ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP đảm bảo AN TOÀN đập đất TRÊN địa bàn TỈNH BÌNH THUẬN

An toàn hồ chứa không phải chỉ giải quyết về mặt công trình mà công tác tổ chức quản lý, vận hành góp phần lớn vào việc đảm bảo an toàn cho toàn bộ cụm công trình đầu mối, cho vùng hạ du hồ đảm bảo tăng tuổi thọ công trình, thực hiện tốt việc tính toán trong phần kỹ thuật công trình. Vì luận văn có hạn, tác giả tạm đưa ra một số giải pháp phi công trình cần thiết cho vận hành an toàn hồ chứa. Về nhận thức: Trước tiên phải tăng cường tuyên truyền đến các cấp các nghành, toàn thể cán bộ, đảng viên và nhân dân về tính cấp bách cần thiết phải đảm bảo an toàn hồ chứa. Đối với nhân dân phải thường xuyên tuyên truyền, vận động để nhân dân cùng tham gia quản lý công trình, không xâm phạm đến an toàn công trình. Về mặt luật: Hồ chứa ngày càng chiếm số lượng lớn, an toàn hồ chứa là đặc biệt quan trọng, là loại công trình đặc thù liên quan đến lới ích quốc gia trên phạm vi rộng lớn, nhiều nghành, nhiều địa phương. Cần sớm xây dựng, ban hành pháp lệnh Bảo vệ, sử dụng và quản lý hồ chứa. Sớm nghiên cứu ban hành cơ chế chính sách để thực hiện công tác an toàn hồ chứa đi đôi với việc có các biện pháp chế tài nghiêm khắc đối với vi phạm các qui định về quản lý an toàn hồ chứa. Thành lập các hội đồng quản lý an toàn đập cấp quốc gia, lưu vực và tỉnh, thành để tham mưu kịp thời cho Chính Phủ, Bộ nghành, địa phương thực hiện tốt chức năng quản lý về an toàn hồ chứa.

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN ĐẬP ĐẤT TRÊN

ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH THUẬN3.1 Quan điểm, lý luận về an toàn đập

1) Hồ chứa là loại công trình tạo nguồn nước thông dụng và quan trọng nhất:

Phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt đối với vùng Đông Nam Bộ nóichung và tỉnh Bình Thuận nói riêng Khác với nhiều loại công trình hạ tầng kháckhi bị sụp đổ thì thiệt hại chủ yếu chỉ trong phạm vi tại chỗ, hồ chứa bị vỡ tạo radòng nước có sức tàn phá cực kỳ lớn trên cả vùng rộng lớn ở hạ du Các hồ chứathủy lợi trong vùng nghiên cứu chủ yếu được xây dựng từ sau 1975 Việc xây dựng

và quản lý hồ chứa thời gian qua đã được thực hiện bởi một số các cơ quan từ Trungương đến Địa phương, dân sự và quân đội, vì thế cũng chưa có một chuẩn mựcchung về quản lý chất lượng Hơn nữa sự hiểu biết về vùng đất này trước khi xâydựng đồng loạt các hồ còn nhiều hạn chế, chẳng hạn đất đắp đập, khí tượng thủyvăn,… Chính vì thế nhiều vấn đề đã và đang nảy sinh đối với các hồ chứa

2) An toàn hồ chứa vẫn còn là vấn đề lớn: Mặc dù đã được kế thừa kiến thức và

kinh nghiệm nhiều năm của thế giới và trong nước, kỹ thuật hồ chứa vẫn là loạiphức tạp nhất trong số các loại công trình thủy lợi Các đặc điểm chung về hồ chứa

đã nêu trên cho thấy rằng an toàn hồ chứa trong vùng nghiên cứu còn nhiều tồn tạicần được giải quyết

3) Hồ chứa được coi là an toàn khi: Hồ đảm bảo đầy đủ nhiệm vụ được giao

trong trạng thái làm việc ổn định bình thường của cả cụm đầu mối cũng như củatừng hạng mục công trình Trong tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu, thời tiết cónhiều diễn biến phức tạp, mưa lũ khó lường, vượt ra ngoài quy luật thông thườngnhư hiện nay, vấn đề bảo đảm an toàn hồ chứa cần được sự quan tâm hơn nữa củacác nhà khoa học đầu ngành về thuỷ lợi trong công tác cần nghiên cứu đề xuất cácbiện pháp xử lý, nâng cao, bảo vệ để phòng tránh mọi sự cố và thảm họa, học viên

tự xem đó là một nhiệm vụ của đề tài mà học đã có nhiều trăn trở Qua nghiên cứu,học viên đề nghị cần quan tâm các biện pháp sau đây:

3.2 Đề xuất các giải pháp đảm bảo an toàn đập đất

3.2.1 Giải pháp phi công trình

An toàn hồ chứa không phải chỉ giải quyết về mặt công trình mà công tác tổchức quản lý, vận hành góp phần lớn vào việc đảm bảo an toàn cho toàn bộ cụmcông trình đầu mối, cho vùng hạ du hồ đảm bảo tăng tuổi thọ công trình, thực hiệntốt việc tính toán trong phần kỹ thuật công trình Vì luận văn có hạn, tác giả tạm đưa

ra một số giải pháp phi công trình cần thiết cho vận hành an toàn hồ chứa

* Về nhận thức: Trước tiên phải tăng cường tuyên truyền đến các cấp các

nghành, toàn thể cán bộ, đảng viên và nhân dân về tính cấp bách cần thiết phải đảmbảo an toàn hồ chứa Đối với nhân dân phải thường xuyên tuyên truyền, vận động

để nhân dân cùng tham gia quản lý công trình, không xâm phạm đến an toàn côngtrình

* Về mặt luật: Hồ chứa ngày càng chiếm số lượng lớn, an toàn hồ chứa là đặc

biệt quan trọng, là loại công trình đặc thù liên quan đến lới ích quốc gia trên phạm

vi rộng lớn, nhiều nghành, nhiều địa phương Cần sớm xây dựng, ban hành pháplệnh Bảo vệ, sử dụng và quản lý hồ chứa Sớm nghiên cứu ban hành cơ chế chínhsách để thực hiện công tác an toàn hồ chứa đi đôi với việc có các biện pháp chế tàinghiêm khắc đối với vi phạm các qui định về quản lý an toàn hồ chứa Thành lậpcác hội đồng quản lý an toàn đập cấp quốc gia, lưu vực và tỉnh, thành để tham mưukịp thời cho Chính Phủ, Bộ nghành, địa phương thực hiện tốt chức năng quản lý về

an toàn hồ chứa

* Về công tác tổ chức nhân sự: Bô máy tổ chức theo mô hình Công ty hoạt

động công ích hiện nay là phù hợp Nhân sự quản lý vận hành hồ chứa phải là kỹ sưthủy lợi chuyên nghành được đào tạo, tập huấn nâng cao trình độ và cấp chứng chỉ

về quản lý an toàn hồ chứa

*Các vấn đề khác:

- Xây dựng cơ sở dữ liệu: Phục hồi tài liệu cơ bản (tài liệu điều tra, khảo sát, xây dựng) Xây dựng phần mềm quản lý các thông số kỹ thuật hồ chứa Xây dựng

phần mềm quản lý vận hành hồ nhằm đảm bảo an toàn vào mùa lũ và sử dụng tối ưunguồn nước dự trữ vào mùa khô.

- Ban hành và tuân thủ quy trình vận hành: Các hồ nhất thiết phải có quy trình vận hành do cấp có thẩm quyền ban hành Phải tuân thủ quy trình vận hành, theo

dõi có hệ thống hoạt động của hồ Phải cấp đủ kinh phí cơ bản duy tu, bảo trì, sửachữa nhỏ, lớn

- Trang thiết bị: Đủ trang thiết bị tối thiểu cho công tác quản lý, vận hành.

Tiến tới hiện đại công cụ quản lý vận hành, nhất là các thiết bị quan trắc

- Trồng rừng, tăng cường thảm thực vật Có các biện pháp chống hoang mạc

hóa Ổn định cuộc sống của cư dân vùng hồ nhằm giảm thiểu sự phá rừng

- Tăng cường công tác dự báo khí tượng thủy văn cho các vùng Nâng cao

chất lượng dự báo, dự báo đến các tiểu vùng nhỏ

- Xây dựng các trung tâm ứng cứu sự cố: Xây dựng ở cấp quốc gia, khu vực

và cấp tỉnh nhằm xử lý các tình huống sự cố công trình đầu mối hồ chứa

3.2.2 Giải pháp công trình

3.2.2.1 Giải pháp tăng khả năng tháo lũ cho hồ chứa

Để đảm bảo an toàn đập trong mưa lũ, một vấn đề quan trọng là cần giảm mựcnước lũ trong hồ càng thấp càng tốt Để giảm được mực nước lũ cần tăng khả năngtháo lũ của hồ chứa Có nhiều giải pháp làm tăng khả năng tháo lũ của hồ chứa, nhưtăng khả năng tháo lũ của tràn chính, bổ sung tràn phụ, tràn sự cố …

a, Giải pháp tăng khả năng tháo lũ tràn chính

Công thức chung tính toán khả năng tháo lũ của tràn là:

2 / 3 0

2 H g mB

Hình 3.1: Tràn sự cố hồ Thanh Lanh - Vĩnh Phúc

2) Tràn sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gây vỡ (gọi tắt là kiểu tràn tự vỡ)

Nguyên lý hoạt động: Nước tràn qua đỉnh đập, gây xói mái hạ lưu và từ đóthân đập đất trên ngưỡng tràn sự cố sẽ tự vỡ Thiết bị bảo vệ mái hạ lưu thích ứngđảm bảo nhiệm vụ vỡ khi có nước tràn qua, nhưng lại không bị xói mòn gây hỏngmái

Hình 3.2: Cắt dọc Tràn sự cố hồ Easoup Thượng - Đắc Lắc

* Ưu điểm: Đơn giản, tiện cho vận hành, có thể thiết kế vỡ từng đoạn theo

mức độ cần tháo xả khẩn cấp khác nhau Việc phục hồi đập tạm trên ngưỡng sau xả

lũ không có khó khăn gì

* Nhược điểm: Sau nhiều năm không sử dụng thân đập chặt, mái đập có cây

mọc nhiều vì vậy khi nước tràn qua với lớp chảy mỏng khó có thể gây vỡ đập được

Vị trí vỡ, phạm vi vỡ có tính ngẫu nhiên không khống chế được Để khắc phụcnhược điểm này, người ta làm đường dẫn xói trên mặt đập xuống mái hạ lưu(thường là rãnh)

* Điều kiện sử dụng: Dùng với địa hình có yên ngựa thấp, nhưng không quá

rộng để làm tràn tự do và nền tương đối tốt (vì khi đó cột nước tràn, lưu tốc dòngchảy không nhỏ)

3) Tràn sự cố kiểu gây vỡ bằng năng lượng thuốc nổ (gọi tắt là kiểu nổ mìn gây vỡ)

Nguyên lý hoạt động: Tràn sự cố kiểu gây vỡ đập đất bằng năng lượng thuốc

nổ ( gọi tắt là kiểu nổ mìn gây vỡ) có nguyên lý hoạt động là sử dụng năng lượngthuốc nổ bằng các phương pháp nổ mìn hiện đại gây vỡ đập

Hình 3.3: Cắt dọc Tràn sự cố hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh

*Ưu điểm: Công trình có kết cấu đơn giản, vận hành thuận tiện và có biện

pháp chủ đông gây vỡ đập Qúa trình xói gây vỡ đập là chủ động không cần phải cónhiều thời gia để vỡ và vỡ hết nên tràn nhanh chóng tham gia tháo lũ Tràn sự cốkiểu nổ mìn gây vỡ có thể cơ giới hóa trong thi công, dễ dầm chặt nên quá trình cốkết của đập khó gây lún nứt và đảm bảo ổn định của đập

* Nhược điểm: Khi có sự cố xảy ra thì toàn bộ khối lượng xây dựng tràn hầu

như bị phá hoại, khối lượng xây dựng lại không nhỏ và khó đáp ứng được nhiệm vụđón con lũ tiếp sau một cách kịp thời khi sự cố diễn ra đầu mùa lũ Quá trình vỡđập phụ thuộc hoàn toàn vào thuốc nổ, vì vậy việc bảo quản thuốc nổ cũng như hệ

thống lỗ mìn hoặc buồng mìn đặt trong đập phải thường xuyên, liên tục Vì nếu cótrục trặc ở một trong những khâu này thì khi gặp lũ vược thiết kế đập tràn sự cố sẽkhông hoàn toàn chức năng của nó, do đó đe dọa an toàn của toàn bộ công trình.Thời gian, thời điểm tạo nổ gây vỡ đập hoàn toàn phụ thuộc vào chủ quan củangười quản lý nên phải thường trực theo dõi lũ và chuẩn bị sẵn sàng cho công tác nổmìn.

* Điều kiện áp dụng: Điều kiện địa chất có khả năng chống xói tốt( ngưỡng

tràn nằm trên nền đá phong hóa vừa và ít), điều kiện địa hình không có yên ngựarộng và thuận lợi, nếu làm các loại tràn sự cố khác khối lượng sẽ rất lớn

Những công trình hồ chứa lớn có nhu cầu an toàn phòng lũ cao, công trìnhđang nghiên cứu làm tràn bổng sung (hoặc tràn sự cố) với lưu lượng tràn lớn đều cóthể áp dụng hình thức tràn sự cố kiểu nổ mìn gây vỡ

4) Tràn sự cố kiểu có cửa van tự động

Trên ngưỡng tràn bố trí cửa van tự động Cửa van gồm một tấm phẳng thường

bố trí quay xung quanh trục nằm ngang Khi có lũ vượt thiết kế, cửa van tự động lật

và việc tháo xả khẩn cấp được thực hiện (hình 3.4)

Hình 3.4: Tràn sự cố kiểu cửa van tự động

* Ưu điểm:

- Khả năng tháo lớn, tính chủ động cao

- Tự động tháo lũ khẩn cấp; Không phải phục hồi sau xả lũ khẩn cấp

Trên ngưỡng tràn sự cố có đắp 1 đập nhỏ bằng đất, phần hạ lưu của đỉnh đập

có tường chắn tạo bể chứa gia tải Đáy đập có lớp kẹp cát tạo mặt trượt Đỉnh có bốtrí các ống xi phông thông với bể chứa gia tải Khi mực nước vượt miệng ống xiphông, nước chảy vào bể Bể gia tải đầy nước sẽ gây trượt mái đập vỡ (Hình 3.5)

Hình 3.5: Tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất.

6) Tràn sự cố kiểu dẫn xói gây vỡ đập đất

Đập đất tạm trên ngưỡng tràn, phía hạ lưu đập có khối đất dễ xói trôi Phíatrên đập có bố trí các ống xi phông Miệng vào của ống ngang MNLTK Khi nước

hồ vượt MNLTK, nước sẽ chảy qua các ống gây xói mái hạ lưu đập Đến khi đậpmất ổn định và vỡ, thì tràn sự cố bắt đầu làm việc ( Hình 3.6) Loại này chưa đượcdùng rộng rãi

Hình 3.6: Tràn sự cố kiểu gây dẫn xói gây vỡ đập đất.

7) Tràn sự cố kiểu cầu chì

Trên ngưỡng tràn bố trí các cấu kiện chắn nước rời rạc nhưng khít nước Cáccấu kiện này có kích thước như nhau hoặc khác nhau Giữa chúng với nhau và giữachúng với ngưỡng tràn có thiết bị đệm khít nước Khi mực nước lũ trong hồ vượtquá 1 giới hạn nào đấy, cấu kiện ( cầu chì) này bị lật xuống nhờ đó mà tháo được lũkhẩn cấp Sau mỗi lần hoạt động cần khôi phục lại khối cầu chì này

Cầu chì có thể là bê tông, bê tông cốt thép hoặc các thùng (hình 3.7)

Hình 3.7: Tràn sự cố kiểu cầu chì

8) Tràn sự cố kiểu cửa mở nhanh

Trên ngưỡng tràn đặt các tấm phẳng chắn nước có chiều cao nhỏ (không vượtquá 1m) Khi mực nước lũ trong hồ chứa vượt quá mực nước khống chế nào đó, hệthống bản và cột đỡ sập xuống, nhờ đó mà tháo được lũ khẩn cấp (hình 3.8)

Hình 3.8: Tràn sự cố kiểu cửa mở nhanh

9)Tràn sự cố kiểu Đập tràn ngưỡng dạng zích zắc (Labyrinth, Piano)

Đập tràn labyrinth là đập tràn có ngưỡng dạng zích zắc trên mặt bằng Cácdạng mặt bằng thường thấy của loại đập này là (1) móng ngựa, (2) Chữ V Trongđiều kiện mặt bằng thuận lợi còn có thể bố trí labyrinth theo tuyến hình móng ngựahay chữ V Với cách bố trí này sẽ làm tăng khả năng tháo rất lớn

Một trong số các dạng mặt bằng thường được sử dụng nhất trong thực tế củađập Labyrinth được giới thiệu ở (hình 3.9), có thể coi đây là dạng cơ bản có tínhchất nguyên lý của loại đập này

+ Ưu điểm:

- Khả năng tháo lớn, tính trung bình trong quá trình tháo lũ lưu lượng quaLabyrinth bằng 2-3 lần tràn thẳng, khéo bố trí còn có thể cho lưu lượng lớn hơn;

- An toàn tháo lũ rất cao;

- Có thể vừa tăng khả năng tháo vừa tăng khả năng tích nước, rất thích hợpcho vùng nghiên cứu

+ Khả năng ứng dụng:

Loại đập tràn kiểu labyrinth được coi là rất thích hợp trong các điều kiện sau đây:

- Thích hợp cho những tràn có mặt bằng đầu tràn rộng, nông, thuận lợi cho bốtrí đập mà không tăng kinh phí;

- Đối với các tràn đã xây dựng với hình thức tiêu năng máng phun có thể sẽthuận lợi cho dạng tràn này, vì có thể tăng lưu lượng xả sau đập mà không phải cảitạo bộ phận tiêu năng phòng xói;

- Có thể ứng dụng tràn labyrinth tăng khả năng tháo, thay cho tràn sự cố;Tuy vậy, cần phải thận trọng áp dụng loại tràn này với các vùng có nhiều cỏ,rác Lúc này tràn labyrinth cần có mặt cắt thích hợp để hạn chế cỏ rác vướng đầutràn, làm giảm đáng kể khả năng tháo của tràn

3.2.2.2 Giải pháp giảm lũ đến hồ chứa

Giải pháp công trình làm giảm lũ đến hồ chứa là giải pháp làm thêm hồ chứanước phía thượng lưu tạo thành liên hồ chứa dạng bậc thang Liên hồ chứa vừa tăngkhả năng điều tiết cấp nước cho hạ lưu, vừa tăng khả năng điều tiết lũ của lưu vực,

đo đó làm giảm lũ đến của hồ hạ lưu

3.2.2.3 Giải pháp chuyển nước lưu vực

Là giải pháp xây dựng tuyến kênh, hoặc công trình hồ chứa, đập chắn ngăn vàthu một phần lũ của lưu vực hồ chứa chuyển về lưu vực khác, do vậy giảm lũ cho

hồ chứa

3.2.2.4 Giải pháp cho nước tràn qua đập chắn

Là giải pháp cho nước tràn trực tiếp qua đập đất khi lũ về vượt khả năng củacông trình tháo lũ Thường chỉ áp dụng cho các hồ chứa có dung tích nhỏ, đập thấp

Khi áp dụng phải đảm bảo đập không bị xói lở Vì vậy phải gia cố mái hạ lưu đập:Trải bạc qua đập, đặt các máng tạm qua đập hoặc đập được trồng cỏ rắn chắc.Giải pháp này ít khi thực hiện trong thực tế.

3.2.2.5 Giải pháp xử lý những vấn đề hư hỏng đập đất

Trong phần 1.4 về những vấn đề hư hỏng của đập đất đã nêu nguyên nhântừng loại hư hỏng Trong phần này tác giải chỉ nêu tóm tắc một số nội dung giảipháp, không nêu lại nguyên nhân hư hỏng

b Hư hỏng do thấm xói ngầm trượt lở mái hạ lưu

- Xử lý thấm của thân đập bằng phương pháp: Sân phủ sét /Thảm sét; khoanphụt truyển thống (khoan phụt thông thường); khoan phụt cao áp; Hào bê tông - sét;các biện pháp cừ (cừ cọc khoan nhồi, cừ thép, cừ bê tông cốt thép, cừ bê tông cốtthép ứng suất trước…); Biện pháp cọc đất + xi măng + sét

- Xử lý tại vị trí sạt lở hạ lưu: Bằng tổ hợp kết cấu tường chắn bằng đá xây, kếthợp với khung bê tông lấp đầy bằng đá lát/rọ đá

(a) (b)

Hình 3.10: Cấu tạo tường chống thấm bằng phương pháp khoan phụt cao áp

(a) Vị trí tường (cột XM-Đ), (b) Bố trí các cột đất

Hình 3.11: Sơ đồ dây chuyền công Hình 3.12: Ứng dụng cừ bê tông cốt

nghệ thi công khoan phụt cao áp ứng suất trước chống thấm

Hình 3.13: Tường hào chống thấm bằng hỗn hợp sét - xi măng

Hình 3.14 Thi công thảm sét địa Hình 3.15 Cấu tạo mái đập chống thấm

kỹ thuật bằng vật liệu thảm sét đia kỹ thuật

c Hư hỏng do nước rút nhanh gây trượt mái thượng lưu phá vỡ kết cấu bảo vệ mái

Xử lý mái theo đúng quy định về thiết kế, xử lý tầng lọc ngược đảm bảo yêu

cầu kỹ thuật Vật liệu đá hộc lát khan/chít mạch hoặc bê tông tấm lát.

d Hư hỏng do mối gây ra

- Diệt mối cánh môi trường lân cận đập Đây là biện pháp hạn chế mối cánh từ môi trường lân cận đập bay vào để làm tổ Biện pháp diệt cũng tiến hành như biện

pháp diệt các tổ mối nổi, nửa nổi nửa chìm và tổ chìm Tuy nhiên các tổ mối này chỉcần tiến hành diệt mà không cần lấp bịt các khoang rỗng của tổ mối Phạm vi diệtcác tổ mối ở lân cận đập tính từ hai vai đập trở ra 100m và 50m tính ở phía chân hạ

du của đập

- Diệt mối cánh trên đập: Các đập, nhất là thuỷ điện thường được chiếu sáng

ban đêm, điều này có ý nghĩa quan trọng đối với những loài mối bay giao hoan phânđàn ban đêm (đèn điện thu hút mối cánh bay vào trong đập) Vì vậy diệt mối cánhcần dùng các bẫy đèn xung quanh đập

e Hư hỏng do trượt lở bờ hồ gây sóng xung kích, do gió bão gây ra làm tràn nước qua đỉnh đập

Nguyên nhân: Từ trước tới nay, các công trình thủy lợi cũng như các công

trình xây dựng khác như giao thông, kiến trúc… ở nước ta thường chỉ được quyhoạch, thiết kế và xây dựng đảm bảo với sức chịu tải trong giới hạn kinh tế kỹ thuậtnhất định, cho nên khi thiên tai vượt quá giới hạn dự kiến, nó trở nên bất thường vớicông trình Vì vậy, mức độ thiệt hại do thiên tai : bão, lũ, trượt lở đất… đối với các

công trình xây dựng ở vùng nghiên cứu trong một, hai thập kỷ gần đây ngày một giatăng và ngày càng thảm khốc Thiên tai vượt quá khả năng chịu tải của các côngtrình theo thiết kế trong nghiên cứu này gọi là thiên tai bất thường.

*Biện pháp xử lý

- Căn cứ khả năng xuất hiện mưa lớn, gió mạnh nguy hiểm do bão và áp thấpnhiệt đới đổ bộ, gây ra hệ quả lũ lớn, lũ quét, sạt lở đất…phá hủy các công trình, đedọa tính mạng và đời sống nhân dân phụ thuộc vào điều kiện địa hình của từngvùng từ đó đánh giá khả năng làm việc của đập đất và tràn xả lũ, đồng thời tínhđược tần suất có thể xảy ra để điều tiết lại hồ chứa cho phù hợp

- Trượt lở đất xảy ra bất ngờ và mạnh mẽ vào mùa mưa bão, có liên quan tớicác hoạt động dân sinh, kinh tế, gây thiệt hại to lớn về người và của, nó là một dạngthiên tai bất thường (TTBT) theo ba dạng: lở đất đá, trựơt thuần túy và trượt dòng.Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về hình thái, động lực, cơ chế và các yếu tố ảnhhưởng đến hiện tượng trượt lở đất, đã xác định được các yếu tố ảnh hưởng chínhcủa hiện tượng này là: khí hậu, chế độ thuỷ văn; địa hình khu vực; cấu trúc địa chất

và tính chất cơ lý các lớp đất đá ở sườn dốc; điều kiện địa chất thuỷ văn; sự pháttriển các quá trình và hiện tượng địa chất động lực ngoại sinh kèm theo; và các hoạtđộng nhân sinh Hiện tượng trượt lở đất xảy ra khi sự cân bằng của khối đất đá trênsườn dốc bị phá hủy Theo nghiên cứu của PGS TS Nghiêm Hữu Hạnh và KSNguyễn Xuân Hùng Áp dụng phương pháp ma trận định lượng (Quantified MatrixMethod - QMM), xác định hệ số mức độ nguy hiểm do trượt lở đất gây nên K, dotác động tổng hợp của các yếu tố gây ra trượt lở Trên cơ sở của hệ số mức độ nguyhiểm, cấp độ nguy cơ trượt lở có thể được phân chia thành 5 cấp từ cấp I đến cấp V,như bảng 3.1

Bảng 3.1: Cấp độ nguy cơ trượt lở áp dụng cho vùng duyên hải miền Trung

4 IV 55%  K < 75% Nguy cơ trượt lở cao

- Các thông số đầu vào tính toán là các thông số về mái dốc đất đá thu thập từcác tài liệu điều tra, khảo sát tại vị trí tính toán Kết quả tính toán cho hệ số Ktt sosánh với K trong bảng 2-1 xác định được cấp độ nguy cơ trượt lở đất, đã được xâydựng và kiểm chứng bằng các tài liệu thực tế tại khu vực nghiên cứu Vì vậy, có thểxem chúng như là một công cụ dùng để dự báo nguy cơ xảy ra trượt lở đất ở MiềnTrung nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng

g Hư hỏng do lớp gia cố bảo vệ mặt đập bị hư hỏng

Biện pháp xử lý: Bóc bỏ hết lớp đất bị no nước, đắp lại lớp đất đảm bảo theoyêu cầu kỹ thuật Gia cố mặt đập bằng Bê tông cốt thép đảm bảo yêu cầu tải trọnggiao thông trên mặt đập và đảm bảo yêu cầu chống thấm

h Hư hỏng do rảnh thoát nước tiếp giáp giữa đập và sườn đồi

- Nguyên nhân: Rảnh thoát nước tiếp giáp giữa đập và sườn đồi thiết kế nhỏkhông đảm bảo khả năng thoát nước, rảnh thoát nước bị hư hỏng, do quản lý khôngkiểm tra để cỏ rác đất cả làm tắt dòng chảy tất cả vấn đề trên làm nước chảy vàođỉnh đập, vào mái thượng hạ lưu gây xói lở làm mất an toàn đập

- Giải pháp: Thiết kế tính toán mặt cắt mương đảm bảo thoát nước sườn đồi,đảm bảo ổn định, quản lý chặt chẻ đá, rác từ sườn đồi rơi xuống không để tắtmương, đảm bảo thoát nước tốt

3.3 Kết luận chương 3

Đề xuất các biện pháp đảm bảo an toàn đập trên địa bàn tỉnh Bình Thuận vềquản điểm, về cơ sở lý luận an toàn đập, giải pháp về công tác quản lý vận hành …Đồng thời, cũng nêu lên được vài giải pháp an toàn đập và những biện pháp cụ thể

xử lý việc hư hỏng của đập đất có thể xảy ra trên địa bàn tỉnh Bình Thuận Việcnâng cao an toàn của đập đất phụ thuộc vào việc nâng cao của nhiều mặt như tiêuchuẩn an toàn thiết kế, thi công, quản lý vận hành và khai thác nên các nhóm giảipháp đảm bảo an toàn hồ chứa phải đồng thời

Nhằm cụ thể hóa việc tính toán và đề xuất biện pháp điển hình cho Hồ chứanước Sông Quao, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận một cách chi tiết vàđược trình bày tại Chương 4 của Luận văn.

Chương 4

TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP ĐIỂN HÌNH CHO HỒ CHỨA

NƯỚC SÔNG QUAO, TỈNH BÌNH THUẬN

4.1 Giới thiệu chung về công trình

Công trình thủy lợi hồ chứa nước Sông Quao, tỉnh Bình Thuận được Nhànước đầu tư xây dựng hoàn thành đưa vào khai thác sử dụng năm 1997 Đây làcông trình mang ý nghĩa kinh tế, chính trị rất lớn cho quá trình phát triển của tỉnh.Tuy nhiên, do công trình được thiết kế trong thời kỳ đất nước còn nhiều khó khăn,các tiêu chuẩn, quy trình đầu tư xây dựng công trình nói chung và thủy lợi nói riêngcòn nhiều bất cập Công trình có quy mô lớn lại nằm ở vùng duyên hải cực NamTrung Bộ, nơi có các điều kiện tự nhiên rất khắc nghiệt và phức tạp Do đó, hiện tạicông trình không tránh khỏi sự hư hỏng và xuống cấp cục bộ, cần thiết phải xem xétđầu tư sửa chữa nâng cấp theo các qui trình mới nhằm đảm bảo ổn định lâu dài, pháthuy được nhiệm vụ công trình và nâng cao hiệu quả khai thác, để vừa phát huy tối

đa hiệu quả đầu tư và duy trì, phát triển bền vững nguồn tài nguyên nước của lưuvực Sông Quao, là nhánh sông chính của Sông Cái chảy ra cửa biển Phan Thiếttrong điều kiện biến đổi khí hậu toàn cầu

Nhiệm vụ công trình theo thiết kế: Đảm bảo cấp nước cho 8.120 ha ruộngvới mức tưới đảm bảo P=75% và cấp nước cho dân sinh huyện Hàm Thuận Bắc vàThành Phố Phan Thiết Thực tế hiện nay công trình đang cấp nước cho tưới cho9200ha/vụ Cấp nước sinh hoạt cho thành phố Phan Thiết là triệu 13 triệu m3

4.1.1 Vị trí địa lý của công trình

- Vùng công trình đầu mối: Nằm ngay trên Sông Quao, vị trí công trình nằmtrong khoảng: Từ 11005’ đến 110015’ vĩ độ Bắc, 108005’ đến 108015’ kinh độ Đông,thuộc xã Hàm Trí, huyện Hàm Thuận Bắc, cách ngã ba hạ lưu Sông Cái 25km (tínhtheo tuyến Sông Quao hiện hữu), cách Quốc lộ 28 Phan Thiết (Bình Thuận) - DiLinh (Lâm Đồng) 0,6 km và cách biển khoảng 30km (tính theo tuyến đường Quốc

Lộ 28)

Hình 4.1: Bản đồ vị trí hồ chứa nước Sông Quao, tỉnh Bình Thuận

HỒ SÔNG QUAO

Hình 4.2: Hồ chứa nước Sông Quao trên bản đồ Google Earth

4.1.2 Các thông số của công trình

* Hồ chứa:

- Diện tích lưu vực Sông Quao đến tuyến Đập : 296 km2

- Diện tích lưu vực sông Đan Sách : 120 km2

- Dòng chảy trung bình nhiều năm Q0 : 3,52m3/s

- Dòng chảy năm ít nước Q75% : 2,60 m3/s

- Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm W0 : 111 x 106 m3

- Tổng lượng dòng chảy năm ít nước W75% : 82 x 106 m3

- Lưu lượng lũ thiết kế Qmưa 1952 : 1.620 m3/s

- Tổng lượng lũ thiết kế W mưa 1952 : 160 x 106 m3

- Lượng mưa bình quân lưu vực Sông Quao : 1.500 mm

- Lượng mưa bình quân lưu vực sông Đan Sách : 1.900 mm

- Mực nước gia cường thiết kế : +91,02 m

- Mực nước chết : +72,00 m

- Dung tích toàn bộ : 73 x10 m

- Dung tích chết : 5,7 x106 m3

- Dung tích hữu ích : 67.3 x106 m3

- Diện tích mặt hồ (ứng vói MNDBT) : 6,8 km2

Hình 4.3: Hình ảnh lòng hồ và đầu mối hồ chứa nước Sông Quao (Ảnh năm 1997

Hình 4.4: Bình đồ lòng hồ và các công trình đầu mối hồ Sông Quao

* Đập chính: Gồm hai nhánh: Nhánh trái dài 470m, nhánh phải dài 416m Hình

thức kết cấu đập đất đồng chất, chống thấm qua nền bằng chân khay giữa Máithượng lưu đập được gia cố bằng đá lát khan dày 25  30cm, bên dưới là các lớpdăm lọc dày 30cm và cát lọc dày 20cm Dưới lớp cát lọc có đắp lớp gia trọng bằngcát cuội sỏi đào móng đập và đá vụn Mái hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, bên dưới có

lớp gia tải bằng cát cuội sỏi lòng sông dày trung bình 1m Đỉnh đập được gia cố

bằng bê tông nhựa đường thâm nhập dày 7cm, bên dưới là lớp dăm dày 15cm.Thượng lưu đỉnh đập có bố trí tường chắn sóng, hạ lưu có bố trí gờ chắn bánh xebằng đá xây vữa M100

- Hệ thống tiêu thoát nước thân và nền đập gồm 2 đống đá tiêu nước bố trí ởchân thượng hạ lưu đập, cao trình đỉnh các đống đá ở +74,00m Thân đập phía hạlưu đập có bố trí đệm tiêu nước bằng đá dăm dày 80cm nối tiếp với đống đá và lớpgia tải hạ lưu

- Phía thượng lưu đống đá tiêu nước thượng lưu có bố trí tường nghiêng vàsân phủ chống thấm bằng đất, cao trình mặt sân phủ ở +70,00m, bên trên có đắp lớpbảo vệ dày 2m

- Cao trình cơ thượng hạ lưu đập : + 82,00m

- Cao trình đỉnh đống đá tiêu nước thượng, hạ lưu : +74,00m

- Hệ số mái đống đá hạ lưu mái trong m1=1,0; mái ngoài m2=1,5

- Hệ số mái đống đá thượng lưu mái trong m1=2,0; mái ngoài m2=1,5

- Hình thức kết cấu đập đất đồng chất, chống thấm qua nền bằng chân khaygiữa Mái thượng lưu đập được gia cố bằng đá lát khan dày 20cm, bên dưới là cáclớp dăm, cát lọc dày 15cm

- Mái hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, bên dưới có lớp gia tải bằng cát cuội sỏilòng sông dày trung bình 0,5m

- Đỉnh đập được gia cố bằng bê tông nhựa đường thâm nhập dày 7cm, bêndưới là lớp đá dăm dày 15cm Thượng, hạ lưu đỉnh đập có bố trí gờ chắn bánh xebằng đá xây vữa M100

- Tiêu thoát nước hạ lưu dạng tiêu nước áp mái nối tiếp với đệm tiêu nướcbằng đá dăm trong thân đập.

*Đập phụ 1: Chiều dài đỉnh đập: 150 m, chiều cao đập lớn nhất: 25 m, bố trí

đệm tiêu nước ở cao trình: + 73,00m, mái thượng lưu: m1=3.0, m2 = 3.5, cao trình

cơ thượng, hạ lưu: + 80,00 m, mái hạ lưu : m1=3.0, m2 = 3.5

Hình 4.5: Đập chính nhánh phải hồ chứa nước Sông Quao

* Đập phụ 2: Chiều dài đỉnh đập: 50 m, chiều cao đập lớn nhất: 0.4 m, kết cấu đập

bằng đá xây, hình thức tường chắn

* Đập phụ 3: Hình thức kết cấu đập đất đồng chất, chống thấm qua nền bằng chân

khay giữa Chiều dài đỉnh đập: 325 m, được gia cố bằng bê tông nhựa đường thâmnhập dày 7cm, chiều cao đập lớn nhất: 12 m, mái thượng lưu: m =3.0, gia cố bằng

đá lát khan dày 20cm Mái hạ lưu: m =2.75, được trồng cỏ bảo vệ, bên dưới có lớp

gia tải bằng cát cuội sỏi lòng sông dày trung bình 0,5m., Tiêu thoát nước hạ lưu

dạng tiêu nước áp mái nối tiếp với đệm tiêu nước bằng đá dăm trong thân đập

* Cống lấy nước: Tuyến cống lấy nước đặt ở đập phụ 1 Cống được xây dựng bằng

kết cấu BTCT, mặt cắt ngang cống hình chữ nhật, kích thước BxH = (2x2.5)m Vanđiều tiết dạng van phẳng bằng thép đặt trong tháp cống bằng BTCT Cao độ ngưỡngcống: + 68,00 m, cao độ tường đầu cống: + 74,00 m, cao độ sàn tháp cống: + 92,70

m, lưu lượng thiết kế qua cống: 13,5 m3/s, Chiều dài cống lấy nước:137,5 m

* Tràn xả lũ: Bằng kết cấu BTCT, hình thức tràn có cửa, gồm 3 cửa cung 3(6x9)m,

nối tiếp với dốc nước và tiêu năng dạng mũi phun Bên trên ngưỡng tràn có bố tríthiết bị đóng mở bằng tời điện

4.2 Tính toán đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn cho đập Sông Quao

4.2.1 Tính toán điều tiết lũ, kiểm tra an toàn hồ chứa hiện trạng.

4.2.1.1 Mục đích tính toán:

- Kiểm tra an toàn trong phòng chống lũ của hồ chứa theo tài liệu dòng chảy

lũ cập nhật đến hiện tại và theo tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế hiện hành

4.2.1.2 Nội dung tính toán:

- Cập nhật, tính toán số liệu lũ thiết kế, kiểm tra, lũ vượt kiểm tra đến thờiđiểm hiện tại

- Tính toán điều tiết lũ với tràn xả lũ hiện trạng, xác định các mực nước lũ

- Xác định cao trình đỉnh đập tính toán ứng với các mực nước lũ, so sánh vớicao trình đỉnh đập hiện trạng, từ đó đánh giá hồ chứa có đảm bảo an toàn haykhông

4.2.1.3 Phương pháp tính toán:

- Nguyên lý tính toán điều tiết lũ dùng phương trình cân bằng nước Phươngpháp tính toán bằng lập bảng và thử dần Việc thử dần được thực hiện tự động trongExcel.

- Tính toán xác định các thông số sóng do gió trong hồ theo phương pháp đồthị của Cưlốp Xác định cao trình đỉnh đập theo TCVN 8216-2009

4.2.1.4 Trường hợp tính toán:

- Tính toán điều tiết lũ cho các trường hợp sau:

+ Tính toán với lũ thiết kế và lũ kiểm tra;

+ Tính toán với lũ kiểm tra vượt tần suất;

+ Tính toán với lũ thiết kế và tràn xả lũ bị kẹt 1 cửa van

4.2.1.5 Số liệu tính toán:

- Cấp công trình: Theo QCVN 04-05: 2012, công trình thuộc cấp II

- Các chỉ tiêu thiết kế: tra theo QCVN 04-05: 2012 và TCVN 8216-2009

+ Tần suất lũ thiết kế: PTK =1%

+ Tần suất lũ kiểm tra: PKT =0,2%

+ Theo QCVN 04-05: 2012, với hồ Sông Quao là cấp II, nếu xâydựng tràn sự cố thì tần suất lũ thiết kế tràn sự cố sẽ là tần suất kiểm tra tương ứngvới cấp công trình cao hơn 1 cấp - tương ứng cấp I, tra bảng được : PVKT = 0,1%

+ Tần suất gió thiết kế ứng với MNDBT : P=25%

+ Tần suất gió thiết kế ứng với MNLTK : P= 2%

+ Chiều cao an toàn đập ứng với MNDBT : a= 1,2+ Chiều cao an toàn đập ứng với MNLTK : a= 1,0+ Chiều cao an toàn đập ứng với MNLKT : a= 0,3

- Đường quá trình lũ đến ứng với các tần suất được thu phóng theo trận lũđiển hình trạm Sông Lũy năm 5/XI/1996 có Q = 1180m3/s, W = 73,05  106m3 theophương pháp cùng tần suất Kết quả thu phóng lũ thiết kế thể hiện ở bảng Phụ lục 1

- Đường quan hệ địa hình lòng hồ Z~V trong bảng Phụ lục 2

- Thông số tràn: 01 tràn chính có cửa van điều tiết

+ Bề rộng tràn : B = 3x6 = 18m;

Bảng 4.1: Kết quả tính toán điều tiết lũ, trường hợp hiện trạng

Hình 4.7: Đồ thị quá trình lũ đến và lũ xả - đại diện trường hợp tràn hiện trạng Bảng 4.2: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập, trường hợp hiện trạng

Trường hợp nước lũMực

Cao trìnhđỉnh đậptính toán

Cao trìnhđỉnh đậphiện trạng

Cao trìnhđỉnh TCS Kết luận

- MNLTK tính toán tương đương với MNLTK trước đây là +91.02;

- MNLKT của hồ trước đây chưa được tính toán;

- Cao trình đỉnh đập hiện trạng đã đảm bảo an toàn trong 2 trường hợp ứngvới MNDBT và MNLTK;

- Cao trình đỉnh đập hiện trạng không đảm bảo trường hợp ứng với MNLKT(cao trình MNLKT cao hơn cao trình đỉnh đập 14cm, mà theo quy phạm cần thấphơn tối thiểu 30cm)

- MNLVKT- P0.1% cao hơn đỉnh đập và TCS hiện trạng nên hồ mất an toàn

- Trường hợp với lũ thiết kế, tràn bị kẹt 1 cửa, MNL vẫn thấp hơn cao trìnhđỉnh đập nên hồ vẫn an toàn

- Kiểm tra an toàn của đập đất hiện trạng theo các mực nước Các chỉ tiêu cơ

lý của đập được xác định bằng khoan khảo sát đập hiện trạng (không lấy theo chỉtiêu thiết kế ban đầu) để phù hợp đúng với thực tế

- Kiểm tra giới hạn mực nước lũ cao nhất mà đập hiện trạng vẫn đủ an toàntheo TCVN 8216-2009, K=1,15, phục vụ việc xác định tiêu chí thiết kế tràn sự cố

Tính thấm: Qúa trình thấm được mô hình hóa bằng cách giải phương trình vi

phân cơ bản của dòng thấm theo phần tử hữu hạn Qúa trình này được thực hiện trênmáy vi tính bằng phần mềm SEEP/W của công ty phần mềm GEO-SLOP - Canada

Tính ổn định: Có nhiều phương pháp tính toán ổn định mái dốc, ở đây này ta

dùng phương pháp Bishop

Phương pháp tính toán áp dụng trong luận văn là sử dụng phần mềmGeoStudio, Modul Slope/W của Canada.

4.2.2.3 Mặt cắt tính toán

Tính toán cho 01 mặt cắt đại diện tại lòng sông Thông số mặt cắt như sau

- Cao trình đỉnh đập đất đắp: 92,70 m

- Cao trình đỉnh tường chắn sóng : 93,70 m

- Hệ số mái thượng lưu: m = 2.8 & 3.5

- Hệ số mái hạ lưu: m = 3.0 & 3.0

- Cao trình đỉnh đống đá tiêu nước 74,00m

- Hệ số mái thượng lưu đống đá: m = 1.0

Thượng lưu MNDBT, ở hạ lưu có

3 Thượng lưu MNLNTK, ở hạ lưu là

mực nước ứng với Qx ảthiết kế Cơ bản Hạ lưu

4 Thượng lưu MNLmax, ở hạ lư u là

mực nước ứng với Qx ả tương ứng Đặc biệt Hạ lưu

5

Thượng lưu MNDBT, ở hạ lưu là

MN trung bình trong thời kỳ cấp nước Bộ phận tiêu nước trong đập làm việc không bình thường

Đặc biệt Hạ lưu

6 Mực nước

rút nhanh Thượng lưu là MNLNTK rút xuốngđến mực nước khai thác ổn định

phải giữ trong thiết kế MNDBT

MNHL tương ứng với Qx ả thiết kế

Cơ bản Thượng lưu

MNHL ứng với Qx ả tương ứng.

Đặc biệt Thượng lưu

8 Thượng lưu là MNDBT rút xuống MNC Mực nước hạ lưu tương ứng

với Qx ả khi tháo nước từ hồ

Đặc biệt Thượng lưu

9 Động đất

Thượng lưu là MNDBT, ở hạ lưu làmực nước trung bình trong thời kỳ cấp nước, có xét đến động đất cấp 7

Đặc biệt Thượng lưu

Các chỉ tiêu cơ lý dùng trong tính toán thấm và ổn định như sau :

Bảng 4.4: Các chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập (tài liệu khảo sát địa chất năm 2010)

K (m/s )

+ J - Gradien cột nước cục bộ ở dòng thấm thoát ra

+ Jk = 1.10 - Gradien cột nước tới hạn cục bộ đối với đất sét (đối với côngtrình cấp II)

+ Việc tính toán độ bền thấm cục bộ của nền đá được tính theo công thức:

V ≤ Vk+ V - Vận tốc thấm trong khe nứt của nền đá

+ Vk = 50 cm/s - Vận tốc thấm tới hạn trong các khe nứt của nến đá

Bảng 4.6: Kết quả tính toán thấm cho các đập

(10 -6 m 3 /s/m)

Q (10 2 m 3 /năm)

0.005 0.007 0.009 0.011 0.013

5.0e-07 1.0e-06 1.5e-06 2.0e-06 2.5e-06

c) Biểu đồ lưu tốc thấm

Hình 4.9: Sơ đồ thấm và biểu đồ Građien, biểu đồ lưu tốc thấm đập chính phải

* Kết quả tính toán ổn định

Kết quả chi tiết thể hiện ở các Phụ lục 5 Tổng hợp kết quả trong Bảng 4.7

Bảng 4.7: Kết quả tính toán Kminmin cho các trường hợp

Mặt cắt

tính toán

Trường hợp tính toán

K min min

[K min min ] Tổ hợp Thượng

Trường hợp 6 1.875 1,15 Đặc biệt

* Kết luận:

- Kết quả tính toán ở trên cho thấy đập hiện trạng đảm bảo an toàn, ổn định

về thấm và trượt mái theo tiêu chuẩn cho phép trong tất cả các trường hợp tính toán

- Trường hợp MNLmax = 92,40m, đập vẫn đảm bảo an toàn trượt với

KHL=1,197 > [K] = [1,15], tuy nhiên mức độ lớn hơn không nhiều Vì vậy chọnMNLmax = 92,40m là mực nước lũ lớn nhất để đảm bảo an toàn đập

4.2.3 Tính toán các phương án tràn sự cố hồ Sông Quao.

4.2.3.1 Sự cần thiết phải làm tràn sự cố hồ Sông Quao

- Với tài liệu thủy văn được cập nhật đến hiện nay, lưu lượng đỉnh lũ lớn hơn

so với lưu lượng đỉnh lũ thiết kế ban đầu;

- Tiêu chuẩn tính toán tăng lên so với thời điểm thiết kế ban đầu (theo quyphạm mới);

- Hồ hiện tại mới chỉ được thiết kế với lũ thiết kế, chưa được thiết kế với lũkiểm tra;

- Qua tính toán kiểm tra, hồ không đảm bảo an toàn với lũ kiểm tra P=0,2%

và lũ vượt kiểm tra P=0,1%;

- Để hồ chứa đảm bảo an toàn, căn cứ các tài liệu cơ bản và điều kiện thực tếcông trình thì phương án nâng cấp đập đất sẽ rất tốn kém và không khả thi bằngviệc xây dựng tràn sự cố

- Theo QCVN 04-05: 2012, với hồ Sông Quao là cấp II, thì không bắt buộcphải xây dựng tràn sự cố nhưng được bố trí tràn sự cố khi có luận cứ thoả đáng vàđược chủ đầu tư chấp thuận Hồ Sông Quao có tầm quan trọng bậc nhất của tỉnhBình Thuận về cấp nước nước sinh hoạt, công nghiệp, du lịch và các nghành dịch

vụ khác của thành phố Phan Thiết Đồng thời hạ lưu của hồ là vùng rất đông dân cưcủa huyện Hàm Thuận Bắc và Thành phố Phan Thiết, nếu xảy ra sự cố ảnh hưởngrất lớn đến tính mạng, tài sản người dân và ảnh hưởng nghiêm trọng đến phát triển

kinh tế xã hội của tỉnh Bình Thuận Vì vậy, việc bố trí tràn sự cố cho hồ Sông Quao

là rất cần thiết

4.2.3.2 Tiêu chuẩn lũ và tiêu chí thiết kế tràn sự cố

* Tiêu chuẩn lũ:

Theo kết quả tính toán các trường hợp ở mục 4.2.1, đã xác định được lũ thiết

kế tràn sự cố là lũ vượt kiểm tra P=0,1%;

* Tiêu chí chung thiết kế tràn sự cố:

Tràn sự cố phải đảm bảo hồ chứa, đập đất hiện trạng (không nâng cấp đậpđất) an toàn theo quy chuẩn và tiêu chuẩn hiện hành (QCVN 04-05: 2012 và TCVN8216-2009)

* Tiêu chí cụ thể thiết kế tràn sự cố:

Để tính toán kích thước tràn sự cố, cần xác định mực nước xả sự cố MNXSC và mực nước lũ khống chế - MNLKC

MNXSC là mực nước lũ mà khi đó tràn sự cố bắt đầu làm việc

- MNLKC là mực nước lũ giới hạn lớn nhất trong hồ mà hồ chứa làm việctrong trạng thái an toàn (cụ thể ở đây là xét đến sự làm việc an toàn của đập đất vàbài toán đặt ra là không nâng cấp đập đất)

- Do hồ hiện trạng việc thiết kế chưa đề cập đến lũ kiểm tra nên MNDBT

=89,00m  MNXSC  MNLTK=91,05m Nếu chọn MNXSC thấp thì tràn sự cốlàm việc thường xuyên hơn và khi đó hồ chứa an toàn hơn, tuy nhiên cũng phảithường xuyên sửa chữa lại tràn sự cố hơn

- Theo TCVN 8216, để đảm bảo an toàn cho đập đất thì mực nước lũ lớnnhất trong hồ cần thấp hơn cao trình đỉnh đập tối thiểu 0,3m, khi đó MNLKC92,40m Ngoài ra, theo phần tính toán ổn định đập đất ở sau thì MNL = 92,40mcũng là giới hạn để đập đất đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn Vì vậy chọnMNLKC= 92,40m

4.2.3.3 Đề xuất các phương án tràn sự cố

* Điều kiện địa hình làm tràn sự cố :

Tại khe núi vai trái đập chính nhánh trái hồ sông Quao có eo núi rộngkhoảng 150m có địa chất là đá phong hóa đến 4 rất tốt, cao trình không cao lắm(khoảng Từ +94,00m đến +110m) nên khối lượng đào đất đá không qúa nhiều, kinhphí xây dựng tràn sự cố sẽ không cao Đồng thời, nếu xây dựng tràn sự cố tại vị trínày dòng chảy hạ lưu qua một đoạn ngắn sẽ nhập và nhánh chính rất phù hợp Vìvậy, nếu xây dựng tràn sự cố có chiều rộng trong khoảng 100m đến 150m tại vị trínày là hợp lý

* Đề xuất các phương án làm tràn sự cố:

Có nhiều kiểu tràn sự cố, tuy nhiên, căn cứ theo điều kiện địa hình, điều kiệnhiện trạng công trình và điều kiện thực tế quản lý vận hành, đề nghị chọn 2 phương

án tràn sự cố để tính toán và so sánh lựa chọn như sau:

+ Phương án 1: tràn sự cố kiểu tự do;

Mục đích tính toán là xác định cao trình ngưỡng tràn và chiều rộng tràn

-Bs hợp lý

* Nội dung tính toán

Qúa trính tính toán gồm các bước:

+ Ứng với mỗi MNXSC, giả thiết các giá trị Bsc, tính toán điều tiết lũvới sự kết hợp của tràn chính và tràn sự cố xác định được MNLtương ứng;

+ Lập quan hệ Bs ~ MNL tương ứng với mỗi MNXSC;

+ Phân tích lựa chọn Bs và MNXSC hợp lý

* Phương pháp tính toán:

Nguyên lý tính toán điều tiết lũ dùng phương trình cân bằng nước Phươngpháp tính toán bằng lập bảng và thử dần Việc thử dần được thực hiện tự động trongExcel.

* Kết quả tính toán:

- Tính toán cụ thể được thể hiện trong các bảng của Phụ lục 6 Quá trình lũđến và lũ xả đại diện trường hợp tràn sự cố kiểu tự do ở Hình 4.10 Tổng hợp kếtquả tính toán được ở Bảng 4.8 và Hình 4.11

Hình 4.10: Đồ thị quá trình lũ đến, lũ xả-đại diện trường hợp tràn sự cố kiểu tự do

Bảng 4.8: Kết quả tính toán điều tiết phương án tràn sự cố kiểu tự do

92,40

Hình 4.11: Đồ thị quan hệ bề rộng tràn sự cố kiểu tự do Bs ~ MNL

* Phân tích và lựa chọn:

Ta thấy với mỗi phương án cao trình MNXSC sẽ có một phương án Bs hợp

lý sao cho MNL = MNKC Trường hợp chọn Bs nhỏ hơn thì MNL > MNKC và hồchứa không đảm bảo đủ an toàn theo quy phạm Trường hợp Bs lớn hơn thì MNL <MNKC và hồ chứa sẽ an toàn hơn, tuy nhiên khi đó chi phí xây dựng tràn sự cốcũng lớn hơn Do đó, cân bằng điều kiện kinh tế và kỹ thuật, từ kết quả tính toántrên chọn được 3 phương án ng và Bs hợp lý là:

+ ng = 90,00m và Bs =80m;

+ ng = 90,50m và Bs =120m;

+ ng = 90,10m và Bs =200m;

Cả 3 phương án trên đều đảm bảo điều kiện về kỹ thuật Vì vậy cần so sánh

về điều kiện kinh tế của 3 phương án

Phân tích định tính ta thấy:

+ Phương án ng thấp, Bs nhỏ thì: móng công trình phải đào sâu nhưng bềrộng nhỏ, khối lượng xây dựng công trình (bê tông, BTCT, …) nhỏ, trànthường xuyên làm việc hơn nên phải sửa chữa sau lũ nhiều hơn.

+ Phương án ng cao, Bs lớn thì: móng công trình phải đào nông hơnnhưng bề rộng lớn hơn, khối lượng xây dựng công trình (bê tông, BTCT,

…) lớn, tràn ít phải làm việc hơn nên ít phải sửa chữa sau lũ

Về định lượng, sơ bộ xác định chi phí xây dựng tràn sự cố 3 phương án trên(bao gồm chi phí xây dựng ban đầu và chi phí sửa chữa qui về thời điểm xây dựngban đầu) như sau :

Bảng 4.9: Chi phí xây dựng các phương án tràn sự cố kiểu tự do

PA ng Bs xây dựngChi phí

ban đầu

Chi phísửa chữa(sơ bộ)

Tổng chiphí

Từ phân tích định tính và định lượng trên, chọn phương án tràn sự số kiểu tự

- Mục đích tính toán là xác định PA cao trình ngưỡng tràn và chiều rộng tràn– Bs hợp lý

* Nội dung tính toán

Qúa trính tính toán gồm các bước:

+ Ứng với mỗi phương án cao trình ngưỡng tràn sự cố, giả thiết cácgiá trị Bsc, tính toán điều tiết lũ với sự kết hợp của tràn chính vàtràn sự cố xác định được MNL tương ứng;

+ Lập quan hệ Bs ~ MNL tương ứng với mỗi PA ng;

+ Phân tích lựa chọn phương án ng và Bs hợp lý

* Phương pháp tính toán:

Nguyên lý tính toán điều tiết lũ dùng phương trình cân bằng nước Phươngpháp tính toán bằng lập bảng và thử dần Việc thử dần được thực hiện tự động trongExcel

* Kết quả tính toán:

- Tính toán cụ thể được thể hiện trong các bảng của Phụ lục 7 Quá trình lũđến và lũ xả đại diện trường hợp tràn sự cố kiểu tự do ở Hình 4.13 Tổng hợp kếtquả tính toán được ở Bảng 4.10 và Hình 4.14

Hình 4.13: Đồ thị quá trình lũ đến và lũ xả-đại diện trường hợp tràn sự cố

kiểu tự vỡ

Bảng 4.10: Kết quả tính toán điều tiết phương án tràn sự cố kiểu tự vỡ

ng Bs Qlũ max Qxả max hính Qxả max SC Hsc MNL MNLKC

Hình 4.14: Đồ thị quan hệ bề rộng tràn sự cố kiểu tự vỡ Bs ~ MNL

* Phân tích và lựa chọn:

Ta thấy với mỗi phương án cao trình ngưỡng tràn sự cố kiểu tự vỡ sẽ có mộtphương án Bs hợp lý sao cho MNL  MNKC Trường hợp chọn Bs nhỏ hơn thìMNL > MNKC và hồ chứa không đảm bảo đủ an toàn theo quy phạm Trường hợp

Bs lớn hơn thì MNL < MNKC và hồ chứa sẽ an toàn hơn, tuy nhiên khi đó chi phíxây dựng tràn sự cố cũng lớn hơn Do đó, cân bằng điều kiện kinh tế và kỹ thuật, từkết quả tính toán trên chọn được 3 phương án ng và Bs hợp lý là:

+ ng = 89,00m và Bs =60m;

+ ng = 89,50m và Bs =80m;

+ ng = 90,00m và Bs =110m;

Cả 3 phương án trên đều đảm bảo điều kiện về kỹ thuật Vì vậy cần so sánh

về điều kiện kinh tế của 3 phương án

Phân tích định tính ta thấy:

+ Phương án ng thấp, Bs nhỏ thì: móng công trình phải đào sâu nhưng bềrộng móng nhỏ, khối lượng xây dựng công trình (bê tông, đá xây, đất đắp,cát, …) nhỏ;

+ Phương án ng cao, Bs lớn thì: móng công trình phải đào nông hơn nhưng

bề rộng móng lớn hơn, khối lượng xây dựng công trình (bê tông, đá xây,đất đắp, cát …) lớn;

+ Các phương án đều có cũng cao trình đỉnh đất trên ngưỡng tràn (91,00m)nên tần suất xả lũ là như nhau, số lần phải khối phục tràn là như nhau Tuynhiên, phương án ng thấp thì chiều cao đập tự vỡ cao, do đó khối lượng(đất, cát …) để khôi phục tràn sau xả lũ lại trạng thái ban đầu là lớn hơn

Về định lượng, sơ bộ xác định chi phí xây dựng tràn sự cố 3 phương án trên(bao gồm chi phí xây dựng ban đầu và chi phí sửa chữa qui về thời điểm hiện tại)

Bảng 4.11: Chi phí xây dựng các phương án tràn sự cố kiểu tự vỡ

PA ng Bs xây dựngChi phí

ban đầu

Chi phísửa chữa(sơ bộ)

Tổng chiphí