Bài giảng tràn sự cố trong đầu mối hồ chứa nước

1

TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
2

LỜi nói đầu
3

TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
4
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
6
CHƯƠNG 1: HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ 9
1.1. Khái quát về hồ chứa nước trên thế giới 9
1.2. Những khái niệm 10
1. Hồ chứa nước 10
2. Các bộ phận của hồ chứa 11
3. Quản lý và khai thác hồ chứa nước 11
1.3. Phân loại hồ chứa 12
1. Phân loại theo nguồn gốc 12
2. Phân loại theo nhiệm vụ chính 12
3. Phân loại theo số liệu thống kê của Cục Thủy lợi 12
4. Theo thống kê 460 hồ [5], [1], chúng ta có: 14
5. Một số đặc điểm của hồ chứa nước đã xây dựng ở Việt Nam 15
1.4. Những vấn đề đặt ra đối với hồ chứa nước ở Việt Nam 16

I. Chủ trương đầu tư 16
II. Khảo sát thiết kế 16
III. Thi công hồ chứa 18
IV. Sử dụng và quản lý hồ chứa 19
V. Tự động hóa và hiện đại hóa 20
VI. Vấn đề phòng chống lũ lụt và hạn hán 20
1.5. An toàn hồ chứa 20
I. Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn hồ chứa 21
II.
Đánh giá khả năng đảm bảo an toàn tháo lũ của hồ chứa 23
III. Phân loại sự cố ở hồ chứa 24
IV. Giới thiệu tóm tắt một số sự cố, hư hỏng của hồ chứa [3] 25
1.6. Vai trò của tràn sự cố trong đầu mối công trình hồ chứa 30
CHƯƠNG 2: TRÀN SỰ CỐ Ở VIỆT NAM 33
2.1. Điều tra và phân tích số liệu điều tra 33
I. Điều tra hiện trạng hồ chứa nước 33
II. Phân tích số liệu điều tra 33
III. Một số nhận xét 37
2.2. Các loại tràn sự cố đã xây dựng 38
1. Tràn sự cố kiểu tràn tự do 38
2. Tràn sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gây vỡ 38
4. Tràn sự cố kiểu có cửa van 40
5. Tràn zích zắc 40
2.3. Hư hỏng của một số tràn sự cố 41
I. Tràn sự cố của hồ chứa nước Vực Tròn 41
II. Tràn sự cố hồ chứa nước Vực Nồi 42
2.4. Một số đặc điểm của tràn sự cố đã xây dựng 43
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHUNG VỀ TRÀN SỰ CỐ 45
3.1. Đặt vấn đề 45
3.2. Tên gọi và định nghĩa tràn sự cố 46

I. Thực tế đa dạng về tên gọi và định nghĩa 46
II. Tên gọi 49
III. Các định nghĩa 50
LỜi nói đầu
5
IV. Thống nhất tên gọi và định nghĩa 51
3.3. Tiêu chuẩn lũ tính toán tràn sự cố 51
I. Tiêu chuẩn lũ tính toán ở một số tràn sự cố đã xây dựng 52
II. Một số đánh giá nhận xét 54
III. Tiêu chuẩn lũ tính toán thiết kế tràn xả lũ ở một số nước 56
IV. Tiêu chuẩn lũ tính toán thiết kế tràn sự cố 57
V. Mối quan hệ giữa tần suất lũ tính toán thiết kế tràn sự cố với tần suất lũ kiểm tra 59
3.4. Yêu cầu, nguyên tắc thiết kế tràn sự cố 59
I. Phân biệt giữa tràn chính và tràn sự cố 59
II. Yêu cầu đối với tràn sự cố 61
III. Nguyên tắc thiết kế 61
3.5. Phân loại tràn sự cố 63
I. Theo thời điểm xây dựng 63
II. Theo vị trí so với đập chính 63
III. Theo hình thức có hay không có cửa van 63
IV. Theo hình thức ngưỡng tràn 64
V. Theo hình thức nối tiếp và tiêu năng sau ngưỡng 64
VI. Theo phương của dòng chảy vào ngưỡng tràn so với phương dòng chảy trong sông chính
64

VII. Theo đặc điểm làm việc 64
3.6. Các bước thiết kế tràn sự cố và nội dung mỗi bước 67
I. Các bước thiết kế tràn sự cố 67
II. Sự cần thiết có tràn sự cố 67
III. Chọn vị trí tuyến tràn sự cố 68

IV. Chọn loại tràn sự cố 69
V. Xác định các kích thước cơ bản 70
VI. Tính toán thấm, ổn định 70
VII. Chọn cấu tạo chi tiết 71
VIII. Phục hồi sau xả lũ vượt thiết kế 73
IX. Vấn đề kinh tế trong xây dựng tràn sự cố 73
X. Quản lý, bảo dưỡng tràn sự cố 74
XI. Tổ chức và kỹ thuật thi công 74
XII. Đánh giá tác động môi trường 75
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH QUY MÔ TRÀN SỰ CỐ 76
4.1. Mực nước lũ khống chế 76
4.2. Cao trình ngưỡng tràn sự cố 77
4.3. Xác định quy mô tràn sự cố 79
4.4. Cao trình đỉnh đập 82
4.5. Chiều dài ngưỡng tràn 83
CHƯƠNG 5: HÌNH THỨC KẾT CẤU TRÀN SỰ CỐ 84
5.1. Tràn sự cố kiểu tràn tự do 84
5.2. Tràn sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gây vỡ 87
5.3. Tràn sự cố kiểu đập đất gây vỡ bằng năng lượng thuốc nổ 91
5.4. Tràn sự cố kiểu có cửa van 94
5.5. Tràn sự cố kiểu có cửa van tự động 96
5.6. Tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất 97
5.8. Tràn tự do kiểu zích zắc 99
5.9. Các kiểu tràn sự cố khác 105
I. Tràn sự cố kiểu cầu chì 105
II. Tràn sự cố kiểu tấm gập mở nhanh 106
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
6
III. Tràn sự cố kiểu tràn qua đập chắn 106
CHƯƠNG 6: VÍ DỤ TÍNH TOÁN TRÀN SỰ CỐ 107

6.1. Đặt vấn đề 107
6.2. Đặc điểm tự nhiên vùng hồ Liệt Sơn 107
I. Đặc điểm địa hình [16] 107
II. Đặc điểm địa chất 108
III. Đặc điểm khí tượng thủy văn 108
IV. Các đặc điểm tự nhiên khác 110
6.3. Đặc điểm dân sinh, kinh tế, xã hội vùng hồ Liệt Sơn 111
I. Dân số 111
II. Phân bố đất đai và cơ cấu nông nghiệp 111
III. Năng suất, sản lượng, thu nhập bình quân 111
IV. Các nội dung khác trong toàn huyện 112
6.4. Quá trình thiết kế, xây dựng và sử dụng hồ Liệt Sơn 112
I. Thiết kế và xây dựng ngày đầu 112
II. Quy mô công trình đầu mối 113
III. Những vấn đề nảy sinh trong quá trình sử dụng 114
IV. Nội dung dự án sửa chữa, nâng cấp đầu mối hồ Liệt Sơn năm 2002 114
6.5. Hiện trạng đầu mối hồ Liệt Sơn và vấn đề đặt ra 117
I. Hiện trạng đầu mối hồ chứa Liệt Sơn 117
II. Tính toán điều tiết lũ 117
6.6. Đề xuất và tính toán các phương án tràn sự cố 119
I. Sự cần thiết phải làm tràn sự cố cho hồ Liệt Sơn 119
II. Tiêu chuẩn lũ tính toán tràn sự cố 120
III. Các phương án tràn sự cố 120
IV. Nội dung tính toán cho từng phương án 120
6.7. Phân tích chọn phương án tràn sự cố khả thi cho hồ Liệt Sơn 132
6.8. Tính toán các phương án tràn zích zắc 134
LỜI KẾT 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO 140

LỜI NÓI ĐẦU

Hồ chứa chiếm một vị trí quan trọng trong việc điều chỉnh dòng chảy, điều tiết lưu
lượng trên sông, từ đó đáp ứng phù hợp các yêu cầu dùng nước. Mặt khác hồ chứa còn là
công trình phòng chống thiên tai như lũ, hạn, xâm nhập mặn Yêu cầu xây dựng hồ chứa
phải đảm bảo an toàn cho bản thân cụm công trình đầu mối, đảm bảo an toàn cho hạ lưu,
thực hiện được nhiệm vụ mà hồ chứa phải đảm nhận, chi phí xây dựng quản lý vận hành

là hợp lý.
Sau kiểm tra năm 1992, ngành thủy lợi chủ trương đánh giá an toàn hồ chứa, đặc
biệt là cụm công trình đầu mối của hồ chứa. Một số công trình hư hỏng đã được nghiên
cứu tìm nguyên nhân và đề xuất các biện pháp phòng chống, khắc phục sự cố. Trong số
những nguyên nhân gây mất an toàn các công trình đầu mối có nguyên nhân do lũ vượt
thiết kế. Đặc b
iệt lũ năm 1999 ở miền Trung diễn ra ác liệt. Rất nhiều hồ chứa có lũ đến
với tổng lượng lũ, đỉnh lũ vượt mức thiết kế hoặc sự cố kẹt cửa van làm cho mực nước
LỜi nói đầu
7
trong hồ vượt mực nước lũ thiết kế, cá biệt tuy lũ chưa đạt thiết kế nhưng nguy cơ mất an
toàn đối với đập chắn đã ở mức cao. Thực tế đó đã đưa đến vấn đề phải tăng khả năng
tháo. Nhiều giải pháp tình thế tức thời đã được đặt ra. Sau đó giải pháp lâu dài đã được
nghiên cứu và áp dụng như tăng bề rộng tràn của tràn xả lũ hiện có; hạ
cao trình ngưỡng
tràn và bố trí cửa van; làm thêm tràn bổ sung, tràn sự cố. Như vậy từ thực tế đòi hỏi, đã ra
đời tràn sự cố. Để có được bức tranh toàn cảnh về việc xây dựng tràn sự cố ở Việt Nam
cần có đánh giá hiện trạng hồ chứa, hiện trạng tràn sự cố.
Cuốn sách “Tràn sự cố trong
đầu mối hồ chứa nước” đề cập đến những nội dung:
- Phân tích, đánh giá chung về hồ chứa.
- Phân tích những vấn đề về tràn sự cố đã xây dựng ở Việt Nam.
- Cơ sở lý luận về tràn sự cố, các bước tính toán thiết kế tràn sự cố trong tính toán

thiết kế cụm công trình đầu mối hồ chứa thủy lợi, thủy điện.
- Xác định
quy mô tràn sự cố.
- Giới thiệu một số hình thức kết cấu tràn sự cố.
- Ví dụ tính toán thiết kế tràn sự cố cho một cụm đầu mối hồ chứa. Ở phần ví dụ
minh họa cho phần lý thuyết, tác giả đã sử dụng kết quả tính toán mà tác giả cùng kỹ sư
Trần Thị Hồng Huệ thực hiện trong khuôn khổ đề tài cấp Bộ mà tác giả là người chủ tr
ì.
Nội dung thể hiện trong cuốn sách là sự tổng hợp kết quả nghiên cứu của các đề tài
mà tác giả là chủ nhiệm hoặc tham gia. Cuốn sách phục vụ đắc lực cho những kỹ sư thiết
kế cụm công trình đầu mối hồ chứa thủy lợi, thủy điện; là tài liệu tham khảo hữu ích cho
cán bộ nghiên cứu và sinh viên đại học, học viên cao học trong các ngành kỹ thuật tài

nguyên nước, công trình thủy lợi, thủy điện.
Nhân dịp này tác giả bày tỏ sự cảm ơn trân trọng đến các cán bộ kỹ thuật ở trung
ương và các địa phương đã phối hợp, giúp đỡ tác giả hoàn thành công việc và tạo điều
kiện cho ấn phẩm ra đời.


MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG

8



MỘT SỐ THUẬT NGỮ THƯỜNG DÙNG

Đập tràn chính: Main spillway
Đập tràn phụ: Auxiliary spillway
Đập tràn cấp cứu: Emergency spillway

Đập tràn cầu chì: Fuse plug spillway
Đập tràn chữ chi: Labarinth spillway
Đập tràn tự động: Automatic spillway
Đập tràn có cửa tự động: Automatically gated spillway
Đập tràn tự do: Free spillway
Đập tràn sự cố: Spillway for prevention of dam breaks
Đập tràn có ngưỡng tràn zích zắc: Labyrinrh Weir
Đập tràn có ngưỡng kiểu phím đàn Piano: Piano key Weir
Đập tràn có ngưỡng kiểu tấm gập nhanh: Flash Board Weir

TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA

9


CHƯƠNG 1: HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN
SỰ CỐ

1.1. Khái quát về hồ chứa nước 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 (ICOLD) [25], hồ có dung
tích từ một triệu mét khối nước trở lên hoặc chiều cao đập 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 1.203 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 lớn 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 Bơrat
trên sông Angera (Nga) có dung tích gần 20 tỷ mét khối nước.
Hồ chứa mang đến nhiều lợi ích khác nhau, nhưng cũng có những hạn chế.
Mặt tích cực của hồ chứa là những công trình sử dụng tổng hợp nguồn nước và
mang tính đa chức năng. Hồ cấp nước cho các ngành sản xuất công nghiệp, nông nghiệp,
sinh hoạt; hồ điều tiết dòng chảy, phòng chống lũ lụt, chống hạn; hồ tạo
nguồn thủy năng
cho phát điện; nuôi trồng thủy sản, giao thông, du lịch, thể dục thể thao, y tế; hồ cải tạo
cảnh quan môi trường, sinh thái; cấp nước duy trì dòng chảy trong sông về mùa kiệt.
Khi một hồ chứa nước được xây dựng, sẽ tạo sự ổn định và phát triển kinh tế xã
hội cho cả một khu vực; tạo công ăn việc l
àm, giải quyết thất nghiệp, phân bổ lao động,
lập các trung tâm dân cư mới; Mặt khác, trong một số trường hợp còn góp phần đảm bảo
an ninh, quốc phòng.
Mặt hạn chế khi xây dựng hồ là: nếu có sơ xuất trong thiết kế, xây dựng, vận hành khai
thác hoặc trình độ kỹ thuật quản lý sử dụng chưa cao không đáp ứng đòi hỏi của thực tế
thì có
thể gây ra sự cố dẫn đến những hậu quả thảm hại. Nếu thất thoát nước nhiều gây
thiếu nước ảnh hưởng đến năng suất cây trồng vật nuôi, giảm điện năng và gây khó khăn
cho các hoạt động kinh tế, xã hội khác. Nước trong hồ dâng cao có thể gây ra trượt lở đất
ở thượng lưu, xói lở hạ lưu, gia tăng các hoạt động địa c
hất trong vùng, sinh lầy vùng ven,
làm ô nhiễm một số vùng ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống con người, thảm thực vật
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
10
và sự phát triển các loài thủy sản. Ngập lụt lòng hồ làm mất đi một diện tích đáng kể đất

nông nghiệp, đất lâm nghiệp, khoáng sản, di tích lịch sử, văn hóa. Nếu con người sử dụng
nước hồ không đúng đắn có thể dẫn tới mất an toàn về vệ sinh và lao động.
Xây dựng và sử dụng hồ chứa nước trên thế giới đã trải qua lịch sử phát triển lâu
đời. Cách đây hơn 6 nghìn năm người Tru
ng 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 Nin (Ai Cập) có xây đập đá đổ cao 15 m, dài 45 m. Trong khoảng
4 nghìn năm Trước Công nguyên, cùng với sự phát triển rực rỡ của các nền văn minh cổ
đại Ai Cập, Trung Quốc,
Hy 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 đập đá đổ Marib cao 32,5 m dài 3200 m. 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 nh
au.
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 của buổi ban đầu, đến chiều cao đập lên tới 10 m
÷
15 m (ở thế kỷ XV),
đến 200 m (ở thế kỷ XX), rồi đến trên 300 m như hiện nay.
Từ chỗ đập bằng vật liệu địa phương đến đập bằng bê tông, bê tông trọng lực, đập vòm,
đập trụ chống, đập liên vòm. Từ đập bê tông thường đến đập bê tông đầm lăn.

1.2. Những khái niệm
1. Hồ chứa nước
Hồ chứa nước là những vật thể hoàn chỉnh gồm có nước hồ, bờ hồ và đáy hồ. Trên
lục địa có những nơi nước không chảy mà tụ lại ở một nơi thấp hơn so với xung quanh thì
gọi là hồ. Hồ nhỏ thì gọi là ao, hồ rất lớn thì gọi là biển. Trong hồ có những hiện tượng

vật lý, hóa học và sinh học diễn ra. Hồ có dòng chảy ra gọi là hồ tho
át nước. Hồ không có
dòng chảy ra gọi là hồ không thoát nước hay còn gọi là hồ kín.
Hồ chứa nước gồm có hồ tự nhiên và hồ nhân tạo.
Hồ tự nhiên là loại hồ được hình thành và phát triển một cách tự nhiên sau một quá
trình vận động lâu dài của vỏ trái đất mà không do bàn tay của con người tạo nên. Hồ tự
nhiên có thể là các hồ kín dạng hồ chứa ví dụ như hồ Baican (Nga), Biển Hồ
(Campuchia), hồ Ba Bể (V
iệt Nam), hoặc dạng hồ đầm ở vùng trũng.
Hồ nhân tạo là một loại công trình thủy lợi đặc biệt có nhiệm vụ biến đổi và điều
tiết nguồn nước phù hợp với yêu cầu dùng nước khác nhau của các ngành kinh tế, xã hội,
an ninh, quốc phòng và phòng chống giảm nhẹ thiên tai. Hồ nhân tạo do con người tạo ra
để phục vụ cho cuộc sống của chính con người.
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
11
2. Các bộ phận của hồ chứa
a) Lưu vực:
Phần diện tích hứng nước cho hồ chứa nước gọi là lưu vực (kể cả nước
ngầm). Muốn hình thành hồ chứa trước hết phải có nguồn nước. Nước trên lưu vực chảy
theo hệ thống sông suối tập trung vào một lòng chính rồi đổ vào hồ chứa.
b) Lòng hồ:
Lòng hồ là một phần diện tích lưu vực, dùng để chứa nước, bao gồm
cả nước mặt, nước ngầm, nước mưa. Lòng hồ là nơi tích trữ nước và cung cấp nước theo
nhiệm vụ của hồ. Lòng hồ càng lớn thì khả năng điều tiết, khả năng trữ và cấp nước của
hồ càng lớn.
c) Đầu mối công trình:
Các công trình được tập hợp ở một khu vực xây dựng để
cùng giải quyết những nhiệm vụ của giải pháp khai thác sử dụng nguồn nước và phòng
chống giảm nhẹ thiên tai gọi là đầu mối công trình thủy lợi.
Đầu mối công trình hồ chứa nước thường gồm có: đập chắn dâng nước (đập chính

và có thể có một hay nhiều đập phụ), tràn xả lũ (tràn chính, tràn bổ sung, tràn sự cố ),
công trình lấy nước và có thể có: nhà m
áy thủy điện, âu tầu, đường chuyển bè gỗ, đường
cá đi, công trình du lịch, công trình thủy sản, v.v
d) Hệ thống công trình:
Tập hợp các đầu mối công trình thủy lợi, các công trình
thủy lợi trên một phạm vi rộng lớn nhất định để cùng giải quyết những nhiệm vụ của một
giải pháp thủy lợi gọi là hệ thống công trình.
3. Quản lý và khai thác hồ chứa nước
Nhiệm vụ chính trong công tác quản lý hồ chứa nước là phát huy lợi ích công
trình, củng cố nâng cao chất lượng, đảm bảo cho hệ thống công trình làm việc an toàn,
vận hành đúng theo yêu cầu và mục đích thiết kế.
Qua quá trình quản lý và vận hành công trình, chúng ta có điều kiện kiểm tra mức
độ chính xác của quy hoạch, chất lượng thiết kế và thi công. Đây là cơ sở nghiên cứu,
phát hiện và sửa chữa những thiếu sót, nâng cao chất lượng quy hoạch, trình độ th
iết kế
và xây dựng công trình hồ chứa nước. Mặt khác do các điều kiện tự nhiên và kinh tế, xã
hội thay đổi thì việc sử dụng hồ chứa nước và nguồn tài nguyên nước cũng phải có những
thay đổi theo. Người quản lý hồ chứa nước phải là người luôn nắm bắt được hiện trạng
hoạt động và khả năng khai thác của hồ chứa để đưa ra những biện ph
áp tương ứng, kịp
thời, phù hợp với yêu cầu, điều kiện của tình hình mới. Có thể phải nghiên cứu tôn tạo,
mở rộng quy mô công trình, quy mô hồ chứa nước nhằm thỏa mãn các yêu cầu kinh tế, xã
hội, dân sinh, an ninh, quốc phòng mới đặt ra.
Ngoài ra, người quản lý còn có nhiệm vụ theo dõi, quan sát những hư hỏng và sự
cố xảy ra. Đối với những hư hỏng lớn vượt tầm kiểm so
át, người quản lý phải có nhiệm
vụ thông báo ngay với các cơ quan chức năng liên quan có thẩm quyền để xem xét và đưa
ra quyết định sửa chữa, cải tạo và nâng cấp những bộ phận công trình hư hỏng hoặc xây
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA

12
dựng mới thêm một hạng mục công trình một cách kịp thời để tránh những hậu quả đáng
tiếc có thể xảy ra.
Một hồ chứa nước sau khi đã được xây dựng ngoài thực hiện nhiệm vụ chứa nước
và điều tiết lượng nước, phòng chống lũ lụt, làm chậm con lũ để bảo vệ hạ lưu thì còn
được con người khai thác, tận dụng triệt để những tiềm năng của dòng nước phục vụ cho

cuộc sống của chính mình. Chính vì thế khai thác hồ chứa nước là vận hành hồ chứa nước
đảm bảo an toàn và thỏa mãn các mục tiêu đặt ra theo nguyên tắc lợi dụng tổng hợp
nguồn nước.
Quản lý và khai thác hồ chứa là sử dụng hồ chứa, củng cố nâng cao chất lượng,
duy tu bảo dưỡng, quan trắc nghiên cứu nhằm đảm bảo
an toàn cho cả hệ thống cũng như
từng hạng mục công trình, và nhằm phát huy hiệu quả công trình theo nhiệm vụ của hồ
chứa đã được ấn định.

1.3. Phân loại hồ chứa
1. Phân loại theo nguồn gốc
- Hồ chứa tự nhiên:
được hình thành một cách tự nhiên do sự vận động của vỏ trái
đất có tác dụng giữ cân bằng cho môi trường sinh thái và được con người cải tạo nâng cấp
theo hướng phục vụ lợi ích con người và xã hội.
- Hồ chứa nhân tạo:
do con người chủ động xây dựng để sử dụng tổng hợp nguồn
nước phục vụ sự phát triển dân sinh, kinh tế, quốc phòng, an ninh.
Thống kê sơ bộ theo số lượng hồ ở Việt Nam thì hồ tự nhiên chiếm 5,17%, hồ
nhân tạo chiếm 94,83%.
2. Phân loại theo nhiệm vụ chính
- Hồ chứa xây dựng để tưới là chính (kết hợp nuôi cá, cải tạo môi trường), ở Việt
Nam tính theo số lượng loại này chiếm 96,76%.

- Hồ chứa xây dựng để tưới, phát điện là chính (có phòng lũ), ở Việt Nam tính theo
số lượng loại này chiếm 2,78%.
- Hồ chứa xây dựng để du lịch là chính: Ở Việt Nam tính theo số lượng loại này
chiếm 0,46%.
3. Phân loại theo số liệu thống kê của Cục Thủy lợi
a) Phân loại theo cấp công trình: Bảng 1-1
Bảng 1-1. Phân loại theo cấp công trình
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
13
Cấp công trình Đặc biệt I II III IV V
Tỷ lệ (%)
(Tính theo số lượng)
0,2 2,0 2,6 8,2 25,0 62,0
(Nguồn: Cục Thủy lợi)
b) Phân loại theo diện tích lưu vực F (km
2
): Bảng 1-2
Bảng 1-2. Phân loại theo diện tích lưu vực (F, km
2
)
F (km
2
) F
≤
10 10 < F
≤
50 50 < F
≤
100 F > 100
Tỷ lệ (%)

(Tính theo số lượng)
65,6 27,0 1,9 5,5
(Nguồn: Cục Thủy lợi)
c) Phân loại theo diện tích tưới (F, ha): Bảng 1-3
Bảng 1-3. Phân loại theo diện tích tưới
Ft (ha) Ft
≤
100 100 < Ft
≤
500 500 < Ft
≤
1000 Ft > 1000
Tỷ lệ (%)
(Tính theo số lượng)
37,0 45,0 7,0 11,0
(Nguồn: Cục Thủy lợi)
d) Theo công suất lắp máy của Nhà máy thủy điện: Bảng 1-4

Bảng 1-4. Phân loại theo công suất lắp máy
Công suất lắp máy (MW) < 100
100
÷
500
> 500
Tỷ lệ % tính theo số lượng 25 50 25
(Nguồn: Tổng Công ty Điện lực VN)
e) Phân loại theo dung tích hồ (W, 10
6
m
3

): Bảng 1-5
Bảng 1-5. Phân loại theo dung tích hồ
W (10
6
m
3
) W
≤
10 10 < W
≤
50 50 < W
≤
100 W > 100
Tỷ lệ (%)
Tính theo số lượng
93,6 2,8% 1,2% 2,4%
(Nguồn: Cục Thủy lợi)
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
14
4. Theo thống kê 460 hồ [5], [1], chúng ta có:
a) Phân theo lãnh thổ: Bảng 1-6
Bảng 1-6. Phân loại hồ theo vùng lãnh thổ

Vùng
Trung du,
miền núi
Bắc Bộ
Đồng
bằng
Bắc Bộ

Bắc
Trung
Bộ
Nam
Trung
Bộ
Tây
Nguyên
Nam
Bộ
Tỷ lệ (%)
Tính theo số lượng
31,2 8,3 29,9 18,4 8,6 3,6
(Nguồn: Điều tra của đề tài [5])
b) Theo chiều cao đập chắn H (m): thể hiện qua bảng 1-7.
Bảng 1-7. Phân loại hồ theo chiều cao đập
Loại H
(m)
H
≤
10 10<H
≤
15 15<H
≤
25 25<H
≤
50 50<H
≤
70 70<H
≤

100 H>100
Tỷ lệ
(%)
tính
theo
số
lượng

21,12 29,21 36,85 12,14 0 0,45 0,23
(Nguồn: Điều tra của đề tài [5])
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
15
c) Theo thời gian xây dựng: Bảng 1-8
Bảng 1-8. Phân loại theo thời gian xây dựng
Thời gian
Trước
1954
1954
÷
1964 1965
÷
19750 1976
÷
1986
Sau
1986
Tỷ lệ (%)
Tính theo số lượng
1,8 5,15 26,05 36,9 30,1
(Nguồn: Điều tra của đề tài [5])

5. Một số đặc điểm của hồ chứa nước đã xây dựng ở Việt Nam
1. Hồ chứa nước 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
2. Đa phần là hồ chứa vừa và nhỏ (cấp V chiếm 62%; hồ có lưu vực F < 10 km
2

chiếm 65,6%, hồ chứa nước tưới không quá 500 ha chiếm 82%, hồ có dung tích không
vượt quá 10 triệu (m
3
) chiếm 26,07%, số hồ có dung tích lớn hơn chiếm tỷ lệ nhỏ. Hồ có
dung tích từ 20 triệu (m
3
) trở lên có 51 hồ (trong đó có 10 hồ do ngành thủy điện quản lý).
Những hồ nhỏ nằm rải rác khắp nơi tạo nên những thế mạnh nhất định (vốn ít, sớm đưa
vào phục vụ, phù hợp với nền sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn, đi đến từng thôn
bản phục vụ đắc lực cho phát triển nông nghiệp và nông thôn).
Hồ lớn tuy ít về số lượng, nhưng có vai trò
quyết định tạo đà phát triển trong công
nghiệp hóa, hiện đại hóa; phòng chống lũ, phát điện, khả năng vượt tải cao nên chống hạn
tốt.
3. Hồ chứa nước chỉ có thể xây dựng ở những vùng có địa hình, địa chất phù hợp.
Xây dựng hồ chứa cần chú ý tới các vùng miền. Ở những vùng có ít hồ (ví dụ như ở Nam
Trung Bộ và Tây Nguyên), đặc biệt ở v
ùng thiếu quá nhiều hồ lớn (như ở Tây Nguyên) thì
việc chống lũ, chống hạn, cải tạo môi trường sinh thái, cung cấp nước sạch còn gặp rất
nhiều khó khăn.
4. 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 nước nhà thống
nhất thì việc xây dựng hồ chứa phát triển mạnh. Từ 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 bắt đầu xây dựng hồ lớn, đập cao ở cả những nơi có
điều kiện tự nhiên phức tạp.
5. Đập ngăn sông tạo hồ chứa có chiều cao không vượt quá 25 (m) chiếm tới
87,18%. Việc xây dựng những đập cao
hơn 25 (m) đang bắt đầu được quan tâm đầu tư.
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
16
6. Hình thức kết cấu và kỹ thuật xây dựng từng loại công trình ở hồ chứa nước còn
đơn điệu, ít có đổi mới, đa dạng hóa. Việc áp dụng vật liệu mới, công nghệ mới hiện đang
được quan tâm.

1.4. Những vấn đề đặt ra đối với hồ chứa nước ở Việt Nam
I. Chủ trương đầu tư
Thực hiện đầu tư cho những vùng miền thật sự cần thiết như Tây Nguyên, miền
Trung, vùng núi phía Bắc (những nơi này còn thiếu cả về số lượng, cả về quy mô chưa đủ
lớn).
Đầu tư tập trung và đồng bộ, phục vụ đa mục tiêu. Không rải đều, chia nhỏ làm
nhiều giai đoạn. Có sự tham gia của nhiều lĩnh vực, ngành.
Cần chú ý cân nhắc cả mặt hại, mặt ti
êu cực do hồ chứa sinh ra để quyết định đầu
tư. Cần đưa cả chi phí khắc phục, giảm tác hại tiêu cực do hồ chứa sinh ra vào tổng mức
đầu tư. Những mặt tác hại đó là: Gây ngập lụt, mất nhà cửa, đất đai, công trình văn hóa,
mỏ khoáng sản, đường giao thông, rừng, động vật quý hiếm; có hồ làm thay đổi độ ẩm,
bốc hơi, bồi lắng, chế độ nước mặt, nước ngầm, thủy sin
h vật trong lòng hồ gây bồi lắng
trong hồ, chất lượng nước, xói lở thượng nguồn, xói hạ lưu, tạo sình lầy vùng bên
cạnh.v.v
II. Khảo sát thiết kế

1. Về khảo sát
Những tài liệu địa hình, địa chất, thủy văn, khí tượng là rất quan trọng. Nó quyết
định quy mô, giá thành và an toàn từng công trình cũng như toàn bộ hồ chứa.
Với những hồ nhỏ, vừa, cần tránh chủ quan, cần tiến hành khảo sát chi tiết. Tài liệu
khảo sát phải đảm bảo tính thống nhất giữa các giai đoạn để kế thừa. Áp dụng những
phương pháp và thiết bị khảo sát tiên tiến hiện đại. Có
giải pháp thẩm tra, kiểm định tài
liệu khảo sát.
Với địa chất, thủy văn, khí tượng, tăng số trạm, số lần quan trắc để có tài liệu dài.
Áp dụng các thiết bị hiện đại, công nghệ quan trắc tiên tiến. Nghiên cứu áp dụng phương
pháp tính toán thủy văn chuẩn hơn, phù hợp với diễn biến khí hậu thời tiết phức tạp, với
thực tế tự nhiên
luôn luôn
biến động.
Các tài liệu dân sinh kinh tế cần được thiết lập trên cơ sở khoa học, thực tế, tránh
hình thức. Đặc biệt những vấn đề định hướng phát triển về cây trồng, vật nuôi, cơ cấu
kinh tế, đời sống con người; những vấn đề xã hội, an ninh, quốc phòng cần được xây
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
17
dựng một cách thực tế có căn cứ khoa học để cung cấp cho các đơn vị tư vấn xây dựng
thủy lợi tạo mọi cách đáp ứng yêu cầu dùng nước.
2. Về thiết kế
Từ năm 1963 đến nay, với 45 năm, chúng ta đã thay 4 lần tiêu chuẩn chung về
thiết kế công trình. Trong đó có những nội dung thay đổi hẳn hoặc bỏ đi, lần rà soát sau
lại lấy lại. Vì vậy, bên cạnh phản ánh vào quy phạm những tiến bộ khoa học kỹ thuật,
những thay đổi của thực tế, cũng cần chú ý tới tính ổn định, tính kế thừa, tính hiện thực
của mỗi t
iêu chuẩn phục vụ cho thiết kế công trình thủy lợi và phải hướng tới hội nhập,
nhất là hợp tác với các quốc gia có chung một dòng sông.
Đối với đập tạo hồ: chỉ có 1% là đập đất đá hỗn hợp, còn lại 99% là đập đất. Gần

đây bắt đầu xây dựng đập bê tông trọng lực, đập đá đổ bản mặt bê tông, đập bê tông đầm
lăn, đập vòm bê tông. Vì vậy cần mạnh dạn đa dạng h
óa các hình thức đập, loại đập.
Muốn vậy cần có tài liệu, có kiến thức thiết kế những loại đập mới như đập hỗn hợp nhiều
khối, đập bê tông đầm lăn, đập bê tông trọng lực cao, đập trụ chống, đập bản phẳng, đập
vòm sao cho từng bước có những hình thức đập mới, không chỉ để đáp ứng yêu
cầu
dâng nước, tràn nước mà còn đáp ứng các yêu cầu khác như du lịch, kích thích tìm tòi
sáng tạo, phát triển máy móc thiết bị. Hiện nay đập cao ở Việt Nam còn chưa nhiều, vì
vậy cần có những nghiên cứu, thực nghiệm, làm thử về loại đập, vật liệu mới xây dựng
đập, xử lý nền
móng v.v để có thể xây nhiều đập cao hàng trăm mét.
Bên cạnh đó, với đập vật liệu địa phương, cần nghiên cứu những vật liệu pha trộn
hỗn hợp, những tính chất đặc thù của đất bazan,
thiết bị bảo vệ mái, hình thức nối tiếp với
vai đập, đáy đập, thiết bị thoát nước, thiết bị chống thấm để tránh những hư hỏng, sự cố
trong quá trình sử dụng.
Đối với tràn xả lũ: Đa phần tràn xả lũ đã xây dựng là tràn
không cửa van (tính theo
số lượng chiếm tới 95%), 80% ngưỡng tràn đỉnh rộng, nối tiếp sau tràn là dốc nước, bậc
nước đơn điệu với V
max
không vượt quá 15
÷
18 (m/s); hình thức tiêu năng đáy chiếm ưu
thế, sân sau thứ hai ít được quan tâm thiết kế chu đáo. Hình thức cửa van, phai, thiết bị
đóng mở cửa van, đóng mở phai quá đơn điệu. Trừ một số công trình lớn đóng mở van
bằng pittông thủy lực, còn lại đa phần bằng vitme và tời cuốn. Thực tế đơn điệu và lạc
hậu trên tạo nên rất nhiều bức xúc khi đi thực tế từ đầu đất nước đến cuối đất nước. Cần
có nhiều

hình thức kết cấu, đổi mới thiết bị, áp dụng những loại tràn xả lũ mới như đường
hầm tháo lũ, cống tháo lũ, xi phông tháo lũ, ngưỡng tháo lũ; tuyến tràn không nhất thiết là
thẳng có thể cong hoặc gãy khúc; kết hợp nhiều hình thức tháo khác nhau, nhiều tầng
khác nhau. Công trình tháo lũ không chỉ để tháo
lũ mà còn tháo cạn hồ, tháo nước phục
vụ các yêu cầu du lịch (có đưa vào tính toán cân bằng nước). Sử dụng vật liệu mới để tăng
lưu tốc cho phép, chống hoen gỉ, chống rò rỉ. Sử dụng thiết bị quan trắc đồng bộ ở mọi bộ
phận trong đập, trong tràn; nghiên cứu và xử lý đầy đủ những số liệu quan trắc được.
Mạnh dạn tiếp cận công nghệ mới và đào tạo lực lượng sử dụng thiết bị cơ khí, thiết bị
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
18
đóng mở hiện đại để tăng kích thước cửa van, giảm số cửa; áp dụng nhiều hình thức cửa
van mới, như cửa van klape, cửa van cung có cửa van phụ, cửa van nhiều tầng, cửa van
hình quạt v.v ; công trình nối tiếp sau ngưỡng tràn, hình thức tiêu năng hạ lưu cần xúc
tiến nghiên cứu để áp dụng nhiều dạng khác nhau.
Nhà máy thủy điện hiện đang được thiết kế và xây dựng nhiều. Nhiều hình
thức
đập, tràn xả lũ, công trình lấy nước, nhà máy ở các trạm thủy điện đã bước đầu tiếp cận
được với các nước trong khu vực và trên thế giới. Xu hướng hiện nay tiếp tục thực hiện
đa dạng hình thức, kiểu loại trên cơ sở đảm bảo chất lượng và kinh tế.
Trong khảo sát thiết kế còn những thiếu sót hạn chế chủ yếu như sa
u:
- Tài liệu khảo sát, điều tra cơ bản có mức độ chính xác chưa cao và thiếu. Ở nhiều
hồ chứa nước tài liệu quan trắc trước và trong quá trình thiết kế hầu như không có.
- Có nhiều trường hợp người thiết kế lựa chọn phương pháp sai, xác định cấp và
các chỉ tiêu tính toán thiết kế chưa chuẩn, sơ đồ và nội dung tính toán chưa bao hết mọi
vấn đề có trong quy trình làm việc của hồ chứa.
- L
ý luận tính toán chưa đáp ứng kịp yêu cầu phát triển đa dạng của hình thức, qui
mô, kết cấu điều kiện làm việc của loại công trình. Quy phạm chưa phản ánh kịp tiến bộ

kỹ thuật và yêu cầu của thực tiễn. Nhiều tiêu chuẩn thực tế cần song chưa có. Việc sử
dụng một phần hay toàn bộ công trình thủy công lâu dài để dẫn dòng thi công hay phục
vụ thi công đư
ợc thiết kế theo các chỉ tiêu tính toán kinh tế kỹ thuật cho công trình tạm là
chưa đúng với quy định hiện hành và làm hư hại đến công trình lâu dài ngay trong quá
trình thi công.
- Để ý tới điều kiện kinh tế chúng ta chỉ nghĩ tới giảm kích thước, chọn vật liệu rẻ,
cắt giảm vốn mà chưa nghiên cứu ứng dụng vật liệu mới, kết cấu mới và đặc biệt là công

nghệ mới.
- Công việc thiết kế chưa trở thành công nghệ thiết kế.
- Tính mỹ thuật cũng như yêu cầu kiến trúc ít được quan tâm.
Từ những hạn chế, thiếu sót trên mà gây ra: thẩm lậu mất nước, lũ tràn qua đập,
lún, trượt mái, xói mặt, xói ngầm; chất lượng chung kém, tuổi thọ công trình giảm.
III. Thi công hồ chứa
So với nhiều nước trên thế giới và ngay trong nước nếu so với các ngành xây
dựng, giao thông thì việc xây dựng công trình thủy lợi nói chung và hồ chứa nói riêng,
còn những vấn đề bất cập sau:
- Máy móc, thiết bị hiện đại chưa có nhiều.
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
19
- Công nghệ thi công chưa có đầy đủ và một số còn đang nghiên cứu, vận dụng.
- Đội ngũ kỹ thuật tay nghề cao còn ít, tiếp cận công nghệ thi công tiên tiến chưa
được nhiều. Tài liệu kỹ thuật mới ít cập nhật vận dụng. Mới chú ý tới kinh nghiệm.
- Cơ chế thị trường tác động mạnh đến xây dựng như giảm kích thước, thay vật
liệu, không tuân thủ quy trình thi công; giám sát, kiểm định lắp đặt t
hiết bị không chuẩn
xác do đó ảnh hưởng lớn đến độ bền và phát huy hiệu quả của công trình.
IV. Sử dụng và quản lý hồ chứa
1. Nhận thức về sử dụng, quản lý hồ chứa chưa đầy đủ. Điều đó biểu thị ở chỗ chỉ

hiểu là sử dụng (không duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa, nâng cấp, phòng chống thiên tai); ở
chỗ chỉ có người được giao quản lý còn người hưởng lợi, ngành hưởng lợi không gắn
trách nhiệm; ở chỗ chỉ thực hiện đơn mục tiêu tại một t
hời điểm, ít nghĩ tới đa mục tiêu.
2. Về mặt luật, hồ chứa chịu tác động theo Luật Tài nguyên nước (1998), Pháp
lệnh Bảo vệ công trình thủy lợi.
Hồ chứa là loại công trình đặc thù liên quan đến lợi ích quốc gia trên phạm vi rộng
lớn, nhiều ngành, nhiều địa phương. Cần sớm xây dựng, ban hành Pháp lệnh Bảo vệ, sử
dụng và quản lý hồ chứa nước. Đặc biệt l
à đối với hồ chứa lớn như Sơn La, Hòa Bình,
Tuyên Quang, Dầu Tiếng những rủi ro nếu xảy ra sẽ gây thảm họa khôn lường.
3. Ở mỗi hồ chứa (nhất là hồ lớn, đa mục tiêu) chưa có cơ chế và quy định quản lý
thống nhất. Cùng một hồ chứa nhưng chúng ta lại có nhiều ngành cùng tham gia khai
thác, quản lý như thủy lợi, năng lượng, thủy sản, giao
thông, du lịch Có khi việc sử
dụng tài nguyên hồ giữa các ngành lại mẫu thuẫn với nhau, chưa có qui định cụ thể làm
cơ sở điều chỉnh.
4. Công tác quan trắc, nghiên cứu hiện trường chưa được thực hiện đồng bộ (từ
nhận thức, thiết kế, xây dựng đến quản lý). Chỉ khi phát hiện ra có sự cố mới tiền hành
quan trắc một số yếu tố và
chủ yếu bằng phương pháp thông thường. Ở nhiều công trình có lắp
đặt thiết bị quan trắc, nhưng không tiến hành đo đạc hoặc để lâu không bảo dưỡng nên khi vận
hành gặp không ít khó khăn; số liệu quan trắc được chưa được lưu trữ hệ thống; chưa có chuẩn
để đánh giá số liệu quan trắc được về phương diện an toàn và kinh tế của công trình tại từng thời
điểm kh
ác nhau trong quá trình sử dụng công trình.
5. Chưa có một mô hình quản lý hợp lý trên phạm vi toàn quốc phù hợp với từng
loại hồ, từng quy mô hồ, từng vùng miền khác nhau.
6. Chưa có giải pháp hiệu quả khắc phục những khó khăn, hạn chế như bồi lắng
lòng hồ, kiểm soát chất lượng nước, chống xuống cấp, điều hành tối ưu v.v Công tác

quản lý, sử dụng hồ chứa nước chưa th
ành một công nghệ.
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
20
V. Tự động hóa và hiện đại hóa
Các khâu liên quan đến hồ chứa từ quy hoạch, khảo sát, thiết kế, quản lý sử dụng
theo hướng đa mục tiêu chưa được hiện đại hóa và tự động hóa nhiều. Đặc biệt việc sử
dụng và quản lý hồ chứa hiện nay thì yêu cầu hiện đại hóa, tự động hóa còn mới mẻ, mới
áp dụng từng phần, quá ít và cũng chỉ có ở một số hồ chứa lớn. Các thiết bị cảnh báo
, dự
báo, quan trắc, đóng mở cửa van còn thô sơ, đơn điệu bất cập so với các nước. Đa số các
hồ vẫn là các thiết bị cũ, lạc hậu; đội ngũ kỹ thuật và công nhân lành nghề phục vụ cho
yêu cầu này còn quá bất cập.
VI. Vấn đề phòng chống lũ lụt và hạn hán
Hồ chứa có tầm quan trọng đặc biệt rất lớn đối với phòng chống lũ lụt và hạn hán.
Về mùa mưa bão hồ cắt lũ, chậm lũ. Về mùa kiệt cấp nước đáp ứng yêu cầu tưới, cấp
nước công nghiệp, sinh hoạt, giao thông thủy, đẩy mặn, giữ gìn môi trường sinh thái.
Thực tế các hồ chứa của chúng ta đã thực thi khá tốt những nhiệm vụ đặc biệt
này,
tuy nhiên vẫn còn những tồn tại nhất định:
- Ít có hồ lớn để có khả năng vượt tải cao khi chống hạn cũng như khi chống lũ.
Xuất hiện mâu thuẫn lợi ích sử dụng nguồn nước giữa ngành này với ngành kia.
- Tổn thất mất nước nhiều do bốc hơi, thấm; phá rừng đầu nguồn chưa có giải pháp
khắc phục hiệu quả.
- Cảnh bảo, dự báo lũ, hạn chưa có hoặc ở hồ lớn đã c
ó nhưng chưa thành công
nghệ.
- Quy trình vận hành hồ khi chống lũ, chống hạn chưa có hoặc có nhưng chưa đủ,
chưa cập nhật theo sự biến đổi của tự nhiên, xã hội.
Trong quá trình khai thác và trị thủy một dòng sông (chỉ chảy trong lãnh thổ Việt Nam

hay chảy qua nhiều quốc gia) ở nhiều hệ thống công trình
chưa có quy trình vận hành liên
hồ hay liên địa phương hay liên lợi ích để đảm bảo hài hòa lợi ích quốc gia và cộng đồng.

1.5. An toàn hồ chứa
Hồ chứa được coi là an toàn, khi nó đảm bảo đầy đủ nhiệm vụ được giao trong
trạng thái làm việc ổn định bình thường của cả cụm đầu mối cũng như của từng hạng mục
công trình.
Với tốc độ phát triển xây dựng hồ chứa nước nhanh đã đem lại nhiều lợi ích khác
nhau cho nhân loại. Nhưng những sự cố, hư hỏng, cũng tăng theo. Trên thế giới trong

khoảng thời gian 1946
÷
1955 số đập hồ hư hỏng, sự cố so với tổng số đập hồ xây dựng
chiếm 0,6%, đến thời kỳ 1956
÷
1965 tỷ lệ này là 0,96%. Trong 40 năm cuối thế kỷ XX,
cứ 15 tháng lại có một sự cố lớn (bình quân mỗi vụ có 50 người chết). Sự cố, hư hỏng có
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
21
thể diễn ra ở tổng thể cụm đầu mối, có thể ở một công trình hoặc một bộ phận công trình,
hoặc do hư hỏng, sự cố công trình vùng lân cận. Song dù sự cố diễn ra ở đâu, chỗ nào
trong cụm công trình đầu mối cũng đều dẫn đến an toàn kỹ thuật của hồ chứa không đảm
bảo, có thể gây thảm họa cho hạ lưu và như thế an toàn thực thi nhiệm vụ của hồ chứa
nước cũng
không còn. Nghĩa là tạo nên thiệt hại kép khi đầu mối hồ chứa mất an toàn.
Nguyên nhân gây ra sự cố có thể do thấm vượt quá giới hạn; sạt trượt lớp bảo vệ
mái; trượt mái; nước tràn qua đỉnh đập chắn; công trình tràn xả lũ bị hỏng; cống lấy nước
bị lún, gãy; cửa van trên tràn xả lũ bị gãy. Trong những nguyên nhân đó, nguyên nhân do
khả năng tháo

không đảm bảo đã gây ra sự cố mất an toàn hồ chứa chiếm tới 1/3. Dưới
đây nêu một số ví dụ cụ thể.
Lũ tràn qua đỉnh đập chắn kiểu đập bê tông trọng lực Parage ở Ấn Độ đã gây vỡ
đập. Nguyên nhân do mưa liên tục trong vòng 14 giờ với lượng mưa 325 mm, lưu lượng
lũ vượt gấp 3 lần lưu lượng thiết kế, mực nước lũ cao
hơn đỉnh đập 1,38 m.
Hồ chứa ElK ở Mỹ, trong một trận mưa, lượng mưa trong 2 giờ đạt tới 170 mm,
mực nước trong 3 giờ đã tăng thêm 4,6 m, lưu lượng lũ xả qua đường tràn tháo lũ đã vượt
gấp đôi lũ thiết kế, cuối cùng đập đất bị vỡ do lũ vượt thiết kế.
Đập bê tông trọng lực Zechino trên sông Olula ở Ý trong ngày 12/8/1935 đã xảy ra
lũ đặc biệt lớn vượt qua
lũ thiết kế làm nước tràn qua đập chắn với H
tr
= 5,4 m gây xói lở
nghiêm trọng ở chân đập hạ lưu [8].
Ở Mỹ còn nhiều đập khác bị hư hỏng do lũ đến vượt thiết kế đã tràn qua đỉnh đập
như đập Colorado, đập Anderson, đập Colombus, đập Lawer Tallasee…
Ở cụm công trình đầu mối hồ chứa nước Xaoofor ở Mỹ, do tràn xả lũ không thể
tháo xả được lưu lượng lũ đến 285 m
3
/s, nước lũ đã vượt qua đỉnh đập đất gây vỡ đập [8].
Mặt khác nhận thức con người lại phù hợp dần với thực tế muôn mầu muôn vẻ. Ở
buổi ban đầu tiêu chuẩn định ra thấp, sau này ngày càng tăng. Tự nhiên ngày càng biến
đổi theo hướng bất lợi cho con người. Sự phát triển kinh tế xã hội cũng phá vỡ cân bằng
có lợi được đặt ra lúc đầu. Và những thảm họa lũ lụt, vỡ đập do những yếu tố tr
ên hoặc
độc lập hoặc phối hợp gây nên bất lợi cho con người, xã hội, tự nhiên. Tình hình đó đã tạo
động lực cho những nghiên cứu, ứng dụng nảy sinh và phát triển trong đó có giải pháp
tràn sự cố.
Trong phạm vi này chỉ đề cập đến an toàn về mặt kỹ thuật.

I. Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn hồ chứa
1. Yếu tố tự nhiên
Toàn bộ hồ chứa, cụm công trình đầu mối cũng như mỗi hạng mục đều chịu tác
động trực tiếp của tự nhiên Đặc điểm địa lý, địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, khí
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
22
tượng, thủy văn đã được con người tính đến trong đầu tư xây dựng hồ chứa. Nhưng sự
quan tâm đó mới ở mức độ nhất định. Hơn nữa tự nhiên lại thay đổi không theo một quy
luật chung nào. Tự nhiên ở vùng này thay đổi ngẫu nhiên lại chịu tác động của sự thay đổi
ngẫu nhiên của tự nhiên ở vùng khác. Do vậy hồ chứa nước có thể chịu ảnh hưởng có
hại,
bất thường của tự nhiên, không lường hết được. Đó là: dòng chảy đặc biệt lớn, bão to,
động đất, lở núi, sạt mái, hoạt động địa chấn v.v
2. Yếu tố kinh tế xã hội
Con người là chủ thể trong việc xây dựng hồ chứa. Để chế ngự thiên nhiên, điều
chỉnh thiên nhiên phục vụ lợi ích cho nhân loại. Để làm được điều đó con người cần có
kiến thức. Mà nhận thức là một quá trình. Cho nên, lý thuyết xây dựng hồ chứa, tính toán
thiết kế, đo đạc khảo sát, công nghệ kỹ thuật thi công, quy trình khai thác không phải lúc
nào cũng phản ánh đúng hoặc phù hợp với thực tế khách qu
an ngay từ đầu.
Hơn nữa trong quá trình xây dựng và sử dụng, con người vô tình do không hiểu
biết đã xâm phạm hoặc phá hoại công trình, vì lợi ích cục bộ mà quên đi lợi ích toàn cục.
Địch họa cũng là một yếu tố ảnh hưởng mạnh đến an toàn hồ chứa.
3. Yếu tố khảo sát, quy hoạch và thiết kế
Điều tra nghiên cứu điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh xã hội không đầy đủ; quyết
định chủ trương đầu tư, quy mô đầu tư không đúng; tính toán quy hoạch, thiết kế sai sót
đều có thể dẫn đến làm mất an toàn hồ chứa (ở đây đề cập đến năng lực, trách nhiệm của
người thực hiện, người quyết định cụ thể chứ không phải đề cập đến năng lực của co
n
người, khả năng trí tuệ của nhân loại).

4. Yếu tố thi công
Làm sai thiết kế; quy cách chất lượng vật kiệu không đảm bảo; công nghệ thi công
không phù hợp; xử lý phát sinh, xử lý nối tiếp giữa các giai đoạn thi công không chỉnh
thể; nhật ký thi công, hồ sơ hoàn công làm không chuẩn, không đủ hoặc không bàn giao
chi tiết cho quản lý. Đó là một trong những yếu tố gây giảm hoặc mất an toàn công trình.
Những hạng mục của công trình thủy công lâu dài được sử dụng phục vụ thi công
đã không được ứng xử theo chế độ làm việc lâu dài ngay trong quá trình
sử dụng phục vụ
cho thi công. Nhiều công trình thủy công lâu dài đã được xử lý tạm để phục vụ thi công
dẫn đến hư hại hay sự cố công trình chính ngay trong quá trình thi công.
5. Yếu tố sử dụng và quản lý
Sử dụng vượt quá khả năng, thiếu quan trắc, nghiên cứu thực địa; không thực hiện
đúng chế độ duy tu bảo dưỡng; không kịp thời sửa chữa, bảo vệ những hư hỏng nhỏ; nhân
viên không thực hiện theo quy trình; quản lý sử dụng không có quy trình hoặc quy trình
không đúng đều ảnh hưởng đến an toàn công trình.
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
23
Đặc biệt một hư hỏng, một sự cố có thể do một nguyên nhân hoặc cũng do tổ hợp
nhiều nguyên nhân. Nhưng rõ ràng, không có thiết bị quan trắc khách quan, không phân
tích tài liệu quan trắc dẫn đến không làm chủ được công trình. Không phát hiện và khắc
phục sự suy thoái của vật liệu, của kết cấu. Không dự báo được những bất trắc trong
tương lai đều là các khía cạnh, các vấn đề của yếu tố sử dụng và quản lý ảnh hưởng
đến
an toàn công trình.
II.
Đánh giá khả năng đảm bảo an toàn tháo lũ của hồ chứa

Trên cơ sở khảo sát hiện trạng công trình đầu mối hồ chứa (chất lượng và khả năng
điều tiết của hồ), Cục Thủy lợi trong báo cáo tại Hội nghị An toàn hồ chứa [11] đã đưa ra
5 nhóm công trình chính theo khả năng đảm bảo an toàn tháo lũ hồ chứa:

Nhóm 1
: Các công trình có khả năng đảm bảo an toàn tháo lũ:
Thuộc về nhóm này là các hồ đã qua thử thách với lũ, hiện không có hư hỏng nặng
hoặc có hư hỏng nhưng đã được sửa chữa cơ bản; tràn xả lũ đã được mở rộng hoặc làm
tràn sự cố.
Ví dụ các hồ: Kẻ Gỗ, Tuyền Lâm, Khe Chè v.v
Nhóm 2
: Các công trình mới xây dựng có chất lượng tốt, khả năng an toàn tháo lũ
cao nhưng chưa kinh qua nhiều thử thách với mực nước cao, lũ lớn. Đối với các hồ này
cần có quy trình tích nước cụ thể và theo dõi chặt chẽ công trình khi hồ ở mức nước cao.
Ví dụ như hồ: Tràng Vinh, hồ Truồi, Núi Cốc v.v
Nhóm 3
: Các công trình có tràn xả lũ đủ khả năng tháo lũ tốt, song cần đề phòng
sự cố cửa van có thể dẫn đến lũ trong hồ vượt mực nước lũ thiết kế. Với các công trình
này buộc phải có quy trình tích nước muộn, tích ở mức thấp hơn thiết kế và xem xét mở
rộng tràn hoặc làm tràn sự cố.
Ví dụ các hồ: Yên Lập, Đại Lải, Xạ Hương, sông Mực, sông Rác, Vực Tròn, Phú
Vinh, Đá Bàn
, Đa Tẻ, Vực Mấu, Vĩnh Trinh v.v…
Nhóm 4
: Các công trình khả năng tháo lũ bị hạn chế buộc phải mở tràn sự cố hoặc
có phương án dự phòng xử lý cho thoát lũ qua đập phụ khi mưa lớn vượt tần suất thiết kế
hoặc chủ động tôn cao đỉnh đập.
Ví dụ các hồ: Quất Đông, Khe Đá, Cù Lây, Liệt Sơn v.v
Nhóm 5
: Công trình có khả năng tháo lũ kém cần sửa chữa khẩn cấp và quản lý
nghiêm ngặt.
Ví dụ các hồ: Phú Ninh, Hòa Trung, Hội Sơn, Dầu Tiếng v.v
TRÀN SỰ CỐ TRONG ĐẦU MỐI HỒ CHỨA
24

III. Phân loại sự cố ở hồ chứa
Có nhiều cách phân loại sự cố, hư hỏng trong hồ chứa.
1. Theo phạm vi sự cố, hư hỏng
Theo phạm vi xảy ra sự cố, hoặc hư hỏng mà chia ra các loại sau:
- Hư hỏng, sự cố tổng thể (toàn bộ hồ chứa).
- Hư hỏng, sự cố công trình (trong cụm công trình đầu mối).
- Hư hỏng, sự cố hạng mục, bộ phận (trong một công trình) của cụm công trình
đầu mối.
- Hư hỏng, sự cố công trình vùng lân cận (có ảnh hưởng đến an toàn hồ chứa).
2. Theo trạng thái kỹ thuật
Theo trạng thái kỹ thuật có các loại:
- Hư hỏng, sự cố về cường độ.
- Hư hỏng, sự cố về biến dạng.
3. Theo nguyên nhân gây ra sự cố
Theo nguyên nhân gây ra sự cố có các loại:
- Sự cố do thấm (ở nền, vai, thân đập hoặc kết hợp).
- Sự cố do sạt gia cố mái thượng.
- Sự cố do mức lũ cao, đập thấp.
- Sự cố do thiết bị tiêu năng của tràn bị xói, cửa tràn bị gãy, bị kẹt.
- Sự cố do cống lấy nước bị lún, gãy, xói tấm đáy; trần và thành cống bị thấm,
khớp nối bị hỏng hay đứt.

- Sự cố do cửa van của tràn xả lũ bị gãy, bị kẹt.
Kết quả thống kê sự cố, hư hỏng của hồ chứa theo nguyên nhân được tổng kết ở
bảng 1-9 (số liệu thống kê của Cục Thủy lợi).
Bảng 1-9. Sự cố ở các loại hồ chứa
Số TT Loại sự cố (theo nguyên nhân) Số lượng hồ Tỷ lệ %
1 Thấm 67 15,65
CHƯƠNG 1. HỒ CHỨA NƯỚC VÀ VAI TRÒ CỦA TRÀN SỰ CỐ
25

2 Sạt gia cố mái thượng lưu 115 26,87
3 Mức nước lũ lớn, đập thấp 40 9,35
4 Thân của thiết bị tiêu năng của tràn bị hỏng 113 26,4
5 Cống lấy nước bị hỏng 77 17,99
6 Cửa van bị hỏng 16 3,74
Tổng 428 100

4. Phân theo mức độ làm việc
Cục Thủy lợi - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, từ số liệu thống kê điều
tra đã phân sự cố, hư hỏng theo các cấp độ như sau:
- Hồ chứa nước làm việc bình thường: 39,1%.
- Hồ chứa có sự cố nhỏ: 38,7%.
- Hồ chứa có sự cố lớn: 22,2%.
IV. Giới thiệu tóm tắt một số sự cố, hư hỏng của hồ chứa [3]
1. Hồ Vực Tròn
Công trình đầu mối hồ chứa nước Vực Tròn được xây dựng tại xã Quảng Châu,
huyện Quảng Trạch, tỉnh Quảng Bình. Công trình có nhiệm vụ tưới 3.885 ha.
Các thông số chủ yếu:
Diện tích lưu vực F = 110 km
2
.
Lượng mưa bình quân X
0
= 2.391,6 mm.
MNC = + 10,5 m; MNDBT = + 18 m; MNLTK = + 21,7m.
H
đ
=19 m; L
đỉnh đập
= 1.040 m.

Tràn xả lũ kiểu máng phun, 2 cửa van cung, mỗi cửa có kích thước:
b
×
h = 10
×
5 (m)
Tràn sự cố: đá xây; B = 200 m; cao trình ngưỡng + 21 m
Q
0,5%
= 686 (m
3
/s)
Sau khi xây dựng xong, đã xảy ra 2 trận lũ lớn (lượng mưa ngày 17/10/1983 là 520
mm; ngày 14/10/1984 là 502 mm, đều lớn hơn mưa thiết kế là 452 mm). Do vậy phải xét
lại lũ thiết kế để đảm bảo an toàn công trình và cho xây dựng tràn sự cố.