Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng tà pao tỉnh bình thuận

ii LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài “Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng Tà Pao tỉnh Bình Thuận“ được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệ

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định /

Tác giả luận văn

Huỳnh Thị Thiên Hương

ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài “Nghiên

cứu khả năng điều tiết của đập dâng Tà Pao tỉnh Bình Thuận“ được hoàn thành với sự

giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của các thầy cô giáo Khoa Công trình, cán bộ Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thủy lợi

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân đã hết lòng giúp đỡ, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn

Đặc biệt, tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Quý,

là người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này

Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo Công ty TNHH MTV KTCTTL Bình Thuận đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả có thể hoàn thành khóa học và luận văn một cách tốt nhất

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã động viên tinh thần, khích lệ để tác giả hoàn thành tốt luận văn

Với thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn./

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG VÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO ĐẬP DÂNG 3

1.1 Khái niệm, nhiệm vụ và điều kiện áp dụng của đập dâng 3

1.1.1 Khái niệm, nhiệm vụ 3

1.1.2 Ưu, nhược điểm 3

1.1.3 Điều kiện áp dụng 4

1.2 Phân loại đập dâng 4

1.2.1 Theo vật liệu làm đập 4

1.2.1.1 Đập gỗ 4

1.2.1.2 Đập đá tràn nước 4

1.2.1.3 Đập bằng rọ đá 5

1.2.1.4 Đập hỗn hợp bê tông, bê tông cốt thép - vật liệu địa phương 5

1.2.1.5 Đập cao su 6

1.2.2 Theo hình thức ngưỡng tràn 7

1.2.3 Theo hình thức tháo xả lũ 8

1.2.4 Theo giải pháp tiêu năng 8

1.2.4.1 Tiêu năng đáy 8

1.2.4.2 Tiêu năng mặt 9

1.2.4.3 Tiêu năng phóng xa 9

1.2.5 Theo điều tiết lưu lượng có cửa van hay không có cửa van 10

1.2.6 Theo hình thức giữa ổn định 11

1.3 Tổng quan các loại đập dâng đã được ứng dụng trên thế giới và Việt Nam 12

1.3.1 Tình hình xây dựng đập dâng trên thế giới 12

1.3.2 Tình hình xây dựng đập dâng ở Việt Nam 15

1.4 Tổng quan các loại đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận 17

1.4.1 Hiện trạng các công trình đập dâng 17

iv

1.5 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng 22

1.5.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu diện tràn: 22

1.5.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van bằng tràn có cửa van 23

1.5.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu tràn thẳng sang zích zắc 23

1.5.3.1 Ngưỡng tràn Labyrinth 24

1.5.3.2 Ngưỡng tràn phím tràn Piano (PKW) 27

1.6 Kết luận chương 1 29

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG 30

2.1 Đặt vấn đề 30

2.2 Yêu cầu đặt ra 32

2.3 Nghiên cứu các giải pháp nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng 32

2.3.1 Tạo nguồn nước cân bằng cho đập dâng 33

2.3.1.1 Làm ao, bàu nước tích nước dự trữ nước cho đập dâng 33

2.3.1.2 Làm kênh chuyển nước lưu vực về cho đập dâng 33

2.3.2 Nâng cấp, mở rộng quy mô của đập dâng hiện có 34

2.3.2.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van thành tràn có cửa van 34

2.3.2.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu độ tràn 40

2.3.2.3 Nâng cao một phầnngưỡng tràn, một phần làm cửa van điều tiết 41

2.3.2.4 Nâng cao ngưỡng tràn, mở rộng khả năng tháo của bãi ở hai bên để tháo một phần lưu lượng lũ 42

2.3.2.5 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu ngưỡng tràn 42

2.4 Các tiêu chí đặt ra để lựa chọn giải pháp 48

2.5 Kết luận chương 2 49

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG TÀ PAO 50

3.1 Giới thiệu chung về công trình đập dâng Tà Pao 50

3.1.1 Vị trí địa lý 50

3.1.2 Nhiệm vụ công trình và các thông số chính 50

3.1.3 Điều kiện tự nhiên 55

3.1.3.1 Điều kiện địa hình 55

3.1.3.2 Điều kiện địa chất 55

3.1.3.3 Đặc trưng dòng chảy lũ 55

3.1.4 Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội 56

3.2 Sự cần thiết phải đầu tư nâng cao năng lực điều tiết đập dâng Tà Pao 56

3.2.1 Nhu cầu dùng nước tương lai 57

3.2.1.1 Nhu cầu cấp nước hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 58

3.2.1.2 Nhu cầu dùng nước các khu công nghiệp huyện Hàm Tân 60

3.2.1.3 Nhu cầu chuyển, cấp nước cho lưu vực sông Phan 61

3.2.2 Xác định dung tích điều tiết và mực nước để nâng cao ngưỡng tràn 61

3.3 Các giải pháp hợp lý để nâng cao năng lực điều tiết đập dâng 62

3.4 Tính toán và lựa chọn giải pháp hợp lý 62

3.4.1 Phương án 3: Thay tràn không có cửa van thành tràn có cửa van 62

3.4.1.1 Tính toán điều tiết lũ .62

3.4.1.2 Tính toán ổn định .66

3.4.2 Phương án 4: Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi một phần ngưỡng tràn thực dụng sang ngưỡng Piano 69

3.4.2.1 Tính toán điều tiết lũ 69

3.4.2.2 Tính toán ổn định 72

3.4.3 So sánh, lựa chọn phương án 75

3.5 Kết luận chương 3 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Một số dạng đập gỗ 4

Hình 1.2 Một số dạng đập đá tràn nước 5

Hình 1.3 Một số dạng đập bằng rọ đá 5

Hình 1.4 Đập bê tông - vật liệu địa phương 5

Hình 1.5 Đập cao su trên sông vùng trung du 6

Hình 1.6 Đập cao su trên sông suối vùng núi 6

Hình 1.7 Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn 7

Hình 1.8 Một số hình thức ngưỡng tràn 7

Hình 1.9 Một số hình thức tháo xả đập dâng 8

Hình 1.10 Các hình thức tiêu năng đáy 8

Hình 1.11 Các hình thức tiêu năng mặt 9

Hình 1.12 Các hình thức mũi phun trong tiêu năng phóng xa 10

Hình 1.13 Một số loại van trên mặt thường được sử dụng 10

Hình 1.14 Một số loại đập trong lực cải tiến 11

Hình 1.15 Các dạng mặt cắt đập trụ chống chắn nước 11

Hình 1.16 Các dạng mặt cắt đập trụ chống tràn nước 12

Hình 1.17 Các đập dâng trên thế giới 13

Hình 1.18 Các dạng đập cao su 13

Hình 1.19 Đập cao su loại lá chắn (Shield type rubber dam) 14

Hình 1.20 Đập tràn Labyrinth trên thế thới 14

Hình 1.21 Đập dâng ngưỡng tràn thực dụng, đỉnh rộng ở Việt Nam 16

Hình 1.22 Đập dâng cao su ở Việt Nam 16

Hình 1.23 Đập dâng Phước Hòa ở Bình Phước 17

Hình 1.24 Đập dâng Văn Phong ở Bình Định 17

Hình 1.25 Đập dâng Đồng Mới, huyện Bắc Bình 19

Hình 1.26 Phía thượng lưu đập dâng Cô Kiều, huyện Hàm Tân 20

Hình 1.27 Hình thức tràn ngưỡng cong ( Hồ Tuyền Lâm – Đà Lạt) 23

Hình 1.28 Hình thức cấu tạo tràn labyrinth kiểu ngưỡng răng cưa 24

Hình 1.29 Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn zích zắc đặc biệt 24

Hình 1.30 Các dạng đỉnh tràn zích zắc 25

Hình 1.31 Mô hình tràn Sông Móng 26

Hình 1.32 Mô hình 1/2 tràn Phước Hòa 27

Hình 1.33 Hai mô hình nghiên cứu đập tràn phím Piano của giáo sư F Lempérière 27

Hình 1.34 Mô hình đập tràn phím Piano Văn Phong 28

Hình 2.1 Sơ đồ cấp nước cho đập dâng bằng ao, bàu nước 33

Hình 2.3 Chuyển hình thức tràn tự do sang tràn có cửa van 34

Hình 2.4 Đập cao su trên ngưỡng tràn cũ 36

Hình 2.5 Hình dang khối blog tổng quát tính toán bằng bê tông cốt thép 37

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí tràn cầu chì trên ngưỡng tràn cũ 37

Hình 2.7 Đập Saloun (Bình Thuận) trước và sau lúc đặt tràn cầu chì 38

Hình 2.9 Nâng cao mực nước bằng tấm gập mở nhanh 38

Hình 2.8 Cửa van tự lật 39

Hình 2.10 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn 40

Hình 2.11 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn có phần tràn nước và không tràn nước 40

Hình 2.12 Giải pháp nâng cao ngưỡng kết hợp dùng cửa van điều tiết 41

Hình 2.13 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn 42

Hình 2.14 Khả năng tháo của ngưỡng tràn đỉnh rộng 43

Hình 2.15 Khả năng tháo của ngưỡng tràn thực dụng Ôphixêrôp 43

Hình 2.16 Cắt ngang ngưỡng tràn thực dụng 44

Hình 2.17 Đập trước và sau cải tạo theo hình thức tràn phím đàn Piano 45

Hình 2.18 Đập trước và sau khi cải tạo theo hình thức tràn zíchzắc kiểu mỏ vịt 46

Hình 2.19 Cấu tạo tràn mỏ vịt 47

Hình 3.1 Vị trí địa lý công trình đập dâng Tà Pao 50

Hình 3.2 Một số hình ảnh đập dâng tràn Tà Pao 52

Hình 3.3 Mặt bằng bố trái tràn tự do và tràn xả sâu của đập dâng Tà Pao 53

viii

Hình 3.5 Mặt cắt hiện trạng tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao 54

Hình 3.6 Sơ đồ quy hoạch nguồn nước La Ngà 58

Hình 3.7 Mặt cắt tràn tự do tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA3) 65

Hình 3.8 Mặt cắt tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao (PA3) 65

Hình 3.9 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn lòng sông (PA3) 66

Hình 3.10 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn thềm sông (PA3) 68

Hình 3.11 Mặt cắt tràn piano tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA4) 71

Hình 3.12 Mặt bằng một đoạn tràn piano tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA4) 71

Hình 3.13 Mặt cắt tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao (PA4) 71

Hình 3.14 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn lòng sông (PA4) 72

Hình 3.15 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn thềm sông (PA4) 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thống kê một số đập dâng đã được xây dựng ở Việt Nam 15

Bảng 1.2 Thống kê các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo địa giới hành chính 18

Bảng 1.3 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo mức độ kiên cố 18

Bảng 1.4 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo hình thức xả lũ 19

Bảng 1.5 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo năng lực phục vụ 19

Bảng 1.6 Bảng phân loạicác đập dâng tỉnh Bình Thuận theo cấp công trình 19

Bảng 1.7 Thông số cơ bản một số đập tràn labyrinth đã xây dựng trên thế giới 25

Bảng 2.1 Lượng mưa tại trạm quan trắc giai đoạn 2011-2015 30

Bảng 2.2 Mực nước và lưu lượng một số sông chính giai đoạn 2011-2015 30

Bảng 2.3 Diện tích thảm phủ (rừng) thay đổi theo thời gian 31

Bảng 2.4 Diện tích trồng trọt giai đoạn 2011-2015 31

Bảng 2.5 Hệ số tăng lưu lượng n cuả tràn piano key A so với tràn Creager 45

Bảng 3.1 Lưu lượng đỉnh lũ 55

Bảng 3.2 Kết quả tính toán lượng nước cung cầu khu tưới Tà Pao 56

Bảng 3.3 Nhu cầu nước sinh hoạt huyện Tánh Linh và Đức Linh 58

Bảng 3.4 Nhu cầu cấp nước ngành TTCN hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 59

Bảng 3.5 Nhu cầu nước trồng trọt hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 59

Bảng 3.6 Nhu cầu cấp nước chăn nuôi hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 59

Bảng 3.7 Nhu cầu cấp nước NTTS hai huyện Tánh Linh và Đức Linh 60

Bảng 3.8 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước khu vực Tánh Linh, Đức Linh 60

Bảng 3.9 Nhu cầu dùng nước các khu công nghiệp huyện Hàm Tân 60

Bảng 3.10 Nhu cầu chuyển, cấp nước lưu vực sông Phan 61

Bảng 3.11 Cân bằng nước nguồn nước La Ngà 61

Bảng 3.12 Kết quả điều tiết lũ P = 0.5% - Phương án tràn cửa van kết hợp hạ ngưỡng tràn (∆Z = 0.2, 0.4, 0.6m) 64

Bảng 3.13 Kết quả điều tiết lũ P = 0.1% - Phương án tràn cửa van kết hợp hạ ngưỡng tràn (∆Z = 0.2, 0.4, 0.6m) 64

Bảng 3.14 Kết quả điều tiết lũ - Phương án nâng cao ngưỡng kết hợp thay đổi ngưỡng tràn tự do sang tràn piano 70

Bảng 3.15 Giá thành xây dựng nâng cấp đập dâng Tà Pao 75

Bảng 3.16 So sánh lựa chọn phương án nâng cấp đập dâng Tà Pao 76

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Bình Thuận là một trong những tỉnh khô hạn nhất cả nước với lượng mưa thấp và phân

bố không đồng đều giữa các vùng Về khí hậu chia làm hai vùng rõ rệt: các huyện phía Bắc mang đặc trưng khí hậu của vùng duyên hải miền Trung và các huyện phía Nam

có ảnh hưởng của khí hậu vùng Đông Nam Bộ nên lượng mưa cao hơn các huyện phía Bắc Do đặc điểm khí hậu nêu trên nên trong địa bàn của tỉnh có nơi mùa mưa đến sớm

và cũng có nơi thì ngược lại, đặc biệt có những vùng thừa nước và cũng có những vùng thiếu nước trong cùng một địa bàn nên đã xảy ra hạn hán cục bộ

Ngoài yếu tố mưa lũ thì vấn đề hạn hán do biến động thời tiết, do nghèo thảm phủ thực vật tạo dòng chảy kiệt trên sông suối và nhu cầu dùng nước ngày càng tăng trên địa bàn dẫn đến sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng nước tưới và sinh hoạt trên địa bàn tỉnh

Nhu cầu dùng nước thay đổi và sự diễn biến bất thường của thời tiết và khí hậu làm cho các đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh không đáp ứng được yêu cầu thực tế Ngoài ra các đập dâng nước hư hỏng, xuống cấp nhanh do chưa quan tâm đến việc quản lý vận hành và bảo dưỡng công trình sau đầu tư; không tuân thủ những qui định

kỹ thuật, công nghệ; không phù hợp với quy hoạch thủy lợi của địa phương Bởi vậy, việc đánh giá đúng hiện trạng và tìm được các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng đập dâng tràn, đảm bảo sự phát triển bền vững của hệ thống đầu mối công trình là vấn

đề hết sức quan trọng và đặc biệt có ý nghĩa

Đập dâng Tà Pao được xây dựng trên sông La Ngà, được hưởng lợi từ nguồn nước của nhà máy thủy điện Hàm Thuận – Đa Mi có nhiệm vụ cấp tưới và cấp nước sinh hoạt cho khu vực huyện Tánh Linh, Đức Linh Mặc dù đập dâng Tà Pao mới được thiết kế

và xây dựng xong năm 2014 nhưng do chiều cao ngưỡng tràn thấp nên dung tích trữ chỉ khoảng 2.33 triệu m3 Việc nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nhằm tăng dung tích trữ nước phía thượng lưu và điều tiết, cung cấp nước tưới cho hạ du đồng thời chuyển

2

những tháng mùa khô cho các khu vực lân cận là rất cần thiết và sẽ mang lại hiệu quả kinh tế xã hội lớn Vì vậy đề tài “ Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng Tà Pao tỉnh Bình Thuận ” ra đời là rất cần thiết

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Thu thập số liệu và đánh giá hiện trạng, khả năng điều tiết của các đập dâng

- Đề suất các giải pháp nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng

- Áp dụng tính toán cho đập dâng Tà Pao

III PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Phạm vi nghiên cứu về nội dung là đập dâng tràn

- Phạm vi nghiên cứu về mặt địa lý là tỉnh Bình Thuận

- Phương pháp phân tích, thống kê: Thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu

- Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu có chọn lọc, kế thừa các kết quả nghiên cứu trong

và ngoài nước

- Phương pháp mô hình toán học: Tính toán điều tiết hợp lý, ổn định công trình cho phương án chọn; đưa ra mô hình tràn Piano hợp lý tăng khả năng thoát nước, mở rộng

diện tích tưới, tăng hiệu quả sử dụng của đập dâng

Luận văn bao gồm những phần sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về đập dâng và nâng cao năng lực điều tiết cho đập dâng

Chương 2 : Nghiên cứu giải pháp nâng cao năng lực điều tiết cho công trình đập dâng Chương 3 : Nghiên cứu giải pháp hợp lý nâng cao năng lực điều tiết cho công trình đập dâng Tà Pao

Kết luận và kiến nghị

Phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG VÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO ĐẬP DÂNG

1.1 Khái niệm, nhiệm vụ và điều kiện áp dụng của đập dâng [1]

1.1.1 Khái niệm, nhiệm vụ

Đập dâng là một hạng mục trong công trình đầu mối của hệ thống thủy lợi, chắn ngang

sông có tác dụng chắn nước vừa cho nước tràn qua để khai thác dòng chảy tự nhiên và rất ít có khả năng điều tiết dòng chảy

Đập dâng được xây dựng khi:

- Có nhu cầu nâng cao mực nước

- Lưu lượng nước dùng nhỏ hơn lưu lượng nước đến tự nhiên trong từng tháng

Qđi> Qyci (1.1)

Qđi: lưu lượng nước đến từng tháng trong năm

Qyci: lưu lượng nước cần từng tháng trong năm

- Khi địa hình không cho phép xây dựng hồ chứa do không tạo được bụng hồ

Đập dâng được xây dựng ngang qua các con sông để làm tăng mực nước tới mức cần thiết và hướng một phần hoặc toàn bộ dòng chảy vào các kênh dẫn hoặc đường ống nhằm phục vụ mục đích tưới tiêu, phát điện, giao thông thủy, sử dụng cho các mục đích công nghiệp hoặc đời sống hàng ngày… Ngoài ra đập dâng còn được sử dụng để phân dòng lũ quét tới các vùng cần tưới tiêu hoặc với mục đích làm tăng mực nước ngầm

1.1.2 Ưu, nhược điểm

- Ưu điểm: Đập dâng thường có chiều cao thấp, có kết cấu tương đối đơn giản thi công dễ dàng, không đòi hỏi kỹ thuật cao, vốn đầu tư không cao, ngập lụt ít như biện pháp hồ

- Nhược điểm: Các đập tạm - hình thức đập có cột nước thấp có nhược điểm là về

ùa lũ thường bị hư hỏng hoặc bị cuốn trôi và sau lũ phải khôi phục, sửa chữa

1.2 Phân loại đập dâng [2], [3]

1.2.1 Theo vật liệu làm đập

1.2.1.1 Đập gỗ

- Đập cọc gỗ (hình 1.1a): Dùng cọc gỗ kết hợp với vật liệu đất đá

- Đập tường chống (hình 1.1c): Bản chắn nước và các tường chống đều bằng gỗ

- Đập cũi gỗ (hình 1.1b): Dùng cũi gỗ, trong đó chứa đất cát, đá để tạo thành đập Hiện nay giá thành gỗ xây dựng không phải là rẻ, nhất là trong tình hình hiện nay diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp Do đó các đập này hầu như không còn được xây dựng

a)

b)

Hình 1.1 Một số dạng đập gỗ

1.2.1.2 Đập đá tràn nước

Sử dụng vật liệu đá kết hợp với một phần vật liệu khác như đất, bê tông để làm đập

- Đập trên nền đất (hình 1.2a): có mặt tràn nước thoải

- Đập trên nền đá (hình 1.2b): có mặt tràn dốc hơn, ở đỉnh và chân mái hạ lưu có khối

bê tông để giữ ổn định Mặt tràn được xây bằng tấm bê tông hoặc đá có kích thước lớn

Do khối đá đổ thân đập có chuyển vị trên mặt tràn nên thường bị biến dạng sau mùa

lũ, do đó công tác tu sửa phải được tiến hành nhiều năm

1.2.1.4 Đập hỗn hợp bê tông, bê tông cốt thép - vật liệu địa phương

Thân đập gồm vỏ bọc ngoài bằng bê tông, bê tông cốt thép và phần lõi bằng đất hay

đá

1:3

11.25 2.5

6

1.2.1.5 Đập cao su

Thân đập là một túi cao su có thể bơm căng bằng nước hay không khí để tạo thành vật chắn nước, thành túi được gắn chặt với bản đáy bằng BTCT tiếp giáp với nền Khi tháo lũ thì xả hết nước hay không khí để túi xẹp xuống bản đáy và nước chảy tràn tự

do

- Đập cao su trên vùng trung du (hình 1.5): có mặt cắt tương đối rộng, dòng chảy êm thích hợp với khả năng mở rộng nhịp khi bố trí đập cao su Trường hợp lòng sông quá rộng có thể bố trí một số trụ trung gian

Hình 1.5 Đập cao su trên sông vùng trung du 1- Túi đập; 2- Buồng bơm; 3- Buồng quản lý; 4- Ống bơm, tháo nước; 5- Ống xả

an toàn; 6- Ống thoát khí; 7- Ống quan trắc mực nước; 8- Cửa nước vào, ra

- Đập cao su trên sông suối vùng núi (hình 1.6): Sông suối vùng núi thường dốc, dòng chảy siết, lượng bùn cát lớn và dòng chảy qua đập dễ sinh rung động làm bào mòm, xé rách túi đập Do đó khi bố trí phải đặt cao tấm bản đáy móng và làm một đoạn dốc nghiêng sau ngưỡng

Hình 1.6 Đập cao su trên sông suối vùng núi

1- Sân trước; 2,3- Tường cánh thượng, hạ lưu; 4- Tường bên; 5- Túi đập; 6- Néo; 7- Bản đáy; 8- Đường ống bơm, tháo; 9- Phòng thao tác; 10 - Bể tiêu năng; 11- Sân sau

- Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn (hình 1.7): làm tăng dung tích hữu ích trong mùa kiệt Mùa lũ đến lại cho xẹp túi cao su đảm bảo tháo lũ tự do, không làm dâng mực

8

1.2.3 Theo hình thức tháo xả lũ

Đập vừa có khả năng chắn dâng nước vừa cho nước tràn qua Căn cứ vào cao trình cửa vào công trình tháo lũ có thể phân biệt:

- Đập tràn mặt: tràn tự do hoặc có cửa van

- Đập có lỗ xả sâu: lỗ xả được đặt ở đáy đập (cống ngầm), trong thân đập (đường ống), có thể đặt ở bờ (đường hầm)

- Đập kết hợp tràn mặt và xả sâu

Hình 1.9 Một số hình thức tháo xả đập dâng

1.2.4 Theo giải pháp tiêu năng

Có ba hình thức tiêu năng với ba hình thức nối tiếp dòng chảy ở hạ lưu Khi mực nước

hạ lưu thay đổi các hình thức đó có thể chuyển đổi cho nhau:

1.2.4.1 Tiêu năng đáy

Hình 1.10 Các hình thức tiêu năng đáy

- Thường dùng với cột nước thấp, địa chất nền tương đối kém Người ta thường dùng các biện pháp như đào bể (hình 1.10a), xây tường hoặc bể (hình 1.10b), tường kết hợp (hình 1.10c)

- Ưu điểm: Biện pháp có hiệu quả tốt và được ứng dụng rộng rãi

- Nhược điểm: Khi cột nước cao phải hạ thấp đáy và bảo vệ kiên cố sân sau Lúc đó hình thức tiêu năng đáy không còn kinh tế

- Nhược điểm: Làm việc không ổn định khi mực nước hạ lưu thay đổi nhiều, ở hạ lưu

có sóng ảnh hưởng đến sự làm việc của các công trình khác

10

a)Mũi phun liên tục b) Mũi phun không liên tục Hình 1.12 Các hình thức mũi phun trong tiêu năng phóng xa

1.2.5 T heo điều tiết lưu lượng có cửa van hay không có cửa van

Hình 1.13 Một số loại van trên mặt thường được sử dụng a- Phai; b- Van phẳng kéo lên; c- Van cung; d- Van trụ lăn

Ưu điểm của cửa van: Tháo cùng một lưu lượng thì loại không có cửa van cần một cột nước cao hơn Muốn giảm thấp MN trong hồ cần phải tăng chiều rộng đường tràn làm tăng khối lượng đập, giá thành công trình tăng lên; thêm nữa cửa van tạo khả năng tháo bùn cát hay vật nổi một cách dễ dàng

Nhược điểm của cửa van: việc chế tạo, thi công và quản lý vận hành phức tạp Do vậy, cửa van thường chỉ áp dụng cho những công trình có mực nước, lưu lượng lớn và khu vực ngập ở thượng lưu lớn

Ở đập tràn thường sử dụng loại van trên mặt Đặc điểm của loại này là khi đóng đầu van nhô lên khỏi mặt nước

c)

1.2.6 Theo hình thức giữa ổn định

- Đập trọng lực: giữ ổn định nhờ trọng lượng bản thân Ban đầu mặt cắt đập bê tông trọng lực được thiết kế dạng hình thang hoặc hình chữ nhật, sau này do tiến bộ kỹ thuật đã được thiết kế dạng hình cong hoặc đa giác Đập trọng lực có thể làm bằng bê tông hoặc đá xây Một số dạng cải tiến của đập trọng lực nhằm giảm khối lượng bê tông xây đập: đập trọng lực khe rỗng (hình 1.14a), đập trọng lực có lỗ khoét lớn (hình 1.14b), đập trọng lực ứng suất trước (hình 1.14c), đập trọng lực lắp ghép kiểu ngăn hộp

Hình 1.14 Một số loại đập trong lực cải tiến

- Đập trụ chống: đập được tạo bởi các bản chắn nước nằm nghiêng về thượng lưu và các trụ chống Vật liệu xây dựng đập thường là bê tông cốt thép; với các đập thấp có

thể sử dụng vật liệu gạch, đá xây Đập có các hình thức sau:

 Tuyến cong: sử dụng khi né tránh các điểm cục bộ có địa chất yếu

+ Theo khả năng tràn nước

Hình 1.16 Các dạng mặt cắt đập trụ chống tràn nước

1.3 Tổng quan các loại đập dâng đã được ứng dụng trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Tình hình xây dựng đập dâng trên thế giới

Từ xa xưa, con người đã biết dùng vật liệu tại chỗ như đất đá, cành cây, gỗ để chặn dòng chảy trên các sông suối để nâng cao mực nước, lấy nước vào các kênh đất tự nhiên và nhân tạo để phục vụ sản xuất và sinh hoạt Đập dâng là loại hình công trình thủy lợi thứ hai được nhân loại phát minh sau kênh mương Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học - kỹ thuật, các công trình thủy lợi cũng được chú trọng

và có bước đột phá lớn về hình thức, vật liệu và thời gian thi công Trên thế giới hàng loạt đập dâng được xây dựng để phục vụ tưới và phát điện đơn cử như: Đập Tumwater Canyon (Mỹ); đập Irwell Ramsbottom, Bury ở Anh; đập Mildura xây dựng trên sông Murray ở Mỹ…

Trên thế giới, vấn đề xây dựng đập dâng được quan tâm từ rất sớm ở Hy Lạp La Mã cổ đại, Trung Quốc, Ấn Độ, Mỹ … Các nghiên cứu đi sâu vào các khía cạnh về phương

pháp tính toán thấm, ứng suất, ổn định trong thiết kế, vật liệu, hình thức mặt cắt, hình thức tiêu năng, xử lý nền, phương pháp thi công …

Đập dâng Mildura ở Mỹ Đập dâng Irwell Ramsbottom ở Anh

Hình 1.17 Các đập dâng trên thế giới Ngoài hình thức đập truyền thống, các đập dâng cao su đã xây dựng hàng ngàn trên 20 quốc gia hay trên các sông vùng nhiệt đới thuộc Indonesia và trên các sông miền núi với dòng chảy dữ dội ở miền Tây nước Mỹ Trung Quốc là một trong những quốc gia

có bước đột phá trong ứng dụng đập cao su vào công trình thủy lợi từ nhiều năm nay với trên 1.100 đập lớn nhỏ, trong đó có đập dài nhất thế giới vừa được xây xong trên sông Trường Giang (chiều dài trên 1000m, cao 2.7m) Các nước như Philippines, Malaysia…cũng đã xây dựng nhiều đập cao su trên các sông rạch vùng ven biển để ngăn mặn, giữ ngọt

a)Đập cao su vận hành bằng nước b)Đập cao su vận hành bằng khí

Hình 1.18 Các dạng đập cao su Bên cạnh các kiểu đập cao su truyền thống, khoa học đã phát triển thêm đập cao su

a)Đập tràn Labyrinth Ute, ở New Mexico b)Đập tràn Labyrinth ở Texas

Hình 1.20 Đập tràn Labyrinth trên thế thới

1.3.2 Tình hình xây dựng đập dâng ở Việt Nam

Việt Nam có điều kiện địa hình, địa chất và sông ngòi phù hợp nên việc xây dựng các đập dâng và hồ chứa phát triển mạnh Từ thời Pháp thuộc cũng đã xây dựng một số công trình đập dâng như đập Bái Thượng ở Thanh Hóa, đập Đô Lương ở Nghệ An, đập Thạch Nham ở Quảng Ngãi…Sau khi đất nước thống nhất, cao trào làm thủy lợi được đẩy nhanh để phục vụ sản suất, hàng loạt đập dâng được xây dựng đặt biệt là ở vùng đồi núi

Các đập dâng tạm bằng cọc gỗ kết hợp đất đá do dân tự phát bị sạt lở, hư hỏng nặng qua mỗi mùa mưa bão như Đập Suối Phầy, đập Na Vậy, đập Co Lộc khu vực Thái Nguyên nên các hình thức đập dâng bê tông cốt thép, bê tông cốt thép – vật liệu địa phương được ứng dụng xây dựng nhiều với hình thức ngưỡng tràn là tràn thực dụng và tràn đỉnh động, hoặc kết hợp với cửa van

Bảng 1.1 Thống kê một số đập dâng đã được xây dựng ở Việt Nam

TT Tên công

trình

Nơi xây dựng

Lưu lượng Q Chiều cao

Chiều rộng Loại tràn (m3/s) (m) (m)

7 Thạch Nham Quảng Ngãi 16200 11,5 200 Thực dụng

8 Thác Huống Thái Nguyên 2630 6,6 91,6 Thực dụng

16

a) Đập dâng Bái thượng b) Đập dâng Đồng Cam

Hình 1.21 Đập dâng ngưỡng tràn thực dụng, đỉnh rộng ở Việt Nam

Đập dâng cao su đầu tiên được xây dựng ở nước ta vào tháng 09-1997 là đập cao su Ngọc Khô huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam Từ đầu năm 1999, chúng ta đã tự thiết

kế và thi công đập; đặc biệt từ năm 2001, bộ phận chính của đập là túi cao su đã được chế tạo tại Việt Nam với chất lượng cao và đưa sử dụng tại nhiều nơi như: đập cao su

Sa Cá ở Đồng Nai (cao 1.5m dài 10m), đập cao su Ông Kinh ở Ninh Thuận (cao 1.5m dài 20m), đập cao su trên Suối Cát – Bình Định (cao 2m, dài 36m) và đập Lai Giang – Bình Định (cao 3m, gồm 4 khoang mỗi khoang dài 20m)

a)Đập dâng cao su Lại Giang, Bình Định b)Đập dâng cao su Trà Sư, Kiên Giang

Hình 1.22 Đập dâng cao su ở Việt Nam Tuy nhiên do tình hình biến đổi khí hậu như hiện nay, về mùa mưa lượng nước mưa tập trung lớn; về mùa khô thì nắng hạn gay gắt dòng chảy kiệt ít Với mục đích tăng độ

an toàn, khả năng trữ nước, khả năng kiểm soát lũ của các đập dâng; ta đã áp dụng và xây dựng một số đập dâng hình thức ngưỡng tràn zíchzắc dựa theo các nghiên cứu trong và ngoài nước Có thể kể tên một số đập dâng tiêu biểu sau:

 Đập dâng Phước Hòa, tỉnh Bình Phước cấp nước cho nhu cầu dân sinh và công nghiệp của tỉnh Bình Dương là 1,3 triệu m3/ngày; Bình Phước là 432 ngàn m3/ngày;

Long An 350 m3/ngày; Tây Ninh 300m3/ngày và Tp.HCM là 900m3/ngày Ngoài ra, 29.900 ha đất nông nghiệp được mở tưới tại khu vực Tân Biên (Tây Ninh), Đức Hòa (Long An), xã Thái Mỹ.Dung tích điều tích của đập dâng: 2.45 triệu m3 Hình thức tràn Lybyrinth dạng mỏ, chiều dài đường tràn 186m.

Hình 1.23 Đập dâng Phước Hòa ở Bình Phước

 Đập dâng Văn Phong: Cấp nguồn nước phục vụ cho dân sinh và đảm bảo nước tưới cho 13.000 ha đất canh tác huyện phía Bắc của tỉnh Bình Định Hệ thống kênh tưới dài hơn 274km và hơn 3.350 công trình trên kênh Tổng chiều dài đập hơn 542m trong đó phần đập tràn dài 473,75m gồm 301,75m tràn phím đàn piano ở 2 bên và 172,00m tràn xả sâu ở giữa với 10 khoang tràn Còn lại là đập không tràn ở 2.bờ

Hình 1.24 Đập dâng Văn Phong ở Bình Định

1.4 Tổng quan các loại đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận

1.4.1 Hiện trạng các công trình đập dâng

Bình Thuận là một trong những tỉnh khô hạn nhất nước, lượng mưa thấp (trung bình từ 1.000 đến 1.600 mm/năm, bằng 1/2 lượng mưa trung bình ở Nam Bộ) và phân bổ không đều giữa các vùng miền, điều kiện khí hậu nắng nóng kéo dài gần như quanh

có hiệu quả kinh tế cao góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững, xóa đói giảm nghèo Tổng năng lực thiết kế tưới của các công trình thủy lợi hiện đang khai thác khoảng 58.704 ha

Sự xuất hiện và phát triển của đập dâng tràn là một đòi hỏi thực tế khi xây dựng hệ thống đầu mối phục vụ yêu cầu thủy lợi, thủy điện nhưng việc xây dựng này lại khác nhau ở các vùng Do vậy cần có sự điều tra và phân tích hiện trạng để rút ra những kết luận về mặt thực tiễn áp dụng cho từng khu vực trên địa bàn tỉnh

Mục tiêu của việc đánh giá hiện trạng đập dâng tràn là tổng hợp các kết quả điều tra, lập bảng thống kê, phân tích số liệu và đánh giá kết quả điều tra Từ đó đưa ra bức tranh hiện trạng và phát hiện những vấn đề liên quan đến đập dâng cần giải quyết Công tác điều tra thu thập tài liệu đã được tiến hành bằng các phương pháp khác nhau như: Khảo sát bằng mắt; chụp ảnh; điều tra, phỏng vấn trực tiếp tại thực địa ở một số đập dâng đại biểu cho từng khu vực trong tỉnh; nghiên cứu hồ sơ thiết kế một số đập dâng

Từ số liệu điều tra, tiến hành thống kê số liệu và phân tích dưới những góc độ sau:

1 Theo địa giới hành chính:

Bảng 1.2 Thống kê các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo địa giới hành chính

Huyện Phong Tuy Bình Bắc Thiết Phan T.Bắc Hàm T.Nam Hàm H.Tân - Lagi Linh Đức Tánh Linh Tổng cộng

3 Theo hình thức tháo xả lũ:

Bảng 1.4 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo hình thức xả lũ

4 Theo khả năng phục vụ:

Bảng 1.5 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo năng lực phục vụ

Năng lực thiết kế tưới >100ha <100ha

 Một số nhận xét:

Qua kết quả điều tra về thực trạng đập dâng tràn, rút ra một số nhận xét như sau:

- Đập dâng đa phần được xây dựng với hình thức tràn ngưỡng đỉnh rộng, tràn tự do ngưỡng thực dụng chỉ áp dụng chủ yếu ở những đập bê tông xây dựng mới những năm gần đây

Hình 1.25 Đập dâng Đồng Mới, huyện Bắc Bình

20

- Tiêu năng sau đập chủ yếu là tiêu năng tự nhiên, nếu có phần tiêu năng thì thường là tiêu năng đáy bằng bể

- Hầu hết các công trình đã xây dựng đều không có thiết bị chống thấm, nếu có thì chỉ

ở những đập bê tông xây dựng những năm gần đây Với tình trạng không xử lý nền phổ biến, thân đập xây cứng thường bằng đá xây hoặc bê tông trên nền cát cuội sỏi làm cho nền biến dạng do lún, gây nứt thân đập, khe nứt ngày càng mở rộng do lún phát triển và tác động của dòng chảy qua khe Như đập tràn Ma Giăng bằng đá xây bị

hư hỏng sụp hoàn toàn; đập Sông Quận kết cấu đá xây bị thói mạch vữa, nước thấm qua tường cánh bên trái đập, tường bên sân tiêu năng và đáy bị sụp hoàn toàn

- Các công trình đã xây dựng thường không có cống xả cát nên giảm hiệu suất lấy nước và chất lượng nước lấy vào kênh

- Việc khai thác cát trước đập của nhân dân địa phương gây xói lở hư hỏng cho đập

- Đập dâng xây dựng phục vụ cho tưới là chính

 Đa số công trình đã đảm bảo đủ nước theo thiết kế

 Một số ít không đảm bảo mức tưới như đập dâng Cô kiều từ năm 2013 – 2014

vụ Đông xuân không đủ nước tưới cho 85/145ha và cấp nước sinh hoạt cho nhà máy nước Tân Thắng

Hình 1.26 Phía thượng lưu đập dâng Cô Kiều, huyện Hàm Tân

 Một số công trình có nâng cấp để mở rộng diện tích tưới như đập dâng 812 xây dựng năm 1976 được nâng cấp hoàn chỉnh năm 2006 cùng với thiết kế hệ thống kênh 812 - Cà Giây mở rộng đưa nước về tưới cho khoảng 500 ha các xã Sông Bình, Bình Phụ, Hòn Mốc, Láng Xéo, Sông Mao Đập Ba Bàu đưa vào khai thác từ 8/2000,

đến năm 2002 phần đập đầu mối được nâng cấp để tăng dung tích chứa từ 3 triệu m3

lên 6.938 triệu m3

- Đập dâng đã xây dựng đa phần là các công trình nhỏ lẻ, công trình cấp II và III chiếm tỉ lệ rất nhỏ 0.89%

1.4.2 Những vấn đề đặt ra cần giải quyết

Thực trạng nêu trên đã đưa đến những vấn đề bức bách sau:

1 Các công trình đập dâng trên địa bàn tỉnh hiện nay có kết cấu đơn giản nhưng chưa đảm bảo một số yêu cầu cần thiết như vấn đề an toàn sau mỗi trận lũ, vấn đề thấm dưới nền chưa được giải quyết ở đại đa số đập Nguyên nhân chính dẫn đến hư hỏng là

do công trình xây dựng đã lâu, chưa được đầu tư kinh phí để tu sửa, nâng cấp nên đã gây ra hiện tượng thấm, sạt lở mái đập khả năng mất an toàn rất lớn trong mùa mưa bão

2 Số công trình phục vụ tưới liên xã, liên huyện ít, thường chỉ phục vụ tưới trong phạm vi hẹp nhưng tình trạng thiếu nước vẫn thường xuyên xảy ra Chủ yếu do các nguyên nhân sau:

- Các đập được xây dựng chủ yếu trên các sông suối nhỏ thường không có trạm quan trắc thủy văn nên việc tính toán thủy văn gặp nhiều khó khăn dẫn đến sai sót trong quy

4 Lực lượng quản lý khai thác công trình còn mỏng trong điều kiện các công trình thủy lợi nhỏ lẻ phân tán, phạm vi quản lý rộng, đi lại khó khăn Công tác duy tu bảo dưỡng ít được quan tâm nên công trình xuống cấp nhanh ẩn chứa nhiều nguy cơ xảy ra

do những năm gần đây tình hình diễn biến khí hậu trên thế giới và ở Việt Nam nói riêng đều rất phức tạp và có xu hướng ngày càng bất lợi Mùa mưa thì lượng mưa tập trung lớn, cường suất mưa cao, lớp phủ thực vật ngày càng cạn kiệt dẫn đến lũ tập trung nhanh; mùa khô thì nắng hạn gay gắt lượng dòng chảy kiệt ngày càng ít, nhiều

sông suối về cuối mùa khô không thể tạo ra dòng chảy mặt Mặt khác nhu cầu dung nước ngày càng tăng, nhu cầu dung nước thay đổi làm quá tải năng lực thiết kế của đập dâng

Các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng bằng việc nâng cao mực nước kết hợp mở rộng khả năng tháo là vấn đề đang được nhiều nước trên thế giới và trong nước quan tâm Một số giải pháp đã được ứng dụng:

1.5.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu diện tràn:

Nâng cao ngưỡng tràn đồng thời mở rộng ngưỡng tràn làm tăng khả năng tháo mà không tăng tỷ lưu, giải pháp này khắc phục được nhược điểm của tăng cột nước tràn,

mà không phải nâng cao đỉnh đập; chi phí nâng cấp tràn nhỏ do không phải thay đổi toàn bộ hệ thống công trình tháo lũ

Tuy nhiên cần căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình tuyến tràn có cho phép mở rộng hay không và vấn đề nối tiếp giữa kết cấu cũ và mới cũng cần phải xem xét

Mở rộng ngưỡng tràn bằng cách đẩy ngưỡng tràn về phía thượng lưu chuyển từ ngưỡng thẳng sang ngưỡng cong nhằm tăng khả năng tháo như hình thức ngưỡng tràn

Hồ Tuyền Lâm, Đà Lạt

Hình 1.27 Hình thức tràn ngưỡng cong ( Hồ Tuyền Lâm – Đà Lạt)

1.5.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van bằng tràn có cửa van

Khi cần tăng khả năng an toàn về tháo trong điều kiện địa hình hẹp, địa chất tốt có thể

hạ thấp cao trình ngưỡng tràn và lắp thêm cửa van Giải pháp này có ưu điểm là khả năng tháo lớn, tính chủ động cao, không làm tăng ngập lụt, khả năng vượt tải lớn, khả năng đảm bảo an toàn cao

Tuy vậy giải pháp có nhược điểm là hình thức kết cấu phức tạp hơn, kỹ thuật thi công khó hơn; vận hành sử dụng đòi hỏi tính khoa học hơn, tính chính xác cao hơn; chi phí đầu tư, chi phí quản lý cao; có khả năng xảy ra sự cố kẹt van

Giải pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trên địa bàn tỉnh Bình Thuận như năm 2016

dự án nâng cấp đập dâng Cô Kiều chuyển từ hình thức ngưỡng tràn tự do (Btràn tự do =

90m, ứng với MNDBT +11.40m) sang tràn có cửa van (Btràn cửa = 63.10m ứng với MNDBT mới +12.60m, cao trình đặt cửa +9.60m) chống hạn cho cho 345 ha đất canh tác các xã Sơn Mỹ, Tân Thắng và Thắng Hải huyện Hàm Tân

1.5.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu tràn thẳng sang zích zắc

Nâng cao ngưỡng tràn đồng thời tăng khả năng tháo của tràn bằng giải pháp cải tạo ngưỡng tràn đỉnh rộng hoặc thực dụng thành dạng ngưỡng tràn zích zắc (ngưỡng Labyrinth hay ngưỡng Piano) Kiểu ngưỡng tràn mới có năng lực tháo nước lũ lớn hơn nhiều so với các kiểu truyền thống, thì ứng với việc giữ nguyên cao trình đỉnh đập không tràn (khi sử dụng đập tràn kiểu truyền thống), chúng ta có thể nâng cao trình

24

Tuy nhiên giải pháp này đòi hỏi nhiều về điều kiện địa chất, địa hình khu vực thượng lưu tràn, yêu cầu về kỹ thuật và chi phí xây dựng cao

Đập tràn kiểu mới có ngưỡng zích zắc đã được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới và

đã đem lại hiệu quả: tăng năng lực tháo, nâng cao an toàn cho đập chắn, nâng cao dung tích hữu ích, giảm diện tích ngập lụt và đền bù Trong đó Pháp, Angiêri, Trung Quốc

là những nước khởi đầu, đã và đang tiếp tục nghiên cứu để áp dụng loại đập tràn này

Ở Việt Nam, tràn zích zắc đã được nghiên cứu và ứng dụng vào một số công trình như tràn sông Móng, đập dâng Văn Phong, tràn Tiên Thành

c.Kiểu chữ nhật d.Kiểu mỏ vịt e.Loại tràn xiên

f.Loại tràn bên Hình 1.29 Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn zích zắc đặc biệt Hầu hết các tràn Labyrinth có hình dạng mặt bằng kiểu hình thang, khắc phục được nhược điểm của kiểu tam giác, đồng thời còn làm giảm chiều rộng đế móng

- Phân loại theo các hình thức cấu tạo của ngưỡng tràn

Hình 1.30 Các dạng đỉnh tràn zích zắc

 Ứng dụng tràn Labyrinth trên thế giới và ở Việt Nam:

- Tràn Labyrinth được xây dựng trên khắp thế giới, nước ứng dụng loại tràn này nhiều nhất là Mỹ và Bồ Đào Nha Tràn có lưu lượng thoát lớn nhất hiện nay là tràn Ute thuộc Mỹ

Bảng 1.7 Thông số cơ bản một số đập tràn labyrinth đã xây dựng trên thế giới

xd

Q m3/s

Agua Brance Poutugal 124 1.65 3.5 12.5 28.0 2 Quintel et al Alfaiates Poutugal 1999 99 1.6 2.5 13.2 37.5 1 Quintel et al Alijo Poutugal 1991 52 1.23 2.5 8.7 21.05 1 Magallaes Arcosso Poutugal 2001 85 1.25 2.5 13.3 16.68 1 Quintel et al Avon Australia 1970 1420 2.16 3.0 13.5 26.5 10 Darvis

Bartletts Ferry USA 1983 5920 2.19 3.43 18.3 70.3 20 Mayer

Belia Zaire 400 2.00 3/2 18.0 31.0 2 Magallaes Beni Bahdel Algeria 1944 1000 0.5 4 62.5 20 Afshar

Boardman USA 1978 387 1.77 2.76 18.3 53.5 2 Babb

Calde Poutugal 2001 21 0.6 2.5 7.4 28.19 1 Quintel et al Carty USA 1977 387 1.8 4.3 18.3 54.6 2 Afshar

Forestport USA 1988 76 1.02 2.94 6.10 21.9 2 Lux ( 1989 ) GarlandCanal USA 1982 25.5 0.37 1.40 4.57 19.6 3 Lux/Hinchlif Genma Poutugal 115 1.12 3.0 12.5 30.0 2 Quintel et al Hartezza Algeria 1983 350 1.9 3.5 9.7 28.6 3 Lux ( 1989 )

26

Influente Mozambique 1985 60 1.00 1.60 4.15 24.76 3 Magalhaes

Keddera Algeria 1985 250 2.46 3.5 8.9 26.3 2 Lux ( 1989 ) Kizileapinr Turkey 2270 4.6 4.0 75.4 263.9 5 Yildiz

Meteer USA 1972 239 1.83 4.57 5.49 17.6 4 CH2M Hill Navet Trinidad 1974 481 1.68 3.05 5.49 12.8 10 Phelps

OhauCanal New Zealand 1980 540 1.08 2.50 6.25 37.5 12 Walsh

Pacoti Brazil 1980 3400 2.72 4.0 8.0 41.52 15 Magalhaes Pisao Poutugal 50 1.0 3.5 8.0 200.0 1 Quintel et al Quincy USA 1973 26.5 2.13 3.96 13.6 26.5 4 Magalhaes Ristschard USA 1555 2.74 3.05 83.8 411 9 Vermeyen

SDomings Poutugal 1993 160 1.84 3.0 7.5 22.53 2 Magalhaes SamRayburnL

USCOLD ulletin Woronora Australia 1941 1020 1.36 2.13 13.41 31.23 11 Afshar

Flamingo USA 1990 1591 2.23 7.32 95.1 67.4 4 LasVegas,nv

TwinLake USA 1989 570 2.74 3.35 8.31 34.05 4 Buffalo, WY

(Nguồn internet)

- Ở Việt Nam, đập tràn Labyrinth bước đầu đang được nghiên cứu và áp dụng ở một số công trình như: Tràn xả lũ Sông Móng - Bình Thuận (hình 1.31), tràn xả lũ Phước Hòa -Bình Phước (hình 1.32)… Một số thông số cơ bản của tràn như sau:

Hình 1.32 Mô hình 1/2 tràn Phước Hòa

* Tràn x ả lũ Phước Hòa (Bình Phước):

Độ cùng với trường đại học Biskra của Algeria

a) Mô hình nghiên cứu tràn phím đàn

Piano kiểu A

b) Mô hình nghiên c ứu tràn phím đàn

Piano kiểu B

Hình 1.33 Hai mô hình nghiên cứu đập tràn phím Piano của giáo sư F Lempérière

Từ năm 2000, nhiều nghiên cứu và thí nghiệm mô hình về tràn theo kiểu Labyrinth có thể bố trí được trên đập trọng lực thông thường đã được thực hiện ở Pháp, Algeri, Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam và Thụy Sỹ Một số kiểu đã được cố gắng tối ưu về phương diện thủy lực cũng về phương diện kết cấu và thi công Hơn 100 kiểu dạng

28

tràn đã được nghiên cứu và thí nghiệm, nhiều giải pháp có tính khả thi song các kiểu thuận lợi nhất đã được xây dựng trên hai nguyên lý sau:

- Các tường có dạng chữ nhật trên mặt bằng, tương tự như các phím đàn piano; cũng

vì vậy kiểu tràn này được đặt tên là tràn phím đàn piano, gọi tắt là tràn phím đàn, từ tiếng Anh là Piano Keys Weirs, viết tắt là P.K Weirs

- Các tường theo phương thẳng góc với dòng chảy đều được bố trí theo mặt dốc (nghiêng) Bố trí này tạo nên thuận lợi về phương diện thủy lực, nhất là trong trường hợp lưu lượng xả lớn, đồng thời lại giảm được chiều rộng đáy của kết cấu, và do vậy,

có thể bố trí tràn phím đàn trên các đập tràn hay đập trọng lực thông thường

- Về điều kiện thi công, tràn phím đàn có thể được xây dựng bằng bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc đổ tại chỗ Trong trường hợp tường thấp, có thể chọn chiều dầy tường từ yêu cầu sử dụng cốt thép Trường hợp H < 2 m, có thể sử dụng tường thép có các đai tăng cứng Chi phí xây dựng theo một mét chiều rộng tràn thường tỉ lệ với H

- Không nên bố trí kết cấu gia cường hay các thanh giằng tại các tường ở ô vào và ô

ra vì chúng có thể làm các vật nổi mắc lại

Hình 1.34 Mô hình đập tràn phím Piano Văn Phong Cùng đóng góp cho phát triển lý thuyết và thực nghiệm về khả năng tháo nước của đập tràn phím đàn Piano, trong nước đã có hai tác giả là Trương Chí Hiền và Huỳnh Hùng (khoa Kỹ thuật Xây dựng - Trường Đại học Bách khoa TPHCM) nghiên cứu khả năng tháo của 3 dạng đập tràn phím piano trên mô hình vật lý nhằm tiếp tục bổ sung cho các kết quả đã nghiên cứu theo kiểu A và B của F Lempèrière & A.Oumane

1.6 Kết luận chương 1

Trong chương 1, tác giả đã phân loại và phân tích ưu, nhược điểm các loại đập dâng Trên cơ sở đó tổng quan các loại đập dâng đã được xây dựng trên thế giới và Việt Nam

Thu thập tài liệu, thống kê, khảo sát các đập dâng đã được xây dựng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận từ đó nhận xét, đưa ra một số vấn đề cần giải quyết trong quá trình khai thác đập dâng

Những đề tài nghiên cứu về đập dâng đã được phát triển mạnh từ Trung ương đến địa phương; ở các trung tâm khoa học về mặt quy mô và hình thức đã giúp hoàn thiện cơ

sở lý luận và thực tiễn cho công tác thiết kế, thi công, và vận hành đập dâng một cách

có hiệu quả hơn

30

ĐIỀU TIẾT CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG

2.1 Đặt vấn đề

Tính đến nay trên địa bàn tỉnh Bình Thuận có tất cả 113 đập dâng trong đó có 105 đập kiên cố (chiếm tỷ lệ 92.9%) và 8 đập tạm (chiếm tỷ lệ 7.1%) với tổng năng lực thiết kế tưới của các đập dâng vào khoảng 43,460 ha Các công trình sau nhiều năm hoạt động, một số đã bị hư hỏng xuống cấp trầm trọng, một số không đáp ứng đúng nhiệm vụ thiết kế ban đầu vì một số nguyên nhân sau:

1 Khí hậu khu vực thay đổi, lượng mưa ít hơn trung bình nhiều năm, nắng nóng bốc hơi nhiều gây ra tồn thất nguồn nước thượng nguồn đập

Bảng 2.1 Lượng mưa tại trạm quan trắc giai đoạn 2011-2015

Đơn vị : mm

Trạm Phan Thiết 104.8 108.6 76.1 89.0 74.7

Nguồn : Niên giám thống kê 2015 - tỉnh Bình thuận

Bảng 2.2 Mực nước và lưu lượng một số sông chính giai đoạn 2011-2015

Lưu lượng Sông La Ngà

Nguồn : Niên giám thống kê 2015 - tỉnh Bình thuận