Nâng cao chất lượng nguồn nhân lực tại công ty cổ phần tư vấn bắc thái

Các hồ chứa ở lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn nói chung và hồ thủy lợi Khe Tân nói riêng với đặc điểm là dung tích phòng lũ nhỏ, do vậy khi có lũ thì hầu như toàn bộ lượng lũ về hồ sẽ được

nó đến hạ du hồ chứa Khe Tân trong trường hợp xả lũ và vỡ đập” hoàn thành tại

Khoa Thủy văn & Tài nguyên nước trường Đại học thủy lợi vào tháng 3 năm 2016,

dưới sự trực tiếp hướng dẫn của TS Trần Kim Châu

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Trần Kim Châu (Trường

ĐH Thủy Lợi) đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo cho em những điều kiện tốt nhất, định

hướng cho em cách tiếp cận với bài toán và đã giành nhiều thời gian quý báu để

đọc, đóng góp những ý kiến, nhận xét để em có thể hoàn thành luận văn của mình

Nhân đây cũng xin cảm ơn tới tất cả các anh, em và các bạn trong tập thể lớp

21V21 những người đã cùng tôi học tập, nghiên cứu và phấn đấu trong suốt khóa

học vừa qua đã đóng góp ý kiến, thảo luận giúp tôi hoàn thiện luận văn của mình.Và

cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến toàn thể các thầy cô giáo trường Đại

học Thủy Lợi, và đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Thủy Văn & Tài Nguyên Nước

đã tạo cho em một môi trường học tập lành mạnh, cho em những cơ hội để phấn đấu

và dần trưởng thành hơn trong suốt khóa học vừa qua

Hà Nội, tháng 3 năm 2016

Học viên

Lê Vĩnh Hưng

quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc

Lê Vĩnh Hưng

M ỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

BẢN CAM KẾT 2

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG VU GIA – THU BỒN, ĐẬP KHE TÂN VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ VỠ ĐẬP 4

I.1 Tổng quan các nghiên cứu về vỡ đập 4

I.1.1 Một số trường hợp vỡ đập trên thế giới và Việt Nam 4

I.1.1.1 Một số trường hợp vỡ đập trên thế giới 4

I.1.1.2 Một số trường hợp vỡ đập tại Việt Nam 5

I.1.2 Tình hình nghiên cứu sóng vỡ đập trên thế giới 8

I.1.3 Tổng quan các nghiên cứu sóng vỡ đập tại Việt Nam 11

I.1.4 Phương pháp luận 12

I.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 13

I.2.1 Vị trí địa lý 13

I.2.2 Điều kiện địa hình 15

I.2.3 Điều kiện địa chất 16

I.2.4 Điều kiện thổ nhưỡng, thảm phủ 16

I.3 Đặc điểm khí tượng, khí hậu 16

I.3.1 Chế độ nhiệt 16

I.3.2 Chế độ gió 17

I.3.3 Chế độ mưa 18

I.3.4 Chế độ bốc hơi 21

I.4 Đặc điểm thủy văn 21

I.4.1 Mạng lưới sông ngòi 21

I.4.1.1 Sông Thu Bồn 22

I.4.1.2 Sông Vu Gia 22

I.4.2 Chế độ dòng chảy lũ 23

I.4.2.1 Lũ sớm 24

I.4.2.2 Lũ muộn 24

I.4.2.3 Lũ giữa mùa 25

I.5 Mạng lưới trạm khí tượng – thủy văn 25

I.6 Tình hình dân sinh, kinh tế và xã hội 26

I.7 Đặc điểm thông số kỹ thuật, hiện trạng đập Khe Tân 27

I.7.1 Cấp công trình 27

I.7.2 Thành phần quy mô và hiện trạng công trình 27

I.7.3 Điều kiện địa chất công trình đầu mối 29

I.7.3.1 Công trình đập chính 29

I.7.3.2 Công trình đập phụ 1 30

I.7.3.3 Công trình đập phụ 2 31

CHƯƠNG II ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THỦY VĂN THỦY LỰC TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG NGẬP LỤT HẠ DU HỒ CHỨA 33

II.1 Ứng dụng mô hình thủy văn tính toán biên nhập lưu và lũ đến hồ 33

II.1.1 Phân tích và lựa chọn mô hình 33

II.1.1.1 Mô hình MIKE - NAM 33

II.1.1.2 SWAT 33

II.1.1.3 HEC-HMS 34

II.1.1.4 Nhận xét và lựa chọn mô hình 34

II.1.2 Cơ sở lý thuyết mô hình 35

II.1.2.1 Mưa 35

II.1.2.2 Tổn thất 36

II.1.2.3 Đường đơn vị 37

II.1.2.4 Tính toán dòng chảy ngầm 38

II.1.2.5 Diễn toán dòng chảy 39

II.1.3 Thiết lập mô hình 39

II.1.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 42

II.1.4.1 Lựa chọn trận lũ để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 42

II.1.4.2 Hiệu chỉnh mô hình trận lũ năm 2007 42

II.1.4.3 Kiểm định trận lũ năm 2009 43

II.1.5 Tính toán lũ đến hồ và các biên nhập lưu 45

II.1.5.1 Biên nhập lưu của mô hình 45

II.1.5.2 Tính toán dòng chảy đến các biên 46

II.1.5.3 Tính toán lưu lượng lũ thiết kế đến lưu vực hồ Khe Tân 50

II.2 Ứng dụng mô hình thủy lực tính toán ngập lụt hạ du hồ chứa 52

II.2.1 Phân tích và lựa chọn mô hình 52

II.2.1.1 Mô hình VRSAP 52

II.2.1.2 Mô hình SAL 53

II.2.1.3 Mô hình ISIS 53

II.2.1.4 Bộ mô hình MIKE 53

II.2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình 56

II.2.3 Thiết lập mô hình thủy lực sông Vu Gia – Thu Bồn 60

II.2.3.1 Phạm vi nghiên cứu 60

II.2.3.2 Các biên của mô hình 61

II.2.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình 62

II.2.4.1 Nguyên tắc chung 62

II.2.4.2 Hiệu chỉnh mô hình thủy lực với trận lũ tháng 11 năm 2007 62

II.2.4.3 Kiểm định mô hình thủy lực với trận lũ tháng 9-10 năm 2009 64

CHƯƠNG III MÔ PHỎNG CÁC KỊCH BẢN VÀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ NGẬP LỤT ỨNG VỚI CÁC KỊCH BẢN 66

III.1 Phân tích các nguyên nhân và xây dựng các kịch bản vỡ đập 66

III.1.1 Phân tích các nguyên nhân vỡ đập 66

III.1.2 Xây dựng các kịch bản 68

III.2 Tính toán các kịch bản 71

III.2.1 Thiết lập mô hình HEC HMS tính điều tiết và vỡ đập 71

III.2.2 Lưu lượng xả đến hạ du tương ứng với các kịch bản 74

III.2.2.1 Nguyên lý điều tiết lũ 74

III.2.2.2 Tính toán lưu lượng tràn thiết kế 78

III.2.2.3 Tính toán lưu lượng qua tràn tương ứng với các kịch bản 79

III.3 Xây dựng bản đồ ngập lụt 82

III.3.1 Xây dựng bản đồ ngập lụt 82

III.3.1.1 Nguyên lý xây dựng bản đồ ngập lụt 82

III.3.1.2 Thiết lập mạng thủy lực hạ lưu hồ Khe Tân 83

III.3.1.3 Xây dựng bản đồ ngập lụt 85

III.3.2 Thống kê diện tích ngập 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

DANH M ỤC HÌNH

Hình I.1 Phương pháp thực hiện luận văn 13

Hình I.2 Bản đồ vị trí địa lý lưu vực sông Vu Gia Thu Bồn 14

Hình I.3 Bản đồ vị trí địa lý lưu vực nghiên cứu hồ Khe Tân 15

Hình I.4 Mặt cắt ngang đại diện đập chính 29

Hình I.5 Mặt cắt ngang đại diện đập phụ số 1 30

Hình I.6 Mặt cắt ngang đại diện đập phụ số 2 32

Hình II.1 Bản đồ phân vùng trọng số mưa các tiểu lưu vực trạm Thành Mỹ 40

Hình II.2 Mô hình hóa dòng chảy trạm thủy văn Thành Mỹ 41

Hình II.3 Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trận lũ năm 2007 43

Hình II.4 Đường lũy tích tổng lượng thực đo và tính toán trận lũ năm 2009 43

Hình II.5 Đường quá trình lưu lượng thực đo và tính toán trận lũ năm 2009 44

Hình II.6 Đường lũy tích tổng lượng thực đo và tính toán trận lũ năm 2009 44

Hình II.7 Bản đồ biên nhập lưu vùng nghiên cứu 46

Hình II.8 Mô hình hóa dòng chảy các biên nhập lưu của lưu vực 48

Hình II.9 Đường quá trình lũ thiết kế đến lưu vực hồ chứa Khe Tân 52

Hình II.10 Mạng sơ đồ thủy lực sông Vu Gia Thu Bồn trong mô hình HEC RAS 61

Hình II.11 Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trạm Ái Nghĩa (hiệu chỉnh) 63

Hình II.12 Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trạm Giao Thủy (hiệu chỉnh) 63

Hình II.13 Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trạm Ái Nghĩa (kiểm định) 64

Hình II.14 Đường quá trình mực nước thực đo và tính toán trạm Giao Thủy (kiểm định) 65

Hình III.1 Các nguyên nhân vỡ đập 67

Hình III.2 Hình ảnh vỡ đập Teton năm 1976 67

Hình III.3 Hình thức tràn đỉnh và xói ngầm 68

Hình III.4 Đường quá trình lưu lượng đến hồ Khe Tân tương ứng với các kịch bản

1, 2, 3 72

Hình III.5 Đường quá trình lưu lượng đến hồ Khe Tân tương ứng với các kịch bản 4, 5 72

Hình III.6 Mô hình hóa hồ Khe Tân 73

Hình III.7 Thông số vỡ đập ngày mưa 73

Hình III.8 Thông số vỡ đập ngày nắng 73

Hình III.9 Quan hệ giữa lưu lượng và lượng trữ 76

Hình III.10 Quan hệ mực nước – lưu lượng xả thiết kế qua đập tràn hồ Khe Tân 79

Hình III.11 Đường quá trình lưu lượng xả qua tràn với kịch bản 1 80

Hình III.12 Đường quá trình lưu lượng xả qua tràn với kịch bản 2 80

Hình III.13 Đường quá trình lưu lượng xả qua tràn với kịch bản 3 81

Hình III.14 Đường quá trình lưu lượng xả xuống hạ du với kịch bản 4 81

Hình III.15 Đường quá trình lưu lượng xả xuống hạ du với kịch bản 5 82

Hình III.16 Mô phỏng mạng sông và khu chứa hạ lưu hồ Khe Tân 84

Hình III.17 Các công trình bên mô phỏng trong HEC RAS 84

Hình III.18 Bản đồ ngập lụt tương ứng với kịch bản 1 – Xả lũ thiết kế 86

Hình III.19 Bản đồ ngập lụt tương ứng với kịch bản 2 – Xả lũ kiểm tra 86

Hình III.20 Bản đồ ngập lụt tương ứng với kịch bản 3 – Xả lũ vượt thiết kế 87

Hình III.21 Bản đồ ngập lụt tương ứng với kịch bản 4 – Vỡ đập ngày nắng 87

Hình III.22 Bản đồ ngập lụt tương ứng với kịch bản 5 – Vỡ đập ngày mưa 88

Hình III.23 Model tính toán diện tích ngập trong ArcGIS 89

DANH M ỤC BẢNG

Bảng I.1 Nhiệt độ tối cao, tối thấp của một số trạm 17

Bảng I.2 Nhiệt độ trung bình tháng, năm tại các trạm 17

Bảng I.3 Tốc độ gió bình quân và lớn nhất, hướng các vị trí 17

Bảng I.4 Tần suất mưa năm ở một số trạm 19

Bảng I.5 Lượng mưa mùa lũ, mùa kiệt và tỷ lệ so với lượng mưa năm 20

Bảng I.6 Lượng bốc hơi bình quân tháng, năm 21

Bảng I.7 Đặc trưng hình thái sông chính vùng nghiên cứu 23

Bảng I.8 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ sớm các trạm thủy văn trong lưu vực 24

Bảng I.9 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ muộn các trạm thủy văn trong lưu vực 25

Bảng I.10 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ giữa mùa các trạm thủy văn trong vùng 25

Bảng I.11 Mạng lưới các trạm khí tượng thủy văn 26

Bảng I.12 Phân bố dân cư trong khu vực hạ lưu hồ 27

Bảng II.1 Trọng số mưa các tiểu lưu vực trạm thủy văn Thành Mỹ 39

Bảng II.2 Kết quả đánh giá số liệu thực đo và tính toán khi hiệu chỉnh trận lũ 2007 43

Bảng II.3 Kết quả đánh giá số liệu thực đo và tính toán khi kiểm định trận lũ 2009 44

Bảng II.4 Bộ thông số trận lũ năm 2007 45

Bảng II.5 Đặc trưng lưu vực tại các tuyến 46

Bảng II.6 Bộ thông số biên lưu vực sông Bung 48

Bảng II.7 Bộ thông số biên lưu vực sông Con 49

Bảng II.8 Bộ thông số biên lưu vực khu giữa 1 49

Bảng II.9 Bộ thông số biên lưu vực khu giữa 2 50

Bảng II.10 Đặc trưng lượng mưa 1, 3, 5 ngày lớn nhất trạm Thành Mỹ 51

Bảng II.11 Tổng hợp các biên trong mô hình 62

Bảng II.12 Vị trí và mặt cắt kiểm tra 62

Bảng II.13 Kết quả thực đo và tính toán khi hiệu chỉnh trận lũ 2007 63

Bảng II.14 Các chỉ tiêu đánh giá sau khi hiệu chỉnh 64

Bảng II.15 Kết quả thực đo và tính toán kiểm định trận lũ 2009 65

Bảng II.16 Các chỉ tiêu đánh giá sau khi kiểm định 65

Bảng III.1 Kịch bản tính toán và các thông số vỡ đập 71

Bảng III.2 Các phương trình lưu lượng qua đập tràn 77

Bảng III.3 Lưu lượng xả xuống hạ lưu hồ Khe Tân với các kịch bản 82

Bảng III.4 Diện tích ngập ứng với kịch bản 1 – xả lũ thiết kế 89

Bảng III.5 Diện tích ngập ứng với kịch bản 2 – xả lũ kiểm tra 90

Bảng III.6 Diện tích ngập ứng với kịch bản 3 – xả lũ vượt thiết kế 90

Bảng III.7 Diện tích ngập ứng với kịch bản 4 – vỡ đập ngày nắng 90

Bảng III.8 Diện tích ngập ứng với kịch bản 5 – vỡ đập ngày mưa 90

M Ở ĐẦU

1 Tính c ấp thiết của đề tài

Nước là yếu tố quyết định đến sự tồn tại và phát triển môi trường sống, là tài nguyên vô cùng quý giá, có tầm quan trọng đặc biệt đến sự sống trên trái đất Trong công cuộc chinh phục và cải tạo thiên nhiên, con người đang dần dần nâng cao khả năng khai thác những mặt có lợi và hạn chế những mặt có hại mà nước gây ra Hàng ngàn công trình thủy lợi mọc lên nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng nước, đem lại những hiệu quả đáng kể trong công cuộc xây dựng và phát triển nền kinh tế - xã hội,

hồ thủy lợi Khe Tân là một trong số đó Hồ Khe Tân, xã Đại Chánh (huyện Đại Lộc) là một trong những hồ rộng lớn ở Quảng Nam với diện tích gần 840ha, dung tích hơn 46 triệu mét khối nước Hồ không chỉ là nơi nuôi trồng thủy sản và cấp nước tưới, nước sinh hoạt cho nhân dân các xã lân cận mà còn là điểm du lịch sinh thái

Như ta đã biết, các hồ thủy lợi thường được xây dựng phục vụ đa mục tiêu, tuy nhiên các hồ, đập thủy lợi luôn là những công trình dễ bị tổn thương nhất là khi có mưa lũ lớn Các hồ chứa ở lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn nói chung và hồ thủy lợi Khe Tân nói riêng với đặc điểm là dung tích phòng lũ nhỏ, do vậy khi có lũ thì hầu như toàn bộ lượng lũ về hồ sẽ được xả hết, dẫn đến lưu lượng dòng chảy hạ du đột ngột tăng cao làm cho hiện tượng ngập lụt xảy ra và còn có thể gây nên sự sạt lở của đất đá, đe dọa nghiêm trọng đời sống và tính mạng dân sinh kinh tế vùng hạ du Ngoài ra do sự thay đổi của khí hậu toàn cầu làm cho diễn biến thủy văn trở nên phức tạp, lũ lụt xuất hiện nhiều hơn và bất thường hơn Chính những yếu tố này làm quá trình khai thác và quản lý hồ chứa cũng như phòng chống lũ chưa thật sự hiệu quả, và việc giảm thiểu những tác động bất lợi có thể xảy ra là công tác đang được đặt lên hàng đầu

Bên cạnh việc xả lũ thiết kế của hồ thì người dân ở vùng hạ lưu hồ Khe Tân còn phải đối mặt với một nguy cơ rủi ro cao, đó là sự cố vỡ đập Vỡ đập sẽ khiến cho hàng ngàn hộ dân vùng hạ du chìm trong ngập lụt, gây ra những thiệt hại to lớn

về người và tài sản Từ năm 2012 đã có một số báo cáo không chính thức về tình

trạng xuất hiện nhiều vết nứt và lỗ rò rỉ nước tại đập hồ chứa Khe Tân Đây là một vấn đề được sự quan tâm của cả cộng đồng xã hội Vì vậy việc nghiên cứu để lập ra các quy hoạch, chiến lược và giải pháp cụ thể để ứng phó với vỡ đập trong trường hợp khẩn cấp là rất cần thiết

Luận văn sẽ phân tích các nguyên nhân vỡ đập cũng như xây dựng các kịch bản vỡ đập cho hồ chứa Khe Tân Bên cạnh đó luận văn cũng sẽ tiến hành xác định quá trình xả lũ thiết kế của hồ chứa, quá trình xả lũ do vỡ đập một cách đinh lượng Lấy đó là cơ sở để tính toán tình trạng ngập lụt như thế nào Đây sẽ là cơ sở khoa học tin cậy và cần thiết để đánh giá tác động của ngập lụt tới đời sống kinh tế, xã hội của dân cư vùng hạ lưu đập Từ những sự cần thiết kể trên tôi chọn đề tài:

“Nghiên cứu tính toán ngập lụt và ảnh hưởng của nó đến hạ du hồ chứa Khe Tân trong trường hợp xả lũ và vỡ đập”

2 M ục đích của đề tài

Mục tiêu: Xây dựng mô hình thủy lực mô phỏng quá trình vỡ đập Khe Tân nhằm xác định một cách định lượng quá trình xả lũ thiết kế và vỡ đập Từ đó xây dựng bản đồ ngập lụt với các kịch bản khác nhau và tính toán diện tích ngập do xả

lũ thiết kế và vỡ đập gây ra đối với dân cư vùng hạ du

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm mưa, lũ trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn, từ đó sử dụng phương pháp mô hình hóa toán học để tính toán mô phỏng quá trình dòng chảy lũ trên sông Vu Gia – Thu Bồn, lấy đó làm cơ sở tính toán lũ thiết kế đến hồ

và việc xả lũ thiết kế hay vỡ đập của hồ Khe Tân

• Thu thập tìm hiểu các tài liệu liên quan

• Nghiên cứu các đề tài dự án đã thực hiện liên quan đến đề tài luận văn

• Tham khảo ý kiến các chuyên gia

Các phương pháp nghiên cứu:

1- Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Phương pháp này được sử dụng

trong việc xử lý các tài liệu về địa hình, khí tượng, thủy văn phục vụ cho các tính toán, phân tích của luận văn

2- Phương pháp mô hình toán: Mô hình mưa – dòng chảy, mô hình thủy lực

được dùng để mô phỏng quá trình lũ, xây dựng bản đồ ngập lụt đập Khe Tân

3- Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện, luận văn cần tham khảo

và kế thừa các kết quả có liên quan đã được nghiên cứu trước đây của các tác giả,

cơ quan và tổ chức khác Những thừa kế nhằm làm kết quả tính toán của luận văn phù hợp hơn với thực tiễn của vùng nghiên cứu

4- Phương pháp Viễn thám và GIS: Ứng dụng các công cụ GIS để xây dựng

các bản đồ ngập lụt ứng với các kịch bản và tính toán diện tích các xã chịu ảnh hưởng do ngập lụt

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LƯU VỰC SÔNG VU GIA – THU BỒN, ĐẬP

I.1 T ổng quan các nghiên cứu về vỡ đập

I.1.1 M ột số trường hợp vỡ đập trên thế giới và Việt Nam

Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng có rất nhiều con đập bị vỡ

do nhiều nguyên nhân khác nhau Dưới đây là một số con đập trên thế giới và ở Việt Nam đã bị vỡ

I.1.1.1 Một số trường hợp vỡ đập trên thế giới

a Đập Bản Kiều, Trung Quốc

Đây là con đập được xây dựng trên sông Ru tỉnh Hà Nam, Trung Quốc, đập được làm bằng đất sét và cao 24,5m sau khi gia cố được các chuyên gia Xô Viết đánh giá là "đập thép" Sự cố vào năm 1975 đã làm con đập này bị vỡ và gây ra thiệt hại nặng nề Sau đó nó đã được xây dựng lại Trong mùa lũ năm 1975, đập đã

bị vỡ làm cho 175.000 người thiệt mạng và hơn 11 triệu người khác mất nhà cửa

Sự cố này cũng đã phá hủy 1 nguồn năng lượng khổng lồ đang cung cấp cho Trung Quốc Với công suất lên đến 18 GW, tương đương 9 nhà máy nhiệt điện hay

20 lò phản ứng hạt nhân, nhà máy thủy điện này được xem là có khả năng đáp ứng 1/3 nhu cầu sử dụng vào lúc cao điểm của cả Vương quốc Anh

Nguyên nhân là do thiếu thông tin liên lạc Liên lạc giữa các hồ chứa trong hệ thống bị cắt đứt Dự báo sai về lượng mưa Chần chừ trong việc xả bỏ một lượng dự

trữ thế năng của nước và do thiếu dữ liệu thủy văn

b Đập Gleno, Italia

Gleno là con đập nhiều tầng được xây dựng trên sông Gleno ở Valle di Scalve, Italia Con đập được xây dựng từ năm 1916 đến năm 1923 với mục tiêu sản xuất điện năng Tuy nhiên, chỉ sau 40 ngày sau khi nước được chứa đầy phần lòng hồ, thì một phần lớn của đập đã bị vỡ vào ngày 1/12/1923 làm 356 người thiệt mạng

Theo những điều tra, nguyên nhân dẫn đến sự cố của đập Gleno phần lớn là do chủ quan Việc thiếu kinh phí đã làm các nhà thầu thay đổi thiết kế và thiết kế mới

đã không phù hợp với loại móng được thi công từ trước Đơn vị thi công không sử

dụng loại vữa, xi măng thích hợp và thiếu kinh phí, thiết kế đập Gleno đã thay đổi

từ đập bê tông trọng lực chuyển sang đập nhiều tầng

Ngoài ra một số nguyên nhân khác như: Tay nghề công nhân kém, sai phạm trong sử dụng vật liệu, sự thay đổi thiết kế từ đập trọng lực sang đập đa vòm và bê tông không hoàn toàn khô khi hồ được chứa đầy nước

c Đập Kelly Barnes, Mỹ

Kelly Barnes là đập đắp bằng đất ở bang Georgia, Mỹ Ngày 6/11/1977 nó đã

bị vỡ sau 1 trận mưa lớn làm 39 người thiệt mạng và thiệt hại về tài sản lên đến 3,8 triệu USD

Sau 1 trận mưa rất lớn kéo dài trong từ trưa đến đêm 5/11 sáng sớm ngày 6/11/1977, vào lúc 1h30, con đập đã vượt qua giới hạn chịu đựng và ồ ạt tuôn nước

về phía hạ lưu

Theo điều tra, nguyên nhân dẫn đến sự cố là khi xây dựng các kĩ sư đã tính toán sai về độ dốc mái đập Điều này đã làm thay đổi trọng tâm và khả năng chịu lực của con đập trong điều kiện trời mưa lớn Mặc dù chỉ là một sự cố nhỏ cũng có thể làm cả con đập bị nước cuốn trôi và nguyên nhân chính là do khối đất có kích thước 3,7x9,1m bị cuốn trôi lúc ban đầu gây ra sự cố

I.1.1.2 Một số trường hợp vỡ đập tại Việt Nam

Theo thống kê và khảo sát sơ bộ của cơ quan chức năng, Việt Nam có hơn hai trăm đập và hơn 95% trong số đó là không đạt yêu cầu Phần lớn đập và hồ chứa tập trung ở miền Trung, nơi có độ dốc cao (một bên giáp núi, một phía giáp biển) Vì

vậy, những lần xả lũ và vỡ đập gây ra hậu quả kinh hoàng cho toàn bộ người dân trong khu vực

a Đập Suối Hành ở Khánh Hoà

Đập Suối Hành có một số thông số cơ bản sau: Dung tích hồ: 7,9 triệu m3nước, chiều cao đập: 24m, chiều dài đập: 440m Đập được khởi công từ tháng 10/1984, hoàn công tháng 9/1986 và bị vỡ vào 2 giờ 15 phút đêm 03/12/1986 Thiệt hại do vỡ đập: Trên 100 ha cây lương thực bị phá hỏng, 20 ha đất trồng trọt bị cát sỏi vùi lấp, 20 ngôi nhà bị cuốn trôi, 4 người bị nước cuốn chết

Nguyên nhân: Khi thí nghiệm vật liệu đất đã bỏ sót không thí nghiệm 3 chỉ tiêu rất quan trọng là độ tan rã, độ lún ướt và độ trương nở, do đó đã không nhận diện được tính hoàng thổ rất nguy hiểm của các bãi từ đó đánh giá sai lầm chất lượng đất đắp đập Công tác khảo sát địa chất quá kém, các số liệu thí nghiệm về đất bị sai rất nhiều so với kết quả kiểm tra của các cơ quan chuyên môn của Nhà nước như Trường Đại học Bách khoa TP HCM, Viện Khoa học Thuỷ lợi Miền Nam

Vật liệu đất có tính chất phức tạp, không đồng đều, khác biệt rất nhiều, ngay trong một bãi vật liệu các tính chất cơ lý lực học cũng đã khác nhau nhưng không được mô tả và thể hiện đầy đủ trên các tài liệu

Do việc đất trong thân đập không đồng nhất, độ chặt không đều cho nên sinh

ra việc lún không đều, những chỗ bị xốp đất bị tan rã khi gặp nước gây nên sự lún sụt trong thân đập, dòng thấm nhanh chóng gây nên luồng nước xói xuyên qua đập làm vỡ đập

Việc lựa chọn sai lầm dung trọng khô thiết kế của đất đắp đập là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự cố vỡ đập Kỹ sư thiết kế không nắm bắt được

các đặc tính cơ bản của đập đất, không kiểm tra để phát hiện các sai sót trong khảo sát và thí nghiệm nên đã chấp nhận một cách dễ dàng các số liệu do các cán bộ địa chất cung cấp

Không có biện pháp xử lý độ ẩm thích hợp cho đất đắp đập vì có nhiều loại đất khác nhau có độ ẩm khác nhau, bản thân độ ẩm lại thay đổi theo thời tiết nên nếu ngưới thiết kế không đưa ra giải pháp xử lý độ ẩm thích hợp sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả đầm nén và dung trọng của đất

Lựa chọn kết cấu đập không hợp lý Khi đã có nhiều loại đất khác nhau thì việc xem đập đất là đồng chất là một sai lầm lớn, lẽ ra phải phân mặt cắt đập ra nhiều khối có các chỉ tiêu cơ lý lực học khác nhau để tính toán an toàn ổn định cho toàn mặt cắt đập Khi đã có nhiều loại đất khác nhau mà tính toán như đập đồng chất cũng là 1 nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự cố đập Suối Hành

Trong thi công cũng có rất nhiều sai sót như bóc lớp đất thảo mộc không hết, chiều dày rải lớp đất đầm quá dày trong khi thiết bị đầm nén lúc bấy giờ chưa được trang bị đến mức cần thiết và đạt yêu cầu, biện pháp xử lý độ ẩm không đảm bảo yêu cầu chất lượng, xử lý nối tiếp giữa đập đất và các mặt bê tông cũng như những vách đá của vai đập không kỹ cho nên thân đập là tổ hợp của các loại đất có các chỉ tiêu cơ lý lực học không đồng đều, dưới tác dụng của áp lực nước sinh ra biến dạng không đều trong thân đập, phát sinh ra những kẽ nứt dần dần chuyển thành những dòng xói phá hoại toàn bộ thân đập

b Đập Suối Trầu ở Khánh Hoà

Đập Suối Trầu ở Khánh Hoà bị sự cố 4 lần:

+ Lần thứ 1: Năm 1977 vỡ đập chính lần 1

+ Lần thứ 2: Năm 1978 vỡ đập chính lần 2

+ Lần thứ 3: Năm 1980 xuất hiện lỗ rò qua đập chính

+ Lần thứ 4: Năm 1983 sụt mái thượng lưu nhiều chỗ, xuất hiện 7 lỗ rò ở đuôi cống

Đập Suối Trầu có dung tích 9,3 triệu m3 nước, chiều cao đập cao nhất: 19,6m, chiều dài thân đập: 240m

Nguyên nhân của sự cố:

Về thiết kế: Xác định sai dung trọng thiết kế Trong khi dung trọng khô đất cần đạt g = 1,84T/m3 thì chọn dung trọng khô thiết kế gk = 1,5T/m3 cho nên không cần đầm, chỉ cần đổ đất cho xe tải đi qua đã có thể đạt dung trọng yêu cầu, kết quả

là đập hoàn toàn bị tơi xốp

Về thi công: Đào hố móng cống quá hẹp không còn chỗ để người đầm đứng đầm đất ở mang cống Đất đắp không được chọn lọc, nhiều nơi chỉ đạt dung trọng khô gk = 1,4T/m3, đổ đất các lớp quá dày, phía dưới mỗi lớp không được đầm chặt

Về quản lý chất lượng:

+ Không thẩm định thiết kế

+ Giám sát thi công không chặt chẽ, nhất là những chỗ quan trọng như mang cống, các phần tiếp giáp giữa đất và bê tông, không kiểm tra dung trọng đầy đủ

+ Số lượng lấy mẫu thí nghiệm dung trọng ít hơn quy định của tiêu chuẩn, thường chỉ đạt 10% và không đánh dấu vị trí lấy mẫu

Như vậy, sự cố vỡ đập Suối Trầu đều do lỗi của thiết kế, thi công và quản lý

c Đập Am Chúa ở Khánh Hoà

Đập Am Chúa ở Khánh Hoà được hoàn thành năm 1986, sau khi chuẩn bị khánh thành thì lũ về làm nước hồ dâng cao, xuất hiện lỗ rò từ dưới mực nước dâng bình thường rồi từ lỗ rò đó chia ra làm 6 nhánh như những vòi của con bạch tuộc xói qua thân đập làm cho đập vỡ hoàn toàn chỉ trong 6 tiếng đồng hồ

d Đập thủy điện Đakrông 3

Khoảng 7 giờ ngày 7/10/2012, hai khoang tràn (ngang 20 m, cao 6 m) bên trên của đập chính nhà máy đã bị vỡ Nguyên nhân là do công trình đang trong quá trình thi công hoàn thiện, kết hợp với việc tích nước lòng hồ để thử tải tổ máy và mưa lũ lớn làm cho đập chắn của công trình thủy điện Đakrông 3 bị vỡ Tổng thiệt hại ước tính khoảng 20 tỉ đồng

Trên đây là một số ví dụ về những vụ vỡ đập đã xảy ra, ngoài ra vẫn còn rất nhiều trường hợp vỡ đập khác trên thế giới và Việt Nam Các vụ vỡ đập đều gây ra thiệt hại to lớn về con người và tài sản, đặt ra bài toán về nghiên cứu vỡ đập cấp bách hơn bao giờ hết

I.1.2 Tình hình nghiên c ứu sóng vỡ đập trên thế giới

An toàn của đập, cống, đê … có tầm quan trọng đặc biệt Việc nghiên cứu cảnh báo vỡ đập trong điều kiện bất lợi đối với hạ lưu công trình đã được thực hiện tại các nước trên thế giới như Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc và nhiều nước khác, được

sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới và trong nước

Văn bản quy phạm pháp luật đầu tiên ở Châu Âu về rủi ro vỡ đập được ban hành ở Pháp năm 1968 sau khi đập Malpasset bị vỡ năm 1959 làm trên 400 người bị chết và mất tích Một trong các cơ quan có kinh nghiệm nghiên cứu về vỡ đập là Phòng thí nghiệm Thủy lực Quốc gia Pháp

Một mô hình cho chức năng nghiên cứu vỡ đập thường có 3 mô đun cơ bản là: + Mô tả vết vỡ theo kích thước hình học và phát triển vết vỡ theo thời gian;

+ Tính đường quá trình lưu lượng chảy qua vết vỡ;

+ Diễn toán quá trình sóng vỡ đập xuống hạ lưu

Các mô hình mô phỏng vỡ đập có đặc điểm là sử dụng các điều kiện biên trong để mô tả dòng chảy tại các vị trí dọc theo đường chảy mà tại đó phương trình Saint-Venant không áp dụng được như đập tràn, thác nước, vết vỡ, cầu cống, đập có cửa điều khiển

Trước đây, xu thế nghiên cứu là các nỗ lực xây dựng các mô hình chuyên nghiên cứu về vỡ đập Mô hình vỡ đập được dùng phổ biến nhất ở Hoa Kỳ là mô hình DAMBRK (Dam-Break Flood Forecasting Model) do Fread thiết lập (1977,

1980, 1981) Mô hình có 3 chức năng : Mô tả vết vỡ theo hình học và theo thời gian, tính quá trình lưu lượng qua vết vỡ và diễn toán quá trình xuống hạ lưu Mô hình DAMBRK đã được áp dụng để tái tạo sóng lũ truyền xuống hạ lưu gây ra bởi đập chắn nước Teton bị vỡ vào năm 1976 Đập Teton là đập đất cao 300ft (91,1m) dài 3000ft Hậu quả đã làm 11 người chết, 25000 người mất nhà cửa và thiệt hại vật chất khoảng 400 triệu đô la Kết quả mô phỏng sóng vỡ đập bằng mô hình DAMBRK có sự phù hợp tốt với số liệu đo đạc khảo sát

Mô hình FLDWAV là mô hình tổng hợp của 2 mô hình mô hình thủy lực mạng sông DWOPER (Dynamic Wave Operational Model) và DAMBRK có khả năng tính sóng vỡ đập, điều khiển các cửa xả công trình hồ và diễn toán thủy lực được Fread xây dựng năm 1985 Mô hình đã được phát triển dựa trên phương pháp giải số hệ phương trình Sain-Venant theo sơ đồ ẩn phi tuyến có trọng số Mô hình

có nhiều tính năng ưu việt bảo đảm độ ổn định và các chức năng mô phỏng công trình và hệ thống sông Mô hình FLDWAV được một số Tổ chức, Hiệp hội quốc tế công nhận là mô hình chính thức trong nghiên cứu lũ do vỡ đập và là cơ sở để so sánh khi nghiên cứu ứng dụng các mô hình khác

Hiên nay, trên thế giới, xuất hiện xu hướng áp dụng mô hình 2 chiều để nghiên cứu sóng vỡ đập Một trong số các mô hình 2 chiều để tính sóng vỡ đập có cơ sở lý thuyết chặt chẽ là mô hình RBFVM-2D, mô hình áp dụng phương pháp phần tử thể tích và sơ đồ giải Osher Mô hình được ứng dụng đối với một bài toán mẫu có

tường đập trong lòng dẫn một đơn vị chiều rộng, độ sâu thượng lưu 5m, độ sâu hạ lưu 0,3m vỡ tức thời Với bước tính 0,05s, kết quả tính toán cho thấy vận tốc và đọ sâu hạ lưu là 4,66m/s và 2,22m, có sai số tương đối nhỏ hơn 1% so với kết quả giải tích Một mô hình 2 chiều khác có thể ứng dụng để tính sóng vỡ đập là mô hình BIPLAN, mô hình được xây dựng tại Đại học Bách Khoa Lisbon dựa trên cơ sở giải

hệ phương trình Sain-Vennant 2 chiều bằng phương pháp MacCormack-TVD Mô hình sử dụng điều kiện biên trong để mô tả sóng vỡ đập chuyển động trong vùng đồng bằng Mô hình được ứng dụng cho hệ thống hồ bao gồm: Đập bê tông cánh cong Funcho cao 49m, dài 165m và đập đất đắp Arade cao 50m, chiều dài 246m Đập Funcho được giả thiết là vỡ tức thời và toàn bộ, dập Arade được giả thiết là vỡ từng phần và từ từ Kết quả tính toán độ sâu của sóng vỡ đập hạ lưu đập Arade có sai số 3m so với mô hình DAMBRK

Một xu hướng nghiên cứu khác là ứng dụng mô hình 1-2 chiều kết hợp để mô

tả vỡ đập truyền xuống vùng đồng bằng Một trong số các mô hình có các ứng dụng thực tế là mô hình DHM (Diffusion Hydrodynamic Model) và Mike-Flood Mô hình DHM là mô hình sóng khuyếch tán 1D mô phỏng dòng chảy 1 chiều trong hệ thống sông và 2D trong vùng ngập lụt được nghiên cứu ở Hoa Kỳ do T.V Hromadka và C.C.Yen xây dựng năm 1986 Mô hình 1 và 2 chiều được kết nối với nhau bằng luật cân bằng và chảy tràn Mô hình Mike-Flood là mô hình của Viện Thủy lực Đan Mạch

Hiện nay, do vỡ đập được xem là một dạng đặc biệt của sóng lũ có cường độ mạnh, lên nhanh, xuống nhanh nên xu thế chung là các mô hình thủy động lực được nghiên cứu bổ sung mô đun mô phỏng sóng vỡ đập trong mô hình tổng thể Các mô hình thủy động lực 1D có khả năng được áp dụng nghiên cứu vỡ đập trên thế giới

là NWS FLDWAV (Hoa Kỳ), HEC-RAS (Hoa Kỳ), MIKE-11 (Đan Mạch), mô hình ISIS (Viện Thủy lực Anh), MASCARET (Pháp) Các mô hình này có các chức năng mô phỏng VĐ hệ thống các hồ chứa và diễn toán ngập lụt hạ lưu Tuy nhiên,

mô hình FLDWAV vẫn được xem là mô hình chuyên dụng để nghiên cứu vỡ đập

Xu hướng nghiên cứu trên thí nghiệm mô hình vật lý: với việc xây dựng các đập mô phỏng như thực tế, đánh giá quá trình vỡ đập Viện nghiên cứu khoa học thủy lợi Nam Kinh, Trung Quốc trên nền tảng nghiên cứu cơ lý vỡ đập tràn đỉnh, đã triển khai nghiên cứu cơ lý phá hoại đường ống dẫn đến vỡ đập, quá trình phá hoại xâm nhập đường ống là phát sinh trong khối đập, cơ lý lực học phức tạp, liên quan đến nhiều ngành khoa học như thủy lực, cơ đất, vận chuyển bùn cát… Với sự chuẩn

bị khá công phu, thí nghiệm của Viện đã thu được kết quả vỡ đập ống dẫn khối đập nguyên hình hoàn chỉnh

I.1.3 T ổng quan các nghiên cứu sóng vỡ đập tại Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu tính toán vỡ đập (VĐ) được quan tâm nghiên cứu tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường, Viện Cơ học và Viện Khoa học Thủy lợi

Nghiên cứu tính toán vỡ đập hệ thống hồ Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình đã được Đại học Xây dựng Hà Nội phối hợp với Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường thực hiện do Ban Quản lý Công trình Thủy điện Sơn La đầu tư nghiên cứu trên cơ sở áp dụng mô hình FLDWAV của Hoa Kỳ khi lựa chọn phương án thiết kế

hồ Sơn La Đồng thời, nghiên cứu cảnh báo ngập lụt vùng đồng bằng sông Hồng nếu xảy ra sự cố vỡ đập hồ Hòa Bình trên cơ sở áp dụng mô hình FLDWAV kết hợp với mô hình DHM Kết quả nghiên cứu cho thấy: Nếu vỡ đập Lai Châu, các hồ Sơn La, Hòa Bình có thể vận hành bảo đảm an toàn cho hạ du Các kết quả nghiên cứu trên đã được Hội đồng thẩm định nhà nước thông qua Ngoài ra, các cơ quan nghiên cứu khác như Viện Cơ học, Viện Khoa học thủy lợi cũng đã có các nghiên cứu đồng thời về tính toán vỡ đập

Kinh nghiệm áp dụng mô hình FLDWAV ở Việt Nam cho thấy mô hình mô phỏng tốt quá trình vỡ đập và tính được quá trình lưu lượng SVĐ có độ tin cậy cao, kết quả nghiên cứu đã được thẩm định và đánh giá là hợp lý Mô hình HEC-RAS,

Mô hình Mike-11, mô hình ISIS là mô hình thủy lực có khả năng nghiên cứu vỡ đập

và truyền xuống hạ lưu tuy chưa có nhiều các ứng dụng thực tế

Nghiên cứu tính toán truyền lũ trong hệ thống sông diễn toán ngập lụt hiện nay ở nước ta đối với các vùng đồng bằng rộng lớn, các mô hình 1 chiều như mô hình Mike-11, mô hình HEC-RAS được ứng dụng khá phổ biến ở vùng hạ lưu hệ thống sông Hồng-sông Thái Bình và mô hình ISIS được ứng dụng phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long, đạt kết quả tốt do mô hình có giao diện thân thiện và có khả năng xử lý khối lượng lớn các thông tin về địa hình và mặt cắt

Các mô hình 1 và 2 chiều kết hợp như mô hình DHM, mô hình Mike-flood là các mô hình thích hợp với các khu vực ngập lụt có quy mô vừa ở các vùng đồng bằng ven biển miền Trung do phải xử lý các thông tin về địa hình, mặt cắt và khớp nối số liệu địa hình-mặt cắt Một số các nghiên cứu vỡ đập và mô phỏng ngập lụt sử dụng MIKE Flood như:

+ Nghiên cứu lũ và lũ do vỡ đập trong hệ thống sông Hồng - Thái Bình" của Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam” từ năm 2002 – 2003

+ Nghiên cứu ảnh hưởng tình huống vỡ đập hồ Kẻ Gỗ - Hà Tĩnh đến vùng hạ du + Lập phương án phòng, chống lũ, lụt cho vùng hạ du hồ chứa Suối Hành, tỉnh Khánh Hòa

I.1.4 Phương pháp luận

Phương pháp tính toán trong luận văn được thực hiện theo trình tự như hình I.1:

Hình I.1 Phương pháp thực hiện luận văn

I.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên

I.2.1 V ị trí địa lý

Hồ chứa nước Khe Tõn thuộc xó Đại Chỏnh, Huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam, cỏch trung tõm thành phố Tam Kỳ 70 KM về phớa Bắc

Khu tưới nằm trong địa phận cỏc xó: Đại Chỏnh, Đại Thạch, Đại Thăng, Đại Tõn, Đại Phong, Đại Minh và Đại Cường

Toạ độ địa lý tuyến cụng trỡnh:

+ Vĩ độ bắc : 15o46’00” - 15o48’45”

+ Kinh độ đụng : 107o59’00” - 108o01’10”

Hồ chứa Khe Tõn nằm trong lưu vực sụng Vu Gia – Thu Bồn, chịu ảnh hưởng của cỏc điều kiện tự nhiờn khớ hậu sụng Vu Gia – Thu Bồn Trong luận văn sẽ trỡnh bày khỏi quỏt về cỏc điều kiện tự nhiờn khớ hậu sụng Vu Gia – Thu Bồn, qua đú ta

sẽ cú cỏi nhỡn tổng quỏt về điều kiện tự nhiờn của hồ Khe Tõn thụng qua lưu vực sụng Vu Gia – Thu Bồn

Hỡnh I.2 Bản đồ vị trớ địa lý lưu vực sụng Vu Gia Thu Bồn

Quảng Nam

Quảng Ngãi Kon Tum

Thừa Thiên- Huế

Bình Sơn Tiên Phước

Sơn Tây

Sơn Tịnh

Thăng Bình

TX Tam Kỳ Duy Xuyên

Mộ Đức Kon Plông

Điện Bàn

Tư Nghĩa

Minh Long Nghĩa Hành

Hương Thuỷ

Liên Chiểu Sơn Trà

Ngọc Hồi

TX Hội An

Hương Trà

Ngũ Hành sơn Hải Châu

108°30'0"E 108°30'0"E

108°0'0"E 108°0'0"E

BẢN ĐỒ VỊ TRÍ ĐỊA Lí LƯU VỰC SễNG VU GIA THU BỒN

Hình I.3 Bản đồ vị trí địa lý lưu vực nghiên cứu hồ Khe Tân

I.2.2 Điều kiện địa hình

Nhìn chung địa hình lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn (vùng nghiên cứu) biến đổi khá phức tạp, bị chia cắt mạnh mẽ qua các thời kỳ kiến tạo Địa hình có xu hướng nghiêng dần từ Tây sang Đông, từ Bắc xuống Nam vào các thung lũng sông, chỉ được hạ thấp độ cao và mở rộng về phía biển tạo thành dải đồng bằng vùng hạ lưu các sông, hình thành hai dạng địa hình chính:

• Vùng núi và dải Trường Sơn, có độ cao phổ biến từ 500 ÷ 2000m Toàn vùng nghiên cứu ở ba phía: Bắc, Tây, Nam có nhiều ngọn núi cao nhất kéo dài từ đèo Hải Vân qua các núi: Mang Cao 1708, Bon Dơ Riu 1438m Phía Tây kéo dài xuống Ngọc Beng Tốc 1599m, Đăk Cơ Ren 1752m, Ngọc Ni Ang 2258m, Hòn Bà 1358m, Núi Chùa 1362m Phía Tây Nam và Nam hình thành một cánh cung rộng lớn chạy ngang ra biển Điều kiện địa hình này rất thuận lợi đón gió mùa mùa Đông

và các hình thái thời tiết từ biển Đông đem lại, hình thành các vùng mưa lớn tạo ra

khả năng tập trung nước nhanh, gây ra lũ quét cho miền núi và ngập lụt cho vùng hạ

I.2.3 Điều kiện địa chất

Đất phe ra tít trên Granit hay trên phiến sa diệp thạch tập trung ở phần đồi núi thượng nguồn các sông, tầng đất mỏng và ít thấm nước

Đất phù sa, đất thịt hay đất pha cát tầng dày, tơi xốp dễ thấm nước tập trung ở đồng bằng và hạ du các sông

Đất chua mặn tập trung ở hai bên cửa sông gần biển

I.2.4 Điều kiện thổ nhưỡng, thảm phủ

Lớp phủ thực vật thể hiện rừng nhiệt đới ẩm, cây cối xanh quanh năm, có nhiều loại gỗ quý, trữ lượng lớn tập trung chủ yếu ở vùng núi cao, các nơi hẻo lánh, trong các thung lũng ven sông Ngoài ra trên thượng nguồn các lưu vực sông có các loài cây đặc sản quý hiếm như quế, tiêu Trà My, Tiên Phước

Trong thời kỳ chiến tranh rừng bị tàn phá do bom, chất độc hoá học, cháy rừng Ngày nay việc khai thác rừng bừa bãi gây nên tình trạng xói mòn, sạt lở bờ sông, hình thành lũ quét, gây tình trạng ngập lụt nghiêm trọng cho vùng hạ du đồng bằng ven biển Nguồn nước mùa cạn bị thiếu hụt nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sản xuất và cuộc sống muôn loài

I.3 Đặc điểm khí tượng, khí hậu

I.3.1 Ch ế độ nhiệt

Chế độ nhiệt mang đặc điểm chuyển tiếp của chế độ nhiệt từ Bắc vào Nam Nhiệt độ không khí vùng nghiên cứu tăng dần từ Bắc xuống Nam, từ Tây sang Đông và từ miền núi xuống đồng bằng Nhiệt độ bình quân hàng năm vùng núi: 24,5 ÷25,50C, vùng đồng bằng ven biển: 25,5 ÷ 26,00

C

Tháng có nhiệt độ cao nhất thường vào tháng VI đến tháng VIII, nhiệt độ bình quân khoảng 280

Bảng I.1 Nhiệt độ tối cao, tối thấp của một số trạm

Nhiệt độ ( 0

C) Đà Nẵng Trà My

Nhiệt độ tối cao 40.5 (5/83) 40.5 (4/83) Nhiệt độ tối thấp 10.3 (1/93) 10.9 (12/82) Bảng I.2 Nhiệt độ trung bình tháng, năm tại các trạm

Đà Nẵng 21.5 22.3 24.2 26.4 28.3 29.3 29.3 28.8 27.4 25.9 24.2 22.1 25.8 Tam Kỳ 21.8 22.6 24.5 26.8 28.1 29.1 28.9 28.5 27.1 25.4 23.9 22 25.7 Trà My 21 22.1 24.1 26.1 26.8 27.1 27 26.8 25.8 24.4 22.5 20.6 24.5

I.3.2 Ch ế độ gió

Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng của các hướng gió thổi tới: từ tháng V đến tháng IX hướng Đông Nam và Tây Nam, từ tháng X đến tháng IV hướng Đông và Đông Bắc, vùng đồng bằng ven biển tốc độ gió lớn hơn vùng miền núi

Tốc độ gió bình quân hàng năm vùng núi đạt 0,7 ÷ 1,3 m/s, trong khi đó vùng đồng bằng ven biển đạt 1,3 ÷ 1,6 m/s Tốc độ gió lớn nhất đã quan trắc được ở Trà

My mùa hạ đạt 34 m/s trong mùa mưa đạt 25 ÷ 28 m/s Vùng đồng bằng ven biển gió thường mạnh hơn và đạt 40 m/s như ở Đà Nẵng

Bảng I.3 Tốc độ gió bình quân và lớn nhất, hướng các vị trí

Tháng

BQ max hướng BQ max hướng

Về mùa hạ, trong khi mùa mưa đang diễn ra trong phạm vi cả nước thì các tỉnh Trung Bộ do hiệu ứng phơn phía sườn khuất gió (phía Đông Trường Sơn) đang là mùa khô kéo dài với những ngày thời tiết khô nóng, đặc biệt ở vùng đồng bằng ven biển và các thung lũng dưới thấp Bên cạnh đó vùng núi phía Tây có dịu mát hơn do ảnh hưởng một phần mùa mưa của Tây Nguyên

Thời kỳ cuối mùa hạ đầu mùa đông gió mùa Đông Bắc đối lập với hướng núi, kèm theo là những nhiễu động như: fron cực đới, xoáy thấp, bão và hội tụ nhiệt đới cuối mùa đã thiết lập mùa mưa ở Quảng Nam, Đà Nẵng và các tỉnh, thành phố ven biển Trung Trung Bộ

Nếu coi thời gian mùa nhiều mưa bao gồm những tháng có lượng mưa lớn hơn lượng mưa bình quân tháng trong năm và đạt trên 50% tổng số năm quan trắc thì mùa nhiều mưa ở Quảng Nam, Đà Nẵng từ tháng IX đến tháng XII, mùa ít mưa từ

tháng I đến tháng VIII Riêng tháng V và tháng VI xuất hiện đỉnh mưa phụ, càng về phía Tây của vùng nghiên cứu đỉnh mưa phụ càng rõ nét hơn, hình thành thời kỳ tiểu mãn trên lưu vực sông Bung

Thành phần lượng mưa trong mùa nhiều mưa chiếm 65÷ 80% lượng mưa cả năm, thành phần lượng mưa trong mùa ít mưa chỉ chiếm 20 ÷ 35% lượng mưa cả năm Tuy nhiên thời kỳ mưa lớn nhất vùng nghiên cứu thường tập trung vào 2 tháng

là tháng X và tháng XI, thành phần lượng mưa trong 2 tháng này chiếm 40 ÷ 50% lượng mưa cả năm Ở Quảng Nam, Đà Nẵng các tháng mùa nhiều mưa, mùa ít mưa cũng như 2 tháng mưa nhiều là tháng X và tháng XI nói chung là đồng nhất trên toàn vùng nghiên cứu, vì vậy lũ lớn thường xuất hiện trong 2 tháng mưa nhiều mưa lớn này

Thời kỳ ít mưa nhất trong vùng nghiên cứu thường tập trung vào 3 tháng, từ tháng II đến tháng IV lượng mưa trong 3 tháng này chỉ chiếm khoảng 3 ÷ 5% lượng mưa cả năm

Lượng mưa hàng năm vùng nghiên cứu từ 2000 ÷ 4000mm và phân bố như sau: Từ 3.000 ÷ 4.000mm ở vùng núi cao như Trà My, Tiên Phước Từ 2.500 ÷ 3.000mm ở vùng núi trung bình Khâm Đức, Nông Sơn, Quế Sơn Từ 2.000 ÷ 2.500mm ở vùng núi thấp và đồng bằng ven biển: Hiên, Ba Na, Hội Khách, Ái Nghĩa, Giao Thuỷ, Hội An, Đà Nẵng Vùng nghiên cứu thời điểm bắt đầu mùa mưa không đồng nhất: Vùng núi mùa mưa đến sớm hơn (do ảnh hưởng mùa mưa Tây Trường Sơn) và chậm dần về phía đồng bằng ven biển Tuy nhiên thời kỳ mưa lớn nhất trên toàn vùng thường tập trung vào 2 tháng X và XI

Bảng I.4 Tần suất mưa năm ở một số trạm Tên trạm

Tên trạm

(mm) Cv Cs 10% 25% 50% 75% 85% 90% Giao Thủy 2396 0.25 1 3196 2727 2299 1960 1810 1721 Hội An 2176 0.28 1.26 2987 2487 2054 1731 1598 1522 Hội Khách 2226 0.3 1.2 3115 2573 2097 1738 1587 1501 Khâm Đức 3073 0.38 0.38 4609 3815 3000 2252 1876 1633 Nông Sơn 2946 0.24 0.48 3880 3386 2890 2444 2225 2084 Quế Sơn 2595 0.25 0.75 3459 2976 2515 2126 1945 1833 Sơn Phước 2465 0.23 0.1 3183 2834 2455 2085 1889 1758 Hiệp Đức 2876 0.3 0.15 3995 3446 2855 2284 1985 1785 Sơn Trà 2588 0.3 0.9 3624 3028 2474 2024 1821 1698 Tam Kỳ 2691 0.3 0.3 3748 3211 2651 2127 1861 1686 Thành Mỹ 2251 0.3 0.75 3150 2648 2168 1763 1575 1458 Tiên Phước 3188 0.3 0.15 4429 3820 3165 2531 2200 1979 Trà My 4095 0.28 1.13 5625 4705 3887 3258 2990 2833 Trao 2264 0.45 2 3570 2655 1963 1546 1411 1348 Bảng I.5 Lượng mưa mùa lũ, mùa kiệt và tỷ lệ so với lượng mưa năm

I.3.4 Ch ế độ bốc hơi

Khả năng bốc hơi phụ thuộc vào yếu tố khí hậu: nhiệt độ không khí, nắng, gió,

độ ẩm Khả năng bốc hơi vùng nghiên cứu khoảng 680 ÷ 1040mm, vùng núi bốc hơi ít khoảng 680 ÷ 800mm, vùng đồng bằng ven biển bốc hơi nhiều hơn khoảng

I.4 Đặc điểm thủy văn

I.4.1 M ạng lưới sông ngòi

Vùng nghiên cứu có các lưu vực sông lớn như sông Vu Gia, sông Thu Bồn Đặc điểm sông lớn hay nhỏ vùng nghiên cứu là: tất cả các sông đều bắt nguồn

từ vùng núi cao, bên sườn núi phía Đông của dải Trường Sơn, độ dài của sông ngắn

và độ dốc của sông lớn, lòng sông phía thượng lưu hẹp Các sông chính có độ uốn khúc từ 1 đến 2 lần, lòng sông thường xuyên thay đổi, ở vùng núi lòng sông có đoạn thu hẹp, hai bờ dốc đứng Nhưng cũng có đoạn mở rộng hai bờ thấp tạo ra những bãi tràn lớn, lòng sông có nhiều ghềnh thác, phần giáp ranh giữa trung lưu và hạ lưu

lòng sông tương đối rộng, độ sâu không lớn, có nhiều cồn bãi giữa dòng, phần hạ lưu hai bờ thấp nên hàng năm lũ thường tràn vào đồng ruộng gây úng, ngập lụt I.4.1.1 Sông Thu Bồn

Sông Thu Bồn bắt nguồn từ vùng núi cao trên 1500m thuộc ranh giới 3 tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi và Kon Tum, hướng chảy chủ yếu là Nam - Bắc về đến Phước Hội sông chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc, đến Giao Thuỷ chảy theo hướng Tây - Đông rồi đổ vào biển Đông tại cửa Đại (Hội An) Diện tích toàn lưu vực từ thượng nguồn đến cửa ra Flv = 10.350 km2, chiều dài sông chính L = 205

km Diện tích lưu vực tính đến Nông Sơn F = 3320 km2, chiều dài sông L = 126 km đến Giao Thuỷ F = 3.825 km2, chiều dài L = 152 km

Sông Thu Bồn bao gồm nhiều sông suối hợp lại, nhưng đáng kể là các sông:

- Sông Tranh Flv = 664 km2 L = 196 km

- Sông Khang Flv = 609 km2 L = 57 km

- Sông Trường Flv = 446 km2 L = 29 km

I.4.1.2 Sông Vu Gia

Sông Vu Gia gồm nhiều nhánh hợp thành, nhưng đáng kể là sông Cái, sông Bung và sông Côn

Sông Vu Gia có chiều dài tính từ thượng nguồn sông Cái đến cửa ra tại Đà Nẵng L = 204 km, đến Cẩm Lệ L = 189 km, đến Ái Nghĩa L = 166 km, đến Thành

Mỹ L = 125 km Diện tích lưu vực tính đến Ái Nghĩa Flv = 5180 km2đến Thành Mỹ

Flv = 2050 km2

- Sông Cái bắt nguồn từ vùng núi cao trên 2000 m, sông chảy theo hướng Nam

- Bắc đến Hội Khách gặp sông Bung sông chuyển hướng chảy Tây Nam Đông Bắc Diện tích lưu vực sông Cái (tính từ thượng nguồn đến nơi gặp sông Bung) Flv = 1.900 km2, chiều dài sông L = 130 km sông cái có nhiều phụ lưu nhưng đáng kể là sông có Flv = 523 km2với chiều dài sông là L = 61 km

- Sông Bung bắt nguồn từ vùng núi cao phía Tây Bắc, chảy theo hướng Tây Đông, diện tích lưu vực Flv = 2.468 km2, L = 84 km

- Sông Côn bắt nguồn trên vùng núi cao huyện Hiên, diện tích lưu vực tính đến cửa ra trên sông Cái Flv = 627 km2, chiều dài sông L = 47 km2

Trong thực tế sông Thu Bồn và sông Vu Gia ở phần hạ lưu dòng chảy có sự trao đổi qua lại, cho nên trong một số tài liệu đã gộp sông Thu Bồn vào sông Vu Gia và gọi chung là hệ thống sông Thu Bồn Vùng giáp ranh miền núi và đồng bằng (Ái Nghĩa, Giao Thuỷ) cách cửa Đại - Hội An khoảng 30 km dòng chảy hai sông trao đổi nhau: sông Quảng Huế dẫn một lượng nước từ sông Vu Gia nhập sang sông Thu Bồn; lượng nước này qua nhiều năm quan trắc thấy vào khoảng 25% lượng nước từ sông Vu Gia chuyển qua sông Thu Bồn Cách Quảng Huế 16 km sông Vĩnh Điện lại dẫn một lượng nước sông Thu Bồn trả lại sông Vu Gia

Ở phần hạ lưu mạng lưới sông khá dày, ngoài sự trao đổi dòng chảy của hai sông với nhau còn có sự bổ sung thêm bởi một số sông nhánh khác Trong đó phía

hạ lưu sông Vu Gia có sông Tuý Loan với Flv = 309 km2, chiều dài sông L = 30 km Sông Thu Bồn có nhánh Ly Ly với diện tích lưu vực Flv = 275 km2 và chiều dài sông là L = 38 km Hiện nay dòng chảy của hai sông này chỉ còn tồn tại trong mùa

lũ, dòng chảy về mùa kiệt còn không đáng kể

Bảng I.7 Đặc trưng hình thái sông chính vùng nghiên cứu

Diện tích lưu vực (km 2 )

Chiều dài sông (km)

Chiều dài lưu vực (km)

Độ cao nguồn sông (m)

Độ cao bình quân lưu vực (m)

Độ dốc bình quân lưu vực (%)

Mật độ lưới sông km/km 2

Vùng lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn có mùa lũ hàng năm từ tháng X đến tháng XII Tuy nhiên mùa lũ ở đây cũng không ổn định, nhiều năm lũ xảy ra từ tháng IX và cũng nhiều năm sang tháng I của năm sau vẫn có lũ, điều này chứng tỏ

lũ lụt ở vùng nghiên cứu có sự biến động khá mạnh mẽ

Lũ xảy ra vào tháng IX đến nửa đầu tháng X gọi là lũ sớm

Lũ xảy ra vào tháng XII hoặc sang tháng I năm sau gọi là lũ muộn

Lũ lớn nhất trong năm thường xảy ra vào nửa cuối tháng X và XI

I.4.2.1 Lũ sớm

Lũ xuất hiện vào tháng IX đến nửa đầu tháng X hàng năm được coi là lũ sớm Theo thống kê lũ lớn hàng năm trên các sông vùng nghiên cứu đạt 25 ÷ 32% Lũ sớm thường có biên độ không lớn vì trong thời gian này chỉ xuất hiện một hình thái thời tiết như bão hoặc áp thấp nhiệt đới gây nên những trận mưa có cường độ không lớn lắm, diện mưa cũng chưa đủ rộng, thời gian mưa không dài, trong khi đó mặt đất lại mới trải qua thời kỳ khô hạn, khả năng thấm trữ nước trong đất lớn, lượng nước trong các sông suối còn thấp Lũ sớm thường là lũ một đỉnh

Bảng I.8 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ sớm các trạm thủy văn trong lưu vực

Trạm Flv (km 2 ) Q max (m 3 /s) Cv Cs Qp (m

3

/s) 0,1% 0,5% 1% 5%

Thành Mỹ 2050 1300 0.70 0.80 6371 4326 3937 2972 Nông Sơn 3320 2185 0.75 0.90 9442 7784 7044 5226

I.4.2.2 Lũ muộn

Lũ xuất hiện vào tháng XII và nửa đầu tháng I năm sau được coi là lũ muộn Nhìn chung lũ muộn ở vùng nghiên cứu và vùng phụ cận chỉ còn 20 ÷ 30% số năm đạt tiêu chuẩn dòng chảy lũ Theo thống kê lũ muộn hàng năm trên các sông vùng nghiên cứu chỉ còn 24 ÷ 28% Thời gian này dòng chảy trong các sông ở mức tương đối cao do nước ngầm cung cấp, rất hiếm trường hợp xảy ra những trận mưa có khả năng gây lũ lớn

Trong tháng XII được xếp vào mùa lũ nhưng mưa đã giảm nhiều, thời tiết gây mưa chủ yếu do gió mùa Đông Bắc các trận mưa chỉ xảy ra trong thời gian 10 ngày giữa tháng XII

Bảng I.9 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ muộn các trạm thủy văn trong lưu vực

Trạm Flv (km 2 ) Q max (m 3 /s) Cv Cs Qp (m

3

/s) 0,1% 0,5% 1% 5%

Nông Sơn 3320 2700 0.97 2.56 20642 15104 12833 7869

I.4.2.3 Lũ giữa mùa

Nửa cuối tháng X và tháng XI là 2 tháng mưa lớn nhất do nhiều hình thái thời tiết như: bão + áp thấp nhiệt đới + không khí lạnh, gió mùa Đông Bắc gây ra những đợt mưa lớn kéo dài ngày, trong khi đó mặt đất đã đạt đến mức bão hoà do mưa lũ sớm tạo nên, mực nước các sông suối đã được nâng lên ở mức cao do đó lũ giữa mùa thường là lũ lớn nhất trong năm

Bảng I.10 Tần suất lưu lượng đỉnh lũ giữa mùa các trạm thủy văn trong vùng

I.5 M ạng lưới trạm khí tượng – thủy văn

Vùng nghiên cứu có 3 trạm đo các yếu tố khí tượng: một trạm đo đại diện cho vùng đồng bằng là trạm Đà Nẵng, hai trạm đại diện cho vùng miền núi là trạm Trà

My và trạm Tam Kỳ

Các trạm mưa gồm 19 trạm vùng nghiên cứu và các tỉnh vùng phụ cận, trong

đó trạm Đà Nẵng, Quảng Ngãi có tài liệu từ năm 1906, 1907 đến nay, có những năm chống Pháp, chống Mỹ bị gián đoạn Hầu hết các trạm có tài liệu từ sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng 5/1975 bình quân trên dưới 600 km2 có một trạm

đo mưa

Trên hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn có 8 trạm đo thuỷ văn, trong đó có 2 trạm đo dòng chảy và mực nước, 2 trạm đo mực nước (Sơn Tân, Hội Khách) đo mực nước vùng trung lưu sông Thu Bồn và sông Vu Gia, 4 trạm đo mực nước hạ lưu vùng ảnh hưởng triều (sông Thu Bồn và Vu Gia) và phục vụ công tác chống lũ

Bảng I.11 Mạng lưới các trạm khí tượng thủy văn

TT Tên trạm Tên sông Diện tích lưu vực (km 2 ) Yếu tố quan trắc Thời gian quan trắc

I.6 Tình hình dân sinh, kinh t ế và xã hội

Công trình hồ chứa nước Khe Tân được khởi công xây dựng từ năm 1985 và hoàn thành vào năm 1989 Theo thiết kế công trình có nhiệm vụ tưới cho 3500 ha đất sản xuất nông nghiệp của các xã Đại Chánh, Đại Thạch, Đại Thăng, Đại Tân, Đại Phong, Đại Minh và Đại Cường

Khu vực hạ lưu hồ Khe Tân có tổng số dân là 62800 người, phân bố tại các khu vực như trong bảng I.12:

Bảng I.12 Phân bố dân cư trong khu vực hạ lưu hồ

STT Tên đơn vị hành chính Diện tích (ha) Dân số (người)

- Đầu mồi : Chiều cao đập Hđập >15, nền nhóm B : Thuộc công trình cấp II

- Hệ thống tưới : 3.500 ha : Thuộc công trình cấp III

- Dung tích ứng với MNDBT = 46,5x106 m3 thuộc công trình cấp II

Vậy cấp công trình là cấp II

I.7.2 Thành ph ần quy mô và hiện trạng công trình

- Thành phần công trình : Công trình bao gồm các hạng mục : Hồ chứa nước, Đập chính, các Đập phụ, Tràn tháo lũ, Cống lấy nước

- Quy mô công trình

+ Kết cấu tiêu nước : Kiểu mái áp, lăng trụ

+ Lưu lượng qua tràn : QTK = 825 m3/s (Htr=2,4 m)

+ Lưu lượng thiết kế : 7,65 m3/s

I.7.3 Điều kiện địa chất công trình đầu mối

I.7.3.1 Công trình đập chính

Đập chính đắp chắn ngang qua lòng thung lũng sông, giữ nước trong hồ Đập

có dạng hình thang bề rộng đỉnh 6 – 7 m Hai mái đập có độ dốc 1/2.5 đến 1/2.7, cấu tạo là đập đất Lòng hồ và bề mặt sau đập dốc khoảng 1o đến 2o theo hướng ra

xa đập Lòng suối và hai bờ hoàn toàn không lộ đá gốc

Hình I.4 Mặt cắt ngang đại diện đập chính Địa tầng, thạch lọc: theo kết quả thăm dồ từ trên đỉnh đập xuống cho thấy cấu tạo địa chất khu vực đập gồm có các lớp như sau:

Lớp sét pha cát, màu xám vàng, nâu đổ, trạng thái dẻo cứng Lớp này chính là lớp đắp đập hiện tại, có bề dày biến đổi nhiều từ 7,8 m đến 26m Đất có tính thấm yếu