CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 1.1 Đặc điểm về dự án đầu tư xây dựng công trình thủy lợi 1.1 Công trình thủy lợi 1.1 Khái niệm về công trình thủy lợi “Công trình thủy lợi (CTTL) là công trình thuộc kết cấu hạ tầng nhằm khai thác mặt lợi của nước; phòng, chống tác hại do nước gây ra, bảo vệ môi trường và cân bằng sinh thái, bao gồm: hồ chứa nước, đập, cống, trạm bơm, giếng, đường ống dẫn nước, kênh, công trình trên kênh và bờ bao các loại”. [2] “Hệ thống công trình thủy lợi bao gồm các công trình thủy lợi có liên quan trực tiếp với nhau về mặt khai thác và bảo vệ trong một khu vực nhất định”.2 Đặc điểm của công trình thủy lợi Khác với việc xây dựng các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp thi công các CTTL có đặc điểm sau [4]: Khối lượng thi công lớn Tính chất chung của các CTTL là lợi dụng các mặt có lợi của nguồn nước như làm vận tải, nuôi cá, tưới, tiêu…mỗi công trình chính bao gồm nhiều công đơn vị như đập, tràn, cống, kênh mương, trạm thuỷ điện v. mỗi công trình đơn vị lại có nhiều loại, nhiều kiểu làm bằng các vật liệu khác nhau như đất, đá, bê tông, sắt, thép v. với tổng khối lượng rất lớn có khi hàng trăm ngàn, triệu m3.
Ví dụ: CTTL Phú Ninh công tác đất riêng công trình đập đất đầu mối V = 2,5.106 m3 CTTL Sông Đà đập đất đổ 27. 106 m3 hay CTTL Âu tàu Sông Đà 2,2. Chất lượng cao CTTL yêu cầu phải ổn định, bền lâu, an toàn tuyệt đối trong quá trình khai thác. Do đó phải thoả mãn yêu cầu sau: chống lật, lún, nứt nẻ, chống thấm, chống xâm thực tốt, xây lắp với độ chính xác cao….
Thi công trong điều kiện khó khăn 3 Công tác thi công CTTL tiến hành phần lớn trên lòng sông suối, địa hình chật hẹp, mấp mô, địa chất xấu và chịu ảnh hưởng của nước mưa, ngầm, thấm do đó thi công rất khó khăn, xa dân cư, điều kiện kinh tế chưa phát triển. Thời gian thi công hạn chế CTTL thường phải xây dựng lòng dẫn sông suối ngoài yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước còn phải hoàn thành công trình trong mùa khô hay hoàn thành căn bản với chất lượng cao do đó thời gian thi công hạn chế. Có vai trò đặc biệt quan trọng tới kinh tế - xã hội và đời sống sản xuất CTTL có vai trò thúc đẩy các khả năng kinh tế, bảo tồn các hệ sinh thái, cung cấp một nguồn năng lượng sạch, góp phần vào phát triển bền vững, sử dụng nước đa mục tiêu, phát triển cơ sở hạ tầng và cải thiện công bằng xã hội… 1.3 Các loại hình công trình thủy lợi Tùy theo quy mô, nhiệm vụ, tầm quan trọng, mức độ rủi ro vùng hạ du, bao gồm công trình thủy lợi quan trọng đặc biệt, công trình thủy lợi lớn, công trình thủy lợi vừa và công trình thủy lợi nhỏ mà loại công trình thủy lợi được xác định theo khoản 2 Điều 16 Luật Thủy lợi được phân loại cụ thể như sau: 1. Hồ chứa nước có dung tích toàn bộ; 2.
Đập chắn nước; 3. Cống lấy nước dưới đập; 5. Cống đầu mối hệ thống thủy lợi; 6. Cống đầu mối hệ thống thủy lợi vùng Đồng bằng sông Cửu Long; 7.
Cống trong hệ thống thủy lợi; 8. Kênh dẫn, chuyển nước; 9. Đường ống dẫn nước tưới; 10. Bờ bao thủy lợi; 11.
Hệ thống công trình thủy lợi. Trong đó, hệ thống công trình thủy lợi lớn là hệ thống có nhiệm vụ tưới cho diện tích đất canh tác hoặc tiêu, thoát nước cho diện tích tự nhiên từ 30.000 ha trở lên; hệ thống công trình thủy lợi vừa là hệ thống có nhiệm vụ tưới cho diện tích đất canh tác hoặc tiêu, thoát nước cho diện tích tự nhiên từ 2.000 ha; hệ thống công trình thủy lợi nhỏ là hệ thống có nhiệm vụ tưới cho diện tích đất canh tác hoặc tiêu, thoát cho diện tích tự nhiên dưới 2.2 Phân cấp công trình thủy lợi Việc phân cấp các CTTL được xác định theo các nguyên tắc trong Quy chuẩn quốc gia QCVN 04-05:2012/BNNPTNT và Thông tư số 03/2016/TT-BXD ngày 10/03/2016 của Bộ Xây dựng. Đây là những căn cứ để để xác định các yêu cầu kỹ thuật.1 Quy định chung Trong QCVN 04-05:2012/BNNPTNT tùy thuộc vào quy mô công trình hoặc mức độ ảnh hưởng, tầm quan trọng, của nó đến phát triển kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng v. thì các công trình thủy lợi được phân thành 5 cấp độ (bao gồm cấp đặc biệt, cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV).
Yêu cầu kỹ thuật ở mỗi cấp công trình khác nhau thì sẽ khác nhau, trong đó công trình thủy lợi cấp đặc biệt có yêu cầu kỹ thuật cao nhất và sẽ giảm dần ở các cấp thấp hơn.2 Nguyên tắc xác định cấp công trình thủy lợi Phải xác định cấp theo các tiêu chí: năng lực phục vụ, khả năng trữ nước của hồ chứa nước, đặc tính kỹ thuật của các công trình có mặt trong cụm công trình đầu mối, được quy định theo bảng 1.1 Cấp công trình thủy lợi là cấp cao nhất trong số các cấp xác định theo từng tiêu chí nói trên. Cấp của một công trình thủy lợi được xác định theo cấp công trình đầu mối. Hệ thống công trình dẫn nước và chuyển nước trong công trình đầu mối có cấp nhỏ hơn hoặc bằng cấp công trình đầu mối và nhỏ dần theo sự thu hẹp phạm vi phục vụ. Kênh dẫn nước và công trình trên kênh dẫn nước cấp trên sẽ có cấp lớn hơn một cấp so với cấp của kênh dẫn nước và công trình trên kênh dẫn nước ngay cấp dưới.
Việc giảm cấp công trình thủy lợi xuống một cấp (trừ công trình cấp IV) trong bảng 1.1 khi thỏa mãn một trong các trường hợp sau: Khi cấp công trình xác định theo chiều cao đập thấp hơn cấp xác định theo dung tích hồ ở mực nước dâng bình thường; Các hạng mục của công trình cấp đặc biệt và cấp I không nằm trong tuyến chịu áp lực nước (trừ nhà máy thủy điện, đường ống dẫn nước có áp, ống dẫn nước vào tua bin, bể áp lực, tháp điều áp); Thời gian khai thác các công trình thủy lợi không quá 10 năm; Khi cần phải tu bổ, sửa chữa các công trình thủy trong cụm năng lượng; hệ thống kênh chính và công trình trên kênh chính phục vụ cấp nước và tiêu nước cho nông nghiệp mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến công tác vận hành bình thường của công trình đầu mối thủy lợi. 5 Nếu một trong các hạng mục công trình chính của CTTL xảy ra sự cố rủi ro có thể gây thiệt hại to lớn về kinh tế - xã hội và môi trường ở hạ lưu thì cấp CTTL được xác định trong bảng 1.1 (ngoại trừ công trình cấp đặc biệt) sẽ được xem xét nâng lên một cấp.1 Phân cấp công trình thủy lợi [5] Loại công trình và Loại Cấp công trình năng lực phục vụ nền Đặc I II III IV biệt 1. Diện tích được tưới hoặc diện tích tự nhiên - > 50 >10 50 >2 10 2 khu tiêu, 103 ha 2. Hồ chứa nước có >200 1 >20 dung tích ứng với >1 000 3 20 < 3 000 200 MNDBT, 106 m3 3.
Công trình cấp nguồn nước chưa xử lý cho các > 20 >10 20 >2 10 2 - ngành sử dụng nước khác có lưu lượng, m3/s >10 4. Đập vật liệu đất, đất A > 100 >70 100 >25 70 25 10 - đá có chiều cao lớn B - > 35 75 >15 35 >8 15 8 nhất, m C - - >15 25 >5 15 5 5. Đập bê tông, bê tông >10 A > 100 >60 100 >25 60 cốt thép các loại và các 25 10 công trình thủy lợi chịu B - >25 50 >10 25 >5 10 5 áp khác có chiều cao, m C - - >10 20 >5 10 5 A - >25 40 >15 25 >8 15 8 6. Tường chắn có chiều B - - >12 20 >5 12 5 cao, m C - - >10 15 >4 10 4 CHÚ THÍCH: 1) Đất nền chia thành 3 nhóm điển hình: - Nhóm A: nền là đá ; - Nhóm B: nền là đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng; - Nhóm C: nền là đất sét bão hòa nước ở trạng thái dẻo; 2) Chiều cao công trình được tính như sau: 6 - Với đập vật liệu đất, đất – đá: chiều cao tính từ mặt nền thấp nhất sau khi dọn móng (không kể phần chiều cao chân khay) đến đỉnh đập; - Với đập bê tông các loại và các công trình xây đúc chịu áp khác: chiều cao tính từ đáy chân khay thấp nhất đến đỉnh công trình.
Trong sơ đồ khai thác bậc thang, nếu cấp của công trình hồ chứa nước đang xem xét đầu tư xây dựng thấp hơn cấp của công trình đang khai thác ở bậc trên, tính toán thiết kế phải đảm bảo khả năng xả lũ của công trình bậc dưới bằng lưu lượng xả lũ (xả lũ thiết kế và xả lũ kiểm tra) của công trình bậc trên cộng với lưu lượng lũ ở khu giữa theo cấp của công trình bậc dưới. Khi xác định cấp công trình thủy lợi mà có mặt các công trình xây dựng thuộc chuyên ngành khác hoặc hoặc CTTL thiết kế có sự giao cắt với các công trình khác hiện có (đường bộ, đường sắt v.), phải đối chiếu với cấp của các công trình có liên quan và chọn cấp cao hơn để thiết kế. Cấp của CTTL giao cắt với đê bảo vệ phòng chống lũ được xác định như cấp của công trình chịu áp nhưng không được thấp hơn cấp thiết kế và tiêu chuẩn an toàn của tuyến đê đó. Việc nâng lên một cấp nhưng không cao hơn cấp của công trình chính của công trình tạm thời phục vụ thi công được quy định trong bảng 1.2 nếu xảy ra sự cố có thể dẫn đến các hậu quả sau: - Công trình tạm thời gây mất an toàn cho các công trình lâu dài đang dở dang xây dựng; - Thiệt hại về vật chất và có thể gây ra tổn thất lớn về kinh tế - xã hội và môi trường ở hạ lưu nếu xảy ra sự cố lớn hơn nhiều so với vốn đầu tư thêm cho công trình tạm thời; - Thời gian đưa công trình vào khai thác bị đẩy lùi làm giảm hiệu quả đầu tư.
Cấp của từng công trình trong cùng một hệ thống công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn quy định trong bảng 1.