Rò rỉ là hiện tượng dòng thấm trong thân và nền đập vượt quá mức kiểm soát do các nguyên nhân như thay đổi cấu trúc trường thấm, sự hình thành các kênh dẫn trong thân hoặc nền đập, xói mòn vật liệu… Hiện tượng rò rỉ xảy ra khá phổ biến trên các đập thủy điện, chiếm 75% tổng số đập các loại và 35% sự cố đập có nguyên nhân rò rỉ theo số liệu của Hội đập lớn thế giới ICOLD.

Hiện tượng rò rỉ mang tính cục bộ, lúc đầu xuất hiện ở khu vực nhỏ ở hạ lưu đập dưới dạng thấm ướt đất hay mạch sủi nhỏ, gần như không thể phát hiện bằng các hệ thống quan trắc cài đặt trong đập như hệ thống ống piezometer hay hệ thống cảm biến áp suất mà thường được phát hiện bằng quan sát trực tiếp. Quá trình rò rỉ phát triển âm thầm trong thân và nền, có thể dẫn đến xói mòn vật liệu gây ra các sự cố đập nên việc phát hiện rò rỉ ở giai đoạn sớm mới hình thành và theo dõi, đánh giá diễn tiến của nó ảnh hưởng tới an toàn đập vì thế có ý nghĩa rất quan trọng.

Tuy nhiên, kinh nghiệm từ các sự cố liên quan đến rò rỉ qua đập cho thấy những biện pháp truyền thống trong khảo sát hiện tượng rò rỉ lúc mới phát hiện còn khá sơ sài và định tính, phần lớn dựa trên các biểu hiện bên ngoài của sự rò rỉ như màu sắc nước rò trong hay đục, có bùn cát hay không, hay lưu lượng rò nhiều hay ít.

Các phương pháp khảo sát bằng đánh dấu chủ động hay sử dụng các chỉ thị tự nhiên như nhiệt độ, độ dẫn và cả đồng vị bền kết hợp với mô hình số có khả năng cung cấp bổ sung các thông tin định lượng hơn về dòng rò rỉ và đặc trưng thấm của vùng thấm tập trung như nguồn gốc nước rò, vị trí điểm rò rỉ phía thượng lưu, thời gian di chuyển trung bình của nước rò, độ thấm trung bình trong kênh thấm tập trung, vận tốc dòng chảy trong khe rỗng, đường bão hòa thấm tại vị trí có dòng rò rỉ… Việc kết hợp các phương pháp sẽ cho các thông tin đầy đủ hơn về hiện tượng rò rỉ, hỗ trợ cho đơn vị quản lý đập đánh giá về an toàn theo tiêu chí thấm theo quy định cũng như phục vụ đắc lực cho việc xây dựng kế hoạch phòng ngừa và khắc phục.

Việt Nam hiện nay có khoảng 330 đập thủy điện, 6648 hồ chứa thủy lợi, trong đó có 702 hồ lớn và hàng ngàn km đê sông, biển. Việc nghiên cứu đưa các phương pháp, kỹ thuật thích hợp trên thế giới vào ứng dụng khảo sát rò rỉ phục vụ đánh giá các tiêu chí an toàn đập vì thế càng trở nên cần thiết.

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đánh dấu kết hợp mô phỏng trường thấm trong khảo sát dòng rò qua đập thủy điện” do Cơ quan chủ trì Trung tâm Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài KSC. Nguyễn Hữu Quang để thực hiện nghiên cứu với mục tiêu xây dựng được phương pháp luận ứng dụng kỹ thuật đánh dấu, bao gồm cả đánh dấu chủ động và sử dụng các chỉ thị tự nhiên như nhiệt độ, độ dẫn, phối hợp với mô phỏng số để khảo sát định lượng vùng thấm tập trung và dòng rò rỉ trong mối liên hệ với đánh giá an toàn theo tiêu chí thấm.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Đề tài chọn đối tượng chung là đập đất, là loại đập phổ biến ở Việt Nam. Các thí nghiệm đánh dấu và mô phỏng đã được tiến hành trên Đập phụ số 2 và số 3 của hồ thủy điện Hàm Thuận.

Thí nghiệm đánh dấu trên hồ đã xác định được điểm rò trên mái thượng lưu của Đập phụ số 3. Thí nghiệm đánh dấu liên thông cho kết quả là đường cong nồng độ biểu diễn sự xuất hiện của chất đánh dấu tại điểm rò hạ lưu theo thời gian sau khi đặt chất đánh dấu trên hồ. Từ đường cong đánh dấu đã xác định được thời gian di chuyển của chất đánh dấu. Các kết quả đánh dấu đã được sử dụng trong việc xây dựng mô hình số vùng thấm tập trung bằng SEEP/W và mô phỏng sự di chuyển của chất đánh dấu bằng CTRAN/W.

Việc áp dụng mô hình vùng thấm tập trung và mô phỏng sự di chuyển của chất đánh dấu dựa trên các số liệu thiết kế, các số liệu quan trắc áp lực kẽ rỗng và sự di chuyển của chất đánh dấu đã xác định được đường bão hòa thấm ở vùng rò rỉ và trường vận tốc thấm trong vùng thấm tập trung và kênh thấm ưu tiên (kênh rò rỉ). Các số liệu này có ý nghĩa trong các tính toán tiếp theo để đánh giá sự phát triển của dòng rò rỉ cũng như đánh giá an toàn về thấm.

Kết quả đánh giá an toàn thấm theo TCVN 11600-2016 cho thấy, mức độ an toàn thấm của vùng thấm tập trung của cả 2 đập thuộc loại B, là mức an toàn trung bình.

Khả năng ứng dụng kết quả của đề tài Từ kết quả áp dụng các phương pháp quan trắc, đánh dấu, mô phỏng số trên các đối tượng rò rỉ đập có thể khẳng định, tổ hợp các phương pháp khảo sát đề cập trong đề tài có thể áp dụng vào thực tế để khảo sát hiện tượng rò rỉ ngay khi mới phát hiện và tổ chức theo dõi định kỳ tiếp theo.

Trên cơ sở tham khảo từ nhiều nguồn tài liệu và thử nghiệm trên thực tế trong quá trình thực hiện đề tài, Nhóm nghiên cứu đã đề xuất trình tự thực hiện các kỹ thuật khảo sát (Protocol) khi mới phát hiện sự rò rỉ qua đập. Đối chiếu với thuyết minh, đề tài đã hoàn thành mục tiêu và nội dung đề ra.

Các sản phẩm của đề tài đã đăng ký theo thuyết minh gồm:

Sản phẩm dạng II “Báo cáo xử lý kết quả đánh dấu”, đạt yêu cầu đặt ra về chất lượng khoa học.

Sản phẩm dạng II “Báo cáo mô phỏng dòng rò qua đập, làm khớp với kết quả quan trắc và kết quả đánh dấu để hiệu chính mô hình”.

Đề tài đã tiến hành lập mô hình số và mô phỏng dòng rò qua đập bằng 2 phần mềm SEEP/W và CTRAN/W.

 Sản phẩm dạng II Báo cáo “Tổng luận về phương pháp đánh dấu kết hợp mô hình số trong khảo sát rò rỉ qua đập”.

Sản phẩm dạng III Bài báo “Ứng dụng kỹ thuật đánh dấu khảo sát dòng rò thấm qua thân đập đất”, đã đăng trên Tạp chí KH&CN của Bộ KH&CN.

Thông qua thực hiện đề tài, năng lực của Nhóm nghiên cứu là Phòng thí nghiệm đánh dấu của Trung tâm được nâng lên một bước đáng kể, đó là kiến thức, kỹ năng khảo sát rò rỉ qua đập. Đây cũng là lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng mới, quan trọng của Trung tâm.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 15361/2018) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)