Luận văn Ths NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CỬA VAN CỐNG XUÂN HÒA ĐỂ TĂNG CƯỜNG NƯỚC TƯỚI CHO DỰ ÁN THỦY LỢI GÒ CÔNG TỈNH TIỀN GIANG

Hướng nghiên cứu cải tiến kết cấu cửa van tự động cống Xuân Hòa có thể đóng mở cưỡng bức khi cần thiết để ngăn triều, lấy nước ngọt, tạo điều kiện thuận tiện và chủ động hơn trong công tác quản lý vận hành và khai thác, góp phần nâng cao hiệu quả công trình là một nhiệm vụ cần thiết. Đây là đề tài nghiên cứu cơ bản và có tính cấp thiết. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở khoa học nhằm phục vụ thiết kế cải tiến cho các công trình cống nói chung ở khu vực ngọt hóa Gò Công, tiến đến mở rộng ra cho các cống ở ĐBSCL có điều kiện tương tự.

DƯƠNG XUÂN MẪN

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CỬA VAN CỐNG XUÂN HÒA

ĐỂ TĂNG CƯỜNG NƯỚC TƯỚI CHO DỰ ÁN THỦY LỢI GÒ CÔNG TỈNH

TIỀN GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh - 2013

DƯƠNG XUÂN MẪN

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CỬA VAN CỐNG XUÂN HÒA

ĐỂ TĂNG CƯỜNG LẤY NƯỚC TƯỚI CHO DỰ ÁN THỦY LỢI

GÒ CÔNG, TỈNH TIỀN GIANG

Chuyên ngành: Công trình Thủy

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trịnh Công Vấn

TP Hồ Chí Minh - 2013

MỤC LỤC

PHẦN I: MỞ ĐẦU 7

1 Tên đề tài 7

2 Tính cấp thiết của đề tài 7

3 Mục đích của đề tài và Phạm vi nghiên cứu 8

3.1 Mục đích: 8

3.2 Phạm vi nghiên cứu: 9

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 9

4.1 Cách tiếp cận 9

4.2 Phương pháp nghiên cứu 9

PHẦN II: NỘI DUNG LUẬN VĂN 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11

1.1 Tổng quan về kết cấu cửa van các công trình ngăn triều trên thế giới [5] .11 1.1.1 Cửa van cung trục đứng (Vertical axis sector gates) 11

1.1.2 Cửa van lưỡi trai (Visor gates) 14

1.1.3 Cửa van phẳng kéo đứng (Lift Gates) 15

1.1.4 Cửa van cung (Radial gates) 17

1.1.5 Cửa trụ xoay (Segment gates) 18

1.2 Tổng quan về kết cấu cửa van cống vùng triều ở ĐBSCL 21

1.2.1 Kết cấu cửa van Clape 21

1.2.2 Kết cấu cửa kiểu chữ Nhân 22

1.2.3 Cửa van cánh cửa tự động 22

1.2.4 Các nghiên cứu đã có về cửa van cống vùng triều [10] 24

1.3 Kết luận chương 26

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG THỦY LỢI VÙNG NGỌT HÓA GÒ CÔNG 28

2.1 Đặc điểm tự nhiên [1] 28

2.1.1 Vị trí địa lý 29

2.1.2 Đặc điểm địa hình 29

2.1.3 Đặc điểm địa chất 30

2.1.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn 30

2.2 Đặc điểm dân sinh kinh tế xã hội 35

2.2.1 Dân số và lao động 35

2.2.2 Tình hình sản xuất nông nghiệp 35

2.2.3 Tình hình nuôi trồng thủy sản 35

2.2.4 Tình hình giao thông 36

2.2.5 Tình hình lưới điện 36

2.3 Thống kê tình hình thủy lợi khu vực nghiên cứu 36

2.3.1 Hệ thống đê 36

2.3.2 Hệ thống kênh trục chính 37

2.3.3 Hệ thống cống 38

2.4 Hiệu quả của dự án 41

2.5 Những vấn đề đặt ra tại khu vực nghiên cứu 42

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TIẾN CỬA VAN TỰ ĐỘNG CỐNG XUÂN HÒA 45

3.1 Quy mô và phương thức vận hành của cửa van cống Xuân Hòa hiện nay 45 3.1.1 Quy mô công trình 45

3.1.2 Cách thức vận hành 46

3.2 Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp cải tiến kết cấu cửa van cống Xuân Hòa hiện nay 48

3.2.1 Khả năng lấy nước ngọt bổ sung trên cơ sở thay đổi độ mặn tại vị trí cửa sông 48

3.2.2 Cơ chế cửa van đóng mở cưỡng bức bổ sung chức năng lấy nước cho cửa tự động hiện có 58

3.2.3 Giải pháp bố trí kết cấu cải tiến cho cửa van cống Xuân Hòa 59

3.3 Thiết kế sơ bộ cửa con 62

3.3.1 Vật liệu chế tạo 62

3.3.2 Kiểm tra khả năng đóng mở của cửa mẹ 64

3.3.3 Tính toán cửa con 68

3.4 Đánh giá hiệu quả 73

3.4.1 Hiệu quả về mặt kỹ thuật 73

3.4.2 Hiệu quả về mặt kinh tế 73

3.5 Ứng dụng công nghệ quan trắc tự động nhằm hiện đại hóa trong công tác quản lý, vận hành công trình 76

3.5.1 Những hạn chế về công tác quan trắc mực nước, chất lượng nước 76

3.5.2 Sự cần thiết của việc sử dụng hệ thống giám sát, thu thập dữ liệu tự động 76

3.5.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của quy trình vận hành và hệ thống giám sát 77

3.5.4 Phương pháp thực hiện 77

3.6 Tổng kết chương 80

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

1 KẾT LUẬN 82

2 KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 – Cửa van công trình Maeslant (Hà Lan) 12

Hình 1.2 – Cửa van công trình St.Peterburg 13

Hình 1.3 – Mặt cắt thiết kế của công trình St.Peterburg 13

Hình 1.4 – Cửa van lưỡi trai tại công trình ngăn sông Rhine, Hà Lan [5] 14

Hình 1.5 – Công trình ngăn sông Aji, Nhật Bản 15

Hình 1.6 – Công trình ngăn triều Hartelkanal [11] 16

Hình 1.7 – Cửa van phẳng kéo đứng tại cống Kamihirai – Nhật Bản 16

Hình 1.8 – Cửa van cung 17

Hình 1.9 Cửa van cung tại công trình Fox Point – USA [11] 18

Hình 1.10: Cửa trụ xoay và chu trình hoạt động tại công trình sông Thames - Anh 19 Hình 1.11 – Công trình ngăn sông Ems, Đức 20

Hình 1.12 – Công trình cống ngăn mặn Ninh Quới ứng dụng cửa Clape [4] 21

Hình 1.13: Âu thuyền Tắc Thủ (Cà Mau) sử dụng kết cấu cửa chữ Nhân 22

Hình 1.14 – Công trình cống ngăn mặn Ba Lai (Bến Tre) 23

Hình 1.15 – Cống Láng Thé, dự án Nam Măng Thít, Trà Vinh 24

Hình 1.16 Sơ đồ cửa với chốt cửa của Nhà máy 276 (Trần Tuấn Bửu) 25

Hình 1.17 Sơ đồ bố trí cửa van phụ trên cửa van chính (Trương Đình Dụ) 26

Hình 2.1: Bản đồ hệ thống thủy lợi Gò Công, Tiền Giang [7] 29

Hình 2.2: Tuyến đê biển Gò Công 37

Hình 2.3: Hình ảnh thiếu nước tưới tại Gò Công 42

Hình 2.4: Bơm chuyền tại kênh Chợ Gạo ngày 12/3/2013 43

Hình 3.1: Chính diện cống Xuân Hòa (Nhìn từ phía sông) 45

Hình 3.2: Chi tiết cửa van tự động cống Xuân Hòa 46

Hình 3.3: Sơ họa mô phỏng quá trình mở cửa lấy nước mùa khô 47

Hình 3.4: Sơ họa mô phỏng quá trình mở cửa tiêu úng mùa mưa 48

Hình 3.5: Dòng chảy qua lỗ 50

Hình 3.6: Sơ đồ tính thể hiện khả năng lấy nước bổ sung của cống Xuân Hòa 51 Hình 3.7: Biểu đồ mực nước và độ mặn thực đo tháng 2/2013 tại cống Xuân Hòa 53

Hình 3.8: Biểu đồ mực nước và độ mặn thực đo tháng 3/2013 tại cống Xuân Hòa 53 Hình 3.9: Biểu đồ mực nước và độ mặn thực đo tháng 4/2013 tại cống Xuân Hòa 53

Hình 3.10: Cửa A1 cống Xuân Hòa đang vận hành lấy nước ngày 07/4/2013 54

Hình 3.11: Biểu đồ quan hệ MNĐ~MNS~S ngày 01/3/2013 56

Hình 3.12: Khả năng lấy nước bổ sung ngày 01/3/2013 56

Hình 3.13: Vị trí bố trí cửa con trên cửa mẹ 61

Hình 3.14: Sơ đồ hoạt động của cửa cải tiến 62

Hình 3.15: Sơ đồ kết cấu cửa van mẹ sau khi cải tiến 64

Hình 3.16: Sơ đồ áp lực nước phía đồng 65

Hình 3.17: Sơ đồ áp lực nước phía sông 65

Hình 3.18: Nội lực max cửa van mẹ 65

Hình 3.19: Lực cắt trên dầm cửa mẹ 66

Hình 3.20: Moment trên dầm cửa mẹ 66

Hình 3.21: Phản lực tại cụm cối trên 66

Hình 3.22: Phản lực tại cụm cối dưới 66

Hình 3.23: Sơ đồ xác định tổng áp lực nước 68

Hình 3.24: Sơ đồ xác định áp lực nước tác dụng lên cửa nhỏ 69

Hình 3.25: Sơ đồ xác định áp lực nước tác dụng lên cửa nhỏ 70

Hình 3.26: Sơ đồ tính dầm phụ 71

Hình 3.27: Sơ đồ bố trí trạm đo và điều khiển vận hành công trình tự động 78

Hình 3.28: Cấu hình trạm đo và điều khiển công trình tự động 79

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Nhiệt độ, độ ẩm không khí và bốc hơi bình quân hàng tháng 30

Bảng2.2: Lượng mưa (mm) bình quân các tháng trong năm 32

Bảng2.3: Danh sách các trạm thủy văn tỉnh Tiền Giang và vùng phụ cận 33

Bảng2.4: Sự biến đổi mặn tại cống Xuân Hoà qua năm 2012 – 2013 35

Bảng 2.5: Các kênh trục chính trong hệ thống 38

Bảng 2.6: Các cống chính trong hệ thống 38

Bảng 3.1: Thời gian cống Xuân Hòa đóng ngăn mặn năm 2013 52

Bảng 3.2: Lượng nước cống Xuân Hòa lấy được đầu năm 2013 (theo chế độ vận hành hiện tại) 54

Bảng 3.3: Nhu cầu nước khu vực dự án mùa khô năm 2013 54

Bảng 3.4: Số liệu mực nước và độ mặn quan trắc tại cống Xuân Hòa 01/3/2013 55

Bảng 3.5: Lượng nước lấy bổ sung vào ngày 01/3/2013 56

Bảng 3.6: Lượng nước lấy bổ sung cống Xuân Hòa mùa khô năm 2013 57

Bảng 3.7: Quy trình vận hành cống Xuân Hòa 59

Bảng 3.8: Mực nước max, min tại cống Xuân Hòa mùa khô năm 2013 60

Bảng 3.9: Bảng lựa chọn chiều cao lỗ cửa con hợp lý 60

Bảng 3.10: Ứng suất cho phép đối với liên kết hàn 63

Bảng 3.11: Ứng suất cho phép của kết cấu thép 63

Bảng 3.12: Khả năng lấy thêm nước của cửa van cải tiến 73

Bảng 3.11: Bảng tính lợi nhuận thu được trước và sau khi cải tiến cửa van vụ Đông Xuân 2013 74

Bảng 3.12: Lợi nhuận thực thu được qua các năm của việc cải tiến cửa van 74

Bảng 3.13 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế ( NPW và B/C) 75

Bảng 3.14: Trạm quan trắc tự động và thông số đo 78

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1 Tên đề tài.

“Nghiên cứu cải tiến cửa van cống Xuân Hòa để tăng cường lấy nước tưới cho dự án thủy lợi Gò Công, tỉnh Tiền Giang”.

2 Tính cấp thiết của đề tài

Vùng ngọt hoá Gò Công nằm phía Đông tỉnh Tiền Giang, có diện tích tựnhiên khoảng 54.400 ha, trong đó diện tích canh tác là 37.500 ha, với dân sốkhoảng 480.000 người [7] Đây là vùng tưới tiêu chịu ảnh hưởng của triều biểnĐông với chế độ bán nhật triều, biên độ triều cao nhất có thể đạt +3,5 m Phạm

vi vùng ngọt hóa Gò Công được giới hạn bởi biển Đông, phía Tây là kênh ChợGạo, phía Bắc là sông Vàm Cỏ và phía Nam là sông Cửa Tiểu Với mục tiêungăn nước mặn xâm nhập, dẫn ngọt tưới cho toàn khu vực, cải thiện tiêu úng xổphèn kết hợp cung cấp nước sinh hoạt và cải tạo môi trường, dự án ngọt hóa GòCông đã được đầu tư xây dựng nhằm giải quyết nhiệm vụ ngăn mặn, tiêu úng

và tạo nguồn ngọt Dự án đã xây dựng trên 69 cống có khẩu độ từ 1,5 m trở lênvới kết cấu cửa van phẳng tự động đóng mở theo triều Trong đó cống XuânHòa là công trình lấy nước chính phục vụ cho toàn dự án, giữ vai trò chủ lựctrong việc dẫn ngọt, ngăn không cho mặn xâm nhập sâu vào nội đồng

Tuy nhiên, việc vận hành mở cống Xuân Hòa còn một số tồn tại chínhtrong vận hành cửa cống như chưa bảo đảm mức tưới cho toàn hệ thống ngọthóa Nếu mở cửa van hai chiều để lợi dụng thủy triều nâng mực nước nội đồnglên cao thì nước mặn sẽ xâm nhập sâu vào hệ thống tưới, ảnh hưởng trực tiếpđến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của nhân dân trong khu vực dự án Theothiết kế ứng với tần suất tưới 75%, mỗi năm có 2 tháng cống không lấy đượcngọt là tháng 4 và tháng 5 Trong thực tế vận hành do không chắc chắn về khảnăng lấy nước ngọt nên thậm chí cửa cống bị đóng nhiều kể cả khi nước ngoàisông không mặn dẫn đến lãng phí nguồn nước ngọt Đây cũng là khiếm khuyếtchung của các loại cửa van tự động đóng mở

Do vậy hướng nghiên cứu cải tiến kết cấu cửa van tự động cống XuânHòa có thể đóng mở cưỡng bức khi cần thiết để ngăn triều, lấy nước ngọt, tạođiều kiện thuận tiện và chủ động hơn trong công tác quản lý vận hành và khaithác, góp phần nâng cao hiệu quả công trình là một nhiệm vụ cần thiết Đây là

đề tài nghiên cứu cơ bản và có tính cấp thiết Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ

là cơ sở khoa học nhằm phục vụ thiết kế cải tiến cho các công trình cống nóichung ở khu vực ngọt hóa Gò Công, tiến đến mở rộng ra cho các cống ởĐBSCL có điều kiện tương tự

3 Mục đích của đề tài và Phạm vi nghiên cứu

3.1 Mục đích:

Trên cơ sở nghiên cứu quá trình thay đổi chất lượng nước, độ mặn tạicống Xuân Hòa, tính toán nhu cầu và khả năng lấy nước tưới bổ sung, đề xuấtgiải pháp cải tiến cửa van tự động hiện nay tại công trình để có thể vận hànhgạn triều lấy thêm nước ngọt, tăng cường khả năng lấy nước tưới cho dự ánngọt hóa Gò Công tỉnh Tiền Giang

3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài giới hạn tại vị trí cống Xuân Hòa thuộc dự

án Ngọt hóa hệ thống thủy lợi Gò Công, tỉnh Tiền Giang Các số liệu phục vụtính toán được lấy từ số liệu quan trắc thực tế trong mùa khô năm 2012 – 2013trước và sau cống Xuân Hòa

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

Nhiệm vụ của đề tài là tính toán khả năng lấy nước và đề xuất giải pháp cảitiến cửa van tự động của cống Xuân Hòa là nguồn cấp nước chính vùng dự án Ngọthóa Gò Công, chịu tác động bởi các điều kiện phức tạp (tự nhiên, con người) Vìvậy, đề tài đã áp dụng cách tiếp cận chính như sau:

 Kế thừa/ ứng dụng những kiến thức khoa học, công nghệ về các giải phápxây dựng kết cấu cửa van cống ngăn triều ở trong và ngoài nước

 Tiếp cận hệ thống (từ tổng thể đến chi tiết): Xem xét cống Xuân Hòa trongtổng thể vùng dự án Ngọt hóa Gò Công

 Tiếp cận thực tiễn vùng nghiên cứu: Khả năng lấy nước trong mùa khô,phương pháp vận hành cống Xuân Hòa

 Tiếp cận đa mục tiêu và nguyên lý phát triển bền vững: Giải pháp cải tiếncửa van cống Xuân Hòa được xem xét theo hướng phát triển bền vững và

sử dụng đa mục tiêu của vùng ngọt hóa Gò Công

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu chính và kỹ thuật sẽ được sử dụng trong đề tàinày bao gồm:

 Phương pháp kế thừa: Kế thừa tài liệu của các đề tài, dự án về các giảipháp xây dựng cửa van cống ngăn triều của Việt Nam, cụ thể các côngtrình đã ứng dụng tại đồng bằng sông Cửu Long

 Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu: Điều tra dânsinh, kinh tế - xã hội, lấy ý kiến của cộng đồng và các cơ quan hữu quanquản lý vùng dự án Ngọt hóa Gò Công;

 Phương pháp mô hình mô phỏng (mô hình toán, thống kê, dự báo): Sửdụng phần mềm tính toán khả năng lấy nước, kết cấu cửa van cho vùng

dự án Ngọt hóa Gò Công

PHẦN II: NỘI DUNG LUẬN VĂN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về kết cấu cửa van các công trình ngăn triều trên thế giới [5]

Trong công trình ngăn triều ở nước ngoài, đã có rất nhiều các nghiên cứu vềloại hình cửa van Kết quả nghiên cứu đã cho ra đời các loại hình cửa van đa dạng

về kết cấu và kiểu dáng, có những đặc tính kỹ thuật phức tạp phù hợp với từng vùngđịa lý và tiêu chí của công trình Ngoài vấn đề đảm bảo kết cấu chịu lực, hình thứccửa van còn phải phù hợp với đặc điểm, mục tiêu và nhiệm vụ của công trình Bêncạnh đó hệ thống thiết bị đóng mở cửa van phải đảm bảo tuyệt đối an toàn trong quátrình vận hành khai thác

Trên cơ sở đó, các nhà nghiên cứu đã đề xuất và ứng dụng nhiều loại hìnhcửa van khác nhau, mỗi loại có một đặc điểm và khả năng đáp ứng mục tiêu, nhiệm

vụ công trình khác nhau

1.1.1 Cửa van cung trục đứng (Vertical axis sector gates)

Cửa van cung trục đứng có kết cấu phần động với mặt cắt ngang dạng hìnhcung Khi hoạt động, cửa quay quanh trục thẳng đứng đi qua tâm cối quay Loại cửavan này có hạn chế là mặt bằng bố trí cửa rất lớn và thường chỉ bố trí cho công trình

có một khoang thông nước

Cửa van loại này đã được ứng dụng ở một số công trình như cống Maeslantthuộc dự án Delta – Hà Lan gồm 2 cửa van cung trục đứng, có bán kính cửa van240m Theo Wikipedia, đây là kết cấu động lớn nhất hành tinh, được xây dựng nhưmột lá chắn bảo vệ thành phố Rotterdam của Hà Lan trước tác động từ thiên tai

Công trình gồm hai cánh cửa hình quạt, chắn trọn tuyến luồng tàu có chiềudài gần 300m, rộng 210m và chiều cao 22m; trọng lượng gần 5.500 tấn Từ 1997đến nay, tại đây chưa bị nước ngập đe dọa Tuy nhiên, mỗi năm một lần cửa vanđược vận hành đóng mở để kiểm tra tất cả hệ thống và tính nhịp nhàng các quy trìnhcông nghệ

Cửa van làm việc theo nguyên lý tàu ngầm; trong điều kiện yên bình, chúngnằm trong khoang hầm khô ráo; 8 giờ trước khi ngăn sông khoang hầm được mở ranạp đầy nước; sau 15 phút cửa van đã ở tình trạng ngập nước; 4 giờ trước khi ngănsông, Trung tâm điều hành cảng sẽ ra lệnh dừng lưu thông tàu thuyền; 2 giờ trướckhi đóng cửa, tín hiệu giao thông thủy sẽ bật sang màu đỏ và cửa van bắt đầu dichuyển đến vị trí giữa sông Thời gian đưa cửa van từ khoang hầm ra đến giữa sôngmất khoảng 15 phút Sau khi hai cửa van gặp nhau, các khoang của chúng được nạpđầy nước và được hạ xuống đáy sông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân.

Mở cửa van được thực hiện theo quy trình ngược lại Sau khi mối đe dọa từbão đã qua, nước ở các khoang được đẩy ra, cửa van nổi lên và di chuyển theođường cong về vị trí ban đầu của mình Toàn bộ quá trình này được giám sát vàđiều khiển bởi hệ thống B.O.S (hệ thống trợ giúp và ra quyết định) Hệ thống này tựđộng thu thập dữ liệu, tiến hành mô phỏng tình huống trên máy tính và đưa ra quyếtđịnh

Hình 1.1 – Cửa van công trình Maeslant (Hà Lan)

Cùng loại kết cấu cửa van như công trình Maeslant là công trình ngăn triều

St Petersburg – Nga có khẩu độ thoát nước 200m với hai cửa van cung trục đứngbán kính 126m Nhiệm vụ chính của công trình: Bảo vệ thành phố Saint-Petersburgkhỏi ngập lụt do triều cường, tạo tuyến giao thông bộ qua vịnh Phần Lan như là mộtphần đường vành đai bao quanh thành phố, khả năng cải thiện dần chế độ thủy văn

và môi trường vùng cửa sông Neva

Hình 1.2 – Cửa van công trình St.Peterburg

Hình 1.3 – Mặt cắt thiết kế của công trình St.Peterburg

1.1.2 Cửa van lưỡi trai (Visor gates)

Cửa van lưỡi trai là loại cửa van có hình dạng bán trụ, cánh cửa liên kết cốibản lên hai trụ pin của công trình Trong quá trình hoạt động, cửa van quay quanhcối bản lề, khi không ngăn giữ nước cửa quay lên, khi ngăn giữ nước cửa quayxuống

Loại kết cấu cửa van này có khả năng chịu lực lớn, khi cửa mở có thể cho tàuthuyền di chuyển qua công trình, lực nâng hạ cửa van cổng có lợi về lực do quátrình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọng lượng cửatruyền lên cối quay Khi cửa kéo hết hành trình thì trọng lượng cửa van gây ảnhhưởng lên lực kéo càng giảm Quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng

và thuận tiện khi cửa van quay lên trên khỏi mặt nước Tuy nhiên loại cửa này cóhạn chế là cần khoảng không gian trụ pin lớn, phần tiếp xúc ở đáy của cửa van cổngvới công trình theo một cung tròn cho nên việc bố trí kết cấu bản đáy công trìnhphức tạp

Loại cửa van này đã ứng dụng trong các công trình tiêu biểu như Công trìnhngăn sông Rhine – Hà Lan (2 khoang cửa rộng 54 m), đập AJi – Nhật Bản (côngtrình được xây dựng để phòng chống lũ cho thành phố Osaka, cửa van được thiết kếvới khẩu độ rộng 57 m)

Hình 1.4 – Cửa van lưỡi trai tại công trình ngăn sông Rhine, Hà Lan [5]

Hình 1.5 – Công trình ngăn sông Aji, Nhật Bản

1.1.3 Cửa van phẳng kéo đứng (Lift Gates)

Đây là kết cấu cửa van dạng dàn bản chắn, khi làm việc được nâng lên hạxuống theo phương thẳng đứng Loại cửa van này khi ngăn nước cửa hạ xuống vàkéo lên cao phía trên không khi không ngăn nước

Loại cửa van này có độ ổn định cao trong quá trình vận hành Kết cấu cửa làmột tổ hợp kết cấu dàn nên giảm được trọng lượng cửa van, thiết bị đóng mở đơngiản, lợi về lực đóng mở, quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng vàthuận tiện khi cửa van được kéo lên khỏi mặt nước Hạn chế của cửa loại này là khinâng ảnh hưởng tới không gian của công trình Mộ nhược điểm khác là do bản mặtcửa lớn, khi kéo lên sẽ chắn gió gây ra lực tác dụng lên công trình, đặc biệt khi cógió bão

Ở Hà Lan, loại cửa này đã ứng dụng vào trong các công trình ngăn sông, tiêubiểu là đập Hartel (01 khoang cửa rộng 49,3 m và 01 khoang cửa rộng 98 m), đậpchắn sóng Hollandse Ijsel (01 khoang cửa rộng 96 m), cống Beernem – Bỉ (Cửa cao8,05m và rộng 17,9m)

Hình 1.6 – Công trình ngăn triều Hartelkanal [11]

Ở Nhật Bản, cống Kamihirai (4 cửa rộng 30m, trong đó 2 cửa cao 9,2m và 2cửa còn lại cao 9.5m) và cống Shinanogawa (3 cửa van, mỗi cửa rộng 30m cao24.5m) cũng được áp dụng cửa van này

Hình 1.7 – Cửa van phẳng kéo đứng tại cống Kamihirai – Nhật Bản

1.1.4 Cửa van cung (Radial gates)

Hình 1.8 – Cửa van cung

Mặt cắt ngang cửa van cung có dạnghình cung tròn, tâm cung là tâm quaycủa cửa, phần chắn nước là tổ hợp bảnmặt lắp ghép lên các kết cấu dầm,thông qua kết cấu dàn càng truyền lựclên trụ pin thông qua cối quay Vớicửa van có khẩu độ lớn thì để đảm bảođiều kiện ổn định và an toàn trong quátrình làm việc của cửa van thì ngoài 2càng van 2 đầu còn có một số càngvan trung gian ở giữa

Cửa này cung có khả năng chịu lực lớn Lực nâng hạ cửa van cung có lợi vềlực vì quá trình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọnglượng cửa truyền lên cối quay, hơn nữa nhờ bản mặt hình cung cho nên có thể lợidụng sức nước để giảm lực nâng cửa van, kết cấu cửa van không quá phức tạp chonên khả năng chế tạo và lắp đặt có thể thực hiện được dễ dàng Quá trình bảo dưỡngcửa van được thực hiện đơn giản và thuận tiện khi cửa van quay lên trên khỏi mặtnước Tuy nhiên hạn chế của cửa van loại này là khi mở quay lên trên chiếm mộtkhoảng không gian của công trình và tạo thành một tấm chắn gió gây ra lực tácdụng lên công trình

Loại cửa này đã nghiên cứu ứng dụng cho một số công trình, tiêu biểu làcống Haringvliet – Hà Lan (17 khoang bố trí 02 lớp cửa rộng 56m), Đập UpperMeuse – Bỉ, công trình ngăn triều Fox Point, Mỹ

Hình 1.9 Cửa van cung tại công trình Fox Point – USA [11]

Công trình ngăn triều Fox Point tại Mỹ được xây dựng từ năm 1960-1966.Các khoang cửa rộng 12m được lắp đặt các cửa van cung nặng khoảng 53 tấn Vớitĩnh không khi cửa nâng lên chỉ 7,5m nên chỉ những thuyền nhỏ có thể qua lại Cửađược vận hành bằng tời điện với tốc độ 45cm/phút vì vậy cửa có thể đóng hoàn toàntrong thời gian 30 phút

1.1.5 Cửa trụ xoay (Segment gates)

Cửa trụ xoay là loại kết cấu cửa van bằng thép gồm phần chặn nước là mộtphần hình trụ tròn quanh trục nằm ngang gắn trên hai trụ pin Cửa có thể quayquanh trục nằm ngang trong phạm vi 180 độ và làm việc tại 5 vị trí khác nhau: (a)thân cửa cửa nằm ngang sử dụng khi cần thông thuyền, (b) bản mặt cửa nghiêng

450 sử dụng khi chắn sang và ngăn triều thấp, (c) bản mặt nghiêng 900 sử dụng khingăn triều và chắn sóng ngăn triều trung bình, (d) bản mặt cửa nghiêng 1350 sửdụng khi ngăn sóng cao và sửa chữa bảo dưỡng cửa, (e) bản mặt nghiêng 1800 dùngkhi sửa chữa, bảo dưỡng mà vẫn đảm bảo cho các tàu cỡ nhỏ đi qua

Cửa van trụ xoay khẩu độ lớn có góc quay làm việc lớn nên cửa đáp ứngđược hầu hết các yêu cầu của công trình mà các loại cửa khác không thể làm đươc.Kết cấu cửa cứng và ổn định, không giới hạn chiều cao thông thuyền Có thể mởrộng khẩu độ cống lên đến 60m hoặc hơn nữa

Cửa trụ xoay đã được các nước nghiên cứu và ứng dụng nhiều Tại Anh,công trình tiêu biểu là công trình ngăn sông Thames có tuổi hơn một trăm năm.Công trình gồm 4 khoang cửa trụ xoay rộng 61m, hai khoang cửa trụ xoay rộng31.5m và 4 khoang cửa cung rộng 31,5m được hoàn thành năm 1982 Các cửa van

có thể vận hành đóng trong thời gian 1h Cống không sử dụng phai để bảo dưỡng

mà được điều khiển quay ngược lên phía trên nhờ cơ cấu 4 khâu cơ khí

Hình 1.10: Cửa trụ xoay và chu trình hoạt động tại công trình sông Thames - Anh

Tại Đức, công trình ngăn sông Emssperrwerk cũng được áp dụng công nghệcửa van trụ xoay Công trình gồm một cửa van trụ xoay rộng 60m, một cửa cungrộng 50m và 5 cửa phẳng rộng từ 50-62,5m được hoàn thành năm 2002) CửaSegment có bán kính 12m Khi cần kiểm tra và bảo dưỡng cửa quay đưa phầnsegment lên khỏi mặt nước Cửa van cung khi mở có thể nâng lên tạo tĩnh không7,35m Cả hai cửa đều được vận hành bằng xilanh thủy lực Các cửa không thôngthuyền rộng 50-62m được lắp đặt cửa van kéo thẳng lên (lift gate) Toàn bộ các cửa

có thể được đóng trong thời gian 30 phút

Hình 1.11 – Công trình ngăn sông Ems, Đức

Từ những công trình giới thiệu ở trên cho thấy, nhiều nước trên thế giới đãtiến hành nghiên cứu, triển khai xây dựng các công trình ngăn triều trước chúng tahàng thập kỷ Một phần do đặc điểm tự nhiên (hạn hán, xâm nhập mặn, thiên tainặng nề), định hướng chiến lược phát triển kinh tế - xã hội nhưng điều quan trọnghơn là tiềm lực kinh tế, trang thiết bị và trình độ khoa học của các nước phát triển

Tuy mỗi công trình được xây dựng có mục tiêu, nhiệm vụ, kiểu dáng, hìnhdạng khác nhau nhưng tất cả đều để lại những dấu ấn đặc biệt về mặt kỹ thuật, côngnghệ và có chung những đặc điểm chính như sau:

 Công trình được thiết kế với công năng sử dụng theo hướng đa mục tiêunhất là kết hợp giữa nhiệm vụ thủy lợi, giao thông và du lịch

 Cửa van các công trình đều có thể đóng mở chủ động thông qua hệ thốngđiều khiển vận hành hiện đại, thời gian đóng mở nhanh

 Quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng và thuận tiện

Đây thật sự là những thành quả quý báu mà chúng ta có thể học tập nguyên

lý công nghệ thiết kế và thi công (chế tạo các cấu kiện, kín nước, vận hành bảodưỡng, ) để nghiên cứu ứng dụng cho các công trình ngăn triều ở ĐBSCL Tuy

nhiên, vùng sản xuất ven biển ĐBSCL nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng cónhững nét đặc thù tiêu biểu mà các nước phát triển ít có Do đó để áp dụng hợp lýcác công nghệ trên cho vùng sản xuất ở ĐBSCL thì cần có những nghiên cứu sâusát hơn.

1.2 Tổng quan về kết cấu cửa van cống vùng triều ở ĐBSCL

Trong quá trình phát triển thủy lợi, thì các hệ thống thủy lợi ven biển đượcquan tâm sớm ngay từ trước 1975 Tuy nhiên chỉ sau ngày giải phóng miền Namđến nay mới thực sự được đầu tư phát triển Sự phát triển thể hiện ở số lượng hệthống và cả chức năng của hệ thống Sự thay đổi chức năng đã đưa các hệ thống bêncạnh nhiệm vụ ngọt hóa còn phát triển lên nhiệm vụ đa mục tiêu Cùng với sự thayđổi chức năng, các loại hình cửa van cũng dần được chuyển đổi để phù hợp hơn vớivùng sản xuất

1.2.1 Kết cấu cửa van Clape

Cửa van Clape ngày càng được xây dựng nhiều tại ĐBSCL bởi tính cơ động,

có thể đóng mở chủ động thông qua hệ thống tời kéo hoặc xi lanh thủy lực, thờigian đóng mở nhanh để thoát nước, vận hành đơn giản, khoang cống rộng, thíchhợp với các cống tiêu ở đồng bằng

Một số công trình tiêu biểu sử dụng cửa van Clape như cống Ninh Quới (BạcLiêu), cống Nông Trường (Kiên Giang), Cống Ông Tự (Cà Mau)…

Hình 1.12 – Công trình cống ngăn mặn Ninh Quới ứng dụng cửa Clape [4]

1.2.2 Kết cấu cửa kiểu chữ Nhân

Một công trình ngăn triều với kết cấu cửa đặc biệt ở ĐBSCL là Âu thuyềnTắc Thủ Công trình được xây dựng bằng bê tông cốt thép hình chữ U dài 206m,chiều rộng thông thuyền 14m Âu thuyền có nhiệm vụ ngăn mặn từ biển Tây xâmnhập qua đường sông Ông Đốc, giữ ngọt trong mùa khô, tiêu úng vào mùa mưa kếthợp xả phèn đầu mùa mưa nhằm cải thiện môi trường nước vùng U Minh Cửa âu

có dạng chữ nhân được chế tạo từ thép không gỉ gồm 2 bộ lắp đặt ở đầu âu thượnglưu và 2 bộ lắp ở đầu âu hạ lưu Việc vận hành đóng mở cửa âu nhờ hệ thống bơmthủy lực

Hình 1.13: Âu thuyền Tắc Thủ (Cà Mau) sử dụng kết cấu cửa chữ Nhân

Đây là hình thức kết cấu cửa van âu thuyền đảm bảo kỹ thuật và kinh tế nhấtcho đến nay mà chưa có hình thức kết cấu cửa van nào cạnh tranh được Ưu điểmcửa nó là thời gian vận hành đóng mở cửa nhanh, không hạn chế tĩnh không thôngthuyền Tuy nhiên nó vẫn có điểm hạn chế cần khắc phục như nước dễ rò qua cửa,hay xảy ra hiện tượng nứt ở vị trí cối

1.2.3 Cửa van cánh cửa tự động

Loại cửa van này đang được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong hầu hết cáccống vùng triều ở ĐBSCL bởi hiệu quả làm việc cao, có thể mở cửa khi có chênh

lệch cột nước trước và sau cống Bên cạnh đó độ an toàn cao, kín nước, thuận tiệntrong bảo hành và có thể giải quyết giao thông thủy tương đối tốt cũng là ưu điểmcủa loại cửa van này

Một công trình tiêu biểu sử dụng loại cửa tự động là cống đập Ba Lai, mộtcông trình chủ chốt thuộc Dự án Ngọt hóa Bến Tre Cống đập Ba Lai có mục tiêungăn nước mặn xâm nhập từ biển, giữ nguồn nước ngọt cho 88.500ha đất canh tácnông nghiệp Cống Ba Lai gồm 10 cửa van tự động hai chiều kích thước 8x7,2mbằng thép không gỉ

Hình 1.14 – Công trình cống ngăn mặn Ba Lai (Bến Tre)

Tại dự án Nam Măng Thít (Trà Vinh) cống Láng Thé là một công trình quantrọng đã sử dụng loại cửa van tự động, kết hợp với bờ bao, đê bao đã vận hành tốt,mang lại hiệu quả cao với nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, tạo nguồn, tiêu úng, thauchua rửa phèn cải tạo đất cho 177.792 ha đất canh tác Trong đó cống Láng Thé trưctiếp ngăn mặn, tạo nguồn cho 26.650 ha, tiêu úng cho 31.140ha và cấp nước sinhhoạt cho nhân dân các huyện Càng Long và thành phố Trà Vinh

Hình 1.15 – Cống Láng Thé, dự án Nam Măng Thít, Trà Vinh

1.2.4 Các nghiên cứu đã có về cửa van cống vùng triều [10]

Ở trong nước, cửa van cánh cửa được nghiên cứu từ sau năm 1980, bởi ViệnKhoa học Thủy lợi (Trương Đình Dụ và cộng sự), Viện Khoa học Thủy lợi miềnNam (Tăng Đức Thắng và cộng sự) và nhà máy cơ khí 276 (Trần Tuấn Bửu) Cácnghiên cứu này kế thừa và phát triển các nghiên cứu của Pháp

Về nguyên lý, loại cửa van tự động đều dựa trên độ lệch trục để tạo ramoment đóng mở cửa Tuy vậy đã có một số cải tiến, trong đó, quan trọng là i)nghiên cứu bố trí về kết cấu bộ khóa để cửa tự động có thể làm việc 2 chiều; và ii)nghiên cứu cải thiện chế độ thủy lực qua cửa van nhằm gia tăng độ mở cửa

1.2.4.1 Vấn đề nghiên cứu về kết cấu:

Một số cấu tạo cơ bản:

- Khung cửa: Trước đây cửa van được liên kết với công trình Điều này gâyphiền phức khi sửa chữa, duy tu Về sau toàn bộ cửa van được đặt trong khung cửa,

có thể kéo toàn bộ lên khô để sửa chữa, bảo trì dễ dàng

- Khóa van: Khóa van cho cửa 2 chiều có nhiều loại:

Nhà máy 276 (Trần Tuấn Bửu)

Dạng khóa này có đặc điểm là các then chốt cửa chỉ chuyển động ra vào theohướng vuông góc với dòng chảy nhờ vítme đặt trên khung cửa

Hình 1.16 Sơ đồ cửa với chốt cửa của Nhà máy 276 (Trần Tuấn Bửu)

Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam

Viện KHTL miền Nam (Tăng Đức Thắng) cũng đưa ra một số kiểu thiết bịđiều khiển hai chiều và tin cậy cao, được áp dụng ở nhiều nơi, như các kênh cấp 2của hệ thống thủy lợi Tầm Phương

Thiết bị này có 2 loại: có thể điểu khiển bằng tay (với loại cửa trung bình vànhỏ) và có thể sử dụng vítme hỗ trợ (với cửa lớn)

- Vật liệu cửa van:

Vật liệu cửa van thường được chế tạo bằng thép không rỉ, bằng bê tông cốtthép hoặc composite kết hợp khung thép

Mỗi loại vật liệu làm cửa van đều có ưu điểm riêng, nhưng được dùng nhiềuhơn cả là van thép với một số kiểu xi mạ chống ăn mòn Hiện nay một số cống đã

sử dụng van thép không rỉ, cho thấy kinh tế hơn so với van thép thường do chi phíbảo hành thường khá lớn

1.2.4.2 Vấn đề nghiên cứu về chế độ thủy lực [ 3 ]

Theo hướng nghiên cứu này tập hợp rất nhiều nhà khoa học, nhất là ViệnKhoa học Thủy lợi Việt Nam và Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Các nghiêncứu tập trung giải quyết vấn đề theo hướng bố trí thêm ngưỡng (lưỡi gà) để tăng độ

mở của cửa Phương án này được áp dụng hầu hết cho các cống vùng ĐBSCL

Bên cạnh đó, Trương Đình Dụ cũng đã đề xuất giải pháp khác nhằm gia tăng

độ mở cửa, đó là sử dụng kết cấu phụ tăng áp Trên bề mặt cửa van tự động (cửachính), phía dưới cửa được bố trí thêm một cửa van phụ cũng có kết cấu là cửa van

tự động thủy lực dạng cánh cửa Cửa van này, đặt trong ô bản mặt ở tầng thấp nhấtcủa cửa chính, nhằm đảm bảo không ảnh hưởng đến vấn đề qua lại của thuyền bè

diễn ra phía trên Đặc điểm của cửa van này là kết cấu nhỏ gọn, đơn giản dễ chế tạolắp đặt, không cần chi tiết kín nước, đảm bảo sự làm việc tự động nhẹ nhàng và có

ra sự lệch trục dây chuyền đến cửa van phụ làm cho cửa van phụ tự động mở ra phíadòng chảy để nhận một áp lực tăng thêm Pcp, áp lực này có tác dụng tạo thêm mômen quay làm cho độ mở cửa van tăng lên

1.3 Kết luận chương

Một số loại cửa van như: cửa van cổng, cửa van cung, cửa van trụ xoay…trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong các công trình ngăn sông, đặcbiệt là các công trình ngăn sông lớn Đặc điểm chung ở hầu hết các công trình đó làcửa van có thể đóng mở chủ động, thời gian đóng mở nhanh Ở nước ta, những loạicửa van này hiện nay mới chỉ nghiên cứu ở bước đầu và chưa được ứng dụng rộngrãi

Quá trình nghiên cứu cửa van ở các công trình ngăn triều từ trước đến nay ởĐBSCL cũng đã đưa ra được một số cửa van tự động thủy lực, trong đó loại cửavan cánh cửa tự động một chiều, hai chiều với khẩu độ từ 5-10m đã được sử dụngđại trà ở ĐBSCL với kích thước tối đa hiện nay đạt được 10m đưa lại hiệu quả lớn

về điều tiết nước, ngăn mặn giữ ngọt, thau chua rửa mặn để cải tạo đất, phục vụ sảnxuất

Kể từ sau ngày giải phóng, việc khai thác đồng bằng được tiến triển nhanhvới sự ra đời của hàng loạt hệ thống thủy lợi ven biển nhằm ngọt hóa những vùngmặn cho mục đích phát triển nông nghiệp, nhất là đảm bảo an ninh lương thực cho

cả nước Trong những năm gần đây, phát huy thế mạnh của đồng bằng, vùng venbiển có nguồn nước mặn đã được chuyển đổi để nuôi trồng thủy sản với những tiềmnăng đầy hứa hẹn Có thể nói bước đầu, việc chuyển đổi đã thành công mặc dù cònnhiều vấn đề phải giải quyết Trong việc điều tiết nước cho sản xuất, dù là ngọt hóahay kiểm soát mặn cho nuôi trồng thủy sản thì cửa van vẫn đóng vai trò quyết địnhcho thành công của các dự án

Việc ứng dụng cửa van trong thời gian qua đã cho thấy rằng cửa van cánhcửa tự động thủy lực có nhiều ưu điểm đối với các công trình vùng triều Đó là việcdựa vào sự lệch tâm trọng lượng của cửa và chênh lệch mực nước để đóng hoặc mởcửa tự động, nên đơn giản trong vận hành và quản lý Tuy nhiên bên cạnh đó, cánhcửa tự động vẫn còn tồn tại một số nhược điểm:

- Một số cửa van đóng mở không chủ động, dẫn đến không điều chỉnh nướctốt, không chủ động lấy ngọt ở các vùng có độ mặn thay đổi (dòng ngọt xuất hiệntrong thời gian ngắn)

- Không chủ động kiểm soát mặn, không có khả năng đóng mở cưỡng bứcnhanh để hạn chế mặn xâm nhập sâu

Do đó, việc nghiên cứu phát triển và hoàn thiện cửa van ứng với từng nhiệm

vụ thủy lợi là một yêu cầu mang tính cấp bách, mà định hướng chính trong nghiêncứu phát triển cửa van là cần bố trí các loại van có tính năng điều tiết cao, có thểđóng mở cưỡng bức một cách chủ động

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG THỦY LỢI VÙNG NGỌT HÓA GÒ CÔNG

2.1 Đặc điểm tự nhiên [1]

Dự án Ngọt hoá hệ thống thủy lợi Gò Công thuộc tỉnh Tiền Giang có diệntích tự nhiên là 58.010 ha, trong đó diện tích canh tác là 34.732 ha, với dân sốkhoảng 480.000 người Vùng dự án bao gồm diện tích huyện Gò Công Tây, GòCông Đông, thị xã Gò Công và một phần diện tích của huyện Chợ Gạo Dự án đãđược nghiên cứu từ những năm đầu của thập niên 70 với tên là Dự án Tiền Phong

do Hàn Quốc thực hiện, từ tài trợ của Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) Saungày miền Nam hoàn toàn giải phóng việc nghiên cứu lập dự án do Công Ty TưVấn Xây Dựng Thủy Lợi II thực hiện

Mục tiêu chủ yếu của dự án:

- Ngăn mặn xâm nhập từ phía sông Cửa Tiểu, sông Vàm Cỏ vào các thángmùa khô và từ phía biển Đông

- Dẫn ngọt tưới cho toàn khu vực với thời gian ngọt là 10 tháng / năm

- Tiêu úng xổ phèn trong mùa mưa

- Kết hợp cung cấp nước sinh hoạt, phát triển giao thông nông thôn và cải tạomôi trường trong khu vực

Công trình của dự án gồm: hệ thống liên hoàn các công trình đê - đập vàcống dưới đê khép kín để thực hiện việc ngăn mặn từ biển Đông và trên hai sôngTra & sông Cửa Tiểu xâm nhập vào dự án Việc dẫn ngọt cho dự án được lấy quanguồn nước sông Cửa Tiểu thông qua 02 cống Xuân Hoà và Vàm Giồng Trong đócống Xuân Hoà giữ vai trò chủ lực với thời gian lấy ngọt là 10 tháng, cống VàmGiồng lấy hỗ trợ nâng cao đầu nước khi nguồn nước ngoài sông cho phép với thờigian lấy ngọt khoảng 8 tháng Việc tiêu nước cho dự án được thực hiện bởi các cốngdưới đê Các trục dẫn nước tưới tiêu chính trong nội đồng gồm: kênh Xuân Hoà,Cầu Ngang, Vàm Giồng, kênh 14, kênh Salisette …

Dự án cơ bản hoàn thành đưa vào sử dụng từ năm 1990, đã không ngừngphát huy hiệu quả đưa sản xuất nông nghiệp từ 1 vụ không ăn chắc lên 2 vụ lúa 1 vụ

màu hoặc 3 vụ lúa Sản lượng lúa tăng hơn 3,8 lần, thu nhập của người dân tăngkhoảng 3 lần so với trước khi có dự án và đời sống nhân dân vùng dự án ngày càngđược nâng cao Hiệu quả của dự án đã được Bộ Nông Nghiệp & PTNT và UBNDtỉnh Tiền Giang đánh giá công nhận tại Hội nghị sơ kết dự án do Bộ Nông Nghiệp

& PTNT chủ trì tổ chức tại Tiền Giang năm 2004

2.1.1 Vị trí địa lý

Vùng dự án ngọt hoá Gò Công nằm phía Đông tỉnh Tiền Giang Đây là vùngtưới tiêu chịu ảnh hưởng của triều biển Đông với chế độ bán nhật triều, biên độ triềucao nhất có thể đạt +3,5 m Phạm vi dự án được giới hạn bởi: Phía Đông là biểnĐông, phía Tây là kênh Chợ Gạo, phía Bắc là sông Vàm Cỏ và phía Nam là sôngCửa Tiểu

Hình 2.1: Bản đồ hệ thống thủy lợi Gò Công, Tiền Giang [7]

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Khu vực dự án có cao độ mặt đất tự nhiên chủ yếu từ +0.50 đến +1.25 Địahình vùng dự án Ngọt hoá Gò Công nhìn chung tương đối bằng phẵng với cao độ vàdiện tích phân bố như sau :

- Cao độ > + 1,00 : 7.230 ha

Làng mạc, đường xá, kênh mương, sông rạch chiếm khoảng 14.870 ha Độdốc địa hình tăng từ Nam lên Bắc và từ Tây sang Đông, cá biệt vài chỗ địa hìnhthấp dạng lòng chảo Theo số liệu quan trắc của Công ty KTCT Thuỷ Lợi TiềnGiang mực nước thủy triều lớn nhất tại cống Vàm Giồng là + 2.01 và với điều kiệnđịa hình như trên, toàn vùng dự án hầu như nằm trọn trong vùng bị ngập và bị nướcmặn xâm nhập do ảnh hưởng của thủy triều

2.1.3 Đặc điểm địa chất

Địa chất theo cấu tạo địa tầng có các lớp đất chính như sau:

- Từ mặt đất tự nhiên đến cao trình từ -13,00 đến -14,00 là các lớp bùn séthữu cơ (lớp 1, 1a, 1b) có khả năng chịu lực kém

- Từ cao trình -16,00 trở xuống là các lớp phù sa cổ (lớp 2, 2a, 2b) có khảnăng chịu lực tốt

(Nguồn: Công ty Tư vấn Xây dựng Thuỷ Lợi II – Tp HCM)

2.1.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn

2.1.4.1 Khí tượng

Theo số liệu tại trạm thuỷ văn Mỹ Tho:

- Nhiệt độ: trung năm là 26,7oC, nhiệt độ bình quân cao nhất vào tháng 4 là28,5oC; nhiệt độ bình quân thấp nhất vào tháng 1 là 24,8oC

- Bốc hơi : tháng 3 thường có độ bốc hơi cao nhất là 152.8mm và tháng 9thấp nhất là 76 mm

- Độ ẩm: cao nhất trong các tháng 8, 9, 10 lớn hơn 82 %; thấp nhất vào tháng

101,2132,7152,8

78,477,576,1

74,176,779,480,982,582,382,080,280,0

- Gió: từ tháng 6 đến tháng 10 gió hướng Tây hoặc Tây Nam Từ tháng 11

đến tháng 5 có gió Bắc hoặc Đông Nam, thời gian này trùng với mùa kiệt của sôngMekong, gió trợ lực đưa nước biển lấn sâu vào nội địa, đặc biệt là gió Đông Bắc(thường được gọi là gió Chướng)

- Mưa: Chế độ mưa được phân làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô, mùa

mưa bắt đầu từ tháng V đến tháng XI, mùa khô bắt đầu từ tháng XII đến tháng IVnăm sau Lượng mưa trung bình năm trong khu vực nghiên cứu từ các trạm đo thực

tế trong vùng biến động vào khoảng 1500 – 1600 mm Lượng mưa trong mùa mưarất lớn chiếm khoảng 95 – 96% lượng mưa năm, trong đó lượng mưa tháng IX, Xlại chiếm khoảng 40% lượng mưa của mùa mưa, các tháng còn lại V, VI, VII, VIIIchiếm khoảng 50% – 60% lượng mưa của mùa mưa Lượng mưa mùa khô rất nhỏchiếm khoảng 4 – 5% lượng mưa năm Lượng mưa mùa khô chủ yếu tập trung vàonhững tháng chuyển tiếp (tháng IV, XII) còn lại trong các tháng I, II, III hầu nhưkhông có mưa gây nên tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn ảnh hưởng rất lớn đến sảnxuất và đời sống nhân dân trong vùng

Gò Công là nơi có lượng mưa ít nhất và mùa mưa đến trễ nhất ĐBSCL Mùamưa tại Gò Công bắt đầu vào tháng 5 và kết thúc vào tháng 11 Lượng mưa bìnhquân năm là 1.183mm Phân bố lượng mưa hàng tháng không đều Tháng 1, 2 hầunhư không mưa Tháng 10 lượng mưa cao nhất 250,78mm (1957÷1972)

Ngày bắt đầu trung bình mùa mưa thật sự tại Gò Công là 19/5 Ngày kết thúctrung bình mùa mưa thực sự cũng là ngày chuyển tiếp sang mùa khô là 11/11(1910÷1930) và (1959÷1979) Thời kỳ mùa mưa khoảng 155 ngày nhưng số ngàymưa thực sự chỉ khoảng 50 ngày (ít nhất ĐBSCL) Như vậy ngay trong mùa mưacũng có những thời đoạn không mưa hoặc lượng mưa rất ít, không quá 5mm/ngày.

Bảng2.2: Lượng mưa (mm) bình quân các tháng trong năm

(Nguồn: Trung tâm Dự báo KTTV tỉnh Bến Tre)

Vào các tháng mùa mưa (tháng VXI) có các đợt không mưa kéo dài nhiềungày, nắng gay gắt Những đợt không mưa trong mùa mưa kéo dài từ 7-10 ngày,những đợt không mưa kéo dài 15 ngày ít khi xảy ra nhưng đôi khi còn kéo dài cảtháng không mưa Hạn Bà Chằng thường xảy ra vào cuối tháng VII và đầu thángVIII ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất nông nghiệp nhất và nuớc sinh hoạt của nhândân trong vùng Hạn nhiều khi cũng xảy ra vào tháng IX, X, XI nhưng khôngnghiêm trọng bằng

2.1.4.2 Thủy văn

Vùng nghiên cứu có 2 sông lớn phía Bắc và phía Nam chảy ra biển Đông là:

Sông Mỹ Tho-Cửa Tiểu: là phân giới phía Nam của vùng nghiên cứu có

chiều dài 42,5 km Đây là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho vùng dự án Tại MỹTho lưu lượng lớn nhất vào tháng IX là 6.480 m3/s, mùa khô tại cửa Tiểu 237 m3/s.hàm lượng phù sa khoảng 0,3 – 0,8 g/l Chất lượng nước sông cửa Tiểu biến độngtheo tháng trong năm Tháng IV, V mặn 4 g/l xâm nhập đến tận Mỹ Tho vượt quacực ranh giới phía Tây hơn 10 km

Sông Vàm Cỏ ở phía Bắc giáp ranh với vùng dự án dài 30 km Chất lượng

nước kém hơn sông Cửa Tiểu vì rất nghèo phù sa và nhiễm mặn trên 4 g/l khá dài(từ tháng I đến tháng VII)

Hệ thống kênh rạch cấp I : Ngoài các sông, kênh chính còn có khá nhiều

kênh, rạch Hệ thống kênh rạch cấp I trung bình 2km có một cửa rạch, bề rộng trungbình 30 – 60m, độ sâu nước trong kênh là 2,5 – 3,0m

Bảng2.3: Danh sách các trạm thủy văn tỉnh Tiền Giang và vùng phụ cận

Vàm Kênh Khu vực cửa Tiểu, Tiền Giang Mực nước, độ mặn

Chất lượng nước mặt

Bao bọc vùng dự án phía Đông là biển, phía Bắc và Nam là sông lớn, phíaTây là kênh chính Mặc dù nguồn nước mặt rất dồi dào, song thực tế lại rất thiếunước phục vụ cho nông nghiệp và dân sinh bởi hệ thống công trình tạo nguồn vàdẫn ngọt chưa đủ để đưa nước tới vùng sản xuất và khu dân cư phục vụ cho sảnxuất và cho sinh hoạt

Chất lượng nước sông Cửa Tiểu biến động theo tháng trong năm Tháng IV,

V mặn 4g/l theo triều xâm nhập đến tận Mỹ Tho vượt qua cực ranh giới phía Tâyhơn 10km Khi đó việc khai thác nước sông Cửa Tiểu tại cống Xuân Hòa có trởngại khoảng từ giữa tháng III và tháng IV đến trung tuần tháng V Tại vị trí cốngVàm Giồng độ mặn bắt đầu tăng vào cuối tháng II, và lên mức cao nhất (10-12 g/l)vào tháng IV và trở lại bình thường vào đầu tháng VI Sông Vàm Cỏ ở phía Bắc,giáp ranh giới vùng dự án dài 30km Chất lượng nước kém hơn sông Cửa Tiểu vì rấtnghèo phù sa lại nhiễm mặn trên 4g/l thời gian khá dài (từ tháng I÷tháng VII) TạiĐồng Sơn độ mặn tăng đột ngột vào tháng I từ 0,3 g/l tăng lên 1,5 g/l (ngày 03/01)

và sau đó lên đến hơn 4g/l (ngày10/I) Độ mặn 4g/l trong những năm 1992÷1993lên đến tận Tuyên Nhơn, nghĩa là vào rất sâu trong nội địa

Diễn biến mặn:

Mức độ nhiễm mặn của các con kênh trong vùng ngọt hóa hoàn toàn khácnhau, phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa và sự đóng mở của các cống ngăn mặn.Bên cạnh đó nguồn nước phía ngoài sông Tiền phụ thuộc vào lưu lượng nước từthượng nguồn đổ về Nếu lưu lượng đổ về nhiều thì độ mặn thấp, nếu lưu lượng đổ

về ít thì độ mặn lớn Mặt khác, vùng dự án nằm trong vùng bán nhật triều, chịu ảnhhưởng trực tiếp của triều từ biển Đông cộng với gió chướng, làm nguồn nước trongvùng bị nhiễm mặn, đặc biệt là những tháng mùa khô khi các cống đóng ngăn mặntriệt để, lượng nước từ thượng lưu về ít và lượng mưa trong vùng thấp

Diễn biến độ mặn của nước ngoài sông vào mùa khô và mùa mưa hoàn toànkhác nhau Mùa khô độ mặn dao động từ 0 – 25%0, trong khi đó vào mùa mưa độmặn dao động từ 0 – 6,4%0 Tại vị trí cống Xuân Hòa là cống lấy nước chính cungcấp cho toàn vùng dự án, giá trị mặn đo được vào tháng 4 phía ngoài sông Tiền là3,8%0, còn tại cống Vàm Giồng (là cống lấy nước hỗ trợ cho cống Xuân Hòa), giátrị mặn đo được vào tháng 4 phía sông Tiền là 6,5%0 Điều này cho thấy vào mùakhô độ mặn sẽ gây ảnh hưởng đến việc sản xuất trong vùng vì khi đấy tất cả cáccống đều đóng ngăn mặn, kể cả cống lấy nước chính Xuân Hòa Do đó vào nhữngtháng mùa khô, đặc biệt là tháng 4 hầu như không lấy được nước do nước trên sôngTiền nhiễm mặn, nên nguồn nước vào những tháng này không đủ cung cấp cho sảnxuất nông nghiệp cũng như sinh hoạt của những vùng nằm xa khu đầu mối

Thời gian mặn thực tế tại cống Xuân Hòa : (Theo số liệu quan trắc của Công ty TNHH MTV KTCT Thuỷ lợi Tiền Giang)

Theo thiết kế ứng với tần suất tưới 75%, độ mặn 4g/l thì mỗi năm có 2 thángcống Xuân Hòa không lấy được ngọt là tháng 3 và 4 Thời gian xuất hiện và kếtthúc độ mặn 2 g/l, và 4 g/l tại cống Xuân Hoà được nêu trong bảng 2.4

Bảng2.4: Sự biến đổi mặn tại cống Xuân Hoà qua năm 2012 – 2013

2012 02/4/2012 Không có 11/4/2001 Không có 9 ngày 0

2013 24/2/2013 Không có 30/4/2002 Không có 65 ngày 0

(Nguồn: Công ty TNHH MTV Khai thác công trình thủy lợi Tiền Giang)

2.2 Đặc điểm dân sinh kinh tế xã hội

2.2.2 Tình hình sản xuất nông nghiệp

Theo kết quả điều tra tình hình sử dụng đất nông nghiệp trong vùng:

- Đất nông nghiệp: 44.425 ha

- Đất chuyên dùng: 5.475 ha

Sản xuất nông nghiệp được xác định là vai trò chính trong kinh tế của dự án,

có 31.680 ha đất chuyên lúa, 5.720 ha đất luân canh lúa màu 3.375 ha đất chuyênmàu và 3.650 ha đất trồng cây lâu năm Hiện tại toàn vùng dự án có khoảng 30.000

ha đất canh tác lúa và màu đạt 3 vụ trong năm

2.2.3 Tình hình nuôi trồng thủy sản

Tổng diện tích nuôi trồng thuỷ sản trong và ngoài vùng dự án khoảng 900 ha.Trong đó diện tích nuôi tôm trong đê bao của dự án khoảng 200 – 250 ha có đê baophụ ngăn cách độc giữa khu nuôi tôm & khu trồng lúa Đồng thời tập trung tại mộtnơi nuôi chính ở Vàm Láng - Kiểng Phước Việc nuôi trồng thủy sản hiện nay tậptrung chủ yếu ở những diện tích nằm ngoài đê bao nên chưa xảy ra tranh chấp nướcphục vụ giữa 2 lĩnh vực nuôi thủy sản và trồng lúa

2.2.4 Tình hình giao thông

Đường bộ: trong vùng dự án cơ bản thuận lợi với các tuyến đường chính:

- Quốc lộ 50: từ Gò Công đi Tp Hồ Chí Minh, hoặc đi về các tỉnh miền Tâyqua QL 1A

- Đường tỉnh lộ 871 từ Thị xã Gò Công đi Vàm Láng

- Đường tỉnh lộ 862 từ Thị xã Gò Công đi Tân Hoà, Tân Thành

- Các tuyến đường nêu trên được trải nhựa nên việc đi lại rất thuận lợi

Đường thủy: Ngoài việc đi lại trên các sông Cửa Tiểu, Sông Vàm Cỏ, kênh

chợ Gạo, trong vùng dự án còn có các kênh trục chính như: kênh Xuân Hoà – CầuNgang, rạch Vàm Giồng, kênh 14, kênh Salisette,…

2.2.5 Tình hình lưới điện

Trong khu vực có đường dây 66 KV từ Thủ Đức đến Mỹ Tho về Gò Công.Tại Gò công có trạm biến áp 6/15 KV chia làm 2 nhánh:

- Gò Công đi Vĩnh Bình: 6,8 KV

- Gò Công đi Tân Tây – Vàm Láng: 15 KV

Nhìn chung, công suất của các trạm biến áp chỉ đủ cho sản xuất công nghiệpnhỏ tại địa phương và thắp sáng

2.3 Thống kê tình hình thủy lợi khu vực nghiên cứu

2.3.1 Hệ thống đê

Gồm các tuyến đê chính: đê hữu kênh Kỳ Hôn – Chợ Gạo, đê hữu sông Tra,

đê sông Gò Công, đê hữu sông vàm Cỏ, đê tả sông Cửa Tiểu, đê Biển và đê CửaSông Tổng chiều dài các đoạn đê là 166,7 km, trong đó có 21 km đê biển Qui môcủa các đê:

+ Đê sông và đê cửa sông: chiều rộng mặt đê bmặt = 6 m, cao trình đỉnh đê =+2,50, hệ số mái m = 1,5

+ Đê biển: chiều rộng mặt đê bmặt = 6 m, cao trình đỉnh đê = +3,50 đến+4,50, hệ số mái mđồng = 2,00, mbiển.= 3,00

Hình 2.2: Tuyến đê biển Gò Công

Ngoài ra, trên tuyến đê biển, tại các vị trí xung yếu có xây dựng hệ thống kèchắn sóng với tổng chiều dài khoảng 2 km Qui mô và kết cấu như sau:

+ Đỉnh kè bằng đá hộc xây, cao trình đỉnh từ +3,70 đến +4,50 m

+ Mái kè có độ dốc m = 4, từ cao trình +3,70 xuống cao trình +0,20 (cao 3,5m), mái kè được cấu tạo bằng cấu kiện TSC-178

+ Chân khay kè có mặt cắt hình thang từ cao trình +0,20 đến cao trình -0,80

m Phía ngoài chân khay, đặt một hàng ống buy 100 cm, kết cấu bêtông nằm trênlớp đệm chống lún bằng cừ tràm, bên trong ống buy bỏ đá hộc

2.3.2 Hệ thống kênh trục chính

Nếu như trước khi dự án Ngọt hóa Gò Công được hình thành, hệ thống kênhrạch trong vùng thường nông cạn do bồi lắng, lưu lượng bé, khi thủy triều xuốngthấp thì không lấy đủ lượng nước phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt nhưng khi triềulên thì nước mặn tràn vào nội đồng làm cho nguồn nước trong vùng bị nhiễm mặngây ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp thì hiện nay đã được cải thiện Hệ thốngkênh rạch được nạo vét, tu bổ mở rộng, liên thông một số kênh chính để dẫn nướccho hệ thống các kênh nhỏ Trữ lượng nước trong các kênh nhiều và lưu lượng chảylớn hơn, hạn chế được bồi lắng, góp phần cải tạo đất, thau chua rửa phèn

Tuy nhiên hiện nay những đoạn đầu và những đoạn kênh giáp cống ngănmặn của một số kênh rạch trong vùng dự án bị sạt lở nhiều cần được cải tạo nhằmđáp ứng nhu cầu cấp nước tưới tiêu phục vụ cho sản xuất nông nghệp Bên cạnh đó

chiều dài của một số kênh rạch trong vùng thường rất ngắn nên cần liên thông lạivới nhau để quá trình chuyển nước và tiêu thoát nước diễn ra nhanh, đồng thời tạođiều kiện thuận lợi cho quá trình điều tiết dòng chảy cũng như tu bổ và nâng cấp.

14 Kênh tiếp nước Bình

Bảng 2.6: Các cống chính trong hệ thống

T

Loại cống

Số cửa

B (thông nước) m

Diện tích

1 Xuân Hòa Hở 4 8 34000 Tưới tiêu kết hợp

14 Bà Giảng Hộp 4 1,5x1,5 120 Cống tiêu

15 Cống Đá Hở 1 1,5 100 Tưới tiêu kết hợp

16 Rạch Già Hở 1 4,5 750 Tưới tiêu kết hợp

17 Long Uông Hở 1 8 6000 Tưới tiêu kết hợp

18 Chủ Khá Hở 1 2,3 142 Tưới tiêu kết hợp

19 Dương Hòa Hở 1 2,3 145 Tưới tiêu kết hợp