
27TBảng 2 - 1: Bảng thông số kỹ thuật hệ thống thủy lợi tân mỹ27T 29
27Tphương án kiến nghị chọn (dự án đầu tư)27T 29
27TBảng 3-2: Chỉ tiêu hiệu ích kinh tế dự án hệ thống thủy lợi Tân Mỹ27T 31
27TBảng 2- 3: Các phương án tính toán kích thước hố xói27T 32
27TBảng 2-4:Kết quả tính toán Lx với các góc nghiêng của mũi phóng27T 34
27TBảng 2 - 5: Kết quả tính toán hx với các hệ số xói27T 35
27TBảng 3-4: Tiêu chuẩn đánh giá an toàn về ổn định tổng thể và ứng suất cho phép của
đập.
27T 56
27TBảng 3-5: Kết quả tính kiểm tra ổn định đập theo hệ số dự trữ27T 64
27TBảng 4-1:Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 72
27TBảng 4-2 Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 73
27TBảng 4-3: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 74
27TBảng 4-4: Tổng hợp kết quả tính toán ổn định đập tràn khi không xét đến sự ảnh hưởng
của hố xói
27T 75
27TBảng 4-5: Các trường hợp tính toán hố xói27T 79
27TBảng 4-6: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 80
27TBảng 4-7: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 81
27TBảng 4-8: Tổng hợp kết quả tính toán các lực tác dụng lên đập27T 82

Danh mục hình vẽ

27THình 1-2: Dấu vết của đập Jawa27T 7
27THình 1-3 :Đập Chambon, Pháp27T 8
27THình 1-4 :Mặt cắt ngang đập Chambon27T 9
27THình 1-5 :Tốc độ phát triển đập từ năm 1900 đến năm 200027T 9
27THình 1-6 :Tốc độ xây dựng đập trên thế giới trong thế kỷ 2027T 10
27THình 1-7 :Tỷ lệ % phân bố đập trên thế giới27T 10
27THình 1-8 :Phân bố theo thể loại27T 11
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
6
27THình 1-9 :Phân bố theo chiều cao27T 11
27THình 1-10: Đập Tam Hiệp,27T 11
27Tsông Dương Tử27T 11
27THình 1-11 :So sánh số lượng đập lớn27T 11
27Tở Trung Quốc với các châu lục27T 11
27THình 1-12 :Toàn cảnh đập bê tông trọng lực Tân Giang nhìn từ hạ lưu.27T 16
27THình 1-14 :Hình ảnh 3D toàn cảnh đầu mối công trình Sơn La27T 17
27THình 2-1: Sơ đồ xác định chiều sâu bể khi tiêu năng dòng đáy27T 22
27THình 2-2: Hố xói sau mũi bậc ở tiêu năng dòng mặt27T 22
27THình 2-3: Dạng nối tiếp dòng phun27T 23
27THình 2-4: Các thông số chính và các chu trình cơ- lý học liên quan đến hiện tượng xói
(theo Bollaert & Schleiss 2001c)
27T 23
27THình 2-5: Tiêu năng mũi phóng27T 25
27THình 2- 6: Mặt cắt tràn đại diện công trình Tân Mỹ27T 32
27THình 2-7: Sơ đồ tính tiêu năng hố xói đập Tân Mỹ27T 33
27THình 2-8 :Quan hệ LR
x
R và góc nghiêng mũi phun α27T 36

27THình 2-9 : Quan hệ chiều sâu hố xói tR
x
R và hệ số xói K27T 36
27THình 3-15: Cấu tạo cơ bản đập bê tông trọng lực27T 43
27THình 3-16: Sơ đồ tính toán mặt cắt cơ bản27T 44
27THình 3-17: Một số mặt cắt cơ bản đập bê tông trọng lực27T 45
27THình 3-18 :Một số dạng mặt cắt điển hình đập bê tông trọng lực đã xây dựng27T 46
27THình 3-19 :Sơ đồ tính ổn định trượt ngang27T 51
27THình 3-20 :Sơ đồ tính toán ổn định mặt trượt nằm nghiêng27T 53
27THình 3-21 :Sơ đồ tính toán ổn định mặt trượt nằm ngang, nền có lớp xen kẹp27T 54
27THình 3-22 :Vị trí của hợp lực trong các trường hợp27T 56
27THình 3-23: Vị trí cửa hợp lực trong các trường hợp27T 58
27THình 3-24: Hình dạng mặt trượt (a) và sơ đồ tính ổn định (b)27T 58
27THình 3-25: So sánh giữa K1và K2 khi C=0 và giữa K1 và K2 khi φ=027T 59
27THình 3-27 :Quá trình hình thành mặt phá hoại ở mặt tiếp giáp giữa đập và nền27T 66
27T Hình 4-4: Chiều dài của phễu trong đ ất không dính theo M.A.Mikhalep27T 76
27THình 4-5: Chiều dài của phễu trong đá theo G.A.Yuđixki27T 76
27THình 4-6: Hố xói vào trong phạm vi móng công trình27T 77
27THình 4-7:Hố xói nằm ngoài phạm vi móng công trình27T 78
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
7
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP BÊ
TÔNG TRỌNG LỰC
1.1 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thế giới [5]
Đập trọng lực được cho là đầu tiên trên thế giới được xây dựng tại
Jordan tên là đập Jawa, xây vào khoảng 3000 năm trước Công nguyên. Đập
Jawa có chiều cao 4,5m, dài 80m là đầu mối của một hồ chứa nước làm nhiệm
vụ cung cấp nước cho khoảng 2000 người.

Hình 1-1:Bản đồ hệ thống cấp nước Jawa

Hình 1-2: Dấu vết của đập Jawa
Những vết tích còn lại cho thấy kết cấu bên trong đập gồm hai tường
xây khép kín, giữa được đắp đất tạo thành lõi dày 2m, phía thượng lưu đập có
một lớp chống thấm. Đập được đảm bảo ổn định bởi khối đất đắp phía hạ lưu
có hệ số mái m = 1,0.
Đến năm 54 - 64 sau Công Nguyên, ở Subiaco thuộc Italy. Người ta đã
cho xây một con đập cao 40m, rộng 13,5m và dài 80m. Đây là đập trọng lực
cao nhất trong số 3 chiếc được xây vào thời La Mã cổ đại ở Italy và tồn tại
cho đến năm 1305.
Vào những năm 284 sau công nguyên, có rất nhiều đập trọng lực được
xây dựng ở khu vực bán đảo Iberian, Bắc Phi và Trung Đông, những người
La Mã cổ đại đã tạo một hồ chứa lớn nhất thời đó tại Homs Syria. Đập có
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
8
chiều dài kỷ lục là 2.000m, cao 7m và rộng 14m, dung tích hồ khoảng 90 triệu
m
P
3
P.
Đập bê tông trọng lực được áp dụng khá rộng rãi và phổ biến những
năm 30 của thế kỷ 20, nhiều đập bê tông cao đã được xây dựng với mục đích
như tưới, phát điện và cấp nước sinh hoạt… và vấn đề an toàn ổn định là vấn
đề quan tâm hàng đầu khi triển khai xây dựng các đập lớn.
Đập Chambon được xây dựng (1929-
1934) trên sông Romanche thuộc tỉnh
Rhône-Aples miền Tây Nam nước Pháp
có chiều cao 136,7m là bê tông trọng lực

cao nhất Châu Âu trong khoảng 20 năm,
bề rộng đỉnh đập là 5m, móng là 70m.
Thể tích đập 415.000 m
P
3
P. Dung tích hồ
51 triệu m
P
3
P nước, lưu vực hồ rộng 220
km
P
2
P trong vùng Alpes nơi có phong cảnh thiên nhiên tuyệt đẹp.
Đập bê tông trọng lực cao nhất là đập Grand Dixence được khởi công
năm 1951 và hoàn thành vào năm 1962 tại Swiss Alps với chiều cao 285m.
Tốc độ xây dựng đập trên thế giới tăng nhanh vào những năm 1950 đến
1980, thời kỳ này có khoảng 5.000 đập lớn được xây dựng trên toàn thế giới.
Tập trung chủ yếu ở các nước phát triển ở khu vực Bắc Mỹ và Châu Âu, nơi
có nền khoa học kỹ thuật tương đối phát triển

Hình 1-3 :Đập Chambon, Pháp
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
9

Hình 1-4: Mặt cắt ngang đập Chambon
.
Theo thống kê của hội đập cao
thế giới (ICOLD), tính đến năm

2000, trên thế giới đã có khoảng
45.000 đập lớn phân bố ở 140
nước. Năm nước hàng đầu về
xây dựng đập trên thế giới bao
gồm Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ,
Tây Ban Nha và Nhật Bản. Số
lượng đập trong các nước này
chiếm khoảng 80% tổng số các
đập lớn trên thế giới. Chỉ riêng
Trung Quốc đã xây dựng khoảng 22.000 đập lớn trong thế kỷ 20 và tập trung

Hình 1-5: Tốc độ phát triển đập từ năm 1900
đến năm 2000
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
10
vào khoảng thời gian sau năm 1949 (trước năm 1949 Trung Quốc chỉ có 22
đập lớn), các nước khác là Mỹ khoảng 6.575, Ấn độ 4.291, Nhật Bản 2.675
và Tây Ban Nha khoảng 1.196 đập.

Hình 1-6:Tốc độ xây dựng đập trên thế giới trong thế kỷ 20
Trung Quèc
46%
T©y Ban Nha
2%
Ên §é
9%
Mü
14%
C¸c níc kh¸c

23%
NhËt
6%

Hình 1-7:Tỷ lệ % phân bố đập trên thế giới
Hiện nay đập bê tông trọng lực chiếm khoảng 12% trong tổng số các
loại đập đã được xây dựng trên thế giới. Với đập cao trên 100m, đập bê tông
trọng lực chiếm khoảng 30%.
Trung Quốc hiện nay đang đứng đầu thế gới về số lượng đập được xây
dựng. Trong quá khứ, đập đã được xây dựng từ thời xa xưa ở Trung Quốc, tại
tỉnh Thiểm Tây, người ta đã cho xây dựng hệ thống thủy lợi Zhibo (năm 453
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
11
tr.CN) và Dujiangyan (năm 219 tr.CN) với đập dâng bằng đá xây cao 3,8m rất
nổi tiếng.

Hình 1-8:Phân bố theo thể loại

Hình 1-9:Phân bố theo chiều cao

Đến đầu thế kỷ XX, những đập bê tông được xây dựng ở vùng Đông
Bắc cùng với những đập dâng bằng đá xây để cấp nước sinh hoạt và một số
đập đất để lấy nước tưới. Cho đến năm 1949 mới chỉ có 22 đập lớn được xây
dựng.

Hình 1-10: Đập Tam Hiệp,
sông Dương Tử

Hình 1-11:So sánh số lượng đập lớn

ở Trung Quốc với các châu lục
Nguồn: ICOLD-2000


Theo thống kê đến năm 1999 đã có 17.526 đập cao trong khoảng 15-
30m, 4.578 đập cao trên 30m, 32 đập cao trên 100m. Do số đập cao ngày càng
nhiều nên vật liệu bê tông trở nên phổ biến. Đập Tam Hiệp trên sông Dương
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
12
Tử có thể tích gần 28 triệu mP
3
P bê tông, tạo hồ chứa có dung tích 39,3 tỷ mP
3
P
nước, tràn xả lũ 124.300 m
P
3
P/s và nhà máy thủy điện có công suất 18,2 GW
lớn nhất thế giới.
Đầu thế kỷ XXI, hàng loạt đập lớn được triển khai như: đập vòm
Xiluodu cao 273m, và đập trọng lực Xiangjiaba cao 191m trên sông Jinshai,
đập vòm cong theo 2 phương Jinping 1 cao 305m trên sông Yalong, đập CFR
Hongjadu cao 178m trên sông Wu, đập vòm Xiaowan trên sông Lanciang
(thượng nguồn sông Mêkông), đập RCC Longtan cao 216m trên Hongshui,
đập vòm Laxiwa cao 250m trên sông Hoàng Hà, là những đập lớn vào loại
kỷ lục trên thế giới.
Bảng 1-1: Một số công trình đập bê tông lớn ở Trung Quốc
TT
Tên công

trình
Chiều cao
đập (m)
Năm hoàn
thành
Vị trí
1
Yantan
111
1992
Sông Hồng, Quảng Tây
2
Shuikou
101
1993
Sông Mân, Phúc Kiến
3
Jiangya
131
1999
Sông Lâu, Hồ Nam
4
Mianhuatan
115
2001
Sông Thing, Phúc Kiến
5 Dachaoshan 111 2002
Sông Lan Thương, Vân
Nam
6

Sufengying
122
2005
Sông Ô, Quý Châu
7 Baise 130 Đang xây dựng Sông Thạch, Quảng Tây
8 Jinghong 110 Đang xây dựng
Sông Lan Thương, Vân
Nam
9
Pengshui
116.5
Đang xây dựng
Sông Ô, Quý Châu
10
Longtan
216.5
Đang xây dựng
Sông Hồng, Quảng Tây
11
Jinanqiau
161
Đang xây dựng
Sông Kim Sa, Vân Nam
12
Gelantan
113
Đang xây dựng
Sông Lý Tiên, Vân Nam
(Theo Viện nghiên cứu khảo sát thiết kế Côn Minh KHIDI - Trung Quốc)
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
13
1.2 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực ở Việt Nam [5]
Trước những năm 30 của thế kỷ 20, ở Việt Nam vẫn chưa có các đập bê
tông trọng lực lớn. Nếu có chủ yếu là các đập bê tông có chiều cao thấp
(khoảng 5-10m) với kết cấu đơn giản, dễ thi công, thời điểm này hầu như
công tác thiết kế, nguyên vật liệu và chỉ đạo thi công là do các kỹ sư nước
ngoài thực hiện.
Các công trình bê tông xây dựng trong thời gian này hầu như bị hư
hỏng đáng kể sau một thời gian vận hành, nguyên nhân một phần do công tác
khảo sát chưa kỹ, một phần giải pháp công trình chưa hợp lý, công nghệ thi
công chưa phù hợp với điều kiện trong nước.
Trong giai đoạn từ 1930 đến 1945, một số đập bê tông trọng lực được
xây dựng như đập dâng Đô Lương, Nghệ An làm nhiệm vụ cấp nước tưới,
đập Đáy ở Hà Tây với nhiệm vụ phân lũ, một số đập dâng nhỏ khác như đập
dâng An Trạch ở Quảng Nam, đập dâng Cẩm Ly ở Quảng Bình… do các kỹ
sư người Pháp thực hiện, lực lượng cán bộ kỹ thuật của Việt Nam hầu như
không có.
Bảng 1-2: Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam trước 1945
TT Tên
Chiều cao
đập (m)
Năm xây
dựng
Địa điểm xây dựng
1
Cầu Sơn
-
1902
Sông Thương, Bắc Giang

2
Liễn Sơn
16,35
1914-1917
Sông Phó Đáy
3
Bái Thượng
23,50
1920
Sông Chu, Thanh Hóa
4
Thác Huống
21,13
1922-1929
Sông Cầu, Thái Nguyên
5 Đồng Cam 22,4 1925-1929
Sông Đà Rằng, Tuy Hòa,
Phú Yên
6
Đô Lương
-
1934-1937
Sông Cả, Nghệ An
7
Đập Đáy
-
1934-1937
Sông Đáy, Hà Tây
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010

14
Từ năm 1945 cho đến 1975, do đặc điểm đất nước bị chiến tranh nên
việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi bị hạn chế, nhưng đã có những
tiêu chuẩn về thiết kế và thi công bê tông thủy công, cũng có một số đập tràn
thấp được xây dựng trong thời kỳ này như đập tràn thủy điện Thác Bà, đập
tràn thủy điện Cấm Sơn, Đa Nhim…Không có nhiều đập bê tông được xây
dựng trong thời kỳ này nhưng các kết quả nghiên cứu đã là nền tảng quan
trọng, khởi đầu cho quá trình phát triển công nghệ xây dựng đập bê tông trong
nước.
Từ năm 1975 đến nay, những nghiên cứu thiết kế và công nghệ thi công
đập bê tông trên thế giới đã khá hoàn chỉnh, sự giao lưu về khoa học kỹ thuật
thuận lợi nên việc tiếp thu và ứng dụng công nghệ thiết kế và thi công đập bê
tông trọng lực trở nên dễ dàng. Cùng với sự phát triển, hiện đại hóa của đất
nước, các công trình thủy lợi, thủy điện được xây dựng ở nhiều nơi, và đập bê
tông cũng trở nên khá phổ biến với quy mô và hình thức ngày càng phong
phú. Đầu mối các công trình như: Hòa Bình, Trị An, Hàm Thuận-Đa My,
Tuyên Quang, Plêikrông, Sê San 3 và Sê San 4, Thạch Nham, Tân Giang,
Lòng Sông, Nước Trong… là những đập bê tông với khối lượng hàng triệu m
P
3
P
bê tông, chiều cao đập đến trên 70m, tự trong nước đảm nhận toàn bộ các
khâu từ thiết kế đến thi công, hoàn thiệt bàn giao vận hành công trình. Điều
đó chứng tỏ rằng quy trình thiết kế, công nghệ thi công đập bê tông trọng lực
ở nước ta đã được nghiên cứu, chuyển giao và phát triển mạnh, các vấn đề về
tính toán ổn định công trình bê tông có chiều cao lớn đã có sự quan tâm và đạt
những tiến bộ. Tuy nhiên, trong giai đoạn thiết kế, những nghiên cứu về ổn
định loại đập này chưa nhiều.

Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
15
Bảng 1-3: Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam những năm gần đây
TT Tên công trình
Chiều cao
đập (m)
Năm hoàn
thành
Vị trí
1 Đập Tân Giang 37,5 2001 Ninh Thuận
2 Đập Lòng Sông 48 2000-2004 Bình Thuận
3 Đa Nhim 38 1964 Lâm Đồng
4 Hồ Định Bình 54 Bình Định
5 Thủy điện Thác Bà 48 1971 Yên Bình, Yên Bái
6 Hồ Nước Trong 70 Đang xây dựng Quảng Ngãi
7
Thủy điện Plei-
krong
71 2004-2008 KonTum
8
Thủy điện A
Vương
72 2004-2008 Quảng Nam
9
Thủy điện
Quảng Trị
70 2003-2007 Quảng Trị

10
Thủy điện
Đồng Nai 3
108 2005-2009 Đăk Nông, Lâm Đồng
11
Thủy điện
Đồng Nai 4
128 2005-2010 Đăk Nông, Lâm Đồng
12 Thủy điện Sơn La 138,1 2006-2010 Sơn La
13 Hồ chứa Bản Vẽ 137 2005-2009 Nghệ An
14 Sông Ba Hạ 50 2005-2010 Phú Yên

Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
16
Các đập xây dựng trước đây ở nước
ta chủ yếu là đập đất. Trong một số
năm gần đây xu thế xây dựng đập
bê tông đã và đang phát triển. Đập
Tân Giang thuộc tỉnh Ninh Thuận
cao 39,5m có thể được xem như là
đập bê tông trọng lực đầu tiên do
ngành thuỷ lợi nước ta tự thiết kế
và thi công đã hoàn thành năm
2001. Hiện nay ta đang xây dựng đập Lòng Sông ở Bình Thuận và nhiều dự
án như hồ chứa Định Bình, hồ chứa Sơn La đang được thiết kế và xây dựng
theo phương án đập bê tông trọng lực.

Hình 1-13:Đập trọng lực
bê tông đầm lăn (RCC)

PleiKrông, cao 71m, tạo
hồ chứa 1,048 tỷ m3
nước và công suất thuỷ
điện 100 MW, thời gian
thi công 2003 – 2008.
Nguồn: vncold.vn



Hình 1-12:Toàn cảnh đập bê tông trọng
lực Tân Giang nhìn từ hạ lưu.
Nguồn: vncold.vn
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
17

43THình 1-14: Hình ảnh 3D toàn cảnh đầu mối công trình Sơn La43T. Nguồn: vncold.vn
1.3. Công trình tháo lũ và nối tiếp thuỷ lực hạ lưu.[2],[3],[8]
1.3.1. Một số nguyên tắc thiết kế công trình xả lũ và nối tiếp thủy lực
a)Tiêu chuẩn lũ của công trình xả
- Ở Việt Nam, tiêu chuẩn lũ thiết kế và lũ kiểm tra của công trình xả lũ
cần căn cứ vào cấp của công trình đầu mối, theo tiêu chuẩn “Công trình thủy
lợi - các quy định chủ yếu về thiết kế TCVN-285-2002” và theo các qui định
bổ sung khác.
Bảng 1-4: Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện (TCVN-285-2002)
Công suất của nhà
máy thủy điện (MW)
Cấp
công
trình

Công trình
lâu dài P (%)
CT tạm P (%)

2 mùa khô (*)
Công trình Lấp

dòng P (%)
>300-1000
I
0,1
5,0
5,0
> 50-300
II
0,5
5,0
5,0
> 2-50
III
1,0
10,0
10,0
> 0,2-2
IV
1,5
10,0
10,0
< 0,2
V

2,0
10,0
10,0
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
18
- Ở Trung Quốc, tiêu chuẩn lũ thiết lế theo cấp công trình được ghi
trong bảng 1.6, ngoài ra tiêu năng phòng xói được giảm thấp so với lũ thiết kế
cho công trình chính. Theo [6] lũ thiết kế tiêu năng phòng xói: vật kiến trúc
cấp I lũ thiết kế 100 năm (1%), vật kiến trúc cấp II lũ thiết kế 50 năm (2%),
vật kiến trúc cấp III lũ thiết kế 30 năm. Đồng thời còn cần phải xét trường
hợp bất lợi của con lũ thấp hơn tiêu chuẩn lũ thiết kế có khả năng xuất hiện,
bảo đảm cho công trình vận hành bình thường và an toàn.
Bảng 1-5: Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện của Trung Quốc
Cấp công trình
Công trình lâu dài P (năm)
Thiết kế tiêu năng phòng
xói P (năm)
Thiết kế
Kiểm tra
I
500
5000
100
II
100
1000
50
III
50

500
30
2)Thiết kế tiêu năng phòng xói
a) – Hình thức thiết bị tiêu năng phòng xói nên căn cứ vào điều kiện địa hình,
địa chất, điều kiện dòng xả, phương thức vận hành, chiều sâu nước hạ lưu và
khả năng chống xói của lòng sông, yêu cầu tiêu năng phòng xói, nối tiếp dòng
chảy hạ lưu và ảnh hưởng tới các vật kiến trúc khác v v sau khi thông qua so
sánh kinh tế kỹ thuật rồi quyết định.
Tràn xả lũ kiểu bờ sông (tràn bên) thường dùng tiêu năng kiểu mũi phóng
dòng phun hoặc tiêu năng chảy đáy, cũng có thể dùng kiểu tiêu năng khác.
b) – Thiết bị tiêu năng được chọn nên thỏa mãn yêu cầu: trạng thái dòng chảy
của dòng xả của tràn xả lũ và hiện tượng bồi xói lòng sông không làm ảnh
hưởng tới an toàn của các hạng mục công trình khác và ảnh hưởng tới điều
kiện vận hành bình thường của nó, đồng thời yêu cầu trong phạm vi lưu lượng
thiết kế (tiêu chuẩn lũ tiêu năng phòng xói) và các cấp lưu lượng dưới nó, đặc
biệt là ở các con lũ thường gặp, hiệu quả tiêu năng phả tốt, kết cấu vững chắc,
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
19
chống khí thực, chống mài mòn, nếu thấy cần thiết có thể dùng biện pháp hỗ
trợ tương ứng. Những công trình tiêu năng nằm dưới mặt nước (như bể tiêu
năng, công trình tiêu năng trợ giúp v v ) nên cố gắng nghiên cứu điều kiện
kiểm tra duy tu.
c) – Tiêu năng mũi phóng – dòng phun thích hợp với đầu mối có cột nước cao
hoặc vừa nền móng bằng đá. Hình thức mặt bằng của thiết bị tiêu năng dòng
phun có loại bề rộng không đổi, kiểu mở rộng và kiểu thu hẹp (bao gồm kiểu
khe hẹp). Mũi hắt nước chảy có loại liên tục, loại không liên tục và các loại
mũi dị hình khác v v
Nếu dùng tiêu năng dòng phun cần phải nghiên cứu thận trọng do dòng tia
văng xa tạo mù ảnh hưởng đến các công trình đầu mối và vận hành an toàn.

Nếu gặp các trường hợp sau đây cần phải dùng biện pháp thỏa đáng để xử lý.
- Trong nền móng tồn tại mặt tầng đá có góc xiên xoải kéo dài đến hạ
lưu và cấu tạo địa chất có khả năng bị đào xói cắt đứt, uy hiếp tới an toàn của
đập và vật kiến trúc khác.
- Bờ dốc có khả năng bị xói đổ, uy hiếp tới ổn định vai đập, lấp đầy kênh
dẫn nước ra và dòng sông hạ lưu.
- Sóng dồn và nước vạt hạ lưu uy hiếp an toàn của đập chính và các vật
kiến trúc khác, uy hiếp tới vận hành bình thường.
d) – Tiêu năng chảy đáy có thể thích nghi với các loại nền đá hoặc với đầu
mối có bố trí âu thuyền xả bè v v có yêu cầu đối với trạng thái dòng chảy
rất nghiêm khắc, nhưng không được tháo chất trôi nổi. Tiêu năng đáy có bể
tiêu năng kiểu đáy bằng, đáy nghiêng hoặc đáy mở rộng, đáy thu hẹp v v và
các loại công trình tiêu năng phụ trợ. Nếu thấy cần thiết có thể bố trí bể tiêu
năng nhiều cấp. Xả cát đáy chú ý vấn đề mài mòn.
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Khóa 2007 - 2010
20
e) – Tiêu năng mũi phóng – dòng phun trên đỉnh nhà máy và trước nhà máy
nói chung thích hợp với đầu mối có thủy đầu cao và trung bình trên nền đá
của lòng sâu thắt hẹp. Bố trí nó nên phù hợp với các quy định có liên quan.
f) – Tiêu năng cửa ra của tuy nen xả lũ thường dùng kiểu tiêu năng dòng phun
hoặc chảy đáy, nên căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, điều kiện thủ lực,
điều kiện vận hành, mực nước hạ du và các nhân tố khác để tiến hành so sánh
chọn.
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy