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

LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là: Nguyễn Bá Hồn Học viên lớp: 23C11 Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố công trình khoa học Hà Nội, tháng 04 năm 2017 Tác giả Nguyễn Bá Hoàn i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu khoa sau đại học Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, dạy bảo, giúp đỡ tận tình thầy giáo mơn ngồi trường, cộng tác quan chuyên môn bạn bè cộng với nỗ lực phấn đấu thân tác giả hoàn thành luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành Kỹ thuật xây dựng Cơng trình thủy với nội dung: “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 Rách Rum – Trà Vinh” Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cán hướng dẫn khoa học thầy giáo PGS.TS Nguyễn Thành Cơng tận tình hướng dẫn, bảo để tác giả hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ chân thành nhiệt tình Trường Đại học Thủy lợi, thầy cô giáo đồng nghiệp nhiều lĩnh vực chuyên môn khác cung cấp cho tác giả kiến thức q báu để hồn thành luận văn Do điều kiện thời gian trình độ cịn hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong đóng góp ý kiến, bảo thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp để luận văn hoàn chỉnh trọn vẹn Hà Nội, tháng 04 năm 2017 Tác giả Nguyễn Bá Hoàn ii MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỬA VAN TỰ ĐỘNG TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Tổng quan cơng trình ngăn mặn giữ Việt Nam 1.1.1 Cống truyền thống 1.1.2 Cống đập trụ đỡ 1.1.3 Cống Đập Xà lan 1.2 Tổng quan loại cửa van tự động Việt Nam giới 12 1.3 Tổng quan cửa van tự động Việt Nam 24 1.3.1 Cửa van tự động trục đứng dạng cánh cửa chiều,2 chiều 25 1.3.2 Cửa van sập tự động trục ngang 32 1.3.3 Cửa sập tự động đối trọng 33 1.4 Phân tích, đánh giá chung cửa van cánh cửa tự động thủy lực 34 1.4.1 Đánh giá cửa van tự động giới 34 1.4.2 Đánh giá cửa van tự động Việt Nam 35 1.5 Thực trạng quản lý vận hành hệ thống tồn nghiên cứu cửa van cánh cửa tự động 35 1.6 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 37 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU NÂNG CẤP CẢI TIẾN CỬA VAN CÁNH TỰ ĐỘNG THỦY LỰC VÀ THIẾT BỊ ĐỂ ĐÓNG MỞ CƯỠNG BỨC CỬA VAN CÁNH CỬA TỰ ĐỘNG THỦY LỰC 39 2.1 Phân tích, phân loại nguyên lý kết cấu cửa van cánh cửa tự động thủy lực, hạn chế sản phẩm, công nghệ nghiên cứu nước yếu tố ảnh hưởng tới trình vận hành cửa van cánh cửa tự động thủy lực 39 2.1.1 Phân tích,phân loại nguyên lý kết cấu cửa cửa van cánh cửa tự động thủy lực chiều,2 chiều 39 2.1.2 Cách thức vận hành cửa van cánh cửa tự động thủy lực 43 2.1.3 Các tiêu chí phương án nâng cấp,cải tiến cửa van cánh cửa tự động thủy lực 46 2.2 Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp cải tiến kết cấu cửa van cánh cửa tự động thủy lực cống 46 iii 2.2.1 Khả lấy nước bổ sung sở thay đổi độ mặn vị trí cửa sơng.46 2.2.2 Khả lấy nước bổ sung sở thay đổi độ mặn vị trí cửa sơng.53 2.3 Phân tích lựa chọn phương án phù hợp cho cửa van cánh cửa tự động thủy lực để phục vụ nhu cầu sản xuất 53 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, tính tốn lựa chọn giải pháp cải tiến cửa van cánh cửa tự động thủy lực để đảm bảo phù hợp mục tiêu phát triển kinh tế xã hội vùng 56 2.3.3 Sơ đồ bố trí cho cửa van phụ cửa van khoét lỗ 58 2.3.4 Tải trọng tổ hợp tải trọng 60 2.3.5 Tính tốn lực tác dụng lên cửa van 61 2.3.6 Cấu tạo cửa van nguyên lý hoạt động của van phẳng 63 2.3.7 Sử dụng phần mềm Sap2000 kiểm tra ổn định tổng thể cửa van: 65 2.3.8 Kết nghiên cứu đạt 69 2.4 Kết luận chương 69 CHƯƠNG 3.1 ÁP DỤNG CHO CƠNG TRÌNH CỐNG RẠCH RUM – TRÀ VINH71 Giới thiệu cơng trình cống Rạch Rum - Trà Vinh 71 3.1.1 Nhiệm vụ vị trí cơng trình 71 3.1.2 Hiện trạng cơng trình 71 3.2 Đánh giá, đề xuất giải pháp cải tiến kết cấu cửa van cống Rạch Rum 73 3.2.1 Đánh giá cần thiết cần phải nâng cấp 73 3.2.2 Đề xuất giải pháp cải tiến kết cấu cửa van cống Rạch Rum 73 3.2.3 Yêu cầu thiết bị khí cửa van 75 3.2.4 Bố trí kết cấu cửa van 76 3.3 Tính tốn kết cấu kích thước hợp lý cho cơng trình 77 3.3.1 Các thơng số kỹ thuật cống Rạch Rum 77 3.3.2 Tải trọng 78 3.3.3 Tổ hợp tải trọng 78 3.3.4 Tính tốn thiết kế nâng cấp cửa van Rạch Rum 79 3.3.5 Thiết bị đóng mở cửa van 88 iv 3.4 Đưa quy trình quản lý vận hành, bảo dưỡng bảo trì sau nâng cấp 90 3.4.1 Những hạn chế công tác quan trắc mực nước, chất lượng nước 90 3.4.2 Sự cần thiết việc sử dụng hệ thống giám sát, thu thập liệu tự động 90 3.4.3 Mục tiêu 91 3.4.4 Nhiệm vụ 91 3.4.5 Phương thức thực 91 3.5 Tổng kết chương 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cắt ngang cống truyền thống Hình 1.2: Cống Nghi Quang – Nghệ An Hình 1.3: Cống Diễn Thành – Nghệ An Hình 1.4: Cống Đò Điểm – Hà Tĩnh Hình 1.5: Kết cấu chung đập trụ đỡ Hình 1.6: Cống Thảo long – Thừa Thiên Huế Hình 1.7: Cống Sơng Cui – Long An Hình 1.8: Cống Hiền Lương – Quảng Ngãi Hình 1.9: Cống Biện Nhị - Cà Mau Hình 1.10: Kết cấu đập Xà lan (Hộp sườn) 10 Hình 1.11: Cống Phước Long 10 Hình 1.12: Cống Minh Hà – Cà Mau 11 Hình 1.13: Cống Rạch Lùm – Cà Mau 11 Hình 1.14 Cống SĐ7 (Lung Thuộc) – Cà Mau 12 Hình 1.15 Cống Công Nghiệp – Cà Mau 12 Hình 1.16: Cửa van sập trục 13 Hình 1.17:Nguyên lý hoạt động cửa van Clape trục 14 Hình 1.18: Hệ thống nước sử dụng cửa sập 14 Hình 1.19: Ngun lý đóng mở cửa clape kiểu đối trọng 16 Hình 1.20: Cống điều tiết hệ thống kênh bắc qua làng Furawa thuộc dự án Hadejia valley Nhật Bản 17 Hình 1.21 Cơng trình ngăn triều Hartelkanal 18 Hình 1.22 – Cửa van phẳng kéo đứng cống Kamihirai – Nhật Bản 18 Hình 1.23: Cửa van clape trục ngang đóng mở phao ngang cơng ty Golden Harvest 19 Hình 1.24: Cửa van clape trục ngang đóng mở phao đứng 20 Hình 1.24: Cấu tạo cửa van lật khống chế thủy lực 21 Hình 1.26: Cửa van trạng thái đóng hồn tồn mở chảy tràn qua đỉnh đáy cửa22 Hình 1.27: Một số cơng trình ứng dụng cửa van sập khống chế thủy lực thi cơng24 Hình 1.28: Cơng trình ứng dụng cửa van sập khống chế thủy lực 24 vi Hình 1.29: Cấu tạo cửa van tự động 26 Hình 1.30: Nguyên lý hoạt động 27 Hình 1.31 Đập Ba Lai – Bến Tre 28 Hình 1.32 Cống Cần Chông – Trà Vinh 29 Hình 1.33 Cống Bảo Định – Tiền Giang 30 Hình 1.34 Cống Sơng Cui – Long An 30 Hình 1.35 Cống Ba Thơn – Tp Hồ Chí Minh 31 Hình 1.36 Cống Rạch Lùm – Cà Mau 32 Hình 1.37: Cửa sập tự động trục ngang 32 Hình 1.38: Cống Cầu Nha – Thanh Hóa 32 Hình 1.39: Các kiểu cửa van sập đối trọng 34 Hình 1.40: Khu vực nghiên cứu kiểm soát mặn 36 Hình 2.1 Cấu tạo cửa thép 39 Hình 2.2 Cấu tạo cửa bê tông cốt thép 40 Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động 41 Hình 2.4: Cửa van tự động chiều thép CT3 42 Hình 2.5: Cửa van tự động chiều thép không rỉ 42 Hình 2.6: Cửa van tự động chiều thép không rỉ-composite 43 Hình 2.7: Sơ họa mơ q trình mở cửa lấy nước mùa khô 44 Hình 2.8: Sơ họa mơ q trình mở cửa tiêu úng mùa mưa 45 Hình 2.9: Dịng chảy qua lỗ 47 Hình 2.10 Sơ đồ tính chảy ngập qua lỗ 48 Hình 2.11: Sơ đồ tính thể khả lấy nước cửa cống Rạch Rum 50 Hình 2.12 Bố trí cửa chớp ngang cửa tự thủy lực 54 Hình 2.13 Bố trí cửa van Clape trục lên cửa van tự động 55 Hình 2.14 Bố trí cửa van phẳng lên cửa van tự động 55 Hình 2.15 Bố trí cửa van tự động lên cửa van tự động 56 Hình 2.16.Sơ đồ tính tốn áp lực thủy tĩnh 61 Hình 2.17.Sơ đồ cấu tạo cửa van phẳng 63 Hình 2.18 Sơ đồ cấu tạo cửa van phẳng đóng mở cửa van phẳng 64 Hình 3.1: Tổng thể cơng trình cống Rạch Rum 71 vii Hình 3.2: Hiện trạng cống Rạch Rum 72 Hình 3.3: Bố trí chung cửa van Rạch Rum 77 Hình 3.4: Sơ đồ xác định tổng áp lực nước tác dụng lên cửa van tự động 79 Hình 3.5: Kích thước lỗ khoét cửa van tự động 80 Hình 3.6: Sơ đồ lực tác dụng lên cửa van phẳng 81 Hình 3.7: Sơ đồ bố trí dầm ngang 82 Hình 3.8: Sơ đồ tính tốn kết cấu dầm ngang 82 Hình 3.9: Xác định lực tác dụng lên trục cối quay cửa 85 Hình 3.10: Sơ đồ hoạt động cửa cải tiến 87 Hình 3.11 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực đóng mở cửa van 89 Hình 3.12: Sơ đồ bố trí trạm đo điều khiển vận hành tự động 92 Hình 3.13: Cầu hình trạm đo điều khiển cơng trình tự động 93 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Chỉ tiêu lý vật liệu chắn nước 74 Bảng 3.2: Ứng suất cho phép kết cấu thép 75 Bảng 3.3: Trạm quan trắc tự động thông số đo 92 ix ... dựng Cơng trình thủy với nội dung: ? ?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 Rách Rum – Trà Vinh? ?? Tác giả... quan cửa van tự động nước giới - Chương 2: Nghiên cứu nâng cấp cải tiến cửa van cánh cửa tự động thủy lực thiết bị để đóng mở cưỡng cửa van cánh cửa tự động thủy lực - Chương 3: Áp dụng cho cơng... hợp để đảm bảo yêu cầu sản xuất Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận - Nhiệm vụ đề tài tính tốn khả lấy nước đề xuất giải pháp cải tiến cửa van tự động cống Rạch Rum- Trà Vinh