LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Các thơng 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 cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào trước đây.
Đà Nẵng, tháng 02 năm 2017
Tác giả luận văn

Lê Văn Tuyến

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 cơ 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 cơng sức tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả có được kiến thức để hồn
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 cơ giáo, các chun gia và đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn./.

Đà Nẵng, tháng 02 năm 2017
Tác giả luận văn

Lê Văn Tuyến

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


2.2.1. Vị trí địa lý cơng trình........................................................................................ 34
2.2.2. Quy mơ và nhiệm vụ cơng trình......................................................................... 35
2.3. Đánh giá hiện trạng hồ chứa nước Khe Tân.......................................................... 38
2.3.1. Cơng trình dâng nước........................................................................................ 38
2.3.2. Cơng trình tháo lũ.............................................................................................. 43
2.3.3.Cơng tác quản lý................................................................................................. 44
2.4. Tính tốn các đặc trưng khí tượng, thủy văn và điều tiết lũ.................................. 45
2.4.1. Phương pháp tính và cơng cụ tính tốn.............................................................. 45
2.4.2. Cơ sở dữ liệu phục vụ tính tốn......................................................................... 45
2.4.3. Kết quả tính tốn................................................................................................ 46
2.5. Tính tốn, kiểm tra mức độ an tồn của cơng trình hồ chứa khe Tân....................51
2.5.1. Đối với cơng trình dâng nước............................................................................ 52
2.5.2. Đối với cơng 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
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO MỨC ĐỘ AN
TOÀN CHO HỒ CHỨA NƯỚC KHE TÂN KHI XẢY RA LŨ CỰC HẠN PMF....73
3.1. Cơ sở đề xuất giải pháp:........................................................................................ 73
3.1.1. Vì sao phải nâng cao mức độ an toàn:................................................................ 73
3.1.2. Các căn cứ để đề xuất giải pháp:........................................................................ 73
3.1.3. Tiêu chí lựa chọn giải pháp hợp lý..................................................................... 73
3.2. Giải pháp cơng trình:............................................................................................ 74
3.2.1. Nâng cao trình đỉnh đập, giữ nguyên tràn xả lũ:................................................ 74
3.2.2. Làm thêm tường chắn sóng, giữ nguyên tràn xả lũ:........................................... 75

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 cơng 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 tốn, kiểm tra thấm và ổn định đập chính...57
Hình 2.16: Mặt bằng hiện trạng tràn xả lũ...................................................................64
Hình 2.17: Cắt dọc hiện trạng tim tràn xả lũ................................................................65
Hình 2.18: Đường mực nước trên máng bên tràn Khe Tân..........................................67
Hình 2.19: Sơ đồ tính tốn đoạn có bề rộng khơng đổi................................................70
Hình 2.20: Đường mực nước trên dốc nước tràn Khe Tân...........................................71
Hình 3.1: Mơ phỏng phương án nâng cao trình đỉnh đập.............................................75
Hình 3.2: Làm thêm tường chắn sóng trên đỉnh đập....................................................76
Hình 3.3: Mở rộng tràn kết hợp làm thêm tràn xả sâu.................................................76
Hình 3.4: Nâng cao trình đỉnh đập kết hợp mở rộng tràn.............................................77
Hình 3.5: Mặt cắt ngang tràn mới có cửa van điều tiết lũ............................................78
Hình 3.6: Một số kiểu dạng tường chắn sóng trên đỉnh đập bằng BTCT.....................80
Hình 3.7: Mặt cắt dọc và cắt ngang tràn mới...............................................................81
Hình 3.8: Mặt cắt dọc và cắt ngang tràn mới...............................................................82
Hình 3.9: Mặt cắt tính tốn, kiểm tra sau khi nâng cao trình đỉnh đập.........................86


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.4: Tổng hợp dự tốn chi phí xây dựng cho giải pháp 2....................................84
Bảng 3.5: Trường hợp tính tốn kiểm tra an tồn đập sau khi áp dụng giải pháp........85
Bảng 3.6: Kết quả tính tốn kiểm tra thấm đập đất với các trường hợp lũ PMF..........86
Bảng 3.7: Kết quả tính tốn 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 tồn khi có lũ PMF .87
MỞ ĐẦU
1. Về tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay cả nước có 6.648 hồ chứa thủy lợi, trong đó có 560 hồ chứa lớn với dung tích
trên 3 triệu m3 hoặc đập cao trên 15m, 1.752 hồ chứa có dung tích từ 0,2 triệu m 3 đến 3
triệu m3 và 4.336 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m 3. Cả nước hiện nay còn
khoảng 1.150 hồ chứa bị hư hỏng xuống cấp ảnh hưởng đến khả năng xả lũ, cần phải
sửa chữa, nâng cấp.
Riêng tỉnh Quảng Nam hiện nay có 73 hồ chứa thủy lợi với tổng dung tích hữu ích xấp
xỉ 500 triệu m3 nước (trong đó hồ chứa nước thủy lợi Phú Ninh có dung tích là 344
triệu m3; hồ Khe Tân là 54 triệu m 3; hồ Việt An là 22,95 triệu m 3). Đa số các hồ chứa
được xây dựng từ năm 1990 trở về trước, do nguồn vốn đầu tư hạn chế, tài liệu khảo
sát về khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất,…..chưa đầy đủ và kinh phí bố trí cho
bảo trì, duy tu sửa chữa thường xun các cơng trình thủy lợi cịn nhiều hạn chế nên
cơng trình nhanh bị hư hỏng, xuống cấp.
Trong thời gian qua, một số cơng 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
Trị. Năm 2013, đập hồ chứa nước Ea Đrăng, dung tích 1,2 triệu m3, 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 khơng nằm
ngồi tình hình trên. Hồ khe Tân xây dựng từ năm 1985 hoàn thành năm 1989, như

Trước vấn đề nêu trên, học viên cần phải nghiên cứu:
Bên cạnh đó, việc thiết kế, xây dựng và quản lý vận hành còn tồn tại nhiều bất cập,
chưa đồng bộ cùng với sự phát triển dân cư, yêu cầu phát triển kinh tế, xã hội. Do đó,
yêu cầu kiểm tra, đánh giá mức độ an toàn hồ chứa khe Tân là cần thiết.
Với tầm quan trọng và tính cấp thiết như vậy, cùng với những kiến thức trong quá
trình học tập lớp Cao học chuyên ngành Xây dựng cơng trình thủy của trường Đại học
Thủy lợi, vì vậy học viên đã 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 để làm đề tài cho luận văn
tốt nghiệp.


2. Mục đích nghiên cứu:
Tính tốn kiểm tra mức độ an tồn của hiện trạng cơng trình hồ chứa nước Khe Tân
ứng với các tần suất lũ thiết kế, kiểm tra và lũ cực hạn PMF.
Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao mức độ an tồn cho cơng trình hồ chứa nước
Khe Tân khi xảy ra lũ cực hạn PMF trên cơ sở tính tốn thủy văn, điều tiết lũ, kiểm tra
thấm và ổn định cơng trình...
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
3.1. Đối tượng nghiên cứu:
Cơng 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 cơng 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 tốn;
- 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;

cơ bản phục vụ thiết kế, thi cơng như: Địa hình, địa chất, thủy văn, thiết bị thi công,
lực lượng kỹ thuật và nhất là đầu tư kinh phí khơng đủ nên chất lượng cơng trình
khơng tốt, mức độ an toàn rất thấp.


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 ni cá, cải tạo mơi trường;
- Hồ chứa xây dựng để tưới, phát điện là chính (có phịng 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 cơng trình:

b) Phân loại theo diện tích lưu vực:


c) Phân loại theo diện tích tưới:

d) Phân loại theo dung tích hồ:



nếu xảy ra sự cố hồ, đập thì thiệt hại lớn hơn nhiều so với lúc mới xây dựng hồ, đập.
1.1.4. Sự cố đối với các hồ chứa
- Sự cố ở lòng hồ: Do các khối đất sạt lở lớn đổ vào hồ chứa ở vùng gần đập.
Hiện tượng này tạo áp lực sóng nước lên cơng 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 tốn thủy văn sai, cửa đập tràn bị kẹt, lũ vượt tần suất
thiết kế, khơng có tràn xả lũ dự phịng, 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 cơng 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 khơng sạch lớp bồi tích, thi cơng chân khay, sân phủ kém dẫn đến
thủng, hỏng thiết bị chống thấm.


+ Thấm mạnh hoặc sủi nước ở vai đập, mang cơng trình: Do các ngun 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 khơng 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

+ Gãy cống: Gãy cống là do các nguyên nhân sau: Đánh giá sai địa chất nền cống, nền
cống bị thoái hoá, nền cống bị rỗng, thiết kế không đủ khả năng chịu lực (thành cống
mỏng, bố trí thép khơng đủ), thi cơng bê tơng khơng đảm bảo chất lượng, bê tơng thân
cống bị thối hố, 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 ngun nhân sau: Tính tốn sai chế độ thủy
lực trong cống; khẩu diện ống thơng khí không đủ lớn để khử chân không ở vùng sau
cửa cống, thiết kế khơng có biện pháp chống xói do dịng chảy trong cống có lưu tốc
lớn, chân khơng 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 khơng 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 ngun nhân: Thiết kế
khơng đảm bảo chất lượng (tính toán thiết kế sai, dẫn đến lựa chọn biến pháp công


trình sai), gia cơng, chế tạo, lắp đặt khơng 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 khơng được đầm
chặt, cống đặt trong hào sâu có vách dốc (khi đặt trong nền đá), khơng 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
TT

Loại sự cố


9.35

4

Thân của thiết bị tiêu năng của tràn bị hỏng

113

26.4

5

Cống lấy nước bị hỏng

77

17.99

6

Cửa van bị hỏng

16

3.74

428

100


Những hồ đập xây dựng từ những ngày mới giải phóng có kết cấu cơng 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 khơng cịn 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;
Cơng tác quản lý Nhà nước trong lĩnh vực thủy lợi ở cấp huyện, xã trong cịn nhiều bất
cập, nhiều nơi khơng có cán bộ có trình độ chun mơn nghiệp vụ thủy lợi.
1.2. Tổng quan về an tồn hồ chứa khi có lũ lớn.
1.2.1. An toàn hồ chứa
1.2.1.1. Thế nào là an toàn hồ chứa:


Hồ chứa được coi là an tồn, khi nó đảm bảo đầy đủ nhiệm vụ được giao trong trạng
thái làm việc ổn định bình thường của cả cụm đầu mối cũng như của từng hạng mục
cơng trình, kể cả khi xảy ra lũ lớn vượt thiết kế.
1.2.1.2. Các biểu hiện về mất an toàn hồ chứa:
Các biểu hiện về mất an toàn hồ chứa chủ yếu xảy ra với các hồ chứa hiện nay có các
biểu hiện như sau:
- Đập khơng đủ cao độ để chống lũ, bố trí cơng trình đầu mối chưa tuân theo các tiêu
chuẩn hiện hành, không đảm bảo chắn lũ lớn.
- Thấm qua nền, thân đập và vai đập gây xói ngầm hoặc sạt trượt mái hạ lưu, thấm hai
bên mang cống lấy nước;
- Thiết bị thốt nước thân đập làm việc khơng bình thường;
- Có hiện tượng sạt trượt mái thượng lưu, hạ lưu đập, mái đập không được bảo vệ;
- Tràn không đủ khả năng tháo lũ thiết kế và lũ PMF khi hạ du có dân cư đơng đúc,
cao trình đỉnh tường bên không đảm bảo chiều cao cần thiết để chắn nước;
- Tràn xả lũ và cống lấy nước qua nhiều năm vận hành đã bị xuống cấp, xói mịn,
khơng đủ khả năng điều tiết lũ u cầu;
- Cơng trình bị xâm hại do các tổ mối, hang chuột...mà không được phát hiện và xử lý
kịp thời, gây ra hư hỏng cho cơng trình, dẫn đến mất an tồn;

vận hành an toàn đập và các cơng 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 tồn đập.
+ Cơng tác duy tu bảo dưỡng đập: Công tác duy tu bảo dưỡng thường xun đập, các
cơng trình phụ trợ, các thiết bị vận hành và thiết bị quan trắc an tồn đập, đảm bảo các
hạng mục cơng trình và thiết bị ln ở trạng thái làm việc an tồn. Cần chú ý duy tu
bảo dưỡng cả những thiết bị, phụ kiện dự trữ, dự phịng; Lập quy trình bảo trì đập và
các cơng trình phụ trợ; Thống kê ghi chép và mơ tả đầy đủ tình trạng các hạng mục.
+ Cơng tác kiểm tra, kiểm định, quan trắc an tồn đập: Kiểm tra, kiểm định đập (cả
đập chính, đập phụ) và các cơng trình xả nước, cơng trình lấy nước theo chế độ; Quan


trắc an tồn đập theo quy trình vận hành, khai thác và kiểm tra hồ chứa do tư vấn thiết
kế lập; Chỉnh biên, lưu trữ tài liệu kiểm tra, kiểm định, quan trắc.
+ Các cơng trình phục vụ cơng tác quản lý vận hành: Nhà quản lý; Nhà làm việc, hội
trường; Đường quản lý cơng trình; Phương tiện vật tư, trang thiết bị dự phịng.
+ Ngồi ra các tiêu chí đánh giá còn phải dự trên cơ sở đánh giá nhanh sơ bộ hiện
trạng cơng trình bằng quan sát thực tế tại thực địa, nhật ký theo dõi cơng trình.
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn hồ chứa
1.2.2.1. Yếu tố tự nhiên:
Yếu tố tự nhiên gây ra thiên tai khốc liệt ảnh hưởng trực tiếp đến sự an tồn của hồ
chứa. Đó là: dịng chảy lũ đặc biệt lớn, bão to, động đất mạnh, lở núi, sạt mái, hoạt
động địa chấn v.v…tạo ra nguy cơ mất an toàn hồ chứa và ảnh hưởng đến tính mạng,
tài sản của người dân sống ở hạ du cơng trình.
1.2.2.2. Yếu tố kinh tế xã hội:
Để xây dựng hồ chứa phục vụ lợi ích của con người cần có nguồn kinh phí để thực
hiện các bước từ thiết kế đến thi công và duy trì quản lý vận hành một cách đầy đủ và
bài bản. Kinh tế phát triển thì khoa học kỹ thuật phát triển, nhận thưc con người phát
triển theo, từ đó sẽ đầu tư xây dựng hồ chứa theo hướng bền vững hơn, an toàn hơn.
Cùng với sự phát triển về kinh tế hiện nay thì dân số cũng tăng lên đòi hỏi nhu cầu
nguồn nước ngày càng lớn phục vụ phục vụ phát triển các ngành kinh tế của đất nước.