Giải pháp kỹ thuật chống thấm cho đập đất khi được tôn cao mở rộng do nhu cầu sử dụng nước và biến đổi khí hậu

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
I. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................................1
II. Mục đích của đề tài: .....................................................................................................................3
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : ..........................................................................................3
IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: ............................................................................3
IV. Kết quả đạt được của luận văn:.................................................................................................4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT Ở VIỆT NAM .................................. 5
1.1. Tổng quan về hồ chứa ở Việt Nam .........................................................................................5
1.2. Thực trạng làm việc của đập đất ở Việt Nam .........................................................................9
1.3. Vai trò của nước và sự cần thiết để nâng cấp hồ chứa........................................................ 10
1.3.1.Sự cần thiết nâng cấp hồ chứa ..................................................................................... 10
1.3.2.Vai trò của nước............................................................................................................ 11
1.4. Các giải pháp nâng cao hiệu quả làm việc của hồ chứa ..................................................... 12
1.4.1.Giải pháp quản lý khai thác ......................................................................................... 12
1.4.2.Giải pháp về cơ chế, chính sách .................................................................................. 13
1.4.3.Giải pháp về điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội ........................................................ 14
1.5. Kết luận chương 1 .................................................................................................................. 14
1.6. Những vấn đề nghiên cứu của luận văn ............................................................................... 15
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH THẤM QUA ĐẬP ĐẤT VÀ CÁC GIẢI
PHÁP CHỐNG THẤM KHI NÂNG CẤP ĐẬP .................................................. 16
2.1. Sự hình thành dòng thấm....................................................................................................... 16
2.1.1.Ý nghĩa việc nghiên cứu thấm..................................................................................... 16
2.1.2.Sự hình thành dòng thấm ............................................................................................. 16
2.2. Phương pháp tính thấm .......................................................................................................... 18
2.2.1.Cơ sở lý thuyết .............................................................................................................. 18
2.2.2.Tính thấm qua đập đất theo phương pháp thủy lực................................................... 19
2.2.3.Tính thấm qua đập đất theo phương pháp cơ học chất lỏng .................................... 20

2.2.4.Tính thấm qua đập đất theo phương pháp thực nghiệm ........................................... 20
2.2.5.Tính thấm qua đập đất bằng phương pháp phần tử hữu hạn.................................... 21
2.3. Các giải pháp chống thấm cho đập đất................................................................................. 28
2.3.1.Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ ........................................... 29
2.3.2.Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa ......................................... 30
2.3.3.Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite..................................................... 32
2.3.4.Giải pháp chống thấm bằng cọc xi măng đất............................................................. 34
2.3.5.Giải pháp tường hào chống thấm màng địa kỹ thuật ................................................ 39
2.3.6.Giải pháp tường nghiêng chống thấm màng địa kỹ thuật ........................................ 40
2.3.7.Giải pháp tường nghiêng chống thấm bằng màng chống thấm bentonite.............. 42
2.3.8.Giải pháp tường nghiêng chống thấm bằng thảm sét địa kỹ thuật GCL ................ 43
2.3.9.Giải pháp chống thấm bằng thảm bê tông ................................................................. 44
2.4. Kết luận chương 2 .................................................................................................................. 46
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO CÔNG TRÌNH HỒ
CHỨA NƯỚC DIÊN TRƯỜNG – QUẢNG NGÃI ............................................. 48
3.1. Giới thiệu về công trình đập đất ............................................................................................ 48
3.1.1.Tổng thể công trình ...................................................................................................... 48
3.1.2.Đặc điểm địa chất ......................................................................................................... 50
3.1.3.Đặc điểm khí tượng và thủy văn công trình............................................................... 53
3.2. Mặt cắt đập hiện trạng............................................................................................................ 54
3.3. Tính toán dung tích hữu ích................................................................................................... 55
3.3.1.Tính toán lượng nước yêu cầu..................................................................................... 56
3.3.2.Tính toán dòng chảy đến.............................................................................................. 66
3.3.3.Kết quả tính toán........................................................................................................... 67
3.4. Cao trình đỉnh đập .................................................................................................................. 71
3.4.1.Tính toán điều tiết lũ..................................................................................................... 71
3.4.2.Tính toán cao trình đập................................................................................................. 76
3.5. Xác định quy mô và kết cấu đập........................................................................................... 79
3.5.1.Giải pháp nâng cấp đập................................................................................................ 79

3.5.2.Kết cấu đập.................................................................................................................... 82
3.6. Cấp và thông số kỹ thuật công trình sau khi nâng cấp........................................................ 86
3.7. Xử lý thấm cho đập ................................................................................................................ 88
3.7.1.Đặt vấn đề cho xử lý thấm ........................................................................................... 89
3.7.2.Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt cho đập ...................................................... 92
3.8. Tính toán ổn định thấm của đập.......................................................................................... 102
3.8.1.Tài liệu cơ bản............................................................................................................. 102
3.8.2.Tính toán thấm và ổn định thấm ............................................................................... 103
3.8.3.Tính toán ổn định trượt mái ....................................................................................... 106
3.9. Kết luận chương 3 ................................................................................................................ 107
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 111
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ....................................................................................... 113


HÌNH MINH HỌA
Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam ................................................ 1
Hình 1.1:

Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc (dung tích >200000m3) 6

Hình 2.1:

Dòng thấm ổn định qua đập đất đồng chất (a), và qua tường lõi của đập

đất đá (b).

......................................................................................................... 17

Hình 2.2:

Dòng thấm không ổn định khi mực nước rút xuống đột ngột .............. 17

Hình 2.3:

Minh họa hàm xấp xỉ H của phần tử .................................................... 22

Hình 2.4:

Sơ đồ thấm qua đập .............................................................................. 24

Hình 2.5:

Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ ....................... 29

Hình 2.6:

Giải pháp chống thấm bằng tường răng kết hợp lõi giữa ..................... 31

Hình 2.7:

Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng chân răng ......................... 31

Hình 2.8:

Giải pháp chống thấm bằng tường hào Bentonite ................................ 32

Hình 2.9:

Thi công tường chống thấm bằng biện pháp đào hào trong dung dịch

bentonite hồ Dầu Tiếng ............................................................................................ 33
Hình 2.10: Biện pháp chống thấm bằng khoan phụt .............................................. 35
Hình 2.11: Sơ đồ tường cọc xi măng đất ................................................................ 36
Hình 2.12: Công nghệ Jet-Grouting tạo tường chống thấm ................................... 37
Hình 2.13: Giải pháp chống thấm bằng khoan phụt vữa xi măng .......................... 37
Hình 2.14: Phạm vi ứng dụng hiệu quả trong đất nền của cọc xi măng đất ........... 38
Hình 2.15: Hàng tường cọc XMĐ chống thấm cho công trình Đá Bạc – Hà Tĩnh 39
Hình 2.16: Công nghệ thi công màng chống thấm địa kỹ thuật ............................. 40
Hình 2.17: Giải pháp chống thấm bằng HDPE ...................................................... 41
Hình 2.18: Giải pháp màng chống thấm bentonite ................................................. 43
Hình 2.19: Giải pháp chống thấm bằng thảm sét địa kỹ thuật ............................... 44
Hình 2.20: Giải pháp chống thấm bằng thảm bê tông ............................................ 45
Hình 2.21: Các loại thảm bê tông chống thấm ....................................................... 45
Hình 3.1:

Vị trí hồ chứa nước Diên Trường trên Google ..................................... 48

Hình 3.2:

Hiện trạng hồ chứa nước Diên Trường ................................................ 48

Hình 3.3:

Mặt cắt hiện trạng đập Diên Trường .................................................... 54


Hình 3.4:

Đường quá trình lũ đến (hiện tại, BĐKH) ............................................ 76

Hình 3.5:

Đắp áp trúc mái thượng lưu .................................................................. 80

Hình 3.6:

Đắp áp trúc mái thượng lưu và hạ lưu .................................................. 81

Hình 3.7:

Đắp áp trúc mái hạ lưu ......................................................................... 81

Hình 3.8:

Xây dựng tường chắn sóng ................................................................... 81

Hình 3.9:

Xây dựng tường chắn sóng kết hợp đắp áp trúc hạ lưu ........................ 82

Hình 3.10: Cấu tạo đỉnh đập ................................................................................... 83
Hình 3.11: Mặt cắt đập Diên Trường sau khi nâng cấp ......................................... 85
Hình 3.12: Chân khay chống thấm của đập hiện trạng ........................................... 88
Hình 3.13: Ổn định của đập ứng ứng với mực nước theo nâng cấp ....................... 88
Hình 3.14: Sơ đồ bố trí khu khoan phụt thí nghiệm ............................................... 93
Hình 3.15: Cắt dọc tuyến khoan phụt ..................................................................... 99
Hình 3.16: Mặt bằng bố trí mạng lưới khoan phụt ............................................... 100
Hình 3.17: Mặt cắt ngang đập đã nâng cấp và xử lý thấm ................................... 101

Hình 3.17: Mặt cắt đập nâng cấp N3 - Mặt cắt tính toán N3 ............................... 105
Hình 3.18: Tính thấm đập nâng cấp N3 – Lưu lượng thấm đơn vị - Trường hợp 4 ...
....................................................................................................... 105
Hình 3.19: Tính thấm đập nâng cấp N3 – Phân bố Gradient thấm - Trường hợp 4 ...
....................................................................................................... 105


BẢNG BIỂU
Bảng 1.1:

So sánh trữ lượng nước Miền Bắc và Miền Trung so với toàn quốc ...... 5

Bảng 1.2:

Thống kê một số đập đất lớn ở Việt Nam ............................................... 6

Bảng 2.1:

Chiều cao an toàn của tường chống thấm ............................................. 30

Bảng 3.1:

Thay đổi nhiệt độ và lượng mưa đến năm 2050 do BĐKH .................. 56

Bảng 3.2:

Diện tích, cơ cấu, thời vụ các loại cây trồng ......................................... 57

Bảng 3.3:

Các yếu tố khí hậu vùng dự án .............................................................. 57

Bảng 3.4:

Các đặc trưng khí hậu trong khu tưới do ảnh hưởng BĐKH ................ 58

Bảng 3.5:

Lượng mưa tưới thiết kế - khu tưới hồ chứa Diên Trường ................... 58

Bảng 3.6:

Tổng hợp lượng nước yêu cầu tưới (Tr.m3).......................................... 61

Bảng 3.7:

Tổng hợp lượng nước yêu cầu cho sinh hoạt ........................................ 62

Bảng 3.8:

Nhu cầu nước cho thủy sản ................................................................... 63

Bảng 3.9:

Tổng hợp nhu cầu cấp nước môi trường (Tr.m3) .................................. 64

Bảng 3.10: Tổng hợp nhu cầu cấp nước hiện tại (Tr.m3) ........................................ 64
Bảng 3.11: Tổng hợp nhu cầu cấp nước do biến đổi khí hậu (Tr.m3) ..................... 65
Bảng 3.12: Quan hệ Z ~ V, Z ~ F ............................................................................ 66
Bảng 3.13: Phân phối lượng bốc hơi........................................................................ 67

Bảng 3.14: Dòng chảy năm đến hồ (m3/s) .............................................................. 67
Bảng 3.15: Kết quả tính toán dung tích hữu ích hồ Diên Trường ........................... 70
Bảng 3.16: Lưu lượng lũ lớn nhất thiết kế lưu vực hồ chứa Diên Trường tính theo
công thức cường độ giới hạn ..................................................................................... 72
Bảng 3.17: Tổng lượng lũ lớn nhất thiết kế lưu vực hồ chứa Diên Trường tính theo
lượng mưa ngày lớn nhất .......................................................................................... 73
Bảng 3.18: Đường quá trình lũ thiết kế theo kịch bản hiện tại ................................ 73
Bảng 3.19: Đường quá trình lũ thiết kế theo kịch bản Biến đổi khí hậu ................. 74
Bảng 3.20: Tính toán lũ trên tràn hồ chứa Diên Trường ứng kịch bản BĐKH ....... 76
Bảng 3.21: Xác định cao trình đỉnh đập thiết kế...................................................... 78
Bảng 3.22: Các thông số chính của đập sau khi nâng cấp ....................................... 86


Bảng 3.23: Đánh giá trọng số giữa các phương án .................................................. 91
Bảng 3.24: Nồng độ dung dịch phụt ........................................................................ 96
Bảng 3.25: Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đắp đập ...................................................... 102
Bảng 3.26: Chỉ tiêu cơ lý của đất nền đập ............................................................. 103
Bảng 3.27: Các mực nước dùng trong tính toán .................................................... 103
Bảng 3.28: Lưu lượng thấm và gradient thấm ....................................................... 104
Bảng 3.29: Kết quả phân tích ổn định mái thượng hạ lưu mặt cắt N3 .................. 107


1

PHẦN MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển,
thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên
nhân tự nhiên và nhân tạo. Biến đổi khí hậu (BĐKH) là một trong những thách thức
lớn nhất đối với nhân loại trong thế kỷ 21. Biến đổi khí hậu sẽ tác động nghiêm

trọng đến sản xuất, đời sống và môi trường trên phạm vi toàn thế giới. Nhiệt độ
tăng, mực nước biển dâng gây ngập lụt, gây nhiễm mặn nguồn nước, ảnh hưởng đến
nông nghiệp, gây rủi ro lớn đối với công nghiệp và các hệ thống kinh tế - xã hội
trong tương lai.

(a) Môi trường trước đây

(b) Môi trường hiện nay

(c) Ngập lụt do triều cường
(d) Lúa chết do nhiễm mặn
Tác động nặng nề của biến đổi khí hậu tại Việt Nam
Ở Việt Nam trong khoảng 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm đã tăng
khoảng 0,5 - 0,7oC, mực nước biển đã dâng khoảng 20cm[7]. Biến đổi khí hậu làm


2

xuất hiện nhiều biểu hiện bất thường của thời tiết như thiên tai, đặc biệt là bão, lũ,
hạn hán ngày càng gia tăng về số lượng, cường độ và mức độ ảnh hưởng. Thủy lợi
là một trong những lĩnh vực chịu tác động mạnh mẽ nhất của biến đổi khí hậu được
thể hiện rõ nhất về lượng nước, mùa khô nước ít hơn nhưng mùa mưa nước đến
nhiều hơn, trong khi đó cùng với quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá thì nhu
cầu dùng nước gia tăng đột biến, nhiều hệ thống thuỷ lợi không đáp ứng được yêu
cầu tiêu, yêu cầu cấp nước.
Nhận thức rõ ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, Chính phủ Việt Nam đã phê
duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu. Một trong
những nội dung quan trọng của Chương trình là xây dựng và cập nhật kịch bản biến
đổi khí hậu để phù hợp với từng lĩnh vực phát triển trong xã hội. Đây là định hướng
để các Bộ, ngành, địa phương đánh giá tác động của biến đổi khí hậu, xây dựng và

triển khai kế hoạch hành động ứng phó, trong đó có vấn đề về an toàn hồ đập.
An toàn của các hồ chứa bị đe doạ do có sự phân bố lại lượng nước mưa theo
không gian và thời gian đã có nhiều thay đổi so với thiết kế ban đầu (bởi các hồ
chứa được xây dựng cách đây đã lâu), đó là hiện tượng những vùng thì mưa rất lớn,
vùng ít mưa; thời gian mưa tập trung ngắn, hạn hán kéo dài; xuất hiện nhiều hơn,
phức tạp hơn, cường độ mạnh hơn, nhiều lúc xuất hiện trường hợp vượt mức thiết
kế ban đầu.
Nước là tài nguyên quý giá vô cùng quan trọng đối với con người. Nước cần
cho sản xuất nông nghiệp, thủy sản, công nghiệp và các nghành kinh tế khác. Nước
còn cần cho phát triển thủy điện và giao thông. Nước đóng vai trò quan trọng trong
việc duy trì sự bền vững của môi trường…
Vì vậy một trong những giải phải để sử dụng hiệu quả nguồn nước hiện nay do
biến đổi khí hậu là tăng dung tích hiệu quả hồ chứa để đảm bảo sự phát triển bền
vững của hệ thống đầu mối công trình, phục vụ nhu cầu sử dụng nước sản xuất và
sinh hoạt là một vấn đề hết sức quan trọng và đặc biệt có ý nghĩa hiện nay.
Nhưng vấn đề đặt ra khi tăng dung tích hiệu quả của hồ chứa làm thay đổi cấp
công trình, các chỉ tiêu thiết kế, hệ số an toàn ổn định…ảnh hưởng tới sự làm việc


3

của toàn bộ kết cấu công trình đập đất. Một trong những vấn đề cốt lõi của đập đất
cần được xử lý chính là ổn định thấm qua đập.
Vì vậy việc nghiên cứu một giải pháp kỹ thuật chống thấm an toàn công trình
đập đất khi được mở rộng tôn cao trong điều kiện biến đổi khí hậu và tăng thêm nhu
cầu cấp nước hiện nay, phù hợp với điều kiện của Việt Nam là hết sức cần thiết.
Đề tài luận văn: “Giải pháp kỹ thuật chống thấm cho đập đất khi được tôn
cao mở rộng do nhu cầu sử dụng nước và biến đổi khí hậu ” sẽ tập trung nghiên
cứu phương pháp tính toán thấm, những giải pháp chống thấm cho đập khi được
nâng cao mở rộng nhằm đảm bảo kinh tế kỹ thuật, mỹ thuật.

II. Mục đích của đề tài:
- Nghiên cứu các giải pháp chống thấm cho đập đất khi đập được tôn cao mở
rộng.
- Đề xuất giải pháp kỹ thuật chống thấm phù hợp ứng với điều kiện làm việc
cho hồ chứa cụ thể khi được tôn cao mở rộng.
- Tính toán ổn định thấm, ổn định cho đập đất sau khi được tôn cao mở rộng
đảm bảo an toàn hồ chứa.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :
- Đối tương nghiên cứu: đập đất
- Giới hạn khuôn khổ nghiên cứu của luận văn:
Nghiên cứu tổng quan hồ chứa bằng đập đất ở Việt Nam;
Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp tính toán thấm;
Nghiên cứu các giải pháp chống thấm khi nâng cao mở rộng đập đất;
Phân tích điều kiện kỹ thuật để sử lý thấm cho công trình cụ thể;
Kiểm tra đánh giá ổn định tổng thể của công trình.
IV. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Cách tiếp cận:
Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân
khoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu về
thấm của đập đất trong nước đã có kết hợp tìm hiểu, thu thập, và phân tích đánh giá


4

các tài liệu có liên quan, đo đạc khảo sát thực tế hiện trạng những vị trí đề xuất các
giải pháp, từ đó đề ra phương án cụ thể phù hợp với tình hình điều kiện làm việc
của đập khi nâng cấp mở rộng.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu.
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm

ứng dụng.
+ Phương pháp chuyên gia.
+ Phương pháp phân tích, tổng hợp.
IV. Kết quả đạt được của luận văn:
Tổng quan về tình hình hồ chứa bằng đập đất hiện nay ở Việt Nam;
Phương pháp tính toán thấm cho đập đất, đặc biệt là phương pháp phần tử
hữu hạn;
Đưa ra các giải pháp chống thấm đang được sử dụng hiệu quả ở nước ta và
trên thế giới;
Đề xuất giải pháp chống thấm cho công trình cụ thể khi được tôn cao.


5

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT Ở VIỆT NAM
1.1. Tổng quan về hồ chứa ở Việt Nam
Hồ chứa nước có một vị trí quan trọng trong điều chỉnh dòng chảy phục vụ các
yêu cầu dùng nước khác nhau, mặt khác hồ chứa nước còn là công trình phòng
chống lũ, giảm nhẹ thiên tai. Vì vậy, an toàn hồ chứa mang một ý nghĩa đặt biệt,
nhất là hiện nay vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn ra theo hướng tăng bất
lợi cho an toàn hồ đập.
Việt Nam là một trong những nước có nhiều hồ chứa. Theo điều tra của dự án
UNDP 7/2002 thì Việt Nam có khoảng 10.000 hồ chứa lớn nhỏ, trong đó hồ đập lớn
có khoảng 180 hồ đứng vào hàng thứ 24 trong các nước có số liệu thống kê của
ICOLD (Ủy hội Đập lớn Thế giới). Theo con số thống kê của Bộ Nông nghiệp
&PTNT năm 2002 cả nước ta đã có 1967 hồ (dung tích mỗi hồ trên 2.105x103m3);
trong đó có 10 hồ thủy điện có tổng dung tích 19 tỷ m3 còn lại là 1957 hồ thủy nông
với dung tích 5,84 tỷ m3. Nếu chỉ tính các hồ có dung tích từ 1 triệu m3 nước trở lên
thì hiện nay có 587 hồ có nhiệm vụ tưới là chính. Các hồ chứa phân bố không đều
trên phạm vi toàn quốc, trong số 61 tỉnh thì có 41 tỉnh thành có hồ chứa nước. Các

tỉnh miền Bắc và miền Trung có diện tích tự nhiên chiếm 64,3%, dân số chiếm
60,3% của toàn quốc nhưng số hồ chiếm tới 88,2% số hồ của toàn quốc. Các hồ
được xây dựng trong từng thời kỳ phát triển của đất nước, số hồ xây dựng từ năm
1960 trở về trước chiếm khoảng 6%, từ 1960 đến 1975 chiếm 44% và từ 1975 đến
nay chiếm 50%.[13]
Bảng 1.1:

So sánh trữ lượng nước Miền Bắc và Miền Trung so với toàn quốc


6

Hình 1.1:

Biểu đồ phân bố hồ chứa nước trên toàn quốc (dung tích >200000m3)

Hiện nay đập vật liệu địa phương đóng vai trò chủ yếu, tương đối đa dạng và
được đắp bằng vật liệu khác nhau, chủ yếu là đập đất.
Bảng 1.2:
TT

Tên hồ

Thống kê một số đập đất lớn ở Việt Nam
Tỉnh

Hmax (m)

Năm hoàn thành

1

Suối Hai

Hà Tây

29,00

1964

2

Đa Nhim

Lâm Đồng

38,00

1963

3

Thượng Tuy

Hà Tĩnh

25,00

1964

4

Cẩm Ly

Quảng Bình

30,00

1965

5

Tà Keo

Lạng Sơn

35,00

1972

6

Cấm Sơn

Bắc Giang

41,50

1974

7

Vực Trống

Hà Tĩnh

22,80

1974

8

Đồng Mô

Hà Tây

21,00

1974

9

Tiên Lang

Quảng Bình

32,30

1978

10

Pa Khoang

Lai Châu

26,00

1978

11

Hòa Bình

Hòa Binh

128,00

1978

12

Yên Mỹ

Thanh Hóa

25,00

1980

13

Yên Lập

Quảng Ninh

40,00

1980


7

14

Vĩnh Trinh

Quảng Nam

23,00

1980

15

Núi Một

Bình Định

32,50

1980

16

Liệt Sơn

Quảng Ngãi

29,00

1981

17

Phú Ninh

Quảng Nam

40,00

1981

18

Núi Cốc

Thái Nguyên

27,00

1982

19

Xạ Hương

Vĩnh Phúc

42,00

1982

20

Sông Mực

Thanh Hóa

33,40

1983

21

Quất Động

Quảng Ninh

22,60

1983

22

Xạ Hương

Vĩnh Phúc

41,00

1984

23

Hội Sơn

Bình Định

29,00

1985

26

Núi Một

Bình Định

30,00

1986

27

Tuyền Lâm

Lâm Đồng

32,00

1987

28

Đá Bàn

Khánh Hòa

42,50

1988

29

Khe Tân

Quảng Nam

22,40

1989

30

Khe Chè

Quảng Ninh

25,20

1990

31

Phú Xuân

Phú Yên

23,70

1996

32

Thuận Ninh

Bình Định

29,20

1996

33

Sông Quao

Bình Thuận

40,00

1997

34

Ayun Hạ

Gia Lai

36,00

1999

35

Sông Hinh

Phú Yên

50,00

2000

36

Easoupe thượng

Đăk Lắc

27,00

2005

37

Sông Sắt

Ninh Thuận

29,00

2007

38

Sông Sào

Nghệ An

30,00

2010

39

Hà Động

Quảng Ninh

30,00

2011

40

La Mơ

Đăk Lắc

32,00

2012

Vai trò hồ chứa nước:
Tài nguyên nước luôn biến động theo thời gian, không gian và trong quản lý
khai thác nó luôn tồn tại hai mặt: mặt lợi và gây hại. Để hạn chế tối đa tính gây hại


8

và phát huy mặt lợi của tài nguyên nước không chỉ cần giải pháp hợp lý mà còn cần
một chế độ quản lý, kiểm soát quá trình hoạt động của nước. Vì thế cần thiết lập và
sử dụng “Quy hoạch quản lý khai thác trong suốt quá trình hoạt động của tài nguyên
nước” cho hoạt động của con người.
Việt Nam là nước có nhiều tiềm năng về nguồn nước. Tuy nhiên nguồn nước
bị chi phối mạnh mẽ bởi các yếu tố khí hậu nhiệt đới gió mùa cũng như địa hình
phức tạp, bị chia cắt nhiều nên sự phân bố của nó rất không đồng đều theo không
gian và thời gian. Sự phân bố mưa không đồng đều trên lãnh thổ dẫn đến tình trạng
nơi này có nguồn nước dồi dào, mật độ sông suối lớn, nơi khác lại khan hiếm nguồn
nước, đất đai khô cằn. Hàng năm dòng chảy trong các sông suối của nước ta tập
trung chủ yếu vào các mùa mưa, một số sông suối trong mùa khô nguồn nước hầu
như không có. Chính sự phân bố không đồng đều của nguồn nước là nguyên nhân
gây khó khăn, làm phát sinh mâu thuẫn giữa tiềm năng nguồn nước và nhu cầu sử
dụng nó để phát triển sản xuất và đời sống của con người.
Để giải quyết mâu thuẫn này, ngay từ thời tiền sử con người đã biết dùng biện
pháp công trình thủy lợi để chế ngự khai thác nguồn nước phục vụ lợi ích của mình.
Ở Việt Nam công tác thủy lợi trong sự nghiệp chinh phục các dòng sông phục vụ
nền kinh tế quốc phòng toàn dân luôn được coi trọng và đánh giá cao. Trong hệ
thống công trình thủy lợi, hồ chứa nước được coi là bộ phận chủ yếu nhất vì chúng
có khả năng điều tiết dòng chảy cả theo thời gian và không gian, là một trong những
giải pháp hiệu quả nhất, nhằm giảm tối đa tính gây hại và nâng cao đáng kể lợi ích
của tài nguyên nước trong nhiệm vụ khai thác tài nguyên này phục vụ kinh tế xã
hội. Bởi vậy không chỉ ở Việt Nam mà hầu hết các nước trên thế giới, hồ chứa nước
được xem là một giải pháp chủ yếu trong khoa học thủy lợi.
Hồ chứa vừa và lớn không chỉ với nhiệm vụ cấp nước cho sản xuất nông
nghiệp, phát điện, thủy sản, du lịch… mà còn có vai trò quan trọng trong phòng
chống lũ, góp phần đáng kể trong việc giảm tác hại của thiên tai hàng năm. Việc sử
dụng vận hành liên hồ chứa có tác dụng rất lớn trong việc điều tiết nguồn nước đặc
biệt về mùa khô nhằm đảm bảo an sinh xã hội.

9

1.2. Thực trạng làm việc của đập đất ở Việt Nam
Đập thường chiếm một vị trí quan trọng trong cụm công trình đầu mối của các
hồ chứa hoặc các công trình đập dâng. Ở nước ta, đập đất được xây dựng rất phổ
biến do đặc điểm an toàn, kinh tế và đảm bảo vệ sinh môi trường xây dựng. Đập đất
có thể xây dựng trên nhiều loại nền, dễ thích ứng với độ lún của nền, ít bị nứt nẻ
gây phá hoại đập…
Hiện nay nước ta đã xây dựng và đưa vào khai thác trên 6648 hồ chứa các
loại, với tổng dung tích theo thiết kế là 49,88 tỷ m3 nước. Trong tổng số 2198 hồ
chứa có dung tích lớn hơn 200 nghìn m3 nước, nhiều hồ có dung tích từ vài chục
đến vài trăm triệu m3 nước. Hồ chứa có nhiệm vụ cấp nước tưới phục vụ cho sản
xuất trong mùa khô, cấp nước sinh hoạt cho con người và vật nuôi, điều tiết lũ để
phòng, tránh, giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản nhân dân
vùng hạ lưu, cải tạo môi trường sinh thái. Các hồ chứa phân bố không đều trên
phạm vi toàn quốc, tập trung chủ yếu ở các tỉnh miền Bắc và miền Trung Việt Nam.
Đa số các đập đất được xây dựng từ những năm 60-80 (Các đập được xây
dựng thời kỳ trước năm 1960 khoảng 6%, từ 1960 đến 1975 khoảng 44%, từ 1975
đến nay khoảng 50% - Theo chiều cao đập có khoảng 20% số đập là cấp ba, hơn
70% đập là cấp bốn và cấp năm, còn lại khoảng 10% là đập từ cấp hai trở lên) của
thế kỷ trước bằng đất pha tàn tích sườn đồi, đất Bazan, đất ven biển miền Trung;
đến nay do thời gian sử dụng lâu năm và tác động của thời tiết nên các công trình đã
bị xuống cấp nghiêm trọng. Hiện nay có khoảng 1200 hồ chứa bằng đập đất đã đến
thời kỳ xuống cấp, đồng thời do biến đổi khí hậu làm thay đổi chế độ thủy văn dòng
chảy nên cần phải được tu bổ nâng cấp sửa chữa (Bô ̣Nông nghiệp và PTNT). Phân
tích 100 hồ chứa đã có dự án sửa chữa cải tạo hoặc nâng cấp thì 71 hồ có hiện tượng
hư hỏng ở đập.[12]
Các hư hỏng ở đập thường xảy ra là:
+ Do thấm gây ra như thấm mạnh, sủi bọt nước ở nền đập: như Đồng Mô- Hà

Tây, Suối Gai- Sông Bé, Vân Trục- Vĩnh Phúc... Thấm mạnh, sủi bọt ở vai đập như
Khe Chè- Quảng Ninh, Ba Khoang- Lai Châu, Sông Mây- Đồng Nai... Thấm mạnh


10

ở nơi tiếp giáp với tràn hoặc cống như đập Vĩnh Trinh- Đà Nẵng, Dầu Tiếng- Tây
Ninh... Loại hư hỏng biểu hiện do thấm chiếm khoảng 44,9%.
+ Hư hỏng thiết bị bảo vệ mái thượng lưu: Khoảng 85% các đập đã xây dựng
được bảo vệ mái bằng đá lát hoặc đá xây còn lại là tấm bê tông lắp gép hoặc bê tông
đổ tại chỗ. Số đập có hư hỏng kết cấu bảo vệ mái chiếm 35,4%.
+ Các hư hỏng khác như sạt mái, lún không đều, nứt, tổ mối,... chiếm khoảng
35,4%.
Hư hỏng của đập đất chủ yếu do dòng thấm gây ra, những hư hỏng này dễ dẫn
tới nguy cơ sự cố vỡ đập, ảnh hưởng tới kinh tế xã hội. Chính vì vậy cần có kế
hoạch sửa chữa, nâng cấp các đập đất không chỉ đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế
mà còn thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay.
1.3. Vai trò của nước và sự cần thiết để nâng cấp hồ chứa.

1.3.1. Sự cần thiết nâng cấp hồ chứa
Nước là một yếu tố sinh thái không thể thiếu đối với sự sống và là nguồn tài
nguyên có khả năng tự tái tạo vô cùng quý giá đối với con người. Nguồn nước
quyết định ít nhiều đến sự phát triển của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc.
Nước là mắt xích đầu tiên của chuỗi dài dinh dưỡng chủ yếu của sự sống sinh
vật, do đó ảnh hưởng của nước đến sức khỏe là rất lớn.
Tài nguyên nước là nguồn tài nguyên mà con người sử dụng cho sự phát triển
xã hội hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau. Nước được dùng trong
các hoạt động nông nghiệp, nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi
trường.
Trong phát triển nông nghiệp, nước đóng vai trò quan trọng nhất, quyết định

đến năng suất cây trồng và vật nuôi. Đặc biệt đối với các quốc gia nghèo, nơi sản
xuất nông nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế quốc dân thì nước lại càng
có ý nghĩa sống còn.
Trong phát triển công nghiệp và đô thị, nước cũng đóng vai trò to lớn. Công
nghiệp hóa, hiện đại hóa là xu hướng tất yếu trong phát triển kinh tế, xã hội của mỗi
quốc gia. Cùng với đó nhu cầu sử dụng nước cũng tăng lên.


11

Trong sinh hoạt hàng ngày, nước sạch là một nhu cầu cấp thiết của sự sống.
Thiếu nước sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng cuộc sống và là nguyên nhân phát
triển nhiều căn bệnh nguy hiểm.
Nước còn là môi trường sống của nhiều loại sinh vật từ thực vật, động vật đến
vi sinh vật.
Nước còn được xem là nguồn khoáng sản và năng lượng to lớn của nhân loại.
Đây là một nguồn tài nguyên cần được con người khai thác và sử dụng hợp lý.

1.3.2. Vai trò của nước
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, có lượng mưa bình quân hàng
năm lớn (1800 – 2000 mm) và có một hệ thống sông ngòi chằng chịt, tạo nên nguồn
nước rất phong phú. Nếu tính các sông có độ dài trên 10km thì có tới 2500 con
sông, với tổng chiều dài lên tới 52000 km. Trong đó hai hệ thống sông lớn nhất của
cả nước là sông Hồng và sông Cửu Long đã tạo nên hai vùng đất trù phú nhất cho
phát triển nông nghiệp Việt Nam. Bên cạnh đó, hệ thống sông ngòi ở miền Trung
cũng rất phong phú, tạo nên các đồng bằng ven biển, tuy nhỏ hẹp nhưng rất quan
trọng trong việc phát triển nông nghiệp khu vực miền Trung.
Tuy nhiên, do lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng trong năm; tập
trung chủ yếu vào các tháng mùa mưa, từ tháng 4-5 đến tháng 9-10, trừ vùng duyên
hải miền Trung, mùa mưa đến muộn và kết thúc muộn 2-3 tháng nên thường gây ra

úng lụt trong mùa mưa và khô hạn trong mùa khô đặc biệt ở các tỉnh miền Trung,
nơi có địa hình dốc và hệ thống sông ngòi ngắn. Hơn thế nữa, phía thượng nguồn
cũng xây dựng các hồ chứa nước thuộc nước bạn làm ảnh hưởng đến nguồn nước
chảy vào lãnh thổ nước ta, đặc biệt vào mùa khô.
Trong khi đó lượng nước cần với lượng mưa mùa kiệt mức độ sử dụng ở Bắc
Bộ là 79,6%, ở Bắc Trung Bộ là 46,5%, ở Nam Trung Bộ là 98,7%, ở Tây Nguyên
là 97%, ở Đông Nam Bộ là 72%, ở đồng bằng sông Cửu Long là 34,7%. Đặc biệt là
tác động của biến đổi khí hậu đến dòng chảy năm rất khác nhau giữa các vùng/ hệ
thống sông trên lãnh thổ Việt Nam. Theo kịch bản biến đổi khí hậu trung bình B2,
dòng chảy năm trên các sông ở Bắc Bộ, phần phía bắc của Bắc Trung Bộ có xu


12

hướng tăng phổ biến dưới 2% vào thời kỳ 2040-2059 và lên tới 2% đến 4% vào thời
kỳ 2080–2099. Trái lại, từ phần phía nam Bắc Trung Bộ đến phần phía bắc của
Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ (hệ thống sông Đồng Nai), dòng chảy năm lại có
xu thế giảm, thường dưới 2% ở sông Thu Bồn, Ngàn Sâu, nhưng giảm mạnh ở hệ
thống sông Đồng Nai, sông Bé từ 4% đến 7% vào thời kỳ 2040-2059 và 7% đến 9%
vào thời kỳ 2080–2099. Biến đổi khí hậu có xu hướng làm suy giảm dòng chảy mùa
cạn, so với hiện tại dòng chảy mùa cạn phổ biến giảm từ 2% đến 9% vào thời kỳ
2040-2059 và từ 4% đến 12% vào thời kỳ 2080–2099.[8]
Vì vậy để thích ứng với biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế xã hội thì một số
giải pháp cần lập:
+ Lập quy hoạch phát triển bền vững tài nguyên nước các lưu vực sông, các
vùng trên cơ sở gắn kết với quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội của cả nước. Trước
tiên rà soát, xây dựng các hồ thuỷ lợi, thuỷ điện; hệ thống đê điều…có tính đến biến
đổi khí hậu.
+ Củng cố, nâng cấp, hoàn thiện và xây dựng bổ xung các hệ thống công trình
khai thác, sử dụng các nguồn nước như: đập dâng, hồ chứa thuỷ lợi và thuỷ điện, hệ

thống kênh mương tưới tiêu, giếng lấy nước ngầm, bể chứa…nhằm nâng cao hiệu
quả khai thác tài nguyên nước của các công trình và đảm bảo vận hành an toàn.
Như vậy để có trữ lượng nước dồi dào thì giải pháp hiệu quả nhất đối với sử
dụng nguồn nước là nâng cấp và tôn cao các hồ chứa đảm bảo yêu cầu phát triển
kinh tế - xã hội.
1.4. Các giải pháp nâng cao hiệu quả làm việc của hồ chứa

1.4.2. Giải pháp quản lý khai thác
Lập và thực hiện kế hoạch phân phối tài nguyên nước một cách khoa học, hợp
lý trên hệ thống. Cần kiểm tra rà soát thống kê các loại diện tích được cấp nước để
lập kế hoạch dùng nước cụ thể chính xác hơn. Thực hiện theo dõi và đánh giá hiệu
quả tưới tiêu và cấp thoát nước thường xuyên qua các năm khai thác công trình thủy
lợi. Các cấp kênh nội đồng đã giao cho địa phương trực tiếp quản lý cần có các cán
bộ có chuyên môn. Việc điều hành quản lý hồ chứa cần chặt chẽ, cần lập và thực


13

hiện quy trình vận hành, điều tiết đặc biệt là hồ lớn, liên hồ, quy trình đóng mở
phân phối nước trên hệ thống kênh mương theo kế hoạch, nhất là quy trình điều tiết
xả lũ. Thực hiện được thường xuyên việc kiểm tra theo dõi đo đạc, quan trắc các
thông số cần thiết để đánh giá hoạt động của công trình để phát hiện kịp thời các hư
hỏng để có kế hoạch sửa chữa phù hợp, kịp thời [7].

1.4.3. Giải pháp về cơ chế, chính sách
1.4.3.1. Củng cố, cụ thể hóa các cơ chế chính sách hiện tại
Rà soát lại hệ thống cơ chế chính sách đang được áp dụng tại hệ thống thủy lợi
để tìm ra những mâu thuẫn, bất cập từ đó có cơ sở để hoàn thiện, đổi mới cơ chế.
Chính sách mới ban hành cần được tham khảo từ các địa phương và cần lấy ý kiến
từ đơn vị quản lý, tổ chức, cá nhân dùng nước trước khi ban hành. Việc cụ thể hóa

các chủ trương, chính sách của Nhà nước về quản lý hệ thống thủy nông cần căn cứ
vào tình hình thực tế để có những văn bản hướng dẫn đi kèm khi triển khai thực
hiện.
Ở cấp Trung ương : Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (Bộ NN&PTNT)
là cơ quan giúp Chính phủ thực hiện chức năng quản lý nhà nước về an toàn các đập
thuộc Bộ quản lý trên phạm vi toàn quốc. Tổng Cục Thủy lợi (trước đây là Cục
Thủy lợi) là cơ quan trực tiếp tham mưu giúp Bộ NN&PTNT thực hiện chức năng
năng nói trên. Hiện nay trong cơ cấu tổ chức bộ máy của Tổng Cục có “Tổ An toàn
đập “ là bộ phận chuyên trách về An toàn đập, thuộc Tổng Cục Thủy lợi tham mưu
giúp Bộ NN&PTNT thực hiện chức năng quản lý nhà nước về An toàn đập.
Đối với hồ có quy mô lớn, tưới và cấp nước cho nhiều tỉnh, thành phố; Bộ
NN&PTNT quyết định thành lập Công ty TNHHNN một thành viên để quản lý khai
thác, bảo vệ hồ. Đây là đơn vị quản lý trực thuộc Bộ NN&PTNT.
Ở cấp Địa phương: UBND Tỉnh thực hiện chức năng quản lý nhà nước về an
toàn các đập thuộc địa bàn Tỉnh. Sở NN&PTNT là cơ quan tham mưu giúp UBND
tỉnh thực hiện chức năng quản lý nhà nước về An toàn đập thuộc địa bàn tỉnh. Ở các
Tỉnh, Thành phố có đập Sở NN&PTNT hầu hết đều có Chi Cục Thủy lợi là cơ quan
giúp Sở tham mưu UBND tỉnh thực hiện chức năng quản lý Nhà nước về An toàn


14

đập. Tùy theo tình hình cụ thể của từng tỉnh thành phố Chi Cục Thủy lợi bố trí các
bộ phận chuyên trách về an toàn đập hoặc lồng ghép với bộ phận quản lý công trình
nói chung.
1.4.2.2.Nâng cao năng lực của đội ngũ thực thi cơ chế chính sách tại địa phương
Tổ chức các lớp tập huấn nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng của đội ngũ
cán bộ quản lý tại cơ sở, phát triển tổ chức PIM (quản lý thủy nông có sự tham gia
của người dân). Đây là đội ngũ trực tiếp làm việc với các hộ dùng nước, sự nắm
vững cơ chế chính sách của họ sẽ góp phần vào việc tuyên truyền, vận động người

dân hiểu rõ và thực hiện tốt các cơ chế chính sách.

1.4.4. Giải pháp về điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội
1.4.3.1.Giải pháp điều kiện tự nhiên
Ngăn chặn sự chặt phá rừng đầu nguồn để hạn chế suy thoái bề mặt lưu vực
làm cho lượng nước mưa thấm xuống đất được giữ lại nhiều hơn trên lưu vực, tăng
lưu lượng mùa kiệt về hồ chứa đồng thời giảm sự thiệt hại do lũ quét.
1.4.3.2.Giải pháp điều kiện kinh tế - xã hội
Hạn chế việc phát triển các khu công nghiệp trên diện tích đất nông lâm
nghiệp để diện tích rừng không bị ảnh hưởng, đồng thời tăng diện tích phát triển
rừng bằng cách giao khoán cho các hộ gia đình không chỉ đảm bảo về mặt mở rộng
diện tích rừng mà còn phát triển kinh tế rừng một cách có hiệu quả.
1.5. Kết luận chương 1
Qua tình hình tổng quan chung thấy rằng nước ta có số lượng hồ đập khá lớn,
hầu hết các đập của nước ta là đập đất, xây dựng đã lâu nhưng các công trình này
làm việc đã xuống cấp nghiêm trọng, đặc biệt là các hồ chứa vừa và nhỏ.
Hơn nữa, nước ta có nguồn tài nguyên nước khá dồi dào nhưng phân bố không
đều về không gian và thời gian, mùa lũ thì lưu lượng rất lớn nhưng mùa cạn thì rất ít
nên giải pháp sử dụng và kiểm soát nguồn tài nguyên nước là xây dựng hồ chứa đã
được ứng dụng. Hiện nay do sự phát triển kinh tế xã hội, đồng thời biến đổi khí hậu
đang diễn ra rất mạnh mẽ làm cho tài nguyên nước ngày càng cạn kiệt nên để tăng


15

hiệu quả sử dụng tài nguyên nước thì giải pháp gia cố nâng cấp tôn cao các hồ chứa
hiện có là một trong các giải pháp hiệu quả nhất.
Tuy nhiên để hồ chứa làm việc hiệu quả, an toàn cần có những giải pháp hiệu
quả về cơ chế chính sách và đào tạo nhân lực nhằm phát huy làm việc tối đa của
mỗi hồ chứa và của liên hồ.

Như vậy, có thể nói việc nâng cấp hồ chứa trong điều kiện hiện này là cần
thiết để sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên nước phục vụ phát triển kinh tế xã
hội và thích ứng với biến đổi khí hậu. Sự phân tích, đánh giá và tổng quan đập đất ở
nước ta có ý nghĩa quan trọng và là tiền đề cho việc nghiên cứu, đề xuất các giải
pháp xử lý thấm cho nền khi đập đất được mở rộng tôn cao.
1.6. Những vấn đề nghiên cứu của luận văn
Trên cơ sở phân tích vai trò quan trọng của nước, nhu cầu dùng nước và biến
đổi trong thời kỳ hiện nay nên việc nâng cấp tôn cao mở rộng hồ chứa là cần thiết
không chỉ đảm bảo phát triển kinh tế xã hội mà còn đảm bảo an toàn hồ chứa. Trong
phạm vi luận văn này, tác giả tập trung đi sâu vào nghiên cứu một số nội dung sau
đây:
+ Nghiên cứu các phương pháp chống thấm cho đập đất;
+ Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp kỹ thuật chống thấm cho đập khi được tôn
cao mở rộng trong các điều kiện khác nhau;
+ Nghiên cứu ứng dụng giải pháp chống thấm cho công trình thực tế khi được
tôn cao mở rộng.


16

CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH THẤM QUA ĐẬP ĐẤT VÀ CÁC GIẢI
PHÁP CHỐNG THẤM KHI NÂNG CẤP ĐẬP
2.7. Sự hình thành dòng thấm

2.7.1. Ý nghĩa việc nghiên cứu thấm
Dòng thấm luôn hình thành trong môi trường lỗ rỗng khi có sự chênh lệch
mực nước, dòng thấm mạnh hay yếu phụ thuộc vào các yếu tố như: môi trường
thấm, cột nước thấm. Đánh giá thấm được xem xét thông qua ảnh hưởng của nó tới
ổn định và hiệu quả làm việc của công trình.
Đối với công trình thủy lợi, mục đích xây dựng đập nhằm tạo đầu nước vùng

thượng lưu của hồ chứa, nhưng lại tạo ra chênh lệch cột nước giữa thượng lưu và hạ
lưu nên vấn đề thấm cần kiểm toán tỷ mỉ. Đối với đập đất, nếu không kiểm soát
được dòng thấm có thể gây ra một số hư hỏng:
- Các hạt đất dịch chuyển cùng dòng thấm, dẫn đến hiện tượng xói ngầm, hình
thành hang thấm tập trung trong thân và nền đập.
- Làm bão hòa, tạo ra áp lực đẩy ngược, lực thấm nên các công trình bảo vệ
đập.
Như vậy nghiên cứu thấm là tìm ra quy luật chuyển động của dòng thấm, phụ
thuộc vào hình dạng, kích thước các bộ phận công trình là biên dòng thấm, địa chất
nền công trình; xác định các đặc trưng phân bố áp lực thấm lên bộ phận công trình,
phân bố gradient thấm trong miền thấm và trị số lưu lượng thấm. Trên cơ sở này,
thiết kế bộ phận chống thấm, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn của công trình và
tính kinh tế của phương án [16].

2.7.2. Sự hình thành dòng thấm
Đất được tạo thành bởi các hạt đất, các hạt đất tự sắp xếp với nhau tạo thành
khung cốt đất có nhiều lỗ rỗng, trong lỗ rỗng thường chứa nước và khí. Do đó, đất
gồm 3 thành phần hợp thành: thể rắn, thể lỏng và thể khí. Dưới tác dụng của trọng
lực nước di chuyển qua các khe rỗng trong đất, dịch chuyển từ vị trí này sang vị trí
khác [11].


17

Chuyển động chậm của nước qua đất thường được gọi là thấm và sự chuyển
động đó cứ liên tục sẽ tạo thành dòng thấm trong lòng đất.
Dòng thấm trong môi trường đập vật liệu địa phương được chia:
+ Dòng thấm ổn định qua thân đập đất đồng chất và nền đất (hình 2.1a) hoặc
qua thiết bị chống thấm (ví dụ như tường lõi) của đập đất đá (hình 2.1b), được xác
định bởi biên cố định (3) và (4) (không thay đổi theo thời gian).

Hình 2.1:

Dòng thấm ổn định qua đập đất đồng chất (a), và qua tường
lõi của đập đất đá (b).

(1) vật liệu ít thấm nước; (2) vật liệu thấm nước; (3) đường bão hòa ban đầu; (4) giới hạn
dưới của dòng thấm.

+ Dòng thấm không ổn định với điều kiện biên thay đổi theo thời gian nhưng
môi trường thấm không đổi, như trong trường hợp mực nước hồ chứa rút xuống đột
ngột từ vị trí (I) xuống vị trí (II) (hình 2.2), khi đó nước bắt đầu thoát ra từ trong lỗ
rỗng của các vật liệu ít thấm nước, đường bão hoà sẽ thay đổi theo thời gian. Trong
lớp vật liệu thấm nước (2) thực tế nước sẽ rút đồng thời với mực nước rút trong hồ
chứa.

Hình 2.2:

Dòng thấm không ổn định khi mực nước rút xuống đột ngột

(1) vật liệu ít thấm nước; (2) vật liệu thấm nước; (3) đường bão hoà ban đầu, thay đổi theo
thời gian


18

c. Dòng thấm không ổn định trong trường hợp môi trường thấm thay đổi theo
thời gian. Môi trường thấm có thể thay đổi theo thời gian do sự nén chặt của đất sét
dưới ảnh hưởng của lực hoặc do sự làm chặt của đất cát rời sau khi chúng được xáo
trộn, ví dụ như do một vài tải trọng động.

Dòng thấm ổn định hoặc không ổn định được tính toán xác định thông qua các
phương trình vi phân tổng quát về thấm:
+ Trường hợp dòng thấm ổn định:
∂  ∂H
 kx
∂x  ∂x

∂θ
 ∂  ∂H 
+Q =
 +  ky
∂t
 ∂y  ∂y 

(2.1)

+ Trường hợp dòng thấm không ổn định:
∂  ∂H
 kx
∂x  ∂x

 ∂  ∂H
 +  ky
 ∂y  ∂y


∂H
mw γ w
+Q =
∂t



(2.2)

Trong đó:
H

: Tổng cột nước;

kx

: Hệ số thấm theo phương x;

ky

: Hệ số thấm theo phương y;

Q

: Lưu lượng biên;

t

: thời gian;

mw

: Hệ số góc đường cong lượng chứa nước với áp lực lỗ rỗng;

γw

: Trọng lượng đơn vị của nước.

2.8. Phương pháp tính thấm
Hiện nay có nhiều phương pháp tính thấm thông dụng có phương pháp phân
tích lý luận, đồ giải và thí nghiệm.
Phương pháp phân tích lý luận bao gồm phương pháp cơ học chất lỏng,
phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp thủy lực [15], [16].

2.8.2. Cơ sở lý thuyết
Chuyển động dòng thấm chính là chuyển động của các dòng nước trong đất có
chứa các lỗ rỗng, phụ thuộc vào đất nền và chênh lệch cột nước thượng hạ lưu.
Quy luật cơ bản về sự chuyển động của dòng thấm biểu thị định luật Darcy: