NGHIÊN cứu PHƯƠNG án bố TRÍ hệ THỐNG QUAN TRẮC THẤM TRONG đập đất áp DỤNG CHO CÔNG TRÌNH hồ tả TRẠCH, TỈNH THỪA THIÊN HUẾ luan van thac si đại học thủy lợi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.6 MB, 87 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
NGUYỄN HỒNG ĐĂNG
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC THẤM
TRONG ĐẬP ĐẤT- ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH HỒ TẢ TRẠCH,
TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - NĂM 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
NGUYỄN HỒNG ĐĂNG
“NGHIÊN CỨU PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC THẤM
TRONG ĐẬP ĐẤT- ÁP DỤNG CHO CÔNG TRÌNH HỒ TẢ TRẠCH,
TỈNH THỪA THIÊN HUẾ”
Chuyên ngành:
KTXD CÔNG TRÌNH THỦY
Mã ngành:
8580202
Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Ngọc Thắng
HÀ NỘI - NĂM 2018
LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên học viên: Nguyễn Hồng Đăng
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các nội dung
và kết quả nghiên cứu cũng như các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao
chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn
tài liệu, kế thừa các nội dung nghiên cứu đã có, được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn
tài liệu tham khảo đúng quy định.
Hà Nội, ngày…..tháng….năm 2018
Tác giả luận văn
Nguyễn Hồng Đăng
i
LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành luận văn thạc sỹ chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình thủy với
đề tài: “Nghiên cứu phương án bố trí hệ thống quan trắc thấm trong đập đất- áp
dụng cho công trình hồ tả trạch, tỉnh thừa thiên huế ” tác giả đã nhận được sự giúp
đỡ tận tình của các Thầy giáo, Cô giáo tại Cơ sở 2- Đại học Thủy Lợi, các Thầy giáo,
cô giáo, các trợ lý Khoa trong Khoa Công trình, Trường đại học Thủy lợi, các anh chị
em đồng nghiệp trong Trung tâm công nghệ phần mềm thủy lợi – Viện khoa học thủy
lợi Việt Nam cùng bạn bè và tập thể lớp CH23C11- CS2-Đại học Thủy Lợi
Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo tại Cơ sở 2- Đại
học Thủy Lợi, các thầy cô giáo, cán bộ trợ lý Khoa trong Khoa Công trình, Khoa Sau
đại học, các anh chị em đồng nghiệp tại Trung tâm công nghệ phần mềm thủy lợi –
Viện khoa học thủy lợi Việt Nam Gia đình và Bạn bè, đồng môn đã tạo điều kiện giúp
đỡ hết sức cho tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu, làm việc và thực hiện
luận văn tốt nghiệp. Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo
hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thắng, Khoa Công Trình - Trường Đại học Thuỷ lợi
đã luôn động viên giúp đỡ, và hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này.
Trong luận văn không thể tránh khỏi những sai sót nhất định do thời gian và trình độ
cũng như kinh nghiệm nghiên cứu. Tác giả kính mong Thầy giáo, Cô giáo, Bạn bè và
Đồng nghiệp góp ý để luận văn được hoàn chỉnh và trọn vẹn hơn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày…..tháng….năm 2018
Tác giả luận văn
Nguyễn Hồng Đăng
ii
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
LỜI CAM ĐOAN..........................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN..............................................................................................................ii
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
1.Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................1
2.Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................2
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................................2
4.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu..............................................................2
5.Bố cục của luận văn..................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC
TRONG ĐẬP ĐẤT......................................................................................................4
1.1.Tổng quan về đập đất trên thế giới và ở Việt Nam.................................................4
1.2.Tổng quan về hệ thống quan trắc công trình thủy lợi.........................................15
1.4.Kết luận chương 1................................................................................................23
CHƯƠNG 2. HÌNH THỨC QUAN TRẮC VÀ CÁC THIẾT BỊ QUAN TRẮC
THẤM TRONG ĐẬP ĐẤT.......................................................................................24
2.1. Cơ sở lý thuyết bố trí hệ thống quan trắc trong đập đất.....................................24
2.2. Một số yêu cầu về quan trắc thấm trong đập đất................................................27
2.3. Các hình thức quan trắc thấm, ưu và nhược điểm [9].......................................30
iii
2.4. Hình thức quan trắc thấm tự động và các thiết bị quan trắc.............................36
2.5. Kết luận chương 2...............................................................................................40
CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG BỐ TRÍ HỆ THỐNG QUAN TRẮC VÀ SỬ DỤNG SỐ
LIỆU QUAN TRẮC ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH CỤ THỂHỒ TẢ TRẠCH.........................................................................................................41
3.1. Giới thiệu tổng quan về công trình hồ Tả Trạch................................................41
3.2. Hiện trạng hệ thống quan trắc thấm trong đập Tả Trạch..................................45
3.3. Đánh giá hệ thống quan trắc thấm đập Tả Trạch và đề xuất giải pháp.............52
3.4. Tính toán thấm cho hồ Tả Trạch........................................................................56
3.5. Kết quả tính toán thấm, và sử dụng số liệu quan trắc đánh giá sự làm việc của
hệ thống...................................................................................................................... 62
3.6. Kết luận chương 3...............................................................................................71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................73
1. KẾT LUẬN.............................................................................................................73
2. KIẾN NGHỊ............................................................................................................74
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................75
iv
DANH MỤC HÌNH VẼ
v
DANH MỤC BẢNG BIỂU
vi
MỞ ĐẦU
1.
Tính cấp thiết của đề tài
Đập đất là loại đập được làm từ vật liệu địa phương (chủ yếu là đất) chắn ngang sông
tạo thành hồ chứa. Đập đất được áp dụng rộng rãi, phổ biến trên thế giới và ở Việt
Nam, có lịch sử xây dựng từ rất lâu đời, đã đạt được nhiều thành tựu trong thiết kế
cũng như thi công. Nước ta có tổng số trên 6500 hồ chứa thủy lợi với dung tích trữ
nước khoảng 11 tỷ m3 đã được xây dựng, trong đó có: 560 hồ chứa có dung tích trữ
nước lớn hơn 3 triệu m3 hoặc đập cao trên 15m, 1752 hồ chứa có dung tích từ 0,2 triệu
đến 3 triệu m3 nước, còn lại là các hồ có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m 3 nước. Đa số
các công trình đập (hồ chứa) đã được xây dựng đều là đập đất và được xây dựng trước
những năm 2000. Để phát huy hiệu quả các công trình đập đất cần đảm bảo yêu cầu an
toàn kỹ thuật, không để xảy ra hiện tượng: Sạt trượt mất ổn định, lún nứt thân đập, xói
lở, và đặc biệt về hiện tượng mất ổn định do thấm…Theo quá trình sử dụng, vận hành
nhiều công trình đã xuống cấp và bị hư hỏng ở nhiều hạng mục. Theo số liệu thống kê
của Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, tính đến năm 2017 có tới 1.150 hồ chứa
bị hư hỏng xuống cấp, nhiều công trình hồ chứa, đập bị vỡ trong mùa mưa lũ. Trong số
các nguyên nhân gây hư hỏng cho công trình đập đất thì hiện tượng mất ổn định do
thấm là một trong số những hiện tượng phổ biến nhất.
Chúng ta đều biết, công tác theo dõi dòng thấm trong thân đập là rất quan trọng và cần
thiết đối với công trình đập đất. Tuy nhiên việc xây dựng phương án bố trí hệ thống
quan trắc trong thân đập, đặc biệt là quan trắc thấm vẫn còn rất hạn chế, chưa được
đầu tư đúng mức và bài bản. Chỉ có một số ít các công trình đập lớn, quan trọng được
đầu tư hệ thống quan trắc để theo dõi kiểm tra tình hình thấm trong thân đập, số còn lại
thường đến khi xảy ra sự cố mới được đầu tư để khắc phục sự cố.
Xuất phát từ tầm quan trọng của việc quan trắc hiện tượng thấm trong thân đập nhằm
kịp thời phát hiện các sự cố để có giải pháp khắc phục đảm bảo an toàn cho công trình
và phát huy hiệu quả sử dụng của công trình, tác giả tiến hành nghiên cứu phương án
bố trí hệ thống quan trắc thấm trong thân đập và áp dụng cho một công trình cụ thể.
1
Trong số các công trình đập đất đã được xây dựng, hồ Tả Trạch là một trong những
công trình đập đất nổi bật của khu vực Bắc Trung Bộ. Hồ chứa nước Tả Trạch có vị trí
công trình đầu mối tại tuyến Dương Hoà, xã Dương Hoà, huyện Hương Thuỷ, tỉnh
Thừa Thiên - Huế. Hồ có vai trò rất quan trọng đối với sự phát triển của tỉnh Thừa
Thiên Huế, công trình có nhiệm vụ: chống lũ tiểu mãn, lũ sớm; giảm lũ chính vụ cho
hệ thống sông Hương; cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp ở mức 2 m 3 /s. Tạo
nguồn nước tưới ổn định cho 34782 ha đất canh tác thuộc vùng đồng bằng sông
Hương. Bổ sung nguồn nước ngọt cho hạ lưu sông Hương để đẩy mặn, cải thiện môi
trường vùng đầm phá, phục vụ nuôi trồng thuỷ sản với lưu lượng Q = 25 m 3 /s và
phát điện với công suất lắp máy 19,5 MW. Hồ Tả Trạch là công trình hồ chứa lớn thứ 2
của khu vực Bắc Trung Bộ, hình thức đập chính là đập đất đồng chất, không tường
chắn sóng. Là một công trình quan trọng như vậy, nên vấn đề an toàn đập, an toàn
công trình của hồ chứa luôn được đặt lên hàng đầu.
Chính vì lẽ đó tác giả đề xuất thực hiện đề tài luận văn “Nghiên cứu phương án bố
trí hệ thống quan trắc thấm trong đập đất- Áp dụng cho công trình hồ Tả Trạch,
tỉnh Thừa Thiên Huế”.
2.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu phương án bố trí hệ thống quan trắc trong đập đất, các phương pháp quan
trắc và thiết bị quan trắc.
Tổng hợp, đánh giá hệ thống quan trắc thấm đập đất của công trình cụ thể hồ Tả Trạch,
tỉnh Thừa Thiên Huế. Sử dụng kết quả quan trắc thấm để theo dõi sự làm việc của đập.
3.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1.
Đối tượng
Hệ thống quan trắc thấm trong đập đất.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu hệ thống quan trắc thấm trong thân đập đất và sử dụng kết quả quan trắc
để đánh giá sự làm việc của đập.
4.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
2
4.1.
-
Cách tiếp cận
Thông qua các tài liệu: Giáo trình thủy công, giáo trình thủy lực, các giáo trình
chuyên ngành về đập đất và hệ thống quan trắc, các tài liệu chuyên ngành, các
-
tiêu chuẩn hướng dẫn sách, báo, hệ thống internet.
Nghiên cứu các phương pháp bố trí hệ thống quan trắc và thiết bị quan trắc
-
trong đập đất đã và đang áp dụng ở Việt Nam.
Thông qua hồ sơ thiết kế một công trình cụ thể.
4.2.
Phương pháp nghiên cứu
-
Phương pháp tổng hợp số liệu: Tổng hợp các tài liệu nghiên cứu về hệ thống
-
quan trắc trong đập đất.
Phương pháp kế thừa: Kế thừa các nghiên cứu đã có sẵn làm cơ sở tham khảo
-
cho đề tài.
Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực
bố trí hệ thống quan trắc.
5.
Bố cục của luận văn
Phần mở đầu
Chương 1. Tổng quan về đập đất và hệ thống quan trắc trong đập đất
Chương 2. Phương pháp quan trắc và các thiết bị quan trắc đập đất
Chương 3. Áp dụng bố trí hệ thống quan trắc và sử dụng số liệu quan trắc đánh giá sự
làm việc của công trình cụ thể- Hồ Tả Trạch
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC
TRONG ĐẬP ĐẤT
1.1.
Tổng quan về đập đất trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.1. Tổng quan về đập đất trên thế giới
Các công trình hồ chứa trữ nước nhân tạo, khi được xây dựng trên các khe suối, lòng
sông bằng các đập chắn ngang sông thường là các hồ chứa nước đa mục tiêu. Trong
lĩnh vực khai thác và quản lý nguồn tài nguôn nước, hồ chứa là biện pháp thiết yếu
trong hệ thống các công trình điều tiết, nó có khả năng làm thay đổi sâu sắc chế độ
dòng chảy sông ngòi theo thời gian và không gian. Chức năng chính của hồ chứa
thường là điều tiết dòng chảy tự nhiên nhằm thỏa mãn các nhu cầu khác nhau về
nguồn nước của các đối tượng sử dụng nước. Ngoài ra nó còn có vai trò rất quan trọng
trong công tác phòng chống lũ đảm bảo an toàn cho hạ du.
Tính đến nay trên thế giới đã xây dựng được ước tính hơn 1.400 hồ có dung tích trên
100 triệu mét khối nước với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ mét khối. Tổng số lượng
hồ chứa 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 1203 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),
Nga có hơn 150 hồ với tổng dung tích trên 200 tỷ mét khối nước, Các hồ lớn nhất thế
giới là hồ Boulder trên sông Colorado (Mỹ) dung tích 38 tỷ mét khối nước, hồ Grand
Coulle trên sông Columbia (Mỹ) dung tích 24 tỷ mét khối nước, hồ Bownrrat trên
sông Angera (Nga) có dung tích gần 20 tỷ mét khối nước.
Công trình hồ chứa đầu tiên có phần đập dâng là vật liệu địa phương chắn ngang sông
suối được xây dựng từ cách đây hơn 6000 năm bởi người Trung Quốc và Ai Cập. Công
nghệ xây dựng đã dần được cải tiến và nhiều công trình hồ chứa, đập lớn đã được xây
dựng vào những năm sau đó. Thời kỳ cổ đại, hồ Vicinity tại Menphis thuộc thung lũng
sông Nile (Ai Cập) có xây đập đá đổ cao 15m, dài 45m. Trong khoảng 4000 năm trước
công nguyên, cùng với sự phát triển rực rỡ của các nền văn minh cổ đại Ai Cập, Trung
Quốc, Hi Lạp, La Mã, Ấn Độ…kỹ thuật xây dựng hồ đập trên thế giới cũng không ngừng
4
phát triển. Người Nam Tư xây dựng đập Mardook ở thung lũng sông Tigris.Người Saba
xây dựng đập đá đổ Marib cao 32,5m dài 3.200m. Đến nay, thực tế phát triển xây dựng các
hồ chứa nước lớn trên thế giới đã được khẳng định mục đích và yêu cầu sử dụng của mỗi
hồ trong từng khu vực đối với từng quốc gia là khác nhau.
Trong số các hồ chứa đã được xây dựng trên thế giới, đa số các hồ chứa có phần đập
dâng được làm từ vật liệu địa phương (đập đất). Theo thống kê năm 1996 từ 63 nước
thành viên của ICOLD (International Commission on Large Dams - Hội Đập lớn Thế
giới) thì 80% đập lớn (cao trên 15m) là đập đất.
-
Các công trình đập đất có những ưu điểm nổi bật:
Sử dụng các loại vật liệu tại chỗ, tiết kiệm chi phí
Cấu tạo đập đơn giản, dễ thiết kế và thi công.
Dễ dàng quản lý, sửa chữa nâng cấp.
Có khả năng chống chấn động tốt.
Yêu cầu về xử lý nền không cao, áp dụng được trên nhiều loại địa chất nền khác
-
nhau.
Có lịch sử xây dựng lâu đời, có nhiều nghiên cứu đánh giá, quản lý chất lượng công
-
trình được công bố rộng rãi.
Một số nhược điểm:
Tuổi thọ công trình không cao.
Dễ bị ảnh hưởng từ thời tiết trong quá trình thi công.
Độ bền chống thấm kém.
Khả năng liên kết giữa các bộ phận công trình trong cụm công trình đầu mối không
cao
5
Hình 1. 1. Đập Tataragi ở Nhật Bản
Hình 1. 2. Đập Fort Peck ở Mỹ được hoàn thành vào năm 1940
1.1.2. Tổng quan về đập đất ở Việt Nam
Việt Nam là quốc gia nằm trong đới khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, có đường bờ biển
kéo dài hơn 3000km (dọc trục của đất nước). Do vị trí địa lý nên nước ta đã nhận được
lượng nhiệt mặt trời lớn, vì vậy nhiệt độ cao quanh năm, trung bình trên 21 oC và tăng
dần từ Bắc vào Nam. Khí hậu nước ta có hai mùa rõ rệt, tuy nhiên khu vực miền Bắc
có chịu thêm sự ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc nên có thêm 3 tháng mùa đông. Gió
mùa đã cho nước ta một lượng mưa lớn trung bình từ 1500 đến 2000mm, độ ẩm không
6
khí cao trên 80%. Do điều kiện mưa nhiều đã tạo ra một số lượng sông suối rất lớn, tới
khoảng 2.360 con sông và kênh lớn nhỏ. Dọc bờ biển, khoảng 23 km có một cửa sông
và theo thống kê có 112 cửa sông ra biển.Các sông lớn ở Việt Nam thường bắt nguồn
từ bên ngoài, phần trung du và hạ du chảy trên đất Việt Nam. Hầu hết các sông ở Việt
Nam chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam và đổ ra Biển Đông. Ngoại lệ có sông Kỳ
Cùng và Bằng Giang chảy theo hướng Đông Nam-Tây Bắc.
Với mạng lưới sông ngòi dày đặc, việc khai thác hiệu quả nguồn nước đã được các nhà
khoa học nghiên cứu từ rất sớm. Hệ thống Hồ chứa nước ở nước ta có thể là hồ tự
nhiên hoặc nhân tạo trải dài từ Bắc vào Nam. Các hồ chứa có thể sử dụng trong tưới
tiêu nông nghiệp, nuôi trồng khai thác thủy sản, khai thác thủy điện, phát triển du
lịch, ...ngoài ra các hồ chứa còn giữ vị trí quan trọng trong việc điều hòa sinh thái, bảo
vệ môi trường sống của con người. Nước ta có tổng số trên 6500 hồ chứa thủy lợi với
dung tích trữ nước khoảng 11 tỷ m3 đã được xây dựng, trong đó có: 560 hồ chứa có
dung tích trữ nước lớn hơn 3 triệu m3 hoặc đập cao trên 15m, 1752 hồ chứa có dung
tích từ 0,2 triệu đến 3 triệu m3 nước, còn lại là các hồ có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu
m3 nước. [1] Đa số các công trình hồ chứa ở Việt Nam đều có phần đập dâng là đập đất
và được xây dựng từ khá lâu, giai đoạn trước những năm 2000.
Bảng 1. 1. Bảng tổng hợp một số công trình đập đất ở Việt Nam [2]
Hmax
Năm hoàn
(m)
thành
Đất
23,50
1961
Bắc Giang
Đất
26,00
1963
Đa Nhim
Lâm Đồng
Đất
38,00
1963
4
Suối Hai
Hà Tây
Đất
24,00
1963
5
Thượng Tuy
Hà Tĩnh
Đất
25,00
1964
6
Cẩm Ly
Quảng Bình
Đất
30,00
1965
7
Tà Keo
Lạng Sơn
Đất
35,00
1972
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại đập
1
Cây Trường
Hà Tĩnh
2
Khuôn Thần
3
7
Hmax
Năm hoàn
(m)
thành
Đất
42,50
1974
Hà Tĩnh
Đất
22,80
1974
Đồng Mô
Hà Tây
Đất
21,00
1974
11
Tiên Lang
Quảng Bình
Đất
32,30
1978
12
Núi Cốc
Thái Nguyên
Đất
26,00
1978
13
Pa Khoang
Lai Châu
Đất
26,00
1978
14
Kẻ Gỗ
Hà Tĩnh
Đất
37,50
1979
15
Yên Mỹ
Thanh Hóa
Đất
25,00
1980
16
Yên Lập
Quảng Ninh
Đất
40,00
1980
17
Vĩnh Trinh
Quảng Nam
Đất
23,00
1980
18
Liệt Sơn
Quảng Ngãi
Đất
29,00
1981
19
Phú Ninh
Quảng Nam
Đất
39,40
1982
20
Sông Mực
Thanh Hóa
Đất
33,40
1983
21
Quất Đông
Quảng Ninh
Đất
22,60
1983
22
Xạ Hương
Vĩnh Phúc
Đất
41,00
1984
23
Cống Khê
Thanh Hóa
Đất
18,00
1984
24
Mậu Lâm
Thanh Hóa
Đất
9,50
1984
25
Hòa Trung
Đà Nẵng
Đất
26,00
1984
26
Hội Sơn
Bình Định
Đất
29,00
1985
27
Dầu Tiếng
Tây Ninh
Đất
28,00
1985
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại đập
8
Cấm Sơn
Bắc Giang
9
Vực Trống
10
8
Hmax
Năm hoàn
(m)
thành
Đất
21,00
1985
Bình Định
Đất
30,00
1986
Vực Tròn
Quảng Bình
Đất
29,00
1986
31
Tuyền Lâm
Lâm Đồng
Đất
32,00
1987
32
Đá Bàn
Khánh Hòa
Đất
42,50
1988
33
Khe Tân
Quảng Nam
Đất
22,40
1989
34
Kinh Môn
Quảng Trị
Đất
21,00
1989
35
Khe Chè
Quảng Ninh
Đất
25,20
1990
36
Phú Xuân
Phú Yên
Đất
23,70
1996
37
Gò Miếu
Thái Nguyên
Đất
30,00
1999
38
Cà Giây
Bình Thuận
Đất
30,00
1999
39
Sông Hinh
Phú Yên
Đất
50,00
2000
40
Vũng Sú
Thanh Hóa
Đất
25,00
2003
41
Sông Sắt
Ninh Thuận
Đất
29,00
2005
42
Sông Sào
Nghệ An
Đất
30,00
2006
43
Easoup
Đắc Lắc
Đất
29,00
2005
44
Hà Động
Quảng Ninh
Đất
30,00
2007
45
IaM’La
Gia Lai
Đất
37,00
2009
46
Tân Sơn
Gia Lai
Đất
29,20
2009
47
Hao Hao
Thanh Hóa
Đất
24,2
2009
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại đập
28
Biển Hồ
Gia Lai
29
Núi Một
30
9
Hmax
Năm hoàn
(m)
thành
Đất
22
2010
Đất
60,00
2012
Đất
27,80
2012
TT
Tên hồ
Tỉnh
Loại đập
48
Trưa Vân
Thanh Hóa
49
Tả Trạch
50
Suối Mỡ
Thừa Thiên
Huế
Bắc Giang
Hình 1. 3. Hồ chứa nước Kẻ Gỗ- Đập dâng là đập đất
10
Hình 1. 4. Đập Đầm Hà Động, tỉnh Quảng Ninh
1.1.3. Một số vấn đề an toàn trong đập đất ở Việt Nam hiện nay
Như đã trình bày ở trên, đập đất là công trình rất dễ bị tổn thương bởi vấn đề về an
toàn thấm, xói, ổn định, khả năng liên kết giữa các bộ phận công trình: Đập – TrànCống lấy nước….Ngoài ra, trong những năm gần đây do tình hình thay đổi của thời
tiết, ảnh hưởng từ các yếu tố Biến đổi khí hậu môi trường cộng thêm những thiếu sót
trong công tác khảo sát và sự xuống cấp do quá trình vận hành đã gây ra nhiều sự cố
liên quan đến an toàn đập. Một số sự cố thường gặp ở đập đất: [3]
a) Lũ tràn qua đỉnh đập do:
- Tính toán thuỷ văn sai
- Cửa đập tràn bị kẹt
- Lũ vượt tần suất thiết kế
- Đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế
b) Sạt mái đập ở thượng lưu do:
11
- Tính sai cấp bão
- Biện pháp gia cố mái không đủ sức chịu của sóng do bão gây ra
- Thi công lớp gia cố kém chất lượng
- Đất mái thượng lưu đầm nện không đủ độ chặt
c) Thấm mạnh làm xói nền đập do
- Đánh giá sai địa chất nền đập
- Biện pháp thiết kế xử lý nền không đảm bảo chất lượng
- Thi công xử lý không đúng thiết kế
d) Thấm và sủi nước ở vai đập do
- Thiết kế sai biện pháp tiếp giáp giữa đập và vai
- Thi công không đúng thiết kế, bóc bỏ lớp thảo mộc không hết
- Đầm nện chỗ tiếp giáp không tốt
e) Thấm và xói rỗng ở mang các công trình bê tông do:
- Thiết kế biện pháp tiếp giáp không tốt
- Thi công không đảm bảo chất lượng
- Các khớp nối của công trình bê tông bị hỏng, ...
f) Thấm mạnh, sủi nước qua thân đập do:
- Vật liệu đắp không tốt
- Khảo sát vật liệu không đúng với thực tế, thí nghiệm sai các chỉ tiêu cơ lý lực học
của vật liệu đất
- Thiết kế sai dung trọng khô của đập
- Không có biện pháp xử lý thích hợp đối với độ ẩm của đất
12
- Thi công đầm nén không đảm bảo kỹ thuật
- Thiết bị tiêu nước qua thân đập không làm việc
g) Nứt ngang đập do:
- Nền đập bị lún
- Thân đập lún không đều
- Đất đắp đập bị lún ướt lớn hoặc tan rã nhanh
h) Nứt dọc đập do:
- Nước hồ dâng cao đột ngột do lũ về nhanh
- Nước hồ rút xuống đột ngột gây giảm tải đột ngột ở mái thượng lưu
- Nền đập bị lún theo chiều dài tim đập
- Đất đắp đập khối thượng lưu có tính lún ướt và tan rã nhanh nhưng khảo sát không
phát hiện ra hoặc thiết kế không có biện pháp đề phòng.
i) Trượt mái thượng và hạ lưu đập do:
- Sóng bão kéo dài phá hỏng lớp gia cố
- Nước hồ rút nhanh
- Thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ổn định, tổ hợp tải trọng
- Địa chất nền xấu không xử lý triệt để
- Chất lượng thi công không đảm bảo
- Thiết bị tiêu nước thấm trong thân đập không làm việc, thiết bị tiêu nước mưa trên
mái không tốt.
13
Hình 1. 5. Hiện tượng thấm mạnh ở hồ Núi Cốc- Thái Nguyên
Hình 1. 6. Hiện tượng sạt trượt mái hạ lưu hồ Triệu Thượng 2- Quảng Trị
14
Hình 1. 7. Vỡ đập Tây Nguyên – Xã Quỳnh Thắng, Quỳnh Lưu, Nghệ An
Trong số các nguyên nhân gây hư hỏng cho công trình đập đất thì hiện tượng mất ổn
định do thấm là một trong số những hiện tượng phổ biến nhất. Để quá trình khai thác
công trình đập đất được hiệu quả, cần có công tác theo dõi kiểm, quan trắc công trình
nhằm phát hiện các sự cố để kịp thời có giải pháp xử lý tốt nhất.
1.2.
Tổng quan về hệ thống quan trắc công trình thủy lợi
Khái niệm Quan trắc công trình có nghĩa là theo dõi quá trình làm việc, nắm bắt được
những thay đổi trong bản thân công trình và nền của nó, cũng như những thay đổi của
môi trường xung quanh có ảnh hưởng đến công trình.
Quan trắc công trình thủy lợi là quá trình đo đạc các thông số bên ngoài và bên trong
công trình thủy lợi các hạng mục hạng mục như: đo mưa, đo mực nước, dòng chảy đến
hồ, biến dạng mái dốc ven bờ hồ, đo áp lực thấm bên trong thân đập, ứng suất trong
các công trình bê tông, ứng suất nhiệt…Quan trắc có thể thực hiện bằng mắt thường,
với các công cụ thủ công thông thường như thước đo, dây dọi, cột thủy chí, máy trắc
15
đạc…hay bằng các thiết bị đo tự động được đặt sẵn trong công trình như các thiết bị
nhiệt kế điện tử, đo ứng suất biến dạng, áp lực thấm…
Quá trình quan trắc công trình thường được thực hiện theo một quy trình cố định khép
kín và tổng quát. Tuy nhiên cũng tùy thuộc vào đặc thù loại hình quan trắc sẽ có những
quy trình quan trắc khác nhau để phù hợp cho đối tượng cần quan trắc.
1.2.1. Trên thế giới
Ngay từ thuở sơ khai, việc theo dõi quá trình làm việc của công trình thủy lợi đã được
tính đến với mục đích đảm bảo độ an toàn công trình. Tuy nhiên vấn đề quan trắc công
trình thực sự được chú trọng sau những sự cố gây mất an toàn công trình: Thấm mạnh
trong công trình, vỡ đập…
Giai đoạn đầu những năm 1990, Cục khai hoang của Mỹ đã chỉ ra rằng để đưa ra một
chương trình quan trắc hợp lý cho đập, có chi phí hiệu quả, trước tiên cần xác định các
mối đe dọa tiềm ẩn đối với đập, hoặc cơ chế hoạt động của các hiểm họa tiềm ẩn, mà
chương trình quan trắc được thiết kế để giải quyết. Theo tổ chức này việc thiết kế hệ
thống quan trắc cho đập bao gồm 3 bước:
-
Xác định hình thức của các hiểm họa tiềm ẩn (Các nguyên nhân dẫn đến đập có
-
thể bị hư hỏng).
Đối với từng hiểm họa tiềm ẩn cần xác định chỉ tiêu then chốt có liên quan đến
-
sự bắt đầu hoặc quá trình phát triển của các hiểm họa tiềm ẩn đối với đập.
Dự kiến biên độ/ phạm vi của giá trị cần quan trắc phù hợp với điều kiện làm
việc của đập.
Giai đoạn những năm 2000, Ủy ban Điều hành năng lượng của Mỹ (FERC) đã thông
qua phương pháp “biểu thị của các tham số” cho các công trình mà họ quản lý, và
được gọi là quá trình “Phân tích hình thức hiểm họa tiềm ẩn- Potential Failure Mode
Analysis (PFMA)”, và sau này đã trở thành tên thường dùng được sử dụng cho quá
trình này. Quá trình PFMA gắn kết công tác đo đạc với các chế độ hư hỏng cụ thể. Tuy
nhiên, một số quan trắc có thể rơi vào hạng mục “quan trắc tổng quát”, không gắn với
một chế độ hư hỏng cụ thể. Việc quan trắc luôn đòi hỏi tính hiệu quả cao, chi phí thấp,
tuy nhiên việc xác định tham số cần quan trắc cho sự an toàn tổng thể của đập luôn là
thách thức đối với công tác thiết kế hệ thống quan trắc vì nó liên quan đến chi phí. [4]
16
Tại một số quốc gia phát triển như: Mỹ, Nhật, Pháp, Canada, Hàn…việc theo dõi hệ
thống quan trắc trong đập, trong công trình thủy lợi luôn được chú trọng và hiện đại
hóa từng bước. Người ta tiến hành hiện đại hóa công tác quan trắc công trình thủy lợi
bằng cách thay thế bằng hệ thống quan trắc thủ công sang quan trắc tự động.
Các hạng mục quan trắc chính: Quan trắc khí tượng thủy văn trên lưu vực hồ chứa,
quan trắc mực nước hồ, hệ thống giám sát độ mở cửa tràn, độ mở cửa cống, quan trắc
thấm thân đập, quan trắc áp lực thấm nền, quan trắc áp lực nước lỗ rỗng, quan trắc khe
nứt, ứng suất…
Công tác quan trắc được thực hiện bài bản với sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên: Chủ
đầu tư, đơn vị tư vấn thiết kế và đơn vị thi công. Đồng thời quá trình quan trắc còn cho
số liệu làm cơ sở để đánh giá an toàn công trình, và phục vụ cho các bài toán nghiên
cứu chuyên sâu.
Hình 1. 8. Phòng điều khiển, hệ thống quan trắc tự động đầu mối Công trình lấy nước
trên sông tại Nhật Bản
17
