MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của Đề tài: Bình Định là một tỉnh ven biển Nam Trung bộ, nằm ở tọa độ từ 13 042' đến 14042' Vĩ độ Bắc và 108039' đến 109022' Kinh độ Đông, có diện tích tự nhiên 6.026 km2, bao gồm thành phố Quy Nhơn và 10 huyện, thị xã với dân số khoảng 1,6 triệu ngƣời. Phía bắc giáp Quảng Ngãi, phía Nam giáp Phú Yên, phía Tây giáp Gia Lai và phía Đông giáp Biển Đông. Bình Định cách thủ đô Hà Nội 1.065 km và cách thành phố Hồ Chí Minh 680 km.
Là một trong 5 tỉnh nằm trong vùng trọng điểm kinh tế Nam Trung Bộ với địa lý quan trọng trong giao lƣu phát triển kinh tế xã hội, vị trí vai trò quan trọng trong bảo vệ an ninh quốc phòng. Bình Định có vị trí trung tâm trên các tuyến giao lƣu quốc tế và liên vùng tuyến trục Bắc - Nam và hành lang Đông - Tây của Miền Trung với hệ thống giao thông tƣơng đối phát triển với tuyến đƣờng sắt Bắc Nam, tuyến đƣờng bộ QL 1A và QL 19, sân bay Phù Cát và cảng Quy Nhơn. - Trên địa bàn tỉnh Bình Định có 165 đập hồ chứa nƣớc thủy lợi. Trong đó: + Có 05 hồ chứa có dung tích trên 10 triệu m3 gồm: hồ Vạn Hội – huyện Hoài Ân, hồ Hội Sơn - huyện Phù Cát, hồ Thuận Ninh – huyện Tây Sơn, hồ Núi Một - huyện An Nhơn và hồ Định Bình - huyện Vĩnh Thạnh.
+ Có 04 hồ chứa có dung tích từ (5 – 10) triệu m3 gồm: Hồ Thạch Khê - huyện Hoài Ân, hồ Mỹ Bình – huyện Hoài Nhơn, hồ Hội Khánh – huyện Phù Mỹ và hồ Diêm Tiêu – huyện Phù Mỹ. + Có 47 hồ chứa có dung tích từ (1 – 5) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ; huyện Hoài Ân 08 hồ; huyện Hoài Nhơn 08 hồ; huyện Phù Mỹ 11 hồ; huyện Vĩnh Thạnh 03 hồ; huyện Phù Cát 07 hồ; huyện Tây Sơn 02 hồ; huyện An Nhơn 01 hồ; huyện Vân Canh 04 hồ; Thành phố Quy Nhơn 01 hồ. 1 + Có 68 hồ chứa có dung tích từ (0,2 – 1) triệu m3, gồm: huyện An Lão 02 hồ; huyện Hoài Ân 13 hồ; ; huyện Hoài Nhơn 09 hồ; huyện Phù Mỹ 32 hồ; huyện Phù Cát 14 hồ; huyện Tây Sơn 12 hồ; huyện Vân Canh 01 hồ; huyện Tuy Phƣớc 04 hồ. + Còn lại 38 hồ chứa có dung tích nhỏ hơn 0,2 triệu m3.
+ Có 38 hồ chứa có chiều cao đập trên 15m. Các hồ đập nhỏ trên địa bàn tỉnh phần lớn đƣợc xây dựng từ những năm 80, có hệ số thiết kế tƣới, tiêu thấp và tần suất tính phòng lũ chƣa xét đến yếu tố ảnh hƣởng bởi biến đổi khí hậu; thiếu kinh phí nên xây dựng không hoàn chỉnh từ đầu mối đến kênh mƣơng, thiết bị lạc hậu, chắp vá nên hiện nay bị xuống cấp nghiêm trọng, mặt đập, mái thƣợng và hạ lƣu chƣa đƣợc gia cố, thân móng đập bị thấm nƣớc, cống lấy nƣớc bị rò rỉ, tràn xả lũ bị xói lở do chƣa đƣợc gia cố, lòng hồ bị bồi lấp nên khả năng trữ nƣớc và khả năng đảm bảo an toàn hồ đập thấp. Toàn tỉnh có 38 đập có hiện tƣợng thấm nƣớc; đập trƣợt mái, sạt trƣợt vai đập; bị lún; bị xói lở hạ lƣu… dự kiến đƣa vào chƣơng trình Sửa chữa An toàn đập của Chính phủ do WB tài trợ, trong đó có Hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận. Nghiên cứu biện pháp xử lý hợp lý thấm qua nền và thân đập hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận là một trong những yêu cầu quan trọng trong thiết kế, thi công công trình và yêu cầu thực tế của địa phƣơng hiện nay.
Việc hiểu biết đầy đủ về những đặc tính, điều kiện ứng dụng, biện pháp chống thấm khi thiết kế, thi công sẽ góp phần đảm bảo sự làm việc ổn định của các công trình xây dựng đặc biệt các công trình hồ chứa. Đề tài “Nghiên cứu giải pháp hợp lý xử lý thấm qua nền và thân đập đất của hồ chứa vừa và nhỏ ở tỉnh Bình Định, ứng dụng cho công trình hồ chứa nước Mỹ Thuận” tập trung phân tích các đặc tính của đất, các yếu tố gây thấm, những biến dạng của công trình, các nguy cơ hiện hữu… ; Nghiên cứu và đề xuất giải pháp xử lý, thi công để đảm bảo ổn định cho công trình. Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong điều kiện hiện nay khi hệ thống Đập đất của tỉnh Bình Định có chủ trƣơng mở rộng, nâng cấp để ứng phó với biến đổi khí hậu. Trong đó phải kể tới tác động rõ rệt nhất là lƣợng mƣa có cƣờng độ mƣa tăng dần và mƣa tập trung, gây nên các trận lũ 2 lớn, bất thƣờng, vƣợt tần suất thiết kế … điều này mang lại nhiều tác động bất lợi đối với sự an toàn của các hồ chứa trên địa bàn tỉnh.
Mục đích của Đề tài: Nghiên cứu các yếu tố tác động đến sự hình thành dòng thấm, chế độ thấm nhƣ quá trình khảo sát, thiết kế, thi công để xác định nguyên nhân chính dẫn đến sự cố thấm qua đập. Cơ sở khoa học và thực tiễn của các giải pháp xử lý thấm qua nền đập đất, ƣu nhƣợc điểm và phạm vi ứng dụng từng giải pháp; Tính toán biện pháp xử lý đảm bảo ổn định thấm cho đập đất ở hồ chứa vừa và nhỏ bằng phần mềm Seep/w. Lựa chọn đƣợc giải pháp hợp lý cho việc xử lý thấm qua nền và thân đập đất của Hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận, tỉnh Bình Định. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu: a) Cách tiếp cận: - Thông qua việc nghiên cứu các sự cố về đập, các tài liệu của một số cơ quan Nghiên cứu, Khảo sát Thiết kế, Thi công và Quản lý xây dựng loại đập đắp bằng vật liệu địa phƣơng khu vực Miền Trung.
- Khảo sát, nghiên cứu thực địa tại hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận, tỉnh Bình Định. b) Phƣơng pháp nghiên cứu: - Tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có qua việc điều tra thu thập các đập vật liệu địa phƣơng đã xây dựng xảy sự cố và xử lý thấm thành công trong khu vực nghiên cứu. - Dùng phƣơng pháp phần tử hữu hạn để phân tích kiểm tra thấm : Sử dụng phần mềm Seep/w. - Tính toán cụ thể thông qua việc so sánh kết quả tìm đƣợc của phƣơng pháp chọn.
Kết quả đạt đƣợc: - Tìm ra đƣợc các nguyên nhân hƣ hỏng gây mất an toàn cho các công trình hồ chứa vừa và nhỏ ở tỉnh Bình Định qua việc so sánh, đánh giá, phân tích đƣợc mức độ an toàn của các công trình đã đƣợc xây dựng; - Lƣ̣a cho ̣n hình thức kết cấu, giải pháp thiết kế và công nghệ thi công xử lý phù hợp với điều kiện công trình tại Bình Định; - Đề xuất cơ sở khoa học hoặc công nghệ xử lý mất nƣớc qua nền và thân đập phù hợp với địa chất chung của Bình Định; - Vận dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế, thi công sữa chữa hồ chứa nƣớc Mỹ Thuận, tỉnh Bình Định. ---------oo0oo--------- 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP ĐẤT VÀ THẤM QUA NỀN, THÂN ĐẬP ĐẤT 1.1 Khái quát chung về tình hình xây dựng đập vâ ̣t liêụ điạ phƣơng Đập vật liệu địa phƣơng là loại đập đƣợc xây dựng bằng các loại đất đá hiện có ở vùng xây dựng nhƣ: sét, á sét, á cát, cát, sỏi… Đập đất - đá có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng cơ giới hoá cao khi thi công và thƣờng có giá thành thấp nên là loại đập đƣợc ứng dụng rộng rãi nhất trong hầu hết các nƣớc trên thế giới. Đập đất - đá là loại đập không tràn, có nhiệm vụ dâng nƣớc và giữ nƣớc trong các hồ chứa hoặc cùng với các loại đập và công trình khác tham gia nhiệm vụ dâng nƣớc trong các hệ thống thuỷ lợi, thuỷ điện…[1].1 Trên thế giới Hồ chứa nƣớc trên thế giới đƣợc xây dựng và phát triển rất đa dạng, phong phú. Đến nay trên thế giới đã xây dựng hơn 1.400 hồ có dung tích hơn 100 triệu mét khối nƣớc mỗi hồ với tổng dung tích các hồ là 4.200 tỷ mét khối.
Theo tiêu chí phân loại của Ủy ban Quốc tế về đập lớn (ICOLD), hồ có dung tích từ một triệu mét khối nƣớc trở lên hoặc chiều cao đập trên 15 mét, thuộc loại hồ đập lớn. Hình 1-1 Biểu đồ phân bố hồ đập lớn trên thế giới 5 Hiện thế giới có hơn 45.000 hồ đập lớn.340 hồ, Bắc và Trung Mỹ có 8.010 hồ, Tây Âu có 4.227 hồ, Đông Âu có 1.203 hồ, châu Phi 1.260 hồ, châu Đại Dƣơng 577 hồ. Đứng đầu danh sách các nƣớc có nhiều hồ là Trung Quốc (22.291 hồ), Nhật Bản (2.675 hồ), Tây Ban Nha (1. Xây dựng và sử dụng hồ chứa nƣớc trên thế giới đã trải qua lịch sử phát triển lâu đời.
Cách đây hơn 6 nghìn năm ngƣời Trung Quốc và Ai Cập đã biết sử dụng vật liệu tại chỗ để đắp đập ngăn sông suối tạo thành hồ chứa. Thời kỳ cổ đại, hồ Vicinity tại Menphis thuộc thung lũng sông Nin (Ai Cập) có xây đập đá đổ cao 15 m, dài 45 m. Trong khoảng 4 nghìn năm Trƣớc Công nguyên, cùng với sự phát triển rực rỡ của các nền văn minh cổ đại Ai Cập, Trung Quốc, Hy Lạp, La Mã, Ấn Độ. kỹ thuật xây dựng hồ đập trên thế giới cũng không ngừng phát triển.
Ngƣời Nam Tƣ xây dựng đập Mardook ở thung lũng sông Tigris. Ngƣời Saba xây đập đá đổ Marib cao 32,5 m dài 3200 m. Đến nay, thực tế phát triển xây dựng các hồ chứa nƣớc lớn trên thế giới đã đƣợc khẳng định mục đích và yêu cầu sử dụng của mỗi hồ trong từng khu vực đối với từng quốc gia là khác nhau.1 Đập Nurek ở Tajikistan cao 310m, hiện là đập đất cao nhất thế giới (nguồn Internet) 6 Trong thế kỷ XX, xây dựng đập tạo hồ chứa phát triển mạnh cả về số lƣợng và quy mô, hình thức. Cứ 10 năm sau, số lƣợng đập hồ đƣợc xây dựng nhiều hơn tổng số các đập hồ của các năm trƣớc đó.
Chiều cao đập từ chỗ vài mét của buổi ban đầu, đến chiều cao đập lên tới 10 m 15 m (ở thế kỷ XV), đến 200 m (ở thế kỷ XX), rồi đến trên 300 m nhƣ hiện nay. Từ chỗ đập bằng vật liệu địa phƣơng đến đập bằng bê tông, bê tông trọng lực, đập vòm, đập trụ chống, đập liên vòm. Từ đập bê tông thƣờng đến đập bê tông đầm lăn. Bảng 1-1 Số lượng đập vật liệu địa phương ở các nước trên thế giới (nguồn internet) STT Tên nƣớc Số lƣợng STT Tên nƣớc Số lƣợng 1 Trung Quốc 22.575 18 CHLB Đức 3113 3 Ấn Độ 1.
