Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao năng lực cho các hồ chứa trên địa bàn tỉnh phú yên, ứng dụng cho hồ chứa nước đồng tròn

Cho đến hiện nay toàn tỉnh đã đầu tư xây dựng hơn 43 hồ chứa trong đó có 3 hồ chứa nông nghiệp, sinh hoạt và chăn nuôi,…Tuy vậy số lượng công trình cấp nước tưới cũng mới chỉ đạt khoảng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN VĂN LINH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC

DỤNG CHO HỒ CHỨA NƯỚC ĐỒNG TRÒN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN VĂN LINH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CÁC HỒ CHỨA NƯỚC TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH PHÚ YÊN, ỨNG

DỤNG CHO HỒ CHỨA NƯỚC ĐỒNG TRÒN

Mã số: 60580202

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐỖ VĂN LƯỢNG

HÀ NỘI, NĂM 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả 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

Nguyễn Văn Linh

ii

LỜI CÁM ƠN

Với sự giúp đỡ của phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học Thuỷ Lợi, cùng các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

cao năng lực cho các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Phú Yên, ứng dụng cho hồ chứa nước Đồng Tròn” đã được hoàn thành

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan, đơn vị và các cá nhân đã truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố Đặc biệt tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Đỗ Văn Lượng đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của Đề tài 1

2 Mục đích của Đề tài 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG HỒ CHỨA NƯỚC 4

1.1 Khái niệm, nhiệm vụ, vai trò của hồ chứa nước 4

1.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam 4

1.2.1 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới 4

1.2.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước ở Việt Nam 6

1.3 Hiện trạng và năng lực phục vụ của các hồ chứa nước tại tỉnh Phú Yên 8

1.3.1 Vị trí địa lý và đặc điểm tự nhiên của tỉnh Phú Yên 8

1.3.2 Đặc điểm kinh tế xã hội và phương hướng phát triển thủy lợi 11

1.3.3 Phương hướng phát triển thủy lợi 12

1.3.4 Hiện trạng xây dựng hồ chứa nước tại tỉnh Phú Yên 12

1.3.5 Đánh giá năng lực phục vụ của các hồ chứa nước tỉnh Phú Yên 14

1.4 Những nghiên cứu nâng cao năng lực của hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam 15 1.4.1 Những nghiên cứu nâng cao năng lực của hồ chứa nước trên thế giới 15

1.4.2 Những nghiên cứu nâng cao năng lực của hồ chứa nước ở Việt Nam 17

1.5 Kết luận chương 1 18

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CỦA CÁC HỒ CHỨA NƯỚC TẠI PHÚ YÊN 20

iv

2.1 Những yêu cầu của nâng cao năng lực hồ chứa nước 20

2.2 Tiêu chuẩn để lựa chọn giải pháp 20

2.3 Nghiên cứu các giải pháp nâng cao năng lực hồ chứa nước tại Phú Yên 21

2.3.1 Các giải pháp công trình phía thượng lưu hồ chứa 21

2.3.2 Các giải pháp nâng cao dung tích hồ 23

2.3.3 Các giải pháp nâng cao khả năng tháo lũ của đập tràn 26

2.4 Kết luận chương 2 36

CHƯƠNG 3 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC HỒ CHỨA NƯỚC ĐỒNG TRÒN 37

3.1 Tổng quan về công trình hồ chứa nước Đồng Tròn 37

3.1.1 Vị trí công trình 37

3.1.2 Đặc điểm tự nhiên 38

3.1.3 Nhiệm vụ và các thông số kỹ thuật chính 40

3.2 Hiện trạng năng lực phục vụ của hồ chứa nước Đồng Tròn 41

3.2.1 Hiện trạng hồ chứa nước Đồng Tròn 41

3.2.2 Cập nhật tài liệu khí tượng, thủy văn hồ Đồng Tròn 42

3.2.3 Tính toán nhu cầu dùng nước theo tiêu chuẩn hiện tại 43

3.2.4 Cân bằng nước và đánh giá khả năng cấp nước 43

3.2.5 Tính toán dòng chảy lũ thiết kế 44

3.2.6 Kiểm tra khả năng xả lũ của tràn 45

3.3 Yêu cầu của nâng cao năng lực hồ chứa nước Đồng Tròn 46

3.4 Đề xuất các giải pháp nâng cao năng lực hồ chứa nước Đồng Tròn 46

3.4.1 Giải pháp tôn cao đập 46

3.4.2 Giải pháp mở rộng tràn 48

3.4.3 Giải pháp xây dựng tràn bổ sung có cửa van 50

3.4.4 Giải pháp kết hợp tôn cao đập và mở rộng tràn 52

3.5 Phân tích, lựa chọn giải pháp hợp lý 53

3.6 Tính toán cho phương án được chọn 54

3.6.1 Tính toán cho phương án tôn cao đập 54

3.6.2 Tính toán cho phương án mở rộng tràn 70

3.7 Kết luận chương 3 79

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 80

v

1 Kết quả đạt được trong luận văn 80

2 Hạn chế, tồn tại 80

3 Hướng khắc phục, đề xuất 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 83

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Một số hồ chứa điển hình ở Việt Nam 7

Hình 1.2: Bản đồ khu vực tỉnh phú yên 9

Hình 1.3: Một số hồ chứa điển hình của tỉnh Phú Yên 14

Hình 2.1: Kênh chuyển nước hồ chứa nước Xuân Bình, Phú Yên 22

Hình 2.2: Một số giải pháp tôn cao và mở rộng đập 24

Hình 2.3: Đập đất hồ chứa nước Thành Sơn sau khi nâng cấp 24

Hình 2.4: Giải pháp áp trúc thượng lưu đập 25

Hình 2.5: Giải pháp áp trúc hạ lưu đập 25

Hình 2.6: Tràn xả lũ hồ Bầu Zôn, tỉnh Ninh Thuận sau khi thay tràn 29

Hình 2.7: Các dạng mặt bằng của tràn zích zắc 34

Hình 2.8: Các dạng ngưỡng của tràn zích zắc 35

Hình 3.1: Hồ chứa nước Đồng Tròn trên bản đồ google earth 37

Hình 3.2: Đập đất hồ chứa nước Đồng Tròn 37

Hình 3.3: Cắt ngang đập hiện trạng 41

Hình 3.4: Cắt ngang đập sau khi được tôn cao 48

Hình 3.5: Mặt cắt tràn sau khi mở rộng 50

Hình 3.6: Sơ họa dốc nước 56

Hình 3.7: Cắt ngang đập 60

Hình 3.8: Cắt ngang đập đoạn lòng sông (mặt cắt 25) 64

Hình 3.9: Cắt ngang đập đoạn vai đập (mặt cắt 6) 64

Hình 3.10: Mô hình tính toán thấm mặt cắt đoạn lòng sông, mặt cắt 25 64

Hình 3.11: Mô hình tính toán thấm mặt cắt đoạn vai đập, mặt cắt 6 65

Hình 3.12: Mô hình tính toán ổn định mái đập mặt cắt đoạn lòng sông, mặt cắt 25 66

Hình 3.13: Mô hình tính toán ổn định mái đập mặt cắt đoạn vai đập, mặt cắt 6 66

Hình 3.14: Cắt ngang cống lấy nước 68

Hình 3.15: Mô hình tính toán cống lấy nước 69

Hình 3.16: Cắt ngang đập 73

Hình 3.17: Cắt ngang đập đoạn lòng sông (mặt cắt 25) 75

Hình 3.18: Cắt ngang đập đoạn vai đập (mặt cắt 6) 75

Hình 3.19: Mô hình tính toán thấm mặt cắt đoạn lòng sông, mặt cắt 25 76

Hình 3.20: Mô hình tính toán thấm mặt cắt đoạn vai đập, mặt cắt 6 76

Hình 3.21: Mô hình tính toán ổn định mái đập mặt cắt đoạn lòng sông, mặt cắt 25 77

Hình 3.22: Mô hình tính toán ổn định mái đập mặt cắt đoạn vai đập, mặt cắt 6 78

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thống kê số lượng đập một số nước trên thế giới 5

Bảng 1.2: Thống kê một số hồ chứa đã xây dựng ở Việt Nam 8

Bảng 2.1: Khả năng tháo của ngưỡng tràn đỉnh rộng 27

Bảng 2.2: Khả năng tháo của ngưỡng tràn thực dụng 27

Bảng 3.1: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm 38

Bảng 3.2: Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm 38

Bảng 3.3: Tần suất gió theo các hướng 39

Bảng 3.4: Phân phối bốc hơi trung bình năm 39

Bảng 3.5: Lượng mưa gây lũ thiết kế 39

Bảng 3.6: Phân phối lượng mưa thiết kế 39

Bảng 3.7: Các đặc trưng dòng chảy năm thiết kế 39

Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật hồ chứa nước Đồng Tròn 40

Bảng 3.9: Các đặc trưng thống kê lượng mưa năm 42

Bảng 3.10: Phân phối lượng mưa năm thiết kế 42

Bảng 3.11: Lượng mưa 1 ngày ứng với các tần suất thiết kế 42

Bảng 3.12: Các đặc trưng dòng chảy năm 42

Bảng 3.13: Các đặc trưng thống kê dòng chảy năm tuyến đập 43

Bảng 3.14: Phân phối dòng chảy năm thiết kế 43

Bảng 3.15: Tổng hợp nhu cầu nước hiện tại hồ Đồng Tròn 43

Bảng 3.16: Kết quả tính toán cân bằng nước hồ chứa nước Đồng Tròn 44

Bảng 3.17: Đánh giá khả năng cấp nước hồ chứa nước Đồng Tròn 44

Bảng 3.18: Dòng chảy lũ ứng với các tần suất 44

Bảng 3.19: Tổng hợp kết quả tính toán điều tiết lũ 45

Bảng 3.20: Đánh giá khả năng tháo lũ của tràn 45

Bảng 3.21: Các thông số tính toán cao trình đỉnh đập 47

Bảng 3.22: Kết quả tính toán điều tiết lũ khi nâng cao MNDBT 47

Bảng 3.23: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập 48

Bảng 3.24: Thông số đầu vào tính toán khẩu độ tràn mở rộng 49

Bảng 3.25: Kết quả tính toán khẩu độ tràn mở rộng 49

Bảng 3.26: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ứng với các phương án tràn 50

Bảng 3.27: Thông số đầu vào tính toán khẩu độ tràn bổ sung 51

Bảng 3.28: Kết quả tính toán khẩu độ tràn mở rộng 51

Bảng 3.29: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ứng với các phương án tràn 51

Bảng 3.30: Thông số đầu vào tính toán bề rộng tràn mở rộng và cao trình đập 52

Bảng 3.31: Kết quả tính toán điều tiết lũ các phương án 52

Bảng 3.32: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập các phương án 53

Bảng 3.33: Thông số đầu vào tính toán tràn xả lũ 54

Bảng 3.34: Chiều sâu nước tại mặt cắt co hẹp ứng với MNLTK 56

viii

Bảng 3.35: Chiều sâu nước tại mặt cắt co hẹp ứng với MNLKT 56

Bảng 3.36: Kết quả kiểm tra điều kiện không xói 57

Bảng 3.37: Kết quả tính toán độ sâu liên hiệp của độ sâu cuối dốc nước 58

Bảng 3.38: Kết quả tính toán chiều sâu đào bể 59

Bảng 3.39: Kết quả tính toán thủy lực kênh hạ lưu 59

Bảng 3.40: Chi tiêu cơ lý của đất đắp đập và nền 61

Bảng 3.41: Kết quả tính toán ổn định mái hạ lưu 61

Bảng 3.42: Tổng hợp các thông số cơ bản của đập 62

Bảng 3.43: Kết quả tính toán thấm qua đập và nền 65

Bảng 3.44: Kết quả tính toán ổn định mái đập 67

Bảng 3.45: Chỉ tiêu cơ lý đất đắp và nền cống 67

Bảng 3.46: Các hệ số tính toán 68

Bảng 3.47: Kết quả tính toán kiểm tra kết cấu cống lấy nước 69

Bảng 3.48: Thông số đầu vào tính toán tràn xả lũ 70

Bảng 3.49: Chiều sâu nước tại mặt cắt co hẹp ứng với MNLTK 71

Bảng 3.50: Chiều sâu nước tại mặt cắt co hẹp ứng với MNLKT 71

Bảng 3.51: Kết quả kiểm tra điều kiện không xói 72

Bảng 3.52: Kết quả tính toán độ sâu liên hiệp của độ sâu cuối dốc nước 72

Bảng 3.53: Kết quả tính toán chiều sâu đào bể 72

Bảng 3.54: Kết quả tính toán thủy lực kênh hạ lưu 73

Bảng 3.55: Chi tiêu cơ lý của đất đắp đập và nền 74

Bảng 3.56: Kết quả tính toán thấm qua đập và nền 76

Bảng 3.57: Kết quả tính toán ổn định mái đập 78

MNLKT Mực nước lũ kiểm tra

MNDBT Mực nước dâng bình thường

Q 75% Lưu lượng năm thiết kế P=75%

W 1% Tổng lượng lũ thiết kế

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

giáp tỉnh Bình Định, phía Nam giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai và Đắk Lắk, phía Đông giáp biển Đông Dân số trung bình (tính đến năm 2014) là

Phú Yên là một trong trong 5 tỉnh nằm trong địa bàn vùng kinh tế miền Trung với vị trí địa lý quan trọng trong giao lưu phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ quốc phòng, an ninh Phú yên có vị trí trung tâm trên các tuyến giao thương quốc tế và liên vùng, với Quốc lộ 1A và đường sắt Bắc – Nam chạy qua, quốc lộ 25 nối tỉnh Gia Lai, quốc lộ 29 nối tỉnh Đắk Lắk, phía Nam có cảng Biển Vũng Rô và sân bay Tuy Hòa Được mệnh danh là vựa lúa của miền Trung, nền kinh tế chủ yếu là sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp đang chuyển đổi dần sang công nghiệp vì vậy công tác Thủy lợi chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội của Tỉnh

Cho đến hiện nay toàn tỉnh đã đầu tư xây dựng hơn 43 hồ chứa trong đó có 3 hồ chứa

nông nghiệp, sinh hoạt và chăn nuôi,…Tuy vậy số lượng công trình cấp nước tưới cũng mới chỉ đạt khoảng 57 – 58% diện tích đất sản xuất nông nghiệp, diện tích đất hoang hóa vẫn đang chiếm diện khá lớn do thiếu nguồn nước Mặc khác hầu hết những công trình đều được đầu tư xây dựng từ trước những năm 2000 điển hình là hồ chứa nước Đồng Tròn, Phú Xuân,… hoặc được xây dựng với quy mô nhỏ nên mục tiêu xây dựng chỉ đáp ứng cho sản xuất nông nghiệp và cấp nước sinh hoạt chưa đề cập đến nhiệm vụ phục vụ đa mục tiêu như công nghiệp, dịch vụ,…nên khi cần dung tích hồ không thể đáp ứng đủ nhu cầu dẫn đến mùa kiệt xảy ra hiện tượng thiếu nước

Là tỉnh duyên hải miền Trung chịu ảnh hưởng của đới khí hậu khô, nóng và là vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp của biến đổi khí hậu toàn cầu làm cho mực nước ở các sông

hồ ngày càng xuống thấp và sẽ tiếp tục xuống thấp nữa trong thời gian tới, làm cho

Một số hồ chứa nước vừa và nhỏ có nguy cơ trơ đáy

2 Mục đích của Đề tài

Nghiên cứu các cơ sở khoa học để lựa chọn giải pháp nâng cao năng lực hồ chứa nước trên địa bàn tỉnh Phú Yên Trong đó hướng nghiên cứu chính của đề tài là nâng cao năng lực nhằm đảm bảo khả năng cấp nước của hồ chứa để đáp ứng nhu cầu về nước trên địa bàn tỉnh Phú Yên

3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nâng cao khả năng cấp nước của các hồ chứa nước trên địa bàn tỉnh Phú Yên, cụ thể

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4 1 Cách tiếp cận

Tổng hợp, kế thừa các kết quả nghiên cứu giải pháp nâng cao năng lực hồ chứa đã được công bố, từ đó đề xuất giải pháp hợp lý ứng dụng cho các hồ chứa ở tỉnh Phú Yên

4 2 Phương pháp nghiên cứu

lực đã thực hiện trên thế giới và ở Việt Nam

năng lực của các hồ chứa để đáp ứng với nhu cầu sử dụng nước hiện trạng và trong tương lai

định tổng thể đập

khoa học, các đồng nghiệp về các vấn đề trong nội dung luận văn

4

1.1 Khái niệm, nhiệm vụ, vai trò của hồ chứa nước

Hồ chứa nước là những vật thể hoàn chỉnh gồm có nước hồ, bờ hồ và đáy hồ Trên lục địa có những nơi nước không chảy mà tụ lại ở một nơi thấp hơn so với xung quanh thì gọi là hồ Hồ nhỏ thì gọi là ao, hồ rất lớn thì gọi là biển Trong hồ có những hiện tượng vật lý, hoá học và sinh học diễn ra Hồ có dòng chảy ra gọi là hồ thoát nước Hồ không

có dòng chảy ra gọi là hồ không thoát nước hay còn gọi là hồ kín

Hồ chứa nước gồm có hồ tự nhiên và hồ nhân tạo Hồ tự nhiên là loại hồ được hình thành và phát triển một cách tự nhiên sau một quá trình vận động lâu dài của vỏ trái đất mà không do bàn tay của con người tạo nên Hồ tự nhiên có thể là các hồ kín dạng

hồ chứa ví dụ như hồ Baican (Nga), Biển Hồ (Campuchia), hồ Ba Bể (Việt Nam), hoặc dạng hồ đầm ở vùng trũng Hồ nhân tạo là một loại công trình thuỷ lợi đặc biệt có nhiệm vụ biến đổi và điều tiết nguồn nước phù hợp với yêu cầu dùng nước khác nhau của các ngành kinh tế, xã hội, an ninh, quốc phòng và phòng chống giảm nhẹ thiên tai

Hồ nhân tạo do con người tạo ra để phục vụ cho cuộc sống của chính con người

Hồ chứa nước được xây dựng có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế, an sinh xã hội của đất nước, trong đó bao gồm cấp nước cho các ngành sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt; điều tiết dòng chảy, phòng chống lũ lụt, chống hạn; tạo nguồn thủy năng cho phát điện; nuôi trồng thủy sản, giao thông, du lịch; cải tạo cảnh quan môi trường, sinh thái; cấp nước duy trì dòng chảy trong sông về mùa kiệt

Khi một hồ chứa được xây dựng, sẽ tạo sự ổn định và phát triển kinh tế xã hội cho cả một khu vực; tạo công ăn việc làm, giải quyết thất nghiệp, phân bổ lao động, lập các trung tâm dân cư mới Mặt khác trong một số trường hợp còn góp phần đảm bảo an ninh, quốc phòng [1]

1.2 Tình hình xây dựng hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam

Việc xây dựng đập tạo hồ xuất hiện từ thủa sơ khai của văn minh loài người, những hồ chứa đầu tiên đã được xây dựng cách đây khoảng 6.000 năm trên sông Tigris (Tích

5

Giang) ở Iraq và Euphrates ở Syria (hai con sông đã tạo nên nền văn minh Lưỡng Hà -

hồ chứa từ xa xưa được xây dựng chủ yếu để phục vụ trữ nước cho trồng trọt và kiểm soát lũ

Trong thế kỷ XX, xây dựng đập tạo hồ chứa phát triển mạnh cả về số lượng và quy

mô, hình thức Cứ 10 năm sau, số lượng đập hồ được xây dựng nhiều hơn tổng số các đập hồ của các năm trước đó Chiều cao đập từ chỗ vài mét của buổi ban đầu, đến chiều cao đập lên tới 10 m ÷ 15 m (ở thế kỷ XV), đến 200 m (ở thế kỷ XX), rồi đến trên 300 m như hiện nay Từ chỗ đập bằng vật liệu địa phương đến đập bằng bê tông,

bê tông trọng lực, đập vòm, đập trụ chống, đập liên vòm Từ đập bê tông thường đến đập bê tông đầm lăn

Bảng 1.1: Thống kê số lượng đập một số nước trên thế giới

TT Tên nước Số lượng TT Tên nước Số lượng

Cho đến nay chưa có tài liệu nào đưa ra số liệu tương đối chính xác về số lượng hồ chứa đã xây dựng trên thế giới nhưng chắc chắn là rất nhiều, có thể lên đến hàng triệu

hồ đủ loại Theo Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô (cũ) thì thế giới có khoảng 1.400 hồ

Độ (5.102 hồ), Nhật Bản (3.116 hồ), Tây Ban Nha (1.196 hồ) [1]

Nước ta có lượng nước dồi dào song phân phối không đều theo thời gian, phần lớn lượng nước tập trung vào mùa lũ, đồng thời cũng phân bố không đều trên lãnh thổ Vì vậy cần phải xây dựng các hồ chứa để phân phối lại nguồn nước theo không gian và điều chỉnh dòng chảy theo thời gian một cách hợp lý Theo báo cáo thực trạng an toàn các hồ chứa thủy lợi của Bộ Nông nghiệp và PTNN tính đến năm 2012 cả nước có

[2]

Việc xây dựng hồ chứa ở Việt Nam mang một số đặc điểm chính như sau:

công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch, cải tạo môi trường nuôi trồng thuỷ sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hoá

tạo nên những thế mạnh nhất định (vốn ít, sớm đưa vào phục vụ, phù hợp với nền sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn, đi đến từng thôn bản phục vụ đắc lực cho phát triển nông nghiệp và nông thôn) Hồ lớn tuy ít về số lượng, nhưng có vai trò quyết định tạo đà phát triển trong công nghiệp hoá, hiện đại hoá; phòng chống lũ, phát điện, khả năng vượt tải cao nên chống hạn tốt

Hồ chứa nước chỉ có thể xây dựng ở những vùng có địa hình, địa chất phù hợp Xây dựng hồ chứa cần chú ý tới các vùng miền Ở những vùng có ít hồ (ví dụ như ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên), đặc biệt ở vùng thiếu quá nhiều hồ lớn (như ở Tây Nguyên)

Hình thức kết cấu và kỹ thuật xây dựng từng loại công trình ở hồ chứa nước còn đơn điệu, ít có đổi mới, đa dạng hoá Việc áp dụng vật liệu mới, công nghệ mới hiện đang được quan tâm [1]

8

Bảng 1.2: Thống kê một số hồ chứa đã xây dựng ở Việt Nam

TT Tên hồ Tỉnh Hmax Năm TT Tên hồ Tỉnh Hmax Năm

7 Tiên Lang Quảng Bình 32,3 1978 31 Khe Chè Quảng Ninh 25,2 1990

9 Pa Khoang Lai Châu 26,0 1978 33 Gò Miếu Thái Nguyên 30,0 1999

13 Vĩnh Trinh Quảng Nam 23,0 1980 37 Sông Sắt Ninh Thuận 29,0 2005

16 Sông Mực Thanh Hóa 33,4 1983 40 Hà Động Quảng Ninh 30,0 2007

19 Cống Khê Thanh Hóa 18,0 1984 43 Định Bình Bình Định 52,3 2009

21 Hòa Trung Đà Nẵng 26,0 1984 45 Phước Hòa Bình Phước 28,5 2011

22 Hội Sơn Bình Định 29,0 1985 46 Tả Trạch Thừa T.Huế 60,0 2012

1.3 Hiện trạng và năng lực phục vụ của các hồ chứa nước tại tỉnh Phú Yên

1.3.1.1 Vị trí địa lý

giáp Biển Đông, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai và Dăk Lăk, phía Nam giáp tỉnh Khánh

của dãy Trường Sơn Ở giữa sườn Đông của dãy Trường Sơn có một dãy núi thấp hơn đâm ngang ra biển tạo nên cao nguyên Vân Hòa, là ranh giới phân chia hai đồng bằng

,

do nằm ở hạ lưu sông Ba chảy từ các vùng đồi bazan đã mang về lượng phù sa màu

mỡ [3]

10

1.3.1.3 Đặc điểm địa chất

Địa tầng: Tham gia vào cấu trúc lãnh thổ tỉnh Phú Yên có mặt khá đa dạng các thành

tạo trầm tích, trầm tích biến chất và phun trào có tuổi từ Proterozoi đến Kanozoi,

Merozoi, Kainozoi

Đặc điểm cấu trúc kiến tạo: Hệ thống đứt gãy theo phương Đông Bắc - Tây Nam,

điển hình là đứt gãy Vĩnh Long - Trung Hòa Hệ thống đứt gãy theo phương Tây Bắc

Kỳ Lộ Hệ thống đứt gãy theo phương á kinh tuyến là đứt gãy quy mô nhỏ - vừa,

1.3.1.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn

Đặc điểm khí tượng

Chế độ gió: Chế độ gió Phú Yên liên quan mật thiết với điều kiện hoàn lưu khí quyển vùng nhiệt đới, chủ yếu là gió mùa và gió tín phong, hướng thịnh hành từ Bắc, Đông Bắc, Đông và Tây Tốc độ gió trung bình ven biển 2,2m/s, vùng núi 1,7m/s Tốc độ gió mạnh nhất đo được tại Tuy Hòa 40m/s, Sơn Hòa 25m/s Vùng sát biển có hiện tượng “gió đất, gió biển” góp phần điều hòa một phần khí hậu ở đồng bằng

giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất từ 8 - 110C Nhiệt độ tối cao tuyệt đối 40 -

C

Độ ẩm: Độ ẩm không khí trung bình ở Phú Yên vào khoảng 80 - 82%, không thay đổi

so với các thập niên trước Từ tháng IX năm trước đến tháng III năm sau độ ẩm ở vào khoảng 81 - 89%, từ tháng IV đến tháng VIII vào khoảng 72- 80% Độ ẩm thấp nhất

đo được 22%

Mưa: Lượng mưa năm trung bình toàn tỉnh tính từ thời điểm 1977 – 2011 là 1980 mm

11

3359 mm, Phú Lâm 3301 mm Năm có lượng mưa nhỏ nhất là năm 1981 (474 mm) Trong năm mùa khô bắt đầu từ tháng I đến tháng VIII, mùa mưa từ tháng IX đến tháng XII với lượng mưa chiếm từ 68 – 84% lượng mưa cả năm [3]

Đặc điểm thủy văn: Sông ngòi ở Phú Yên phân bố tương đối đều trên toàn tỉnh và có

một đặc điểm chung là các sông đều bắt nguồn ở phía Đông dãy Trường Sơn chảy qua

độ dòng chảy lớn Phú Yên có trên 50 con sông lớn nhỏ, đáng chú ý là 3 con sông

thủy điện và sinh hoạt của người dân Phú Yên

Nguồn nước mặt: Nguồn nước cung cấp phần lớn bắt nguồn từ các sông suối, trong đó

Sông

Ba bắt nguồn từ sườn núi phía Đông Nam tỉnh Kon Tum, chảy qua các tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Dăk Lăk, Phú Yên, tổng chiều dài 360km đổ ra biển tại cửa Đà Diễn thành phố Tuy Hòa Nguồn nước sông Bàn Thạch với tổng lượng dòng chảy của sông 0,8 tỷ

Nguồn nước ngầm: Trữ lượng động tự nhiên khai thác tiềm năng nguồn nước ngầm

1.3.2.1 Đặc điểm kinh tế, xã hội

Dân số trung bình của Tỉnh (tính đến năm 2014) là 887.374 người, mật độ dân số là

chiếm 16,4%; khu vực dịch vụ là 216.519 người chiếm 24,4% tổng số lao động làm việc trong các ngành kinh tế quốc dân

Cơ cấu phát triển kinh tế từ trước đến nay vẫn lấy nông, lâm, ngư nghiệp là chính

12

chiếm 52,6%, năm 2000 chiếm 48,5%, đến năm 2014 giảm còn 22,96% trong tổng

giảm dần để tăng giá trị cơ cấu công nghiệp - dịch vụ du lịch cho phù hợp với xu thế

hữu ích các hồ chứa: Thủy điện Sông Hinh, Đồng Khôn, Đồng Tròn, Phú Xuân, Xuân Bình Nâng cấp, sửa chữa các hồ đập có nguy cơ sạt lở để đảm bảo an toàn Xây dựng mới các hồ, đập điều tiết nước tưới, các công trình chuyển nước giữa các lưu vực, bảo đảm giải quyết nước ngọt cho sông Bàn Thạch, khu vực sông Cầu, các công trình chống thiên tai, lũ lụt, lũ quét, triều cường và các công trình thủy lợi khác theo quy hoạch

Tăng cường kiên cố hóa hệ thống kênh mương nội đồng, đến năm 2020 cơ bản hoàn thành việc xây dựng và kiên cố hóa hệ thống các kênh mương Nâng cấp và xây dựng mới hệ thống các đê, đập, kè chống sạt lở và đảm bảo an toàn những đoạn xung yếu trên các đê, kè sông, biển Tổng diện tích được tưới bằng các công trình thủy lợi đến năm 2020 khoảng 93 nghìn ha gieo trồng, chiếm tỷ lệ 65,8% tổng diện tích gieo trồng Cung cấp nước ngọt cho nuôi trồng thủy sản [4]

Phú Yên là tỉnh trong đó nông nghiệp chiếm vị trí quan trọng trong cơ cấu kinh kế, nhưng lại không được sự ưu ái của thiên nhiên, mang kiểu khí hậu khô nóng, gió nhiều, bốc hơi nhanh của khu vực Nam Trung bộ gây nên hạn hán vào mùa khô, mưa lớn tập trung trong thời gian ngắn gây ra lũ lụt, lũ quét, sạt lở đất vào mùa mưa Vì vậy công tác xây dựng hồ chứa điều chỉnh dòng chảy để phục vụ sản xuất và giảm nhẹ thiên tai là rất cần thiết

Việc đầu tư xây dựng hồ chứa chỉ thực sự phát triển sau năm 1975 khi đất nước thống nhất, trước đó toàn tỉnh hầu như chưa xây dựng được hồ chứa nào, chỉ có hệ thống

13

thủy lợi Đồng Cam do người pháp xây dựng năm 1932 để tưới tiêu cho diện tích sản xuất lúa 22.000ha khu vực thành phố Tuy Hòa

Đến nay toàn tỉnh đã đầu tư xây dựng và đưa vào sử dụng được 46 hồ chứa nước các

sản xuất nông nghiệp với tổng diện tích tưới thiết kế 7.944ha, cấp nước sinh hoạt, phát điện và phòng lũ, góp phần rất lớn đảm bảo an ninh lương thực, phát triển kinh tế xã hội tỉnh nhà Đặc điểm chung của những hồ chứa thủy lợi đã được xây dựng:

Đa số hồ chứa được xây dựng có quy mô vừa và nhỏ Hồ có diện tích lưu vực > 10

chiếm 4,5%

Vật liệu để xây dựng đập là vật liệu địa phương , thường không đồng nhất và mang đặc trưng của đất khu vực miền trung có tính tan rã và trương nỡ mạnh Mặc khác khu vực này địa chất phức tạp, đa phần là nền cát cuội sỏi, vì vậy cũng gây không ít khó khăn trong công tác khảo sát, thiết kế và thi công xây dựng đập

Đối với những hồ chứa vừa và nhỏ, công tác xây dựng hồ chứa chưa được quan tâm đúng mức về chất lượng và kỹ thuật nên gây ra một số sự cố và hư hỏng trong quá trình khai thác sử dụng như sự cố vỡ đập Đá Vải, nhiều đập bị thấm ra mái hạ lưu: Hồ

La Bách, Đồng Khôn, cống lấy nước bị hư hỏng,… Nguyên nhân cụ thể: Về mặt khảo sát, thiết kế việc hạn chế các tài liệu khí tượng thủy văn, địa hình, địa chất cũng như các phương pháp, lý luận tính toán chưa chuẩn dẫn đến hồ sơ thiết kế không sát với thực tế, chưa đảm bảo mức độ an toàn cần thiết Về mặt thi công, do thiết bị thi công thiếu, kỹ thuật thi công lạc hậu và đội ngũ cán bộ thiếu kinh nghiệm dẫn đến chất lượng thi công không đảm bảo

Những hồ chứa được xây dựng từ những năm 90 qua quá trình khai thác sử dụng không được duy tu, bảo đưỡng, sửa chữa, nâng cấp nên phần lớn đã bị xuống cấp nghiêm trọng Mặc khác những hồ chứa này được xây dựng trước khi có quy chuẩn

Trong các chương trình hành động của tỉnh Phú Yên và các huyện, xã qua các giai đoạn, mục tiêu chính để xóa đói, giảm nghèo bền vững là tập trung đầu tư các công trình thủy lợi Vì vậy việc xây dựng các hồ chứa thủy lợi đã góp phần hiện thực hóa chủ trương chính sách của Đảng và nhân dân Tuy nhiên qua thực tế cho thấy các công trình thủy lợi này vẫn chưa đáp ứng được mục tiêu đề ra, toàn tỉnh hiện có 43 hồ chứa nước thủy lợi với tổng diện tích tưới thiết kế 7.944ha, nhưng diện tích được tưới thực

tế chỉ 3.000ha (chiếm 38% so với thiết kế) Nguyên nhân các hồ chứa không đạt được năng lực thiết kế là do:

Một số hệ thống kênh mương chưa được kiên cố hóa, hoặc kiên cố hóa chưa hoàn toàn, và nhận thức của người dân còn thấp trong sử dụng và bảo vệ hệ thống công trình thủy lợi gây ra thất thoát nước dọc đường, thấm và bốc hơi

Rừng đầu nguồn bị chặt phá và chưa có giải pháp xử lý làm giảm khả năng giữ nước của lưu vực Sự phát triển kinh tế xã hội kéo theo sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước Chưa ứng dụng công nghệ vào sản xuất

1.4 Những nghiên cứu nâng cao năng lực của hồ chứa nước trên thế giới và ở Việt Nam

Vận hành và nâng cao năng lực hồ chứa phục vụ đa mục tiêu để mang lại lợi ích tổng hợp cho xã hội (xả lũ, phát điện, cấp nước, đảm bảo an toàn công trình ) là một trong những vấn đề được chú ý nghiên cứu tập trung nhất trong lịch sử hàng trăm năm của công tác quản lý hồ chứa, quản lý hệ thống nguồn nước Một số nghiên cứu tiêu biểu: Nâng cao năng lực cấp nước phục vụ đa mục tiêu như nghiên cứu của Rippl năm 1883

về dung tích trữ phục vụ cấp nước (Ripp, W,1883), và các nghiên cứu gần đây của Lund về phương pháp luận trong vận hành tối ưu hệ thống liên hồ chứa phục vụ đa mục tiêu (Lund, J.R, 1998)

16

Nâng cao năng lực phòng, chống lũ giảm thiệt hại do lũ: Một trong các mục tiêu sử dụng hồ chứa là chống lũ Để chống lũ hồ chứa phải để trống một dung tích nhất định nhằm chứa nước lũ ở thượng nguồn đổ về khi có lũ, dung tích phòng lũ thay đổi theo thời gian trong năm tuỳ theo diễn biến khả năng xuất hiện và tổng lượng lũ có thể xuất hiện Trong lĩnh vực này có nghiên cứu của Rinaldi và Soncini – Sessa năm 1986, nghiên cứu của Brros và nnk năm 2003

chống lũ, phát điện lưu vực sông Adda miền Bắc nước Ý Trong đó đã phân tích số liệu vận hành trong quá khứ, đánh giá các thiệt hại cũng như hiệu ích đến các mặt phát điện, mức độ ngập lũ, cấp nước cho nông nghiệp để xây dựng mặt tối ưu Pareto làm cơ

sở so sánh được mất, giúp cho nhà hoạch định có thể chọn được các phương án vận hành Como tốt hơn với quá khứ

Nghiên cứu về phân bổ dung tích chống lũ của hệ thống 8 hồ chứa lưu vực sông

bổ dung tích chống lũ cho từng hồ chứa theo thời gian đảm bảo mục tiêu chống lũ của

hệ thống liên hồ chứa Trong nghiên cứu này thuần tuý chỉ xem xét đến hiệu quả chống lũ mà chưa tính đến hiệu quả phát điện của hệ thống hồ chứa (Marien và nnk, 1994)

Về các giải pháp giảm nhẹ thiên tai do hạn hán gây ra các nhà khoa học nước ngoài đã nghiên cứu đưa ra nhiều giải pháp cơ bản về công trình cũng như phi công trình: Giải pháp công trình: Nâng cao khả năng trữ nước của các hồ chứa, như nâng cao đập, xây dựng những công trình bổ sung thêm nguồn nước cấp Hoàn thiện hệ thống công trình đầu mối và công trình dâng nước Đổi mới và trang bị đồng bộ các thiết bị trong quản lý khai thác vận hành công trình đầu mối và công trình dẫn nước Duy tu, bảo dưỡng hệ thống công trình theo quy định

Giải pháp phi công trình: Dự báo khí tượng thủy văn, tăng cường công tác chỉ đạo, tuyên truyền phòng chống hạn tiết kiệm nước dùng Chuyển đổi cơ cấu cây trồng hợp

lý với điều kiện địa hình và cung cấp nước, đưa các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến

về tưới tiết kiệm nước vào sản xuất Quản lý khai thác hiệu quả các nguồn nước đã có,

17

đưa tiến bộ khoa học kỹ thuật vào quản lý khai thác công trình thuỷ lợi, thuỷ điện Nâng cao chất lượng công tác dự báo nguồn nước, để có giải pháp tích trữ hợp lý, tăng lượng nước trong các hồ chứa [2]

Tính hiệu quả của hồ chứa được xem xét dưới rất nhiều góc độ, nhưng cơ bản vẫn là xem xét khả năng đáp ứng mục tiêu, yêu cầu so với thiết kế đặt ra Hầu hết các hồ thủy lợi ở nước ta đều là các hồ điều tiết năm nhằm tích lượng nước thừa trong mùa lũ để

sử dụng cấp nước tưới cho mùa kiệt Biến đổi khí hậu đã làm gia tăng nhiệt độ, bốc hơi, thay đổi lượng mưa và phân bố mưa dẫn đến nhu cầu sử dụng nước tưới cho cây trồng thay đổi mà chủ yếu là tăng lên Biến đổi khí hậu cũng làm cho dòng chảy mùa kiệt có xu thế giảm, dòng chảy mùa lũ có xu thế tăng Bên cạnh đó là sự phát triển kinh tế, gia tăng dân số một cách nhanh chóng Tất cả những yếu tố này đều ảnh hưởng bất lợi đến tính hiệu quả của hồ chứa Hay nói một cách khác với dung tích hiệu dụng hiện tại của hồ chứa thì khả năng đáp ứng nhu cầu nước sẽ giảm Ngược lại để đáp ứng được nhu cầu nước thiết kế ban đầu đặt ra thì dung tích hiệu dụng của hồ chứa

sẽ phải tăng Vấn đề tăng và giảm dung tích hiệu dụng này bao nhiêu là phù hợp Vấn

đề này chỉ thực sự bắt đầu được nghiên cứu vào những năm gần đây, nhưng chưa nhiều so với số lượng hồ chứa ở Việt Nam Điển hình một số công trình đã được nghiên cứu như sau:

thêm năng lực chống lũ và điều tiết nước của hồ đã được công ty Hydroproject của cộng hòa liên bang Nga thực hiện

Công trình Khe Ngang xã Hương Sơn, huyện Hương Trà tỉnh Thừa thiên Huế được xây dựng năm 1990, đến năm 2012 do thiếu nước nghiêm trọng, địa phương đã nâng đập cao hơn cũ 7,1m tăng dung tích chứa nước lên gần gấp đôi, mang lại hiệu quả rất lớn cho địa phương

Công trình hồ Thọ Sơn, xã Hương Xuân huyện Hương Trà, tỉnh Thừa thiên Huế xây dựng năm 1979 đến năm 2012 do yêu cầu phát triển kinh tế xã hội, địa phương đã nâng cao đập đất lên 0,4m và xây dựng mới tường chắn sóng, nâng tràn xả lũ giữ

tích trữ nước bằng biện pháp: đắp thêm các đập phụ phía hạ lưu, tạo các khu trữ nước, hoàn thiện hệ thống kênh nội đồng tăng khả năng cấp nước hơn 20% so với trước

Hồ chứa nước Núi một, huyện An Nhơn, tỉnh Bịnh Định xây dựng năm 1976, đập cao hơn 30m chắn ngang dòng suối An Trường, do yêu cầu mở rộng khu tưới, phát triển

1991 với dung tích toàn bộ là 2,05 triệu m³ nước Năm 2010, hồ Thành Sơn đã được nâng cấp, đại tu bằng giải pháp nâng cấp đập, làm thêm tường chắn sóng và bổ sung

01 tràn sự cố Sau khi hồ được nâng cấp, đã nâng cao được dung tích hồ lên 1 triệu m³ nước, mở rộng diện tích tưới từ 120ha lên 200ha; Công tác vận hành điều tiết nước được đảm bảo, nâng cao năng lực phòng chống lũ trong mùa mưa bão

Và nhiều hồ chứa ở các tỉnh Nam Trung Bộ, Tây Nguyên được địa phương lập tiểu dự

án nâng cấp để tăng thêm dung tích hồ đáp ứng nhu cầu dùng nước tại địa phương [2]

đã trở thành một công nghệ, nhiều hồ đập có quy lớn, chiều cao đập hàng trăm mét, dung tích hàng tỷ khối và được xây dựng trong những điều kiện địa hình, địa chất phức tạp

19

công tác khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng và quản lý vận hành hồ chứa Bên cạnh

đó sự gia tăng dân số nhanh chóng, sự phát triển kinh tế xã hội và biến đổi khí hậu

nhu cầu sử dụng nước ngày càng bị thiếu hụt Để giải quyết được mâu thuẫn trên thì việc nghiên cứu nâng cao năng lực của hồ chứa là cần thiết trong bối cảnh khó khăn về kinh tế của nước ta hiện nay

Qua phân tích, đánh giá tổng quan công tác nghiên cứu nâng cao dung tích còn một số tồn tại sau:

Một số địa phương đã nâng cao đập, tràn để nâng cao năng lực hồ chứa chủ yếu phục

vụ cấp nước mà chưa chú ý đến việc giảm lũ cho hạ du Giải pháp nâng cao đập (tăng dung tích trữ nước) chưa có cơ sở khoa học đầy đủ, chưa xây dựng được tiêu chí khi nào cho phép tăng thêm dung tích trữ và chưa xây dựng được công nghệ thi công hợp

20

PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CỦA CÁC HỒ CHỨA NƯỚC TẠI PHÚ YÊN

2.1 Những yêu cầu của nâng cao năng lực hồ chứa nước

Để đáp ứng với định hướng phát triển kinh tế, hạ tầng trong hoàn cảnh khó khăn về

sống của nhân dân Tuy nhiên nếu giải pháp đưa ra không phù hợp thì không những không đem lại lợi ích mà còn mang lại nhiều nguy cơ mất an toàn cho công trình và khu vực hạ lưu Vì vậy cần phải đặt ra những yêu cầu như sau:

việc vừa vận hành vừa nâng cấp của công trình, có giải pháp xử lý kết cấu tiếp giáp giữa công trình cũ và mới

Hồ chứa sau khi nâng cấp phải đáp ứng yêu cầu nâng cao hiệu quả khai thác, phục vụ

đa mục tiêu và nhu cầu tăng thêm do sự phát triển kinh tế, xã hội, tính đến ảnh hưởng biến đổi khí hậu, trên cơ sở đảm bảo an toàn cho công trình và giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra

bảo dưỡng không quá lớn

Đảm bảo tính mỹ thuật và giao thông chung, không ảnh hưởng đến công trình lân cận Phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam

2.2 Tiêu chuẩn để lựa chọn giải pháp

Giải pháp đưa ra để nâng cao năng lực các hồ chứa phải dựa theo các tiêu chuẩn sau đây:

a Tiêu chuẩn kỹ thuật: Giải pháp đưa ra phải tính toán đến mọi trường hợp làm việc

và ảnh hưởng của thiên tai đến sự an toàn của công trình đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập, thấm mạnh dẫn đến vỡ đập, đe họa đến vùng hạ du

21

b Tiêu chí kinh tế: Đảm bảo điều kiện kỹ thuật và đạt được hiệu quả kinh tế cao: Giải

pháp nếu áp dụng phải đảm bảo có thể nâng cao lượng nước trữ hoặc giảm tối thiểu thất thoát nước đáp ứng nhu cầu sử dụng nước và mở rộng diện tích tưới nâng cao đời sống khu vực hưởng lợi

c Tính khả thi về nguồn vốn và biện pháp thi công: Đây là một trong những tiêu chuẩn

hàng đầu trong việc nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa để đảm bảo giải pháp sau khi đưa ra có khả năng áp dụng vào thực thế công trình

d Ảnh hưởng tối thiểu đến tác động môi trường: Hồ chứa sau khi nâng cấp có thể

nâng cao khả năng tích nước nhưng kéo theo đó là nhiều diện tích rừng, hoạt động

xem xét, đánh giá giữa hiệu quả và sự tác động đến môi trường khi lựa chọn giải pháp

e Quản lý, vận hành: Công trình sau khi sửa chữa, nâng cấp phải vận hành đơn giản,

không tăng quá nhiều khối lượng công tác quản lý

2.3 Nghiên cứu các giải pháp nâng cao năng lực hồ chứa nước tại Phú Yên

2.3.1.1 Giải pháp xây dựng tạo hồ phía thượng nguồn

Đặc điểm: Xây dựng thêm các hồ chứa phụ, kết cấu bê tông hoặc vật liệu địa phương

trên một đoạn sông để tích lại lượng nước thừa cung cấp cho hồ chứa chính vào thời

kỳ kiệt

Nội dung tính toán: Căn cứ vào yêu cầu nước tổng hợp và dung tích của hồ hạ lưu tìm

ngược lại quá trình nước đến cần có Đường quá trình nước đến cần có này bao gồm hai thành phần: Đường quá trình nước đến khu giữa và lượng nước do thượng lưu cần tháo xuống, quá trình cần tháo xuống này chính bằng đường quá trình nước đến cần có trừ đi quá trình nước đến khu giữa Lấy đường quá trình cần tháo xuống từ hồ thượng lưu phối hợp với nước đến của lưu vực hồ thượng lưu thông qua tính toán điều tiết tìm

ra dung tích hồ thượng lưu

22

Ưu, nhược điểm: Không ảnh hưởng đến ổn định tổng thể của công trình và nền do việc

nâng cao đập chính, tận dụng triệt để nguồn sinh thuỷ Do có thêm hạng mục công trình nên công tác quản lý và duy tu bảo dưỡng càng thêm khó khăn và phức tạp

Điều kiện ứng dụng: Giải pháp này phù hợp với các hồ chứa nằm trên lưu vực có

lượng nước đến dồi dào nhưng khả năng trữ của hồ hạn chế và địa chất nền không cho phép giải pháp nâng cao dung tích Hoặc trên sông có độ dốc lớn việc xây dựng các đập cao là không kinh tế

2.3.1.2 Giải pháp bổ sung nước từ lưu vực khác thông qua hệ thống kênh chuyển nước Đặc điểm: Xây dựng hệ thống các kênh chuyển nước nối với các hồ chứa với nhau để

đảm an toàn cấp nước mùa kiệt Ví dụ: Hệ thống kênh tiếp nước hồ chứa nước Xuân Bình dài 4km chuyển nước từ đập dâng bổ sung nước cho hồ chứa

Nội dung tính toán: Căn cứ vào lượng nước yêu cầu tổng hợp và dung tích của hồ

thượng lưu, xác định được lưu lượng cần cấp, từ đó tính được mặt cắt kênh cần tải lưu lượng

Ưu, nhược điểm: Không ảnh hưởng đến ổn định tổng thể của công trình và nền do việc

nâng cao đập chính Do có thêm hạng mục công trình nên công tác quản lý và duy tu, bảo dưỡng tăng

Đập dâng Bình Ninh

Kênh chuyển nước

23

Điều kiện ứng dụng: Giải pháp này phù hợp với các hồ chứa độc lập có lưu vực hạn

chế nguồn nước đến và có thể trao đổi dòng chảy với các lưu vực lân cận

Các nguyên tắc thiết kế cần phải tuân thủ khi lựa chọn giải pháp nâng cao dung tích hồ: Khảo sát đánh giá hiện trạng công trình (hiện trạng địa hình, địa chất thân và nền đập, hiện trạng làm việc của đập cũ và các công trình có liên kết với đập); Cập nhật số liệu về lũ và tính toán lại khả năng xả lũ của công trình tháo nước hiện có, nhu cầu cấp nước và khả năng đáp ứng của công trình theo yêu cầu mới, để kiểm tra lại qui mô và kích thước đập và các hạng mục trong cụm công trình đầu mối; tính toán lại về ổn định thấm và trượt, ứng suất và biến dạng của đập theo hiện trạng và theo yêu cầu của nhiệm vụ dự án; khi nâng cấp tôn cao đập đất thường dùng biện pháp tôn cao đắp dày

về một phía hạ lưu hoặc thượng lưu Không nên dùng biện pháp tôn cao kiểu đội mũ

(tức ốp cả hai phía và ốp lên đỉnh đập)

2.3.2.1 G iải pháp tôn cao đập

Nội dung: Sau khi bóc bỏ một phần khối đập hiện trạng, tại bề mặt nối tiếp cần tiến

hành làm các cấp có chiều cao bằng một lớp đất đắp, có chiều rộng từ 0,2-0,3m, chiều rộng hơi nghiêng về phía thân đập cũ, mặt đánh xờm và đắp đập lên đến cao trình thiết

kế Khối đắp tôn cao, mở rộng chủ yếu thông thường là ở phía hạ lưu của đập Nếu tôn cao phía thượng lưu thì phải bằng phương pháp bồi lắng (nếu dùng phương pháp đầm nện thì buộc phải tháo cạn hồ chứa) Cần cải tiến, mở rộng thiết bị thoát nước và nâng cao thiết bị chống thấm tường nghiêng, tường lõi khi đắp tôn cao, mở rộng đập Chú ý việc chọn đất đắp phải phù hợp với sơ đồ mặt cắt tôn cao, mở rộng Bố trí đất đắp có tính thấm nước khác nhau cần theo nguyên tắc: phòng thấm cho đập ở phía mái đập thượng lưu, thoát nước thấm về phía mái đập hạ lưu để hạ thấp đường bão hoà thấm

24

1 Khối đập cũ; 2 Khối đập tôn cao, mở rộng

Ưu điểm: Nâng cao dung tích phòng lũ, dung tích hữu ích và giảm được chi phí quản

lý vận hành, duy tu bảo dưỡng công trình

Nhược điểm: Do tăng mực nước hồ dẫn đến tăng diện tích ngập lụt, tổng chi phí tăng

do tăng chi phí giải phóng mặt bằng tái định cư Công tác xử lý tiếp giáp với đập cũ và các công trình đầu mối cống, tràn phức tạp Ảnh hưởng đến quá trình sản xuất do gián đoạn cấp nước trong quá trình thi công

Điều kiện ứng dụng: Các hồ chứa có lượng nước đến dồi dào nhưng khả năng trữ của

hồ có hạn Khi yêu cầu khả năng tháo không lớn, điều kiện địa hình, địa chất cho phép hoặc các giải giải pháp tăng khả năng tháo không phù hợp Hình 2.3 là hồ chứa nước Thành Sơn tỉnh Ninh Thuận, hồ được nâng cấp tôn cao năm 2010 nâng dung tích lên 1 triệu khối

25

a Giải pháp đắp áp trúc thượng lưu

Ưu điểm: Kết hợp xử lý chống thấm cho đập, giữ nguyên phần gia cố mái hạ lưu đập

giảm bớt tổng mức dầu tư

Nhược điểm: Phải thiết kế dẫn dòng thi công làm gián đoạn quá trình tích nước ảnh

hưởng đến sản xuất và các hộ dùng nước, tăng khối lượng và kinh phí xây dựng Việc kéo dài cống về phía thượng lưu sẽ gây ra nhiều khó khăn cho công tác xử lý Yêu cầu cao về vật liệu đất đắp như khả năng thấm nhỏ, không có tính trương nở, tan rã,…

Điều kiện ứng dụng: Giải pháp này ứng dụng hợp lý khi cần kết hợp xử lý chống thấm

cho đập bằng vật liệu có tính thấm nhỏ hoặc kết hợp xử lý lớp gia cố mái thượng lưu

đã xuống cấp Đối với các đập có quy mô nhỏ, có khối lượng ít, thi công trong thời gian ngắn để không làm ảnh hưởng lớn đến quá trình tích nước

b Giải pháp đắp áp trúc hạ lưu

Ưu điểm: Khắc phục được hầu hết các nhược điểm của đắp áp trúc phía thượng lưu

như không ảnh hưởng đến quá trình vận hành của hồ, không yêu cầu cao về vật liệu và

có thể đắp đập có quy mô lớn hơn

Nhược điểm: Phải phá bỏ kết cấu gia cố mái hạ lưu và gia cố dài thêm thiết bị thoát

nước thân và đập

26

Điều kiện ứng dụng: Áp dụng đối với các hồ chứa không cho phép gián đoạn cấp

nước, các đập có quy mô lớn, khối lượng lớn và thời gian thi công kéo dài, khi cần tăng ổn định tổng thể mái hạ lưu đập [6]

2.3.2.2 G iải pháp nâng cao ngưỡng tràn

Nội dung: Trước khi nâng cao trình ngưỡng tràn cần cập nhật lại số liệu thủy văn dòng

chảy lũ, sau đó tính toán điều tiết, kiểm tra khả năng tháo của tràn, kiểm tra ổn định tổng thể, thấm ứng với mực nước hồ sau khi nâng cấp

Ưu điểm: Nâng cao dung tích hữu ích, dung tích phòng lũ, chi phí đầu tư nhỏ, giảm

được chi phí quản lý vận hành, duy tu bảo dưỡng công trình và thi công đơn giản

Nhược điểm: Dễ gây ra mất an toàn của công trình đầu mối, do mực nước hồ tăng dẫn

đến đường bão hòa tăng, tăng áp lực thấm, áp lực nước

Điều kiện ứng dụng: Các hồ chứa có lượng nước đến dồi dào, khi yêu cầu khả năng

Với tốc độ phát triển xây dựng hồ chứa nước nhanh đã đem lại nhiều lợi ích khác nhau, nhưng những sự cố, hư hỏng, cũng tăng theo Nguyên nhân gây ra sự cố là do thấm vượt quá giới hạn; sạt trượt lớp bảo vệ mái; trượt mái; nước tràn qua đỉnh đập chắn; công trình tràn xả lũ bị hỏng; cống lấy nước bị lún; cửa van trên tràn xả lũ bị gãy Trong những nguyên nhân đó, nguyên nhân do khả năng tháo không đảm bảo đã

khả năng tháo nước trong những trường hợp khẩn cấp để đảm bảo an toàn cho các công trình đầu mối và khu vực phía hạ lưu đập

2.3.3.1 Chuyển đổi hình thức ngưỡng tràn: Từ ngưỡng đỉnh rộng sang ngưỡng thực dụng

Nội dung: Phần lớn các hồ chứa nước vừa và nhỏ được xây dựng tại tỉnh Phú Yên sử

dụng công trình tháo loại đường tràn dọc, ngưỡng đỉnh rộng bám theo địa hình vai đập

thực dụng sẽ tăng đáng kể khả năng tháo của công trình tháo

27

- Lưu lượng chảy qua đập tràn hiện hữu được thể hiện theo bảng 2.1:

Bảng 2.1: Khả năng tháo của ngưỡng tràn đỉnh rộng

0,333<m<0,38 (phụ thuộc vào c, H, p)

m~0,33÷0,44 (phụ thuộc mt, mh)

m~0,3÷0,385 (chảy không ngập)

- Lưu lượng chảy qua đập tràn sau khi chuyển đổi được thể hiện theo bảng 2.2:

Bảng 2.2: Khả năng tháo của ngưỡng tràn thực dụng

m~0,48

mo~0,552÷0,554

mo~0,55÷0,57

Ưu điểm: Không ảnh hưởng đến dốc nước và hệ thống tiêu năng, kết cấu đơn giản dễ

thi công, chi phí đầu tư và quản lý nhỏ

Nhược điểm: Khả năng tháo không lớn, phải xử lý tiếp giáp giữa thân tràn với tường

Điều kiện ứng dụng: Giải pháp này phù hợp với các hồ chứa vừa và nhỏ, công trình

tháo lũ không đủ năng lực, yêu cầu về tháo lũ không lớn và khi địa hình chật hẹp

2.3.3.2 Giải pháp mở rộng tràn

Nội dung: Giải pháp mở rộng tràn tăng đáng kể khả năng tháo nước và giảm cột nước

tràn Khả năng tháo của tràn sau khi được nâng cấp được xác định theo công thức sau:

với mực nước lớn nhất (MNL); ứng với MNL bằng MNL khống chế ta xác định được

Ưu điểm: Khả năng tháo lớn, giảm cột nước tràn, khả năng đảm bảo an toàn cho công

trình cao

Nhược điểm: Xử lý tiếp giáp giữa tràn cũ và mới khó khăn để đảm bảo không bị rò rỉ

nước Phải mở rộng cả phần nối tiếp và tiêu năng hạ lưu, chi phí đầu tư cao

Điều kiện ứng dụng: Giải pháp này phù hợp với các hồ chứa có điều kiện địa hình

tương đủ rộng và địa chất cho phép

2.3.3.3 Giải pháp hạ thấp ngưỡng tràn và làm cửa van

Nội dung: Khả năng tháo khi không mở hết cửa và nước chảy dưới cửa van được tính

Ưu điểm: Khả năng tháo lớn, giảm diện tích ngập lụt; lợi dụng một phần dung tích hữu

ích làm nhiệm vụ cắt lũ, giảm chiều rộng tràn nước; khi có dự báo lũ chính xác thì khả năng đảm bảo an toàn cao