Phân loại và Ứng dụng các loại Cửa van, cửa cống

Cửa cống là một trong những công trình chính trong các dự án quản lý nước như thủy lợi và chống ngập úng. Chủ yếu là: chức năng điều khiển hiện trường dòng chảy và điều chỉnh mực nước thông qua hệ thống thiết bị nâng cửa cống.

 1. Phân loại theo công dụng của cửa van

 1) Cửa van lấy nước

Được xây dựng trên bờ sông, hồ chứa nước và ở đầu kênh dẫn nước tưới nhằm bảo đảm kiểm soát dòng chảy vào kênh. Do cửa vào nằm ở đầu kênh nên còn được gọi là cửa đầu kênh.

 2) Cửa van phân chia

Cửa Van được sử dụng để đưa dòng chảy của kênh cấp trên vào kênh cấp tiếp theo khi cần thiết. Trên thực tế, nó là cửa vào của kênh cấp tiếp theo. Do các vị trí khác nhau của các cửa dẫn dòng, theo thông lệ, các tên khác nhau. Ví dụ, đầu kênh nhánh được gọi là đầu vào kênh nhánh; đầu vào của kênh, kênh nông nghiệp và các kênh khác

 3) Van kiểm soát

Các van cửa phai kiểm soát thường được xây dựng trên các kênh nhánh và kênh nhánh và được đặt ở hạ lưu của các kênh nhánh và kênh xô để kiểm soát mực nước trước cống và đáp ứng các yêu cầu về mực nước của các kênh nhánh và kênh chính. Cổng điều khiển chủ yếu sử dụng việc mở và đóng cổng để kiểm soát mực nước của kênh. Ở đoạn kênh sử dụng ống thả kênh để phát điện, có thể điều chỉnh lưu lượng bằng cống điều tiết. Khi cổng điều khiển và cổng xả được xây dựng cùng nhau, có thể kiểm soát lưu lượng nước để đảm bảo việc xả, để đạt được mục đích cùng đảm bảo an toàn cho các đoạn kênh hoặc tòa nhà quan trọng. Vì vậy, cống điều khiển là công trình điều khiển có tác dụng kiểm soát mực nước, điều tiết dòng chảy, đảm bảo phân phối và xả nước.

Để làm tốt công tác lập kế hoạch sử dụng nước, phân bổ nước hợp lý, tiết kiệm hơn nữa nguồn nước, các cống ở các huyện thủy nông cần có thêm chức năng đo nước ngoài các chức năng tương ứng nêu trên.

Cửa van bằng gang

4) Cửa cống

Cửa cống nói chung là các đoạn kênh quan trọng được xây dựng sẵn (chẳng hạn như đất đắp lớn, độ dốc cao và các đoạn kênh có điều kiện địa chất xấu) hoặc các công trình kênh quan trọng (như cống dẫn nước, xi phông ngược, đường hầm và đầu mối phân phối nước và các công trình quan trọng khác )

Ở phía thượng lưu của kênh, phía sau cống có một tuyến kênh xả ngắn (sông, khe núi, v.v. nên tận dụng càng nhiều càng tốt) để xả nước vào khu vực xả. Khi lũ lụt xảy ra ở hạ lưu gây nguy hiểm cho sự an toàn của các tòa nhà hoặc khi sự cố xảy ra ở một công trường nguy hiểm và cần được sửa chữa, cửa cống có thể thoát lũ hoặc nước kênh kịp thời để đảm bảo an toàn cho các đoạn kênh quan trọng hoặc các công trình trọng điểm . Khi cống được lắp đặt ở cuối kênh tưới có tác dụng tiêu thoát lượng nước còn lại trong kênh hay còn gọi là cống bản. Trong dự án, cửa cống cũng được lắp đặt ở hạ lưu hệ thống kênh mà nước dốc hoặc dòng chảy mặt đất được bơm vào, để khi đi qua cửa cống Loại bỏ dòng chảy kịp thời.

 5) Cống thoát nước

Cống tiêu được xây dựng ở cuối các kênh tiêu để xả nước lũ trong vùng khống chế ra sông, hồ để chống ngập úng. Cống thoát nước; khi vùng khống chế có nhiệm vụ trữ nước và tưới tiêu, cống có thể đóng để trữ nước khi mực nước sông ngoài thấp. Ngoài chức năng ngăn triều, tiêu úng, các cống xây dựng trong vùng triều còn có thể hút nước sông (nước ngọt) do triều cường lên cung cấp trong thời kỳ nhu cầu nước của vùng khống chế để tưới tiêu. Khi thủy triều rút, tàu được mở ra để thuận tiện cho việc vận chuyển.

Đặc điểm của cống thoát nước là không chỉ cần giữ nước theo cả hai hướng mà còn có thể cho nước đi qua theo cả hai hướng.

 6) Xúc rửa cống cát

Các cống xả cát hầu hết được xây dựng ở cuối các bể lắng trong các đầu mối chuyển dòng hoặc hệ thống kênh trên các sông có nhiều phù sa, còn được gọi là các cống xả cát. Khi có bùn cát lắng đọng trước cửa cống, cửa cống có thể được mở để xả nước, bùn cát lắng đọng ở đoạn sông đầu nguồn hoặc đoạn kênh có thể bị nước cuốn trôi. Các cửa xả cát trong hệ thống kênh cũng có thể được thiết lập tại các vị trí giao cắt dẫn nước có cống điều khiển, hoặc có thể sử dụng cống xả cát.

2. Phân loại theo cấu tạo khoang cống

 1. Kênh hở

Nó là một loại cấu trúc được sử dụng rộng rãi trong các cống. Loại này thường được sử dụng khi mực nước trước cửa kênh, cửa điều tiết, cửa tiêu không thay đổi nhiều. Kênh hở thường được sử dụng khi đê không cao và lưu lượng dòng chảy lớn. Kênh hở bao gồm hai loại: cống có lan can (Hình 1-2) và cống không có lan can.

Khi mực nước thượng lưu biến đổi lớn, lưu lượng qua cống không lớn thì trong “Quy phạm thiết kế cống” SD133-84 có ghi mực nước trữ của cống cao hơn mực nước dùng để xả. Ví dụ, cửa đầu kênh thường sử dụng cống lan can. Chiều cao của cửa cống lan can đã được giảm xuống, điều này cũng làm giảm chiều cao của cầu làm việc và giảm lực mở của cửa. Đối với các cống có tường lan can cao hơn và độ ổn định chống trượt của buồng cổng thấp hơn, một phần của buồng cổng phía sau tường lan can có thể được đóng lại, nghĩa là phần trên cùng của cổng có thể được lấp đầy, và việc lấp đầy là được sử dụng để tăng độ ổn định chống trượt của buồng cổng. . Lúc này tường lan can kiêm luôn chức năng tường chắn, mặt đường phía trên lấp mới đáp ứng được yêu cầu giao thông.

Buồng khóa của sự sắp xếp này có thể được gọi là buồng khóa nửa kín (Hình 1-3), nhưng đặc điểm làm việc và phương pháp thiết kế của nó giống như buồng khóa nước cứng mở. Cần nhấn mạnh rằng buồng khóa nửa kín Cửa cống không chỉ sử dụng trọng lượng đất để tăng độ ổn định của buồng cống mà còn yêu cầu nền móng phải có khả năng chịu lực cao hơn và chiều dài của buồng cống tương đối lớn .

 2) Cửa cống kênh

Các cống kênh chủ yếu được xây dựng trên các kênh có đê cao, dòng chảy chuyển hướng nhỏ. Đắp đất trên thân hang làm nền đường, kết cấu các công trình nối liền hai bên bờ đơn giản hơn nhiều so với cống hở nên thường kinh tế hơn. Theo các điều kiện làm việc thủy lực khác nhau, có thể chia cống cống thành hai loại: cống có áp và cống không có áp (Hình 1-4). Trong các công trình tưới tiêu thường sử dụng cống tiêu nhỏ, cống xả (và cống cát).

Các loại cống nhỏ có áp như cống xô, cống nông thường là loại không có áp. Cổng vào cống bao gồm ba phần: đầu vào, thân hầm và phần kết nối lối vào và lối ra. Cống cống được trang bị đường ống áp lực ở lối vào, và các thiết bị đóng mở tương ứng được bố trí để tạo thành đầu vào. Đây là sự khác biệt giữa nó và cống. Nhưng về đặc điểm làm việc và phương pháp thiết kế thân hang về cơ bản giống thân cống.

 Cống bản có các đặc điểm sau:

①Chủ yếu dựa vào việc lấp đầy thân hang để giữ nước;

②Mô hình dòng chảy trong thân hang thay đổi theo sự thay đổi của mực nước trước cống. Các kiểu dòng chảy khác nhau như dòng chảy áp lực;

③Khả năng chống thấm của móng cổng và chống thấm của kè được xem xét cùng nhau;

④Chiều cao lấp đầy thân hầm khác nhau và tải trọng phân bố không đều dọc theo thân hầm.

  Lựa chọn vị trí cửa cống

  Việc lựa chọn vị trí đặt cống phải dựa trên các đặc điểm và yêu cầu ứng dụng của cống, xem xét toàn diện địa hình, địa chất, dòng nước, hàm lượng trầm tích, xây dựng và quản lý, và các yếu tố khác, và được xác định sau khi so sánh các phương án.

  1. Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn vị trí đặt cống

  1) Điều kiện địa chất

Vị trí đặt cống nên được chọn càng xa càng tốt trên nền tự nhiên với chất lượng đất đồng nhất, chặt và độ nén thấp, và nên tránh xử lý nền nhân tạo. Vì mức nước ngầm và sự hiện diện của nước hạn chế cũng ảnh hưởng đến các biện pháp thoát nước xây dựng và sự ổn định của nền móng, những điều kiện này cần được xem xét khi lựa chọn vị trí cổng. Phải làm rõ tình trạng của đất nền, không được phán đoán chủ quan, không toàn diện.

Để thực hiện đầy đủ công tác điều tra, nghiên cứu và các thử nghiệm thăm dò cần thiết, chúng ta không bao giờ được đưa ra kết luận sau khi khoan lỗ hoặc đào hố. Cần chú ý nhiều hơn đến các cống, cửa cống quan trọng hoặc các khu vực có biến đổi chất đất phức tạp hơn (như khu vực mạng lưới sông ngòi, ven sông, hồ…). Một số lỗ khoan (hoặc hố kiểm tra) nhất định phải được khoan theo yêu cầu thiết kế, và có thể đảm bảo đầy đủ thông tin về đất nền. Có nhiều bài học về tai nạn xây dựng do điều kiện nền móng kém và thiếu kiến thức nền tảng. Ví dụ, một cống được xây dựng trên một sườn sông bằng phẳng. Một nửa nền là đất cứng và một nửa là đất phù sa. Sau khi hoàn thành, chẳng bao lâu, thân hang bị vỡ.

Sau khi khoan một số lỗ ở phía bên phải trục của cổng một lỗ, người ta thấy rằng chất lượng của đất phù sa tốt, vì vậy đất bên trái được coi là giống nhau một cách chủ quan và không cung cấp lỗ khoan . Sau khi đào ao cống, người ta phát hiện dưới lớp đất mặt bên trái có một ao bùn không quá sâu, phù sa rất sâu ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc bố trí và xây dựng bờ và tường cánh.

 2) Điều kiện dòng nước

Vị trí đặt cống phải làm cho dòng nước vào và ra đều và thông suốt hơn, trước và sau cống nên có những đoạn sông (kênh) thẳng thì tốt hơn. Vị trí đặt cống nên được chọn để tránh những nơi có thể xảy ra xói mòn và bồi lắng có hại ở thượng lưu và hạ lưu.

 3) Điều kiện xây dựng và quản lý

Cần có điều kiện chuyển dòng xây dựng tốt gần vị trí cửa cống, và cần có mặt bằng xây dựng đủ rộng và điều kiện giao thông thuận lợi. Việc lựa chọn vị trí đặt cống cũng cần xét đến tính dễ quản lý, vận hành của cống và công tác phòng, chống lũ, cứu nạn khẩn cấp sau khi cống hoàn thành, đồng thời cần kết hợp với việc bố trí cầu đường bộ (hoặc giao thông nông nghiệp). cầu) càng nhiều càng tốt.

Khi cống là một phần không thể thiếu của dự án bảo tồn nước, nên so sánh bố cục tổng thể của dự án và tìm vị trí tối ưu của cống để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật tiên tiến và hợp lý về mặt kinh tế.

2. Yêu cầu bổ sung

 Đối với các cống khác nhau của hệ thống kênh tưới, ngoài việc đáp ứng các yêu cầu chung nêu trên, cần đưa ra các yêu cầu bổ sung khác tùy theo tính chất làm việc của chúng.

 1) Cửa cống lấy nước

Đối với các cống lấy nước không có đập cần điều tra nghiên cứu diễn biến của lòng sông, chọn vị trí đặt cống càng xa càng tốt trên đoạn sông có lòng sông và bờ sông ổn định. Ví dụ, cửa lấy nước của một con kênh bên bờ sông Hoàng Hà nằm trên một con đê, nền móng đã được đầm chặt qua nhiều năm, tình trạng đất rất tốt; sông cong, dòng chính thường dựa vào bờ; đê được bảo vệ bằng đá khối tốt hơn; có các công trình quan trọng khác có thể đóng vai trò kiểm soát sự thay đổi dòng chảy nên lòng sông đoạn này khá ổn định, việc xây dựng cống lấy nước đảm bảo dẫn nước lâu dài.

Để làm cho dòng nước đầu vào chảy trơn tru hơn và giảm thiểu cát đáy xâm nhập vào kênh, cống đầu vào nên được bố trí ở bờ lõm của khúc sông càng nhiều càng tốt, và vị trí cửa tốt nhất nên nằm ở phía hạ lưu của đỉnh. của bờ lõm của khúc cua. Trong các trường hợp bình thường, phần uốn của lựa chọn tháng không được quá sắc nét và bán kính uốn không được nhỏ hơn ba lần so với mặt nước. Ngoài ra, cũng cần bố trí góc dẫn nước phù hợp (góc giữa hướng lấy nước của cảng dẫn nước và hướng dòng chảy của sông δ). Theo nghiên cứu thực nghiệm, khi δ>30, lượng vật liệu phá hủy đi vào kênh không thay đổi nhiều và người ta thường tin rằng mức tối đa không quá 5% ~ 15%, nhưng nó có tác động nhất định đến dòng chảy của kênh. Do đó, để tăng lượng nước dẫn dòng và giảm lượng trầm tích vào kênh, góc lấy nước của dòng dẫn bên phải càng nhỏ càng tốt và nên chọn trong khoảng từ 30° đến 60°.

Còn đối với cửa đập đầu mối lấy nước, tất nhiên cũng nên chọn nơi vững chãi bên bờ sông để đảm bảo an toàn. Đồng thời yêu cầu độ cao bờ sông vừa phải để giảm khối lượng đào đá trên luồng. Các cửa lấy nước hầu hết được đặt ở thượng lưu hoặc hạ lưu của phần cuối của đập ở phía dòng chảy. Khi sông tương đối rộng có thể bố trí cửa lấy nước ở thượng lưu đập (hoặc đập ngăn). Khi lòng sông hẹp và bờ sông dốc, bờ không thích hợp để bố trí cửa vào, có thể bố trí cửa vào và cửa xả cát trong đập (cổng). Ở khu vực mở ở hạ lưu, các đường hầm hoặc kênh chuyển hướng được sử dụng để chuyển nước đến cửa trước khi nước được bố trí ở phía thượng lưu, chẳng hạn như kênh nước sạch, góc chuyển hướng của cống có thể là 90 °.

Ở hầu hết các sông, góc chuyển dòng của cống lấy nước hầu hết là nhọn để giảm tổn thất cột nước và hàm lượng phù sa trong kênh. Theo kinh nghiệm của Ấn Độ, góc β giữa mép trước của cống đầu vào và trục của đập chắn (cống) được lấy là 105°~110°, nghĩa là khi góc dẫn dòng δ là 75°~80° (Hình 1-5) thì lượng cát vào luồng ít nhất. Cửa lấy nước được bố trí ở bờ hạ lưu sông. Nói chung, kênh dẫn nước được sử dụng như một bể cát trước cửa cống, và một cửa cống cát bên được đặt ở cuối cống.

Vấn đề chính về lưu lượng nước là giữ cho các tòa nhà khác nhau trong dự án trung tâm không ảnh hưởng lẫn nhau. Ví dụ, khi trong trung tâm có các âu thuyền hoặc nhà máy thủy điện thì nên bố trí ở hai bên bờ sông càng xa âu thuyền đầu kênh càng tốt.

 2) Cửa cống thoát nước

Để đảm bảo hiệu quả tiêu úng, vị trí đặt cống nên chọn trên hướng dẫn thoát nước từ điểm thấp nhất của vùng chống lũ đến vùng tiêu ngắn nhất. Cửa cống chủ yếu được xây dựng ở lối ra của cống. Các kênh thoát nước ngắn có thể giảm công việc đào đắp và tổn thất đầu kênh. Ngoài ra, cao độ nền tại vị trí cửa cống thấp.

Khi cống lấy nước đặt ở bờ sông thì cửa ra của cống cũng nên đặt ở bờ lõm (hoặc bờ thẳng) của sông để tránh hiện tượng bồi lắng ở cửa ra. Trục của kênh thoát nước phải quay về hướng hạ lưu của sông và cắt với dòng chảy của sông một góc nhọn. Góc giao nhau thường phải nhỏ hơn 60°. Các kênh thượng lưu và hạ lưu của cống phải thẳng, đặc biệt là kênh thoát nước ở hạ lưu. Xói có hại từ dòng nước dưới cống. Trong thời gian thoát nước, ở những khu vực mực nước sông giảm nhanh, để tránh xói mòn nghiêm trọng phía sau cổng và đảm bảo an toàn cho cổng, ngoài các công trình tiêu tán năng lượng và chống xói mòn cần thiết, nên dành đủ chiều dài đối với kênh thoát nước hạ lưu cống. Trong trường hợp xấu, có đủ độ sâu nước trong kênh để nước nhảy không đẩy ra ngoài bể bảo vệ. Tại cửa ra của kênh thoát nước cần thực hiện việc bảo vệ bờ, bảo vệ đáy sông để tránh xói lở dòng chảy ngược do mực nước cửa ra vào giảm.

Việc lựa chọn vị trí đặt cống tiêu thường liên quan đến phương thức tiêu và lợi ích kinh tế sử dụng trong toàn bộ vùng tiêu. Đôi khi tốt hơn là xây dựng một cống thoát nước lớn ở một vị trí có thể kiểm soát tập trung toàn bộ khu vực thoát nước hơn là xây dựng một số cống nhỏ ở nhiều vị trí. tốt hơn. Trong trường hợp này, kênh thoát nước chính sâu và rộng, cũng có thể được sử dụng để điều hướng. Cửa cống có nhiều cơ hội mở hơn, lưu lượng xả lớn dễ cuốn trôi cặn lắng có thể lắng đọng bên ngoài cửa cống. Tuy nhiên, nếu diện tích tiêu lớn, phân tán, đường lấy nước từ xa đến cống tiêu quá dài thì thời gian tiêu cần thiết sẽ kéo dài, khối lượng đào đắp cũng tăng lên. Lúc này cần xem xét bố trí các cửa cống thoát nước.

 3) Cửa xả

Việc chọn vị trí đặt cống đã được giới thiệu vai trò của cống. Khi lựa chọn vị trí đặt cống cụ thể, cần xem xét rằng có các khu vực thoát nước lớn hơn (chẳng hạn như sông, hồ, rãnh thoát nước hoặc vùng trũng thấp hơn, v.v.) dưới các cửa cống và các vị trí có tuyến kênh thoát nước ngắn, để nước có thể được xả nhanh chóng và trơn tru, và chi phí phải thấp. Đoạn giữa các công trình xả (trừ cửa xả, đập tràn, xi phông…) không được dài quá để kịp thời xả lũ vào kênh. Cửa cống cố định ở một bên của kênh, thường có góc đầu nguồn là 60°~90°. Có thể bố trí cống điều tiết ở hạ lưu cống hoặc không bố trí cống điều tiết tuỳ theo điều kiện cụ thể như địa hình, lưu lượng nước. Cống rút là lượng nước còn lại của kênh rút được bố trí ở cuối kênh.

 4) Cửa cống và cống kiểm soát

Trong quá trình quy hoạch và thiết kế hệ thống kênh, vị trí của các cống và cống điều tiết cần được xác định. Là các cống điều chỉnh dòng chảy của kênh nên bố trí ở điểm phân phối nước từ kênh cấp trên sang kênh cấp trên. Tuy nhiên, lối vào cống không được nhô ra khỏi kênh cấp trên trước cửa cống (Hình 1-6) mà nên xây lùi vào và đặt trên bờ kênh.

 Góc chuyển hướng nước của cổng chuyển hướng thường là 60 ° ~ 90 °. Góc đầu nguồn của xô và cổng trại chủ yếu là 90°.

Khi xác định vị trí cống và cống điều tiết, ngoài việc đáp ứng yêu cầu tưới tiêu hoặc các yêu cầu khác, cần xem xét xây dựng chúng càng gần nhau càng tốt. Nếu hai cống phụ có thể được kết hợp với nhau để sử dụng chung một cổng điều khiển hoặc một số cống phụ có thể được bố trí cùng nhau và sử dụng cho nhau, thì khối lượng kỹ thuật có thể được giảm hơn nữa và có thể tiết kiệm được chi phí.

Khi cửa cống hoặc cửa cống cũng được sử dụng làm cửa xả cát, nó cũng nên chia sẻ cửa điều khiển với cửa chuyển dòng càng nhiều càng tốt.

Công ty Cổ phần Hydrotech cung cấp các giải pháp tiên tiến nhằm giải quyết các vấn đề về nước một cách hiệu quả. Chúng tôi cam kết mang đến những sản phẩm và dịch vụ tốt nhất cho khách hàng của mình. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ!

CÔNG TY CỔ PHẦN HYDROTECH

Địa chỉ: Số 719, Đường Phúc Diễn, Phường Xuân Phương, Quận Nam Từ Liêm, Thành phố Hà Nội

Số điện thoại: 032 990 6796

Email: info@hydrotech.vn