Nghiên cứu lựa chọn phương pháp hợp lý tôn cao đập đất để đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ mới, áp dụng cho đập thành sơn tỉnh ninh thuận

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp hợp
lý tôn cao đập đất để đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ mới, áp dung cho đập Thành Sơn
tỉnh Ninh Thuận” là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các 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 còn các thông tin tài liệu, bảng biểu … lấy từ các nguồn khác đều được
dẫn nguồn đầy đủ theo quy định. Nếu nội dung luận văn không đúng với cam kết tôi
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Ninh Thuận, ngày …tháng….năm 2017
Tác giả

Nguyễn Thị Sang

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn
phương pháp hợp lý tôn cao đập đất để đáp ứng các yêu cầu và nhiệm vụ mới, áp
dụng cho đập Thành Sơn tỉnh Ninh Thuận” tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp
đỡ từ thầy cô, bạn bè và gia đình.
Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến đã
tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu và thông tin cần thiết để tác giả hoàn
thành luận văn này.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại
học, Khoa công trình – Trường Đại học Thủy lợi cùng toàn thể các anh chị em trong
Viện Đào tạo và Khoa học ứng dụng Miền Trung đã giúp đỡ trong quá trình thực hiện
luận văn.
Cuối cùng để hoàn thành luận văn tác giả còn được sự cổ vũ động viên khích lệ từ phía
gia đình.
Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình làm luận văn, nhưng do thời gian và kiến thức

còn hạn chế nên không tránh được sai sót tác giả rất mong nhận được sự góp ý chỉ bảo
của các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp.
Ninh Thuận, ngày.. tháng…năm 2017
Tác giả

Nguyễn Thị Sang

2

2


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÀ VẤN ĐỀ CẢI TẠO,
TÔN CAO ĐẬP...............................................................................................................4
1.1 Tình hình xây dựng đập đất ở khu vực miền Trung. .........................................4
1.2 Các vấn đề thiết kế, thi công, quản lý đập hiện tại ................................................6
1.3 Nhu cầu cải tạo và tôn cao đập ..............................................................................7
1.3.1 Yêu cầu cải thiện chất lượng đập.....................................................................8
1.3.2 Sự gia tăng nhu cầu dùng nước......................................................................10
1.3.3 Sự gia tăng lưu lượng và tổng lượng lũ .........................................................11
1.4 Các nghiên cứu đã có về cải tạo và tôn cao đập đất.............................................14
1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu...............................................................................19
1.6 Kết luận chương 1 ................................................................................................19
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐỂ TÔN CAO ĐẬP ĐẤT ..............21

2.1 Các tiêu chí và yêu cầu để chọn giải pháp cải tạo đập hợp lý .............................21
2.1.1 Yêu cầu về kỹ thuật .......................................................................................21
2.1.2 Yêu cầu về kinh tế. ........................................................................................21
2.1.3 Yêu cầu về thi công. ......................................................................................21
2.1.4 Yêu cầu về quản lý sử dụng...........................................................................22
2.1.5 Yêu cầu về cảnh quan, môi trường. ...............................................................22
2.2 Các giải pháp kỹ thuật để tôn cao đập đất............................................................22
2.2.1 Nghiên cứu giải pháp xây dựng tường chắn sóng trên đỉnh đập. ..................22
2.2.2 Nghiên cứu giải pháp đắp áp trúc để tôn cao đỉnh đập..................................26
2.2.3 Nghiên cứu giải pháp kết hợp đắp áp trúc và làm tường chắn sóng..............37
2.3 Phân tích ưu và nhược điểm của mỗi giải pháp trên cơ sở kỹ thuật, kinh tế và khả
năng áp dụng. .............................................................................................................37
3

3


3.3.1 Giải pháp xây dựng tường chắn sóng trên đỉnh đập......................................37
3.3.2 Giải pháp đắp áp trúc thân đập ......................................................................38
2.4 Kết luận chương 2................................................................................................39
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TÔN CAO ĐẬP THÀNH
SƠN TỈNH NINH THUẬN. .........................................................................................40
3.1 Giới thiệu tổng quan về hồ chứa nước Thành Sơn ..............................................40
3.1.1 Vị trí và nhiệm vụ của công trình..................................................................40
3.1.2 Các đặc trưng thiết kế....................................................................................41
3.2 Các thông số kỹ thuật của hồ Thành Sơn được cải tạo........................................43
3.2.1 Nhu cầu cải tạo tôn cao đập Thành Sơn ...........................................................43
3.2.2 Xác định cấp của công trình được cải tạo ....................................................44
3.2.3 Tính toán xác định các mực nước của hồ Thành Sơn được cải tạo...............45
3.2.4 Các thông số kỹ thuật của tràn xả lũ khi đập được tôn cao...........................49

3.2.4.1 Phương án cải tạo đường tràn.....................................................................49
3.2.4.2 Tính toán điều tiết lũ...................................................................................49
3.3 Tính toán cao trình đỉnh đập đáp ứng nhiệm vụ mới...........................................50
3.4 Đề xuất và phân tích lựa chọn giải pháp tôn cao .................................................52
3.4.1 Đề xuất các giải pháp tôn cao........................................................................52
3.4.2 Phân tích lựa chọn phương án tôn cao đập....................................................52
3.5 Tính toán thấm và ổn định cho đập được tôn cao................................................54
3.5.1 Phạm vi tính toán...........................................................................................54
3.5.2 Các trường hợp tính toán ...............................................................................55
3.5.3 Phương pháp tính toán...................................................................................55
3.5.4 Kết quả tính toán ...........................................................................................56
3.5.5 Nhận xét kết quả tính toán.............................................................................74
3.5.6 Phân tích kết quả, lựa chọn phương án. ........................................................74
3.6 Kết luận chương 3................................................................................................76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................79

4

4


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1 Hiện tượng nước lũ tràn qua đỉnh đập Đồng Đáng (Thanh Hóa) và đập vỡ tại
vị trí cống lấy nước đập Z20 (Hà Tĩnh)...........................................................................9
Hình 1-2 Hiện tượng thấm gây mạch đùn mạch sủi đập Am Chúa - Diên Khánh
( Khánh
Hòa)......................................................................................................................9
Hình 1-3 Hồ Maka ( Hương Giang – Hà Tĩnh) bị sạt lở do thân đập yếu.....................10
Hình 1-4 Thấm bùng nhùng ngang thân đập tại vị trí số 2 của hồ Núi Cốc (Thái

Nguyên) .........................................................................................................................10
Hình 1-5 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Accra trong suốt 40 năm qua .................12
Hình 1-6 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Việt Nam từ năm 1990 đến năm 2010...13
Hình 1.7 Công trình đầu mối hồ chứa nước Thọ Sơn ...................................................15
Hình 1.8 Vị trí kênh tiếp nước từ kênh chính 1, hồ Lanh Ra cho khu tưới...................16
Trạm bơm Phước Thiện.................................................................................................16
Hình 2.1 Các dạng mặt cắt ngang của tường chắn sóng................................................23
Hình 2.2. Sơ đồ tính ổn định mái thượng lưu đập có tường chắn sóng, trường hợp mực
nước hồ rút nhanh. .........................................................................................................26
Hình 2.3. Sơ đồ đập với khối áp trúc không kết hợp chống thấm cho nền. ..................28
Hình 2.4. Sơ đồ đập với khối áp trúc có kết hợp chống thấm cho nền bằng chân răng.
.......................................................................................................................................28
Hình 2.5. Sơ đồ đập với khối áp trúc hạ lưu có thiết bị thoát nước kiểu áp mái...........29
Hình 2.6. Sơ đồ đập với khối áp trúc có thiết bị thoát nước kiểu áp mái và gối phẳng
nối với lăng trụ thoát nước cũ........................................................................................30
Hình 2.7. Sơ đồ đập với khối áp trúc có thiết bị thoát nước kiểu ống khói kết hợp với
lăng trụ và gối phẳng. ....................................................................................................31
Hình 3.1: Bản đồ vị trí hồ chứa nước Thành Sơn .........................................................40
Hình 3.2 Mặt cắt điển hình C18 đại diện đoạn sườn đồi...............................................54
Hình 3.3 Mặt cắt điển hình C40 đại diện ở lòng sông...................................................54
Hình 3.4 : Mô hình tính toán mặt cắt lòng sông C40, PA1. ..........................................57
5

5


Hình 3.5 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH1.................................57

6

6


Hình 3.6 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH1 ...................57
Hình 3.7 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH2 ................................58
Hình 3.8 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH2. ..................58
Hình 3.9 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH3. ..............................59
Hình 3.10 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH3 .................59
Hình 3.11: Mô hình tính toán mặt cắt sườn đồi C18, PA1. ..........................................61
Hình 3.12 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18,PA1. .........................................61
Hình 3.13 : Kết quả tính ổn định mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH1. ............................62
Hình 3.14 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18, PA1, TH2. ...............................62
Hình 3.15 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH2. ...................63
Hình 3.16 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH3. ................................63
Hình 3.17 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH3. ...................64
Hình 3.18: Mô hình tính toán mặt cắt lòng sông C40, PA2.........................................65
Hình 3.19 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA2, TH1. .............................66
Hình 3.20 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH1. .................66
Hình 3.21 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA2, TH2. .............................67
Hình 3.22 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH2. .................67
Hình 3.23 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH3. .............................68
Hình 3.24 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH3. ................68
Hình 3.25: Mô hình tính toán mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH1 .................................70
Hình 3.26 : Kết quả tính thấm trường hợp mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH1. ............70
Hình 3.27: Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH1 ....................71
Hình 3.28 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH2 ................................71
Hình 3.29 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH2 ...................72
Hình 3.30 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH3 ...............................72

7

7


Hình 3.31 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH3 ..................73

8

8


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1: Thống kê một số đập đất ở Miền Trung ........................................................5
Bảng 1.2: Bảng thống kê các hồ chứa cần sửa chữa nâng cấp trên địa bàn tỉnh Ninh
Thuận .............................................................................................................................17
Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của hồ nước Thành Sơn hiện tại..................................41
Bảng 3.2: Đặc trưng dòng chảy TBNN .........................................................................45
Bảng 3.3: Dòng chảy năm thiết kế ................................................................................45
Bảng 3.5: Tài liệu về tổn thất do thấm và bốc hơi ........................................................45
Bảng 3.6: Quan hệ Z-F-W .............................................................................................46
Bảng 3.7: Tổng lượng nước yêu cầu của đầu mối Thành Sơn (P=85%).......................46
Bảng 3.8 Cân bằng nước hồ Thành Sơn........................................................................47
Bảng 3.9 Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế..............................................................................47
Bảng 3.10 Đường quá trình lũ thiết kế ..........................................................................48
Bảng 3.11 Bảng tính vận tốc gió thiết kế theo 8 hướng chính .....................................49
Bảng 3.12 Kết quả tính toán điều tiết lũ........................................................................49
Bảng 3.13 Tính toán cao trình đỉnh đập mới.................................................................51
Bảng 3.14 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất .............................................................................54
Bảng 3.15: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C40 ...........................................60
Bảng 3.16: Kết quả tính toán ổn định trượt mặt cắt C40 ..............................................60

Bảng 3.17: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C18 ...........................................64
Bảng 3.18: Kết quả tính toán ổn định trượt mái hạ lưu TH mặt cắt C18 ......................65
Bảng 3.19: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C40 ...........................................69
Bảng 3.20: Kết quả tính toán ổn định trượt mặt cắt C40 .............................................69
Bảng 3.21: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C18 ...........................................73
Bảng 3.22: Kết quả tính toán ổn định trượt mặt cắt C18 .............................................74
Bảng 3.23: Bảng tính toán kinh phí cho dự án theo phương án 1 (tôn cao đập bằng
hình thức đắp áp trúc mái thượng lưu) ..........................................................................74
Bảng 3.24: Bảng tính toán kinh phí cho dự án theo phương án 2 (tôn cao đập bằng
hình thức đắp áp trúc mái thượng lưu kết hợp với tường chắn sóng) ...........................75

9

9


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đập đất có ưu điểm là tận dụng được nguồn vật liệu tại chỗ, công nghệ thi công
được cơ giới hóa tối đa nên đẩy nhanh được tiến độ thi công, giá thành và có thể
xây dựng trên mọi loại nền. Nhờ những lợi thế này mà đập đất trở nên phổ biến ở
Việt Nam mặc dù nó được ứng dụng tương đối muộn hơn so với các nước khác
như Ấn Độ, Trung Quốc, Mỹ…Theo thống kê của Hội đập cao thế giới (ICOLD),
tính tới năm 2000 Việt Nam có khoảng 10.000 đập lớn nhỏ các loại. Với chiều cao
nhỏ hơn 60m thì đập vật liệu địa phương chiếm 80%. Trong đó khu vực Miền
Trung chiếm một lượng không nhỏ đập vật liệu địa phương một số đập điển hình
như: Sông Mực (Thanh Hóa), Vực Mấu (Nghệ An), Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh), Vực Tròn
(Quảng Bình), Trúc Kinh (Quảng Trị), Tả Trạch (Thừa Thiên Huế), Phú Ninh
(Quảng Nam), Liệt Sơn (Quảng Ngãi), Hội Sơn (Bình Định), Phú Xuân (Phú Yên),
Suối Dầu (Khánh Hòa), Sông Sắt (Ninh Thuận), Sông Quao (Bình Thuận)…Với

địa hình ở khu vực này thường ngắn dốc, điều kiện khí hậu khắc nghiệt, bất lợi nên
điều hòa dòng chảy cực kỳ khó khăn.
Do có nhiều tồn tại trong quá trình khảo sát, thiết kế, thi công và quản lý khai thác
làm cho nhiều đập bị xuống cấp trầm trọng và không thể phát huy năng lực như
khả năng điều tiết dòng chảy, giảm nhẹ thiên tai. Điển hình trong đợt hạn hán kéo
dài năm 2014 tới giữa tháng 6/2015 đã chứng minh cho khả năng cấp nước ở các
hồ đập của các tỉnh Miền Trung, trong khi lượng nước đổ ra biển hằng năm là rất
lớn thì nhân dân các tỉnh miền trung lại thiếu nước cho sinh hoạt và sản xuất. Để
giải quyết vấn đề trên một số địa phương đã chủ động tôn cao đập để tăng thêm
dung tích chứa, đáp ứng nhu cầu của người dân. Giải pháp tôn cao đập mang lại
hiệu quả cao nếu nó được tính toán dựa trên cơ sở khoa học và ngược lại nó cũng
thật sự nguy hiểm vì có thể gây mất ổn định đập và vỡ đập. Do vậy, đề tài “ Nghiên
cứu lựa chọn phương pháp hợp lý tôn cao đập đất để đáp ứng các yêu cầu và nhiệm
vụ mới, áp dụng cho đập Thành Sơn tỉnh Ninh Thuận” ra đời là rất cần thiết.
2. Mục tiêu của đề tài
2

3


- Đề xuất và phân tích ưu, nhược điểm điều kiện áp dụng của các giải pháp tôn
cao đập đất để đáp ứng các yêu cầu và nhiệm vụ mới.
- Áp dụng để tính toán, lựa chọn giải pháp tôn cao hợp lý cho đập Thành Sơn tỉnh
Ninh Thuận.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: là các giải pháp tôn cao đập đất
-

Phạm vi nghiên cứu: áp dụng cụ thể cho công trình hồ chứa nước Thành Sơn
tỉnh Ninh Thuận

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận lý thuyết, tìm hiểu các tài liệu liên quan tới việc tôn cao đập đất
- Tiếp cận bền vững với yêu cầu đảm bảo điều kiện và bền vững của đập được
tôn cao.
- Tiếp cận thực tiễn với việc lựa chọn các giải pháp phù hợp, khả thi trong điều
kiện Việt Nam mà trước hết là ở khu vực miền Trung Việt Nam.
-

Thông qua các công trình thực tế.

4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực tế trên các công trình đã
xây dựng để nghiên cứu tổng quan.
-

Sử dụng các mô hình tính toán để đánh giá ổn định của đập

-

Áp dụng cho công trình thực tế

5. Kết quả đạt được
- Lý giải được các nhu cầu về cải tạo, tôn cao đập đất phục vụ cho ngành thủy lợi
của nước ta hiện nay.
-

Đề xuất các sơ đồ kết cấu khi áp trúc đập, phân tích ưu nhược điểm và điều
kiện áp dụng cho từng sơ đồ.

- Áp dụng tính toán cho hồ Thành Sơn tỉnh Ninh Thuận: tính các mực nước hồ
theo nhu cầu mới, đề xuất mặt cắt đập tôn cao, tính toán kiểm tra thấm, ổn định,
độ bền của đập được tôn cao theo các phương án, từ đó lựa chọn được giải pháp
kỹ thuật hợp lý.

3

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÀ VẤN ĐỀ
CẢI TẠO, TÔN CAO ĐẬP
1.1 Tình hình xây dựng đập đất ở khu vực miền Trung.
Qua thống kê của Ban quản lý Trung ương các dự án Thủy lợi (CPO) hiện nay nước ta
3

đã xây dựng 6648 hồ chứa với tổng dung tích khoảng trên 11 tỷ m [1], trong đó số hồ
chứa ở các tỉnh miền Trung chiếm 53% tổng số hồ chứa trên cả nước [2].
Một số năm gần đây đập bằng vật liệu địa phương trong đó có đập đất đang phát triển
với tốc độ nhanh chóng và hiện đang có xu hướng phát triển mạnh về số lượng cũng
như quy mô công trình là do nhiều nguyên nhân trong đó những nguyên nhân cơ bản
vẫn là, nhờ có những ưu điểm như sử dụng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu
quý như sắt, thép, xi măng, công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiều
công sức như các loại đập khác, cấu tạo đập đất đơn giản giá thành hạ, bền và chống
chấn động tốt, dễ quản lý tôn cao đắp dày thêm, yêu cầu về nền không cao nên phạm
vi sử dụng rộng rãi, ngoài ra thế giới đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm về thiết kế,
thi công và quản lý đập [3] nên đập đất có xu thế phát triển mạnh về số lượng cũng
như quy mô trên cả nước. Điển hình như ở khu vực miền Trung qua 40 năm (19752015) từ sau ngày thống nhất đất nước, miền Trung có những bước chuyển biến to lớn
về kinh tế - xã hội, đời sống nhân dân được cải thiện, thiên tai lũ lụt giảm thiểu và

nhiều tài nguyên thiên nhiên được quản lý tốt đó là nhờ hàng loạt công trình Thủy lợi
lớn nhỏ được xây dựng khắp nơi. Tiêu biểu các công trình thủy lợi như: Phú Ninh
(Quảng Nam), Thạch Nham, Nước Trong, Núi Ngang (Quảng Ngãi), Vạn Hội, Núi
Một (Bình Định), Phú Xuân (Phú Yên), Suối Hành, Đá Bàn, Suối Dầu (Khánh Hòa),
Sông Trâu, Sông Sắt (Ninh Thuận), Sông Quao, Cà Giây (Bình Thuận)… [4].

4

3


Bảng 1. 1: Thống kê một số đập đất ở Miền Trung [8]
T T
T ê
1 Tn
h
2 C
ẩ
3 V
ực
4 Ti
ên
5 Y
ên
6 V
ĩn
7 N
úi
8 Li
ệt

9 P
h
1 S
0 ô
1 H
1 oà
1 H
2 ội
1 Bi
3 ển
1 N
4 úi
1 V
5 ực
1 T
6 u
1 Đ
7 á
1 K
8 ẻ
1 K
9 he
2 K
0 in
2 P
1 h
2 S
2 ô
2 T
3 h

2 Đ
4 ồ
2 S
5 ô
2 C
6 à
2 A
7 y

N
LH ă
nh o m m
a
H ạ 2
à
5
Q
3
u
0
H
2
à
2
Q
3
u
2
T
2

h
5
Q
2
u
3
B
3
ì
2
Q
2
u
9
Q
4
u
0
T
3
h
3
Đ
2
à
6
B
2
ì
9

G
2
ia
1
B
3
ì
0
Q
2
u
9
L
3
â
2
K
4
h
2
H
3
à
7
Q
2
u
2
Q
2

u
1
P
2
h
3
H
2
à
6
B
2
ì
9
Đ
2
à
5
B
4
ì
0
B
3
ì
5
G
3
ia
6

5


T
T
2
8
2
9
3
0
3
1
3
2
3
3
3
4
3
5

T
LH
ê nh o m
a
Sn P ạ 5
ô
h
0

E
Đ
2
as ă
7
o
S
N
2
ô
i
9
S
N
3
ô
g
0
C
T Đ 1
ử
h á 1
H K
2
oa h
9
T
T
5
ả

.
6
Ia Đ
3
m ă
2
ơ
k
,

N
ă
m
2
0

Đ
a
n

1.2 Các vấn đề thiết kế, thi công, quản lý đập hiện tại
Hiện nay, việc xây dựng nhiều hồ chứa đã góp phần không nhỏ vào sự phát triển sản
xuất, nông nghiệp, phát điện, phòng chống lũ, cấp nước sinh hoạt và bảo vệ môi
trường trên cả nước nói chung và miền Trung nói riêng. Tuy nhiên, trong điều kiện khí
hậu biến đổi phức tạp như hiện nay và nhu cầu dùng nước cho môi trường, tưới, sinh
hoạt hằng ngày càng tăng thì các hồ chứa đã xây dựng còn bộc lộ nhiều hạn chế và
chưa thể đáp ứng được thỏa đáng các chức năng đa mục tiêu như: cấp nước, giảm lũ,
úng, hạn. Trong điều kiện biến đổi khí hậu, miền Trung là vùng chịu ảnh hưởng nặng
nề do có đặc điểm biến động thời tiết khá cao. Là vùng khô hạn, nắng gió có cường độ
mạnh, nay lại chịu ảnh hưởng biến đổi khí hậu nên làm cho nhiệt độ tăng, điều này

cũng đồng nghĩa với việc quá trình bốc hơi nhanh (tăng 7,7% tới 8,9%) dẫn tới yêu
cầu dùng nước cho môi trường tưới, sinh hoạt…cũng tăng.
Về khía cạnh đầu tư, các hồ đã xây dựng trong điều kiện kinh tế chưa phát triển nên
mức đầu tư chưa thỏa đáng, thường phải giảm thiểu quy mô (đặc biệt ở mức đảm bảo
an toàn cho công trình) và do tiết kiệm đầu tư nên chưa tận dụng hết nguồn sinh thủy.
Về khía cạnh khảo sát thiết kế, do hạn chế về các tài liệu về khí tượng thủy văn, địa

6

6


hình cũng như các phương pháp tính toán dẫn tới việc các hồ sơ thiết kế không sát

7

7


thực tế, chưa sử dụng hết nguồn sinh thủy, giải pháp kỹ thuật công nghệ xây dựng
công trình còn hạn chế nên chưa mạnh dạn xây dựng những đập cao để sử dụng hết
nguồn nước. Việc xác định nhiệm vụ công trình, nhiều hồ chứa chưa đề cập tới phục
vụ đa mục tiêu mà đơn thuần cho tưới hoặc phát điện nên hiệu quả đầu tư thấp.
Về khía cạnh thi công, do thiết bị thi công thiếu, kỹ thuật thi công lại lạc hậu, các hồ
đập nhỏ được thi công bằng thủ công dẫn tới chất lượng công trình không đảm bảo.
Tình trạng đập xuống cấp xảy ra khá phổ biến, vì vậy việc đảm bảo nhiệm vụ đặt ra
đối với hồ chứa gặp nhiều khó khăn.
Về khía cạnh quản lý, mặc dù các cơ chế chính sách về an toàn đã tạo được khung
pháp lý cho an toàn đập nhưng việc thực thi các cơ chế chính sách còn là “khoảng
cách” và thiếu bền vững (nhất là chính sách tài chính còn hạn hẹp – không có kinh phí

để mua vật liệu, vật tư dự phòng mua sắm trang thiết bị cho quản lý, không đủ vốn đầu
tư cho vận hành, duy tu bảo dưỡng, sửa chữa lớn). Khi có sự cố thì việc xử lý còn lúng
túng (trường hợp hồ Kim Sơn – Hà Tĩnh). Ngoài ra, năng lực quản lý chuyên môn ở
một số địa phương còn hạn chế, thiếu kinh nghiệm.
Tình hình trên cho thấy vấn đề thiết kế, thi công và quản lý hồ chứa trong thời gian
qua chưa thật sự tốt. Vì vậy nhiều hồ chứa trên cả nước nói chung và miền Trung nói
riêng bị xuống cấp trầm trọng, không thể đáp ứng được yêu cầu và nhiệm vụ mới. Do
vậy bên cạnh xây dựng các hồ đập mới thì giải pháp cải tạo, nâng cấp hồ đập đang là
một giải pháp cấp bách và hiệu quả trong tình hình hiện nay.
1.3 Nhu cầu về cải tạo và tôn cao đập
Mặc dù chiếm tới 53% về số lượng hồ chứa trên cả nước nhưng theo đánh giá của các
nhà chuyên môn thì miền Trung mới chỉ khai thác khoảng 15-20% lượng nước tự
nhiên. Miền Trung lại có đặc điểm địa hình dốc, hẹp lượng mưa tập trung 80% về mùa
lũ còn mùa khô thì lại thiếu nước trầm trọng. Để giải quyết vấn đề này thì việc cải tạo
tôn cao các đập đã có là một vấn đề cấp thiết để đáp ứng với nhiệm vụ mới.

8

8


1.3.1 Yêu cầu cải thiện chất lượng đập
Do đa số các đập được xây dựng trong điều kiện kinh tế còn nhiều khó khăn nên mức
đầu tư còn hạn chế và thường giảm nhỏ quy mô. Mặt khác, việc khảo sát, tính toán
đánh giá tình hình tự nhiên chưa sát thực nên chưa sử dụng được hết nguồn sinh thủy,
giải pháp kỹ thuật công nghệ vẫn còn nhiều hạn chế nên chưa mạnh dạn xây dựng
được những đập cao để sử dụng hết nguồn nước. Việc xác định nhiệm vụ của công
trình chưa đề cập đến phục vụ đa mục tiêu mà chỉ chú trọng vào tưới hoặc thủy điện
nên hiệu quả thường thấp. Hơn nữa, do yêu cầu cấp bách cấp nước cho hạ lưu nên các
công tác khảo sát, xác định quy mô, công nghệ xây dựng thường không được kỹ càng.

Trong khi đó khí hậu diễn biến ngày càng phức tạp làm cho chất lượng đập ngày một
xuống cấp trầm trọng, các đập thường có các biểu hiện như:
-Thấm mạnh ở thân và nền đập, đối với thân đập xuất hiện các hang thấm tập trung, do
các điểm thoát nước ra mái hạ lưu cao hơn vị trí thiết bị thoát nước, thấm dọc thân
cống hay mặt tiếp giáp với tràn (ví dụ như đập Z20 Hương Khê- Hà Tĩnh). Còn đối với
nền đập thì xuất hiện các vị trí có mạch đùn mạch sủi ở hạ lưu đập, lưu lượng thấm ra
vượt quá trị số cho phép và nước thấm ra là nước đục (ví dụ như đập Am Chúa – Diên
Khánh, Khánh Hòa) hay đập Núi Cốc, Thái Nguyên.
- Mất ổn định như mái đập bị xệ, hình thành các vết trượt vòng cung hay mái đập bị
xói lở cục bộ dẫn tới phá hoại lớn.
- Xuất hiện các vết nứt dọc đỉnh đập (như đập Ea Soup Thượng, Đắc Lắc), hoặc các
vết nứt ngang liên thông từ mái thượng lưu về hạ lưu đập (ví dụ như đập Ban Tiện, Hà
Nội 2010).
- Hư hỏng các lớp bảo vệ mái thượng lưu như cấu kiện bảo vệ bị trượt, bị nứt vỡ, bị xô
lệch.
- Đập bị lún không đều, một số đập bị lún mạnh, làm giảm cao trình, có nguy cơ nước
tràn trong mùa lũ, lún không đều giữa các bộ phận, tạo thành các vết nứt trong thân
đập.

9

9


Trước tình hình nhiều đập bị xuống cấp trầm trọng như đã nêu trên yêu cầu cải thiện
chất lượng đập là nhiệm vụ cấp bách hiện nay.
Sau đây là một số hình ảnh về đập bị xuống cấp dẫn đến sự cố:

Hình 1-1 Hiện tượng nước lũ tràn qua đỉnh đập Đồng Đáng (Thanh Hóa) và đập vỡ tại
vị trí cống lấy nước đập Z20 (Hà Tĩnh).

Hình 1-2 Hiện tượng thấm gây mạch đùn mạch sủi đập Am Chúa - Diên Khánh (
Khánh Hòa)

1
0

10


Hình 1-3 Hồ Maka ( Hương Giang – Hà Tĩnh) bị sạt lở do thân đập yếu.

Hình 1-4 Thấm bùng nhùng ngang thân đập tại vị trí số 2 của hồ Núi Cốc (Thái Nguyên)
1.3.2 Sự gia tăng nhu cầu dùng nước
Việc cải tạo, tôn cao đập cũng do áp lực về sự gia tăng nhu cầu dùng nước trong vùng
hưởng lợi. Cụ thể đó là sự thâm canh, tăng vụ và mở rông diện tích canh tác đòi hỏi
lượng nước ngày càng cao. Theo M.I Lvovits (1974) [6] trong tương lai do thâm canh
nông nghiệp mà dòng chảy cả năm của các con sông trên toàn thế giới giảm đi khoảng
3

700 km /năm. Người ta ước tính được mối quan hệ giữa lượng nước sử dụng với lượng
sản phẩm thu được trong quá trình canh tác như sau: để sản xuất ra một tấn lúa mì cần
1
1

11


tới 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần tới 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần tới 10.000
tấn nước. Ngoài ra, việc gia tăng dân số đòi hỏi một lượng nước cấp cho sinh hoạt, giải

trí gia tăng. Theo ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5 tới 10
lít nước/người/ngày. Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng cao
nên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày càng tăng theo nhất là ở các thị trấn và
các đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần. Theo ước tính thì
năm 2000 nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí tăng gần 20 lần so với năm 1900, tức
chiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới [6]. Ngoài ra còn rất nhiều nhu cầu khác về
nước trong các hoạt động khác của con người như giao thông vận tải, giải trí ở ngoài
trời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xã
hội. Hơn nữa, sự phát triển mới các vùng nôi trồng thủy sản nước ngọt và nước lợ làm
gia tăng nhu cầu dùng nước trong vùng. Các nhà máy xí nghiệp công nghiệp địa
phương cũng làm tăng nhu cầu dùng nước. Đối với các ngành sản xuất như chế biến
thực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất… chỉ riêng năm ngành này đã tiêu thụ
ngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp. Ví dụ, cần 1.700 lít nước để sản
xuất ra 1 thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc 1 thùng dầu mỏ chừng 160
lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất ra 1 tấn giấy hoặc 1.5 tấn thép, cần 2.000.000 lít
nước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp . Phần nước tiêu hao không hoàn lại do sản xuất
công nghiệp chiếm 1-2% lượng nước tiêu hao không hoàn lại và lượng nước còn lại
sau khi sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy chất ô nhiểm [6].
Trước tình hình nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng lên trong khi nguồn nước ngày
càng khan hiếm thì việc tích trữ nước là nhiệm vụ hết sức cấp bách hiện nay.
1.3.3 Sự gia tăng lưu lượng và tổng lượng lũ
Trước tình hình biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp, con người trên thế giới đang phải
hứng chịu những thiên tai vô cùng khốc liệt. Và lũ lụt là một trong những thiên tai mà
con người đang phải đối mặt, khi mà lưu lượng và tổng lượng lũ ngày càng gia tăng
theo từng năm. Trong bối cảnh liên tiếp xảy ra các thảm họa về lũ lụt do mực nước
biển ngày càng dâng cao những năm gần đây, các chuyên gia đã cảnh báo nếu hiện
tương trái đất tiếp tục nóng lên với tốc độ hiện nay, các vụ lũ lụt trên toàn cầu sẽ tăng

1
2

12


gấp đôi vào năm 2050, khiến nhiều quốc gia và thành phố đặc biệt là ven biển sẽ biến
mất khỏ bản đồ thế giới. Lũ lụt ở các thành phố ven biển là do bão lớn và càng ngày

1
3

13


càng trở nên tồi tệ hơn khi các đợt sóng lớn và thủy triều dâng cao. Cơn bão Sandy ở
Mỹ (năm 2012) đã gây thiệt hại hàng chục tỷ USD, cơn bão Haiyan ở Philippines
(năm 2013) đã làm cho hơn 7.000 người thiệt mạng và mất tích. Và trận bão này đi
qua thì đều gây những trận lũ kinh hoàng. Theo dự báo của Cục Quản lý Khí hậu và
Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA) mực nước biển trung bình toàn cầu lên đến 2.5m
vào năm 2100 [15].

Hình 1-5 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Accra trong suốt 40 năm qua [15]
Việt Nam đứng thứ 5 trong số 10 quốc gia bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của biến
đổi khí hậu theo báo cáo của German Watch [15]. Các đặc điểm địa lý không thuận lợi
khiến Việt Nam dễ bị thiên tai tàn phá hơn. Những trận mưa lũ kinh hoàng ở Việt Nam
trong thời gian qua ngày càng tăng lưu lượng và tổng lượng lũ. Tháng 8/1996, bão
Niki tại miền Bắc gây ra một trận lụt kinh hoàng. Lũ lớn kéo dài nhiều ngày trên mức
báo động 3 khiến 61 người chết và mất tích, bi thương 161 người, 7465 nhà, trường
học, bệnh xá, bệnh viện bị đổ và hư hại, lúa và hoa màu bị ngập, hư hại 104.504ha,
thiệt hại lớn về công trình giao thông, năng lượng. Trận lũ lớn năm 2008 biến Hà Nội
thành sông và ngập lụt nặng nề. Đó được coi như trận lụt với lượng mưa lớn nhất trong

vòng 100 năm. Hà Nội đã có 17 người thệt mạng trong trận mưa lịch sử. Tuyến đê
sông hồng đã bị sạt mái, gần 13.000 hộ dân ven đê ngập nhà cửa, các hồ chứa nước đã
tràn nước. Nước ngập khiến nhiều hoạt động gần như tê liệt, ngay cả những phương
tiện di chuyển hằng ngày cũng bỗng chốc trở nên vô dụng [16].

1
4

14


Hình 1-6 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Việt Nam từ năm 1990 đến năm 2010
Miền Trung, đoạn giữa chiếc “đòn gánh” nhô ra biển Đông với địa hình dốc hẹp là
vùng đất thường xuyên phải hứng chịu thiên tai. Nhìn lại những năm gần đây lũ lụt
xảy ra trên vùng đất này ngày càng dữ dội, khắc nghiệt. Theo số liệu thống kê [7] chưa
đầy đủ, từ năm 1964 trở lại đây, miền Trung đã phải chịu nhiều cơn lũ lớn. Vào năm
1999, những trận mưa kéo dài liên tục ròng rã 1 tháng đẩy nước sông dâng lên cao
chưa từng thấy lượng mưa đạt kỷ lục 1.384mm là lượng mưa đứng sau kỷ lục
1.870mm đo được ở tại Cilaos trên đảo Reunion (Pháp). Năm 2009, miền Trung đón 4
đợt lũ trong những cơn bão được xem như lịch sử. Năm 2010, miền Trung đón tiếp 5
trận lũ kéo dài từ tháng 7 đến tháng 10. Những số liệu trên cho thấy có sự gia tăng về
lưu lượng và tổng lượng lũ hằng năm. Với đập tràn hiện có khi lưu lượng lũ tăng lên
thì mực nước hồ lớn nhất khi xả lũ cũng tăng dẫn tới nguy cơ nước tràn đỉnh đập điều
mà không cho phép đối với đập vật liệu địa phương (đất, đá)..

1
5

15

Như vậy, có nhiều lý do thực tế dẫn đến nhu cầu cải tạo, tôn cao đập nhằm đảm bảo an
toàn và đáp ứng nhiệm vụ của hồ trong điều kiện mới ( sự xuống cấp của đập cũ, nhu
cầu dùng nước tăng cao, lũ lụt gia tăng..)
1.5 Các nghiên cứu đã có về cải tạo và tôn cao đập đất
Việc cải tạo và tôn cao đập đất đã được chú trọng ở nhiều nước trên thế giới. Và ở Việt
Nam cũng không phải là ngoại lệ [8], một số công trình đã được tôn cao như: công
trình Khe Ngang xã Hương Sơn huyện Hương Trà tỉnh Thừa Thiên Huế được xây
3

dựng năm 1990, hồ có dung tích 15 triệu m nước. Đến nay do thiếu nước trầm trọng
nên địa phương đã nâng cao đập hơn 7,1m tăng dung tích chứa nước lên gấp đôi mang
lại hiệu quả to lớn cho địa phương. Hồ chứa Phú Ninh – Quảng Nam được xây dựng
3

năm 1977 trên sông Tam Kỳ với dung tích chứa nước là 344,3 triệu m có nhiệm vụ
tưới cho 23.000 ha lúa và hoa màu . Hiện nay, địa phương đã đắp thêm các đập phụ ở
phía hạ lưu, tạo các khu trữ nước, hoàn thiện hệ thống kênh nội đồng. Sau khi nâng
cấp đã tăng khả năng cấp nước tới 20% so với trước và công tác vận hành điều tiết
được thuận lợi hơn. Ngoài ra còn có hồ Thọ Sơn thuộc xã Hương Xuân huyện Hương
Trà tỉnh Thừa Thiên Huế xây dựng 1979, hồ có nhiệm vụ tưới chủ động cho 260 ha
diện tích lúa 2 vụ, 150ha hoa màu, tạo sự ổn định cho đời sống của nhân dân và thực
hiện chủ trương xóa đói giảm nghèo của các xã thuộc vùng núi trung du và miền núi.
Đến nay do yêu cầu phát triển kinh tế xã hội, địa phương đã nâng cao 0.4m và xây
dựng mới tường chắn sóng, nâng tràn xả lũ, vì vậy mực nước dâng bình thường tăng
3

hơn 1m tăng dung tích hữu ích 1,9 triệu m (tăng 54% so với trước), mở rông diện tích
tưới vùng hạ du khoảng 150ha.

1
6

16


Hình 1.7 Công trình đầu mối hồ chứa nước Thọ Sơn
Công trình hồ Láng Nhớt (xã Diên Tân, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa) được
xây dựng năm 1983. Sau 13 năm hoạt động đến năm 1996 tiến hành sửa chữa cải tạo
và hoàn thành vào năm 1997. Đến nay do hạng mục công trình đầu mối bị xuống cấp
nên địa phương đã nâng cấp đập (đập chính và đập phụ), nâng cấp tràn xả lũ, cống lấy
nước và kiên cố hóa toàn bộ tuyến kênh chính dài 614m. Sau khi nâng cấp, hồ đảm
bảo cấp nước tưới cho 385ha lúa và hoa màu, phòng chống giảm nhẹ thiên tai, giảm lũ
cho hạ du công trình. Công trình vừa mang lại hiệu quả về kinh tế, mà đặc biệt là hiệu
quả xã hội, góp phần thực hiện chủ trương xóa đói giảm nghèo của Đảng và Nhà nước,
ổn định đời sống nhân dân trong vùng. Công trình hồ Lanh Ra (xã Phước Vinh, huyện
Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận) được xây dựng năm 2008, hoàn thành năm 2011. Hồ có
nhiệm vụ cấp nước tưới cho 1.250ha đất canh tác nông nghiệp, hạn chế tác hại lũ cho 8
xã ở hạ lưu suối Lanh Ra, góp phần cải tạo môi trường sinh thái vùng khô hạn. Ngoài
nhiệm vụ trên, hồ Lanh Ra còn khai thác nguồn nước đến triệt để nhằm cấp nước tự
chảy bổ sung cho khu tưới trạm bơm Phước Thiện thuộc hệ thống Nha Trinh –Lâm
Cấm bằng hệ thống cấp nước tự chảy từ kênh chính 1, hệ thống hồ Lanh Ra. Sau khi
nâng cấp, hồ mở rộng thêm diện tích tưới cho 187ha đất canh tác thuộc khu tưới trạm
bơm Phước Thiện, ngoài ra còn giảm đáng kể chi phí quản lý vận hành trạm bơm
khoảng 1 tỷ đồng/năm.

1
7

17