




ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THANH HÙNG

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH NÂNG
CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA HÓC
XOÀI, TỈNH QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã ngành: 8580202

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Đà Nẵng – năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA







Ngãi” làm đề tài nghiên cứu luận văn Thạc sĩ.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu của đề tài là đề xuất những giải pháp công trình để
nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa Hóc Xoài, nhằm đáp ứng nhu
cầu cấp nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt.
- Đảm bảo an toàn, ổn định trong quá trình vận hành khai thác.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng hệ thống đầu mối hồ chứa nước Hóc Xoài
nhằm thực hiện nhiệm vụ chính cấp nước cho nông nghiệp, sinh
hoạt.
- Đánh giá lại hiện trạng nguồn nước, cụm công trình đầu mối
của hệ thống thuỷ lợi hồ Hóc Xoài.
- Tính toán cân bằng nước trên hệ thống hồ chứa Hóc Xoài.
- Đề xuất các giải pháp hợp lý nhằm nâng cao dung tích hữu ích
hồ chứa nước Hóc Xoài.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là hệ thống các hạng mục
công trình đầu mối hồ chứa nước Hóc Xoài.


2
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn là trên cơ sở số liệu dùng
nước hiện tại và nhu cầu sử dụng nước giai đoạn 2020-2030. Từ đó,
phân tích, đánh giá đề xuất các giải pháp thích hợp để nâng cao dung
tích hữu ích hồ chứa nước Hóc Xoài.
4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận

Hầu, Huân Phong, Mạch Điều, Ông Tới, Hóc Sầm, Biều Qua, Hố
Cả; Số hồ còn lại đều có dung tích dưới 10 triệu m3.
1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
1.2.1. Vị trí địa lý
Huyện Tư Nghĩa cách trung tâm hành chính tỉnh Quảng Ngãi 6
km về phía Nam.

Hình 1. 1: Bản đồ hành chính huyện Tư Nghĩa
1.2.2. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên và kinh tế xã hội
Toàn huyện có 03 hồ chứa nước, trong đó: 01 hồ loại vừa (hồ
Hóc Xoài) và 02 hồ chứa loại nhỏ. Ngoài các hồ chứa còn có 09 đập
dâng và 20 trạm bơm điện loại nhỏ, hàng năm cấp nước tưới phục vụ
cho 4.169 ha/vụ. Năng lực tưới thực tế đạt trên 95% trên tổng diện
tích sản xuất.


4
1.2.4. Hiện trạng các công trình thủy lợi trong vùng nghiên cứu
Trong vùng nghiên cứu là các xã Nghĩa Thọ, Nghĩa Thắng,
Nghĩa Thuận được hưởng lợi từ hồ chứa nước Hóc Xoài hiện có 09
công trình tưới, trong đó có 03 hồ chứa, 04 đập dâng và 02 trạm
bơm. Bên cạnh đó có hệ thống kênh tưới hưởng lợi từ nguồn nước
Thạch Nham và các hồ chứa, đập dâng là 30 tuyến kênh với tổng
chiều dài 28,5 km.
1.2.4.1. Hệ thống các hồ đập
Nhìn chung năng lực cấp nước của các hồ đập chưa đảm bảo
nhu cầu sử dụng hiện tại. Về tưới, vẫn còn khoảng 10% diện tích đất
lúa vụ Hè thu của các xã cuối nguồn nước hồ Hóc Xoài như: Nghĩa
Thuận và Nghĩa Thắng; nguồn nước đập dâng Ruộng Ngót không
đảm bảo tưới cho một số diện tích của Nghĩa Thọ. Các nhiệm vụ cấp

HỒ
CHỨA

ĐẬP ĐẤT

TRÀN XẢ
LŨ

TT

THÔNG SỐ

ĐVT

Hồ chứa nƣớc
Hóc Xoài

km2

8,72

1

Diện tích lưu vực

2

Mực nước dâng gia cường

m


103m3

1.432,11

7

Dung tích chết

103m3

120,25

8

Công trình đầu mối

Cấp

II

1

Hình thức Đập đất

2

Cao trình đỉnh đập

m


1

Hình thức Tràn

2

Cao trình ngưỡng tràn

m

46,20

3

Cột nước tràn lớn nhất

m

2,80

4

Bề rộng tràn

m

25,00

5

Hình thức tiêu năng

Tiêu năng hố xói

1

Cao trình ngưỡng cống

m

35,10

2

Khẩu diện cống (ống thép bọc BTCT)

m

Ø0,6

3

Lưu lượng thiết kế

m3/s

0,257

4



8
chứa, biểu thị bằng các đặc trưng lưu lượng (Qo), mođun dòng chảy
(Mo), lớp dòng chảy (Yo) và tổng lượng dòng chảy (Wo) trung bình
nhiều năm. Lưu lượng dòng chảy năm thiết kế tính trên đường tần
suất lưu lượng dòng chảy năm ứng với năm ít nước P = 75%.
Hồ Hóc Xoài có lưu vực nhỏ, lũ lên xuống rất nhanh nên có thể
dùng phương pháp hình học đơn giản dạng tam giác để tính toán
đường quá trình lũ thiết kế cho hồ chứa.
Qmaxp
Wp (106m³) Tlũ (giờ) Tlên (giờ)
Txuống
(m³/s)
(giờ)
293
3.96
7.5
2.5
5
Quá trình lũ lưu vực hồ Hóc Xoài
Stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9

175.80
5.0
146.50
5.3
117.20
6.0
87.90
6.3
58.60
7.0
29.30
7.3
0.00

Qlũ(0.2%)
(m³/s)
0.00
74.40
148.80
223.20
297.60
372.00
334.80
297.60
260.40
223.20
186.00
148.80
111.60
74.40

150

Tên xã
Nghĩa Thọ
Nghĩa Thắng
Nghĩa Thuận
Tổng cộng

Diện
tích
mía
(ha)
0
20
15
35

Diện
tích
màu
(ha)
10
20
20
50

Tổng
cộng
(ha)


IV
330.0
0.127

V
433.58
0.162

VI
470.00
0.181

VII
415.00
0.155

VIII
195.00
0.073

IX
0.00
0.000

X
0.00
0.000

XI
202.37

V

VI

VII

VIII

Qtưới

0,064 0,183

0,178

0,127

0,162

0,181

0,155 0,073

QSH

0,002 0,002

0,002

0,002


0,064 0,105

0,002

0,002 0,002

0,002

0,002

0,157 0,075

0,002 0,002

0,078

0,066 0,107

m3/ ngày đêm

0,002

5,184 5,357 207,55 176,79 3.371,38

2.1.4. Tổng hợp nhiệm vụ của công trình
TT Nhu cầu dùng nước
Đơn vị
Trước khi
nâng cấp
1 Diện tích tưới

Căn cứ vào lưu lượng nước đến ứng với tần suất thiết kế của
hồ Hóc Xoài là 0,322m3/s so với lưu lượng yêu cầu trung bình năm
là 0,107m3/s có thể xác định được chế độ điều tiết hồ Hóc Xoài là
chế độ điều tiết năm.


11
2.2.3. Xác định mực nước chết
Mực nước chết được sử dụng trong tính toán là mực nước chết
đang được sử dụng theo quy trình vận hành hồ chứa, có cao trình quy
về cao độ chuẩn Quốc gia là: 36,13m.
2.2.4. Điều tiết hồ chứa
Trên cơ sở các tài liệu, các đặc trưng thủy văn đã tính toán được
như dòng chảy đến tuyến công trình, yêu cầu nước tưới của các
ngành kinh tế, tổn thất bốc hơi phụ thêm của hồ chứa, đường đặc tính
hồ chứa… tiến hành tính toán cân bằng nước theo phương pháp điều
tiết năm điển hình.
Kết quả tính toán cân bằng nước theo Bảng 2. 2
Với kết quả tính trên, cao trình mực nước dâng bình thường của
hồ Hóc Xoài sau sửa chữa, nâng cấp là 46,98m
Tính toán điều tiết hồ chứa tìm ra mực nước dâng bình thường
tối thiểu đáp ứng nhu cầu nước đã tính ở trên, kết quả như bảng sau:
Bảng 2. 3: Các thông số hồ chứa sau khi nâng cấp
TT
Thông số hồ chứa
Đơn vị
Trị số
1

Cao trình mực nước chết

106m3

1,610

1,730

2.3. Các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa
2.3.1. Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu độ tràn.
Nội dung giải pháp: Nâng cao trình ngưỡng tràn để tăng dung
tích đảm bảo nhu cầu cấp nước và mở rộng khẩu độ tràn để tăng khả
năng tháo của tràn nhằm giảm cột nước tràn khống chế MNLTK.
2.3.2. Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp nâng cao đỉnh đập
Nội dung giải pháp: Khi giữ nguyên khẩu độ và hình thức tràn.


12
Việc nâng cao trình ngưỡng tràn để tăng dung tích hữu ích sẽ dẫn
đến làm tăng MNLTK như vậy cần phải nâng cao trình đỉnh đập.
2.3.3. Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ
Nội dung giải pháp: Nâng cao ngưỡng tràn cũ để nâng cao
được MNDBT thì dung tích hữu ích sẽ tăng lên, nhưng nếu không
thay đổi hình thức tràn hay ngưỡng tràn thì mực nước lũ cũng sẽ tăng
lên như vậy quy mô của công trình tháo lũ sẽ không đủ tải với lũ
thiết kế như vậy ta phải đồng thời làm thêm tràn phụ ở bên cạnh tràn
cũ hay ở vị trí khác có điều kiện địa hình, địa chất thuận lợi, để đảm
bảo tăng MNDBT nhưng mực nước lũ không tăng so với tràn cũ.
2.3.4. Hạ thấp ngưỡng tràn, bố trí cửa van mới có cao trình đỉnh
cửa cao hơn ngưỡng tràn cũ
Nội dung giải pháp: Nâng cao ngưỡng tràn để tăng dung tích hữa
ích nhưng không thay đổi chiều rộng cửa, hình thức ngưỡng tràn để

Từ những phân tích ở trên tác giả xét thấy giải pháp 2.3.5 có
tính khả thi cao nhất. Vậy tác giả lựa chọn giải pháp nâng cao dung
tích hữu ích hồ chứa nước Hóc Xoài bằng giải pháp giữ nguyên khẩu
độ tràn cũ và nâng cao ngưỡng tràn bằng đập cao su để nghiên cứu.


14
Chƣơng 3: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT CHO PHƢƠNG ÁN CHỌN
3.1. Tính toán điều tiết lũ, xác định lại khả năng tháo của đập tràn
3.1.1. Tần suất tính toán lũ
- Tần suất tính toán lũ thiết kế chính vụ theo quy phạm là 1,0%
- Tần suất tính toán lũ kiểm tra chính vụ là 0,2%
3.1.2. Tính toán điều tiết lũ
* Trường hợp tính toán lũ thiết kế:
- Cao trình ngưỡng tràn: Zng = 46,20m
- Tràn xả lũ: Btr = 25m
- Hệ số lưu lượng: m = 0,42
* Trường hợp tính toán lũ kiểm tra:
- Cao trình ngưỡng tràn: Zng = 46,20m
- Tràn xả lũ: Btr = 25m
- Hệ số lưu lượng: m = 0,42
* Công thức tính toán
Công thức sử dụng trong tính toán điều lũ:

Q  m.Btr 2 g H 03/2 (3-1)
Bảng 3. 1: Tổng hợp kết quả tính toán điều tiết lũ
P%
1%
0,2%
Qđến max (m3/s)

lũ cao nhất là: 49,50m, thấp hơn cao độ đỉnh đập hiện tại (50,08m),
không gây tràn đập chính, đảm bảo an toàn.


15
3.2. Xác định quy mô công trình
Theo kết luận đánh gía hiện trạng công trình trong Chương 2, và
quy mô hồ theo nhiệm vụ cấp nước cho sinh hoạt, hồ chứa nước Hóc
Xoài phải tăng thêm dung tích 178.000 m3, dẫn đến phải nâng mức
nước dâng bình thường lên thêm 0,8m, sẽ ảnh hưởng đến các hạng
mục của công trình đầu mối.
Tần suất đảm bảo cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và sinh
hoạt ghi trong (bảng 2.5). Từ các lượng nước dùng và tần suất đảm
bảo của các ngành, tần suất đảm bảo chung của công trình là 75%.
Tần suất chống lũ
+ Trường hợp thiết kế: p = 1%.
+ Trường hợp kiểm tra: p = 0,2%.
3.2.1. Cấp công trình và các tiêu chuẩn áp dụng
Cấp công trình và các tiêu chuẩn thiết kế xác định theo QCVN
04-05: 2012/BNNPTNT. Chọn công trình thuộc cấp II - công trình
thủy lợi.
3.2.2. Xác định cao trình đỉnh đập
Các thông số cơ bản :
+ MNDBT
: 46,98 m
+ MNLTK
: 49,00 m
+ MNLKT
: 49,50 m
+ MNC


0,2

Cao trình đỉnh đập là tổng của cao trình mức nước tính toán
trong hồ và độ vượt cao của đỉnh đập, tính theo công thức:
Zđ = Zh + hđ
(3-2)
* Tính toán xác định cao trình đỉnh đập:
Bảng 3. 3: Cao trình đỉnh đập trường hợp không nâng ngưỡng đập
tràn
Trường hợp MNTL h (m) hsl1% (m) a (m)
(m)
MNDBT
46,98 0,0025
0,209
0,70
MNLTK

49,00

MNLKT

49,50

0,0008

0,139

 đỉnh đập (m)
47,89

b) Tính ổn định: Tính toán ổn định trượt nhằm đảm bảo đập đất
không bị phá hoại do các ứng suất cắt gây trượt phát sinh từ thân đập
hoặc từ thân đập và nền đập của tải trọng bản thân đập, áp lực nước
lổ rỗng và các ngoại lực. Căn cứ vào kết quả tính toán, để đề xuất các
giải pháp xử lý đối với những vấn đề phức tạp về địa chất công trình,
nhằm đảm bảo công trình làm việc ổn định trong mọi điều kiện.
Bảng 3. 4: Hệ số an toàn ổn định trượt mái đập
Hệ số an toàn cho phép
Bình thường
Đặc biệt
[K]

1,30

1,10

Građient thấm cho phép tại cửa ra mái hạ lưu đập với đất đắp
thân đập là đất á sét, [Jk]cp = 0,75.
3.2.3.2. Phương pháp tính toán
Kết hợp với các tài liệu thu thập về địa chất công trình và địa
chất thủy văn, kết quả tính toán ổn định mái đập bằng bộ phần mềm
GeoStudio với 2 modun SEEP/W và SLOPE/W, Kiểm tra thấm và
ổn định mái đập với 2 trường hợp mặt cắt tại K0+098 (sườn đồi) và
mặt cắt tại K0+164 (lòng sông).
* Trường hợp tính toán:
- Trường hợp 1: Thượng lưu ở MNDBT là 46,98m và hạ lưu
không có nước;
- Trường hợp 2: Thượng lưu ở MNLTK là 49,00m hạ lưu có
nước H= 1,0m;


21

Hình 3. 7: Tính thấm cho mặt cắt tại K0+164 (lòng sông)- Trường hợp 2
Thượng lưu MNLTK: 49,00m - Hạ lưu có nước H=1,0m

Hình 3. 8: Tính ổn định cho mặt cắt tại K0+164 (lòng sông)- Trường hợp 2
Thượng lưu MNLTK: 49,00m - Hạ lưu có nước H=1,0m
3.2.3.4. Kết quả tính toán:
Kết quả tính toán thấm và tính toán ổn định trượt mái như
bảng sau:


22
Bảng 3.5: Tổng hợp kết quả tính toán thấm và ổn định khi nâng
MNDBT lên 0,8m
Theo tiêu chí thấm
q
Jmax
Jcp
3
(m /s-m)
-6
0,65
0,75
5,61. 10

Trường
hợp

MN TL

0

6,77. 10

2

49,00

1,0

8,92. 10

Mặt cắt

Ổn định
Kmin

Kcp

1,966

1,3

-6

0,75

0,75

1,879

cứu giải pháp để xử lý thấm.
- Đối với kết quả tính ổn định: Hệ số ổn định của đập cao hơn
hệ số an toàn cho phép. Đập đảm bảo an toàn.


23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết quả đạt đƣợc và những tồn tại hạn chế.
1.1.Kết quả đạt đƣợc.
Luận văn đã nêu lên được tổng quan về hệ thống các công trình
thủy lợi trong vùng nghiên cứu. Đánh giá được hiện trạng nguồn
nước của hồ chứa nước Hóc Xoài, nhu cầu dùng nước tưới phục vụ
sản xuất nông nghiệp và cấp nước sinh hoạt. Đánh giá được những
vấn đề còn tồn tại, những hư hỏng cũng như nguyên nhân hư hỏng
đối với hồ chứa nước Hóc Xoài. Từ đó đưa ra những giải pháp để
nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa Hóc Xoài nói riêng và các hồ
chứa khác trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi nói chung;
- Đánh giá được hiệu quả của việc nâng dung tích hữu ích hồ
chứa. Nghiên cứu các giải pháp tích nước để phục vụ nhu cầu dùng
nước cho phát triển kinh tế xã hội;
- Nghiên cứu nhiều giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ
chứa đã có, để từ đó phân tích lựa chọn giải pháp tối ưu áp dụng cho
từng công trình cụ thể mà từ trước đến nay trên địa bàn tỉnh Quảng
Ngãi chưa thực hiện;
- Quá trình nghiên cứu Luận văn đã đưa ra được giải pháp hợp
lý nâng cao dung tích hữu ích cho hồ chứa nước Hóc Xoài đó là: giữ
nguyên khẩu độ tràn cũ và nâng cao ngưỡng tràn bằng đập cao su để
nâng cao dung tích hữu ích của hồ. Tận dụng tối đa kết cấu công
trình cũ, đảm bảo được khả năng tháo lũ theo thiết kế.
1.2.Những tồn tại và hạn chế của luận văn