TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 3
MỞ RỘNG KHẨU DIỆN CỐNG VÀ CẢI TIẾN CỬA VAN,
MỘT GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG
THỦY LỢI NAM MĂNG THÍT PHỤC VỤ TÁI CƠ CẤU NÔNG NGHIỆP
TỈNH TRÀ VINH
EXPANDING THE SLUICE GATE APERTURE AND IMPROVED SLUICE GATE
VALVE, A SOLUTION AIMED AT IMPROVING THE EFFICIENCY IN THE
SOUTH MANG THIT IRRIGATION SYSTEM TOWARDS SERVE
AGRICULTURAL INNOVATION IN TRA VINH PROVINCE
ThS. NCS. Nguyễn Đình Vượng, ThS. Huỳnh Ngọc Tuyên
TÓM TẮT
Hệ thống thủy lợi Nam Măng Thít cơ bản đã hoàn thành và đi vào vận hành phục vụ
sản xuất, hiệu quả công trình đã được khẳng định, tuy nhiên để đáp ứng các mục
tiêu phát triển trong giai đoạn mới, hệ thống công trình thủy lợi mà trước hết là các
cống ngăn mặn cần phải tiếp tục hoàn chỉnh, đồng bộ từ đầu mối đến nội đồng, đồng
thời điều chỉnh, bổ sung cải tiến công trình để mở rộng phát triển sản xuất. Bài báo
này nghiên cứu các phương án nâng cấp mở rộng khẩu diện cống, đề xuất quy mô
hợp lý khẩu độ các cống ngăn mặn đảm bảo đáp ứng theo các yêu cầu tưới, tiêu và
nuôi trồng thủy sản, xem xét phương án cải tiến cửa van các cống nhằm chủ động
điều tiết linh hoạt nguồn nước phục vụ sản xuất góp phần tái cơ cấu ngành nông
nghiệp trên địa bàn tỉnh Trà Vinh.
Từ khóa: Khẩu diện cống, cửa van, nông nghiệp, Nam Măng Thít.
ABSTRACT
The South Mang Thit irrigation system has been basically completed and being in
operation production sections, its efficiency has been affirmed. Nevertheless, in
order to meet the developmental objectives in the coming period, first of all, the
irrigation system in which the salinity control gates should be continued for
completing, synchronizing from the headwords to inland. Concurrently, these
structures should be adjusted, supplemented in order to improve to expand and
develop the production sections. This paper studies on the scheme of improving,
expanding the sluice gates, proposes the suitable sluice gates to serve the needs of
irrigation, drainage, and aquaculture. Consideration for the improved scheme of
gates in order to regulate the water resources actively and flexibly to innovate
agricultural cultivation in Tra Vinh province.
Key words: Sluice gate aperture, sluice gate valve, agriculture, South Mang Thit.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống công trình thuỷ lợi Nam Măng Thít tỉnh Trà Vinh đã mang lại hiệu quả
cao cho phát triển kinh tế, xã hội. Trước đây, hệ thống được thiết kế với nhiệm vụ ngăn
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017- - 2018
4 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
mặn, tiêu úng và giữ ngọt phục vụ sản xuất nông nghiệp là chủ yếu, Tuy nhiên, hiện nay
trong quá trình chuyển đổi mạnh mẽ các mô hình sản xuất nên một số cống đã phải thay
đổi nhiệm vụ, ngoài các mục tiêu ban đầu đề ra còn phải lấy mặn phục vụ nuôi trồng
thủy sản (NTTS). Khẩu diện cống nay phải phục vụ cả cho yêu cầu NTTS nên các cống
đã bộc lộ những nhược điểm, nhất là khả năng lấy nước mặn, tiêu thoát nước thải và vệ
sinh môi trường. Mặc khác, khi thiết kế các cống của hệ thống, yêu cầu lấy nước tưới
chỉ mới xét đến lưu lượng, chưa xem xét đầy đủ đến yếu tố mực nước trong điều kiện
biến đổi khí hậu – nước biển dâng, do đó đã gây ảnh hưởng đáng kể đến tưới tự chảy.
Tóm lại, với yêu cầu mới, các cống phía cuối thuộc hệ thống vẫn còn những hạn chế cần
khắc phục.
Trước tình hình chuyển đổi cơ cấu sản xuất, đa dạng hoá cây trồng, vật nuôi và mục
tiêu xây dựng nông thôn mới trên địa bàn tỉnh. Hệ thống thủy lợi Nam Măng Thít cần
được tiếp tục hoàn chỉnh, đồng bộ từ đầu mối đến nội đồng, việc tiến hành nghiên cứu lại
quy mô các cống theo yêu cầu đa mục tiêu mà trước hết đó là giải pháp nâng cấp mở rộng
khẩu diện cống, cải tiến cửa van là rất cần thiết nhằm góp phần hoàn thiện hệ thống, đây
cũng là giải pháp nâng cấp, hiện đại hóa thủy lợi theo tiêu chí nông thôn mới.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã sử dụng mô hình thủy lực MIKE 11 (Mô
hình thủy động lực học chất lượng nước, là phần mềm kỹ thuật chuyên dụng của DHI -
Viện Thủy lực Đan Mạch) để tính toán nghiên cứu mô phỏng dòng chảy và chất lượng
nước (độ mặn) cho toàn vùng Nam Măng Thít.
Hình 1. Sơ đồ thủy lực trong tính toán
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 5
Vùng nghiên cứu hệ thống các công trình thủy lợi hiện có như cầu cống, sông
kênh… được thể hiện trên mô hình bao gồm 137 nhánh sông, 56 cống và 6 đập. Các tài
liệu sử dụng trong mô hình dựa trên tài liệu thực đo của Viện KHTLMN.
Mô hình đã được kiểm định và hiệu chỉnh năm 2005, 2006. Kết quả tính toán khá
phù hợp với tài liệu thực đo.
Trong nghiên cứu này nhóm tác giả xem xét tính toán cho 4 cống đại diện cho
việc trao đổi nước chủ yếu trong vùng là: cống Trà Cú, La Ban, Thâu Râu và Vĩnh
Bình. Là những khu vực tiêu biểu về vấn đề liên quan giữa khẩu diện cống với môi
trường cũng như khả năng cấp và thoát nước.
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
#S
Kªnh 4-3
K. M©y Tóc
K. Thèng NhÊt
R. Tra Cu
K. Trµ Ngoa
K. Phong Phó
K. Sa Rµy
R. Ba Si
Kªnh 29-5
K. Trµ Tinh
K. NguyÔn V¨n Pho
K. Trµ Õch
K. Hµm Giang
Kªnh Ngang
K. Mü V¨n
K. Ngäc Biªn
R. Vòng Liªm
K. Tæng Tån
R. B«ng Lãt
R¹ch S©u
K. Vµm Bu «ng
K. CÇn Ch«ng
R. Th©u R©u
R. CÇn Ch«ng
R. B»ng Tr−êng
K. Long HiÖp - Ba Sa
K. Tæng H−ng
K. NguyÔn V¨n Pho
S«ng Lang The
Cö
a
C
S«ng Mang ThÝt
S«ng Cæ Chiªn
S«ng HËu
T
TT
T r
rr
r a
aa
a
C
CC
C u
uu
u
T
TT
T r
rr
r a
aa
a
O
OO
O n
nn
n
D
DD
D u
uu
u y
yy
y e
ee
e n
nn
n
H
HH
H a
aa
a i
ii
i
C
CC
C a
aa
a u
uu
u
K
KK
K e
ee
e
C
CC
C h
hh
h a
aa
a u
uu
u
T
TT
T h
hh
h a
aa
a n
nn
n h
hh
h
V
VV
V u
uu
u n
nn
n g
gg
g
L
LL
L i
ii
ie
ee
e m
mm
m
C
CC
C a
aa
a n
nn
n g
gg
g
L
LL
L o
oo
o n
nn
n g
gg
g
C
CC
C a
aa
a u
uu
u
N
NN
N g
gg
g a
aa
a n
nn
n g
gg
g
T
TT
T i
ii
i e
ee
eu
uu
u
C
CC
C a
aa
a n
nn
n
T
TT
T X
XX
X .
..
.
T
TT
T r
rr
r a
aa
a
V
VV
V i
ii
in
nn
n h
hh
h
L
LL
L é
éé
é
§
§§
§ ¸
¸¸
¸
§
§§
§ a
aa
a
L
LL
L é
éé
é c
cc
c
r
rr
r .
..
. K
KK
K i
ii
in
nn
n h
hh
h
T
TT
T r
rr
r µ
µµ
µ
V
VV
V µ
µµ
µ
L
LL
L a
aa
a
B
BB
B a
aa
a n
nn
n
T
TT
T r
rr
r µ
µµ
µ
C
CC
C ó
óó
ó
M
MM
M ü
üü
ü
V
VV
V ¨
¨¨
¨ n
nn
n
N
NN
N h
hh
h µ
µµ
µ
T
TT
T h
hh
h ê
êê
ê
L
LL
L ¸
¸¸
¸ n
nn
n g
gg
g
T
TT
T h
hh
h Ð
ÐÐ
Ð
V
VV
V Ü
ÜÜ
Ün
nn
n h
hh
h
K
KK
K i
ii
im
mm
m
V
VV
V µ
µµ
µ m
mm
m
B
BB
B u
uu
u «
««
« n
nn
n
N
NN
N g
gg
g ·
··
· i
ii
i
H
HH
H i
ii
iÖ
ÖÖ
Ö p
pp
p
V
VV
V Ü
ÜÜ
Ün
nn
n h
hh
h
B
BB
B ×
××
×n
nn
n h
hh
h
H
HH
H µ
µµ
µ m
mm
m
G
GG
G i
ii
ia
aa
a n
nn
n g
gg
g
C
CC
C Ç
ÇÇ
Ç n
nn
n
C
CC
C h
hh
h «
««
« n
nn
n g
gg
g
T
TT
T Ç
ÇÇ
Ç m
mm
m
P
PP
P h
hh
h −
−−
− ¬
¬¬
¬ n
nn
n g
gg
g
T
TT
T ©
©©
© n
nn
n
9
°
3
1
'
3
0
"
9
°
3
1
'
3
0
"
9
°
4
2
'
0
0
"
9
°
4
2
'
0
0
"
9
°
5
2
'
3
0
"
9
°
5
2
'
3
0
"
1
0
°
3
'
0
0
"
1
0
°
3
'
0
0
"
1 0 6 ° 3 '0 0 "
1 0 6 ° 3 '0 0 "
106° 13'30"
106° 13'30"
106° 24'00"
106° 24'00"
T û lÖ : 1 /4 00 .0 00
N
R a nh g i í i H u y Ön
K ªn h , r ¹c h
§ −ê n g g iao th «n g
S « n g , h å
C H U Ù D A ÃN
#
C èn g n g ¨ n m Æ n
B A ÛN Ñ O À V Ò T R Í C A ÙC C O ÁN G C O Ù K H A ÅU D I E ÄN C A ÀN T ÍN H T O A ÙN
Hình 2. Bản đồ vị trí các cống nghiên cứu nâng cấp khẩu diện
a. Các bước nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng các cống để đánh giá khả năng lấy nước, tiêu thoát nước
với khẩu diện cống hiện nay.
- Nghiên cứu cho bài toán lấy nước trước, sau đó nghiên cứu cho bài toán tiêu vì
khả năng yêu cầu lấy nước phục vụ sản xuất (NTTS) trong vùng là rất lớn. Tính toán
tưới để kiểm tra cho bài toán tiêu.
- Sau khi tính toán cho bài toán tưới, tiêu thì tiến hành kiểm tra theo yêu cầu tiêu
năng phòng xói của công trình.
b. Tiêu chí lựa chọn khẩu diện cống hợp lý
Theo nghiên cứu của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam thí nghiệm cho các cống
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017- - 2018
6 VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM
vùng triều ĐBSCL và Công ty Tư vấn xây dựng Thủy lợi II (HEC2) đưa ra một số tiêu
chí để chọn khẩu diện cống hợp lý như sau:
Bề rộng cống (B) hợp lý đảm bảo được khả năng tiêu thoát, lấy nước. Vốn đầu tư
xây dựng, quản lý vận hành khai thác không lớn.
Lưu tốc chảy qua cống (V) sao cho V ≤ 2,0 m/s.
Chênh lệch cột nước giữa thượng và hạ lưu (∆Z) sao cho ∆Z = 20,0 ÷ 30,0 cm.
Hệ số co hẹp (K) là hệ số giữa tỷ số diện tích mặt cắt cống so với mặt cắt kênh,
sao cho
k
c
k
ω
ω
= =
)(
)(
ĐKTB
ĐCTBC
ZZxB
ZZxB
−
− = 0,4 ÷ 0,7.
Ngoài các tiêu chí trên còn phải đảm bảo về vấn đề môi trường (không gây xì
phèn, nhiễm mặn,… tiêu thoát nguồn nước thải).
Điều kiện tính:
Tính toán khẩu độ cống trong thời đoạn tưới: tưới được tính trong thời đoạn tháng
4 ÷ 5. Mực nước tính tưới cho trường hợp bất lợi nhất khi mực nước ngoài sông là đỉnh
triều thấp nhất (HSđỉnh triều min), trong khi mực nước trong nội đồng là mực nước cao nhất
(HĐ max). Lưu lượng ngoài sông ở thời điểm đỉnh triều là max (QS đỉnh triều max) là thời
điểm bất lợi nhất của công trình.
Tính toán khẩu độ cống trong thời đoạn tiêu: thời đoạn tính tiêu từ tháng 10 ÷ 11,
các cống trên lấy nước kết hợp tiêu, các cống phía dưới có tác dụng ngăn mặn, lấy nước
và tiêu. Mực nước triều để tính tiêu là mực nước chân triều ngoài cống cao nhất (HSchân
triều max), còn mực nước trong nội đồng được tính cho thời đoạn thấp nhất (HĐmin) là thời
đoạn bất lợi nhất. Lưu lượng trong đồng là lớn nhất (QĐ max) là thời điểm tiêu bất lợi
được dùng để tính toán trong mô hình.
Các cống tính toán giả thiết hoạt động độc lập nhau vì khoảng cách giữa chúng là
khá lớn (30 – 40 km), đồng thời quy trình vận hành của các cống phục vụ cho từng
vùng, từng đối tượng khác nhau nên trong thực tế mức độ ảnh hưởng về thủy lực là
không đáng kể. Các cống còn lại sẽ giả thiết có chế độ vận hành, mặt cắt cống hợp lý,
khả năng tiêu thoát và lấy nước đảm bảo.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Các phương án/trường hợp tính toán nâng cấp mở rộng khẩu diện cống
Phương án nâng cấp khẩu diện cống theo yêu cầu tưới
Để xây dựng phương án tính tưới, giả thiết các cống hoạt động độc lập nhau. Khi
đó xây dựng phương án mở rộng khẩu diện cống của từng cống, sau đó phương án tổng
hợp là mở rộng các cống lấy nước để tính khẩu diện cống.
Trong thời đoạn tính toán các cống Thâu Râu và Vĩnh Bình phục vụ cho sản xuất
nông nghiệp và NTTS nên trong giai đoạn này cống vừa lấy, tiêu và đóng trữ nước.
TUYEÅN TAÄP KEÁT QUAÛ KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ 2017 - 2018
VIEÄN KHOA HOÏC THUÛY LÔÏI MIEÀN NAM 7
Bảng 1. Bảng thống kê các phương án chạy mô hình tưới
Phương án Nội dung
PA_HT Các cống (Trà Cú, La Ban) được giữ như hiện trạng.
PA1 Mở rộng khẩu diện cống Trà Cú, giữ nguyên khẩu diện cống La Ban.
PA2 Mở rộng khẩu diện cống La Ban, giữ nguyên khẩu diện cống Trà Cú.
PA3 Mở rộng khẩu diện cống Trà Cú và La Ban.
Phương án nâng cấp khẩu độ cống theo kịch bản tiêu
Để xác định phương án tính tiêu, tiêu năng phòng xói, sơ bộ lấy khẩu diện cống đã
được chọn trong phần tính toán tưới để chọn cho phương án tiêu. Sau đó chạy cho
phương án tiêu để tìm ra khẩu diện cống đáp ứng được yêu cầu tiêu của vùng và tiêu
năng phòng xói hạ lưu.
Bảng 2. Bảng thống kê các phương án chạy mô hình tiêu
Phương án Nội dung
HT Các cống (Trà Cú, La Ban, Thâu Râu, Vĩnh Bình) giữ nguyên hiện trạng.
PA1 Mở rộng khẩu diện cống Trà Cú, giữ nguyên khẩu diện cống La Ban, Thâu
Râu và Vĩnh Bình.
PA2 Mở rộng khẩu diện cống La Ban, giữ nguyên khẩu diện cống Trà Cú, Thâu
Râu và Vĩnh Bình.
PA3 Mở rộng khẩu diện cống Thâu Râu, giữ nguyên khẩu diện cống Trà Cú, La
Ban và Vĩnh Bình.
PA4 Mở rộng khẩu diện cống Vĩnh Bình, giữ nguyên khẩu diện cống Trà Cú, La
Ban, Thâu Râu.
PA5 Mở rộng khẩu diện của cả 4 cống.
Phương án nâng cấp khẩu độ cống theo kịch bản nuôi trồng thủy sản.
Do yêu cầu nuôi trồng thủy sản nên cống Vĩnh Bình và Thâu Râu có nhiệm vụ lấy
nguồn nước vào phục vụ thủy sản và sản xuất nông nghiệp trong vùng.
Khi tính toán tưới và tiêu phục vụ nuôi trồng thủy sản, nhóm nghiên cứu tính cho
thời gian lấy, tiêu sao cho ngắn nhất là 7 ngày mà vẫn đảm bảo được lượng nước cấp
theo yêu cầu sản xuất và độ mặn đáp ứng được cho thủy sản.
Bảng 3. Bảng thống kê các phương án chạy mô hình lấy nước
Phương án
Nội dung
PA_HT Các cống (Thâu Râu, Vĩnh Bình) giữ nguyên hiện trạng.
PA1 Mở rộng khẩu diện cống Thâu Râu, giữ nguyên khẩu diện cống Vĩnh Bình.
PA2 Mở rộng khẩu diện cống Vĩnh Bình, giữ nguyên khẩu diện cống Thâu Râu.
PA3 Mở rộng khẩu diện cống Thâu Râu và Vĩnh Bình