Tính cấp thiết của Đề tài
Đập xà lan lần đầu tiên được nghiên cứu thông qua đề tài cấp nhà nước
KC12-10 phần A tập trung vào các giải pháp tiên tiến nhằm tạo nguồn nước cho vùng ven biển Đặc biệt, đề tài nghiên cứu cấp Bộ đang tiếp tục khảo sát sâu hơn về việc ứng dụng đập xà lan trong việc cải thiện nguồn nước tại khu vực này.
Nghiên cứu về đập xà lan di động áp dụng cho vùng triều đã được thực hiện, tiếp theo là dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nước nhằm hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo, thi công và quản lý vận hành đập xà lan di động.
Viện Khoa học Thủy Lợi đã nghiên cứu và ứng dụng thành công đập xà lan di động, một loại công trình ngăn sông mới tại Việt Nam Đập xà lan mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao, chi phí thấp hơn so với công trình truyền thống, ít yêu cầu đền bù giải phóng mặt bằng và có khả năng chuyển đổi vị trí khi quy hoạch thay đổi Với cấu trúc nhẹ và khả năng sản xuất hàng loạt, đập xà lan phù hợp với các vùng đất yếu Nhiều công trình đập xà lan đã được triển khai thực tế, đem lại hiệu quả kinh tế cao Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đang chuẩn bị phê duyệt quy hoạch thủy lợi cho đồng bằng sông Cửu Long với hàng trăm cống đập xà lan sẽ được thực hiện trong những năm tới, chủ yếu đặt trên nền đất sét yếu tự nhiên.
Nền đất yếu có góc ma sát từ 30 đến 50 độ và lực dính theo phương pháp cắt nhanh trực tiếp khoảng 0,03 đến 0,05 kG/cm², dẫn đến sức chịu tải đứng nhỏ Đập xà lan trong các công trình ngăn sông không chỉ chịu tải trọng đứng mà còn phải chịu tải trọng ngang và mô men Khi tính toán ổn định của đập xà lan, các công thức chủ yếu dựa trên TCXDVN.
Nghiên cứu về ổn định đập xà chưa được thực hiện một cách sâu sắc trong các công trình trước đây Điều này cho thấy cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thiết kế và vận hành các công trình thủy lợi Việc nâng cao hiểu biết về ổn định đập xà sẽ góp phần quan trọng trong việc quản lý nguồn nước và bảo vệ môi trường.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -2-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy lan trên nền đất yếu có xét đến tải trọng phức tạp: tải trọng đứng, tải trọng ngang và mô men
Đề tài “Nghiên cứu tính toán ổn định đập xà lan trên nền đất yếu” là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, mang lại giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cao.
Mục đích của Đề tài
- Nghiên cứu tính toán ổn định đập xà lan trên nền đất yếu,
- Đề xuất giải pháp xử lý tiếp giáp đáy đập xà lan và đất nền.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Tiếp cận thông tin về các công trình ngăn sông có thể thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp qua các tổ chức khoa học, cá nhân, và phương tiện truyền thông Qua việc nghiên cứu các kết quả từ các công trình trong và ngoài nước, chúng tôi đã thu thập và phân tích tài liệu liên quan, đồng thời tiến hành đo đạc và khảo sát thực tế tại những vị trí đề xuất xây dựng công trình Từ đó, chúng tôi đưa ra phương án cụ thể phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam.
+ Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập tổng hợp tài liệu
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, sử dụng mô hình toán và các phần mềm ứng dụng
+ Phương pháp chuyên gia và hội thảo
+ Phương pháp phân tích, tổng hợp.
Bố cục luận văn
Bài viết này sẽ trình bày về tính cấp thiết của đề tài, các mục tiêu cần đạt được khi thực hiện nghiên cứu, cùng với các phương pháp và cách tiếp cận để đạt được những mục tiêu đó Bố cục của luận văn sẽ bao gồm nhiều chương, trong đó sẽ phân tích sâu các khía cạnh liên quan đến lĩnh vực học thuật, đặc biệt là trong ngành thủy lợi Việc xác định rõ ràng các mục tiêu và phương pháp sẽ giúp nâng cao hiệu quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn trong ngành.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -3-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU
Nhu cầu và tình hình ứng dụng công nghệ đập xà lan trong thực tế
1.1.1 Nhu cầu thực tế ứng dụng công nghệ đập xà lan
Trong những năm gần đây, nhiều tỉnh thuộc đồng bằng Sông Cửu Long như Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang đã chuyển hàng trăm nghìn ha đất trồng lúa kém hiệu quả sang nuôi trồng thủy sản Tuy nhiên, sự chuyển đổi này đã dẫn đến mâu thuẫn nghiêm trọng về tranh chấp nguồn nước giữa hai vùng sinh thái.
Vùng sinh thái nước ngọt: yêu cầu ngăn mặn giữ ngọt để trồng lúa
Vùng sinh thái nước mặn: yêu cầu cung cấp nguồn nước mặn, và có nguồn nước ngọt điều tiết độ mặn để nuôi tôm
Theo thống kê, khu vực đồng bằng sông Cửu Long hiện đang cần hàng trăm công trình phân ranh lúa tôm để đầu tư xây dựng Tuy nhiên, việc xây dựng theo kiểu cống truyền thống không chỉ gặp khó khăn về kinh phí mà còn không đáp ứng được yêu cầu sản xuất trong bối cảnh biến động hiện nay.
Trước tình hình cấp bách như vậy, vấn đề cần đặt ra là phải có một hình thức đập đáp ứng được các yêu cầu sau:
Cấu trúc đơn giản của công trình đảm bảo ngăn mặn, giữ ngọt và tiêu thoát lũ mà không cần giải tỏa đền bù, đồng thời đáp ứng yêu cầu giao thông thủy kết hợp với giao thông bộ Việc thi công và lắp đặt dễ dàng cho phép di chuyển đến vị trí khác trên kênh khi có nhu cầu thay đổi vùng sản xuất Điều quan trọng là mặc dù công trình tạm thời về vị trí lắp đặt, nhưng kết cấu phải bền vững, hiện đại và có độ tin cậy cao trong quá trình hoạt động.
- Chi phí đầu tư thấp phù hợp với khả năng tài chính của nhà nước và địa phương
Để phát triển kinh tế xã hội vùng ven biển trong bối cảnh chuyển đổi cơ cấu sản xuất, việc áp dụng công nghệ và phương pháp mới là cần thiết Các giải pháp bền vững sẽ giúp cải thiện đời sống người dân và bảo vệ môi trường Hợp tác giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng là yếu tố quan trọng trong việc triển khai các dự án phát triển Chỉ có sự đồng lòng và nỗ lực chung, chúng ta mới có thể đạt được mục tiêu phát triển bền vững cho vùng ven biển.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -5-
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy động đã ra đời nhằm đáp ứng các yêu cầu cấp bách về kinh tế, kỹ thuật và xã hội trong vùng tôm - lúa, thể hiện tính cấp thiết của dự án.
1.1.2 Tình hình ứng dụng đập xà lan ở nước ta
Sau khi hoàn thành đề tài "Nghiên cứu thiết kế chế tạo đập ngăn mặn di động" và được nghiệm thu, vào năm 2004, nhà nước đã cho phép triển khai dự án DAĐL-2004/06 nhằm hoàn thiện công nghệ thiết kế, chế tạo, thi công và quản lý vận hành đập xà lan di động cho vùng triều Công nghệ này đã được ứng dụng thử nghiệm thành công tại một số công trình ngăn sông ven biển, góp phần chuyển đổi cơ cấu kinh tế vùng đồng bằng Sông Cửu Long.
+ Năm 2004: Hoàn thành công trình Phước Long – Bạc Liêu, chênh lệch cột nước H=0,7m, độ sâu 3,7m, chiều rộng kênh 32m, chiều rộng cống 12m
Hình 1.1 : Cống Phước Long - Bạc Liêu
+ Năm 2005: Hoàn thành cống Thông Lưu tỉnh Bạc Liêu với chênh lệch cột nước H=2,2m, độ sâu 3,5m, chiều rộng kênh 25m, chiều rộng cống B =
Trường Đại học Thủy Lợi là một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu tại Việt Nam, chuyên đào tạo các ngành liên quan đến kỹ thuật và quản lý tài nguyên nước Với chương trình học chất lượng và đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm, sinh viên tại đây được trang bị kiến thức vững chắc và kỹ năng thực tiễn cần thiết cho sự nghiệp Đại học Thủy Lợi cũng chú trọng đến nghiên cứu khoa học và hợp tác quốc tế, góp phần nâng cao uy tín trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -6-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Năm 2007, cống Minh Hà tại tỉnh Cà Mau được hoàn thành với chênh lệch cột nước đạt 2,3m, độ sâu 3,5m và chiều rộng thông nước Bm Đồng thời, 7 cống thuộc tiểu dự án Ô Môn - Xà No cũng đã hoàn thành tại các tỉnh Hậu Giang và Kiên Giang.
TP Cần Thơ, các cống có chiều rộng thông nước từ 5-10m
Lùm – Cà Mau có bề rộng thông nước
Bm, cửa van tự động một chiều
Hình 1.2 : Cống Rạch Lùm – Cà Mau
Từ năm 2008 đến nay, các cơ quan có thẩm quyền đã phê duyệt gần 100 dự án đầu tư và thiết kế bản vẽ thi công cho các công trình tại Đồng.
Bằng Sông Cửu Long, với cống có chiều rộng cửa lớn nhất đạt 12m, đã hoàn thành cơ bản nhiều cống, trong đó có 9 cống nằm trên địa bàn tỉnh Sóc.
Trăng thuộc Hệ thống phân ranh mặn ngọt tỉnh Sóc Trăng - Bạc Liêu
Cống Rạch Gập – Cần Thơ 1 khoang 5m, cửa van Inox-compsite cao 4,3m
Cống Thủy lợi tám thước – Hậu
Giang 1 khoang 5m Hình 1.3 : Các cống thuộc dự án Ô Môn- Xà No dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai hoc thuy loi dai
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -7-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Tổng quan nghiên cứu và ứng dụng công nghệ ngăn sông trên thế giới và trong nước
Từ giữa thế kỷ 20, các quốc gia có tiềm lực kinh tế và khoa học kỹ thuật, đồng thời chịu ảnh hưởng lớn từ thiên tai như lũ lụt và triều cường, đã bắt đầu nghiên cứu và triển khai các giải pháp công trình nhằm xây dựng hệ thống ngăn chặn các con sông lớn Những công trình này không chỉ phục vụ cho phát triển kinh tế mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc phòng chống thiên tai, đặc biệt là tác động của thủy triều.
Hà Lan là quốc gia có phần lớn diện tích đất tự nhiên nằm dưới mực nước biển, buộc người dân phải thường xuyên đối phó với Biển Bắc Trước giữa thế kỷ 20, khi hệ thống đê và các công trình ngăn sông chưa được xây dựng, người Hà Lan phải sống chung với nước biển và thường xuyên hứng chịu lũ lụt, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản Một trong những sự kiện thảm khốc nhất, ảnh hưởng lớn đến chiến lược ngăn sông của Hà Lan, là trận lũ năm 1953.
Năm 1953, Zeeland và Nam Hà Lan trải qua một thảm họa nghiêm trọng khi trận sóng thủy triều phá vỡ nhiều đoạn đê, dẫn đến lũ lụt trên các đảo Thảm họa này đã cướp đi sinh mạng của 1.835 người và khiến khoảng 200.000ha đất bị ngập lụt, cùng với 40.000 ngôi nhà bị ảnh hưởng.
Trận lũ lịch sử đã gây ra thiệt hại nghiêm trọng với 300 cánh đồng bị phá hủy và 72.000 người mất nhà cửa Nhiều thành phố và làng mạc khác cũng chịu ảnh hưởng nặng nề, khiến thảm họa này trở thành một cuộc khủng hoảng dân tộc.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -8-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Hình 1.4: Sức tàn phá khủng khiếp của cơn lũ Để ngăn những thảm hoạ tương tự, chính phủ Hà Lan đã đề ra dự án
Delta Plan nhằm bảo vệ người dân vùng Tây nam Hà Lan (Zeeland và Nam
Hà Lan đã thực hiện dự án bảo vệ bờ biển Bắc từ năm 1958 đến 1987, tiêu tốn hàng tỷ Guilder Các đập đê bao và cống được xây dựng đã giảm chiều dài bờ biển xuống còn 70km, tạo nguồn dự trữ nước ngọt, phòng chống lũ và ngăn chặn sự phát triển của các cánh đồng muối.
Trong dự án này, nhiều công nghệ xây dựng mới đã được nghiên cứu và áp dụng, trong đó nổi bật là công nghệ xà lan phao Công nghệ này sử dụng các kết cấu hộp phao rỗng được đúc sẵn, sau đó được vận chuyển đến vị trí công trình và hạ chìm xuống nền Tiếp theo, hỗn hợp đá, sỏi và cát được đổ vào bên trong và thượng hạ lưu để tạo thành đập ngăn sông.
Trong dự án Delta, một số công trình nổi bật ứng dụng công nghệ xà lan phao, trong đó có đập Veerse Gat Đập này được xây dựng với mục đích bảo vệ vùng Walcheren, Bắc.
Beveland và Nam – Beveland khỏi các thảm hoạ từ thuỷ triều Biển Bắc Công trình được hoàn thiện năm 1961
Việc ngăn các cửa sông rộng bằng đập là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng từ các chuyên gia trong lĩnh vực thủy lợi Các yếu tố như địa hình, dòng chảy, và tác động đến môi trường đều cần được xem xét để đảm bảo hiệu quả và bền vững của công trình Sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại và kiến thức truyền thống sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế và xây dựng các đập, từ đó nâng cao khả năng kiểm soát nước và bảo vệ các khu vực ven sông.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -9-
Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy đối mặt với thách thức lớn khi gần 70 triệu m³ nước chảy qua Veersegat trong mỗi chu kỳ thủy triều Việc xây dựng một đập chắn trở nên cực kỳ khó khăn do sự thay đổi mực nước hai lần mỗi ngày Công nghệ truyền thống không thể đáp ứng được yêu cầu này vì dòng chảy quá mạnh, do đó, cần phát triển công nghệ mới để giải quyết vấn đề.
Kết cấu đập Veersegat rất phức tạp với các xà lan rỗng lớn được chia thành nhiều vách ngăn Đặc biệt, mỗi xà lan đều có các lỗ hổng gắn cửa van, giúp ngăn nước đồng thời cho phép thuỷ triều chảy vào và rút ra trong suốt quá trình thi công.
Các xà lan được đánh chìm bằng cách cho nước vào bên trong, sau đó mở cửa van để nước chảy qua Trong quá trình chuyển tiếp giữa triều lên và xuống, dòng chảy giảm xuống tối thiểu, khiến khe hở giữa các xà lan được lấp đầy bởi cát và sỏi Để đảm bảo sự ổn định cho công trình, đá lớn được đổ vào lòng và hai bên thượng, hạ lưu của xà lan, sau đó là một lớp cát và cuối cùng là mái được bảo vệ bằng bê tông nhựa đường Kết quả là một con đập chắn ngang cửa Veersegat được tạo ra, với một đường giao thông trên đỉnh đập.
Thi công đúc xà lan trong hố móng là một quá trình quan trọng trong xây dựng, đặc biệt tại các công trình như Đại học Thủy Lợi Việc di chuyển xà lan đến vị trí công trình cần được thực hiện một cách chính xác và an toàn để đảm bảo chất lượng công trình Đội ngũ thi công cần có sự chuẩn bị kỹ lưỡng về thiết bị và kỹ thuật để thực hiện các bước thi công một cách hiệu quả Sự chú trọng đến từng chi tiết trong quá trình này sẽ góp phần nâng cao độ bền và tính ổn định của công trình sau khi hoàn thiện.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -10-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
Lắp ghép và hạ chìm xà lan Công trình đã hoàn thiện
Đập Grevelingen, bắt đầu xây dựng vào năm 1958 và hoàn thành sau 10 năm, có chiều dài 6km và được thi công theo 3 phương án khác nhau Khu vực đảo Oude Tonge được đắp bằng cát từ biển, đoạn hẹp phía Nam được chặn lại bằng xà lan, trong khi đoạn rộng phía Bắc được ngăn lại bằng các khối bê tông lớn thả xuống bởi hệ thống cáp treo Đập Brouwers được xây dựng để bảo vệ cửa Brouwerhavense, nhằm bảo vệ vùng Goerree Overflakkee và Schouwen Duiveland.
Brouwerhavense có chiều dài 6,5 km và tốc độ dòng chảy lớn, do đó, các nhà nghiên cứu đã kết hợp hai phương án thi công tiên tiến là xà lan và cáp treo để đảm bảo hiệu quả công trình.
Tại Mỹ, dự án xây dựng các bậc nước trên sông Monongahela đã dẫn đến việc xây dựng nhiều công trình ngăn sông lớn, trong đó đập Braddock nổi bật như một ví dụ điển hình về công trình thủy lợi Đập này không chỉ phục vụ cho vận tải thủy mà còn góp phần quan trọng vào việc quản lý nguồn nước và bảo vệ môi trường.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật -11-
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy ngay trên sông với nguyên lý dạng phao Đập gồm 5 khoang, mỗi khoang rộng 33,6m