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

0TLỜI CẢM ƠN0T i
0TBẢN CAM KẾT0T i
0TMỤC LỤC0T i
0TDANH MỤC BẢNG BIỂU0T iv
0TDANH MỤC HÌNH VẼ0T v
0TMỞ ĐẦU0T 1

0TCHƯƠNG I- TỔNG QUAN0T 3
0T1.1. Tổng quan về tính hình ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh0T 3
0T1.1.1. Nguyên nhân gây ngập úng.0T 3
0T1.1.2. Giải pháp chống ngập úng cho thành phố Hồ Chí Minh.0T 3
0T1.1.3. Hiện trạng ngập úng khu vực thành phố Hồ Chí Minh0T 3
0T1.2. Tổng quan các loại cửa van trong nước và trên thế giới0T 6
0T1.2.1. Tổng quan các loại cửa van trong nước đã nghiên cứu và ứng dụng0T 6

0T1.2.2. Tổng quan các loại cửa van trên thế giới.0T 9
0T1.2.3. Đánh giá chung về cửa van trong nước và trên thế giới0T 15
0T1.2.4. Phân tích đặc điểm, nhiệm vụ và yêu cầu ứng dụng cửa van trong công trình
chống ngập thành phố Hồ Chí Minh.
0T 16
0T1.3. Lựa chọn loại cửa van cho công trình công trình chống ngậpúng khu vực
thành phố Hồ Chí Minh.
0T 19
0T1.3.1. Ưu nhược điểm của loại cửa van kéo đứng.0T 20
0T1.3.2. Ưu nhược điểm của loại cửa van cung chìm.0T 21
0T1.4. Kết luận.0T 21

0TCHƯƠNG II- NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỬA VAN CUNG
CHÌM
0T 23
0T2.1. Giới thiệu chung về cửa van cung chìm.0T 23


0T2.1.1. Khái niệm về cửa van cung chìm0T 23
0T2.1.2. Phạm vi ứng dụng và phân loại:0T 23
0T2.1.3. Các bộ phận chính0T 24
0T2.1.4. Nguyên lý hoạt động:0T 26
0T2.1.5. Ưu nhược điểm.0T 27
0T2.1.6. Tính mới công nghệ.0T 28
0T2.2. Tính toán thiết kế cửa van cung chìm.0T 29
0T2.2.1. Xác định các thông số cơ bản cửa van cung chìm0T 29
0T2.2.2. Các lực có thể tác dụng vào cửa van cung chìm.0T 30
0T2.2.3. Tổ hợp tải trọng.0T 35
0T2.2.4. Phương pháp tính toán thiết kế cửa van cung chìm0T 36
0T2.2.5. Bố trí kết cấu0T 38

0T2.2.6. Tính toán các cấu kiện của bộ phận cửa van.0T 40
0T2.2.7. Bố trí cối cửa van trên công trình0T 44
0T2.2.8. Vị trí xilanh vận hành cửa0T 44
0T2.2.9. Kết luận rút ra từ tính toán thiết kế cửa van cung chìm0T 46
0T2.2.10. Nghiên cứu điều khiển, kín nước, cối quay, khóa cửa van cung chìm.0T 47
0T2.3. Lắp đặt cửa van cửa cung chìm.0T 47
0T2.3.1. Quy trình lắp cửa van cung chìm0T 47
0T2.3.2. Phương án lắp đặt bằng xà lan và cần cẩu siêu trọng.0T 48
0T2.3.3. Phương án lắp đặt bằng giá.0T 50

0TCHƯƠNG III- NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ TỔNG THỂ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT
KẾ CỬA VAN CUNG CHÌM ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH CỐNG TÂN
THUẬN
0T 51
0T3.1. Giới thiệu loại kết cấu cửa van cung chìm.0T 51
0T3.1.1. Những ưu điểm cơ bản của cửa van cung chìm.0T 51
0T3.1.2. Kiến nghị ứng dụng cho cửa van kiểu mới cung chìm.0T 52
0T3.2. Giới thiệu chung về công trình cống Tân Thuận.0T 52
0T3.2.1. Vị trí địa lý, điều kiện địa hình, địa mạo.0T 52


0T3.2.2. Địa chất công trình, địa động học, địa chất thủy văn:0T 53
0T3.2.3. Điều kiện sông ngòi, điều kiện khí tượng, thủy văn:0T 53
0T3.3. Tính toán thiết kế cửa van cung chìm cho công trình cống Tân Thuận.0T 55
0T3.3.1. Sơ đồ kết cấu cửa van cung dạng giàn.0T 55
0T3.3.2. Bố trí cửa van cung trên công trình.0T 55
0T3.3.3. Các thông số tính toán.0T 57
0T3.3.4. Mô tả tóm tắt cửa van.0T 57
0T3.3.5. Xác định các thông số và kết cấu cửa van cung.0T 59
0T3.3.6. Tính toán xác định và kiểm tra các chi tiết cửa van cung chìm.0T 65

0TKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ0T 79
0TTÀI LIỆU THAM KHẢO0T 81
0TPHỤ LỤC BẢN VẼ0T 82




DANH MỤC BẢNG BIỂU

0TBảng 1-1.0T 0TDanh mục các cống lớn trên tuyến đê bao dự kiến đầu tư xây dựng0T 5
0TBảng 1-2.0T 0TCửa van kéo đứng một số công trình trên thế giới0T 9
0TBảng 3-1.0T 0TBảng nội lực giàn cửa van kéo đứng.0T 69




DANH MỤC HÌNH VẼ

0THình 1-1.0T 0TCống đập Thảo Long-Huế0T 6
0THình 1-2.0T 0TCống bình triệu – thành phố Hồ Chí Minh0T 6
0THình 1-3.0T 0TCống Tân Đệ-Thái Bình0T 7
0THình 1-4.0T 0TCống Đồng Quan-Hà Nội0T 7
0THình 1-5.0T 0TCống Liên Mạc có 3 khoang B= 10 m0T 7
0THình 1-6.0T 0TCống Đa Độ-Hải Phòng0T 8
0THình 1-7.0T 0TCống Đò Điểm ngăn mặn0T 8
0THình 1-8.0T 0TCửa van trụ quay đập đáy0T 8
0THình 1-9.0T 0TĐập ba ra Đô Lương0T 8
0THình 1-10.0T 0T(Spijkenisse, Netherlands, 1996)0T 10
0THình 1-11.0T 0TCửa van 80m tại Công trình ngăn triều Ravenswaay0T 11
0THình 1-12.0T 0TCông trình ngăn triều Krimpen và Bố trí cửa van 80m0T 11

0THình 1-13.0T 0T(Hellevoetsluis, The Netherlands, 1970)0T 12
0THình 1-14.0T 0TEms river, Germany0T 13
0THình 1-15.0T 0TCống trình sông Thame0T 13
0THình 1-16.0T 0TLondon, United Kingdom0T 13
0THình 1-17.0T 0THoek van Holland, Netherlands, 19970T 14
0THình 1-18.0T 0TCửa van hình quạt có khoang nổi công trình ngăn triều St. Peterburg.0T 14
0THình 1-19.0T 0TMô hình cửa van hình quạt xây dựng tại công trình Harvey0T 15
0THình 1-20.0T 0TPhối cảnh cửa van kéo đứng một khoang.0T 20
0THình 1-21.0T 0TPhối cảnh cửa van cung chìm một khoang.0T 21
0THình 2-1.0T 0TCửa van cung chìm0T 23
0THình 2-2.0T 0TCác dạng kết cấu càng van0T 24
0THình 2-3.0T 0TKết cấu cối bản lề cửa van cung chìm0T 26
0THình 2-4.0T 0TMô hình cửa van cung chìm hai khoang0T 27
0THình 2-5.0T 0TMô hình cửa van cung chìm một khoang0T 27
0THình 2-6.0T 0TCắt ngang kết cấu cống bố trí cửa van cung chìm0T 27


0THình 2-7.0T 0TCách tìm chiều rộng cống tối ưu0T 30
0THình 2-8.0T 0TBiểu đồ áp lực thuỷ tĩnh0T 32
0THình 2-9.0T 0TSơ đồ xác định vị trí dầm chính ngang theo áp lực nước0T 39
0THình 2-10.0T 0TNhịp tính toán của dầm chính.0T 40
0THình 2-11.0T 0TSơ đồ tính toán kiểm tra giàn0T 43
0THình 2-12.0T 0TBố trí vị trí cối quay0T 44
0THình 2-13.0T 0TVị trí điểm gắn silanh0T 46
0THình 2-14.0T 0TDi chuyển cửa van bằng xà lan tới vị trí lắp đặt0T 49
0THình 2-15.0T 0TLắp cửa vào vị trí thiết kế.0T 50
0THình 2-16.0T 0TLắp đặt bằng giá long môn.0T 50
0THình 3-1.0T 0TVùng tuyến dự kiến xây dựng công trình (Google Earth)0T 52
0THình 3-2.0T 0TBản đồ kênh rạch vùng dự án (Google earth)0T 54
0THình 3-3.0T 0TMô tả kết cấu cửa van cung chìm dạng giàn0T 55

0THình 3-4.0T 0TCắt ngang cống bố trí cửa van cung chìm0T 56
0THình 3-5.0T 0TMặt bằng cống bố trí cửa van cung chìm0T 56
0THình 3-6.0T 0TMô hình 3D cửa bố trí cửa van cung chìm0T 57
0THình 3-7.0T 0TÁp lực nước tác dụng lên cửa van0T 60
0THình 3-8.0T 0TMô hình tính toán cửa van.0T 60
0THình 3-9.0T 0TSơ đồ xác định lực tác dụng lên cửa van cung.0T 63
0THình 3-10.0T 0TÁp lực nước thượng lưu và hạ lưu lên cửa van0T 63
0THình 3-11.0T 0TVị trí dầm chính0T 64
0THình 3-12.0T 0TBố trí dầm ngang0T 65
0THình 3-13.0T 0TNội lực M11 và M22 trên bản mặt cửa van.0T 65
0THình 3-14.0T 0TSơ đồ tính toán kiểm tra của giàn0T 68
0THình 3-15.0T 0TSơ đồ tính toán kiểm tra của giàn cửa cung0T 75
0THình 3-16.0T 0TSơ đồ tính toán kiểm tra của giàn đứng.0T 78

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 phả
i 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
STT

Tên công trình
Quy mô
Hình thức
vận hành
Chủ đầu tư
dự kiến
Bề rộng
(m)
Cao
trình đáy
(m)
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
6
Cống (Âu thuyền)
Mương Chuối
60 -6.0 Tự động
Bộ Nông
nghiệp và
PTNT
120 -10.0 Có điều khiển
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
10
Cống (Âu thuyền)
Thủ Bộ
80
-4.0
Tự động
Bộ Nông
nghiệp và
PTNT
120 -8.0 Có điều khiển
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.
0B
Cống đập Thảo Long-
Huế
Hình 1-2.
1B
Cống bình triệu – thành phố
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.
2B
Cống Tân Đệ-Thái Bình
Hình 1-4.
3B
Cống Đồng Quan-Hà Nội



Hình 1-5.
4B
Cống Liên Mạc có 3 khoang B= 10 m
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.

Hình 1-6.
5B
Cống Đa Độ-Hải Phòng
Hình 1-7.
6B
Cống Đò Điểm ngăn mặn
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.
7B
Cửa van trụ quay đập đáy
Hình 1-9.
8B
Đập ba ra Đô Lương
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
khoang cửa
(m)
Chiều
cao cửa
(m)
Mực nước
trước cửa
(m)
Chênh
lệch cột
nước
(m)
Ghi chú
Cống ngăn lũ
Ravenswaay, Hà
lan
80
11,6
7,4
4,5
01 cửa kéo

đứngvà âu tàu
Cống ngăn triều
Krimpen, Hà lan
80
11,5
6,5
5,0
2 cửa kéo
đứngtrên cùng
1 cử
a 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.
13


Hình 1-14. Ems river, Germany
1.2.2.3. Cửa van hình quạt trục ngang:
Cửa van hình quạt trục ngang được nối bản lề phía hạ lưu với một tấm mặt cửa
van ở hai bên phía trên. Cửa van khi hoạt động quay trong một mặt phẳng thẳng
đứng xung quanh một trục ngang.
Dạng kết cấu cửa này được áp dụng ở một số công trình trên thế giới:
Công trình đập sông Thames: Công trình xây dựng với quy mô lớn, đập chắn
kéo dài tới 520m, công trình sử dụng 04 cửa van quạt nâng với kích nước cửa có
nhịp rộng 61m và cao 20m. Nhiệm vụ của công trình là bảo vệ Luân Đôn khỏi lũ
sông Thames

Hình 1-15.
9B
Cống trình sông Thame
Hình 1-16.
10B
London, United Kingdom
1.2.2.4. Cửa van cung trục đứng:
Cửa van quạt trục đứng liên kết bản lề đặt tại tâm quay của cung tròn cửa van.
Bản mặt cửa van bố trí ở mặt của cung. Đối với loại cửa van này do áp lực nước có
hướng tác dụng xuyên tâm cho nên các thanh phần lực gây mất ổn định trong quá
14

trình vận hành là rất ít. Đối với kết cấu cửa van dạng này có thể đóng mở với các
mực nước khác nhau.
Dạng kết cấu cửa này được áp dụng ở một số công trình trên thế giới:
Công trình đập Maeslant:Công trình được xây dựng với nhịp cửa van rộng
360m. Cửa van có thể nổi lên trong quá trình di chuyển bằng động cơ di động.

Hình 1-17. Hoek van Holland, Netherlands, 1997
Công trình ngăn triều ST. PETERSBURG, NGA.
Cửa van hình quạt có khoang nổi kiểu như đã xây dựng tại Rotterdam, Hà lan
đã được lựa chọn để xây dựng trên công trình ngăn triều tại St. Peterburg, Nga để
ngăn cách giữa vịnh Neve và Biển Phần Lan. Bề rộng cửa thông tàu tới 200m và
mỗi cửa van hình quạt có bán kính quạt 126m.

Hình 1-18. Cửa van hình quạt có khoang nổi công trình ngăn triều St. Peterburg.
15

Công trình ngăn lũ trên kênh HARVEY, MỸ.

Hình 1-19. Mô hình cửa van hình quạt xây dựng tại công trình Harvey
Công trình ngăn lũ trên kênh Harvey, Louisiana được xây dựng và hòan thành
khoảng năm 2006. Công trình này có nhiệm vụ ngăn nước dâng do bão biển từ
Vịnh Mexico và là một phần của dự án lớn Bờ Tây dự kiến hòan thành vào năm
2016. Công trình gồm 2 cửa hình quạt ngăn kênh rộng 38,1 m với cột nước trên
ngưỡng 8,5m. Cửa cống đóng trong vòng 10 phút
1.2.3. Đánh giá chung về cửa van trong nước và trên thế giới
Qua nghiên cứu tìm hiểu về cửa van trong công trình ngăn sông ở trong nước và
trên thế giới, ta thấy hệ thống cửa van giữ một vai trò vô cùng quan trọng, anh
hưởng trực tiếp tới độ an toàn và hiệu quả của công trình, công trình có vận hành
khai thác tốt là nhờ vào quá trình vận hành cửa van.
Hệ thống cửa van trong công trình vừa làm nhiệm vụ ngăn nước để tích giữ
nước đồng thời có thể sử dụng cửa van để điều tiết nước. Nhờ có hệ thống cửa van
mà công trình được xây dựng với nhiều mục đích khác nhau tương ứng với từng
vùng
Các loại cửa van trong nướctừ 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
16

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 ngập úng 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.
Các loại cửa van lớn của thế giới đã áp dụng cho công trình ngăn sông ở nước
ngoài có ưu điểm chung là có thể làm khẩu độ lớn, tiện cho việc điều khiển xilanh
thủy lực, có thể vận dụng vào điều kiện cụ thể. Các cửa van này đều có thể nghiên
cứu vào điều kiện công trình chống ngập ở thành phố Hồ Chí Minh, nhưng phải
nghiên cứu lựa chọn để phù hợp với kết cấu thủy công đã và đang được nghiên
cứuở nước ta, đặc biệt là vấn đề thi công lắp đặt các cửa van trong điều kiện thực tế
của nước ta hiện nay.

1.2.4. Phân tích đặc điểm, nhiệm vụ và yêu cầu ứng dụng cửa van trong
công trình chống ngập thành phố Hồ Chí Minh.
1.2.4.1. Đặc điểm của van trong công trình chống ngập thành phố Hồ Chí Minh.
Cũng như các công trình thủy lợi ở vùng ven biển khác, công trình chống ngập
ở thành phố Hồ Chí Minh phải có các cửa van để làm nhiệm vụ ngăn triều tháo lũ
và điều tiết mực nước khi cần thiết. Nhưng cửa van trong công trình chống ngậpúng
khu vực thành phố Hồ Chí Minh có những đặc điểm mà hầu như các công trình
thủy lợi khác ở nước ta không có. Đó là:
a). Quy mô cửa van lớn.
Do phải xây dựng các công trình trên các sông rộng hàng trăm mét và sâu tới
20m, như sông Mương Chuối, sông Thủ Bộ , sông Kinh Lộ… nên không thể làm
các khoang cống hẹp 10m như các công trình ở nội đồng mà phải làm các khoang
cống rộng để tiêu thoát nhanh và giao thông thủy, đúng tầm là loại công trình cấp 1,
đã được phê duyệt. Ở đây chiều rộng cửa van hơn 30m, chiều cao có thể lên tới 15m
hay còn lớn hơn. Do vậy trọng lượng cửa van có thể tới 400 tấn. Đối với nước ngoài
quy mô cửa van như vây là chuyện thường tình, nhưng đối với nước ta là vấn đề
đáng lo ngại, nhất là vấn đề chế tạo, vận chuyển và lắp đặt.
b). Cửa van làm việc trong thành phố lớn.
17

Đây là một đặc điểm quan trọng, bởi công trình ở đô thị phải có nét hài hòa với
các công trình đô thị. Tuy cũng là công trình thủy lợi nhưng không thể làm hình
thức như công trình ở đồng ruộng nên phải coi như là công trình kiến trúc trên sông
vùng đô thị.
c). Cửa van làm việc trong điều kiện bán nhật triều:
Cửa van vừa phải chịuáp lực nước từ Biển đông có biên độ lớn; làm việc trong
tình trạng phảiđón nhận các trận lũ từ thượng lưu đổ về và áp lựclượng nướcmưa
trong lưu vực gây ngậpúng.
d). Chế độ việc làm việc của cửa van rất phức tạp.
Nhiệm vụ của cống vừa phải ngăn triều đến một cao trình nào đó, vừa phải đảm

bảo tiêu úng, lại vừa phải tạo được dung tích để chứa nước mưa và vừa kết hợp xả
nước bẩn để chống ô nhiễm cho một số vùng của thành phố. Điều đó có nghĩa là
chế độ làm việc của cửa van rất phức tạp…
1.2.4.2. Phân tích nhiệm vụ của cửa van trong công trình chống ngậpúng khu vực
thành phố Hồ Chí Minh.
Cửa van trong công trình chống ngậpúng khu vực thành phố Hồ Chí Minh có
những nhiệm vụ sau.
a). Điều tiết mức nước triều
Ngăn những con triều cao hơn mặt đất thì không cho xâm nhập vào thành phố.
Tùy thuộc vào địa hình đất của khu vực cống khống chế mà quyết định cắt ngọn
triều ở cao trình nào.
Tạo dung tích chứa nước mưa và nước lũ, về mùa mưa lũ theo dự báo thời tiết,
có thể ngăn không cho triều vào trước cống, kể cả triều thấp nhất nhằm tạo ra dung
tích giữ trử để chứa lượng nước của những trận mưa.
b). Tháo nước lũ và nước mưa.
Khi có mưa và lũ thì phải chọn lúc nước triều thấp hơn để tiêu thoát không gây
ngập úng thành phố, đây là thời kỳ tranh thủ tiêu thoát tối đa để tránh ngập do trùng
pha mưa, lũ và triều cường.
d). Tạo đầu nước để chống ô nhiễm.