(A legacy of innovation and sustainability in dam engineering)
Martin Wieland – Bình Yên Đông lược dịch
Water Power – May 29, 2024
Đập đá xay có lõi đất Rudbar Lorestan nằm trong
một hẽm núi rất hẹp ở Iran, có nhiều đường nứt dưới nền đập, có thể hoạt động
do động đất mạnh
Phản ánh trên nhiều dự án ông đã làm việc trong suốt sự nghiệp của ông, Martin Wieland nói rằng các đập là những dự án công chánh liên ngành và thách thức nhất trong đó công chánh vẫn đóng một vai trò chánh, và ông có thể mạnh dạn đề nghị những người mới vào nghề nên làm việc cho những dự án như thế
Khi tôi làm việc ở Phòng Thí nghiệm Thủy lực, Thủy học và Băng học của Swiss Federal Institute of Techonology (ETH) (Viện Kỹ thuật Liên bang Swiss) ở Zurich trong thập niên 1970s, IWP&DC là tạp chí quốc tế duy nhất về kỹ thuật đập và xây cất đập được đọc bởi các kỹ sư về đập, các nhà thầu và những ngành khác liên quan đến các dự án đập – người thường không nghiên cứu các bài viết được công bố trong các tạp chí học thuật và phúc trình hội thảo.
IPW&DC bao gồm những dự án đang diễn ra cũng như những
phát triển mới trong thiết kế, xây cất, và điều hành đập. Năm nay, tạp chí chào mừng kỷ niệm thứ 75th
và vẫn là một nguồn tin có giá trị cho những chuyên viên làm việc trong kỹ nghệ
đập. Để bao gồm những phát triển mới,
IPW&DC và những tạp chí đập quốc tế khác đóng một vai trò quan trọng trong
việc khuyến khích an toàn đập và lối thực hành tốt trong kỹ thuật đập gồm có
thiết kế, xây cất cũng như điều hành và bảo trì. Cũng có những mục đích căn bản của ICOLD, sẽ
chào mừng kỷ niệm thứ 100th trong năm 2028.
Đập Maigrauge ở Switzerland được xây vào năm
1872 và vẫn còn hoạt động, nó là đập bê tông xưa nhất ở Âu Châu.
Tính khả chấp
Ngày nay, nhiều điều được viết và nói về tính khả thi. Ở các quốc gia Tây phương, tuổi trung bình
của những đập lớn gần bằng tuổi của IWP&DC, ám chỉ rằng chúng an toàn, cung
cấp lợi ích và vì thế khả chấp, ngược lại chúng đã bị phá bỏ từ lâu. Những yếu tố chánh liên quan đến đập khả chấp
là an toàn đập và một đời sống dài, là khả năng cốt lõi của các kỹ sư và nhà
thầu đập. Nhưng ngày nay, tính khả chấp
chỉ chú trọng đến những khí cạnh phi kỹ thuật, là một sai lầm trong trường hợp
xây cất công sự và nhà cửa. Vào lúc đập
được xây, không ai dùng từ ngữ tính khả chấp, vì được hiểu rằng đập sẽ ở đó rất
lâu. Quả thật, đời sống của những đập
được thiết kế tốt, xây dựng tốt và bảo trì tốt có thể rất dài. Thí dụ, đập Maigrauge ở Switzerland, đập bê
tông đầu tiên ở Âu Châu, được xây vào năm 1872, vẩn còn hoạt động và hội đủ tất
cả những tiêu chuẩn an toàn hiện nay.
Giả sử của nhiều người cho rằng đời sống của đập là 50 năm hoàn toàn
sai.
Một vấn đề khác tôi muốn đề cập đến là sự cần thiết để huấn
luyện chuyên viên, người có trách nhiệm cho các đập hiện nay vả người liên quan
đến việc thiết kế và xây cất các đập mới.
Các đập mới sẽ được xây phần lớn ở Phi Châu, Á Châu và Nam Mỹ, nơi vẫn
còn tiềm năng lớn cho những kiến trúc mới.
Các trung tâm huấn luyện khu vực nên được thiết lập, thí dụ,
ở Ethiopa, Lào và vùng Himalayas. Trong
thập niên 1980s, tôi làm việc như một thành viên của ban giảng huấn ở Asian
Institute of Technology (Viện Kỹ thuật Á Châu) ở Bangkok, Thái Lan, được thành
lập như trường cao học công chánh của SEATO (South East Asia Treaty
Organisation (Hiệp ước Liên phòng Đông Nam Á).
Vào lúc đó, mục đích của trường cao học đó là huấn luyện kỹ sư đập và
thủy lợi cho việc xây cất dự án đập Pa Mong khổng lồ trên sông Mekong ở gần
Vientiane, thủ đô của Lào. Đập chưa bao
giờ được xây vì Chiến tranh Việt Nam cùng lúc Mekong Committee (Ủy ban Mekong)
được thành lập vài năm trước đó cũng thay đổi chú tâm vào những khía cạnh phi
kỹ thuật của lưu vực sông Mekong. Nay,
thiếu kỹ sư đập địa phương trong hầu hết quốc gia trong khu vực nầy.
Đập vòng cung Deriner cao 249 m ở đông bắc
Turkey
An toàn động đất
Một năm trước khi tôi bắt đầu nghề chuyên môn của tôi, động đất
1971 ở San Fernando xảy ra ở California, gây thiệt hại cho một vài đập và đập
vòng cung Pacoima. Sự kiện nầy có thể
được xem như điểm khởi đầu của kỹ thuật động đất hiện đại trong kỹ nghệ đập. Trong năm 1972, một nhóm công tác động đất
của Ùy ban về Đập của Swiss được thành lập mà tôi là thư ký. Từ đó, tôi đã tham gia vào một vài dự án đập
rất lớn chẳng hạn như đập vòng cung Deriner cao 249 m ở Turkey.
Một số dự án quan trọng nơi an toàn động đất đóng vai trò
then chốt, mà tôi tham gia, là đập Rudbar Lorestan cao 156 m ở núi Zagros ở
Iran. Nó là một đập đá xay với lõi đất
nằm trong một thung lũng hẹp với đặc tính động đất rất phức tạp vì có nhiều
đường nứt trong nền đập có thể di chuyển trong lúc có động đất mạnh ở gần.
Đập được thiết kế với một khoảng cách của đường nứt tối đa là
2,5 m, phần lớn theo chiều ngang và một gia tốc đất đỉnh theo chiều ngang lượng
định an toàn động dất là 0,75g. Noài
động đất, dự án đặc thù với thiết kế của đập là 1 đập RCC với một 1 mối nối
trợt ở mỗi đường nứt chánh. Đập bê tông
được chấp thuận bởi các ủy ban kỹ thuật khác nhau cũng như nhà thầu có hợp đồng
cho 1 đập bê tông. Vì những điều được
tìm thấy mới về động đất, loại đập phải thay đổi mặc dù việc chuyển nước sông
đã được thực hiện. Sự thay đổi trong
loại đập nầy, mà tôi khởi xướng, gây nhiều tranh cãi nhưng cuối cùng đập đá xay
với lõi đất có thể được xây và tất cả các bên tham gia trong dự án nầy rất vui
vẻ khi các đập lớn khác ở Iran trải qua nhiều vấn đề khác nhau.
Dự án thủy điện Neelum Jhelum ở Kashmir,
Pakistan nằm trên 1 đường nứt quan trọng của Himalayas; đập được thiết kế để
chống lại 1 khoảng cách đường nứt 3 dm và một gia tốc đất theo chiều ngang là
1,25g.
Dự án khác thường thứ hai là đập Neelum Jhelum 969 MW ở
Kashmir, Pakistan. Đập bê tông cao 60 m
với của xả kết hợp, nằm trên sông Neelum ở gần Đường Kiểm soát phân chia Ấn Độ
và Pakistan. Main Boudary Thrust (MBT) (Lực đẩy Biên giới Chánh), một trong những
đường nứt chánh của Himalayas, đi ngang qua vị trí đập. Trong năm 2005, động đất Muzaffarabad được
dùng để tham khảo cho thiết kế của đập bê tông.
Để thiết kế đập và những thành phần an toàn vô cùng quan trọng (đó là
những cửa xả nước), gia tốc mặt đất đỉnh theo chiều ngang được dùng là 1,25g
cũng như một khoảng cách hạ xuống theo chiều đứng gần 3,6 m. Vì không có đập bê tông nào có thể được thiết
kế để chịu được những di chuyển của đường nứt và vì việc đào MBT cho thấy nó có
chiều ngang vài m, trong đó việc di chuyển của dường nứt có thể xảy ra ở bất cứ
nơi nào, có thể được xem như 1 loại ‘mối nối trợt’ có thể hấp thu những di
chuyển có thể có của đường nứt mà không sụp đổ.
Ngoài ra, một số xử lý đường nứt bằng cách làm đá yếu đi bằng cách dùng
những lổ khoan chứa bentonite ở gần nhau rất cần để ngăn ngừa việc di chuyển
của đường nưt xảy ra bên đưới đập bê tông.
Đập trụ ốp tường Sefid Rud bị thiệt hại trong
trận động đất Manjil-Rudbar ở Iran. Cửa
thủy nông được mở để hạ thấp hồ chứa nước sau khi động đất.
Tôi cũng ghi nhận sự tham gia của tôi trong nhóm quốc tế để kiểm tra đập ốp tường Sefid Rud cao 106 m, bị thiệt hại bởi trận động đất cường độ 7,4 Manjil-Rudbar ở núi Alborz ở Iran năm 1990. Tâm địa chấn của trận động đất tàn phá nầy làm thiệt mạng khỏng 45.000 người trong khu vực đập chỉ cách đập vài trăm m, chịu những loại thiệt hại khác và phải được sửa chữa và tăng cường sau khi động đất.
Đập Sefid Rud là 1 đập bê tông, cho đến nay, đã trải qua động
đất mạnh nhất của bất cứ đập bê tông nào và, do đó, được dùng để tham khảo cho
việc đánh giá những ảnh hưởng có thể có của một trận động đất mạnh đối với các
đập trọng lực.
Hơn nữa, theo sau trận động đất 7,9 ở Wenchuan trong tháng 5
năm 2008 trong tỉnh Sichuan (Tứ Xuyên) ở Trung Hoa, cùng với CHINCOLD, tôi cầm
đầu một chuyến thám sát ICOLD đến nhiều đập khác nhau bị thiệt hại bởi trận
động đất tai họa nầy.
Trận động đất nầy gây thiệt hại cho khoảng 1.800 đập và hồ
chứa nước và 400 nhà máy điện.
Hai dự án đập quan trọng nhất bị ảnh hưởng của trận động đất
nầy là (i) đập Zipingpu đập đá xay mặt bê tông có chiều cao 156 m, với việc xây
cất hoàn tất chỉ 2 năm trước động đất, và (ii) đập vòng cung bê tông cốt sắt
Shapai cao 132 m, được hoàn tất trong năm 2004, là đập bê tông vòng cung cao
nhất thế giới, không có bất cứ thiệt hại nào.
Công tác thám sát ICOLD-CHINCOLD sau trận động đất Wenchuan ở
Trung Hoa năm 2008, được khai mạc hỗn hợp trên đỉnh đập Zipingpu cao 156 m.
Những thách thức kỹ thuật
Có những dự án đập vô cùng thách thức kỹ thuật ở nhiều nơi
khác nhau trên thế giới, nhưng có vẻ, dựa trên kinh nghiệm của tôi, những vị
trí đó nằm trong dãy núi Himalayas gồm có Himalayas, Karakorum, Hindukush, và
Pamir được chú ý đặc biệt, vì ngoài những trận động đất mạnh, có một số hồ băng
đá, có thể gây ra lụt hồ băng đá lớn (GLOFs).
Những nguy hiểm khác gồm có đá chuồi, mây xuất hiện đột ngột, v.v.
Một số GLOFs, đá chuồi và lở băng và dòng chảy của đất đá
liên hệ có thể rất lớn, rằng các đập với trữ lượng nhỏ có thể không an toàn và
không nên xây. Tuy nhiên, trong trường
hợp ngăn ngừa GLOFs, nhiều biện pháp có thể được thực hiện để hạ thấp hay thoát
nước các hồ băng và những hệ thống cảnh báo sớm có thể được thiết lập.
Kỹ thuật đập, vỉ những đòi hỏi an toàn cao của nó, đã đóng
góp rất nhiều vào lãnh vực công chánh và xa hơn. Thí dụ, hầu hết mọi người không biết sự kiện
là phương pháp thành phần cố định (finite element), được dùng để phân tích số
các kiến trúc v.v., được phát triển bởi R. Clough và O.C. Zienkiewicz, người
tham gia trong việc phân tích động đất và tĩnh học của các đập bê tông và được
công bố trong ICOLD Bulletin về các Thủ tục Phân tích Động đất cho Dập năm
1986. Clough tạo ra từ ngữ “những thành
phần cố định” trong thập niên 1960s và trong năm 1962 đã công bố một bài viết
về “Phân tích Áp lực cùa một Đập Trọng lực bằng Phương pháp Thành phần Cố
định”, cho thấy rằng đập đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển của
việc phát triển phương pháp phân tích số rất đa dụng nầy.
Ngoài an toàn kỹ thuật, có quyền ưu tiên đối với bất cứ vấn
đề nào khác, có những khía cạnh mới hơn có ảnh hưởng đối với việc phát triển
nguồn nước. Lo ngại chánh trong tương
lai là đa dạng sinh học. Đa dạng sinh
học rất đặc thù ở mỗi vị trí đập; điều nầy đúng với bất cứ dự án đập nào. Những ảnh hưởng của thay đổi khí hậu cũng là
một lo ngại đang gia tăng, thu hút nhiều chú ý; tuy nhiên, chúng phần lớn liên
quan đến việc điều hành các hồ chứa nước hơn là an toàn đập, như trong trường
hợp an toàn đập có những thủ tục được thiết lập lâu dài để đối phó với những
loại nguy hại mới theo thời gian. Khái
niệm được dùng khá đơn giản và đòi hỏi duyệt xét an toàn định kỳ, gồm có việc
kiểm tra chi tiết của đập và một duyệt xét các tiêu chuẩn thiết kế và an
toàn. Những duyệt xét như thế có thể
được thực hiện mỗi 5 năm.
Cuối cùng, là một kỹ sư công chánh làm việc với nhiều dự án
công chánh khác nhau, tôi muốn chỉ ra rằng các dự án đập là những dự án công
chánh thách thức và liên ngành nhất, trong đó các kỹ sư công chánh vẫn đóng một
vai trò chánh. Do đó, tôi mạnh dạn đề
nghị bất cứ kỹ sư công chánh trẻ nào nên làm việc cho những dự án như thế.
Ray Clough, người sáng chế Phương pháp Thành
phần Cố định, cùng với Martin ở Hội thảo Công tác Quốc tế về Đập, Coimbra,
Portugal, tháng 4 năm 1987.
Martin Wieland, Chủ tịch của Ủy ban
về Khía cạnh Động đất của Thiết kế Đập của ICOLD, thành viên danh dự của ICOLD,
và Cố vấn Đập ở Dietikon, Switzerland.
No comments:
Post a Comment