Tài liệu Nghiên cứu cửa van cung chìm phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố hồ chí minh

LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Trương Đình Dụ người đi đầu trong nghiên cứuý tưởng cửa van cung chìm người đã hướng dẫn, vạch ra những định hướng khoa học để tác giả hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn Nhà trường, các thầy cô giáo trong Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học và sau Đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong Trung tâm công trình đồng bằng ven biển & đê điều – Viện Thủy Công - Viện Khoa học Thuỷ lợi Việt Nam là những người đã sát cánh cùng tác giả trong thời gian công tác cũng như thời gian thực hiện luận văn này. Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố; Mẹ; Vợ và anh chị em trong gia đình đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành quá trình học tập và viết luận văn. Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2012. Tác giả Đoàn Văn Đồng BẢN CAM KẾT Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu cửa van cung chìm phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi hoàn toàn là do tôi làm. Những kết quả nghiên cứu, thí nghiệm không sao chép từ bất kỳ nguồn thông tin nào khác. Nếu vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bất kỳ các hình thức kỷ luật nào của Nhà trường. Học viên Đoàn Văn Đồng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i T 0 T 0 BẢN CAM KẾT ......................................................................................................... i T 0 T 0 MỤC LỤC ................................................................................................................... i T 0 T 0 DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... iv T 0 T 0 DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ v T 0 T 0 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 T 0 T 0 CHƯƠNG I- TỔNG QUAN ..................................................................................... 3 T 0 T 0 1.1. Tổng quan về tính hình ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh ............ 3 T 0 T 0 1.1.1. Nguyên nhân gây ngập úng. .............................................................................. 3 T 0 T 0 1.1.2. Giải pháp chống ngập úng cho thành phố Hồ Chí Minh. ................................ 3 T 0 T 0 1.1.3. Hiện trạng ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh ..................................... 3 T 0 T 0 1.2. Tổng quan các loại cửa van trong nước và trên thế giới ................................ 6 T 0 T 0 1.2.1. Tổng quan các loại cửa van trong nước đã nghiên cứu và ứng dụng ............... 6 T 0 T 0 1.2.2. Tổng quan các loại cửa van trên thế giới. ......................................................... 9 T 0 T 0 1.2.3. Đánh giá chung về cửa van trong nước và trên thế giới ................................. 15 T 0 T 0 1.2.4. Phân tích đặc điểm, nhiệm vụ và yêu cầu ứng dụng cửa van trong công trình T 0 chống ngập thành phố Hồ Chí Minh. ........................................................................ 16 T 0 1.3. Lựa chọn loại cửa van cho công trình công trình chống ngậpúng khu vực T 0 thành phố Hồ Chí Minh. ......................................................................................... 19 T 0 1.3.1. Ưu nhược điểm của loại cửa van kéo đứng..................................................... 20 T 0 T 0 1.3.2. Ưu nhược điểm của loại cửa van cung chìm. .................................................. 21 T 0 T 0 1.4. Kết luận. ............................................................................................................ 21 T 0 T 0 CHƯƠNG II- NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỬA VAN CUNG T 0 CHÌM........................................................................................................................ 23 T 0 2.1. Giới thiệu chung về cửa van cung chìm. ........................................................ 23 T 0 T 0 2.1.1. Khái niệm về cửa van cung chìm .................................................................... 23 T 0 T 0 2.1.2. Phạm vi ứng dụng và phân loại: ...................................................................... 23 T 0 T 0 2.1.3. Các bộ phận chính ........................................................................................... 24 T 0 T 0 2.1.4. Nguyên lý hoạt động: ...................................................................................... 26 T 0 T 0 2.1.5. Ưu nhược điểm. ............................................................................................... 27 T 0 T 0 2.1.6. Tính mới công nghệ. ....................................................................................... 28 T 0 T 0 2.2. Tính toán thiết kế cửa van cung chìm. ........................................................... 29 T 0 T 0 2.2.1. Xác định các thông số cơ bản cửa van cung chìm .......................................... 29 T 0 T 0 2.2.2. Các lực có thể tác dụng vào cửa van cung chìm. ............................................ 30 T 0 T 0 2.2.3. Tổ hợp tải trọng. .............................................................................................. 35 T 0 T 0 2.2.4. Phương pháp tính toán thiết kế cửa van cung chìm ........................................ 36 T 0 T 0 2.2.5. Bố trí kết cấu ................................................................................................... 38 T 0 T 0 2.2.6. Tính toán các cấu kiện của bộ phận cửa van. .................................................. 40 T 0 T 0 2.2.7. Bố trí cối cửa van trên công trình.................................................................... 44 T 0 T 0 2.2.8. Vị trí xilanh vận hành cửa ............................................................................... 44 T 0 T 0 2.2.9. Kết luận rút ra từ tính toán thiết kế cửa van cung chìm .................................. 46 T 0 T 0 2.2.10. Nghiên cứu điều khiển, kín nước, cối quay, khóa cửa van cung chìm. ........ 47 T 0 T 0 2.3. Lắp đặt cửa van cửa cung chìm. ..................................................................... 47 T 0 T 0 2.3.1. Quy trình lắp cửa van cung chìm .................................................................... 47 T 0 T 0 2.3.2. Phương án lắp đặt bằng xà lan và cần cẩu siêu trọng. .................................... 48 T 0 T 0 2.3.3. Phương án lắp đặt bằng giá. ............................................................................ 50 T 0 T 0 CHƯƠNG III- NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ TỔNG THỂ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT T 0 KẾ CỬA VAN CUNG CHÌM ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH CỐNG TÂN THUẬN .................................................................................................................... 51 T 0 3.1. Giới thiệu loại kết cấu cửa van cung chìm. .................................................... 51 T 0 T 0 3.1.1. Những ưu điểm cơ bản của cửa van cung chìm. ............................................. 51 T 0 T 0 3.1.2. Kiến nghị ứng dụng cho cửa van kiểu mới cung chìm. .................................. 52 T 0 T 0 3.2. Giới thiệu chung về công trình cống Tân Thuận. ......................................... 52 T 0 T 0 3.2.1. Vị trí địa lý, điều kiện địa hình, địa mạo......................................................... 52 T 0 T 0 3.2.2. Địa chất công trình, địa động học, địa chất thủy văn:..................................... 53 T 0 T 0 3.2.3. Điều kiện sông ngòi, điều kiện khí tượng, thủy văn: ...................................... 53 T 0 T 0 3.3. Tính toán thiết kế cửa van cung chìm cho công trình cống Tân Thuận. .... 55 T 0 T 0 3.3.1. Sơ đồ kết cấu cửa van cung dạng giàn. ........................................................... 55 T 0 T 0 3.3.2. Bố trí cửa van cung trên công trình. ................................................................ 55 T 0 T 0 3.3.3. Các thông số tính toán. .................................................................................... 57 T 0 T 0 3.3.4. Mô tả tóm tắt cửa van...................................................................................... 57 T 0 T 0 3.3.5. Xác định các thông số và kết cấu cửa van cung.............................................. 59 T 0 T 0 3.3.6. Tính toán xác định và kiểm tra các chi tiết cửa van cung chìm. ..................... 65 T 0 T 0 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 79 T 0 T 0 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 81 T 0 T 0 PHỤ LỤC BẢN VẼ ................................................................................................. 82 T 0 T 0 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1. Danh mục các cống lớn trên tuyến đê bao dự kiến đầu tư xây dựng ........ 5 T 0 T 0 T 0 T 0 Bảng 1-2. Cửa van kéo đứng một số công trình trên thế giới .................................... 9 T 0 T 0 T 0 T 0 Bảng 3-1. Bảng nội lực giàn cửa van kéo đứng. ...................................................... 69 T 0 T 0 T 0 T 0 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1. T 0 Hình 1-2. T 0 Hình 1-3. T 0 Hình 1-4. T 0 Hình 1-5. T 0 Hình 1-6. T 0 Hình 1-7. T 0 Hình 1-8. T 0 Hình 1-9. T 0 Cống đập Thảo Long-Huế ...................................................................... 6 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 Cống bình triệu – thành phố Hồ Chí Minh ............................................. 6 T 0 Cống Tân Đệ-Thái Bình ......................................................................... 7 T 0 Cống Đồng Quan-Hà Nội ....................................................................... 7 T 0 Cống Liên Mạc có 3 khoang B= 10 m .................................................... 7 T 0 Cống Đa Độ-Hải Phòng .......................................................................... 8 T 0 Cống Đò Điểm ngăn mặn ....................................................................... 8 T 0 Cửa van trụ quay đập đáy ....................................................................... 8 T 0 Đập ba ra Đô Lương ............................................................................... 8 T 0 Hình 1-10. (Spijkenisse, Netherlands, 1996) .......................................................... 10 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-11. Cửa van 80m tại Công trình ngăn triều Ravenswaay ........................... 11 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-12. Công trình ngăn triều Krimpen và Bố trí cửa van 80m ....................... 11 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-13. (Hellevoetsluis, The Netherlands, 1970) .............................................. 12 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-14. Ems river, Germany.............................................................................. 13 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-15. Cống trình sông Thame ........................................................................ 13 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-16. London, United Kingdom..................................................................... 13 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-17. Hoek van Holland, Netherlands, 1997 ................................................. 14 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-18. Cửa van hình quạt có khoang nổi công trình ngăn triều St. Peterburg. ... 14 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-19. Mô hình cửa van hình quạt xây dựng tại công trình Harvey ................ 15 T 0 T 0 T 0 0T Hình 1-20. Phối cảnh cửa van kéo đứng một khoang. ............................................ 20 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 1-21. Phối cảnh cửa van cung chìm một khoang. .......................................... 21 T 0 Hình 2-1. T 0 Hình 2-2. T 0 Hình 2-3. T 0 Hình 2-4. T 0 Hình 2-5. T 0 Hình 2-6. T 0 T 0 T 0 T 0 Cửa van cung chìm ............................................................................... 23 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 Các dạng kết cấu càng van ................................................................... 24 T 0 Kết cấu cối bản lề cửa van cung chìm .................................................. 26 T 0 Mô hình cửa van cung chìm hai khoang .............................................. 27 T 0 Mô hình cửa van cung chìm một khoang ............................................. 27 T 0 Cắt ngang kết cấu cống bố trí cửa van cung chìm................................ 27 T 0 Hình 2-7. T 0 Hình 2-8. T 0 Hình 2-9. T 0 Cách tìm chiều rộng cống tối ưu .......................................................... 30 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 Biểu đồ áp lực thuỷ tĩnh ....................................................................... 32 T 0 Sơ đồ xác định vị trí dầm chính ngang theo áp lực nước ..................... 39 T 0 Hình 2-10. Nhịp tính toán của dầm chính............................................................... 40 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 2-11. Sơ đồ tính toán kiểm tra giàn ............................................................... 43 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 2-12. Bố trí vị trí cối quay ............................................................................. 44 T 0 T 0 T 0 0T Hình 2-13. Vị trí điểm gắn silanh ........................................................................... 46 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 2-14. Di chuyển cửa van bằng xà lan tới vị trí lắp đặt ................................... 49 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 2-15. Lắp cửa vào vị trí thiết kế. .................................................................... 50 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 2-16. Lắp đặt bằng giá long môn. .................................................................. 50 T 0 Hình 3-1. T 0 Hình 3-2. T 0 Hình 3-3. T 0 Hình 3-4. T 0 Hình 3-5. T 0 Hình 3-6. T 0 Hình 3-7. T 0 Hình 3-8. T 0 Hình 3-9. T 0 T 0 T 0 T 0 Vùng tuyến dự kiến xây dựng công trình (Google Earth) .................... 52 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 Bản đồ kênh rạch vùng dự án (Google earth) ...................................... 54 T 0 Mô tả kết cấu cửa van cung chìm dạng giàn ........................................ 55 T 0 Cắt ngang cống bố trí cửa van cung chìm ............................................ 56 T 0 Mặt bằng cống bố trí cửa van cung chìm ............................................. 56 T 0 Mô hình 3D cửa bố trí cửa van cung chìm ........................................... 57 T 0 Áp lực nước tác dụng lên cửa van ........................................................ 60 T 0 Mô hình tính toán cửa van. ................................................................... 60 T 0 Sơ đồ xác định lực tác dụng lên cửa van cung. .................................... 63 T 0 Hình 3-10. Áp lực nước thượng lưu và hạ lưu lên cửa van .................................... 63 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 3-11. Vị trí dầm chính .................................................................................... 64 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 3-12. Bố trí dầm ngang .................................................................................. 65 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 3-13. Nội lực M11 và M22 trên bản mặt cửa van. ........................................ 65 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 3-14. Sơ đồ tính toán kiểm tra của giàn ......................................................... 68 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 3-15. Sơ đồ tính toán kiểm tra của giàn cửa cung ......................................... 75 T 0 T 0 T 0 T 0 Hình 3-16. Sơ đồ tính toán kiểm tra của giàn đứng. ............................................... 78 T 0 T 0 T 0 T 0 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tình hình ngập úng ở khu vực thành phố Hồ Chí Minhđã vàđang được phản ánh nhiều trên các phương tiện thông tin báo chí, nómang tính thời sự rất nóng bỏng. Đỉnh triều cường tại nơi đây ngày càng lập mức kỷ lục, tần suất xuất hiện ngày càng nhiều. Sự ngập úng do triều cường đã gây ra hậu quả nghiêm trọng đến đời sống khu vực dân cư sống ởđây đặc biệt là vùng địa hình thấp và đồng thờiảnh hưởng lớn đến phát triển kinh tế xã hội của khu vực Thành Phố. Trước tình hình ngập úng diễn ra ởkhu vực thánh phố Hồ Chí Minh, vừa qua Thủ tướng Chính phủ đã có Quyếtđinh số: 1547/QĐ-TTg ngày 28/10/2008 về việc phê duyệt Quy hoạch thủy lợi chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh. Việc ngập úng khu vực thành phốHồ Chí Minh đã ảnh hưởng lớn đến phát triển toàn diện của khu vực kinh tế bậc nhất nước ta. Muốn giải quyết chồng ngập cho thành phốHồ Chí Minh thì phải xây dựng tuyếnđê bao và làm các công trình ngăn cáccửa sông. Việc xây dựng phần thủy công cáccông trình này tuy khó khăn nhưng chúng ta đã có kinh nghiệm. Giờ chỉ còn phụ thuộc vào loại cửa vanứng dụng cho công trình ngăn sông. Bởi cửa van là bộ phận quyết định kết cấu công trình và quyết định khả năng đảm nhận nhiệm vụ ngăn triều. Tình hình nghiên cứu cửa van cho loại công trình này ở nước ta chưa tiến hành nghiên cứu, chỉ mới cập nhật tổng quan của nước ngoài. Vì vậy để phục vụ dự án chống ngập cho khu vực thành phốHồ Chí Minh thì vấn đề hàng đầu là phải nghiên cứu cửa van cho công trình chống ngập. Các cửa van hiện nay như Cưa van Phẳng; cửa van Cung... có nhược điểm khi mở phải kéo lên cao, chịu tải trọng gió lớn, ảnh hưởng giao thông thủy… nên phải có cải tiến hoặctìm một loại cửa van khắc phục được những nhược điểm các loại cửa van trên. Xuất phát từ những đòi hỏi về cửa van phục vụ chống ngập cho thành phố Hồ Chí Minh trên, có thể cho rằng cần phải có cải tiến các loại cửa van hiện có hoặc nghiên cứu một loại cửa van mới để đáp ứng được các yêu cầu bức bách trên. Đó là 2 tính cấp thiết của đề tài. Trong phạm vi đề tài này học viên xin trình bày nghiên cứu về cửa van cung chìm phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỂ TÀI Nghiên cứu cửa van cung chìm phù hợp vớiđiều kiện xây dựng các công trình ngăn sông phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh. 3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Tìm loại cửa van đáp ứng được yêu cầu của công trình phục vụ chống ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh 4. CÁCH TIẾP CẬP VÀ PHƯƠNG THỨC NGHIÊN CỨU - Cách tiếp cận: Tiếp cận bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các tổ chức, cá nhân, các nhàkhoa học hay các phương tiện thông tin đại chúng; qua các kết quả nghiên cứu công trình ngăn sông trên thế giới cũng như trong nước đã có, kết hợp tìm hiểu, thu thập và phân tích đánh giá các tài liệu có liên quan, đo đạc khảo sát thực tế hiện trạng những vị trí đề xuất xây dựng công trình, từ đó đề ra phương án cụ thể phù hợp với tình hình điều kiện cụ thể của nước ta. - Phương pháp nghiên cứu: + Nghiên cứu lý thuyết; + Phân tích đánh giá; + Sử dụng các phần mềm về phân tích kết cấu. 3 CHƯƠNG I- TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về tính hình ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh 1.1.1. Nguyên nhân gây ngập úng. Bàn về nguyên nhân gây ngập úng ở thành phố Hồ Chí Minh trong thuyết minh quy hoạch đã kết luận rằngnguyên nhân gây ngập úng là do mưa, lũ và triều cường. 1.1.2. Giải pháp chống ngập úng cho thành phố Hồ Chí Minh. Để làm cho đất khỏi bị ngập không có cách nào khác là phải xây dựng hệ thống đê bao và các cống kiểm soát triều cường. 1.1.3. Hiện trạng ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh Do hơn 50% diện tích đất của thành phố có cao trình thấp hơn +1,0 m, trong lúc mực nước đỉnh triều đã xẩy ra mấy năm nay hầu hết lớn hơn +1,0m, lúc cao nhất là 1,54m. Riêng thủy triều đã làm ngập sâu những vùng đất thấp. Vì vậy ở thành phố Hồ Chí Minh nhiều khi trời nắng nhưng nhiều đường phố vẩn bị ngập. Nếu lúc này mà có tổ hợp mưa thì mực nước lại cao hơn nhiều, bởi vì do triều cao nước mưa không thoát ra được thì ngập úng lại nặng hơn, đặc biệt khi có ba tổ hợp: triều cường, lại có mưa và có lũ thượng nguồn thì ngập lụt càng nghiêm trọng. 1.1.2.1. Ảnh hưởng của ngập úng đến phát triển sản xất nông nghiệp. Khác với xây dựng đô thị, có thể tôn nền để xây nhà, nhưng trong nông nghiệp không thể tôn nền để trồng trồng trọt vì hiệu quả kinh tế sẽ rất thấp. Có thể nói rằng ngập úng thì nông nghiệp không sản xuất được, chứ chưa nói đến việc phát triển, bởi vì không loại giống lúa nào chịu ngập úng mà có năng suất cao, còn các cây trồng khác thì khi bị ngập úng sẽ bị chết. Mặc dù trong tương lai diện tích gieo trồng sẽ giảm mạnh để chuyển sang công nghiệp và đô thị, nhưng vành đai nông nghiệp của thành phố thì không thể thiếu. Vì vậy trong định hướng phát triển kinh tế của thành phố, nông nghiệp vẩn rất được chú trọng. Tóm lại ngập úng sẽ làm cho nông nghiệp không những không phát triển được mà có thể khó tồn tại. Vì vậy sự phát triển nông nghiệp đòi hỏi cấp thiết phải chống ngập úng cho thành phố. 4 1.1.3.2. Ngập úng sẽ ảnh hưởng đến công cuộc xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp. Để xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp có thể dùng giải pháp tôn cao nền toàn bộ lên đến cao trình 2,0 m hoặc 2,5m bằng cách đào hồ đào sâu sông, kênh để lấy đất đắp đồng thời dùng nó để chứa nước hoặc chở đất trên núi về đắp nền. Đây cũng là một giải pháp quan trọng cần nghiên cứu so sánh kinh tế xã hội và tính khả thi của giải pháp. Ở những khu đô thị mới có thể chọn giải pháp đó nhưng trong nội thành có nâng cao nền được không? Vì vậy cần đặt ra việc kiểm soát triều. 1.1.3.3. Ảnh hưởng của ngập úng đến giao thông vận tải đường bộ. Ngập úng sẽ ảnh hương rất lớn đến phát triển mạng giao thông đường bộ, vì khi ngập úng thì các đường bộ phải tôn cao và phải làm nhiều cầu để thoát lũ rất tốn kém. 1.1.3.4. Ảnh hưởng của ngập úng đến môi trường sinh thái đô thị và văn minh đô thị. Khi đô thị bị ngập úng thì những yêu cầu tối thiểu của văn minh đô thị cũng khó đáp ứng. Trước hết là việc tiêu thoát nước và rác bẩn khó thực hiện, bởi dù có tiêu được khi triều rút thì khi triều lên rác bẩn lạ vào trở lại, ngoài ra do hiện tượng ”giáp nước” ở nhiều kênh rạch đã làm cho nước tù đọng hôi thối. Ở những khu phố bị ngập thì cuộc sống của họ chẳng khác thường xuyên chạy lũ, nhiều thời gian họ sống như giống như dân vạn chài, ở đây không thể có văn minh đô thị khi mà nền nhà bị ngập, đi lại bằng thuyền, ô tô xe máy không thể sử dụng. Muốn đô thị văn minh hiện đại thì trước tiên nhà ở và đường xá phải được khô ráo thường xuyên, khi mưa đường vẫn không bị ngập nước. Vì vậy trên thế giới không có thành phố nào để cho ngập nước. Tóm lại muốn phát triển đô thị thì phải chống ngập úng tuyệt đối. Phương án chống ngập úng thế nào thì phải tính toán kinh tế kỹ thuật. 1.1.3.5. Muốn phát triển kinh tế xã hội phải thực hiện quy hoạch chống úng ngập. Tất cả quy hoạch và dự án trước đây về chống ngập cho thành phố chưa đề cập đến kiểm soát triều hoặc có đề cập nhưng chỉ cho khu vực nhỏ nên chưa toàn diện, chưa thể giải quyết được hiện tượng ngập úng hiện tại và nhất là nay mai chịu ảnh hưởng mạnh của nước biển dâng. 5 Để chống ngập cho thành phố Hồ Chí Minh thì trước mắt phải thực hiện được quy hoạch mà Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn lập và được Thủ tướng Chính Phủ phê duyệt theo Quyết định số 1547/QĐ-TTg ngày 28/10/2008. Trong đó vấn đề cốt lõi là làm 12 cống lớn kiểm soát triều trên tuyến đê bao. Danh mục các cống lớn trên tuyến đê bao dự kiến đầu tư xây dựng Quy mô STT Tên công trình Cao Bề rộng trình đáy (m) (m) Hình thức vận hành Chủ đầu tư dự kiến 1 Cống (Âu thuyền) Rạch Tra 60 -4.0 Có điều khiển Thành phố Hồ Chí Minh 2 Cống Vàm Thuật 40 -4.0 Có điều khiển nt 3 Cống Bến Nghé 20 -4.0 Có điều khiển nt 4 Cống (Âu thuyền) Tân Thuận 60 -4.0 Có điều khiển nt 5 Cống Phú Xuân 60 -4.0 Có điều khiển nt 60 -6.0 Tự động 6 Cống (Âu thuyền) Mương Chuối 120 -10.0 Có điều khiển Bộ Nông nghiệp và PTNT 7 Cống Sông Kinh 60 -4.0 Có điều khiển Thành phố Hồ Chí Minh 8 Cống Kinh Lộ (rạch Giồng) 60 -6.0 Có điều khiển Bộ Nông nghiệp và PTNT 9 Cống Kênh Hàng 120 -4.0 Có điều khiển Tỉnh Long An 80 -4.0 Tự động 10 Cống (Âu thuyền) Thủ Bộ 120 -8.0 Có điều khiển Bộ Nông nghiệp và PTNT 11 Cống (Âu thuyền) Bến Lức 60 -4.0 Có điều khiển Tỉnh Long An 12 Cống kênh Xáng Lớn 20 -4.0 Có điều khiển nt (Theo Quyết định số 1547/QĐ-TTg ngày28/10/2008 của Thủ tướng Chính phủ). Việc đắp đê và làm đường thì có thể nói ở nước ta hoàn toàn chủ động về kỹ thuật, không có gì phải băn khoăn nhiều. Nhưng việc thiết kế và thi công những 6 công trình ngăn sông sâu và rộng thì nhiều đơn vị tư vấn ở nước ta còn ít kinh nghiệm, nhiều năm qua họ thiết kế nhiều cống nhưng đều là loại cống có bề rộng khoang cống 20m và độ sâu nhỏ 10m. Đặc biệt về cửa van thì họ chưa bao giờ thiết kế loại cửa van lớn hơn 30m, tuy có thể học tập kinh nghiệm của nước ngoài nhưng sẽ gặp nhiều khó khăn. Trong việc xây dựng 12 cống kiểm soát triều thì khó khăn lớn nhất hiện nay là thiết kế, chế tạo và lắp đặt các cửa van lớn rộng khoảng 40m và cao khoảng 15m, trọng lượng có thể tới 200 tấn. Vì vậy phải nghiên cứu chọn được kiểu cửa van áp dụng có hiệu quả nhất cho một số cống lớn trong 12 cống kiểm soát triều này. 1.2. Tổng quan các loại cửa van trong nước và trên thế giới 1.2.1. Tổng quan các loại cửa van trong nước đã nghiên cứu và ứng dụng 1.2.1.1. Cửa clape trục dưới: Mấy năm gần đây công trình ngăn triều đã áp dụng cửa van Clape trục dưới với khẩu độ 20m ở cống Duy thành (Quảng Nam), cống Bình Triệu (TP. Hồ Chí Minh) và khẩu độ 31,5m ở đập Thảo Long (Thừa Thiên Huế), được điều khiển đóng mở bằng hệ thống xilanh thủy lực có hệ điều khiển bằng công nghệ thông tin. Tuy nhiên các cửa van này mới chỉứng dụng cho các sông có độ sâu nhỏ -4,0 m và chiều rộngcửa có khẩu độ 33m trở lại. Hình 1-1. Cống đập Thảo LongB 0 Huế Hình 1-2. Cống bình triệu – thành phố B 1 Hồ Chí Minh 7 1.2.1.2. Cửa phẳng: Cửa van phẳng áp dụng rất nhiều trong công trình thủy lợi ở nước ta vì kết cấu, vận hành đơn giản, tiện lợi, độ tin cậy cao. Các cửa này có khẩu độ nhỏ hơn 20m. Cống Đồng Quan-Sông Nhuệ khẩu độ BxH=10x6m gồm hai thớt; Cống Tân Đệ ở Thái Bình có khẩu độ 5m. Các cống dọc sông Omon-Xà no- Hậu Giang cửa van phẳng có khẩu độ nhỏ hơn 10m. Cống Liên Mạc:Công trình đầu mối lấy nước quan trọng phân lũ về đập đáy cho Sông Hồng, gồm 3 khoang cửa van phẳng khẩu độ nhỏ hơn 10m.vv… Hình 1-3. Cống Tân Đệ-Thái Bình B 2 Hình 1-5. Hình 1-4. Cống Đồng Quan-Hà Nội B 3 Cống Liên Mạc có 3 khoang B= 10 m B 4 8 1.2.1.3. Cửa cung: Có cửa van cung như cống Cầu Xe (Hải Dương), cống Lân (Thái Bình), cống Đa Độ (Hải Phòng). . . có khẩu độ 8m đóng mở bằng tời điện. Cống Đò Điểm ở Hà Tĩnh hai khoang cửa van cung khẩu độ 16m, đóng mở bằng xi lanh thủy lực. Tuy nhiên các cửa van cung ứng dụng trong thủy lợi hoặc thủy điện ở nước ta có khẩu độ nhỏ hơn 20m, chiều cao nhỏ hơn 10m, kết cấu dùng thép tấm định hình. Cống Đa Độ-Hải Phòng Hình 1-6. B 5 Hình 1-7. Cống Đò Điểm ngăn mặn B 6 1.2.1.4. Các loại cửa van khác: Một số loại cửa khác với các loại cửa trên như cửa van phao Bê tông cốt thép ở Đập Đô Lương- Nghệ An đóng mở tự động, có khẩu độ gần 30m tuy nhiên chiều cao cửa thấp, cửa van trụ quay ở đập đáy được hoàn thành từ thời pháp tương đối hiện đại, tuy nhiên ở những cửa này vận hành, sữa chữa bão dưỡng kho khăn. Hình 1-8. Cửa van trụ quay đập đáy B 7 Hình 1-9. Đập ba ra Đô Lương B 8 9 1.2.1.5. Nhận xét cửa van trong nước: Từ trước đến nay ở nước ta có nhiều loại cửa van được áp dụng, tương đối phong phú trong công trình thủy lợi. Tuy nhiên các loại cửa này có đặc điểm là khẩu độ cửa nhỏ hoặc trung bình, chịu cột nước thấp, trong lúc đó cửa van ứng dụng cho chống ngậpúng khu vực thành phố Hồ Chí Minh là cửa van có khẩu độ lớn 30 trở lên có cột nước lớn hơn 6,0m và chệnh lệch cột nước lớn trên 3,0m. 1.2.2. Tổng quan các loại cửa van trên thế giới. 1.2.2.1. Cửa van kéo đứng(cửa van phẳng). Cửa van phẳng là dạng kết cấu cửa van khi làm việc được nâng lên hạ xuống theo phương thẳng đứng. Loại cửa van này khi ngăn nước cửa hạ xuống và kéo lên cao phía trên không khi không ngăn nước. Dạng kết cấu cửa này được áp dụng ở một số công trình trên thế giới: Cửa van kéo đứng một số công trình trên thế giới Tên công trình Bề rộng Chiều khoang cửa cao cửa (m) (m) Mực nước Chênh trước cửa lệch cột (m) nước Ghi chú (m) Cống ngăn lũ 80 11,6 7,4 4,5 01 cửa kéo đứngvà âu tàu Ravenswaay, Hà lan Cống ngăn triều 80 11,5 6,5 5,0 2 cửa kéo đứngtrên cùng Krimpen, Hà lan 1 cửa và âu tàu Cống ngăn triều Hartelkanaal, Hà lan 98,0 ; 48,3 9,5 6,5 4,8 02 cửa kéo đứngvà âu tàu 10 Công trình đập Hartel Canal:Công trình được xây dựng với quy mô gồm 02 cửa vang nâng thẳng đứng có hình dạng thấu kính. Cửa van được thiết kế với kích thước bề rộng nhịp là 98m và 49,3m, chiều cao cửa 9,3m. Hệ thống cửa được thiết kế có nhiệm vụ ngăn giữ nước, cửa không đóng hoàn toàn và khi có lũ nước có thể chảy tràn qua cửa van. Hình 1-10. (Spijkenisse, Netherlands, 1996) Công trình Ravenswaay: Được xây dựng trên kênh giao thông thủy nội địa nối giữa sông Rhine và sông Waal. Công trình bảo vệ cho khu vực trũng không bị ngập lụt trong thời kỳ nước sông lớn. Kết cấu cửa van bao gồm hệ dầm dàn hình cung; các tấm thép mặt được đỡ bởi hệ thống dầm thẳng đứng liên kết với hệ dầm dàn. Cửa van được đóng mở bởi tời điện với sự hỗ trợ của đối trọng. Truyền lực ép của nước qua các bánh xe dẫn hướng trong khi kéo cửa. Khi không sử dụng cửa van được kéo lên tạo ra tĩnh không 10m trên mực nước dâng bình thường. Cửa van được đóng xuống khi lũ lớn xảy ra. Âu tàu bên cạnh cửa ngăn lũ cho phép tàu thuyền qua lại khi đóng cửa cống. 11 Hình 1-11. Cửa van 80m tại Công trình ngăn triều Ravenswaay Công trình ngăn sóng biển KRIMPEN, Hà Lan. Hình 1-12. Công trình ngăn triều Krimpen và Bố trí cửa van 80m Công trình được xây dựng trên sông Hollandsche Ijssel, chỗ giao giữa sông này và sông Rhine, cách Biển bắc khỏang 30km. Tổ hợp công trình Krimpen là một phần của hệ thống công trình bảo vệ bờ biển của Hà lan. Với lý do an tòan người ta đã lắp đặt 2 cửa van trên cùng một cửa tạo nên rào chắn kép. Các cửa này tương tự như cửa van tại công trình Ravenswaay, đóng khi có dự báo nước dâng do bão biển. Âu tàu biển được xây dựng bên cạnh cống ngăn triều. 1.2.2.2. Cửa van cung: Cửa van cung là một loại cửa van có mặt cắt ngang kết cấu phần động dạng hình cung, phần hình cung được liên kết với càng van và càng được gắn với gối bản lề trên trụ pin. Cửa van cung với kết cấu cửa dạng hình cung khi làm việc cửa quay 12 quanh một trục nằm ngang đi qua tâm trục quay của hai gối bản lề. Cửa có thể được nâng lên cao hay hạ xuống thấp tùy theo cách bố trí trên công trình. Cửa van hình cung được dùng nhiều và phổ biến trong các công trình như đập, cống, âu thuyền . . . có nhiệm vụ giữ nước, tưới, tiêu, thông tàu thuyền. Dạng kết cấu cửa này được áp dụng ở một số công trình trên thế giới: Công trình đập dâng di động Stor:Công trình được xây dựng với 02 cửa van cung ở hai bên, ở giữa là 02 cửa âu thuyền dạng kiểu buồng. Các cửa van cung có kích thước nhịp rộng 43m và có chiều cao cửa 13m. Công trình được xâydựng với nhiệm vụ phòng chống lũ và đảm bảo giao thông vận tải thủy. Công trình đập Haringvliet:Công trình được xây dựng có 17 khoang cửa van cung với khẩu độ mỗi khoang cửa rộng 62 m. Hình 1-13. (Hellevoetsluis, The Netherlands, 1970) Công trình đập Ems:Công trình được xây dựng với quy mô chiều dài 476m, công trình bố trí 07 khoang cửa trong đó có khoang cửa van cung khẩu độ 50m dang thép ống. Nhiệm vụ của công trình phòng chống lũ và đảm bảo giao thông vận tải thủy.