Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu nâng cấp cải tiến cửa van cánh cửa tự động thủy lực để đảm bảo yêu cầu phục vụ phát triển sản xuất - áp dụng cho cống Rạch Rum - Trà Vinh

phục vụ thiết kế cải tiến cho các công trình cố 1g nói chung ở khu vực tỉnh Trà Vinh, tién đến mở rộng ra cho các công ở ĐBSCL có điều kiện tương tự.Vi vậy, việc nghiên cứu giải pháp, th

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Nguyễn Bá Hoàn

Học viên lớp: 23C11

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội dung và kết

quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.

Hà Nội, tháng 04 năm 2017

Tác giả

Nguyễn Bá Hoàn

LỜI CẢM ON

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại khoa sau đại học Trường Đại học Thủy lợi

A Nội, được sự dạy báo, giúp đỡ lận tình của các thầy cô giáo các bộ môn trong và

ngoài trường, sự cộng tác của các cơ quan chuyên môn và các bạn bè cộng sự với sự

nỗ lực phan đầu của bản thân tác giả đã hoàn thành luận văn Thạc sĩ ky thuật, chuyên

ngành Kỹ thuật xây dựng Công trình thủy với nội dung: “Nghiên cứu ing cấp cải cửa van cánh cửa tự động thủy lực để đảm bảo yêu cầu phục vụ phát triển sản xuất ~

áp dung cho cổng Rich Rum ~ Trà Vinh

Tác giả xin bày tô lòng biết ơn stu sắc đến cán bộ hướng din khoa học là thy giáo

PGS.TS Nguyễn Thành Công đã tin tinh hướng dẫn, chỉ bảo để ác giả hoàn thành

luận van,

Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ chan thành và nhiệt tình của Trường Đại học Thủy

lợi, các thiy cô gio và đồng nghệp ở nhiề lĩnh vục chuyên môn khác nhau đã cung

cấp cho tác giả những kiến thức qui báu để hoàn thành bản luận văn nay.

Do điều kiện thời gian và trình độ còn hạn chế nên bản luận văn này không tránh khỏinhững khiếm khuyết, tác giá mong được đông góp ý kiến, chỉ bảo của các thầy côsiáo, các bạn bé đồng nghiệp để luận văn được hoàn chỉnh và trọn vẹn hơn

Hà Nội, tháng 04 năm 2017

Tác giá

Nguyễn Bá Hoàn

12 Tổng quan về các loại cửa van tự động ở Việt Nam và trên thể giới

13 Tổng quan của van tự động tai Việt Nam.

1.3.1, Cửa van tự động trục đứng dạng cánh cửa 1 chiều,2 chiểu 25

1.32 Cửa van sập tự động trục ngang 32 1.3.3 Cửa sập tự động bằng đổi rong, 33

14 Phin tích, đánh giá chung về cửa van cánh cửa tự động thủy lực.

L41 sửa van tự động trên thể giới.

142 È cửa van tự động tại Việt Nam 35

15, Thực trang quan lý vận hành hệ thống và những tồn tại của các nghiên cứu

VỀ cửa văn cánh cửa tự đỘng «« eeeeeeeeereeeeteerrrrtrmrriririrrrririrrrouSỶ

CHUONG 2, NGHIÊN CỨU NANG CAP CẢI TIEN CUA VAN CANH TỰ

DONG THUY LỰC VA THIET BỊ DE DONG MO CƯỠNG BUC CUA VAN

CANH CUA TY ĐỘNG THỦY LỰC 39

21 Phân tích, phân loại nguyên lý kệ cửa van cánh cửa tự động thủy lực,

hạn chế của sản phim, công nghệ nghiên cứu tong nước và các yếu tổ ảnh hưởng tới

“quá trình vận hành cửa van cánh cửa tự động thủy lực hiện nay .«e.-«e.39' 2.1.1 Phân ti phan loại nguyên lý kết cấu cửa của cửa van cánh cửa tự động thủy lực 1 chiều,2 chiều 39 2.1.2, Cách thức vận hành của cửa van cánh cửa tự động thủy lực “a

2.1.3, Các tiêu chí của phương én nàng cắp cải tiến của van cánh cửa tự động thủy

lực 4

2⁄2 Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp cải tiến kết cu cửa van cánh cửa tự động

thủy lực cổng hiện nay «eo đế

2.2.1 Khả năng lẤy nước ngọt bổ sung trên cơ sở thay đối độ mặn tại vịt cửa ông đố

2.22 Khả năng ly nước ngọt bổ sung trên cơ sở thay đối độ mặn tại vị tr cửa sông 53

24 Phan tích và lựa chọn phương án phù hợp cho cửa van cánh cửa tự động thay

lực để phục vụ nhu cầu sản xuất hiện nay 33

2.3.1 Các phương án nghiên cứu cải tạo, nâng cấp trực tiếp kết cấu cửa van tự động thủy lực 54 2.3.2 Phân tích, tinh toán và lựa chọn giai pháp cải tỉ cửa van cánh cửa tự động,

thủy lực dé đảm bảo phù hợp mục tiêu phát triển kinh té xã hội trong vùng $6

2.3.3 Sơ đồ bỗ tr cho cửa van phụ và cửa van chính khi đã khoết lỗ 48

2.34 Tải tong và tổ hợp ải trọng án 2.35 Tĩnh toán các lự tác dụng lên cửa van đi

2.3.6 Cấu tạo cửa van con và nguyên lý hoạt động của của van phẳng, ú

2.3.7 Sử dụng phần mềm Sap2000 kiểm tra én định tổng thé cửa van: 652.3.8 Kết quả nghiên cứu đã dat được 6

24 ết luận chương 2 Tuy CHUONG 3 ÁP DUNG CHO CÔNG TRÌNH CONG RACH RUM - TRÀ VINH71

3.1, Giới thiệu về công trình cổng Rach Rum - Trà Vinh, -.-71 3.1.1 Nhiệm vụ và vi trí của công trình 71 3.1.2 Hiện trạng công tinh 71 3.2 Đinh gid, đề xuất giải pháp cả tên kết cấu cửa van cổng Rach Rum hiện

nay

3.2.1, Đánh giá vé sự cin thiết cin phải nâng cắp „

3.2.2 ĐỀ xuất giải pháp cải iến kết cầu của van cổng Rạch Rum, a3.2.3 Yêu cầu đối với thiết bị cơ khí eta van 753.24, Bé trí két cấu cửa van lộ

3.3 Tinh toán kết cấu và kích thước hợp lý cho công tình

3.3.1, Các thông số kỹ thuật chính của cổng Rạch Rum, 7

332 Tải trong 7 3.33 Tổ hợp ti trọng 7s 3.34, Tính oán thiết kế nâng cắp cửa van Rach Ram 79

3.3.5 Thiết bj đồng mở cửa van 88

3⁄4 Duara quylrình quan Iy vận hình, bảo dưỡng bảo tr sau khi nâng cắp 90

34.1 Những hạn chế v8 công tác quan trắc mực nước, chất lượng nước 03.4.2, Sự cần thiết của việc sử dụng hệ thông giám sát, thu thập dữ liệu tự dng 90

Hình 1.7: Công Sông Cui ~ Long An

Hình 1.8: Cổng Hiền Lương = Quảng N;

Hình 1.9; Công Biện Nhị - Cà Mau 8

inh 1.10: Kết cầu đập Xà lan (Hộp và bản sườn) 10

$

wu chung đập tru đỡ 6

8 8

Hình 1 ụ Hình 1.15 Cổng Công Nghiệp — i inh 1.16: Cửa van sập trục trên la 17:Nguyên lý hoạt động của cửa van Clape trục rên “ 18: Hệ thống thoát nước sử dụng cửa sập trên “ Hình 1.19; Nguyên lý đông mỡ cửa clape kiểu đối trọng l6

Hình 1.20: Cống điều tết trên hệ thống kênh chính bắc qua làng Purawa thuộc dự án

Hadejia valley Nhật Bản 17

Hình 1.21 Công trình ngăn triều Hartetkanal 18Hinh 1.22 ~ Cửa van phẳng kéo đứng tại cong Kamihirai - Nhật Bản 18Hình 1.23: Cita van clape trục ngang đồng m bằng phao ngang của công ty Golden

1.29: Cấu tạo cửa van tự động

Hình 1.30: Nguyên lý hoạt động

Hình 1.31 Đập Ba Lai ~ Bên Tre.

inh 1.32 Công Cin Chông - Trà Vinh

Hình 1.33

Hình 1.34.

1g, Bao Định — Tiên Giang

1g Song Cui ~ Long An

Hình 1.35 Cổng Ba Thôn — Tp Hồ Chí Minh

Hình 1.36, Cổng Rạch Lùm - Cà Mau

Hình 1.37: Cửa sập tự độ

Hình 1.38: Cổng Câu Nha — Thánh Hóa

Hình 1.39: Các kiểu cửa van sập đối trọng.

trục ngang,

Hình 1.40: Khu vực nghiên cứu kiểm soát mặn

h 2.1 Cấu tạo cửa thép

Hình 2.2 Cu tạo cửa bê tông cốt thép

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động

Hình 24: Cửa van tự động 2 chiều bằng thép CT3

i ép không rỉ

Hình 2.6: Cửa van tự động 2 chiều bằng thép không ri-composite

2.5: Cửa van tự động 2 chiều bằng 1

Hình 2.7: Sơ họa mô phỏng quá tình mở cửa lấy nước mùa khô

Hình 2.8 Sơ hoa mô phỏng quá trình mỡ cửa tiêu ứng mùa mưa

Hình 29: Dong chảy qua lỗ.

Hình 2.10, Sod ính chấy ngập qua

Hình 2.11: Sơ đồ tính thể hiện khả năng Kay nước của cửa con cổng Rạch Rum

3.12 Bồ trí cửa chớp ngang trên cửa tự thủy lực

Hình 2.13, Bổ tí cửa van Clape trục dưới lên cửa van tự động

Hình 2.14, Bổ trí cửa van phẳng lên cửa van tự động,

Hình 2.15, Bố tí cửa van tự động lên cửa van tự động

Hình 2.16.Sơ đồ toán áp lực thủy tĩnh

Hình 2.17.Sơ tạo cửa van phẳng

Hình 2.18 Sơ đồ cấu tạo của van phẳng đồng mở cia van phẳng

"Hình 3.1: Tổng thé công trình công Rạch Rum

30 30 3Ị 32

3 34

4

45

4

48 s0 _ 55 5s 56 61 63

7

Hình 32: Hiện trạng công Rạch Rum

Hình 33: B6 trí chung cửa van Rạch Rum

Hình 34: Sơ đồ ác định tổng ấp lực nước tác dy

Hình 35

Jen cửa van tự động

ích thước lỗ khoết trên cửa van tự động

Hình 3.6: Sơ đỗ lực tác dys

Hình 3.7: Sơ đỗ bổ trí các

g lên cửa van phẳng

ngane

Hình 3.8: Sơ đồ tính toán kết cầu dim ngang

Hình 3.9: Xác định lực tác dụng lên trực cỗi quay cửa.

Hình 3.10: Sơ đồ hoạt động của cửa cải tiến

Hình 3.11 Sơ dé hệ thống thuỷ lực đồng mở cửa van

inh 3.12: Sơ đồ bổ trí trạm đo và điều khiễn vận hành tr động

Hình 3.13: Cầu hình trạm đo và điều khiển công inh tự động,

9

DANH MỤC BANG BIE!

Bảng 3.1: Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu chắn nước.

Bảng 32: Ủng suất cho phép của kết cấu thép

Bảng 3.3: Tram quan tric tự động và thông số do

"4 75

%

lỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của để tài

lệ thống các cổng thủy lợi khu vục Dang bằng sông Cứu Long (DBSCL) [1] phục vụviệc gan tiều tiêu ủng, thaw chua rửa phèn có vai trd rất quan trọng Hiện nay hầu hếtcác cống ở vùng này đều sử dụng cửa van cánh cửa tự động thủy lực Khi áp dụng vàothực tế cửa van tự động thủy lực đã phát huy rất tốt các tru điểm va mang lại hiệu quả

kinh tế rất lớn trong sản xuất nông nghiệp cho cả ving ĐBSCL

“Của van tự động thấy lực cỏ hai loi loi cửa van tự động thủy lực một chiễu và loi

cửa van tự động thủy lực hai chiều Kết cầu cửa van tụ động, thủy lực dạng cánh cửa

trục đứng có độ lệch trục, khẩu độ cửa thông thường áp dụng nhiều là Sm, 8m và 10m.

"Vật liệu chế tạo cửa van phần lớn li bằng thép, một số it bằng bê tông cốt thép va vật

liệu khác.

Nhiều dé tà nghiên cứu khoa học về cửa van cánh cửa tự động thủy lục đã được để

at một loạt các cửa van được cái tiền mới nhằm thích ứng với điều kiện vận hành

trình độ quản lý theo hướng hiện đại Tuy nhiên, việc vận hành mỡ cổng Rach Rum con một số tồn tại chính trong vận hành cửa cổng như chưa bảo đảm mức tưới cho

toàn hệ thống ngọt hóa Nếu mở cửa van hai chiều để lợi dụng thủy triều nâng

mực nước nội đồng lên cao thi nước mặn sẽ xâm nhập sâu vào hệ thống tưới, ảnh.

hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của nhân dân trong khu

vực dự én, Theo thiết kế ứng với tin suất tưới 75%, mỗi năm có 2 thing cổng

không lẤy được ngọt là tháng 4 và tháng 5 Trong thực tế vận hành do không chắc

chắn về khả năng lấy nước ngọt nên thậm chí cửa cổng bị đồng nhiều kể cả khi

nước ngoài sông không mặn dẫn đến lăng phí nguồn nước ngọt Đây cũng là

khiếm khuyết chung của các loại cửa van tự động đóng mở.

Do vậy hưởng nghiên cứu cải tién kết cầu cửa van tự động cống Rạch Rum có thể

đồng mở cưỡng bức khi cần thiết để ngăn triều, lấy nước ngot tạo điều kiện thuậntiện và chủ động hơn trong công tác quản lý vận hành và khai thác, góp phẩn nâng

cao hiệu quả công trình là một nhiệm vụ edn thiết Đây là để tải nghiên cứu cơ

bản va có tính cấp thiết, Kết quả nghiên cứu của dé tài sẽ là cơ sở khoa hoe nhằm

phục vụ thiết kế cải tiến cho các công trình cố 1g nói chung ở khu vực tỉnh Trà Vinh, tién đến mở rộng ra cho các công ở ĐBSCL có điều kiện tương tự.

Vi vậy, việc nghiên cứu giải pháp, thiết kế và ch tạo thiết bị đồng mở cưỡng bức cit

van cánh cửa tự động thủy lực để chủ động lấy nước trong điều kiện xâm nhập mặn là

hết sức can thiết và cấp bách

2 Mục dich của đề tài

Luận văn nhằm giải quyết mục đích chính sau:

= Phân tích khả năng lấy nước hiện tại của cửa van tự động, đề xuất iải pháp cảitiến cửa van tự động hiện nay tại công trình để có thể vận hành gan tiểu lấy thêmnước ngọt, ting cường khả năng Hy nước tưới Lựa chọn phương án phủ hợp để dimbảo yêu cầu của sản xuất hiện nay

3 _ Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

ch tiếp cận

= Nhiệm vụ của dé tài là ính toán khả năng lấy nước và để xuất giải pháp cải tiến cửa

van tự động của cổng Rạch Rum-Tra Vinh, Vì vậy, để tài đã áp dụng cách tấp cận

chính như sau:

= Ké thừa ứng dụng những kiến thức khoa học, công nghệ về các giải pháp xây dựng

kết cấu cửa van cổng ngăn tri ở trong và ngoài nước.

+ “Tiếp cận thực tiễn vùng nghiên cứu: Khả năng lấy nước trong mùa khô, phương

pháp vận hành cổng Rạch Rum-Tra Vinh

+ Đi Khảo sát thực tế công trình để xác định điều kiện làm vige, nhủ cằu cần cung cấp

nước phục vụ sin xuất, khả năng ning cấp ei ign cửa van tự động thủy he trục đứng

+ Thông tin tim hiểu qua imernet,

4 Phương pháp nghiên cứu

Ci phương pháp nghiên cứu chính và kỹ thuật sẽ được sử dụng trong dé ti này bao

adm:

* Phương pháp kể thửa: Kế thừa ti liệu của các đề thi, dự ấn v8 các giải pháp xây

dựng cửa van cống ngăn triều của Việt Nam, cụ thể các công trình đã ứng dụng tại

2

đồng bing sông Cửu Long.

= Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu: Điều tra dân sinh, kinh tế

~ xã hội, lấy ý kiến của cộng

Rum -Trà Vinh.

mg và các cơ quan hữu quan quản lý vùng mg Rạch

+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phân tích, sử dụng mô hình toán,

+ Tir kết quê nghiên cứu, phân tích, tính toán và thiết kế xác định được khối lượng vat tr vẻ thiết bị cần thiết và tiến hành ứng dụng thử nghiệm và công tình

4 Kết quả dự kiến đạt được

-Nang cấp, cải tiến cửa van tự động cổng Rach Rum -Trà Vinh thực hiện các nhiệm

w

- Dap ứng nhu cầu mới của sản xuất với mục tiêu cửa van tự động của công trình có

thé thực hiện được nhiệm vụ trong quá trình vận hành là có khả năng chủ động điều

tiết mye nước qua công tình.

- Dim bảo mực tiêu lấy nước, git nước, điều tết nước đảm bảo yêu cầu sin xuất

tiêu thoát lũ

+ Hiện đại hóa rong công tác quản lý vận hành công tình

5 Cấu trúc của luận văn

Mé dầu

~ Chương 1: Téng quan về của van tự động trong nước và trên thé giới

= Chương 2: Nghiên cửu nâng cấp cái tiễn cửa van cánh cửa tự động thủy lực và thiết

bị dé đồng mở cưỡng bức của van cánh của tụ động thiy lực

~ Chương 3: Ap dung cho công trình cổng Rach Rum ~ Trả Vinh

és luận va liến nghị

CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN VE CUA VAN TỰ ĐỌNG TRONG

NƯỚC VÀ TREN THẺ GIỚI

1-1 Tổng quan về các công trình ngăn mặn và giữ ngọt ở Việt Nam [1]

LLL Cổng truyền thẳng

1123, Chu tao vi nguyên Ip kt cb

Hi hết các công tình ngăn sông ở nước ta tr trước đến nay đều được xây dựng theo

sông nghệ truyỄn thống Công trình có dang khối ting bằng bê-lông cốt thập (BTC)

Bản iy đây 0,5 + 1,5 m, trên bản đáy 46 các trụ pin, giữa hai trụ pin là các cửa van,

dưới bản đáy cổng cổ thé cổ hệ cọc hoặc không có cọc tủy địa chất của nền

On định: Chỗng trượt bằng ma sát dit - Chồng lật dùng trọng lượng công trình với nềnđắt tốt Căn nén đất yếu thờ ổn định bằng móng cọc

“Chồng thắm: Bằng đường viền ngang giữa bản đầy công trình và nên đất

Chẳng với: Bằng kết cấu kiên cổ

jém - Hà Tĩnh

11.2 Cing đập trụ đỡ

1123 Cẩu tạo, nguyên lý kết cấu

= Nguyên lý đập trụ đỡ,

On định công trình: Dựa vào hệ thống cọc cắm sâu vào nén; On định thắm: Chống

thấm theo nguyên lý đường vi

Xi: MO rộng Khu độ cổng dễ tng khả năng thoát lũ, đồng thời giảm nhỏ và phân bê

đều lưu tốc sau hạ lưu nhỏ hơn lưu tốc x6i cho phép của

đứng bằng bản cũ, không cần lâm bản đấy: On định

Hình 1.5: Kết cấu chung đập trụ đỡ+ Kết cầu

+ Dip Trụ đỡ là công trình ngăn sông bao gdm các trụ bằng bê-tông cốt thép, các trụnày chịu lực cho toàn bộ công trình, móng tru là các cọc cắm sâu vào nền, giữa các trụ

có dim đờ van liên kết với trụ, đưới dầm đỡ van và trụ là cử chống thắm đồng sâu vàonền, các thanh cử liên kết với nhau, đỉnh cử liên kết với dim đỡ van và trụ, trên dam

đỡ van là cửa van kết hợp với các trụ để ngăn và điều tiết nước

+ Trụ pin của công trình liên kết trực tiếp với hệ thống cọc hoặc thông qua bệ đỡ, HE

thống cọc o6 th là cọc bê tông cốt thép thường đúc sẵn hoặc cọc bê-ông cốt thép dự

ứng lực hoặc coe ống bê tông cốt thép đúc ly tâm hoặc cọc Khoan mhdi hoặc cọc ốngthếp nhỏi bồ tông cốt thép

+ Dim đỡ van nhận một phin lực do cửa van tác dung và truyền về các trụ, có kết cầu

«dim hoặc hộp phao được đúc sin rồi lắp ghép vào vi tr, hoặc đúc tạ ch

+ Cừ chống thắm được đồng iên tục giữa hai bờ tạo thành vách đứng ngăn nước thắmcưới đủy công trình, liên kết vio đấy dim đỡ van và trụ Cừ được nhiều đơn vị trong

và ngoài nước chế tạo sẵn, có thé được làm bằng thép, nhựa, composite, bê tông cốtthép hoặc bê-tông cốt thép dự ứng lực

+ Cửa van sử dụng trong đập Trụ đỡ có thể là cửa van Clape trục trên, Clape trục dưới,

“cửa van phẳng, cửa van cánh, cửa tự động thủy lực, của van cung, của van cao su hay

cửa van phao các loại Cửa van được vận hành đóng mở bằng thiết bị đồng mở từ đơn

gián như toi điện đến hiện đại là Xi lanh thủy lực, điều khiễn điện - điện tử.

1.2.3 Mộtsổ công tình cổng Đập tụ đỡ

Tình 1.7: Cổng Song Cui - Long An

Hình 1.8: Cổng Hiền Lương ~ Quảng Ngãi

Ôn định thắm: Theo nguyên lý đường viỄn ngang dưới day công trình:

Ôn định xối: Mỡ rộng khẩu độ cổng để lưu tốc sau cổng nhỏ hơn lưu tốc xói cho phếpcủa đất tự nhiên mềm yêu nên chỉ cần gia cổ đơn giản

- Kết cầu Đập Xa lan

Dap xi lan về cơ bản có 2 dạng kết cấu chính

+ Dang 1: Cổng đập xà lan hộp: đáy có kết cấu dang hộp chữ nhật (hộp đáy), tường

cũng là dang hộp chữ nhật (hộp tường) Hộp day và hộp tường có nhiệm vụ làm nổi

đập và là kết ấu chịu lực

+ Dạng 2 : Cổng đập xà lan bản dim: đáy và tường đều là bản dim, là kết cấu chịu lực

à cing với bản chin hai đầu tạo thành hộp làm nổi

Ca hai loại này đều bổ trí cửa van vào vị trí giữa xà lan, Trước và sau cổng đập xà lan

có thảm đá để ng xối và tăng ôn định chống trượt Phít trên cổng dip xà lan bổ tríthiếtbị điều khiển cửa van, cầu công tác và có thể kết hợp làm cầu giao thông

- Về đặc điểm, cổng đập xà lan có các đặc điểm là

+ Cổng đập xà tan tam việc theo nguyên lý:Ôn định chống lún theo nguyên lý làm

nhẹ công trình và mở rộng đáy cổng để có ứng suất của day công trình nhỏ hơn ứng.

suất cho phép của đất nên On định chống x6i theo nguyên lý mỡ rộng tiết diện thio để

6 lưu te sau cổng nhỏ hơn lưu tốc x6i cho phép của đất nền Ôn định chống thắm

theo nguyên lý đường viền thấm ngang.

+ Bip xà lan làm việ theo nguyên lý đấy nỗi aceimet để làm nỗi khi đi đôi và hạ chìm vào vị trí xây đựng

+ Sữ dụng được nén đắt yêu để lầm nén mồng công trình

+ Ch tao hàng loạt theo quy tình công nghiệp ở trong hỗ đúc rồi lai đắt đến vị tíxây dug để hạ chìm vào hé móng đã chuẩn bị sẵn

+ Cổ thể di đội cổng đến vỉ trí khác khi cn thiết

Giảm kinh phí đầu tư: Cùng một điều kiện và nhiệm vụ như nhau, đầu tư xây dựng

cống đập xà ln chỉ bằng 53-605 c

: Kết cấu đập Xa lan (Hộp và bản sườn)

1123 MộtsỐ công trình cổng Đập Xà lan

10

Hình 1.12: Công Minh Hà ~ Cà Mau

Tình 1.14 Cổng SĐ7 (Lung Thuộc) = Cà Mau

Hình 1.15.

1.2, Tổng quan vỀ các loại cửa van tự động ở Việt Nam và trên thé giới [1]1.2.1 Ting quan cửu van te động trên thé giới

Nội dung chính của phần này là nghiên cứu phân tích về vn để tổng quan chung về

cửa van tự động trong công trình thủy lợi, tìm hiểu về những loại hình cửa van tự động

trên thé giới:

Mình 1.17:Nguyên lý hoạt động của cửa van Clape trục trên

Dang kết cấu cửa van này được áp dung tại các vị trí chỉ cho nước nhảy một chiều từphía thượng lưu ra phía trước cửa Cửa sẽ luôn đồng với chiều ngược lạ vì vậy nó phihợp để áp dụng tại các vị trí xả qua đê, hệ thông thoát nước hoặc đường ống thoát

Hình 1.1 lệ thống thoát nước sử dụng cửa sập trên

1.223 Của van ne ding clapeliỗuđổi trong

Cửa van tự động kiểu đối trọng là loại cửa van có khả năng kiểm soát mực nước.thượng lưu cổng, Loại cửa này bit đầu được đỀ cập và nghiên cứu bởi Vlugter nấm

1940, và trong những năm sau đó cho tới nay một số nhà nghiên cứu đó cải tiến và

"hoàn thiện hơn như Brouwer năm 1987, Brants 1996, de Graaff năm 1998, và Burt et

al 2001

~ Ke cd cửu: sằm bản mặt cửa và hệ thông dim quay quanh một true ngang nằm caohơn mực nước phía thượng lưu, trên đình cửa cổ lắp đối trọng có tắc dụng bi lại áp lựcthủy tĩnh mắt

hha xuống mực nước thế

rong qué trénh cửa mở để đưa cửa về trạng thái đồng khi mực nước

Đối trọng

"Hình 1.19: Nguyên lý đóng mở cửa clape kiểu đối trong

~ Nguyên lý hoạt động: Khi ở vị trí đồng trọng lượng bản thân cánh cửa củng với trọng.

lượng đối trọng tạo momen quay lớn hơn hoặc bằng momen do áp lực thủy finh tạo ra

Khi mực nước phía thượng lưu ting cao áp lực thủy nh ting lên tạo ra momen đủ lớn

để thing được momen tạo lực đồng, cửa tử từ mở ra với một góc ơ so với phương

đứng Nước thoát ra làm mực nước hạ lưu hạ xuống cho tới khi áp lực thủy tĩnh trở lại trạng thải cân bằng với đối trọng cửa sẽ quay về vị trí đồng như lúc đầu.

- Une điểm: Cửa loại này có wu điểm là vận hành không cần tác động của con người,

hình thức đơn giản dễ chế tạo, vật liệu đa dạng, có thể chế tạo bằng bê tông, thép,

eompozit gia thành thấp,

- Nhược điểm: Cửa chỉ ché tạo với loại có khẩu độ nhỏ, biên độ điều tiết mực nước

mực nước theo một chiều

thượng hạ lưu chênh lệch thị

- Ứng đụng: Cửa van tự động clape kiểu đối tong được sử dụng để điều tiết mực nước

của các mạng lưới kênh mở Nó đã được lắp đặt ở Indonesia từ năm 1940, gần đây hơn

loại cửa này đã được sử dụng trong hai chương trình gation irri- Nigeria được xây

dựng vào những năm 1970 và Brouwer 1987: Dự án thủy lợi sông Kano và các dự án thủy lợi Hadejia Valley ở Nhật Ban wy.

Hình 1.20: Céng điều tiết trên hệ thống kênh chính bắc qua làng Furawa thuộc

dự án Hadejia valley Nhật Bản

1.223 Của van phẳng kéo đứng (Lift Gates){2]

Đây là kết cấu cửa van dang dàn bản chắn, khi làm việc được nâng lên hạ xuống theo

phương thẳng đứng Loại cửa van này khi ngăn nước cửa hạ xuống và kéo lên cao phía trên không khi không ngăn nước.

Loại cửa van này có độ én định cao trong quá tình vận hành Kết cầu cia là một tổhợp kết cấu dàn nên giảm được trọng lượng cửa van, thiết bi đóng mở đơn giản, lợi velực đóng mở, quá trình bảo đường cửa van được thực hiện dễ dang và thuận tiện khi

cửa van được kéo lên khỏi mặt nước Han chế của cửa loại này là khi nâng ảnh hưởng

tới không gian của công trình Mộ nhược điểm khác là đo bản mặt cửa lớn, khi kéo lên.

sẽ chấn gió gây ra lực tác dụng lên công trình, đặc biệt khi có gid bão.

LỞ Hà Lan, loại cửa này đã ứng dụng vào trong các công trình ngăn sông, teu biểu làđập Harel (01 khoang cửa rộng 49,3 m và 01 khoang cửa rộng 98 m), đập chấn sóng

Hollandse Ijsel (01 khoang cửa rộng 96 m), cống Beernem ~ Bi (Cita cao 8,05m và rộng 17,9m).

Tình 1.21 Công trình ngăn triều Hartelkanal

6 Nhật Bán, công Kamihini (4 cửa rộng 30m, trong đổ 2 cia cao 9.2m và 2 cứu còn

lại cao 9.5m) và cổng Shinanogawa (3 cửa van, mỗi cửa rộng 30m cao 24.5m) cũng

được ấp dụng cửa van nay.

Tình 122 ~ Cửa van phẳng kéo đứng tụi cống Kamihirai - Nhật Bản

18

1223 Cita van tự động cape trục trên đồng mở bằng phao.

Cita van tr động clape true trên đóng mở bằng phao là loại cửa có hệ thống khớp bản

18 bố trí ngang trên cánh cửa, các khóp bản lễ cùng tai phao được gin lên vị ti định

cửa Nó có khả năng kiểm soát mực nước max phía thượng lưu cổng.

g

Hình 1.23: Cửa van clape trục ngang đóng mở bằng phao ngang của công ty

Golden Harvest

19

Hình 1.24: Cửa van clape trục ngang đóng mở bằng phao đứng.

= Nguyên lý hoạt động cửa đồng mở bằng phao ngang ›Cừa hoạt động dựa trên

nguyên lý phao nỗi, ở trạng thái bình thường cũa luôn luôn mở cho ding nước thượng

hạ lưu công thông nhau Nhưng khi mye nước thượng lưu cổng tăng lên vượt quá cao

độ mỡ của cửa, phao trên của nỗi lên, cửa tử từ giảm dẫn góc mỡ, khi mục nước vượtcao độ thiết kế cửa hoàn toàn đồng

~ Nguyên lý hoạt động cửa đóng mở bằng phao đứng :Đỗi với dạng cửa phao đứng taihao của của lắp hai loại phao có kích thước khắc nhau Loại phao kí thước nhỏ lắp

vào phía mép dưới tại phao, loại phao kích thước lớn hơn lắp vào phía mép trên tai

phao Bình thường khi mực nước thượng lưu cổng thip cửa van luôn đồng, khỉ mực nước thượng lưu ting lên lim ngập hệ phao nhỏ trên tai phao, dưới ác dụng tam nỗi

của phao cửa van từ từ được nâng lên cho nước chấy qua Khi mực nước tiẾp tục đăng

cao ngập hệ phao có kích thước lớn hơn phía trên, hệ phao này bit đầu nỗi lên, do có

kích thước lớn hơn lực nổi của hệ phao nảy lớn hơn hệ phao nổi có kích thước nhỏ

phía di, của van từ từ giám dẫn góc ma, nếu mục nước tgp tục ting tì cửa van sẽ

đồng lại hoàn toàn,

= Ui điển: Hoạt động của hệ thing cửa không cần đn sự can thiệp của con ngườicùng các loại thiết bị, năng lương phụ trợ Tự động kiểm soát mực nước thượng lưu

với độ chính xác tương đối Có khả năng hoạt động trong điều kiện ngập nước, cầu tạo dom giản để chế tạo va sử dung.

~ Nhurge điểm: Cửa chỉ chế tạo với loại có khẩu độ nhỏ, biên độ điều tiết mực nước.

thượng hạ lưu chênh lệch trong khoảng nhất định, chỉ điều tiết mực nước theo mộtchiều

- Ứng dụng: Của van tự động clape đóng mở bằng phao được sử dụng để di

nước cho các vùng riểu đặc biệt là có khả năng phát huy tác dụng ngăn dòng

‘va kiểm soát mực nước trong một biên độ nhất định

1.223 Ca va sập tự động khẳng chế thy be

~ Cấu tạo cửa:

“Cửa gồm có bản mặt cửa chế tạo bằng bê tông hai bên là hai ta cửa bê tông một đầu

liên kết với bản mặt một đầu liên kết với thanh trượt bằng thép có các nắc ứng với

từng độ mỡ của cửa van Thanh trượt bằng thép còn lại được gắn cổ định trên gối tựa

~ Nguyên lý hoạt động:

Khi mô men áp lực thủy động lớn hơn mô men trọng lượng cửa van với lực ma sắt đối

với điểm gối tựa, cửa van tự động mở đến một góc đỗ nhất định, tại vị trí góc đồ này

"mô men áp lực thủy động bằng mô men trọng lượng của van đối với điểm gỗi tựa, cửavan ở trạng thái cân bằng mới Khi lưu lượng không thay đổi, góc độ mở cửa cũng.không thay di Khi lu lượng thượng lưu giảm nhỏ đến mức độ nhất định, khiến mô

a

men trong lượng của van lớn hơn mô men áp lực thủy động với lục ma sit đối với

điểm gối tựa, cửa van sập tự khổ hế thủy lực có thể tự hành quay lại đóng đến một

sốc đỗ nhất định, ca van lại ở trạng thái cân bằng mới khi đạt đến lưu lượng này

“Thanh se bằng thép có các ắc ứng

với độ mỡ

Ban mặt Su van cai be

Cita van sập tự không ché thủy lực có sẵn công năng tự động đóng mở, không cn thiết

Bị co điện với thao tác xã bing thủ công, xã lũ chuẩn xác và kịp thi, tết kiệm nhân

lực và vật lực; nó hoàn toàn nhờ nâng cao cột nước, tăng lớn áp lực nước din dẫn tự

2

động mở cửa van mà còn duy trì được mực nước tích không thay đổi; khi cửa van mở hoàn toàn tình trang xả nước qua cửa với day sông thiên nhiên sai khác không nhiều,

Xhi mực nước giảm thắp cửa van dẫn dẫn đồng ích nước Ngoài ra thời gian xây dựng

„ giá thành thấp, suất đầu tư thấp Cửa van sập tự khổng chế thủy lực bình thường hầu như không phụ tùng và duy tu bảo dưỡng,

- Nhược điểm;

‘Cita được chế tạo bằng vật liệu bê tông cốt thép là một loại vật

đập lực động kém Cửa lại hoạt động theo nguyên lý sập từng née như.

quá inh hoạt động cửa thường xuyên phải chịu các lực động tác lên các bộ phận cửa,

điều này sẽ ánh hưởng xấu tới tuổi thọ của loại cửa này

dra vào điều kí + Ding trong trạm thủy điện; có thủy van hiện có, lợi dụng hữu hiệu phòng chống lũ lạt, nâng cao cột nước; tự động xói cát bồi lắng trong hổ, bio

đảm tuổi thọ sử dụng hồ chứa, phát huy tối đa hiệu quả kinh tế nhà máy điện

+ Dùng trong vận ti thủy với hủy li: có khả năng tự động điều tết mực nước, thỏa

mãn yêu cầu độ sâu nước thông thuyền với dùng nước cho nông nghiệp.

+ Dũng trong môi tường dé thị; sau khi tích nước cải thiện mỗi trường sinh thái đô thị, thỏa mãn yêu cầu phòng lũ thành phố.

2

Hình 1.27; Một số công trình ứng dụng cửa van sập khống chế thủy lực đang t

công

1⁄4 - Tổng quan cửa van tự động tại Việt Nam

Việt Nam là một nước có đường bờ biển đài và gin với nó là một dai đồng bằng venbiển có điện tích rit lớn, tuy có những thuận lợi đất dai phì nhiêu, có nguồn nước đểphát triển kinh tế, Nhưng đồng bằng ven bién cũng có những bất lợi cần phải khắc

phục

~ Bắt lợi lớn nhất ở đây là thường xuyên bị nước mặn từ biển xâm nhập gây khó khăncho sin xuất nông nghiệp và tác hại cho đời sống sinh hoạt của người dân Nhiễu cánh

đồng lúa và các cây trồng khác năng suất thấp do đắt bị xâm nhập mặn, hoặc cây trồng

bị chết do mặn tràn vào.

- Bắt lợi thứ hai là một số vũng ở đồng bằng ven biển vào mia kiệt không dis nướcngọt phục vụ cho sin xuất và đời sống, vi nước ngọt từ thượng nguồn về bi giảm mạnhkhông đủ khả năng đấy mặn, nên mặn xâm nhập sâu cảng gây thiếu nước ngọt trim

trọng,

- Bắt lợi thứ ba là ding bằng ven biển có nhiều vùng ering đất thấp thường xuyên bị

túng ngập nên bị chua phén, vi mùa mưa thường bị lũ gây ngập sâu dai ngây.

“Trước những vin d lớn cần phải khắc phục để biến diều kiện dit dai của nước trthành một thé mạnh thực sự làm bệ phóng đưa đắt nước vươn lên phát triển thi đảng và

nhà nước có chủ trương xây dựng hàng loạt các cổng ngăn mặn giữ ngọt ở tất cả các

giải đồng bằng ven biển Đến lúc này một vấn để mới đặt ra là làm sao phát triển công

nghệ cửa van hoạt động phủ hợp với nhiệm vụ đặt ra mã suất đầu tư cũng như kinh phí hoạt động là thấp nhất phủ hợp với hiện trang kinh tế của Việt Nam Thời điểm ấy

“chính là lúc hàng loạt các loại cửa van tự động đó được nghiên cứu chế tạo và áp dụng.lip đắt cho các cổng ngĩn mặn giữ ngọt, gan phên tiêu ứng Sự phát triển thể hiện ở sốlượng hệ thống và cả chức năng của hệ thống Sự thay đổi chức năng đã đưa các hệ

thông bên cạnh nhiệm vụ ngọt hóa còn phát triển lên nhiệm vụ da mục iêu Cùng với

sự thay đổi chức năng, ác loại hình cửa van cũng din được chuyển đổi để phù hợp

hơn với vùng sin xuất

3.1 Cita van tự động trục đứng dạng cánh cửa 1 chiéu,? chỉ

"Để tài nghiên cứu edu trúc và phương pháp tính cửa van tự động thủy lực cổng vùng

triều mã số 06 - 04 01 = 02 năm 1981 ~ 1985 đã mẹ

động thủy lực, nhưng chỉ có cửa van cánh cửa tự động được ứng dụng rộng r

cứu được 6 kiểu cửa van tụ.

loại cửa khác chưa được áp dụng phổ biển.

- Cấu tạo của cửa

Cita van loại này có dạng giống cánh cửa nên được gọi là cửa van cánh cửa Cửa baogốm khung của và cánh của, phn khung của lắp trong khe ca, phần cánh cửa liên kết

lên khung cửa thông qua trục cối quay trên và cói quay dưới Để giữ cho cánh cửa ở

25

trang thải đồng hay mổ thì trên khung cửa bổ trí hệ thống khóa giữ cửa

Dua tên nguyên lý lệch trục của cửa, trọng lượng cửa lúc này phân ra thành hai thành

phần lực là G.cos0 và G.sinô trong đó thành phan G.sin0 có tác dụng kéo cửa về vi tríđồng Và chênh lệch mực nước thượng hạ lưu tạo ra áp lực dy cửa mỡ ra

26

mm ⁄ (Cicania

Hình 1.30: Nguyên lý hoạt động

- Ưu điễm

Cita hoạt động hoàn toàn tự động không cần tới sự điều khiển của con người và các

loại thiết bị cơ điện hỗ trợ đóng mở, chủ động thay chuarửa mặn ở ĐBSCL, khi sử cdụng cửa van 2 chiều Nhờ vậy phạm vì ứng dung của loại cửa này tương đối rộng kể

cả ở những vùng chưa có mạng lưới điện.

~ Nhược điểm:

Cita chỉ chế tạo với loại có khẩu độ nhỏ, thông thường là loại cửa có khẩu độ nhỏ hon10m, cửa không chủ động diễu tiết mục nước theo yêu cầu Trong những điều kiệnnhất định do yêu cầu sản xuất edn thiết phải đóng mở cường bức thì cửa tự động loại

này không thể thực hiện được Đầy cÍ đối với loại cửa dang này.

ing dụng:

Cita van tự động thủy lực là một loại hình cửa van có giá tị rit lớn trong ứng dụng

cho các công trình ngăn sông vùng triểu Tính đến thời điểm này thì cửa van tự độngđđã được sử dụng rất nhiễu trên dit nước từ Bắc tối Nam, đặc biệt là khu vực Đồng

bằng sông Cửu Long.

2

~ Cửa van cánh cửa tự động thủy lực có hai loại: loại cửa van cánh cửa tự động thủy.

Ive một chiều và loại cửa van cánh cửa tự động thủy lực hai chiều Kết cấu của van tự

động thủy lực dạng cánh cửa trục đứng có độ lệch trục, khẩu độ cửa thông thường áp.

dụng nhiều là Sm, 8m và 10m, Vật liệu chế tạo cửa van phần lớn là bằng thép, một số

Ít bằng bê tông cốt thép va vật liệu khác,

- Loại của van tự động thủy lực một chiều thường lắp dat cho công trình gạ tiểu tiêu

túng, thau chua rửa mặn.

~ Loại Cửa van tự động thủy lực bai chiều về nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhưcửa van tự động thủy lực một chiều nhưng khóa cửa cho phép cửa mở theo hai chiềucủa dong chảy, loại cửa van này cho phép công trình tiêu thoát và lấy nước ngược từ

hạ lưu vào trong sông Do một số vùng với công trình tiêu ứng có điều kiện lấy thêm

một phần nước ngọt phía hạ lưu khỉ mục nước hạ lưu cao hơn do triều dang lê và phù

hop với sản xuất nông nghiệp thì được lắp đặt loại cửa van te động thủy lực hai chiều

Một số công trình sử dụng cửa van tự động hai chiều dạng cánh cửa

1.3.1.1 Đập Ba Lai ~ Bên Tre

= Công trinh đóng mở bằng cửa van te động hai chiều gồm 10 cia van bằng thếp

không rỉ ích thước BxH = 8x7.2m, Trên cổng có hệ gin van, giản cầu trục để phục

vụ công tác bảo đường, sửa chữa công trình.

~ Công tỉnh có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngot, to nguồn ngọt, iều ứng, iu chua, ra

phèn, cải tạo dat cho 115,000ha dat tự nhiên, trong đỏ 88.500ha dat canh tác Bên cạnh.

đó công trình côn phải đảm bảo cấp nước sinh hoạt cho cho dân các huyện Chiu

28

“Thành, Giỗng Trôm, thị xã Bến Tre và kết hợp phát bộ và cải tạo môi trưởng sinh thái ving dự án

1.3.1.2 Cổng Cần Chông — Trà Vinh

Hình 1.32 Cống Cần Chông~ Trà Vinh

~ Công trình đóng mỡ bằng cửa van tự động bai chiều gồm 8 cửa van bằng thép Không

xi kích thước BxH = 10x7.5m, Trên cống cổ hệ giản van, giản cầu trục để phục vụ

công tác bảo dưỡng, sửa chữa công trình.

- Ngăn mặn, giữ ngot, tạo nguồn, ti ứng, tiêu chua, rửa phén, cải tạo đất cho

177.792ha đất tự nhiên trong 267.000ha đắt canh tác Trong 46 cổng Cin Chông trực

Lip ngăn mặn, tạo ngu cho 14,040ha, tiêu ứng cho 16,500ha,

1.3.1.3 Cổng Bảo Định = Tiền Giang

2

Trình 1.33 Công Bio Định - Tiên Giang

- Công trinh đồng mở bằng cửa van tự động bai chiều gdm 3 cửa van bằng thép không

rỉ kích thước BxH = 10x6.5m Trên cổng có hệ giản van, giản cầu trục để phục vụ.

công tác bảo dưỡng, sửa chữa công trình

- Ngăn mặn, giữ ngot, tạo nguồn ngọt, tiêu ding, tiêu chua, rửa phèn, cải tạo đất cho

10,300 ha đất lúa 3 vụ và vườn cây ăn trái, cắp nước sinh hoạt cho cho nhân dân trong

khu vực dự án.

1.3.1.4, Cổng Sông Cui ~ Long An.

30

CCông tình đóng mở bằng cửa van tự động bai chiều gồm 3 cửa van bằng thép không

rỉ kích thước BxH = 8x5,7m Trên cổng có hệ gin van, giản cầu trục để phục vụ công

tác bảo đường, sửa chữa công trình,

Ngăn mặn, giữ ngọt, tạo nguồn ngot, tiêu dng, tiêu chua, rửa phên, cải tạo đất cho10.300 ha dat lúa 3 vụ và vườn cây ăn trái, cấp nước sinh hoạt cho cho nhân dân trong

khu vực dự án.

Hinh 1-35 Cống Ba Thôn ~ Tp Hồ Chí Minh

~ Cửa van tự động 2 chiều bằng thép không ri SUS304, kích thước BxH = 10,5x5,3m,Ngân là và triều cường làm ngập ding khu vực dự án có điện tích te nhiên Fy =3.860ha Chủ động tưới tiêu, x6 phèn cải tạo đất nông nghiệp gồm rau mẫu, mia và

550ha vườn cây ăn trái với diện tích Fạ,

31