i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại
học Thủy Lợi Hà Nội.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến qúy thầy cô trường Đại học
Thủy Lợi, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốt thời gian
học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS.TS Lê Kim Truyền và TS. Lê
Xuân Khâm đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu
và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học
Thủy Lợi cùng quý thầy cô trong Khoa Công trình, lãnh đạo Chi cục thủy lợi
Thanh Hóa đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa
học.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tấm lòng của những người thân
trong gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ khích lệ tôi trong suốt quá trình
học tập và hoàn thành luận văn này.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt
tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong nhận được những đóng góp qúy báu của qúy thầy cô và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn./.
Hà Nội, tháng 11 năm 2015
Tác giả luận văn

Lê Hoàng Hà


ii


CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH HIỆU DỤNG HỒ CHỨA SÔNG MỰC THEO CHỨC NĂNG
NHIỆM VỤ MỚI...................................................................................................................................................24

2.1 Giới thiệu công trình..............................................................................24
2.1.1. Tóm tắt các đặc trưng thiết kế.......................................................25
2.1.2 Hiện trạng sử dụng nước................................................................27
2.1.3 Hiện trạng tưới................................................................................28
2.2 Xác định nhiệm vụ công trình trong điều kiện mới...............................28
2.3 Tính toán dung tích hồ chứa theo nhiệm vụ mới...................................31
2.4 Xác định mực nước tính toán thiết kế ...................................................38
Kết luận chương 2........................................................................................39


iv
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP CÔNG TRÌNH HỒ
CHỨA NƯỚC SÔNG MỰC THEO NHIỆM VỤ MỚI .................................................................................40

3.1 Các căn cứ và quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng để bảo đảm an toàn đập 40
2.3.1. Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu độ tràn tràn. .42
2.3.2. Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp chuyển tràn tự do sang tràn
có cửa van................................................................................................43
2.3.3. Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp chuyển hình thức tràn thực
dụng sang tràn zích zắc............................................................................44
2.3.4. Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ, tràn sự cố
..................................................................................................................48
2.3.5. Nâng cao đỉnh đập.........................................................................60
2.3.6. Nâng cao trình ngưỡng tràn + Nâng cao đập kết hợp với làm
tường chắn sóng.......................................................................................60
2.3.7. Kết hợp các giải pháp với nhau.....................................................63
3.2 Tính toán kiểm tra an toàn công trình đầu mối .....................................63

vỡ ( Trường hợp 1)................................................................................................................................................56
Hình 2.16. Đường quá trình xả khi tràn chính cócửa van và tràn phụ kiểu tấm gập nhanh hoặc đập tự
vỡ ( Trường hợp 2)................................................................................................................................................57
Hình 2.17. Đường quá trình xả khi tràn chính có cửa van và tràn phụ kiểu bản lệch trục ngang
(Trường hợp 1).......................................................................................................................................................58
Hình 2.18. Đường quá trình xả khi tràn chính có cửa van và tràn phụ kiểu bản lệch trục ngang
(Trường hợp 2).......................................................................................................................................................59
Hình 2.19: Lắp ghép cửa van phụ ở phía trên .................................................................................................61


vi
Hình 2.20. Áp trúc mái thượng lưu đập............................................................................................................61
Hình 2.21. Áp trúc mái thượng hạ lưu đập......................................................................................................61
Hình 2.22. Áp trúc mái thượng thượng hạ lưu đập........................................................................................62
Hình 2.23. Đường quá trình lũ thiết kế và lũ kiểm tra đến hồ sông Mực.....................................................67
Hình 2.24. Quá trình lũ đến và xả qua tràn ứng với tần suất lũ thiết kế 0,5%...........................................69
Hình 2.25.Quá trình lũ đến và xả qua tràn ứng với tần suất lũ kiểm tra 0,1%..........................................69
Hình 2.26. Quan hệ cột nước trên đỉnh tràn và lưu lượng xả qua tràn........................................................70
Hình 2.27: Lắp ghép cửa van phụ ở phía trên .................................................................................................71
Hình 2.28. Áp trúc mái thượng hạ lưu đập......................................................................................................72
Hình 2.29. Áp trúc mái thượng thượng hạ lưu đập........................................................................................72


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Bảng các nhà máy trồng mía

....................................................................................................14


- Đánh giá hiện trạng các hồ chứa trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa và xác
định nhiệm vụ của hồ chứa nước Sông Mực;
- Đánh giá kiểm tra sự an toàn của hồ chứa nước Sông Mực khi nâng
cao dung tích theo nhiệm vụ mới.
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:


2

Cách tiếp cận:
Từ kết quả nghiên cứu nhu cầu dùng nước và sử dụng nước hồ chứa Sông
Mực xác định dung tích hồ chứa cần thiết từ đó tính toán kiểm tra đưa ra giải
pháp hợp lý công trình làm việc an toàn khi nâng cao dung tích hồ chứa theo
nhiệm vụ mới.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp thống kê, phân tích đánh giá các công trình đã có , các số liệu
thu thập được.
- Phương pháp điều tra đo đạc, quan sát thực tế, điều tra hiện trường...
- Phương pháp so sánh lựa chọn tối ưu.
- Phương pháp mô hình toán, sử dụng các phần mềm thông dụng để làm công
cụ tính toán.
- Phương pháp chuyên gia. Tranh thủ ý kiến của các nhà khoa học, các nhà
quản lý có kinh nghiệm.
- Ứng dụng công trình thực tế.
IV. Kết quả dự kiến đạt được:
- Xác định được dung tích của hồ chứa sông Mực theo chức năng nhiệm vụ
mới.
- Nghiên cứu lựa chọn giải pháp cải tạo nâng cấp công trình hồ chứa sông
Mực.


Yên và Sông Hoạt. Độ cao trung bình từ 5- 15m, xen kẽ có các đồi thấp và


4

núi đá vôi độc lập.Đồng bằng Sông Mã có diện tích lớn thứ ba sau đồng bằng
Sông Cửu Long và đồng bằng Sông Hồng.
- Vùng ven biển có diện tích 110.655 ha, chiếm 9,95% diện tích toàn
tỉnh,với bờ biển dài 102 km, địa hình tương đối bằng phẳng. Chạy dọc theo bờ
biển là các cửa sông. Vùng đất cát ven biển có độ cao trung bình 3-6 m, có bãi tắm
Sầm Sơn nổi tiếng và các khu nghỉ mát khác như Hải Tiến (Hoằng Hoá) và Hải
Hoà (Tĩnh Gia) ...; có những vùng đất đai rộng lớn thuận lợi cho việc nuôi trồng
thuỷ sản và phát triển các khu công nghiệp, dịch vụ kinh tế biển.
3. Khí hậu
Thanh Hoá nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa rõ rệt.
- Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1600-2300mm, mỗi năm có
khoảng 90-130 ngày mưa. Độ ẩm tương đối từ 85% đến 87%, số giờ nắng
bình quân khoảng 1600-1800 giờ. Nhiệt độ trung bình 230C - 240C, nhiệt độ
giảm dần khi lên vùng núi cao .
- Hướng gió phổ biến mùa Đông là Tây bắc và Đông bắc, mùa hè là
Đông và Đông nam.
Đặc điểm khí hậu thời tiết với lượng mưa lớn, nhiệt độ cao, ánh sáng dồi
dào là điều kiện thuận lợi cho phát triển sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp.
II.- TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN:
1. Tài nguyên đất:
Thanh Hoá có diện tích tự nhiên 1.112.033 ha, trong đó đất sản xuất nông
nghiệp 245.367 ha; đất sản xuất lâm nghiệp 553.999 ha; đất nuôi trồng thuỷ sản
10.157 ha; đất chưa sử dụng 153.520 ha với các nhóm đất thích hợp cho phát
triển cây lương thực, cây lâm nghiệp, cây công nghiệp và cây ăn quả.
2. Tài nguyên rừng:

4. Tài nguyên khoáng sản:
Thanh Hoá là một trong số ít các tỉnh ở Việt Nam có nguồn tài nguyên
khoáng sản phong phú và đa dạng; có 296 mỏ và điểm khoáng sản với 42 loại
khác nhau, nhiều loại có trữ lượng lớn so với cả nước như: đá granit và
marble (trữ lượng 2 -3 tỉ m3), đá vôi làm xi măng (trên 370 triệu tấn), sét làm
xi măng (85 triệu tấn), crôm (khoảng 21 triệu tấn), quặng sắt (2 triệu tấn),


6

secpentin (15 triệu tấn), đôlômit (4,7 triệu tấn), ngoài ra còn có vàng sa
khoáng và các loại khoáng sản khác.
5. Tài nguyên nước:
Thanh Hóa có 4 hệ thống sông chính là sông Hoạt, sông Mã, sông Bạng,
sông Yên với tổng chiều dài 881 km, tổng diện tích lưu vực là 39.756km2;
tổng lượng nước trung bình hàng năm 19,52 tỉ m3. Sông suối Thanh Hoá chảy
qua nhiều vùng địa hình phức tạp, là tiềm năng lớn cho phát triển thủy điện.
Nước ngầm ở Thanh Hoá cũng rất phong phú về trữ lượng và chủng loại bởi
vì có đầy đủ các loại đất đá trầm tích, biến chất, mac ma và phun trào.
1.2 Hiện trạng hồ chứa nước tỉnh Thanh Hóa
Hiện nay, trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa có 610 hồ chứa nước đang
phục vụ tưới cho hơn 71.305 ha. Các hồ chứa được phân theo dung tích như
sau:
- Loại Wtrữ>10.106 m3: 04 hồ;
- Loại 3.106 m3 < Wtrữ < 10.106 m3: 10 hồ;
- Loại 1.106 m3 < Wtrữ < 3.106 m3: 35 hồ;
- Loại 0,5.106 m3 < Wtrữ < 1.106 m3: 66 hồ;
- Loại 0,2.106 m3 < Wtrữ < 0,5.106 m3: 317 hồ;
- Loại Wtrữ < 0,2.106 m3: 178 hồ.
1. Các hồ chứa lớn

kênh cấp I, 150 kênh cấp II, 72 kênh cấp III đang được triển khai thi công để
dảm bảo cung cấp nước cho 32.831 ha của 6 huyện Ngọc Lặc, Thường Xuân,
Thọ Xuân, Cẩm Thủy, Yên Định và Thiệu Hóa. Sau khi hệ thống kênh Bắc


8

sông Chu – Nam sông Mã hoàn thành sẽ đảm nhận toàn bộ diện tích mà hiện
nay trạm bơm Kiểu và các trạm bơm vùng tả Thọ Xuân đang phục vụ.
Như vậy hệ thống kênh Bắc sông Chu – Nam sông Mã sẽ thay thế khu
tưới của 188 công trình gồm 21 công trình của huyện Ngọc Lặc, 24 trạm bơm
của huyện Thường Xuân, 80 trạm bơm huyện Yên Định và 33 trạm bơm vùng
tả sông Chu thuộc huyện Thiệu Hóa.
b) Hồ Sông Mực
Hồ Sông Mực được bắt đầu xây dựng từ năm 1977, hoàn thành các hạng
mục chính năm 1981 có diện tích lưu vực 236 km2, hệ số dòng chảy 0,44,
dung

tích

200.10^6

m3;

Whi=187.10^6

m3;

Wsc=323.10^6



10

3*(6x3,86)m; Qtran= 454 m3/s, đảm bảo cấp nước cho 5840 ha và cấp nước
55000 m3/ ngày đêm cho khu kinh tế Nghi Sơn, cắt giảm 50% tổng lượng lũ
của sông Thị Long với tần suất P=1%.
Ngoài 3 hồ chứa trên thì Thanh Hóa còn một số hồ chứa lớn khác như hồ
Hao Hao, hồ Thung Bằng, hồ Đồng Ngư, Bỉnh Công, Tây Trác, Đồng Bể,
Cống Khê, Đồng Chùa, Kim Giao II có dung tích trên 3 triệu m3.

Hình 1.4. Hồ Cống Khê huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa
3.1.1.2. Các hồ chứa nhỏ
Tỉnh Thanh Hóa có 577 hồ chứa nhỏ. Từ năm 2000 đến năm 2014 số
hồ được đầu tư sửa chữa, nâng cấp là 196 hồ, còn lại 401 hồ chưa được sửa
chữa, nâng cấp, trong đó có 108 hồ đã bị hư hỏng nặng, không đảm bảo an
toàn cần được ưu tiên sữa chữa, nâng cấp. Tình trạng chung của các hồ như
sau:
Đập đất, thấp, mặt cắt đập nhỏ, chiều rộng mặt đập bé, không có thiết
bị thoát nước hạ lưu, mái thượng hạ lưu bị xói lở nghiêm trọng, mái hạ lưu bị
thấm khi hồ tích đầy nước, mái hạ lưu thấm xuất hiện cung trượt;


11

Cống lấy nước: các cống xây dựng từ lâu, cửa van vận hành bố trí ở
phía thượng lưu đập nên khó khăn khi vận hành; Đa số bị hiện tượng lùng
mang và lùng đáy cống, cửa cống là cửa van phẳng đóng không kín, dàn đóng
mở, cầu công tác đã bị hư hỏng nhiều, thiếu kinh phí tu bổ sửa chữa, địa
phương chỉ đủ kinh phí để sửa các hư hỏng nhỏ;
Tràn xả lũ: Cơ bản là tràn đất, phần dốc nước, bể và sân sau tiêu năng

- Tràn xả lũ: Cơ bản là tràn đất, dốc nước, bể và sân sau tiêu năng bị
xói lở, có những hồ tạo thành hố xói sâu gây mất an toàn công trình và vùng
hạ du.
1.2.2 Hiện trạng hệ thống công trình
tỉnh Thanh Hóa có 2.250 công trình tưới tiêu đầu mối. Trong đó có 02
hồ chứa nước cấp quan trọng Quốc Gia là hồ Cửa Đặt và hồ Sông Mực, 09
hồ chứa nước quan trọng cấp tỉnh là hồ Yên Mỹ, Đồng Ngư, Bỉnh Công, Tây
Trác, Đồng Bể, Cống Khê, Đồng Chùa, Kim Giao II
- Hồ chứa Hiện nay trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa có 610 hồ chứa trong
đó 432 hồ chứa có diện tích tưới Ft≥ 10ha
- Đập dâng 831 cái, trong đó 368 đập dâng có diện tích tưới Ft≥ 10ha
- Trạm bơm các loại:
+ Trạm bơm tưới 788 trạm
+ Trạm bơm tiêu 64 trạm
Trạm bơm tưới tiêu kết hợp 39 trạm
Trong số những công trình tưới trên có 6 hệ thống lớn theo thiết kế
đảm bảo tưới được từ 4.000 đến 50.000 ha như hồ Cửa Đặt 86.000ha, đập Bái
Thượng 50.000 ha, Trạm bơm Sa loan 4000 ha, hồ Yên Mỹ 5800ha, Trạm
bơm Kiểu 14.000 ha hồ Sông Mực 11.800 ha, trạm bơm Hoằng Khánh
19.000 ha.
Tổng năng lực tưới theo thiết kế:

222.000 ha

Trong đó: - DNTN quản lý:

125.000 ha

- Các thành phần khác quản lý: 97.000 ha
+ Tưới tự chảy (Hồ, đập dâng):


43.000 ha

- Các thành phần khác quản lý: 40.000 ha
+ Tưới bơm điện:
Trong đó: - DNTN quản lý:

67.500 ha
42.000 ha

- Các thành phần khác quản lý: 25.500 ha
Tưới màu và cây công nghiệp: 30.000 ha
Kênh mương đã kiên cố 3.537,20/ 7.185 km đạt gần 50% kế hoạch,
trong đó kênh liên huyện, liên xã 733,69/ 1.486 km đạt 49,30%, kênh nội
đồng 2.803,6 km/5.612 km đạt 50% ( các huyện đồng bằng 2.445,9/
4.653,8km đạt 52,5% kế hoạch, các huyện miền núi 352,22/ 958,149 km đạt
36,7% kế hoạch).
Công ty thủy nông sông Chu đã làm được 455,08/1103 km đạt 41,3% ,
công ty thủy nông Bắc sông Mã 111,2/272,9 km đạt 40,74% , công ty thủy
nông Nam sông Mã 79,1/110 km đạt 72%.
Tuy nhiên vào những năm nắng hạn chế gay gắt vẫn còn nhiều diện
tích thiếu nước, năm hạn xảy ra gay gắt như năm 1998, 2010 diện tích hạn
toàn tỉnh lên tới 45.000 ha thời gian kéo dài nhiều tháng, từ tháng I đến tháng
IV và tháng VI dến tháng VII.


14

Cấp nước tưới cho cây công nghiệp vẫn còn rất hạn chế, cây mía có
diện tích lớn khoảng 30.000 ha nhưng hiện nay mới tưới được khoảng trên

2
4
6
24.00 19.89
2.84 24.00 19.89
2. Lam Sơn
1.268
1.268 2.842
0
0
2
0
0
3.NôngCống 6.012 5.387
625 6.012 5.387
625
46.76 37.22
6.01 46.76 37.22
Tổng
3.524
3.524 6.019
6
3
9
6
3
Nguồn: Rà soát tổng quan mía đường Việt Nam – Viện QHTL
Căn cứ vào địa hình vùng mía và các công trình thủy lợi hiện có, khả
năng các vị trí có thể xây dựng công trình thủy lợi, toàn tỉnh có khoảng
13.000 ha có thể cung cấp nước tưới nhưng chưa có công trình thủy lợi.

Mía

8838

15000

8411

4453

3958

16688

18640

24369

17652

6715

5769

5500

2837

550


365

1377
6.27

Xây mới tưới (ha)
Tổng

Lúa
+
màu

Mía

2303

598

1705

1645
0

1538
0

4070

1115


tưới (ha)
107.404

Đất đã được
tưới (ha)
56.838

964.651

1.996

63.150

53.544

43.754

Sông Hoạt

325.678

200

21.618

18.781

11.499

Sông Bạng


193.499

118.541

Tên lưu vực

Dân số

Flv(km2)

Sông Mã

2.005.925

Sông Yên

Như vậy trong phạm vi toàn tỉnh còn 74.958 ha đất có thể tưới nhưng
chưa được tưới do chưa có công trình thủy lợi.
Các khu vực khó tưới hiện nay ở Thanh Hóa, tập trung ở 2 vùng chính
là ven biển và trung du miền núi.
1.2.3 Hiện trạng hệ thống dẫn nước
Kênh mương đã kiên cố 3.537,20/ 7.185 km đạt gần 50% kế hoạch,
trong đó kênh liên huyện, liên xã 733,69/ 1.486 km đạt 49,30%, kênh nội
đồng 2.803,6 km/5.612 km đạt 50% ( các huyện đồng bằng 2.445,9/
4.653,8km đạt 52,5% kế hoạch, các huyện miền núi 352,22/ 958,149 km đạt
36,7% kế hoạch).
Công ty thủy nông sông Chu đã làm được 455,08/1103 km đạt 41,3% ,
công ty thủy nông Bắc sông Mã 111,2/272,9 km đạt 40,74% , công ty thủy
nông Nam sông Mã 79,1/110 km đạt 72%.

125.000 ha

- Các thành phần khác quản lý: 97.000 ha
+ Tưới tự chảy (Hồ, đập dâng):
Trong đó: - DNTN quản lý:

119.000 ha
61.000 ha

- Các thành phần khác quản lý: 58.000 ha
+ Tưới bơm điện:
Trong đó: - DNTN quản lý:

103.000 ha
64.000 ha

- Các thành phần khác quản lý: 39.000 ha
Tổng năng lực khái thác:
Trong đó: - DNTN quản lý:

151.000 ha
85.000 ha


17

- Các thành phần khác quản lý: 66.000 ha
+ Tưới tự chảy (Hồ, đập dâng):

83.500 ha

Đội ngũ cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành của Công ty có trình độ,
chuyên môn quản lý, vận hành hồ chứa; công tác quản lý vận hành theo quy
trình nên ít xảy ra sự cố.


18

- Các địa phương (trực tiếp là các HTX, UBND xã hoặc thôn) được giao
quản lý 566 hồ có quy mô vừa và nhỏ phục vụ tưới cho 23.240 ha. Do thiếu cán
bộ kỹ thuật, người quản lý vận hành hồ chứa chưa được đào tạo, công tác quản
lý an toàn đập thiếu sự quan tâm từ cấp chính quyền huyện, thiếu kinh phí duy tu
bảo dưỡng nên hồ xuống cấp nhanh và thường xảy ra sự cố.
2.2. Công tác quản lý an toàn hồ đập.
a) Công tác lập tờ khai quản lý an toàn đập.
Tổng số hồ chứa trên địa bàn tỉnh đã lập tờ khai quản lý an toàn đập
theo quy định là 426/610 hồ chứa.
Đối với các hồ chứa do công ty quản lý, tờ khai quản lý an toàn đập
của công ty được kê khai đầy đủ nội dung các thông tin trong tờ khai do các
công trình của công ty quản lý tài liệu lưu trữ đầy đủ; Đối với các công trình
do các Hợp tác xã, UBND xã quản lý tờ khai quản lý an toàn đập số liệu kê
khai còn thiều nhiều do các công trình đã được xây dựng từ những năm 1970,
1980 do nhân dân xây dựng thủ công, không có tài liệu lưu trữ.
Đối với các công trình hồ chứa chưa có tờ khai quản lý an toàn đập,
UBND tỉnh Thanh Hóa đã giao Sở Nông nghiệp và PTNT Thanh Hóa đôn
đốc, chỉ đạo các Chủ đập tiếp tục kê khai đăng ký an toàn đập, nhất là các hồ
đập đã được cải tạo nâng cấp.
b) Công tác kiểm định an toàn đập
Hồ chứa nước có dung tích trữ bằng hoặc lớn hơn 10 triệu m 3: Có 04
hồ chứa: hồ Cửa Đạt, hồ Sông Mực, hồ Yên Mỹ và hồ Hao Hao mới được sửa
chữa nâng cấp và làm mới từ 2004 đến năm 2009, do vậy 04 hồ này chưa làm