Luận văn Thạc sỹ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NGƯỠNG TRÀN NHẰM TĂNG KHẢ NĂNG TRỮ NƯỚC CHO CÁC HỒ CHỨA VÙNG MIỀN ĐÔNG VÀ TÂY NGUYÊN BẰNG ĐẬP CAO SU

Với công nghệ truyền thống nâng cao ngưỡng tràn nhằm tăng khả năng trữ nước cho các hồ chứa bằng cách lắp đặt các cửa cống trên tràn, xây đập bằng bê tông, đất đá, . . .vv . . rất tốn kém, và thu hẹp diện tích cửa thoát lũ vì thế ảnh hưởng lớn tới an toàn các công trình đầu mối. Để giải quyết những hạn chế nêu trên, đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới “Dùng đập cao su lắp trên ngưỡng tràn nhằm tăng khả năng trữ nước của hồ chứa” thay thế công nghệ truyền thống thường dùng trước đây với những ưu điểm nổi bật như : Kết cấu công trình gọn, nhẹ và ổn định,Không làm thay đổi diện tích tràn xả lũ, tiêu thoát lũ nhanh và tăng khả năng tích nước vào mùa khô,Thời gian thi công nhanh, hạn chế chi phí đền bù giải toả,Quản lý vận hành đơn giản, Chi phí đầu tư thấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LỜI MỞ ĐẦU

Hồ chứa là một trong số các loại công trình thủy lợi quan trọng bậc nhất ở nước ta Đối với vùng Miền Đông - Tây Nguyên, hồ chứa là công trình cực kỳ quan trọng để tạo nguồn nước phát triển kinh tế xã hội, góp phần ổn định xã hội, cải thiện môi trường, phòng chống giảm nhẹ thiên tai trong vùng

Những thập niên qua ở các tỉnh Miền Đông - Tây Nguyên đã xây dựng một

số lượng lớn hồ chứa nước nhằm điều tiết dòng chảy lũ và tạo nguồn vào mùa khô, Nhưng với tốc độ phát triển nhanh về kinh tế, xã hội cũng như dân số đã dẫn đến tình trạng thiếu nước, mùa khô kéo dài từ tháng 11 cho đến tháng 5 năm sau hầu hết các hồ chứa đều không đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước vào mùa khô Điều kiện kinh phí có hạn, việc xây dựng và phát triển các hồ chứa mới chưa thể đáp ứng được nhu cầu cấp nước trong tương lai gần Vì vậy việc cải tạo, nâng cao ngưỡng tràn các hồ chứa nhằm tăng khả năng trữ nước đáp ứng nhu cầu sản xuất và đời sống của nhân dân trong vùng là hết sức cần thiết

Với công nghệ truyền thống nâng cao ngưỡng tràn nhằm tăng khả năng trữ nước cho các hồ chứa bằng cách lắp đặt các cửa cống trên tràn, xây đập bằng bê tông, đất đá, vv rất tốn kém, và thu hẹp diện tích cửa thoát lũ vì thế ảnh hưởng lớn tới an toàn các công trình đầu mối

Để giải quyết những hạn chế nêu trên, đề tài nghiên cứu ứng dụng công

nghệ mới “Dùng đập cao su lắp trên ngưỡng tràn nhằm tăng khả năng trữ nước của hồ chứa” thay thế công nghệ truyền thống thường dùng trước đây với những ưu

điểm nổi bật như :

- Kết cấu công trình gọn, nhẹ và ổn định,

- Không làm thay đổi diện tích tràn xả lũ, tiêu thoát lũ nhanh và tăng khả năng tích nước vào mùa khô,

- Thời gian thi công nhanh, hạn chế chi phí đền bù giải toả,

- Quản lý vận hành đơn giản,

- Chi phí đầu tư thấp.

Kết quả đề tài sẽ đóng góp rất lớn cho việc giải quyết tình trạng thiếu nước

thường xuyên xảy ra ở các tỉnh Miền Đông và Tây Nguyên.

*Mục tiêu của đề tài:

1 Thiết lập cơ sở khoa học các giải pháp, đề xuất được mô hình Kiến nghị phạm vi và điều kiện ứng dụng đập cao su ở Miền Đông và Tây Nguyên

2 Phương án thiết kế đập cao su cho công trình cụ thể ở Miền Đông hoặc Tây Nguyên.

* Cách tiếp cận để giải quyết các vấn đề của đề tài :

- Tiếp cận các thành tựu KHCN trên thế giới: Cập nhật các tài liệu kỹ thuật,

các thông tin về công nghệ đập cao su trên thế giới để nghiên cứu áp dụng phù hợp với điều kiện thực tiễn kỹ thuật - kinh tế - xã hội Việt Nam

- Tiếp cận các thành tựu trình độ KHCN trong nước, phân tích đánh giá

những tồn tại và hạn chế trong kỹ thuật xây dựng để nâng cao khả năng trữ nước của các hồ chứa vùng Miền Đông và Tây Nguyên, qua đó đề xuất lựa chọn giải pháp công nghệ và vật liệu mới khả thi thay thế các giải pháp công nghệ truyền thống

- Tiếp cận với thực tiễn, phân tích đánh giá kết quả các mô hình đã được ứng

dụng thử nghiệm, qua đó tổng kết, hoàn thiện và làm chủ công nghệ (thiết

kế, thi công) để phổ biến ứng dụng vào thực tiễn sản xuất.

* Phương pháp nghiên cứu :

- Phương pháp điều tra tổng kết thực tế để đánh giá tổng quan về đập cao su đã

xây dựng ở Việt Nam và trên thế giới : (các loại đập, hình thức, quy mô kết cấu đập cao su, ưu nhược điểm, điều kiện và phạm vi ứng dụng của đập cao su ).

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết : sử dụng phương pháp nghiên cứu cơ bản

để đề xuất cơ sở khoa học phương án thiết kế nâng cao ngưỡng tràn nhằm tăng khả năng trữ nước cho các hồ chứa vùng Miền Đông và Tây Nguyên bằng đập cao su

- Kế thừa những thành tựu nghiên cứu đã có trước đây : Ứng dụng các mô

hình toán, phần mềm chuyên ngành trong thiết kế tính toán ( thấm, ổn định cho công trình ) ,…vv

- Phương pháp nghiên cứu ứng dụng.

* Kết quả dự kiến đạt được:

- Đề xuất được công nghệ mới nâng cao khả năng trữ nước cho các hồ chứa vùng Miền Đông và Tây Nguyên bằng đập cao su

- Mô hình ứng dụng điển hình cho vùng Miền Đông và Tây Nguyên

- Phạm vi ứng dụng của công nghệ này

- Đánh giá được những ưu điểm của công nghệ mới so với công nghệ truyền thống

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÙNG MIỀN ĐÔNG VÀ TÂY NGUYÊN

Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu các hồ chứa vừa và nhỏ

1.2 - Điều kiện địa hình:

Vùng Miền Đông - Tây Nguyên có dạng địa hình núi cao và cao nguyên cùng các thung lũng xen giữa núi Đồi núi ở đây không tạo thành một dải liên tục

mà bị phân cắt mạnh, mức độ cắt xẻ của địa hình khá lớn do mạng lưới sông suối rất nhiều Đây là khu vực địa hình trẻ, ít bị xâm thực Hệ thống sông nằm trong địa phận có trữ lượng nước tương đối lớn Nước ngầm khá phong phú nằm ở tầng không sâu lắm, độ sâu bình quân khoảng 20m Với đặc điểm địa hình của vùng Miền Đông - Tây Nguyên rất thuận lợi cho việc xây dựng các hồ chứa

Hình 1.1 - Địa hình Miền Đông - Tây Nguyên

1.3 - Điều kiện địa chất công trình

1.3.1 - Khái quát đặc điểm chung vùng nghiên cứu:

Dãy Trường Sơn chạy dài từ thượng nguồn sông Cả đến miền Đông Nam

Bộ Xét về mặt địa hình, lịch sử hình thành, cấu trúc địa chất, dãy Trường Sơn không phải là đơn vị đồng nhất, các nhà địa lý đã phân ít nhất thành hai phần khác nhau: từ đèo Hải Vân trở ra là Trường Sơn Bắc, từ đèo Hải Vân trở vào là Trường Sơn Nam

Trường sơn Nam cũng không phải là một dãy núi mà là một hệ thống núi và cao nguyên, với những thung lũng và đồng bằng xen kẹp giữa các núi Nhìn chung Trường Sơn có vách dốc về phía Đông và ngược lại thoải dần vế phía Tây, có thể lấy sông Ba làm ranh giới chia Trường Sơn Nam làm hai phần: phía bắc cao hơn gọi là khối núi Kon Tum, phía Nam thấp hơn gọi là khối núi cực Nam Trung Bộ

1.3.2 Đặc điểm tính chất cơ lý của các loại đất thuộc vùng nghiên cứu:

Dựa theo tài liệu khảo sát các bãi vật liệu và nền các công trình thủy điện,

hồ chứa nước trong khu vực nghiên cứu, đề tài đã tổng kết giới thiệu trị trung bình đặc trưng cơ lý của các loại đất có cấu trúc tự nhiên, được thể hiện trong (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 - Chỉ số chỉ tiêu cơ lý của đất vùng nghiên cứu

Thành hệ

địa chất

đá gốc

Lớp đất Tên loại đất

Thành phần hạt tính theo % trọng lượng

Độ

ẩm Dung trọng trọng Tỷ

Hệ

số rỗng

Độ bão hoà

I, II – aQ 5.0 35.0 30.0 30.0 25.0 1.94 1.55 2.70 88.0Đất trên

loang lổ chứa vón kết

mỏng

20.0 25.0 25.0 30.0 30.0 1.75 1.35 3.01 1.33 76.0 Lớp 3: Đất sét mầu nâu

vàng, phớt tím, gan gà 3.0 33.0 33.0 31.0 31.0 1.51 1.15 2.89 1.55 80.0

vàng chứa ít dăm sạn 3.0 30.0 30.0 37.0 26.0 1.89 1.50 2.75 0.75 95.0Đất trê

nền đá

xâm nhập

Lớp 1: Đất sét, á sét,

màu xám vàng, nâu đỏ 1.0 39.0 21.0 39.0 23.0 1.66 1.35 2.70 0.95 70.0Lớp 2: Á sét màu loang

Giới hạnAtterberg

Độ sệt

Thiên nhiên Bão hòa Góc

ma sát

Lực dính

Góc

ma sát

Lực dính

-loang lổ chứa vón

kết mỏng

62.0 44.0 18.0 -0.78 22 0 00 ’ 0.40 19 0 00 ’ 0.30 3.0 x 10 -4 (6.0 x 10 -5

-1.0 x 10 -3 )

Lớp 3: Đất sét mầu

nâu vàng, phớt tím,

gan gà 63.0 45.0 18.0 -0.78 21 0 00 ’ 0.40 19 0 00 ’ 0.30 3.0 x 101.0 x 10-4 (6.0 x 10-3 ) -5Đất trên nền

loang lổ xám sáng

lẫn 10% dăm sạn 47.0 29.0 18.0 -0.39 24 0 00 ’ 0.60 21 0 00 ’ 0.34 1.0 x 10-4 (5.0 x 10-5

-5.0 x 10 -3 ) Đất trên nền

loang lổ có chứa ít

vón kết Laterit 46.0 27.0 19.0 -0.05 23 0 00 ’ 0.70 20 0 00 ’ 0.47 1.0 x 10-4 (5.0 x 10-5

-5.0 x 10 -3 )

1.4 - Đặc điểm khí hậu

1.4.1 - Một số đặc trưng chính của khí hậu Tây Nguyên:

Do chịu ảnh hưởng chủ yếu của gió mùa Tây Nam ở Tây Nguyên mùa Hè - Thu mưa nhiều, ngược lại mùa Đông - Xuân hầu như không có mưa, khô hạn gay gắt do ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc ở Đông Trường Sơn Một số đặc trưng chính của khí hậu Tây Nguyên là:

Chế độ nhiệt: Tây Nguyên là vùng có nền nhiệt độ cao, nhiệt độ có xu thế

tăng dần từ Nam ra Bắc và từ cao xuống thấp Nhiệt độ trung bình năm khu vực Kon Tum, Plei Ku và Nam Đăk Lăk vào khoảng 18÷24oC, khu vục Bắc Đăk Lăk

24÷30oC và Đà Lạt nhiệt độ trung bình năm khoảng 12÷18oC, tháng có nhiệt độ cao nhất trong năm là tháng IV

Chế độ ẩm: Độ ẩm biến động theo mùa, thời kỳ thịnh hành gió Tây Nam (tháng 5 đến tháng 10) có độ ẩm cao từ 87÷90%, thời kỳ thịnh hành gió Đông Bắc

(tháng 11 đến tháng 4 năm sau) có độ ẩm thấp từ 74÷81%

Bốc hơi: Tây Nguyên có lượng bốc hơi khá lớn, lượng bốc hơi trung bình

năm khoảng 1000÷1300mm, riêng khu vục Buôn Ma Thuột 1300÷1500mm, tháng

có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm là tháng III

Gió và bão: Tây nguyên có hai chế độ gió thịnh hành, từ tháng 5 đến tháng

10 chủ yếu là gió mùa Tây Nam, tháng 11 đến tháng 4 năm sau chủ yếu là gió Đông Bắc Gió mùa Tây Nam tốc độ trung bình 4.1÷5.2m/s Tây nguyên ít chịu trực tiếp của bão từ biển Đông, nhưng thường gây mưa lớn trên địa bàn rộng

Chế độ mưa: Mưa tăng dần từ vùng thấp đến vùng cao, lượng mưa trung bình năm khoảng 1400÷2000mm, vùng Tây Plei Ku và vùng Tây Nam cao nguyên Buôn Ma Thuột có lượng mưa trung bình năm 2000÷2800mm Mưa phân bố tập trung từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa trong thời kỳ này chiếm khoảng 75% tổng lượng mưa năm Tây nguyên nằm trọn trong vùng nhiệt đới gió mùa, với mùa mưa và mùa khô rõ rệt: mùa khô từ tháng 01 đến tháng 5, mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 12

1.4.2 - Một số đặc trưng chính của khí hậu các tỉnh Miền Đông

- Miền Đông có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nền nhiệt cao đều quanh năm, lượng mưa lớn và phân bố theo mùa, ít gió bão, không có mùa Đông lạnh

- Nhiệt độ trung bình năm 26oC, nhiệt độ các tháng chênh lệch không quá

4oC

- Mưa hàng năm tương đối cao (1400÷ 2500mm), phân bố không đều theo thời

gian, tạo thành hai mùa mưa nắng tương phản rõ nét Mùa mưa kéo dài 6

tháng (từ tháng 5 đến tháng 10), chiếm khoảng 87÷88% tổng lượng mưa năm Địa hình cũng ảnh hưởng đến phân bố lượng mưa trong vùng: vùng đông bắc có địa hình bậc thềm cao nên lượng mưa lớn (1800mm/năm), vùng bậc thềm trung bình có lượng mưa 1500÷1800mm/năm, vùng thấp phía nam

và ven biển có lượng mưa thấp < 1500mm/năm

Hình 1.2 - Lượng mưa trung bình năm vùng Miền Đông - Tây Nguyên

1.5 - Đặc điểm khí tượng thủy văn:

Mưa là yếu tố khí tượng quan trọng nhất đối với vấn đề an toàn khi nâng cao ngưỡng tràn các hồ chứa Đối với vấn đề mưa sinh lũ trong các hồ chứa thì các đặc trưng mưa trận, mưa ngày và mưa nhóm ngày (1, 3, 5,…) lớn nhất cần được quan tâm đặc biệt Do hạn chế về tài liệu quan trắc mưa trận, mưa theo thời đoạn, dưới đây sẽ trình bày một số khảo cứu về mưa ngày có cường độ lớn, là một đặc trưng rất quan trọng đối với các hồ chứa vùng nghiên cứu

1.5.1 - Mưa ngày lớn nhất:

Đề tài đã thống kê, phân tích một số đặc trưng mưa quan trọng trong vùng nghiên cứu liên quan đến hình thành dòng chảy lũ Bảng 1.2 giới thiệu cường độ mưa ngày lớn nhất trong năm một số trạm điển hình vùng nghiên cứu

Bảng 1.2 - Mưa ngày lớn liên tiếp tại một số trạm điển hình

(Nguồn Cty Tư vấn XDTL 2 [2])

1.5.2 - Đặc điểm mưa gây lũ:

Từ các bảng thống kê đã nêu trên đây và theo một số thống kê gần đây của Chi cục Thủy lợi Đắc Lăk có thể nêu lên một số đặc điểm quan trọng sau về các trận mưa ngày có khả năng sinh lũ lớn:

- Lượng mưa ngày lớn có thể gây lũ nguy hiểm xảy ra không có tính quy luật

(không cố định vào một tháng nào trong mùa mưa);

- Trong những năm gần đây, lượng mưa ngày lớn nhất có xu thế tăng lên;

- Trong nhiều vùng, một số ngày có lượng mưa lớn đã xảy ra liên tiếp (2 ngày, 3 ngày, 4 ngày,…) Có những vùng mưa lớn có thể kéo dài cả tuần (như vùng Đạ Teh) Thậm chí có vùng mưa lớn có thể kéo dài cả tháng khi gặp các cơn bão liên tiếp (Sông Quao, Da Teh).

Mưa với các đặc điểm trên rất bất lợi cho hồ chứa về các mặt phòng lũ, an toàn đầu mối, nguy hiểm cho xả lũ hạ du Đặc biệt, các trận mưa lớn kế tiếp nhau dễ gây ra

lũ kép (nhiều đỉnh), rất bất lợi cho tháo lũ hồ chính và gây lũ quét đối với các hồ nhỏ ở

thượng nguồn

Mặt khác, do mưa lớn đang có chiều hướng gia tăng, vì thế mức độ nguy hiểm của các hồ, nhất là các hồ nhỏ cũng trở nên nghiêm trọng Nếu không có biện pháp gia tăng phòng lũ cho bản thân các hồ chứa vừa và lớn đồng thời với các hồ nhỏ thượng nguồn của chúng thì khó có thể đảm bảo an toàn, nhất là các hồ chứa thiết kế với tiêu

chuẩn phòng lũ thấp (thiết kế theo các quy phạm trước đây)

Với điều kiện khí tượng thủy văn của vùng Miền Đông và Tây Nguyên chia ra hai mùa rõ rệt, mùa khô và mùa mưa, với lượng mưa tập trung không đều và chủ yếu lượng mưa tập trung vào mùa mưa, để đáp ứng được lượng nước cần dùng vào mùa khô thì biện pháp công trình vẫn phải tăng khả năng trữ nước từ các hồ chứa, để tránh

tình trạng khô hạn (hình 1.3, 1.4) gây những thiệt hại về kinh tế và hủy họai môi

trường cho khu vực

Hình 1.3 - Đồi núi trơ trọi vì khô hạn Hình 1.4 - Hồ chứa cạn kiệt vào mùa khô

Do lũ vào mùa mưa và hạn hán vào mùa khô cho nên vấn đề môi trường và xã hội phát triển không bền vững, dân đói nghèo Để khắc phục tình trạng này các tỉnh vùng Miền Đông và Tây nguyên đã xây dựng hàng loạt hồ chứa với các quy mô khác nhau được thể hiện trong bảng 1.4

Bảng 1.4 - Thống kê các hồ chứa chính vùng Miền Đông và Tây Nguyên [5].

xây dựng xong

9 Dăk Săk 1981 Đăk Mil 19 8,0 800 18 265 D 0,8 - 12 Đ

23 Đạ Tẻh 1996 Đạ Tẻh 198 24 2300 27.3 600 2,0x2,0 BTCT 20 BTCT

24 Đan Kia Lạc Dơng 141 20 cấp nớc 25 125 D 1600 thép 40 ĐX

25 Đăk Lô 2001 Cát Tiên 17,5 13,6 960 155 D 800 thép (CV)6 BTCT

Chương 1 đã giới thiệu một số vấn đề chung của vùng nghiên cứu (vị trí địa lý, điều kiện địa hình, địa chất, khí tượng thủy văn, dân sinh kinh tế xã hội) Việc thay đổi

khí hậu toàn cầu, hạn hán kéo dài dẫn đến việc thiếu nước trầm trọng cho nên việc đòi hỏi cấp bách là tăng trữ lượng cho các hồ chứa khu vực vùng Miền Đông - Tây Nguyên Để giải quyết vấn đề thiếu nước vào mùa khô, với chế độ mưa tập trung không đều, lượng mưa tập trung cơ bản vào mùa mưa, mùa khô kéo dài Nếu chúng ta không có các biện pháp hữu hiệu cho vấn đề cấp nước thì rất khó phát triển khu vực này và sẽ dẫn đến tình trạng sa mạc hóa Các số liệu đưa ra ở đây mang tính tổng hợp, nhưng qua đó chúng ta cũng thấy được với các điều kiện tự nhiên và xã hội như đã nêu trên, cần kêu gọi đầu tư để phát triển mang tính tổng hợp, ổn định và lâu dài cho khu vực thì chúng ta phải giải quyết được vấn đề nguồn nước và an toàn nguồn nước, với một hệ thống hồ chứa đã và đang được được xây dựng ở khu vực vùng Miền Đông - Tây Nguyên, từ những yêu cầu này để tạo nguồn nước trong đó biện pháp nâng cao ngưỡng tràn bằng đập cao su nhằm tăng dung tích hữu ích vào cuối mùa mưa nhưng vẫn đảm bảo thoát được lưu lượng lũ thiết kế là hết sức cần thiết Hình ảnh khu tưới

màu xanh đã trở lại sau khi có đủ nước tưới vào mùa khô (hình 1.5, 1.6).

Hình 1.5 - Khu tưới màu xanh đã trở lại Hình 1.6 - Các lọai cây giá trị kinh tế cao

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH ƯU ĐIỂM VÀ NHỮNG MẶT HẠN CHẾ CÁC GIẢI PHÁP TRUYỀN THỐNG NÂNG CAO NGƯỠNG TRÀN CÁC HỒ

CHỨA VÙNG MIỀN ĐÔNG VÀ TÂY NGUYÊN

2.1 - Tổng hợp các giải pháp nâng cao ngưỡng tràn đã được ứng dụng:

Để tăng khả năng tích nước của các hồ chứa vùng Miền Đông và Tây Nguyên người ta thường tự làm những đập dâng nước trên tràn sử dụng trong một mùa gọi là

“đập thời vụ” Đập thời vụ là cách gọi của người dân cho loại đập tự làm chỉ sử dụng một mùa vụ gồm nhiều hình thức (đập đất, đập đất đá hỗn hợp, đập tràn có phai gỗ nâng cao trình, đập dâng có cửa cánh phai Đập chữ A) Trước đây thường làm bằng

đập đất, đất đá hỗn hợp, hình chữ A Sau một thời gian đúc rút kinh nghiệm, trên các

ngưỡng tràn đã xây dựng các khoang đặt rãnh phai để cuối mùa lũ lắp phai vào (trữ nước cho mùa khô), khi không cần nữa thì phá bỏ (mùa mưa thoát lũ) Việc làm này

được lặp lại từ năm này qua năm khác, đập được đắp để rồi lại phá bỏ, tốn rất nhiều

tiền của và công sức của người dân và không an toàn khi tích nước (nếu đắp sớm hoặc muộn đều không đem lại hiệu quả), các loại đập này thường bị hư hỏng trong quá trình

sử dụng, trong thời gian cần tích nước nếu đập bị hư hỏng lượng nước sẽ bị mất đi, việc sản xuất sẽ bị đình trệ ảnh hưởng rất lớn tới đời sống và sinh họat của nhân dân trong vùng Trong khuôn khổ luận văn xin giới thiệu một số loại đập thời vụ sau đây

2.2 - Giới thiệu một số dạng đập thời vụ :

2.2.1 Tràn đắp bằng bao tải và đá xây :

Khi cần tích thêm nước vào mùa khô, vào cuối mùa mưa người dân thường đắp các bao tải chứa đất đá để nâng cao trình ngưỡng tràn, vì không đắp được cao cho nên lượng nước tích được một phần rất nhỏ (hình 2.1), vào giữa mùa khô lượng nước được tích thêm cũng đã sử dụng hết (hình 2.2)

Hình 2.1: Nâng tràn bằng các bao tải Hình 2.2: Nước cạn kiệt vào giữa mùa khô

+ Các lọai đập tạm được xây bằng đá (hình 2.3) cũng là một hình thức thường được áp dụng như đã nói ở trên, nhưng trong quá trình thi công kết cấu không đủ vững chắc

độ ổn định không cao Các lọai đập tạm này rất dễ bị hư hỏng vào mùa mưa lũ (hình 2.4)

Hình 2.3 - Đập tạm xây bằng đá Hình 2.4 - Đập bị hư hỏng vào mùa lũ

2.2.2 Tràn có phai gỗ nâng cao trình :

+ Kết cấu và vật liệu: Hình thức là tràn tự do BTCT, xây các mố trụ BTCT làm

các khe phai Một lọai cuối mùa mưa dùng cánh phai gỗ đơn làm kín nước (hình 2.5)

và một lọai dùng gỗ làm 2 cánh phai chèn đất ở giữa (hình 2.6) để nâng cao trình của tràn

Hình 2.5 - Tràn có phai gỗ đơn Hình 2.6 - Tràn có phai gỗ chèn đất ở giữa

+ Ưu điểm: Do ngưỡng tràn được nâng cao nên hồ tích trữ được thêm một lượng nước

đáng kể Nếu ngưỡng tràn nâng lên 1m, dung tích hồ có thể tăng lên

15÷20%, đó là một con số rất ấn tượng mà chúng ta cần chú ý [9]

+ Nhược điểm :

- Công tác quản lý vận hành khó khăn tốn công sức: việc tháo hoặc lắp cánh phai đều làm bằng thủ công nên rất vất vả, luôn phải có số lượng lớn người quản lý túc trực để đề phòng sự cố

- Không an toàn cho hồ: Thời điểm tháo hoặc lắp phai đều do người quản lý

quyết định (bằng dự báo mưa) Nếu đóng lắp phai quá sớm, khi có lũ về muộn thì

nước hồ sẽ tăng đến mức nguy hiểm có thể phá vỡ đập đất hoặc tràn bờ gây nguy hiểm dẫn tới chết người khi đóng mở phai vì vận tốc dòng chảy lớn như ở Lại Giang Nam

Thạch Hãn trước đây và còn ảnh hưởng tới các công trình đầu mối (do kết cấu dạng cánh phai này sẽ không thể kịp tháo để xả lũ), còn nếu đóng phai quá trễ thì sẽ không

tích đủ nước cho hồ như mong muốn

2.2.3 Đập lắp ghép hình chữ A

2.2.3.1.Cấu tạo (hình 2.7)

Gồm hai hàng cây chịu lực liên kết với nhau thành hình chữ A Ngăn nước phần mái thượng lưu, mái hạ lưu để trống Vì đập không có móng, nên phần cây chịu lực không được liên kết chặt với nền đập Do vậy ta phải tính toán sao cho dưới áp lực

Trường hợp không có cột nước tràn (hình 2.8)

Xem hình 2.2 ta thấy C là điểm tựa lật của đập, để đập không lật ta phải xác định tổng mômen do áp lực nước P sinh ra đối với điểm C có chiều ngược với chiều lật của đập, có nghĩa là Ld >AI

Qua bảng 2.1 ta thấy: khi BC=0,90 H ,đập đạt tới điểm tới lật, chọn hệ số an toàn k=1.2, có BC=1,15H Với loại đập nhỏ (H < 2,0m), trong trường hợp không có cột nước tràn có thể chọn BC = 1,15H chung cho các đập có H <2,0m

Trường hợp có cột nước tràn (hình 2.9)

Khi có cột nước tràn (ht), cột nước trước đập lớn hơn chiều cao đập (Ht > H) Lúc này chúng ta phải tính Ld theo Ht, xác định BC sao cho Ld >1,2 AI (hệ số an toàn

k = 1,2) Kết quả tính toán trong bảng 2.2

Để dễ dàng sử dụng, ta rút gọn quan hệ giữa cột nước tràn (ht) và chiều rộng chân đập BC (hình 2.10), xem bảng 2.3

MẶT CẮT NGANG

α

AI = AB - BC*COS

BC = 2BM = 2*AB*COS

AB = H/SIN3SIN2HLd=

I P

Bảng 2.1 - Tính chiều dài BC ứng với chiều cao đập khác nhau

BC = 2BM = 2*AB*COS A'I = A'B -BC*COS

α α

α αα

0.00 1.00 1.00 62 1.13 1.13 1.06 1.06 0.76 0.76 0.000.10 1.00 1.10 60 1.27 1.16 1.16 1.16 0.85 0.83 0.020.20 1.00 1.20 59 1.40 1.17 1.20 1.20 0.93 0.94 0.000.30 1.00 1.30 57 1.55 1.19 1.30 1.30 1.03 1.01 0.020.40 1.00 1.40 56 1.69 1.21 1.35 1.35 1.13 1.12 0.010.50 1.00 1.50 55 1.84 1.23 1.43 1.43 1.23 1.22 0.010.00 1.20 1.20 62 1.36 1.36 1.28 1.06 0.91 0.91 0.000.10 1.20 1.30 61 1.49 1.38 1.36 1.13 1.00 0.99 0.010.20 1.20 1.40 60 1.63 1.39 1.42 1.18 1.08 1.09 0.000.30 1.20 1.50 58 1.77 1.42 1.50 1.25 1.18 1.17 0.010.40 1.20 1.60 57 1.91 1.43 1.56 1.30 1.27 1.27 0.000.50 1.20 1.70 56 2.06 1.46 1.65 1.38 1.38 1.35 0.02Đập

0.00 1.40 1.40 62 1.59 1.59 1.52 1.09 1.06 1.04 0.020.10 1.40 1.50 61 1.72 1.61 1.59 1.13 1.15 1.13 0.020.20 1.40 1.60 60 1.86 1.63 1.65 1.18 1.24 1.22 0.020.30 1.40 1.70 59 1.99 1.64 1.72 1.23 1.33 1.32 0.010.40 1.40 1.80 58 2.13 1.66 1.79 1.28 1.42 1.41 0.010.50 1.40 1.90 57 2.28 1.68 1.86 1.33 1.52 1.51 0.01

Đập

cao

1,60m

0.00 1.60 1.60 62 1.82 1.82 1.74 1.09 1.21 1.19 0.030.10 1.60 1.70 61 1.94 1.83 1.78 1.11 1.30 1.30 0.000.20 1.60 1.80 60 2.08 1.85 1.85 1.16 1.39 1.38 0.000.30 1.60 1.90 59 2.22 1.87 1.93 1.20 1.48 1.47 0.010.40 1.60 2.00 58 2.36 1.89 2.00 1.25 1.57 1.56 0.020.50 1.60 2.10 57 2.50 1.91 2.08 1.30 1.67 1.65 0.020.60 1.60 2.20 57 2.64 1.92 2.12 1.33 1.76 1.76 0.000.00 1.80 1.80 62 2.05 2.05 1.96 1.09 1.37 1.34 0.030.10 1.80 1.90 61 2.17 2.06 2.00 1.11 1.45 1.44 0.000.20 1.80 2.00 60 2.31 2.08 2.08 1.16 1.54 1.52 0.020.30 1.80 2.10 59 2.45 2.10 2.17 1.20 1.63 1.60 0.030.40 1.80 2.20 59 2.58 2.11 2.21 1.23 1.72 1.71 0.010.50 1.80 2.30 58 2.73 2.13 2.30 1.28 1.82 1.79 0.03

1,8m

0.60 1.80 2.40 57 2.86 2.15 2.34 1.30 1.91 1.90 0.00Đập

cao

2,0m

0.00 2.00 2.00 62 2.28 2.28 2.17 1.09 1.52 1.49 0.030.10 2.00 2.10 61 2.40 2.29 2.22 1.11 1.60 1.59 0.010.20 2.00 2.20 60 2.54 2.31 2.31 1.16 1.69 1.66 0.030.30 2.00 2.30 60 2.67 2.32 2.36 1.18 1.78 1.77 0.010.40 2.00 2.40 59 2.82 2.35 2.45 1.23 1.88 1.84 0.040.50 2.00 2.50 58 2.95 2.36 2.50 1.25 1.97 1.95 0.020.60 2.00 2.60 58 3.08 2.37 2.55 1.28 2.06 2.05 0.00

Ld

I P

- Tháo lắp dễ dàng: các loại liên kết bằng bulon thuận tiện cho việc tháo lắp phù

hợp với loại đập thời vụ (mùa khô lắp vào, mùa mưa tháo cất), là loại vật liệu nhẹ nên

tiết kiệm công vận chuyển, tháo lắp Đập có thể cơ động di chuyển vị trí mới tùy theo yêu cầu sử dụng khác nhau

- Có thể dễ dàng tăng giảm chiều cao đập: do cấu tạo lắp ghép nên có thể tháo lắp tấm chắn nước để tăng giảm chiều cao của đập Tính năng này rất có ý nghĩa khi

nó giải quyết được mâu thuẫn giữa yêu cầu trữ nước (tăng chiều cao tràn) và yêu cầu thoát lũ (giảm chiều cao tràn).

+ Nhược điểm:

- Vì kết cấu nhẹ, mức độ ổn định không cao chỉ nên sử dụng cho loại đập nhỏ

(chiều dài đập L<20m, chiều cao đập H<2m), không sữ dụng được trên những

ngưỡng tràn có chiều dài và cột nước lớn

- Trong quá trình vận hành để chọn thời điểm nâng và hạ đập rất khó chọn , nếu nâng đập sớm lũ về sẽ phá hủy công trình, nếu nâng đập muộn thì hiệu quả công trình

sẽ không cao

2.2.4 Nhận xét về các lọai đập thời vụ :

Những giải pháp kỹ thuật luận văn vừa tổng hợp ở trên ít nhiều đều có tác dụng phục vụ sản xuất, nhưng nó cũng bộc lộ khá nhiều khiếm khuyết cần khắc phục Việc nâng dung tích hồ chứa bằng các giải pháp trên có hiệu quả rõ rệt nhưng chưa được áp dụng nhiều, vì việc thao tác còn khó khăn và nhất là việc đảm bảo an toàn cho hồ chứa chưa cao, trong giai đọan khoa học kỹ thuật phát triển các công nghệ này dần dần sẽ

bị lọai bỏ

- Để tăng khả năng trữ nước cho các hồ chứa vừa và nhỏ, ngòai các giải pháp được giới thiệu trên thì các nhà chuyên môn đã nghiên cứu và đưa vào ứng dụng các công nghệ khác nâng cao ngưỡng tràn để tăng dung tích hữu ích cho hồ chứa bằng các lọai cửa van có độ ổn định cao về kết cấu, vận hành và quản lý đơn giản Luận văn xin giới thiệu một số lọai cửa van dưới đây

2.3 - Cửa van phẳng (hình 2.11) :

Cửa van phẳng là hình thức cửa ra đời sớm nhất trong các lọai cửa van sử dụng trong công trình thủy lợi và đến nay vẫn còn được áp dụng , do cửa van phẳng có kết cấu đơn giản, dễ gia công chế tạo, vận hành thuận lợi, cửa phẳng được sử dụng nhiều trong các công trình nâng cao ngưỡng tràn để tăng khả năng tích nước cho các hồ chứa, cửa được áp dụng có chiều rộng thông dụng nhỏ hơn 20m cửa có thể là bằng gỗ, vật liệu tổng hợp, bê tông cốt thép và thép Hiện nay phần lớn làm bằng thép [4]

Hình 2.11 - Cửa van phẳng được lắp đặt trên tràn hồ chứa

2.3.1 - Các bộ phận chính của cửa van phẳng :(hình 2.12)

- Bản mặt thường làm bằng thép cĩ chiều dày khơng nhỏ hơn 4mm đối với cửa

cĩ chiều rộng bé hơn hoăc bằng 2m và cột nước bé hơn 2m ; chiều dày khơng nhỏ hơn 6mm đối với cửa cĩ chiều rộng và chiều cao cột nước lớn hơn 2m

- Dầm chính ngang dạng đặc đối với B ≤ 6m và kiểu dàn với B > 6m

SƠ ĐỒ CẤU TẠO VAN PHẲNG

1- Bản chắn 2- Dầm ngang đỉnh 3- Dầm ngang đáy 4- Dầm ngang chính 5- Dầm phụ ngang 6- Hệ dầm đứng 7- Thanh giằng chéo 8- Các bộ phận tựa phụ 9- Đệm kín nước

10- Bộ phận để treo 11- Trục tựa hai bên 12- Bộ phận tựa gối động

4 5

7

Hình 2.12 - Sơ đồ cấu tạo cửa van phẳng

2.3.2 - Những ưu nhược điểm của cửa van phẳng :

+ Ưu điểm :

- Có thể làm cửa với kích thước lớn,

- Kích thước không gian nó chiếm theo hướng dòng chảy tương đối nhỏ,

- Tấm cửa có thể di dời khỏi miệng lỗ, tiện cho việc kiểm tra duy tu,

- Dễ sử dụng máy đóng mở kiểu tự động

+ Nhược điểm :

- Yêu cầu đặt máy tương đối cao và trụ pin cống tương đối dày,

- Rãnh cửa có ảnh hưởng tới dòng chảy, đối với cửa cống có cột nước cao đặc biệt bất lợi, dễ xảy ra hiện tượng khí thực,

- Dễ bị kẹt không vận hành được khi có cây lớn trôi mắc vào,

- Số lượng cấu kiện chôn vào bê tông tương đối nhiều,

- Lực đóng mở tương đối lớn, chịu ảnh hưởng nhiều của lực ma sát, do đó cần phải dùng thiết bị đóng mở có công suất lớn,

- Khi kéo lên cửa van treo trên cao, chịu tác dụng của gió bão

2.4 - Cửa van cung : (hình 2.13)

Cũng như cửa phẳng, cửa van cung được sử dụng rộng rãi trong các công trình thủy lợi đặc biệt là trên tràn Nhất là ở những nơi có cột nước cao thì ưu điểm của nó càng nổi bật

Hình 2.13: Cửa van cung

2.4.1 - Những kết cấu chính :

Cửa cung được cấu tạo 2 phần : Phần động và phần tĩnh [4]

2.4.1.1.Kết cấu phần động :(hình 2.14)

+ Bản mặt: Bản mặt dạng hình cung cĩ tâm thường trùng với tâm quay của cửa Bản

mặt nhận tịan bộ áp lực nước và truyền vào các dầm phụ sau nĩ Chiều dày bản mặt nhất thiết phải lớn hơn 6mm

5- Càng van 6- Tôn gia cường càng

4 3

5

7

2

6 5

+ Khung đứng : Khung đứng được hình thành bởi dầm phụ cong đứng sau tơn bưng

với các thanh giằng nối dầm giằng nối dầm chính và thanh đứng của dàn đỡ phía sau

+Dầm đỡ phía sau : Dầm đỡ phía sau cĩ hình dạng giàn cùng với dầm chính tạo cho

cửa cĩ kết cấu khơng gian chịu xoắn tốt Dầm đỡ đứng hợp thành

do bộ phận của dầm chính, Khung đứng và các thanh xiên

+ Càng : Càng là bộ phận nhận áp lực từ dầm chính truyền vào cối quay cửa, kết cấu

càng có dạng phẳng và dạng không gian Bố trí càng có thể thẳng góc với

dầm chính (thường sử dụng khi B≤ 10m), hoặc bố trí xiên góc với dầm chính (thường sử dụng khi B ≥ 10m).

+ Dầm chính : Cửa cung trên mặt thường cấu tạo 2 dầm chính chịu lực đều nhau Kết

cấu dầm chính có dạng đặc và dạng dàn Dạng đặc thường là thép chữ I,T hoặc thép tấm ghép thành, kết cấu này thích hợp với cửa có B<8m

Hình 2.15 - Kết cấu phần tĩnh cửa van cung

+ Đế cối quay : Chế tạo bởi thép đúc hoặc thép hàn.

+ Trục quay : Được cố định vào đế cối quay và được chế tạo bằng thép Trục và đế

cối nhận tòan bộ áp lực nước và trọng lượng bản thân cửa truyền vào trụ pin Đế cối cửa van được cố định vào trụ pin nhờ các bu lông

+ Gioăng chắn nước : Cửa cung được chắn nước ở đáy và 2 bên, vật liệu gioăng

thường bằng cao su vì độ đàn hồi lớn dễ kín nước

2.4.2 - Những ưu nhược điểm của cửa van cung :

2.4.2.1 -Ưu điểm :

- Có thể bịt kín khoang cống có diện tích tương đối lớn

- Độ cao của giá đỡ máy và độ dày của trụ pin cống tương đối nhỏ

- Rãnh cửa không ảnh hưởng tới trạng thái dòng chảy

- Lực đóng mở tương đối nhỏ nhờ ảnh hưởng của lực cản ma sát đối với lực đóng mở khá nhỏ và mô men sinh ra do áp lực nước tác dụng vào cửa đối với tâm quay không lớn

- Số lượng cấu kiện tương đối ít

2.4.2.2 - Nhược điểm :

- Trụ pin cống đòi hỏi dài

- Vị trí không gian cánh cống chiếm tương đối lớn

- Không thể đưa ra ngòai khoang cống để kiểm tra sửa chữa

2.5 - Kết luận chương 2:

Chương 2 đã giới thiệu một số giải pháp nâng cao ngưỡng tràn để tăng khả năng trữ nước cho các hồ chứa Trong đó các lọai đập thời vụ mang tính tự phát của người dân, mặc dù nó có đưa lại một số hiệu quả nhất định nhưng cạnh đó còn rất nhiều các nhược điểm trong quá trình vận hành và sử dụng, hiệu quả kinh tế không cao, mức độ an tòan thấp, trong giai đọan khoa học kỹ thuật phát triển như hiện nay thì các công nghệ đó dần dần sẽ bị mai một

Phần sau có giới thiệu một số giải pháp nâng cao ngưỡng tràn bằng các loại cửa van Có đánh giá phân tích ưu điểm và những mặt hạn chế của các giải pháp, từ giai đọan thiết kế cho đến quá trình sử dụng, vận hành qua đó có thể đánh giá và phân tích các ưu, nhược điểm của các giải pháp, ngòai những mặt ưu điểm thì những nhược

điểm cũng còn rất nhiều Việc đề xuất các giải pháp và công nghệ mới để thay thế các giải pháp và công nghệ cũ nhằm mục đích hạn chế tối đa các nhược điểm của các giải pháp và công nghệ cũ là hết sức cần thiết, và cần một dạng công trình họat động linh họat hơn cho nên trong nội dung luận văn này học viên đề xuất một công nghệ mới là đập cao su để thay thế các công nghệ cũ trong việc nâng cao ngưỡng tràn để tăng khả năng trữ nước cho các hồ chứa, với mục đích ứng dụng cho việc nâng cao ngưỡng tràn các hồ chứa vùng Miền Đông và Tây Nguyên đạt được hiệu quả ngày càng tốt hơn về mặt kinh tế và kỹ thuật

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐẬP CAO SU LẮP ĐẶT TRÊN NGƯỠNG

3.1 - Cơ sở lý luận và thực tiễn :

Từ sau ngày đất nước được giải phóng nhiều công trình hồ chứa nước thủy lợi được xây dựng ở khu vực Miền Đông và Tây Nguyên nhằm điều tiết dòng chảy lũ và tạo nguồn vào mùa khô Nhưng với tốc độ phát triển nhanh về kinh tế, xã hội và dân số

đã dẫn đến tình trạng thiếu nước, hầu hết các hồ chứa đều không đáp ứng đủ nhu cầu dùng nước nhất là vào những thời kỳ cao điểm trong mùa khô

Nước ta là một trong những nước có nhiều hồ chứa so với các nước trong khu vực và trên thế giới Hiện nay chúng ta đã ban hành pháp lệnh quản lý khai thác công trình hồ thuỷ lợi, một số hồ đập lớn đã có quy trình vận hành nhưng chưa có tài liệu hướng dẫn theo quan điểm an toàn hồ đập Công tác đánh giá an toàn hồ đập thuỷ lợi chưa thực hiện được theo định kỳ nhưng hàng năm đã thực hiện nhiều dự án cải tạo và nâng cấp công trình thuỷ lợi nhằm nâng cao khả năng điều tiết của công trình

Công tác tư vấn thiết kế, tư vấn thẩm định và quản lý khai thác chưa có sự thống nhất về quan điểm tính, về tiêu chuẩn đánh giá, về mức độ chính xác của công

cụ Mặt khác, kết quả tính toán điều tiết hồ chứa phụ thuộc vào số liệu đo đạc dòng chảy, liệt tài liệu càng dài thì càng khách quan và đáng tin cậy Tuy nhiên, thực tế hiện nay với các hồ chứa vừa và nhỏ, hầu hết đều hạn chế về số liệu đo đạc thậm chí không

có nên tính lũ thiết kế cho các công trình hồ chứa đa số là trường hợp tính lũ không có tài liệu Nhiều khi tiềm năng lũ chưa được kiểm soát hết, những nguyên nhân kinh tế,

xã hội, quốc phòng, môi trường đã giới hạn tiềm năng công trình,…

Vì vậy, việc nghiên cứu giải pháp khoa học công nghệ nhằm cải tạo và nâng cấp hồ chứa để tăng dung tích hiệu dụng của hồ nhằm điều tiết đáp ứng nhu cầu sản xuất và đời sống nhân dân trong vùng là hết sức cần thiết

Với công nghệ truyền thống nâng cao ngưỡng tràn nhằm tăng khả năng trữ nước cho các hồ chứa bằng cách lắp đặt các cửa cống trên tràn, xây đập bằng bê tông,

đất đá vv rất tốn kém, và thu hẹp diện tích cửa thoát lũ vì thế ảnh hưởng lớn tới

an toàn công trình

Để giải quyết những hạn chế nêu trên, đề tài đề xuất phương án nghiên cứu

ứng dụng công nghệ mới “Dùng đập cao su lắp trên ngưỡng tràn nhằm tăng khả năng trữ nước của hồ chứa ” thay thế công nghệ truyền thống thường dùng trước đây

để đáp ứng các yêu cầu sau:

- Kết cấu công trình gọn, nhẹ và ổn định,

- Không làm thay đổi diện tích tràn xả lũ, tiêu thoát lũ nhanh, an tòan cho công trình đầu mối và tăng khả năng tích nước vào mùa khô,

- Thời gian thi công nhanh, hạn chế chi phí đền bù giải toả,

- Quản lý vận hành đơn giản,

- Chi phí đầu tư thấp.

3.2 - Nghiên cứu về đập cao su trên thế giới và Việt Nam:

Đập cao su là một loại công trình thủy lợi làm việc tương tự như đập tràn hay cống có cửa, có chức năng ngăn nước, điều tiết mực nước, lưu lượng qua đập Bộ phận làm nhiệm vụ điều tiết mực nước, lưu lượng tràn là túi cao su thông qua sự tăng giảm lượng nước trong túi

Đập cao su là một loại công trình ứng dụng công nghệ mới, xuất hiện vào cuối thập kỷ 60, của thế kỷ XX, cùng với sự phát triển của công nghệ vật liệu tổng hợp cao phân tử Từ khi ra đời đến nay, đập cao su đã có những bước phát triển nhanh, đã được ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các nước tiên tiến trên thế giới, đi đầu là: Nhật Bản, Mỹ, Pháp và Trung Quốc

Riêng công ty đa quốc gia Bridgestone [3] từ khi thành lập năm 1978 đến nay

đã xây dựng hàng ngàn đập cao su ở hơn 20 nước trên thế giới, trên những sông băng giá thuộc lãnh thổ Canada, trên các sông vùng nhiệt đới thuộc Indonesia, hay trên các sông suối miền núi với dòng chảy dữ dội ở miền Tây nước Mỹ và không ít những đập cao su xây dựng trên sông Missisippi tráng lệ Trung Quốc cũng là một trong những quốc gia có bước đột phá trong việc ứng dụng đập cao su vào các công trình thủy lợi

từ nhiều năm nay Hiện Trung Quốc đã xây dựng trên 1100 đập cao su lớn nhỏ, trong

đó đập dài nhất thế giới vừa được xây dựng trên sông Trường Giang với chiều dài trên 1.000m, cao 2,7m

Một số nước vùng Đông Nam Á như: Thái Lan, Philippines, Malaysia,… cũng

đã xây dựng nhiều đập cao su trên các sông rạch vùng ven biển để ngăn mặn giữ ngọt, trong các khu du lịch, trên đỉnh đập tràn các hồ chứa đã xây dựng trước đây nhằm tăng khả năng tích nước vào cuối mùa mưa nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu thoát lũ vào mùa mưa lũ

Ở nước ta, đập cao su đầu tiên đã được xây dựng vào tháng 9/1997 - đập cao su Ngọc Khô thuộc huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam, dài 25 m, cao 2 m Từ đó đến nay đã có thêm nhiều đập cao su ra đời [10]

Hiện nay công nghệ xây dựng đập cao su ở nhiều nước trên thế giới đã khá hoàn chỉnh, bộ phận công trình thủy công bao gồm móng, tường bên bằng bê tông cốt thép đã có kinh nghiệm xây dựng từ xa xưa, bộ phận chính của đập cao su là túi cao su cũng đã có trên 40 năm kinh nghiệm chế tạo Túi cao su làm đập sử dụng hỗn hợp cao

su EPM (Nhật Bản, Italia) và Neopren (Trung Quốc) tương ứng với các đơn pha chế cùng chế độ lưu hóa thích hợp Túi đập cao su được các nước sản xuất hiện đã đạt chất lượng tốt, đập cao su Trung Quốc tuổi thọ trên 30 năm, của Nhật có thể đạt tới 50 năm, trong môi trường làm việc khá khắc nghiệt nắng nóng, chua phèn hoặc mặn Khâu tính tóan thiết kế cũng được nhiều nước quan tâm cải tiến, phương pháp tính tóan đã được chuẩn hóa, máy móc thiết bị dùng chế tạo túi đập và các phụ kiện đi kèm đã được trang bị hiện đại hơn có khả năng khống chế chất lượng trong điều kiện sản xuất công nghiệp với số lượng lớn Đã từng bước cơ giới hóa giảm nhẹ lao động nặng nhọc cho công nhân, đã chế tạo lắp đặt thiết bị tự động điều khiển, đảm bảo an tòan tuyết đối trong quá trình vận hành Nhưng do công nghệ được giữ bí mật bởi vậy việc học tập công nghệ cũng như kinh nghiệm của các nước có trình độ cao về lĩnh vực này gặp phải không ít khó khăn

Ở nước ta đập cao su đã xuất hiện cách đây 10 năm (1997), từ đó đến nay đã có

nhiều đập cao su ra đời nhưng phần lớn túi cao su được nhập từ Trung Quốc (đập KrôngBúc Hạ, đập Ngọc Khô, đập cao su Nam Thạch Hãn,…), từ Nhật Bản (đập cao

su Trà Sư và Tha La) Với việc các đập cao su với nhiều quy mô công trình khác nhau

đã được xây dựng tại Việt Nam đã khẳng định được khả năng ứng dụng rộng rãi đập cao su ở nước ta trong tương lai để tăng khả năng tích nước cho các hồ chứa, đã chỉ rõ những ưu nhược điểm của đập cao su làm việc trong môi trường điều kiện tự nhiên khí hậu nước ta và cũng đã tìm hiểu được phương pháp tính tóan thiết kế, nắm bắt được trình tự và kỹ thuật thi công, bước đầu chế tạo thành công túi cao su bằng vật liệu và công nghệ trong nước đảm bảo được chất lượng tương đương với túi cao su sản xuất

từ Trung Quốc nhưng công nghệ chế tạo còn ở trình độ thủ công, sản xuất nhỏ và mới chỉ cho một lọai đập cao su bơm nước dạng tường bên thẳng đứng

Nếu chúng ta dừng lại sau những thành công thu được từ các kết quả nêu trên thì chắc chắn phương pháp thiết kế và công nghệ thi công đập cao su sẽ không đáp ứng được nhu cầu phát triển trong tương lai, vì vậy cần phải đầu tư và nghiên cứu thêm về phương pháp thiết kế và công nghệ thi công để làm chủ hòan tòan phương pháp thiết kế, thi công các lọai hình đập cao su có quy mô lớn hơn trong tương lai

3.3 - Các dạng tràn cao su được ứng dụng:

Trong quá trình ứng dụng đập cao su nâng cao ngưỡng tràn cho vùng Miền Đông và Tây nguyên, chúng ta có thể sử dụng nhiều dạng khác nhau cho các công trình cụ thể, với mục đích nghiên cứu đa dạng các lọai đập cao su để ứng dụng rông rãi hơn trong thực tế Đây là những cơ sở chung về đập cao su, tuy nhiên khi áp dụng cho vùng này học viên đề nghị 3 dạng chính sau đây

3.3.1 Đập dâng bằng tấm chắn cao su :

Trong thực tế khi tích thêm nước cho các hồ chứa, đối với các công trình nhỏ,

lọai tràn ở các hồ chứa chưa được bê tông hóa (tràn không kiên cố), lũ không lớn, với

cột nước cần nâng lên không cao chỉ cần từ 0,8 ÷ 1m có thể đưa ra lọai đập dâng bằng tấm chắn cao su xem bố trí tổng thể hình 3.1

MẶT ĐẤT TỰ NHIÊN

Tấm chắn lúc không làm việc

MẶT ĐẤT TỰ NHIÊN

MẶT CẮT NGANG LÚC ĐẬP KHÔNG TÍCH NƯỚC

Hình 3.1 - Bố trí tổng thể đập dâng bằng tấm chắn cao su

- Cấu tạo : gồm các bộ phận tường bên, đà ngang, cọc neo đều được sử dụng lọai cừ gỗ là lọai vật liệu địa phương sẵn cĩ, tấm cao su phẳng được cố định ở dàn cọc phía hạ lưu Dây neo túi cao su sẽ được nối với tời phía thượng lưu.

- Vận hành : Vì chỉ sử dụng cho các hồ chứa lọai nhỏ, cột nước thấp cho nên vận hành rất đơn giản, Khi cần tích nước thì dùng tời phía thượng lưu kéo tấm chắn cao su lên và định vị tấm chắn vào các cọc phía hạ lưu lúc đĩ đập dâng làm việc Khi cần tháo lũ thì tháo các định vị của tấm chắn và xả tời phía thượng lưu ra thì tấm cao

su sẽ nằm xẹp xuống mặt đất tự nhiên ở phía hạ lưu

3.3.2 Đập cao su trên tràn đỉnh cong : hình 3.2

MỰC NƯỚC KHI ĐẬP CAO SU KHÔNG LÀM VIỆC

MỰC NƯỚC KHI ĐẬP CAO SU LÀM VIỆC

ĐẬP BÊ TÔNG

TÚI ĐẬP CAO SU

Hình 3.2 - Đập cao su trên tràn đỉnh cong

- Cấu tạo: Bản đáy và thân đập bằng bê tơng cốt thép, trên đỉnh đập sẽ gắn phần túi cao su, túi cao su được liên kết với đập bằng hệ thống neo, hệ thống máy bơm nước

sẽ cung cấp nước họặc rút nước ra từ túi đập

- Vận hành : Lúc cần nâng đập lên dùng hệ thống máy bơm để bơm nước vào túi đập, lúc cần hạ đập xuống mở van xả nước phía sau hạ lưu , nếu cần thời gian nhanh hơn thì hệ thống máy bơm sẽ hỗ trợ cho vệc rút nước ra khỏi túi đập cao su

3.3.3 Đập cao su trên tràn đỉnh rộng : hình 3.3

Tràn đỉnh rộng là lọai tràn được dùng rất phổ biến cho các hồ chứa vừa và nhỏ vùng Miền Đông và Tây Nguyên vì vậy đập cao su trên tràn đỉnh rộng sẽ đựoc trình bày một cách cụ thể và đầy đủ ở những phần tiếp theo của luận văn

Hình 3.3 - Đập cao su trên tràn đỉnh rộng

Nhận xét : Có ba dạng đập cao su mà luận văn vừa giới thiệu ở trên để ứng dụng cho

vùng Miền Đông và Tây Nguyên, qua đó cho thấy rằng khả năng ứng dụng của đập cao su là rất đa dạng cho các lọai công trình tràn khác nhau của hồ chứa, trong khuôn khổ có hạn của luận văn về mặt thời gian cũng

như khối lượng cho nên hai dạng (đập dâng bằng tấm chắn cao su, đập cao su trên tràn đỉnh cong) luận văn chỉ giới thiệu sơ lược không thể đi

sâu vào chi tiết được Vì vậy trong nội dung của luận văn chỉ trình bày loại thứ ba ″đập cao su trên tràn đỉnh rộng″

3.4 - Tính toán thiết kế đập cao su

3.4.1 - Cấu tạo chung:

Cấu tạo chung đập cao su được thể hiện trên hình 3.4, gồm: sân trước, móng

đập, sân sau (sân tiêu năng), túi cao su cùng các thiết bị đi kèm, tường bên và nhà

quản lý

Móng và tường bên đập cao su thường có kết cấu bê tông cốt thép, có chiều dày

đủ lớn để bố trí hệ thống liên kết và đường ống cấp thoát nước, đối với túi cao su được bơm căng bằng nước Phần móng và tường bên tiếp xúc với túi cao su phải có bề mặt trơn nhẵn để tránh tổn thương tới túi cao su do cọ xát trong qúa trình làm việc Sân trước, sân sau có thể được tạo thành bởi bê tông cốt thép hay rọ đá, được xác định từ

tính toán tiêu năng cụ thể cho từng trường hợp Nhà quản lý là nơi đặt máy bơm nước hoặc máy nén khí cùng các thiết bị phụ trợ [1]

3.4.2 - Cấu tạo túi cao su cùng các thiết bị kèm theo

3.4.2.1 Cấu tạo túi cao su :

Túi cao su là một loại vật liệu vỏ mỏng mềm, được chế tạo bằng cách lưu hoá dưới nhiệt độ và áp suất cao trong nhiều giờ liền, các lớp cao su bảo vệ bên ngoài với một hay nhiều lớp vải tổng hợp không thấm nước làm cốt chịu lực Lớp cao su bảo vệ bên ngoài là cao su nhân tạo có tác dụng giữ kín khí hoặc nước và bảo vệ những tác động bất lợi của môi trường bên ngoài tới các lớp vải tổng hợp chịu lực (hình 3.5)

2

3

3.4.2.2 Hệ thống liên kết túi cao su với móng và tường bên :

Hệ thống liên kết túi cao su với móng và tường bên có tác dụng giữ kín nước hoặc khí bên trong túi đập khi vận hành, cố định túi cao su tại một vị trí khi chắn nước

và đảm bảo ổn định túi đập trong mọi trường hợp làm việc Hệ thống liên kết túi cao

su với móng và tường bên có 2 loại sau:

- Liên kết đơn tuyến hay còn gọi là liên kết một hàng neo, được thể hiện trên hình 3.6 Loại liên kết này thường dùng cho những đập cao su có chiều cao không lớn,

làm việc dưới chế

độ dòng chảy một chiều

1 Hệ thống neo một tuyến 2 Móng đập cao su 3,4 Tường bên

Hình 3.6 - Liên kết đơn tuyến

Hình 3.5 - Cấu tạo túi cao su

1 Lớp cao su ngoài cùng bảo vệ và chống thấm

2 Lớp cao su kẹp giữa 2 lớp vải sợi

3 Lớp cao su phủ trong chống thấm

4 Các lớp vải sợi chịu lực