Tải bản đầy đủ

Giới thiệu một giải pháp hạn chế dòng chảy xiên ở các cống có cửa van cánh cửa tự động thủy lực

Giới thiệu một giải pháp hạn chế dòng chảy xiên ở các cống có cửa van cánh cửa tự động
thủy lực
Cửa van tự động thủy lực kiểu cánh cửa ngày càng được sử dụng một cách phổ biến trong các cống vùng
triều. Tuy nhiên, hiện tượng mở lệch của cửa tạo ra dòng chảy xiên qua cống là một vấn đề bức xúc được
nhiều nhà khoa học quan tâm. Bài viết giới thiệu một giải pháp mới với chi phí thấp mang lại hiệu quả cao,
có thể thay thế cho các giải pháp đã có trước đây

Đặt vấn đề
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.
Phân tích & đánh giá
Phân tích động lực học quá trình tự động đóng mở của cửa van cho thấy, các yếu tố
lực ảnh hưởng chính đến việc đóng, mở cửa van bao gồm: Trọng lượng bản thân cửa;


áp lực nước; Lưu tốc dòng chảy qua cửa; Ma sát các ổ trục quay cửa.
Qua tính toán và thực tế cho thấy, lực ma sát ổ trục quay cửa là rất bé, ảnh hưởng
không đáng kể đến độ mở của cửa. Trọng lượng cửa van càng nhẹ thì độ mở cửa càng
tăng nhưng khả năng tự động đóng về lại bị giảm. Vì vậy, yếu tố trọng lượng cửa van
thường được phân tích và lựa chọn ngay trong giai đoạn tính toán thiết kế bằng giải
pháp xác định kích thước kết cấu của phần hộp rỗng phía dưới cửa.
Như vậy, còn lại 2 yếu tố là lưu tốc dòng chảy và độ chênh lệch áp lực nước cần nghiên
cứu để cải thiện độ mở cho cửa. Đây là nguyên nhân vì sao từ trước tới nay, khi nghiên
cứu giải pháp tăng độ mở cho cửa van, các nhà khoa học chỉ tập trung vào giải quyết
vấn đề thủy lực và kết cấu thủy công như đã chỉ ra ở trên.
Độ mở của cửa van so với phương dòng chảy khi làm việc, tính cho trường hợp bản
đáy phía dưới cửa là phẳng, (bỏ qua ảnh hưởng của lực ma sát và trọng lượng bản
thân cửa) được xác định theo công thức [2]:

Khi làm các ngưỡng sau cửa van (lưỡi gà) chính là để giải quyết vấn đề này và độ mở
của cửa đã được tăng lên. Song việc làm ngưỡng sau cửa van còn có nhược điểm là
tốn kém về mặt kinh tế và có ảnh hưởng nhất định đến kết cấu công trình.
Đề xuất giải pháp
Bố trí kết cấu


Sơ đồ bố trí cửa van phụ trên cửa van chính
Giải pháp mà đề tài đưa ra là sử dụng kết cấu cửa van phụ tăng áp. Trên bề mặt cửa
van tự động (cửa chính), 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 nhất của cửa chính, nhằm đảm bảo không ảnh hưởng đến vấn đề qua lại của
thuyền bè diễn ra phía trên (xem hình vẽ). Đặc điểm của cửa van này là kết cấu nhỏ
gọn, đơn giản dễ chế tạo lắp đặt, không cần chi tiết kín nước, đảm bảo sự làm việc tự
động nhẹ nhàng và có độ nhạy cao.
Nguyên lý làm việc của cửa phụ tăng áp
Khi mực nước ngang nhau và cửa van chính ở vị trí đóng, cửa van này cũng sẽ ở trạng
thái “đóng”, lúc này nó hoàn toàn nằm ép sát hẳn vào trong hốc cửa van chính. Nhìn
tổng thể cửa van khi đó chỉ như là một cửa van tự động bình thường. Khi cửa van
chính tự động mở ra, sự lệch trục cửa van chính tạo ra sự lệch trục dây chuyền đến
cửa van phụ làm cho cửa van phụ tự động mở ra phía dòng chảy để nhận một áp lực
tăng thêm Pcp, áp lực này có tác dụng tạo thêm mô men quay làm cho độ mở cửa van
tăng lên.
Một số kết quả tính toán



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×