(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kỹ thuật thiết kế kênh, áp dụng cho dự án ADB5, tỉnh Bắc Ninh

LỜI CẢM ƠN
Luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp kỹ thuật thiết kế
kênh, áp dụng cho dự án ADB5 tỉnh Bắc Ninh” được hoàn thành với sự nỗ lực
của bản thân, sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cơ trong Khoa Cơng Trình - Trường
đại học Thuỷ lợi, và bạn bè đồng nghiệp.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo, PGS.TS Nguyễn Hữu Huế đã
trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp các tài liệu, thông tin khoa học cần
thiết để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy cơ giáo Khoa Cơng Trình, và các thầy
cơ giáo trong trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức
trong suốt thời gian học tập chương trình cao học cũng như trong quá trình thực
hiện luận văn.
Tác giả chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và những người đi
trước đã chỉ bảo, khích lệ, động viên, ủng hộ nhiệt tình về mọi mặt trên con đường
học hỏi nghiên cứu khoa học.
Do trình độ có hạn và thời gian nghiên cứu ngắn, nên luận văn không thể tránh
khỏi những tồn tại, hạn chế, tác giả mong nhận được mọi ý kiến đóng góp và trao
đổi chân thành của các thầy cơ giáo và các bạn đồng nghiệp. Tác giả mong muốn
những vấnđề còn tồn tại sẽ được tác giả nghiên cứu sâu hơn đểgóp phần đưa
những kiến thức khoa học vào phục vụ sản xuất.
Hà Nội, tháng 05 năm 2016
Tác giả

Nguyễn Tiến Hà

i


LỜI CAM KẾT
Tôi là Nguyễn Tiến Hà, tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi là do tôi làm.
Những kết quả nghiên cứu là trung thực.Trong quá trình làm tơi có tham khảo các

tài liệu liên quan nhằm khẳng định thêm sự tin cậy và cấp thiết của đề tài. Các tài
liệu trích dẫn rõ nguồn gốc và các tài liệu tham khảo được thống kê chi tiết. Những
nội dung và kết quả trình bày trong Luận văn là trung thực, nếu vi phạm tơi xin
hồn tồn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, tháng 05 năm 2016
Tác giả

Nguyễn Tiến Hà


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................... I
LỜI CAM KẾT...................................................................................................... II
MỤC LỤC............................................................................................................. III
PHẦN MỞ ĐẦU...................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài...................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:......................................................................... 3
3. Phương pháp nghiên cứu:................................................................................... 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:.................................................... 4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài........................................................... 4
6. Kết quả đạt được................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG KÊNH.........................5
1.1.

Đặc điểm, vai trò của kênh và hệ thống kênh............................................. 5

1.2.

Hiện trạng hệ thống kênh............................................................................ 8

1.2.1. Về công tác thiết kế........................................................................................9
1.2.2. Về công tác thi công và chất lượng, thẩm mỹ bê tông gia cố kênh..............11
1.3.

Cơng trình trên kênh.................................................................................. 11

1.3.1. Cơng trình điều tiết mực nước......................................................................11
1.3.2. Cơng trình điều tiết lưu lượng......................................................................15
1.3.3. Cơng trình đo lưu lượng...............................................................................18
1.3.4. Cơng trình/thiết bị đo mực nước..................................................................18
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1...................................................................................... 20
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT THIẾT KẾ KÊNH
THƯỜNG GẶP..................................................................................................... 21
2.1.

Kênh đất không gia cố................................................................................ 21

2.2.

Kênh gia cố.................................................................................................. 21

2.2.1. Các hình thức lát kênh..................................................................................21
2.2.2. Một số điều chú ý khi thiết kế lát kênh:........................................................23
2.2.3. Điều kiện áp dụng........................................................................................24


2.3.

Các yêu cầu về thiết kế, thi công hệ thống kênh..........................32

2.3.1. Công tác thiết kế..............................................................................32
2.3.2. Công tác thi công..............................................................................34
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2...................................................................................... 35
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT KỸ THUẬT CHO HỆ THỐNG KÊNH CỦA DỰ ÁN
ADB5 TỈNH BẮC NINH......................................................................................37
3.1.

Hệ thống thủy lợi tỉnh Bắc Ninh................................................................ 37

3.1.1. Quy hoạch tiêu.............................................................................................37
3.1.2. Quy hoạch tưới:............................................................................................38
3.2.

Giới thiệu về dự án ADB5 tỉnh Bắc Ninh.................................................. 39

3.2.1. Bối cảnh.......................................................................................................40
3.2.2. Mô tả dự án..................................................................................................41
3.3.

Đề xuất giải pháp kỹ thuật cho hệ thống kênh dự án ADB5 tỉnh Bắc Ninh.....43

3.4.

Yêu cầu kỹ thuật thiết kế kênh bê tông cốt thép đúc sẵn......................... 49

3.4.1. Tính tốn lưu lượng......................................................................................49
3.4.2. Xác định mực nước tính tốn đầu kênh, độ dốc kênh...................................49
3.4.3. Xác định mặt cắt yêu cầu, vận tốc dòng chảy trong kênh.............................50
3.4.4. Tính tốn cấu kiện........................................................................................50
3.5.

Ứng dụng tính tốn cho kênh tưới Ngơ Thơn, xã Xn Lai....................51

3.5.1. Thơng số tính tốn........................................................................................51
3.5.2. Tính tốn nội lực cấu kiện kênh...................................................................53
3.5.3. Tính tốn kinh tế..........................................................................................63
3.6. Kỹ thuật thi công và quản lý chất lượng công tác sản xuất, lắp đặt kênh........67

3.6.1. Công tác đào đất...........................................................................................67
3.6.2. Công tác đổ đất đào......................................................................................68
3.6.3. Chiều rộng lưu không để thi công kênh.......................................................68
3.6.4. Công tác đắp đất...........................................................................................68
3.6.5. Thi công cấu kiện bê tông đúc sẵn...............................................................69
3.6.6. Kiểm tra chất lượng thi công........................................................................70


KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...................................................................................... 74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 76


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3-1.

Hiện trạng cơng trình thủy nơng ở khu tưới Gia Bình.........................44

vii


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1.

Một số hình dạng mặt cắt kênh..............................................................5

Hình 1-2.

Sơ đồ mạng lưới kênh tưới....................................................................6

Hình 1-3.

Hệ thống tưới truyền thống....................................................................7

Hình 1-4.

Điều tiết dạng đập tràn đỉnh dài khơng cửa.........................................12

Hình 1-5.

Đập đỉnh dài có 1 cửa ở giữa...............................................................13

Hình 1-6.

Đập đỉnh dài dạng gic giắc có 1 hoặc 2 cửa.........................................14

Hình 1-7.

Một số dạng đập tràn khác...................................................................14

Hình 1-8.

Kết cấu của điều tiết dạng cửa lật Chiếu cạnh (trái) và chính diện

thượng lưu (phải).....................................................................................................15
Hình 1-9.

Cống điều tiết lưu lượng trên kênh chính Đơng – Củ Chi (hệ thống Dầu

Tiếng)...................................................................................................................... 16
Hình 1-10. Cơng trình chia nước theo tỷ lệ áp dụng cho các kênh có lưu lượng lớn.....17
Hình 1-11. Cơng trình chia nước theo tỷ lệ áp dụng cho kênh nội đồng................17
Hình 1-12. Cống lấy nước với lưu lượng không đổi được lắp đặt trên đầu kênh cấp 2. .18
Hình 1-13. Máng đo lưu lượng dạng Crump tại Kênh chính Yên Lập (trái) và
Kẻ Gỗ (phải)..........................................................................................................18
Hình 1-14. Theo dõi mực nước bằng thủy trí........................................................19
Hình 1-15. Xác định mực nước bằng đầu đo siêu âm (sử dụng trong hệ
thốngSCADA)19 Hình 2-1.
Kênh đất khơng gia cố.........................................................................21
Hình 2-2.

Lát mái kênh bằng tấm bê tơng đúc sẵn...............................................24

Hình 2-3.

Đổ bê tơng trực tiếp trên mái kênh......................................................25

Hình 2-4.

Thiết bị rải bê tơng Gomaco................................................................27

Hình 2-5.

Đổ bê tơng mái kênh Ngàn Trươi bằng ván khn trượt.....................28

Hình 2-6.

Thi cơng Neoweb tại Dự án WB7 Quảng Nam...................................29

Hình 2-7.

Kênh gạch xây, đá xây.........................................................................29

Hình 2-8.

Lát kênh bằng lớp màng chống thấm và bảo vệ bằng miếng bê tơng đúc

sẵn lát bên trên........................................................................................................30
Hình 2-9.

Bê tơng đúc tại chỗ trên lớp màng chống thấm...................................30


Hình 2-10. Bảo vệ mái bằng đá lát khan trong khung BTCT................................31
Hình 2-11. Kênh bê tơng lắp ghép bằng các đoạn kênh đúc sẵn mặt cắt parabol...31
Hình 3-1.

Hiện trạng cơng trình thủy lợi nội đồng tại khu mẫu Gia Bình............46

Hình 3-2.

Sản phẩm Kênh mương bê tông cốt thép, bê tông cốt sợi thành mỏng

đúc sẵn....................................................................................................................47
Hình 3-3.

Kênh mặt cắt chữ nhật.........................................................................48

Hình 3-4.

Kênh mặt cắt bán nguyệt.....................................................................48

Hình 3-5.

Mặt cắt kênh 0,5 x 0,8m......................................................................52

Hình 3-6.

Sơ đồ tính dạng thanh..........................................................................53

Hình 3-7.

Sơ đồ lực tác dụng lên cấu kiện...........................................................54

Hình 3-8.

Biểu đồ mơment..................................................................................54

Hình 3-9.

Mơ hình tính tốn................................................................................55

Hình 3-10. Mơment M11, Mmax = 0,268Tm.............................................................56
Hình 3-11. Mơment M22, Mmax = -0,268m..............................................................56
.........................
Hình 3-12. Ứng suất S11, Smin = -30,010T/m2; Smax = 22,973 T/m2
57
.........................
Hình 3-13. Ứng suất S22, Smin = -31,848T/m2; Smax = 20,072 T/m2
57
Hình 3-14. Biến dạng Ux, Umax = 3,411x10-6m.......................................................58
Hình 3-15. Biến dạng Uz, Umax = -7,011x10-6m......................................................58
Hình 3-16. Mơment M11, Mmax = 0,201Tm.............................................................59
Hình 3-17. Mơment M22, Mmax = -0,201Tm...........................................................59
.........................
Hình 3-18. Ứng suất S11, Smin = -22,444T/m2; Smax = 18,335 T/m2
60
.........................
Hình 3-19. Ứng suất S22, Smin = -26,383T/m2; Smax = 13,591 T/m2
60
Hình 3-20. Biến dạng Ux, Umax = 2,222x10-6m.......................................................61
Hình 3-21. Biến dạng Uz, Umax = -7,681x10-6m......................................................61
Hình 3-22. Mặt cắt so sánh 2 phương án...............................................................64


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Tính đến nay, khoảng 80% trong bảy triệu hecta đất canh tác tại Việt Nam mà đa
phần trong số đó là diện tích trồng lúa đã được trang bị cơ sở hạ tầng thủy lợi. Các
hệ thống tưới tiêu đã đóng góp phần rất đáng kể trong việc tăng trưởng của ngành
nông nghiệp, đặc biệt là tăng sản lượng lương thực. Tuy nhiên trong thực tế, chỉ có
khoảng 50% diện tích canh tác trong các hệ thống thủy lợi được cấp nước một cách

tương đối đầy đủ. Phần còn lại thuộc diện khơng được tưới hoặc tưới bấp bênh, khi
có khi khơng. Thường trong một hệ thống tưới, phần diện tích ở đầu kênh nhận
được quá nhiều nước, dẫn đến lãng phí nước và gây ra xói mịn đất đai. Trong khi
đó ở cuối kênh lại khơng có nước, nơng dân phải sử dụng biện pháp tưới thủ công,
lấy nước từ các kênh rạch tiêu hoặc các ao hồ, nguồn nước vừa thiếu vừa bị ô
nhiễm. Kết quả là năng suất cây trồng thấp và khơng ổn định, chi phí sản xuất tăng
lên làm giảm thu nhập của nơng dân.
Có hai ngun nhân chính của những tồn tại trên.
Về mặt kết cấu hạ tầng, các hệ thống thường được thiết kế để có thể vận hành với
tồn bộ cơng suất trong điều kiện nguồn nước dồi dào mà chưa xem xét đến việc
vận hành ở chế độ nguồn nước không đủ cung cấp nên rất khó vận hành một cách
linh hoạt trong mọi trường hợp. Hầu như tất cả các hệ thống tưới tại Việt Nam đều
được thiết kế theo kiểu kiểm soát lưu lượng bằng các cống điều tiết ngang với chế
độ chảy dưới cánh cống vận hành bằng thủ công. Kinh nghiệm trên thế giới cho
thấy các hệ thống cửa van loại này rất khó vận hành do lưu lượng nước không ổn
định; việc cung cấp nước không đồng đều và khơng đáng tin cậy. Ở các cơng trình
này, người vận hành khơng có khả năng điều chỉnh thường xun để đáp ứng những
thay đổi đột ngột về nhu cầu nước. Ngồi ra, hệ thống thường khơng được đầu tư
hồn chỉnh và đồng bộ, phần nhiều thiếu các kênh cấp dưới, thiếu các cơng trình
phân phối.

9


Về mặt quản lý vận hành, ngoài một số hạn chế về do thiết kế như đã nêu, nhiều hệ
thống tưới chưa có quy trình vận hành và bảo trì đồng bộ và đầy đủ. Hàng năm, các
công ty quản lý thủy nơng (IMC) chưa có kế hoạch quản lý một cách tồn diện các
mặt hoạt động của cơng ty. Việc xã hội hóa cơng tác tưới với sự tham gia tích cực
của người nơng dân hầu như chưa được quan tấm. Nguồn tài chính của IMC khơng
đủ để đáp ứng các yêu cầu duy tu bảo dưỡng, sửa chữa kênh. Kết quả là vòng luẩn

quẩn của sự yếu kém trong công tác bảo dưỡng và sự xuống cấp của các cơng trình
cơ sở hạ tầng ln diễn ra.
Một số hệ thống tưới được tu bổ, sửa chữa thời gian qua chủ yếu tập trung vào việc
phục hồi với mục tiêu đạt tới các tiêu chuẩn thiết kế ban đầu, mặc dầu các tiêu
chuẩn này đã khơng cịn phù hợp với yêu cầu hiện nay. Trong khi đó việc quản lý,
vận hành và bảo trì lại chưa chú ý đúng mức. Điều này gây ra tình trạng các hệ
thống thuỷ lợi hoạt động khơng hiệu quả và có hiệu suất đầu tư thực tế thấp.
Trong tình hình phát triển kinh tế hiện nay, nước không chỉ là nhu cầu thiết yếu cho
nơng nghiệp mà cịn là yếu tố khơng thể thiếu đối với nhiều ngành kinh tế khác. Do
vậy vấn đề tiết kiệm nước đang được được đặt ra thành một yêu cầu cấp bách, đặc
biệt đối với nông nghiệp là ngành hàng năm tiêu thụ khối lượng nước rất lớn thơng
qua dịch vụ tưới. Có hai giải pháp chủ yếu để tiết kiệm nước. Thứ nhất cần áp dụng
cơ cấu cây trồng và phân bổ mùa vụ hợp lý; sử dụng các loại giống tiêu thụ ít nước
và chịu hạn tốt. Giải pháp thứ hai là cần hoàn chỉnh các hệ thống tưới theo hướng
hiện đại cả về các cơ sở hạ tầng và tổ chức quản lý, tức là hiện đại hóa hệ thống
tưới. Hiện đại hóa thực chất là đầu tư theo chiều sâu bằng cách áp dụng các biện
pháp kỹ thuật và quản lý hiện đại để nâng cao diện tích được tưới của các hệ thống
kênh, cùng với việc thay đổi nhận thức về nước, coi nước là một loại hàng hóa và
tưới là một loại dịch vụ trong sản xuất nông nghiệp. Đầu tư vào các hệ thống tưới
hiện có vừa ít phức tạp về mặt kỹ thuật, u cầu kinh phí khơng lớn (so với xây
dựng mới) nhưng lại có tính ổn định và bền vững cao. Điều này càng có ý nghĩa
hơn vì như đã nói ở trên, ở Việt nam hiện nay, 80% đất canh tác nơng nghiệp đã có
các hệ thống tưới nhưng các hệ thống này còn kém hiệu quả.


Ngày nay cùng với sự phát triển của đất nước, từng bước đưa đất nước phát triển
theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa thì kênh dẫn nước các cơng trình thủy lợi
khơng chỉ phục vụ cho nơng nghiệp, giao thơng mà cịn phục vụ cho cơng nghiệp,
du lịch và dân sinh. Với nhiệm vụ quan trọng phục vụ đa mục tiêu, nhằm nâng cao
chất lượng và hiệu quả phục vụ của hệ thống kênh mương, Bộ Nông nghiệp &

PTNT đã có các dự án kiên cố hóa kênh mương.
Bên cạnh hiệu quả của việc kiên cố kênh mang lại, cần phải nâng cao hơn nữa công
tác quản lý về thiết kế, thi công gia cố kênh bảo đảm hiệu quả, nâng cao về chất
lượng và mỹ thuật, cơng trình bền vững lâu dài.
Xuất phát từ thực tế trên, với những kiến thức chun mơn tích lũy được trong q
trình làm việc, học tập và nghiên cứu, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu lựa chọn
giải pháp kỹ thuật thiết kế kênh, áp dụng cho dự án ADB5 tỉnh Bắc Ninh” làm
luận văn thạc sĩ của mình.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Nghiên cứu đánh giá các giải pháp kỹ thuật thiết kênh thường gặp, phân tích các ưu
nhược điểm, từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuật thiết kế kênh phù hợp, áp dụng cho dự
án tăng cường quản lý thủy lợi và cải tạo các hệ thống thủy nông (ADB5) tỉnh Bắc
Ninh.
3. Phương pháp nghiên cứu:
Để thực hiện những nội dung nghiên cứu, luận văn sử dụng các phương pháp
nghiên cứu sau:
- Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu;
- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế;
- Phương pháp thống kê;
- Phương pháp phân tích so sánh;
- Một số phương pháp kết hợp khác để nghiên cứu và giải quyết các vấn đề được
đặt ra.


4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
a. Đối tượng nghiên cứu của đề tài:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là Các giải pháp kỹ thuật thiết kế kênh.
b. Phạm vi nghiên cứu của đề tài:
Nghiên cứu về hệ thống kênh tưới, áp dụng cụ thể cho dự án ADB5 tỉnh Bắc Ninh.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

a. Ý nghĩa khoa học
Đề tài góp phần hệ thống hố và cập nhật những vấn đề lý luận cơ bản về thiết kế
hệ thống kênh tưới. Kết quả hệ thống cơ sở lý luận, phân tích đánh giá và đề xuất
giải pháp của luận văn có giá trị tham khảo cho việc học tập và nghiên cứu về công
tác thiết kế kênh.
b. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu, phân tích đánh giá về kết quả đạt được, những tồn tại hạn chế
trong công tác thiết kế kênh và những giải pháp đề xuất của đề tài sẽ là những tham
khảo hữu ích đối với Ban quản lý dự án, các tiểu dự án ADB5 Bắc Ninh trong việc
quản lý nhằm nâng cao hiệu quả của các dự án đầu tư xây dựng cơng trình thủy lợi
trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh.
6. Kết quả đạt được
- Khái quát về hệ thống kênh, vai trị của hệ thống kênh;
- Phân tích thực trạng các giải pháp kỹ thuật thiết kế kênh thường gặp;
- Đề xuất giải pháp kỹ thuật thiết kế kênh cho dự án tăng cường quản lý thủy lợi và
cải tạo các hệ thống thủy nông (ADB5) tỉnh Bắc Ninh.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ HỆ THỐNG KÊNH
1.1. Đặc điểm, vai trò của kênh và hệ thống kênh
Kênh là đường dẫn nước hở hoặc kín được xây dựng để chuyển và cấp nước cho
các ngành dùng nước khác nhau.
Theo hình thức kết cấu, kênh được phân thành hai loại: kênh đất và kênh xây (gạch
xây, đá xây, bê tông...)
Theo đối tượng phục vụ, kênh được phân thành các loại: kênh dẫn nước phát điện,
kênh tưới, kênh tiêu, kênh vận tải, kênh phục vụ đa mục tiêu...
Theo vị trí tương đối với mặt bằng xung quanh: kênh nổi, kênh chìm, kênh nửa nổi
nửa chìm.
Theo mặt cắt ngang: kênh kín, kênh hở.
b)

a)
h

h
b

b

d)

c)

e)

h

h

h
b

b

b

h)

g)

f)

h

h

b

Hình 1-1. Một số hình dạng mặt cắt kênh
Theo Thơng tư số 134/1999/TT-BNN-QLN ngày 25/9/1999 của Bộ Nông nghiệp và
PTNT hướng dẫn tổ chức việc thực hiện kiên cố hóa kênh mương thì kênh được
phân loại thành:
- Loại I: Kênh trục chính của những hệ thống lớn ở đồng bằng và một số hệ thống
quan trọng ở miền núi.


- Loại II: Kênh liên huyện, liên xã.
- Loại III: Kênh mương liên thôn, nội đồng.
Theo TCVN 4118:2012, mạng lưới kênh tưới bao gồm kênh chính, các kênh nhánh
cấp I, các kênh nhánh cấp II, các kênh nhánh cấp III, ... và các kênh nhánh cấp cuối
cùng dẫn nước vào ruộng.
- Kênh chính là kênh dẫn nước từ nguồn phân phối nước cho các kênh nhánh cấp I;
- Kênh nhánh cấp I là kênh dẫn nước từ kênh chính phân phối nước cho kênh nhánh
cấp II;
- Kênh nhánh cấp II là kênh dẫn nước từ kênh chính phân phối nước cho kênh nhánh
cấp III;

Hình 1-2. Sơ đồ mạng lưới kênh tưới

Hình 1-3. Hệ thống tưới truyền thống
Vai trị của hệ thống kênh:
Nền kinh tế của đất nước ta là nền kinh tế nơng nghiệp, độc canh lúa nước. Vì vậy
nền kinh tế nước ta phụ thuộc rất nhiều vào thiên nhiên, nếu như thơi tiết khí hậu
thuận lợi thì đó là môi trường thuận lợi để nông nghiệp phát triển nhưng khi gặp
những thời kỳ mà thiên tai khắc nghiệt như hạn hán, bão lụt thì sẽ gây ảnh hưởng
nghiêm trọng đối với đời sống của nhân dân ta đặc biệt đối với sự phát triển của cây
lúa, bởi vì lúa là một trong những mặt hàng xuất khẩu quan trọng của nước ta. Vì
vậy mà hệ thống thuỷ lợi nói chung và hệ thống kênh nói riêng có vai trò tác động
rất lớn đối với nền kinh tế của đất nước ta như:
- Kênh mương giữ vai trò rất quan trọng giống như mạch máu nuôi cơ thể, kênh
mương làm nhiệm vụ dẫn nước từ các cơng trình đầu mối tưới tiêu cho ruộng vườn,
đồng thời cung cấp nước sinh hoạt cho người dân.
- Tăng diện tích canh tác cũng như mở ra khả năng tăng vụ nhờ chủ động về nước,
góp phần tích cực cho cơng tác cải tạo đất.
- Cung cấp nước cho những khu vực bị hạn chế về nước tưới tiêu cho nông nghiệp
đồng thời khắc phục được tình trạng khi thiếu mưa kéo dài và gây ra hiện tượng
mất mùa mà trước đây tình trạng này là phổ biến. Mặt khác nhờ có hệ thống
kênh


mương cung cấp đủ nước cho đồng ruộng từ đó tạo ra khả năng tăng vụ, vì hệ số
quay vịng sử dụng đất tăng từ 1,3 lên đến 2-2,2 lần đặc biệt có nơi tăng lên đến 2,42,7 lần. Nhờ có nước tưới chủ động nhiều vùng đã sản xuất được 4 vụ. Trước đây
do hệ thống thuỷ lợi ở nước ta chưa phát triển thì lúa chỉ có hai vụ trong một năm.
Do hệ thống thuỷ lợi phát triển hơn trước nên thu hoạch trên 1 ha đã đạt tới 60-80
triệu đồng, trong khi nếu trồng lúa 2 vụ chỉ đạt trên dưới 10 triệu đồng. Hiện nay do
có sự quan tâm đầu tư một cách thích đáng của Đảng và Nhà nước từ đó tạo cho
ngành thuỷ lợi có sự phát triển đáng kể và góp phần vào vấn đề xố đói giảm nghèo,
đồng thời cũng tạo ra một lượng lúa xuất khẩu lớn và hiện nay nước ta đang đứng
hàng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo…

- Tăng năng xuất cây trồng, tạo điều kiện thay đổi cơ cấu nơng nghiệp, giống lồi
cây trồng, vật nuôi, làm tăng giá trị tổng sản lượng của khu vực
- Cải thiện chất lượng môi trường và điều kiện sống của nhân dân nhất là những
vùng khó khăn về nguồn nước, tạo ra cảnh quan mới
- Tạo công ăn việc làm, góp phần nâng cao thu nhập cho nhân dân, giải quyết nhiều
vấn đề xã hội, khu vực do thiếu việc làm, do thu nhập thấp. Từ đó góp phần nâng
cao đời sống của nhân dân cũng như góp phần ổn định về kinh tế và chính trị trong
cả nước.
Tóm lại, kênh mương là hệ thống xương sống của thuỷ lợi, có vai trị vơ cùng quan
trọng trong cuộc sống của nhân dân, tuy nó khơng mang lại lợi nhuận một cách trực
tiếp nhưng nó cũng mang lại những nguồn lợi gián tiếp rất to lớn. Từ đó tạo điều
kiện cho nền kinh tế phát triển và góp phần vào việc đẩy mạnh công cuộc CNH HĐH đất nước.
1.2. Hiện trạng hệ thống kênh
Trong cơ cấu nền kinh tế Việt Nam, nơng nghiệp đóng góp khoảng 1/4 GDP và thu
hút đến 2/3 lực lượng lao động, đóng vai trị rất lớn về mặt ổn định xã hội và xóa
đói giảm nghèo.
Trong sản xuất nơng nghiệp nói chung và sản xuất lương thực nói riêng, nước là


yếu tố cần thiết hàng đầu. Do vậy, ngay từ trước Cách mạng tháng Tám, một số hệ
thống tưới lớn đã được xây dựng như Bái Thượng (Thanh Hóa), Đơ Lương (Nghệ
An), Cầu Sơn (Bắc Giang), Liễn Sơn (Phú Thọ), Đồng Cam (Phú Yên)…Sau Cách
mạng tháng Tám, đặc biệt là từ sau năm 1975, nhiều hệ thống tưới lớn nhỏ đã được
đầu tư xây dựng để phục vụ sản xuất nông nghiệp, nhằm đáp ứng yêu cầu đảm bảo
an ninh lương thực, tiến tới đẩy mạnh xuất khẩu, góp phần phát triển kinh tế của đất
nước, nâng cao mức sống của nhân dân.
Hiện tại, nước ta có 78 hệ thống tưới lớn, với khoảng trên 200.000 km kênh tưới
các loại. Theo đánh giá sơ bộ, số lượng kênh tưới được kiên cố hoá khoảng 30%.
Trong giai đoạn 1999-2005, thực hiện chương trình kiên cố hố kênh mương,
các địa phương được vay vốn ưu đãi để đầu tư kiên cố kênh, chủ yếu là các kênh

nhỏ cấp 2, cấp 3, dưới hình thức nhà nước và nhân dân cùng làm.Việc gia cố
kênh cho các vùng địa chất xấu, các vùng khan hiếm nước, các kênh tưới của các
trạm bơm đã mang lại hiệu quả lớn, góp phần tiết kiệm nước, tăng hiệu suất tưới,
nhiều diện tích tưới đã được tưới chủ động mà trước khi kiên cố kênh không được
tưới hoặc tưới rất bấp bênh.
Kênh đào lớn nhất trong lịch sử phong kiến Việt Nam – kênh Vĩnh Tế nằm trên địa
bàn tỉnh An Giang và Kiên Giang của khu vực này. Với chiều dài 87 km, rộng 30
m, kênh Vĩnh Tế đã góp phần khơng nhỏ vào sự phát triển của kinh tế khu vực
ĐBSCL từ khi ra đời đến nay.
Hệ thống thủy lợi lớn nhất vùng đồng bằng Bắc Bộ là hệ thống thủy lợi Bắc Hưng
Hải, được xây dựng năm 1958.
Đồng bằng sơng Cửu Long hiện có trên 15.000km kênh trục và kênh cấp I, gần
27.000km kênh cấp II và khoảng 50.000km kênh cấp III và nội đồng.
Hiện trạng công tác gia cố kênh:
1.2.1. Về công tác thiết kế
Các hệ thống kênh lớn được xây dựng từ những thập niên 70, 80, 90 của thế kỷ


trước. Một số hệ thống lớn được xây dựng từ thời kỳ Pháp thuộc. Hệ thống kênh
tưới chủ yếu là kênh đất. Trong khoảng 10 năm gần đây, kiên cố kênh mới được
đầu tư, phát triển mạnh.
Các tuyến kênh đất đi qua vùng địa chất xấu, mặt cắt không ổn định, bị sạt lở, bồi
lấp, co hẹp không dẫn được đủ lưu lượng thiết kế, nhiều diện tích tưới khơng được
tưới chủ động. Các công ty thủy nông phải tốn nhiều cơng sức và kinh phí để nạo
vét hàng năm.
- Công tác gia cố kênh:
+ Đối với các hệ thống kênh cũ: việc gia cố kênh thường được làm cho từng đợt,
phụ thuộc vào nguồn kinh phí; việc rà sốt các khu tưới trong hệ thống, tính tốn
thủy lực cho tồn hệ thống kênh thường ít được thực hiện dẫn đến thiết kế kênh, bố
trí cơng trình trên kênh cịn chưa phù hợp.

+ Do đặc thù các kênh đang phục vục sản xuất, cấp nước sinh hoạt nên việc gia cố
kênh gặp nhiều khó khăn; biện pháp gia cố, biện pháp thi công phụ thuộc rất nhiều
vào thời gian cắt nước, điều kiện thi công...Giải pháp thiết kế kênh tại nhiều cơng
trình cịn chưa phù hợp, ví dụ thiết kế đắp đất lòng kênh thu hẹp mặt cắt, trong vùng
khan hiếm về nguồn đất đắp, thi công trong điều kiện mùa mưa khó đạt dung trọng
thiết kế nên rất khó triển khai thi công.
+ Trong thiết kế gia cố kênh, do kinh phí hạn hẹp nên thường ít quan tâm đến quy
hoạch, thiết kế bố trí bờ kênh làm đường quản lý kết hợp đường giao thông nông
thôn, đường vận chuyển nơng sản trong khu tưới.
+ Cơng trình trên kênh : các cơng trình điều tiết trên kênh thường được làm theo
kiểu điều tiết bằng cửa van phẳng, ít có cơng trình điều tiết tự động giảm thiểu cho
cơng tác quản lý vận hành; có rất ít các cơng trình đo nước; cơng trình dân sinh cịn
bố trí thiếu, khơng phù hợp.
+ Công tác khảo sát, đánh giá hiện trạng hệ thống kênh khơng kỹ dẫn đến thiết kế
cịn chưa phù hợp với điều kiện địa chất, địa hình.

11


+ Công tác quản lý, giám sát về khảo sát cịn chưa chặt chẽ.
1.2.2. Về cơng tác thi cơng và chất lượng, thẩm mỹ bê tông gia cố kênh
- Đặc điểm của công tác gia cố kênh đối với hệ thống kênh cũ : tuyến kênh dài, phân
tán, đường bờkênh nhỏ hẹp, xe cơ giới thường không vào được; công tác đất, bê
tông chủ yếu được làm bằng thủ công. Chỉ có các tuyến kênh lớn cơng tác đất cịn
được thi công bằng máy.
- Chất lượng, thẩm mỹ bê tông gia cố kênh ở một số cơng trình cịn chưa tốt. Có một
số ngun nhân chính như sau:
+ Cơng tác quản lý chất lượng còn chưa thực hiện chặt chẽ, cịn bị bng lỏng ở
nhà thầu thi cơng và chủ đầu tư;
+ Năng lực chủ đầu tư, nhà thầu thi cơng cịn hạn chế, khơng đáp ứng được u cầu

cơng việc;
+ Quy trình thi cơng, nghiệm thu chưa được thực hiện đúng quy định;
+ Tham gia giám sát của đơn vị quản lý, của cộng đồng ít;
+ Thi cơng kênh trong thời gian cắt nước tưới thường là ngắn, phải thi công gấp rút
đẩy nhanh tiến độ; hoặc một số vùng thi công vào mùa mưa, công tác đắp đất không
đạt thiết kế, chất lượng bê tông bị ảnh hưởng…
1.3. Cơng trình trên kênh
1.3.1. Cơng trình điều tiết mực nước
1.3.1.1. Cống điều tiết dùng cửa van phẳng
Hình thức kết cấu: đây là dạng cống hở, đóng mở bằng cửa van phẳng, chảy dưới
cửa van.
Nguyên lý hoạt động: dùng cửa van phẳng để điều tiết mực nước hoặc lưu lượng.
Đây là dạng cống điều tiết thường thấy ở các hệ thống tưới hiện có ở Việt nam hiện
nay. Đa số được vận hành bằng thủ cơng quay tay nên việc đóng mở khá vất vả.


1.3.1.2. Tràn đỉnh dài
Đập tràn đỉnh dài có khả năng duy trì mực nước tương đối ổn định mặc dù lưu
lượng chuyển qua có thể thay đổi lớn.
Hình thức kết cấu: Tràn đỉnh dài là loại tràn chảy trên, có chiều dài tràn qua nước
lớn hơn (có thể là một số lần) chiều rộng của kênh.
Nguyên lý vận hành: Điều tiết tự động mực nước thượng lưu tràn và giữ cho mực
nước này thay đổi trong phạm vi cho phép theo yêu cầu. Do chiều dài lớn nên cho
dù lưu lượng trong kênh thay đổi lớn thì cột nước tràn cũng chỉ thay đổi ít nên có
thể duy trì mực nước thượng lưu tràn ổn định. Như vậy sẽ duy trì mực nước trong
khoang giữa 2 điều tiết ổn định dẫn đến lưu lượng lấy qua các cống lấy nước vào
kênh cấp dưới cũng ổn định.
Các loại tràn đỉnh dài:
- Loại khơng có cửa cống: Loại này thường áp dụng cho các kênh cấp dưới sau
kênh chính và kênh mặt ruộng với chiều rộng và chiều sâu nước nhỏ, nước ít phù

sa, dễ dàng nạo vét.

Hình 1-4. Điều tiết dạng đập tràn đỉnh dài khơng cửa
- Loại có cửa cống (dạng kết hợp): Loại này thường áp dụng cho các kênh chính và
các kênh cấp dưới có lưu lượng lớn. Tràn làm việc như một điều tiết mực nước tự
động. Cửa van phẳng được sử dụng chủ yếu để xả bùn cát, rác thải lắng đọng ở
thượng lưu tràn, giúp xả cạn kênh khi cần kiểm tra, sửa chữa và khi lưu lượng thay

13


đổi lớn có thể điều chỉnh cửa van cống để duy trì mực nước theo u cầu nếu khơng
có nhu cầu lấy nước ở thượng lưu.

Hình 1-5. Đập đỉnh dài có 1 cửa ở giữa

- Tràn đỉnh dài dạng zích zắc (có cửa van phẳng): Dạng này có cửa thường được áp
dụng khi lòng kênh rộng, lưu lượng của kênh lớn nhằm giảm bớt chiều dài tổng thể
cho toàn cụm cơng trình mà vẫn đảm bảo mục tiêu điều tiết mực nước ít giao động
theo yêu cầu.


Hình 1-6. Đập đỉnh dài dạng gic giắc có 1 hoặc 2 cửa
Ngồi ra cịn một số dạng khác như sau:

Hình 1-7. Một số dạng đập tràn khác
Các dạng này nên áp dụng cho các kênh phân phối nước ở cấp mặt ruộng (từ cấp 3
trở xuống) với mặt cắt kênh nhỏ, dễ nạo vét, không cần điều tiết về lưu lượng mà
chỉ quan tâm đến duy trì mực nước.
22

1.3.1.3. Cống điều tiết dạng cửa lật (Flap gate)
Điều kiện áp dụng: phù hợp cho điều tiết mực nước có độ sâu từ 1,0m trở xuống.
Dòng chảy qua cửa cống phải ở dạng chảy tự do. Mực nước hạ lưu không được
ngập đáy cửa cửa lật.
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản nếu được thiết kế, chế tạo chính xác. Cống có thể được
lắp đặt trong vịng 2 tiếng đồng hồ, vận hành và bảo dưỡng đơn giản.
Nhược điểm: i) việc lắp đặt kết cấu địi hỏi phải rất chính xác; ii) khó áp dụng cho
kênh có chiều sâu nước lớn trên 1,0m.

Hình 1-8. Kết cấu của điều tiết dạng cửa lật Chiếu cạnh (trái) và chính diện
thượng lưu (phải)
1.3.2. Cơng trình điều tiết lưu lượng
1.3.2.1. Cống điều tiết có cửa van phẳng chảy dưới cửa cống
Kết cấu: Các cơng trình điều tiết lưu lượng có cửa van phẳng, chảy dưới cửa cống,
điều tiết đóng mở bằng thủ cơng hay bằng điện.
Ưu điểm của dạng cống điều tiết này là ít nhạy cảm về lưu lượng đối với các thay
đổi của mực nước trên kênh.
Nhược điểm: khi lưu lượng trong kênh thay đổi thì thường có mực nước trước cống


thay đổi lớn (nếu không kịp điều chỉnh độ mở cống để thay đổi lưu lượng xả xuống
hạ lưu) cho nên trước các cống điều tiết này thường phải có tràn sự cố để đảm bảo
an tồn cho kênh.

Hình 1-9. Cống điều tiết lưu lượng trên kênh chính Đơng – Củ Chi (hệ thống
Dầu Tiếng)
1.3.2.2. Cơng trình chia nước theo tỷ lệ
Ngun lý hoạt động: Là dạng cơng trình phân chia lưu lượng nước đến theo các

hướng khác nhau với lưu lượng tỷ lệ với diện tích mà nó phụ trách.
Điều kiện áp dụng: Cơng trình dạng này thường áp dụng cho các kênh cấp dưới
kênh chính, đặc biệt là các kênh mặt ruộng và có khu tưới được tưới đồng thời.
Ưu điểm: dễ xây dựng, quản lý, vận hành và bảo dưỡng đơn giản. Nó đảm bảo tính
cơng bằng, chia nước tự động cho các đối tượng dùng nước theo tỷ lệ đã định trước
đối với lượng nước đến thay đổi. Ngồi ra, khi áp dụng dạng cơng trình này việc
quản lý phân phối nước được tập trung hơn, giảm bớt nhân lực cho điều tiết phân
phối nước. Nó rất phù hợp với tình huống 1 con kênh cấp nước cho nhiều khu
ruộng khác nhau theo các hướng khác nhau được tưới đồng thời.


Hình 1-10. Cơng trình chia nước theo tỷ lệ áp dụng cho các kênh có lưu lượng
lớn

Hình 1-11. Cơng trình chia nước theo tỷ lệ áp dụng cho kênh nội đồng
1.3.2.3. Cống lấy nước với lưu lượng không đổi (Baffle distributor)
Ngun lý hoạt động: Là dạng cơng trình điều tiết lưu lượng giữ cho lưu lượng qua
cống ít thay đổi (ổn định) mặc dù mực nước trước cống có thể thay đổi rất lớn. Kết
quả nghiên cứu trên thế giới cho thấy lưu lượng qua cống chỉ thay đổi ± 5% khi
mực nước thay đổi từ mực nước min tới mực nước max.
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, vận hành và bảo dưỡng dễ dàng. Luôn đảm bảo lưu
lượng đã định trước theo kế hoạch cho dù mực nước trên kênh cấp trên có thay đổi.
Nó giúp tiết kiệm thời gian của người vận hành. Kết cấu này có thể áp dụng để thay
thế cho các cống lấy nước có cửa van phẳng như hiện nay.
Nhược điểm: Yêu cầu về chế tạo và lắp đặt phải hết sức chính xác. Hiện tại ở Việt
nam chưa có cơ sở sản xuất.