Liên kết web
Tràn xả lũ khẩn cấp trên đập đất vừa và nhỏ bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn có khớp nối (ACB) - Một giải pháp đảm bảo an toàn cho các đập đất vừa và nhỏ ở Việt Nam
Giải pháp tràn xả lũ khẩn cấp trên đập đất vừa và nhỏ bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn có khớp nối (ACB – Articulated Concrete Blocks) mang lại hiệu quả cao về kinh tế, kỹ thuật, môi trường, xã hội, … Với hiện trạng an toàn hồ đập hiện nay của Việt Nam, nhu cầu áp dụng trong sửa chữa, nâng cấp nhằm ứng phó với lũ tràn đỉnh đập, đảm bảo an toàn hồ đập trong tình hình hiện nay là rất lớn.
Từ khóa:an toàn đập; tràn đỉnh đập; vỡ đập; cấu kiện bê tông đúc sẵn có khớp nối; tràn xả lũ khẩn cấp
 
1. TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN ĐẬP Ở VIỆT NAM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 Việt Nam có 6.648 hồ chứa nước thủy lợi trong đó 103 hồ có dung tích ≥ 10 tr.m3, 152 hồ 3 ÷ 10 tr.m3; 6.393 hồ dưới 3 tr. m3. Trong đó có tới 98% là đập đất; 5.240/6.648 đập cao không quá 20m; 33% đập được xây dựng trước năm 1976; 95% tràn xả lũ không có cửa van; 80% ngưỡng đỉnh rộng; 35% sự cố đã xảy ra là lũ tràn đỉnh đập và 1.150 hồ chứa hư hỏng, xuống cấp và thiếu khả năng xả lũ (số liệu của Tổng cục Thủy lợi năm 2014)

Bên cạnh các lợi ích tích cực, hồ chứa luôn tiềm ẩn  nguy cơ và sự cố gây thiệt hại về nguời và của. Sự cố, hư hỏng có thể diễn ra ở tổng thể cụm đầu mối, có thể ở một công trình hoặc một bộ phận công trình, hoặc do hư hỏng, sự cố công trình vùng lân cận.
 
Các nguyên nhân chính dẫn đến sự cố mất an toàn đập là thấm, trượt mái, chất lượng thi công, ... và một nguyên nhân quan trọng gây mất an toàn đập cần phải kể đến đó là nước tràn qua đỉnh đập. Đã từng xảy ra nhiều sự cố nước tràn đỉnh như đập Hò Võ, Mạc Khê – Hà Tĩnh (1978), đập Đồn Húng, Vệ Vừng – Nghệ An (1978), đập thủy điện Hố Hô (2010), Đăckrông 3, Đăck Mek 3, đập thủy điện Ia Krel 2 ngày 12/6/2013, đập Phân Lân ngày 03/8/2013, đập Đồng Đáng, Thung Cối ngày 01/10/2013, … và gần đây nhất là sự cố vỡ đập Đầm Hà Động ngày 30/10/2014 gây ra những thiệt hại lớn về người và của thì vấn đề nghiên cứu các giải pháp ứng phó càng trở nên cấp bách.
2. TRÀN ĐỈNH ĐẬP – NGUYÊN NHÂN GÂY RA VÀ GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG
a/ Nguyên nhân
Các nguyên chính gây ra sự cố nước tràn đỉnh đập bao gồm: lũ vượt tần suất thiết kế, chọn mô hình lũ không đúng, tính toán sai khả năng tháo của tràn, cửa van bị kẹt hoặc hỏng máy đóng mở, cửa vào tràn bị bồi lấp, ...
b/ Giải pháp ứng phó với lũ tràn đỉnh đập
Gồm 02 nhóm giải pháp:
-     Nhóm 1 - Nhóm giải pháp tăng dung tích phòng lũ của hồ chứa:
  •          Nâng cao trình đỉnh đập; và
  •         Hạ thấp mực nước trước lũ.
Nhóm 2 - Nhóm giải pháp tăng cường năng lực xả lũ:
  •         Hạ thấp ngưỡng tràn và làm cửa van;
  •        Mở rộng tràn xả lũ;
  •       Thay đổi hình thức ngưỡng tràn;
  •       Xây dựng bổ sung tràn mới (tràn số 2, tràn xả lũ khẩn cấp, ...)
3. GIẢI PHÁP TRÀN XẢ LŨ KHẨN CẤP TRÊN ĐẬP ĐẤT
 
Giải pháp xây dựng tràn xả lũ khẩn cấp trên thân đập vật liệu địa phương đã được nghiên cứu ở Mỹ, Anh, Liên Xô trước đây, …. Nội dung của các nghiên cứu này chủ yếu là các giải pháp gia cố bề mặt đập nhằm chống lại tác động của dòng chảy trên mái dốc. Các nhà khoa học đã thử nghiệm với các loại gia cố như RCC, rọ đá, xi măng – đất, vải địa kỹ thuật, cỏ, đá hộc, …  và đặc biệt là việc nghiên cứu ra các loại cấu kiện bê tông đúc sẵn có liên kết ACBs (Articulated Concrete Blocks) có khả năng chống xói, chịu được lưu tốc lớn, tiêu năng trực tiếp trên dốc, thi công nhanh, giá trị thẩm mỹ cao, thân thiện với môi trường, giá thành hợp lý, …. Giải pháp này đã áp dụng thành công ở một số đập ở Mỹ (Shavers Creek Dam, Grover’s Mill Dam, Skillman Lake Dam, Sylvan Lake Dam, Harrisonville Dam, … ).
Một số nghiên cứu điển hình:
-     Đại học Colorado – Mỹ đã xây dựng các mô hình thí nghiệm cho các loại vật liệu bảo vệ đập khi cho nước tràn qua như cỏ, tấm bê tông, đá hộc, …
 
Năm 1988 Phòng thí nghiệm thuộc Đại học Minnesota – Mỹ thí nghiệm mô hình thủy lực cho các loại tấm bê tông - ACBs gia cố bề mặt đập.
 
4. CẤU TẠO TRÀN XẢ LŨ KHẨN CẤP SỬ DỤNG CẤU KIỆN ACB
 
5. MỘT SỐ LOẠI CẤU KIỆN ĐÃ ÁP DỤNG Ở MỸ
 
6. CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ÁP DỤNG THÀNH CÔNG
   
  
 
 7. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG VÀO THỰC TIỄN VIỆT NAM
 
Giải pháp tràn sự cố mang lại nhiều ưu điểm khi mà tràn chính đã thi công xong nhưng không đủ năng lực tháo lũ do tính toán thiết kế, do sai sót trong vận hành hoặc do biến đổi của khí hậu.
 
Ở Việt Nam, sau lũ năm 1999 miền Trung với hàng loạt hồ chứa có mức nước lũ vượt thiết kế, chúng ta đã bắt đầu thiết kế và xây dựng tràn sự cố bằng cách bổ sung tràn sự cố vào danh mục các công trình trong cụm công trình đầu mối hiện có, hoặc bổ sung thay đổi thiết kế của giai đoạn trước, hoặc xem xét ngay từ khi lập dự án xây dựng một hồ chứa mới. Các giải pháp tràn sự cố chủ yếu là xây dựng độc lập hoặc kết hợp xây dựng cùng với tràn chính.
 
Với những đập được xây dựng mới, vấn đề xả lũ cực hạn, lũ lịch sử hay sự cố kẹt cửa, bồi lấp tràn được nghiên cứu ngay trong giai đoạn thiết kế đảm bảo cho công trình có thể đáp ứng được sự cố này. Với những đập đã xây dựng, trong điều kiện địa hình – địa chất, nguồn vốn cho phép có thể xây dựng các tràn sự cố độc lập với công trình đầu mối hoặc dùng các giải pháp tăng năng lực xả của tràn hiện hữu, nâng dung tích phòng lũ của hồ; với những hồ chứa mà do điều kiện địa hình – địa chất không bố trí được tràn sự cố độc lập (hoặc có nhưng việc xả lũ sẽ gây ảnh hưởng tiêu cực đến hạ du) hoặc nguồn vốn và điều kiện kỹ thuật không cho phép lựa chọn các giải pháp nâng đập, hạ thấp mực nước trước lũ, cải tạo tràn xả lũ thì việc nghiên cứu xây dựng tràn xả lũ khẩn cấp trên thân đập hiện hữu là một lựa chọn có tính khả thi cao, đặc biệt đối với các đập đất vừa và nhỏ ở Việt Nam.
 
Ở Việt Nam, hiện chưa có nghiên cứu nào liên quan đến vấn đề xây dựng tràn xả lũ khẩn cấp trên thân đập vật liệu địa phương. Trước diễn biến bất lợi của biến đổi khí hậu, sự suy giảm của rừng đầu nguồn, … thì nguy cơ mất an toàn hồ đập (đặc biệt là đối với những đập vừa và nhỏ) ngày càng hiện hữu. Việc nghiên cứu, ứng dụng những giải pháp công nghệ để ứng phó với các sự cố tràn qua đỉnh đập ngày càng cấp bách.
 
8. CHI PHÍ XÂY DỰNG
 
Chi phí xây dựng tính cho một tràn xả lũ khẩn cấp được xây dựng trên một đập đất cao 10m; hệ số mái m = 2,5 dự kiến vào khoảng 2,8 tỷ đồng / 10m bề rộng tràn nước.
 
9. PHẠM VI ỨNG DỤNG
 
Phạm vi ứng dụng của giải pháp tràn xả lũ khẩn cấp trên đập đất sử dụng cấu kiện bê tông đúc sẵn có khớp nối ACB đã được tổng kết tại Mỹ dựa trên các kết quả thí nghiệm và bài học kinh  nghiệm từ công trình đã áp dụng. (Bảng 1)
 
 
10. KẾT LUẬN
 
Giải pháp tràn xả lũ khẩn cấp trên đập đất vừa và nhỏ bằng cấu kiện bê tông đúc sẵn mang lại hiệu quả cao về kinh tế, kỹ thuật, môi trường, xã hội, … Nhu cầu áp dụng trong sửa chữa, nâng cấp nhằm ứng phó với lũ tràn đỉnh đập, đảm bảo an toàn hồ đập ở Việt Nam trong tình hình hiện nay là rất lớn.      Việc ứng dụng công nghệ vào thực tiễn Việt Nam cần thiết phải xây dựng các cơ sở pháp lý như tiêu chuẩn, định mức, … ; thử nghiệm cho một số công trình
 
TÀI LIỆU THAM KHẢO
 
1.    FEMA P – 1015, May 2014, Technical Manual: Overtopping Protection for Dams
 
2.    S.R., J.R. Leech, C.I. Thornton, and C.M. Lipscomb. 2001. Articulated Concrete Block Stability Testing, Journal of the American Water Resources, Association, Vol. 37, No. 1, pp. 27 -34. February 2001.
 
3.    American Society of Civil Engineers (ASCE). 1994. Alternatives for Overtopping Protection of Dams, Hydraulics Division Task Committee on Alternatives for Overtopping Protection for Dams, New York, New York, 140 pages.
 
4.    California Department of Transportation (Caltrans). 2003. Erosion Control New Technology Report, CTSW-RT-03-049, June 2003
 
5.    Clopper, P.E. 1991. Protecting Embankment Dams with Concrete Block Systems, Hydro Review, Vol. X, Number 2, April 1991.
 
6.    Dodge, R.A. 1988. Overtopping Flow on Low Embankment Dams—Summary Report of Model Tests. REC-ERC-88-3, U.S. Department of Interior, Reclamation, Denver, Colorado, August 1988
 
7.    Frizell, K.H., P.J. Hensley, D.J. Hinchliff, and C. Henning. 1990. Overtopping Protection for Embankment Dams, ASCE Proceedings of the 1990 National Conference on Hydraulic Engineering, San Diego California, August 1990
 
8.    National Concrete Masonry Association (NCMA). 2010. Design Manual for Articulating Concrete Block (ACB) Revetment Systems. Second Edition., TR220A, 2010. 76 pp.
 
9.    Ban Quản lý Trung ương các dự án thủy lợi, Báo cáo Hội thảo Đảm bảo an toàn hồ đập - thực trạng, thách thức và giải pháp, Dự án quản lý thiên tai (VN-HAZ/WB5), Hà Nội, 7/2014

Ths. Đinh Xuân Trọng

Số người đang online:
18
Số lượt truy cập:
2,965,151
© Bản quyền nội dung thuộc về Viện Thủy Công
Địa chỉ: Số 3 Ngõ 95, phố Chùa Bộc, Quận Đống Đa, TP Hà nội.
Điện thoại: 04.35632821 Fax: +(84)4.35637750

Mọi thông tin sao chép từ website này đều phải ghi rõ nguồn www.thuycong.ac.vn

Thiết kế bởi Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy Lợi