Nghiên cứu giải pháp an toàn cho hồ chứa sông biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa tân giang

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... viii
1. Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................1
2. Mục đích của đề tài..................................................................................................2
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ..............................................................3
1. Cách tiếp cận: ..........................................................................................................3
2. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................3
3. Phương pháp nghiên cứu: ........................................................................................3
4. Kết quả dự kiến đạt được.........................................................................................3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG
HỢP.............................................................................................................................5
1.1. Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi .........................5
1.1.1. Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế ...........................................5
1.1.2. Mục tiêu phát triển thủy lợi Việt Nam trong giai đoạn hiện nay ......................5
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về lợi dụng tổng hợp
nguồn nước ..................................................................................................................6
1.2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở nước ngoài .............................................7
1.2.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở trong nước. ..........................................10
1.3. Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập
đất trong và ngoài nước .............................................................................................14
1.3.1. Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất trên thế giới
...................................................................................................................................15
1.3.2. Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất ở Việt Nam
...................................................................................................................................16
1.4. Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nước trên thế giới ..........17
1.5. Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nước ở Việt Nam ..........18
1.6. Những đặc điểm hồ chưa nước ở Ninh Thuận ...................................................19
1.6.1. Tình hình xây dựng hồ chứa ở Ninh Thuận .....................................................19
1.6.2. Nhu cầu cấp nước của các hồ chứa ở Ninh Thuận phục vụ đa mục tiêu ........21

1.6.3. Những yêu cầu đối với hồ chứa nước của Ninh Thuận trong điều kiện biến đổi
khí hậu .......................................................................................................................21
1.6.4. Các tiêu chí để nâng cao năng lực hồ chứa ở Ninh Thuận .............................23
1.7. Kết luận chương 1 ..............................................................................................25
iii


CHƢƠNG 2. NGHIÊN CƢU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC
CẤP NƢỚC VÀ ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO HỒ CHỨA .................................26
2.1. Yêu cầu đặt ra .....................................................................................................26
2.2. Các nhóm giải pháp tổng thể ..............................................................................26
2.2.1. Nhóm các giải pháp công trình .......................................................................26
2.2.2. Nhóm các giải pháp phi công trình .................................................................30
2.3. Các giải pháp công trình cụ thể ..........................................................................31
2.3.1. Các giải pháp tăng khẩu độ tràn xả lũ ............................................................31
2.3.2. Các giải pháp tăng hệ số lưu lượng m ............................................................36
2.3.3. Giải pháp giữ nguyên tràn, nâng cao đỉnh đập kết hợp làm tường chắn song
...................................................................................................................................40
2.3.4. Kết hợp các giải pháp với nhau.......................................................................41
2.4. Yêu cầu tính toán để đảm bảo an toàn cho đập theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện
hành ...........................................................................................................................42
2.4.1. An toàn theo điều kiện chống tràn ...................................................................42
2.4.2. An toàn theo điều kiện chống thấm .................................................................42
2.4.3. An toàn ổn định mái ........................................................................................43
2.4.4. An toàn về lún ..................................................................................................43
2.5. Cơ chế và các hình thức mất ổn định của đập đất ..............................................44
2.5.1. Mất ổn định về thấm ........................................................................................44
2.5.2. Trượt mái hạ lưu ..............................................................................................45
2.5.3. Trượt mái thượng lưu khi mực nước rút nhanh...............................................46
2.6. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định của đập đất ...............................46

2.6.1. Ảnh hưởng của nước mưa và nhiệt độ.............................................................46
2.6.2. Biến dạng của nền và thân đập .......................................................................46
2.6.3. Ảnh hưởng của mực nước thượng hạ lưu đối với mái đập. .............................47
2.7. Các giải pháp xử lý khi đập bị mất ổn định ........................................................48
2.8. Các giải pháp an toàn nhằm giảm sự cố và tăng tuổi thọ công trình..................48
2.8.1. Giải pháp an toàn về thiết bị cơ khí cửa van. .................................................48
2.8.2. Các giải pháp giảm bớt bồi lắng và tăng tuổi thọ dung tích hồ chứa.............51
2.9. Kết luận chương 2 ..............................................................................................53
CHƢƠNG 3. GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH NÂNG CAO NĂNG LỰC CẤP
NƢỚC VÀ ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO HỒ CHỨA NƢỚC SÔNG BIÊU KHI
LẤY NƢỚC BỔ SUNG TỪ HỒ CHỨA TÂN GIANG .......................................54

iv


3.1. Yêu cầu cần chuyển nước từ hồ chứa nước Tân Giang sang hồ chứa nước Sông
Biêu và nâng cao năng lực cấp nước, đảm bảo an toàn cho hồ chứa nước Sông Biêu.
...................................................................................................................................54
3.1.1. Giới thiệu chung về công trình hồ chứa nước Tân Giang và hồ chứa nước
Sông Biêu ...................................................................................................................54
3.1.2. Hiện trạng năng lực phục vụ tưới của hồ chứa nước Tân Giang ...................61
3.1.3. Lượng nước xã thừa hàng năm của hồ Tân Giang .........................................63
3.1.4. Yêu cầu cần nâng cao dung tích hồ Sông Biêu ...............................................65
3.2. Xây dựng quan hệ giữa mực nước thượng lưu đến sự ổn định của đập. ............66
3.2.1. Mục đích tính toán ...........................................................................................66
3.2.2. Lựa chọn mặt cắt tính toán và các thông số tính toán ....................................66
3.2.3. Phần mềm tính toán .........................................................................................69
3.2.4. Phương pháp tính toán. ...................................................................................70
3.2.5. Trị số qcp và Jcp, Kcp .....................................................................................70
3.2.6. Kết quả tính toán. ............................................................................................71

3.2.7. Nhận xét kết quả đạt được ...............................................................................72
3.3. Xây dựng quan hệ giữa mực nước thượng lưu, chiều cao đập và dung tích hồ. 73
3.4. Xây dựng quan hệ các mực nước thượng lưu hồ với các cấp lưu lượng ΔQ từ
kênh chuyển nước vào hồ ..........................................................................................74
3.5. Đề xuất giải pháp chuyển nước từ hồ chứa nước Tân Giang sang hồ chứa nước
Sông Biêu ..................................................................................................................76
3.6. Đề xuất các giải pháp nâng cao năng lực cấp nước và đảm bảo an toàn đầu mối
cho hồ Sông Biêu khi có lượng nước đến bổ sung từ hồ Tân Giang. .......................80
3.6.1. Tính toán xác định dung tích hồ Sông Biêu để đáp ứng yêu cầu tưới theo quy
hoạch mới ..................................................................................................................80
3.6.2. Đề xuất các giải pháp ......................................................................................81
3.6.3. Tính toán các giải pháp ...................................................................................81
3.6.4. Lựa chọn giải pháp ..........................................................................................86
3.6.5. Đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cao trình đỉnh đập .......................................87
3.7. Kết luận chương 3 ..............................................................................................88
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................90
1.

Những kết quả đạt được ...................................................................................90

2.

Những tồn tại trong quá trình thực hiện luận văn ...........................................90

3.

Những kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo .............................................91

v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 - 1: Vị trí các công trình thủy lợi trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận…………..20
Hình 2 - 1: Đắp áp trúc tôn cao đập...............................................................................29
Hình 2 - 2: Mặt bằng và cắt dọc ngưỡng tràn khi được nâng cao, mở rộng .................31
Hình 2 - 3: Tràn tự do kết hợp tràn sự cố hồ Phước Trung, tỉnh Ninh Thuận ..............33
Hình 2 - 4: Tràn tự do kết hợp tràn bên xã mặt có cửa van hồ Bầu Zôn, tỉnh Ninh
Thuận .............................................................................................................................34
Hình 2 - 5: Tràn bên xã mặt có cữa van hồ chứa Nước Ngọt, tỉnh Ninh Thuận ...........34
Hình 2 - 6: Mặt bằng và cắt ngang ngưỡng tràn zích zắc ..............................................37
Hình 2 - 7: Hình thức cấu tạo tràn labyrinth kiểu ngưỡng răng cưa [14] ......................37
Hình 2 - 8: Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn đặc biệt ....................................................37
Hình 2 - 9: Mô hình tràn sông Móng (nhìn từ thượng lưu) ...........................................39
Hình 2 - 10: Mô hình 1/2 tràn Phước Hòa (nhìn từ thượng lưu) ...................................39
Hình 2 - 11: Đập tràn phím Piano Liege ở Bỉ ...............................................................40
Hình 2 - 12: Lắp ghép cửa van phụ phía trên ................................................................40
Hình 3 - 1: Bản đồ vị trí Hồ chứa nước Tân Giang và hồ chứa nước Sông Biêu .........54
Hình 3 - 2: Ảnh vệ tinh cụm công trình đầu mối hồ Tân Giang ...................................57
Hình 3 - 3: Ảnh vệ tinh cụm công trình đầu mối hồ Sông Biêu ....................................60
Hình 3 - 4: Mặt cắt điển hình lòng suối tại D8 đập chính Trà Van sau điều chỉnh .......66
Hình 3 - 5: Sơ đồ tính toán (MC D8 - đập Trà Van) .....................................................67
Hình 3 - 6: Sơ đồ đường bão hòa và đẳng Gradien XY trường hợp MNTL 103,00m ..68
Hình 3 - 7: Sơ đồ đường bão hòa và đẳng Cột nước trường hợp MNTL 103,00m.......68
Hình 3 - 8: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái hạ lưu trường hợp MNTL 103,00m ..........68
Hình 3 - 9: Hình 3-6a: Quan hệ giữa MNTL và lưu lượng thấm đơn vị .......................72
Hình 3 - 10: Hình 3-6b: Quan hệ giữa MNTL và hệ số ổ định Kmimmin....................72
Hình 3-7a: Quan hệ giữa MNTL và gradient thấm J2...................................................72
Hình 3-7b: Quan hệ giữa MNTL và gradient thấm J3 ..................................................72
vi

Hình 3 - 11: Biểu đồ quan hệ giữa ΔH và khả năng tích thêm của hồ chứa .................74
Hình 3 - 12: Biểu đồ quan hệ giữa MNLNTK và MNLNKT với ΔQ giả thiết.............75
Hình 3 - 13: Bản đồ vị trí bố trí tuyến kênh chuyển nước .............................................76
Hình 3 - 14: Cắt dọc tuyến tràn Sông Biêu hiện trạng ..................................................82
Hình 3 - 15: Biểu đồ quá trình điều tiết lũ kết hợp tràn phụ là tràn xả sâu Btr=15m,
p=0,2% ...........................................................................................................................83
Hình 3 - 16: Biểu đồ quá trình điều tiết lũ kết hợp tràn phụ là tràn tự do Btr=55m,
p=0,2% ...........................................................................................................................84
Hình 3 - 17: Biểu đồ quá trình điều tiết lũ kết hợp tràn phụ là tràn Zích zắc
Btr=19,25m, p=0,2% .....................................................................................................85
Hình 3 - 18: Mặt bằng bố trí tràn Zích zắc ....................................................................86
Hình 3 - 19: Mặt cắt ngang nâng cao đỉnh đập kết hợp tường chắn sóng .....................88

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1 - 1: Bảng thống kê các hồ chứa hiện có trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận xếp theo
thứ tự thời gian ..............................................................................................................19
Bảng 1 - 2: Tổng hợp nhu cầu dùng nước các hồ chứa nước ở Ninh Thuận, giai đoạn
2014-2030 ......................................................................................................................21
Bảng 1 - 3: Các tiêu chí về nâng cao năng lực hồ chứa nước ở Ninh Thuận ................23
Bảng 3 - 1: Thông số kỹ thuật hồ Tân Giang ................................................................56
Bảng 3 - 2: Thông số kỹ thuật hồ Sông Biêu ................................................................58
Bảng 3 - 3: Diện tích và cơ cấu cây trồng của hồ Tân Giang........................................61
Bảng 3 - 4: Tổng hợp nhu cầu dùng nước của hồ Tân Giang theo tiêu chuẩn mới ......61
Bảng 3 - 5: Cân bằng nước chuỗi dòng chảy ứng với nhu cầu nước hiện tại của hồ Tân
Giang .............................................................................................................................62
Bảng 3 - 6: Tổng hợp lượng nước xả thừa hàng năm của hồ Tân Giang trong chuỗi 28

năm thủy văn .................................................................................................................63
Bảng 3 - 7: Tổng hợp nhu cầu dùng nước theo quy hoạch mới của hồ Sông Biêu .......65
Bảng 3 - 8: Các thông số cơ bản dùng trong tính toán ..................................................66
Bảng 3 - 9: Các chỉ tiêu sử dụng tính toán ....................................................................67
Bảng 3 - 10: Lưu lượng thấm cho phép ứng với các mực nước lũ thiết kế ...................70
Bảng 3 - 11: Kết quả tính toán ổn định ứng với các mực nước lũ thiết kế ...................71
Bảng 3 - 12: Quan hệ giữa mực nước thượng lưu và cao trình đỉnh đập ......................73
Bảng 3 - 13: Quan hệ giữa mực nước trong hồ với các cấp ΔQ giả thiết .....................74
Bảng 3 - 14: Tổng hợp lượng nước cần bổ sung cho hồ Sông Biêu để đáp ứng yêu cầu
hiện tại trong chuỗi 28 năm thủy văn ............................................................................77
Bảng 3 - 15: Kết quả tính toán kích thước kênh chuyển nước ......................................78
Bảng 3 - 16: Cân bằng nước chuỗi dòng chảy ứng với nhu cầu nước theo quy hoạch
mới của hồ Sông Biêu ...................................................................................................80
Bảng 3 - 17: Bảng so sánh kết quả tính toán điều tiết lũ các giải pháp .........................86
viii


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
Flv

Diện tích lưu vực

Qo

Lưu lượng bình quân nhiều năm

Wo

Tổng lượng bình quân nhiều năm

Q75%

Lưu lượng năm thiết kế P=75%

W75%

Tổng lượng nước đến năm thiết kế P=75%

Q1%

Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế

W1%

Tổng lượng lũ thiết kế

MNLNTK

Mực nước lớn nhất thiết kế

MNLNKT

Mực nước lớn nhất kiểm tra

MNDBT

Mực nước dâng bình thường

MNC

Mực nước chết

Vtb

Dung tích toàn bộ

Vhi

Dung tích hữu ích

Vc

Dung tích chết

Wq

Tổng lượng nước dùng hằng năm

đđ

Cao trình đỉnh đập

Bđ

Chiều rộng đỉnh đập

Lđ

Chiều dài đỉnh đập

Hđmax

Chiều cao đập lớn nhất

HTK

Cột nước tràn thiết kế

QxảTK

Lưu lượng xả thiết kế Qxả p=1%

QxảKT

Lưu lượng xả kiểm tra Qxả p=0,2%

BTR

Bề rộng tràn tự do có cửa van

K

Hệ số ổn định thấm

J

Gradient thấm

[K]cp

Hệ số an toàn ổn định nhỏ nhất của mái đập

[J]cp

Gradien cho phép của đất đắp

ix


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ninh Thuận là tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ có dải đồng bằng hẹp,
địa hình phức tạp, khí hậu nắng nóng, khô hạn quanh năm, là nơi có hệ sinh thái của
vùng bán khô hạn, có khí hậu khắc nghiệt. Trong các tháng về mùa khô, nắng nóng
kéo dài, tình hình hạn hán, thiếu nước phục vụ nông nghiệp và dân sinh diễn ra hết sức
gay gắt và thường xuyên. Phần lớn dân cư trong tỉnh sinh sống chủ yếu bằng sản xuất
nông – lâm nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Chính vì vậy, hạn hán có ảnh hưởng rất lớn
trực tiếp đến kinh tế và đời sống của người dân trong vùng.
Trong những năm gần đây do những biến động bất thường về thời tiết cùng
những nguyên nhân khác do con người đã làm cho tình trạng thiếu nước và hạn hán ở
các tỉnh Nam Trung Bộ, Tây Nguyên nói chung và Ninh Thuận nói riêng diễn biến
ngày càng nghiêm trọng và thường xuyên hơn.
Riêng các tháng đầu năm 2014, trên địa bàn toàn tỉnh lượng mưa đo được tại các
trạm khí tượng thủy văn phổ biến chỉ đạt 10mm. Tình hình mực nước trên các sông
suối duy trì ở mức thấp, các hồ chứa nước trên địa bàn tỉnh có mực nước thấp hơn mực
nước chết như hồ chứa nước Suối Lớn, hồ Ông Kinh, hồ Thành Sơn... Tình hình hạn
hán diễn ra ngày càng gây gắt, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp trên địa bàn
toàn tỉnh, thống kê sơ bộ thiệt hại do hạn hán đã ảnh hưởng đến diện tích một số cây
trồng phụ thuộc nước trời vụ Đông- Xuân 2013-2014 là 3.159 ha, trong đó: cây lúa
1.100 ha (giảm năng suất từ 30%- 70%), cây bắp 904 ha (giảm năng suất 30-70%), cây

mía 30 ha (giảm năng suất 70%) và cây thuốc lá 109 ha (giảm năng suất 70%).
Sông Lu là một nhánh của Sông Cái Phan Rang, tổng diện tích lưu vực sông là
435 km2, sông bắt nguồn từ các dãy núi cao vùng E’ Lâm với các đỉnh cao từ 1000 ÷
1700 m.
Sông có 3 nhánh sông chính hợp thành: Sông Gia, Sông Biêu và Sông Trà Van.
1


Từ năm 2000 cho đến nay trên lưu vực sông Lu đã xây dựng 3 hồ chứa loại vừa
và nhỏ là hồ Tân Giang trên lưu vực sông Gia, hồ Sông Biêu trên trên lưu vực hồ Sông
Biêu và hồ CK7 trên lưu vực nhánh của sông Lu. Các hồ chứa này làm nhiệm vụ cấp
nước tưới là chủ yếu và cắt giảm lũ cho hạ du.
Trong những năm gần đây, dưới tác động của biến đổi khí hậu làm cho nhiều
công trình chưa phát huy hết năng lực, việc cung cấp điều hòa dòng chảy chưa đáp ứng
được nhu cầu dùng nước, giảm nhẹ thiên tai. Qua quá trình khai thác vận hành các hồ
chứa này cho thấy lượng nước thừa hàng năm đổ ra biển còn khá lớn, trong khi đó nhu
cầu dùng nước ngày càng tăng và mùa mưa hàng năm Hồ Tân Giang đều phải xả nước
thừa về hạ lưu do Hồ Tân Giang có lượng dòng chảy đến lớn nhưng dung tích trữ của
hồ lại nhỏ. Trong khi đó Hồ Sông Biêu lượng nước đến không đủ để trữ đầy hồ. Mặt
khác cụm hồ chứa (Hồ Tân Giang, hồ Sông Biêu) nằm trên hai lưu vực khác nhau hồ
Tân Giang trên lưu vực sông Gia, hồ Sông Biêu trên trên lưu vực hồ Sông Biêu, hai
lưu vực này đều đổ ra sông Lu và cách nhau khoảng 5,5km. Trong bối cảnh hiện nay,
nguồn kinh phí dành cho việc đầu tư, xây dựng các hồ chứa nước mới còn rất khó
khăn, trước tình hình đó, tỉnh Ninh Thuận đã lập dự án để liên thông một số cụm hồ
chứa để đáp ứng nhu cầu dùng nước của địa phương trong phát triển kinh tế xã hội.
Các giải pháp liên thông hồ được đưa ra vẫn chưa có cơ sở khoa học đầy đủ, chưa
đánh giá được khả năng tăng thêm dung tích hồ đảm bảo an toàn đầu mối khi lấy nước
bổ sung từ lưu vực khác sang.
Vì vậy đề tài “Nghiên cứu giải pháp an toàn cho hồ chứa Sông Biêu khi lấy
nƣớc bổ sung từ hồ chứa Tân Giang” mang nhiều ý nghĩa ứng dụng thực tiễn và cấp

thiết.
2. Mục đích của đề tài
Với những phân tích về tính cấp thiết trên cho thấy mục đích của đề tài này là:
Đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ
Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang.

2


3. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
1. Cách tiếp cận:
- Tìm hiểu các tài liệu, các công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài.
2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết và đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực
cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân
Giang trước tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay.
- Ứng dụng nghiên cứu và đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước
đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan lý thuyết và thực tiễn;
- Điều tra, thu thập, tổng hợp các giải pháp điển hình đã ứng dụng trên thế giới và
ở Việt Nam.
- Phân tích, đánh giá hiện trạng hệ thống thủy lợi trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận,
từ đó đề xuất giải pháp thiết kế cụ thể cho vấn đề nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo
an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang để đáp ứng
nhu cầu sử dụng nước hiện trạng và tương lai của địa phương trong tình hình hiện nay.
4. Kết quả dự kiến đạt đƣợc
- Đánh giá được hiện trạng hệ thống công trình hồ chứa trên lưu vực sông Lu,
tỉnh Ninh Thuận.
- Đưa ra các nghiên cứu cơ sở lý thuyết và đề xuất giải pháp công trình nhằm

nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ
sung từ hồ chứa Tân Giang.
- Lựa chọn và ứng dụng giải pháp công trình cho cụm công trình Tân Giang và
Sông Biêu.
3


- Tổng hợp các giải pháp an toàn hồ chứa ở Việt Nam, các nhu cầu cải tạo, tôn
cao cao trình đỉnh đập, các công trình hồ chứa lấy nước bổ sung từ hồ chứa khác trong
thực tế và những vấn đề kỹ thuật cần xử lý khi lấy nước bổ sung cho hồ chứa.

4


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG
HỢP
1.1. Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi
1.1.1. Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế
Trong quá trình phát triển kinh tế, xã hội việc phụ thuộc vào nguồn nước trong tự
nhiên là một trở ngại rất lớn. Để giảm bớt phụ thuộc vào tự nhiên và phục vụ lợi ích
của con người thì đập và hồ chứa đã được xây dựng. Mục tiêu chính của hồ chứa là
cung cấp nước cho nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp, phát triển thủy điện hoặc
chống lũ cho hạ lưu... Ngoài ra đập và hồ chứa được xây dựng còn giúp cải thiện giao
thông thủy, cải tạo khí hậu, cảnh quan trong vùng, nuôi trồng thủy hải sản, du lịch sinh
thái ...tạo điều kiện cho dân sinh, kinh tế trong vùng phát triển.
Chính vì vậy đập và hồ chứa ngày càng được con người quan tâm, đầu tư để
mạng lại hiệu quả kinh tế cao nhất trong quá trình sử dụng.
1.1.2. Mục tiêu phát triển thủy lợi Việt Nam trong giai đoạn hiện nay
a) Mục tiêu chung
- Phát triển thủy lợi theo hướng bền vững, hiện đại hoá, tăng mức đảm bảo cấp

nước cho các ngành kinh tế; đảm bảo sản xuất nông nghiệp ổn định, an ninh lương
thực quốc gia;
- Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra, từng bước
thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
b) Mục tiêu đến năm 2030
Mục tiêu 1: Cấp nước phục vụ dân sinh kinh tế.
- Đáp ứng nguồn nước phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt cho dân cư đô thị và
nông thôn theo tiêu chuẩn đã được ban hành.
- Đáp ứng nguồn nước phục vụ phát triển công nghiệp, quan tâm vùng khan hiếm
nước.
5


- Đảm bảo tưới, tiêu nước chủ động phục vụ phát triển vùng cây ăn quả, nuôi
trồng thuỷ sản và sản xuất muối tập trung.
Mục tiêu 2: Tiêu thoát nước và bảo vệ môi trường nước.
- Chủ động và nâng cao tần suất đảm bảo tiêu nước cho các đô thị lớn có tính đến
tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng.
- Tăng cường khả năng tiêu thoát ra các sông chính, tăng diện tích tiêu bằng động
lực, đảm bảo tiêu thoát nước ở những vùng đồng bằng.
- Đảm bảo môi trường nước trong các hệ thống đạt tiêu chuẩn nước tưới.
Mục tiêu 3: Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai.
- Nâng cao mức bảo đảm an toàn phòng chống thiên tai bão lũ, lụt. Triển khai
thực hiện Chiến lược quốc gia phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020.
- Từng bước nâng cao khả năng chống lũ của các hệ thống đê sông với tần suất
thiết kế
- Đảm bảo an toàn công trình hồ chứa, đê, kè, cống, ổn định bờ sông, bờ biển.
Mục tiêu 4: Nâng cao hiệu quả quản lý, khai thác các công trình thủy lợi, đảm
bảo phát huy trên 90% năng lực thiết kế.
Mục tiêu 5: Đưa trình độ khoa học công nghệ thủy lợi ứng dụng cho quá trình

xây dựng, quản lý vận hành các công trình.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về lợi dụng tổng hợp
nguồn nƣớc
Mấy năm gần đây tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng đã bắt đầu xuất
hiện, hiện tượng mưa lũ lớn vượt tần suất thiết kế xảy ra và tình hình hạn hán thường
xuyên xảy ra làm cho nhiều hồ chứa bị thiếu hụt dung tích trữ, đã gây ra những khó
khăn cho việc vận hành và bảo vệ công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, đặc biệt là các hồ
chứa về mùa mưa lũ. Nhận biết được đúng các nguyên nhân gây ra lũ lụt hạn hán,
thiếu nước của vùng hạ du để có những giải pháp nhằm khắc phục, giảm thiểu tác hại
là vô cùng cần thiết, để tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội miền Trung.
6


1.2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
1.2.1.1. Một số nghiên cứu về quản lý vận hành hồ chứa và chuyển nước giữa các lưu
vực
Theo thống kê của Viện Tài nguyên nước Thế giới thì trong số 106 lưu vực sông
lớn của thế giới thì có 46% chịu ảnh hưởng lớn từ các công trình ngăn sông làm thay
đổi chế độ dòng chảy. Ở Mỹ và Châu Âu có tới 60  65% số lưu vực sông bị thay đổi
dòng chảy do các công trình trên sông gây ra. Tổng dung tích thiết kế của các đập lớn
đạt khoảng 6.000.106m3 sẽ điều tiết một lượng nước ngọt rất lớn của các lưu vực sông.
Nhiều vấn đề của các nước ven sông đang phải đối mặt liên quan đến sự thay đổi về
lưu lượng và chất lượng của các lưu vực sông (WCD, 2000).
Vận hành và nâng cao năng lực hồ chứa phục vụ đa mục tiêu là một trong những
vấn đề được chú ý nghiên cứu tập trung nhất trong lịch sử hàng trăm năm của công tác
quản lý hồ chứa, quản lý hệ thống nguồn nước như nghiên cứu của Rippl ở thế kỷ 19
về dung tích trữ phục vụ cấp nước (Ripp, W, 1883) đến các nghiên cứu gần đây của
Lund về phương pháp luận trong vận hành tối ưu hệ thống liên hồ chứa phục vụ đa
mục tiêu (Lund, J.R, 1998). Nghiên cứu vận hành quản lý hệ thống hồ chứa luôn phát
triển đồng thời trong quá trình phát triển hồ chứa phục vụ yêu cầu của xã hội. Mặc dù

đã có những tiến bộ vượt bậc trong nghiên cưú quản lý vận hành hồ chứa nhưng cho
đến thời điểm hiện tại thế giới vẫn tiếp tục tìm lời giải chính xác về vận hành hệ thống
hồ chứa như thế nào để mang lại lợi ích tổng hợp cho xã hội (xả lũ, phát điện, cấp
nước, đảm bảo an toàn công trình...).
Rinaldi và Soncini – Sessa đã nghiên cứu về vận hành đơn hồ chứa Como phục
vụ chống lũ, phát điện lưu vực sông Adda miền Bắc nước Ý. Trong đó đã phân tích số
liệu vận hành trong quá khứ, đánh giá các thiệt hại cũng như hiệu ích đến các mặt phát
điện, mức độ ngập lũ, cấp nước cho nông nghiệp để xây dựng mặt tối ưu Pareto làm cơ
sở so sánh được mất, giúp cho nhà hoạch định có thể chọn được các phương án vận
hành Como tốt hơn với quá khứ (Rinaldi và Soncini – Sessa, 1986).
Nghiên cứu về phân bổ dung tích chống lũ của hệ thống 8 hồ chứa lưu vực sông
Paranaiba – Grande (diện tích lưu vực 375.000km2) ở Brazin đề xuất phương án phân
7


bổ dung tích chống lũ cho từng hồ chứa theo thời gian đảm bảo mục tiêu chống lũ của
hệ thống liên hồ chứa. Trong nghiên cứu này thuần tuý chỉ xem xét đến hiệu quả
chống lũ mà chưa tính đến hiệu quả phát điện của hệ thống hồ chứa (Marien và nnk,
1994).
Để thực hiện quản lý khai thác hồ chứa hiệu quả, việc nghiên cứu vận hành hệ
thống liên hồ chứa đa mục tiêu đã được các nhà khoa học, các cơ quan quản lý khai
thác lưu vực sông trên thế giới đầu tư nghiên cứu từ những năm 50 và 60 của thế ký 20
(Mays, 1996, Lund và Guzman, 1999). Kết quả nghiên cứu đã góp phần làm tăng hiệu
quả khai thác hệ thống nguồn nước các lưu vực sông trên toàn thế giới, có thế kể đến
các nghiên cứu về vận hành hệ thống liên hồ chứa ở bang Califonia, Mỹ, Nghiên cứu
về quản lý lưu vực sông của Cơ quan quản lý vùng hạ lưu sông Colorado (LCRA)
(Lower Colorado River Authority, 1989), nghiên cứu của cơ quan năng lượng quốc gia
Brazin về quản lý hệ thống hồ chứa thuỷ điện trên sông Amazon (Barros và nnk,
2003). [15]
Chuyển đổi lưu vực được thực hiện từ rất lâu ở một số quốc gia như Trung Quốc,

Thái Lan, Hoa Kỳ, Úc, Ấn Độ... cũng như nhiều dự án chuyển nước ở các nước khác
như Israel, Canada và Trung Quốc diễn ra từ thế kỷ 20. Có thể nói rằng, cuộc cách
mạng xanh ở Ấn Độ và phát triển thủy điện ở Canada không thể được thực hiện mà
không có các giải pháp chuyển nước lưu vực.
Tại Trung Quốc, từ những năm 90 đã nghiên cứu về việc nối mạng chuyển nước
từ sông Dương Tử thông qua các kênh có chiều dài 1.200km để dẫn nước bổ sung cho
vùng đồng bằng phía bắc Trung Quốc vào mùa khô bằng các đoạn kênh đào hoặc đắp
nổi trên mặt đất, những tunen xuyên qua núi và những tuynen xuyên qua dưới đáy
sông, đặc biệt là cấp nước cho thành phố Bắc Kinh. Dự án đồ sộ chuyển nước Nam –
Bắc trên lảnh thổ Trung Quốc với ba tuyến chuyển, dự kiến đưa 44,8 tỷ m3 nước hàng
năm từ sông Trường Giang sang sông Hoàng Hà và sau đó đến Bắc Kinh và Thiên
Tân. Hệ thống công trình chuyển nước từ sông Dương Tử lên vùng phía bắc sông
Hoàng là hệ thống công trình thủy lợi rất lớn, được mệnh danh là “Vạn lý trường
thành” trong lỉnh vực nước. Ngoài ra trong thập niên 1950 và 1960 đã có những

8


nghiên cứu về khả năng nối mạng, chuyển nước từ năm con sông Nu (Salween),
Lancang (Mêkông), Tongtian, Yalong, Dadu sang thượng nguồn sông Hoàng Hà.
Tại Thái Lan, từ thập niên 1980 – 1990 đã có những đề xuất về các dự án nối
mạng, chuyển nước từ lưu vực sông Mêkông nhằm hổ trợ, bổ sung nguồn nước cho
các vùng khan hiếm nước. Trong đó có hai dự án lớn được nhiều quốc gia quan tâm là:
Dự án chuyển nước Kok-Ing-Yom-Nan ở vùng bắc Thái Lan với mục đích chuyển
nước từ hai phụ lưu của sông Mêkông là sông Kok và sông Ing vào hai con sông Yom
và sông Nan nhằm tăng thêm nguồn nước cho đập SỉiKit sử dụng phát điện và tưới cho
các cánh đồng rộng lớn châu thổ sông Chao Phraya thuộc miền Nam Thái Lan, đây là
dự án chuyển nước từ lưu vực sông Mêkông sang lưu vực khác. Tuy nhiên dự án này
chưa tính toán triệt để các khả năng tiềm ẩn có thể xây ra làm tăng nguy cơ cạn dòng
sông và thiếu hụt nước ở hạ lưu. Bên cạnh đó còn có dự án Kong-Chi-Mun ở phía

Đông Bắc Thái Lan, đây là một dự án lớn không chuyển nước ra ngoài lưu vực nhưng
đưa nước từ sông Mêkông vào các hồ chứa nhằm tưới cho 81.000 ha đất nông nghiệp
ở vùng Đông Bắc Thái Lan. [15]
Thực tế chỉ rõ, mặc dù đã đầu tư nghiên cứu khá lâu, nhưng có thể nhận xét rằng
cho đến nay chưa có các giải pháp chung đảm bảo an toàn cho liên hồ chứa mà còn tùy
thuộc vào đặc điểm của khu vực cụ thể.
1.2.1.2. Một số giải pháp cơ bản đáp ứng nhu cầu nước cho các vùng có nguồn nước
hạn chế
Các nhà khoa học nước ngoài đã đưa ra một số giải pháp cơ bản như:
a. Về các giải pháp phi công trình:
- Dự báo khí tượng thủy văn.
- Tăng cường công tác chỉ đạo, tuyên truyền phòng chống hạn tiết kiệm nước
dùng.
- Chuyển đổi cơ cấu cây trồng hợp lý với điều kiện địa hình và cung cấp nước.

9


- Quản lý khai thác hiệu quả các nguồn nước đã có, các công trình thuỷ lợi, đưa
tiến bộ khoa học kỹ thuật vào quản lý khai thác công trình thuỷ lợi, thuỷ điện.
- Đưa các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến về tưới tiết kiệm nước.
- Nâng cao chất lượng công tác dự báo nguồn nước, để có giải pháp tích trữ hợp
lý, tăng lượng nước trong các hồ chứa.
- Trồng và bảo vệ rừng đầu nguồn.
b. Về các giải pháp công trình:
Nâng cao khả năng trữ nước của các hồ chứa, như nâng cao đập, xây dựng những
công trình bổ sung thêm nguồn nước cấp.
Hội nghị thường niên của tổ chức đập lớn thế giới họp tháng 5/2011 tại Thụỵ Sĩ
nhiều chuyên gia đã khuyến cáo, cần phải nghiên cứu nâng cao dung tích hồ chứa phục
vụ đa mục tiêu là giải pháp mang lại hiệu quả cao so với xây dựng các hồ chứa nước

mới.
- Hoàn thiện hệ thống công trình đầu mối và công trình dâng nước.
- Đổi mới và trang bị đồng bộ các thiết bị trong quản lý khai thác vận hành công
trình đầu mối và công trình dẫn nước.
- Duy tu, bảo dưỡng hệ thống công trình theo quy định.
1.2.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở trong nước.
Trong thời gian gần đây, diễn biến thời tiết ngày càng phức tạp theo chiều
hướng bất lợi, dự báo tình hình mưa lũ và hạn hán có xu thế ngày càng cực đoan.
Trong khi đó nhu cầu về phát triển nông nghiệp, đô thị, các ngành kinh tế, dân sinh
ngày càng lớn. Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mùa khô và mùa mưa
phân biệt rõ rệt. Hàng năm lượng nước tập trung trong 3-4 tháng mùa mưa chiếm tới
70-75%, chỉ riêng một tháng cao điểm trong mùa mưa có thể chiếm tới 30%. Trong
khi về mùa khô, lượng nước chỉ chiếm 25-30%. Chính sự phân bố không đều này là
nguyên nhân gây ra lũ, úng, ngập lụt và các đợt hạn hán nghiêm trọng. Thiên tai
10


thường xuyên là mối đe dọa đối với sản xuất và đời sông dân cư nhiều vùng của nước
ta. Bên cạnh đó, sự tăng nhanh về dân số và các khu đô thị, khu công nghiệp dẫn đến
việc khai thác quá mức tài nguyên nước, tài nguyên đất và rừng đã làm suy kiệt nguồn
nước. Để giải quyết các mâu thuẫn giữa nguồn nước, nhất là về mùa khô và các năm
khô hạn, với nhu cầu sử dụng nước ngày càng lớn, biện pháp chủ yếu vẫn là điều tiết,
phân phối lại nguồn nước hiện có và sử dụng chúng hiệu quả hơn.
1.2.2.1. Về lĩnh vực biến đổi khí hậu:
Biến đổi khí hậu là vấn đề mang tính toàn cầu, được các nước trên thế giới quan
tâm nghiên cứu từ những năm 1960. Ở Việt Nam, vấn đề này mới chỉ thực sự bắt đầu
được nghiên cứu vào những năm 1990. Các chương trình, đề tài dự án Khoa học công
nghệ đã và đang nghiên cứu có liên quan tới tác động của Biến đổi khí hậu đến lĩnh
vực Thuỷ lợi, điển hình như:
- Nghiên cứu “Biến đổi khí hậu châu Á: Nghiên cứu cho Việt Nam” do Viện quy

hoạch thuỷ lợi chủ trì thực hiện năm 1994 đã có đánh giá bước đầu tác động của Biến
đổi khí hậu tới nguồn nước, các vùng ven biển ở Việt Nam và đề xuất các biện pháp
thích ứng, giảm thiểu tác hại cho các ngành kinh tế khác nhau.
- Nghiên cứu dự báo hạn hán vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên và xây dựng
các giải pháp phòng chống do GS.TS. Nguyễn Quang Kim, trường Đại học Thuỷ lợi
thực hiện từ năm 2003-2005. Đề tài đã xây dựng được quy trình công nghệ dự báo hạn
dài về hạn hán và đề xuất giải pháp phòng chống hạn hán hữu hiệu cho vùng Nam
Trung Bộ và Tây nguyên.
- Dự án hợp tác “ Nghiên cứu tác động của Biến đổi khí hậu ở lưu vực sông
Hương và chính sách thích nghi ở huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế” giữa Viện
Khí tượng thuỷ văn và Môi trường, Chương trình hỗ trợ nghiên cứu khí hậu Hà Lan
(NCAP) thực hiện năm 2005. Đã nghiên cứu thí điểm về Biến đổi khí hậu tại một khu
vực và đề xuất việc lồng ghép các biện pháp thích nghi.
Đối với miền Trung cần nghiên cứu thêm cả tác động của biến đổi khí hậu đến
hạn hán, sa mạc hóa.
11


1.2.2.2. Về các giải pháp công trình:
Dự án nâng lõi chống thấm của đập đá đổ hồ Hòa Bình đến cáo trình 122,5m
tăng thêm năng lực chống lũ và điều tiết nước của hồ đã được công ty Hydroproject
của cộng hòa liên bang Nga thực hiện.
Công trình Khe Ngang xã Hương Sơn, huyện Hương Trà tỉnh Thừa thiên Huế
được xây dựng năm 1990, đến nay do thiếu nước nghiêm trọng, địa phương đã nâng
đập cao hơn cũ 7,1m tăng dung tích chứa nước lên gần gấp đôi, mang lại hiệu quả rất
lớn cho địa phương.
Công trình hồ Thọ Sơn, xã Hương Xuân huyện Hương Trà, tỉnh Thừa thiên Huế
xây dựng năm 1979 đến nay do yêu cầu phát triển kinh tế xã hội, địa phương đã nâng
cao đập đất lên 0,4m và xây dựng mới tường chắn sóng, nâng tràn xả lũ.. giữ mực
nước dâng bình thường cao hơn trước 1,0m, tăng dung tích hữu ích 1,9 triệu m3 (tương

đương 54%).
Hồ chứa nước Phú Ninh, được xây dựng trên sông Tam Kỳ - Quảng Nam, xây
dựng năm 1977, đưa vào sử dụng hoàn toàn năm 1986 với dung tích toàn bộ là 344,3
triệu m3 nước, hình thức công trình là đập đất đồng chất. Địa phương đã nâng cấp tăng
dung tích trữ nước bằng biện pháp: đắp thêm các đập phụ phía hạ lưu, tạo các khu trữ
nước, hoàn thiện hệ thống kênh nội đồng tăng khả năng cấp nước hơn 20% so với
trước.
Một số dự án nối mạng chuyển nước đã thực hiện trước mắt mang lại những hiệu
quả tốt điển hình như: Công trình thủy điện Đa Nhim và hệ thống thủy lợi tại cánh
đồng Phan Rang; Nhà máy thủy điện Đại Ninh cùng với dự án tưới Phan Rí-Phan
Thiết được đầu tư xây dựng tại Bình Thuận là một hệ thông công trình chuyển nước từ
sông Đồng Nai về sông Lũy tại Bắc Bình, với lưu lượng bình quân là 22m3/s. Nếu so
với lưu lượng thiết kế 13m3/s của kênh chính hồ Sông Quao, chúng ta sẽ thấy ý nghĩa
hết sức quan trọng của dự án đối với sự phát triển kinh tế xã hội trong vùng; Kênh
Sông Quao – Thuận Hòa – Hồng Liêm là hệ thống kênh chuyển nước từ lưu vực sông
Quao chuyển về lưu vực sông Khánh thuộc hồ Suối Đá tưới cho 2.000 ha đất khai
hoang trong vùng. Kênh Sông Quao – Phú Sơn – Ku Kê lấy nước từ kênh chính sông
12


Quao để tưới một phần diện tích canh tác của xã Thuận Minh, chủ yếu giải quyết tưới
cho vùng diện tích 915ha. Dự án kênh chuyển nước Sông Móng – Đu Đủ - Tân Lập;
dự án kênh chuyển nước Tà Mon – Tân Lập – Đu Đủ tại tỉnh Bình Thuận. Công trình
thủy lợi Phước Hòa lấy nước từ sông Bé cấp tại chổ cho các tỉnh Bình Dương, Bình
Phước, thành phố Hồ Chí Minh và chuyển về hồ Dầu Tiếng để cấp bổ sung cho các
tỉnh Tây Ninh 7.064ha, hổ trợ tạo nguồn tưới cho 32.317 ha ven sông Vàm Cỏ Đông
tỉnh Long An. Ngoài ra còn có một số dự án chuyển nước liên lưu vực như: Chuyển
nước từ sông Kone qua đập Văn Phong tỉnh Bình Định phục vụ tưới cho 3.483 ha
vùng cao thuộc xả Mỹ Hiệp, Mỹ Quang, Mỹ Tài, chuyển nước từ sông Sê San sang
sông Trà Khúc, sông Ba sang sông Kone... [15]

Ngoài các dự án đã thực hiện còn nhiều nghiên cứu của các tổ chức khoa học
thuộc các viện nghiên cứu và Trường Đại học. Có thể điểm qua một số tác giả và đề tài
khoa học nổi bật, liên quan mật thiết với nghiên cứu của đề tài như sau:
Dự án “Quy hoạch nối mạng các hệ thống công trình thủy lợi tỉnh Bình Thuận”.
Viện khoa học thủy lợi miền Nam chủ trì, Trung tâm nghiên cứu Thủy nông và cấp
nước là đơn vị thực hiện, giai đoạn 2009-2011, ThS. Trần Thái Hùng làm chủ nhiệm.
Ở dự án này nhóm tác giả đã nêu rõ các vấn đề liên quan tới các tính toán cân bằng
nước trên các lưu vực sông, lưu vực thừa nước, thiếu nước, nghiên cứu khả năng
chuyển nước, lượng nước có thể chuyển, phương án nối mạng công trình thủy lợi,
đánh giá tác động môi trường, hiệu quả kinh tế các phương án nối mạng được diễn dải
khá chi tiết và rõ ràng. [15]
Đề tài “Nghiên cứu tương quan cân bằng nước và đề xuất giải pháp cấp nước
cho vùng đất cát ninh thuận”. Viện khoa học thủy lợi miền Nam chủ trì, Trung tâm
nghiên cứu Thủy nông và cấp nước là đơn vị thực hiện chính giai đoạn 2008-2011,
ThS. Nguyễn Đình Vượng làm chủ nhiệm. Kết qủa của đề tài đã khái quát được bức
tranh tổng thể về những khó khăn, thuận lợi của vùng đất cát ven biển. Thông qua tính
toán cân bằng nước đã xác định lượng nước thừa, thiếu theo thời gian cho vùng đất cát
ven biển, từ đó đề xuất giải pháp tạo nguồn, cấp nước nhằm đảm bảo nguồn nước ổn
định cho các kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường theo hướng hiệu
quả và bền vững cho các tiểu vùng đất cát ven biển. [15]
13


Nhiều hồ chứa nước ở Hà Tĩnh, Ninh Thuận, Bình Thuận, địa phương tự động
lập dự án để nâng cấp tăng thêm dung tích chứa đáp ứng nhu cầu dùng nước ở địa
phương.
Như tác giả nêu trên, theo kinh nghiệm nước ngoài, đối với mỗi loại hồ chứa phải
có nghiên cứu cụ thể, nhưng nói chung số lượng hồ được nghiên cứu còn ít so với tổng
số hiện có.
1.3. Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hƣởng đến ổn định

đập đất trong và ngoài nƣớc
Qua hàng ngàn năm phát triển, đập đất ngày càng phổ biến nhờ những ưu điểm:
- Có cấu tạo đơn giản nhưng rất phong phú;
- Cho phép sử dụng các loại đất có sẵn ở khu vực công trình;
- Có thể xây dựng trên mọi loại nền và trong mọi điều kiện khí hậu
- Cho phép cơ giới hóa các công đoạn thi công từ khai thác vật liệu, chuyên chở
đắp, đầm nén, v.v...
Tuy nhiên đập đất có một số nhược điểm như vật liệu tự nhiên có độ bền vững
tương đối thấp, bị ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết lúc thi công, quá trình vận hành phải
theo dõi sát xao, thường trực để ứng phó với lũ… Các vấn đề ảnh hưởng chính đến sự
ổn định của đập đất đó là:
- Yếu tố tự nhiên
- Yếu tố khảo sát, thiết kế
- Yếu tố thi công
- Yếu tố khai thác và quản lý
- Yếu tố chiến tranh

14


1.3.1. Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất trên thế
giới
Trên thế giới, vấn đề an toàn đập, ổn định đập đã được sự quan tâm và nghiên
cứu rất nhiều của các nhà khoa học. Các phần mềm tính toán ngày càng nhiều cùng
với độ chính xác rất cao, giúp cho con người giảm được thời gian, khối lượng tính toán
và dự đoán được những kịch bản có thể xảy ra với công trình để có biện pháp phòng
ngừa thích hợp. Một số phần mềm được dùng phổ biến có độ chính xác cao hiện nay
như: Geoslope, Ansys…
Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu trên thế giới như: [6]
Ken Y.Lum và Megan R.Sheffer đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá các

phương pháp địa vật lý nhằm phát hiện thẩm thấu và xói ngầm bên trong các đập đất.
Ngoài ra nghiên cứu cũng đưa ra một số phương pháp đơn giản, không cần đến thiết bị
quan trắc để giải quyết vấn đề này, ưu và nhược điểm của từng phương pháp.
F.J. Colomer Mendoza và các đồng nghiệp đã nghiên cứu để xác định các hệ số
an toàn cho đập đất nhỏ dưới 10m. Các tác giả đề xuất một số phương trình dùng cho
tính toán chỉ số an toàn cho đập đất.
Corinne Curt, Aurélie Talon, Gilles Mauris đã nghiên cứu và xây dựng một hệ
thống hỗ trợ đánh giá an toàn đập dựa trên cơ sở phương pháp quan trắc và chuyên gia
cho điểm.
Nic Lane đã đi sâu phân tích những rủi ro đập, các biện pháp quản lý an toàn đập,
hạn chế những thiệt hại do đập hư hỏng gây ra, và một số biện pháp nâng cấp đập đất
ở Mỹ. Đây là báo cáo được chuẩn bị cho các thành viên của Hạ nghị viện Mỹ.
Yuefeng Sun, Haotian Chang, Zhengjian Miao, Denghua Zhong đã tập trung
nghiên cứu an toàn đập dựa trên việc phân tích những nguyên nhân dẫn đến tràn đập
như phương pháp tính toán chiều cao đập, sóng, gió, tần suất thiết kế, từ đó thiết lập
một phương pháp mô phỏng và đánh giá nguy cơ tràn đập đất.
Jusung Jeon, Jongwook Lee, Donghoon Shin, Hangyu Park đã tổng kết kết quả
nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý an toàn đập cho chính phủ Hàn Quốc nhằm
15


quản lý một cách đồng nhất và hiệu quả an toàn của hơn 30 đập ở Hàn Quốc. Hệ thống
quản lý này bao gồm cơ sở dữ liệu về các chỉ tiêu thiết kế, đặc tính hồ đập, số liệu khí
tượng thủy văn, số liệu quan trắc các yếu tố thủy văn thủy lực và kết cấu đập, các số
liệu quan trắc động đất. Với hệ thống này, các cơ quan quản lý của chính phủ Hàn
Quốc, các chủ đập sẽ rất chủ động phát hiện ra những hư hỏng, những nguy cơ mất an
toàn đập, từ đó có những biện pháp xử lý kịp thời.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất ở Việt Nam
Vấn đề an toàn đập vật liệu địa phương ngày càng trở nên cấp thiết và được quan
tâm đúng mực hơn trong thời kì biến đổi khí hậu hiện nay. Đã có nhiều nghiên cứu

được sử dụng như tài liệu tham khảo để thiết kế, thi công, đánh giá an toàn đập. [6]
GS.TS. Phan Sỹ Kỳ đã thống kê sự cố một số công trình thủy lợi ở Việt Nam, tìm
ra nguyên nhân và đề ra biện pháp phòng tránh. Nguyễn Văn Mạo và nhóm nghiên
cứu (ĐHTL) năm 2010 đã tiến hành nghiên cứu cơ sở khoa học để từ đó đề xuất các
giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng trong điều kiện
thiên tai bất thường miền Trung.
Nguyễn Phương Mậu và nhóm nghiên cứu (ĐHTL) năm 2009 đã nghiên cứu giải
pháp quản lý các hồ chứa vừa và nhỏ miền Trung và Tây Nguyên nhằm chống hạn
trong những thời kỳ thiếu nước từ đó đưa ra các kiến nghị quản lý, sử dụng nguồn
nước hồ hợp lý để phục vụ pháp triển nông nghiệp trong những năm hạn.
Nguyễn Thế Hùng và nhóm nghiên cứu (ĐHBKĐN) đã sử dụng mô hình số
tương tác giữa nước và kết cấu mặt không thẳng đứng ở thượng lưu đập để xác định
chính xác áp suất thủy động (áp suất dao động của nước do động đất) tác dụng lên kết
cấu đập trong vùng địa chấn. Kết quả nghiên cứu nêu lên hình dạng bề mặt thượng lưu
của đập ảnh hưởng khá lớn đến độ lớn và sự phân bố của áp lực thủy động. Kết quả
nghiên cứu này cần được quan tâm và áp dụng đúng mức khi thiết kế đập trong vùng
chịu ảnh hưởng của động đất như sự khuyến cáo của các nhà địa chất trong thời gian
gần đây trên các vùng có khả năng động đất cao.

16


1.4. Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nƣớc trên thế giới
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 còn
là công trình phòng chống thiên tai như lũ, hạn, xâm nhập mặn.
Hồ chứa nước trên thế giới được xây dựng và phát triển rất đa dạng, phong phú.
Đến nay thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích trên 100 triệu m3 nước mỗi hồ
với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ m3.
Theo tiêu chí phân loại của uỷ ban Quốc tế về đập lớn (ICOLD), hồ có dung tích

từ 1 triệu m3 nước trở lên hoặc chiều cao đập trên 15m, 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.
Vận hành và nâng cao năng lực hồ chứa phục vụ đa mục tiêu là một trong những
vấn đề được chú ý nghiên cứu tập trung nhất trong lịch sử hàng trăm năm của công tác
quản lý hồ chứa, quản lý hệ thống nguồn nước như:
Về nâng cao chức năng nhiệm vụ đa mục tiêu có: Nghiên cứu của Lund về
phương pháp luận trong vận hành tối ưu hệ thống liên hồ chứa phục vụ đa mục tiêu
(Lund, J.R, 1998).
Về nâng cao khả năng phòng chống lũ, phát điện có: Nghiên cứu của Rinaldi và
Soncini – Sessa đã nghiên cứu về vận hành đơn hồ chứa Como phục vụ chống lũ, phát
điện lưu vực sông Adda miền Bắc nước Ý. Trong đó đã phân tích số liệu vận hành
trong quá khứ, đánh giá các thiệt hại cũng như hiệu ích đến các mặt phát điện, mức độ
ngập lụt, cấp nước cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt... để xây dựng mặt tối ưu
Pareto làm cơ sở so sánh mặt được, mặt mất, giúp cho nhà hoạch định có thể chọn
được các phương án vận hành Como tốt hơn với quá khứ (Rinaldi và Soncini – Sessa,
1986).
Về nâng cao khả năng cấp nước tưới, sinh hoạt, công nghiệp có: Nghiên cứu của
17


Rippl ở thế kỷ 19 về dung tích trữ phục vụ cấp nước (Ripp, W, 1883).
Về nâng cao khả năng phòng, chống lũ có: Nghiên cứu về phân bổ dung tích
chống lũ của hệ thống 8 hồ chứa lưu vực sông Paranaiba – Grande (diện tích lưu vực
375.000km2) ở Brazin, đề xuất phương án phân bổ dung tích chống lũ cho từng hồ
chứa theo thời gian đảm bảo mục tiêu chống lũ của hệ thống liên hồ chứa.
Qua thống kế một số nghiên cứu trên cho thấy, mặc dù đã đầu tư nghiên cứu khá
lâu, nhưng có thể nhận xét rằng cho đến nay vẫn chưa xác định được phương pháp,

công cụ chung cho xây dựng quy trình vận hành quản lý hồ chứa phục vụ đa mục tiêu
và các nhà nghiên cứu vẫn tuỳ theo đặc thù riêng của từng hệ thống hồ chứa mà đưa ra
quy trình vận hành cụ thể để nâng cao hiệu quả khai thác của hồ chứa.
1.5. Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nƣớc ở Việt Nam
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 hoá...
Hiện nay cả nước có 6.648 hồ chứa thuỷ lợi với tổng dung tích trữ khoảng 11 tỷ
m³, trong đó 560 hồ chứa lớn (có dung tích trữ >3,0 triệu m³ hoặc đập cao >15m),
1.752 hồ có dung tích từ 0,2 triệu m³ đến 3,0 triệu m³, còn lại 4.336 hồ có dung tích
nhỏ hơn 0,2 triệu m³.[6]
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 hoá, hiện đại hoá; phòng chống lũ, phát điện, khả năng vượt tải cao nên
chống hạn tốt.
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 phát triển mạnh. Từ 1976 đến nay số hồ chứa xây
18