Nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước, áp dụng cho hồ chứa nước phước hà, tỉnh quảng nam

BẢN CAM KẾT
Tên tôi là: Nguyễn Thanh Thảo
Học viên lớp: CH23C12
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những nội dung và
kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất
kỳ công trình khoa học nào.
Hà Nội, tháng 3 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Thảo

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện Luận văn này, tác giả được người hướng dẫn khoa
học là thầy giáo GS.TS Phạm Ngọc Quý, người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận
tình, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này. Qua đây, tác giả xin
gởi lời cảm ơn chân thành tới Thầy!
Xin trân trọng ghi ơn đến phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công
trình trường Đại học Thuỷ Lợi, cùng các thầy cô giáo đã nhiệt tình truyền dạy những
kiến thức quý báu, những phương thức nguyên cứu căn bản trong quá trình học tập
khóa học này.
Xin bày tỏ sự biết ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và gia đình và các học viên lớp
Cao học 23C12 đã nhiệt tình giúp đỡ trong suốt thời gian qua.
Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân đã
truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố.
Với thời gian và trình độ còn hạn chế, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài:
“Nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước, áp dụng cho hồ
chứa nước Phước Hà, tỉnh Quảng Nam” đã được hoàn thành nhưng không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của

các thầy cô giáo, của các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp để Luận văn hoàn
thiện hơn.
Luận văn được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy Lợi.
Hà Nội, tháng 3 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Thảo

ii


MỤC LỤC
PHẦN 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 luận văn: ......................................................................................................3
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA, ĐÁNH GIÁ

NGUỒN NƯỚC VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC .................................................. 4
1.1 Tổng quan về công trình hồ chứa ..........................................................................4
1.1.1 Nhiệm vụ, vai trò của hồ chứa nước: ..............................................................4
1.1.2 Phân loại và các bộ phận của hồ chứa nước ...................................................4
1.1.3 Hiện trạng các hồ chứa nước ở Quảng nam ....................................................9
1.1.4 Một sự cố về đập trên thế giới và Việt Nam .................................................18
1.2 Đánh giá nguồn nước, nhu cầu sử dụng nước hiện nay ở tỉnh Quảng Nam. .......22
1.2.1. Ảnh hưởng của BĐKH đến Hồ chứa ...........................................................22

1.2.2 Ảnh hưởng của yếu tố con người đến nguồn nước của Hồ chứa. .................27
1.2.3 Nhu cầu dùng nước hiện nay ở tỉnh Quảng Nam. .........................................28
1.3 Những vấn đề đặt ra với hồ chứa ở Quảng Nam. ................................................30
1.4 Những kết quả nghiên cứu về nâng cao dung tích của hồ chứa ..........................31
1.4.1 Ở Việt Nam ...................................................................................................31
1.4.2 Ở Thế Giới ...................................................................................................32
1.5 Kết luận chương 1 ................................................................................................33
CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TỐI ƯU NÂNG

CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA Ở QUẢNG NAM .............................. 34
2.1 Đặc điểm tự nhiên và tình hình kinh tế, xã hội tỉnh Quảng Nam. .......................34
2.1.1 Đặt điểm tự nhiên ..........................................................................................34
2.1.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Nam. ...................................35
2.2. Nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa nước là yêu cầu tất yếu và khách quan
....................................................................................................................................38
iii


2.2.1 Yêu cầu tăng dung tích để phục vụ cho sinh hoạt, công nghiệp và nông
nghiệp. .................................................................................................................... 38
2.2.2 Yêu cầu tăng dung tích để đảm bảo phát triển du lịch.................................. 41
2.3 Các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích ........................................................... 41
2.3.1 Xây dựng các đập tạm hoặc bổ sung cửa van trên đỉnh tràn ........................ 42
2.3.2 Nâng cao ngưỡng tràn và thay đổi hình thức từ ngưỡng tràn ....................... 43
2.3.3 Xây hồ mới bổ sung cho hồ hiện có ............................................................. 45
2.3.4 Liên thông các hồ .......................................................................................... 46
2.3.5 Các giải pháp kết hợp ................................................................................... 46
2.4 Xây dựng tiêu chí lựa chọn giải pháp tối ưu ....................................................... 72

2.5 Kết luận chương 2 ............................................................................................... 74
CHƯƠNG 3

ÁP DỤNG GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN TỐI ƯU NHẤT CHO HỒ

CHỨA NƯỚC PHƯỚC HÀ ....................................................................................... 76
3.1 Đặc điểm tình hình hồ chứa nước Phước Hà....................................................... 76
3.2 Tính toán nhu cầu dùng nước Hồ chứa nước Phước Hà ..................................... 85
3.2.1 Nhu cầu dùng nước hiện tại .......................................................................... 85
3.2.2 Nhu cầu dùng nước tương lai........................................................................ 85
3.3 Các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích cho Hồ chứa nước Phước Hà ........... 88
3.3.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng tràn. ............................................... 88
3.3.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp nâng cao đỉnh đập ....................................... 90
3.3.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ: ...................................... 91
3.3.4 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm cửa van ........................................ 93
3.3.5 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi hình thức tràn: Áp dụng tính toán
nâng cao ngưỡng tràn kết hợp chuyển hình thức tràn thực dụng sang tràn zích zắc
................................................................................................................................ 94
3.4 Phân tích chọn giải pháp tối ưu cho Hồ chứa nước Phước Hà ............................ 96
3.5 Kiểm tra an toàn hồ khi nâng cao MNDBT theo tiêu chí thấm và ổn định mái
đập: ............................................................................................................................ 99
3.5.1 Chọn trường hợp để tính toán: ...................................................................... 99
3.5.2 Kết quả tính toán: ........................................................................................ 100
3.5.3 Phân tích kết quả tính toán kiểm tra ........................................................... 100
iv


3.6 Kết luận chương 3 ..............................................................................................100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.......... 102
1. Kết quả đạt được của luận văn. ............................................................................102

2. Những tồn tại của luận văn ..................................................................................102
3. Kiến nghị và những nghiên cứu tiếp theo. ...........................................................103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 104
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 106

v


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Biểu đồ phân loại theo nguồn gốc .................................................................. 5
Hình 1. 2: Một số hồ chứa ở Việt Nam ........................................................................... 8
Hình 1. 3: Biểu đồ phân loại theo dung tích của hồ chứa ở Quảng Nam........................ 9
Hình 1. 4: Biểu đồ phân loại theo diện tích lưu vực của hồ chứa ở Quảng Nam ......... 10
Hình 1. 5: Biểu đồ phân loại theo năm xây dựng của hồ chứa ở Quảng Nam .............. 10
Hình 1. 6: Biểu đồ phân loại theo diện tích tưới của hồ chứa ở Quảng Nam ............... 10
Hình 1. 7: Biểu đồ phân loại theo chiều cao đập của hồ chứa ở Quảng Nam............... 11
Hình 1. 8: Máng đo lưu lượng thấm parshall hạ lưu đập chính 1, thủy chí của hồ chứa
nước Đông Tiển, Quảng Nam ....................................................................................... 12
Hình 1. 9: Mặt cắt ngang, mặt bằng hư hỏng điển hình khi nước qua đỉnh đập ........... 13
Hình 1. 10: Vỡ đập dạng hình thang, nhìn từ hạ lưu đập .............................................. 14
Hình 1. 11: Mái thượng lưu đập đất bị biến dạng ......................................................... 14
Hình 1. 12: Mặt đập chính hồ Phú Ninh bị biến dạng................................................... 14
Hình 1. 13: Một số cống bong tróc, mục bê tông ở Quảng Nam ................................. 15
Hình 1. 14: Bồi lấp đầu cống tây hồ Đông Tiển , Quảng Nam ..................................... 15
Hình 1. 15: Hư hỏng tràn Hồ Phước Hà mùa lũ năm 1999........................................... 16
Hình 1. 16: Ảnh vỡ đập South Fork, Mỹ(Ảnh : nguồn Internet) .................................. 18
Hình 1. 17: Ảnh vỡ đập Bản Kiểu, Trung Quốc (Ảnh : nguồn Internet) ...................... 19
Hình 1. 18: Ảnh mạch đùn, mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa, Khánh Hà(Ảnh : nguồn
Internet) ......................................................................................................................... 19
Hình 1. 19: Ảnh vị trí thấm hạ lưu đập Núi Cốc, Thái Nguyên(Ảnh : nguồn Internet) 20

Hình 1. 20: Ảnh vỡ cống lấy nước đập Z20, Hà Tỉnh(Ảnh : nguồn Internet) .............. 20
Hình 1. 21: Ảnh vỡ đập Khe Mơ , Hà Tỉnh(Ảnh : nguồn Internet) .............................. 21
Hình 1. 22: Vỡ đập Đầm Hà Động, Quảng Ninh(Ảnh : nguồn Internet) ..................... 21
Hình 1. 23: Biểu đồ xu thế biến đổi mưa một ngày lớn nhất một số trạm điển hình .... 23
Hình 2. 1: Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Nam ............................................................ 34
Hình 2. 2: Nâng cao MNDBT bằng túi cao su lắp trên ngưỡng tràn ........................... 42
Hình 2. 3: Nâng cao ngưỡng tràn 0,50 m bằng bao tải đựng cát .................................. 43
Hình 2. 4: Tràn thành mỏng .......................................................................................... 43
vi


Hình 2. 5: Tràn Creager- Ôphixêrốp– dạng B ...............................................................44
Hình 2. 6: Tràn mặt cắt cong có chân không – dạng elíp ............................................44
Hình 2. 7: Tràn mặt cắt cong có chân không – dạng tròn .............................................44
Hình 2. 8: Tràn mặt cắt chữ nhật ...................................................................................44
Hình 2. 9: Tràn mặt cắt hình thang ................................................................................45
Hình 2. 10: Tràn đỉnh rộng ............................................................................................45
Hình 2. 11: Mặt bằng và cắt dọc ngưỡng tràn khi được nâng cao, mở rộng .................47
Hình 2. 12: Áp trúc mái thượng lưu đập .......................................................................48
Hình 2. 13: Áp trúc mái thượng hạ lưu đập..................................................................49
Hình 2. 14: Áp trúc mái thượng thượng hạ lưu đập ......................................................50
Hình 2. 15: Áp trúc kết hợp bổ sung tường chắn sóng .................................................50
Hình 2. 16: Tràn sự cố kiểu tự do ..................................................................................51
Hình 2. 17: Tràn sự cố kiểu đập đất để gây vỡ hoặc tự do ............................................53
Hình 2. 18: Tràn sự cố kiểu tự vỡ ở Hồ Nam Sơn - Triết Giang - Trung Quốc ............55
Hình 2. 19: Cắt ngang tràn sự cố kiểu tự vỡ..................................................................55
Hình 2. 20: Ảnh đập cầu chì Long Sơn 1, hồ Phú Ninh ................................................56
Hình 2. 21: Cắt dọc tràn sự cố hồ Kè Gỗ - Hà Tĩnh ......................................................58
Hình 2. 22: Tràn sự cố kiểu nổ mìn gây vỡ ở Hồ Cương Nam - Trung Quốc ..............59
Hình 2. 23: Tràn sự cố kiểu nổ mìn gây vỡ ở Hồ Sơn Hà - Trung Quốc ......................59

Hình 2. 24: Chuyển hình thức tràn tự do sang tràn có cửa van .....................................60
Hình 2. 25: Thay thế ngưỡng tràn kiểu Creager bằng ngưỡng tràn kiểu Zích zắc ........61
Hình 2. 26: Cắt ngang ngưỡng tràn thực dụng ..............................................................61
Hình 2. 27: Mặt bằng và cắt ngang ngưỡng tràn zích zắc .............................................62
Hình 2. 28: Một số Tràn zích zắc ở Mỹ (Ảnh : nguồn Internet) ..................................63
Hình 2. 29: Thay thế ngưỡng tràn kiểu Creager bằng ngưỡng tràn kiểu PKA .............64
Hình 2. 30 Các mô hình của tràn Piano .........................................................................64
Hình 2. 31: Tràn phím đàn Piano dạng tròn của hồ Black Esk , Scotland(Ảnh : nguồn
Internet) .........................................................................................................................65
Hình 2. 32: Các mặt cắt của tràn piano key A điển hình ...............................................65
Hình 2. 33: Các mặt cắt của tràn piano key B điển hình ...............................................66

vii


Hình 2. 34: Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước của hình thức A, B và tràn Creager
....................................................................................................................................... 67
Hình 2. 35: Các mặt cắt của tràn piano key điển hình theo F. Lempérière and J.-P.
Vigny and A. Ouamane ................................................................................................. 68
Hình 2. 36: Các mô hình tràn PK-Weirs ....................................................................... 68
Hình 2. 37: Đập Saloun trước và sau lúc đặt cầu chì(Ảnh : nguồn Internet) ................ 69
Hình 2. 38: Hạ thấp ngưỡng tràn sau đó đặt khối bê tông cầu chì có ngưỡng cao hơn.70
Hình 2. 39: Sơ đồ ổn định của Đập cầu chì tại thời điểm mức nước H+h. ................... 70
Hình 2. 40: Bố trí tổng hợp của một đập có tràn kết hợp PK-Weirs và tràn cầu chì ... 72
Hình 3. 1: Mặt bằng vị trí Hồ Phước Hà ....................................................................... 76
Hình 3. 2: Lũ qua tràn hồ Phước Hà tại mùa lũ năm 2016 ........................................... 82
Hình 3. 3: Biểu đồ quan hệ F=f(Z) và W=f( Z) ............................................................ 82
Hình 3. 4: Diễn biến quá trình điều tiết lũ P=1%, hồ Phước Hà .................................. 84
Hình 3. 5: Mặt cắt ngang đâp đất, hồ chứa nước Phước Hà ......................................... 85
Hình 3. 6: Cắt ngang tràn sau khi nâng, hồ Phước Hà .................................................. 88

Hình 3. 7: Mặt bằng tràn Phước Hà sau khi mở rộng ................................................... 89
Hình 3. 8: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở
rộng tràn ........................................................................................................................ 89
Hình 3. 9: Cắt ngang Tràn và Đập đất sau khi nâng ..................................................... 90
Hình 3. 10: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp nâng
cao đỉnh đập................................................................................................................... 91
Hình 3. 11: Cắt ngang và mặt bằng xả lũ tràn phụ ........................................................ 92
Hình 3. 12: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm
thêm tràn phụ là tràn tự do ............................................................................................ 92
Hình 3. 13: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm
thêm cửa van. ................................................................................................................ 93
Hình 3. 14 : Mặt cắt dọc của tràn zích zắc sau khi nâng ............................................... 95
Hình 3. 15: Mặt bằng của tràn zích zắc sau khi nâng của Tràn Phước Hà ................... 95
Hình 3. 16: Diễn biến quá trình điều tiết lũ khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp chuyển
hình thức tràn thực dụng sang tràn zích zắc .................................................................. 96
viii


Hình PL5. 1: Kết quả tính thấm đập đất khi MNDBT = +46,10m; MNHL không có
nước .............................................................................................................................124
Hình PL5. 2: Kết quả tính ổn định mái đập đất khi MNDBT = +46,10m; MNHL không
có nước ........................................................................................................................125
Hình PL5. 3: Kết quả tính thấm đập đất khi MNDBT = + 46,70m; MNHL không có
nước .............................................................................................................................126
Hình PL5. 4: Kết quả tính ổn định mái đập đất khi MNDBT = + 46,70m; MNHL
không có nước .............................................................................................................127
Hình PL5. 5: Kết quả tính thấm đập đất khi MNDGC = +48,70m; MNHL = +32,00m
.....................................................................................................................................128
Hình PL5. 6: Kết quả tính ổn định đập đất khi MNDGC = +48,70m; MNHL =
+32,00m .......................................................................................................................129

ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1: Phân loại theo cấp công trình........................................................................ 5
Bảng 1. 2: Phân loại theo diện tích lưu vực (F, km2) ...................................................... 5
Bảng 1. 3: Phân loại theo diện tích tưới .......................................................................... 6
Bảng 1. 4: Phân loại theo dung tích hồ .......................................................................... 6
Bảng 1. 5: Phân loại hồ theo vùng lãnh thổ ................................................................... 6
Bảng 1. 6: Phân loại hồ theo chiều cao đập ................................................................... 6
Bảng 1. 7: Phân loại theo thời gian xây dựng ................................................................ 7
Bảng 1. 8: Mức thay đổi lượng mưa ngày lớn nhất (%) vào cuối thế kỷ 21 so với thời
kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình ........................................................ 23
Bảng 1. 9: Sự thay đổi lượng mưa một ngày lớn nhất theo các kịch bản (%) so với thời
kỳ nền ............................................................................................................................ 24
Bảng 1. 10: Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình năm so với thời kỳ 1980-1999 theo
kịch bản phát thải trung bình (B2) ................................................................................ 26
Bảng 1. 11: Mức thay đổi lượng mưa năm (%) so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản
phát thải trung bình (B2) ............................................................................................... 26
Bảng 1. 12: Bảng nhu cầu dùng nước ngành nông nghiệp ở những hồ chứa lớn tỉnh
Quảng Nam năm 2016 (Nguồn : Công ty Thủy lợi Quảng Nam) ................................. 29
Bảng 2. 1: Dự báo nhu cầu dùng nước ......................................................................... 38
Bảng 2. 2: Quy hoạch mở rộng các nhà máy nước ....................................................... 38
Bảng 2. 3: Một số sơ đồ và công thức tính toán hệ số lưu lượng qua tràn.................... 43
Bảng 2. 4: Bảng dữ liệu của tràn piano key A so với tràn Creager với H= 4,0m ....... 66
Bảng 2. 5: Bảng dữ liệu của tràn piano key B so với tràn Creager với H=8m ........... 67
Bảng 3. 1: Bảng thông số kỹ thuật của đập đất ............................................................. 77
Bảng 3. 2 : Bảng thông số kỹ thuật của tràn xả lũ ........................................................ 78
Bảng 3. 3: Bảng thông số kỹ thuật của cống lấy nước .................................................. 78

Bảng 3. 4: Loại đất, hệ số thấm và các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập và nền .............. 79
Bảng 3. 5: Bảng quan hệ F=f(Z) và W=f(Z) ................................................................. 83
Bảng 3. 6: Mô hình lũ đến với tấn suất P = 1% ............................................................ 83
Bảng 3. 7: Bảng phân phối dòng chảy năm của hồ Phước Hà ...................................... 85
Bảng 3. 8: Nhu cầu dùng nước phục vụ tưới tương lai ................................................. 86
x


Bảng 3. 9: Nhu cầu dùng nước phục vụ cho chăn nuôi trong tương lai. .......................87
Bảng 3. 10: Nhu cầu dùng nước phục vụ sinh hoạt trong tương lai ..............................87
Bảng 3. 11: Tổng nhu cầu dùng nước phục tương lai của Hồ Phước Hà .....................87
Bảng 3. 12 : Bảng so sánh kết quả tính toán điều lũ các giải pháp ...............................96
Bảng 3. 13: Bảng so sánh kết quả tính toán kinh tế ......................................................99
Bảng 3. 14: Kết quả tính toán thấm và ổn định của đập đất, hồ chứa Phước Hà .......100
Bảng PL1. 1: Bảng thống kê hồ chứa nước ở tỉnh Quảng Nam .................................106
Bảng PL2. 1: Bảng tổng hợp diện tích thực hiện các biện pháp chống hạn ................108
Bảng PL4. 1: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính được mở rộng 19m ......................110
Bảng PL4. 2: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính Nâng cao ngưỡng tràn . ................112
Bảng PL4. 3: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính kết hợp tràn phụ là tự do Btr=20m
.....................................................................................................................................114
Bảng PL4. 4: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính kết hợp có cửa van Btr=8m .........118
Bảng PL4. 5: Tính điều tiết lũ P=1%, tràn chính là tràn zích zắc Btr= 46,20 m........122

xi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BĐKH : Biến đổi khí hậu
MNDBT: Mực nước dâng bình thường
MNLTK : Mực nước lũ thiết kế

MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra
MNDGC : Mực nước dâng gia cường
GPMB

: Giải phóng mặt bằng

KT- XH : Kinh tế xã hội
TW

: Trung Ương

TNHHMTV : Trách nhiệm hữu hạng một thành viên
UBND

: Ủy ban nhân dân

PCLB

: Phòng chống lụt bão

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

xii


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Trên địa bàn Quảng Nam hiện có 73 hồ chứa thủy lợi, với tổng lượng nước trữ khoảng

500 triệu m3 , gồm 6 hồ có dung tích từ 10 triệu m3 trở lên, 5 hồ có dung tích từ 3-10
triệu m3, còn lại là hồ chứa có dung tích từ 3 triệu m3 trở lại. Có thể nói hệ thống các
công trình thủy lợi của tỉnh, đặc biệt là các hồ chứa nước đã phát huy tốt tác dụng,
đóng góp rất lớn vào sự nghiệp phát triển kinh tế và ổn định đời sống của nhân dân
trong thời gian vừa qua. Tuy nhiên nền kinh tế Quảng Nam luôn tăng trưởng không
ngừng vùng hạ lưu tập trung nhiều ngành KT-XH quan trọng, nhu cầu nước dùng cho
sản xuất và sinh hoạt rất lớn và ngày càng tăng nhanh, mở rộng diện cấp nước cho sản
xuất màu, nhất là vùng đồng bằng ven sông và vùng cát ven biển, cấp nước cho các
khu công nghiệp và khu dân cư tập trung, mặc khác do ảnh hưởng của sự Biến đổi khí
hậu, thời tiết toàn cầu diễn biến phức tạp ngày càng gay gắt, thất thường theo chiều
hướng phức tạp và cực đoan hơn. Nền nhiệt trung bình ở hầu hết các vùng khí hậu của
Việt Nam từ có xu hướng ngày đều cao hơn trung bình nhiều năm, trong khi lượng
mưa thiếu hụt so với trung bình nhiều năm, dẫn đến dòng chảy cơ bản của sông, suối
về các hồ chứa suy giảm nghiêm trọng vì vậy khi gặp thời tiết nắng hạn dài ngày thì
rất dễ bị cạn kiệt nước vào cuối vụ Hè thu, ảnh hưởng đến phục vụ nước tưới cho cây
trồng. Để đảm bảo được các yêu cầu phát triển kinh tế trong thời gian tới thì đòi hỏi
cần tăng thêm dung tích hữu ích của các hồ chứa.
Tuy nhiên vấn đề là việc cải tạo, nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa cần phải tính
toán đến chi phí đầu tư, ổn định công trình, ngập lụt thượng lưu, cũng như công tác
vận hành sau này. Như vậy nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích các hồ
chứa theo hướng tăng mực nước dâng bình thường phục vụ sản xuất mà không làm
tăng mực nước lũ thiết kế của hồ, tăng mực nước dâng bình thường mà vẫn đảm bảo
an toàn cho các hạng mục khác của các công trình này và vốn đầu tư nhỏ.
Với tầm quan trọng và tính cấp thiết như vậy, cùng với những kiến thức trong quá
trình học tập lớp Cao học chuyên ngành Xây dựng công trình thủy của trường Đại học
Thủy lợi tác giả đã lựa chọn và nghiên cứu luận văn tốt nghiệp của mình với tên gọi:
1


“Nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước, Áp dụng cho hồ

chứa nước Phước Hà, tỉnh Quảng Nam”
2. Mục tiêu nghiên cứu:
- Nghiên cứu những nguyên nhân ảnh hưởng đến công tác tích nước để phục vụ nhu
cầu dùng nước trong mùa khô của các hồ chứa nước để đảm bảo an sinh xã hội và phát
triển kinh tế.
- Nghiên cứa nhiều phương án nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa đã có sẵn, đánh
giá an toàn của các Hồ chứa khi MNDBT cần được nâng cao.
- Áp dụng giải pháp hữu hiệu nhất cho hồ chứa nước Phước Hà ở huyện Thăng Bình,
tỉnh Quảng Nam.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến dung tích hữu ích của
hồ chứa và một số giải pháp nâng cao dung tích của hồ chứa.
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao dung tích cho hồ chứa nước
Phước Hà, tỉnh Quảng Nam.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Tìm hiểu tình hình kinh tế, xã hội trên địa bàn tỉnh, đặc biệt ảnh hưởng của các hồ
chứa nước đến an sinh xã hội.
- Điều tra, đánh giá hiện trạng, khảo sát tính toán sự phù hợp của các hồ chứa có thể áp
dụng giải pháp nâng cao dung tích hữu ích trên địa bàn tỉnh
- Đưa ra nhiều giải pháp, so sánh sự hiệu quả để tìm ra giải pháp tối ưu nhất.
- Vận dụng giải pháp vào công trình cụ thể.
- Phối hợp nhiều kênh thông tin số liệu để nghiên cứu: số liệu đo đạc nhiều năm của
đơn vị quản lý các hồ chứa, các trạm khí tượng thủy văn…
- Xin ý kiến góp ý của các giáo viên hướng dẫn, các đồng nghiệp về vấn đề cần nghiên
cứu.

2


5. Bố cục luận văn:

Ngoài phần Mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo, danh
mục hình vẽ, bảng biểu, các từ viết tắt, nội dung chính của luận văn gồm 3 chương
chính:
Chương 1: Tổng quan về công trình hồ chứa, đánh giá nguồn nước và nhu cầu sử dụng
nguồn nước.
Chương 2: Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp tối ưu nâng cao dung tích hữu ích các hồ
chứa ở Quảng Nam
Chương 3: Áp dụng lựa chọn giải pháp tối ưu nhất cho Hồ chứa nước Phước Hà
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA, ĐÁNH
GIÁ NGUỒN NƯỚC VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC
1.1 Tổng quan về công trình hồ chứa
1.1.1 Nhiệm vụ, vai trò của hồ chứa nước:
Nước ta có khoảng 6.886 hồ chứa nước các loại, trong đó 6.648 hồ chứa thủy lợi
(Chiếm 96,50 %) đưa vào vận hành khai thác với tổng dung tích khoảng 11 tỷ mét
khối. Hệ thống hồ chứa nước ở nước ta có thể là hồ tự nhiên hoặc nhân tạo trải dài từ
Bắc vào Nam. Nhiệm vụ vủa của 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, tạo nguồn
cấp nước cho công nghiệp, sinh hoạt, giảm ngập lụt, cũng như xâm nhập mặn ở hạ du
...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.
Hệ thống hồ chứa được xây dựng ở nước ta đã mang lại hiệu quả rất to lớn về kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường. Trong những năm gần đây khi mà thiên tai diễn biến
ngày càng phức tạp lượng mưa có xu hướng tăng trong mùa mưa và giảm trong mùa

khô, vai trò của những hồ chứa nước càng trở nên quan trọng hơn, đóng vai trò chủ
đạo để tạo nguồn nước ngọt, điều phối lượng nước từ mùa lũ sang mùa kiệt là phát
triển hệ thống hồ sinh thái trên các vùng lãnh thổ, đảm bảo nguồn nước phát triển nông
nghiệp, tăng năng suất cây trồng góp phần quan trọng trong việc xóa đói, giảm nghèo.
1.1.2 Phân loại và các bộ phận của hồ chứa nước
1.1.2.1 Phân loại hồ chứa
- Phân loại theo nguồn gốc
- Hồ chứa tự nhiên: được hình thành một cách tự nhiên do sự vận động của vỏ trái đất
có tác dụng giữ cân bằng cho môi trường sinh thái và được con người cải tạo nâng cấp
theo hướng phục vụ lợi ích con người và xã hội.
- Hồ chứa nhân tạo: do con người chủ động xây dựng để sử dụng tổng hợp nguồn
nước phục vụ sự phát triển dân sinh, kinh tế, quốc phòng, an ninh.

4


Hình 1. 1: Biểu đồ phân loại theo nguồn gốc
- Phân loại theo nhiệm vụ chính: Hồ chứa xây dựng để tưới là chính (kết hợp nuôi cá,
cải tạo môi trường), ở Việt Nam tính theo số lượng loại này chiếm 96,50%. Hồ chứa
xây dựng để tưới, phát điện là chính (có phòng lũ), ở Việt Nam tính theo số lượng loại
này chiếm 3,5 %.
- Phân loại theo số liệu thống kê của Cục Thuỷ lợi
a) Phân loại theo cấp công trình:
Bảng 1. 1: Phân loại theo cấp công trình
Cấp công

Tổng số

Đặc biệt

I

II

III

IV

V

Số lượng

6.648

13

130

174

546

1663

4.122

Tỷ lệ (%)

100

0,2

2,0

2,6

8,2

25,0

62,0

trình

b) Phân loại theo diện tích lưu vực F (km2):
Bảng 1. 2: Phân loại theo diện tích lưu vực (F, km2)
F, km2

Tổng số

F ≤ 10

10< F ≤ 50

50 < F ≤ 100

100 < F

Số lượng

6.648

4.361

1.795

126

366

Tỷ lệ (%)

100

65,6

27,0

1,9

5,5

5


c) Phân loại theo diện tích tưới (F-ha):
Bảng 1. 3: Phân loại theo diện tích tưới
F-ha

Tổng số ω ≤ 100

100< ω ≤ 500

500< ω ≤ 1000

1000<ω

Số lượng

6.648

2.460

2.991

465

732

Tỷ lệ (%)

100

37,0

45,0

7,0

11,0

d) Phân loại theo dung tích hồ (W, 106 m3):
Bảng 1. 4: Phân loại theo dung tích hồ
Dung tích hồ

W≤2

Loại hồ

Rất nhỏ

Số lượng (cái)

2 < W ≤ 5 5< W ≤ 10
Nhỏ

10 < W

Vừa

Lớn

Tổng số

6.222

186

80

160

6.648

93,6

2,8

1,2

2,4

100

Tỷ lệ (%)
e) Phân theo lãnh thổ:

Bảng 1. 5: Phân loại hồ theo vùng lãnh thổ
Trung du,
Vùng

miền núi Bắc
Bộ

Đồng

Bắc

Nam

Tây
Nam Bộ Tổng số
Trung Trung
Nguyên
Bắc Bộ
Bộ
Bộ
bằng

Tính theo số lượng

2074

552

1988

1223

572

239

6.648

Tỷ lệ (%)

31,2

8,3

29,9

18,4

8,6

3,6

100

f) Theo chiều cao đập chắn H (m):
Bảng 1. 6: Phân loại hồ theo chiều cao đập
Loại H (m)

H ≤ 10 10
Tính theo số lượng

1404

1942

2450

807

0

30

15

Tỷ lệ (%)

21,12

29,21

36,85

12,14

0

0,45

0,23

6

6.648
100


g) Theo thời gian xây dựng:
Bảng 1. 7: Phân loại theo thời gian xây dựng
Thời gian

Trước 1954 1954÷1964 1965÷19750 1976÷1986

Sau

Tổng

1986

số

Tính theo số lượng

120

342

1732

2453

2001

6.648

Tỷ lệ (%)

1,8

5,15

26,05

36,9

30,1

100

- Một số đặc điểm của hồ chứa nước đã xây dựng ở Việt Nam
1. Hồ chứa nước ở Việt Nam là biện pháp công trình chủ yếu để chống lũ cho các
vùng hạ du; cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch,
cải tạo môi trường nuôi trồng thuỷ sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hoá...
2. Đa phần là hồ chứa vừa và nhỏ (cấp V chiếm 62%; hồ có lưu vực F < 10 km2 chiếm
65,6%, hồ chứa nước tưới không quá 500 ha chiếm 82%, hồ có dung tích không vượt
quá 10 triệu (m3) chiếm 26,07%, số hồ có dung tích lớn hơn chiếm tỷ lệ nhỏ. Hồ có
dung tích từ 20 triệu (m3) trở lên có 51 hồ (trong đó có 10 hồ do ngành thuỷ điện quản
lý). Những hồ nhỏ nằm rải rác khắp nơi tạo nên những thế mạnh nhất định (vốn ít, sớm
đưa vào phục vụ, phù hợp với nền sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn, đi đến
từng thôn bản phục vụ đắc lực cho phát triển nông nghiệp và nông thôn).
Hồ lớn tuy ít về số lượng, nhưng có vai trò quyết định tạo đà phát triển trong công
nghiệp hoá, hiện đại hoá; phòng chống lũ, phát điện, khả năng vượt tải cao nên chống
hạn tốt.
3. Hồ chứa nước chỉ có thể xây dựng ở những vùng có địa hình, địa chất phù hợp. Xây
dựng hồ chứa cần chú ý tới các vùng miền. Ở những vùng có ít hồ (ví dụ như ở Nam
Trung Bộ và Tây Nguyên), đặc biệt ở vùng thiếu quá nhiều hồ lớn (như ở Tây Nguyên)
thì việc chống lũ, chống hạn, cải tạo môi trường sinh thái, cung cấp nước sạch còn gặp
rất nhiều khó khăn.

7

4. Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, có ít hồ chứa
được xây dựng trong giai đoạn này. Sau năm 1964, đặc biệt từ khi nước nhà thống
nhất thì việc xây dựng hồ chứa phát triển mạnh. Từ 1976 đến nay số hồ chứa xây dựng
mới chiếm 67%. Không những tốc độ phát triển nhanh, mà cả về quy mô công trình
cũng lớn lên không ngừng. Hiện nay, đã bắt đầu xây dựng hồ lớn, đập cao ở cả những
nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp.
5. Đập ngăn sông tạo hồ chứa có chiều cao không vượt quá 25 (m) chiếm tới 87,18%.
Việc xây dựng những đập cao hơn 25 (m) đang bắt đầu được quan tâm đầu tư.
6. Hình thức kết cấu và kỹ thuật xây dựng từng loại công trình ở hồ chứa nước còn
đơn điệu, ít có đổi mới, đa dạng hoá. Việc áp dụng vật liệu mới, công nghệ mới hiện
đang được quan tâm.

a) Hồ Núi Một, tỉnh Bình Định

b) Hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh

Hình 1. 2: Một số hồ chứa ở Việt Nam
1.1.2.2 Các bộ phận của hồ chứa nước
a) Lưu vực: Phần diện tích hứng nước cho hồ chứa nước gọi là lưu vực (kể cả nước
ngầm). Muốn hình thành hồ chứa trước hết phải có nguồn nước. Nước trên lưu vực
chảy theo hệ thống sông suối tập trung vào một lòng chính rồi đổ vào hồ chứa.
b) Lòng hồ: Lòng hồ là một phần diện tích lưu vực, dùng để chứa nước, bao gồm cả
nước mặt, nước ngầm, nước mưa. Lòng hồ là nơi tích trữ nước và cung cấp nước theo
nhiệm vụ của hồ. Lòng hồ càng lớn thì khả năng điều tiết, khả năng trữ và cấp nước
của hồ càng lớn.
8


c) Đầu mối công trình: Các công trình được tập hợp ở một khu vực xây dựng để cùng
giải quyết những nhiệm vụ của giải pháp khai thác sử dụng nguồn nước và phòng

chống giảm nhẹ thiên tai gọi là đầu mối công trình thuỷ lợi.
d) Hệ thống công trình: Tập hợp các đầu mối công trình thuỷ lợi, các công trình thuỷ
lợi trên một phạm vi rộng lớn nhất định để cùng giải quyết những nhiệm vụ của một
giải pháp thuỷ lợi gọi là hệ thống công trình.
e) Hạ du hồ chứa: Là vùng đất bao gồm cả con người, cây trồng, vật nuôi, các công
trình dân sinh, kinh tế, xã hội, quốc phòng, an ninh phía sau đập (tạo nên hồ chứa
nước) trực tiếp hưởng lợi từ nguồn nước trong hồ hoặc chịu ảnh hưởng trực tiếp của
những tác hại do có hồ, do các hoạt động của hồ gây nên, hoặc khi hồ bị sự cố.
1.1.3 Hiện trạng các hồ chứa nước ở Quảng nam
1.1.3.1 Thống kê, phân loại và một số đặc điểm của hồ chứa nước ở Quảng Nam
a) Thống kê, phân loại: Qua bảng thống kê ở phụ lục, ta có thể phân loại các hồ chứa
ở Quảng Nam theo một số đặt điểm sau:
- Phân loại theo dung tích hồ (W, 106 m3):

Hình 1. 3: Biểu đồ phân loại theo dung tích của hồ chứa ở Quảng Nam
9


-

Phân loại theo diện tích lưu vực (F, Km2):

Hình 1. 4: Biểu đồ phân loại theo diện tích lưu vực của hồ chứa ở Quảng Nam
-

Phân loại theo năm xây dựng :

Hình 1. 5: Biểu đồ phân loại theo năm xây dựng của hồ chứa ở Quảng Nam
-

Phân loại theo diện tích tưới

:
Hình 1. 6: Biểu đồ phân loại theo diện tích tưới của hồ chứa ở Quảng Nam
10


-

Phân loại theo chiều cao đập:

Hình 1. 7: Biểu đồ phân loại theo chiều cao đập của hồ chứa ở Quảng Nam
b) Hồ chứa nước tại Quảng Nam có các đặc điểm sau:
1.Thời gian xây dựng: Khoảng 70% hồ chứa quảng nam được xây dựng trong những
thời kỳ trước năm 1990, một số công trình vừa thi công, vừa khai thác, có những công
trình chưa hoàn chỉnh đã phải dẫn nước tưới, do vậy chất lượng công trình chưa đạt
yêu cầu thiết kế đề ra; hiện trạng đập đất có chiều cao không còn đúng thiết kế ban
đầu, các kết cấu xây đúc. Một số hồ chứa Nhà nước đầu tư chủ yếu công trình đầu mối
và kênh chính, phần còn lại do địa phương và đóng góp của nhân dân. Trên thực tế,
kinh phí của địa phương gặp nhiều khó khăn nên không thực hiện một cách hoàn chỉnh
được, do vậy không phát huy hiệu quả công trình theo như nhiệm vụ thiết kế.
2.Về tính toán tài liệu thủy văn để thiết kế: Hầu hết các đập Quảng Nam xây dựng sau
năm 1975, thời kỳ này thiếu rất nhiều tài liệu về quan trắc, các nghiên cứu về quy luật
dòng chảy sông ngoài chưa nhiều, chưa có quy phạm dùng cho các khu vực phía Nam,
gây khó khăn cho những người làm công tác thiết kế. Không ít trường hợp khi tính
toán đã sử dụng các điều kiện tương tự của các vùng phía Bắc có nghiên cứu tương
đối đầy đủ. Điển hình như hồ chứa nước Phú Ninh đã tham khảo điều kiện tương tự
của lưu vực hồ Kẻ Gỗ ( Hà Tỉnh).

11

3. Đầu tư xây dựng và sửa chữa : Trong những năm qua, các hồ chứa tại Quảng Nam
bằng nhiều nguồn vốn của TW, tỉnh và các tổ chức khác, nhiều hồ chứa đã được sửa
chữa, nâng cấp như hồ Phú Ninh, Hố Giang, Phước Hà, Cao Ngạn, Trung Lộc, Vĩnh
Trinh, Trà Cân, Khe Tân... độ an toàn của công trình được nâng lên rõ rệt.
4.Qui mô công trình: Hầu hết có quy mô nhỏ, diện tích tưới ít, tập trung ở vùng trung
du, được xây dựng từ những thời kỳ mới giải phóng. Trừ hồ Phú Ninh, Vĩnh Trinh và
Việt An có điều tiết xả sâu, còn lại các hồ tự điều tiết bằng tràn tự do. Do biến đổi khí
hậu và thảm thực vật, các hồ chứa nhỏ có lượng nước đến nhỏ dần, khi gặp thời tiết
nắng hạn dài ngày thì rất dễ bị cạn kiệt nước vào cuối vụ Hè thu, ảnh hưởng đến phục
vụ nước tưới cho cây trồng.
5. Đập đất: Nhìn chung đập đất của các hồ đều ổn định, ở tất cả các đập lớn đều không
có hiện tượng thẩm lậu, xói ngầm hoặc trượt mái (Riêng đập chính Hồ chứa nước
Đông Tiển có thấm qua đống đá tiêu nước 15 l/s, đã lắp đặt máng quan trắc thấm). Tuy
nhiên, nhiều công trình hồ chứa nhỏ do địa phương, xã quản lý việc duy tu bảo dưỡng
chưa đảm bảo, đường quản lý nội bộ hư hỏng nhiều, thậm chí có công trình không lưu
thông bằng cơ giới tới công trình được. Tất cả các đập đều không có quan trắc lún,
chuyển vị chỉ có hồ Phú Ninh là có hệ thống quan trắc đường bão hòa đập chính. Một
số đập có mặt cắt không còn như thiết kế ban đầu.

Hình 1. 8: Máng đo lưu lượng thấm parshall hạ lưu đập chính 1, thủy chí của hồ chứa
nước Đông Tiển, Quảng Nam
6.Tràn xả lũ: Đa số hồ chứa đều có tràn tự do theo hình thức đập tràn đỉnh rộng, chỉ có
Hồ Phú Ninh, Khe Tân, Vĩnh Trinh, Phước Hà là đập tràn theo kiểu đập tràn mặt cắt
12


thc dng v cú trn x sõu (H Phc H khụng cú trn x sõu); Ngoi mt s p
trn mi c nõng cp, hu ht cỏc p cú mt trn bng ỏ xõy ó b bong trúc mch

va.
7.Cng ly nc: Tt c cng ly nc cú thõn cng khụng b nc, lỳn, góy. Cỏc b
phn úng m cng bờn trờn mt nc thỡ m bo nhng cỏnh ca cng b hoen r
nhiu khú khn trong cụng tỏc vn hnh iu tit h, thõn cng thỡ b bong trúc b mt,
mt s khp ni b h hng, bn ỏy mt s v trớ b bong xúi li lừm, hin tng xõm
thc bờ tụng khụng ỏng k, thit b úng m b h hng ca cỏc cụng trỡnh h cha
ti Qung Nam hin nay khỏ ph bin cỏc h cha do a phng qun lý.
1.1.3.2 Nhng h hng s c thng gp h cha nc Qung Nam
- p t: Tỡnh hỡnh thm lu xy ra ph bin cỏc p t, thm qua nn, hai vai p
v thõn p sinh ra hin tng trt mỏi, hoc mt ct ngang khụng ỳng theo thit k
ban u, b vừng hoc thiu mỏi, vic bo v mỏi thng, h lu khụng m bo yờu
cu. Hoc nc l trn qua nh p do ma ln, l tp trung nhanh. S c p do
nc trn qua nh c bit nguy him vi p p bng t. Ch nc chy qua
nh p tng t dng chy khụng ngp qua p trn nh rng. Ct nc, chiu cao
p cng ln thỡ võn tc trờn mỏi cng ln theo. Ti v trớ mỏi cú lu tc V ln hn vn
tc cho phộp ca t p s phỏt sinh xúi. Xúi tp trung v phỏt trin mnh nht
vựng chõn mỏi v m rng lờn cao dn n sp mỏi, v p.

Phía hạ lưu bị trượt

MN tràn qua đỉnh đập
MNGC

Trồng cỏ

MNDBT

Hỡnh 1. 9: Mt ct ngang, mt bng h hng in hỡnh khi nc qua nh p

13