Hiện nay, cửa van tự động thuỷ lực kiểu cánh cửa đã trở thành một loại cửa van phổ biến, đặc biệt là đối với các công trình vùng ven biển có nhiệm vụ ngăn mặn giữ ngọt, gạn triều tiêu úng, thóat lũ như ở ĐBSCL. Từ khi áp dụng vào thực tế đến nay, cửa van cánh cửa tự động thủy lực đã phát huy rất tốt các ưu điểm và mang lại hiệu quả kinh tế lớn trong sản xuất song đồng thời cũng đã bộc lộ những tồn tại nhất định, một trong những vấn đề đó là hiện tượng cửa van mở lệch đã gây dòng xiên tập trung về một phía không lợi cho nối tiếp sau cống, giảm khả năng thông thuyền và không đảm bảo mỹ quan công trình. Vấn đề này đã được nhiều nhà khoa học quan tâm theo 2 hướng nghiên cứu: Nghiên cứu về bố trí kết cấu cửa van: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã có những kết quả nghiên cứu nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của độ hở giữa tường bên với cửa van khi mở (tránh dòng chảy hẹp nằm giữa cửa van với trụ pin) bằng cách tạo hèm van và tăng độ kín nước gáy cửa. Tuy nhiên, hiệu quả cải thiện rất khiêm tốn. Nghiên cứu cải thiện chế độ thủy lực qua cửa van: Theo hướng này tập hợp khá nhiều nhà khoa học nhất là Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam. Các nghiên cứu 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. Tuy nhiên, giải pháp này cần phải xử lý, mở rộng sân sau cửa van và phải xây dựng thêm một ngưỡng bằng BTCT tốn kém, đối với công trình nhiều khoang cống, sông rộng và sâu thì chi phí trên tăng lên đáng kể, đồng thời dẫn đến một số bất lợi khác. Qua nghiên cứu và thí nghiệm trên mô hình thủy lực, chúng tôi kiến nghị một giải pháp làm tăng độ mở cho cửa van qua đó hạn chế được dòng xiên qua cống mà không cần phải xây dựng ngưỡng bằng việc cải tiến kết cấu cửa van.
Giới thiệu giải pháp hạn chế dòng chảy xiên cống có cửa van cánh cửa tự động thủy lực Cửa van tự động thủy lực kiểu cánh cửa ngày sử dụng cách phổ biến cống vùng triều Tuy nhiên, tượng mở lệch cửa tạo dòng chảy xiên qua cống vấn đề xúc nhiều nhà khoa học quan tâm Bài viết giới thiệu giải pháp với chi phí thấp mang lại hiệu cao, thay cho giải pháp có trước Đặt vấn đề Hiện nay, cửa van tự động thuỷ lực kiểu cánh cửa trở thành loại cửa van phổ biến, đặc biệt cơng trình vùng ven biển có nhiệm vụ ngăn mặn - giữ ngọt, gạn triều tiêu úng, thóat lũ ĐBSCL Từ áp dụng vào thực tế đến nay, cửa van cánh cửa tự động thủy lực phát huy tốt ưu điểm mang lại hiệu kinh tế lớn sản xuất song đồng thời bộc lộ tồn định, vấn đề tượng cửa van mở lệch gây dòng xiên tập trung phía khơng lợi cho nối tiếp sau cống, giảm khả thông thuyền không đảm bảo mỹ quan cơng trình Vấn đề nhiều nhà khoa học quan tâm theo hướng nghiên cứu: - Nghiên cứu bố trí kết cấu cửa van: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam có kết nghiên cứu nhằm giảm thiểu ảnh hưởng độ hở tường bên với cửa van mở (tránh dòng chảy hẹp nằm cửa van với trụ pin) cách tạo hèm van tăng độ kín nước gáy cửa Tuy nhiên, hiệu cải thiện khiêm tốn - Nghiên cứu cải thiện chế độ thủy lực qua cửa van: Theo hướng tập hợp nhiều nhà khoa học Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam Các nghiên cứu tập trung giải vấn đề theo hướng bố trí thêm ngưỡng (lưỡi gà) để tăng độ mở cửa Phương án áp dụng hầu hết cho cống vùng ĐBSCL Tuy nhiên, giải pháp cần phải xử lý, mở rộng sân sau cửa van phải xây dựng thêm ngưỡng BTCT tốn kém, cơng trình nhiều khoang cống, sơng rộng sâu chi phí tăng lên đáng kể, đồng thời dẫn đến số bất lợi khác Qua nghiên cứu thí nghiệm mơ hình thủy lực, kiến nghị giải pháp làm tăng độ mở cho cửa van qua hạn chế dòng xiên qua cống mà khơng cần phải xây dựng ngưỡng việc cải tiến kết cấu cửa van Phân tích & đánh giá Phân tích động lực học trình tự động đóng mở cửa van cho thấy, yếu tố lực ảnh hưởng đến việc đóng, mở cửa van bao gồm: Trọng lượng thân cửa; áp lực nước; Lưu tốc dòng chảy qua cửa; Ma sát ổ trục quay cửa Qua tính tốn thực tế cho thấy, lực ma sát ổ trục quay cửa bé, ảnh hưởng không đáng kể đến độ mở cửa Trọng lượng cửa van nhẹ độ mở cửa tăng khả tự động đóng lại bị giảm Vì vậy, yếu tố trọng lượng cửa van thường phân tích lựa chọn giai đoạn tính tốn thiết kế giải pháp xác định kích thước kết cấu phần hộp rỗng phía cửa Như vậy, lại yếu tố lưu tốc dòng chảy độ chênh lệch áp lực nước cần nghiên cứu để cải thiện độ mở cho cửa Đây nguyên nhân từ trước tới nay, nghiên cứu giải pháp tăng độ mở cho cửa van, nhà khoa học tập trung vào giải vấn đề thủy lực kết cấu thủy công Độ mở cửa van so với phương dòng chảy làm việc, tính cho trường hợp đáy phía cửa phẳng, (bỏ qua ảnh hưởng lực ma sát trọng lượng thân cửa) xác định theo công thức [2]: Khi làm ngưỡng sau cửa van (lưỡi gà) để giải vấn đề độ mở cửa tăng lên Song việc làm ngưỡng sau cửa van có nhược điểm tốn mặt kinh tế có ảnh hưởng định đến kết cấu cơng trình Đề xuất giải pháp Bố trí kết cấu Sơ đồ bố trí cửa van phụ cửa van Giải pháp mà đề tài đưa sử dụng kết cấu cửa van phụ tăng áp Trên bề mặt cửa van tự động (cửa chính), phía cửa bố trí thêm cửa van phụ có kết cấu cửa van tự động thủy lực dạng cánh cửa Cửa van này, đặt ô mặt tầng thấp cửa chính, nhằm đảm bảo khơng ảnh hưởng đến vấn đề qua lại thuyền bè diễn phía (xem hình vẽ) Đặc điểm cửa van kết cấu nhỏ gọn, đơn giản dễ chế tạo lắp đặt, khơng cần chi tiết kín nước, đảm bảo làm việc tự động nhẹ nhàng có độ nhạy cao Nguyên lý làm việc cửa phụ tăng áp Khi mực nước ngang cửa van vị trí đóng, cửa van trạng thái “đóng”, lúc hồn tồn nằm ép sát hẳn vào hốc cửa van Nhìn tổng thể cửa van cửa van tự động bình thường Khi cửa van tự động mở ra, lệch trục cửa van tạo lệch trục dây chuyền đến cửa van phụ làm cho cửa van phụ tự động mở phía dòng chảy để nhận áp lực tăng thêm Pcp, áp lực có tác dụng tạo thêm mô men quay làm cho độ mở cửa van tăng lên Một số kết tính tốn ... trí cửa van phụ cửa van Giải pháp mà đề tài đưa sử dụng kết cấu cửa van phụ tăng áp Trên bề mặt cửa van tự động (cửa chính), phía cửa bố trí thêm cửa van phụ có kết cấu cửa van tự động thủy lực. .. tổng thể cửa van cửa van tự động bình thường Khi cửa van tự động mở ra, lệch trục cửa van tạo lệch trục dây chuyền đến cửa van phụ làm cho cửa van phụ tự động mở phía dòng chảy để nhận áp lực tăng... lực nước; Lưu tốc dòng chảy qua cửa; Ma sát ổ trục quay cửa Qua tính tốn thực tế cho thấy, lực ma sát ổ trục quay cửa bé, ảnh hưởng không đáng kể đến độ mở cửa Trọng lượng cửa van nhẹ độ mở cửa