Luận văn Ths NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CỬA VAN CỐNG XUÂN HÒA ĐỂ TĂNG CƯỜNG NƯỚC TƯỚI CHO DỰ ÁN THỦY LỢI GÒ CÔNG TỈNH TIỀN GIANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

DƯƠNG XUÂN MẪN
NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CỬA VAN CỐNG XUÂN HÒA
ĐỂ TĂNG CƯỜNG NƯỚC TƯỚI CHO DỰ ÁN THỦY LỢI GÒ CÔNG TỈNH
TIỀN GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. Hồ Chí Minh - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

DƯƠNG XUÂN MẪN
NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CỬA VAN CỐNG XUÂN HÒA
ĐỂ TĂNG CƯỜNG LẤY NƯỚC TƯỚI CHO DỰ ÁN THỦY LỢI
GÒ CÔNG, TỈNH TIỀN GIANG
Chuyên ngành: Công trình Thủy
Mã số: 60- 58- 40
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trịnh Công Vấn
TP. Hồ Chí Minh - 2013

1
MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU 9
1. Tên đề tài 9
2. Tính cấp thiết của đề tài 9
3. Mục đích của đề tài và Phạm vi nghiên cứu 10
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 10
PHẦN II: NỘI DUNG LUẬN VĂN 12
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 12

1.1 Tổng quan về kết cấu cửa van các công trình ngăn triều trên thế giới [5] 12
1.2 Tổng quan về kết cấu cửa van cống vùng triều ở ĐBSCL 23
Một số cấu tạo cơ bản: 26
Nguyên lý làm việc: 28
1.3 Kết luận chương 28
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG THỦY LỢI VÙNG NGỌT HÓA GÒ CÔNG 30
2.1. Đặc điểm tự nhiên [1] 30
2.2 Đặc điểm dân sinh kinh tế xã hội 37
2.3 Thống kê tình hình thủy lợi khu vực nghiên cứu 38
2.4 Hiệu quả của dự án 42
2.5 Những vấn đề đặt ra tại khu vực nghiên cứu 43
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TIẾN CỬA VAN
TỰ ĐỘNG CỐNG XUÂN HÒA 47
3.1. Quy mô và phương thức vận hành của cửa van cống Xuân Hòa hiện nay 47
3.2 Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp cải tiến kết cấu cửa van cống Xuân Hòa hiện
nay 50
3.3 Thiết kế sơ bộ cửa con 64
3.4 Đánh giá hiệu quả 75
3.5 Ứng dụng công nghệ quan trắc tự động nhằm hiện đại hóa trong công tác quản
lý, vận hành công trình 78
3.6 Tổng kết chương 82
1. KẾT LUẬN 84
2. KIẾN NGHỊ 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86
2
3
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 – Cửa van công trình Maeslant (Hà Lan) 13
Hình 1.2 – Cửa van công trình St.Peterburg 14
14

14
Hình 1.3 – Mặt cắt thiết kế của công trình St.Peterburg 14
Hình 1.4 – Cửa van lưỡi trai tại công trình ngăn sông Rhine, Hà Lan [5] 15
16
Hình 1.5 – Công trình ngăn sông Aji, Nhật Bản 16
Hình 1.6 – Công trình ngăn triều Hartelkanal [11] 17
Hình 1.7 – Cửa van phẳng kéo đứng tại cống Kamihirai – Nhật Bản 17
Hình 1.8 – Cửa van cung 18
Hình 1.9 Cửa van cung tại công trình Fox Point – USA [11] 19
Hình 1.10: Cửa trụ xoay và chu trình hoạt động tại công trình sông Thames - Anh
21
Hình 1.11 – Công trình ngăn sông Ems, Đức 22
Hình 1.12 – Công trình cống ngăn mặn Ninh Quới ứng dụng cửa Clape [4] 23
Hình 1.13: Âu thuyền Tắc Thủ (Cà Mau) sử dụng kết cấu cửa chữ Nhân 24
25
Hình 1.14 – Công trình cống ngăn mặn Ba Lai (Bến Tre) 25
Hình 1.15 – Cống Láng Thé, dự án Nam Măng Thít, Trà Vinh 26
Hình 1.16 Sơ đồ cửa với chốt cửa của Nhà máy 276 (Trần Tuấn Bửu) 27
Hình 1.17 Sơ đồ bố trí cửa van phụ trên cửa van chính (Trương Đình Dụ) 28
Hình 2.1: Bản đồ hệ thống thủy lợi Gò Công, Tiền Giang [7] 31
4
Hình 2.2: Tuyến đê biển Gò Công 39
Hình 2.3: Hình ảnh thiếu nước tưới tại Gò Công 44
Hình 2.4: Bơm chuyền tại kênh Chợ Gạo ngày 12/3/2013 45
47
Hình 3.1: Chính diện cống Xuân Hòa (Nhìn từ phía sông) 47
Hình 3.2: Chi tiết cửa van tự động cống Xuân Hòa 48
Hình 3.3: Sơ họa mô phỏng quá trình mở cửa lấy nước mùa khô 49
Hình 3.4: Sơ họa mô phỏng quá trình mở cửa tiêu úng mùa mưa 50
Hình 3.5: Dòng chảy qua lỗ 52

Hình 3.6: Sơ đồ tính thể hiện khả năng lấy nước bổ sung của cống Xuân Hòa 54
Hình 3.7: Biểu đồ mực nước và độ mặn thực đo tháng 2/2013 tại cống Xuân Hòa.55
55
Hình 3.8: Biểu đồ mực nước và độ mặn thực đo tháng 3/2013 tại cống Xuân Hòa.55
Hình 3.9: Biểu đồ mực nước và độ mặn thực đo tháng 4/2013 tại cống Xuân Hòa.55
Hình 3.10: Cửa A1 cống Xuân Hòa đang vận hành lấy nước ngày 07/4/2013 56
Hình 3.11: Biểu đồ quan hệ MNĐ~MNS~S ngày 01/3/2013 57
Hình 3.12: Khả năng lấy nước bổ sung ngày 01/3/2013 58
Hình 3.13: Vị trí bố trí cửa con trên cửa mẹ 63
Hình 3.14: Sơ đồ hoạt động của cửa cải tiến 64
Hình 3.15: Sơ đồ kết cấu cửa van mẹ sau khi cải tiến 66
Hình 3.16: Sơ đồ áp lực nước phía đồng 67
Hình 3.17: Sơ đồ áp lực nước phía sông 67
Hình 3.18: Nội lực max cửa van mẹ 67
Hình 3.19: Lực cắt trên dầm cửa mẹ 68
5
Hình 3.20: Moment trên dầm cửa mẹ 68
Hình 3.21: Phản lực tại cụm cối trên 68
Hình 3.22: Phản lực tại cụm cối dưới 68
Hình 3.23: Sơ đồ xác định tổng áp lực nước 71
71
Hình 3.24: Sơ đồ xác định áp lực nước tác dụng lên cửa nhỏ 71
72
Hình 3.25: Sơ đồ xác định áp lực nước tác dụng lên cửa nhỏ 72
Hình 3.26: Sơ đồ tính dầm phụ 74
6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Nhiệt độ, độ ẩm không khí và bốc hơi bình quân hàng tháng 32
Bảng2.2: Lượng mưa (mm) bình quân các tháng trong năm 34
Bảng2.3: Danh sách các trạm thủy văn tỉnh Tiền Giang và vùng phụ cận 35

Bảng2.4: Sự biến đổi mặn tại cống Xuân Hoà qua năm 2012 – 2013 36
Bảng 2.5: Các kênh trục chính trong hệ thống 40
Bảng 2.6: Các cống chính trong hệ thống 40
Bảng 3.1: Thời gian cống Xuân Hòa đóng ngăn mặn năm 2013 54
STT 54
Tháng 54
Ngày đóng 54
Ngày mở 54
Số ngày 54
1 54
1 54
0 54
2 54
2 54
24/2/2013 54
28/2/2013 54
4 54
3 54
3 54
01/3/2013 54
7
06/3/2013 54
5 54
4 54
10/3/2013 54
12/3/2013 54
2 54
5 54
24/3/2013 54
31/3/2013 54

7 54
6 54
4 54
01/4/2013 54
05/4/2013 54
4 54
7 54
09/4/2013 54
30/4/2013 54
21 54
Tổng cộng 55
43 55
55
55
8
Bảng 3.2: Lượng nước cống Xuân Hòa lấy được đầu năm 2013 (theo chế độ vận
hành hiện tại) 56
Bảng 3.3: Nhu cầu nước khu vực dự án mùa khô năm 2013 56
Bảng 3.4: Số liệu mực nước và độ mặn quan trắc tại cống Xuân Hòa 01/3/2013 57
Bảng 3.5: Lượng nước lấy bổ sung vào ngày 01/3/2013 58
Bảng 3.6: Lượng nước lấy bổ sung cống Xuân Hòa mùa khô năm 2013 59
Bảng 3.7: Quy trình vận hành cống Xuân Hòa 60
Bảng 3.8: Mực nước max, min tại cống Xuân Hòa mùa khô năm 2013 61
Bảng 3.9: Bảng lựa chọn chiều cao lỗ cửa con hợp lý 61
Bảng 3.10: Ứng suất cho phép đối với liên kết hàn 65
Bảng 3.11: Ứng suất cho phép của kết cấu thép 65
Bảng 3.12: Khả năng lấy thêm nước của cửa van cải tiến 75
Bảng 3.11: Bảng tính lợi nhuận thu được trước và sau khi cải tiến cửa van vụ Đông
Xuân 2013 76
Bảng 3.12: Lợi nhuận thực thu được qua các năm của việc cải tiến cửa van 76

Bảng 3.13 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế ( NPW và B/C) 77
Bảng 3.14: Trạm quan trắc tự động và thông số đo 80
9
PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. Tên đề tài.
“Nghiên cứu cải tiến cửa van cống Xuân Hòa để tăng cường lấy nước tưới
cho dự án thủy lợi Gò Công, tỉnh Tiền Giang”.
2. Tính cấp thiết của đề tài
Vùng ngọt hoá Gò Công nằm phía Đông tỉnh Tiền Giang, có diện tích tự
nhiên khoảng 54.400 ha, trong đó diện tích canh tác là 37.500 ha, với dân số
khoảng 480.000 người [7]. Đây là vùng tưới tiêu chịu ảnh hưởng của triều biển
Đông với chế độ bán nhật triều, biên độ triều cao nhất có thể đạt +3,5 m. Phạm
vi vùng ngọt hóa Gò Công được giới hạn bởi biển Đông, phía Tây là kênh Chợ
Gạo, phía Bắc là sông Vàm Cỏ và phía Nam là sông Cửa Tiểu. Với mục tiêu
ngăn nước mặn xâm nhập, dẫn ngọt tưới cho toàn khu vực, cải thiện tiêu úng xổ
phèn kết hợp cung cấp nước sinh hoạt và cải tạo môi trường, dự án ngọt hóa Gò
Công đã được đầu tư xây dựng nhằm giải quyết nhiệm vụ ngăn mặn, tiêu úng
và tạo nguồn ngọt. Dự án đã xây dựng trên 69 cống có khẩu độ từ 1,5 m trở lên
với kết cấu cửa van phẳng tự động đóng mở theo triều. Trong đó cống Xuân
Hòa là công trình lấy nước chính phục vụ cho toàn dự án, giữ vai trò chủ lực
trong việc dẫn ngọt, ngăn không cho mặn xâm nhập sâu vào nội đồng.
Tuy nhiên, việc vận hành mở cống Xuân Hòa còn một số tồn tại chính
trong vận hành cửa cống như chưa bảo đảm mức tưới cho toàn hệ thống ngọt
hóa. Nếu mở cửa van hai chiều để lợi dụng thủy triều nâng mực nước nội đồng
lên cao thì nước mặn sẽ xâm nhập sâu vào hệ thống tưới, ảnh hưởng trực tiếp
đến sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt của nhân dân trong khu vực dự án. Theo
thiết kế ứng với tần suất tưới 75%, mỗi năm có 2 tháng cống không lấy được
ngọt là tháng 4 và tháng 5. Trong thực tế vận hành do không chắc chắn về khả
năng lấy nước ngọt nên thậm chí cửa cống bị đóng nhiều kể cả khi nước ngoài
sông không mặn dẫn đến lãng phí nguồn nước ngọt. Đây cũng là khiếm khuyết

chung của các loại cửa van tự động đóng mở.
10
Do vậy hướng nghiên cứu cải tiến kết cấu cửa van tự động cống Xuân
Hòa có thể đóng mở cưỡng bức khi cần thiết để ngăn triều, lấy nước ngọt, tạo
điều kiện thuận tiện và chủ động hơn trong công tác quản lý vận hành và khai
thác, góp phần nâng cao hiệu quả công trình là một nhiệm vụ cần thiết. Đây là
đề tài nghiên cứu cơ bản và có tính cấp thiết. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ
là cơ sở khoa học nhằm phục vụ thiết kế cải tiến cho các công trình cống nói
chung ở khu vực ngọt hóa Gò Công, tiến đến mở rộng ra cho các cống ở
ĐBSCL có điều kiện tương tự.
3. Mục đích của đề tài và Phạm vi nghiên cứu
3.1 Mục đích:
Trên cơ sở nghiên cứu quá trình thay đổi chất lượng nước, độ mặn tại
cống Xuân Hòa, tính toán nhu cầu và khả năng lấy nước tưới bổ sung, đề xuất
giải pháp cải tiến cửa van tự động hiện nay tại công trình để có thể vận hành
gạn triều lấy thêm nước ngọt, tăng cường khả năng lấy nước tưới cho dự án
ngọt hóa Gò Công tỉnh Tiền Giang.
3.2 Phạm vi nghiên cứu:
Phạm vi nghiên cứu của đề tài giới hạn tại vị trí cống Xuân Hòa thuộc dự
án Ngọt hóa hệ thống thủy lợi Gò Công, tỉnh Tiền Giang. Các số liệu phục vụ
tính toán được lấy từ số liệu quan trắc thực tế trong mùa khô năm 2012 – 2013
trước và sau cống Xuân Hòa.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận
Nhiệm vụ của đề tài là tính toán khả năng lấy nước và đề xuất giải pháp cải
tiến cửa van tự động của cống Xuân Hòa là nguồn cấp nước chính vùng dự án Ngọt
hóa Gò Công, chịu tác động bởi các điều kiện phức tạp (tự nhiên, con người). Vì
vậy, đề tài đã áp dụng cách tiếp cận chính như sau:
 Kế thừa/ ứng dụng những kiến thức khoa học, công nghệ về các giải pháp
xây dựng kết cấu cửa van cống ngăn triều ở trong và ngoài nước.

11
 Tiếp cận hệ thống (từ tổng thể đến chi tiết): Xem xét cống Xuân Hòa trong
tổng thể vùng dự án Ngọt hóa Gò Công.
 Tiếp cận thực tiễn vùng nghiên cứu: Khả năng lấy nước trong mùa khô,
phương pháp vận hành cống Xuân Hòa.
 Tiếp cận đa mục tiêu và nguyên lý phát triển bền vững: Giải pháp cải tiến
cửa van cống Xuân Hòa được xem xét theo hướng phát triển bền vững và
sử dụng đa mục tiêu của vùng ngọt hóa Gò Công.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu chính và kỹ thuật sẽ được sử dụng trong đề tài
này bao gồm:
 Phương pháp kế thừa: Kế thừa tài liệu của các đề tài, dự án về các giải
pháp xây dựng cửa van cống ngăn triều của Việt Nam, cụ thể các công
trình đã ứng dụng tại đồng bằng sông Cửu Long.
 Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu: Điều tra dân
sinh, kinh tế - xã hội, lấy ý kiến của cộng đồng và các cơ quan hữu quan
quản lý vùng dự án Ngọt hóa Gò Công;
 Phương pháp mô hình mô phỏng (mô hình toán, thống kê, dự báo): Sử
dụng phần mềm tính toán khả năng lấy nước, kết cấu cửa van cho vùng
dự án Ngọt hóa Gò Công.
12
PHẦN II: NỘI DUNG LUẬN VĂN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về kết cấu cửa van các công trình ngăn triều trên thế giới [5]
Trong công trình ngăn triều ở nước ngoài, đã có rất nhiều các nghiên cứu về
loại hình cửa van. Kết quả nghiên cứu đã cho ra đời các loại hình cửa van đa dạng
về kết cấu và kiểu dáng, có những đặc tính kỹ thuật phức tạp phù hợp với từng vùng
địa lý và tiêu chí của công trình. Ngoài vấn đề đảm bảo kết cấu chịu lực, hình thức
cửa van còn phải phù hợp với đặc điểm, mục tiêu và nhiệm vụ của công trình. Bên
cạnh đó hệ thống thiết bị đóng mở cửa van phải đảm bảo tuyệt đối an toàn trong quá

trình vận hành khai thác.
Trên cơ sở đó, các nhà nghiên cứu đã đề xuất và ứng dụng nhiều loại hình
cửa van khác nhau, mỗi loại có một đặc điểm và khả năng đáp ứng mục tiêu, nhiệm
vụ công trình khác nhau.
1.1.1 Cửa van cung trục đứng (Vertical axis sector gates)
Cửa van cung trục đứng có kết cấu phần động với mặt cắt ngang dạng hình
cung. Khi hoạt động, cửa quay quanh trục thẳng đứng đi qua tâm cối quay. Loại cửa
van này có hạn chế là mặt bằng bố trí cửa rất lớn và thường chỉ bố trí cho công trình
có một khoang thông nước.
Cửa van loại này đã được ứng dụng ở một số công trình như cống Maeslant
thuộc dự án Delta – Hà Lan gồm 2 cửa van cung trục đứng, có bán kính cửa van
240m. Theo Wikipedia, đây là kết cấu động lớn nhất hành tinh, được xây dựng như
một lá chắn bảo vệ thành phố Rotterdam của Hà Lan trước tác động từ thiên tai.
Công trình gồm hai cánh cửa hình quạt, chắn trọn tuyến luồng tàu có chiều
dài gần 300m, rộng 210m và chiều cao 22m; trọng lượng gần 5.500 tấn. Từ 1997
đến nay, tại đây chưa bị nước ngập đe dọa. Tuy nhiên, mỗi năm một lần cửa van
được vận hành đóng mở để kiểm tra tất cả hệ thống và tính nhịp nhàng các quy trình
công nghệ.
13
Cửa van làm việc theo nguyên lý tàu ngầm; trong điều kiện yên bình, chúng
nằm trong khoang hầm khô ráo; 8 giờ trước khi ngăn sông khoang hầm được mở ra
nạp đầy nước; sau 15 phút cửa van đã ở tình trạng ngập nước; 4 giờ trước khi ngăn
sông, Trung tâm điều hành cảng sẽ ra lệnh dừng lưu thông tàu thuyền; 2 giờ trước
khi đóng cửa, tín hiệu giao thông thủy sẽ bật sang màu đỏ và cửa van bắt đầu di
chuyển đến vị trí giữa sông. Thời gian đưa cửa van từ khoang hầm ra đến giữa sông
mất khoảng 15 phút. Sau khi hai cửa van gặp nhau, các khoang của chúng được nạp
đầy nước và được hạ xuống đáy sông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân.
Mở cửa van được thực hiện theo quy trình ngược lại. Sau khi mối đe dọa từ
bão đã qua, nước ở các khoang được đẩy ra, cửa van nổi lên và di chuyển theo
đường cong về vị trí ban đầu của mình. Toàn bộ quá trình này được giám sát và

điều khiển bởi hệ thống B.O.S (hệ thống trợ giúp và ra quyết định). Hệ thống này tự
động thu thập dữ liệu, tiến hành mô phỏng tình huống trên máy tính và đưa ra quyết
định.
Hình 1.1 – Cửa van công trình Maeslant (Hà Lan)
Cùng loại kết cấu cửa van như công trình Maeslant là công trình ngăn triều
St. Petersburg – Nga có khẩu độ thoát nước 200m với hai cửa van cung trục đứng
bán kính 126m. Nhiệm vụ chính của công trình: Bảo vệ thành phố Saint-Petersburg
khỏi ngập lụt do triều cường, tạo tuyến giao thông bộ qua vịnh Phần Lan như là một
phần đường vành đai bao quanh thành phố, khả năng cải thiện dần chế độ thủy văn
và môi trường vùng cửa sông Neva.
14
Hình 1.2 – Cửa van công trình St.Peterburg
Hình 1.3 – Mặt cắt thiết kế của công trình St.Peterburg
15
1.1.2 Cửa van lưỡi trai (Visor gates)
Cửa van lưỡi trai là loại cửa van có hình dạng bán trụ, cánh cửa liên kết cối
bản lên hai trụ pin của công trình. Trong quá trình hoạt động, cửa van quay quanh
cối bản lề, khi không ngăn giữ nước cửa quay lên, khi ngăn giữ nước cửa quay
xuống.
Loại kết cấu cửa van này có khả năng chịu lực lớn, khi cửa mở có thể cho tàu
thuyền di chuyển qua công trình, lực nâng hạ cửa van cổng có lợi về lực do quá
trình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọng lượng cửa
truyền lên cối quay. Khi cửa kéo hết hành trình thì trọng lượng cửa van gây ảnh
hưởng lên lực kéo càng giảm. Quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng
và thuận tiện khi cửa van quay lên trên khỏi mặt nước. Tuy nhiên loại cửa này có
hạn chế là cần khoảng không gian trụ pin lớn, phần tiếp xúc ở đáy của cửa van cổng
với công trình theo một cung tròn cho nên việc bố trí kết cấu bản đáy công trình
phức tạp.
Loại cửa van này đã ứng dụng trong các công trình tiêu biểu như Công trình
ngăn sông Rhine – Hà Lan (2 khoang cửa rộng 54 m), đập AJi – Nhật Bản (công

trình được xây dựng để phòng chống lũ cho thành phố Osaka, cửa van được thiết kế
với khẩu độ rộng 57 m).
Hình 1.4 – Cửa van lưỡi trai tại công trình ngăn sông Rhine, Hà Lan [5]
16
Hình 1.5 – Công trình ngăn sông Aji, Nhật Bản
1.1.3 Cửa van phẳng kéo đứng (Lift Gates)
Đây là kết cấu cửa van dạng dàn bản chắn, 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.
Loại cửa van này có độ ổn định cao trong quá trình vận hành. Kết cấu cửa là
một tổ hợp kết cấu dàn nên giảm được trọng lượng cửa van, thiết bị đóng mở đơn
giản, lợi về lực đóng mở, quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng và
thuận tiện khi cửa van được kéo lên khỏi mặt nước. Hạn chế của cửa loại này là khi
nâng ảnh hưởng tới không gian của công trình. Mộ nhược điểm khác là do bản mặt
cửa lớn, khi kéo lên sẽ chắn gió gây ra lực tác dụng lên công trình, đặc biệt khi có
gió bão.
Ở Hà Lan, loại cửa này đã ứng dụng vào trong các công trình ngăn sông, tiêu
biểu là đập Hartel (01 khoang cửa rộng 49,3 m và 01 khoang cửa rộng 98 m), đập
chắn sóng Hollandse Ijsel (01 khoang cửa rộng 96 m), cống Beernem – Bỉ (Cửa cao
8,05m và rộng 17,9m).
17
Hình 1.6 – Công trình ngăn triều Hartelkanal [11]
Ở Nhật Bản, cống Kamihirai (4 cửa rộng 30m, trong đó 2 cửa cao 9,2m và 2
cửa còn lại cao 9.5m) và cống Shinanogawa (3 cửa van, mỗi cửa rộng 30m cao
24.5m) cũng được áp dụng cửa van này.
Hình 1.7 – Cửa van phẳng kéo đứng tại cống Kamihirai – Nhật Bản
18
1.1.4 Cửa van cung (Radial gates)
Hình 1.8 – Cửa van cung
Mặt cắt ngang cửa van cung có dạng

hình cung tròn, tâm cung là tâm quay
của cửa, phần chắn nước là tổ hợp bản
mặt lắp ghép lên các kết cấu dầm,
thông qua kết cấu dàn càng truyền lực
lên trụ pin thông qua cối quay. Với
cửa van có khẩu độ lớn thì để đảm bảo
điều kiện ổn định và an toàn trong quá
trình làm việc của cửa van thì ngoài 2
càng van 2 đầu còn có một số càng
van trung gian ở giữa
Cửa này cung có khả năng chịu lực lớn. Lực nâng hạ cửa van cung có lợi về
lực vì quá trình cửa van đóng mở quay quanh cối bản lề cho nên một phần trọng
lượng cửa truyền lên cối quay, hơn nữa nhờ bản mặt hình cung cho nên có thể lợi
dụng sức nước để giảm lực nâng cửa van, kết cấu cửa van không quá phức tạp cho
nên khả năng chế tạo và lắp đặt có thể thực hiện được dễ dàng. Quá trình bảo dưỡng
cửa van được thực hiện đơn giản và thuận tiện khi cửa van quay lên trên khỏi mặt
nước. Tuy nhiên hạn chế của cửa van loại này là khi mở quay lên trên chiếm một
khoảng không gian của công trình và tạo thành một tấm chắn gió gây ra lực tác
dụng lên công trình.
Loại cửa này đã nghiên cứu ứng dụng cho một số công trình, tiêu biểu là
cống Haringvliet – Hà Lan (17 khoang bố trí 02 lớp cửa rộng 56m), Đập Upper
Meuse – Bỉ, công trình ngăn triều Fox Point, Mỹ.
19
Hình 1.9 Cửa van cung tại công trình Fox Point – USA [11]
20
Công trình ngăn triều Fox Point tại Mỹ được xây dựng từ năm 1960-1966.
Các khoang cửa rộng 12m được lắp đặt các cửa van cung nặng khoảng 53 tấn. Với
tĩnh không khi cửa nâng lên chỉ 7,5m nên chỉ những thuyền nhỏ có thể qua lại. Cửa
được vận hành bằng tời điện với tốc độ 45cm/phút vì vậy cửa có thể đóng hoàn toàn
trong thời gian 30 phút.

1.1.5 Cửa trụ xoay (Segment gates)
Cửa trụ xoay là loại kết cấu cửa van bằng thép gồm phần chặn nước là một
phần hình trụ tròn quanh trục nằm ngang gắn trên hai trụ pin. Cửa có thể quay
quanh trục nằm ngang trong phạm vi 180 độ và làm việc tại 5 vị trí khác nhau: (a)
thân cửa cửa nằm ngang sử dụng khi cần thông thuyền, (b) bản mặt cửa nghiêng
450 sử dụng khi chắn sang và ngăn triều thấp, (c) bản mặt nghiêng 900 sử dụng khi
ngăn triều và chắn sóng ngăn triều trung bình, (d) bản mặt cửa nghiêng 1350 sử
dụng khi ngăn sóng cao và sửa chữa bảo dưỡng cửa, (e) bản mặt nghiêng 1800 dùng
khi sửa chữa, bảo dưỡng mà vẫn đảm bảo cho các tàu cỡ nhỏ đi qua.
Cửa van trụ xoay khẩu độ lớn có góc quay làm việc lớn nên cửa đáp ứng
được hầu hết các yêu cầu của công trình mà các loại cửa khác không thể làm đươc.
Kết cấu cửa cứng và ổn định, không giới hạn chiều cao thông thuyền. Có thể mở
rộng khẩu độ cống lên đến 60m hoặc hơn nữa.
Cửa trụ xoay đã được các nước nghiên cứu và ứng dụng nhiều. Tại Anh,
công trình tiêu biểu là công trình ngăn sông Thames có tuổi hơn một trăm năm.
Công trình gồm 4 khoang cửa trụ xoay rộng 61m, hai khoang cửa trụ xoay rộng
31.5m và 4 khoang cửa cung rộng 31,5m được hoàn thành năm 1982. Các cửa van
có thể vận hành đóng trong thời gian 1h. Cống không sử dụng phai để bảo dưỡng
mà được điều khiển quay ngược lên phía trên nhờ cơ cấu 4 khâu cơ khí.
21
Hình 1.10: Cửa trụ xoay và chu trình hoạt động tại công trình sông Thames - Anh
Tại Đức, công trình ngăn sông Emssperrwerk cũng được áp dụng công nghệ
cửa van trụ xoay. Công trình gồm một cửa van trụ xoay rộng 60m, một cửa cung
rộng 50m và 5 cửa phẳng rộng từ 50-62,5m được hoàn thành năm 2002). Cửa
Segment có bán kính 12m. Khi cần kiểm tra và bảo dưỡng cửa quay đưa phần
segment lên khỏi mặt nước. Cửa van cung khi mở có thể nâng lên tạo tĩnh không
7,35m. Cả hai cửa đều được vận hành bằng xilanh thủy lực. Các cửa không thông
thuyền rộng 50-62m được lắp đặt cửa van kéo thẳng lên (lift gate). Toàn bộ các cửa
có thể được đóng trong thời gian 30 phút.
22

Hình 1.11 – Công trình ngăn sông Ems, Đức
Từ những công trình giới thiệu ở trên cho thấy, nhiều nước trên thế giới đã
tiến hành nghiên cứu, triển khai xây dựng các công trình ngăn triều trước chúng ta
hàng thập kỷ. Một phần do đặc điểm tự nhiên (hạn hán, xâm nhập mặn, thiên tai
nặng nề), định hướng chiến lược phát triển kinh tế - xã hội nhưng điều quan trọng
hơn là tiềm lực kinh tế, trang thiết bị và trình độ khoa học của các nước phát triển.
Tuy mỗi công trình được xây dựng có mục tiêu, nhiệm vụ, kiểu dáng, hình
dạng khác nhau nhưng tất cả đều để lại những dấu ấn đặc biệt về mặt kỹ thuật, công
nghệ và có chung những đặc điểm chính như sau:
 Công trình được thiết kế với công năng sử dụng theo hướng đa mục tiêu
nhất là kết hợp giữa nhiệm vụ thủy lợi, giao thông và du lịch.
 Cửa van các công trình đều có thể đóng mở chủ động thông qua hệ thống
điều khiển vận hành hiện đại, thời gian đóng mở nhanh.
 Quá trình bảo dưỡng cửa van được thực hiện dễ dàng và thuận tiện.
Đây thật sự là những thành quả quý báu mà chúng ta có thể học tập nguyên
lý công nghệ thiết kế và thi công (chế tạo các cấu kiện, kín nước, vận hành bảo
dưỡng, ) để nghiên cứu ứng dụng cho các công trình ngăn triều ở ĐBSCL. Tuy