Bảo Vệ Đập Molodzwi, Limpopo, Nam Phi: Một Giải Pháp Bền Vững cho Kiểm Soát Lũ và Xói Mòn

Giới Thiệu

Đập Molodzwi, nằm trên khu đất Maclands của Sapekoe Estates gần Thohoyandou, Limpopo, Nam Phi, là một cấu trúc quan trọng với dung tích 560 triệu lít nước. Tuy nhiên, vào tháng 2 năm 2000, khu vực này phải đối mặt với trận lũ lịch sử có chu kỳ quay lại 1:200 năm, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho kết cấu xả tràn của đập.

Báo cáo này tập trung vào quá trình khắc phục sự cố và cải thiện hệ thống xả tràn của đập Molodzwi, nhấn mạnh vai trò của rọ đá và thảm Reno trong việc tạo ra một giải pháp bền vững và hiệu quả.

Vấn Đề

Trong trận lũ tháng 2 năm 2000, lượng mưa ghi nhận lên tới 1250mm tại khu vực Soutpansberg. Kết cấu xả tràn ban đầu của đập, được làm từ các trầm tích phù sa và đá biến chất phong hóa, đã bị xói mòn nghiêm trọng từ phía hạ lưu do thiếu lớp đá nền thích hợp. Khi mưa lớn tiếp tục, một đập khác ở thượng nguồn bị vỡ, tạo ra một đợt sóng nước lớn cuốn trôi hai chiếc xe trên một con đường quốc gia. Xả tràn bằng đất tại Molodzwi đã chảy với độ sâu 2,5m trong thời gian dài, dẫn đến xói mòn tiến triển ngược dòng và cuối cùng làm sụp đổ hoàn toàn xả tràn​​.

Giải Pháp

Đề Xuất Ban Đầu

Ban đầu, phương án khôi phục xả tràn bị xói mòn là xây dựng một đập tràn bằng bê tông. Tuy nhiên, giải pháp này không chỉ tốn kém mà còn không tận dụng được những lợi ích xã hội và kinh tế tiềm năng.

Giải Pháp Thay Thế

Maccaferri đã được Munyayi Malaka Engineers tiếp cận để hỗ trợ thiết kế sơ bộ cho cấu trúc xả tràn bằng rọ đá. Sử dụng phần mềm Macra 2™ của Maccaferri, một công cụ hiệu quả để phân tích thủy lực và tĩnh học của các đập tràn bằng rọ đá, họ đã tiến hành phân tích ban đầu cho cấu trúc mới này. Cấu trúc đập tràn mới cao 4m được thiết kế cho lưu lượng tối đa 200m³/s, với bề rộng đỉnh là 22m, bề rộng bể tĩnh là 26m và tổng chiều dài 57,5m​​.

Thiết Kế và Xây Dựng

• Rọ Đá: Khoảng 4500m³ rọ đá phủ PVC và thảm Reno đã được sử dụng để xây dựng đập tràn, bể tĩnh, đập tràn phụ, bậc thang và tường bên. Tất cả rọ đá được làm từ lưới 80×100 và thảm Reno từ lưới 60×80​​.
• Gia Cố Bê Tông: Các bậc thang của đập tràn và 8m đầu tiên của bể tĩnh được gia cố bằng bê tông để bảo vệ lưới khỏi tác động lực động và điều kiện dòng chảy siêu tới hạn.
• Đập Tràn Phụ và Bậc Thang: Một đập tràn phụ cao 2m và một bậc thang rọ đá được xây dựng hạ lưu để bảo vệ bờ và kiểm soát dòng chảy.
• Tường Bên Rọ Đá: Các tường bên rọ đá cần thiết để giữ dòng chảy trong kênh và bảo vệ bờ khỏi xói mòn thêm​​.

Lợi Ích

Tính Linh Hoạt

Rọ đá với lưới hình lục giác xoắn đôi rất linh hoạt, cho phép thích ứng với sự lún không đều mà không bị nứt vỡ, đảm bảo sự ổn định và tuổi thọ của cấu trúc​​.

Tính Thấm

Rọ đá có tính thấm, giảm thiểu lực nâng tại hạ lưu và giúp duy trì áp suất thủy tĩnh ổn định trong cấu trúc, ngăn ngừa sự phá hủy do áp suất nước​​.

Hiệu Quả Kinh Tế

Rọ đá là giải pháp hiệu quả về chi phí, rẻ hơn nhiều so với các giải pháp bê tông truyền thống, đồng thời dễ dàng lắp đặt và bảo trì hơn​​.

Độ Bền

Các sản phẩm được sử dụng đều được sản xuất từ lưới xoắn đôi mạ kẽm hạng A với lớp phủ PVC dày 0,5mm, bảo vệ hoàn toàn lớp mạ kẽm khỏi tác động mài mòn của trầm tích trong nước, tăng cường độ bền của cấu trúc​​.

Giảm Thiểu Lãng Phí

Việc sử dụng lưới mắt nhỏ hơn cho thảm Reno giúp giảm thiểu lãng phí đá rọ, tiết kiệm chi phí đáng kể​​.

Hỗ Trợ Kỹ Thuật

Maccaferri đã cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho Munyayi Malaka Engineers dưới dạng thiết kế, bản vẽ AutoCAD và hỗ trợ tại chỗ, đảm bảo chất lượng và hiệu quả của dự án​​.

Lợi Ích Xã Hội

Việc sử dụng rọ đá cho phép tận dụng lao động không có kỹ năng địa phương cho các hoạt động xếp đá, đồng thời cung cấp các khóa đào tạo từ các chuyên gia của Maccaferri để truyền đạt kỹ năng và phương pháp xây dựng chất lượng cao, góp phần nâng cao đời sống của người dân địa phương​​.

Kết Luận

Dự án bảo vệ đập Molodzwi tại Limpopo, Nam Phi là một minh chứng rõ ràng về tính hiệu quả và bền vững của việc sử dụng rọ đá và thảm Reno trong kiểm soát lũ và xói mòn. Không chỉ đảm bảo an toàn và ổn định cho cấu trúc đập, các biện pháp này còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế và xã hội, tạo ra một mô hình bền vững có thể áp dụng cho các dự án tương tự trên khắp thế giới.

Việc áp dụng thành công các kỹ thuật này tại Molodzwi không chỉ bảo vệ cơ sở hạ tầng quan trọng mà còn góp phần phát triển kinh tế xã hội cho khu vực, đồng thời cung cấp những bài học quý giá cho các dự án tương lai. Với những lợi ích đã được chứng minh, rọ đá và thảm Reno tiếp tục là lựa chọn hàng đầu cho các dự án bảo vệ thủy lợi và kiểm soát lũ toàn cầu.