Phân loại đập, hồ chứa nước

Phân loại đập, hồ chứa nước theo quy định tại Điều 3 Nghị định số 114/2018/NĐ-CP ngày 04 tháng 09 năm 2018 của Chính phủ về Quản lý an toàn đập, hồ chứa nước như sau:

Điều 3. Phân loại đập, hồ chứa nước

1. Đập, hồ chứa nước quan trọng đặc biệt thuộc một trong các trường hợp sau:

a) Đập có chiều cao từ 100 m trở lên hoặc đập của hồ chứa nước quy định tại điểm b, điểm c khoản này;

b) Hồ chứa nước có dung tích toàn bộ từ 1.000.000.000 m3 trở lên;

c) Hồ chứa nước có dung tích từ 500.000.000 m3 đến dưới 1.000.000.000 m3 mà vùng hạ du đập là thành phố, thị xã, khu công nghiệp, công trình quan trọng liên quan đến an ninh quốc gia.

2. Đập, hồ chứa nước lớn thuộc một trong các trường hợp sau:

a) Đập có chiều cao từ 15 m đến dưới 100 m hoặc đập của hồ chứa nước quy định tại điểm c khoản này;

b) Đập có chiều cao từ 10 m đến dưới 15 m và chiều dài đập từ 500 m trở lên hoặc đập có chiều cao từ 10 m đến dưới 15 m và có lưu lượng tràn xả lũ thiết kế trên 2.000 m3/s;

c) Hồ chứa nước có dung tích toàn bộ từ 3.000.000 m3 đến dưới 1.000.000.000 m3, trừ hồ chứa quy định tại điểm c khoản 1 Điều này.

3. Đập, hồ chứa nước vừa thuộc một trong các trường hợp sau:

a) Đập có chiều cao từ 10 m đến dưới 15 m hoặc đập của hồ chứa nước quy định tại điểm b khoản này, trừ đập quy định tại điểm b khoản 2 Điều này;

b) Hồ chứa nước có dung tích toàn bộ từ 500.000 m3 đến dưới 3.000.000 m3.

4. Đập, hồ chứa nước nhỏ là đập có chiều cao dưới 10 m hoặc hồ chứa nước có dung tích toàn bộ dưới 500.000 m3.

5. Thẩm quyền quyết định danh mục đập, hồ chứa nước quan trọng đặc biệt, lớn, vừa, nhỏ

a) Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ trưởng Bộ Công Thương chủ trì, phối hợp với Ủy ban nhân dân cấp tỉnh có đập, hồ chứa nước trên địa bàn, trình Thủ tướng Chính phủ quyết định danh mục đập, hồ chứa nước quan trọng đặc biệt;

b) Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quyết định danh mục đập, hồ chứa thủy lợi lớn, vừa, nhỏ mà việc khai thác và bảo vệ liên quan đến 02 tỉnh trở lên; Bộ trưởng Bộ Công Thương quyết định danh mục đập, hồ chứa thủy điện lớn, vừa, nhỏ được xây dựng trên địa bàn 02 tỉnh trở lên;

c) Ủy ban nhân dân cấp tỉnh quyết định danh mục đập, hồ chứa nước trên địa bàn, trừ đập, hồ chứa nước quy định tại điểm a, điểm b khoản này.

Thấm qua nền đất đồng chất dưới đáy công trình

Những vấn đề chung về thấm qua nền đất đồng chất dưới đáy công trình và một số phương pháp tính toán thấm qua nền: 

Mục lục

1. Những vấn đề chung
2. Tính thấm bằng phương pháp giải tích
3. Tính thấm bằng phương pháp sử dụng lưới thấm
4. Tính thấm bằng phương pháp số

I. Những vấn đề chung

1. Các giới hạn của miền thấm

Trong nền công trình, miền thấm có giới hạn trên là mặt tiếp xúc giữa đất nền với đế công trình, giới hạn dưới là mặt tầng không thấm.

Xét trên một mặt cắt vuông góc với tuyến công trình (hình 2-1) ta có:

- Giới hạn trên là một đường gẫy khúc, gọi là đường viền dưới đất của công trình, trong đó:

Đoạn ABCDEF: sân trước;

Đoạn GHIKLM: đáy công trình với đoạn thoát nước IK;

Đoạn MN: sân tiêu năng;

Đoạn PQ: sân sau.

- Giới hạn dưới: đường OO', có thể là cong, thẳng, nằm ngang hay nằm nghiêng tuỳ thuộc vào cấu tạo địa chất.

2. Các giả thiết cơ bản

Lời giải lý thuyết của bài toán thấm có áp được đưa ra trên cơ sở một số giả thiết cơ bản đơn giản hoá môi trường thấm và dòng thấm. Các giả thiết đó như sau:

- Đất nền là môi trường đồng nhất đẳng hướng;

- Nước chứa đầy miền thấm và không ép co được;

Theo giả thiết này, không còn hiện diện của cốt đất trong miền thấm. ảnh hưởng của cốt đất chỉ thể hiện gián tiếp qua hệ số thấm k.

- Dòng thấm ổn định;

- Dòng thấm chảy tầng và tuân theo định luật Darcy:

V = k.J  (2-1)

Trong đó:

V - lưu tốc thấm bình quân trên mặt cắt ướt; k - hệ số thấm của đất;

J - gradien thuỷ lực.

Những kết quả tính toán thu được dựa vào các giả thiết nêu trên là rất phù hợp với thực tiễn, có độ chính xác đảm bảo yêu cầu của kỹ thuật.

Đối với các bài toán thấm có áp nêu dưới đây, còn đưa thêm 2 giả thiết bổ sung là:

- Trong miền thấm không có điểm tiếp nước và điểm rút nước;

- Bài toán thấm phẳng.

Các giả thiết trên là cơ sở lý luận để đơn giản hoá các điều kiện của bài toán, từ đó thiết lập các phương trình tính toán để tìm ra các thông số của dòng thấm là: cột nước thấm h, lưu lượng thấm, phân bố gradien và vận tốc thấm trong toàn miền.

II. Tính thấm bằng phương pháp giải tích

1. Phương pháp cơ học chất lỏng

Phương pháp này do Viện sĩ N.N. Pavlôpxki khởi xướng và đã đạt được lời giải chính xác cho một số bài toán thấm có biên đơn giản.

Trong bài toán thấm phẳng, gọi h là hàm số cột nước thấm, ta có:

h = h (x, y).

Trong môi trường thấm với các giả thiết đã nêu ở phần trên, phương trình vi phân cơ bản của dòng thấm là: 

Với công cụ toán học là các hàm giải tích một biến phức z = x + iy, tác giả đã tìm

được thế vị phức của dòng thấm trong một số bài toán đơn giản. Chuyển động của dòng thấm được mô tả bởi lưới thấm gồm 2 họ đường: 

- Đường đẳng thế, gọi tắt là đường thế, là tập hợp các điểm có cùng cột nước h (h = const).

Khi nền thấm sâu vô hạn, bản đáy phẳng không có cừ (hình 2-3), ta có họ đường dòng là các elip có các tiêu điểm chung A và B là các điểm mép móng thượng và hạ lưu bản đáy. Họ đường thế là các hypecbol.

2. Phương pháp cơ học chất lỏng gần đúng

Với các đường viền thấm phức tạp có 2, 3 hay nhiều hàng cừ, Pavlôpxki đã dùng phương pháp phân đoạn để giải gần đúng bài toán thấm. Sau đó Trugaep đã phát triển thành  phương  pháp  hệ số  sức kháng,  đưa  ra các  công  thức  giải tích  để  tính  hệ số  sức kháng cho từng đoạn. Viện sĩ Lavrenchiep đề xuất phương pháp biến đổi các cừ, dẫn đến các bảng tra để xác định áp lực thấm tại các điểm đặc trưng của đường viền thấm.

Sau đây sẽ trình bày cụ thể phương pháp hệ số sức kháng, vì nó có ưu điểm là không cần các bảng biểu, đồ thị, các kết quả tính toán đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu thiết kế.

Theo phương pháp này, miền thấm dưới đáy công trình được chia thành các bộ phận chứa các đoạn đường viền thẳng đứng và nằm ngang như hình 2-5.

Đường ranh giới giữa 2 bộ phận kề nhau chính là đường thế đi qua các giao điểm của đoạn đường viền thấm thẳng đứng và nằm ngang. Với các sơ đồ đường viền thấm thường gặp thì miền thấm thường được phân thành 3 loại bộ phận sau:

1)Bộ phận cửa vào hoặc cửa ra, có thể kèm theo cừ, hoặc bậc thụt, hoặc cả hai. Trên hình 2-5, bộ phận cửa vào chứa đoạn đường viền 1 - 2 - 3; bộ phận cửa ra chứa đoạn

đường viền 7 - 8 - 9.

2)Bộ phận giữa: bao gồm cừ, hoặc bậc thụt, hoặc cả hai (ví dụ bộ phận chứa đoạn

đường viền 4 - 5 - 6 trên hình 2-5).

3)Bộ phận chứa đoạn đường viền nằm ngang, như đoạn 3 - 4, đoạn 6 - 7 trên hình 2-5.

Dọc các phân đoạn đường viền, có thể coi đầu nước tiêu hao gần đúng theo quy luật

đường thẳng. Đặc trưng cho mức độ tiêu hao cột nước thấm qua mỗi bộ phận chính là hệ số sức kháng của bộ phận đó, ký hiệu là

Cột nước thấm tiêu hao tương ứng sẽ là:

Trong đó:
q - lưu lượng thấm;

k - hệ số thấm.

Tổng số các phần cột nước thấm tổn thất qua các bộ phận sẽ bằng cột nước tổng cộng tác dụng lên công trình:

(2-4)

Trong đó:- tổng các hệ số sức kháng của toàn miền thấm.

Từ (2-4) ta có:(2-5)

Thay vào công thức (2-3): (2-6)

Biết các trị số hi, sẽ vẽ được biểu đồ áp lực thấm lên đáy công trình; còn lưu lượng thấm xác định theo công thức (2-5).

Các hệ số sức kháng được xác định theo các biểu thức giải tích. Chúng được rút ra trên cơ sở giải hàng loạt các bài toán thấm có sơ đồ khác nhau bằng phương pháp cơ học chất lỏng gần đúng (phân đoạn). Các công thức đó như sau:

a) Bộ phận giữa: Khi có bậc và cừ như đoạn 4 - 5 - 6 trên hình 2-5 và thoả mãn

điều kiện:

Trong đó:

a2 - độ cao của bậc;

T1, T2 - bề dày tầng thấm ở các bộ phận ngang phía trước và sau của bộ phận đang xét.

Khi không đóng cừ giữa (S2 = 0), nhưng có bậc (a2 ≠ 0), ta có:

(2-8)

Nếu có cừ (S2 ≠ 0), nhưng không có bậc thụt (a2 = 0) thì T1 = T2 = T, và:

b) Bộ phận cửa vào, cửa ra

Trong trường hợp chung, hệ số sức kháng của bộ phận cửa vào, cửa ra xác định   như sau:

(2-10)

Trong đó:

- hệ số sức kháng của bậc (nếu có);

- hệ số sức kháng của cừ (nếu có).

Trị số của ,được vận dụng tương ứng với các công thức (2-8), (2-9).

c) Bộ phận nằm ngang: Khi chiều dài đoạn đường viền nằm ngang L giữa 2 hàng cừ S1, S2 thoả mãn điều kiện:

(2-11)

thì:

(2-12)

Trong đó: T - độ sâu tầng thấm trong đoạn tính toán.

Nếu L < 0,5(S1 + S2) thì= 0, nghĩa là dòng thấm “đi tắt” từ chân cừ trước sang chân cừ sau mà không lượn theo đoạn đường viền nằm ngang giữa 2 cừ.

Khi chiều dày tầng thấm rất lớn, thường người ta chỉ xét đến phần dòng thấm trong phạm vi “tầng thấm mạnh”. Chiều dày giới hạn của tầng thấm Ttt phụ thuộc vào các trị số hình chiếu ngang L0 và hình chiếu đứng S0 của đường viền thấm (hình 2-5), được lấy theo bảng 2-1.

Nếu chiều dày tầng thấm thực tế T₀ £ T_tt thì tính toán các hệ số sức kháng theo T₀; còn nếu T₀ > T_tt thì tính theo trị số T_tt.

Trị số gradien thấm lớn nhất tại cửa ra có thể xác định theo công thức:

Theo Antipov:

(2-14)

Với T1 lấy phía tầng thấm dày; T2 lấy phía tầng thấm mỏng: T2 £ T1; S - chiều dài cừ tại cửa ra;

b = 1,1 khi tính theo Ttt;

b = 1 ứng với các trường hợp khác.

Trong tính toán thực hành, có thể sử dụng các đồ thị của Giuravlov để tra a (xem các tài liệu chuyên môn).

3. Phương pháp tỷ lệ đường thẳng

a) Vài nét lịch sử: Khi phương pháp cơ học chất lỏng chưa phát triển thì người ta đã dùng phương pháp tỷ lệ đường thẳng (TLĐT) để giải các bài toán thấm qua nền công trình. Phương pháp này do Blai đề xướng dựa trên các tài liệu quan trắc từ các công trình thực tế. Ông cho rằng dọc theo tia dòng đầu tiên (đường viền thấm của công trình), độ dốc thuỷ lực không thay đổi, không phụ thuộc vào hình dạng của đường viền thấm (có cừ hay không có cừ). Từ giả thiết này, có thể vẽ được biểu đồ áp lực thấm lên đáy công trình, tính được gradien và lưu tốc thấm bình quân trong toàn miền thấm.

Trong quá trình giải bài toán thấm, dựa vào sự quan trắc tỷ mỉ hơn quá trình tổn thất cột nước thấm dọc theo đường dòng đầu tiên, Len đã phát hiện ra rằng trên những đoạn

đường viền thẳng đứng, mức độ tiêu hao cột nước thấm lớn hơn so với đoạn đường viền nằm ngang. Từ đó Len đã đề xuất việc cải tiến phương pháp của Blai để các kết quả thu được phù hợp với thực tế hơn.

Ngày nay mặc dù đã có nhiều phương pháp hiện đại để tính thấm, nhưng phương pháp TLĐT vẫn còn được sử dụng trong những trường hợp sau:

- Đối với các công trình nhỏ, tầng thấm mỏng, đường viền thấm đơn giản: giải theo phương pháp TLĐT cho kết quả chính xác theo yêu cầu kỹ thuật.

- Đối với các công trình lớn: thường dùng phương pháp TLĐT để sơ bộ kiểm tra chiều dài đường viền thấm trước khi đi vào tính toán theo các phương pháp chính xác hơn.

- Đối với các công trình trên nền đá: thường áp dụng phương pháp này để tính toán áp lực thấm lên đáy công trình.

b) Nội dung tính toán theo phương pháp Len

Chiều dài tính toán của dòng thấm được xác định theo công thức:

(2-15)

Trong đó:

Lđ - chiều dài tổng cộng của các đoạn đường viền thẳng đứng, hoặc nghiêng góc

a > 45o so với phương ngang.

Ln - chiều dài tổng cộng của các đoạn đường viền nằm ngang, hoặc nghiêng góc

a < 45o so với phương ngang;

m - hệ số phụ thuộc vào dạng đường viền thấm: Khi có 1 hàng cừ: m = 1 ¸ 1,5;

Khi có 2 hàng cừ: m = 2 ¸ 2,5; Khi có 3 hàng cừ: m = 3 ¸ 3,5.

Để đảm bảo độ bền thấm chung, trị số Ltt theo (2-15) phải thoả mãn điều kiện:

Ltt ³ CH, (2-16)

Trong đó:

H - độ chênh lệch mực nước thượng hạ lưu công trình;  

C - hệ số phụ thuộc tính chất đất nền, lấy theo bảng 2-2.

Bảng 2-2

Loại đất	C	Loại đất	C
Đất sét chặt	1,5	Cuội sỏi hạt nhỏ	3,5
Đất sét chặt vừa	1,7 ÷ 2,0	Cát hạt lớn	4,0
Đất sét mềm, đất thịt	2,0 ÷ 2,5	Cát hạt trung bình	5,0
Đá cuội, sỏi hạt lớn	2,5	Cát hạt nhỏ	6,0
Cuội sỏi hạt trung bình	3,0	Cát mịn	7,0

Trị số cột nước thấm tại một điểm cách mép hạ lưu đường viền thấm một đoạn dài tính toán x là:

(2-17)

Quy tắc tính x cũng giống như khi tính Ltt (công thức 2-15).

Dựa vào công thức 2-17, sẽ vẽ được biểu đồ áp lực thấm lên đáy công trình (hình 2-6).

Trị số gradien thấm là lưu tốc thấm trung bình xác định như sau:

- Trên các đoạn đường viền thẳng đứng:

J_d= H/L_tt ;        V_d= k. H/L_tt          (2-18)

- Trên các đoạn đường viền nằm ngang:

J_n= H/m.L_tt ;        V_n= k. H/m.L_tt          (2-19)

Lưu lượng thấm đơn vị (bài toán phẳng) được tính gần đúng theo công thức:

q = k.Jn.T (2-20)

Trong đó: T - chiều dày bình quân của tầng thấm:

(2-21)

Với Ti là chiều dày bình quân của tầng thấm tương ứng dưới đoạn đường viền nằm ngang có chiều dài Li (xem hình 2-6).

III. Tính thấm bằng phương pháp sử dụng lưới thấm

1. Khái niệm lưới thấm

Trong môi trường đồng nhất, đẳng hướng, lưới thấm được hình thành bởi hai họ đường cong trực giao nhau. Các đường cong này thể hiện hình ảnh chuyển động của các hạt nước trong môi trường thấm.

- Đường dòng: biểu diễn quỹ đạo của các phần tử nước chuyển động trong miền thấm;

- Đường thế (gọi tắt của đường đẳng thế hay đường đẳng cột nước): tập hợp các điểm có cùng cột nước thấm.

Trên hình 2-7a thể hiện một lưới thấm đã vẽ xong, trong đó đường viền thấm dưới

đáy công trình là đường dòng đầu tiên (A-M); mặt tầng không thấm là đường dòng cuối cùng (I-I). Đường đáy sông (kênh) phía thượng lưu (OA) là đường thế đầu tiên; đường đáy thoát nước ở hạ lưu (MN) là đường thế cuối cùng. Phần miền thấm giữa 2 đường dòng kề nhau gọi là ống dòng; phần miền thấm giữa 2 đường thế kề nhau gọi là dải thế.

Hai  họ  đường  dòng  và đường  thế  tạo  thành  một  lưới  có  các  mắt  lưới  hình  vuông cong. Tại những vị trí mà các đường dòng, đường thế gần sát vào nhau là nơi có dòng thấm mạnh (gradien thấm lớn); ngược lại, tại vị trí có các đường dòng, đường thế thưa là nơi có dòng thấm yếu.

Lưới thấm chỉ phụ thuộc vào dạng hình học của miền thấm mà không phụ thuộc vào hệ số thấm, cột nước, chiều dòng thấm, và kích thước tuyệt đối của công trình.

2. Các phương pháp xây dựng lưới thấm

Để xây dựng lưới thấm, có thể sử dụng các phương pháp khác nhau:

a) Phương pháp giải tích: Viết phương trình họ đường dòng, đường thế, như đã nêu ở mục trên. Phương pháp này chỉ áp dụng được một số sơ đồ miền thấm đơn giản nhất.

b) Phương pháp thí nghiệm tương tự điện (EGĐA)

Phương pháp này dựa trên cơ sở tương tự về hình thức giữa phương trình mô tả dòng thấm và phương trình dòng điện trong môi trường dẫn điện. Viện sĩ Pavlôpxki đã nghiên cứu dùng máy EGĐA để vẽ lưới thấm cho các dạng miền thấm khác nhau. Phương pháp này có ưu điểm là bảo đảm mức chính xác cao, giải được các trường hợp miền thấm phức tạp, môi trường thấm không đồng nhất, không đẳng hướng, và các bài toán thấm không gian.

c) Phương pháp thí nghiệm trên mô hình khe hẹp: Dựa trên sự tương tự về hình thức giữa phương trình mô tả dòng thấm trong môi trường thấm với phương trình mô tả dòng chảy tầng của chất lỏng nhớt trong một khe hẹp giữa 2 tấm kính, Aravin đã thiết lập được các biểu thức tương quan giữa 2 loại chuyển động này. Trong thí nghiệm, dùng các tia  màu  để  đánh  dấu  đường  dòng  và dùng  suy  diễn  (theo  tính  chất  trực  giao  của  lưới thấm) để vẽ họ đường thế.

Do những khó khăn về kỹ thuật thực hành, phương pháp mô hình khe hẹp còn chưa được ứng dụng rộng rãi.

d) Phương pháp vẽ lưới bằng tay: Dựa vào các đặc điểm của lưới thấm như đã mô tả ở mục 1, có thể vẽ được lưới thấm bằng tay cho những miền thấm phẳng, đồng nhất

đẳng hướng. Cách thức thực hiện là vẽ và sửa dần cho đến khi đạt được một lưới thấm trực giao có các mắt lưới hình vuông cong. Mức độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào trình độ và kinh nghiệm của người vẽ, nói chung có thể đạt được độ chính xác yêu cầu của bài toán kỹ thuật.

3. Sử dụng lưới thấm để xác định các đặc trưng của dòng thấm

Giả sử lưới thấm vẽ được có m ống dòng và n dải thế (ở lưới thấm trên hình 2-7 có m = 5; n = 20). Ta đánh số thứ tự từ hạ lên thượng lưu như trên hình 2-7.

a) Cột nước thấm tại một điểm bất kỳ cuối dải thế thứ i: h_i=i.H/n             (2-22)

Trong đó: i có thể là số nguyên hay thập phân (nội suy khi điểm tính toán không nằm trên 1 đường thế của lưới).

Dựa vào công thức 2-22 sẽ vẽ được biểu đồ áp lực thấm lên đáy công trình.

b) Lưu lượng thấm đơn vị (bài toán phẳng):

Lưu lượng thấm trong một ống dòng là:

DL - kích thước trung bình của 1 mắt lưới theo phương dòng thấm;

DS  -  kích  thước  trung  bình  cũng  của  mắt  lưới  đó  theo  phương  vuông  góc  với dòng thấm.

Với lưới thấm có các mắt lưới vuông thì DS = DL. Do đó:

Dq = k. H/n.

Lưu lượng thấm của toàn miền:

q = m.Dq = k.H.m/n    (2-23)

Khi: k = 1 và H = 1, ta có q = q_r=m/n     (2-24)

q_r gọi là lưu lượng thấm dẫn suất. Trị số của qr chỉ phụ thuộc vào hình dạng hình học của miền thấm. Khi dùng khái niệm qr, công thức tính lưu lượng thấm như sau:

q = k.H.q_r  (2-25)

c) Gradien thấm:

Trị số gradien thấm bình quân trong 1 mắt lưới là:

J = DH/DL = H/n.DL      (2-26)

Sử dụng công thức này, dễ dàng tính được trị số gradien thấm tại một điểm bất kỳ trong miền thấm. Lưới thấm vẽ càng dày thì mức độ chính xác khi tính J càng cao. Đây là một ưu điểm của phương pháp sử dụng lưới so với các phương pháp tính gần đúng đã nêu ở trên. Trong thực tế tính toán, thường người ta xây dựng biểu đồ gradien thấm ở cửa ra (hình 2-7b) để kiểm tra về độ bền thấm của đất nền (xem Đ2-4).

IV. Tính thấm bằng phương pháp số

Xuất phát từ phương trình cơ bản và các điều kiện biên, có thể sử dụng các phương pháp số để tìm các đặc trưng của dòng thấm. Thường sử dụng 2 phương pháp chính là phương pháp sai phân và phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH).

1. Phương pháp sai phân

Miền thấm được chia thành những ô hình chữ nhật có kích thước bằng nhau a x b như hình 2-8.

Các đại lượng vi phân dh, dx, dy được chuyển thành những đại lượng sai phân tương ứng Dh, Dx, Dy. Những đạo hàm riêng cấp một và cấp hai được chuyển sang các tỷ sai phân theo các công thức sau:

Trong đó x, y là tọa độ của điểm nút cần xét thuộc lưới.

Việc tìm nghiệm của phương trình Ñh = 0 chuyển thành việc giải một hệ phương trình đại số tuyến tính để tìm các giá trị h(x, y) tại những điểm nút.

Phương pháp sai phân tuy đơn giản nhưng ít được dùng để giải các bài toán thấm có

điều kiện biên phức tạp do những nhược điểm về kỹ thuật chia lưới.

2. Phương pháp phần tử hữu hạn

Theo  nguyên  lý  biến  phân,  việc  tìm  nghiệm  của  bài  toán  thấm  đã  cho  hoàn  toàn tương đương với việc tìm cực tiểu của phiếm hàm:

( 2-29)

Trong đó: p - số phần tử được chia trong miền;

(2-30)

w - diện tích của từng phần tử.

Cuối cùng cần giải hệ phương trình đại số:

(2-31)

Các ẩn số phải tìm là trị số cột nước h tại các điểm nút của lưới.

Với sự hỗ trợ của máy tính điện tử, phương pháp phần tử hữu hạn đã trở thành thông dụng và là một công cụ mạnh để giải các loại bài toán thấm khác nhau: có áp và không áp, ổn định và không ổn định, phẳng và không gian...

Khái niệm chung về dòng thấm công trình thủy lợi

Sự hình thành dòng thấm

Đất nền và hai bên vai công trình thường là loại thấm nước. Chỉ trong trường hợp nền và vai là đá tốt không nứt nẻ, hoặc là đất sét chặt và được xử lý tiếp giáp tốt thì mới có thể coi như không thấm nước.

Khi công trình làm việc, sẽ tạo ra sự chênh lệch mực nước giữa thượng và hạ lưu. Nước sẽ di động qua các kẽ rỗng trong đất nền và hai bên vai công trình tạo thành dòng thấm.
Đối với công trình và môi trường xung quanh, dòng thấm gây ra những ảnh hưởng bất lợi như sau:

• Làm mất nước từ hồ chứa;
• Gây áp lực lên các bộ phận công trình giới hạn miền thấm (bản đáy, tường chắn...);
• Có thể làm biến hình đất nền và hai vai, đặc biệt là ở khu vực dòng thấm thoát ra, có thể dẫn đến sụt lún, nghiêng, lật công trình;
• Dòng thấm hai bên vai công trình khi thoát ra hạ lưu có thể làm lầy hoá một khu vực  rộng,  làm  ảnh  hưởng  đến  ổn  định  của  bờ  và điều  kiện  đi  lại,  sản  xuất  ở  hạ  lưu công trình.

Dòng thấm trong môi trường đất rỗng được chia thành 2 loại:

a. Dòng thấm có áp - khi nó bị giới hạn từ phía trên bởi biên cứng, dòng thấm không có mặt thoáng; chuyển động của dòng thấm giống như nước chảy trong ống có áp. Đây là trường hợp khi xét dòng thấm dưới đáy các công trình.

b. Dòng thấm không áp - khi nó không bị giới hạn từ phía trên bởi công trình. Đây là trường hợp dòng thấm hai bên vai công trình, dòng thấm qua đập đất. Giới hạn phía trên của dòng thấm là mặt thoáng hay mặt bão hoà, tại đây có áp suất bằng áp suất khí trời.

Vấn đề nghiên cứu dòng thấm

Nhiệm vụ của nghiên cứu dòng thấm là tìm ra các quy luật chuyển động của nó phụ thuộc vào hình dạng, kích thước các bộ phận công trình là biên của dòng thấm; xác định các đặc trưng phân bố áp lực thấm lên các bộ phận công trình, phân bố gradien thấm trong miền thấm, và trị số lưu lượng thấm. Trên cơ sở các tính toán này, người thiết kế sẽ chọn được hình thức, kích thước, cấu tạo hợp lý của công trình, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn của nó (ổn định về trượt, ngăn ngừa biến hình nền...) và tính kinh tế của phương án được chọn.

Vấn đề nghiên cứu dòng thấm từ lâu đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học thế giới. Vào thế kỷ 18 đã có các công trình nghiên cứu của Lômônôxôv, Becnoulli, Euler.  Từ  năm  1856,  Darcy  đã  tiến  hành  nghiên  cứu  thực  nghiệm  và tìm  ra  định  luật thấm tuyến tính mà ngày nay được gọi là định luật thấm Darcy.

Những thành tựu nổi bật về lý thuyết thấm đã được công bố trong các tác phẩm của Jucovxki (1898), Pavlovxki (1922). Đóng góp vào sự phát triển phương pháp thuỷ lực trong lý thuyết thấm có công của Duypuy, Côzeny, Aravin, Numerov, Ughintrux, Trugaev và nhiều nhà khoa học khác. Việc giải bài toán thấm bằng phương pháp thuỷ lực đã đạt được kết quả phong phú cho các sơ đồ bài toán phẳng của thấm có áp. Với bài toán thấm không có áp mới chỉ giải quyết được cho một số sơ đồ đơn giản.

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các phương pháp số và công cụ máy tính, nói chung có thể giải được bài toán thấm với biên bất kỳ cho bài toán phẳng và bài toán không gian, thấm ổn định và không ổn định...

Đặc điểm của công trình thuỷ lợi

Đặc điểm và điều kiện làm việc của các công trình thuỷ lợi là làm việc trong nước nên chịu mọi tác dụng của nước như tác dụng cơ học, hoá lý, thấm và tác dụng của sinh vật.

Mục lục

1. Tác dụng của nước lên công trình thuỷ lợi
2. Tác dụng tương hỗ của công trình với nền và bờ
3. Điều kiện xây dựng và ảnh hưởng của công trình thuỷ lợi đối với khu vực lân cận
4. Hậu quả tai hại do công trình thuỷ lợi bị hư hỏng

I. Tác dụng của nước lên công trình thuỷ lợi

1. Tác dụng cơ học của nước gây nên áp lực tĩnh và động lên bề mặt công trình thuỷ lợi. Trị số áp lực đó được xác định theo công thức thuỷ lực và cơ học chất lỏng. Đặc biệt thành phần nằm ngang của áp lực thuỷ tĩnh rất quan trọng, có thể làm cho công trình bị trượt hoặc lật đổ. Áp lực động xuất hiện trong dòng chảy tỉ lệ với bình phương của lưu tốc. Ngoài ra cần phải kể đến áp lực sóng khi xuất hiện sóng trong hồ chứa và tác động của nước khi có động đất. Dòng chảy qua công trình tháo (đập tràn, các cống tháo nước...) mang xuống hạ lưu một năng lượng lớn, có thể làm xói lở mãnh liệt bờ và đáy sông bằng đất hay đá. Vì vậy ở hạ lưu công trình cần có biện pháp tiêu trừ năng lượng đó để bảo vệ hạ lưu công trình và lòng sông (hình 1-6)

Khi công trình tạo ra độ chênh cột nước thượng hạ lưu thì sẽ xuất hiện dòng thấm qua nền và bờ. Nước thấm qua nền sẽ gây nên áp lực lên đáy công trình có phương thẳng góc với mặt đáy, ta gọi là áp lực thấm. áp lực đó làm giảm khả năng chống trượt của công trình. Nước thấm cũng có thể gây nên phản ứng hóa học, làm hoà tan chất muối trong nền và hình thành nên xói ngầm hoá học. Nước thấm lại có thể mang đi các hạt đất rất nhỏ về hạ lưu và dẫn đến xói ngầm cơ học. Đặc biệt tại chỗ ra của dòng thấm ở hạ lưu công trình, phương của dòng thấm hầu như thẳng đứng hướng từ dưới lên, građien dòng thấm rất lớn có thể đẩy đi cả khối đất, gọi là hiện tượng đẩy trồi đất.

Để làm giảm áp lực thấm lên đáy công trình và chống hiện tượng xói ngầm, đẩy trồi đất người ta áp dụng các biện pháp kéo dài đường viền thấm như làm sân phủ ở thượng lưu (sân trước), cừ chống thấm, hoặc màng chống thấm (hình 1-6). 

3. Tác dụng lý hoá của nước

Nước có thể tác dụng lên vật liệu làm công trình và đất nền công trình. Khi nước chuyển động có lưu tốc lớn, đặc biệt là dòng nước có mang nhiều bùn cát làm bề mặt công trình bị bào mòn. Sự ăn mòn của nước đối với kim loại, bê tông, đá, gỗ xảy ra khi nước có tính xâm thực. Dòng chảy có lưu tốc cao sẽ sinh ra vùng có chân không và dẫn đến hiện tượng khí thực. Hiện tượng xói ngầm cơ học và hoá học có thể xẩy ra trong nền công trình do dòng thấm.

4. Tác dụng của sinh vật

Một số sinh vật sống ở trong nước gây tác dụng không tốt đối với công trình như hà ăn làm mục nát gỗ. Ngoài ra còn có một số vi khuẩn xâm nhập vào vật liệu, có loại côn trùng gặm đá và móng bê tông của công trình...

II. Tác dụng tương hỗ của công trình với nền và bờ

1. Nền của công trình thuỷ lợi

Tính chất của đất nền và bờ phụ thuộc vào cấu tạo địa chất và có ý nghĩa quan trọng

đối với khả năng làm việc của công trình thuỷ lợi; đặc biệt là cường độ, độ biến dạng, mức độ nứt nẻ, độ ép nước, tình hình và chất lượng nước ngầm....Nền công trình có thể là nền đá hoặc nền đất gồm tổ hợp nhiều loại đất khác  nhau.  Nền  đá  cho  phép  xây dựng các công trình có cột nước cao, nền đất cho phép xây dựng công trình có cột nước thấp và vừa. Tuy nhiên, ngày nay người ta cũng đã xây dựng được các đập cao tới hơn 100m hoặc hơn nữa trên nền đất.

Cấu tạo địa chất ở vùng xây dựng thường làm phức tạp điều kiện làm việc của công trình. Khi thiết kế và xây dựng công trình thuỷ lợi cần phải khảo sát, thăm dò kỹ địa chất, tìm biện pháp tăng khả năng chịu lực tốt hơn của nền.

2. Khả năng làm việc của công trình và nền

Các lực tác dụng lên công trình thủy lợi có nhiều loại:  áp lực nước, lực  thấm,  bùn  cát, trọng lượng bản thân và các thiết bị trên nó...

Tất cả các lực đó cuối cùng truyền đến nền làm thay đổi trạng thái ứng suất tự nhiên vốn có của đất nền và dẫn đến tình trạng xấu hơn, phát sinh ứng suất nén và cắt, có thể xuất hiện ứng suất kéo và kết quả là phát triển vùng biến dạng của nền, có thể làm cho công trình mất ổn định như bị trượt, lật, nứt nẻ. Điều đó không cho phép với bất kỳ một công trình nào.

Đảm bảo cường độ tiếp xúc giữa móng và nền trong phạm vi cho phép và đảm bảo ổn định chống trượt là điều kiện quan trọng cho khả năng làm việc của công trình.

Khi thiết kế và xây dựng, nếu tính toán không đầy đủ và chính xác có thể dẫn đến tai họa sau này cho công trình, thậm chí gây thiệt hại nghiêm trọng đến tài sản và tính mạng của con người.

III. Điều kiện xây dựng và ảnh hưởng của công trình thuỷ lợi đối với khu vực lân cận

Xây dựng công trình thuỷ lợi phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, thuỷ văn...), các điều kiện đó có tác dụng quyết định đến việc chọn hình thức, kết cấu, kích thước và bố trí các công trình trong hệ thống. Do đó điều kiện xây dựng ảnh hưởng lớn đến giá thành, thời gian xây dựng và chất lượng công trình.

Khi công trình thuỷ lợi được xây dựng xong có tác dụng lớn đến điều kiện kinh tế và thiên nhiên của khu vực. Đặc biệt khi công trình thuỷ lợi lớn ra đời sẽ hình thành nên  khu công nghiệp mới, thành phố mới, đường giao thông mới ... thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội của khu vực lân cận.

Các công trình dâng nước, tạo thành hồ chứa làm ngập một diện tích rộng lớn ở thượng lưu và làm thay đổi khí hậu của khu vực xung quanh. Đồng thời ở thượng lưu nước ngầm được dâng cao, hạ lưu nước ngầm được hạ thấp làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng cây trồng và các hoạt động dân sinh ở vùng lân cận.

IV. Hậu quả tai hại do công trình thuỷ lợi bị hư hỏng

Các công trình thuỷ lợi, đặc biệt là các công trình dâng nước có cột nước cao, giữ một khối lượng nước lớn, hàng triệu m3, thậm chí hàng tỉ m3. Nếu công trình bị hư hỏng, nước sẽ tuôn xuống hạ lưu với lưu tốc rất lớn, có sức phá ghê gớm, gây thiệt hại đến tính mạng và tài sản của nhân dân, có thể làm tê liệt và hư hỏng cả những khu công nghiệp rộng lớn, đường giao thông... Việc sửa chữa lại các công trình đó thường mất một thời  gian tương đối dài.

Trong lịch sử nhiều nước đã xảy ra nhiều trường hợp hư hỏng công trình, như năm 1959 đập Manpatxê (Malpasset) của Pháp bị và làm 400 người chết, trên 2000 gia đình bị thiệt hại, ước tính tổn thất lên đến 3 tỉ phơrăng; năm 1963 đập vòm cao nhất thế giới Vaiont ở  Italia  cao  265  m bị sự cố  làm  4600  người  chết...  Đập  Machchu  II  ấn  Độ xây dựng năm 1972, cao 29m. Tháng 8/1979, sau 3 ngày mưa to liên tục tạo đỉnh lũ 14.000m3/s, 3 trong số 18 cửa tràn bị kẹt làm nước tràn qua đập, gây và đập làm 2000 người thiệt mạng.

ở Việt Nam cũng đã có các sự cố và đập Suối Trầu (Khánh Hoà) tháng 11/1977 và tháng 11/1978, đập Suối Hành (tháng 12/1986), đập Am Chúa (tháng 10/1992) cũng tại Khánh Hoà, là một tỉnh miền Trung nơi có điều kiện địa chất cho xây dựng đập rất phức tạp. ở đập Dầu Tiếng (Tây Ninh), sự cố tháng 1/1986 lại xảy ra ở cửa tràn xả sâu, khi hồ tích nước chưa đầy nhưng do thiết kế tính chưa đúng tổ hợp lực nên khi làm việc, liên kết giữa tai trụ đà càng van và khung thép néo đã bị phá và làm cắt đứt trụ pin, phá hỏng cửa tràn, gây ra lũ nhân tạo trong mùa khô ở hạ du sông Sài Gòn, thiệt hại về tài sản rất lớn.

Vì vậy đối với người kỹ sư thuỷ lợi cần phải nhận thức đầy đủ tầm quan trọng của công trình cũng như hậu quả của sự cố để nâng cao ý thức trách nhiệm trong công tác khảo sát, thiết kế xây dựng và quản lý công trình thuỷ lợi.

Đầu mối công trình thuỷ lợi và hệ thống thuỷ lợi

Các công trình thuỷ lợi được tập trung lại thành một tập hợp công trình để nhằm giải quyết những nhiệm vụ thuỷ lợi xác định gọi là đầu mối công trình thuỷ lợi.

Muốn lợi dụng dòng sông để tưới ruộng, phát điện, cung cấp nước cho nhà máy xí nghiệp, dân cư, vận tải thuỷ, nuôi cá... cần xây dựng đập để dâng cao mực nước, cùng với các hạng mục khác như công trình tháo lũ, cống lấy nước, trạm thuỷ điện, âu tàu... Tập hợp các công trình đó tạo thành đầu mối công trình thuỷ lợi.

Người ta phân biệt các công trình đầu mối trên sông (có đắp đập chắn ngang sông) và công trình đầu mối ven sông (không có đập chắn).

Các công trình đầu mối trên sông còn gọi là đầu mối thuỷ lợi dâng nước. Căn cứ vào tác dụng phân phối lại dòng chảy trong sông mà có thể phân thành hồ chứa nước (có điều tiết dòng chảy) và đập dâng (rất ít có khả năng điều tiết dòng chảy).

Các hồ chứa nước đã được xây dựng ở nước ta như: Hoà Bình, Dầu Tiếng, Trị An, Yaly, Thác Bà, Cấm Sơn, Đại Lải, Núi Cốc, Sông Mực, Kẻ Gỗ, Phú Ninh... Về đập dâng có: Cầu Sơn, Bái Thượng, Thạch Nham, Đồng Cam, Nha Trinh...

Loại công trình đầu mối ven sông thường gắn liền với hệ thống cấp nước, tưới, tiêu, phân lũ như các cống Liên Mạc, Xuân Quan, Vân Cốc...

Các công trình trong đầu mối thuỷ lợi được chia thành công trình chủ yếu, thứ yếu, hỗ trợ và tạm thời.

Công trình chủ yếu là công trình đảm bảo cho đầu mối thuỷ lợi luôn luôn làm việc bình thường, tức là những công trình khi sửa chữa hoặc bị hư hỏng thì làm cho đầu mối thuỷ lợi ngừng làm việc hoặc giảm sút năng lực làm việc. Ví dụ như đập, công trình tháo lũ, công trình lấy nước, bể áp lực, tháp điều áp, đường ống dẫn nước và nhà máy thuỷ điện, kênh chính, trạm bơm...

Công trình thứ yếu là những công trình khi sửa chữa hoặc bị hư hỏng không gây hậu quả như trên. Ví dụ như tường chắn đất, thiết bị bảo vệ bờ kênh, cửa, phai...

Công trình hỗ trợ là công trình dùng trong việc quản lý và xây dựng các công trình chủ yếu; ví dụ như nhà ở, nhà quản lý, nhà hành chính, hệ thống ánh sáng, đường đi lại trong công trình...

Công trình tạm thời là công trình chỉ sử dụng trong thời gian thi công hoặc sửa chữa các  công  trình  khác  như đê  quai  sanh,  công  trình  tháo  nước  thi  công,  âu  thuyền  tạm thời...

Tuỳ theo nhiệm vụ và mức độ quan trọng mà các công trình thuỷ lợi được phân cấp như sau:

• Cấp I : Công trình đặc biệt quan trọng. 
• Cấp II : Công trình quan trọng.
• Cấp III: Công trình thông thường. 
• Cấp IV : Công trình ít quan trọng. 
• Cấp V : Công trình không quan trọng.

Cấp của công trình phụ thuộc quy mô, ý nghĩa và thời gian sử dụng của công trình và được quy phạm Nhà nước quy định.

Tập hợp nhiều đầu mối công trình thuỷ lợi hoặc tập hợp nhiều công trình thuỷ lợi phân bố trên một khu vực lớn để cùng nhau giải quyết các nhiệm vụ thuỷ lợi đặt ra gọi là hệ thống thuỷ lợi.
Ví dụ hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải, hệ thống thủy lợi Cầu Sơn, Liễn Sơn, hệ thống thuỷ lợi Bắc Nghệ An...

Việc phân cấp công trình có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong thiết kế và xây dựng vì nó có ảnh hưởng đến ổn định, cường độ và độ bền của mỗi một công trình cũng như toàn bộ hệ thống. Khi thiết kế, tuỳ theo cấp công trình ta xác định được các chỉ tiêu thiết kế tương ứng như tần suất lưu lượng và mực nước thiết kế, hệ số tin cậy, tuổi thọ công trình.

Việc phân cấp công trình thuỷ lợi là phản ảnh trình độ khoa học kỹ thuật và phát triển nền kinh tế quốc dân của mỗi nước, cho nên đối với các nước có sự quy định không giống nhau và ngay đối với một nước, sự quy định đó cũng thay đổi theo thời gian.

Phân loại công trình thuỷ lợi

Để phục vụ cho các lĩnh vực thuỷ lợi khác nhau và do điều kiện khí hậu thuỷ văn, địa chất và địa hình khác nhau phân ra các loại công trình thuỷ lợi có kết cấu khác nhau như sau:

Mục lục

1. Các loại đập
2. Các công trình điều chỉnh
3. Các công trình dẫn nước
4. Các công trình chuyên môn

I. Các loại đập

Đây là những công trình chắn ngang sông, làm dâng cao mực nước ở phía trước tạo thành hồ chứa. Vật liệu làm đập là bê tông, bê tông cốt thép, gỗ, đá, đất và được gọi tương ứng là đập bê tông, đập bê tông cốt thép, đập gỗ, đập đá, đập đất. Loại đập được dùng rộng rãi nhất là đập vật liệu tại chỗ và  đập bê tông. Đập vật liệu tại chỗ được  xây  dựng bằng các  loại  đất  như đất thịt, sét, cát,  thịt pha cát,  đá và hỗn hợp đất đá.

1. Đập bê tông:

Gồm có đập bê tông trọng lực (hình 1-2a, b), đập bản chống (hình 1-2c) và đập vòm (hình 1-2d).

Đập bê tông trọng lực thường có mặt cắt ngang dạng hình thang với mặt thượng lưu thẳng đứng hoặc có một độ nghiêng nhỏ. Nó có thể không tràn nước (hình 1-2a); cho tràn nước qua đỉnh (hình 1-2b) hoặc có bố trí đường ống dẫn nước qua thân đập (hình 1- 2a). Đập bản chống bao gồm bản mặt ở trước thượng lưu mỏng và một hệ thống các trụ chống hợp thành (hình 1-2c). Đập vòm (hình 1-2d) trên hình chiếu bằng có dạng hình cung tựa vào hai bờ.

2. Đập đất 

Đập đất được xây dựng bằng các loại đất, mặt cắt ngang có dạng hình thang (hình 1-3). Thân đập đắp bằng một loại đất gọi là đập đất đồng chất (hình 1-3a), đắp bằng nhiều loại đất khác nhau gọi là đập đất không đồng chất ( hình 1-3 c,d).

Nước thấm qua thân đập đất tạo thành dòng thấm. Giới hạn trên cùng của dòng thấm gọi là đường bão hoà thấm (đường abc hình 1-3a). Nếu đất đắp đập có hệ số thấm quá lớn làm tổn thất nước trong hồ chứa nhiều thì cần có biện pháp chống thấm và đập đất trở thành đập đất có tường nghiêng chống thấm (hình 1-3b) hoặc tường lõi chống thấm (hình 1-3c). Tường nghiêng và tường lõi làm bằng các vật liệu ít thấm nước như đất sét hoặc á sét, bê tông và bê tông cốt thép, thép hoặc các vật liệu khác.

3. Đập  đá

Loại  đập  này  có  thân  đập  được  đắp  bằng  đá.  Thiết  bị  chống  thấm  là tường lõi (hình 1-4b) hoặc tường nghiêng bằng đất sét hoặc á sét (hình (1-4a). Thân đập

đắp bằng nửa đất, nửa đá được gọi là đập hỗn hợp đất đá (hình 1-4c).

4. Các loại đập khác:

Đập đá đổ bọc bê tông, đập cao su, đập gỗ...

II. Các công trình điều chỉnh

Thuộc loại này bao gồm:

- Hệ thống đê dọc các bờ sông để chống nước lũ tràn vào đồng ruộng, các khu dân cư, khu kinh tế...

- Các đập mỏ hàn, tường hướng dòng để lái dòng chảy trong sông theo hướng có lợi cho lấy nước, chống xói lở bờ.

- Các ngưàng đáy để điều khiển bùn cát, chống bồi lấp cửa lấy nước và chống xói bờ sông.

- Các kè để bảo vệ bờ sông, mái đê khỏi bị xói do sóng đánh hay do dòng chảy mặt thúc vào trong mùa lũ.

- Các hệ thống lái dòng đặc biệt dùng để hướng dòng chảy mặt vào cửa lấy nước, xói trôi các bãi bồi, cải tạo luồng lạch phục vụ giao thông thuỷ.

Các loại công trình này được giới thiệu cụ thể trong giáo trình chỉnh trị sông.

III. Các công trình dẫn nước

Bao gồm các loại sau đây:

1. Kênh là một dạng sông nhân tạo, được đào, đắp hoặc nửa đào nửa đắp hay xây mà thành. Mặt cắt ngang thường có dạng hình thang, đôi khi là hình chữ nhật, nửa tròn...

2. Máng nước, dốc nước, bậc nước, cầu máng là kênh nhân tạo được xây trên mặt đất hoặc cao hơn mặt đất, làm bằng bê tông cốt thép, thép, gỗ, gạch, đá xây. Các công trình này

được sử dụng khi điều kiện địa hình, địa chất không cho phép làm kênh.

3. Đường hầm được xây dựng dưới đất, trong núi. Khi các đường dẫn nước gặp núi cao không thể đào kênh được thì người ta phải làm đường hầm để nối tiếp các kênh chuyển nước. Cũng có thể là đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện, hoặc đường hầm tháo lũ của hồ chứa...

4. Đường ống là những ống dẫn nước làm bằng thép, bê tông cốt thép được đặt trên mặt hoặc dưới đất hoặc bố trí trong thân đập, dưới kênh mương, đê... để dẫn nước.

IV. Các công trình chuyên môn

Là những công trình được dùng cho một số mục đích kinh tế thuỷ lợi như:

- Trạm thuỷ điện: nhà máy, buồng xoắn, bể áp lực, tháp điều áp...

- Công trình giao thông thuỷ: âu tàu, máy nâng tàu, công trình chuyển gỗ, bến cảng...

- Công trình thuỷ nông: cống điều tiết, hệ thống tưới tiêu, hệ thống thoát nước.

- Công trình cấp nước và thoát nước: công trình lấy nước, dẫn nước, trạm bơm, công trình cho vệ sinh, thoát nước...

- Công trình cho cá: đường cá đi, đường chuyển cá, hồ nuôi cá...