Hồ chứa nước Bàu Nhum - Vĩnh Linh, Quảng Trị, một công trình thủy lợi độc đáo.[07/09/10]
07/09/2010 09:03
Hồ chứa nước Bàu Nhum - Vĩnh Linh, Quảng Trị,
một công trình thủy lợi độc đáo.
KS. Nguyễn Ty Niên
Chuyên gia cao cấp
Nguyên Cục trưởng Cục QLĐĐ và PCLB
Nguyền Trưởng Ty Nông nghiệp Thuỷ lợi Đặc khu Vĩnh Linh
Tóm tắt: Hồ Bàu Nhum – Vĩnh Linh Quảng trị là hồ chứa nước độc đáo duy nhất của Việt nam. Đập cao trên 10m, được đắp đồng chất bằng cát trắng. Hệ thhống lấy nước và tràn là xi phon vắt qua mặt đập tưới cho 800ha của khu vực Vĩnh Linh trước đây, được xây dựng bằng thủ công giá thành rất thấp. Hoàn thành năm 1963, lại trải qua 10năm chiến tranh phá hoại của giặc Mỹ. Đến nay đã nửa thế kỷ tồn tại vẫn bền vững, ổn định và phát huy hiệu quả.
| |
|
Hình 1. Lòng hồ Bàu Nhum |
Các thông số kỹ thuật:
- Cao trình đỉnh đập: 19,8m
- Cao trình chân đập: 9,5m
- Đập cao 10,3m
- Bề rộng mặt đập: 5,0m
- Mái thượng lưu 1/4. Mái hạ lưu 1/6.
- Dung tích 6,7 triệu m3
- Diện tích mặt hồ 1,2 km2
- Diện tích lưu vực 4,4 km2
- Đập đắp đồng chất bằng cát trắng
- Hệ thống lấy nước và tràn bằng ống xi phông vắt qua thân đập
- Diện tích tưới 800 ha
- Xây dựng và hoàn thành năm 1963
- Người thiết kế và thi công Kỹ sư Nguyễn Ty Niên.
( Đã được nâng cấp năm 2009 )
Hình 2. Mặt cắt điển hình
Hình 3. Hồ Bàu Nhum
1. Bối cảnh
Tháng 3/1962, hồ chứa nước Bàu Nhum thuộc đặc khu Vĩnh Linh với dung tích 1,5 triệu m3, đập cao 5m bị vỡ làm ngập lụt một vùng và cát lấp hàng chục ha ruộng, lúc đó đài Phat thanh phía Nam của ngụy quyền suốt ngày đưa tin người chết, ruộng mất để bôi nhọ hình ảnh của miền Bắc. Tháng 8/1962, tôi tốt nghiệp kỹ sư thủy lợi, Trường Đại học Bách Khoa (Khóa 3) đến nhận công tác tại Ty Kiến trúc Thủy lợi Vĩnh Linh, vừa nhận công tác Trưởng Ty đã giao ngay cho tôi nhiệm vụ phải nghiên cứu khôi phục công trình, sau đó ông Trần Đồng Chủ tịch khu Vĩnh Linh gọi tôi giao nhiệm vụ phải bằng mọi cách khôi phục công trình để thể hiện tính ưu việt của miền Bắc Xã hội chủ nghĩa làm yên lòng đồng bào bờ nam giới tuyến.
Khó khăn nhất là không có hồ sơ thiết kế, hồ sơ sự cố. Công trình do Bác Nguyễn Ước, Tham sự công chính thời Pháp là Phó Ty kiến trúc Thủy Lợi Vĩnh Linh thiết kế, nay Bác được cử làm Phó ban công trình hồ La Ngà do Bộ đầu tư. Được biết hồ Bàu Nhum có nhiệm vụ bổ sung nước cho đập dâng Lai Bình trên sông Châu Thị để tưới cho diện tích 800ha, hệ thống tưới đã hình thành một trục kênh chính, kênh nhánh chưa hoàn chỉnh, tài liệu duy nhất có được là bình đồ lòng hồ và bình đồ khu tưới do Đoàn khảo sát của Bộ Thủy lợi đo đạc.
Tìm hiểu được biết công trình đập cao khoảng 5m đắp hoàn toàn bằng cát, hệ thống lấy nước và tràn bằng ống xi phông vắt qua thân đập, nguyên nhân đập vỡ vào ban đêm có thể do bị xói ngầm vì tầng lọc không tốt hoặc sóng lớn do gió mùa đông bắc làm nước tràn bờ gây xói vỡ đập. Tôi gặp Bác Nguyễn Ước xin ý kiến, Bác cũng chỉ cung cấp thông tin và nhận xét như vậy.
2. Quá trình nghiên cứu thiết kế công trình
- Toàn bộ vùng hồ được bao bọc bởi các đồi cát trắng mịn, cát vàng nhạt, diện tích mặt hồ lúc bấy giờ 80ha, đầu tháng 9 ở Vĩnh Linh vẫn còn hạn, chưa có mưa mà lượng nước chảy qua khe vào khoảng 300 lít/s trong khi diện tích lưu vực chỉ 4,4 km2, điều đó cho thấy khả năng đây là vùng tụ thủy của nước ngầm, nhưng vấn đề là nguồn nước ngầm ở đâu?
Hình 4. Hai bên bờ hồ Bàu Nhum |
- Giải pháp công trình của người tiền nhiệm – Bác Nguyễn Ước – đắp đập bằng cát và công trình lấy nước là xi phông bằng ống cao su ф300mm vắt qua mặt đập cần được nghiên cứu kế thừa để phát triển một cách khoa học.
Trên cơ sở đó, tôi lập một đề cương khảo sát, thiết kế và gấp rút tiến hành trong điều kiện chỉ có 2 cán bộ trung cấp và vài cán bộ sơ cấp thủy lợi.
+ Tiến hành đo lưu lượng của suối ngay tại vùng đập 5 ngày một lần liên tục từ tháng 9 đến tháng 5.
+ Khoan địa chất vùng tuyến đập (do lực lượng khảo sát của Bộ ở công trình La Ngà)
+ Lấy mẫu cát thí nghiệm chỉ tiêu tại Viện Khoa học Thủy lợi.
+ Khảo sát địa chất thủy văn khu vực hồ chứa
Phía Đông Bắc hồ Bàu Nhum 5km là hồ Bàu Sen – Quảng Bình, ban đầu tôi nghĩ đây là nguồn nước cung cấp cho hồ Bàu Nhum. Tuy nhiên, khảo sát cho thấy mực nước hồ Bàu Nhum ở cốt 10,5m nhưng hồ Bàu Sen ở cốt 5m, thấp hơn 5m, tương tự như vậy về phía Đông Nam 10km có Bàu Thủy Tú mực nước cũng chỉ dao động từ cốt 4m đến cốt 5m. Tiếp tục khảo sát các đồi cát kéo dài từ hồ ra đến biển từ 4 – 5km có cao độ từ 30 – 50m phát hiện thấy có những phễu nước ngay trong mùa khô hạn, sơ bộ có thể thấy đây là nguồn nước ngầm nuôi sống hồ. Tôi tìm đến Bộ môn Địa chất thủy văn, Trường Đại học Bách Khoa gặp anh Vũ Ngọc Kỷ bạn tôi đặt vấn đề giúp đỡ nghiên cứu (sau này anh Kỷ là Giáo sư TSKH Hiệu trưởng Trường Mỏ Địa chất) anh đã vào ngay cùng tôi nghiên cứu khảo sát và có một báo cáo đánh giá nguồn nước của hồ do nguồn nước ngầm do các đồi cát ven biển cung cấp là chính. Từ đặc điểm địa chất thủy văn nêu trên, lưu vực thực của hồ rõ ràng khó xác định, nên số liệu thực đo lưu lượng nước tại khe đập có ý nghĩa quyết định.
3. Vì nhiệm vụ chính trị, yêu cầu khôi phục công trình là cấp bách nên tôi bắt tay vào thiết kế công trình theo các nguyên tắc:
- Phát triển kinh nghiệm của người tiền nhiệm – Bác Nguyễn Ước – trên cơ sở các luận cứ khoa học và thực nghiệm: Đập đắp đồng chất bằng cát mịn tại chỗ được xử lý an toàn thấm bằng tầng lọc ngược và kéo dài mái đập hạ lưu với độ dốc mái 1/6, hệ thống lấy nước và tràn bằng ống xi phông vắt qua thân đập. Tổn thất nước thấm qua tầng lọc được trả về lòng suối cũ để tưới nên việc mất nước là không đáng lo ngại. Nếu đưa đất sét, bê tông vào công trình sẽ khó xử lý vấn đề tiếp giáp thấm nên nguy cơ vỡ đập là khó tránh khỏi.
- Vấn đề đặt ra là mực nước dâng thiết kế là bao nhiêu, cơ sở nào để tính toán, ở đây có một vấn đề nguyên nhân vỡ đập là do không giữ hết lượng nước đến, nhưng lượng nước đến đánh giá thế nào. Từ mưa thì với lưu vực 4,4 km2 trên 1 vùng hoàn toàn cát trắng, hệ số dòng chảy không có cơ sở tính toán, từ mực nước ngầm thì đánh giá lưu vực thế nào? Cuối cùng tôi lựa chọn cách tính lượng nước đến bằng thực đo từ tháng 9 đến tháng 2 để tính khả năng tối đa của mực nước dâng thiết kế của hồ bằng các phương pháp so sánh để lựa chọn.
- Mặt cắt lòng suối đắp đập rất hẹp, bờ tả là đồi cát ổn định với cao trình từ 18 – 25m, bờ hữu là đồi cát di động có cao độ 30 – 50m. Vật liệu đắp đập là cát tại chỗ nên việc nâng chiều cao đập khối lượng đắp không lớn nên cũng là điều kiện để lựa chọn mực nước giữ đến mức tối đa.
4. Các thông số thiết kế công trình năm 1963
- Cao trình đỉnh đập: 19,8m
- Cao trình chân đập: 9,5m
- Cao trình mực nước dâng bình thường: 16,8m
- Cao trình mực nước kiểm tra cho phép: 17.0m
- Cao trình mực nước chết: 12,5m
- Bề rộng mặt đập: 5,0m
- Dung tích hồ chứa: 6,7 triệu m3
- Dung tích chết: 2,5 triệu m3
- Diện tích mặt hồ: 1,2 km2
- Diên tích lưu vực: 4,4 km2
- Mái đập thượng lưu: 1/4
- Mái đập hạ lưu 1/6 (ngược với quy phạm thiết kế thông thường, để kéo dài đường thấm.
- Hệ thống lấy nước và tràn: 5 xi phông ф300
- Tầng lọc ngược theo quy phạm của Trung Quốc có bổ sung thêm 1 lớp đệm cát thô và sỏi hạt nhỏ có đường kính nhỏ hơn 5mm – lọc ngược được kéo dài theo mái hạ lưu đến cao trình 14m.
Nước xả qua xi phông trở lại dòng suối cũ dẫn đến đập Châu Thị cảnh hồ 8 km tứoi cho 800 ha
Hình 5. Mặt cắt điển hình
Hình 6. Toàn cảnh tuyến đập
Hình 7. Mặt đập nhìn từ hạ lưu
Cải tạo đập dâng trên sông Châu Thị với lưu vực 80 km2 là một đập dâng có chiều cao 3m đắp đất và lát đá khan, đỉnh đập có tường đá xây chống thấm, chiều rộng đập 35m thường bị xói sau lũ, được mở rộng 50m và dùng hình thức tiêu năng bằng cọc tre đóng dày đặc để thu hẹp dòng chảy hạ lưu tạo nên tràn chảy ngập khi lũ chưa tràn bờ. Vào thời kỳ bấy giờ xi măng, sắt, thép rất hiếm nên mọi cách làm đều tìm đến vật liệu tại chỗ.
5. Sau khi thiết kế xong tháng 3/1963 tôi mang hồ sơ ra xin ý kiến và trình Bộ, không một cơ quan nào duyệt (Viện Thiết kế, Viện Quy hoạch, Vụ Kỹ thuật) vì không thể chấp nhận một đập đắp bằng cát với chiều cao đập trên 10m, chứa trên 6 triệu m3 nước là chưa có tiền lệ cơ sở khoa học . Sau đó tôi tìm đến Phòng công trình sư gặp Bác Đào Trọng Kim trình bày (Bác Kim nguyên là Bộ trưởng Bộ Giao thông công chinh đầu tiên của Chính phủ). Nghe xong, Bác Kim cũng không thể thông qua, cuối cùng Bác chỉ phê vào bản thiết kế “Đây là ý tưởng có thể xem xét, ủng hộ” những không được đóng dấu. Thất bại trở về, tôi báo cáo Ông Trần Đồng, chủ tịch khu vực Vĩnh Linh. Vì yêu cầu chính trị là cấp thiết. Chủ tịch khu hỏi tôi “Bộ không duyệt nhưng anh thấy có đảm bảo làm được không?” Tôi trả lời là các cơ sở khoa học tính toán và kết hợp với kinh nghiệm của người tiền nhiệm, tôi thấy là tin tưởng thành công và ông đã ký duyệt cho làm với số vốn đầu tư không nhiều khoảng 30.000 đến 40.000 đ (lương kỹ sư lúc đó là 63 đ)
6. Công trường được gấp rút tổ chức với 100 dân công là thanh niên. Việc đắp đập tôi giao cho đồng chí Tịnh là cán bộ sơ cấp thủy lợi và Bác Đơn là một công nhân già phụ trách. Tôi trực tiếp chỉ đạo thi công tầng lọc ngược vì đây là vấn đề quyết định đến an toàn công trình. Kinh nghiệm ở Vĩnh Linh đắp cát bằng cách đổ nước và dùng xà beng lay cho chặt cắt vì vậy chất lượng đập thi công rất tốt. Ngày ấy các thủ tục đơn giản, Vĩnh Linh lại là vùng được ưu tiên, mặc dù công trình không có một thiết bị thi công, kể cả máy phát điện, chỉ có 2 máy bơm nước, vật liệu chỉ có cát, đá, sỏi, dăm nhưng chỉ trong 5 tháng từ tháng 4 đến tháng 9/1963 công trình đã hoàn thành.
7. Khi công trình xong bắt đầu tích nước, thực chất đã có tích nước từ quá trình thi công vi phải chặn dòng ngay. Để an toàn và theo dõi diễn biến, lúc đầu tôi tạm quyết định giữ nước đến cao trình 14m và cuối tháng 10/1963 mực nước hồ mới lên cao trình 14m và đặc biệt với trận mưa 3 ngày trên 250mm đo tại hồ thì mực nước trong hồ dâng không quá 20cm, điều đo cho kiểm nghiệm vấn đề tràn do mưa là an tâm. Và đặc biệt quan sát thấm sau đập và hai mang đập, nước ra trong và lượng thấm chỉ khoảng trên 10 lít/s. Đặc biệt mái hạ lưu đến cao trình 14m chỉ có hiện tượng thấm mao dẫn, không tạo dòng chảy. Từ đó tôi quyết định nâng dần mức nước trong hồ, mức nước chỉ tăng 2 – 3cm /ngày lúc mưa dầm thì có thể lên 4cm/ngày. Cuối tháng 12, mực nước hồ đạt cao trình 16m, vượt ngưỡng 16m thì cho xi phông xả bớt nước, và lưu lượng xả lớn nhất chỉ khoảng 1m3/s trong vài ngày. Tình hình thấm của công trình vẫn ổn định.
8. Đầu năm 1964, Ông Trần Đăng Khoa, lúc đó là Phó chủ tịch Quốc hội và Viện trưởng Viện Khoa học Thủy lợi vào Vĩnh Linh công tác. Ủy ban khu Vĩnh Linh có báo cáo kết quả hồ Bàu Nhum, một hồ đập đắp bằng cát cao trên 10m chứa trên 6 triệu m3 nước, tưới cho 800 ha. Nghe xong ông hết sức lo lắng cho gọi tôi lên ngay. Chưa kịp trình bày, ông đã nổi nóng, gay gắt nhiều điều rất nặng nề đối với một cán bộ kỹ thuật và ngay lập tức ông cùng Chủ tịch khu vực và tôi đi kiểm tra công trình. Đến nơi, thấy thực tế công trình, lúc đó ông dịu hẳn và tôi trình bày cách chọn giải pháp kỹ thuật và các điều kiện đặc biệt cho phép làm được công trình, đặc biệt phải có một quy trình quản lý nghiêm ngặt. Nghe xong, ông nói với Chủ tịch Vĩnh Linh “Đáng được khen thưởng”.
Lúc đó công trình thủy lợi Đại thủy nông La Ngà do Bộ đầu tư với trang thiết bị cơ giới với số vốn đầu tư 2 triệu đồng tưới cho 1.700 ha quá to lớn nên công trình hồ Bàu Nhum bị chìm đi xem như một công trình trung thủy nông, thủ công lạc hậu.
9. Vấn đề quản lý đặc biệt quan trọng, quy trình quản lý gồm việc đo mưa, đo mực nước được thực hiện theo chế độ 7h và 19h, quan sát diễn biến lọc ngược và đập, ghi nhật ký. Có vật liệu dự trữ (đá, cát, sỏi) để