Thiết kế và chế tạo thiết bị máy đóng mở cưỡng bức các cửa van tự động

Các cống điều tiết nước của khu vực ĐBSCL hiện đang hoạt động do được xây dựng qua các thời kỳ khác nhau, phụ thuộc trình độ khoa học công nghệ của đất nước nên hầu hết đều có khẩu độ nhỏ hơn 10m. Trong gần 30 năm qua, loại cửa van này đã đóng góp vai trò hết sức quan trọng trong vận hành hệ thống thủy lợi của vùng ĐBSCL. Tính ưu việt về kỹ thuật, tiện lợi trong quản lý vận hành của cửa van đã thể hiện rất rõ.

Cửa van cánh cửa tự động thủy lực hoạt động hoàn toàn tự động không cần đến thao tác vận hành của con người trên nguyên lý cân bằng lực trước và sau cửa van. Cửa tự động mở khi có chênh lệch cột nước trước và sau của van tạo nên mô men với trục cửa van lớn hơn mô men do trọng lượng cửa với trục cửa. Khi giảm chênh lệch dần, mô men nhỏ hơn mô men do trong lượng cửa van tạo ra thì cửa van đóng về.

Để đáp ứng được nhu cầu nguồn nước phù hợp với điều kiện và chiến lược phát triển kinh tế từng vùng, nhóm nghiên cứu do ThS. Thái Quốc Hiền, Viện Thủy công, Viện KHTL Việt Nam đứng đầu đã thực hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu giải pháp, thiết kế và chế tạo thiết bị đóng mở cưỡng bức các cửa van tự động đảm bảo chủ động lấy nước trong điều kiện xâm nhập mặn cùng ĐBSCL” nhằm đề xuất các giải pháp kỹ thuật tối ưu trong việc nâng cấp cải tiến các cửa van tự động và các phương án vận hành chủ động, hiện đại hóa cho các công trình điều tiết nước phục vụ thực tế sản xuất hiện nay.

Cửa van tự động là một sáng tạo khoa học chỉ có ở Việt Nam. Trong gần 30 năm qua, loại cửa van này đã đóng góp một vai trò hết sức quan trọng trong vận hành hệ thống thủy lợi vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Tính ưu việt về kỹ thuật, tiện lợi trong quản lý vận hành của cửa van đã thể hiện rất rõ và kể cả hiện nay đối với một số vùng, một số hệ thống, công trình cụ thể thì loại cửa van này vẫn còn nguyên giá trị.

Hiện nay, trong tình hình biến đổi khí hậu, thiếu hụt nguồn nước ngọt phục vụ nông nghiệp và nhu cầu mới về nguồn nước để phát triển kinh tế nuôi trồng thủy sản, rất nhiều cống ngăn mặn, tiêu lũ ở các tỉnh ĐBSCL được địa phương đặt ra nhu cầu lấy nước ngược để bổ sung nước từ ngoài sông vào đồng khi độ mặn cho phép hoặc lấy nước mặn phục vụ nuôi trồng thủy sản. Đối với cửa van tự động, việc đóng mở cửa không phụ thuộc vào thiết bị mà phụ thuộc vào chênh lệch mực nước trước và sau cửa van, điều đó dẫn đến cửa vận hành máy đóng mở phụ thuộc hoàn toàn vào con triều.

Không chỉ gạn triều để tiêu thoát nước hay đóng cửa van để giữ nước mà việc kiểm soát mức độ chất lượng nước, thời điểm đóng mở cửa cống để hớt ngọt, ngăn mặn xâm nhập đã đặt ra nhu cầu nghiên cứu giải pháp chủ động điếu tiết nước cho các cửa van tự động trở nên bức thiết hơn bao giờ hết.

Hầu hết các cửa van lắp đặt cho các cống vùng ĐBSCL bao gồm cả những cửa van của các công trình lấy nước tiêu nước hai chiều (cửa van tự động cánh cửa hai chiều) và cửa van gạn triều tiêu úng (cửa van tự động cánh cửa một chiều) đều là cửa van cánh cửa tự động thủy lực. Qua kết quả điều tra thực trạng các công trình cống tiêu, ngăn giữ nước, vùng ĐBSCL có hàng ngìn cửa van tự động đã được lắp đặt. Về chất lượng, rất nhiều trong số đó là cửa van chế tạo bằng thép không rỉ và cũng khá nhiều cửa van mới duy tu bảo dưỡng vẫn còn hoạt động tốt. Việc nghiên cứu giải pháp nâng cấp cửa van để chủ động đóng mở điều tiết nguồn nước cho các công trình đã được lắp đặt cửa van tự động, dựa trên đánh giá hiện trạng của các công trình để áp dụng phương án hợp lý cho cải tải cửa van có các tiêu chí cụ thể là: Giải pháp nghiên cứu phải ít thay đổi kết cấu công trình, tận dụng tối đa cấu trúc các bộ phận công trình hiện có; Các chi tiết nâng cấp đơn giản, dễ cải tạo lắp đặt; Quản lý vận hành và mức đầu tư thấp nhất.