ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP đảm bảo AN TOÀN đập đất TRÊN địa bàn TỈNH BÌNH THUẬN

1

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN ĐẬP ĐẤT TRÊN
ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH THUẬN
3.1. Quan điểm, lý luận về an toàn đập
1) Hồ chứa là loại công trình tạo nguồn nước thông dụng và quan trọng nhất:
Phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt đối với vùng Đông Nam Bộ nói
chung và tỉnh Bình Thuận nói riêng. Khác với nhiều loại công trình hạ tầng khác
khi bị sụp đổ thì thiệt hại chủ yếu chỉ trong phạm vi tại chỗ, hồ chứa bị vỡ tạo ra
dòng nước có sức tàn phá cực kỳ lớn trên cả vùng rộng lớn ở hạ du. Các hồ chứa
thủy lợi trong vùng nghiên cứu chủ yếu được xây dựng từ sau 1975. Việc xây dựng
và quản lý hồ chứa thời gian qua đã được thực hiện bởi một số các cơ quan từ Trung
ương đến Địa phương, dân sự và quân đội, vì thế cũng chưa có một chuẩn mực
chung về quản lý chất lượng. Hơn nữa sự hiểu biết về vùng đất này trước khi xây
dựng đồng loạt các hồ còn nhiều hạn chế, chẳng hạn đất đắp đập, khí tượng thủy
văn,… Chính vì thế nhiều vấn đề đã và đang nảy sinh đối với các hồ chứa.
2) An toàn hồ chứa vẫn còn là vấn đề lớn: Mặc dù đã được kế thừa kiến thức và
kinh nghiệm nhiều năm của thế giới và trong nước, kỹ thuật hồ chứa vẫn là loại
phức tạp nhất trong số các loại công trình thủy lợi. Các đặc điểm chung về hồ chứa
đã nêu trên cho thấy rằng an toàn hồ chứa trong vùng nghiên cứu còn nhiều tồn tại
cần được giải quyết.
3) Hồ chứa được coi là an toàn khi: Hồ đảm bảo đầy đủ nhiệm vụ được giao
trong trạng thái làm việc ổn định bình thường của cả cụm đầu mối cũng như của
từng hạng mục công trình. Trong tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu, thời tiết có
nhiều diễn biến phức tạp, mưa lũ khó lường, vượt ra ngoài quy luật thông thường
như hiện nay, vấn đề bảo đảm an toàn hồ chứa cần được sự quan tâm hơn nữa của
các nhà khoa học đầu ngành về thuỷ lợi trong công tác cần nghiên cứu đề xuất các
biện pháp xử lý, nâng cao, bảo vệ để phòng tránh mọi sự cố và thảm họa, học viên
tự xem đó là một nhiệm vụ của đề tài mà học đã có nhiều trăn trở. Qua nghiên cứu,
học viên đề nghị cần quan tâm các biện pháp sau đây:

2
3.2. Đề xuất các giải pháp đảm bảo an toàn đập đất
3.2.1. Giải pháp phi công trình
An toàn hồ chứa không phải chỉ giải quyết về mặt công trình mà công tác tổ
chức quản lý, vận hành góp phần lớn vào việc đảm bảo an toàn cho toàn bộ cụm
công trình đầu mối, cho vùng hạ du hồ đảm bảo tăng tuổi thọ công trình, thực hiện
tốt việc tính toán trong phần kỹ thuật công trình. Vì luận văn có hạn, tác giả tạm đưa
ra một số giải pháp phi công trình cần thiết cho vận hành an toàn hồ chứa.
* Về nhận thức: Trước tiên phải tăng cường tuyên truyền đến các cấp các
nghành, toàn thể cán bộ, đảng viên và nhân dân về tính cấp bách cần thiết phải đảm
bảo an toàn hồ chứa. Đối với nhân dân phải thường xuyên tuyên truyền, vận động
để nhân dân cùng tham gia quản lý công trình, không xâm phạm đến an toàn công
trình.
* Về mặt luật: Hồ chứa ngày càng chiếm số lượng lớn, an toàn hồ chứa là đặc
biệt quan trọng, là loại công trình đặc thù liên quan đến lới ích quốc gia trên phạm
vi rộng lớn, nhiều nghành, nhiều địa phương. Cần sớm xây dựng, ban hành pháp
lệnh Bảo vệ, sử dụng và quản lý hồ chứa. Sớm nghiên cứu ban hành cơ chế chính
sách để thực hiện công tác an toàn hồ chứa đi đôi với việc có các biện pháp chế tài
nghiêm khắc đối với vi phạm các qui định về quản lý an toàn hồ chứa. Thành lập
các hội đồng quản lý an toàn đập cấp quốc gia, lưu vực và tỉnh, thành để tham mưu
kịp thời cho Chính Phủ, Bộ nghành, địa phương thực hiện tốt chức năng quản lý về
an toàn hồ chứa.
* Về công tác tổ chức nhân sự: Bô máy tổ chức theo mô hình Công ty hoạt
động công ích hiện nay là phù hợp. Nhân sự quản lý vận hành hồ chứa phải là kỹ sư
thủy lợi chuyên nghành được đào tạo, tập huấn nâng cao trình độ và cấp chứng chỉ
về quản lý an toàn hồ chứa.
*Các vấn đề khác:
- Xây dựng cơ sở dữ liệu: Phục hồi tài liệu cơ bản (tài liệu điều tra, khảo sát,
xây dựng). Xây dựng phần mềm quản lý các thông số kỹ thuật hồ chứa. Xây dựng

3
phần mềm quản lý vận hành hồ nhằm đảm bảo an toàn vào mùa lũ và sử dụng tối ưu
nguồn nước dự trữ vào mùa khô.
- Ban hành và tuân thủ quy trình vận hành: Các hồ nhất thiết phải có quy trình
vận hành do cấp có thẩm quyền ban hành. Phải tuân thủ quy trình vận hành, theo
dõi có hệ thống hoạt động của hồ. Phải cấp đủ kinh phí cơ bản duy tu, bảo trì, sửa
chữa nhỏ, lớn.
- Trang thiết bị: Đủ trang thiết bị tối thiểu cho công tác quản lý, vận hành.
Tiến tới hiện đại công cụ quản lý vận hành, nhất là các thiết bị quan trắc.
- Trồng rừng, tăng cường thảm thực vật. Có các biện pháp chống hoang mạc
hóa. Ổn định cuộc sống của cư dân vùng hồ nhằm giảm thiểu sự phá rừng.
- Tăng cường công tác dự báo khí tượng thủy văn cho các vùng. Nâng cao
chất lượng dự báo, dự báo đến các tiểu vùng nhỏ.
- Xây dựng các trung tâm ứng cứu sự cố: Xây dựng ở cấp quốc gia, khu vực
và cấp tỉnh nhằm xử lý các tình huống sự cố công trình đầu mối hồ chứa.
3.2.2. Giải pháp công trình
3.2.2.1. Giải pháp tăng khả năng tháo lũ cho hồ chứa
Để đảm bảo an toàn đập trong mưa lũ, một vấn đề quan trọng là cần giảm mực
nước lũ trong hồ càng thấp càng tốt. Để giảm được mực nước lũ cần tăng khả năng
tháo lũ của hồ chứa. Có nhiều giải pháp làm tăng khả năng tháo lũ của hồ chứa, như
tăng khả năng tháo lũ của tràn chính, bổ sung tràn phụ, tràn sự cố …
a, Giải pháp tăng khả năng tháo lũ tràn chính
Công thức chung tính toán khả năng tháo lũ của tràn là:
Q  n mB 2 g H 03 / 2

Do đó, để tăng khả năng tháo qua tràn chính thì có thể có các giải pháp gồm:
+ Tăng hệ số lưu lượng m bằng cách thay đổi hình thức ngưỡng tràn;
+ Tăng chiều rộng tràn nước B bằng cách mở rộng thêm khoang tràn, thay đổi

ngưỡng tràn dọc thành tràn ngang, tràn móng ngựa …;
+ Tăng chiều cao cột nước qua tràn bằng cách hạ thấp ngưỡng tràn và bổ sung
cửa van.


4
b, Giải pháp bổ sung tràn sự cố
Bổ sung tràn sự cố làm việc độc lập với tràn chính. Các hình thức tràn sự cố
có thể là:
1) Tràn sự cố kiểu tự do
Tràn sự cố kiểu tràn tự do là loại kênh tràn đào trong nền đất đá tự nhiên. Cao
trình ngưỡng tràn đặt trong khoảng từ MNDBT tới cáo trình mực nước lũ thiết kế.
Đầu ngưỡng tràn có thể được gia cố bằng đá xây như ở hồ Thanh Lanh- Vĩnh Phúc
(Hình 3.1).

Hình 3.1: Tràn sự cố hồ Thanh Lanh - Vĩnh Phúc
2) Tràn sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gây vỡ (gọi tắt là kiểu tràn tự vỡ)
Nguyên lý hoạt động: Nước tràn qua đỉnh đập, gây xói mái hạ lưu và từ đó
thân đập đất trên ngưỡng tràn sự cố sẽ tự vỡ. Thiết bị bảo vệ mái hạ lưu thích ứng
đảm bảo nhiệm vụ vỡ khi có nước tràn qua, nhưng lại không bị xói mòn gây hỏng
mái.

Hình 3.2: Cắt dọc Tràn sự cố hồ Easoup Thượng - Đắc Lắc


5
* Ưu điểm: Đơn giản, tiện cho vận hành, có thể thiết kế vỡ từng đoạn theo
mức độ cần tháo xả khẩn cấp khác nhau. Việc phục hồi đập tạm trên ngưỡng sau xả
lũ không có khó khăn gì.
* Nhược điểm: Sau nhiều năm không sử dụng thân đập chặt, mái đập có cây

mọc nhiều vì vậy khi nước tràn qua với lớp chảy mỏng khó có thể gây vỡ đập được.
Vị trí vỡ, phạm vi vỡ có tính ngẫu nhiên không khống chế được. Để khắc phục
nhược điểm này, người ta làm đường dẫn xói trên mặt đập xuống mái hạ lưu
(thường là rãnh).
* Điều kiện sử dụng: Dùng với địa hình có yên ngựa thấp, nhưng không quá
rộng để làm tràn tự do và nền tương đối tốt (vì khi đó cột nước tràn, lưu tốc dòng
chảy không nhỏ).
3) Tràn sự cố kiểu gây vỡ bằng năng lượng thuốc nổ (gọi tắt là kiểu nổ mìn gây vỡ)
Nguyên lý hoạt động: Tràn sự cố kiểu gây vỡ đập đất bằng năng lượng thuốc
nổ ( gọi tắt là kiểu nổ mìn gây vỡ) có nguyên lý hoạt động là sử dụng năng lượng
thuốc nổ bằng các phương pháp nổ mìn hiện đại gây vỡ đập.

Hình 3.3: Cắt dọc Tràn sự cố hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh
*Ưu điểm: Công trình có kết cấu đơn giản, vận hành thuận tiện và có biện
pháp chủ đông gây vỡ đập. Qúa trình xói gây vỡ đập là chủ động không cần phải có
nhiều thời gia để vỡ và vỡ hết nên tràn nhanh chóng tham gia tháo lũ. Tràn sự cố
kiểu nổ mìn gây vỡ có thể cơ giới hóa trong thi công, dễ dầm chặt nên quá trình cố
kết của đập khó gây lún nứt và đảm bảo ổn định của đập.
* Nhược điểm: Khi có sự cố xảy ra thì toàn bộ khối lượng xây dựng tràn hầu
như bị phá hoại, khối lượng xây dựng lại không nhỏ và khó đáp ứng được nhiệm vụ
đón con lũ tiếp sau một cách kịp thời khi sự cố diễn ra đầu mùa lũ. Quá trình vỡ
đập phụ thuộc hoàn toàn vào thuốc nổ, vì vậy việc bảo quản thuốc nổ cũng như hệ


6
thống lỗ mìn hoặc buồng mìn đặt trong đập phải thường xuyên, liên tục. Vì nếu có
trục trặc ở một trong những khâu này thì khi gặp lũ vược thiết kế đập tràn sự cố sẽ
không hoàn toàn chức năng của nó, do đó đe dọa an toàn của toàn bộ công trình.
Thời gian, thời điểm tạo nổ gây vỡ đập hoàn toàn phụ thuộc vào chủ quan của
người quản lý nên phải thường trực theo dõi lũ và chuẩn bị sẵn sàng cho công tác nổ

mìn.
* Điều kiện áp dụng: Điều kiện địa chất có khả năng chống xói tốt( ngưỡng
tràn nằm trên nền đá phong hóa vừa và ít), điều kiện địa hình không có yên ngựa
rộng và thuận lợi, nếu làm các loại tràn sự cố khác khối lượng sẽ rất lớn.
Những công trình hồ chứa lớn có nhu cầu an toàn phòng lũ cao, công trình
đang nghiên cứu làm tràn bổng sung (hoặc tràn sự cố) với lưu lượng tràn lớn đều có
thể áp dụng hình thức tràn sự cố kiểu nổ mìn gây vỡ.
4) Tràn sự cố kiểu có cửa van tự động
Trên ngưỡng tràn bố trí cửa van tự động. Cửa van gồm một tấm phẳng thường
bố trí quay xung quanh trục nằm ngang. Khi có lũ vượt thiết kế, cửa van tự động lật
và việc tháo xả khẩn cấp được thực hiện (hình 3.4).

Hình 3.4: Tràn sự cố kiểu cửa van tự động
* Ưu điểm:
- Khả năng tháo lớn, tính chủ động cao.
- Tự động tháo lũ khẩn cấp; Không phải phục hồi sau xả lũ khẩn cấp.
* Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp; Yêu cầu kỹ thuật cao; Cần bảo dưỡng, sửa chữa thường
xuyên; Cửa van dễ bị kẹt, bị rung, bị va đập; Chi phí lớn.
5) Tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất


7
Trên ngưỡng tràn sự cố có đắp 1 đập nhỏ bằng đất, phần hạ lưu của đỉnh đập
có tường chắn tạo bể chứa gia tải. Đáy đập có lớp kẹp cát tạo mặt trượt. Đỉnh có bố
trí các ống xi phông thông với bể chứa gia tải. Khi mực nước vượt miệng ống xi
phông, nước chảy vào bể. Bể gia tải đầy nước sẽ gây trượt mái đập vỡ (Hình 3.5).

Hình 3.5: Tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất.
6) Tràn sự cố kiểu dẫn xói gây vỡ đập đất

Đập đất tạm trên ngưỡng tràn, phía hạ lưu đập có khối đất dễ xói trôi. Phía
trên đập có bố trí các ống xi phông. Miệng vào của ống ngang MNLTK. Khi nước
hồ vượt MNLTK, nước sẽ chảy qua các ống gây xói mái hạ lưu đập. Đến khi đập
mất ổn định và vỡ, thì tràn sự cố bắt đầu làm việc ( Hình 3.6). Loại này chưa được
dùng rộng rãi.

Hình 3.6: Tràn sự cố kiểu gây dẫn xói gây vỡ đập đất.
7) Tràn sự cố kiểu cầu chì
Trên ngưỡng tràn bố trí các cấu kiện chắn nước rời rạc nhưng khít nước. Các
cấu kiện này có kích thước như nhau hoặc khác nhau. Giữa chúng với nhau và giữa
chúng với ngưỡng tràn có thiết bị đệm khít nước. Khi mực nước lũ trong hồ vượt
quá 1 giới hạn nào đấy, cấu kiện ( cầu chì) này bị lật xuống nhờ đó mà tháo được lũ
khẩn cấp. Sau mỗi lần hoạt động cần khôi phục lại khối cầu chì này.
Cầu chì có thể là bê tông, bê tông cốt thép hoặc các thùng (hình 3.7)


8

Hình 3.7: Tràn sự cố kiểu cầu chì
8) Tràn sự cố kiểu cửa mở nhanh
Trên ngưỡng tràn đặt các tấm phẳng chắn nước có chiều cao nhỏ (không vượt
quá 1m). Khi mực nước lũ trong hồ chứa vượt quá mực nước khống chế nào đó, hệ
thống bản và cột đỡ sập xuống, nhờ đó mà tháo được lũ khẩn cấp (hình 3.8).

Hình 3.8: Tràn sự cố kiểu cửa mở nhanh
9)Tràn sự cố kiểu Đập tràn ngưỡng dạng zích zắc (Labyrinth, Piano)
Đập tràn labyrinth là đập tràn có ngưỡng dạng zích zắc trên mặt bằng. Các
dạng mặt bằng thường thấy của loại đập này là (1) móng ngựa, (2) Chữ V. Trong
điều kiện mặt bằng thuận lợi còn có thể bố trí labyrinth theo tuyến hình móng ngựa
hay chữ V. Với cách bố trí này sẽ làm tăng khả năng tháo rất lớn.

Một trong số các dạng mặt bằng thường được sử dụng nhất trong thực tế của
đập Labyrinth được giới thiệu ở (hình 3.9), có thể coi đây là dạng cơ bản có tính
chất nguyên lý của loại đập này.
w

D

t

2a

W
Ws = width of labyrinth

Hình 3.9: Tràn Labyrinth

a


9
+ Ưu điểm:
- Khả năng tháo lớn, tính trung bình trong quá trình tháo lũ lưu lượng qua
Labyrinth bằng 2-3 lần tràn thẳng, khéo bố trí còn có thể cho lưu lượng lớn hơn;
- An toàn tháo lũ rất cao;
- Có thể vừa tăng khả năng tháo vừa tăng khả năng tích nước, rất thích hợp
cho vùng nghiên cứu.
+ Khả năng ứng dụng:
Loại đập tràn kiểu labyrinth được coi là rất thích hợp trong các điều kiện sau đây:
- Thích hợp cho những tràn có mặt bằng đầu tràn rộng, nông, thuận lợi cho bố
trí đập mà không tăng kinh phí;

- Đối với các tràn đã xây dựng với hình thức tiêu năng máng phun có thể sẽ
thuận lợi cho dạng tràn này, vì có thể tăng lưu lượng xả sau đập mà không phải cải
tạo bộ phận tiêu năng phòng xói;
- Có thể ứng dụng tràn labyrinth tăng khả năng tháo, thay cho tràn sự cố;
Tuy vậy, cần phải thận trọng áp dụng loại tràn này với các vùng có nhiều cỏ,
rác. Lúc này tràn labyrinth cần có mặt cắt thích hợp để hạn chế cỏ rác vướng đầu
tràn, làm giảm đáng kể khả năng tháo của tràn.
3.2.2.2. Giải pháp giảm lũ đến hồ chứa
Giải pháp công trình làm giảm lũ đến hồ chứa là giải pháp làm thêm hồ chứa
nước phía thượng lưu tạo thành liên hồ chứa dạng bậc thang. Liên hồ chứa vừa tăng
khả năng điều tiết cấp nước cho hạ lưu, vừa tăng khả năng điều tiết lũ của lưu vực,
đo đó làm giảm lũ đến của hồ hạ lưu.
3.2.2.3. Giải pháp chuyển nước lưu vực
Là giải pháp xây dựng tuyến kênh, hoặc công trình hồ chứa, đập chắn ngăn và
thu một phần lũ của lưu vực hồ chứa chuyển về lưu vực khác, do vậy giảm lũ cho
hồ chứa.
3.2.2.4. Giải pháp cho nước tràn qua đập chắn
Là giải pháp cho nước tràn trực tiếp qua đập đất khi lũ về vượt khả năng của
công trình tháo lũ. Thường chỉ áp dụng cho các hồ chứa có dung tích nhỏ, đập thấp.


10
Khi áp dụng phải đảm bảo đập không bị xói lở. Vì vậy phải gia cố mái hạ lưu đập:
Trải bạc qua đập, đặt các máng tạm qua đập . . . hoặc đập được trồng cỏ rắn chắc.
Giải pháp này ít khi thực hiện trong thực tế.
3.2.2.5. Giải pháp xử lý những vấn đề hư hỏng đập đất
Trong phần 1.4 về những vấn đề hư hỏng của đập đất đã nêu nguyên nhân
từng loại hư hỏng. Trong phần này tác giải chỉ nêu tóm tắc một số nội dung giải
pháp, không nêu lại nguyên nhân hư hỏng.

a. Hư hỏng do lún nứt nẻ thân đập
Để có giải pháp cơ bản toàn diện phải tiến hành khoan mẫu, thí nghiệm các chỉ
tiêu cơ lý của đất đắp tại hiện trường và lấy mẫu tại các bải vật liệu để thí nghiệm
có đảm bảo các chỉ tiêu theo yêu cầu đặt ra không. Từ đó mới đề ra các giải pháp
phù hợp với nguyên nhân xảy ra sự cố. Tuy nhiên, đối với đập đưa vào vận hành
trước mắt nếu vết nứt cạn do nước thấm mặt thì xử lý bằng cách tưới nhựa đường
vào khe nứt và phủ bề mặt vết rạn bằng bê tông nhựa đường hoặc bê tông cốt thép.
Những vết nứt nhỏ được bơm lấp bằng vật liệu sét trộn betonit. Lượng nước thấm
phải xử lý bằng cách thu gom vào mương dọc cơ, được lấp đầy bằng cát lọc; đáy
mương có bố trí các giếng cát, chiều sâu cắm tới dải lọc cát nằm ngang trong thân
đập (tại lăng trụ đá hạ lưu). Nước thấm sau khi thu gom vào mương dọc lại được
đưa xuống dải lọc nằm ngang nhằm hạ thấp đường bão hòa trong thân đập.

b. Hư hỏng do thấm xói ngầm trượt lở mái hạ lưu
- Xử lý thấm của thân đập bằng phương pháp: Sân phủ sét /Thảm sét; khoan
phụt truyển thống (khoan phụt thông thường); khoan phụt cao áp; Hào bê tông - sét;
các biện pháp cừ (cừ cọc khoan nhồi, cừ thép, cừ bê tông cốt thép, cừ bê tông cốt
thép ứng suất trước…); Biện pháp cọc đất + xi măng + sét.
- Xử lý tại vị trí sạt lở hạ lưu: Bằng tổ hợp kết cấu tường chắn bằng đá xây, kết
hợp với khung bê tông lấp đầy bằng đá lát/rọ đá.


11

(a)

(b)

Hình 3.10: Cấu tạo tường chống thấm bằng phương pháp khoan phụt cao áp
(a) Vị trí tường (cột XM-Đ), (b) Bố trí các cột đất

Hình 3.11: Sơ đồ dây chuyền công
nghệ thi công khoan phụt cao áp

Hình 3.12: Ứng dụng cừ bê tông cốt
ứng suất trước chống thấm

Hình 3.13: Tường hào chống thấm bằng hỗn hợp sét - xi măng


12

Hình 3.14. Thi công thảm sét địa
Hình 3.15. Cấu tạo mái đập chống thấm
kỹ thuật
bằng vật liệu thảm sét đia kỹ thuật
c. Hư hỏng do nước rút nhanh gây trượt mái thượng lưu phá vỡ kết cấu bảo vệ
mái
Xử lý mái theo đúng quy định về thiết kế, xử lý tầng lọc ngược đảm bảo yêu
cầu kỹ thuật. Vật liệu đá hộc lát khan/chít mạch hoặc bê tông tấm lát.
d. Hư hỏng do mối gây ra
- Diệt mối cánh môi trường lân cận đập. Đây là biện pháp hạn chế mối cánh từ
môi trường lân cận đập bay vào để làm tổ. Biện pháp diệt cũng tiến hành như biện
pháp diệt các tổ mối nổi, nửa nổi nửa chìm và tổ chìm. Tuy nhiên các tổ mối này chỉ
cần tiến hành diệt mà không cần lấp bịt các khoang rỗng của tổ mối. Phạm vi diệt
các tổ mối ở lân cận đập tính từ hai vai đập trở ra 100m và 50m tính ở phía chân hạ
du của đập.
- Diệt mối cánh trên đập: Các đập, nhất là thuỷ điện thường được chiếu sáng
ban đêm, điều này có ý nghĩa quan trọng đối với những loài mối bay giao hoan phân
đàn ban đêm (đèn điện thu hút mối cánh bay vào trong đập). Vì vậy diệt mối cánh

cần dùng các bẫy đèn xung quanh đập.
e. Hư hỏng do trượt lở bờ hồ gây sóng xung kích, do gió bão gây ra làm tràn
nước qua đỉnh đập
Nguyên nhân: Từ trước tới nay, các công trình thủy lợi cũng như các công
trình xây dựng khác như giao thông, kiến trúc… ở nước ta thường chỉ được quy
hoạch, thiết kế và xây dựng đảm bảo với sức chịu tải trong giới hạn kinh tế kỹ thuật
nhất định, cho nên khi thiên tai vượt quá giới hạn dự kiến, nó trở nên bất thường với
công trình. Vì vậy, mức độ thiệt hại do thiên tai : bão, lũ, trượt lở đất… đối với các


13
công trình xây dựng ở vùng nghiên cứu trong một, hai thập kỷ gần đây ngày một gia
tăng và ngày càng thảm khốc. Thiên tai vượt quá khả năng chịu tải của các công
trình theo thiết kế trong nghiên cứu này gọi là thiên tai bất thường.
*Biện pháp xử lý
- Căn cứ khả năng xuất hiện mưa lớn, gió mạnh nguy hiểm do bão và áp thấp
nhiệt đới đổ bộ, gây ra hệ quả lũ lớn, lũ quét, sạt lở đất…phá hủy các công trình, đe
dọa tính mạng và đời sống nhân dân phụ thuộc vào điều kiện địa hình của từng
vùng từ đó đánh giá khả năng làm việc của đập đất và tràn xả lũ, đồng thời tính
được tần suất có thể xảy ra để điều tiết lại hồ chứa cho phù hợp.
- Trượt lở đất xảy ra bất ngờ và mạnh mẽ vào mùa mưa bão, có liên quan tới
các hoạt động dân sinh, kinh tế, gây thiệt hại to lớn về người và của, nó là một dạng
thiên tai bất thường (TTBT) theo ba dạng: lở đất đá, trựơt thuần túy và trượt dòng.
Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về hình thái, động lực, cơ chế và các yếu tố ảnh
hưởng đến hiện tượng trượt lở đất, đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng chính
của hiện tượng này là: khí hậu, chế độ thuỷ văn; địa hình khu vực; cấu trúc địa chất
và tính chất cơ lý các lớp đất đá ở sườn dốc; điều kiện địa chất thuỷ văn; sự phát
triển các quá trình và hiện tượng địa chất động lực ngoại sinh kèm theo; và các hoạt
động nhân sinh. Hiện tượng trượt lở đất xảy ra khi sự cân bằng của khối đất đá trên
sườn dốc bị phá hủy. Theo nghiên cứu của PGS. TS Nghiêm Hữu Hạnh và KS

Nguyễn Xuân Hùng Áp dụng phương pháp ma trận định lượng (Quantified Matrix
Method - QMM), xác định hệ số mức độ nguy hiểm do trượt lở đất gây nên K, do
tác động tổng hợp của các yếu tố gây ra trượt lở. Trên cơ sở của hệ số mức độ nguy
hiểm, cấp độ nguy cơ trượt lở có thể được phân chia thành 5 cấp từ cấp I đến cấp V,
như bảng 3.1.
Bảng 3.1: Cấp độ nguy cơ trượt lở áp dụng cho vùng duyên hải miền Trung
TT

Cấp độ

Hệ số K

Sơ bộ đánh giá ổn định

1

I

K <25%

Ổn định

2

II

25%  K < 40%

Tương đối ổn định

3

III

40%  K < 55%

Có nhiều nguy cơ trượt lở


14

4

IV

55%  K < 75%

Nguy cơ trượt lở cao

5

V

K  75%

Nguy cơ trượt lở rất cao

- Các thông số đầu vào tính toán là các thông số về mái dốc đất đá thu thập từ
các tài liệu điều tra, khảo sát tại vị trí tính toán. Kết quả tính toán cho hệ số Ktt so
sánh với K trong bảng 2-1 xác định được cấp độ nguy cơ trượt lở đất, đã được xây

dựng và kiểm chứng bằng các tài liệu thực tế tại khu vực nghiên cứu. Vì vậy, có thể
xem chúng như là một công cụ dùng để dự báo nguy cơ xảy ra trượt lở đất ở Miền
Trung nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng.
g. Hư hỏng do lớp gia cố bảo vệ mặt đập bị hư hỏng
Biện pháp xử lý: Bóc bỏ hết lớp đất bị no nước, đắp lại lớp đất đảm bảo theo
yêu cầu kỹ thuật. Gia cố mặt đập bằng Bê tông cốt thép đảm bảo yêu cầu tải trọng
giao thông trên mặt đập và đảm bảo yêu cầu chống thấm.
h. Hư hỏng do rảnh thoát nước tiếp giáp giữa đập và sườn đồi
- Nguyên nhân: Rảnh thoát nước tiếp giáp giữa đập và sườn đồi thiết kế nhỏ
không đảm bảo khả năng thoát nước, rảnh thoát nước bị hư hỏng, do quản lý không
kiểm tra để cỏ rác đất cả làm tắt dòng chảy. tất cả vấn đề trên làm nước chảy vào
đỉnh đập, vào mái thượng hạ lưu gây xói lở làm mất an toàn đập.
- Giải pháp: Thiết kế tính toán mặt cắt mương đảm bảo thoát nước sườn đồi,
đảm bảo ổn định, quản lý chặt chẻ đá, rác từ sườn đồi rơi xuống không để tắt
mương, đảm bảo thoát nước tốt.
3.3. Kết luận chương 3
Đề xuất các biện pháp đảm bảo an toàn đập trên địa bàn tỉnh Bình Thuận về
quản điểm, về cơ sở lý luận an toàn đập, giải pháp về công tác quản lý vận hành …
Đồng thời, cũng nêu lên được vài giải pháp an toàn đập và những biện pháp cụ thể
xử lý việc hư hỏng của đập đất có thể xảy ra trên địa bàn tỉnh Bình Thuận. Việc
nâng cao an toàn của đập đất phụ thuộc vào việc nâng cao của nhiều mặt như tiêu
chuẩn an toàn thiết kế, thi công, quản lý vận hành và khai thác nên các nhóm giải
pháp đảm bảo an toàn hồ chứa phải đồng thời.


15
Nhằm cụ thể hóa việc tính toán và đề xuất biện pháp điển hình cho Hồ chứa
nước Sông Quao, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận một cách chi tiết và
được trình bày tại Chương 4 của Luận văn.

Chương 4

TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP ĐIỂN HÌNH CHO HỒ CHỨA
NƯỚC SÔNG QUAO, TỈNH BÌNH THUẬN
4.1.

Giới thiệu chung về công trình
Công trình thủy lợi hồ chứa nước Sông Quao, tỉnh Bình Thuận được Nhà

nước đầu tư xây dựng hoàn thành đưa vào khai thác sử dụng năm 1997. Đây là
công trình mang ý nghĩa kinh tế, chính trị rất lớn cho quá trình phát triển của tỉnh.
Tuy nhiên, do công trình được thiết kế trong thời kỳ đất nước còn nhiều khó khăn,
các tiêu chuẩn, quy trình đầu tư xây dựng công trình nói chung và thủy lợi nói riêng
còn nhiều bất cập. Công trình có quy mô lớn lại nằm ở vùng duyên hải cực Nam
Trung Bộ, nơi có các điều kiện tự nhiên rất khắc nghiệt và phức tạp. Do đó, hiện tại
công trình không tránh khỏi sự hư hỏng và xuống cấp cục bộ, cần thiết phải xem xét
đầu tư sửa chữa nâng cấp theo các qui trình mới nhằm đảm bảo ổn định lâu dài, phát
huy được nhiệm vụ công trình và nâng cao hiệu quả khai thác, để vừa phát huy tối
đa hiệu quả đầu tư và duy trì, phát triển bền vững nguồn tài nguyên nước của lưu
vực Sông Quao, là nhánh sông chính của Sông Cái chảy ra cửa biển Phan Thiết
trong điều kiện biến đổi khí hậu toàn cầu.
Nhiệm vụ công trình theo thiết kế: Đảm bảo cấp nước cho 8.120 ha ruộng
với mức tưới đảm bảo P=75% và cấp nước cho dân sinh huyện Hàm Thuận Bắc và
Thành Phố Phan Thiết. Thực tế hiện nay công trình đang cấp nước cho tưới cho
9200ha/vụ. Cấp nước sinh hoạt cho thành phố Phan Thiết là triệu 13 triệu m3
4.1.1. Vị trí địa lý của công trình


16
- Vùng công trình đầu mối: Nằm ngay trên Sông Quao, vị trí công trình nằm

trong khoảng: Từ 11005’ đến 110015’ vĩ độ Bắc, 108005’ đến 108015’ kinh độ Đông,
thuộc xã Hàm Trí, huyện Hàm Thuận Bắc, cách ngã ba hạ lưu Sông Cái 25km (tính
theo tuyến Sông Quao hiện hữu), cách Quốc lộ 28 Phan Thiết (Bình Thuận) - Di
Linh (Lâm Đồng) 0,6 km và cách biển khoảng 30km (tính theo tuyến đường Quốc
Lộ 28).

HỒ SÔNG QUAO

Hình 4.1: Bản đồ vị trí hồ chứa nước Sông Quao, tỉnh Bình Thuận


17

Hình 4.2: Hồ chứa nước Sông Quao trên bản đồ Google Earth
4.1.2. Các thông số của công trình
* Hồ chứa:
- Diện tích lưu vực Sông Quao đến tuyến Đập

: 296 km2

- Diện tích lưu vực sông Đan Sách

: 120 km2

- Dòng chảy trung bình nhiều năm Q0

: 3,52m3/s

- Dòng chảy năm ít nước Q75%

: 2,60 m3/s

- Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm W0

: 111 x 106 m3

- Tổng lượng dòng chảy năm ít nước W75%

: 82 x 106 m3

- Lưu lượng lũ Q1%

: 1.380 m3/s

- Lưu lượng lũ thiết kế Qmưa 1952

: 1.620 m3/s

- Tổng lượng lũ thiết kế W mưa 1952

: 160 x 106 m3

- Lượng mưa bình quân lưu vực Sông Quao

: 1.500 mm

- Lượng mưa bình quân lưu vực sông Đan Sách

: 1.900 mm

- Mực nước dâng bình thường

: +89,00 m.

- Mực nước gia cường thiết kế

: +91,02 m.

- Mực nước chết

: +72,00 m.


18
- Dung tích toàn bộ

: 73 x106 m3.

- Dung tích chết

: 5,7 x106 m3.

- Dung tích hữu ích

: 67.3 x106 m3.

- Diện tích mặt hồ (ứng vói MNDBT)

: 6,8 km2.

- Chế độ điều tiết hồ

: Điều tiết năm.

Hình 4.3: Hình ảnh lòng hồ và đầu mối hồ chứa nước Sông Quao (Ảnh năm 1997

Hình 4.4: Bình đồ lòng hồ và các công trình đầu mối hồ Sông Quao
* Đập chính: Gồm hai nhánh: Nhánh trái dài 470m, nhánh phải dài 416m. Hình
thức kết cấu đập đất đồng chất, chống thấm qua nền bằng chân khay giữa. Mái
thượng lưu đập được gia cố bằng đá lát khan dày 25  30cm, bên dưới là các lớp
dăm lọc dày 30cm và cát lọc dày 20cm. Dưới lớp cát lọc có đắp lớp gia trọng bằng
cát cuội sỏi đào móng đập và đá vụn. Mái hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, bên dưới có


19
lớp gia tải bằng cát cuội sỏi lòng sông dày trung bình 1m. Đỉnh đập được gia cố
bằng bê tông nhựa đường thâm nhập dày 7cm, bên dưới là lớp dăm dày 15cm.
Thượng lưu đỉnh đập có bố trí tường chắn sóng, hạ lưu có bố trí gờ chắn bánh xe
bằng đá xây vữa M100.
- Hệ thống tiêu thoát nước thân và nền đập gồm 2 đống đá tiêu nước bố trí ở
chân thượng hạ lưu đập, cao trình đỉnh các đống đá ở +74,00m. Thân đập phía hạ
lưu đập có bố trí đệm tiêu nước bằng đá dăm dày 80cm nối tiếp với đống đá và lớp
gia tải hạ lưu.
- Phía thượng lưu đống đá tiêu nước thượng lưu có bố trí tường nghiêng và
sân phủ chống thấm bằng đất, cao trình mặt sân phủ ở +70,00m, bên trên có đắp lớp
bảo vệ dày 2m.
- Tổng chiều dài đập
: 886m.
- Cao trình đỉnh tường chắn sóng
: + 93,700m.

- Cao trình đỉnh đập
: + 92,70m.
- Chiều cao đập lớn nhất
: 40m.
- Chiều rộng đỉnh đập
: 6,0m.
- Hệ số mái hạ lưu
: m1=3,0; m2 = 3,5.
- Mái thượng lưu
: m1=3,0; m2 = 3,5
- Cao trình cơ thượng hạ lưu đập
: + 82,00m.
- Cao trình đỉnh đống đá tiêu nước thượng, hạ lưu : +74,00m
- Hệ số mái đống đá hạ lưu mái trong m1=1,0; mái ngoài m2=1,5.
- Hệ số mái đống đá thượng lưu mái trong m1=2,0; mái ngoài m2=1,5.
- Hình thức kết cấu đập đất đồng chất, chống thấm qua nền bằng chân khay
giữa. Mái thượng lưu đập được gia cố bằng đá lát khan dày 20cm, bên dưới là các
lớp dăm, cát lọc dày 15cm.
- Mái hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, bên dưới có lớp gia tải bằng cát cuội sỏi
lòng sông dày trung bình 0,5m.
- Đỉnh đập được gia cố bằng bê tông nhựa đường thâm nhập dày 7cm, bên
dưới là lớp đá dăm dày 15cm. Thượng, hạ lưu đỉnh đập có bố trí gờ chắn bánh xe
bằng đá xây vữa M100.


20
- Tiêu thoát nước hạ lưu dạng tiêu nước áp mái nối tiếp với đệm tiêu nước
bằng đá dăm trong thân đập.
*Đập phụ 1: Chiều dài đỉnh đập: 150 m, chiều cao đập lớn nhất: 25 m, bố trí
đệm tiêu nước ở cao trình: + 73,00m, mái thượng lưu: m 1=3.0, m2 = 3.5, cao trình

cơ thượng, hạ lưu: + 80,00 m, mái hạ lưu

: m1=3.0, m2 = 3.5.

Hình 4.5: Đập chính nhánh phải hồ chứa nước Sông Quao
* Đập phụ 2: Chiều dài đỉnh đập: 50 m, chiều cao đập lớn nhất: 0.4 m, kết cấu đập
bằng đá xây, hình thức tường chắn.
* Đập phụ 3: Hình thức kết cấu đập đất đồng chất, chống thấm qua nền bằng chân
khay giữa. Chiều dài đỉnh đập: 325 m, được gia cố bằng bê tông nhựa đường thâm
nhập dày 7cm, chiều cao đập lớn nhất: 12 m, mái thượng lưu: m =3.0, gia cố bằng
đá lát khan dày 20cm. Mái hạ lưu: m =2.75, được trồng cỏ bảo vệ, bên dưới có lớp
gia tải bằng cát cuội sỏi lòng sông dày trung bình 0,5m., Tiêu thoát nước hạ lưu
dạng tiêu nước áp mái nối tiếp với đệm tiêu nước bằng đá dăm trong thân đập.
* Cống lấy nước: Tuyến cống lấy nước đặt ở đập phụ 1. Cống được xây dựng bằng
kết cấu BTCT, mặt cắt ngang cống hình chữ nhật, kích thước BxH = (2x2.5)m. Van
điều tiết dạng van phẳng bằng thép đặt trong tháp cống bằng BTCT. Cao độ ngưỡng
cống: + 68,00 m, cao độ tường đầu cống: + 74,00 m, cao độ sàn tháp cống: + 92,70
m, lưu lượng thiết kế qua cống: 13,5 m3/s, Chiều dài cống lấy nước:137,5 m.


21
* Tràn xả lũ: Bằng kết cấu BTCT, hình thức tràn có cửa, gồm 3 cửa cung 3(6x9)m,
nối tiếp với dốc nước và tiêu năng dạng mũi phun. Bên trên ngưỡng tràn có bố trí
thiết bị đóng mở bằng tời điện.
- Lưu lượng xả lớn nhất
- Cao độ ngưỡng tràn
- Chiều rộng tràn trên ngưỡng
- Chiều rộng dốc nước
- Độ dốc dốc nước

: 1.050 m3/s
: + 81,00 m
: (3x6)m
: 21,00 m
: 10%

Hình 4.6: Tràn xả lũ hồ Sông Quao
4.2.

Tính toán đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn cho đập Sông Quao

4.2.1. Tính toán điều tiết lũ, kiểm tra an toàn hồ chứa hiện trạng.
4.2.1.1. Mục đích tính toán:
- Kiểm tra an toàn trong phòng chống lũ của hồ chứa theo tài liệu dòng chảy
lũ cập nhật đến hiện tại và theo tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế hiện hành.
4.2.1.2.

Nội dung tính toán:

- Cập nhật, tính toán số liệu lũ thiết kế, kiểm tra, lũ vượt kiểm tra đến thời
điểm hiện tại.
- Tính toán điều tiết lũ với tràn xả lũ hiện trạng, xác định các mực nước lũ.
- Xác định cao trình đỉnh đập tính toán ứng với các mực nước lũ, so sánh với
cao trình đỉnh đập hiện trạng, từ đó đánh giá hồ chứa có đảm bảo an toàn hay
không.
4.2.1.3. Phương pháp tính toán:


22
- Nguyên lý tính toán điều tiết lũ dùng phương trình cân bằng nước. Phương

pháp tính toán bằng lập bảng và thử dần. Việc thử dần được thực hiện tự động trong
Excel.
- Tính toán xác định các thông số sóng do gió trong hồ theo phương pháp đồ
thị của Cưlốp. Xác định cao trình đỉnh đập theo TCVN 8216-2009.
4.2.1.4.

Trường hợp tính toán:

- Tính toán điều tiết lũ cho các trường hợp sau:
+ Tính toán với lũ thiết kế và lũ kiểm tra;
+ Tính toán với lũ kiểm tra vượt tần suất;
+ Tính toán với lũ thiết kế và tràn xả lũ bị kẹt 1 cửa van.
4.2.1.5.

Số liệu tính toán:

- Cấp công trình: Theo QCVN 04-05: 2012, công trình thuộc cấp II
- Các chỉ tiêu thiết kế: tra theo QCVN 04-05: 2012 và TCVN 8216-2009
+ Tần suất lũ thiết kế: PTK =1%
+ Tần suất lũ kiểm tra: PKT =0,2%
+ Theo QCVN 04-05: 2012, với hồ Sông Quao là cấp II, nếu xây
dựng tràn sự cố thì tần suất lũ thiết kế tràn sự cố sẽ là tần suất kiểm tra tương ứng
với cấp công trình cao hơn 1 cấp - tương ứng cấp I, tra bảng được : P VKT = 0,1%
+ Tần suất gió thiết kế ứng với MNDBT

: P=25%

+ Tần suất gió thiết kế ứng với MNLTK

: P= 2%

+ Chiều cao an toàn đập ứng với MNDBT

: a= 1,2

+ Chiều cao an toàn đập ứng với MNLTK

: a= 1,0

+ Chiều cao an toàn đập ứng với MNLKT

: a= 0,3

- Đường quá trình lũ đến ứng với các tần suất được thu phóng theo trận lũ
điển hình trạm Sông Lũy năm 5/XI/1996 có Q = 1180m 3/s, W = 73,05  106m3 theo
phương pháp cùng tần suất. Kết quả thu phóng lũ thiết kế thể hiện ở bảng Phụ lục 1.
- Đường quan hệ địa hình lòng hồ Z~V trong bảng Phụ lục 2.
- Thông số tràn: 01 tràn chính có cửa van điều tiết.
+ Bề rộng tràn

: B = 3x6 = 18m;


23
+ Hệ số lưu lượng

: *m = 0,40;

+ Cao trình ngưỡng tràn

: ng = + 81.00m;

+ Mực nước dâng bình thường : MNDBT = 89,0m;
4.2.1.6.

Kết quả tính toán:

- Tính toán điều tiết cụ thể được thể hiện trong các bảng của Phụ lục 3 Tổng
hợp kết quả tính toán điều tiết lũ được ở Bảng 4.1. Tính toán cao trình đỉnh đập thể
hiện trong bảng của Phụ lục 4 kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ở Bảng 4.1.
Bảng 4.1: Kết quả tính toán điều tiết lũ, trường hợp hiện trạng
Trường hợp

Qlũ max

Qxả max

Mực nước lũ

Hsc

m3/s

m3/s

m

M

MNLTK - P1%

1.540

1.015

91,05

2,05

MNLKT - P0.2%

2.107

1.300

92,84

3,84

MNLVKT - P0.1%

2.291

1.660

94,94

5,94

MNLTK - P1%,

kẹt 1 cửa van

1.540

805

92,28

3,28

- Đồ thị quá trình lũ đến, lũ xả đại diện trường hợp điều tiết với tràn hiện
trạng được thể hiện trên Hình 4.7 sau:


24

Hình 4.7: Đồ thị quá trình lũ đến và lũ xả - đại diện trường hợp tràn hiện trạng
Bảng 4.2: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập, trường hợp hiện trạng
Mực
nước lũ

Cao trình
đỉnh đập
tính toán

MNDBT

89,00

93,50

MNLTK - P1%

91,05

93,69

MNLKT-P0.2%

92,84

93,14

MNLVKT- P0.1%

94,94

Không đảm bảo

MNLTK - P1%,
kẹt 1 cửa van

92,28

Đảm bảo

Trường hợp

Cao trình
đỉnh đập

hiện trạng

Cao trình
đỉnh TCS

Kết luận
Đảm bảo

92,70

93,70

Đảm bảo
Không đảm bảo

* Nhận xét:
- MNLTK tính toán tương đương với MNLTK trước đây là +91.02;
- MNLKT của hồ trước đây chưa được tính toán;
- Cao trình đỉnh đập hiện trạng đã đảm bảo an toàn trong 2 trường hợp ứng
với MNDBT và MNLTK;


25
- Cao trình đỉnh đập hiện trạng không đảm bảo trường hợp ứng với MNLKT
(cao trình MNLKT cao hơn cao trình đỉnh đập 14cm, mà theo quy phạm cần thấp
hơn tối thiểu 30cm)
- MNLVKT- P0.1% cao hơn đỉnh đập và TCS hiện trạng nên hồ mất an toàn.
- Trường hợp với lũ thiết kế, tràn bị kẹt 1 cửa, MNL vẫn thấp hơn cao trình
đỉnh đập nên hồ vẫn an toàn
* Kết luận:

- Cần bổ sung tràn sự cố để hồ chứa đảm bảo an toàn với 2 trường hợp
MNLKT (P=0.2% và MNLVKT (P=0.1%);
- Lũ chọn thiết kế tràn sự cố là lũ vượt kiểm tra P=0,1% (lũ bất lợi nhất trong
các trường hợp tính toán nêu trên).
4.2.2. Tính toán thấm và ổn định kiểm tra an toàn đập đất hiện trạng
4.2.2.1.

Mục đích tính toán:

- Kiểm tra an toàn của đập đất hiện trạng theo các mực nước. Các chỉ tiêu cơ
lý của đập được xác định bằng khoan khảo sát đập hiện trạng (không lấy theo chỉ
tiêu thiết kế ban đầu) để phù hợp đúng với thực tế.
- Kiểm tra giới hạn mực nước lũ cao nhất mà đập hiện trạng vẫn đủ an toàn
theo TCVN 8216-2009, K=1,15, phục vụ việc xác định tiêu chí thiết kế tràn sự cố.
- Các mực nước tính toán gồm:
+ MNDBT = 89,00m;
+ MNLTK = 91,05m;
+ MNLmax = 92,40 (thấp hơn đỉnh đập đất 92,70 là 30cm theo tiêu
chuẩn TCVN 8216-2009).
4.2.2.2.

Phương pháp tính toán:

Tính thấm: Qúa trình thấm được mô hình hóa bằng cách giải phương trình vi
phân cơ bản của dòng thấm theo phần tử hữu hạn. Qúa trình này được thực hiện trên
máy vi tính bằng phần mềm SEEP/W của công ty phần mềm GEO-SLOP - Canada.
Tính ổn định: Có nhiều phương pháp tính toán ổn định mái dốc, ở đây này ta
dùng phương pháp Bishop.