Ở những vùng đồi núi cao, để phục vụ tưới, tiêu và sinh hoạt nhân dân trong vùng đã chủ động làm các công trình ngăn sông, suối (nhiều khi là khe nước) nhằm dâng cao đầu nước truyền thống như đắp bằng đá, dùng bao tải đất, cây cối v.v... và cho tới tận ngày nay vẫn được sử dụng. Ngoài ra, những dự án đập dâng vừa và nhỏ do địa phương xây dựng quản lý và khai thác cũng góp phần phục vụ nước tưới cho bà con tại những sông suối vừa và nhỏ.

Nhìn chung, về mùa mưa những công trình tạm như trên thường bị cuốn trôi và phải khôi phục lại để lấy nước về mùa kiệt. Những công trình kiên cố bước đầu phát huy hiệu quả giữ nước đầu kênh, nhưng trong quá trình khai thác vận hành thường bị bồi lấp, xói lở hạ lưu, không chủ động cắt lũ, dẫn đến mất ổn định công trình.

Với những sông suối vừa và nhỏ, việc đầu tư các công trình lớn dẫn đến không hiệu quả về kinh tế điều kiện tự nhiên và kinh phí lớn, các loại đập dâng vừa và nhỏ không có khả năng tự động trong việc tháo lũ nhanh và dâng đầu nước. Các vấn đề về quản lý vận hành gặp nhiều khó khăn do điều kiện địa hình khiến việc đi lại khó khăn, thiếu nguồn kinh phí duy tu sửa chữa thường xuyên.

Xuất phát từ những khó khăn trên, cần nghiên cứu ra một giải pháp mới để đáp ứng được các hạn chế của dập dâng nước hiện có phù hợp với vùng MNPB, đặc biệt là vùng sâu vùng xa có đặc điểm:

- Chủ động dâng nước và tháo lũ nhanh (lũ đột ngột) mà không cần sự điều khiển của con người;

- Duy trì ổn định mực nước thượng lưu khi vận hành;

- Thích ứng với điều kiện thiên tai;

- Kết cấu đơn giản, dễ thi công;

- Sử dụng vật liệu tại chỗ;

- Bền vững, thân thiện với môi trường;

- Đơn giản dễ xây dựng, quản lý vận hành, duy tu sửa chữa và bảo dưỡng;

- Đảm bảo được các tiêu chí kinh tế - kỹ thuật.

Chính vì vậy, chủ nhiệm đề tài ThS. Giang Thư cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam thực hiện đề tài “Hoàn thiện ứng dụng cửa van bản lật tự động trong điều tiết mực nước và tháo lũ khẩn cấp” với mục tiêu: Hoàn thiện, phát triển công nghệ điều khiển tự động cửa van bản lật trục đáy ứng dụng trong việc điều tiết mực nước các đập dâng, hồ chứa; tháo lũ khẩn cấp, nâng cao an toàn hồ chứa; Kiểm soát được quá trình đóng mở tự động của cửa van đáp ứng các yêu cầu khai thác nguồn nước, xả lũ chủ động, tránh sự cố và đảm bảo an toàn cho công trình điều tiết nguồn nước; Ứng dụng vào thực tế cho 1 công trình, đăng ký bản quyền sáng chế (hoặc giải pháp hữu ích).

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Thu thập số liệu, tài liệu về đập dâng hay tràn sự cố và kế hoạch xây dựng, nâng cấp, duy tu, sửa chữa của tỉnh Bắc Kạn, từ đó đánh giá thực trạng, nhu cầu và tiềm năng áp dụng của công nghệ.

Xuất phát từ yêu cầu thực tế, nhóm dự án đã hoàn thiện lại hệ thống, từ nguyên lý hoạt động đến các chi tiết nhỏ nhất, với mục tiêu đáp ứng được các yêu cầu đặt ra, các kết quả cụ thể bao gồm:

+ Hoàn thiện nguyên lý chung: chuyển từ hệ thống lò xo bị kéo sang hệ thống lò xo nén, qua đó khống chế được độ nén ban đầu để giữ cửa van thẳng đứng phù hợp với yêu cầu tính toán dễ dàng hơn. Ngoài ra cũng giảm bớt cấu kiện truyền lực giúp giảm kích thước hộp kỹ thuật cũng như loại bỏ khả năng trục lò xo bị uốn cong có khả năng gây ra kẹt lò xo.

+ Hoàn thiện tính toán cơ cấu chuyển động, tính toán hệ lò xo cho nguyên lý và kết cấu đã được hoàn thiện, cũng như lựa chọn các kích thước trục khuỷu, thành truyền phù hợp với lò xo sẵn có trên thị trường. Thông qua các mối liên hệ giữa chiều dài trục khuỷu, độ cứng K và các đại lượng của lò xo để tìm được kích thước tối ưu.

+ Hoàn thiện cơ cấu kín nước, chắn bùn đất: từ thực tế dòng chảy tại công trình dự kiến lắp đặt thử nghiệm, thiết kế cơ cấu kín nước và cơ cấu chắn bùn đất ở hai bên cửa và dưới đáy cửa tránh hiện tượng kẹt cửa.

+ Hoàn thiện ổ trục kín nước: nhằm tránh cho nước rò rỉ vào hộp kỹ thuật gây ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống cũng như làm ăn mòn hệ thống từ bên trong.

+ Hoàn thiện bản vẽ thiết kế công trình, bản vẽ thiết kế cơ khí của hệ thống cửa van bản lật tự động, để cửa hoạt động hiệu quả hơn, tránh hiện tượng bị kẹt đất đá hai bên thành bên, kết cấu thành tường đập 2 bên được vát mở rộng về phía hạ lưu.

+ Tính toán mô phỏng trên máy tính: bằng cách xây dựng mô hình cửa van trên máy tính, có khả năng kiểm tra độ tin cậy của tính toán cũng như tính toán được thông số, kích thước tối ưu nhất của một hay nhiều bài toán cụ thể, qua đó hoàn thiện cơ cấu. Qui mô kích thước cửa van: từ thực tiễn và những yêu cầu đặt ra, qua tính toán, phân tích, đánh giá, xác định được cửa van bản lật tự động hình thức mới này có chiều cao H ≤ 2.0m sẽ đảm bảo hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Xét theo điều kiện làm việc, để cửa van làm việc ổn định kích thước chiều rộng cửa van B≤3.0m, mỗi cửa van bố trí 02 hộp kỹ thuật. Với công trình thực tế cửa van bản lật tự động có kích thước BxH = 2x1m như đã đề cập, áp dụng những kết quả hoàn thiện công nghệ trên, qua tính toán, thiết kế, lựa chọn ra các thông số cơ bản để áp dụng vào thực tế thi công, đảm bảo vận hành an toàn và đúng yêu cầu đề ra.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20751/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Đ.T.V (NASTIS)