Nghiên cứu giải pháp an toàn hồ chứa sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang_unprotected

ii LỜI CẢM ƠN Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sỹ "Nghiên cứu giải

i

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Hoàng Văn Khương

Học viên lớp cao học: CH20C-ĐH2

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 60580202

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi 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 đã được thực

hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Ninh Thuận, ngày 06 tháng 5 năm 2016

Tác giả luận văn

Hoàng Văn Khương

ii

LỜI CẢM ƠN

Qua quá trình nỗ lực phấn đấu học tập và nghiên cứu của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô và các bạn bè đồng nghiệp, luận văn thạc sỹ "Nghiên cứu giải pháp an toàn cho hồ chứa Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang” đã được hoàn thành

Có được thành quả này là nhờ sự truyền thụ kiến thức của các thầy giáo, cô giáo trực tiếp giảng dạy và công tác tại Trường Đại học Thủy lợi trong suốt thời gian tác giả học tập tại trường

Đặc biệt tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Lê Văn Ước 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 Chi nhánh miền trung – Công ty tư vấn và chuyển giao công nghệ trường Đại học Thủy lợi nơi tác giả đang công tác, Viện đào tạo và khoa học ứng dụng miền Trung - Trường Đại học Thủy lợi, 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 chân thành giúp tác giả hoàn thiện hơn đề tài của luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Ninh Thuận, ngày 06 tháng 5 năm 2016

Tác giả luận văn

Hoàng Văn Khương

iii

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

1 Cách tiếp cận: 3

2 Nội dung nghiên cứu 3

3 Phương pháp nghiên cứu: 3

4 Kết quả dự kiến đạt được 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG HỢP 5

1.1 Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi 5

1.1.1 Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế 5

1.1.2 Mục tiêu phát triển thủy lợi Việt Nam trong giai đoạn hiện nay 5

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về lợi dụng tổng hợp nguồn nước 6

1.2.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 7

1.2.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở trong nước 10

1.3 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất trong và ngoài nước 14

1.3.1 Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất trên thế giới 15

1.3.2 Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất ở Việt Nam 16

1.4 Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nước trên thế giới 17

1.5 Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nước ở Việt Nam 18

1.6 Những đặc điểm hồ chưa nước ở Ninh Thuận 19

1.6.1 Tình hình xây dựng hồ chứa ở Ninh Thuận 19

1.6.2 Nhu cầu cấp nước của các hồ chứa ở Ninh Thuận phục vụ đa mục tiêu 21

1.6.3 Những yêu cầu đối với hồ chứa nước của Ninh Thuận trong điều kiện biến đổi khí hậu 21

1.6.4 Các tiêu chí để nâng cao năng lực hồ chứa ở Ninh Thuận 23

1.7 Kết luận chương 1 25

iv

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CƯU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC

CẤP NƯỚC VÀ ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO HỒ CHỨA 26

2.1 Yêu cầu đặt ra 26

2.2 Các nhóm giải pháp tổng thể 26

2.2.1 Nhóm các giải pháp công trình 26

2.2.2 Nhóm các giải pháp phi công trình 30

2.3 Các giải pháp công trình cụ thể 31

2.3.1 Các giải pháp tăng khẩu độ tràn xả lũ 31

2.3.2 Các giải pháp tăng hệ số lưu lượng m 36

2.3.3 Giải pháp giữ nguyên tràn, nâng cao đỉnh đập kết hợp làm tường chắn song 40

2.3.4 Kết hợp các giải pháp với nhau 41

2.4 Yêu cầu tính toán để đảm bảo an toàn cho đập theo tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành 42

2.4.1 An toàn theo điều kiện chống tràn 42

2.4.2 An toàn theo điều kiện chống thấm 42

2.4.3 An toàn ổn định mái 43

2.4.4 An toàn về lún 43

2.5 Cơ chế và các hình thức mất ổn định của đập đất 44

2.5.1 Mất ổn định về thấm 44

2.5.2 Trượt mái hạ lưu 45

2.5.3 Trượt mái thượng lưu khi mực nước rút nhanh 46

2.6 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định của đập đất 46

2.6.1 Ảnh hưởng của nước mưa và nhiệt độ 46

2.6.2 Biến dạng của nền và thân đập 46

2.6.3 Ảnh hưởng của mực nước thượng hạ lưu đối với mái đập 47

2.7 Các giải pháp xử lý khi đập bị mất ổn định 48

2.8 Các giải pháp an toàn nhằm giảm sự cố và tăng tuổi thọ công trình 48

2.8.1 Giải pháp an toàn về thiết bị cơ khí cửa van 48

2.8.2 Các giải pháp giảm bớt bồi lắng và tăng tuổi thọ dung tích hồ chứa 51

2.9 Kết luận chương 2 53

CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH NÂNG CAO NĂNG LỰC CẤP NƯỚC VÀ ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO HỒ CHỨA NƯỚC SÔNG BIÊU KHI LẤY NƯỚC BỔ SUNG TỪ HỒ CHỨA TÂN GIANG 54

v

3.1 Yêu cầu cần chuyển nước từ hồ chứa nước Tân Giang sang hồ chứa nước Sông Biêu và nâng cao năng lực cấp nước, đảm bảo an toàn cho hồ chứa nước Sông Biêu

54

3.1.1 Giới thiệu chung về công trình hồ chứa nước Tân Giang và hồ chứa nước Sông Biêu 54

3.1.2 Hiện trạng năng lực phục vụ tưới của hồ chứa nước Tân Giang 61

3.1.3 Lượng nước xã thừa hàng năm của hồ Tân Giang 63

3.1.4 Yêu cầu cần nâng cao dung tích hồ Sông Biêu 65

3.2 Xây dựng quan hệ giữa mực nước thượng lưu đến sự ổn định của đập 66

3.2.1 Mục đích tính toán 66

3.2.2 Lựa chọn mặt cắt tính toán và các thông số tính toán 66

3.2.3 Phần mềm tính toán 69

3.2.4 Phương pháp tính toán 70

3.2.5 Trị số qcp và Jcp, Kcp 70

3.2.6 Kết quả tính toán 71

3.2.7 Nhận xét kết quả đạt được 72

3.3 Xây dựng quan hệ giữa mực nước thượng lưu, chiều cao đập và dung tích hồ 73 3.4 Xây dựng quan hệ các mực nước thượng lưu hồ với các cấp lưu lượng ΔQ từ kênh chuyển nước vào hồ 74

3.5 Đề xuất giải pháp chuyển nước từ hồ chứa nước Tân Giang sang hồ chứa nước Sông Biêu 76

3.6 Đề xuất các giải pháp nâng cao năng lực cấp nước và đảm bảo an toàn đầu mối cho hồ Sông Biêu khi có lượng nước đến bổ sung từ hồ Tân Giang 80

3.6.1 Tính toán xác định dung tích hồ Sông Biêu để đáp ứng yêu cầu tưới theo quy hoạch mới 80

3.6.2 Đề xuất các giải pháp 81

3.6.3 Tính toán các giải pháp 81

3.6.4 Lựa chọn giải pháp 86

3.6.5 Đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cao trình đỉnh đập 87

3.7 Kết luận chương 3 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

1 Những kết quả đạt được 90

2 Những tồn tại trong quá trình thực hiện luận văn 90

3 Những kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo 91

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 - 1: Vị trí các công trình thủy lợi trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận………… 20

Hình 2 - 1: Đắp áp trúc tôn cao đập 29

Hình 2 - 2: Mặt bằng và cắt dọc ngưỡng tràn khi được nâng cao, mở rộng 31

Hình 2 - 3: Tràn tự do kết hợp tràn sự cố hồ Phước Trung, tỉnh Ninh Thuận 33

Hình 2 - 4: Tràn tự do kết hợp tràn bên xã mặt có cửa van hồ Bầu Zôn, tỉnh Ninh Thuận 34

Hình 2 - 5: Tràn bên xã mặt có cữa van hồ chứa Nước Ngọt, tỉnh Ninh Thuận 34

Hình 2 - 6: Mặt bằng và cắt ngang ngưỡng tràn zích zắc 37

Hình 2 - 7: Hình thức cấu tạo tràn labyrinth kiểu ngưỡng răng cưa [14] 37

Hình 2 - 8: Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn đặc biệt 37

Hình 2 - 9: Mô hình tràn sông Móng (nhìn từ thượng lưu) 39

Hình 2 - 10: Mô hình 1/2 tràn Phước Hòa (nhìn từ thượng lưu) 39

Hình 2 - 11: Đập tràn phím Piano Liege ở Bỉ 40

Hình 2 - 12: Lắp ghép cửa van phụ phía trên 40

Hình 3 - 1: Bản đồ vị trí Hồ chứa nước Tân Giang và hồ chứa nước Sông Biêu 54

Hình 3 - 2: Ảnh vệ tinh cụm công trình đầu mối hồ Tân Giang 57

Hình 3 - 3: Ảnh vệ tinh cụm công trình đầu mối hồ Sông Biêu 60

Hình 3 - 4: Mặt cắt điển hình lòng suối tại D8 đập chính Trà Van sau điều chỉnh 66

Hình 3 - 5: Sơ đồ tính toán (MC D8 - đập Trà Van) 67

Hình 3 - 6: Sơ đồ đường bão hòa và đẳng Gradien XY trường hợp MNTL 103,00m 68

Hình 3 - 7: Sơ đồ đường bão hòa và đẳng Cột nước trường hợp MNTL 103,00m 68

Hình 3 - 8: Sơ đồ kết quả tính ổn định mái hạ lưu trường hợp MNTL 103,00m 68

Hình 3 - 9: Hình 3-6a: Quan hệ giữa MNTL và lưu lượng thấm đơn vị 72

Hình 3 - 10: Hình 3-6b: Quan hệ giữa MNTL và hệ số ổ định Kmimmin 72

Hình 3-7a: Quan hệ giữa MNTL và gradient thấm J2 72

Hình 3-7b: Quan hệ giữa MNTL và gradient thấm J3 72

vii

Hình 3 - 11: Biểu đồ quan hệ giữa ΔH và khả năng tích thêm của hồ chứa 74

Hình 3 - 12: Biểu đồ quan hệ giữa MNLNTK và MNLNKT với ΔQ giả thiết 75

Hình 3 - 13: Bản đồ vị trí bố trí tuyến kênh chuyển nước 76

Hình 3 - 14: Cắt dọc tuyến tràn Sông Biêu hiện trạng 82

Hình 3 - 15: Biểu đồ quá trình điều tiết lũ kết hợp tràn phụ là tràn xả sâu Btr=15m, p=0,2% 83

Hình 3 - 16: Biểu đồ quá trình điều tiết lũ kết hợp tràn phụ là tràn tự do Btr=55m, p=0,2% 84

Hình 3 - 17: Biểu đồ quá trình điều tiết lũ kết hợp tràn phụ là tràn Zích zắc Btr=19,25m, p=0,2% 85

Hình 3 - 18: Mặt bằng bố trí tràn Zích zắc 86

Hình 3 - 19: Mặt cắt ngang nâng cao đỉnh đập kết hợp tường chắn sóng 88

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 - 1: Bảng thống kê các hồ chứa hiện có trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận xếp theo

thứ tự thời gian 19

Bảng 1 - 2: Tổng hợp nhu cầu dùng nước các hồ chứa nước ở Ninh Thuận, giai đoạn 2014-2030 21

Bảng 1 - 3: Các tiêu chí về nâng cao năng lực hồ chứa nước ở Ninh Thuận 23

Bảng 3 - 1: Thông số kỹ thuật hồ Tân Giang 56

Bảng 3 - 2: Thông số kỹ thuật hồ Sông Biêu 58

Bảng 3 - 3: Diện tích và cơ cấu cây trồng của hồ Tân Giang 61

Bảng 3 - 4: Tổng hợp nhu cầu dùng nước của hồ Tân Giang theo tiêu chuẩn mới 61

Bảng 3 - 5: Cân bằng nước chuỗi dòng chảy ứng với nhu cầu nước hiện tại của hồ Tân Giang 62

Bảng 3 - 6: Tổng hợp lượng nước xả thừa hàng năm của hồ Tân Giang trong chuỗi 28 năm thủy văn 63

Bảng 3 - 7: Tổng hợp nhu cầu dùng nước theo quy hoạch mới của hồ Sông Biêu 65

Bảng 3 - 8: Các thông số cơ bản dùng trong tính toán 66

Bảng 3 - 9: Các chỉ tiêu sử dụng tính toán 67

Bảng 3 - 10: Lưu lượng thấm cho phép ứng với các mực nước lũ thiết kế 70

Bảng 3 - 11: Kết quả tính toán ổn định ứng với các mực nước lũ thiết kế 71

Bảng 3 - 12: Quan hệ giữa mực nước thượng lưu và cao trình đỉnh đập 73

Bảng 3 - 13: Quan hệ giữa mực nước trong hồ với các cấp ΔQ giả thiết 74

Bảng 3 - 14: Tổng hợp lượng nước cần bổ sung cho hồ Sông Biêu để đáp ứng yêu cầu hiện tại trong chuỗi 28 năm thủy văn 77

Bảng 3 - 15: Kết quả tính toán kích thước kênh chuyển nước 78

Bảng 3 - 16: Cân bằng nước chuỗi dòng chảy ứng với nhu cầu nước theo quy hoạch mới của hồ Sông Biêu 80

Bảng 3 - 17: Bảng so sánh kết quả tính toán điều tiết lũ các giải pháp 86

ix

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

Wo Tổng lượng bình quân nhiều năm

Q75% Lưu lượng năm thiết kế P=75%

W75% Tổng lượng nước đến năm thiết kế P=75%

Q1% Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế

MNLNTK Mực nước lớn nhất thiết kế

MNLNKT Mực nước lớn nhất kiểm tra

QxảTK Lưu lượng xả thiết kế Qxả p=1%

QxảKT Lưu lượng xả kiểm tra Qxả p=0,2%

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ninh Thuận là tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ có dải đồng bằng hẹp, địa hình phức tạp, khí hậu nắng nóng, khô hạn quanh năm, là nơi có hệ sinh thái của vùng bán khô hạn, có khí hậu khắc nghiệt Trong các tháng về mùa khô, nắng nóng kéo dài, tình hình hạn hán, thiếu nước phục vụ nông nghiệp và dân sinh diễn ra hết sức gay gắt và thường xuyên Phần lớn dân cư trong tỉnh sinh sống chủ yếu bằng sản xuất nông – lâm nghiệp và nuôi trồng thủy sản Chính vì vậy, hạn hán có ảnh hưởng rất lớn trực tiếp đến kinh tế và đời sống của người dân trong vùng

Trong những năm gần đây do những biến động bất thường về thời tiết cùng những nguyên nhân khác do con người đã làm cho tình trạng thiếu nước và hạn hán ở các tỉnh Nam Trung Bộ, Tây Nguyên nói chung và Ninh Thuận nói riêng diễn biến ngày càng nghiêm trọng và thường xuyên hơn

Riêng các tháng đầu năm 2014, trên địa bàn toàn tỉnh lượng mưa đo được tại các trạm khí tượng thủy văn phổ biến chỉ đạt 10mm Tình hình mực nước trên các sông suối duy trì ở mức thấp, các hồ chứa nước trên địa bàn tỉnh có mực nước thấp hơn mực nước chết như hồ chứa nước Suối Lớn, hồ Ông Kinh, hồ Thành Sơn Tình hình hạn hán diễn ra ngày càng gây gắt, ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp trên địa bàn toàn tỉnh, thống kê sơ bộ thiệt hại do hạn hán đã ảnh hưởng đến diện tích một số cây trồng phụ thuộc nước trời vụ Đông- Xuân 2013-2014 là 3.159 ha, trong đó: cây lúa 1.100 ha (giảm năng suất từ 30%- 70%), cây bắp 904 ha (giảm năng suất 30-70%), cây mía 30 ha (giảm năng suất 70%) và cây thuốc lá 109 ha (giảm năng suất 70%)

Sông Lu là một nhánh của Sông Cái Phan Rang, tổng diện tích lưu vực sông là

435 km2, sông bắt nguồn từ các dãy núi cao vùng E’ Lâm với các đỉnh cao từ 1000 ÷

1700 m

Sông có 3 nhánh sông chính hợp thành: Sông Gia, Sông Biêu và Sông Trà Van

2

Từ năm 2000 cho đến nay trên lưu vực sông Lu đã xây dựng 3 hồ chứa loại vừa

và nhỏ là hồ Tân Giang trên lưu vực sông Gia, hồ Sông Biêu trên trên lưu vực hồ Sông Biêu và hồ CK7 trên lưu vực nhánh của sông Lu Các hồ chứa này làm nhiệm vụ cấp nước tưới là chủ yếu và cắt giảm lũ cho hạ du

Trong những năm gần đây, dưới tác động của biến đổi khí hậu làm cho nhiều công trình chưa phát huy hết năng lực, việc cung cấp điều hòa dòng chảy chưa đáp ứng được nhu cầu dùng nước, giảm nhẹ thiên tai Qua quá trình khai thác vận hành các hồ chứa này cho thấy lượng nước thừa hàng năm đổ ra biển còn khá lớn, trong khi đó nhu cầu dùng nước ngày càng tăng và mùa mưa hàng năm Hồ Tân Giang đều phải xả nước thừa về hạ lưu do Hồ Tân Giang có lượng dòng chảy đến lớn nhưng dung tích trữ của

hồ lại nhỏ Trong khi đó Hồ Sông Biêu lượng nước đến không đủ để trữ đầy hồ Mặt khác cụm hồ chứa (Hồ Tân Giang, hồ Sông Biêu) nằm trên hai lưu vực khác nhau hồ Tân Giang trên lưu vực sông Gia, hồ Sông Biêu trên trên lưu vực hồ Sông Biêu, hai lưu vực này đều đổ ra sông Lu và cách nhau khoảng 5,5km Trong bối cảnh hiện nay, nguồn kinh phí dành cho việc đầu tư, xây dựng các hồ chứa nước mới còn rất khó khăn, trước tình hình đó, tỉnh Ninh Thuận đã lập dự án để liên thông một số cụm hồ chứa để đáp ứng nhu cầu dùng nước của địa phương trong phát triển kinh tế xã hội Các giải pháp liên thông hồ được đưa ra vẫn chưa có cơ sở khoa học đầy đủ, chưa đánh giá được khả năng tăng thêm dung tích hồ đảm bảo an toàn đầu mối khi lấy nước

bổ sung từ lưu vực khác sang

Vì vậy đề tài “Nghiên cứu giải pháp an toàn cho hồ chứa Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang” mang nhiều ý nghĩa ứng dụng thực tiễn và cấp

thiết

2 Mục đích của đề tài

Với những phân tích về tính cấp thiết trên cho thấy mục đích của đề tài này là:

Đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang

3

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1 Cách tiếp cận:

- Tìm hiểu các tài liệu, các công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài

2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết và đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang trước tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay

- Ứng dụng nghiên cứu và đề xuất được giải pháp nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang

3 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu tổng quan lý thuyết và thực tiễn;

- Điều tra, thu thập, tổng hợp các giải pháp điển hình đã ứng dụng trên thế giới và

ở Việt Nam

- Phân tích, đánh giá hiện trạng hệ thống thủy lợi trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận,

từ đó đề xuất giải pháp thiết kế cụ thể cho vấn đề nâng cao năng lực cấp nước đảm bảo

an toàn đầu mối hồ Sông Biêu khi lấy nước bổ sung từ hồ chứa Tân Giang để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước hiện trạng và tương lai của địa phương trong tình hình hiện nay

- Lựa chọn và ứng dụng giải pháp công trình cho cụm công trình Tân Giang và Sông Biêu

4

- Tổng hợp các giải pháp an toàn hồ chứa ở Việt Nam, các nhu cầu cải tạo, tôn cao cao trình đỉnh đập, các công trình hồ chứa lấy nước bổ sung từ hồ chứa khác trong thực tế và những vấn đề kỹ thuật cần xử lý khi lấy nước bổ sung cho hồ chứa

5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHAI THÁC HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG

HỢP

1.1 Tổng quan về hồ chứa thủy lợi và quy hoạch phát triển thủy lợi

1.1.1 Hồ chứa và vai trò của nó trong phát triển kinh tế

Trong quá trình phát triển kinh tế, xã hội việc phụ thuộc vào nguồn nước trong tự nhiên là một trở ngại rất lớn Để giảm bớt phụ thuộc vào tự nhiên và phục vụ lợi ích của con người thì đập và hồ chứa đã được xây dựng Mục tiêu chính của hồ chứa là cung cấp nước cho nông nghiệp, sinh hoạt, công nghiệp, phát triển thủy điện hoặc chống lũ cho hạ lưu Ngoài ra đập và hồ chứa được xây dựng còn giúp cải thiện giao thông thủy, cải tạo khí hậu, cảnh quan trong vùng, nuôi trồng thủy hải sản, du lịch sinh thái tạo điều kiện cho dân sinh, kinh tế trong vùng phát triển

Chính vì vậy đập và hồ chứa ngày càng được con người quan tâm, đầu tư để mạng lại hiệu quả kinh tế cao nhất trong quá trình sử dụng

1.1.2 Mục tiêu phát triển thủy lợi Việt Nam trong giai đoạn hiện nay

a) Mục tiêu chung

- Phát triển thủy lợi theo hướng bền vững, hiện đại hoá, tăng mức đảm bảo cấp nước cho các ngành kinh tế; đảm bảo sản xuất nông nghiệp ổn định, an ninh lương thực quốc gia;

- Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai gây ra, từng bước thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng

b) Mục tiêu đến năm 2030

Mục tiêu 1: Cấp nước phục vụ dân sinh kinh tế

- Đáp ứng nguồn nước phục vụ nhu cầu nước sinh hoạt cho dân cư đô thị và nông thôn theo tiêu chuẩn đã được ban hành

- Đáp ứng nguồn nước phục vụ phát triển công nghiệp, quan tâm vùng khan hiếm nước

6

- Đảm bảo tưới, tiêu nước chủ động phục vụ phát triển vùng cây ăn quả, nuôi trồng thuỷ sản và sản xuất muối tập trung

Mục tiêu 2: Tiêu thoát nước và bảo vệ môi trường nước

- Chủ động và nâng cao tần suất đảm bảo tiêu nước cho các đô thị lớn có tính đến tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng

- Tăng cường khả năng tiêu thoát ra các sông chính, tăng diện tích tiêu bằng động lực, đảm bảo tiêu thoát nước ở những vùng đồng bằng

- Đảm bảo môi trường nước trong các hệ thống đạt tiêu chuẩn nước tưới

Mục tiêu 3: Chủ động phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai

- Nâng cao mức bảo đảm an toàn phòng chống thiên tai bão lũ, lụt Triển khai thực hiện Chiến lược quốc gia phòng, chống và giảm nhẹ thiên tai đến năm 2020

- Từng bước nâng cao khả năng chống lũ của các hệ thống đê sông với tần suất thiết kế

- Đảm bảo an toàn công trình hồ chứa, đê, kè, cống, ổn định bờ sông, bờ biển Mục tiêu 4: Nâng cao hiệu quả quản lý, khai thác các công trình thủy lợi, đảm bảo phát huy trên 90% năng lực thiết kế

Mục tiêu 5: Đưa trình độ khoa học công nghệ thủy lợi ứng dụng cho quá trình xây dựng, quản lý vận hành các công trình

1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về lợi dụng tổng hợp nguồn nước

Mấy năm gần đây tình hình biến đổi khí hậu, nước biển dâng đã bắt đầu xuất hiện, hiện tượng mưa lũ lớn vượt tần suất thiết kế xảy ra và tình hình hạn hán thường xuyên xảy ra làm cho nhiều hồ chứa bị thiếu hụt dung tích trữ, đã gây ra những khó khăn cho việc vận hành và bảo vệ công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, đặc biệt là các hồ chứa về mùa mưa lũ Nhận biết được đúng các nguyên nhân gây ra lũ lụt hạn hán, thiếu nước của vùng hạ du để có những giải pháp nhằm khắc phục, giảm thiểu tác hại

là vô cùng cần thiết, để tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội miền Trung

7

1.2.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

1.2.1.1 Một số nghiên cứu về quản lý vận hành hồ chứa và chuyển nước giữa các lưu vực

Theo thống kê của Viện Tài nguyên nước Thế giới thì trong số 106 lưu vực sông lớn của thế giới thì có 46% chịu ảnh hưởng lớn từ các công trình ngăn sông làm thay đổi chế độ dòng chảy Ở Mỹ và Châu Âu có tới 60  65% số lưu vực sông bị thay đổi dòng chảy do các công trình trên sông gây ra Tổng dung tích thiết kế của các đập lớn đạt khoảng 6.000.106

m3 sẽ điều tiết một lượng nước ngọt rất lớn của các lưu vực sông Nhiều vấn đề của các nước ven sông đang phải đối mặt liên quan đến sự thay đổi về lưu lượng và chất lượng của các lưu vực sông (WCD, 2000)

Vận hành và nâng cao năng lực hồ chứa phục vụ đa mục tiêu 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 như nghiên cứu của Rippl ở thế kỷ 19

về dung tích trữ phục vụ cấp nước (Ripp, W, 1883) đến 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) Nghiên cứu vận hành quản lý hệ thống hồ chứa luôn phát triển đồng thời trong quá trình phát triển hồ chứa phục vụ yêu cầu của xã hội Mặc dù

đã có những tiến bộ vượt bậc trong nghiên cưú quản lý vận hành hồ chứa nhưng cho đến thời điểm hiện tại thế giới vẫn tiếp tục tìm lời giải chính xác về vận hành hệ thống

hồ chứa như thế nào để mang lại lợi ích tổng hợp cho xã hội (xả lũ, phát điện, cấp nước, đảm bảo an toàn công trình )

Rinaldi và Soncini – Sessa đã nghiên cứu về vận hành đơn hồ chứa Como phục

vụ 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 (Rinaldi và Soncini – Sessa, 1986)

Nghiên cứu về phân bổ dung tích chống lũ của hệ thống 8 hồ chứa lưu vực sông Paranaiba – Grande (diện tích lưu vực 375.000km2) ở Brazin đề xuất phương án phân

8

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)

Để thực hiện quản lý khai thác hồ chứa hiệu quả, việc nghiên cứu vận hành hệ thống liên hồ chứa đa mục tiêu đã được các nhà khoa học, các cơ quan quản lý khai thác lưu vực sông trên thế giới đầu tư nghiên cứu từ những năm 50 và 60 của thế ký 20 (Mays, 1996, Lund và Guzman, 1999) Kết quả nghiên cứu đã góp phần làm tăng hiệu quả khai thác hệ thống nguồn nước các lưu vực sông trên toàn thế giới, có thế kể đến các nghiên cứu về vận hành hệ thống liên hồ chứa ở bang Califonia, Mỹ, Nghiên cứu

về quản lý lưu vực sông của Cơ quan quản lý vùng hạ lưu sông Colorado (LCRA) (Lower Colorado River Authority, 1989), nghiên cứu của cơ quan năng lượng quốc gia Brazin về quản lý hệ thống hồ chứa thuỷ điện trên sông Amazon (Barros và nnk, 2003) [15]

Chuyển đổi lưu vực được thực hiện từ rất lâu ở một số quốc gia như Trung Quốc, Thái Lan, Hoa Kỳ, Úc, Ấn Độ cũng như nhiều dự án chuyển nước ở các nước khác như Israel, Canada và Trung Quốc diễn ra từ thế kỷ 20 Có thể nói rằng, cuộc cách mạng xanh ở Ấn Độ và phát triển thủy điện ở Canada không thể được thực hiện mà không có các giải pháp chuyển nước lưu vực

Tại Trung Quốc, từ những năm 90 đã nghiên cứu về việc nối mạng chuyển nước

từ sông Dương Tử thông qua các kênh có chiều dài 1.200km để dẫn nước bổ sung cho vùng đồng bằng phía bắc Trung Quốc vào mùa khô bằng các đoạn kênh đào hoặc đắp nổi trên mặt đất, những tunen xuyên qua núi và những tuynen xuyên qua dưới đáy sông, đặc biệt là cấp nước cho thành phố Bắc Kinh Dự án đồ sộ chuyển nước Nam – Bắc trên lảnh thổ Trung Quốc với ba tuyến chuyển, dự kiến đưa 44,8 tỷ m3 nước hàng năm từ sông Trường Giang sang sông Hoàng Hà và sau đó đến Bắc Kinh và Thiên Tân Hệ thống công trình chuyển nước từ sông Dương Tử lên vùng phía bắc sông Hoàng là hệ thống công trình thủy lợi rất lớn, được mệnh danh là “Vạn lý trường thành” trong lỉnh vực nước Ngoài ra trong thập niên 1950 và 1960 đã có những

9

nghiên cứu về khả năng nối mạng, chuyển nước từ năm con sông Nu (Salween), Lancang (Mêkông), Tongtian, Yalong, Dadu sang thượng nguồn sông Hoàng Hà Tại Thái Lan, từ thập niên 1980 – 1990 đã có những đề xuất về các dự án nối mạng, chuyển nước từ lưu vực sông Mêkông nhằm hổ trợ, bổ sung nguồn nước cho các vùng khan hiếm nước Trong đó có hai dự án lớn được nhiều quốc gia quan tâm là:

Dự án chuyển nước Kok-Ing-Yom-Nan ở vùng bắc Thái Lan với mục đích chuyển nước từ hai phụ lưu của sông Mêkông là sông Kok và sông Ing vào hai con sông Yom

và sông Nan nhằm tăng thêm nguồn nước cho đập SỉiKit sử dụng phát điện và tưới cho các cánh đồng rộng lớn châu thổ sông Chao Phraya thuộc miền Nam Thái Lan, đây là

dự án chuyển nước từ lưu vực sông Mêkông sang lưu vực khác Tuy nhiên dự án này chưa tính toán triệt để các khả năng tiềm ẩn có thể xây ra làm tăng nguy cơ cạn dòng sông và thiếu hụt nước ở hạ lưu Bên cạnh đó còn có dự án Kong-Chi-Mun ở phía Đông Bắc Thái Lan, đây là một dự án lớn không chuyển nước ra ngoài lưu vực nhưng đưa nước từ sông Mêkông vào các hồ chứa nhằm tưới cho 81.000 ha đất nông nghiệp

ở vùng Đông Bắc Thái Lan [15]

Thực tế chỉ rõ, mặc dù đã đầu tư nghiên cứu khá lâu, nhưng có thể nhận xét rằng cho đến nay chưa có các giải pháp chung đảm bảo an toàn cho liên hồ chứa mà còn tùy thuộc vào đặc điểm của khu vực cụ thể

1.2.1.2 Một số giải pháp cơ bản đáp ứng nhu cầu nước cho các vùng có nguồn nước hạn chế

Các nhà khoa học nước ngoài đã đưa ra một số giải pháp cơ bản như:

a Về các 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

10

- Quản lý khai thác hiệu quả các nguồn nước đã có, các công trình thuỷ lợi, đưa tiến bộ khoa học kỹ thuật vào quản lý khai thác công trình thuỷ lợi, thuỷ điện

- Đưa các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến về tưới tiết kiệm nước

- 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

- Trồng và bảo vệ rừng đầu nguồn

- 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

1.2.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở trong nước

Trong thời gian gần đây, diễn biến thời tiết ngày càng phức tạp theo chiều

hướng bất lợi, dự báo tình hình mưa lũ và hạn hán có xu thế ngày càng cực đoan Trong khi đó nhu cầu về phát triển nông nghiệp, đô thị, các ngành kinh tế, dân sinh ngày càng lớn Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mùa khô và mùa mưa phân biệt rõ rệt Hàng năm lượng nước tập trung trong 3-4 tháng mùa mưa chiếm tới 70-75%, chỉ riêng một tháng cao điểm trong mùa mưa có thể chiếm tới 30% Trong khi về mùa khô, lượng nước chỉ chiếm 25-30% Chính sự phân bố không đều này là nguyên nhân gây ra lũ, úng, ngập lụt và các đợt hạn hán nghiêm trọng Thiên tai

11

thường xuyên là mối đe dọa đối với sản xuất và đời sông dân cư nhiều vùng của nước

ta Bên cạnh đó, sự tăng nhanh về dân số và các khu đô thị, khu công nghiệp dẫn đến việc khai thác quá mức tài nguyên nước, tài nguyên đất và rừng đã làm suy kiệt nguồn nước Để giải quyết các mâu thuẫn giữa nguồn nước, nhất là về mùa khô và các năm khô hạn, với nhu cầu sử dụng nước ngày càng lớn, biện pháp chủ yếu vẫn là điều tiết, phân phối lại nguồn nước hiện có và sử dụng chúng hiệu quả hơn

1.2.2.1 Về lĩnh vực biến đổi khí hậu:

Biến đổi khí hậu là vấn đề mang tính toàn cầu, được các nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu từ những năm 1960 Ở Việt Nam, vấn đề này mới chỉ thực sự bắt đầu được nghiên cứu vào những năm 1990 Các chương trình, đề tài dự án Khoa học công nghệ đã và đang nghiên cứu có liên quan tới tác động của Biến đổi khí hậu đến lĩnh vực Thuỷ lợi, điển hình như:

- Nghiên cứu “Biến đổi khí hậu châu Á: Nghiên cứu cho Việt Nam” do Viện quy

hoạch thuỷ lợi chủ trì thực hiện năm 1994 đã có đánh giá bước đầu tác động của Biến đổi khí hậu tới nguồn nước, các vùng ven biển ở Việt Nam và đề xuất các biện pháp thích ứng, giảm thiểu tác hại cho các ngành kinh tế khác nhau

- Nghiên cứu dự báo hạn hán vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên và xây dựng các giải pháp phòng chống do GS.TS Nguyễn Quang Kim, trường Đại học Thuỷ lợi

thực hiện từ năm 2003-2005 Đề tài đã xây dựng được quy trình công nghệ dự báo hạn dài về hạn hán và đề xuất giải pháp phòng chống hạn hán hữu hiệu cho vùng Nam Trung Bộ và Tây nguyên

- Dự án hợp tác “ Nghiên cứu tác động của Biến đổi khí hậu ở lưu vực sông Hương và chính sách thích nghi ở huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế” giữa Viện Khí tượng thuỷ văn và Môi trường, Chương trình hỗ trợ nghiên cứu khí hậu Hà Lan (NCAP) thực hiện năm 2005 Đã nghiên cứu thí điểm về Biến đổi khí hậu tại một khu vực và đề xuất việc lồng ghép các biện pháp thích nghi

Đối với miền Trung cần nghiên cứu thêm cả tác động của biến đổi khí hậu đến hạn hán, sa mạc hóa

12

1.2.2.2 Về các giải pháp công trình:

Dự án nâng lõi chống thấm của đập đá đổ hồ Hòa Bình đến cáo trình 122,5m tăng 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 nay 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 nay 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 mực nước dâng bình thường cao hơn trước 1,0m, tăng dung tích hữu ích 1,9 triệu m3

(tương đương 54%)

Hồ chứa nước Phú Ninh, được xây dựng trên sông Tam Kỳ - Quảng Nam, xây dựng năm 1977, đưa vào sử dụng hoàn toàn năm 1986 với dung tích toàn bộ là 344,3 triệu m3 nước, hình thức công trình là đập đất đồng chất Địa phương đã nâng cấp tăng dung 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

Một số dự án nối mạng chuyển nước đã thực hiện trước mắt mang lại những hiệu quả tốt điển hình như: Công trình thủy điện Đa Nhim và hệ thống thủy lợi tại cánh đồng Phan Rang; Nhà máy thủy điện Đại Ninh cùng với dự án tưới Phan Rí-Phan Thiết được đầu tư xây dựng tại Bình Thuận là một hệ thông công trình chuyển nước từ sông Đồng Nai về sông Lũy tại Bắc Bình, với lưu lượng bình quân là 22m3/s Nếu so với lưu lượng thiết kế 13m3/s của kênh chính hồ Sông Quao, chúng ta sẽ thấy ý nghĩa hết sức quan trọng của dự án đối với sự phát triển kinh tế xã hội trong vùng; Kênh Sông Quao – Thuận Hòa – Hồng Liêm là hệ thống kênh chuyển nước từ lưu vực sông Quao chuyển về lưu vực sông Khánh thuộc hồ Suối Đá tưới cho 2.000 ha đất khai hoang trong vùng Kênh Sông Quao – Phú Sơn – Ku Kê lấy nước từ kênh chính sông

Ngoài các dự án đã thực hiện còn nhiều nghiên cứu của các tổ chức khoa học thuộc các viện nghiên cứu và Trường Đại học Có thể điểm qua một số tác giả và đề tài khoa học nổi bật, liên quan mật thiết với nghiên cứu của đề tài như sau:

Dự án “Quy hoạch nối mạng các hệ thống công trình thủy lợi tỉnh Bình Thuận”

Viện khoa học thủy lợi miền Nam chủ trì, Trung tâm nghiên cứu Thủy nông và cấp nước là đơn vị thực hiện, giai đoạn 2009-2011, ThS Trần Thái Hùng làm chủ nhiệm

Ở dự án này nhóm tác giả đã nêu rõ các vấn đề liên quan tới các tính toán cân bằng nước trên các lưu vực sông, lưu vực thừa nước, thiếu nước, nghiên cứu khả năng chuyển nước, lượng nước có thể chuyển, phương án nối mạng công trình thủy lợi, đánh giá tác động môi trường, hiệu quả kinh tế các phương án nối mạng được diễn dải khá chi tiết và rõ ràng [15]

Đề tài “Nghiên cứu tương quan cân bằng nước và đề xuất giải pháp cấp nước cho vùng đất cát ninh thuận” Viện khoa học thủy lợi miền Nam chủ trì, Trung tâm

nghiên cứu Thủy nông và cấp nước là đơn vị thực hiện chính giai đoạn 2008-2011, ThS Nguyễn Đình Vượng làm chủ nhiệm Kết qủa của đề tài đã khái quát được bức tranh tổng thể về những khó khăn, thuận lợi của vùng đất cát ven biển Thông qua tính toán cân bằng nước đã xác định lượng nước thừa, thiếu theo thời gian cho vùng đất cát ven biển, từ đó đề xuất giải pháp tạo nguồn, cấp nước nhằm đảm bảo nguồn nước ổn định cho các kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường theo hướng hiệu quả và bền vững cho các tiểu vùng đất cát ven biển [15]

14

Nhiều hồ chứa nước ở Hà Tĩnh, Ninh Thuận, Bình Thuận, địa phương tự động lập dự án để nâng cấp tăng thêm dung tích chứa đáp ứng nhu cầu dùng nước ở địa phương

Như tác giả nêu trên, theo kinh nghiệm nước ngoài, đối với mỗi loại hồ chứa phải

có nghiên cứu cụ thể, nhưng nói chung số lượng hồ được nghiên cứu còn ít so với tổng

số hiện có

1.3 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất trong và ngoài nước

Qua hàng ngàn năm phát triển, đập đất ngày càng phổ biến nhờ những ưu điểm:

- Có cấu tạo đơn giản nhưng rất phong phú;

- Cho phép sử dụng các loại đất có sẵn ở khu vực công trình;

- Có thể xây dựng trên mọi loại nền và trong mọi điều kiện khí hậu

- Cho phép cơ giới hóa các công đoạn thi công từ khai thác vật liệu, chuyên chở đắp, đầm nén, v.v

Tuy nhiên đập đất có một số nhược điểm như vật liệu tự nhiên có độ bền vững tương đối thấp, bị ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết lúc thi công, quá trình vận hành phải theo dõi sát xao, thường trực để ứng phó với lũ… Các vấn đề ảnh hưởng chính đến sự

ổn định của đập đất đó là:

- Yếu tố tự nhiên

- Yếu tố khảo sát, thiết kế

- Yếu tố thi công

- Yếu tố khai thác và quản lý

- Yếu tố chiến tranh

và dự đoán được những kịch bản có thể xảy ra với công trình để có biện pháp phòng ngừa thích hợp Một số phần mềm được dùng phổ biến có độ chính xác cao hiện nay như: Geoslope, Ansys…

Một số công trình nghiên cứu tiêu biểu trên thế giới như: [6]

Ken Y.Lum và Megan R.Sheffer đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá các phương pháp địa vật lý nhằm phát hiện thẩm thấu và xói ngầm bên trong các đập đất Ngoài ra nghiên cứu cũng đưa ra một số phương pháp đơn giản, không cần đến thiết bị quan trắc để giải quyết vấn đề này, ưu và nhược điểm của từng phương pháp

F.J Colomer Mendoza và các đồng nghiệp đã nghiên cứu để xác định các hệ số

an toàn cho đập đất nhỏ dưới 10m Các tác giả đề xuất một số phương trình dùng cho tính toán chỉ số an toàn cho đập đất

Corinne Curt, Aurélie Talon, Gilles Mauris đã nghiên cứu và xây dựng một hệ thống hỗ trợ đánh giá an toàn đập dựa trên cơ sở phương pháp quan trắc và chuyên gia cho điểm

Nic Lane đã đi sâu phân tích những rủi ro đập, các biện pháp quản lý an toàn đập, hạn chế những thiệt hại do đập hư hỏng gây ra, và một số biện pháp nâng cấp đập đất

ở Mỹ Đây là báo cáo được chuẩn bị cho các thành viên của Hạ nghị viện Mỹ

Yuefeng Sun, Haotian Chang, Zhengjian Miao, Denghua Zhong đã tập trung nghiên cứu an toàn đập dựa trên việc phân tích những nguyên nhân dẫn đến tràn đập như phương pháp tính toán chiều cao đập, sóng, gió, tần suất thiết kế, từ đó thiết lập một phương pháp mô phỏng và đánh giá nguy cơ tràn đập đất

Jusung Jeon, Jongwook Lee, Donghoon Shin, Hangyu Park đã tổng kết kết quả nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý an toàn đập cho chính phủ Hàn Quốc nhằm

16

quản lý một cách đồng nhất và hiệu quả an toàn của hơn 30 đập ở Hàn Quốc Hệ thống quản lý này bao gồm cơ sở dữ liệu về các chỉ tiêu thiết kế, đặc tính hồ đập, số liệu khí tượng thủy văn, số liệu quan trắc các yếu tố thủy văn thủy lực và kết cấu đập, các số liệu quan trắc động đất Với hệ thống này, các cơ quan quản lý của chính phủ Hàn Quốc, các chủ đập sẽ rất chủ động phát hiện ra những hư hỏng, những nguy cơ mất an toàn đập, từ đó có những biện pháp xử lý kịp thời

1.3.2 Tình hình nghiên cứu các vấn đề ảnh hưởng đến ổn định đập đất ở Việt Nam

Vấn đề an toàn đập vật liệu địa phương ngày càng trở nên cấp thiết và được quan tâm đúng mực hơn trong thời kì biến đổi khí hậu hiện nay Đã có nhiều nghiên cứu được sử dụng như tài liệu tham khảo để thiết kế, thi công, đánh giá an toàn đập [6] GS.TS Phan Sỹ Kỳ đã thống kê sự cố một số công trình thủy lợi ở Việt Nam, tìm

ra nguyên nhân và đề ra biện pháp phòng tránh Nguyễn Văn Mạo và nhóm nghiên cứu (ĐHTL) năm 2010 đã tiến hành nghiên cứu cơ sở khoa học để từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng trong điều kiện thiên tai bất thường miền Trung

Nguyễn Phương Mậu và nhóm nghiên cứu (ĐHTL) năm 2009 đã nghiên cứu giải pháp quản lý các hồ chứa vừa và nhỏ miền Trung và Tây Nguyên nhằm chống hạn trong những thời kỳ thiếu nước từ đó đưa ra các kiến nghị quản lý, sử dụng nguồn nước hồ hợp lý để phục vụ pháp triển nông nghiệp trong những năm hạn

Nguyễn Thế Hùng và nhóm nghiên cứu (ĐHBKĐN) đã sử dụng mô hình số tương tác giữa nước và kết cấu mặt không thẳng đứng ở thượng lưu đập để xác định chính xác áp suất thủy động (áp suất dao động của nước do động đất) tác dụng lên kết cấu đập trong vùng địa chấn Kết quả nghiên cứu nêu lên hình dạng bề mặt thượng lưu của đập ảnh hưởng khá lớn đến độ lớn và sự phân bố của áp lực thủy động Kết quả nghiên cứu này cần được quan tâm và áp dụng đúng mức khi thiết kế đập trong vùng chịu ảnh hưởng của động đất như sự khuyến cáo của các nhà địa chất trong thời gian gần đây trên các vùng có khả năng động đất cao

17

1.4 Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nước trên thế giới

Hồ chứa chiếm một vị trí quan trọng trong việc điều chỉnh dòng chảy, điều tiết lưu lượng trên sông, từ đó đáp ứng phù hợp các yêu cầu dùng nước Mặt khác hồ còn

là công trình phòng chống thiên tai như lũ, hạn, xâm nhập mặn

Hồ chứa nước trên thế giới được xây dựng và phát triển rất đa dạng, phong phú Đến nay thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích trên 100 triệu m3

nước mỗi hồ với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ m3

Theo tiêu chí phân loại của uỷ ban Quốc tế về đập lớn (ICOLD), hồ có dung tích

Mỹ (6.575 hồ), Ấn Độ (4.291 hồ), Nhật Bản (2.675 hồ), Tây Ban Nha 1.196 hồ

Vận hành và nâng cao năng lực hồ chứa phục vụ đa mục tiêu 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 như:

Về nâng cao chức năng nhiệm vụ đa mục tiêu có: Nghiên cứu 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)

Về nâng cao khả năng phòng chống lũ, phát điện có: Nghiên cứu của Rinaldi và

Soncini – Sessa đã nghiên cứu về vận hành đơn hồ chứa Como phục vụ 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 lụt, cấp nước cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt để xây dựng mặt tối ưu Pareto làm cơ sở so sánh mặt được, mặt mất, giúp cho nhà hoạch định có thể chọn được các phương án vận hành Como tốt hơn với quá khứ (Rinaldi và Soncini – Sessa, 1986)

Về nâng cao khả năng cấp nước tưới, sinh hoạt, công nghiệp có: Nghiên cứu của

18

Rippl ở thế kỷ 19 về dung tích trữ phục vụ cấp nước (Ripp, W, 1883)

Về nâng cao khả năng phòng, chống lũ có: Nghiên cứu về phân bổ dung tích

chống lũ của hệ thống 8 hồ chứa lưu vực sông Paranaiba – Grande (diện tích lưu vực 375.000km2) ở Brazin, đề xuất phương án phân bổ dung tích chống lũ cho từng hồ chứa theo thời gian đảm bảo mục tiêu chống lũ của hệ thống liên hồ chứa

Qua thống kế một số nghiên cứu trên cho thấy, mặc dù đã đầu tư nghiên cứu khá lâu, nhưng có thể nhận xét rằng cho đến nay vẫn chưa xác định được phương pháp, công cụ chung cho xây dựng quy trình vận hành quản lý hồ chứa phục vụ đa mục tiêu

và các nhà nghiên cứu vẫn tuỳ theo đặc thù riêng của từng hệ thống hồ chứa mà đưa ra quy trình vận hành cụ thể để nâng cao hiệu quả khai thác của hồ chứa

1.5 Tổng quan về nghiên cứu nâng cao năng lực hồ chứa nước ở Việt Nam

Hồ chứa nước ở Việt Nam là biện pháp công trình chủ yếu để chống lũ cho các vùng hạ du; cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, phát triển du lịch, cải tạo môi trường nuôi trồng thủy sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hoá

Hiện nay cả nước có 6.648 hồ chứa thuỷ lợi với tổng dung tích trữ khoảng 11 tỷ m³, trong đó 560 hồ chứa lớn (có dung tích trữ >3,0 triệu m³ hoặc đập cao >15m), 1.752 hồ có dung tích từ 0,2 triệu m³ đến 3,0 triệu m³, còn lại 4.336 hồ có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m³.[6]

Những hồ nhỏ nằm rải rác khắp nơi 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

Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, có ít hồ chứa được xây dựng trong giai đoạn này Sau năm 1964, đặc biệt từ khi nước nhà thống nhất thì việc xây dựng hồ phát triển mạnh Từ 1976 đến nay số hồ chứa xây

19

dựng mới chiếm 67% Không những tốc độ phát triển nhanh, mà cả về quy mô công trình cũng lớn lên không ngừng Hiện nay, đã bắt đầu xây dựng hồ lớn, đập cao ở cả ở những nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp Yêu cầu xây dựng hồ chứa phải đảm bảo an toàn cho bản thân cụm công trình đầu mối, đảm bảo an toàn cho hạ lưu, đảm bảo thực hiện nhiệm vụ mà nó phải đảm nhận, chi phí xây dựng quản lý vận hành là hợp lý

1.6 Những đặc điểm hồ chưa nước ở Ninh Thuận

1.6.1 Tình hình xây dựng hồ chứa ở Ninh Thuận

Tính đến năm 2014 trên địa bàn tỉnh ninh thuận có 21 hồ chứa đã hoàn thành đưa vào sử dụng với tổng dung tích hồ là 190,53 triệu m3 với năng lực tưới thiết kế là 16.692 ha đất canh tác nông nghiệp và nuôi trồng Thủy sản bao gồm: [1]

Bảng 1 - 1: Bảng thống kê các hồ chứa hiện có trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận xếp theo thứ tự thời gian

Ninh Thuận

Dung tích (106 m3)

Diện tích tưới (ha)

Năm hoàn thành

20

Hình 1-1: Vị trí các công trình thủy lợi trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận

21

1.6.2 Nhu cầu cấp nước của các hồ chứa ở Ninh Thuận phục vụ đa mục tiêu

Kết quả tính toán nhu cầu dùng nước các hồ chứa nước ở Ninh Thuận phục vụ đa mục tiêu giai đoạn 2014 – 2020 thuộc dự án: “Rà soát, điều chỉnh quy hoạch thủy lợi tỉnh Ninh Thuận đến năm 2020, tầm nhìn 2030 thích ứng biến đổi khí hậu” do Chi nhánh Miền Trung - Công ty Tư vấn và Chuyển giao công nghệ trường Đại học thủy lợi thực hiện, được trình bày ở bảng 1-2 [1]

Bảng 1 - 2: Tổng hợp nhu cầu dùng nước các hồ chứa nước ở Ninh Thuận, giai đoạn 2014-2030

Stt Nhu cầu dùng nước Đơn vị

tính

Hiện trạng (Năm 2014) Năm 2020 Năm 2030

- Tình hình thời tiết: Kể từ đầu năm 2015 đến nay, tại hầu hết các khu vực trên địa bàn toàn tỉnh chủ yếu không nơi nào có mưa Bên cạnh đó, theo số liệu quan trắc được trong các tháng đầu năm 2015, tại Trạm Khí tượng Phan Rang có các trị số: Nhiệt độ không khí, lượng bốc hơi, số giờ nắng đều ở mức xấp xỉ đến cao hơn so với trung bình nhiều năm cùng thời kỳ; đặc biệt là trị số độ ẩm không khí trung bình ở mức thấp

22

- Tình hình thủy văn: Tình hình mực nước trên các sông, suối đang có xu thế giảm chậm và duy trì ở mức thấp; nhiều con suối nhỏ đã tắt dòng Trên sông Cái Phan Rang, trong ba tháng đầu năm 2015 có trị số mực nước bình quân là 34,66m, đạt giá trị thấp nhất trong 10 năm qua [1]

- Tình hình hồ chứa: Theo số liệu của Công ty TNHH MTV Khai thác Công trình Thủy lợi, mực nước tại các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận ở mức rất thấp; trong đó đã có 8/20 hồ chứa có mực nước dưới mực nước chết Hiện tại, lượng nước tại 20 hồ chứa ở Ninh Thuận chỉ còn 15 trên 192 triệu m3, đạt 7,9% dung tích thiết kế (cùng thời kỳ năm 2014 là 33,7%) ; hầu hết sông, suối, hồ đang cạn nước, trơ đáy Phần lớn các giếng nước cũ đã khơi hoặc giếng mới khoan trong vùng hạn đều khô cạn Theo quyết định công bố khẩn cấp, do ảnh hưởng của hiện tượng El-Nino, lượng mưa trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận trong hơn 1 năm qua chỉ xấp xỉ 300mm, thấp hơn trung bình nhiều năm từ 40 – 50% so với cùng kỳ

Vì vậy, vấn đề nâng cấp các hồ chứa nước và nối mạng liên thông hồ chứa ngày càng được Bộ và chính quyền địa phương quan tâm đặc biệt, đặt ra các yêu cầu cần thiết cho công tác quản lý, sửa chữa và nâng cấp hệ thống hồ chứa trên các phương diện: Hiệu quả khai thác và an toàn công trình

- Về hiệu quả khai thác công trình:

+ Nâng cấp công trình đảm bảo sử dụng tối đa lượng nước đến bằng các biện pháp như nâng cao dung tích trữ, chuyển các hồ chứa điều tiết năm thành các hồ điều tiết nhiều năm Đối với một số công trình nếu điều kiện cho phép có thể xem xét trữ lại một phần dòng chảy lũ để phục vụ cấp nước vào mùa khô

+ Điều tiết dòng chảy trên lưu vực giữa các mùa Xây dựng rừng phòng hộ đầu nguồn đối với các hồ chứa lớn, kết hợp với các chương trình trồng và phát triển rừng của lâm nghiệp từng bước phủ xanh đồi núi, cải thiện thảm thực vật trên lưu vực làm tăng khả năng điều tiết dòng chỷ trên lưu vực theo chiều hướng có lợi

+ Cải tạo các công trình cấp nước, ứng dụng các tiến bộ khoa học vào công tác tưới nhằm hạn chế thất thoát nước

+ Sửa chữa, nâng cấp công trình đầu mối, công trình tháo lũ, xây dựng các đường tràn phụ, tràn sự cố đảm bảo an toàn cho công trình đầu mối trong trường hợp xuất hiện lũ vượt tần suất

+ Tích cực bảo vệ và phát triển rừng phòng hộ, rừng sản xuất trên lưu vực các

hồ chứa nhằm tăng khả năng điều tiết dòng chảy lũ trên lưu vực

1.6.4 Các tiêu chí để nâng cao năng lực hồ chứa ở Ninh Thuận

Căn cứ điều kiện địa hình, địa chất, vật liệu đất đắp đập của tỉnh Ninh Thuận Căn cứ đánh giá hiện trạng và năng lực phục vụ các hồ chứa nước ở Ninh

có Tác giả xây dựng một số tiêu chí cơ bản và được trình bày ở bảng 1-3 [5]

Bảng 1 - 3: Các tiêu chí về nâng cao năng lực hồ chứa nước ở Ninh Thuận

- Hệ thống kênh mương được kiên cố hóa hoàn chỉnh

- Cơ cấu cây trồng ở hạ du hồ chứa phù hợp với mục

75-85%

- Liên thông khu tưới ở hạ du

- Liên thông hồ chứa, chuyển nước lưu vực (thượng lưu, lòng hồ)

- Điều tiết liên hồ chứa (hồ chứa – hồ chứa; hồ chứa – đập dâng) khi có chung khu tưới

- Điều tiết hợp lý hồ chứa dạng bậc thang

- Nâng cao dung tích hữu tích của hồ chứa

- Nạo vét lòng hồ

- Tuyên truyền, nâng cao nhận thức của người dân ở hạ

du công trình (chương trình PIM)

- Nâng cao nhận thức và trách nhiệm cộng đồng dân

cư nông thôn trong việc sử dụng, bảo vệ nguồn nước, bảo vệ môi trường

- Xây dựng nhà máy nước, trạm cấp nước tập trung, đảm bảo chất lượng nguồn nước

- Công trình cấp nước phải được duy tu, bảo dưỡng định kỳ, đảm bảo yêu cầu cấp nước sạch bền vững cho người dân và các dịch vụ cấp nước khác

75-85%

- Đảm bảo dòng chảy tối thiểu về hạ du

- Để đảm bảo điều tiết ngày đêm thì phải tích nước ở nhnhững giờ trung bình và thấp điểm để tập trung phát nhnhững giờ cao điểm trong ngày nhằm nâng cao hiệu quả

íc sử dụng nguồn nước cho trạm thủy điện

- Nâng cao công tác dự báo số liệu thủy văn nhằm xây

y dựng điều tiết vận hành hợp lý cho nhà máy thủy điện,

nâ nâng cao hiệu quả kinh tế

Theo chế độ tưới

1.7 Kết luận chương 1

Qua phân tích đánh giá, nhiều hồ chứa nước trong nước nói chung và tại tỉnh Ninh Thuận nói riêng hiện nay vẫn chưa phát huy hết năng lực, việc cung cấp điều hòa dòng chảy chưa đáp ứng được nhu cầu dùng nước và giảm nhẹ thiên tai, lượng nước thừa hàng năm đổ ra biển còn khá lớn, chưa khai thác tối đa nguồn nước đến, chưa liên thông nhiều giữa các hồ chứa có lưu vực khác nhau, trong khi đó nhu cầu dùng nước ngày càng tăng Để giải quyết mâu thuẫn đó thì ngoài nguồn vốn được đầu tư xây dựng những hồ đập mới (còn hạn chế), thì việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả và quy

mô của những công trình hiện hữu là thực sự đáng quan tâm trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay Đối với những hồ chứa hiện có việc chưa khai thác, sử dụng hết tối đa năng lực của nó cũng là một vấn đề cấp thiết đòi hỏi phải nghiên cứu, tìm

hiểu để đưa ra biện pháp nâng cao hiệu quả của hồ chứa hơn nữa

26

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CƯU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC CẤP

NƯỚC VÀ ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO HỒ CHỨA

2.1 Yêu cầu đặt ra

Trong giai đoạn trước đây, về cơ bản hồ chứa được xây dựng để phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Đến nay với sự phát triển mạnh của các ngành công nghiệp, du lịch dịch vụ và nhu cầu nước cho sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản…với yêu cầu lớn đang đặt

ra cho ngành cấp nước những thách thức Để giải quyết bài toán này hồ chứa được xem là giải pháp chủ đạo, ngoài việc xây dựng mới thêm các hồ chứa xây dựng các Bara giữ ngọt thì việc thì việc cải tạo nâng cao năng lực các hồ chứa hiện có được ưu tiên do tính hiệu quả kinh tế của việc đầu tư

2 Giải pháp nâng cao dung tích hữu ích

a Giải pháp nạo vét bồi lắng lòng hồ

+ Nội dung:

- Đánh giá diễn biến bồi lắng trong khu vực lòng hồ

- Ảnh hưởng của bồi lắng hồ chứa đến sự thay đổi đường quan hệ địa hình lòng

hồ Z-F và Z-V

27

- Dự kiến diễn biến bồi lắng hồ chứa trong tương lai

+ Ưu điểm:

- Đảm bảo khơi thông luồng lạch, tăng dung tích trữ nước của hồ chứa

- Tạo độ sâu mặt nước đảm bảo các hoạt động du lịch, vui chơi giải trí, nuôi trồng thủy sản…

- Khi nạo vét lòng hồ sẽ tận thu được phần nào vật liệu xây dựng góp phần làm ổn định về giá vật liệu xây dựng trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận

- Ngăn chặn khai thác cát, sỏi trái phép gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước

Trong các năm gần đây, Ninh Thuận đã tiến hành nạo vét các hồ chứa nhằm tăng dung tích trữ nước gồm các hồ Ông Kinh, Phước Nhơn, Suối Lớn, CK7, Cà Chìn, Cà Vây, Phước Trung, Nước Ngọt,

b) Giải pháp nâng cao mực nước dâng bình thường

+ Nội dung:

Mực nước dâng bình thường của hồ có thể nâng lên trong gới hạn cho phép đảm bảo các công trình đầu mối vẫn làm việc an toàn Vì khi khi thay đổi MNDBT sẽ dẫn đến việc dâng cao đường bão hòa, tăng gradient thấm trong thân đập, tăng áp lực nước hoặc giảm thể tích khối đất không bão hòa Ngoài ra, thể tích khối đất không bão hòa

có ảnh hưởng rất quan trọng đến độ ổn định của mái đất không bão hòa, dẫn đến sự suy giảm cường độ kháng cắt của đất Điều này, dẫn đến sự mất ổn định mái hạ lưu đập đất đồng thời tăng khả năng xói chân khay của đập đất

28

Do đó cần phải cập nhật lại tài liệu thủy văn dòng chảy đến, dòng chảy lũ các năm gần nhất; sau đó tính toán lại điều tiết lũ để có các giá trị mực nước của hồ chứa, tiếp đó tính toán cao trình đỉnh đập đất ứng với MNDBT điều chỉnh, kiểm tra khả năng tháo của đập tràn xem có đảm bảo xả với lưu lượng thiết kế mới hay không, và sau cùng là kiểm tra ổn định, thấm, độ lún, ứng suất… ứng với MNDBT sau khi điều chỉnh

+ Ưu điểm:

- Nâng cao dung tích phòng lũ, dung tích hữu ích Do đó khả năng cấp nước cho mùa khô và khả năng phòng lũ cho mùa mưa được nâng lên, mang lại hiệu quả kinh tế cho hạ du

- Kinh phí đầu tư và chi phí quản lý nhỏ vì chủ yếu sử dụng vật liệu địa phương

- Kết cấu đơn giản, dễ thi công

+ Nhược điểm:

- Đa số các hồ chứa hiện nay là đập đất nên khi thay đổi quy mô của đập đất cần phải quan tâm đến vấn đề gia cố chống thấm, ổn định cho phần tiếp giáp giữa vật liệu

cũ và mới

3 Giải pháp nâng dung tích bằng cách tính toán trữ lại lũ tiểu mãn hoặc một phần

lũ chính vụ để phục vụ dân sinh, giải pháp này áp dùng cho các hồ chứa có khả năng trữ lớn hơn lượng nước đến của lưu vực và ngày càng được sử dụng nhiều trong điều kiện kinh tế phát triển, nhu cầu nước ngày một tăng và điều kiện khí hậu ngày càng khắc nghiệt do biến đổi khí hậu

4 Giải pháp nâng cao đỉnh đập kết hợp làm tường chắn sóng

Đây là giải pháp được áp dụng khá phổ biến đối với các hồ chứa có lượng nước đến lớn hơn khả năng trữ của lòng hồ Tuy nhiên, như đã phân tích do điều kiện địa hình dốc, hẹp nên chiều cao đập tăng khá nhanh khi cần nâng cao dung tích hay cần kéo dài tuyến đập và đánh giá mức độ ngập lụt của lòng hồ Vì vậy, cần tính toán cụ thể, chính xác nhu cầu nước đồng thời xác định hợp lý các hộ dùng nước để quyết định dung tích trữ nhằm hạn chế kinh phí đầu tư và đảm bảo an toàn, ổn định công trình

29

+ Đắp áp trúc tôn cao đập

Đối với những đập có mặt cắt ngang hiện trạng nhỏ, cao trình đỉnh đập thấp so với yêu cầu tính toán mới, cần thiết phải đắp áp trúc mở rộng và tôn cao thì có thể dùng giải pháp đắp áp trúc hoặc đắp áp trúc kết hợp xây tường chắn sóng (tùy thuộc vào điều kiện vật liệu đất đắp và so sánh kinh tế) Các giải pháp cụ thể như sau:

Hình 2 - 1: Đắp áp trúc tôn cao đập

a Áp trúc thượng lưu

Áp dụng đối với các hồ chứa vừa và nhỏ, điều tiết năm, các đập có khối lượng thi công ít, thời gian thi công ngắn để không làm ảnh hưởng nhiều đến quá trình tích nước của hồ; Các đập sử dụng hình thức này có mái thượng lưu chưa được gia cố hoặc kết cấu gia cố đã hư hỏng năng Ngoài ra hình thức này còn được áp dụng đối với các đập đắp áp trúc kết hợp chống thấm cho thân đập và nền đập bằng tường nghiêng sân phủ hay tường nghiêng chân khay Thường kết hợp gia cố mái thượng lưu đập

Cần phải phá dỡ làm lại tiêu thoát nước thân đập (hầu hết các đập hiện nay đều

có bộ phận này) cỏ gia cố mái hạ lưu phải mất một thời gian mới phục hồi Ngoài ra, giải pháp này không có khả năng cải thiện tình trạng thấm cho đập

c Áp cả thượng và hạ lưu đập

Hình thức này rất ít được dùng, thường áp dụng với các đập nhỏ trước đây nhân dân tự đắp Với yêu cầu ngoài nhiệm vụ nâng cao dung tích hữu ích còn phải đảm bảo

an toàn cho đập

2.2.2 Nhóm các giải pháp phi công trình

- Giải pháp cải thiện khả năng điều tiết dòng chảy và giữ nước của lưu bằng trồng và phát triển thảm thực vật trên lưu vực Công tác trồng và bảo vệ rừng đầu nguồn làm tăng khả năng điều tiết dòng chảy giữa các mùa và điều tiết lũ tốt hơn, hạn chế tác động tiêu cực của BĐKH đến chế độ khí tượng thủy văn của vùng

- Giải pháp tưới tiết kiệm nước: ứng dụng các công nghệ tưới tiên tiến nhằm giảm tổn thất trong quá trình tưới cũng như tính toán tưới đủ nhu cầu cần thiết của cây trồng, hạn chế lượng nước thấm và bốc hơi không cần thiết

- Giải pháp thay đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi và các ngành sản xuất có nhu cầu dùng nước phù hợp với điều kiện nguồn nước của vùng cũng như phù hợp với phân bố lượng nước đến theo mùa của hồ chứa

- Giải pháp về tổ chức trong công tác quản lý để nâng cao hiệu quả khai thác, vận hành các hồ chứa

31

+ Tổ chức mô hình quản lý phù hợp

+ Nâng cao công tác quản lý, bảo vệ, duy tu bảo dưỡng công trình

+ Nâng cao nhận thức của người dân trước tình hình biến đổi khí hậu

2.3 Các giải pháp công trình cụ thể

Một số nghiên cứu và áp dụng thực tế các giải pháp nâng cao năng lực cấp nước của hồ chứa, đảm bảo an toàn đầu mối và tiết kiệm kinh phí đầu tư

2.3.1 Các giải pháp tăng khẩu độ tràn xả lũ

2.3.1.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu độ tràn

a Nội dung giải pháp

Nâng cao trình ngưỡng tràn để đảm bảo cấp nước và mở rộng khẩu độ tràn để tăng khả năng tháo của tràn nhằm giảm cột nước tràn (khống chế MNLNTK)

Hình 2 - 2: Mặt bằng và cắt dọc ngưỡng tràn khi được nâng cao, mở rộng

Khả năng tháo của tràn sau khi mở rộng:

3/2 0