Nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa áp dụng cho hồ chứa nước phước hà tỉnh quảng nam

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước, áp dụng cho hồ chứa nước Phước Hà, tỉnh Quảng

Nguyễn Thanh Thảo

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện Luận văn này, tác giả được người hướng dẫn khoa học là thầy giáo GS.TS Phạm Ngọc Quý, người đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn này Qua đây, tác giả xin gởi lời cảm ơn chân thành tới Thầy!

Xin trân trọng ghi ơn đến phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học Thuỷ Lợi, cùng các thầy cô giáo đã nhiệt tình truyền dạy những kiến thức quý báu, những phương thức nguyên cứu căn bản trong quá trình học tập khóa học này

Xin bày tỏ sự biết ơn đến bạn bè, đồng nghiệp và gia đình và các học viên lớp Cao học 23C12 đã nhiệt tình giúp đỡ trong suốt thời gian qua

Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân đã truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố

Với thời gian và trình độ còn hạn chế, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài:

“Nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước, áp dụng cho hồ chứa nước Phước Hà, tỉnh Quảng Nam” đã được hoàn thành nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, của các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp để Luận văn hoàn thiện hơn

Luận văn được hoàn thành tại Khoa Công trình, Trường Đại học Thủy Lợi

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Thảo

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

2 Mục tiêu nghiên cứu: 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu: 2

5 Bố cục luận văn: 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA, ĐÁNH GIÁ NGUỒN NƯỚC VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC 4

1.1 Tổng quan về công trình hồ chứa 4

1.1.1 Nhiệm vụ, vai trò của hồ chứa nước: 4

1.1.2 Phân loại và các bộ phận của hồ chứa nước 4

1.1.3 Hiện trạng các hồ chứa nước ở Quảng nam 9

1.1.4 Một sự cố về đập trên thế giới và Việt Nam 18

1.2 Đánh giá nguồn nước, nhu cầu sử dụng nước hiện nay ở tỉnh Quảng Nam 22

1.2.1 Ảnh hưởng của BĐKH đến Hồ chứa 22

1.2.2 Ảnh hưởng của yếu tố con người đến nguồn nước của Hồ chứa 27

1.2.3 Nhu cầu dùng nước hiện nay ở tỉnh Quảng Nam 28

1.3 Những vấn đề đặt ra với hồ chứa ở Quảng Nam 30

1.4 Những kết quả nghiên cứu về nâng cao dung tích của hồ chứa 31

1.4.1 Ở Việt Nam 31

1.4.2 Ở Thế Giới 32

1.5 Kết luận chương 1 33

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TỐI ƯU NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA Ở QUẢNG NAM 34

2.1 Đặc điểm tự nhiên và tình hình kinh tế, xã hội tỉnh Quảng Nam 34

2.1.1 Đặt điểm tự nhiên 34

2.1.2 Tình hình phát triển kinh tế xã hội tỉnh Quảng Nam 35 2.2 Nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa nước là yêu cầu tất yếu và khách quan

2.2.1 Yêu cầu tăng dung tích để phục vụ cho sinh hoạt, công nghiệp và nông

nghiệp 38

2.2.2 Yêu cầu tăng dung tích để đảm bảo phát triển du lịch 41

2.3 Các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích 41

2.3.1 Xây dựng các đập tạm hoặc bổ sung cửa van trên đỉnh tràn 42

2.3.2 Nâng cao ngưỡng tràn và thay đổi hình thức từ ngưỡng tràn 43

2.3.3 Xây hồ mới bổ sung cho hồ hiện có 45

2.3.4 Liên thông các hồ 46

2.3.5 Các giải pháp kết hợp 46

2.4 Xây dựng tiêu chí lựa chọn giải pháp tối ưu 72

2.5 Kết luận chương 2 74

CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN TỐI ƯU NHẤT CHO HỒ CHỨA NƯỚC PHƯỚC HÀ 76

3.1 Đặc điểm tình hình hồ chứa nước Phước Hà 76

3.2 Tính toán nhu cầu dùng nước Hồ chứa nước Phước Hà 85

3.2.1 Nhu cầu dùng nước hiện tại 85

3.2.2 Nhu cầu dùng nước tương lai 85

3.3 Các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích cho Hồ chứa nước Phước Hà 88

3.3.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng tràn 88

3.3.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp nâng cao đỉnh đập 90

3.3.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ: 91

3.3.4 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm cửa van 93

3.3.5 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi hình thức tràn: Áp dụng tính toán nâng cao ngưỡng tràn kết hợp chuyển hình thức tràn thực dụng sang tràn zích zắc 94

3.4 Phân tích chọn giải pháp tối ưu cho Hồ chứa nước Phước Hà 96

3.5 Kiểm tra an toàn hồ khi nâng cao MNDBT theo tiêu chí thấm và ổn định mái đập: 99

3.5.1 Chọn trường hợp để tính toán: 99

3.5.2 Kết quả tính toán: 100

3.5.3 Phân tích kết quả tính toán kiểm tra 100

3.6 Kết luận chương 3 100

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 102

1 Kết quả đạt được của luận văn 102

2 Những tồn tại của luận văn 102

3 Kiến nghị và những nghiên cứu tiếp theo 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

PHỤ LỤC 106

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 1: Biểu đồ phân loại theo nguồn gốc 5

Hình 1 2: Một số hồ chứa ở Việt Nam 8

Hình 1 3: Biểu đồ phân loại theo dung tích của hồ chứa ở Quảng Nam 9

Hình 1 4: Biểu đồ phân loại theo diện tích lưu vực của hồ chứa ở Quảng Nam 10

Hình 1 5: Biểu đồ phân loại theo năm xây dựng của hồ chứa ở Quảng Nam 10

Hình 1 6: Biểu đồ phân loại theo diện tích tưới của hồ chứa ở Quảng Nam 10

Hình 1 7: Biểu đồ phân loại theo chiều cao đập của hồ chứa ở Quảng Nam 11

Hình 1 8: Máng đo lưu lượng thấm parshall hạ lưu đập chính 1, thủy chí của hồ chứa nước Đông Tiển, Quảng Nam 12

Hình 1 9: Mặt cắt ngang, mặt bằng hư hỏng điển hình khi nước qua đỉnh đập 13

Hình 1 10: Vỡ đập dạng hình thang, nhìn từ hạ lưu đập 14

Hình 1 11: Mái thượng lưu đập đất bị biến dạng 14

Hình 1 12: Mặt đập chính hồ Phú Ninh bị biến dạng 14

Hình 1 13: Một số cống bong tróc, mục bê tông ở Quảng Nam 15

Hình 1 14: Bồi lấp đầu cống tây hồ Đông Tiển , Quảng Nam 15

Hình 1 15: Hư hỏng tràn Hồ Phước Hà mùa lũ năm 1999 16

Hình 1 16: Ảnh vỡ đập South Fork, Mỹ(Ảnh : nguồn Internet) 18

Hình 1 17: Ảnh vỡ đập Bản Kiểu, Trung Quốc (Ảnh : nguồn Internet) 19

Hình 1 18: Ảnh mạch đùn, mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa, Khánh Hà(Ảnh : nguồn Internet) 19

Hình 1 19: Ảnh vị trí thấm hạ lưu đập Núi Cốc, Thái Nguyên(Ảnh : nguồn Internet) 20 Hình 1 20: Ảnh vỡ cống lấy nước đập Z20, Hà Tỉnh(Ảnh : nguồn Internet) 20

Hình 1 21: Ảnh vỡ đập Khe Mơ , Hà Tỉnh(Ảnh : nguồn Internet) 21

Hình 1 22: Vỡ đập Đầm Hà Động, Quảng Ninh(Ảnh : nguồn Internet) 21

Hình 1 23: Biểu đồ xu thế biến đổi mưa một ngày lớn nhất một số trạm điển hình 23

Hình 2 1: Bản đồ hành chính tỉnh Quảng Nam 34

Hình 2 2: Nâng cao MNDBT bằng túi cao su lắp trên ngưỡng tràn 42

Hình 2 3: Nâng cao ngưỡng tràn 0,50 m bằng bao tải đựng cát 43

Hình 2 4: Tràn thành mỏng 43

Hình 2 5: Tràn Creager- Ôphixêrốp– dạng B 44

Hình 2 6: Tràn mặt cắt cong có chân không – dạng elíp 44

Hình 2 7: Tràn mặt cắt cong có chân không – dạng tròn 44

Hình 2 8: Tràn mặt cắt chữ nhật 44

Hình 2 9: Tràn mặt cắt hình thang 45

Hình 2 10: Tràn đỉnh rộng 45

Hình 2 11: Mặt bằng và cắt dọc ngưỡng tràn khi được nâng cao, mở rộng 47

Hình 2 12: Áp trúc mái thượng lưu đập 48

Hình 2 13: Áp trúc mái thượng hạ lưu đập 49

Hình 2 14: Áp trúc mái thượng thượng hạ lưu đập 50

Hình 2 15: Áp trúc kết hợp bổ sung tường chắn sóng 50

Hình 2 16: Tràn sự cố kiểu tự do 51

Hình 2 17: Tràn sự cố kiểu đập đất để gây vỡ hoặc tự do 53

Hình 2 18: Tràn sự cố kiểu tự vỡ ở Hồ Nam Sơn - Triết Giang - Trung Quốc 55

Hình 2 19: Cắt ngang tràn sự cố kiểu tự vỡ 55

Hình 2 20: Ảnh đập cầu chì Long Sơn 1, hồ Phú Ninh 56

Hình 2 21: Cắt dọc tràn sự cố hồ Kè Gỗ - Hà Tĩnh 58

Hình 2 22: Tràn sự cố kiểu nổ mìn gây vỡ ở Hồ Cương Nam - Trung Quốc 59

Hình 2 23: Tràn sự cố kiểu nổ mìn gây vỡ ở Hồ Sơn Hà - Trung Quốc 59

Hình 2 24: Chuyển hình thức tràn tự do sang tràn có cửa van 60

Hình 2 25: Thay thế ngưỡng tràn kiểu Creager bằng ngưỡng tràn kiểu Zích zắc 61

Hình 2 26: Cắt ngang ngưỡng tràn thực dụng 61

Hình 2 27: Mặt bằng và cắt ngang ngưỡng tràn zích zắc 62

Hình 2 28: Một số Tràn zích zắc ở Mỹ (Ảnh : nguồn Internet) 63

Hình 2 29: Thay thế ngưỡng tràn kiểu Creager bằng ngưỡng tràn kiểu PKA 64

Hình 2 30 Các mô hình của tràn Piano 64

Hình 2 31: Tràn phím đàn Piano dạng tròn của hồ Black Esk , Scotland(Ảnh : nguồn Internet) 65

Hình 2 32: Các mặt cắt của tràn piano key A điển hình 65

Hình 2 33: Các mặt cắt của tràn piano key B điển hình 66

Hình 2 34: Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước của hình thức A, B và tràn Creager

67

Hình 2 35: Các mặt cắt của tràn piano key điển hình theo F Lempérière and J.-P Vigny and A Ouamane 68

Hình 2 36: Các mô hình tràn PK-Weirs 68

Hình 2 37: Đập Saloun trước và sau lúc đặt cầu chì(Ảnh : nguồn Internet) 69

Hình 2 38: Hạ thấp ngưỡng tràn sau đó đặt khối bê tông cầu chì có ngưỡng cao hơn.70 Hình 2 39: Sơ đồ ổn định của Đập cầu chì tại thời điểm mức nước H+h 70

Hình 2 40: Bố trí tổng hợp của một đập có tràn kết hợp PK-Weirs và tràn cầu chì 72

Hình 3 1: Mặt bằng vị trí Hồ Phước Hà 76

Hình 3 2: Lũ qua tràn hồ Phước Hà tại mùa lũ năm 2016 82

Hình 3 3: Biểu đồ quan hệ F=f(Z) và W=f( Z) 82

Hình 3 4: Diễn biến quá trình điều tiết lũ P=1%, hồ Phước Hà 84

Hình 3 5: Mặt cắt ngang đâp đất, hồ chứa nước Phước Hà 85

Hình 3 6: Cắt ngang tràn sau khi nâng, hồ Phước Hà 88

Hình 3 7: Mặt bằng tràn Phước Hà sau khi mở rộng 89

Hình 3 8: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng tràn 89

Hình 3 9: Cắt ngang Tràn và Đập đất sau khi nâng 90

Hình 3 10: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp nâng cao đỉnh đập 91

Hình 3 11: Cắt ngang và mặt bằng xả lũ tràn phụ 92

Hình 3 12: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ là tràn tự do 92

Hình 3 13: Diễn biến quá trình điều tiết lũ sau khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm cửa van 93

Hình 3 14 : Mặt cắt dọc của tràn zích zắc sau khi nâng 95

Hình 3 15: Mặt bằng của tràn zích zắc sau khi nâng của Tràn Phước Hà 95

Hình 3 16: Diễn biến quá trình điều tiết lũ khi nâng cao ngưỡng tràn kết hợp chuyển hình thức tràn thực dụng sang tràn zích zắc 96

Hình PL5 1: Kết quả tính thấm đập đất khi MNDBT = +46,10m; MNHL không có nước 124 Hình PL5 2: Kết quả tính ổn định mái đập đất khi MNDBT = +46,10m; MNHL không

có nước 125 Hình PL5 3: Kết quả tính thấm đập đất khi MNDBT = + 46,70m; MNHL không có nước 126 Hình PL5 4: Kết quả tính ổn định mái đập đất khi MNDBT = + 46,70m; MNHL không có nước 127 Hình PL5 5: Kết quả tính thấm đập đất khi MNDGC = +48,70m; MNHL = +32,00m 128 Hình PL5 6: Kết quả tính ổn định đập đất khi MNDGC = +48,70m; MNHL =

+32,00m 129

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1: Phân loại theo cấp công trình 5

Bảng 1 2: Phân loại theo diện tích lưu vực (F, km2) 5

Bảng 1 3: Phân loại theo diện tích tưới 6

Bảng 1 4: Phân loại theo dung tích hồ 6

Bảng 1 5: Phân loại hồ theo vùng lãnh thổ 6

Bảng 1 6: Phân loại hồ theo chiều cao đập 6

Bảng 1 7: Phân loại theo thời gian xây dựng 7

Bảng 1 8: Mức thay đổi lượng mưa ngày lớn nhất (%) vào cuối thế kỷ 21 so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình 23

Bảng 1 9: Sự thay đổi lượng mưa một ngày lớn nhất theo các kịch bản (%) so với thời kỳ nền 24

Bảng 1 10: Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình năm so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) 26

Bảng 1 11: Mức thay đổi lượng mưa năm (%) so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình (B2) 26

Bảng 1 12: Bảng nhu cầu dùng nước ngành nông nghiệp ở những hồ chứa lớn tỉnh Quảng Nam năm 2016 (Nguồn : Công ty Thủy lợi Quảng Nam) 29

Bảng 2 1: Dự báo nhu cầu dùng nước 38

Bảng 2 2: Quy hoạch mở rộng các nhà máy nước 38

Bảng 2 3: Một số sơ đồ và công thức tính toán hệ số lưu lượng qua tràn 43

Bảng 2 4: Bảng dữ liệu của tràn piano key A so với tràn Creager với H= 4,0m 66

Bảng 2 5: Bảng dữ liệu của tràn piano key B so với tràn Creager với H=8m 67

Bảng 3 1: Bảng thông số kỹ thuật của đập đất 77

Bảng 3 2 : Bảng thông số kỹ thuật của tràn xả lũ 78

Bảng 3 3: Bảng thông số kỹ thuật của cống lấy nước 78

Bảng 3 4: Loại đất, hệ số thấm và các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập và nền 79

Bảng 3 5: Bảng quan hệ F=f(Z) và W=f(Z) 83

Bảng 3 6: Mô hình lũ đến với tấn suất P = 1% 83

Bảng 3 7: Bảng phân phối dòng chảy năm của hồ Phước Hà 85

Bảng 3 8: Nhu cầu dùng nước phục vụ tưới tương lai 86

Bảng 3 9: Nhu cầu dùng nước phục vụ cho chăn nuôi trong tương lai 87

Bảng 3 10: Nhu cầu dùng nước phục vụ sinh hoạt trong tương lai 87

Bảng 3 11: Tổng nhu cầu dùng nước phục tương lai của Hồ Phước Hà 87

Bảng 3 12 : Bảng so sánh kết quả tính toán điều lũ các giải pháp 96

Bảng 3 13: Bảng so sánh kết quả tính toán kinh tế 99

Bảng 3 14: Kết quả tính toán thấm và ổn định của đập đất, hồ chứa Phước Hà 100

Bảng PL1 1: Bảng thống kê hồ chứa nước ở tỉnh Quảng Nam 106

Bảng PL2 1: Bảng tổng hợp diện tích thực hiện các biện pháp chống hạn 108

Bảng PL4 1: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính được mở rộng 19m 110

Bảng PL4 2: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính Nâng cao ngưỡng tràn 112

Bảng PL4 3: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính kết hợp tràn phụ là tự do Btr=20m 114

Bảng PL4 4: Tính điều tiết lũ P=1%, Tràn chính kết hợp có cửa van Btr=8m 118

Bảng PL4 5: Tính điều tiết lũ P=1%, tràn chính là tràn zích zắc Btr= 46,20 m 122

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BĐKH : Biến đổi khí hậu

MNDBT: Mực nước dâng bình thường

MNLTK : Mực nước lũ thiết kế

MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra

MNDGC : Mực nước dâng gia cường

GPMB : Giải phóng mặt bằng

KT- XH : Kinh tế xã hội

TW : Trung Ương

TNHHMTV : Trách nhiệm hữu hạng một thành viên

UBND : Ủy ban nhân dân

PCLB : Phòng chống lụt bão

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Trên địa bàn Quảng Nam hiện có 73 hồ chứa thủy lợi, với tổng lượng nước trữ khoảng

500 triệu m3 , gồm 6 hồ có dung tích từ 10 triệu m3trở lên, 5 hồ có dung tích từ 3-10 triệu m3, còn lại là hồ chứa có dung tích từ 3 triệu m3 trở lại Có thể nói hệ thống các công trình thủy lợi của tỉnh, đặc biệt là các hồ chứa nước đã phát huy tốt tác dụng, đóng góp rất lớn vào sự nghiệp phát triển kinh tế và ổn định đời sống của nhân dân trong thời gian vừa qua Tuy nhiên nền kinh tế Quảng Nam luôn tăng trưởng không ngừng vùng hạ lưu tập trung nhiều ngành KT-XH quan trọng, nhu cầu nước dùng cho sản xuất và sinh hoạt rất lớn và ngày càng tăng nhanh, mở rộng diện cấp nước cho sản xuất màu, nhất là vùng đồng bằng ven sông và vùng cát ven biển, cấp nước cho các khu công nghiệp và khu dân cư tập trung, mặc khác do ảnh hưởng của sự Biến đổi khí hậu, thời tiết toàn cầu diễn biến phức tạp ngày càng gay gắt, thất thường theo chiều hướng phức tạp và cực đoan hơn Nền nhiệt trung bình ở hầu hết các vùng khí hậu của Việt Nam từ có xu hướng ngày đều cao hơn trung bình nhiều năm, trong khi lượng mưa thiếu hụt so với trung bình nhiều năm, dẫn đến dòng chảy cơ bản của sông, suối

về các hồ chứa suy giảm nghiêm trọng vì vậy khi gặp thời tiết nắng hạn dài ngày thì rất dễ bị cạn kiệt nước vào cuối vụ Hè thu, ảnh hưởng đến phục vụ nước tưới cho cây trồng Để đảm bảo được các yêu cầu phát triển kinh tế trong thời gian tới thì đòi hỏi cần tăng thêm dung tích hữu ích của các hồ chứa

Tuy nhiên vấn đề là việc cải tạo, nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa cần phải tính toán đến chi phí đầu tư, ổn định công trình, ngập lụt thượng lưu, cũng như công tác vận hành sau này Như vậy nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích các hồ chứa theo hướng tăng mực nước dâng bình thường phục vụ sản xuất mà không làm tăng mực nước lũ thiết kế của hồ, tăng mực nước dâng bình thường mà vẫn đảm bảo

an toàn cho các hạng mục khác của các công trình này và vốn đầu tư nhỏ

Với tầm quan trọng và tính cấp thiết như vậy, cùng với những kiến thức trong quá trình học tập lớp Cao học chuyên ngành Xây dựng công trình thủy của trường Đại học Thủy lợi tác giả đã lựa chọn và nghiên cứu luận văn tốt nghiệp của mình với tên gọi:

“Nghiên cứu biện pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nước, Áp dụng cho hồ chứa nước Phước Hà, tỉnh Quảng Nam”

2 Mục tiêu nghiên cứu:

- Nghiên cứu những nguyên nhân ảnh hưởng đến công tác tích nước để phục vụ nhu cầu dùng nước trong mùa khô của các hồ chứa nước để đảm bảo an sinh xã hội và phát triển kinh tế

- Nghiên cứa nhiều phương án nâng cao dung tích hữu ích của hồ chứa đã có sẵn, đánh giá an toàn của các Hồ chứa khi MNDBT cần được nâng cao

- Áp dụng giải pháp hữu hiệu nhất cho hồ chứa nước Phước Hà ở huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng của BĐKH đến dung tích hữu ích của

hồ chứa và một số giải pháp nâng cao dung tích của hồ chứa

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao dung tích cho hồ chứa nước Phước Hà, tỉnh Quảng Nam

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:

- Tìm hiểu tình hình kinh tế, xã hội trên địa bàn tỉnh, đặc biệt ảnh hưởng của các hồ chứa nước đến an sinh xã hội

- Điều tra, đánh giá hiện trạng, khảo sát tính toán sự phù hợp của các hồ chứa có thể áp dụng giải pháp nâng cao dung tích hữu ích trên địa bàn tỉnh

- Đưa ra nhiều giải pháp, so sánh sự hiệu quả để tìm ra giải pháp tối ưu nhất

- Vận dụng giải pháp vào công trình cụ thể

- Phối hợp nhiều kênh thông tin số liệu để nghiên cứu: số liệu đo đạc nhiều năm của đơn vị quản lý các hồ chứa, các trạm khí tượng thủy văn…

- Xin ý kiến góp ý của các giáo viên hướng dẫn, các đồng nghiệp về vấn đề cần nghiên cứu

5 Bố cục luận văn:

Ngoài phần Mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo, danh mục hình vẽ, bảng biểu, các từ viết tắt, nội dung chính của luận văn gồm 3 chương chính:

Chương 1: Tổng quan về công trình hồ chứa, đánh giá nguồn nước và nhu cầu sử dụng nguồn nước

Chương 2: Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp tối ưu nâng cao dung tích hữu ích các hồ chứa ở Quảng Nam

Chương 3: Áp dụng lựa chọn giải pháp tối ưu nhất cho Hồ chứa nước Phước Hà

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA, ĐÁNH

GIÁ NGUỒN NƯỚC VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC

1.1 Tổng quan về công trình hồ chứa

1.1.1 Nhiệm vụ, vai trò của hồ chứa nước:

Nước ta có khoảng 6.886 hồ chứa nước các loại, trong đó 6.648 hồ chứa thủy lợi (Chiếm 96,50 %) đưa vào vận hành khai thác với tổng dung tích khoảng 11 tỷ mét khối Hệ thống hồ chứa nước ở nước ta có thể là hồ tự nhiên hoặc nhân tạo trải dài từ Bắc vào Nam Nhiệm vụ vủa của các hồ chứa có thể sử dụng trong tưới tiêu nông nghiệp, nuôi trồng khai thác thủy sản, khai thác thủy điện, phát triển du lịch, tạo nguồn cấp nước cho công nghiệp, sinh hoạt, giảm ngập lụt, cũng như xâm nhập mặn ở hạ du ngoài ra các hồ chứa còn giữ vị trí quan trọng trong việc điều hòa sinh thái, bảo vệ môi trường sống của con người

Hệ thống hồ chứa được xây dựng ở nước ta đã mang lại hiệu quả rất to lớn về kinh tế -

xã hội và bảo vệ môi trường Trong những năm gần đây khi mà thiên tai diễn biến ngày càng phức tạp lượng mưa có xu hướng tăng trong mùa mưa và giảm trong mùa khô, vai trò của những hồ chứa nước càng trở nên quan trọng hơn, đóng vai trò chủ đạo để tạo nguồn nước ngọt, điều phối lượng nước từ mùa lũ sang mùa kiệt là phát triển hệ thống hồ sinh thái trên các vùng lãnh thổ, đảm bảo nguồn nước phát triển nông nghiệp, tăng năng suất cây trồng góp phần quan trọng trong việc xóa đói, giảm nghèo

1.1.2 Phân loại và các bộ phận của hồ chứa nước

1.1.2.1 Phân loại hồ chứa

- Phân loại theo nguồn gốc

- Hồ chứa tự nhiên: được hình thành một cách tự nhiên do sự vận động của vỏ trái đất

có tác dụng giữ cân bằng cho môi trường sinh thái và được con người cải tạo nâng cấp theo hướng phục vụ lợi ích con người và xã hội

- Hồ chứa nhân tạo: do con người chủ động xây dựng để sử dụng tổng hợp nguồn

nước phục vụ sự phát triển dân sinh, kinh tế, quốc phòng, an ninh

Hình 1 1: Biểu đồ phân loại theo nguồn gốc

- Phân loại theo nhiệm vụ chính: Hồ chứa xây dựng để tưới là chính (kết hợp nuôi cá, cải tạo môi trường), ở Việt Nam tính theo số lượng loại này chiếm 96,50% Hồ chứa xây dựng để tưới, phát điện là chính (có phòng lũ), ở Việt Nam tính theo số lượng loại này chiếm 3,5 %

- Phân loại theo số liệu thống kê của Cục Thuỷ lợi

a) Phân loại theo cấp công trình:

Bảng 1 1: Phân loại theo cấp công trình

Cấp công

b) Phân loại theo diện tích lưu vực F (km2):

Bảng 1 2: Phân loại theo diện tích lưu vực (F, km2)

F, km 2 Tổng số F ≤ 10 10< F ≤ 50 50 < F ≤ 100 100 < F

Tỷ lệ (%)

c) Phân loại theo diện tích tưới (F-ha):

Bảng 1 3: Phân loại theo diện tích tưới

Bộ

Đồng bằng Bắc Bộ

Bắc Trung

Bộ

Nam Trung

Bộ

Tây Nguyên Nam Bộ Tổng số

Tính theo số lượng 2074 552 1988 1223 572 239 6.648

f) Theo chiều cao đập chắn H (m):

Bảng 1 6: Phân loại hồ theo chiều cao đập

Loại H (m) H≤10 10<H≤15 15<H≤25 25<H≤50 50<H≤70 70<H≤100 H>100 T số

Tính theo số lượng 1404 1942 2450 807 0 30 15 6.648

Tỷ lệ (%) 21,12 29,21 36,85 12,14 0 0,45 0,23 100

g) Theo thời gian xây dựng:

Bảng 1 7: Phân loại theo thời gian xây dựng

Thời gian Trước 1954 1954÷1964 1965÷19750 1976÷1986 Sau

- Một số đặc điểm của hồ chứa nước đã xây dựng ở Việt Nam

1 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 thuỷ sản, phát triển giao thông, thể thao, văn hoá

2 Đa phần là hồ chứa vừa và nhỏ (cấp V chiếm 62%; hồ có lưu vực F < 10 km2chiếm 65,6%, hồ chứa nước tưới không quá 500 ha chiếm 82%, hồ có dung tích không vượt quá 10 triệu (m3) chiếm 26,07%, số hồ có dung tích lớn hơn chiếm tỷ lệ nhỏ Hồ có dung tích từ 20 triệu (m3) trở lên có 51 hồ (trong đó có 10 hồ do ngành thuỷ điện quản lý) 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

3 Hồ chứa nước chỉ có thể xây dựng ở những vùng có địa hình, địa chất phù hợp Xây dựng hồ chứa cần chú ý tới các vùng miền Ở những vùng có ít hồ (ví dụ như ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên), đặc biệt ở vùng thiếu quá nhiều hồ lớn (như ở Tây Nguyên) thì việc chống lũ, chống hạn, cải tạo môi trường sinh thái, cung cấp nước sạch còn gặp rất nhiều khó khăn

4 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 chứa phát triển mạnh Từ 1976 đến nay số hồ chứa xây 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 những nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp

5 Đập ngăn sông tạo hồ chứa có chiều cao không vượt quá 25 (m) chiếm tới 87,18% Việc xây dựng những đập cao hơn 25 (m) đang bắt đầu được quan tâm đầu tư

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

a) Hồ Núi Một, tỉnh Bình Định b) Hồ Dầu Tiếng, tỉnh Tây Ninh

Hình 1 2: Một số hồ chứa ở Việt Nam

1.1.2.2 Các bộ phận của hồ chứa nước

a) Lưu vực: Phần diện tích hứng nước cho hồ chứa nước gọi là lưu vực (kể cả nước

ngầm) Muốn hình thành hồ chứa trước hết phải có nguồn nước Nước trên lưu vực chảy theo hệ thống sông suối tập trung vào một lòng chính rồi đổ vào hồ chứa

b) Lòng hồ: Lòng hồ là một phần diện tích lưu vực, dùng để chứa nước, bao gồm cả

nước mặt, nước ngầm, nước mưa Lòng hồ là nơi tích trữ nước và cung cấp nước theo nhiệm vụ của hồ Lòng hồ càng lớn thì khả năng điều tiết, khả năng trữ và cấp nước của hồ càng lớn

c) Đầu mối công trình: Các công trình được tập hợp ở một khu vực xây dựng để cùng

giải quyết những nhiệm vụ của giải pháp khai thác sử dụng nguồn nước và phòng

chống giảm nhẹ thiên tai gọi là đầu mối công trình thuỷ lợi

d) Hệ thống công trình: Tập hợp các đầu mối công trình thuỷ lợi, các công trình thuỷ

lợi trên một phạm vi rộng lớn nhất định để cùng giải quyết những nhiệm vụ của một giải pháp thuỷ lợi gọi là hệ thống công trình

e) Hạ du hồ chứa: Là vùng đất bao gồm cả con người, cây trồng, vật nuôi, các công

trình dân sinh, kinh tế, xã hội, quốc phòng, an ninh phía sau đập (tạo nên hồ chứa nước) trực tiếp hưởng lợi từ nguồn nước trong hồ hoặc chịu ảnh hưởng trực tiếp của những tác hại do có hồ, do các hoạt động của hồ gây nên, hoặc khi hồ bị sự cố

1.1.3 Hiện trạng các hồ chứa nước ở Quảng nam

1.1.3.1 Thống kê, phân loại và một số đặc điểm của hồ chứa nước ở Quảng Nam

a) Thống kê, phân loại: Qua bảng thống kê ở phụ lục, ta có thể phân loại các hồ chứa

ở Quảng Nam theo một số đặt điểm sau:

- Phân loại theo dung tích hồ (W, 106 m3):

Hình 1 3: Biểu đồ phân loại theo dung tích của hồ chứa ở Quảng Nam

- Phân loại theo diện tích lưu vực (F, Km2

):

Hình 1 4: Biểu đồ phân loại theo diện tích lưu vực của hồ chứa ở Quảng Nam

- Phân loại theo năm xây dựng :

Hình 1 5: Biểu đồ phân loại theo năm xây dựng của hồ chứa ở Quảng Nam

- Phân loại theo diện tích tưới

:

Hình 1 6: Biểu đồ phân loại theo diện tích tưới của hồ chứa ở Quảng Nam

- Phân loại theo chiều cao đập:

Hình 1 7: Biểu đồ phân loại theo chiều cao đập của hồ chứa ở Quảng Nam b) Hồ chứa nước tại Quảng Nam có các đặc điểm sau:

1 Thời gian xây dựng: Khoảng 70% hồ chứa quảng nam được xây dựng trong những

thời kỳ trước năm 1990, một số công trình vừa thi công, vừa khai thác, có những công trình chưa hoàn chỉnh đã phải dẫn nước tưới, do vậy chất lượng công trình chưa đạt yêu cầu thiết kế đề ra; hiện trạng đập đất có chiều cao không còn đúng thiết kế ban đầu, các kết cấu xây đúc Một số hồ chứa Nhà nước đầu tư chủ yếu công trình đầu mối

và kênh chính, phần còn lại do địa phương và đóng góp của nhân dân Trên thực tế, kinh phí của địa phương gặp nhiều khó khăn nên không thực hiện một cách hoàn chỉnh được, do vậy không phát huy hiệu quả công trình theo như nhiệm vụ thiết kế

2 Về tính toán tài liệu thủy văn để thiết kế: Hầu hết các đập Quảng Nam xây dựng sau

năm 1975, thời kỳ này thiếu rất nhiều tài liệu về quan trắc, các nghiên cứu về quy luật dòng chảy sông ngoài chưa nhiều, chưa có quy phạm dùng cho các khu vực phía Nam, gây khó khăn cho những người làm công tác thiết kế Không ít trường hợp khi tính toán đã sử dụng các điều kiện tương tự của các vùng phía Bắc có nghiên cứu tương đối đầy đủ Điển hình như hồ chứa nước Phú Ninh đã tham khảo điều kiện tương tự của lưu vực hồ Kẻ Gỗ ( Hà Tỉnh)

3 Đầu tư xây dựng và sửa chữa : Trong những năm qua, các hồ chứa tại Quảng Nam

bằng nhiều nguồn vốn của TW, tỉnh và các tổ chức khác, nhiều hồ chứa đã được sửa chữa, nâng cấp như hồ Phú Ninh, Hố Giang, Phước Hà, Cao Ngạn, Trung Lộc, Vĩnh Trinh, Trà Cân, Khe Tân độ an toàn của công trình được nâng lên rõ rệt

4.Qui mô công trình: Hầu hết có quy mô nhỏ, diện tích tưới ít, tập trung ở vùng trung

du, được xây dựng từ những thời kỳ mới giải phóng Trừ hồ Phú Ninh, Vĩnh Trinh và Việt An có điều tiết xả sâu, còn lại các hồ tự điều tiết bằng tràn tự do Do biến đổi khí hậu và thảm thực vật, các hồ chứa nhỏ có lượng nước đến nhỏ dần, khi gặp thời tiết nắng hạn dài ngày thì rất dễ bị cạn kiệt nước vào cuối vụ Hè thu, ảnh hưởng đến phục

vụ nước tưới cho cây trồng

5 Đập đất: Nhìn chung đập đất của các hồ đều ổn định, ở tất cả các đập lớn đều không

có hiện tượng thẩm lậu, xói ngầm hoặc trượt mái (Riêng đập chính Hồ chứa nước Đông Tiển có thấm qua đống đá tiêu nước 15 l/s, đã lắp đặt máng quan trắc thấm) Tuy nhiên, nhiều công trình hồ chứa nhỏ do địa phương, xã quản lý việc duy tu bảo dưỡng chưa đảm bảo, đường quản lý nội bộ hư hỏng nhiều, thậm chí có công trình không lưu thông bằng cơ giới tới công trình được Tất cả các đập đều không có quan trắc lún, chuyển vị chỉ có hồ Phú Ninh là có hệ thống quan trắc đường bão hòa đập chính Một

số đập có mặt cắt không còn như thiết kế ban đầu

Hình 1 8: Máng đo lưu lượng thấm parshall hạ lưu đập chính 1, thủy chí của hồ chứa

nước Đông Tiển, Quảng Nam

6 Tràn xả lũ: Đa số hồ chứa đều có tràn tự do theo hình thức đập tràn đỉnh rộng, chỉ có

Hồ Phú Ninh, Khe Tân, Vĩnh Trinh, Phước Hà là đập tràn theo kiểu đập tràn mặt cắt

thực dụng và cú tràn xả sõu (Hồ Phước Hà khụng cú tràn xả sõu); Ngoài một số đập tràn mới được nõng cấp, hầu hết cỏc đập cú mặt tràn bằng đỏ xõy đó bị bong trúc mạch vữa

7 Cống lấy nước: Tất cả cống lấy nước cú thõn cống khụng bị nức, lỳn, góy Cỏc bộ

phận đúng mở cống bờn trờn mặt nước thỡ đảm bảo nhưng cỏnh cửa cống bị hoen rỉ nhiều khú khăn trong cụng tỏc vận hành điều tiết hồ, thõn cống thỡ bị bong trúc bề mặt, một số khớp nối bị hư hỏng, bản đỏy một số vị trớ bị bong xúi lồi lừm, hiện tượng xõm thực bờ tụng khụng đỏng kể, thiết bị đúng mở bị hư hỏng của cỏc cụng trỡnh hồ chứa tại Quảng Nam hiện nay khỏ phổ biến ở cỏc hồ chứa do địa phương quản lý

1.1.3.2 Những hư hỏng sự cố thường gặp ở hồ chứa nước ở Quảng Nam

- Đập đất: Tỡnh hỡnh thẩm lậu xảy ra phổ biến ở cỏc đập đất, thấm qua nền, hai vai đập

và thõn đập sinh ra hiện tượng trượt mỏi, hoặc mặt cắt ngang khụng đỳng theo thiết kế ban đầu, bị vừng hoặc thiếu mỏi, việc bảo vệ mỏi thượng, hạ lưu khụng đảm bảo yờu cầu Hoặc nước lũ tràn qua đỉnh đập do mưa lớn, lũ tập trung nhanh Sự cố đập do nước tràn qua đỉnh đặc biệt nguy hiểm với đập đắp bằng đất Chế độ nước chảy qua đỉnh đập tương tự dạng chảy khụng ngập qua đập tràn đỉnh rộng Cột nước, chiều cao đập càng lớn thỡ võn tốc trờn mỏi càng lớn theo Tại vị trớ mỏi cú lưu tốc V lớn hơn vận tốc cho phộp của đất đắp sẽ phỏt sinh xúi Xúi tập trung và phỏt triển mạnh nhất ở vựng chõn mỏi và mở rộng lờn cao dẫn đến sập mỏi, vỡ đập

MNGC

MN tràn qua đỉnh đập Phía hạ lưu bị trượt

Hỡnh 1 9: Mặt cắt ngang, mặt bằng hư hỏng điển hỡnh khi nước qua đỉnh đập

M¸i ®Ëp bÞ biÕn d¹ng MNc

Hình 1 11: Mái thượng lưu đập đất bị biến dạng Trong mùa mưa lũ năm 1999 một số hồ chứa trên địa bàn ở tỉnh Quảng có sự cố sau:

+ Hồ Cao Ngạn: Do mưa lũ quá lớn, tràn không đủ năng lực làm việc, làm cho mực nước hồ dâng cao đã tràn qua mặt đập đất dài khoảng 25m, tràn chổ sâu nhất 0,4m + Hồ Đá Vách: Do mưa lớn làm khối đất lớn trượt từ núi xuống bịt 2/3 đường tràn tháo lũ làm cho nước dâng cao tràn lên mặt đập đất khoảng 20 phút

Hình 1 12: Mặt đập chính hồ Phú Ninh bị biến dạng

- Cống lấy nước hồ chứa: Hầu hết cỏc cống ỏp lực đó xõy dựng từ rất lõu, nờn bờ tụng thường bị mục, bong trúc hoặc bị xõm thực ăn mũn bờ tụng, nhiều cụng trỡnh thấm mạnh hai bờn mang cống gõy mất nước và cú nguy cơ mất an toàn Hoặc bị bồi lấp kờnh dẫn làm bịt đầu cống nờn khụng thể dẫn nước vào cống

a) Cống ỏp lực hồ Nước Rụn b) Cống ỏp lực Bắc Phỳ Ninh

Hỡnh 1 13: Một số cống bong trúc, mục bờ tụng ở Quảng Nam

+42.80 MNC: +42.00 Lớp đất, sỏi đá lấp đầu cống

Hỡnh 1 14: Bồi lấp đầu cống tõy hồ Đụng Tiển , Quảng Nam

- Tràn xả lũ: Do mưa lớn mực nước hồ dõng cao, tràn khụng đủ khả năng chịu đựng nờn thường nờn dễ xảy ra sự cố, hoặc do trong quỏ trỡnh thi cụng đến khi vận hành đó

bị lỳn nền, rũ rỉ mất đất đó xuất hiện dũng chảy ỏp lực đẩy nổi, hư hỏng bờ tụng hạ lưu tràn, đập…

Vớ dụ: Cụng trỡnh hồ chứa nước Phước Hà cú MNDBT + 40,00m; cao trỡnh đỉnh đập 44,50m Cụng trỡnh đó xảy ra sự cố do trận lũ đầu thỏng 12/1999 xảy ra với qui mụ lớn, trong điều kiện bất lợi hồ đó trữ đầy mực nước hồ dõng cao khi mực nước hồ đạt cao trỡnh 43,50m Nước lũ đó phỏ vỡ toàn bộ phần ngưỡng tràn xúi sõu 2,7m; tường tràn bờ hữu từ cửa vào phớa hạ lưu 40m bị đổ sập; nước khoột sõu

vào thõn đập đất chỗ rộng 12m, tại cửa vào là 6,0m Hố tiờu năng bị hư hỏng hoàn toàn; Cầu mỏng kết hợp giao thụng sau tràn bị đổ sập về phớa hạ lưu

BT M200 dày 20cm

Bản đáy bằng bê tông bị đẩy nổi, hư hỏng hoàn toàn

Tường bằng đá xây bị sụp hoàn toàn

Tường bằng đá xây bị sụp hoàn toàn

BT M200 dày 20cm

BT M200 dày 20cm

Hỡnh 1 15: Hư hỏng tràn Hồ Phước Hà mựa lũ năm 1999

1.1.3.3 Tỡnh hỡnh quản lý, vận hành cỏc hồ chứa nước ở tỉnh Quảng Nam:

- Mụ hỡnh quản lý: Cú 02 mụ hỡnh quản lý thủy lợi trờn định bàn tỉnh đú là: Do cụng ty TNHH MTV khai thỏc Thủy lợi Quảng Nam và cỏc Tổ hợp tỏc dựng nước

+ Cụng ty TNHH MTV khai thỏc Thủy lợi Quảng Nam: Hiện quản lý 17 hồ chứa chiếm 23,2 % hồ chứa toàn tỉnh, dung tớch gần 500 triệu m3 chiếm 94,3% tổng dung tớch hồ chứa toàn tỉnh (Cỏc hồ chứa lớn, đa số cú dung tớch trờn 1 triệu m3) ;

+ Tổ hợp tỏc dựng nước: Quản lý 56 hồ chứa nhỏ chiếm 76,8 % hồ chứa toàn tỉnh; với dung tớch khoảng 30 triệu m3 chiếm 5,7 % tổng dung tớch ( chủ yếu hồ chứa nhỏ hơn 1 triệu m3

);

- Về cụng tỏc quản lý, vận hành:

1 Trỡnh độ, chuyờn mụn quản lý: Đối với 17 hồ chứa do Cụng ty TNHH MTV khai

thỏc Thủy lợi Quảng Nam quản lý tương đối tốt, nhõn lực quản lý đầu mối đảm bảo theo qui định nhà nước, đội ngũ cụng nhõn quản lý nhỡn chung cú đào tạo và tinh thần

trách nhiệm cao, công tác vận hành, kiểm tra quan trắc công trình thực hiện thường xuyên, tài liệu được cập nhật ghi chép, lưu trữ đầy đủ Tuy nhiên đối với các công trình do địa phương quản lý có bố trí người quản lý nhưng thường xuyên thay đổi, không ổn định, không có nghiệp vụ chuyên môn, không quan trắc, đo đạc, không có tài liệu hồ sơ công trình lưu trữ, không đánh giá mức độ an toàn công trình hằng năm

2 Công tác duy tu bảo dưỡng: Công trình do công ty Thủy lợi quản lý luôn được kiểm

tra, duy tu, bảo dưỡng thường xuyên đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng và phòng chống lụt bão Những công trình do địa phương quản lý trong từng năm không được đầu tư, sửa chữa Bên cạnh đó, kinh phí duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên còn hạn chế nên việc khắc phục các hư hỏng chỉ mang tính chắp vá, do đó hiện nay các hồ chứa này đã bộc lộ nhiều tiềm ẩn hư hỏng,xuống cấp

3 Tình hình vi phạm Pháp lệnh khai thác và bảo vệ công trình: Công tác bảo vệ công

trình còn buông lỏng, các địa phương thiếu quan tâm, công tác tuyên truyền vận động còn hạn chế, ý thức bảo vệ công trình thủy lợi của nhân dân còn kém Việc xâm phạm hành lang bảo vệ công trình, đập phá lấy cắp vật tư, đào xẻ kênh lấy nước tùy tiện xảy

ra phổ biến Hầu hết các hồ chứa nước do Công ty Thủy lợi quản lý đã thực hiện cắm mốc chỉ giới hành lang quản lý theo Pháp lệnh khai thác và bảo vệ công trình thủy lợi; Tuy nhiên, tình trạng người dân sử dụng hành lang bảo vệ công trình thủy lợi để: đào

ao thả cá, làm lều quán, bến bải tập kết và buôn bán vật liệu xây dựng, trồng cây trên mặt đập, mái đập, mặt tràn nhưng do sự can thiệp thiếu quyết liệt, không có giải pháp phù hợp của chính quyền địa phương dân đến tình trạng này ngày càng phức tạp, khó giải quyết Nhiều hồ, đập nhỏ (địa phương quản lý) thiếu quan tâm của cấp ủy, chính quyền và chủ đập, để cây cối mọc bao trùm, che khuất cả đập đất; nuôi trồng thủy sản trong hồ, đăng đó làm cản trở khả năng thoát lũ của tràn, làm ảnh hưởng lớn đến công tác kiểm tra, xử lý trước, trong và sau mùa mưa, lũ

4 Cơ sở vật chất, phương tiện quản lý, thông tin liên lạc: còn sơ sài, thủ công, thậm

chí phần lớn các hồ hầu như không có phương tiện gì (nhất là các hồ do địa phương

quản lý) Đa số các hồ chứa nhỏ, hệ thống đường quản lý rất nhỏ, đi lại khó khăn, gây trở ngại cho công tác ứng cứu công trình khi bị sự cố, nhất là trong mùa mưa bão

1.1.4 Một số sự cố vỡ, hư hỏng đập trên thế giới và tại Việt Nam

1.1.4.1 Một số sự cố vỡ, hư hỏng đập trên thế giới

- Vụ vỡ đập South Fork ở Mỹ : Đập South Fork bị vỡ vào tháng 6 năm 1889 làm chết

2500 người và thị trấn Jian thuộc Bang Penxivania bị phá hoại rất nặng nề

Khi xảy ra sự cố đập, trong lưu vực có mưa lớn 3 ngày liền vào 30,31/5 và 1/6 năm

1889 lượng mưa trong 18-30h là 200-254mm, lưu lượng nước chảy vào hồ khoảng 285m3/s với lưu lượng này nếu tháo qua tràn xả lũ thì cột nước tràn phải là 4,0m do đó nước đã tràn qua đỉnh đập

a) Ảnh vỡ đập chính b) Ảnh hạ lưu bị tàn phá

Hình 1 16: Ảnh vỡ đập South Fork, Mỹ(Ảnh : nguồn Internet)

- Sự cố hư hỏng đập Lanphayet ở Mỹ: Đập Laphayet là loại đập đất đầm nén ở Bang California – Mỹ được xây dựng ngày 17/08/1927 với chiều dài 427m, chiều cao lớn nhất 42,67m, mái thượng lưu m = 1/3; mái hạ lưu m = 1/3 Hồ chứa có dung tích thiết

kế 13 triệu m3

Ngày 17/08/1928, việc thi công đập đã gần hoàn thành, chỉ còn khoảng 6/7m chiều cao chưa đắp Lúc đó mái xoải hạ lưu xuất hiện khi nứt đồng thời mặt đất ở mái đập cũng theo đó gồ lên Sau đó lại xuất hiện rất nhanh các khe nứt mới, đập bắt đầu lún Phần giữ than đập lún tới 7,32m, khu vực lún theo tuyến tim đập dài tới 160m

- Sự cố đập Bản Kiều huyện Tấn Dương – Hà Nam Trung Quốc: Đập của hồ chứa Bản Kiều được coi là “đập vỏ thép” sau nhiều năm khai thác không mảy may nghi ngờ về

sự bền vững của nó Hồ Bản Kiều có dung tích thiết kế 496 triệu m3 với lưu lượng xả

lũ thiết kế 1.720m3/s

Hình 1 17: Ảnh vỡ đập Bản Kiểu, Trung Quốc (Ảnh : nguồn Internet)

1.1.4.2 Một số sự cố vỡ, hư hỏng đập tại Việt Nam

- Sự cố đập hồ Am Chúa – huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa

Hình 1 18: Ảnh mạch đùn, mạch sủi hạ lưu đập Am Chúa, Khánh Hà(Ảnh : nguồn

Internet)

Hồ Am Chúa được xây dựng năm 1987 và cơ bản hoàn thành vào năm 1992 Hồ có đập đất dài 330 m, cao 24.5 m, cao trình đỉnh đập 37.0 m

- Sự cố hồ Núi Cốc – huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên: Tháng 12/2002 xảy ra hiện tượng thấm ngang thân đập đất đồng chất hồ Núi Cốc

Hình 1 19: Ảnh vị trí thấm hạ lưu đập Núi Cốc, Thái Nguyên(Ảnh : nguồn Internet)

- Sự cố đập Z20 (KE 2/20 REC) – huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh: Hồ chứa Z20 được đưa vào sử dụng năm 2008, đập đất cao 12.5 m, cống lấy nước bê tông cốt thép

có đường kính D = 0.6 m Sự cố xảy ra rạng sáng ngày 06-06-2009

Hình 1 20: Ảnh vỡ cống lấy nước đập Z20, Hà Tỉnh(Ảnh : nguồn Internet)

- Sự cố đập Khe Mơ – huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh: Đập Khe Mơ được xây dựng

từ năm 1993, sức chứa 730.000m3; cung cấp nước cho xã Sơn Hàm, Sơn Diệm, Sơn Phú và thị trấn Phố Châu Sự cố đập xảy ra lúc 7h sáng ngày 16-10-2010

Hình 1 21: Ảnh vỡ đập Khe Mơ , Hà Tỉnh(Ảnh : nguồn Internet)

- Sự cố đập Cửa Đạt – huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa: Đập Cửa Đạt là đập đá đầm nện phủ bản mặt bê tông cao 119 m Đập xảy ra sự cố ngày 04-10-2007 khi gặp lũ lớn bất thường trong thời gian thi công khiến một lượng lớn đá đầm nện thân đập bị trôi về phía hạ lưu

- Năm 2012: Vỡ đập Tây Nguyên (mới sửa chữa xong chưa bàn giao khai thác sử dung), thấm mạnh qua mang cống hồ Lim đe doạ vỡ đập Năm 2013: Vỡ đập hồ Tây Nguyên (Lâm Đồng), vỡ đập hồ Thung Cối (Thanh Hóa), vỡ đập hồ Phân Lân (Vĩnh Phúc) - Năm 2014: Xảy ra sự cố vỡ đập phụ hồ chứa Đầm Hà Động, tỉnh Quảng Ninh; nguyên nhân do nước tràn qua đỉnh đập gây vỡ đập

Hình 1 22: Vỡ đập Đầm Hà Động, Quảng Ninh(Ảnh : nguồn Internet)

1.2 Đánh giá nguồn nước, nhu cầu sử dụng nước hiện nay ở tỉnh Quảng Nam

1.2.1 Ảnh hưởng của BĐKH đến Hồ chứa

1.2.1.1 Ảnh hưởng đến an toàn của Hồ chứa

Lựa chọn kịch bản BĐKH và nước biển dâng cho Việt Nam được công Bộ Tài nguyên

và Môi trường đã công bố năm 2012 Do tỉnh Quảng Nam thuộc vùng khí hậu Nam Trung Bộ nên xu thế thay đổi nhiệt độ, lượng mưa của kịch bản BĐKH của tỉnh Quảng Nam giống như vùng khí hậu Nam Trung Bộ

+ Lượng mưa vào mùa đông (mùa mưa ở Nam Trung Bộ), theo kịch bản phát thải thấp, vào giữa thế kỷ 21, lượng mưa giảm từ 2 đến 12% ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và đa phần diện tích Nam Bộ, trong đó ở một phần diện tích thuộc Đông Tây Nguyên và cực nam Trung Bộ có mức giảm cao hơn so với khuvực khác, khoảng từ 8 đến 12% Vào cuối thế kỷ 21, Lượng mưa giảm trên toàn bộ diện tích ở phía Nam, mức giảm từ 2 đến trên 14%, trong đó phần lớn diệntích thuộc các khu vực Tây Nguyên, cực nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ có mức giảm cao nhất, từ 10 đến trên 14% Theo kịch bản phát thải trung bình, vào giữa thế kỷ 21, Lượng mưa giảm từ 2 đến 12% ở phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào),trong đó, một phần diện tích thuộc các khu vực Tây Nguyên, cực Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ có mức giảm nhiều nhất, từ 8 đến 12% Đến cuối thế kỷ 21, Lượng mưa giảm từ 2 đến trên 14% ở phía Nam, trong

đó, Tây Nguyên, cực nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ có mức giảm cao hơn, từ 10 đến trên 14% Theo kịch bản phát thải cao, Lượng mưa giảm ở Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ với mức giảm đến trên 10% (giữa thế kỷ 21) và đến trên 14% (vào cuối thế kỷ 21)

+ Xu thế biến đổi khí hậu đối với lượng mưa ngày lớn nhất, vào cuối thế kỷ 21, lượng mưa ngày lớn nhất ở Bắc Bộ có thể tăng khoảng 50% so với thời kỳ 1980-1999 và khoảng 20% ở Bắc Trung Bộ Ngược lại, lượng mưa ngày lớn nhất giảm ở khu vực Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ, với mức giảm vào khoảng từ 10 đến 30% Tuy nhiên, ở các khu vực khác nhau lại có thể xuất hiện lượng mưa ngày dị thường với lượng mưa gấp đôi so với kỷ lục hiện nay

Bảng 1 8: Mức thay đổi lượng mưa ngày lớn nhất (%) vào cuối thế kỷ 21 so với thời

kỳ 1980-1999 theo kịch bản phát thải trung bình

Đặc trưng

Tây Bắc

Bộ

Đông Bắc

Bộ

Đồng bằng Bắc Bộ

Bắc Trung

Bộ

Nam Trung

Bộ

Tây Nguyên Nam Bộ

Bảng 1 9: Sự thay đổi lượng mưa một ngày lớn nhất theo các kịch bản (%) so với thời

sẽ ảnh hưởng đến các vấn đề về lũ như lưu lượng đỉnh lũ, tần suất lũ… Điều này làm cho các hồ chứa được thiết kế trước đây có nguy cơ đối mặt với những nguy cơ rủi ro

do sự thay đổi về lũ gây ra Vì vậy, việc nghiên cứu tính toán lũ thiết kế cho hồ chứa dưới tác động của BĐKH có ý nghĩa vô cùng quan trọng Trong vấn đề ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến hệ thống hồ chứa tại Việt Nam hiện nay chưa được lưu tâm đúng mức Ở Việt Nam hồ chứa nước được thiết kế mà chưa quan tâm đến vấn đề biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến an toàn hồ chứa

1.2.1.2 Ảnh hưởng nước đến Hồ chứa

Do ảnh hưởng của Biến đổi khí hậu làm cho các đợt hạn hán kéo dài, làm suy giảm và cạn kiệt nguồn nước đến trong mùa khô

Theo kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam phiên bản 2016 cho thấy, nhiệt độ trên các vùng, miền của nước ta đều có xu thế tăng so với thời kỳ cơ sở (1986 - 2005), với mức tăng lớn nhất ở khu vực phía Bắc Nếu theo kịch bản trung bình (RCP4.5), nhiệt

độ trung bình/năm trên toàn quốc giai đoạn 2016 - 2035 có mức tăng phổ biến từ 0,60 C- 0,80 C Nhiệt độ tăng khiến lượng nước bốc hơi ở các hồ chứa ngày càng nhiều

1.2.1.3 Ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước từ Hồ chứa

- Về nhiệt độ trung bình: Theo kịch bản phát thải thấp, đến cuối thế kỷ 21, Mức tăng nhiệt độ từ 1,0 đến 1,60C ở đại bộ phận diện tích phía Nam (từ Quảng Nam trở vào ), theo kịch bản phát thải trung bình, vào giữa thế kỷ 21, Đa phần diện tích Tây Nguyên, cực nam Trung Bộ và Nam Bộ có mức tăng thấp hơn, từ dưới 1,0oC đến 1,2oC , theo kịch bản phát thải cao, đến cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm có mức tăng chủ yếu từ 2,5 đến cao hơn 3,7oC trên hầu hết diện tích nước ta Số ngày có nhiệt độ cao nhất trên 35 C tăng từ 15 đến 30 ngày

Bảng 1 10: Mức tăng nhiệt độ (oC) trung bình năm so với thời kỳ 1980-1999 theo

2.7 (2.2-2.8)

- Về lượng mưa năm: Về lượng mưa, theo kịch bản phát thải trung bình, lượng mưa năm tăng phổ biến từ 0.7% đến 3.6%; và nhiệt độ tăng, lượng mưa về mùa khô có xu thế giảm, nhưng có xu thế tăng trong mùa mưa, vì vậy cần phải tăng hệ số tưới hay nhu cầu nước tăng lên

Bảng 1 11: Mức thay đổi lượng mưa năm (%) so với thời kỳ 1980-1999 theo kịch bản

2.3 2.7 3.0 3.3

3.6 (2.0-5.0)

Hệ số tưới mặt ruộng (q- l/s/ha): được tính toán theo phương pháp của tổ chức Nông nghiệp và Lương thực thế giới (FAO) lập ra có tên chương trình là Cropwat Theo kết quả tính toán nhu cầu dùng nước cho cây trồng sẽ tăng lên so với điều kiện khí hậu bình thường Vì lượng mưa giảm trong mùa khô nên hiện nay theo quy phạm thiết kế công trình thuỷ lợi Việt Nam đã tăng tần suất đảm bảo cấp nước từ 75 lên 85% Với tần suất đảm bảo cấp nước P=85% thì lượng mưa đến giảm sẽ dẫn đến phải tăng hệ số tưới cho cây trồng Khi hệ số tưới tăng lên đồng nghĩa với việc tăng nhu cầu dùng nước phục vụ sản xuất nông nghiệp dẫn đến tăng dung tích hữu ích hồ chứa nước

1.2.2 Ảnh hưởng của yếu tố con người đến nguồn nước của Hồ chứa

1 Công tác quản lý, qui hoạch rừng đầu nguồn chưa phát huy hiệu quả: Do khai thác

rừng bừa bãi, không qui hoạch dẫn đến suy giảm rừng, thay đổi sử dụng đất trên lưu vực theo chiều hướng làm suy giảm khả năng điều tiết dòng chảy, giảm tỷ lệ diện tích các thủy vực, giảm nguồn nước mặt, nguồn nước bổ cập cho các tầng nước dưới đất vào mùa mưa và gia tăng hạ thấp mực nước dưới đất vào mùa khô

2 Việc khai thác, quản lý, sử dụng nước chưa hợp lý: khai thác, sử dụng ở thượng lưu,

chưa chú ý đầy đủ tới khai thác, sử dụng ở hạ lưu; quản lý, vận hành các hồ chứa thủy lợi, còn chưa hợp lý, thường phải chú trọng một vài lợi ích chính, các lợi ích khác, có khi, có thời kỳ, bị xem nhẹ Ngoài ra, do trên các lưu vực thường có hệ thống hoặc bậc thang các hồ chứa mà lại thiếu phối hợp nên luôn có tình trạng hồ trên tích được đầy nước thì hồ phía hạ lưu không còn đủ nước

3 Công tác duy tu bảo dưỡng công trình chưa được chú trọng nhiều: Dẫn đến năng

lực hoạt động của công trình hồ chứa thủy lợi hầu hết đã và đang bị xuống cấp, nhiều

hệ thống công trình thuỷ lợi đang vận hành dưới công suất thiết kế Năng lực trữ nước của nhiều hồ chứa nước bị giảm đáng kể do bồi lắng, tổn thất nước chiếm tỷ lệ lớn, khó đảm bảo an toàn Cơ sở hạ tầng phân phối nước sau công trình đầu mối bị xuống cấp nên tổn thất nước trong nhiều hệ thống công trình thủy lợi còn chiếm tỷ lệ quá lớn, hiệu quả sử dụng nước còn thấp Tình trạng ở đầu mối các công trình luôn thừa nước, nhưng chưa tới cuối công trình phân phối thì đã hết nước là khá phổ biến do hệ thống kênh mương chưa được đầu tư nâng cấp

4 Ý thức của người dân về tiết kiệm nước chưa cao: của Nhu cầu nước tăng cao và

chưa được kiểm soát, quản lý vẫn theo cách truyền thống “cần bao nhiêu cấp bấy nhiêu”, chậm chuyển sang quản lý nhu cầu dùng nước Chuyển đổi cơ cấu cây trồng vẫn chưa được thực hiện đồng bộ ở các vùng

1.2.3 Nhu cầu dùng nước hiện nay ở tỉnh Quảng Nam

Nhu cầu dùng nước trên địa bàn tỉnh Quảng Nam ngày càng tăng không những đáp ứng cho ngành nông nghiệp mà còn cung cấp nguồn nước cho ngành công nghiệp, sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản Để phát triển kinh tế trên địa bàn tỉnh

Theo Quyết định phê duyệt chống hạn, nhiễm mặn năm 2016 của UBND tỉnh Quảng Nam Dự báo diện tích sản xuất nông nghiệp bị khô hạn năm 2016:

- Vụ Đông Xuân: Tổng diện tích sản xuất vụ Đông Xuân 2015-2016 phải thực hiện các biện pháp chống hạn để chủ động nguồn nước cấp cho sản xuất là: 13.095ha

- Vụ Hè Thu: Với tình hình thời tiết diễn ra cực đoan, nắng nóng kéo dài, không mưa, dòng chảy trên các sông suối suy giảm và nếu không có mưa tiểu mãn thì dự kiến diện tích sản xuất nông nghiệp có khả năng xảy ra khô hạn là : 17.633ha

- Nguồn nước phục vụ sản xuất cho 19 khu, cụm công nghiệp trên địa bàn tỉnh Quảng Nam Và các nhà máy trên địa bàn tỉnh Quảng Nam

- Phục vụ nước sạch sinh hoạt cho 90% dân số nông thôn và 99% dân số đô thị được

sử dụng nước sinh hoạt hợp vệ sinh, với số lượng bình quân tối thiểu 85 lít/người/ngày đối với nông thôn, 120 lít/người/ngày đối với đô thị; đạt trên 45% tỷ lệ dân số nông thôn sử dụng nước sạch.100% các công trình công cộng xã hội như: nhà trẻ, trường học, bệnh viện, trạm xá, chợ và các công trình công cộng khác ở nông thôn được cung cấp đầy đủ nước sạch sinh hoạt hợp vệ sinh

Như vậy thực trạng nhu cầu dùng nước ở Quảng Nam hiện nay rất lớn, với thực trạng như hiện tại việc thiếu nước thường xuyên xảy ra là vấn đề không thể tránh khỏi