Ứng dụng công nghệ dẫn nước bằng đường ống trong công trình thủy lợi

Cục Quản lý xây dựng công trình

  I. GIỚI THIỆU CHUNG

  Trong những năm qua đầu tư xây dựng trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đã được Đảng, Nhà nước đặc biệt quan tâm, ưu tiên và đầu tư bằng nhiều nguồn vốn như: Trái phiếu Chính phủ, ngân sách tập trung trong nước và các nguồn vốn vay ODA của các tổ chức ngân hàng quốc tế (ADB, WB, JICA,…), nhằm tăng cường cơ sở hạ tầng, phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu và chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.

  Từ năm 2003 đến nay, Bộ đã được giao hơn 46 ngàn tỷ đồng vốn trái phiếu Chính phủ, khoảng 10 ngàn tỷ đồng vốn ODA để đầu tư cho các công trình thủy lợi, trong đó riêng hệ thống kênh dẫn nước, kinh phí đầu tư thường chiếm khoảng 30-40% tổng giá trị dự án. Kết quả đã xây dựng được nhiều công trình thủy lợi lớn, phạm vi phục vụ rộng, áp dụng công nghệ tiên tiến hiện đại, đã tạo ra các kho nước lớn, các hệ thống thủy lợi phục vụ cho các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội của các vùng miền, đáp ứng cho yêu cầu hiện đại hóa nền nông nghiệp.

Về hệ thống dẫn nước, phổ biến vẫn áp dụng công nghệ truyền thống là kênh dẫn hở, mặt cắt hình thang hoặc chữ nhật với kết cấu kênh bê tông hoặc bê tông cốt thép. Trong nhiều trường hợp, việc áp dụng hình thức kết cấu này không phù hợp và đáp ứng yêu cầu trong điều kiện tuyến có địa hình, địa chất phức tạp, bị chia cắt liên tục.

Để đáp ứng được yêu cầu trường hợp phải đầu tư ở những vùng có điều kiện khó khăn (địa chất, địa hình) và phù hợp với một số vùng khan hiếm về tài nguyên nước, giảm thiểu tối đa lượng nước tổn thất do thấm và bốc hơi (như vùng Tây Nguyên, Nam Trung Bộ), nhiều dự án đã áp dụng thành công công nghệ dẫn nước bằng đường ống như đường ống của trạm bơm Nước Tra huyện Cao Phong tỉnh Hòa Bình dài 20km, đường ống kênh Thường Xuân tỉnh Thanh Hóa dài 12,9km, các đường ống dự án kênh trục sông Nghèn tỉnh Hà Tĩnh,…

Trước tình hình biến đổi khí hậu diễn ra ngày càng gay gắt, nguồn nước ngày càng khan hiếm trong khi mục tiêu của ngành là thủy lợi phục vụ tái cơ cấu ngành trong đó có tái cơ cấu nông nghiệp, mặt khác theo Luật Thủy lợi, nước là hàng hóa, vì vậy trong thời gian tới, nhiều dự án sẽ được nghiên cứu áp dụng công nghệ này.

II. TÌNH HÌNH ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC

Có thể phân loại những dự án do Bộ Nông nghiệp và PTNT quyết định đầu tư đã ứng dụng đường ống thành 2 nhóm:

1. Những dự án đã và đang triển khai thực hiện:

TT Tên dự án Địa điểm xây dựng Nhiệm vụ HT đường ống Lống (km) Đường kính (mm) Kết cấu Tình hình thực hiện 1 Trạm bơm Nước Tra, dự án WB7 Huyện Cao Phong, tỉnh Hòa Bình Tưới 400 ha cam 20,00 F 50-225 HDPE Đã hoàn thành 2 Hợp phần đền bù dự án Hồ chứa nước Nậm Cắt TP. Bắc Kạn, tỉnh Bắc Kạn - Tưới 93 ha; NSH: 24.000 m3/ng.đêm 2,40 F 200-700 HDPE Đã hoàn thành 3 Kênh Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa Thanh hóa 1.300 ha 12,93 km F800-1200mm Composits Cốt sợi thủy tinh Đã hoàn thành 4 Trạm bơm Hòn Rô, dự án Hồ chứa nước Bản Mồng, tỉnh Nghệ An Huyện Tân Kỳ, tỉnh Nghệ An Tưới 430 ha 5,30 F 150-700 Composits cốt sợi thủy tinh và thép F <300 mm Đã hoàn thành 5 Dự án HT Kênh trục sông Nghèn Huyện Lộc Hà, tỉnh Hà Tĩnh           - Trạm bơm tưới Hữu Ninh Tưới 766 ha 1,10 F 1.500 Composits cốt sợi thủy tinh Đã hoàn thành - Trạm bơm tưới Hạ Can Tưới 362 ha 0,70 F 1.000 Composits cốt sợi thủy tinh Đã hoàn thành - Trạm bơm tưới An Thịnh Tưới 943 ha 10,70 F 700-1.000 Composits cốt sợi thủy tinh Đã hoàn thành 6 Xây dựng hạ tầng phục vụ vùng sản xuất rau an toàn tập trung xã An Hải Huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận 300 ha ống chính dài 7,78 km; ống nhánh dài 234,05km Chính F=160-500mm; nhánh F=160-200mm HDPE Chuẩn bị thi công 7 Dự án HTTL Tân Mỹ, tỉnh Ninh Thuận Huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận 7.480 ha ống chính dài 29,64 km; ống nhánh dài 135,25km Chính F=1,4-2,2m; nhánh F=110-630mm Ống thép và HDPE Đang thi công

Cụ thể, việc sử dụng đường ống trong một số dự án có quy mô lớn như sau:

a) Kênh Thường Xuân, thuộc hệ thống hồ chứa nước Cửa Đạt tỉnh Thanh Hóa: Trong hệ thống kênh Bắc sông Chu - Nam sông Mã thuộc dự án Hồ chứa nước Cửa Đạt tỉnh Thanh Hóa, kênh Thường Xuân là kênh cấp 1, dài 12.936 m, đường kính D800-1200mm, lấy nước tại K5+676 kênh Chính, có nhiệm vụ tưới cho 1.300 ha đất nông nghiệp vùng bờ hữu sông Âm, tả sông Chu.

Thi công đường ống nhựa cốt sợi thủy tinh ở Kênh Thường Xuân thuộc hệ thống kênh Bắc Sông Chu - Nam Sông Mã, tỉnh Thanh Hóa

Phần lớn tuyến kênh Thường Xuân đi ven các chân núi cao nên tính ổn định thấp. Nếu thực thi phương án kênh hở thì nguy cơ dễ bị bồi lấp, mất ổn định kênh trong mùa mưa; do các lớp đất dưới nền kênh đều có tính thấm nước lớn, về lâu dài thì vùng đất dọc kênh bị lầy hóa, chỉ tiêu cơ lý của đất nền bị giảm sút làm kênh ngày càng tăng biến dạng; chi phí quản lý, duy tu hàng năm sẽ rất cao nhưng hiệu quả tưới lại thấp do tiềm ẩn nhiều sự cố; không tận dụng được lợi thế đầu nước cao của kênh chính để tăng diện tích tưới tự chảy (mực nước thiết kế đầu kênh +22,43 thấp hơn đáng kể so với khả năng đầu nước ở kênh chính)…

Vì vậy, Cục đã phối hợp với TV (HEC) nghiên cứu, điều chỉnh về tuyến và biện pháp công trình áp dụng công nghệ và vật liệu đường ống sợi thủy tinh thay thế kênh hở BTCT. Thời điểm đó, trong nước đã sử dụng đường ống sợi thủy tinh, nhưng chưa có tiêu chuẩn trong nước, tư vấn đã áp dụng tiêu chuẩn AWWA về ống sợi thủy tinh (AWWA standard for fiberglass pressure pipe) do Hiệp hội công trình thủy Hoa Kỳ ban hành, được Bộ cho phép áp dụng tại Quyết định số 1700/BNN-KHCN ngày 20/7/2012.

Phương án đường ống (được chọn) giảm diện tích mất đất, có số công trình trên kênh giảm (chỉ còn 50/98), tổng chi phí giảm (giảm khoảng 19 tỷ so với PA kênh hở).

b) Kênh khu tưới Tân Mỹ tỉnh Ninh Thuận:

Dự án HTTL Tân Mỹ tỉnh Ninh Thuận, có nhiệm vụ tưới 7.480ha đất canh tác. Toàn bộ công trình và khu tưới đều nằm trong vùng đặc biệt khô hạn của cả nước. Có năm, lượng bốc hơi gấp 3 lần so với lượng mưa trung bình năm.

Theo Thiết kế cơ sở được duyệt trước đó, tuyến kênh là kênh hở, đi men theo sườn núi với tổng chiều dài kênh khoảng 30km. Để đáp ứng được mục tiêu giảm tổn thất bốc hơi và tận dụng chênh cao cột nước tưới khoảng 90m để tiết kiệm nước, toàn bộ thiết kế tuyến kênh hở được thay bằng hệ thống đường ống dẫn nước có áp dài 29km, kết cấu vật liệu là ống thép đường kính D=2,2m.

Thi công đường ống thép ở hệ thống kênh Tân Mỹ, tỉnh Ninh Thuận

So với phương án được duyệt, có một số ưu điểm sau:

- Tưới tăng thêm diện tích (do đập dâng Tân Mỹ đảm nhiệm) từ 3.700ha lên 6.800ha, giảm diện tích lúa, tăng diện tích các loại cây trồng có hiệu quả cao sử dụng ít nước và nuôi trồng giống thủy sản, thực hiện tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững theo chỉ đạo của Chính phủ tại Quyết định số 899/QĐ-TTg ngày 10/6/2013.

- Vị trí đập dâng Tân Mỹ được điều chỉnh về phía thượng lưu khoảng 3 km, cách hạ lưu cầu Sông Cái 240 m, có cao độ lòng sông cao hơn 36-38m so với vị trí ban đầu; tuyến kênh đi cao hơn, kết cấu bằng đường ống để đầu nước cao hơn, tưới được nhiều diện tích hơn; nối mạng vào 4 khu tưới để cấp thêm 1,5m³/s nhằm tưới ổn định cho 4.600 ha của 4 hồ chứa Bà Râu, Sông Trâu, Ông Kinh và Cho Mo; cấp nước cho điện hạt nhân số 2, cho giống thủy sản và nước sinh hoạt xã Vĩnh Hải 1,0m³/s; có thể tạo nguồn cấp nước sang một số xã phía Nam TP Cam Ranh

- Thay đổi biện pháp dẫn tưới từ kênh hở sang đường ống thép, giảm tổn thất thấm, bốc hơi; bổ sung 2,5 m³/s để tiếp nước cho các hồ trong khu vực và các nhu cầu dùng nước khác.

- Tận dụng lượng nước cấp bổ sung cho khu tưới Nha Trinh - Lâm Cấm, nước xả cho môi trường và xả thừa của lưu vực sông Cái, độ chênh lệch cột nước địa hình khu vực đập dâng để kết hợp phát điện với công suất lắp máy khoảng 9-14MW. Việc sử dụng nước phát điện không ảnh hưởng đến các nhu cầu sử dụng nước của các ngành kinh tế và dân sinh, nguồn vốn do nhà đầu tư huy động các nguồn vốn hợp pháp của doanh nghiệp.

- Trong khi chưa có nguồn vốn để xây dựng đầu mối hồ Sông Cái, việc xây dựng trước đập dâng Tân Mỹ, 7,5 km kênh chính Tân Mỹ và các kênh nhánh sẽ ổn định tưới cho khu tưới Cho Mo từ 600 ha lên 1.200 ha và khoảng 2.000 ha khu tưới Tân Mỹ, giải quyết được tình trạng hạn hán trong khu tưới, cấp nước cho chăn nuôi, nước sinh hoạt trong khu vực. Sau khi hồ Sông Cái được xây dựng và đi vào vận hành, cùng với giải pháp điều tiết, quản lý vận hành khoa học, tăng hệ số lợi dụng kênh mương và hiệu quả sử dụng nước của khu tưới, điều chỉnh cơ cấu cây trồng, sẽ cơ bản đảm bảo đủ nguồn cấp nước trong khu vực.

Đồng thời với việc điều chỉnh biện pháp công trình nói trên, Bộ đã chỉ đạo triển khai nghiên cứu xây dựng khu tưới mẫu tại huyện Ninh Sơn với diện 30ha theo phương pháp tưới tiết kiệm sản xuất nông nghiệp sạch để có cơ sở nhân rộng trên toàn bộ khu tưới; lập bản đồ thổ nhưỡng và bản đồ phân hạng thích nghi cây trồng (trên cơ sở đất đai, thổ nhưỡng của vùng hưởng lợi và cân đối nguồn nước) cho toàn bộ 6.800ha theo hướng tái cơ cấu, tiếp đó sẽ công bố cơ cấu cây trồng phù hợp để người dân có cơ sở canh tác trong toàn bộ vùng dự án.

Công trình đã cơ bản hoàn thiện hồ sơ thiết kế, đang trong giai đoạn thi công, dự kiến sẽ hoàn thành trước năm 2021.

c) Tiểu dự án “Xây dựng hạ tầng phục vụ vùng sản xuất rau an toàn tập trung xã An Hải thuộc huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận” thuộc Dự án Phát triển cơ sở hạ tầng nông thôn tổng hợp các tỉnh miền Trung

Với giải pháp công trình cấp nước là xây dựng trạm bơm, bể chứa trung gian và hệ thống đường ống tưới HDPE (ống chính dài 7,78km, D=160-500mm; ống nhánh dài 232 km, D=160-200mm), đã áp dụng kỹ thuật tưới tiết kiệm nước bằng tưới phun mưa và nhỏ giọt đảm bảo cấp nước cho diện tích 300ha rau màu. Công trình đã hoàn thiện hồ sơ thiết kế, chuẩn bị triển khai thi công, dự kiến sẽ hoàn thành trước năm 2018.

2. Các dự án dự kiến khởi công trong giai đoạn 2018-2020:

Thực hiện chỉ đạo của Lãnh đạo Bộ, Cục đã yêu cầu các chủ đầu tư và đơn vị tư vấn rà soát các công trình có điều kiện phù hợp để xây dựng hệ thống dẫn nước bằng đường ống nhằm giảm tổn thất nước và thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước trình Bộ phê duyệt. Theo đó, đến nay có 6/26 dự án có giải pháp tưới bằng hệ thống đường ống, trong đó:

TT Tên dự án Nhiệm vụ tưới (ha) Hệ thống đường ống Kết cấu vật liệu dự kiến 1 Dự án HTTL Nà Sản, tỉnh Sơn La 1.450 39 km (ống chính dài 14km, ống nhánh dài 25km) Ống thép, cốt sợi thủy tinh hoặc HDPE 2 Hồ chứa nước Ngòi Giành, tỉnh Phú Thọ 7.690 149km (ống chính dài 39km, ống nhánh dài 110km) Ống thép, cốt sợi thủy tinh hoặc HDPE 3 Cụm công trình Ia H’Drai, tỉnh Kon Tum 1.000 34,5 km (ống chính dài 13,5km, ống nhánh dài 21km) Ống thép, cốt sợi thủy tinh hoặc HDPE 4 Hồ chứa nước Ea H’Leo1, tỉnh Đắk Lắk 5.000 45 km Ống thép, cốt sợi thủy tinh hoặc HDPE 5 Hồ chứa nước Nam Xuân, tỉnh Đắk Nông 1.700 11km Ống thép, cốt sợi thủy tinh hoặc HDPE 6 Hồ chứa nước Sông Chò 1, tỉnh Khánh Hòa 5.000 30km Ống thép, cốt sợi thủy tinh hoặc HDPE

III. MỘT SỐ NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ

1.Ưu điểm:

- Tận dụng được lợi thế với công trình có chênh áp lớn, đầu nước cao để tăng diện tích tưới tự chảy.

- Hình thức dẫn nước bằng đường ống là giải pháp dẫn nước tiết kiệm nhất, giảm tối đa tổn thất nước dọc đường dẫn. Nếu phối hợp với hệ thống tưới tiết kiệm nước (như phun mưa, nhỏ giọt,...) sẽ hiệu quả đồng bộ. Ống có độ trơn nhẵn cao nên giảm thiểu được tổn thất so với kênh hở (kể cả đầu nước và lưu lượng).

- Đảm bảo được chất lượng nước khi dẫn nước đến khu hưởng lợi, nói cách khác, nước không bị ảnh hưởng do tác động bên ngoài đến chất lượng trong suốt quá trình dẫn nước, đặc biệt là khi đi qua các vùng gây ô nhiễm môi trường.

- Do đường ống được chôn trong đất nên hạn chế được diện tích chiếm đất, đền bù giải phóng mặt bằng.

- Giải quyết được việc cấp nước cho các khu vực có điều kiện địa hình, địa chất phức tạp.

- Kinh phí duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa lòng dẫn không tốn kém như kênh hở, đặc biệt là khi có mưa, sạt lở, ngập úng,... xảy ra.

- Theo Luật Thủy lợi mới được ban hành, nước là hàng hóa. Giải pháp đường ống cấp nước sẽ thuận lợi cho bố trí thiết bị đo – đếm hàng hóa được chính xác và dễ dàng.

- Hiện nay, các loại đường ống (Cốt sợi thủy tinh, đường ống thép, HDPE...) đã được sản xuất nhiều ở nước ta nên đa dạng và rất sẵn có về nguồn vật liệu. Tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu đường ống nhựa cốt sợi thủy tinh, đường ống thép, HDPE đã được ban hành thuận lợi trong việc áp dụng.

2.Tồn tại, hạn chế:

Nhìn chung, các chủ đầu tư, tư vấn đã quan tâm và nhận thức được việc ứng dụng đường ống là đúng đắn và mang lại hiệu quả; các doanh nghiệp sản xuất đã tạo điều kiện cho các đơn vị đến tham quan, cung cấp tài liệu, giới thiệu sản phẩm tại nhà máy và các công trình xây dựng đã sử dụng sản phẩm; một số loại đường ống đã có trong thông báo giá ở địa phương, các đơn vị sản xuất sẵn sàng cung cấp báo giá khi có yêu cầu...thuận lợi cho việc áp dụng.

Tuy nhiên, theo số liệu thông kê thì đến nay số lượng các công trình thủy lợi đã áp dụng công nghệ dẫn nước bằng đường ống còn hạn chế, chưa xứng tầm với sự phát triển chung với nhiều lý do khách quan cũng như chủ quan, như:

- Một số chủ đầu tư, tư vấn còn ngại áp dụng vì mất nhiều thời gian nghiên cứu và các yếu tố khách quan khác nên nghiên cứu, đề xuất giải pháp cấp nước thường tập trung vào phương án kênh hở, chưa quan tâm đến giải pháp cấp nước bằng đường ống. Khi so sánh chưa làm rõ hết lợi thế của phương án cấp nước bằng đường ống so với kênh hở (chủ yếu so sánh giá thành xây lắp, chưa so sánh hiệu quả kinh tế, xã hội, thời gian thi công, tuổi thọ công trình…).

- Áp dụng đường ống để cấp nước tưới ở nước ta chưa nhiều, một số dự án đã xẩy ra sự cố (điển hình là đường ống vật liệu cốt sợi thủy tinh cấp nước Sông Đà) nên vẫn còn nhiều ý kiến nghi ngờ về chất lượng và khả năng áp dụng.

- Đối với đường ống không áp, thường có giá thành cao. Đường ống phải được đặt trên nền có địa chất ổn định, khi địa chất nền yếu phải xử lý một cách triệt để đảm bảo ổn định;

IV. KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT

- Đẩy mạnh việc nghiên cứu, thay thế hệ thống dẫn nước bằng kênh hở bằng sử dụng đường ống dẫn nước tạo tiền đề phục vụ tái cơ cấu ngành, đồng thời rà soát cơ cấu lại cây trồng theo hướng tăng giá trị và phù hợp với điều kiện của địa phương (thổ nhưỡng, điều kiện nguồn nước, tập quán canh tác...).

- Khi nghiên cứu, lựa chọn giải pháp cấp nước ngoài phương án dẫn nước bằng kênh hở, cần nghiên cứu giải pháp cấp nước bằng đường ống để so chọn. Khi so sánh lựa chọn cần làm rõ hết lợi thế của phương án cấp nước bằng đường ống như: Hiệu quả tiết kiệm nước, độ bền theo thời gian, chi phí giải phóng mặt bằng, thời gian thi công, chi phí quản lý vận hành…

- Tùy theo điều kiện địa hình, địa chất, lưu lượng, áp lực…trong hệ thống đường ống cần sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau (thép, composit sợi thủy tinh, HDPE, PVC…) cho từng đoạn để đảm bảo kinh tế-kỹ thuật.

- Quá trình thi công, các đơn vị liên quan như Ban quản lý dự án, nhà thầu thi công, đơn vị tư vấn giám sát...tăng cường kiểm tra chất lượng sản phẩm trước khi đưa vào lắp đặt.

- Đơn vị sản xuất đường ống cần thí nghiệm kiểm tra đầy đủ nguyên vật liệu đầu vào, thực hiện các thí nghiệm kiểm tra chất lượng ống để xác định độ bền dài hạn của sản phẩm...theo đúng các quy định hiện hành; tăng thời gian bảo hành sản phẩm để khẳng định về chất lượng, độ bền... và tăng niềm tin cho người sử dụng.

- Các đơn vị liên quan cần tiếp tục tổ chức rà soát, hoàn thiện các tiêu chuẩn thiết kế, lắp đặt và nghiệm thu và định mức dự toán (vận chuyển, lắp đặt...) cho từng loại đường ống, tạo điều kiện thuận lợi khi áp dụng và phù hợp với thực tế./.

CỤC QUẢN LÝ XDCT

Đóng góp ý kiến về bài viết này