Khắc phục sự cố Sông Tranh 2

Các nhà quản lý chất lượng căn dặn "luôn luôn làm đúng ngay từ đầu" (right the first time, right every time) vì xử lý một tình trạng thiếu chất lượng sẽ tốn gấp bội tiền tiết kiệm vì thiết kế qua loa, rút ruột công trình và kiểm tra dối.
Kỹ Sư Đặng Đình Cung gởi RFA
2012.05.20
Share on WhatsApp
Share on WhatsApp
barrage-h-305.jpg Hình cắt một đập.
Hình do Kỹ sư Cung gởi RFA

Sự cố đập Sông Tranh 2 là hậu quả tình trạng thiếu chất lượng đó mà phải được khắc phục "đúng ngay từ đầu".

Tính bền vững của đập

Một đập chịu áp lực thẳng đứng, từ dưới lên trên, của nước ngầm và áp lực nằm ngang, từ mạn thượng lưu sang mạn hạ lưu, của nước trong hồ.

Nếu móng đập không bám chắc và nếu đập không đủ nặng thì nước ngầm sẽ làm long móng đập và nước trong hồ sẽ đẩy đập về hướng hạ lưu hay làm cho đập bị lật. Để tránh hiện tượng này thì người ta lót dưới móng đập một lớp dẫn lưu bằng đá, sỏi và cát. Nước thấm vào lớp dẫn lưu này sẽ chảy ra ngoài trời làm giảm áp lực từ dưới lên trên thân đập.

Tính bền vững của một đập tùy ở đặc tính địa chất ở nơi xây đập. Một đập vòm dựa vào vách thung lũng làm điểm tựa chống lại lực đẩy của nước trong hồ. Một đập trọng lượng như đập Sông Tranh 2 thì có móng bám dưới lòng thung lũng. Móng đập được xây trên một lớp địa chất bằng đá rắn. Những lớp địa chất luôn luôn chuyển động. Nếu đập xây trên một lớp liên tục thì, khi lớp này chuyển động, toàn bộ đập sẽ chuyển động theo và thân đập không bị ảnh hưởng gì. Nhưng, nếu đập được xây ngang một phay địa chất phân chia hai lớp khác nhau thì khi phay nhúc nhích đoạn đập ở trên phay sẽ chịu hai lực cưỡng bức theo hai hướng khác nhau, thân đập sẽ bị nứt và có thể bị gẫy làm cho đập vỡ.
Khuôn hình thân đập sẽ đổi dạng khi nước trong hồ lên xuống và khi nhiệt độ do thời tiết biến đổi. Khi thân đập đổi dạng như vậy thì có nơi lực cưỡng bức có thể vượt lực tới hạn sinh ra những khe nứt. Biến dạng quan trọng nhất là chiều dài của đập co dãn khi nhiệt độ biến đổi. Để tránh hậu quả của sự co dãn đó thì thân đập được xây thành những khúc dài 15/20 mét cách nhau bởi một khe rộng rộng chừng một vài centimét, gọi là khe nhiệt.

Người ta xây một đập trọng lượng bằng đất, bằng đá hay bằng bê tông. Trên phương diện kỹ thuật và an toàn thì cả ba loại đập đều tốt. Chọn lựa xây đập theo loại nào chỉ là một quyết định tối ưu kinh tế dựa trên sự hiện diện những vật liệu xây dựng xung quanh nơi xây đập. Đập Sông Tranh 2 được xây bằng bê tông dầm. Đây là một loại đập mới được sáng chế dùng ximăng trộn với đất đá. Cấu tạo các vật liệu và phương cách dầm bê tông mỗi nơi ở thân đập mỗi khác vì mỗi nơi sẽ chịu một lực cưỡng bức cơ học khác nhau. Cấu tạo các vật liệu phải biến đổi tuần tự từ nơi này đến nơi kế cận để tránh co dãn mạnh khi khuôn hình của thân đập biến đổi. Điều quan trọng nữa là bê tông phải đủ đàn hồi để đáp ứng với những biến đổi đó của khuôn hình.

Chống nước thấm vào thân đập

Trên nguyên tắc thì nước chỉ được chảy qua những khấc xả lũ, ống dẫn nước và ống tháo nước đã được bố trí chứ không được thấm ngầm vào thân đập. Nước thấm trong thân đập này có thể có phản ứng hóa học với vật liệu xây đập, sinh ra một hợp chất có những đặc tính cơ học kém hơn vật liệu đã dùng ban đầu để xây đập. Nước cũng có thể làm cho vật liệu xây đập thay đổi tỷ trọng, sinh ra những lỗ hổng hay khe nứt. Hai hiệu ứng này của nước làm giảm, và có thể làm mất, tính bền vững của đập.

Để chống lại hiện tượng nước thấm người ta phủ một lớp không thấm trên những diện tích của thân đập tiếp cận với nước. Khi xưa lớp không thấm đó là đất sét. Sau đó người ta dùng nhựa đường. Bây giờ người ta dùng một tấm màn bằng chất trùng hợp (polymer) gọi là geomembrane. Những loại màn này dùng để chống thấm những công trình như là móng tường nhà, hồ chứa, hố chôn vùi rác, hố chứa chất ô nhiễm lỏng,... Để chống thấm nước vào thân đập thì có thể dùng những tấm nhựa hay tấm cao su đủ dàn hồi để có thể đáp ứng với những biến đổi khuôn hình của đập và có cấu tạo hóa học để có thể bền lâu dưới tác động của nước và của ánh sáng mặt trời. Có nhiều nơi người ta dùng một màn hai lớp chống thấm bằng polymer: một lớp ở phía thân đập, một lớp ở phía nước và, kẹp ở giữa, một lớp vải đan xốp cũng bằng polymer. Với loại màn này thì có thể chống thấm một cách tuyệt đối vì nước có thể rò rỉ qua lớp chống thấm ở phía nước sẽ chảy vào lớp vải đan và thoát ra ngoài chứ không chảy xuyên qua lớp ở phía thân đập.

Trong thân đập người ta đào những hầm để có thể vào kiểm tra lòng thân đập có nước thấm hay không. Vì những đường hầm đó và cũng vì thân đập không đồng chất và hoàn toàn kín, mỗi nơi trong đập có nhiệt độ khác nhau. Hơi nước trong khí quyển ở nơi nóng sẽ tụ lại thành nước ở những nơi lạnh hơn. Nước đó sẽ ảnh hưởng đến vật liệu xây đập như là nước thấm từ bên ngoài và hậu quả là tính bền vững của đập sẽ giảm. Để nước có thể thoát ra ngoài, người ta khoan trong thân đập những lỗ hình trụ chừng vài centimét đường kính. Trong những lỗ khoan đó người ta giăng một sợi dây bằng kim loại tương tự như dây đàn. Nếu khuôn hình thân đập biến đổi, sự căng của các dây sẽ biến đổi và âm thanh chúng phát ra khi bị bấm cũng sẽ biến đổi. Như vậy các lỗ khoan có thêm chức năng cho phép kiểm tra tính bền vững của đập.

Bảo đảm an toàn

Sơ đồ Nguyên tắc đập trọng lượng. Hình do Kỹ sư Cung gởi RFA. Một đập sẽ vỡ nếu thân đập không vững hay/và có nước thấm vào thân đập. Để kiểm tra hai điều này thì ít nhất mỗi tháng một lần nhân viên vận hành công trình phải vào trong hầm của thân đập để kiểm tra xem những âm thanh do các dây căng phát ra và lưu lượng nước chảy trong hầm có bình thường hay không. Thêm vào đó, mỗi mười năm phải tiến hành một tổng kiểm tra. Người ta tháo tất cả nước trong hồ rồi kiểm tra toàn bộ công trình: nhà máy quay ráo, các bộ phận phát điện và biến thế, thân đập và những màn chống thấm. Khám phá hỏng hóc ở đâu thì sửa ở đó. Để làm việc này một cách bài bản, nước trong hồ phải được trút hết qua những đường ống tháo nước ở dưới lòng hồ.

Đập được thiết kế để mọi nơi trong thân đập không có nơi nào sẽ chịu một lực cưỡng bức trên một phần ba lực tới hạn của vật liệu. Các chuyên gia nói rằng họ đã lấy một tỷ số an toàn bằng ba. Để so sánh, tỷ số an toàn của một lò phản ứng hạt nhân chỉ bằng hai rưỡi. Điều này đủ cho thấy một đập rất vững bền. Nhưng, trong số cả vạn đập lớn trên thế giới, mỗi năm vẫn có trung bình một vụ vỡ đập. Để tránh hậu quả của kịch bản này đến sinh mạng người dân thì người ta quy hoạch một vùng có thể bị ngập. Chính quyền địa phương phải có sẵn kế hoạch di tản cư dân khi tai nạn xảy ra. Trong vùng đó có một vùng đặc biệt có thể bị ngập trong 15 phút sau khi đập vỡ. Người dân chỉ được dùng vùng này để trồng cây hay nuôi súc vật chứ không được trú ngụ hay xây mọi kiến trúc cố định nào khác. Khi có còi báo động thì mọi người có mặt trong vùng phải bỏ những gì đang làm để chạy ngay tới một nơi an toàn. Nhiều nơi người ta biến vùng này thành vườn bảo vệ đa dạng sinh thái.

Quy cách khắc phục

Bịt những khe bằng vải bạt, túi nylông hay xi măng không phải là giải pháp khắc phục sự cố nước chảy xuyên qua thân đập. Làm như vậy chỉ che dấu hậu quả của nguyên nhân thực thay vì giải quyết tại sao lại có khe nứt trong thân đập và/hay tại sao màn chống thấm bị rách. Từ những nhận xét ở phần trên, chúng ta có ba tình huống xếp theo thứ tự nghiêm trọng như sau:

(a) Nếu sau khi thăm dò lại địa chất xung quanh mà nhận thấy đập đã được xây ngang một phay thì chỉ có một giải pháp là bỏ vĩnh viễn không khai thác đập nữa và không xây một đập khác bên cạnh.

(b) Nếu sau khi kiểm tra thiết kế và thực hiện thân đập mà nhận thấy có nơi trong thân đập có thể sẽ phải chịu một lực cưỡng bức trên một phần ba lực tới hạn và bê tông không đủ đàn hồi thì bỏ vĩnh viễn không khai thác đập này. Nếu ở địa điểm đó không có phay địa chất thì có thể xây lại một cách bài bản hơn một đập khác.

(c) Nếu quả thực thân đập không có khe nứt và nước chỉ chảy xuyên qua những khe nhiệt như EVN quả quyết thì sửa lại màn chống thấm bền và đàn hồi hơn.

Có một giả thuyết nữa là những thân cây do lâm tặc thả từ mạn ngược để lén lút chuyển gỗ về mạn xuôi đã tông vào thâm đập làm nứt đập. Chúng tôi xin đề nghị chính quyền kiểm tra giả thuyết này. Nếu giả thuyết này đúng thì củng cố những nơi có khe nứt và sửa lại màn chống thấm.

Trong trường hợp phải bỏ vĩnh viễn không khai thác đập thì không nên phá đập làm gì. Việc này sẽ tốn kém trong khi đập hỏng có thể dùng để sinh viên đến thử nghiệm thực tập. Trong trường hợp chỉ phải sửa hay làm lại màn chống thấm thì quy cách mô tả trên các báo mạng chúng tôi đọc vẫn chỉ là chắp vá không "đúng ngay từ đầu".

Trước tiên là phải tháo hết nước trong hồ chứa để có thể kiểm tra tất cả thân đập, phát hiện tất cả các khuyết tật và sửa chúng một cách triệt để. Rất tiếc là đập Sông Tranh 2, cũng như một số đập khác ở trong nước, không có ống tháo nước ở điểm thấp của lòng hồ. Vậy thì phải đặt một siphông để trút hết nước trong hồ rồi đào ống tháo nước song song với việc kiểm tra và sửa chữa màn chống thấm. Ngoài việc cho phép tháo hết nước trong hồ chứa khi kiểm tra thập niên, ống tháo nước này còn dùng để khi cần thì xả lũ khẩn cấp và dùng để trút trầm tích lắng dưới lòng hồ. Ống chạy như một ống tháo của nhà vệ sinh. Khi đột nhiên tháo nước thì trầm tích lắng dưới lòng hồ sẽ chảy theo nước và tiếp tục bồi bón thung lũng hạ lưu như trước khi có đập. Nếu không được trút định kỳ thì trầm tích sẽ choán đầy hồ cho tới mức nước chết rồi, sau đó, sẽ tuôn theo nước quay ráo làm hỏng các tuabin của nhà máy điện.

Có ý kiến nhờ công ty ngoại quốc sửa hộ màn chống thấm. Theo chúng tôi được biết thì ngành nhựa Việt Nam đã sản xuất những tấm polymer cho nhiều áp dụng rồi. Chúng tôi không biết đã đưa vào áp dụng geomembrane chống thấm đê đập chưa. Nhưng các kỹ sư trong nước có đủ kỹ năng để thiết kế, sản xuất và đưa những geomembrane vào áp dụng này. Nếu chưa làm thì phải mần mò làm thử để có tay nghề chứ còn việc gì cũng thuê người khác làm hộ thì đến bao giờ mới trưởng thành về công nghệ? Theo thiển nghĩ thì điều khó nhất là tìm sao cho được một chất keo có thể dán lâu năm màn geomembrane vào mặt đập (nhưng có lẽ vì kiến thức của chúng tôi kém về hóa học). Với 800 đập thủy điện lớn nhỏ ở Việt Nam thì mỗi năm sẽ có ít nhất 80 đập phải kiểm tra toàn vẹn và sửa chữa. Đây là một thị trường chuyên môn rất lớn. Đó là chưa kể đến thị trường những đê đập ở Đông Nam Á.

Rất tiếc rằng đập Sông Tranh 2 đã được xây dối gây nên sự cố. Nếu phải bỏ không dùng nữa thì đó là một phí phạm. Nhưng nếu có thể sửa được để dùng lại thì phải sửa một cách bài bản nếu không thì, một ngày nào đó, sẽ xảy ra sự cố khác và sẽ phí phạm thêm. Trong mọi việc, sai lầm cũng là một cơ hội để tiến bộ. Chúng tôi hy vọng các kỹ sư và nhà cầm quyền Việt Nam biết nắm được cơ hội sự cố này.

Đặng Đình Cung, kỹ sư tư vấn

Theo dòng thời sự:

Nhận xét

Bạn có thể đưa ý kiến của mình vào khung phía dưới. Ý kiến của Bạn sẽ được xem xét trước khi đưa lên trang web, phù hợp với Nguyên tắc sử dụng của RFA. Ý kiến của Bạn sẽ không xuất hiện ngay lập tức. RFA không chịu trách nhiệm về nội dung các ý kiến. Hãy vui lòng tôn trọng các quan điểm khác biệt cũng như căn cứ vào các dữ kiện của vấn đề.