BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
ĐINH HOÀNG HÙNG
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA
HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN KHI KHAI THÁC CÁC BÃI VẬT
LIỆU ĐẮP ĐẬP HỒ CHỨA NƯỚC KRÔNG PÁCH THƯỢNG
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH – 9/2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
ĐINH HOÀNG HÙNG
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA
HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN KHI KHAI THÁC CÁC BÃI VẬT
LIỆU ĐẮP ĐẬP HỒ CHỨA NƯỚC KRÔNG PÁCH THƯỢNG
Chuyên ngành : Xây dựng công trình thủy
Mã số : 60 – 58 – 40
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
GS.TS Vũ Thanh Te
TP. HỒ CHÍ MINH – 9/2014
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian dài nỗ lực thực hiện, đến nay Luận văn thạc sĩ:
“Nghiên cứu giải pháp tối ưu hóa hệ thống vận chuyển khi khai thác các bãi
vật liệu đắp đập hồ chứa nước Krông Pách Thượng” đã được hoàn thành.
Để có được kết quả này, đó là nhờ vào sự quan tâm tạo mọi điều kiện
thuận lợi của Ban giám hiệu cũng như Phòng đào tạo sau đại học trường Đại
học Thủy Lợi, sự tận tình giảng dạy truyền đạt của các giáo viên. Ngoài ra
còn có sự quan tâm tạo mọi điều kiện để hoàn thành khóa học của Lãnh đạo
Ban Quản lý Đầu tư và Xây dựng Thủy lợi 8, sự giúp đỡ của bạn bè và đồng
nghiệp, quan tâm động viên khích lệ tinh thần của gia đình người thân. Và
đặc biệt là nhờ sự tận tình hướng dẫn chỉ bảo sâu sát trong suốt quá trình
Bảng 2-5 Phương án điều chỉnh 69
Bảng 2-6 Phương pháp lập bảng 78
Bảng 3-1 Nhiệm vụ tưới của dự án 85
Bảng 3-2 Nhiệm vụ cấp nước sinh hoạt của dự án 85
Bảng 3-3 Tóm tắt qui mô dự án Krông Pách Thượng 86
Bảng 3-4 Nhu cầu đất đắp đập 102
Bảng 3-5 Trữ lượng bãi vật liệu 103
Bảng 3-6 Chỉ tiêu cơ lý đất đắp khối thượng lưu 103
Bảng 3-7 Chỉ tiêu cơ lý đất đắp khối hạ lưu 103
Bảng 3-8 Định mức đào xúc đất để đắp bằng máy đào 113
Bảng 3-9 Định mức đắp đê đập, kênh mương 113
Bảng 3-10 Định mức vận chuyển đất bằng ô tô tự đổ 114
Bảng 3-11 Bảng giá ca máy trên địa bàn ĐăkLăk 115
Bảng 3-12 Dữ liệu bài toán vận dụng 116
Bảng 3-13 Phân bổ thời gian khai thác bãi 1 của tổ máy 3 117
Bảng 3-14 Bài toán sau khi phân bổ thời gian khai thác bãi 1 của tổ máy 3 117
Bảng 3-15 Bài toán sau khi phân bổ thời gian khai thác tổ máy 3 tại bãi 4 118
Bảng 3-16 Bài toán sau khi phân bổ thời gian khai thác tổ máy 1 tại bãi 4 119
Bảng 3-17 Bài toán sau khi phân bổ thời gian khai thác tổ máy 1 tại bãi 2 120
Bảng 3-18 Bài toán sau khi phân bổ thời gian khai thác tổ máy 1 tại bãi 3 120
Bảng 3-19 Kết quả phân bổ thời gian cho các tổ máy khai thác 121
Bảng 3-20 Phát triển bài toán 122
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cao nguyên Lâm Viên 6
Hình 1.2 Đường bão hòa và khu mao dẫn 12
Hình 1.3 Tác dụng của sóng đối với mái đập 12
Hình 1.4 Các loại đập đất đắp 13
Hình 1.5 Kết cấu chống thấm ở nền đập 14
Hình 1.6 Các loại đập đất bồi 16
Hình 1.7 Sơ đồ đắp đập đất bồi và đặc trưng thành phần hạt của các nhóm đất (I-V)
76
Hình 2.16 Mạng thu hẹp chính tắc H
3
76
Hình 3.1 Hạng mục cống lấy nước Hồ IaMor 86
Hình 3.2 Kiểm tra vật liệu đắp đập IaMor 101
Hình 3.3 Mặt bằng công trường đắp đập IaMor 110
Hình 3.4 Thi công đắp đập EaRot 110
Hình 3.5 Mặt bằng công trường đắp đập IaM’la 111
- 9 -
MỞ ĐẦU
0.1. Tính cấp thiết của đề tài
Tây Nguyên là khu vực có điều kiện tự nhiên khá phức tạp, vật liệu đất
đắp đập phân bố địa tầng không đều, xen kẽ và có các chỉ tiêu cơ lý khác
nhau, có nhiều tính chất đặc biệt (như trương nở, co ngót, lún ướt, tan rã), là
nơi đã từng xảy ra nhiều sự cố về đập nhất nước ta trong thời gian vừa qua.
Đã có nhiều hội thảo, nhiều đề tài nghiên cứu khoa học để phân tích nguyên
nhân và đề xuất biện pháp khắc phục cho hạng mục đập trong công tác thiết
kế, thi công, quản lý vận hành. Qua đó đã đề xuất và áp dụng đại trà hình thức
kết cấu đập đất vật liệu địa phương hợp lý cho khu vực là đập nhiều khối và
đã được áp dụng cho nhiều dự án lớn do Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông
thôn đầu tư trên địa bàn các tỉnh Tây nguyên như: Dự án Hồ chứa Nước Ka
La, Hồ chứa nước Đắk Lông Thượng tỉnh Lâm Đồng; Hồ chứa nước Ia Ring,
Hồ chứa nước Ia M’la, Hồ Ia Mơ tỉnh Gia Lai và Dự án Hồ chứa nước Ea Súp
Thượng, Hồ Buôn Joong, Hồ Krông Buk Hạ tỉnh Đắk Lắk đều đáp ứng yêu
cầu kỹ thuật và phát huy hiệu quả, an toàn.
Khi thi công đập đất vật liệu địa phương, thì việc sử dụng đất tại địa
phương dự án để đắp đập là tất yếu và nhu cầu sử dụng là rất lớn. Thi công
đắp đập bao gồm nhiều đợt đắp, đắp trong thời gian dài, trải qua các thời tiết
khác nhau. Việc sử dụng đất để thi công đắp đập đòi hỏi phải có tính an toàn,
- Ý kiến đóng góp của một số cơ quan tư vấn.
0.3.2. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập và phân tích tài liệu liên quan.
- Phương pháp kế thừa các dự án đã thực hiện.
- Lý thuyết bài toán tối ưu.
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
- 11 -
0.3.3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về các bài toán qui hoạch sử dụng bãi vật liệu
- Lý thuyết tối ưu bài toán qui hoạch.
- Tính toán xác định hệ thống đường vận chuyển và khối lượng khai
thác các bãi vật liệu đắp đập hồ chứa nước Krông Pách Thượng.
0.4. Kết quả dự kiến đạt được
- Vận dụng được lý thuyết tối ưu trong qui hoạch sử dụng bãi vật liệu.
- Áp dụng tính toán xác định hệ thống đường vận chuyển và kế hoạch
khai thác các bãi vật liệu đắp đập hồ chứa nước Krông Pách Thượng.
0.5. Cấu trúc của luận văn
Phần mở đầu: Giới thiệu tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên cứu,
cách tiếp cận
Chương 1 Tổng quan về đập vật liệu địa phương trên địa bàn khu vực
Tây Nguyên
1.1 Ưu thế phát triển thủy lợi trên khu vực Tây Nguyên
1.2 Tổng quan về đập vật liệu địa phương
1.3 Yêu cầu vật liệu đắp đập vật liệu địa phương
1.4 Một số hồ chứa trên địa bàn khu vực Tây Nguyên
1.5 Công tác qui hoạch mặt bằng công trường khi thi công
1.6 Hiện trạng công tác qui hoạch hệ thống đường vận chuyển và
khai thác bãi vật liệu hiện nay
1.7 Kết luận chương
Chương 2 Cơ sở khoa học để thực hiện qui hoạch bãi vật liệu
tỉnh Attapeu (Lào), tỉnh Ratanakiri và Mondulkiri (Campuchia). Trong khi tỉnh Kon
Tum có biên giới phía tây giáp với cả Lào và Campuchia, thì các tỉnh Gia Lai, Đắk
Lắk và Đắk Nông chỉ có chung đường biên giới với Campuchia, còn tỉnh Lâm
Đồng không có đường biên giới quốc tế. Nếu xét diện tích Tây Nguyên bằng tổng
diện tích của 5 tỉnh ở đây, thì vùng Tây Nguyên rộng 54.641,0 km² (theo thống kê
năm 2012).
Tây Nguyên ở về phía tây của dãy Trường Sơn, bề mặt địa hình dốc thoải từ
Đông sang Tây, đón gió Tây nhưng ngăn chặn gió Đông Nam thổi vào. Địa hình
phức tạp có tính phân bậc rõ ràng:
- Địa hình cao nguyên là địa hình đặc trưng nhất của vùng, tạo lên bề mặt
của vùng. Dạng địa hình này thuận lợi cho phát triển nông, lâm nghiệp với qui mô
lớn.
- Địa hình vùng núi.
- Địa hình vùng trũng chiếm diện tích không lớn, chủ yếu phát triển cây
lương thực, thực phẩm và nuôi cá nước ngọt.
Thực chất, Tây Nguyên không phải là một cao nguyên duy nhất mà là một
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
- 14 -
loạt cao nguyên liền kề. Đó là các cao nguyên Kon Tum cao khoảng 500m, cao
nguyên Kon Plông, cao nguyên Kon Hà Nừng, Plâyku cao khoảng 800m, cao
nguyên M'Drăk cao khoảng 500m, cao nguyên Buôn Ma Thuột cao khoảng
500m, Mơ Nông cao khoảng 800–1000m, cao nguyên Lâm Viên cao khoảng 1500m
và cao nguyên Di Linh cao khoảng 900–1000m. Tất cả các cao nguyên này đều
được bao bọc về phía Đông bởi những dãy núi và khối núi cao (chính là Trường
Sơn Nam).
Hình 1.1 Cao Nguyên Lâm Viên
Tây Nguyên lại có thể chia thành ba tiểu vùng địa hình đồng thời là ba tiểu
vùng khí hậu, gồm Bắc Tây Nguyên (tương ứng với các tỉnh Kon Tum và Gia Lai),
Trung Tây Nguyên (tương ứng với các tỉnh Đắk Lắk và Đắk Nông), Nam Tây
Nguyên (tương ứng với tỉnh Lâm Đồng). Trung Tây Nguyên có độ cao thấp hơn và
hệ thống sông Mê Kông và sông Đồng Nai.
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
- 16 -
Hệ thống sông Ba
- Hệ thống sông Ba bắt nguồn từ các dãy núi ở phía đông 2 tỉnh Kon Tum và
Gia Lai bao gồm mạng suối dày đặc chảy theo hướng gần bắc – nam qua địa bàn
các huyện Kon Plong, Kbang, An Khê, Ayun Pa. Từ Ayun Pa sông chuyển hướng
đông – nam chảy qua huyện Krông Pa đổ xuống Phú Yên.
- Diện tích lưu vực trên địa phận Tây Nguyên là 13.800 km
2
(bằng 24% diện
tích khu vực); lượng dòng chảy đạt 7,7 tỷ km
3
/năm; mực nước sông cao nhất vào
tháng X/1979 là 6,92m (tại Cheo Reo), thấp nhất vào tháng III/1979 là 0,58m. Nước
có thành phần bicarbonat natri. Vào mùa mưa trên sông thường xảy ra lũ lụt.
Hệ thống sông MêKong
Trên địa phần Tây Nguyên gồm 2 hệ thống nhánh là Sê San và Srepok.
- Hệ thống sông Sê San bắt nguồn từ các dãy núi cao ở phía bắc, đông bắc và
tây tỉnh Kon Tum với 3 phụ lưu: Đăk PôKô, ĐăkBla và Sa Thầy. Trên địa phận
Kon Tum các sông suối chảy theo hướng bắc – nam hoặc đông bắc – tây nam và
đông – tây cũng đổ vào sông Sê San bên Campuchia.
- Hệ thống sông Srepok bắt nguồn từ cao nguyên ĐăkLăk và tây nam cao
nguyên Pleiku, bao gồm các mạng lưới Ea Đran, Ea Lấp, Ea H’leo, Krông A Na,
Krông KNô Các suối này chảy theo hướng đông bắc – tây nam, đông nam – tây
bắc rồi chảy sang Campuchia.
Tổng diện tích lưu vực sông Mekong trên khu vực Tây Nguyên khoảng
30.000 km
2
, chiếm 54% diện tích khu vực. Lượng dòng chảy 19,65 tỷ m
Trong mạng lưới thủy văn của Tây Nguyên còn có hàng loạt hồ tự nhiên và
nhân tạo có khả năng tích trữ hàng tỷ m
3
nước. Cùng với các hệ thống sông suối,
chúng có tác dụng điều tiết dòng chảy (về mùa mưa chúng là nguồn cung cấp cho
nước dưới đất, ngược lại về mùa khô chúng được nước dưới đất cung cấp), phục vụ
đắc lực các yêu cầu phát triển thủy lợi, thủy điện, cung cấp nước cải thiện môi
trường. Nhiều hồ nằm ở những cảnh quan đẹp, đã và có thể khai thác phục vụ du
lịch. Có thể kể ra một số hồ quan trọng như : Biển Hồ (Gia Lai)- dung tích 425 triệu
m
3
; YaLy (Gia Lai)-1300 triệu m
3
; Ia Ayun (Gia Lai)-253 triệu m
3
; Krông Búk Hạ
(ĐăkLăk) – 67,2 triệu m
3
; Đa Nhim (Lâm Đồng) – 165 triệu m
3
1.1.4 Kết luận
Khu vực Tây Nguyên có địa hình rất đa dạng, ngoài những núi cao rừng sâu
hiểm trở còn có những cao nguyên, bình sơn nguyên mênh mông bát ngát, những
miền trũng và đồng bằng khá rộng, là những thung lũng giữa núi và những dải bồi
tích các sông lớn. Mặt khác trên địa bàn khu vực Tây Nguyên còn có hệ thống sông
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
- 18 -
ngòi dày dặc chảy qua, nhiều dòng sông có lưu lượng lớn và chảy qua nhiều địa
bàn. Với lợi thế đó, khu vực Tây Nguyên rất thích hợp để xây dựng các công trình
phức tạp. Vì vậy đập vật liệu địa phương còn được gọi là đập vật liệu tại chỗ (các
tên gọi này được sử dụng khá phổ biến trong các tài liệu chuyên môn của Liên Xô
cũ và của CHLB Nga ngày nay).
Tuy nhiên về mặt cơ học đất, đá đập vật liệu địa phương được hiểu là đập
đuợc xây dựng trực tiếp từ các sản phẩm phong hoá (các loại đất, cát, sỏi) và chưa
phong hoá (đá đổ, đá dăm) của vỏ trái đất. Về nguyên tắc bất cứ loại vật liệu gì là
sản phẩm phong hoá của vỏ trái đất đều có thể dùng để xây dựng đập. Tuy nhiên
trong thực tế xây dựng phổ biến hơn cả vẫn là đập đất – đá. Ngay cả khi xây dựng
đập đất đồng chất thì bắt buộc vẫn phải có thiết bị tiêu nước (hoặc lăng trụ hoặc lát
mái) bằng đá đổ, đá dăm và cát. Như vậy xét về tổng thể nó không còn là đồng chất
nữa, mà là đập đất – đá.
Đập đất là loại đập sử dụng vật liệu địa phương, chủ yếu là đất. Xuất hiện từ
trước công nguyên 2500-4700 năm, đã xây dựng đập vật liệu địa phương:
+ Đập Sadd-el-Kafara (Ai cập) cao 12m, L = 108m xây vào khoảng 2778÷
2563 trước công nguyên.
+ Đập Marduka ở Irak có Hđ = 12m từ 2500 trước công nguyên.
+ Ở Trung Quốc từ 240 năm trước công nguyên đã xây đập cao 30m, dài
300m.
+ Ở Nhật Bản từ 162 năm trước công nguyên đã có đập cao 17m, dài 260m.
Được sử dụng rông rãi, mức độ ở mỗi nước có khác nhau:
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
- 20 -
+ Đập Anderson Ranch ở Mỹ cao 139m (xây năm 1950)
+ Đập Xero Pôngxông ở Pháp cao 122m (xây năm 1961)
+ Đập Bariri ở Brazin xây năm 1967 cao 112m.
+ Ở Việt Nam: 98% là đập VLĐP (Hiện chủ yếu là đập đất) với H < 50m
Đập thác Bà : H = 48m; L = 657m.
Cẩm Sơn : H = 41,5m; L = 230m.
Núi Cốc : H = 27m; L = 480m.
Yên Lập : H = 38m; L = 276m.
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
- 22 -
Chịu ảnh hưởng của mưa và sự thay đổi nhiệt độ.
Nền và thân đập đều có biến dạng, lún.
Trong thân đập sau quá trình làm việc có ẩn họa: tổ mối, tổ chuột…
1.1.2.3. Các bộ phận của đập đất
- Thân đập.
- Thiết bị chống thấm.
- Thiết bị thoát nước.
- Thiết bị bảo vệ mái.
1.1.2.4. Phân loại đập đất
Phân loại theo cấu tạo mặt cắt ngang của đập
Hình 1.5 Các loại đập đất đắp
1. Mái thượng lưu; 6. Lăng trụ thoát nước; 11. Tường nghiêng;
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
- 23 -
2. Gia cố mái; 7. Đáy đập; 12. Khối nêm thượng lưu
3. Đỉnh đập; 8. Vùng chuyển tiếp; 13. Lõi
4. Mái hạ lưu; 9. Khối trung tâm 14. Khối nêm hạ lưu;
5. Thân đập 10. Lớp bảo vệ; 15. Màng chống thấm
b- Bề rộng đỉnh đập B- Bề rộng đáy đập H- Chiều cao đập
m
1
=
ctga
1
m
2
= ctga
2
- Đập cao trung bình, cột nước tác dụng 20-50m
- Đập cao, cột nước tác dụng 50-100m
- Đập rất cao (siêu cao), cột nước tác dụng trên 100m
Ngoài ra, đập đất cũng như đập đất đá là loại đập sử dụng vật liệu có sẵn ở
khu vực xây dựng (đất, đá) cho nên gọi là đập vật liệu địa phương và do đó còn
được phân loại theo cấp công trình, đối với đập vật liệu địa phương căn cứ vào
chiều cao đập và dạng đất nền.
Bảng 1-1 Phân loại đập vật liệu địa phương theo cấp (QCVN 04-05:2012)
Loại nền
Cấp thiết kế
Đá
Đất cát, đát hòn thô, đất sét ở
trạng thái cứng và nửa cứng
Đất sét bão hòa nước
ở trạng thái dẻo
Chiều cao đập lớn nhất (m)
Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Lớp CH20C-CS2 Đại học Thủy Lợi
Copyright: Tài liệu đại học ©