Ứng dụng màng địa kỹ thuật BPM trong lưu trữ đập
Đập và hồ chứa nước đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn nước, tưới tiêu, kiểm soát lũ lụt, sản xuất thủy điện và quản lý hệ sinh thái. Một trong những vấn đề quan trọng trong kỹ thuật đập là đảm bảo tính không thấm nước và độ ổn định về mặt kết cấu lâu dài. Màng địa kỹ thuật BPM cung cấp giải pháp hiệu quả, hiệu suất cao cho việc lót và chống thấm hồ chứa đập, bờ kè và các kết cấu thủy lực liên quan.
1. Tầm quan trọng của màng địa kỹ thuật trong việc lưu trữ đập
Sự rò rỉ nước qua các hồ chứa hoặc bờ kè đập có thể dẫn đến hậu quả cực đoan, bao gồm mất ổn định mái dốc, xói mòn bên trong hoặc thậm chí là sự cố thảm khốc. Để giảm thiểu những nguy hiểm này và đảm bảo lưu trữ nước bền vững, lớp lót màng địa kỹ thuật được áp dụng rộng rãi như một biện pháp quản lý kỹ thuật chính.
2. Các ứng dụng chính của màng địa kỹ thuật BPM trong các dự án lưu trữ đập
2.1 Lớp lót đáy bể chứa
Màng địa kỹ thuật polyethylene mật độ cao (HDPE) được sử dụng rộng rãi trên sàn sau của các hồ chứa để tạo thành một rào cản không thấm nước, không bị gián đoạn, ngăn nước thấm vào các lớp đất và đá bên dưới. Phần mềm này rất quan trọng ở những khu vực có nền đất xốp hoặc không ổn định, nơi có thể xảy ra tình trạng mất nước đáng kể. Lớp lót đáy hồ chứa cải thiện hiệu quả vận hành đập và an toàn môi trường thông qua việc duy trì các tầng bảo tồn nước và ngăn ngừa ô nhiễm nước ngầm.
- Chức năng: Ngăn chặn sự rò rỉ và thất thoát nước theo chiều thẳng đứng.
- Ưu điểm: Duy trì sức chứa của hồ chứa, bảo vệ tầng chứa nước khỏi ô nhiễm và giảm nguy cơ xói mòn nền đường thấm nước.
- Các dự án tiêu biểu: đập thủy lợi, hồ chứa nước thành phố, hồ chứa nước khẩn cấp.
2.2 Lớp lót mặt thượng lưu của đập đất đá
Đối với đập đất và đập đá, màng địa kỹ thuật thường được thiết lập trên sườn thượng lưu như một màng chống thấm để ngăn chặn sự rò rỉ của thân đập. Cơ sở này có thể làm giảm đáng kể sự xói mòn bên trong, tăng cường tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của đập và kéo dài tuổi thọ của đập. Màng địa kỹ thuật cũng có thể được che phủ hoặc bảo vệ bằng các lớp bảo vệ như tấm bê tông, đất hoặc đá kè, tùy thuộc vào hướng dẫn của công trình và sở thích thiết kế.
- Chức năng: Ngăn chặn nước thấm qua kết cấu đập.
- Ưu điểm: Kéo dài tuổi thọ đập, ngăn ngừa sự mất ổn định của mái dốc và cải thiện tính an toàn của các hồ chứa nước cao.
- Lắp đặt: Có thể sử dụng với chăn địa kỹ thuật hoặc lớp phủ bê tông, tùy thuộc vào diện tích và độ dốc.
2.3 Kiểm soát rò rỉ trong đập phụ và các công trình phụ trợ
Trong các công trình đập phức tạp bao gồm đập phụ, tràn hoặc kênh dẫn nước, màng địa kỹ thuật BPM được sử dụng để đảm bảo sự rò rỉ an toàn qua tất cả các thành phần kết cấu. Các tiện ích phụ trợ này thường xuyên đi qua một loạt các chất thủy lực và địa hình khó khăn, khiến màng địa kỹ thuật linh hoạt, chống hóa chất trở thành lựa chọn thỏa đáng để bịt kín bề mặt và ngăn chặn sự mất nước hoặc xói mòn đột ngột.
- Chức năng: Đảm bảo không có yếu tố dễ bị tổn thương nào trong các công cụ đập khiến nước có thể thoát ra ngoài.
- Ưu điểm: Nâng cao hiệu quả sử dụng hồ chứa nước và bảo vệ đất liền kề khỏi tình trạng ngập úng.
- Ứng dụng: Các công trình thủy điện, hồ chứa nước, bờ kênh, tràn xả lũ.
2.4 Phục hồi các hồ chứa bị rò rỉ
Khi các hồ chứa và đập cổ bắt đầu xuất hiện các dấu hiệu và triệu chứng rò rỉ, việc cải tạo bằng màng địa kỹ thuật có thể cung cấp giải pháp nhanh chóng, thân thiện với môi trường và trong phạm vi giá cả. So với việc tái thiết toàn bộ, việc lắp đặt lớp lót màng địa kỹ thuật chỉ cần đào tối thiểu và gây hư hại cho kết cấu hiện tại. Nó có thể sửa chữa tình trạng không thấm nước, nâng cao hiệu suất tổng thể của hồ chứa và kéo dài tuổi thọ của cơ sở bên cạnh chi phí kỹ thuật xây dựng dân dụng quá cao.
- Chức năng: Hoạt động như một lớp phủ kín trên bê tông nứt, đất sét bị xói mòn hoặc lớp nhựa đường bị thoái hóa.
- Ưu điểm: Cài đặt nhanh, giải pháp rẻ hơn đáng kể và ảnh hưởng tối thiểu đến hoạt động hoặc phát triển hiện tại.
-Ví dụ sử dụng: Cải tạo ao nuôi nông nghiệp, sửa chữa các đập lịch sử bị rò rỉ, sửa chữa lớp lót bị hư hỏng trong các hồ chứa công nghiệp.
3. Tại sao nên chọn màng địa kỹ thuật BPM để chứa nước cho đập?
Việc lựa chọn thiết bị lót thích hợp là bắt buộc đối với sự thành công lâu dài, an toàn và hiệu quả về chi phí của các dự án đập và hồ chứa. Màng địa kỹ thuật BPM nổi bật là câu trả lời mong muốn cho mục đích lưu trữ đập do hiệu suất đã được kiểm tra, tính linh hoạt về kỹ thuật và chất lượng được tin cậy trên toàn cầu.
3.1 Khả năng chống thấm vượt trội
Màng địa kỹ thuật BPM, cụ thể là loại làm từ HDPE và LDPE, có độ thấm cực thấp—thường là <1×10⁻¹³ cm/s—đảm bảo giữ nước tối đa. Điều này là cốt lõi trong mọi khí hậu khô cằn, nơi mọi thứ đều rơi xuống và ở những khu vực nhạy cảm với môi trường, nơi rò rỉ phải được ngăn chặn bằng mọi giá.
3.2 Độ bền cơ học cao
Được thiết kế để hoạt động dưới áp suất, màng địa kỹ thuật BPM mang lại độ bền kéo, khả năng chống đâm thủng và chống rách vượt trội, khiến chúng phù hợp với từng hồ chứa sâu và bờ kè có tải trọng lớn hoặc nền đá. Độ bền của chúng đảm bảo hiệu suất tổng thể lâu dài ngay cả dưới ứng suất thủy tĩnh và độ lún.
3.3 Hóa chất xuất sắc and Chống tia cực tím
Màng địa kỹ thuật HDPE BPM có khả năng chống chịu khá tốt với nhiều loại hóa chất, khiến chúng trở nên hoàn hảo cho các hồ chứa nước tưới, nước công nghiệp hoặc nguồn cung cấp được xử lý bằng hóa chất. Ngoài ra, chúng được ổn định bằng tia UV để chống lại sự xuống cấp do tiếp xúc với ánh sáng mặt trời—một lợi ích thiết yếu ở các mặt đập không có mái che hoặc môi trường khô cằn.
3.4 Thích ứng với nhiều thiết kế đập khác nhau
Cho dù là lớp lót mặt sau của hồ chứa, mặt dốc thượng lưu, lớp phủ đập yên ngựa hay lớp lót cải tạo, màng địa kỹ thuật BPM đều phù hợp với một vài cấu hình đập. Chúng cũng dễ dàng được tích hợp vào các cấu trúc lót composite với vải địa kỹ thuật, GCL hoặc lớp phủ bê tông, tùy thuộc vào thiết kế kỹ thuật.
3.5 Cài đặt nhanh chóng và hiệu quả
Màng địa kỹ thuật BPM tạo ra các cuộn đúc sẵn khổ lớn và giúp lắp đặt bằng công nghệ hàn nhiệt hạch cho đường may chắc chắn, không rò rỉ. Những ngôi nhà bằng vật liệu uốn cong của họ cho phép dễ dàng triển khai trên địa hình không bằng phẳng, sườn dốc hoặc hình dạng không đều, giảm chi phí lao động và thời gian xây dựng.
3.6 Tiết kiệm chi phí dài hạn
Mặc dù màng địa kỹ thuật cũng có thể có giá trị vải ban đầu cao hơn lớp lót đất sét thông thường, nhưng chúng cung cấp lợi thế về giá vòng đời rất lớn bằng cách giảm tổn thất rò rỉ, giảm thiểu nhu cầu bảo quản và kéo dài tuổi thọ của nhà cung cấp đập. Kết quả cuối cùng là giảm tổng giá sở hữu.
3.7 Kinh nghiệm dự án toàn cầu và hỗ trợ kỹ thuật
Với các sáng kiến tại hơn 100 quốc gia và người mua trong các lĩnh vực thủy lợi, thủy điện, nước đô thị và khai khoáng, BPM Geosynthetic mang chuyên môn toàn cầu đến với mọi dự án đập. Tổ chức cung cấp các giải pháp tùy chỉnh, hướng dẫn kỹ thuật tại chỗ và chất lượng được chứng nhận của bên thứ ba để đạt được thành công nhất định.
3. Các trường hợp ứng dụng thực tế của màng địa kỹ thuật BPM trong lưu trữ đập
Trường hợp 1: Lớp lót màng địa kỹ thuật HDPE cho đập nông nghiệp ở Trung Á
Tổng quan dự án
- Địa điểm: Vùng Almaty, Kazakhstan
- Loại dự án: Đập chứa nước tưới
- Diện tích đã lót: 450.000 m²
- Sản phẩm sử dụng: Màng địa kỹ thuật HDPE sạch 1.5mm + vải địa kỹ thuật không dệt
- Khách hàng: Cơ quan quản lý tài nguyên nước khu vực
Bối cảnh dự án
Khu vực Almaty phải đối mặt với tình trạng thiếu nước thường xuyên trong suốt mùa hè do lượng mưa hạn chế và bốc hơi quá mức. Để hỗ trợ tưới tiêu nông nghiệp và tăng cường an ninh lương thực, chính quyền đã khởi xướng việc xây dựng một hồ chứa đập đất khổng lồ ngoài kênh. Đập được thiết kế để chứa tám triệu mét khối nước chảy tràn và nước tan từ tuyết.
Vì hồ chứa trước đây được xây dựng trên đất phù sa có khả năng thấm nước âm, nên việc kiểm soát rò rỉ trở thành ưu tiên kỹ thuật chính. Nhiệm vụ này đòi hỏi một thiết bị lót hiệu suất cao để ngăn chặn sự mất nước và đảm bảo an toàn cho hồ chứa.
Những thách thức và yêu cầu
- Nguy cơ rò rỉ cao: Nền thảm thực vật bao gồm đất cát và sỏi rời rạc có độ thấm cao.
- Diện tích bề mặt lớn: Khu vực xung quanh có diện tích lên tới 250.000 m², bao gồm cả mặt sau hồ chứa và mái đê.
- Nhiệt độ khắc nghiệt: Khu vực này có sự thay đổi nhiệt độ rộng từ -25°C vào mùa đông đến +40°C vào mùa hè.
- Hạn chế về thời gian: Chương trình phát triển thường rất gấp do tính chất theo mùa của dòng nước và nhu cầu tưới tiêu.
- Độ bền: Lớp lót có thể sử dụng được trong hơn 20 năm với mức bảo trì tối thiểu.
Giải pháp được cung cấp thông qua BPM
Sau khi đánh giá kỹ thuật và tham vấn, BPM Geosynthetics đã đề xuất một máy lót toàn bộ sử dụng:
Màng địa kỹ thuật HDPE mịn 1,5mm:
- Được sản xuất bằng nhựa HDPE nguyên sinh ổn định tia UV
- Khả năng chống hóa chất và độ ổn định kích thước tuyệt vời
- Được chứng nhận theo tiêu chuẩn ISO9001 và CE
Vải địa kỹ thuật không dệt đục lỗ kim 200gsm:
- Được lắp đặt như một lớp đệm bên dưới màng địa kỹ thuật
- Ngăn ngừa thủng do sỏi sắc nhọn hoặc đất nền không bằng phẳng
Công nghệ hàn nhiệt hạch:
- Tất cả các đường nối đã được hàn bằng máy hàn nêm ấm vi tính
- Kiểm tra năng lượng đường may tại chỗ theo ASTM D6392
Hỗ trợ kỹ thuật tại chỗ:
BPM cung cấp một kỹ thuật viên cao cấp để hướng dẫn các đội lân cận và đảm bảo lắp đặt, QA/QC và thử nghiệm phù hợp.
Điểm nhấn xây dựng
- Màng chống thấm trước đây được cung cấp theo cuộn rộng 12 mét để triển khai nhanh hơn
- Phí lắp đặt trung bình 10.000 m²/ngày ở một số giai đoạn trong giai đoạn cao điểm
- Kiểm tra tính toàn vẹn hàng ngày đã từng được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp kiểm tra áp suất không khí và phương pháp trường chân không
- Một rãnh chứa sỏi được sử dụng dọc theo chu vi để neo các cạnh màng địa kỹ thuật
Kết quả và phản hồi của khách hàng
Sau khi đưa vào sử dụng, hồ chứa đã giữ nước hiệu quả ở một số giai đoạn trong mùa tưới đầu tiên mà không phát hiện thấy rò rỉ. Đánh giá độ ẩm vệ tinh xác định lượng nước thất thoát tối thiểu và các cuộc kiểm tra tại chỗ xác nhận không có hư hỏng hoặc điểm căng thẳng nào đối với lớp lót.
Thiết bị màng địa kỹ thuật của BPM đã thực hiện vượt quá mong đợi. Đội ngũ kỹ thuật đã cung cấp hỗ trợ thiết yếu và hồ chứa hiện đã hoạt động hoàn toàn ngoại trừ rò rỉ. Câu trả lời này đã giúp chúng tôi bảo tồn nguồn nước quý giá và hỗ trợ cộng đồng nông dân địa phương.
Tác động và lợi ích
- Giảm thất thoát nước: Ước tính tiết kiệm tài chính hàng năm trên 700.000 m³ nước
- Hiệu quả về chi phí: Chi phí bảo quản lâu dài thấp hơn so với lớp lót bằng đất sét hoặc bê tông
- Tính bền vững: Nâng cao an toàn nguồn nước khu vực và năng suất nông nghiệp
- Khả năng mở rộng: Sự thành công của thử thách này đã dẫn đến các chức năng tuyến tương đương ở các tỉnh lân cận
Trường hợp 2: Màng địa kỹ thuật LLDPE cho đập thủy điện ở Nam Mỹ
Tổng quan dự án
- Địa điểm: Khu vực Cusco, Peru (Cao nguyên Andes)
- Loại dự án: Đập thủy điện miền núi – Lưu vực chứa nước
- Tổng diện tích sàn: 470.000 m²
- Sản phẩm sử dụng: Màng địa kỹ thuật LLDPE có kết cấu 1,5mm + vải địa kỹ thuật 300gsm
- Khách hàng: Bộ Năng lượng và Mỏ Peru
Bối cảnh dự án
Là một giai đoạn của kế hoạch đa dạng hóa sức mạnh trên toàn quốc, chính quyền Peru đã tài trợ cho việc phát triển một cơ sở thủy điện dòng chảy ở vùng cao nguyên Cusco. Để điều chỉnh sự làm mềm băng hà theo mùa và tăng cường tính nhất quán của công nghệ năng lượng, một lưu vực lưu trữ ở độ cao lớn đã từng được xây dựng ở độ cao 3.900 mét so với mực nước biển.
Lưu vực này từng được bao quanh bởi địa hình đồi núi không ổn định với đá nứt nẻ và đá dăm tự do. Một lớp lót không thấm nước từng là vật dụng không thể thiếu để duy trì nước, ngăn chặn sự rò rỉ vào nền đá nứt nẻ và tránh xa mọi sự xâm nhập của vùng đất ngập nước cao nguyên xung quanh.
Thách thức và yêu cầu kỹ thuật
- Độ cao cực đại và khí hậu lạnh: Nhiệt độ thường xuyên xuống dưới mức đóng băng; mức độ tiếp xúc tia cực tím thường cao ở độ cao cực đại.
- Nền đường không bằng phẳng và nhiều đá: Nền đường cần có lớp lót phù hợp với địa hình không bằng phẳng và chịu được lực đâm thủng.
- Độ ổn định của mái dốc: Độ dốc lớn có nguy cơ gây ra ứng suất cắt và trượt quá mức.
- Độ nhạy cảm với môi trường: Lưu vực này từng được đặt gần hệ sinh thái đất ngập nước mong manh, đòi hỏi phải có biện pháp phòng ngừa rò rỉ nghiêm ngặt.
- Thời gian thi công có hạn: Chỉ có 4 tháng để chuẩn bị do thời tiết theo mùa.
Giải pháp thông qua BPM Geosynthetics
Để giải quyết vấn đề trên, BPM đã đề xuất một hệ thống lót composite được thiết kế để đảm bảo tính linh hoạt, độ bền và độ bám dính của mái dốc:
Màng địa kỹ thuật LLDPE có kết cấu 1,5mm:
- Có độ giãn dài khi va đập và độ linh hoạt cao hơn HDPE
- Sàn có kết cấu ma sát tốt hơn với các sườn dốc
- Chống tia UV và phù hợp với các điều kiện không có mái che ở độ cao
Vải địa kỹ thuật đục lỗ kim 300gsm:
- Được đặt bên dưới lớp lót để đảm bảo an toàn cho nền đất và chống thủng
- Lắp đặt thành 2 lớp ở những khu vực có áp suất cao (khu vực chân đế và cửa thoát nước)
Thiết kế rãnh neo:
- Các rãnh neo chu vi và đỉnh đã được gia cố bằng các khối bê tông để hướng lên trên để nâng và trượt
- Thử nghiệm nâng gió được thực hiện trước khi triển khai tàu
Giám sát QA/QC đầy đủ:
- Mỗi mối hàn đều được thử nghiệm ứng suất kênh khí
- Phòng thí nghiệm tại chỗ đã tiến hành kiểm tra năng lượng cắt và bóc tách theo tiêu chuẩn ASTM D7002
Xây dựng và thực hiện
- Tài liệu đã được vận chuyển bằng đường hàng không đến trang web do khoảng cách xa
- Mặc dù môi trường khắc nghiệt, màng địa kỹ thuật vẫn được lắp đặt với công suất 6.000–8.000 m²/ngày
- Màng địa kỹ thuật có kết cấu được thực hiện đúng cách trên các độ dốc lớn, loại bỏ nhu cầu gia cố lưới địa kỹ thuật
- Người dân địa phương được các kỹ sư BPM đào tạo về cách xử lý và phương pháp hàn ở độ cao quá mức
Kết quả và phản hồi của khách hàng
Nhiệm vụ đã từng được hoàn thành đúng thời hạn, và bồn rửa hiện đã hoạt động trong hai mùa ẩm ướt. Khả năng giữ nước vượt quá mong đợi về định dạng và thiết bị lót không có dấu hiệu và triệu chứng trượt, rò rỉ hoặc suy giảm tia UV.
Phản hồi của khách hàng:
Hiệu suất tổng thể của màng địa kỹ thuật LLDPE của BPM dưới ứng suất ở độ cao lớn từng rất đáng chú ý. Nó xử lý nhiệt độ, địa hình và gió cao hơn mong đợi. Sàn có kết cấu giúp chúng tôi tự tin hơn ở những vùng dốc. Chúng tôi đặc biệt khuyên dùng BPM cho các dự án đập hoặc hồ chứa phức tạp.
Lợi ích của dự án và tác động dài hạn
- Phòng ngừa rò rỉ: Bảo vệ vùng đất ngập nước hạ lưu khỏi sự rò rỉ có thể xảy ra
- Ổn định nguồn điện: Đảm bảo nước chảy đều theo dòng chảy cho máy phát điện quanh năm
- Tuân thủ môi trường: Đáp ứng mọi yêu cầu được đặt ra với sự hỗ trợ của cơ quan giám sát môi trường Peru (OEFA)
- Mô hình có thể sao chép: Được áp dụng rộng rãi cho các lớp lót hồ chứa nước ở độ cao khác nhau tại dãy Andes
4. Liệu màng địa kỹ thuật BPM có phải là đối tác phù hợp cho dự án lưu trữ đập của bạn không?
Với hơn 18 năm kinh nghiệm, xuất khẩu sang hơn một trăm quốc gia và chứng nhận của bên thứ ba (ISO, CE, SGS), BPM cung cấp các sản phẩm đáng tin cậy, hỗ trợ kỹ thuật chuyên môn và báo cáo đã được xác nhận trong cơ sở hạ tầng nước phức tạp. Cho dù đó là công trình xây dựng mới hay cải tạo, màng địa kỹ thuật BPM đều được thiết kế để thực hiện.
