LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc. Kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào trước đây.
Đà Nẵng, tháng 02 năm 2017
Tác giả luận văn

Lê Văn Tuyến

1

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập chương trình cao học và nghiên cứu luận văn
Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao mức độ an toàn của hồ chứa khe
Tân khi xảy ra lũ cực hạn PMF, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình
của các thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Trung
và Tây Nguyên, các chuyên gia và đồng nghiệp.
Tác giả xin chân thành cảm ơn GS.TS. Phạm Ngọc Quý, TS. Hoàng Ngọc Tuấn
và các đồng nghiệp tại Viện Khoa học Thủy lợi miền Trung và Tây Nguyên đã dành
nhiều thời gian công sức tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả có được kiến thức để hoàn
thành luận văn này.
Do trình độ, kinh nghiệm cũng như thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên luận
văn khó tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp
của các thầy cô giáo, các chuyên gia và đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn./.

Đà Nẵng, tháng 02 năm 2017
Tác giả luận văn

1.3.4. Đánh giá các kết quả nghiên cứu.........................................................................21
1.4. Kết luận chương I. ..................................................................................................21
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ AN TOÀN HỒ CHỨA NƯỚC
KHE TÂN KHI XẢY RA LŨ CỰC HẠN PMF...........................................................23
2.1. Tổng quan chung về khu vực nghiên cứu ..............................................................23
2.1.1. Đặc điểm tự nhiên................................................................................................23
2.1.2. Khí tượng thủy văn..............................................................................................27
2.1.3. Tình hình kinh tế, xã hội khu vực huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam ..................33
2.2. Tổng quan về hồ chứa nước Khe Tân ....................................................................34
3

3


2.2.1. Vị trí địa lý công trình .........................................................................................34
2.2.2. Quy mô và nhiệm vụ công trình..........................................................................35
2.3. Đánh giá hiện trạng hồ chứa nước Khe Tân. .........................................................38
2.3.1. Công trình dâng nước..........................................................................................38
2.3.2. Công trình tháo lũ................................................................................................43
2.3.3.Công tác quản lý...................................................................................................44
2.4. Tính toán các đặc trưng khí tượng, thủy văn và điều tiết lũ...................................45
2.4.1. Phương pháp tính và công cụ tính toán...............................................................45
2.4.2. Cơ sở dữ liệu phục vụ tính toán ..........................................................................45
2.4.3. Kết quả tính toán .................................................................................................46
2.5. Tính toán, kiểm tra mức độ an toàn của công trình hồ chứa khe Tân....................51
2.5.1. Đối với công trình dâng nước .............................................................................52
2.5.2. Đối với công trình tháo lũ ...................................................................................63
2.6. Kết luận chương 2 ..................................................................................................72
2.6.1. Đối với đập đất ....................................................................................................72
2.6.2. Đối với tràn tháo lũ .............................................................................................72

3.4.5. Đổi mới cơ bản công tác quản lý hồ đập .............................................................91
3.5. Kết luận chương 3 ..................................................................................................91
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ:............................................................................................92
1. Kết luận......................................................................................................................92
2. Kiến nghị ...................................................................................................................94
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................95
PHỤ LỤC TÍNH TOÁN ...............................................................................................96

5

5


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Một số hình ảnh về hồ chứa ở Việt Nam ........................................................9
Hình 2.1: Vị trí hồ chứa nước Khe Tân ........................................................................23
Hình 2.2: Bản đồ hệ thống lưới trạm Khí tượng thủy văn tỉnh Quảng Nam ................28
Hình 2.3: Lượng mưa trung bình tháng tại các trạm.....................................................31
Hình 2.4: Vị trí địa lý hồ Khe Tân trên bản đồ hành chính của huyện Đại Lộc ...........35
Hình 2.5: Mặt bằng tổng thể bố trí công trình đầu mối hồ Khe Tân.............................37
Hình 2.6: Một số mặt cắt ngang đại diện hiện trạng đập chính hồ Khe Tân ................39
Hình 2.7: Hiện trạng đỉnh đập khe Tân.........................................................................40
Hình 2.8: Hiện trạng mái đập Khe Tân .........................................................................40
Hình 2.9: Hiện trạng đập phụ 1 .....................................................................................41
Hình 2.10: Mặt cắt ngang hiện trạng đập phụ 1 ............................................................42
Hình 2.11: Hiện trạng tràn xả lũ hồ khe Tân.................................................................43
Hình 2.12: Đường quá trình lũ điển hình tại hồ Việt An ..............................................49
Hình 2.13: Đường quá trình lũ thiết kế, kiểm tra và lũ PMF hồ Khe Tân ....................49
Hình 2.14: Đường đặc trưng địa hình hồ Khe Tân (Z-F-V)..........................................50
Hình 2.15: Mặt cắt đại diện phục vụ tính toán, kiểm tra thấm và ổn định đập chính ...57

Bảng 2.9: Lượng mưa ngày lớn nhất (mm) theo tần suất..............................................46
Bảng 2.10: Lượng mưa ngày lớn nhất (mm) theo tần suất............................................46
Bảng 2.11: Kết quả tính tổng lượng lũ ..........................................................................47
Bảng 2.12: Kết quả thu phóng lũ theo lũ điển hình hồ chứa Việt An năm 1992 .........48
Bảng 2.13: Đặc tính lòng hồ hiện trạng.........................................................................50
Bảng 2.14: Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ Khe Tân...................................................51
Bảng 2.15: Thông số cơ bản của hồ chứa phục vụ tính toán kiểm tra ..........................52
Bảng 2.16: Kết quả tính toán các thông số ảnh hưởng đến cao trình đỉnh đập.............55
Bảng 2.17: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập...........................................................55
Bảng 2.18: Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp thân đập và nền đập ....................................56
Bảng 2.19: Các trường hợp tính toán kiểm tra thấm và ổn định đập ............................58
Bảng 2.20: Tổng hợp kết quả tính toán thấm cho đập đất.............................................61
Bảng 2.21: Tổng hợp kết quả tính toán ổn định cho đập đất.........................................62
Bảng 2.22: Thông số cơ bản phục vụ tính toán khả năng tháo lũ của tràn ...................63
Bảng 2.23: Kết quả tính toán khả năng tháo lũ của tràn Khe Tân.................................65
Bảng 2.24: Kết quả tính toán đường mực nước trên máng bên ....................................67
Bảng 2.25: Kết quả tính độ sâu phân giới ứng với các cấp lưu lượng:
.............................69
Bảng 2.26: Kết quả tính toán thủy lực dốc nước tràn Khe Tân.....................................71
Bảng 3.1: Tổng hợp khối lượng xây dựng cho giải pháp 1 ...........................................83
Bảng 3.2: Tổng hợp dự toán chi phí xây dựng cho giải pháp 1 ....................................83
Bảng 3.3: Tổng hợp khối lượng xây dựng cho giải pháp 2 ...........................................83
Bảng 3.4: Tổng hợp dự toán chi phí xây dựng cho giải pháp 2 ....................................84
Bảng 3.5: Trường hợp tính toán kiểm tra an toàn đập sau khi áp dụng giải pháp ........85
Bảng 3.6: Kết quả tính toán kiểm tra thấm đập đất với các trường hợp lũ PMF ..........86
Bảng 3.7: Kết quả tính toán kiểm tra ổn định đập đất với các trường hợp lũ PMF ......86
Bảng 3.8: Đối chiếu với tiêu chí lựa chọn giải pháp nâng cao an toàn khi có lũ PMF .87
7



công trình nhanh bị hư hỏng, xuống cấp.
Trong thời gian qua, một số công trình đã xảy ra sự cố nghiêm trọng như: Năm 2010,
vỡ đập ở Hà Tĩnh làm ảnh hưởng đường sắt Bắc-Nam. Năm 2012, vỡ đập ở Quảng
3

Trị. Năm 2013, đập hồ chứa nước Ea Đrăng, dung tích 1,2 triệu m , lũ vượt đỉnh đập
hồ chứa thủy điện Hố Hô năm 2010 và 2016…
Với những sự cố trên cho thấy tầm quan trọng đặc biệt của công tác đảm bảo an toàn
hồ - đập thủy lợi, nhất là trong mùa mưa lũ lớn là hết sức cần thiết.
Hồ chứa nước khe Tân được xây dựng ở huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam không nằm
ngoài tình hình trên. Hồ khe Tân xây dựng từ năm 1985 hoàn thành năm 1989, như
vậy các công trình xây dựng đã lâu, đã có dấu hiệu xuống cấp, nguy cơ mất an toàn
đập do không đảm bảo về kỹ thuật với những trận lũ vượt thiết kế, vì khí hậu thời tiết
hiện nay ngày càng biến đổi phức tạp theo chiều hướng cực đoan.
Xu hướng ngày nay, các nước trên thế giới đều quan tâm đến vấn đề an toàn đập trước
khi quyết định xây dựng một hồ chứa nước. Các hồ chứa được xây dựng đều phải
nghiên cứu đến trường hợp khi xảy ra sự cố vỡ đập thì phạm vi ảnh hưởng đến đâu, dự

1

1


kiến được khu vực sẽ bị thiệt hại nặng nề nhất để từ đó có biện pháp phòng tránh giảm
thiểu.
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, ngày càng nhiều lý thuyết cũng như các
phương pháp, công cụ để xử lý các bài toán có độ chính xác cao hơn.
Hiện nay ở Việt Nam việc nghiên cứu giải quyết bài toán đảm bảo an toàn hồ chứa
nước thủy lợi trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng là ưu tiên hàng đầu
trong công tác chỉ đạo điều hành về phòng chống lụt bão, quản lý thiên tai của Bộ

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
3.1. Đối tượng nghiên cứu:
Công trình đầu mối hồ chứa nước Khe Tân, huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam.
3.2. Phạm vi nghiên cứu:
Mức độ an toàn của công trình đầu mối hồ chứa khi xảy ra lũ cực hạn PMF.
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp điều tra, thống kê, tổng hợp và phân tích số liệu;
- Phương pháp kế thừa các kết quả nghiên cứu liên quan;
- Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn, quy phạm để tính toán;
- Phương pháp phân tích, đánh giá kết quả;
- Phương pháp nghiên cứu ứng dụng thực tiễn…
5. Kết quả đạt được:
- Tổng quát về hồ đập và an toàn hồ đập hiện nay;
- Kiểm tra, đánh giá hiện trạng mức độ an toàn của hồ chứa nước Khe Tân khi xảy ra
lũ thiết kế, kiểm tra và lũ cực hạn PMF;
- Đề xuất giải pháp để nâng mức độ an toàn đối với hồ chứa nước Khe Tân khi xảy ra
lũ cực hạn PMF.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN HỒ CHỨA KHI CÓ LŨ LỚN
1.1. Tổng quan về hồ chứa Việt Nam.
1.1.1. Số lượng hồ chứa nước hiện nay ở Việt Nam
Theo thống kê của Tổng cục Thủy lợi đến năm 2015, cả nước hiện có 6886 hồ chứa.
3

Trong đó hồ có dung tích từ 10 triệu m nước có 103 hồ, dung tích từ 3,0 đến cận 10
3

3




1.1.2. Phân loại hồ chứa nước
1.1.2.1. Phân loại theo nguồn gốc
- Hồ chứa tự nhiên: được hình thành một cách tự nhiên do sự vận động của võ 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.

1.1.2.2. Phân loại theo nhiệm vụ chính
- Hồ chứa xây dựng để tưới là chính (kết hợp nuôi cá, cải tạo môi trường;
- Hồ chứa xây dựng để tưới, phát điện là chính (có phòng lũ);
- Hồ chứa xây dựng để du lịch là chính.


1.1.2.3. Phân loại theo số liệu thống kê của Cục thủy lợi
a) Phân loại theo cấp công trình:

b) Phân loại theo diện tích lưu vực:


c) Phân loại theo diện tích tưới:

d) Phân loại theo dung tích hồ:


e) Phân loại theo chiều cao đập:

f) Phân loại theo thời gian xây dựng:

Hiện tượng này tạo áp lực sóng nước lên công trình do sập lở đột ngột các khối lớn,
sập đổ các đảo có các hang ngầm kastơ gây nước tràn qua đỉnh đập, chỉ nguy hiểm
trong thời kỳ hồ chứa giữ ở mực nước cao.
- Sự cố đối với đập đất:
+ Lũ tràn qua đỉnh đập: Tính toán thủy văn sai, cửa đập tràn bị kẹt, lũ vượt tần suất
thiết kế, không có tràn xả lũ dự phòng, đỉnh đập đắp thấp hơn cao trình thiết kế hoặc bị
lún trong quá trình hoạt động.
+ Sạt mái đập thượng lưu: Do các nguyên nhân sau đây gây ra: Tính sai cấp bão, biện
pháp thiết kế gia cố mái không đủ sức chịu đựng sóng do bão gây ra, thi công lớp gia
cố kém chất lượng, đất mái đập thượng lưu đầm nện không chặt.
+ Thấm mạnh hoặc sủi nước ở nền đập: Do các nguyên nhân sau đây gây ra: Đánh giá
sai tình hình địa chất nền, để sót lớp thấm mạnh không được xử lý; Biện pháp thiết kế
xử lý nền không đảm bảo chất lượng; Chất lượng xử lý nền kém: Khoan phụt không
đạt yêu cầu, vệ sinh không sạch lớp bồi tích, thi công chân khay, sân phủ kém dẫn đến
thủng, hỏng thiết bị chống thấm.


+ Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập, mang công trình: Do các nguyên nhân sau đây
gây ra: Thiết kế đập không đề ra biện pháp xử lý hoặc biện pháp xử lý không tốt; Đắp
đất ở mang công trình không đảm bảo chất lượng.
+ Thấm mạnh hoặc sủi nước trong phạm vi thân đập: Gây ra sự cố này là do: Bản thân
đất đắp đập có chất lượng không tốt; Kết quả khảo sát sai với thực tế, cung cấp sai các
chỉ tiêu cơ lý, lực học; Chọn dung trọng khô thiết kế quá thấp, nên đất sau khi đầm vẫn
tơi xốp, bở, rời.
+ Trượt mái đập: Trượt mái thượng lưu do: Bão lớn sóng to kéo dài, đầu tiên phá hỏng
lớp gia cố, tiếp đó phá khối đất ở phần thượng lưu thân đập, nước hồ rút đột ngột ngoài
dự kiến thiết kế, sức bền của đất đắp đập không đảm bảo, thiết kế chọn tổ hợp tải trọng
không phù hợp với thực tế, thiết kế chọn sai sơ đồ tính toán ổn định, chất lượng thi
công không đảm bảo yêu cầu thiết kế; địa chất nền đập xấu không được xử lý, do tác
động của động đất.

cống bị thoái hoá, cống chịu những tải trọng lớn bất thường chưa được đề cập khi thiết
kế.
+ Đáy cống bị xói: Đáy cống bị xói do các nguyên nhân sau: Tính toán sai chế độ thủy
lực trong cống; khẩu diện ống thông khí không đủ lớn để khử chân không ở vùng sau
cửa cống, thiết kế không có biện pháp chống xói do dòng chảy trong cống có lưu tốc
lớn, chân không trong cống vượt quá giới hạn cho phép, thi công kém chất lượng, quản
lý vận hành sai quy trình.
+ Cống bị dột và mục: Thân cống bị dột, mục là do các nguyên nhân sau: Thiết kế
thành cống không đảm bảo khả năng chống thấm, thiết kế không có biện pháp chống
thấm ở thành cống; thi công thân cống và thực hiện biện pháp chống thấm không đảm
bảo, vật liệu bị suy thoái dần theo thời gian.
+ Kẹt và gãy cửa van: Cửa van cống có thể bị kẹt, gãy do các nguyên nhân: Thiết kế
không đảm bảo chất lượng (tính toán thiết kế sai, dẫn đến lựa chọn biến pháp công


trình sai), gia công, chế tạo, lắp đặt không đảm bảo chất lượng; việc bảo dưỡng cửa
không đảm bảo chất lượng, vận hành sai quy trình.
+ Thấm dọc thành bên ngoài cống: Thấm dọc thành bên của cống do nguyên nhân sau:
Cống thiếu tường răng nối tiếp với thân đập, đất đắp xung quanh cống không đảm bảo
yêu cầu chống thấm, chất lượng thi công kém, đất xung quanh cống không được đầm
chặt, cống đặt trong hào sâu có vách dốc (khi đặt trong nền đá), không có tầng lọc ở
cuối cống để xử lý hiện tượng xói ngầm dọc theo cống.
Bảng 1.1: Thống kê các sự cố thường xảy ra ở hồ chứa
T
S
T
ố
I T
h
1T

triệu m ; diện tích tưới thực tế khoảng 22.000 ha, đạt xấp xỉ 60% so với thiết kế.
- Đặc điểm các hồ chứa nước trên địa bàn tỉnh:
Trừ một số hồ lớn như hồ Phú Ninh, hồ Khe Tân, hồ Vĩnh Trinh, hồ Việt An, hồ Thái
Xuân,… hầu hết các hồ chứa có quy mô nhỏ, diện tích tưới ít, tập trung ở vùng trung
du, miền núi và được xây dựng trong thời kỳ 1975-1990, được thiết kế trong điều kiện
tài liệu cơ bản chưa đầy đủ, việc thi công chủ yếu bằng thủ công;
Cơ sở vật chất, trang thiết bị quản lý, thông tin liên lạc của nhiều hồ chứa còn rất thiếu.


Đa số các hồ chứa nhỏ, hệ thống đường quản lý đi lại khó khăn, gây trở ngại cho công
tác ứng cứu công trình khi bị sự cố, nhất là trong mùa mưa bão.
- Nguyên nhân những tồn tại trên là:
Nguồn kinh phí đầu tư nâng cấp các hồ chứa còn ít;
Công tác duy tu bảo dưỡng công trình còn hạn chế, nhiều hư hỏng chỉ được sửa chữa
chắp vá, tạm thời;
Đối với những công trình do đơn vị của nhà nước quản lý tương đối tốt, đội ngũ công
nhân quản lý có trình độ chuyên môn được đào tạo cơ bản. Tuy nhiên đối với các công
trình do địa phương quản lý, hầu hết số cán bộ quản lý công trình không có nghiệp vụ
chuyên môn kỹ thuật thủy lợi, công tác quan trắc, đo đạc, lưu trữ tài liệu, hồ sơ quản lý
còn yếu kém dẫn đến công tác theo dõi, đánh giá tình trạng hoạt động của công trình
chưa chuẩn xác, thiếu kịp thời;
Công tác bảo vệ công trình chưa được quan tâm đúng mức, việc tuyên truyền vận động
và ý thức bảo vệ công trình thủy lợi của nhân dân còn hạn chế. Việc xâm phạm hành
lang bảo vệ công trình, đập phá lấy cắp vật tư, đào xẻ kênh lấy nước tùy tiện còn xảy
ra phổ biến;
Những hồ đập xây dựng từ những ngày mới giải phóng có kết cấu công trình dẫn nước
bằng đá xây, đến nay hư hỏng và xuống cấp trầm trọng. Hiện trạng có một hồ chứa,
đập đất bị lún, chiều cao không còn đúng theo thiết kế ban đầu, các kết cấu xây đúc,
cống áp lực, cửa cống và thiết bị đóng mở bị hư hỏng nghiêm trọng, việc khắc phục
hết sức khó khăn và tốn kém;

Để đánh giá an toàn hồ chứa thì cần phải đưa ra một bộ tiêu chí đánh giá cụ thể cho
một công trình hồ chứa nào đó. Từ đó kiểm tra, phân tích, đánh giá hồ chứa đó có đảm
bảo an toàn theo các tiêu chí đặt ra hay không? Các tiêu chí phải tuân thủ theo các Quy
chuẩn, tiêu chuẩn đánh giá hiện hành.


Các tiêu chí đánh giá bao gồm 2 nhóm: Tiêu chí về kỹ thuật và tiêu chí về quản lý.
- Tiêu chí kỹ thuật:
+ Nhóm tiêu chí lũ: Mưa lũ; Thảm thực vật trong lòng hồ; Mực nước trước lũ; Chiều
rộng tràn nước của đường tràn; Vận hành cửa van.
+ Nhóm tiêu chí địa chất, địa chấn: Thấm ở nền công trình; Lún và chênh lệch lún ở
nền; Ổn định công trình và nền khi có động đất.
+ Nhóm tiêu chí thấm: Vị trí đường bão hòa; Ổn định thấm; Lưu lượng thấm; Độ đục
của nước thấm; Sự làm việc của thiết bị chống thấm và thiết bị thoát nước.
+ Nhóm tiêu chí kết cấu, ổn định: Ổn định mái đập (mái thượng lưu, mái hạ lưu);
Chuyển vị đứng; Chuyển vị ngang; Ứng suất trong đập; Nứt trong đập; Hư hỏng ở tràn
xả lũ nằm ở vai đập; Hư hỏng của cống ở trong thân đập.
Các nhóm tiêu chí ở trên đưa ra các kết quả đánh giá về an toàn đập một cách độc lập
theo từng tiêu chí. Bằng việc tổ hợp các nhóm tiêu chí, sẽ có kết quả đánh giá chung
về an toàn đập theo các nhóm tiêu chí.
- Tiêu chí quản lý:
+ Công tác vận hành đập: Sự tuân thủ của chủ đập trong việc thực hiện quy trình vận
hành và khai thác hồ chứa được duyệt; Lập mạng quan trắc khí tượng thủy văn để thu
thập số liệu chính xác; Lập sổ nhật ký vận hành đập; Lập và trình duyệt phương án
phòng chống bão lũ cho công trình, phương án cứu hộ đập khi xảy ra sự cố; Quản lý
vận hành an toàn đập và các công trình phụ trợ theo tiêu chuẩn hiện hành về quy trình
vận hành, khai thác và kiểm tra hồ chứa nước, về quản lý an toàn đập.
+ Công tác duy tu bảo dưỡng đập: Công tác duy tu bảo dưỡng thường xuyên đập, các
công trình phụ trợ, các thiết bị vận hành và thiết bị quan trắc an toàn đập, đảm bảo các
hạng mục công trình và thiết bị luôn ở trạng thái làm việc an toàn. Cần chú ý duy tu

các nước thù địch có chung lưu vực dòng sông ở thượng nguồn cũng có thể đe dọa vỡ
đập ở các hồ chứa thủy điện lớn hiện nay, đe dọa trực tiếp đến tính mạng hàng triệu
người dân Việt Nam.