NGHIÊN CỨU, GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG TÍCH VÀ HIỆU QUẢ KHAI THÁC HỒ CHỨA CHO MO, TỈNH NINH THUẬN

Bảng 2.1: Bảng tính toán xác định dung tích hữu ích hồ chứa Bảng 2.2: Các phương trình tính lưu lượng qua đập tràn Bảng 2.3: Kết quả điều tiết lũ thiết kế và kiểm tra Bảng 2.4: Độ mở van

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐINH ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU, GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG TÍCH VÀ HIỆU QUẢ

KHAI THÁC HỒ CHỨA CHO MO, TỈNH NINH THUẬN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội – 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐINH ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU, GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG TÍCH VÀ HIỆU QUẢ

KHAI THÁC HỒ CHỨA CHO MO, TỈNH NINH THUẬN

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60 – 58 – 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: NGND.GS.TS Lê Kim Truyền

Hà Nội – 2014

LỜI CẢM ƠN

Nhờ sự chỉ bảo tận tình của thầy hướng dẫn và sự đóng góp ý kiến các học viên, các thầy cô phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa Công trình trường Đai học Thủy Lợi, cùng với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân, đến nay

luận văn Thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “

Nghiên cứu, giải pháp nâng cao dung tích và hiệu quả khai thác hồ chứa

T ác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến NGND.GS.TS Lê Kim Truyền, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tác giả tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tác giả xin gửi lời chân thành cám ơn tới KS Lê Xuân Huỳnh, đã nhiệt tình trao đổi và cung cấp số liệu để tác giả hoàn thành luận văn này

Do thời gian và kiến thức có hạn, luận văn không thể tránh khỏi những điều thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô , bạn bè đồng nghiệp và những quý vị quan tâm Mọi ý kiến đóng góp xin liên

hệ theo địa chỉ email: tuanda.wru.vn

Tác giả

Đinh Anh Tuấn

BẢN CAM KẾT CỦA HỌC VIÊN

Tác giả xin cam kết rằng nội dung trong luận văn này hoàn toàn được thực hiện bởi chính tác giả dưới sự hướng dẫn của NGND.GS.TS Lê Kim Truyền Các số liệu, kết quả sử dụng trong luận văn hoàn toàn trung thực, nguồn trích dẫn có thực và đáng tin cậy

Tác giả xin cam kết những điều trên là đúng sự thật Tác giả chịu trách nhiệm với những gì mình cam kết

Tác giả

Đinh Anh Tuấn

Mục lục

Mục lục

Danh mục hình vẽ

Danh mục bảng biểu

Danh mục chữ viết tắt

MỞ ĐẦU 1

CH ƯƠNG 1 4

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN DUNG TÍCH HỒ CHƯA PHỤC VỤ ĐA MỤC TIÊU 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Giới thiệu hồ chứa nước Cho Mo 4

1.2.1 Vị trí, nhiệm vụ của công trình 4

1.2.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 5

1.2.2.1 Đặc điểm khí tượng thủy văn 5

1.2.2.2 Đặc điểm địa hình 15

1.2.2.3 Đặc điểm địa chất 16

1.3 Các chỉ tiêu thiết kế hồ chứa 19

1.4 Hiện trạng khai thác và quản lý 21

1.5 Các yêu cầu gia tăng đối với việc sử dụng nước ở hồ Cho Mo 21

1.5.1 Những căn cứ để xác định nhiệm công trình trong thời gian tới 21

1.5.1.1 Quy hoạch phát triển kinh tế xã hội 21

1.5.2 Tính toán nhu cầu dùng nước 24

1.5.2.1 Yêu cầu nước tưới cho nông nghiệp 24

1.5.2.2 Yêu cầu nước cho công nghiệp 27

1.5.2 3 Yêu cầu nước sinh hoạt 28

1.5.2.4 Nước cho môi trường, du lịch và nuôi trồng thủy sản. 28

1.5.2.5 Tổng nhu cầu dùng nước đến năm 2050 29

1.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy đến hồ chứa 30

1.6.1 Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy kiệt. 30

1.6.2 Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến dòng chảy lũ. 33

1.7 Cơ sở lựa chọn dung tích hồ phục vụ đa mục tiêu 34

1.8 Kết luận chương 1 35

CHƯƠNG 2 36

TÍNH TOÁN CÁC MỰC NƯỚC HỒ VÀ PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH HỒ CHỨA ĐÁP ỨNG NHIỆM VỤ MỚI 36

2.1 Tính toán các mực nước phù hợp với nhiệm vụ mới 36

2.1.1 Cơ sở tính toán 36

2.1.2 Xác định dung tích hồ 36

2.1.2.1 Xác định dung tích hữu ích của hồ. 36

2.1.2.2 Xác định mực nước dâng ứng với nhu cầu sử dụng nước mới 37

2.1.3 Xác định mực nước lũ ứng với nhu cầu sử dụng nước mới. 39

2.1.3.1 Nguyên lý cơ bản trong tính toán điều tiết lũ 39

2.1.3.3 Phương thức điều tiết 44

2.1.3.4 Kết quả điều tiết 45

2.2 Lựa chọn phương thức vận hành hồ chứa đáp ứng nhiệm vụ mới 46

2.2.1 Vận hành cấp nước: 47

2.2.2 Xây dựng quy trình vận hành xả lũ đáp ứng như cầu mới. 50

2.3 Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp vận hành mới 51

2.3.1 Tính toán điều tiết lũ thiết kế 51

2.3.2 Tính toán điều tiết lũ kiểm tra 52

2.4 Lựa chọn mực nước trước, sau lũ trên cơ sở đảm bảo an toàn hồ và nâng cao hiệu quả sử dụng khai thác hồ 53

2.5 Kết luận chương 2 54

CHƯƠNG 3 56

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO VÀ GIA CỐ ĐÂP ĐẤT, TRÀN XẢ LŨ TRÊN CƠ SỞ ĐẢM BẢO AN TOÀN HỒ CHỨA VÀ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG KHAI THÁC HỒ 56

3.1 Tính toán kiểm tra sự ổn định của đập đất hiện trạng với nhiệm vụ mới 56

3.1.1 Phương pháp tính 56

3.1.1.1 Giới thiệu về phần mềm Geo –Slope 56

3.1.1.2 Cơ sở lý thuyết trong tính toán 57

3.1.2 Tín h toán ổn định, thấm qua đập đất 59

3.1.2.1 Kiểm tra thấm qua đập và nền đập. 59

3.2 Tính toán xác định thông số thiết kế của đập 69

3.2.1 Tính toán cao trình đỉnh đập 69

3.2.1.1 Xác định cao trình đỉnh đập theo MNDBT: 69

3.2.1.2 Cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK. 72

3.2.2 Xác định hệ số mái hạ du đập 74

3.2.3 Lựa chọn phương án nâng cao tường lõi đập 75

3.2.3.1 Tính chiều cao đỉnh tường lõi 75

3.2.3.2 Lựa chọn phương án nâng cao tường lõi 75

3.3 Đề xuất các phương án nâng cao và gia cố đập đất 76

3.3.1 Phương án nâng cao đập đất theo dạng mặt cắt đang sử dụng 76

3.3.2 Lựa chọn phương án nâng cao đập đất. 79

3.3 Tính toán kiểm tra ổn định, thấm theo phương án chọn 81

3.3.1 Các trường hợp tính toán thấm thân đập. 81

3.3.2 Tính toán thấm qua nền đập 84

3.4 Nghiên cứu đề xuất giải pháp cải tạo nâng cấp công trình tràn theo nhiệm vụ mới 85

3.4.1 Giải pháp thiết kế gia cố tràn 85

3.4.1.1 Tính toán cao trình đỉnh cửa van 86

3.4.1.2 Kiến nghị phương án nâng cấp tràn xả lũ 86

3.4.1.3 Kiểm tra ổn định của tràn 87

3.5 Kết luận chương 3 91

CHƯƠNG 4 92

ĐẾ XUẤT KẾ HOẠCH VÀ GIẢI PHÁP THI CÔNG NÂNG CAO ĐẬP ĐẤT 92

4.1 Giải pháp nâng cao đập đất 92

4.1.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới chất lượng thi công đất 92

4.1.1.1 Độ ẩm 92

4.1.1.2 Loại đất 92

4.1.1.3 Sự tổ hợp cấu tạo hạt 92

4.1.1.4 Công cụ đầm nén 92

4.1.1.5 Công cụ đào đất 93

4.1.2 Xử lý tiếp giáp giữa khối đắp cũ và mới 93

4.1.3 Giải pháp thi công phần nâng cao đập đất. 93

4.1.3.1 Các điều kiện thi công 93

4.1.3.2 Lựa chọn thời gian thi công. 95

4.1.3.3 Phân đợt thi công 95

4.1.3.4 Kế hoạch và tiến độ thi công. 96

4.1.3.5 Thi công phần nâng cao đập đất. 97

4.2 Giải pháp nâng cấp công trình tràn xả lũ 100

4.2.1 Công tác chuẩn bị 100

4.2.2 Xử lý bề mặt tiếp giáp 100

4.2.3 Đổ bê tông bù 100

4.3 Giải pháp cải tạo nâng cấp của van chắn nước 100

4.4 Giải pháp đảm bảo chất lượng trong thi công 100

4.4.1 Giám sát tthi công đắp đập 101

4.4.2 Giám sát công tác đầm nén đất 101

4.4.3 Khống chế và kiểm tra chất lượng 102

4.6 Đánh giá hiệu quả đầu tư khi nâng cao dung tích hồ chứa 102

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104

1 Kết luận 104

2 Kiến nghị 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1: Kết quả thu phóng lũ có xét đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu

Hình 1.2: Biểu đồ nhu cầu nước trong năm

Hình 1.3: Kết quả thu phóng lũ có xét đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu

Hình 2.1: Quan hệ giữa lưu lượng và lượng trữ

Hình2.2: Sơ đồ khối tính DTL theo phương pháp thử dần xác định mực nước Hình 2.3: Kết quả điều tiết lũ thiết kế tần suất 1%

Hình 2.4: Kết quả điều tiết lũ kiểm tra tần suất 0.2%

Hình 2.5: Sơ đồ khai thác nước cấp nước tưới của hồ.8

Hình 2.6: Biểu đồ quan hệ độ mở a, Z thượng lưu hồ với lưu lượng qua cống

Hình 2.7: Kết quả điều tiết lũ thiết kế 1% theo phương án vận hành mới

Hình 2.8: Kết quả điều tiết lũ kiểm tra theo phương án vận hành mới

Hình 2.9: Quy định mực nước hồ trong thời kỳ mùa lũ

Hình 3.1: Giao diện tính của Geo - Slope

Hình 3.2: Vị trí mặt cắt kiểm tra theo trắc dọc tuyến tim đập

Hình 3.3: Các mô hình vật liệu trong Seep/W

Hình 3.4: Vecto thấm trong vùng vật liệu không bão hòa

Hình 3.5: Thông số vật liệu cho vật liệu bão hòa/ không bão hòa

Hình 3.6: Áp lực nước lỗ rỗng âm trong Seep/W

Hình 3.7: Hàm thấm phụ thuộc vào áp lực nước lỗ rỗng âm

Hình 3.8: Khai báo hàm thấm cho vật liệu

Hình 3.9: Điều kiện biên bài toán thấm

Hình 3.10: TH1 - Mặt cắt A-A - Đường bão hòa và lưu lượng thấm qua đập

Hình 3.11: TH3 - Mặt cắt A-A- Đường bão hòa và lưu lượng thấm qua đập

Hình 3.12: TH1 - Mặt cắt B-B - Đường bão hòa, lưu lượng thấm qua đập, Jmax tại ống khói

Hình 3.13: TH3 - Mặt cắt B-B - Đường bão hòa, lưu lượng thấm qua đập, Jmax tại ống khói

Hình 3.14: TH1 - Mặt cắt C-C- Đường bão hòa, lưu lượng thấm qua đập

Hình 3.15: TH3 - Mặt cắt C-C- Đường bão hòa, lưu lượng thấm qua đập

Hình 3.16: Kết quả tính toán ổn định mái hạ lưu

Hình 3.17: Kết quả tính toán ổn định mái thượng lưu

Hình 3.18: Phương án nâng cao tường lõi PA1

Hình 3.19: Phương án nâng cao tường lõi PA2

Hình 3.20: Phương án nâng cao đập đất PA1

Hình 3.21: Phương án nâng cao đập đất PA2

Hình 3.22: Phương án nâng cao đập đất PA3

Hình 3.23: Mặt cắt tuyến đập sau khi nâng mực nước

Hình 3.24: Kết quả tính ổn định mái đập hạ lưu

Hình 3.25: Kết quả tính ổn định mái đập thượng lưu

Hình 3.26: Mặt bằng khu vực bối trí tràn

Hình 3.27: Mặt cắt dọc tràn theo thiết kế

Hình 3.28: Phương án nâng cao tràn xả lũ

Hình 3.29: Phương án lựa chọn nâng cao đập đất

Hình 4.1: Phân đợt thi công theo mặt cắt ngang đập B-B

Hình 4.2: Phân đợt thi công theo mặt cắt dọc tim đập

Danh mục bảng biểu

Bảng 1.1: Mạng lưới các trạm khí tượng và đo mưa

Bảng 1.2: Phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí

Bảng 1.3: Phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối

Bảng 1.4: Phân phối số giờ nắng trong năm

Bảng 1.5: Vận tốc gió trung bình các tháng trong năm

Bảng 1.6: Tính vận tốc gió thiết kế theo 8 hướng chính từ tài liệu quan trắc

Bảng 1.7: Bảng phân phối lượng bốc hơi trong năm

Bảng 1.8: Bảng phân phối tổn thất bốc hơi ∆Z trong năm

Bảng 1.9: Thống kê một số trận mưa lớn trong vùng

Bảng 1.10: Lượng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất

Bảng 1.11: Tính toán lượng mưa khu tưới thiết kế

Bảng 1.12: Phân phối lượng mưa khu tưới

Bảng 1.13: Mạng lưới các trạm thủy văn

Bảng 1.14: Dòng chảy năm thiết kế

Bảng 1.15 : Các đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế lưu vực Cho Mo

Bảng 1.16: Kết quả tính toán lưu lượng trong mùa kiệt p =10%

Bảng 1.17: Các chỉ tiêu cơ lý đất nền tuyến đập

Bảng 1.18: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đá nền đập

Bảng 1.19: Thông số chính của công trình

Bảng 1.20: Đường đặc trưng hồ chứa Cho Mo theo TKKT

Bảng 1.21: Cơ cấu cây trồng khu tưới theo thời vụ

Bảng 1.22 : Nhu cầu nước tưới của các lại cây trồng hiện nay

Bảng 1.23 : Mức độ gia tăng nhu cầu nước tưới của các loại cây trồng đến năm 2050 theo kịch bản BDKK B2

Bảng 1.24: Lượng nước tưới của các lại cây trồng theo kịch bản biến đổi khí hậu đến năm 2050

Bảng 1.25: Mức tưới toàn vụ đối với các lại cây trồng đến năm 2050

Bảng 1.26 : Tổng lượng nước tưới của các lại cây trồng đến năm 2050

Bảng 1.27: Lưu lượng nước cấp từ hồ cho môi trường và các hoạt động nuôi trồng thủy sản

Bảng 1.28: Bảng nhu cầu nước các tháng trong năm

Bảng 1.29: Lưu lượng trung bình tháng các thời kỳ tại các trạm thủy văn

Bảng 1.30: Tỷ lệ thay đổi lưu lượng trung bình tháng trong các thời kỳ tại các trạm thủy văn

Bảng 1.31: Tỷ lệ thay đổi lưu lượng trung bình tháng trong các thời kỳ tại các trạm thủy văn

Bảng 1.32: Kết quả thu phóng lũ theo tỷ lệ gia tăng ứng với kịch bản biến đổi khí hậu đến năm 2050

Bảng 2.1: Bảng tính toán xác định dung tích hữu ích hồ chứa

Bảng 2.2: Các phương trình tính lưu lượng qua đập tràn

Bảng 2.3: Kết quả điều tiết lũ thiết kế và kiểm tra

Bảng 2.4: Độ mở van a theo các cấp Q và ΖTL

Bảng 2.5: Kết quả tính toán điều tiết lũ 1% theo phương án vận hành mới

Bảng 2.6: Kết quả tính toán điều tiết lũ 0.2% theo phương án vận hành mới

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu vật liệu tính toán thấm

Hình 3.9: Điều kiện biên bài toán thấm

Bảng 3.2: Tổng hợp kết quả tính thấm các trường hợp

Bảng 3.3: Kiểm tra khả năng xói ngầm thân đập đất tại vị trí ống khói ra

Bảng 3.4: Các chỉ tiêu vật liệu đất đắp đập đưa vào trong tính toán

Bảng 3.5: Kết quả tính toán kiểm tra ổn định mái đập

Bảng 3.6: Bảng tính toán sơ bộ khối lượng các phương án nâng cao đập

Bảng 3.7: Kết quả tính toán thấm qua đập phương án chọn khi nâng cấp

Bảng 3.8: Kiểm tra khả năng xói ngầm thân đập đất tại vị trí ống khói ra

Bảng 3.9: Kết quả tính toán kiểm tra ổn định mái đập

Bảng 3.10: Kết quả tính toán các lực tác dụng trường hợp 1

Bảng 3.11: Kết quả tính ổn định ngưỡng tràn

Bảng 4.1: Tiến độ thi công các khối đắp đập

Bảng 4.2: Chi phí đầu tư xây dựng cải tạo công trình đầu mối

BQNN Bình quân nhiều năm

TBNN Trung bình nhiều năm

CĐGH Cường độ giới hạn

[số thứ tự] Trích dẫn tài liệu tham khảo

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, cả nước ta có trên 2100 hồ chứa nước có dung tích mỗi hồ từ 0.5 triệu

m3 trở lên, với dung tích dự trữ trên 41 tỷ m3 nước Đa phần các hồ chứa đều được xây dựng trong điều kiện kinh tế nước ta còn nhiều khó khăn nên mức đầu tư còn hạn hẹp, thường bị cắt bớt các nhiệm vụ hoặc công trình nên nhiều hồ chứa chỉ phục vụ đơn mục tiêu như phát điện, cấp nước nông nghiệp… vì vậy chưa tận dụng hết nguồn sinh thủy để thỏa mãn các nhiệm vụ cấp nước và giảm lũ cho hạ du

Trong điều kiện biến đổi khí hậu diễn ra ngày một phức tạp, sự phân phối lượng mưa có nhiều thay đổi cả về không gian và thời gian, kết hợp với nhiệt độ tăng dẫn đến lượng bốc hơi tăng, lượng nước thấm tăng dẫn đến hệ số tưới tăng làm cho lượng nước tưới yêu cầu tăng theo Ngoài ra sự phát triển của kinh tế, xã hội dẫn đến nhu cầu nước cho sinh hoạt, công nghiệp… ngày một tăng cao, làm cho tổng lượng nước yêu cầu tăng lên Vì vậy nhiều hồ chứa đã được đầu tư xây dựng trước đây, nay đòi hỏi phải nâng cao đập đất để tăng dung tích hồ chứa

Do sự biến đổi khí hậu toàn cầu, diễn biến thời tiết ngày càng bất lợi, hạn hán, lũ lụt thường xuyên xảy ra trên diện rộng và mức độ ảnh hưởng ngày một tăng cao Chính vì vậy nhiệm vụ đặt ra cho các hồ chứa là phải tăng dung tích hồ chứa và sử dụng dung tích hồ chứa như thế nào cho hiệu quả, có nghĩa là xác định mực nước trước lũ, sau lũ, khi nào và ở cao trình bao nhiêu để đạt được hiệu quả cao là bài toán đang đặt ra cho các hồ chứa ở Miền Trung nhằm mục tiêu đem lại lợi ích tốt nhất cho nền kinh tế, xã hội và an toàn công trình

Đề tài “ Nghiên cứu giải pháp nâng cao dung tích và hiệu quả khai thác hồ chứa Cho Mo, tỉnh Ninh Thuận “ có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật cao trong công tác

quản lý, vận hành, cải tạo hồ chứa Cho Mo đã vận hành trước đây Luận văn đưa ra giải pháp nhằm làm tăng hiệu quả sử dụng nguồn nước của suối Cho Mo cho việc tưới trong nông nghiệp và góp phần cắt giảm lũ cho vùng hạ lưu suối Cho Mo và vùng hạ lưu sông Cái Phan Rang, làm giảm nhẹ thiệt hại về tài sản và con người cho các vùng này

2 Mục đích của luận văn

Từ những lý do trên, đề tài đặt ra các mục tiêu chính như sau:

- Lựa chọn giải pháp nâng cao đập đất đã được xây dựng trên cơ sở đảm bảo an toàn về thấm, ổn định, đáp ứng nhu cầu nâng cao dung tích hồ để giảm lũ, cấp nước cho hạ du và các nhiệm vụ khác của hồ

- Kiến nghị giải pháp cải tiến công trình tràn khi hồ chứa phải nâng cao dung tích

- Xác định cao trình mực nước trước lũ và sau lũ trên cơ sở đảm bảo các nhiệm vụ cấp nước và an toàn phòng lũ

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn là các vấn đề liên quan đến đập,

hồ chứa, nhu cầu nước hạ du và quá trình vận hành hồ chứa Cho Mo thuộc địa phận

huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận

Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra các phương pháp nghiên cứu như sau:

- Tiến hành thu thập các thông tin, số liệu tính toán từ thiết kế kỹ thuật và quy trình vận hành hồ chứa Cho Mo, kết hợp điều tra thực địa và phân tích thống kê các

số liệu thu thập từ ban quản lý dự án và các sở ban ngành địa phương liên quan

- Phương pháp kế thừa kết quả nghiên cứu của các dự án, đề tài nghiên cứu để ứng dụng trong phạm vi luận văn

- Nghiên cứu ứng dụng các mô hình toán trong mô tả vận hành và tính toán ổn định đập cho hồ chứa Cho Mo

- Ứng dụng phần mềm tính thấm Geo-slope dựa trên phương pháp PTHH để tính thấm và kiểm tra ổn định cho đập hồ chứa Cho Mo khi nâng cao mực nước so với thiết kế ban đầu

Các kết quả dự kiến đạt được trong quá trình thực hiện luận văn như sau:

- Xác định được dung tích hồ chứa trên cơ sở bảo đảm yêu cầu cấp nước và giảm

lũ cho hạ du

- Lựa chọn được giải pháp nâng cao và gia cố đập đất, tràn xả lũ đáp ứng được yêu cầu cấp nước, phòng lũ trên cơ sở bảo đảm an toàn về thấm và ổn định đập đất

- Nghiên cứu lựa chọn mực nước trước và sau lũ để nâng cao hiệu quả sử dụng hồ chứa

- Đưa ra kết luận và kiến nghị

Luận văn gồm 4 chương, nội dung khái quát các chương như sau:

tiêu Nội dung chính của chương này giới thiệu về hồ chứa Cho Mo Hiện trạng vận hành và các yêu cầu dùng nước trên lưu vực, nghiên cứu các phương pháp xác định dung tích hồ phục vụ cho bài toán đa mục tiêu

đáp ứng nhiệm vụ mới Nội dung chính của chương này đề cập tới các tính toán kiểm

tra khi hồ đảm bảo nhiệm vụ mới, và lựa chon phương thức vận hành tối ưu cho hồ

cơ sở bảo đảm an toàn hồ chứa và hiệu quả sử dụng khai thác hồ Nội dung chính

của chương này đề cập đến giải pháp nâng cao mực nước hồ và tính toán kiểm tra các

chỉ têu đảm bảo an toàn công trình

dung chính của chương này đề cập đến công nghệ và các điều kiện kĩ thuật trong xây

dựng cải tạo đập theo các phương án chọn

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ ĐỂ LỰA CHỌN DUNG TÍCH HỒ CHƯA PHỤC VỤ

ĐA MỤC TIÊU

Hồ chứa cho Mo được lập dự án từ trước những năm 2005 với nhiệm vụ chủ yếu

để cung cấp nước tưới cho 1242 ha đất nông nghiệp Diện tích tưới được điều tra tại thời điểm thiết kế, chưa tính đến sự gia tăng diện tích tưới trong quy hoạch phát triển khu vực và chưa xét ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nhu cầu dùng nước Trong thiết kế kỹ thuật do điều kiện kinh phí hạn chế nên nhiệm vụ của công trình chỉ tập chung cho nhiệm vụ chính là cấp nước tưới cho nông nghiệp, việc tính toán nhu cầu nước chưa xét đến lượng nước cấp cho sinh hoạt, công nghiệp, môi trường và các hoạt động khác ở hạ du trong các năm tới và tương lai Ngoài ra do khu vực hạ du thời điểm thiết kế chưa phát triển kinh tế, các vùng dân cư sau đập còn ít, nên tiêu chuẩn phòng lũ thấp, vai trò cắt lũ của hồ không nhiều

Trong bối cảnh nền kinh tế và xã hội ngày càng phát triển, đặc biệt theo quy hoạch phát triển kinh tế trên lưu vực đến năm 2050, nhu cầu sử dụng nước đang gia tăng cả về số lượng lẫn sự đa dạng trong việc sử dụng nước Nhiệm vụ đặt ra cho hồ Cho Mo là dần chuyển sang đảm bảo nhiệm vụ đa mục tiêu, đáp ứng tối đa các nhu cầu sử dụng nước trong lưu vực và hiệu quả trong cắt giảm lũ cho hạ du

Trước những nhu cầu đó nhiệm vụ cấp nước của hồ chứa Cho Mo phải được thay đổi theo quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội trong vùng và có xét đến yếu tố biến đổi khí hậu, môi trường Cần phải xem xét chi tiết ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sự gia tăng hệ số tưới, thay đổi chế độ đặc trưng thủy văn trên lưu vực điều này ảnh hưởng đến lượng nước đến hồ và công tác vận hành an toàn cho hồ chứa

Để đảm bảo an toàn cho hồ chứa và đáp ứng được nhiệm vụ mới phù hợp với yêu cầu phát triển kinh tế xã hội việc nghiên cứu nâng cao mực nước hồ là điều cấp thiết

1.2.1 Vị trí, nhiệm vụ của công trình

Dự án hồ chứa nước Cho Mo xây dựng trên suối Cho Mo thuộc xã Mỹ Sơn – Huyện Ninh Sơn – Tỉnh Ninh Thuận Công trình đầu mối có tọa độ:

108o50’ độ kinh đông

11o44’ độ vĩ bắc

Vị trí đầu mối công trình cách thị xã Phan Rang 30km về phía bắc, cách cầu Tân

Mỹ trên quốc lộ 27A khoảng 5 km

Dự án được xây dựng với nhiệm vụ ban đầu nhằm khai thác sử dụng có hiệu quả nguồn nước từ suối Cho Mo để tưới tự chảy cho hơn 1242 ha đất nông nghiệp nằm bên phái bờ tả của suối Cho Mo Phần diện tích này trước khi có dự án chủ yếu được canh tác trồng mía, bông và thuốc lá nhờ nguồn nước tự nhiên cho năng suất thấp

Khi dự án đi vào hoạt động, nước tưới được chủ động đã làm tăng năng suất và tăng thời vụ canh tác

Dự án đi vào hoạt động hằng năm đã góp phần cắt giảm lũ cho vùng hạ du suối Cho Mo và vùng hạ du sông Cái Phan Rang, làm giảm nhẹ thiệt hại về người và tài sản cho các vùng này Với dung tích cắt lũ thiết kế 3.9 triệu m3 của hồ khi tham gia cắt lũ đã giảm 16.3 % tổng lượng lũ thiết kế, giảm lưu lượng đỉnh lũ từ 729 m3/s xuống còn 517 m3/s và mực nước ngay sau hạ lưu đập giảm tương ứng 0.75 m

1.2.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên

1.2.2.1 Đặc điểm khí tượng thủy văn

Từ điều kiện khí hậu hình thành chế độ dòng chảy trong sông thành hai mùa lũ, kiệt rõ rệt Mùa lũ nguồn nước dư thừa thường sinh ra lũ gây ngập úng, mùa kiệt nguồn nguồn nước cạn kiệt không đủ đáp ứng cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt gây nhiều khó khăn trong việc phát triển kinh tế quốc dân

b , Đặc điểm khí tượng

Vùng nghiên cứu được thừa hưởng chế độ bức xạ vùng nhiệt đới với đặc tính 1 năm mặt trời đi qua thiên đỉnh 2 lần, lần thứ nhất vào tháng 4, lần thứ 2 vào tháng 8 Tổng cộng bức xạ hàng năm từ 150 - 170 Kcal/Cm2 năm Trị số cực đại vào tháng 4

từ 18 - 19 Kcal/Cm2 tháng, gắn liền với thời kỳ độ cao mặt trời cao nhất, bầu trời âm

u, độ sâu trong suốt khí quyển kém

Cán cân bức xạ : Hiệu số giữa năng lượng do mặt đất nhận được và năng lượng mất đi gọi là cán cân bức xạ Cán cân bức xạ là nhân tố quyết định những quá trình tạo thành khí hậu Hàng năm trị số cán cân bức xạ dương mang lại cho vùng dự án một nền nhiệt độ cao, điều kiện bức xạ góp phần quan trọng trong điều kiện nhiệt đới tỉnh Ninh Thuận Các đặc trưng khí tượng trung bình nhiều năm được tính toán phục

vụ cho thiết kế công trình trình bày theo các đặc trưng sau :

+ Mạng lưới trạm khí tượng

Mạng lưới trạm khí tượng trên lưu vực khá phong phú, một số trạm đo mưa như Phan Rang, Sông Pha, Cam Ranh, Hòn Bà quan trắc từ thời Pháp Sau ngày giải phóng một số trạm mới được thành lập như Nha Hố, Tân Mỹ, Khánh Sơn Hệ thống mạng lưới trạm đo mưa ghi tại bảng 1.1

Bảng 1.1: Mạng lưới các trạm khí tượng và đo mưa

Lưu vực nghiên cứu được thừa hưởng chế độ bức xạ mặt trời nhiệt đới, có cân bức

xạ trong năm luôn dương và ít biến động mang tính nhiệt đới rõ rệt Theo số liệu quan

trắc các trạm trên lưu vực đến nay chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng lớn nhất từ 5 -

6 độ, nhiệt độ trung bình ngày hầu như trên 250c trừ một số ngày chịu sâu ảnh hưởng của gió mùa cực đới

Bảng 1.2: Phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí [5,trang 5]

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

ẩm thấp nhất xấp xỉ 75% do kết quả của hiệu ứng Fơn Từ tháng 9 đến tháng 10 độ

ẩm tăng nhanh và giảm dần từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Độ ẩm không khí tương đối trung bình và độ ẩm tương đối thấp nhất ghi trong bảng sau:

Bảng 1.3: Phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối [5,trang 6]

Bảng 1.4: Phân phối số giờ nắng trong năm [5,trang 6]

Bảng 1.5: Vận tốc gió trung bình các tháng trong năm [5,trang 6]

Ghi chú : Năm 1993 tại Phan Rang đã quan trắc được trị số Vmax= 35m/s, đây

là những trị số cảnh báo trong tính toán thiết kế

+ Bốc hơi

Lượng bốc hơi trung bình hàng năm trên lưu vực 1656 mm Biến trình bốc hơi trong năm tuân theo quy luật lớn về mùa khô, nhỏ về mùa mưa Lượng bốc hơi TBNN ghi trong bảng 1.7

Bảng 1.7: Bảng phân phối lượng bốc hơi trong năm

Zpiche (mm) 151.1 151.4 183.5 156.4 134.1 134.6 161.2 181.6 97.6 78.3 93.9 133.2 1656

Bốc hơi trên lưu vực (ZOLV) :

Lượng bốc hơi lưu vực được tính bằng phương trình cân bằng nước :

Zolv = X0 - Y0

Zolv = 1200 - 492

Zolv = 708 mm Bốc hơi mặt hồ (ZN) :

Lượng bốc hơi mặt hồ được tính theo công thức kinh nghiệm từ dụng cụ đo bốc hơi Piche

Zn = k x Zpiche = 1821 mm Lượng chênh lệch bốc hơi mặt nước và bốc hơi lưu vực :

∆Z = Zn - Zlv

∆Z = 1821 - 708 = 1113 mm Phân phối chênh lệch bốc hơi trong năm theo bảng 1.8

∆Z (mm) 101 102 123 105 90 90 108 122 65 53 63 90 1113

+ Lượng mưa trung bình nhiều năm trên lưu vực

Lượng mưa phân bố theo không gian lớn dần từ Đông sang Tây, từ Nam đến Bắc Đối với lưu vực Cho Mo được khống chế bởi 3 trạm đo mưa:

ạm khánh Sơn X

+ Trạm Nha Hố X0 = 780 mm + Trạm Tân Mỹ X0 = 1000 mm Dựa vào 3 trạm mưa trên xác định lượng mưa bình quân trên lưu vực bằng phương pháp trọng số mưa lưu vực

X0lv = K1 x X0khánh Sơn + K2 x X0Nha Hố + K3 x X0Tân Mỹ = 1180 mm

Trong đó:

X0lv : Trị số mưa bình quân nhiều năm trên lưu vực

K1 : Trọng số trạm mưa Khánh Sơn ảnh hưởng đến mưa lưu vực

K2 : Trọng số trạm mưa Nha Hố ảnh hưởng đến mưa lưu vực

K3 : Trọng số trạm mưa Tân Mỹ ảnh hưởng đến mưa lưu vực Theo kết quả tính toán tài liệu cập nhập lượng mưa bình quân trên lưu vực nhở hơn so với thiết kế X0lv= 1200 mm, do vậy kiếm nghị giữa nguyên trị số mưa bình quân trên lưu vực là 1200 mm

+ Lượng mưa gây lũ

Lượng mưa gây lũ thường xảy ra chủ yếu do ảnh hưởng của bão, dải hội tụ nhiệt đới hoặc do gió mùa Đông Bắc kết hợp với địa hình gây ra Thống kê tài liệu quan trắc lượng mưa ngày lớn nhất đã đo được trong một số năm gần đây tại các trạm mưa Phan Rang, Ba Tháp, Tân Mỹ, Nha Hố, Khánh Sơn, Cam Ranh, trong khu vực nghiên cứu thể hiện ở bảng 1.9

Bảng 1.9: Thống kê một số trận mưa lớn trong vùng

Qua bảng thống kê trên thấy rằng lượng mưa lớn nhất xảy ra phía thượng lưu lưu vực lớn hơn lượng mưa phía hạ lưu Để đánh giá lượng mưa gây lũ một cách thỏa đáng dùng phương pháp trạm năm : Qua tài liệu thống kê, chọn trạm Phan Rang có tài liệu đo dài và xét thêm một số trị số đặc biệt lớn của các trạm Khánh Sơn, Nha

Hố, Tân Mỹ để tính toán lượng mưa thiết kế cho hồ Cho Mo Kết quả cho ở bảng sau

Bảng 1.10: Lượng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất

( Đơn vị: mm)

+ Lượng mưa khu tưới

Lượng mưa khu tưới được tính toán theo trạm Nha Hố Từ tài liệu mưa quan trắc

1 ngày lớn nhất trong năm của trạm nha hố từ năm 1978 đến năm 2007 tiến hành xây dựng đường tần suất mưa 1Ngày maxcho khu tưới, kết quả tính toán ở bàng sau:

Bảng 1.11: Tính toán lượng mưa khu tưới thiết kế

c , Đặc điểm thủy văn

+ Mạng lưới trạm thủy văn khu vực

Các trạm thủy văn trong vùng gồm có Trạm Tân Mỹ trên Sông Cái và Trạm Tân Giang trên Sông Lu đo đạc phục vụ xây dựng công trình Tân Giang Ngoài ra, có một

số trạm trong lưu vực lân cận như Cà Giây, Sông Lũy, Đá Bàn Hệ thống trạm đo dòng chảy trình bày tại bảng sau

Bảng 1.13: Mạng lưới các trạm thủy văn [5,trang 4]

+ Chuẩn dòng chảy năm

Trong lưu vực không có trạm đo dòng chảy nên tính toán các đặc trưng dòng chảy phải dùng công thức kinh nghiệm tính gián tiếp từ mưa Hệ số dòng chảy của hệ thống sông trong vùng biến thiên dần từ Nam ra Bắc như sau :

Công trình Tân Giang : αo = 0,38 Công trình chảy Trà Co : αo = 0,44 Công trình Cam Ranh : αo = 0,50

Công trình Cho Mo nằm trong khu vực có lượng mưa TBNN là 1200 mm, hệ

số dòng chảy lưu vực nghiên cứu lấy theo trị số trung bình của công trình Tân Giang

và công trình Trà Co đã được xây dựng trong khu vực

αo = 0,41 Thay trị số lượng mưa BQNN trên lưu vực Xo = 1200 mm vào phương trình dòng chảy, tính toán các đặc trưng dòng chảy BQNN :

Yo = 4922 mm

Mo = 15.6 1/s.km2

Qo = 1.20 m3/s

Wo = 37.88 106m3

+ Dòng chảy năm thiết kế

Từ các thông số thống kê dòng chảy năm, tính toán dòng chảy năm thiết kế theo hàm phân phối mật độ Pearson III có kết quả ghi ở bảng sau:

Bảng 1.14: Dòng chảy năm thiết kế

Qp (m3/s) 1.11 0.79 0.68 Qo = 1.20 m3/s

Wp (106m3) 35.03 24.93 20.6 Cv = 0,43; Cs =2Cv

+ D òng chảy lũ thiết kế

Trong lưu vực không có trạm đo dòng chảy nên phải dùng công thức kinh nghiệm

để tính toán dòng chảy lũ thiết kế từ mưa rào ∼ dòng chảy, Sử dụng 3 phương pháp tính xác định lưu lượng đỉnh lũ, tổng lượng lũ

Công thức cường độ giới hạn CĐGH:

u = aJ F (1.3)

Từ E tra bảng tìm được S và tính Qmax = SFp (1.4)

Thời gian tập trung nước phụ : 16, 67K L T

E

u

= (1.5) Các hệ số : αlũ = 0,80 ; Kt = 2,0

Công thưc Sokolopski:

t

= (1.6) Trong đó :

t1 : Thời gian nước lên

Công thưc Sokolopski:

Đường quá trình lũ thiết kế được tính theo công thức :

P : Lượng mưa hiệu quả xác định từ quan hệ (X + Pa) ∼ (Y + Zmax)

U : Đường quá trình lưu lượng đơn vị

Bảng 1.15 : Các đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế lưu vực Cho Mo

Tính theo công thức cường độ giới hạn

đã quan trắc trận lũ với các thông số:

Qmax = 415 m3/s ; W1 ngày = 14,1 106m3Kết quả thu phóng đường quá trình lũ thiết kế tại lưu vực Cho Mo

Đường quá trình lũ thiết kế tần suất 1%

+ Tính toán dòng chảy kiệt

Mùa kiệt trên lưu vực được xác định từ tháng 1 đến tháng 8, xác định dòng chảy kiệt phục vụ cho tính toán nhu cầu nước tưới và sử dụng hàng năm trên lưu vực Tần suất kiệt được xác định P=10% dựa vào tài liệu quan trắc trong mùa kiệt, các trạm thủy văn trong vùng như trạm Tân Giang, Cà Giây, Suối Dầu, Đá Bàn kết hợp phân tích lượng mưa tại Khánh Sơn, xác định được lưu lượng lớn nhất dòng chảy kiệt như bảng sau

Bảng 1.16: Kết quả tính toán lưu lượng trong mùa kiệt p =10%

Qmax 10% (m3/s) 9.8 4.1 5.7 21.4 83.6 53.2 86.8

Qtb 10% (m3/s) 1.05 0.37 0.53 0.92 4.02 3.43 4.31

1.2.2.2 Đặc điểm địa hình

a Đặc điểm vùng hồ chứa nước Cho Mo

chỗ rộng nhất trên 1000 m (phía thượng lưu hồ) nằm theo hướng Đông Bắc - Tây Nam

Cao độ lòng suối thay đổi từ + 150 m đến + 160m Trong lưu vực lòng hồ, phía Bắc sườn núi có độ dốc trung bình từ (10 ÷ 30)0 kéo dài ra tận mép sông Sườn đồi phía Nam có độ dốc từ (10 ÷ 30)0, hai bên thung lũng sông gần như đối xứng

- Khu vực đầu mối tạo hồ chứa là một lũng sông hẹp nằm giữa hai dãy núi có cao trình từ (130 ÷ 140)m, sườn núi có độ dốc lớn, tầng phủ mỏng, có điều kiện địa hình thuận lợi để bố trí đập ngăn sông dài khoảng 400m để tạo hồ chứa với dung tích từ (8

÷ 9) triệu m3

- Lòng hồ Cho Mo có dáng hình dải, lũng sông hẹp, thấp, kéo dài theo hướng Đông - Tây Bao quanh lòng hồ về phía Tây, Tây - Bắc là các dãy núi cao 262 - 472m, độ đốc trung bình 10 – 15okéo dài đến tận mép sông

b Đặc điểm địa hình Khu tưới của hồ chứa nước Cho Mo

Khu tưới hồ chứa nước Cho Mo là một dải bình nguyên ven núi chuyển tiếp từ vùng núi xuống vùng đồng bằng Giới hạn từ cao độ +80 m đến +35 m

Với đặc điểm là vùng bình nguyên ven núi, nên khu tưới của hồ Cho Mo có những đặc điểm như sau :

- Khu tưới có độ cao, độ dốc địa hình lớn

- Hướng dốc địa hình từ Bắc xuống Tây Nam

- Mặt bằng bị chia cắt nhiều bởi các suối tự nhiên

Với đặc điểm địa hình như trên khu tưới vừa có yếu tố thuận lợi vừa có những yếu

tố không thuận lợi cho việc bố trí hệ thống kênh mương

1.2.2.3 Đặc điểm địa chất

a, Địa chất lòng hồ

Cấu tạo địa chất tại khu vực lòng hồ từ trên xuống gặp các đơn nguyên địa chất như sau:

hòn tảng có kích thước (0,2 ÷ 0,7)m tương đối tròn cạnh, khá cứng chắc Đất có trạng thái kém chặt nguồn gốc sườn tích (dQ), phân bố đều khắp trên sườn dốc ở cả 2 bờ, chiều dày từ (1,0 ÷ 6,0)m [5, Trang 11]

kém chặt, ít ẩm, nguồn gốc bồi tích (aQ) Lớp đất này phân bố dọc theo hai bên bờ suối với chiều dày (0 ÷ 5,0)m [5, Trang 11]

* Đá gốc:

- Đá Tufriolit, màu xanh trắng, cấu tạo khối, cấu trúc tinh thể vụn đá với nền gắn kết ẩn tinh vi hạt Đá ít nhiều bị phong hóa nứt nẻ chủ yếu với ba mức độ như sau : + Đá phong hóa mạnh, mềm bở nứt nẻ mạnh, có tính thấm và giữ nước cao Nõn khoan lấy lên ở dạng các mảnh vụn đá nhỏ, hầu như bị mất nõn khoan trong quá trình khoan

+ Đá phong hóa vừa màu nâu vàng, tưng đối rắn chắc nhưng bị nứt nẻ mạnh, độ thấm nước lớn Nõn khoan lấy lên dạng thỏi ngắn, cũng bị mất nõn khoan trong quá trình khoan

+ Đá phong hóa nhẹ màu xám xanh, khá rắn chắc, nứt nẻ ít, độ thấm nước nhỏ Đây là loại đá thuận tiện cho việc làm nền công trình

- Pha đá mạch với thành phần chủ yếu là Quăczit, màu trắng đục ít bị nứt nẻ, phân

bố dạng mạch nhỏ, lộ ngay trên mặt đất

b, Địa chất tuyến đập chính

Mô tả địa chất tuyến đập chính như sau:

* Lớp 1: Hỗn hợp đất á sét màu xám nâu, nâu đỏ lẫn dăm sạn và đá cuội, đá dạng

hòn tảng có kích thước (0,2 ÷ 0,7)m tương đối tròn cạnh, khá cứng chắc Đất có trạng thái kém chặt nguồn gốc sườn tích (dQ), phân bố đều khắp trên sườn dốc ở cả 2 bờ, chiều dày từ (3,0 ÷ 6,0)m [5, Trang 13]

đối tròn cạnh, khá cứng chắc Đất có trạng thái kém chặt nguồn gốc bồi tích cổ, phân

bố đều khắp trên sườn dốc ở cả 2 bờ sông, chiều dày từ (0 ÷ 5,0)m [5, Trang 13]

trắng, đốm đỏ, trạng thái chặt vừa đến chặt, cấu tạo khối, phân bố ở cả 2 bên thềm sông, dưới lớp 1, chiều dày từ (0 ÷ 6,5)m ( bờ trái) hoặc có chiều dày trên 10 m (bờ phải) [5, Trang 13]

* Lớp 4: Đá Tufriolit màu xám, xám xanh, đốm trắng, phong hóa nhẹ, nứt nẻ

trung bình, các khe nứt phát triển nhiêù hướng khác nhau Đá có cấu tạo khối, kiến trúc vụn tinh thể, hạt thô Lượng mất nước đơn vị q=0,015-0,024 l/ph.m2 Đá phân bố dưới các lớp 1,2,3,4 và lộ thiên ở lòng sông [5, Trang 13]

Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, đá nền như trên bảng 1.17, 1.18

Bảng 1.17: Các chỉ tiêu cơ lý đất nền tuyến đập [5,trang 13]

Bảng 1.18: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đá nền đập [5,trang 14]

* Cường độ kháng kéo bão hoà Rk kG/ cm2 1,0 8,0

* Cường độ kháng nén bão hoà Rn kG/ cm2 10,0 100,0

* Cường độ kháng cắt khi bão hoà

* Lớp 1: Hỗn hợp đất á sét màu xám nâu, nâu đỏ lẫn dăm sạn và đá cuội, đá hòn

lớn có kích thước (0,2 ÷ 0,7)m tương đối tròn cạnh, khá cứng chắc Đất có nguồn gốc sườn tích (dQ), trạng thái kém chặt Lớp này phân bố trên bề mặt toàn tuyến tràn, chiều dày từ (3,5 ÷ 6,5)m [5, Trang 15]

* Lớp 4: phân bố dưới lớp 1, là đá Tufriolit màu xám, xám xanh, đốm trắng,

phong hóa nhẹ, nứt nẻ trung bình, các khe nứt phát triển theo nhiềù hướng khác nhau

Tên lớp Chỉ tiêu

Đá có cấu tạo khối, kiến trúc vụn tinh thể, hạt thô Khi xây dựng đường tràn cần cố gắng đặt đáy đường tràn trên lớp này để đảm bảo khả năng chịu lực tốt và đồng đều [5, Trang 15]

1.3 Các chỉ tiêu thiết kế hồ chứa

Các thông số cơ bản của hồ chứa theo tài liệu thiết kế như sau:

Bảng 1.19: Thông số chính của công trình [5,trang 83]

2 x 6 518,0 8,22 140,0

4- Cống lấy nước dưới đập

5- Cụm công trình đập dâng

Thông số Đơn vị Giá trị

2.717,5 1.242,5

7570 741,7 57,0

3276 262,18

29

9 Các kênh vượt cấp và kênh nhánh cấp 2

- Tổng chiều dài kênh VC

-Tổng chiều dài các kênh nhánh cấp 2 lấy nước trên

Bảng 1.20: Đường đặc trưng hồ chứa Cho Mo theo TKKT [5,trang 15]

III

Fhồ (tr m2) 0 0.053 0.353 0.652 1.271 1.746 2.543

Vhồ (tr m3) 0 0.219 1.233 2.740 4.361 11.903 22.624

1.4 Hiện trạng khai thác và quản lý

Công trình hồ chứa nước Cho Mo được đưa vào vận hành từ năm 2010 bước đầu

đã đem lại hiệu quả lớn cho việc phát triển kinh tế khu vực hạ du Hằng năm, hồ cung cấp 8.9 triệu m3 nước cung cấp cho các nhu cầu tưới và phát triển hạ du chiếm 60%

nhu cầu nước dùng của hạ du Đến nay với hệ thống kênh tưới trên 50km, hồ điều tiết cấp nước tự chảy cho hơn 1200 ha đất cạnh tác thuộc khu vực Hòn Bồ thôn Phú Nhuận, đây là khu vực nằm trong quy hoạch phát trển thâm canh thuốc lá của tỉnh, đem lại hiệu quả to lớn trong sản xuất nông nghiệp, làm gia tăng năng suất, đảm bảo

cơ cấu cây trồng ổn định cho vùng hạ du

Với dung tích cắt lũ thiết kế của hồ 3.9 triệu m3, từ cao trình 118.65 m đến cao trình 120.87 m Hằng năm, hồ đã góp phần giảm, chậm lũ khoảng 14% tổng lượng lũ thiết kế cho hạ du, đảm bảo an toàn và giảm nhẹ thiệt hại do lũ lụt gây ra trên lưu vực

Tuy nhiên, do nhu cầu phát triển nước hạ du không ngừng gia tăng Trong những năm qua, việc cấp nước trong thời kì mùa cạn đang đần thiếu hụt, mực nước hồ thường xuyên duy trì tại mực nước chết trong các tháng cuối mùa khô, điều này làm ảnh hưởng đến hoạt động nông nghiệp và phát triển kinh tế trên lưu vực

Trong quá trình khai thác vận hành công trình luôn được quan trắc theo định kì các điều kiện kĩ thuật của công trình đầu mối được bảo đảm và vận hành tốt trong các năm qua

1.5.1 Những căn cứ để xác định nhiệm công trình trong thời gian tới

1.5.1.1 Quy hoạch phát triển kinh tế xã hội

Theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Ninh Thuận đến năm

2020, tầm nhìn đến năm 2050, đã được các cấp thẩm quyền thông qua trong quyết định số: 1222/QĐ-TTG của thủ tướng chính phủ phê duyệt ngày 22/7/2011 Theo đó mục tiêu phát triển kinh tế của tỉnh là: Xây dựng Ninh Thuận trở thành điểm đến của Việt Nam trong tương lai, có hệ thống kết cấu hạ tầng đồng bộ, môi trường đầu tư, kinh doanh thông thoáng, có khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu và phòng, tránh thiên tai; kinh tế phát triển nhanh, bền vững theo mô hình kinh tế “xanh, sạch”; chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng công nghiệp và dịch vụ, gắn với việc giải

quyết các vấn đề xã hội, bảo vệ môi trường sinh thái, tạo việc làm, xóa đói giảm nghèo, nâng cao đời sống vật chất, tinh thần cho nhân dân; bảo đảm quốc phòng an ninh, giữ vững ổn định chính trị và trật tự an toàn xã hội

+ Về kinh tế: Tốc độ tăng trưởng tổng sản phẩm GDP giai đoạn 2011 - 2015

đạt 16 - 18%/năm và giai đoạn 2016 - 2020 đạt 19 - 20%/năm; trong đó, giai đoạn

2011 - 2015: Công nghiệp - xây dựng tăng 30 - 31%/năm, nông, lâm, thủy sản tăng 5

- 6%/năm, khu vực dịch vụ tăng 15 - 16%/năm và giai đoạn 2016 - 2020: Công nghiệp - xây dựng tăng 32 - 33%/năm; nông, lâm, thủy sản tăng 6 - 7%/năm, khu vực dịch vụ tăng 16 - 17%/năm [4, Trang 2]

+ Về mặt xã hội: Giảm tốc độ tăng dân số tự nhiên Giai đoạn 2011 - 2015 dân

số tự nhiên tăng khoảng 1,15%/năm và giai đoạn 2016 - 2020 khoảng 1,1%/năm Đến năm 2015 quy mô dân số đạt khoảng 640 - 650 nghìn người và năm 2020 đạt khoảng

740 - 750 nghìn người [4, Trang 3]

Quy hoạch phát triển kinh tế của địa phương gắn liền với quy hoạch nhu cầu dùng nước của hồ chứa Cho Mo Tính đến năm 2050 nhu cầu dùng nước của hồ bao gồm:

Nước dùng tưới cho nông nghiệp với diện tích hơn 1242 ha đất đang canh tác theo quy hoạch không mở rộng diện tích

Nước dùng cho sinh hoạt: Hồ có nhiệm vụ cấp nước sinh hoạt và phát triển tiểu thủ công nghiệp cho dân cư thị trấn Tân Sơn và xã Ninh Sơn

Nước dùng cho phát triển các cụm công nghiệp vừa và nhỏ với quy mô 30-50

ha Trên địa bàn quy hoạch hai cụm công nghiệp đó là Quảng sơn và Tân Sơn

Hồ còn có nhiệm vụ cấp nước duy trì dòng chảy môi trường, cho du lịch và các hoạt động chăn nuôi ở hạ du đoạn từ hồ đến ngã ba sông cái Phan Rang và góp phần gia tăng lượng nước mùa kiệt cho hệ thống sông Cái đảm bảo cấp nước cho khu vực hạ du

1.5.1.2 Căn cứ kịch bản biến đổi khí hậu

Theo công bố kết quả nghiên cứu biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam của bộ tài nguyên môi trường được công bố năm 2012 Theo đó vấn đề biến đổi

khí hậu hiện nay cũng như trong thế kỷ 21 phụ thuộc chủ yếu vào mức độ phát thải nhà kính, tức phụ thuộc vào sự phát triển kinh tế - xã hội Vì vậy các kịch bản biến đồi khí hậu được xây dựng trên các kịch bản phát triển kinh tế - xã hội toàn cầu Dựa trên các yếu tố trên báo cáo đã tổ hợp thành 4 kịch bản biến đổi khí hậu gốc là:A1, A2, B1, B2 Trong đó kịch bản biến đổi khí hậu gốc B2 được khuyến nghị cho các

Bộ, ngành và địa phương làm định hướng để đánh giá tác động biến đổi khí hậu, nước biển dâng và xây dựng kế hoạch ứng phó với biến đổi khí hậu Kịch bản biến đổi khí hậu B2 được đưa ra dựa trên: Dân số tăng liên tục nhưng ở mức độ trung bình, Chú trọng đến các giải pháp địa phương thay vì toàn cầu về ổn định kinh tế, xã hội và môi trường Mức độ phát triển kinh tế trung bình, thay đổi công nghệ chậm và manh mún

hơn các kịch bản B1 và A1 [3, Trang 15]

Trong luận văn lấy kịch bản biến đổi khí hậu gốc B2 để xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến nhu cầu nước dùng và lũ trên lưu vực Theo đó các kịch bản BDKH được đưa ra chi tiết như sau:

a, Về nhiệt độ [3, Trang 34]

Có 3 kịch bản được đưa ra

- Theo kịch bản phát thải thấp: Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm tăng từ 1.6 đến 2.20C trên phần lớn diện tích phía Bắc lãnh thổ và dưới 1.60C ở đại bộ phận diện tích phía nam

- Theo kịch bản phát thải trung bình: Đến cuối thế kỉ 21, nhiệt độ trung bình tăng 2 đến 30C trên phần lớn diện tích cả nươc, riêng khu vực từ Hà Tĩnh đến Quảng Trị có nhiệt độ trung bình tăng nhanh hơn so với các nơi khác Nhiệt độ thấp nhất trung bình tăng 2.2 đến 3.00C, nhiệt độ tăng cao nhất trung bình tăng từ 2.0 đến 3.20C Số ngày có nhiệt độ ca nhất trên 350C tăng từ 15 đến 30 ngày trên phần lớn diện tích cả nước

- Theo kịch bản phát thải cao: Đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm có mức tăng phổ biến từ 2.5 đến trên 3.70C trên toàn bộ lãnh thổ

b, Về lượng mưa [3, Trang 39]

- Theo kịch bản phát thải thấp: Đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa năm tăng phổ biến khoảng trên 6%, riêng khu vực tây nguyên có lượng mưa tăng ít chỉ khoảng 2%

- Theo kịch bản phát thải trung bình: Đến cuối thế kỷ 21, lượng mưa tăng trên hầu hết lãnh thổ mức tăng phổ biến từ 2 đến 7 % riêng khu vực Tây Nguyên và Nam Trung bộ tăng ít hơn, dưới 3%

- Theo kịch bản phát thải cao: Lượng mưa trên lãnh thổ tăng hầu hết khoảng 2 đến 10% Riêng khu vực Tây Nguyên có mức tăng ít hơn, khoảng 1 đến 4%

1.5.2 Tính toán nhu cầu dùng nước

1.5.2.1 Yêu cầu nước tưới cho nông nghiệp

Công trình Hồ chứa Cho Mo theo thiết kế có nhiệm vụ khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn nước của suối Cho Mo để tưới tự chảy cho hơn 1242 ha đất nông

nghiệp chuyên canh

Để xác định được lượng nước dùng cho cây trồng trong các thời kỳ cần căn cứ vào các tài liệu thu thập sau:

- Căn cứ vào điều kiện địa hình, điều kiện đất đai, thổ nhưỡng của khu tưới như:

độ dốc, phạm vi tưới, khả năng thấm, bốc hơi và độ ẩm của đất, để xác định phương thức tưới và mức độ giữ nước sử dụng hiệu quả trong tưới

- Căn cứ vào tập quán canh tác của địa phương: Tập quán canh tác ảnh hưởng đến thời vụ và phân bổ lượng nước tưới trong các thời kỳ Ngoài ra loại cậy trồng cũng ảnh hưởng lớn đến nhu cầu nước dùng của hồ

- Căn cứ vào điều kiện thủy văn nguồn nước và khả năng điều tiết của hồ chứa: Cần xác định nguồn nước tự nhiên cho lưu vực để tính toán lượng nước thiếu cần dùng từ hồ, và phương thức tưới để đáp ứng nhiệm vụ này

- Căn cứ bản quy hoạch phát triển nông, lâm nghiệp và thủy sản của tỉnh đã được phê duyệt theo quyết định số 693/QĐ-UBND của ủy ban nhân dân tỉnh Ninh Thuận phê duyệt ngày 29/3/2013

Khu vực tưới của dự án có diện tích 1242 ha được phát triển theo hướng chuyên canh, diện tích này chủ yếu được trồng mía thời vụ cả năm, chiếm 50% diện tích

Phần diện tích còn lại được trồng thuốc lá vào mùa khô và trồng bông vào mùa mưa Theo tài liệu thu thập tại khu tưới xác định được cơ cấu cây trồng cho các khu tưới như sau:

Bảng 1.21: Cơ cấu cây trồng khu tưới theo thời vụ [5, Trang 36]

Mức tưới cho cây trồng trên lưu vực hiện nay chưa xét đến các điều kiện biến đổi khí hậu được tính toán phân bổ theo các tháng trong năm ứng với thời kì sinh trưởng của cây trồng như sau:

Bảng 1.22 : Nhu cầu nước tưới của các lại cây trồng hiện nay [18]

Theo kết quả nghiên cứu của đề tài khoa học [18] do nhóm tác giả thuộc trường Đại Học Thủy Lợi thực hiện, kết quả đã tính toán nhu cầu tưới các loại cây trồng khi xét đến các kịch bản BDKH đến năm 2050 theo kịch bản biến đổi khí hậu B2 có sự gia tăng so với hiện nay ( Bảng 1.23) như sau:

Bảng 1.23 : Mức độ gia tăng nhu cầu nước tưới của các loại cây trồng đến năm

Dua hấu -8.1 -7.7 -7.0 0.0 3.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -33.3 -10.7 Xoài -9.5 -6.5 -6.0 -2.0 8.8 16.7 33.3 20.0 50.0 0.0 -50.0 -10.5 Rau -6.1 -6.1 -7.0 0.0 5.9 12.9 0.0 15.2 33.3 0.0 -50.0 -11.1 Đậu phộng 0.0 -5.0 -4.7 -1.6 5.1 25.0 0.0 0.0 0.0 -28.6 -33.3 -18.2 Mía -9.3 -8.3 -6.1 -1.7 5.5 17.6 0.0 14.3 0.0 -16.7 -33.3 -11.4

Thuốc lá -8.1 -7.7 -7.0 0.0 3.1 10.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Bông 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -2.9 6.7 5.0 6.0 2.5

Từ kết quả trên xác định lượng nước tưới cho các loại cây ứng với thời vụ theo

kịch bản biến đổi khí hậu đến năm 2050

Bảng 1.24: Lượng nước tưới của các loại cây trồng theo kịch bản biến đổi khí

Bảng 1.25: Mức tưới toàn vụ đối với các loại cây trồng đến năm 2050

Tổng nhu cầu nước tưới trong năm của các loại cây trồng tính đến năm 2050

Bảng 1.26 : Tổng lượng nước tưới của các lại cây trồng đến năm 2050

1.5.2.2 Yêu cầu nước cho công nghiệp

Theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Ninh Thuận đến năm

2020, tầm nhìn đến năm 2050, đề ra kế hoạch tập trung phát triển các khu công nghiệp, cụm công nghiệp địa phương Khu vực nghiên cứu trong giai đoạn từ năm

2016 đến năm 2020 sẽ tập trung phát triển hai cụm công nghiệp Quảng Sơn, Tân Sơn

có cùng quy mô từ 30 -50 ha Khi đó nhu cầu nước cho phát triển khu công nghiệp này tăng cao, đặc biệt trong mùa kiệt khi lượng nước cung cấp từ các sông giảm đáng

kể về số lượng và chất lượng Cụm công nghiệp Quảng Sơn được quy hoạch phát triển ngành công nghiệp sản xuất đồ hộp, chế biến thực phẩm, và các ngành khác Theo tiêu chuẩn TCXDVN 33-2006 mức nước trung bình cho nhu cầu dùng nước cụm công nghiệp là: 45 m3/ha/ngày Như vậy lượng nước dùng cho công nghiệp dao động 1.05 - 1.65 triệu m3/năm

1.5.2.3 Yêu cầu nước sinh hoạt

Theo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Ninh Thuận đến năm

2020, tầm nhìn đến năm 2050, tốc độ tăng dân số tự nhiên giai đoạn 2011 - 2015 dân

số tự nhiên tăng khoảng 1,15%/năm, giai đoạn 2016 - 2020 khoảng 1,1%/năm và ổn định dần đến năm 2050 Kết hợp với chính sách nước sạch nông thôn đang được triển khai của tỉnh đến năm 2020 có khoảng 85% dân số được sử dụng nước sạch trong đó khoảng 64% dân số được sử dụng nước sạch đảm bảo tiêu chuẩn y tế Vì vậy nhu cầu nước sinh hoạt trong khu vực cần được tính đến Khu vực cấp nước của dự án bao gồm toàn xã Ninh Sơn với 10146 nhân khẩu và thị trấn Tân Sơn 11540 Với tốc độ tăng dân số trung bình 1.1%/năm , dân số đến năm 2050 của khu vực dự án ước đạt:

Lượng nước được dùng cho các hoạt động công cộng và tiểu thủ công nghiệp rải rác được tính theo phần trăm Max

Kcc : % lượng nước dùng trong các hoạt động công cộng ( 10%-20%)

-15 %)

Tổng lượng nước dùng sinh hoạt trong năm:

Wsh = (4823+1736)*365= 2.39 triệu m3

1.5.2.4 Nước cho môi trường, du lịch và nuôi trồng thủy sản

Trong thời kỳ mùa kiệt lượng nước tưới cung cấp cho nông nghiệp chủ yếu được cung cấp thông qua kênh lấy nước dẫn đến khu tưới, lượng nước này hồi quy lại dòng

chảy ít, điều này dẫn đến dòng chảy hạ du công trình không có, làm ảnh hưởng đến môi sinh và các hoạt động chăn nuôi phía hạ du đập Vì vậy cần phải tính toán duy trì dòng chảy môi trường và phục vụ các hoạt động chăn nuôi phía hạ du Lượng nước này được tính toán qua điều tra môi sinh, và các hoạt động hạ du Trong luận văn do không có tài liệu điều tra nên lấy theo phương pháp tính của các hồ đã được vận hành

và tính toán Hiện nay có 2 phương pháp ước lượng được dùng phổ biến:

+ Theo chỉ số dòng chảy kiệt 95%

Theo phương pháp này, lưu lượng tối thiểu được tính với các cấp lưu lượng

- Lưu lượng bình quân 3 tháng nhỏ nhất ứng với tần suất 95%

- Lưu lượng bình quân tháng nhỏ nhất ứng với tần suất 95%

- Lưu lượng bình quân ngày nhỏ nhất ứng với tần suất 95%

+ Theo phương pháp Tennant

Dòng chảy môi trường tính theo phương pháp Tennant tính cho 2 mùa lũ và mùa kiệt theo số % của chuẩn dòng chảy năm Qo tại tuyến tính toán tùy theo yêu cầu bảo vệ môi trường đối với dòng sông ở mức tốt, vừa phải, hay kém Lưu lượng trung bình Qo tại tuyến đập là 1.20 m3/s, từ đó tính được dòng chảy cần thiết đề duy trì điều kiện theo bảng dưới đây:

Bảng 1.27: Lưu lượng nước cấp từ hồ cho môi trường và các hoạt động nuôi

trồng thủy sản

Tỉ lệ phần trăm tính

trên Qo

Qmôi trường (m3/s) Qkg (m

Trong luận văn chọn Q môi trường = 10% Q0 = 0.12 m3/s cho các tháng mùa kiệt

1.5.2.5 Tổng nhu cầu dùng nước đến năm 2050

Tổng nhu cầu dùng nước trên toàn hạ du được tính toán đến tuyến công trình đầu mối của hồ Cho Mo được xác định bằng tổng nhu cầu nước dùng cho nông nghiệp, nước dùng sinh hoạt, nước dùng cho công nghiệp, môi trường và các hoạt động khác của hạ du