Nghiên cứu đập bản lật tự động bằng thực nghiệm

Bài báo giới thiệu về một loại đập bản lật (dạng cửa van tự lật) trục dưới làm việc theo nguyên lý tự động cân bằng lực đóng mở để dâng nước và tháo lũ. Đây là kết quả nghiên cứu mới khi kết hợp thủy động lực và cơ khí chế tạo. Với việc sử dụng hệ lò xo để tạo mô men chống lật nên có thể đáp ứng các mực nước khác nhau khi sử dụng lò xo có độ cứng tương đương, đây là ưu điểm chính của loại cửa van này. Dạng cửa van này có thể chế tạo sẵn theo từng đơn nguyên nên dễ dàng cho việc vận chuyển, lắp đặt và thay thế.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhiều năm trở lại đây do ảnh hưởng của thời tiết cực đoan cộng với sự tác động của con người, nguồn tài nguyên nước ngày càng cạn kiệt nhất là đối với các tỉnh trung du miền núi phía Bắc nước ta; mùa mưa thì xảy ra lũ lụt thường xuyên, mùa khô thì hạn hán kéo dài ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển cũng như gây khó khăn đối với đời sống của nhân dân trong vùng. Các tỉnh trung du miền núi phía Bắc thường có điểm chung là: Diện tích đất tự nhiên rộng, người không đông, mật độ phân bố dân cư không đồng đều; diện tích đất canh tác ít song lại phân tán, nhỏ lẻ chủ yếu tập trung ở các thung lũng ven sông suối; các sông suối có địa hình lòng dẫn hẹp độ dốc lớn; chế độ thuỷ văn dòng chảy phức tạp do chịu ảnh hưởng của mưa phân bố không đều trong năm. Do đó về mùa mưa dòng chảy tập trung nhanh tạo thành lũ có cường suất lớn với tần suất thay đổi liên tục, song về mùa khô thì dòng chảy lại hầu như cạn kiệt, chênh lệch lưu lượng về mùa lũ và mùa kiệt (Qmax/Qmin) rất lớn có thể hành trăm, hàng nghìn lần, đặc điểm này dẫn đến tình trạng đập dễ xây và cũng dễ vỡ. Chính vì thế mà các công trình thủy lợi ở miền núi thường có quy mô nhỏ nhưng nhiều về số lượng và điển hình dạng công trình đập dâng + kênh dẫn là phổ biến nhất chiếm khoảng 70÷80% [6], qua đó thấy rằng nhu cầu đối với các đập dâng miền núi là rất lớn. Cũng do các đặc điểm trên nên qui mô công trình đập dâng thường nhỏ, chiều cao đập dâng thường từ 1÷3m (có thể đến 5; 6m, thường là đập kiên cố do Nhà nước đầu tư xây dựng).

Mặt khác, trên hệ thống sông suối miền núi, các hệ thống thủy lợi nhỏ ít được đầu tư xây dựng vì suất đầu tư lớn (thường dân tự làm), các công trình ngăn sông, suối lấy nước phục vụ nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, cây trồng v.v thường là các đập dâng, phai tạm hoạt động theo mùa, được đầu tư lại hàng năm, nhiều khi không cho phép đắp lại bởi biến hình mạnh mẽ do dòng chảy lũ. Bên cạnh đó giải pháp điều tiết bằng cửa van, hoặc đập cố định có chi phí lớn nhưng hoạt động cần sự điều hành của con người; trong điều kiện vùng sâu, vùng xa, lũ trên các sông suối miền núi lên nhanh, không cho phép các giải pháp vận hành điều tiết chủ động hoạt động hiệu quả, mà cần có công trình linh hoạt hơn để đáp ứng nhu cầu thực tế.

Trong bài viết này chúng tôi đề xuất giải pháp công nghệ đập bản lật tự động (cửa van tự lật) để điều tiết thay thế các đập dâng cố định, phai

tạm v.v là lựa chọn cho hiệu quả hơn, vì công nghệ này rất linh hoạt trong việc tự động dâng đầu nước và tháo lũ đột ngột mà không cần sự điều khiển của con người, mặt khác giải pháp này cũng đơn giản, dễ dàng thi công, lắp đặt và có thể giữ nguyên tiết diện lòng dẫn khi tháo lũ.

2. ĐẶC ĐIỂM ĐẬP (CỬA VAN) TỰ LẬT

3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ CỬA VAN TỰ LẬT

4. ĐỀ XUẤT ĐẬP BẢN LẬT TỰ ĐỘNG

4.1. Hình thức kết cấu

4.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

5. THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH

5.1. Xây dựng mô hình

5.2. Kết quả thí nghiệm

6. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Đình Hòa (2002), Nghiên cứu chế độ thủy lực và ổn định của cửa van tự động thủy lực trục ngang, Luận án tiến sĩ.

[2]. Trần Đình Hợi, Cửa van tự động tháo nước và tích nước cho đập dâng, Tuyển tập kết quả KH&CN (1989-1994), Viện Khoa học thủy lợi Quốc gia, trang 89-95.

[3]. Vũ Hoàng Hưng, Cửa van sập tự động khống chế thủy lực, trường ĐH Thủy Lợi.

[4] Nguyễn Ngọc Nam (2008), Chế độ thủy lực của dòng chảy qua công trình tháo nước sử dụng cửa van clape liên hoàn, Luận án tiến sĩ.

[5]. Viện Khoa học Thủy lợi (1994-1999), Tuyển tập kết quả nghiên cứu KH&CN, trang 28-32.

[6]. Viện Khoa học Thủy lợi (1999-2000), Tuyển tập kết quả nghiên cứu KH&CN, trang 377-384.

[7]. HOU Shi hua, SHEN Chang song. Path of instantaneous center of hydro-automatic flap gate and its influences on gate’s stability. Hydro-Science and Engineering, 3, 9-2007.

[8]. ZHOU Jingyuan. Study and application of hydraulic automatic flap gate. Journal of Hydroelectric Engineering, 06-2007.

[9]. 邓晓君,焦怀金.水力自动翻板闸门的发展历程及应用. 北京水务, 2012年第03期.

[10]. 侯石华,沈长松.连杆滚轮式水力自动翻板闸门的结构优化. 水利水电科技进展, 2008 年8月.

Xem bài báo tại đây: Nghiên cứu đập bản lật tự động bằng thực nghiệm