Nghiên cứu lựa chọn phương pháp hợp lý tôn cao đập đất để đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ mới, áp dụng cho đập thành sơn tỉnh ninh thuận

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp hợp lý tôn cao đập đất để đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ mới, áp dung cho đập Thành Sơntỉnh Ninh Th

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp hợp

lý tôn cao đập đất để đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ mới, áp dung cho đập Thành Sơntỉnh Ninh Thuận” là công trình nghiên cứu của bản thân tôi Các nội dung và kết quảtrình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trìnhkhoa học nào còn các thông tin tài liệu, bảng biểu … lấy từ các nguồn khác đều đượcdẫn nguồn đầy đủ theo quy định Nếu nội dung luận văn không đúng với cam kết tôixin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Ninh Thuận, ngày …tháng….năm 2017

Tác giả

Nguyễn Thị Sang

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp hợp lý tôn cao đập đất để đáp ứng các yêu cầu và nhiệm vụ mới, áp dụng cho đập Thành Sơn tỉnh Ninh Thuận” tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp

đỡ từ thầy cô, bạn bè và gia đình

Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến đãtận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu và thông tin cần thiết để tác giả hoànthành luận văn này

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo phòng Đào tạo Đại học và Sau Đạihọc, Khoa công trình – Trường Đại học Thủy lợi cùng toàn thể các anh chị em trongViện Đào tạo và Khoa học ứng dụng Miền Trung đã giúp đỡ trong quá trình thực hiệnluận văn

Cuối cùng để hoàn thành luận văn tác giả còn được sự cổ vũ động viên khích lệ từ phíagia đình

Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình làm luận văn, nhưng do thời gian và kiến thứccòn hạn chế nên không tránh được sai sót tác giả rất mong nhận được sự góp ý chỉ bảocủa các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp

Ninh Thuận, ngày tháng…năm 2017

Tác giả

Nguyễn Thị Sang

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÀ VẤN ĐỀ CẢI TẠO, TÔN CAO ĐẬP 4

1.1 Tình hình xây dựng đập đất ở khu vực miền Trung .4

1.2 Các vấn đề thiết kế, thi công, quản lý đập hiện tại 6

1.3 Nhu cầu cải tạo và tôn cao đập 7

1.3.1 Yêu cầu cải thiện chất lượng đập 8

1.3.2 Sự gia tăng nhu cầu dùng nước 10

1.3.3 Sự gia tăng lưu lượng và tổng lượng lũ 11

1.4 Các nghiên cứu đã có về cải tạo và tôn cao đập đất 14

1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 19

1.6 Kết luận chương 1 19

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐỂ TÔN CAO ĐẬP ĐẤT 21

2.1 Các tiêu chí và yêu cầu để chọn giải pháp cải tạo đập hợp lý 21

2.1.1 Yêu cầu về kỹ thuật 21

2.1.2 Yêu cầu về kinh tế .21

2.1.3 Yêu cầu về thi công .21

2.1.4 Yêu cầu về quản lý sử dụng 22

2.1.5 Yêu cầu về cảnh quan, môi trường .22

2.2 Các giải pháp kỹ thuật để tôn cao đập đất 22

2.2.1 Nghiên cứu giải pháp xây dựng tường chắn sóng trên đỉnh đập .22

2.2.2 Nghiên cứu giải pháp đắp áp trúc để tôn cao đỉnh đập 26

3.3.1 Giải pháp xây dựng tường chắn sóng trên đỉnh đập 37

3.3.2 Giải pháp đắp áp trúc thân đập 38

2.4 Kết luận chương 2 39

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TÔN CAO ĐẬP THÀNH SƠN TỈNH NINH THUẬN .40

3.1 Giới thiệu tổng quan về hồ chứa nước Thành Sơn 40

3.1.1 Vị trí và nhiệm vụ của công trình 40

3.1.2 Các đặc trưng thiết kế 41

3.2 Các thông số kỹ thuật của hồ Thành Sơn được cải tạo 43

3.2.1 Nhu cầu cải tạo tôn cao đập Thành Sơn 43

3.2.2 Xác định cấp của công trình được cải tạo 44

3.2.3 Tính toán xác định các mực nước của hồ Thành Sơn được cải tạo 45

3.2.4 Các thông số kỹ thuật của tràn xả lũ khi đập được tôn cao 49

3.2.4.1 Phương án cải tạo đường tràn 49

3.2.4.2 Tính toán điều tiết lũ 49

3.3 Tính toán cao trình đỉnh đập đáp ứng nhiệm vụ mới 50

3.4 Đề xuất và phân tích lựa chọn giải pháp tôn cao 52

3.4.1 Đề xuất các giải pháp tôn cao 52

3.4.2 Phân tích lựa chọn phương án tôn cao đập 52

3.5 Tính toán thấm và ổn định cho đập được tôn cao 54

3.5.1 Phạm vi tính toán 54

3.5.2 Các trường hợp tính toán 55

3.5.3 Phương pháp tính toán 55

3.5.4 Kết quả tính toán 56

3.5.5 Nhận xét kết quả tính toán 74

3.5.6 Phân tích kết quả, lựa chọn phương án .74

3.6 Kết luận chương 3 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1 Hiện tượng nước lũ tràn qua đỉnh đập Đồng Đáng (Thanh Hóa) và đập vỡ tại

vị trí cống lấy nước đập Z20 (Hà Tĩnh) 9

Hình 1-2 Hiện tượng thấm gây mạch đùn mạch sủi đập Am Chúa - Diên Khánh ( Khánh Hòa) 9

Hình 1-3 Hồ Maka ( Hương Giang – Hà Tĩnh) bị sạt lở do thân đập yếu 10

Hình 1-4 Thấm bùng nhùng ngang thân đập tại vị trí số 2 của hồ Núi Cốc (Thái Nguyên) 10

Hình 1-5 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Accra trong suốt 40 năm qua 12

Hình 1-6 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Việt Nam từ năm 1990 đến năm 2010 13

Hình 1.7 Công trình đầu mối hồ chứa nước Thọ Sơn 15

Hình 1.8 Vị trí kênh tiếp nước từ kênh chính 1, hồ Lanh Ra cho khu tưới 16

Trạm bơm Phước Thiện 16

Hình 2.1 Các dạng mặt cắt ngang của tường chắn sóng 23

Hình 2.2 Sơ đồ tính ổn định mái thượng lưu đập có tường chắn sóng, trường hợp mực nước hồ rút nhanh 26

Hình 2.3 Sơ đồ đập với khối áp trúc không kết hợp chống thấm cho nền .28

Hình 2.4 Sơ đồ đập với khối áp trúc có kết hợp chống thấm cho nền bằng chân răng 28

Hình 2.5 Sơ đồ đập với khối áp trúc hạ lưu có thiết bị thoát nước kiểu áp mái 29

Hình 2.6 Sơ đồ đập với khối áp trúc có thiết bị thoát nước kiểu áp mái và gối phẳng nối với lăng trụ thoát nước cũ 30

Hình 2.7 Sơ đồ đập với khối áp trúc có thiết bị thoát nước kiểu ống khói kết hợp với lăng trụ và gối phẳng .31

Hình 3.1: Bản đồ vị trí hồ chứa nước Thành Sơn 40

Hình 3.2 Mặt cắt điển hình C18 đại diện đoạn sườn đồi 54

Hình 3.5 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH1 57

Hình 3.6 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH1 57

Hình 3.7 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH2 58

Hình 3.8 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH2 .58

Hình 3.9 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH3 .59

Hình 3.10 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40, PA1, TH3 59

Hình 3.11: Mô hình tính toán mặt cắt sườn đồi C18, PA1 .61

Hình 3.12 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18,PA1 .61

Hình 3.13 : Kết quả tính ổn định mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH1 .62

Hình 3.14 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18, PA1, TH2 .62

Hình 3.15 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH2 .63

Hình 3.16 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH3 .63

Hình 3.17 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18,PA1, TH3 .64

Hình 3.18: Mô hình tính toán mặt cắt lòng sông C40, PA2 65

Hình 3.19 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA2, TH1 .66

Hình 3.20 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH1 .66

Hình 3.21 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40, PA2, TH2 .67

Hình 3.22 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH2 .67

Hình 3.23 : Kết quả tính thấm mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH3 .68

Hình 3.24 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt lòng sông C40,PA2, TH3 .68

Hình 3.25: Mô hình tính toán mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH1 70

Hình 3.26 : Kết quả tính thấm trường hợp mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH1 .70

Hình 3.27: Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH1 71

Hình 3.28 : Kết quả tính thấm mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH2 71

Hình 3.29 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH2 72

Hình 3.31 : Kết quả tính ổn định trượt mặt cắt sườn đồi C18, PA2, TH3 73

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1: Thống kê một số đập đất ở Miền Trung 5

Bảng 1.2: Bảng thống kê các hồ chứa cần sửa chữa nâng cấp trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận 17

Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của hồ nước Thành Sơn hiện tại 41

Bảng 3.2: Đặc trưng dòng chảy TBNN 45

Bảng 3.3: Dòng chảy năm thiết kế 45

Bảng 3.5: Tài liệu về tổn thất do thấm và bốc hơi 45

Bảng 3.6: Quan hệ Z-F-W 46

Bảng 3.7: Tổng lượng nước yêu cầu của đầu mối Thành Sơn (P=85%) 46

Bảng 3.8 Cân bằng nước hồ Thành Sơn 47

Bảng 3.9 Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế 47

Bảng 3.10 Đường quá trình lũ thiết kế 48

Bảng 3.11 Bảng tính vận tốc gió thiết kế theo 8 hướng chính 49

Bảng 3.12 Kết quả tính toán điều tiết lũ 49

Bảng 3.13 Tính toán cao trình đỉnh đập mới 51

Bảng 3.14 Chỉ tiêu cơ lý các lớp đất 54

Bảng 3.15: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C40 60

Bảng 3.16: Kết quả tính toán ổn định trượt mặt cắt C40 60

Bảng 3.17: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C18 64

Bảng 3.18: Kết quả tính toán ổn định trượt mái hạ lưu TH mặt cắt C18 65

Bảng 3.19: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C40 69

Bảng 3.20: Kết quả tính toán ổn định trượt mặt cắt C40 69

Bảng 3.21: Kết quả tính toán Gradient thấm mặt cắt C18 73

Bảng 3.22: Kết quả tính toán ổn định trượt mặt cắt C18 74

Bảng 3.23: Bảng tính toán kinh phí cho dự án theo phương án 1 (tôn cao đập bằng hình thức đắp áp trúc mái thượng lưu) 74 Bảng 3.24: Bảng tính toán kinh phí cho dự án theo phương án 2 (tôn cao đập bằng

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đập đất có ưu điểm là tận dụng được nguồn vật liệu tại chỗ, công nghệ thi côngđược cơ giới hóa tối đa nên đẩy nhanh được tiến độ thi công, giá thành và có thểxây dựng trên mọi loại nền Nhờ những lợi thế này mà đập đất trở nên phổ biến ởViệt Nam mặc dù nó được ứng dụng tương đối muộn hơn so với các nước khácnhư Ấn Độ, Trung Quốc, Mỹ…Theo thống kê của Hội đập cao thế giới (ICOLD),tính tới năm 2000 Việt Nam có khoảng 10.000 đập lớn nhỏ các loại Với chiều caonhỏ hơn 60m thì đập vật liệu địa phương chiếm 80% Trong đó khu vực MiềnTrung chiếm một lượng không nhỏ đập vật liệu địa phương một số đập điển hìnhnhư: Sông Mực (Thanh Hóa), Vực Mấu (Nghệ An), Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh), Vực Tròn(Quảng Bình), Trúc Kinh (Quảng Trị), Tả Trạch (Thừa Thiên Huế), Phú Ninh(Quảng Nam), Liệt Sơn (Quảng Ngãi), Hội Sơn (Bình Định), Phú Xuân (Phú Yên),Suối Dầu (Khánh Hòa), Sông Sắt (Ninh Thuận), Sông Quao (Bình Thuận)…Vớiđịa hình ở khu vực này thường ngắn dốc, điều kiện khí hậu khắc nghiệt, bất lợi nênđiều hòa dòng chảy cực kỳ khó khăn

Do có nhiều tồn tại trong quá trình khảo sát, thiết kế, thi công và quản lý khai tháclàm cho nhiều đập bị xuống cấp trầm trọng và không thể phát huy năng lực nhưkhả năng điều tiết dòng chảy, giảm nhẹ thiên tai Điển hình trong đợt hạn hán kéodài năm 2014 tới giữa tháng 6/2015 đã chứng minh cho khả năng cấp nước ở các

hồ đập của các tỉnh Miền Trung, trong khi lượng nước đổ ra biển hằng năm là rấtlớn thì nhân dân các tỉnh miền trung lại thiếu nước cho sinh hoạt và sản xuất Đểgiải quyết vấn đề trên một số địa phương đã chủ động tôn cao đập để tăng thêmdung tích chứa, đáp ứng nhu cầu của người dân Giải pháp tôn cao đập mang lạihiệu quả cao nếu nó được tính toán dựa trên cơ sở khoa học và ngược lại nó cũngthật sự nguy hiểm vì có thể gây mất ổn định đập và vỡ đập Do vậy, đề tài “ Nghiêncứu lựa chọn phương pháp hợp lý tôn cao đập đất để đáp ứng các yêu cầu và nhiệm

vụ mới, áp dụng cho đập Thành Sơn tỉnh Ninh Thuận” ra đời là rất cần thiết

2 Mục tiêu của đề tài

- Đề xuất và phân tích ưu, nhược điểm điều kiện áp dụng của các giải pháp tôncao đập đất để đáp ứng các yêu cầu và nhiệm vụ mới.

- Áp dụng để tính toán, lựa chọn giải pháp tôn cao hợp lý cho đập Thành Sơn tỉnhNinh Thuận

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: là các giải pháp tôn cao đập đất

- Phạm vi nghiên cứu: áp dụng cụ thể cho công trình hồ chứa nước Thành Sơntỉnh Ninh Thuận

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

- Tiếp cận lý thuyết, tìm hiểu các tài liệu liên quan tới việc tôn cao đập đất

- Tiếp cận bền vững với yêu cầu đảm bảo điều kiện và bền vững của đập đượctôn cao

- Tiếp cận thực tiễn với việc lựa chọn các giải pháp phù hợp, khả thi trong điềukiện Việt Nam mà trước hết là ở khu vực miền Trung Việt Nam

- Thông qua các công trình thực tế

4.2 Phương pháp nghiên cứu

- Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực tế trên các công trình đãxây dựng để nghiên cứu tổng quan

- Sử dụng các mô hình tính toán để đánh giá ổn định của đập

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP ĐẤT VÀ VẤN ĐỀ CẢI TẠO, TÔN CAO ĐẬP

1.1 Tình hình xây dựng đập đất ở khu vực miền Trung.

Qua thống kê của Ban quản lý Trung ương các dự án Thủy lợi (CPO) hiện nay nước ta

đã xây dựng 6648 hồ chứa với tổng dung tích khoảng trên 11 tỷ m3[1], trong đó số hồchứa ở các tỉnh miền Trung chiếm 53% tổng số hồ chứa trên cả nước [2]

Một số năm gần đây đập bằng vật liệu địa phương trong đó có đập đất đang phát triểnvới tốc độ nhanh chóng và hiện đang có xu hướng phát triển mạnh về số lượng cũngnhư quy mô công trình là do nhiều nguyên nhân trong đó những nguyên nhân cơ bảnvẫn là, nhờ có những ưu điểm như sử dụng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệuquý như sắt, thép, xi măng, công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiềucông sức như các loại đập khác, cấu tạo đập đất đơn giản giá thành hạ, bền và chốngchấn động tốt, dễ quản lý tôn cao đắp dày thêm, yêu cầu về nền không cao nên phạm

vi sử dụng rộng rãi, ngoài ra thế giới đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm về thiết kế,thi công và quản lý đập [3] nên đập đất có xu thế phát triển mạnh về số lượng cũngnhư quy mô trên cả nước Điển hình như ở khu vực miền Trung qua 40 năm (1975-2015) từ sau ngày thống nhất đất nước, miền Trung có những bước chuyển biến to lớn

về kinh tế - xã hội, đời sống nhân dân được cải thiện, thiên tai lũ lụt giảm thiểu vànhiều tài nguyên thiên nhiên được quản lý tốt đó là nhờ hàng loạt công trình Thủy lợilớn nhỏ được xây dựng khắp nơi Tiêu biểu các công trình thủy lợi như: Phú Ninh(Quảng Nam), Thạch Nham, Nước Trong, Núi Ngang (Quảng Ngãi), Vạn Hội, NúiMột (Bình Định), Phú Xuân (Phú Yên), Suối Hành, Đá Bàn, Suối Dầu (Khánh Hòa),Sông Trâu, Sông Sắt (Ninh Thuận), Sông Quao, Cà Giây (Bình Thuận)… [4]

Bảng 1 1: Thống kê một số đập đất ở Miền Trung [8]

N ă m

H m a

N ă m

Đan

1.2 Các vấn đề thiết kế, thi công, quản lý đập hiện tại

Hiện nay, việc xây dựng nhiều hồ chứa đã góp phần không nhỏ vào sự phát triển sảnxuất, nông nghiệp, phát điện, phòng chống lũ, cấp nước sinh hoạt và bảo vệ môitrường trên cả nước nói chung và miền Trung nói riêng Tuy nhiên, trong điều kiện khíhậu biến đổi phức tạp như hiện nay và nhu cầu dùng nước cho môi trường, tưới, sinhhoạt hằng ngày càng tăng thì các hồ chứa đã xây dựng còn bộc lộ nhiều hạn chế vàchưa thể đáp ứng được thỏa đáng các chức năng đa mục tiêu như: cấp nước, giảm lũ,úng, hạn Trong điều kiện biến đổi khí hậu, miền Trung là vùng chịu ảnh hưởng nặng

nề do có đặc điểm biến động thời tiết khá cao Là vùng khô hạn, nắng gió có cường độmạnh, nay lại chịu ảnh hưởng biến đổi khí hậu nên làm cho nhiệt độ tăng, điều nàycũng đồng nghĩa với việc quá trình bốc hơi nhanh (tăng 7,7% tới 8,9%) dẫn tới yêucầu dùng nước cho môi trường tưới, sinh hoạt…cũng tăng

Về khía cạnh đầu tư, các hồ đã xây dựng trong điều kiện kinh tế chưa phát triển nênmức đầu tư chưa thỏa đáng, thường phải giảm thiểu quy mô (đặc biệt ở mức đảm bảo

an toàn cho công trình) và do tiết kiệm đầu tư nên chưa tận dụng hết nguồn sinh thủy

Về khía cạnh khảo sát thiết kế, do hạn chế về các tài liệu về khí tượng thủy văn, địa

hình cũng như các phương pháp tính toán dẫn tới việc các hồ sơ thiết kế không sát

thực tế, chưa sử dụng hết nguồn sinh thủy, giải pháp kỹ thuật công nghệ xây dựngcông trình còn hạn chế nên chưa mạnh dạn xây dựng những đập cao để sử dụng hếtnguồn nước Việc xác định nhiệm vụ công trình, nhiều hồ chứa chưa đề cập tới phục

vụ đa mục tiêu mà đơn thuần cho tưới hoặc phát điện nên hiệu quả đầu tư thấp

Về khía cạnh thi công, do thiết bị thi công thiếu, kỹ thuật thi công lại lạc hậu, các hồđập nhỏ được thi công bằng thủ công dẫn tới chất lượng công trình không đảm bảo.Tình trạng đập xuống cấp xảy ra khá phổ biến, vì vậy việc đảm bảo nhiệm vụ đặt rađối với hồ chứa gặp nhiều khó khăn

Về khía cạnh quản lý, mặc dù các cơ chế chính sách về an toàn đã tạo được khungpháp lý cho an toàn đập nhưng việc thực thi các cơ chế chính sách còn là “khoảngcách” và thiếu bền vững (nhất là chính sách tài chính còn hạn hẹp – không có kinh phí

để mua vật liệu, vật tư dự phòng mua sắm trang thiết bị cho quản lý, không đủ vốn đầu

tư cho vận hành, duy tu bảo dưỡng, sửa chữa lớn) Khi có sự cố thì việc xử lý còn lúngtúng (trường hợp hồ Kim Sơn – Hà Tĩnh) Ngoài ra, năng lực quản lý chuyên môn ởmột số địa phương còn hạn chế, thiếu kinh nghiệm

Tình hình trên cho thấy vấn đề thiết kế, thi công và quản lý hồ chứa trong thời gianqua chưa thật sự tốt Vì vậy nhiều hồ chứa trên cả nước nói chung và miền Trung nóiriêng bị xuống cấp trầm trọng, không thể đáp ứng được yêu cầu và nhiệm vụ mới Dovậy bên cạnh xây dựng các hồ đập mới thì giải pháp cải tạo, nâng cấp hồ đập đang làmột giải pháp cấp bách và hiệu quả trong tình hình hiện nay

1.3 Nhu cầu về cải tạo và tôn cao đập

Mặc dù chiếm tới 53% về số lượng hồ chứa trên cả nước nhưng theo đánh giá của cácnhà chuyên môn thì miền Trung mới chỉ khai thác khoảng 15-20% lượng nước tựnhiên Miền Trung lại có đặc điểm địa hình dốc, hẹp lượng mưa tập trung 80% về mùa

lũ còn mùa khô thì lại thiếu nước trầm trọng Để giải quyết vấn đề này thì việc cải tạotôn cao các đập đã có là một vấn đề cấp thiết để đáp ứng với nhiệm vụ mới

1.3.1 Yêu cầu cải thiện chất lượng đập

Do đa số các đập được xây dựng trong điều kiện kinh tế còn nhiều khó khăn nên mứcđầu tư còn hạn chế và thường giảm nhỏ quy mô Mặt khác, việc khảo sát, tính toánđánh giá tình hình tự nhiên chưa sát thực nên chưa sử dụng được hết nguồn sinh thủy,giải pháp kỹ thuật công nghệ vẫn còn nhiều hạn chế nên chưa mạnh dạn xây dựngđược những đập cao để sử dụng hết nguồn nước Việc xác định nhiệm vụ của côngtrình chưa đề cập đến phục vụ đa mục tiêu mà chỉ chú trọng vào tưới hoặc thủy điệnnên hiệu quả thường thấp Hơn nữa, do yêu cầu cấp bách cấp nước cho hạ lưu nên cáccông tác khảo sát, xác định quy mô, công nghệ xây dựng thường không được kỹ càng.Trong khi đó khí hậu diễn biến ngày càng phức tạp làm cho chất lượng đập ngày mộtxuống cấp trầm trọng, các đập thường có các biểu hiện như:

-Thấm mạnh ở thân và nền đập, đối với thân đập xuất hiện các hang thấm tập trung, docác điểm thoát nước ra mái hạ lưu cao hơn vị trí thiết bị thoát nước, thấm dọc thâncống hay mặt tiếp giáp với tràn (ví dụ như đập Z20 Hương Khê- Hà Tĩnh) Còn đối vớinền đập thì xuất hiện các vị trí có mạch đùn mạch sủi ở hạ lưu đập, lưu lượng thấm ravượt quá trị số cho phép và nước thấm ra là nước đục (ví dụ như đập Am Chúa – DiênKhánh, Khánh Hòa) hay đập Núi Cốc, Thái Nguyên

- Mất ổn định như mái đập bị xệ, hình thành các vết trượt vòng cung hay mái đập bịxói lở cục bộ dẫn tới phá hoại lớn

- Xuất hiện các vết nứt dọc đỉnh đập (như đập Ea Soup Thượng, Đắc Lắc), hoặc cácvết nứt ngang liên thông từ mái thượng lưu về hạ lưu đập (ví dụ như đập Ban Tiện, HàNội 2010)

- Hư hỏng các lớp bảo vệ mái thượng lưu như cấu kiện bảo vệ bị trượt, bị nứt vỡ, bị xôlệch

- Đập bị lún không đều, một số đập bị lún mạnh, làm giảm cao trình, có nguy cơ nướctràn trong mùa lũ, lún không đều giữa các bộ phận, tạo thành các vết nứt trong thân

Trước tình hình nhiều đập bị xuống cấp trầm trọng như đã nêu trên yêu cầu cải thiện chất lượng đập là nhiệm vụ cấp bách hiện nay.

Sau đây là một số hình ảnh về đập bị xuống cấp dẫn đến sự cố:

Hình 1-1 Hiện tượng nước lũ tràn qua đỉnh đập Đồng Đáng (Thanh Hóa) và đập vỡ tại

vị trí cống lấy nước đập Z20 (Hà Tĩnh)

Hình 1-2 Hiện tượng thấm gây mạch đùn mạch sủi đập Am Chúa - Diên Khánh (

Khánh Hòa)

Hình 1-3 Hồ Maka ( Hương Giang – Hà Tĩnh) bị sạt lở do thân đập yếu.

Hình 1-4 Thấm bùng nhùng ngang thân đập tại vị trí số 2 của hồ Núi Cốc (Thái Nguyên)

1.3.2 Sự gia tăng nhu cầu dùng nước

Việc cải tạo, tôn cao đập cũng do áp lực về sự gia tăng nhu cầu dùng nước trong vùnghưởng lợi Cụ thể đó là sự thâm canh, tăng vụ và mở rông diện tích canh tác đòi hỏilượng nước ngày càng cao Theo M.I Lvovits (1974) [6] trong tương lai do thâm canh

tới 1.500 tấn nước, 1 tấn gạo cần tới 4.000 tấn nước và 1 tấn bông vải cần tới 10.000tấn nước Ngoài ra, việc gia tăng dân số đòi hỏi một lượng nước cấp cho sinh hoạt, giảitrí gia tăng Theo ước tính thì các cư dân sinh sống kiểu nguyên thủy chỉ cần 5 tới 10lít nước/người/ngày Ngày nay, do sự phát triển của xã hội loài người ngày càng caonên nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí ngày càng tăng theo nhất là ở các thị trấn vàcác đô thị lớn, nước sinh hoạt tăng gấp hàng chục đến hàng trăm lần Theo ước tính thìnăm 2000 nhu cầu về nước sinh hoạt và giải trí tăng gần 20 lần so với năm 1900, tứcchiếm 7% tổng nhu cầu nước trên thế giới [6] Ngoài ra còn rất nhiều nhu cầu khác vềnước trong các hoạt động khác của con người như giao thông vận tải, giải trí ở ngoàitrời như đua thuyền, trượt ván, bơi lội cũng ngày càng tăng theo sự phát triển của xãhội Hơn nữa, sự phát triển mới các vùng nôi trồng thủy sản nước ngọt và nước lợ làmgia tăng nhu cầu dùng nước trong vùng Các nhà máy xí nghiệp công nghiệp địaphương cũng làm tăng nhu cầu dùng nước Đối với các ngành sản xuất như chế biếnthực phẩm, dầu mỏ, giấy, luyện kim, hóa chất… chỉ riêng năm ngành này đã tiêu thụngót 90% tổng lượng nước sử dụng cho công nghiệp Ví dụ, cần 1.700 lít nước để sảnxuất ra 1 thùng bia chừng 120 lít, cần 3.000 lít nước để lọc 1 thùng dầu mỏ chừng 160lít, cần 300.000 lít nước để sản xuất ra 1 tấn giấy hoặc 1.5 tấn thép, cần 2.000.000 lítnước để sản xuất 1 tấn nhựa tổng hợp Phần nước tiêu hao không hoàn lại do sản xuấtcông nghiệp chiếm 1-2% lượng nước tiêu hao không hoàn lại và lượng nước còn lạisau khi sử dụng được quay về sông hồ dưới dạng nước thải chứa đầy chất ô nhiểm [6].Trước tình hình nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng lên trong khi nguồn nước ngàycàng khan hiếm thì việc tích trữ nước là nhiệm vụ hết sức cấp bách hiện nay.

1.3.3 Sự gia tăng lưu lượng và tổng lượng lũ

Trước tình hình biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp, con người trên thế giới đang phảihứng chịu những thiên tai vô cùng khốc liệt Và lũ lụt là một trong những thiên tai màcon người đang phải đối mặt, khi mà lưu lượng và tổng lượng lũ ngày càng gia tăngtheo từng năm Trong bối cảnh liên tiếp xảy ra các thảm họa về lũ lụt do mực nướcbiển ngày càng dâng cao những năm gần đây, các chuyên gia đã cảnh báo nếu hiệntương trái đất tiếp tục nóng lên với tốc độ hiện nay, các vụ lũ lụt trên toàn cầu sẽ tăng

gấp đôi vào năm 2050, khiến nhiều quốc gia và thành phố đặc biệt là ven biển sẽ biếnmất khỏ bản đồ thế giới Lũ lụt ở các thành phố ven biển là do bão lớn và càng ngày

càng trở nên tồi tệ hơn khi các đợt sóng lớn và thủy triều dâng cao Cơn bão Sandy ở

Mỹ (năm 2012) đã gây thiệt hại hàng chục tỷ USD, cơn bão Haiyan ở Philippines(năm 2013) đã làm cho hơn 7.000 người thiệt mạng và mất tích Và trận bão này điqua thì đều gây những trận lũ kinh hoàng Theo dự báo của Cục Quản lý Khí hậu vàĐại dương Quốc gia Mỹ (NOAA) mực nước biển trung bình toàn cầu lên đến 2.5mvào năm 2100 [15]

Hình 1-5 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Accra trong suốt 40 năm qua [15]Việt Nam đứng thứ 5 trong số 10 quốc gia bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của biếnđổi khí hậu theo báo cáo của German Watch [15] Các đặc điểm địa lý không thuận lợikhiến Việt Nam dễ bị thiên tai tàn phá hơn Những trận mưa lũ kinh hoàng ở Việt Namtrong thời gian qua ngày càng tăng lưu lượng và tổng lượng lũ Tháng 8/1996, bãoNiki tại miền Bắc gây ra một trận lụt kinh hoàng Lũ lớn kéo dài nhiều ngày trên mứcbáo động 3 khiến 61 người chết và mất tích, bi thương 161 người, 7465 nhà, trườnghọc, bệnh xá, bệnh viện bị đổ và hư hại, lúa và hoa màu bị ngập, hư hại 104.504ha,thiệt hại lớn về công trình giao thông, năng lượng Trận lũ lớn năm 2008 biến Hà Nộithành sông và ngập lụt nặng nề Đó được coi như trận lụt với lượng mưa lớn nhất trongvòng 100 năm Hà Nội đã có 17 người thệt mạng trong trận mưa lịch sử Tuyến đêsông hồng đã bị sạt mái, gần 13.000 hộ dân ven đê ngập nhà cửa, các hồ chứa nước đãtràn nước Nước ngập khiến nhiều hoạt động gần như tê liệt, ngay cả những phươngtiện di chuyển hằng ngày cũng bỗng chốc trở nên vô dụng [16]

Hình 1-6 Biểu đồ thể hiện tần xuất lũ tăng ở Việt Nam từ năm 1990 đến năm 2010Miền Trung, đoạn giữa chiếc “đòn gánh” nhô ra biển Đông với địa hình dốc hẹp làvùng đất thường xuyên phải hứng chịu thiên tai Nhìn lại những năm gần đây lũ lụtxảy ra trên vùng đất này ngày càng dữ dội, khắc nghiệt Theo số liệu thống kê [7] chưađầy đủ, từ năm 1964 trở lại đây, miền Trung đã phải chịu nhiều cơn lũ lớn Vào năm

1999, những trận mưa kéo dài liên tục ròng rã 1 tháng đẩy nước sông dâng lên caochưa từng thấy lượng mưa đạt kỷ lục 1.384mm là lượng mưa đứng sau kỷ lục1.870mm đo được ở tại Cilaos trên đảo Reunion (Pháp) Năm 2009, miền Trung đón 4đợt lũ trong những cơn bão được xem như lịch sử Năm 2010, miền Trung đón tiếp 5trận lũ kéo dài từ tháng 7 đến tháng 10 Những số liệu trên cho thấy có sự gia tăng vềlưu lượng và tổng lượng lũ hằng năm Với đập tràn hiện có khi lưu lượng lũ tăng lênthì mực nước hồ lớn nhất khi xả lũ cũng tăng dẫn tới nguy cơ nước tràn đỉnh đập điều

mà không cho phép đối với đập vật liệu địa phương (đất, đá)

Như vậy, có nhiều lý do thực tế dẫn đến nhu cầu cải tạo, tôn cao đập nhằm đảm bảo antoàn và đáp ứng nhiệm vụ của hồ trong điều kiện mới ( sự xuống cấp của đập cũ, nhucầu dùng nước tăng cao, lũ lụt gia tăng )

1.5 Các nghiên cứu đã có về cải tạo và tôn cao đập đất

Việc cải tạo và tôn cao đập đất đã được chú trọng ở nhiều nước trên thế giới Và ở ViệtNam cũng không phải là ngoại lệ [8], một số công trình đã được tôn cao như: côngtrình Khe Ngang xã Hương Sơn huyện Hương Trà tỉnh Thừa Thiên Huế được xâydựng năm 1990, hồ có dung tích 15 triệu m3 nước Đến nay do thiếu nước trầm trọngnên địa phương đã nâng cao đập hơn 7,1m tăng dung tích chứa nước lên gấp đôi manglại hiệu quả to lớn cho địa phương Hồ chứa Phú Ninh – Quảng Nam được xây dựngnăm 1977 trên sông Tam Kỳ với dung tích chứa nước là 344,3 triệu m3 có nhiệm vụtưới cho 23.000 ha lúa và hoa màu Hiện nay, địa phương đã đắp thêm các đập phụ ởphía hạ lưu, tạo các khu trữ nước, hoàn thiện hệ thống kênh nội đồng Sau khi nângcấp đã tăng khả năng cấp nước tới 20% so với trước và công tác vận hành điều tiếtđược thuận lợi hơn Ngoài ra còn có hồ Thọ Sơn thuộc xã Hương Xuân huyện HươngTrà tỉnh Thừa Thiên Huế xây dựng 1979, hồ có nhiệm vụ tưới chủ động cho 260 hadiện tích lúa 2 vụ, 150ha hoa màu, tạo sự ổn định cho đời sống của nhân dân và thựchiện chủ trương xóa đói giảm nghèo của các xã thuộc vùng núi trung du và miền núi.Đến nay do yêu cầu phát triển kinh tế xã hội, địa phương đã nâng cao 0.4m và xâydựng mới tường chắn sóng, nâng tràn xả lũ, vì vậy mực nước dâng bình thường tănghơn 1m tăng dung tích hữu ích 1,9 triệu m3 (tăng 54% so với trước), mở rông diện tíchtưới vùng hạ du khoảng 150ha

Hình 1.7 Công trình đầu mối hồ chứa nước Thọ SơnCông trình hồ Láng Nhớt (xã Diên Tân, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa) đượcxây dựng năm 1983 Sau 13 năm hoạt động đến năm 1996 tiến hành sửa chữa cải tạo

và hoàn thành vào năm 1997 Đến nay do hạng mục công trình đầu mối bị xuống cấpnên địa phương đã nâng cấp đập (đập chính và đập phụ), nâng cấp tràn xả lũ, cống lấynước và kiên cố hóa toàn bộ tuyến kênh chính dài 614m Sau khi nâng cấp, hồ đảmbảo cấp nước tưới cho 385ha lúa và hoa màu, phòng chống giảm nhẹ thiên tai, giảm lũcho hạ du công trình Công trình vừa mang lại hiệu quả về kinh tế, mà đặc biệt là hiệuquả xã hội, góp phần thực hiện chủ trương xóa đói giảm nghèo của Đảng và Nhà nước,

ổn định đời sống nhân dân trong vùng Công trình hồ Lanh Ra (xã Phước Vinh, huyệnNinh Phước, tỉnh Ninh Thuận) được xây dựng năm 2008, hoàn thành năm 2011 Hồ cónhiệm vụ cấp nước tưới cho 1.250ha đất canh tác nông nghiệp, hạn chế tác hại lũ cho 8

xã ở hạ lưu suối Lanh Ra, góp phần cải tạo môi trường sinh thái vùng khô hạn Ngoàinhiệm vụ trên, hồ Lanh Ra còn khai thác nguồn nước đến triệt để nhằm cấp nước tựchảy bổ sung cho khu tưới trạm bơm Phước Thiện thuộc hệ thống Nha Trinh –LâmCấm bằng hệ thống cấp nước tự chảy từ kênh chính 1, hệ thống hồ Lanh Ra Sau khinâng cấp, hồ mở rộng thêm diện tích tưới cho 187ha đất canh tác thuộc khu tưới trạmbơm Phước Thiện, ngoài ra còn giảm đáng kể chi phí quản lý vận hành trạm bơmkhoảng 1 tỷ đồng/năm

Hình 1.8 Vị trí kênh tiếp nước từ kênh chính 1, hồ Lanh Ra cho khu tưới

Trạm bơm Phước ThiệnCông trình Sông Biêu (xã Phước Hà, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận) được hoànthành năm 2013, có nhiệm vụ tưới cho 1.2000ha lúa và hoa màu, cấp nước sinh hoạt,góp phần giảm một phần lưu lượng lũ cho hệ thống tiêu lũ Ngoài nhiệm vụ trên, hồcòn khai thác nguồn nước của hồ, tiếp nước bổ sung cho 500ha lúa và hoa màu thuộckhu tưới hệ thống Tân Giang bằng các kênh dẫn nước từ kênh Bắc và kênh Nam SôngBiêu Sau khi nâng cấp, đã chủ động cấp nước tưới từ lưu vực Sông Biêu bổ sung chokhu tưới Tân Giang, đảm bảo hiệu quả kinh tế cho bà con dân tộc vùng núi Hiện naytrên địa bàn Ninh Thuận có 21 hồ chứa trong đó có 05 hồ đã được sửa chữa nâng cấpcòn 07 hồ cần được sửa chữa nâng cấp gồm: hồ Suối Lớn (1990), hồ CK7 (1996), hồÔng Kinh (1999), hồ Tân Giang (2001), hồ Bầu Ngữ (2007), hồ Sông Sắt (2008), hồThành Sơn (1991) Mặc dù việc nâng cấp đập đất đã được tiến hành ở các địa phươngnhưng việc xây dựng còn mang tính tự phát, rất đa dạng, phong phú và chưa có đầy đủ

cơ sở khoa học cũng như các tiêu chí để thống nhất lựa chọn

Bảng 1.2: Bảng thống kê các hồ chứa cần sửa chữa nâng cấp trên địa bàn tỉnh Ninh

Cầnnâ

Cầnnân

Cầnnâng

đượcsử

đượ

đượ

Cầnsửa

K h t

n tốt

Máihạlưuđậpb

Cầnsửa

hoàn

1.6 Giới hạn phạm vi nghiên cứu

Đề tài tôn cao đập đất có rất nhiều giải pháp để lựa chọn Tuy nhiên trong phạm vinghiên cứu của luận văn này chỉ đề cập đến các giải pháp như xây dựng tường chắnsóng trên đỉnh đập, giải pháp đắp áp trúc để tôn cao đập hoặc kết hợp cả hai phươngpháp trên Các tính toán cụ thể sẽ được áp dụng cho đập Thành Sơn tỉnh Ninh Thuận

1.7 Kết luận chương 1

Đập đất là loại công trình được xây dựng phổ biến để tạo hồ chứa ở Việt Nam Cácđập đã xây dựng trước đây do kinh phí đầu tư hạn hẹp, công tác khảo sát thiết kế bị cắtxén ở nhiều khâu, công tác quản lý thi công chưa chặt chẽ dẫn đến chất lượng đất đắpkhông đồng đều Trải qua thời gian dài làm việc mà chưa được duy tu bảo dưỡng tốt,nhiều đập đã xuống cấp, có nguy cơ xẩy ra sự cố, đòi hỏi được cải tạo nâng cấp Bêncạnh đó, nhu cầu dùng nước ngày càng tăng, do gia tăng diện tích canh tác, gia tăngdân số trong vùng hưởng lợi, bổ sung các hộ dùng nước khác như nuôi trồng thủy sản,

xí nghiệp công nghiệp… đòi hỏi phải tăng dung tích hồ, tăng chiều cao đập

Trong điều kiện biến đổi khí hậu, điều kiện mưa lũ bất thường, cộng với mặt đệm lưuvực bị suy thoái lớn do thu hẹp diện tích rừng phòng hộ làm cho lũ đến hồ tăng cao,trong khi khẩu diện tràn tháo lũ không đổi làm cho mực nước hồ tăng lên, có thể vượt

qua đỉnh đập đất gây vỡ Đây cũng là một trong những lý do để xem xét cải tạo, tôncao đập.

Với những lý do trên, vấn đề cải tạo tôn cao đập đất ở hồ chứa đang là vấn đề cấp thiếthiện nay Mặc dù đã có một số đề tài nghiên cứu đề cập vấn đề cải tạo và tôn cao đậpnhưng vẫn chưa có những tổng kết khái quát, và những hướng dẫn cụ thể về việc lựachọn tôn cao đập và các tính toán tương ứng để đảm bảo an toàn và điều kiện kinh tế

Trong luận văn này xem xét cụ thể các giải pháp làm tường chắn sóng và đắp áp trúc

để tôn cao đập đất theo yêu cầu và nhiệm vụ mới của hồ

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐỂ TÔN CAO ĐẬP ĐẤT2.1 Các tiêu chí và yêu cầu để chọn giải pháp cải tạo đập hợp lý

Giải pháp được lựa chọn để tôn cao đập đất cũng giống như giải pháp công trình thủylợi nói chung là phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế, thi công, quản lý, cảnhquan môi trường

2.1.1 Yêu cầu về kỹ thuật

- Phải đáp ứng được nhiệm vụ mới của hồ chứa:

+ Mực nước dâng bình thường của hồ được xác định trên cơ sở nhu cầu dùng nước mới và tài liệu cập nhật về dòng chảy đến với mức đảm bảo cấp nước mới theo QCVN04-05:2012 [9]

+ Các mực nước cao nhất trong hồ (MNLTK, MNLKT) được xác định từ kết quả tínhtoán điều tiết lũ với các con lũ mới cập nhật (lũ thiết kế, lũ kiểm tra)

+ Cao trình đỉnh đập mới được xác định từ MNDBT, MNLTK, MNLKT mới, phù hợp với các quy định của tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén (TCVN 8216:2009) [10]

+ Phải đảm bảo về yêu cầu chống thấm và ổn định của đập ứng với các trường hợp làm việc khác nhau, theo quy định của tiêu chuẩn hiện hành

2.1.2 Yêu cầu về kinh tế.

- Tận dụng vật liệu tại chỗ

- Tổng kinh phí cho việc cải tạo, tôn cao đập đất là nhỏ nhất

2.1.3 Yêu cầu về thi công.

- Đây là công trình sửa chữa nâng cập nên quá trình thi công vẫn phải đảm bảo yêu cầucấp nước cho hạ du Cần phải ưu tiên chọn các giải pháp ít gây ảnh hưởng tới quá trìnhcấp nước

- Sử dụng công nghệ và thiết bị thi công phải phù hợp, hạn chế ảnh hưởng tới các hạng mục công trình trong đầu mối.

2.1.4 Yêu cầu về quản lý sử dụng.

Giải pháp được chọn phải thuận tiện cho việc quản lý, duy tu, bảo dưỡng trong quátrình khai thác

2.1.5 Yêu cầu về cảnh quan, môi trường.

- Giải pháp tôn cao đập đất không phá vỡ cảnh quan chung của cả công trình đầu mối

- Qúa trình thi công không gây ô nhiễm môi trường, và phải đảm bảo dòng chảy môitrường cho đoạn sông hạ lưu đập theo quy định

2.2 Các giải pháp kỹ thuật để tôn cao đập đất.

2.2.1 Nghiên cứu giải pháp xây dựng tường chắn sóng trên đỉnh đập.

2.2.1.1 Phân tích các điều kiện cần để áp dụng tường chắn sóng

Tường chắn sóng được xây dựng trên đỉnh đập để thay thế cho phần phải đắp đất đểtôn cao Vì vậy phương án chỉ xây dựng tường chắn sóng mà không đắp đất để tôn caochỉ có thể xem xét áp dụng khi:

- Thân đập cũ đảm bảo điều kiện chống thấm và điều kiện ổn định ứng với các mựcnước mới trong hồ

- Mực nước lũ kiểm tra mới của hồ thỏa mãn điều kiện (2-1) theo [10]

MNLKT ≤ 𝑍đ − 𝑎′′

MNLKT ≤ 𝑍đ − 0.3𝑚 (2.1)Trong đó: Zđ là cao trình đỉnh đập cũ

a’’ chiều cao an toàn tương ứng với MNLKT, xác định theo cấp công

- Chiều cao tường không quá lớn, thường không nên quá 1.5m để đảm bảo điều kiện

mỹ quan, tức là:

Ht = Zt – Zđ ≤ 1.5 m (2.2)

Trong đó: Zt là cao trình đỉnh tường, xác định theo tính toán cao trình đỉnh đập mới, với các mực nước và điều kiện sóng gió mới của hồ.

Mặt đón sóng của thân tường có thể làm theo mặt phẳng hoặc mặt cong

- Trường hợp làm theo mặt phẳng thì thi công đơn giản nên được áp dụng rộng rãi nhất

- Khi chiều cao sóng lớn, hoặc có yêu cầu về mỹ quan thì có thể làm mặt đón sóngcong, loại này thi công khó hơn và chỉ áp dụng với tường bằng bê tông cốt thép

a b

Hình 2.1 Các dạng mặt cắt ngang của tường chắn sóng a.Mặt đón sóng là phẳng b Mặt đón sóng là cong

Do tường có chiều dài lớn nên phải chia đoạn để tránh nứt do lún không đều Chiều dàimỗi đoạn thường từ 10-12m Khớp nối giữa các đoạn cần được chít bằng vật liệuchống thấm như bao tải nhựa đường để tránh tạt nước lên đỉnh đập khi có sóng đánh.

2.2.1.3 Tính toán ổn định và độ bền của tường chắn sóng

Ổn định và độ bền của tường chắn sóng được tính toán với trường hợp bất lợi nhất làkhi có sóng lớn nhất vỗ vào tường Chiều cao sóng và biểu đồ áp lực sóng lớn nhấtđược xác định theo TCVN 8421-2010 (Công trình thủy lợi – tải trọng và lực tác dụnglên công trình do sóng và tàu)[11] Các nội dung tính toán như sau:

a Tính toán ứng suất đáy móng tường

- Ứng suất đáy móng tường được xác định theo sơ đồ nén lệch tâm (bài toán phẳng):

σ max,min = ∑ G

B ± 6 ∑ M 0

B2 (2.3)Trong đó:

∑ G : Tổng lực thẳng đứng lên một mét chiều dài tường

∑ M0 : Tổng mômen lên một mét chiều dài tường lấy đối với tâm O của bản đáy tường

(hình 2.1)

B: Bề rộng đáy tường

- Điều kiện để đất đáy móng tường không bị phá hoại:

σmax < 1.2 Rtc và σmin>0 (2.4)Trong đó:

Rtc: là cường độ tiêu chuẩn của đất nền xác định theo tiêu chuẩn thiết kế nền cáccông trình thủy công TCVN 4253:2012 [12]

b Kiểm tra ổn định của tường

Trường hợp ứng suất đáy móng tường thỏa mãn điều kiện (2.4) thì tường sẽ không xảy

ra lật, không xẩy ra trượt sâu, do đó chỉ cần kiểm tra ổn định về trượt phẳng, theo điềukiện sau:

K = ∑ Gt gϕ + B.C

≥ K

t

∑T cp (2.5)

Trong đó: ϕ và C là góc ma sát trong và lực dính đơn vị của đất nền tường

∑T : Tổng lực ngang tác dụng lên một mét chiều dài tường

B: Bề rộng đáy tường

∑ G : Tổng lực thẳng đứng lên một mét chiều dài tường

Kcp: Hệ số an toàn cho phép về trượt, phụ thuộc vào cấp công trình và

tổ hợp tải trọng

c Kiểm tra độ bền của tường

Mặt cắt chịu lực bất lợi nhất là mặt cắt đáy của thân tường

- Đối với tường bằng gạch đá xây hoặc bê tông:

+Tính toán ứng suất pháp trên mặt cắt:

R: Cường độ tính toán của vật liệu tường

Kcp: Hệ số an toàn cho phép, phụ thuộc vào cấp công trình và tổ hợp tải trọng

- Đối với tường bằng bê tông cốt thép: điều kiện bền được kiểm tra bằng cách so sánh momen uốn tính toán với sức chịu momen tính toán tại mặt cắt: