Phân loại hồ chứa theo quan điểm bồi lắng - KS. Lưu Văn Lâm

ph©n lo¹i hå chøa theo quan ®iÓm båi l¾ng KS. L­u V¨n L©m Trung t©m Khoa häc & TriÓn khai KTTL I. ¶nh h­ëng cña båi l¾ng hå chøa Sau khi cã ®Ëp, hå chøa n­íc tr­íc ®Ëp ®­îc h×nh thµnh, d­íi ¶nh h­ëng cña c¸c yÕu tè khÝ hËu, thuû v¨n, ®Þa h×nh, ®Þa chÊt, th¶m phñ, qu¸ tr×nh vËn hµnh… c¸c ®Æc tr­ng hå chøa nh­ qu¸ tr×nh båi l¾ng, xãi lë, chÊt l­îng n­íc, tiÓu khÝ hËu khu vùc … b¾t ®Çu bÞ biÕn ®æi. C¸c biÕn ®æi nµy nÕu v­ît qu¸ ph¹m vi dù ®o¸n sÏ lµm gi¶m hiÖu qu¶ khai th¸c sö dông cña hå so víi thiÕt kÕ, thËm chÝ cã khi cßn lµm cho c«ng tr×nh mÊt t¸c dông. Båi l¾ng hå chøa cã thÓ lµm båi lÊp dung tÝch chÕt, ë mét sè hå chøa, viÖc båi l¾ng x¶y ra ngay c¶ ë dung tÝch h÷u Ých lµm ¶nh h­ëng ®Õn t¸c dông ®iÒu tiÕt cña chóng1, lµm gi¶m kh¶ n¨ng phßng lò. §Æc biÖt lµ ë mét sè hå cã nhiÒu nh¸nh s«ng ®æ vµo, båi l¾ng th­êng lÊp kÝn mét sè cöa nh¸nh vµ v« hiÖu ho¸ c¸c dung tÝch thµnh phÇn ë c¸c nh¸nh. Båi l¾ng dÇn lan tíi vïng s¸t ch©n ®Ëp lµm gi¶m tÝnh æn ®Þnh cña ®Ëp vµ ¶nh h­ëng ®¸ng kÓ ®Õn c¸c c«ng tr×nh ®iÒu tiÕt vµ lÊy n­íc nh­ cöa vµo, trµn x¶, cèng th¸o... Khi bïn c¸t ch¶y vµo cöa lÊy n­íc, ®­êng dÉn vµ turbine do mÆt c¾t ­ít bÞ thu hÑp ®ét ngét nªn tèc ®é dßng ch¶y rÊt lín, nhÊt lµ vµo mïa lò, mét phÇn h¹t bïn c¸t cuèn theo dßng ch¶y sÏ lµm mµi mßn turbine, c¸c cöa van, c¸c kÕt cÊu thÐp vµ b¶n th©n c«ng tr×nh. Båi l¾ng hå chøa lµm « nhiÔm m«i tr­êng th«ng qua qu¸ tr×nh t­¬ng t¸c c¸c chÊt ho¸ häc gi÷a bÒ mÆt h¹t phï sa vµ n­íc hå, qu¸ tr×nh båi l¾ng cã thÓ lµm biÕn ®æi l­îng « xy hoµ tan trong n­íc, ¶nh h­ëng ®Õn sù ph¸t triÓn b×nh th­êng cña c¸c loµi thuû sinh. Nguån thøc ¨n cho chim, thó bÞ gi¶m do mét sè loµi sinh vËt d­íi n­íc trong chuçi thøc ¨n bÞ mét l­îng bïn c¸t l¾ng ®äng che phñ mÊt. Giao th«ng thuû còng gÆp khã kh¨n khi n­íc hå ë møc thÊp l¹i v­íng c¸c b·i båi trong lßng dÉn. Qu¸ tr×nh h×nh thµnh tam gi¸c ch©u (delta) sÏ n©ng cao ®¸y hå ngay phÝa ®Çu hå vµ do ®ã lµm dÒnh n­íc g©y nguy c¬ ngËp lôt phÝa th­îng l­u hå. §iÒu nµy cµng trë nªn bÊt cËp nÕu ë ®ã l¹i cã c¸c khu d©n c­ tËp trung hay c¸c c¬ së kinh tÕ c«ng, n«ng nghiÖp hoÆc c¸c ®iÓm di tÝch, c¸c c«ng tr×nh v¨n ho¸, an ninh, quèc phßng… PhÇn lín c¸c h¹t bïn c¸t bÞ tÝch tô trong hå lµm gi¶m ®é ®ôc cña dßng ch¶y th¸o xuèng h¹ l­u, ®iÒu nµy g©y ra t¸c h¹i m¹nh h¬n ®ã lµ sù xãi lë phÝa h¹ l­u bëi sù x¶ n­íc trong. Sù xãi lë h¹ l­u c«ng tr×nh sÏ lµm thay ®æi c¬ b¶n t×nh h×nh diÔn biÕn lßng s«ng phÝa h¹ du dÉn tíi hµng lo¹t c¬ së h¹ tÇng nhÊt lµ c¸c c«ng tr×nh giao th«ng, thuû lîi, trªn hÖ thèng bÞ ¶nh h­ëng. Sù xãi lë suèt chiÒu dµi 55 km trªn s«ng §µ tõ Hoµ B×nh ®Õn Trung Hµ sau khi cã hå Hoµ B×nh lµ mét vÝ dô, chiÒu s©u xãi lë trung b×nh tõ 3-5m, cã n¬i ®Õn trªn 10m, ®Æc biÖt nghiªm träng lµ ®o¹n dµi 20km ngay sau ®Ëp. Nguyªn t¾c 1 Th¸ng VIII/1998 ë Trung Quèc ®· ph¶i ph¸ ®ª ë nhiÒu n¬i ®Ó b¶o vÖ c¸c thµnh phè do bÞ lò lín trªn s«ng D­¬ng Tö uy hiÕp. Mét trong c¸c nguyªn nh©n lµ 8 hå chøa chÝnh trªn l­u vùc ®· bÞ gi¶m kh¶ n¨ng phßng lò do bÞ båi lÊp mÊt 33% dung tÝch. 1 “h·m trong, x¶ ®ôc” (impounding clear-water and releasing muddy flow) ®· trë thµnh mét yªu cÇu khi thiÕt kÕ x©y dùng hå chøa ë nhiÒu n­íc. Do båi l¾ng hå chøa g©y nhiÒu hËu qu¶ tiªu cùc nªn môc ®Ých cña viÖc nghiªn cøu tÝnh to¸n båi l¾ng lµ tiÕn hµnh dù b¸o båi l¾ng ngay tõ khi thiÕt kÕ, x©y dùng ®Õn suèt qu¸ tr×nh vËn hµnh hå. Tõ ®ã t×m ra c¸c biÖn ph¸p h¹n chÕ l­îng bïn c¸t ®Õn hå, gi¶m thiÓu l­îng båi tÝch trong hå, t¨ng hiÖu qu¶ vµ thêi gian khai th¸c hå chøa. II.T×nh h×nh båi l¾ng hå chøa trªn thÕ giíi vµ ë ViÖt nam T×nh h×nh båi l¾ng trong c¸c hå chøa diÔn ra kh¸ bÊt lîi cho môc ®Ých sö dông, cã sù sai kh¸c lín gi÷a tÝnh to¸n vµ thùc ®o vÒ mùc ®é båi l¾ng, b¶ng 1 phÇn nµo ph¶n ¸nh t×nh tr¹ng nµy2: B¶ng 1: T×nh h×nh båi l¾ng mét sè hå chøa trªn thÕ giíi TT Tªn hå §Þa ®iÓm L­îng båi l¾ng (106m3/n¨m) TÝnh to¸n Thùc ®o 1 Karung Kater 2 Wlingi 3 Wonogiri 4 Bhakra 5 Panchet 6 Ukai 7 Magat 8 Ambukalao 9 Kamburu 10 Hoµ B×nh §«ng Java (Indonexia) 0,33 2,04 §«ng Java (Indonexia) 0,38 1,42 Trung Java (Indonexia 1,60 4,20 Ên ®é 28,40 41,60 Ên ®é 2,50 11,80 Ên ®é 9,20 26,80 Luzon (Philippin) 5,50 11,00 Philippin 2,72 4,98 Kenya 0,30 2,30 ViÖt nam 37,0 68,0 HiÖn nay ë n­íc ta cã kho¶ng trªn 4.300 hå chøa c¸c lo¹i, cã dung tÝch tr÷ n­íc tõ vµi chôc ngµn m3 trë lªn. Theo sè liÖu cña Côc Thuû lîi, c¸c C«ng ty khai th¸c c«ng tr×nh thñy lîi ®ang qu¶n lý trªn 750 hå chøa trong ®ã cã kho¶ng 50 hå thuéc lo¹i lín (cã dung tÝch trªn 10 triÖu m3), kho¶ng 50 hå thuéc lo¹i võa (cã dung tÝch tõ 5 ®Õn 10 triÖu m3). Sè cßn l¹i thuéc lo¹i hå nhá cã dung tÝch d­íi 5 triÖu m3, chiÕm tû träng kho¶ng 87% sè hå hiÖn cã. C¸c hå chøa thuéc diÖn qu¶n lý nµy cã nhiÖm vô cÊp n­íc t­íi cho trªn 620.000 ha ®Êt canh t¸c. Trong ®ã diÖn phô tr¸ch t­íi cña c¸c hå nhá lµ 295.000 ha, c¸c hå lín lµ 283.000 ha; sè cßn l¹i 42.000 ha do hå lo¹i võa ®¶m nhËn. Thèng kª sè liÖu cña 460 hå chøa trªn c¶ n­íc vÒ qui m« cho thÊy c¸c hå cÊp IV, cÊp V chiÕm 86,9% sè l­îng, c¸c hå cÊp I, II, III vµ ®Æc biÖt chØ chiÕm 13,1%. Còng trong sè ®ã hå cã ®Ëp cao d­íi 20m chiÕm tíi 79,3% vµ th«ng th­êng c¸c hå cã ®Ëp thÊp ®Òu lµ c«ng tr×nh lo¹i võa vµ nhá. 2 Theo tµi liÖu cña Ng« Träng ThuËn [3] vµ Cao §¨ng D­ 2 Tuy vËy møc b¶o ®¶m t­íi cña c¸c hå chøa nhÊt lµ hå nhá vµ võa l¹i rÊt thÊp (chØ tõ 33 ®Õn 50% so víi thiÕt kÕ). Nguyªn nh©n chñ yÕu lµ dung tÝch h÷u Ých thùc tÕ cña c¸c hå nµy thÊp h¬n nhiÒu so víi thiÕt kÕ. Sù båi l¾ng lßng hå v­ît qu¸ møc cho phÐp, lµm gi¶m dung tÝch h÷u Ých lµ mét trong c¸c nguyªn nh©n chñ yÕu g©y nªn t×nh tr¹ng kh«ng ®ñ n­íc t­íi cña c¸c hå chøa. Ngoµi ra båi l¾ng trong hå cßn g©y bÊt lîi cho viÖc vËn hµnh vµ an toµn c«ng tr×nh vµ kÐo theo nhiÒu ¶nh h­ëng kh¸c ®Õn m«i tr­êng c¶ ë th­îng vµ h¹ l­u hå. T×nh tr¹ng c¸c hå chøa bÞ båi lÊp x¶y ra trªn ph¹m vi c¶ n­íc nh­ng møc ®é nÆng nÒ h¬n c¶ lµ ë T©y B¾c, §«ng B¾c vµ T©y Nguyªn – nh÷ng vïng cã diÖn tÝch rõng bÞ tµn ph¸ ¸c liÖt, s­ên ®Êt dèc vµ viÖc khai th¸c tµi nguyªn m¹nh mÏ diÔn ra hµng ngµy vµ thiÕu sù kiÓm so¸t. B¶ng 2 thèng kª s¬ bé t×nh h×nh båi l¾ng cña c¸c hå chøa ë mét sè tØnh phÝa B¾c vµ T©y nguyªn. B¶ng 2: T×nh h×nh båi l¾ng hå chøa ë mét sè ®Þa ph­¬ng TT TØnh Sè l­îng hå chøa (c¸i) Tæng dung tÝch h÷u Ých (106m3) Sè hå bÞ båi lÊp Võa Nghiªm träng 1 Lai Ch©u 35 2 S¬n La 97 3 Qu¶ng Ninh 52 4 §¾c L¾c (cò) 398 5 Gia Lai 152 6 Kon Tum 68 Céng 802 TØ lÖ (%) 100 78.6 14 8 72.9 34 17 312.6 21 13 298.7 95 26 354.3 37 14 79.2 16 11 1196.3 217 89 27.1 11.1 Mét c¸ch s¬ l­îc, nÕu cho r»ng cã kho¶ng 15% dung tÝch h÷u Ých mÊt t¸c dông do båi l¾ng ë c¸c hå thuéc 6 tØnh trªn th× ®· mÊt tíi 180 triÖu m3 n­íc, t­¬ng ®­¬ng víi 20 hå lo¹i võa cÇn ph¶i lµm míi ®Ó thay thÕ! ViÖc n¹o vÐt phôc håi l¹i lµ rÊt khã kh¨n vµ kh«ng ph¶i ë ®©u còng thùc hiÖn ®­îc. NÕu x©y dùng c¸c hå chøa thay thÕ cã qui m« t­¬ng ®­¬ng lo¹i IV miÒn nói th× kinh phÝ x©y dùng ®ßi hái ®Ó bï ®¾p l¹i phÇn “dung tÝch v« Ých” (inactive storage) trªn sÏ lªn ®Õn 1.300 –1.400 tû ®ång3. §©y qu¶ kh«ng ph¶i lµ vÊn ®Ò nhá, nã cho thÊy ý nghÜa vµ tÇm quan träng trong viÖc h¹n chÕ båi l¾ng hå chøa hiÖn nay ë n­íc ta. III. Ph©n lo¹i hå chøa theo quan ®iÓm båi l¾ng Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i hå chøa nh­ ph©n theo nguån gèc h×nh thµnh (hå tù nhiªn, hå nh©n t¹o..); theo d¹ng ®Þa h×nh (hå vïng nói cao, vïng trung du, vïng ®ång b»ng…), theo qui m« (hå lo¹i lín, lo¹i võa, lo¹i nhá…); theo c«ng n¨ng sö dông (hå thuû ®iÖn, hå thuû lîi, hå thuû lîi kÕt hîp thuû ®iÖn….); theo kh¶ n¨ng ®iÒu tiÕt (hå ®iÒu tiÕt nhiÒu 3 ChØ tiªu suÊt vèn ®Çu t­ XDCB theo 55/2003-Q§-BNN ngµy 9/4/2003 cña Bé NN & PTNT. 3 n¨m, ®iÒu tiÕt n¨m, ®iÒu tiÕt mïa…), vv… ë ®©y giíi thiÖu ph­¬ng ph¸p ph©n lo¹i hå theo quan ®iÓm vÒ båi l¾ng, ph­¬ng ph¸p ph©n lo¹i nµy phôc vô cho viÖc tÝnh to¸n l­îng vµ sù ph©n bè bå l¾ng trong hå còng nh­ ®Ó hç trî thªm khi bè trÝ, lùa chän h×nh thøc c«ng tr×nh nh»m môc ®Ých gi¶m thiÓu l­îng båi l¾ng vµ thuËn tiÖn trong qu¶n lý vËn hµnh. a- Ph©n lo¹i hå chøa theo d¹ng h×nh häc Theo h×nh d¸ng, cã thÓ ph©n hå chøa thµnh 2 lo¹i lµ hå chøa d¹ng s«ng vµ hå chøa d¹nghå. Håchøa d¹ng s«ng cã chiÒu dµi lín h¬nnhiÒusovíi chiÒuréng.Ng­îcl¹i, håchøa d¹ng hå cã chiÒu dµi lín h¬n chiÒu réng kh«ng nhiÒu. C¸c hå chøa d¹ng s«ng nh­ Hßa B×nh cã tû sè chiÒu dµi/chiÒu réng trung b×nh (L/B) kho¶ng 250. Theo Borland-Miller (1958) [5], [6], sè nghÞch ®¶o ®é dèc ®­êng quan hÖ dung tÝch ~ mùc n­íc (M) cña c¸c hå chøa d¹ng hå kh¸ lín, dao ®éng tõ 3,5 ®Õn 4,5, gi¸ trÞ M cña c¸c hå chøa d¹ng s«ng th­êng n»m trong kho¶ng1,0- 2,5. Håchøa HßaB×nhcãM xÊp xØ2,1. Borland-Miller dùa vµo th«ng sè M = cotg vµ c¸c hÖ sè kh«ng thø nguyªn C1, m1, n2 ph©n chia ra c¸c lo¹i hå nh­ b¶ng 2. B¶ng 2: B¶ng ph©n lo¹i hå theo Borland-Miller Lo¹i I II II IV Tªn lo¹i hå Hå tù nhiªn (Lake) Hå chøa vïng ®ång b»ng - b¸n s¬n ®Þa (Floodplain-foothill) Hå chøa vïng ®åi (Hill) Hå chøa vïng nói cao (Gorge) M C1 m1 n2 3,5 - 4,5 3,417 1,5 0,2 2,5 - 3,5 2,324 0,5 0,4 1,5 - 2,5 15,88 1,1 2,3 1,0 - 1,5 4,232 0,1 2,5 VÒ kÝch th­íc, cã thÓ ph©n hå chøa thµnh 3 lo¹i: lín, trung b×nh vµ nhá. C¸c nhµ thiÕt kÕ Nga thèng nhÊt ph©n lo¹i hå chøa theo kÝnh th­íc nh­ b¶ng 3. B¶ng 3: Ph©n lo¹i hå chøa theo kÝch th­íc Lo¹i hå chøa Hå lín Hå trung b×nh Hå nhá Dung tÝch tæng céng, (km3) > 1 1  0,1 < 0,01 DiÖn tÝch mÆt hå, (km2) > 100 100  20 < 2 ë ViÖt Nam, mét sè t¸c gi¶ xÕp c¸c hå chøa cã dung tÝch tæng céng nhá h¬n 1 triÖu m3, chiÒu cao ®Ëp nhá h¬n 10 m vµo lo¹i hå chøa nhá. Trªn ph­¬ng diÖn qu¶n lý chuyªn ngµnh thuû lîi, c¸c hå ®­îc chia ra: lo¹i lín cã dung tÝch trªn 10 triÖu m3; lo¹i võa cã dung tÝch tõ 5 ®Õn 10 triÖu m3; lo¹i nhá cã dung tÝch d­íi 5 triÖu m3. 4 b- Ph©n lo¹i hå chøa theo quan ®iÓm båi l¾ng + Theo sù ph©n bè båi l¾ng bïn c¸t däc hå D¹ng tr¾c däc båi l¾ng cña c¸c hå chøa kh¸c nhau th­êng kh«ng gièng nhau, nã phô thuéc vµo h×nh d¸ng vµ kÝch th­íc hå, l­u l­îng vµ ®Æc tÝnh h¹t cña bïn c¸t, qui tr×nh vËn hµnh hå… Trªn c¬ së ®Æc ®iÓm bïn c¸t ®Õn vµ qu¸ tr×nh vËn hµnh hå, cã thÓ ph©n lo¹i hå theo sù ph©n bè båi l¾ng thµnh bèn d¹ng c¬ b¶n nh­ h×nh 1-a,b,c,d, [9]. a)- Hå båi l¾ng d¹ng tam gi¸c ch©u c)- Hå båi l¾ng d¹ng nªm b)- Hå båi l¾ng d¹ng thon nhän d)- Hå båi l¾ng ®Òu H×nh 1- Tr¾c däc c¸c d¹ng båi l¾ng bïn c¸t trong hå chøa  Hå båi l¾ng d¹ng tam gi¸c ch©u th­êng x¶y ra trong tr­êng hîp bïn c¸t ®Õn hå chñ yÕu lµ c¸c h¹t th« (d > 0,062 mm), bÞ båi l¾ng ngay t¹i khu vùc cöa vµo.  Hå båi l¾ng d¹ng thon nhän x¶y ra khi khèi bïn c¸t båi l¾ng máng dÇn vµ c¸c h¹t mÞn båi l¾ng t¨ng dÇn trong qu¸ tr×nh di chuyÓn vÒ phÝa ®Ëp. §©y lµ d¹ng båi l¾ng phæ biÕn trong c¸c hå chøa dµi víi mùc n­íc th­êng xuyªn ®­îc duy tr× ë møc cao.  Hå båi l¾ng d¹ng nªm x¶y ra khi bïn c¸t båi l¾ng dµy nhÊt ë ®Ëp vµ máng dÇn vÒ phÝa th­îng l­u. Båi l¾ng d¹ng nªm th­êng thÊy trong c¸c hå chøa nhá víi bïn c¸t ®Õn chñ yÕu lµ c¸c h¹t mÞn hoÆc trong c¸c hå chøa lín ®­îc vËn hµnh ë mùc n­íc thÊp trong mïa lò, ®ã lµ nguyªn nh©n mµ hÇu hÕt bïn c¸t ®­îc mang ®Õn khu vùc s¸t ®Ëp.  Hå cã båi l¾ng ®Òu rÊt Ýt x¶y ra, nh­ng còng cã thÓ gÆp ë nh÷ng hå chøa hÑp víi mùc n­íc dao ®éng th­êng xuyªn vµ c¸c h¹t mÞn chiÕm kh«ng nhiÒu trong thµnh phÇn bïn c¸t ®Õn. H×nh d¸ng vµ kÝch th­íc hå chøa chØ lµ mét trong ba yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn d¹ng båi l¾ng bïn c¸t trong hå. Tuy nhiªn, nÕu xÐt mét c¸ch riªng rÏ th× thÊy båi l¾ng d¹ng tam 5 ... - tailieumienphi.vn