Nghiên cứu đề xuất giải pháp khắc phục sự cố hồ chứa Đồng Đò 2_unprotected

Trong bối cảnh nắng nóng kéo dài gây hạn hán, mưa lũ gây ngập úng, bão lũ có nguy cơ gây vỡ đập đe dọa đến tính mạng của con người và tài sản, nói chung là gây trở ngại lớn tới phát triể

đã được tác giả hoàn thành đúng thời hạn quy định

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Quang Hùng

đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và cán bộ công nhân viên Phòng Đào tạo Đại học & Sau đại học, Khoa Công trình, Trường Đại

học Thủy Lợi đã giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện

luận văn

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo trường ĐH Thủy

lợi, cơ quan công tác, gia đình, bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác

giả hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Do hạn chế về thời gian, kiến thức khoa học và kinh nghiệm thực tế của bản thân tác giả còn ít nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp và trao đổi

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

HỌC VIÊN

Nguyễn Văn Phúc

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

nào của nhà trường

Học viên

Nguyễn Văn Phúc

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

BẢN CAM KẾT ii

MỤC LỤC iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, AN TOÀN HỒ CHỨA TẠI TỈNH QUẢNG NINH 4

1.1 Đặc điểm tự nhiên thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh: 4

1.1.1 Vị trí địa lý: 4

1.1.2 Địa hình: 4

1.1.3 Khí hậu, thủy văn: 4

1.1.4 Tài nguyên biển: 5

1.1.5 Tài nguyên khoáng sản: 5

1.2 Giới thiệu chung về các hồ chứa và an toàn đập tại thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 6

1.2.1 Giới thiệu chung về các hồ chứa tỉnh Quảng Ninh 6

1.2.2 Giới thiệu chung về các đập tại Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 11

1.3 Vấn đề an toàn hồ, đập tại Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 18

1.3.1 Hiện trạng hồ và đập đã xây dựng và khai thác: 18

1.3.2 Một số công trình đập đất xảy ra hư hỏng ở Quảng Ninh diễn biến sự cố và đánh giá nguyên nhân 22

1.3.3 Tổng quan các vấn đề về an toàn đập và sửa chữa nâng cấp 24

1.4 Vấn đề nghiên cứu giải pháp thiết kế sửa chữa, nâng cấp các hồ chứa nước 26

1.4.1.Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ 26

1.4.2 Giải pháp tường răng kết hợp lõi giữa 27

1.4.3 Giải pháp tường hào bentonite 27

1.4.4 Giải pháp khoan phụt 28

1.4.5 Giải pháp cọc đất và xi măng 29

1.4.6 Tường nghiêng bằng màng địa kỹ thuật (Vải Bentomat, HDPE ) 30

1.5 Nguyên nhân hư hỏng các các hồ chứa tại Quảng Ninh 30

1.5.1 Nguyên nhân khảo sát thiết kế 30

1.5.2 Nguyên nhân do thi công 31

1.5.3 Nguyên nhân quản lý, vận hành 32

1.5.4 Nguyên nhân do điều kiện thiên tai bất thường 32

1.6 Kết luận chương 1 34

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA GIẢI PHÁP KHẮC SỰ CỐ 35

2.1 Cơ sở lý thuyết thấm đập vật liệu địa phương 35

2.1.1 Nguyên nhân sự hình thành dòng thấm trong môi trường đất đá 35

2.1.2 Tác hại của dòng thấm trong công trình xây dựng 37

2.1.3 Phân loại dòng thấm trong môi trường đất rỗng 37

2.1.4 Các giả thiết cơ bản trong tính toán thấm 38

2.1.5 Các phương pháp tính toán thấm 38

2.2 Cơ sở lý thuyết phân tích ổn định đập vật liệu địa phương 43

2.2.1 Tổng quan về tính toán ổn định của đập đất 43

2.2.2 Cơ sở lý thuyết các phương pháp tính toán ổn định mái dốc 45

2.4 Các giải pháp chống thấm cho đập đất 49

2.3.1 Các loại hình thức đập đất phổ biến 50

2.3.2 Các công nghệ hiện đang sử dụng để chống thấm cho đập đất 55

2.4 Phân tích các bài toán dùng trong nghiên cứu 65

2.5 Kết luận chương 66

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KHẮC PHỤ SỰ CỐ HỒ CHỨA ĐỒNG ĐÒ 2, ĐÔNG TRIỀU, TỈNH QUẢNG NINH 67

3.1 Giới thiệu dự án hồ chứa Đồng Đò 2, Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 67

3.1.1 Vị trí công trình 67

3.1.2 Nhiệm vụ công trình 68

3.1.3 Quy mô công trình 68

3.2 Quá trình điều tra khảo sát đánh giá hiện trạng 68

3.2.1 Hiện trạng công trình 68

3.2.2 Điều kiện địa chất dự án hồ chứa Đồng Đò 2 69

3.2.3 Các giải pháp kết cấu được đề xuất và tiêu chí đánh giá 73

3.3 Nghiên cứu ổn định và đánh giá hiệu quả 79

3.4 Phân tích đánh giá kết quả tính toán so sánh lựa chọn giải pháp hợp lý 79

3.4.1 Phân tích đánh giá kết quả phương án 1 79

3.4.2 Phân tích đánh giá kết quả phương án 2 84

3.4.3 Phân tích đánh giá kết quả tính toán so sánh lựa chọn giải pháp hợp lý 91

3.5 Kết luận chương 3 92

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các hồ chứa có dung tích trên 10 triệu m3 nước 6 Bảng 1.2: Các hồ chứa có dung tích từ 1-10 triệu m3 7 Bảng 1.3: Bảng tổng hợp các hồ chứa trên địa bàn Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 8 Bảng 1.4: Bảng tổng hợp các đập, công trình xả lũ, cống lấy nước trên địa bàn Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh 12 Bảng 1.5: Thống kê hiện trạng hồ chứa là đập đất tỉnh Quảng Ninh 18 Bảng 3.1: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của vật liệu phương án 1 – chống thấm thảm bê tông 75 Bảng 3.2: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của vật liệu phương án 2 – chống thấm bằng khoan phụt 77 Bảng 3.3: Tổng hợp kết quả tính toán phương án 1 với các tổ hợp tính toán khác nhau 79 Bảng 3.4: Bảng tổng hợp kết quả tính toán với các mực nước thượng lưu 83 Bảng 3.5: Tổng hợp kết quả tính toán phương án 2 với các tổ hợp tính toán khác nhau 84

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Tràn xả lũ hồ Cao Vân Hình: Hình 1.2: Hệ thống thủy lợi hồ Khe Chè 10 Hình 1.3: Tràn xả lũ hồ Bến Châu – thị xã Đông Triều Hình 1.4: Đập đất Đầm

Hà Động – huyện Đầm Hà 10

Hình 1.6: Đập đất - hồ chứa Bến Châu 13

Hình 1.5: Cống lấy nước của hồ chứa Bến Châu 13

Hình 1.8: Mái hạ lưu đập - hồ chứa Bến Châu 13

Hình 1.7: Mặt đập của hồ chứa Bến Châu 13

Hình 1.10: Mặt đập và mái hạ lưu đập Đồng Đò 1 14

Hình 1.9: Mặt đập và mái thượng lưu đập Đồng Đò 1 14

Hình 1.11: Mặt đập và mái hạ lưu đập Đồng Đò 1 14

Hình 1.14: Mặt hạ lưu đập - Đồng Đò 2 15

Hình 1.13: Cống Đồng Đò 2 15

Hình 1.12: Cống Đồng Đò 2 15

Hình 1.16: Mặt đập, tường chắn sóng Đồng Đò 2 15

Hình 1.15: Mặt thượng lưu đập Đồng Đò 2 15

Hình 1.18: Lòng hồ - hồ chứa Đồng Đò 2 16

Hình 1.17: Mặt đập, tường chắn sóng Đồng Đò 2 16

Hình 1.20: Kênh sau tràn Đồng Đò 2 16

Hình 1.19: Kênh sau tràn Đồng Đò 2 16

Hình 1.22: Mặt thượng lưu, đập dâng Gốc Tre, xã Tràng Lương 17

Hình 1.21: Mặt hạ lưu, đập dâng Gốc Tre, xã Tràng Lương 17

Hình 1.24: Sân tràn hồ Quán Vuông 17

Hình 1.23: Lòng hồ Quán Vuông 17

Hình 1.25: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng sân phủ 26

Hình 1.26: Sơ đồ tính thấm qua đập có tường lõi chân răng 27

Hình 1.27: Tường hào chống thấm bằng bentonite 28

Hình 1.28 : kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa XM 29

Hình 1.29: kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng cọc đất – ximăng 30

Hình 1.30: Ảnh hưởng của bão, lũ, trượt lở đất đến công trình xây dựng 34

Hình 2.1: Cấu tạo cốt đất khô 35

Hình 2.2: Sơ đồ thế năng của một điểm trong môi trường đất 35

Hình 2.3: Sơ đồ, hướng đi của dòng chảy hình thành giữa hai điểm 36

Hình 2.4: Sơ đồ hình thành và chuyển động của dòng thấm trong đập đất 37

Hình 2.5: Sơ đồ các phương pháp tính toán thấm 40

Hình 2.6: Sơ đồ sai phân 41

Hình 2.7: Sơ đồ phân tử tam giác 42

Hình 2.8: Mặt cắt ngang mái dốc 43

Hình 2.9: Các phương pháp phân tích ổn định mái dốc 45

Hình 2.11: Lực tác dụng lên mái trượt thông qua khối trượt với mặt tổ hợp 48

Hình 2.12: Lực tác dụng lên mặt trượt thông qua khối trượt 48

Hình 2.13: Đập đồng chất 50

Hình 2.14: Sơ đồ bố trí đất đắp trong thân đập không đồng chất 51

Hình 2.15: Sơ đồ bố trí đất tường lõi mềm(đất sét) 52

Hình 2.16: Sơ đồ bố trí kết cấu đập có tường nghiêng sân phủ mềm 53

Hình 2.17: Sơ đồ bố trí kết cấu đập có tường nghiêng chân khay mềm (đất sét) 54

Hình 2.18: Kết cấu đập đất có màng chống thấm bằng khoan phụt vữa xi măng - Bentonite 54

Hình 2.19: Hồ chứa nước chống thấm bằng màng địa kỹ thuật - HDPE 57

Hình 2.20: Ứng dụng thảm bêtông chống thấm hồ chứa 58

Hình 2.21: Tường hào chống thấm bằng hỗ hợp Bentonite + ximăng 62

Hình 2.22: Tường chống thấm bằng màng địa kỹ thuật (Geolock) 62

Hình 2.24: Đập có tường nghiêng mềm kết hợp với cừ bản nhựa chống thấm 64

Hình 2.25: Đập có tường lõi mềm kết hợp với cừ bản nhựa chống thấm 65

Hình 3.1: Bản đồ khu vực xây dựng công trình 67

Hình 3.2: Mặt cắt tính toán hiện trạng 78

Hình 3.3: Kết quả tính toán ổn định hiện trạng ứng với MNDBT 78

Hình 3.4: Kết quả tính toán ổn định hiện trạng ứng với MNDGC 78

Hình 3.5: Mặt cắt phương án 1 – sử dụng thảm bê tông (Concret matts) 78 Hình 3.6: Mặt cắt phương án 2 – Chống thấm bằng khoan phụt 78 Hình 3.7: PA1- Kết quả phân bố cột nước áp với Kthbt=3,4.10-11(m/s),

MNTL=MNDBT 79 Hình 3.8: PA1- Kết quả phân bố cột nước tổng với Kthbt=3,4.10-11(m/s),

MNTL=MNDBT 80 Hình 3.9: PA1- Dòng thấm và Gradiant với Kthbt=3,4.10-11(m/s), MNTL=MNDBT 80 Hình 3.10: PA1- Ổn định mái hạ lưu đập với Kthbt=3,4.10-11(m/s), MNTL=MNDBT 80 Hình 3.11: PA1- Kết quả phân bố cột nước áp với Kthbt=3,4.10-11(m/s),

MNTL=MNLKT 81 Hình 3.12: PA1- Kết quả phân bố cột nước tổng với Kthbt=3,4.10-11(m/s),

MNTL=MNLKT 81 Hình 3.13: PA1- Dòng thấm và Gradiant với Kthbt=3,4.10-11(m/s), MNTL=MNLKT 81 Hình 3.14: PA1- Ổn định mái hạ lưu đập với Kthbt=3,4.10-11(m/s), MNTL=MNLKT 82 Hình 3.15: PA1- Dòng thấm qua đập với MNTL=MNDBT; MNTL=MNLKT 82 Hình 3.16: Đồ thị quan hệ giữa MNTL với mực nước sau thảm bê tông chống thấm 83 Hình 3.17: PA2- Kết quả phân bố cột nước áp với Kthkp=8,7.10-10(m/s),

MNTL=MNDBT 84 Hình 3.18: PA2- Kết quả phân bố cột nước tổng với Kthkp=8,7.10-10(m/s),

MNTL=MNDBT 85 Hình 3.19: PA2- Dòng thấm và Gradiant với Kthkp=8,7.10-10(m/s), MNTL=MNDBT 85 Hình 3.20: PA2- Ổn định mái hạ lưu đập với Kthkp=8,7.10-10(m/s), MNTL=MNDBT 85

Hình 3.21: PA2- Kết quả phân bố cột nước áp với Kthkp=8,7.10-10(m/s),

MNTL=MNLKT 86 Hình 3.22: PA2- Kết quả phân bố cột nước tổng với Kthkp=8,7.10-10(m/s),

MNTL=MNLKT 86 Hình 3.23: PA2- Dòng thấm và Gradiant với Kthkp=8,7.10-10(m/s), MNTL=MNLKT 86 Hình 3.24: PA2- Ổn định mái hạ lưu đập với Kthkp=8,7.10-10(m/s), MNTL=MNLKT 87 Hình 3.25: PA2- Dòng thấm qua đập với Kthkp=1,7.10-9; 8,7.10-10;4.10-11 (m/s), MNTL=MNDBT=61,90(m) 87 Hình 3.26: PA2- Dòng thấm qua đập với Kthkp=1,7.10-9; 8,7.10-10;4.10-11 (m/s), MNTL=MNLKT=64,07(m) 88 Hình 3.27: PA2- Dòng thấm qua đập với Kthkp= 8,7.10-10(m/s),

MNTL=MNDBT=61,90(m); MNTL=MNLKT=64,07(m) 88 Hình 3.28: PA2- Đồ thị quan hệ giữa hệ số thấm màng khoan phụt với Grandient, ứng với MNTL=MNDBT và MNTL=MNLKT 89 Hình 3.29: PA2- Đồ thị quan hệ giữa hệ số thấm màng khoan phụt với hệ số ổn định mái hạ lưu của đập, ứng với MNTL=MNDBT và MNTL=MNLKT 89 Hình 3.30: PA2- Đồ thị quan hệ giữa hệ số thấm màng khoan phụt với lưu lượng nước thấm qua đập, ứng với MNTL=MNDBT và MNTL=MNLKT 90

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh có khoảng 20 hồ chứa nước lớn nhỏ và khoảng gần 50 km đê sông Phần lớn các hồ chứa nước trên địa bàn Thị xã đã xây

dựng lâu năm, qua tác động của bão lũ, nay đã xuống cấp

Đa số số đập hiện có trên địa bàn Thị xã Đông Triều là đập đất, hầu hết các đập của hồ chứa đều có hiện tượng thấm nghiêm trọng, đe doạ đến an toàn của đập Kích thước tràn xả lũ thiên nhỏ, mô hình thiết kế lũ không còn phù hợp với tình hình mưa lũ hiện nay Đặc biệt là rừng đầu nguồn bị phá đã làm cho dòng chảy tập trung nhanh hơn, đe doạ an toàn đập về mùa mưa, thiếu nước về mùa khô làm cho

hồ không phục vụ tốt mục tiêu cấp nước

Cống lấy nước kể cả tràn xả lũ do sử dụng lâu ngày nên chất lượng beton,

kết cấu xây đều bị xuống cấp, không đảm bảo an toàn

Điển hình như hồ chứa nước Đồng Đò được xây dựng từ năm 2001 - 2002,

hồ thiết kế và thi công theo tiêu chuẩn cũ chưa tính toán thiết kế với lũ kiểm tra, do

đó hiện nay chưa đáp ứng được tiêu chuẩn an toàn theo quy định Qua thời gian sử

dụng các công trình đầu mối đã xuống cấp Hiện tại đập đất thi công chất lượng không đạt yêu cầu, bị thấm nhiều gây mất an toàn Tuyến đập hiện trạng dài khoảng 158m, đập cao khoảng 19m, hiện nay chưa đáp ứng chống lũ an toàn với tần suất

kiểm tra; mái đập thượng lưu gia cố bằng đá hộc bị xô tụt, thân đập bị thấm nước

mạnh, thiết bị thoát nước thân đập bị tắc làm cho đường bão hòa đi ra ngoài mái đập, gây sũng ướt làm tăng khả năng trượt mái đập hạ lưu; tường chắn sóng một số đoạn bị bong tróc,

Trong bối cảnh nắng nóng kéo dài gây hạn hán, mưa lũ gây ngập úng, bão lũ

có nguy cơ gây vỡ đập đe dọa đến tính mạng của con người và tài sản, nói chung là gây trở ngại lớn tới phát triển kinh tế - xã hội, đời sống của người dân xã Bình Khê,

thị xã Đông Triều, vì vậy việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp khắc

sở khoa học thực tế cho việc sửa chữa nâng cấp các hồ chứa nước tại thị xã Đông

Triều nói riêng và tỉnh Quảng Ninh nói chung trong điều kiện biến đổi khí hậu là

hết sức cần thiết

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Đánh giá thực trạng các hồ chứa trên địa bàn thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

- Xác định nguyên nhân hư hỏng của các hồ chứa nước dưới tác dụng của điều kiện thiên tai bất thường

- Đề xuất được một số giải pháp thiết kế sửa chữa, nâng cấp các hồ chứa

nước nhằm thích ứng điều kiện biến đối khí hậu

- Ứng dụng mô hình toán trong tính toán phân tích công trình thủy trong điều kiện biến đổi khí hậu

III PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1 Phương pháp nghiên cứu

- Điều tra, thu thập, tổng hợp và phân tích

- Ứng dụng mô hình toán ( Phàn mềm GEOSLOP)

- Đối chiếu các kết quả tính toán đập Đồng Đò 2 với các tài liệu khảo sát

và quan trắc thực tế

2 Phạm vi nghiên cứu

- Các đập đất ở Quảng Ninh

- Đập đất thuộc hồ Đồng Đò 2

IV KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC

- Đánh giá được thực trạng một số hồ chứa trên địa bàn thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh, xác định nguyên nhân hư hỏng của các hồ chứa nước trong điều kiện thiên tai bất thường

- Đề xuất được một số giải pháp ‘‘tiên tiến’’ thiết kế sửa chữa, nâng cấp hồ chứa nước … tại thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

- Kết qủa nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn, có thể làm tài liệu tham khảo cho các nhà thiết kế sửa chữa nâng cấp các hồ chứa trên các tỉnh lân cận

V Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Các kết quả của đề tài là cơ sở khoa học và thực tiễn đối với an toàn hồ chứa nước tại Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh nói riêng và các tỉnh thành vùng duyên hải Bắc Bộ nói chung để đề ra các giải pháp công trình nhằm nâng cao an toàn cho công trình để thích ứng được với thiên tai bất thường ngày càng diễn biến phức tạp

do biến đổi khí hậu gây nên

C HƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, AN TOÀN HỒ CHỨA TẠI

TỈNH QUẢNG NINH 1.1 Đặc điểm tự nhiên thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh:

1.1.1 Vị trí địa lý:

Quảng Ninh là tỉnh ven biển thuộc vùng Đông BắcViệt Nam Quảng Ninh được ví như một Việt Nam hu nhỏ, vỡ cả biển, đảo, đồng bằng, trung du, đồi núi, biên giới Trong quy hoạch phát triển kinh tế, Quảng Ninh vừa thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía bắc vừa thuộc vùng duyên hải Bắc Bộ Đây là tỉnh khai thác than

đá chính củaViệt Nam và có vịnh Hạ Long là di sản, kỳ quan thiên nhiên thế giới

Quảng Ninh nằm ở địa đầu phía đông bắcViệt Nam, có dáng một con cá sấu nằm chếch theo hướng đông bắc - tây nam.Phía đông nghiêng xuống nửa phần đầu Vịnh Bắc bộ, phía tây tựa lưng vào núi rừng trùng điệp Toạ độ địa lý khoảng

106o26' đến 108o31' kinh độ đông và từ 20o40' đến 21o40' vĩ độ bắc Bề ngang từ đông sang tây, nơi rộng nhất là 195km Bề dọc từ bắc xuống nam khoảng 102km.Phía đông bắccủa tỉnh giáp vớiTrung Quốc, phía nam giáp vịnh Bắc Bộ, có chiều dài bờ biển 250km, phía tây nam giáp tỉnh Hải Dương và thành phố Hải Phòng, đồng thời phía tây bắc giáp các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang và Hải Dương[7,8]

1.1.2 Địa hình:

Quảng Ninh là tỉnh miền núi, trung du nằm ở vùng duyên hải, với hơn 80% đất đai là đồi núi Trong đó, có hơn hai nghìn hòn đảo nổi trên mặt biển cũng đều là các núi Địa hình của tỉnh có thể chia thành 3 vùng gồm có Vùng núi, Vùng trung

du và đồng bằng ven biển, và Vùng biển và hải đảo Địa hình đáy biển Quảng Ninh, không bằng phẳng, độ sâu trung bình là 20 m Có những lạch sâu là di tích các dòng chảy cổ và có những dải đá ngầm làm nơi sinh trưởng các rạn san hô rất đa dạng[7,8]

1.1.3 Khí hậu, thủy văn:

Quảng Ninh nằm vùng Khí hậu cận nhiệt đới ẩm đặc trưng cho các tỉnh miền bắc vừa có nét riêng của một tỉnh vùng núi ven biển có mộtmùa hạ nóng ẩm mưa nhiều, một mùa đông lạnh khô và ít mưa Các quần đảo ở Cô Tô, Vân Đồn có đặc

trưng của khí hậu đại dương Do ảnh hưởng bởi hoàn lưu gió mùa Đông Nam Á nên khí hậu bị phân hoá thành hai mùa gồm có mùa hạ thì nóng ẩm với mùa mưa, còn mùa đông thì lạnh với mùa khô Nhiệt độ trung bình trong năm từ 21 – 23oC, lượng

mưa trung bình hàng năm 1.995 m, độ ẩmtrung bình 82 – 85% Mùa lạnh thường bắt đầu từ hạ tuần tháng 11 và kết thúc vào cuối tháng 3 năm sau, trong khi đó mùa nóng bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào đầu tháng Mùa ít mưa bắt đầu từ tháng 11 cho đến tháng 4 năm sau, mùa mưa nhiều bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào đầu tháng 10 Ngoài ra, do tác động của biển, nên khí hậu của Quảng Ninh nhìn chung mát mẻ, ấm áp, thuận lợi đối với phát triển nông nghiệp, lâm nghiệp và nhiều hoạt động kinh tế khác[7,8]

1.1.4 Tài nguyên biển:

Quảng Ninh là một trong 25 tỉnh, thành phố có biên giới, tuy nhiên lại là tỉnh duy nhất có đường biên giới trên bộ và trên biển với Trung Quốc, với đường biên giới trên bộ dài 118,825 km và đường phân định Vịnh Bắc Bộ trên biển dài trên 191

km Mặc khác, Quảng Ninh là một trong 28 tỉnh, thành có biển, với đường bờ biển dài 250 km, trong đó có 40.000 hecta bãi triều và trên 20.000 hecta eo vịnh, có 2/12 huyện đảo của cả nước Tỉnh có 2.077 hòn đảo, và diện tích các đảo chiếm 11,5% diện tích đất tự nhiên[7,8]

1.1.5 Tài nguyên khoáng sản:

Quảng Ninh có nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, đa dạng, có nhiều loại đặc thù, trữ lượng lớn, chất lượng cao mà nhiều tỉnh, thành phố trong cả nước không có được như: than, cao lanh tấn mài, đất sét, cát thủy tinh, đá vôi…

Than đá: Có trữ lượng khoảng 3,6 tỷ tấn, hầu hết thuộc dòng an - tra - xít, tỷ

lệ các - bon ổn định 80 – 90%; phần lớn tập trung tại 3 khu vực: Hạ Long, Cẩm Phả

và Uông Bí – Đông Triều ; mỗi năm cho phép khai thác khoảng 30 – 40 triệu tấn Các mỏ đá vôi, đất sét, cao lanh… Trữ lượng tương đối lớn, phân bố rộng khắp các địa phương trong tỉnh như: Mỏ đá vôi ở Hoành Bồ, Cẩm Phả; Các mỏ cao lanh ở các huyện miền núi Hải Hà, Bình Liêu, Ba Chẽ, Tiên Yên, thành phố Móng Cái; Các mỏ đất sét phân bố tập trung ở Đông Triều, Hoành Bồ và TP Hạ Long là

nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất vật liệu xây dựng cung cấp cho thị trường trong nước và xuất khẩu

Các mỏ nước khoáng: Có nhiều điểm nước khoáng uống được ở Quang Hanh (Cẩm Phả), Khe Lạc (Tiên Yên), Đồng Long (Bình Liêu) Ngoài ra, còn có nguồn nước khoáng không uống được tập trung ở Cẩm Phả có nồng độ khoáng khá cao, nhiệt độ trên 35oC, có thể dùng chữa bệnh[7,8]

1.2 Giới thiệu chung về các hồ chứa và an toàn đập tại thị xã Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

1.2.1 Giới thiệu chung về các hồ chứa tỉnh Quảng Ninh

Năm 1965, toàn tỉnh mới có 17 hồ chứa nước vừa và nhỏ với tổng dung tích 8,8 triệu m3 nước, 15 đập dâng các loại, 10 trạm bơm tưới và 100 công trình thủy lợi nhỏ khác

Trong thời kỳ đổi mới được Bộ Nông nghiệp và PTNT, tỉnh quan tâm đầu tư vốn xây dựng Đến năm 2005 đã có 52 hồ chứa nước các loại vừa và lớn với tổng dung tích chứa 313 triệu m3 nước, 37 đập dâng trên sông suối, 68 trạm bơm tưới,

300 công trình thủy lợi nhỏ khác; 18 công trình cấp nước sinh hoạt, kiên cố hóa được 713/200 km kênh tưới

Tính đến năm 2015, trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh hiện có tổng cộng 174 hồ chứa nước lớn, vừa và nhỏ với tổng dung tích thiết kế 352,53 triệu m3, có khả năng tưới cho trên 53.500 ha đất sản xuất nông nghiệp và cấp nước cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt (trong đó, hồ có dung tích trên 10 triệu m3 là 7 hồ; từ 3 đến dưới 10 triệu m3 là 2 hồ; từ 0,2 đến dưới 3 triệu m3 là 70 hồ; dưới 0,2 triệu m3 là

Diện tích tưới (ha)

Năm hoàn thành

TT Tên hồ Huyện, tỉnh

Quảng Ninh

Dung tích (106 m3)

Diện tích tưới (ha)

Năm hoàn thành

sinh hoạt 1996

Bảng1 2: Các hồ chứa có dung tích từ 1-10 triệu m 3

Quảng Ninh

Dung tích (106 m3)

Diện tích tưới (ha)

Năm hoàn thành

Bảng 1.3: Bảng tổng hợp các hồ chứa trên địa bàn Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

4 Đá Trắng Đông Triều 12.5 1 276

VI

H (max) L(m)

CT đỉnh đập

F tưới nước Cấp (m3)

CT Tràn B(m)

Hình thức

Có tràn

sự cố

Hồ chứa có dung tích trên 1 tỷ m3

Hồ chứa có dung tích từ 100 triệu đến 1 tỷ m3

Đập phụ

Cống lấy nước

Kích thước (m)

Hình thức

Tràn xả lũ

Wc W hữu ích

W hiệu dụng

Hồ chứa có dung tích từ 10 - 100 triệu m3

Hồ chứa có dung tích từ 3 - 10 triệu m3

Hồ chứa có dung tích từ 1 - 3 triệu m3

Hồ chứa có dung tích từ 0,5 - 1 triệu m3

W trữ 10 6

m3

VI

6 Gốc Thau Đông Triều 1.5 0.75 41

2 Suối Môi Đông Triều 1.8 0.35 30

3 Khe Tắm Đông Triều 0.7 0.1 15

4 Suối Sai Đông Triều 0.5 0.1 11

5 Khe Sắt Đông Triều 0.6 0.1 5

TT Tên hồ chứa Địa điểm

H (max) L(m)

CT đỉnh đập

F tưới nước Cấp (m3)

CT Tràn B(m)

Hình thức

Có tràn

sự cố

Đập phụ

Cống lấy nước

Kích thước (m)

Hình thức

Tràn xả lũ

Wc W hữu ích

W hiệu dụng

Hồ chứa có dung tích từ 0,5 - 1 triệu m3

Hồ chứa nước có dung tích dưới 0,5 triệu m3

Các kết quả nghiên cứu quy hoạch thủy lợi Quảng Ninh đến nay về cơ bản đã tập trung giải quyết nhiệm vụ là khai thác nguồn nước phục vụ cho nhu cầu phát triển nông nghiệp (chủ yếu là cấp nước tưới) là chính và phát triển một số ngành khác như: công nghiệp, thủy sản, nước sinh hoạt Đầu tư phát triển hệ thống thủy lợi và nhất là đầu tư xây dựng các hồ chứa trên địa bàn Quảng Ninh là một trong những điều kiện then chốt nhằm nâng cao năng lực sản xuất nông nghiệp, bảo đảm đời sống nông dân, xây dựng nông thôn mới

Cho đến nay, các hồ chứa đã xây dựng ở Quảng Ninh chủ yếu là các hồ thủy lợi làm nhiệm vụ cung cấp nước tưới Các đập chính tạo thành hồ chứa chủ yếu là đập đất có quy mô lớn nhất là cấp 3, thuộc đập loại vừa và nhỏ đã xây dựng ở Quảng Ninh cũng như trong cả nước

1.2.2 Giới thiệu chung về các đập tại Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

Hiện trạng các đập, tràn xả lũ, cống lấy nước trên địa bàn Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh cùng với các thông số kỹ thuật chính được tổng hợp trong bảng 1.4:

Bảng 1.4: Bảng tổng hợp các đập, công trình xả lũ, cống lấy nước trên địa bàn Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

Một số hình ảnh về các hồ chứa hiện có trên địa bàn Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh:

Hình 1.5 : Cống lấy nước của hồ chứa Bến Châu Hình 1.6: Đập đất - hồ chứa Bến Châu

Hình 1.7: Mặt đập của hồ chứa Bến Châu Hình 1.8: Mái hạ lưu đập - hồ chứa Bến Châu

Hình 1.9: Mặt đập và mái thượng lưu đập Đồng Đò 1 Hình 1.10: Mặt đập và mái hạ lưu đập Đồng Đò 1

Hình 1.11: Mặt đập và mái hạ lưu đập Đồng Đò 1

Hình 1.21: Mặt hạ lưu, đập dâng Gốc Tre, xã Tràng Lương Hình 1.22: Mặt thượng lưu, đập dâng Gốc Tre, xã Tràng Lương

Hình 1.23: Lòng hồ Quán Vuông Hình 1.24: Sân tràn hồ Quán Vuông

1.3 Vấn đề an toàn hồ, đập tại Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh

1.3.1 Hiện trạng hồ và đập đã xây dựng và khai thác:

Tổng các hồ chứa được xây dựng trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh đến năm

2015 là 174 hồ chứa, trong đó có 01 hồ là đập bê tông trọng lực, còn lại các hồ là đập đất

Bảng 1.5: Thống kê hiện trạng hồ chứa là đập đất tỉnh Quảng Ninh

TT Tên

hồ

Năm hoàn thành

Dung tích (106

m3)

Chiều cao đập (m)

Hình thức Kết cấu mặt cắt ngang đập

Hiện trạng hư hỏng và sửa chữa

1 Yên

Lập 1982 120 10,60

Đập đất đồng chất, thượng lưu đổ BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ còn tốt do mới sửa chữa, nâng cấp

2 Khe

Đập đất đồng chất, thượng lưu BTCT, hạ lưu trồng cỏ, rãnh thoát nước hạ lưu, đống đá tiêu nước

Hồ đã xuống cấp, cần phải nâng cấp, sửa chữa

3 Tràng

Đập đất đồng chất, thượng lưu hạ lưu đá xây, đống đá tiêu nước

hạ lưu

Hồ còn tốt do mới sửa chữa, nâng cấp

hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ đã xuống cấp, cần phải nâng cấp, sửa chữa

5 Quất 1978 10,3 23,6 Đập đất đồng chất, Hồ còn tốt do

Đông thượng lưu đổ BTCT, hạ

lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

mới sửa chữa, nâng cấp

6 Cao

Đập đất đồng chất, thượng lưu đổ BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ còn tốt do mới sửa chữa, nâng cấp

Hồ đã xuống cấp, thấm mất nước, cần được nâng cấp sửa chữa

8 Bến

Châu 1982 8,2 11,00

Đập đất đồng chất, thượng lưu đổ BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ còn tốt, mới nâng cấp sửa chữa

Hồ đã xuống cấp, thấm mất nước, cần được nâng cấp sửa chữa

Hồ còn tốt, do mới nâng cấp sửa chữa

Hồ còn tốt, do mới nâng cấp sửa chữa

12 Yên

Trung 1978 2.7 8,70

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ còn tốt, do mới nâng cấp sửa chữa

13 An

Biên 1965 1.2 26,70

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ còn tốt, do mới nâng cấp sửa chữa

14 Rộc

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ còn tốt, do mới nâng cấp sửa chữa

15 Đoan

Tĩnh 1984 1.15 14,8

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ đã xuống cấp, thấm mất nước, cần được nâng cấp sửa chữa

16 Khe

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ đã xuống cấp, thấm mất nước, cần được nâng cấp sửa chữa

17 Khe

Chính 1983 1.49 26,70

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát BTCT, hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ đã xuống cấp, thấm mất nước, cần được nâng cấp sửa chữa

18 Khe

Mai 1997 1.5

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát BTCT, hạ

Hồ còn tốt, do mới nâng cấp

lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

sửa chữa

19 Trại

Lốc 1 1979 4.3 26,70

Đập đất đồng chất, thượng lưu lát đá hộc,

hạ lưu trồng cỏ, đống đá tiêu nước hạ lưu

Hồ đã xuống cấp, cần phải nâng cấp, sửa chữa

20 Đồng

Đò 2 1976 2.28 26,70

Đập đồng chất, Mái TL xếp đá khan, mái hạ lưu trồng cỏ, không có rãnh thoát nước

Hồ xuống cấp nghiêm trọng, thấm mất nước thành dòng, cần phải sửa chữa, chống thấm

Hồ còn tốt

22 Yên

Dưỡng 1966 1.2 19,00

Đập đồng chất, Mái TL xếp đá khan, mái hạ lưu trồng cỏ, không có rãnh thoát nước, không có đống đá tiêu nước

Hồ bị thấm ở mang tràn xả

lũ và thân đập, cần được nâng cấp sửa chữa

23 Khe

Đập đồng chất, Mái TL

đổ BTCT, mái hạ lưu trồng cỏ

Đập bị thấm, cần được nâng cấp, sửa chữa

1.3.2 M ột số công trình đập đất xảy ra hư hỏng ở Quảng Ninh diễn biến sự cố

và đánh giá nguyên nhân

1.3.2.1 Đối với sự cố vỡ đập Đầm Hà Động:

a) Diễn biến sự cố:

Do mưa lớn thượng nguồn xảy ra trong ngày 29-10-2014 đã làm mực nước lòng hồ Đầm Hà Động dâng cao rất nhanh Đến 4 giờ ngày 30-10, nước đã tràn đập Đến 6 giờ 30 cùng ngày, nước đã vượt đỉnh kè chắn sóng 0,35 m và đập phụ số 2 của hồ đã bị vỡ gây lũ cục bộ, đập chính bị hư hại nặng, ngập lụt một số khu vực huyện Đầm Hà

b) Đánh giá nguyên nhân:

Đập phụ Đầm Hà Động bị vỡ là do mức nước dâng lên quá nhanh, trong khi người quản lý đập bị động nên việc xả lũ không đáp ứng được Lúc xảy ra sư cố, 1 trong 3 cửa tràn bị kẹt, không mở được Đoạn cửa khẩu của tường chắn sóng đập chính (lối đi xuống mái thượng lưu) vẫn để ngỏ (không hoành triệt hoặc không lắp phai) Thiếu những cảnh báo cần thiết về lũ thượng nguồn

Qua quan sát hiện trường thấy không có khả năng nước tràn qua đỉnh đập Nền đập tốt không có hiện tượng thấm qua nền gây vỡ đập Vật liệu đất đắp đập chất lượng tương đối tối nhưng không đồng đều Theo báo cáo của Chủ đầu tư thì đêm ngày 31/10/2010 và rạng sáng ngày 01/11/2010 tại xã Phước Trung có mưa lớn lại tập trung trên lưu vực hố chứa nước Phước Trung lên tới 500mm đến 600mm dẫn đến mực nước trong hồ dâng cao rất nhanh đến mức nước dâng gia cường (90,44m) Các chuyên gia nhận định nguyên nhân chính gây ra vỡ đập là:

Đập đất mới thi công xong, đất đắp chưa kịp cố kết, đập dài, khi bị lũ quá lớn, nước trong hồ dâng quá nhanh, cường suất cao hơn rất nhiều lần so với cường suất tích nước quy định, (QĐ từ 1-1,5m/ngày đêm) dẫn tới khả năng đập bị nứt tại

vị trí xung yếu nhất, tại lòng suối cũ là nơi chiều cao đập lớn nhất và đắp hoàn thành cuối cùng, nước rò qua vết nứt gây sụt, sạt to dần dẫn tới vỡ đập

1.3.2.2 Đối với sự cố thấm Đập Đồng Đò 2 [7,8] :

a) Diễn biến sự cố:

Hồ chứa nước Đồng Đò 2 nằm thuộc xã Bình Khê, huyện Đông Triều tỉnh Quảng Ninh được xây dựng năm 2001-2002, để cung cấp nước tưới cho 166,8 ha đất nông nghiệp (119,2ha khu Đồng Đò 2 & bổ sung cấp nước tưới cho hồ Đồng Đò

I 47,6ha) và tạo nguồn cấp nước sinh hoạt thô thuộc khu vực các thôn Ninh Bình, Quảng Mản, Trại Dọc và thôn Tây Sơn xã Bình Khê của huyện Đông Triều

Hiện trạng đập đất bị thấm toàn tuyến, chảy thành dòng Cao trình dòng thấm phía hạ lưu cao hơn so với cao trình đống đá tiêu nước từ 1-2,5m

Hồ chứa thiết kế và thi công theo các tiêu chuẩn cũ, trước năm 2002, chưa tính toán thiết kế với lũ kiểm tra, do đó hiện nay chưa đáp ứng được tiêu chuẩn an toàn theo quy định Qua thời gian sử dụng các công trình đầu mối đã xuống cấp, cụ thể như sau: Tuyến đập hiện trạng dài khoảng 158m, đập cao khoảng 19m, hiện nay chưa đáp ứng chống lũ an toàn với tần suất kiểm tra; mái đập thượng gia cố bằng đá hộc bị xô tụt, thân đập bị thấm nước mạnh, thiết bị thoát nước thân đập bị tắc làm cho đường bão hòa đi ra ngoài mái đập, gây sũng ướt làm tăng khả năng trượt mái đập hạ lưu; tường chắn sóng một số đoạn bị bong tróc,

b) Đánh giá nguyên nhân:

Theo đánh giá ban đầu của đoàn chuyên gia Cục quản lý xây dựng công trình

- Bộ NN & PTNT, nguyên nhân thấm do một số yếu tố sau: Hồ chứa thiết kế và thi công theo các tiêu chuẩn cũ, trước năm 2002, chưa tính toán thiết kế với lũ kiểm tra,

do đó hiện nay chưa đáp ứng được tiêu chuẩn an toàn theo quy định Qua thời gian

sử dụng các công trình đầu mối đã xuống cấp, cụ thể như sau: Tuyến đập hiện trạng dài khoảng 158m, đập cao khoảng 19m, hiện nay chưa đáp ứng chống lũ an toàn với tần suất kiểm tra; mái đập thượng gia cố bằng đá hộc bị xô tụt, thân đập bị thấm nước mạnh, thiết bị thoát nước thân đập bị tắc làm cho đường bão hòa đi ra ngoài mái đập, gây sũng ướt làm tăng khả năng trượt mái đập hạ lưu; tường chắn sóng một số đoạn bị bong tróc,

- Do chất lượng đất đắp đập kém, hàm lượng sét thấp, đất có tính thấm cao,

dễ tan rã nhanh khi gặp nước

- Tài liệu địa chất đánh giá chưa đúng với thực trạng địa chất nền đập, dẫn đến thiết kế khoan phụt xử lý chống thấm qua nền, vai đập mới đến cao trình +87.0 Phần vai đập bên phải có điều kiện địa chất công trình xấu là đá phong hóa, nứt nẻ mạnh, thấm nước lớn Đoạn từ cao trình +87.0 trở lên chưa được xử lý chống thấm

- Giải pháp thiết kế tiếp giáp vai phải chưa phù hợp; kết hợp với việc đất đắp vùng tiếp giáp giữa thân đập và vai đập không được xử lý, đắp theo quy định sẽ bị thấm mạnh khi hồ tích nước

- Theo báo cáo của tư vấn giám sát, nhà thầu thi công và Chủ đầu tư: Mặt nền sau khi bóc lớp mặt là đất đá phong hóa mạnh đến phong hóa hoàn toàn, rời rạc; nhưng không có giải pháp xử lý thích hợp trước khi đắp, mà đất đắp đập được

đổ trực tiếp trên mặt nền Đây tuy chưa phải là nguyên nhân gây nên hiện tượng thấm vừa qua, nhưng về lâu dài sẽ là tiểm ẩn sự cố do nền

1.3.3 Tổng quan các vấn đề về an toàn đập và sửa chữa nâng cấp

Cả nước hiện có gần 7.000 hồ chứa nước, làm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy, trữ nước và cắt lũ cho vùng hạ du vào mùa mưa để dùng trong mùa khô Tuy nhiên, trong số đó có hơn 1.000 hồ bị hư hỏng, xuống cấp

Để phát huy mặt lợi và đề phòng diễn biến bất lợi, công tác bảo đảm an toàn

hồ chứa phải được quan tâm đúng mức và cần nhiều giải pháp hữu hiệu hơn

Thực trạng mất an toàn hệ thống hồ chứa cả nước có tổng dung tích trữ nước

là 11 tỷ m3 , trong đó, có 560 hồ chứa có dung tích trữ hơn ba triệu m3 nước Các địa phương đã xây dựng nhiều hồ chứa là Nghệ An, Thanh Hóa, Đác Lắc, Hòa Bình, Tuyên Quang, Bắc Giang, Bình Định, Phú Thọ Sau hơn 10 năm triển khai Chương trình bảo đảm an toàn hồ chứa, đến nay các hồ có dung tích lớn hơn 100 triệu m3 đã được sửa chữa, nâng cấp, có khả năng an toàn cao trong mùa mưa, lũ Tuy nhiên, số lượng hồ chứa có dung tích dưới ba triệu m3 được sửa chữa không nhiều, ước tính còn khoảng 1.150 hồ chứa có dung tích dưới một triệu m3 bị hư hỏng, xuống cấp và thiếu khả năng xả lũ cần phải sửa chữa, nâng cấp Nguyên nhân các hồ chứa nhỏ có

mức độ mất an toàn cao là do thời gian sử dụng quá lâu, từ 30 đến 40 năm thậm chí lên đến 50 năm, dẫn đến xuống cấp Hầu hết các hồ chứa vừa và nhỏ được xây dựng trong điều kiện kinh tế nước ta lúc đó hạn hẹp, chủ yếu từ nguồn lực huy động trong nhân dân và địa phương, cho nên việc khảo sát thiết kế còn hạn chế, việc thi công chủ yếu bằng vật liệu tại địa phương và đào đắp bằng thủ công

Trên thực tế công tác sửa chữa nâng cấp chỉ mới tập trung được cho các hồ

có dung tích hơn ba triệu m3, còn các hồ nhỏ hơn hầu như chưa được thực hiện, cho nên vẫn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn rất cao trong các mùa mưa lũ

Phần lớn các hồ đập đã có thời gian sử dụng từ 30 đến 40 năm, cá biệt có hồ

đã được xây dựng cách đây hơn 50 năm, được xây dựng theo quy trình, quy phạm

cũ, thi công không đồng bộ, công tác vận hành, quản lý hồ cũng có nhiều hạn chế Đặc biệt, đối với các hồ chứa do xã, hợp tác xã quản lý thì việc duy tu sửa chữa thường xuyên không được thực hiện, hoặc quản lý nhưng không có hồ sơ công trình, tài liệu thiết kế ban đầu; người quản lý chưa qua lớp đào tạo, không chuyên trách Nguy cơ mất an toàn hồ đập là hiện hữu, trong khi đó vốn đầu tư sửa chữa

đã ít lại dàn trải, nhiều hồ đập chưa được đầu tư

Cùng với đó, phân cấp quản lý xây dựng đầu tư còn chưa hợp lý; chưa có kinh phí đánh giá chất lượng an toàn đập

Tìm kiếm giải pháp đồng bộ sau nhiều năm triển khai cho thấy, điều xuyên suốt trong công tác bảo đảm an toàn hồ đập là phải xây dựng được từ quá trình quy hoạch, khảo sát thiết kế đến lập dự án đầu tư, tổ chức thi công xây dựng, quản lý vận hành Ngoài các giải pháp công trình, cũng cần phải có những giải pháp thi công trình như nâng cao năng lực của người quản lý, tổ chức hệ thống bộ máy để vận hành cũng hết sức quan trọng Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất trong bảo đảm an toàn hồ đập hiện nay là vấn đề kinh phí để sửa chữa, nâng cấp các hồ chứa thủy lợi, bên cạnh đó năng lực quản lý và việc ứng dụng các công nghệ trong quan trắc dự báo khí tượng thủy văn vẫn còn hạn chế

1.4 Vấn đề nghiên cứu giải pháp thiết kế sửa chữa, nâng cấp các hồ chứa nước [18]

Như vậy, qua thu thập, phân tích tài liệu như đã trình bày ở các phần trên, tác giả nhận thấy, nguyên nhân gây ra hiện tượng mất an toàn hồ chứa và đập chủ yếu nguyên nhân do thấm Thấm làm mất nước trong hồ chứa, thấm làm mất ổn định mái đập, làm mất an toàn cho công trình Như vậy giải pháp để thiết kế sửa chữa, nâng cấp các hồ chứa nước là tập trung phân tích, nghiên cứu các giải pháp để đảm bảo khả năng chống thấm của công trình và an toàn cho công trình Thực tế hiện nay có các giải pháp như sau:

1.4.1 Giải pháp chống thấm bằng tường nghiêng và sân phủ

Khi xây dựng đập đất trên nền thấm nước mạnh mà chiều dày tầng nền thấm nước khá dày và vật liệu làm thân đập có hệ số thấm lớn thì hình thức chống thấm hợp lý nhất thường là tường nghiên nối tiếp sân phủ Người đầu tiên đặt

cơ sở tính thấm qua loại đập này là viện sĩ N.N Pavlôvxki về sau giáo sư E.A.Zamarin bổ sung Khi tính thấm theo phương pháp này xem tường nghiêng và sân phủ là hoàn toàn không thấm cho nên kết quả chỉ là gần đúng

Hình 1.25: Sơ đồ thấm qua đập có tường nghiêng sân phủ

Cao trình đỉnh tường nghiêng: Chọn không thấp hơn MNDGC ở thượng lưu Chiều dài sân phủ (Ls) : Trị số hợp lý của Ls xác định theo điều kiện khống chế lưu lượng thấm qua đập và nền và điều kiện không cho phép phát sinh biến dạng thấm nguy hiểm của đất nền Sơ bộ có thể lấy Ls = (3-:-5)H, trong đó H là cột nước lớn nhất

1.4.2 Giải pháp tường răng kết hợp lõi giữa

Vật liệu làm tường lõi cũng tương tự như làm tường nghiêng, tường lõi có dạng thẳng đứng nằm chính giữa hoặc gần giữa đập Theo cấu tạo bề dày đỉnh tường không nhỏ hơn 0,8m và chân tường không nhỏ hơn 1/10 cột nước nhưng phải đảm bảo >=2m

Khi đập đất có lõi giữa xây dựng trên nền thấm nước và chiều dày tầng thấm nước không lớn lắm thì biện pháp chống thấm cho nền thông thường là kéo dài giữa xuống tận tầng không thấm

Với công trình hồ chứa nước Đầm Hà Động – tỉnh Quảng Ninh tường răng đào sâu tới 12m qua lớp cát cuội sỏi lòng sông xuống lớp đá phong hóa

Để tính thấm qua loại đập này có thể chia đập ra làm ba phân đoạn Đoạn II gỗm lõi giữa và tường răng, còn hai đoạn I và III là phần đập và nền tương ứng nằm bên trái và bên phải nó

Hình 1.26: Sơ đồ tính thấm qua đập có tường lõi chân răng

1.4.3 Giải pháp tường hào bentonite

Tường hào chống thấm là loại tường chống thấm được thi công bằng biện pháp chung là đào hòa trong dung dịch Bentonite trước, sau đó sử dụng hỗn hợp các loại vật liệu : Xi măng + Bentonite + phụ gia, sau thời gian nhất định đông cứng lại tạo thành tường chống thấm cho thân và nền đập Hào được thi công trong dung dịch Bentonite – gọi tắt là hào Bentonite là hố móng có mái dốc đứng, hẹp, sâu

được thi công trong điều kiện luôn có dung dịch Bentonite Hào thường có chiều rộng 0,5 -:- 0,9m; có chiều sâu 5-:-120 m

Hình 1.27 : Tường hào chống thấm bằng bentonite

1.4.4 Giải pháp khoan phụt

Khoan phụt truyền thống còn được gọi là khoan phụt có nút bịt (một nút, 2 nút); nguyên lý của nó là bơm dung dịch chất kết dính (ximăng, đất sét, hoá chất, ) vào trong đất dưới một áp lực phù hợp (thường từ vài at đến vài chục at tùy thuộc đối tượng xử lý, loại đất và thiết bị công nghệ) Nút bịt có tác dụng bịt không cho dung dịch trào lên miệng hố khoan

Đầu tiên, khoan phụt truyền thống là để lấp bịt các kẽ nứt trong nền đá, sau

đó đã có những cải tiến để khoan phụt cho đập đất Để khoan phụt được trong nền đất, người ta đã có những cải tiến về nút bịt và điều chỉnh tăng áp suất: sử dụng nút bịt kép (ống măng-sét, công nghệ tuần hoàn ngược) Với các tầng cuội sỏi cũng đã dùng bằng cách bổ sung thêm công đoạn bồi tường

Trường hợp đất nền là lớp bồi tích dày hơn 10m, phía dưới là đá phong hóa

nứt nẻ mạnh, hoặc trong lớp bồi tích có lẫn đá lăn, đá tảng lớn Để xử lý thấm qua nền đập, hiện nay thường dùng biện pháp khoan phụt Ciment tạo màng chống thấm kết hợp với mạng lưới các hố khoan tiêu nước dọc thân đập

Hình 1.28 : kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa XM 1.4.5 Giải pháp cọc đất và xi măng

Giải pháp cọc xi măng đất (Phương pháp chống thấm bằng công nghệ khoan phụt áp lực cao : Jet – Grouting) được phát minh năm 1970 ở Nhật đến nay nhiều nước đã sử dụng và phát triển công nghệ này trong cải tạo nền móng xây dựng công trình ngầm như : Trung Quốc, Mỹ, Đức

Nguyên lý của công nghệ :

- Công nghệ khoan phụt áp lực tạo ra cột đất gia cố từ vữa phụt và đất nền Nhờ tia nước và vữa phun ra với áp suất cao (từ 200 đến 400 atm), vận tốc lớn (>=100m/s), các phần tử xung quanh lỗ khoan bị xói tơi ra và hò trộn với vữa phụt, sau khi đông cứng tạo thành một khối đồng nhất gọi là cột XMĐ Cọc bê tông đất vừa có tác dụng chịu lực vừa có tác dụng chống thấm

- Vật liệu sử dụng tạo cọc XMĐ bao gồm : Chất kết dính, nước và phụ gia

để ngăn ngừa khỏi bị quá chảy hoặc làm chậm ninh kết

- Để chống thấm cho các công trình đê, đập, làm các cọc XMĐ liên tiếp thành dạng tường Cường độ chịu nén của cọc XMĐ 50 -:- 100 kg/cm3 Hệ số thấm của tường cọc xi măng đất đạt được từ 10-5-:- 10-6 cm/s tùy thuộc vào cấp phối vật liệu làm vữa phụt Gradient thấm cho phép của cọc XMĐ ([J]) có thể lên tới 28 phụ thuộc vào chiều dày của tường Thành phần chính của vữa phụt là ximăng, ngoài ra còn có bentonite, tro bay, phụ gia tăng nhành tốc độ ninh kết,

Phạm vi ứng dụng cho đất nền cát sỏi hạt rời đến đất bùn sét, kích thước hạt từ 10 mm đến 0,005 mm Không áp dụng cho nền đá, đá nứt nẻ có đá lăn, đá tảng

Các công trình thực thế áp dụng ở nước ta việc sử dụng công nghệ này để

xử lý thấm cho một số công trình : Hồ Đá Bạc – Hà Tĩnh, cống Trại – Nghệ An

Hình 1.29 : kết cấu đập đất chống thấm qua nền bằng cọc đất – ximăng 1.4.6 Tường nghiêng bằng màng địa kỹ thuật (Vải Bentomat, HDPE )

Vải chống thấm (màng địa kỹ thuật) là những tấm vật liệu mỏng, rất dễ uốn,

có hệ số thấm rất nhỏ có thể đạt tới k=(10-12÷1016)cm/s Hiện nay nền công nghiệp hóa chất đã phát triển, có thể chế tạo được nhiều loại polyme tổng hợp có độ bền cơ học cao, có khả năng chống chọi với các điều kiện bất lợi của môi trường

Phương pháp sử dụng hình thức chống thấm kiểu tường nghiêng cho mái thượng lưu bằng một lớp vải địa kỹ thuật, lớp vải có khả năng chống thấm tốt (hệ số thấm rất nhỏ 10-9 cm/s) hạn chế rất lớn lưu lượng thấm qua công trình Phương pháp này đã được áp dụng ở một số công trình cỡ vừa và nhỏ (H<20m), tuy nhiên

số lượng cũng chưa nhiều

1.5 Nguyên nhân hư hỏng các các hồ chứa tại Quảng Ninh

Qua theo dõi thực tế các công trình hồ chứa tại tỉnh Quảng Ninh, nhận thấy nguyên nhân gây hư hỏng hồ chứa có nhiều nguyên nhân khác nhau, nhưng tựu lại

có thể tóm tắt lại các nguyên nhân đó bao gồm:

1.5.1 Nguyên nhân khảo sát thiết kế

- Tài liệu khảo sát, điều tra cơ bản có mức độ chính xác chưa cao và thiếu ở nhiều hồ chứa nước, tài liệu quan trắc trước và trong quá trình thiết kế hầu như không có Ví dụ như hồ chứa nước Đồng Đò 2 do thiếu tài liệu khảo sát bình đồ