Đề tài: Nghiên cứu giải pháp nhằm đảm bảo lấy nước tưới chủ động cho hệ thống các trạm bơm ở hạ du hệ thống sông Hồng - Thái Bình trong điều kiện mực nước sông xuống thấp
Tóm tắt: Trong mấy năm qua, không chỉ mực nước sông Hồng- Thái bình xuống quá thấp vào mùa kiệt mà cả các sông: Sông Chu, Sông Mã, Sông Lam.... cũng đều bị hiện tượng tương tự. Việc nghiên cứu thành công các giải pháp bổ sung được nước vào mùa kiệt vào bể hút cho các trạm bơm ven sông không chỉ giải quyết được một trong những vấn đề rất cấp bách hiện nay cho việc cấp nước tưới của đồng bằng ven sông Hồng-Thái Bình mà còn giải quyết được cho một loạt các trạm bơm ven sông của các hạ du lưu vực các sông ở đồng bằng Bắc Bộ và bắc Khu Bốn cũ như: sông Mã, sông Chu, sông Lam, sông Gianh, sông Bồ, sông Hương...
Bài báo phân tích một số ưu điểm của giải pháp bổ sung mực nước bể hút bằng động lực bao gồm việc nghiên cứu loại bơm cột nước thấp lắp trên kênh hút, kết cấu bơm, công trình, hệ thống điều khiển và phụ trợ phù hợp vừa đảm bảo cấp nước khimùa kiệt, vừa không làm cản trở dòng chảy ở kênh hút khi mực nước sông lên cao, vừa đơn giản và đáp ứng được tính cấp bách hiện nay
Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” là một trong nhiều phương án đang được ứng dụng và triển khai cho một số trạm bơm ven sông. Chúng tôi cũng hy vọng giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” sẽ mang lại hiệu quả và được cải tiến hoàn thiện thành giải pháp cấp bách ưu việt nhất cho việc bổ sung nước cho các công trình Thuỷ lợi mà đặc biệt là cho việc nâng cao đầu nước bể hút của các trạm bơm ven sông.
Đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh hạ du sông Hồng - Thái Bình là những Tỉnh trọng điểmvề sản xuất nông nghiệp của Miền Bắc nước ta, nhưng lại có khí hậu khắc nghiệt, thường xuyên úng, hạn. Vì vậy, ở đây công tác thuỷ lợi đã đặc biệt được chú ý, trong đó các trạm bơm điện thực sự được quan tâm và là biện pháp công trình chủ yếu trong việc tưới tiêu nước cho cây trồng. Ở các tỉnh này gần như 100% dùng bơm để tạo nguồn và đưa nước vào mặt ruộng.
Trong một vài năm gần đây các cửa lấy nước ven sông nói chung và đặc biệt là trạm bơm ven sông của hạ du ven sông Hồng- Thái bình, vào mùa kiệt đều bị tình trạng thiếu nước để bơm. Đa số các trạm bơm đều bị mực nước bể hút xuống thấp hơn so với thiết kế từ 0.5m đến 1.5m. Vấn đề này gây nên tình trạng hạn hán nghiêm trọng, ảnh hưởng đến năng xuất và hiệu quả canh tác nông nghiệp của khu vực.
Các trạm bơm lắp máy trục ngang li tâm như 12LTx-40, LT800-8 thì có thể vuơn thêm ống hút và nạo vét kênh hút để hút được nước khi mực nước sông xuống thấp. Tuy nhiên cũng chỉ được trong phạm vi khả năng hút của bơm. Riêng các máy trục đứng loại hướng trục thì hiện nay đang là vấn đề nan giải. Nhu cầu đề xuất giải pháp cấp bách ttước mắt để xử lý lấy được nước tưới chủ động cho các trạm bơm ven sông vào mùa kiệt là vấn đề cấp thiết, đặc biệt là các trạm bơm hướng trục trục đứng có công suất lớn
1. Một số giải pháp đề xuất
Để ứng phó với mực nước sông xuống thấp vào mùa kiệt. Có nhiều giải pháp đề xuất. Chúng tôi xin phân tích một số giải pháp sau:
1/ Giải pháp làm đập cố định ở hạ du để dâng nước.
Có nhiều đề xuất các vị trí để làm đập ngăn sông với các loại kết cấu để vừa đảm bảo thoát lũ an toàn vừa trữ nước và dâng nước đủ lấy nước vào mùa kiệt. Như vậy để đảm bảo lất nước cho hạ du sông Hồng- Thái Bình thì phải bố trí nhiều đập, về lâu dài đây là giải pháp mang tính chiến lược. Tuy vậy để có đầy đủ cơ sở khoa học và hồ sơ tư vấn rồi thi công và đưa vào vận hành chắc chắn phải có thời gian phải tính đến hàng chục năm.
Trước mắt, về mùa kiệt trong lúc các hồ chứa đang phải tích nước cho thuỷ điện vẫn phải xả với lưu lượng gần 1000m3/s xuống hạ lưu để đảm bảo mực nước tưới nông nghiệp.
2/ Giải pháp làm đập tạm ở hạ du để dâng nước.
Tuỳ theo từng trường hợp cụ thể, có thể triển khai được giải pháp này. Giải pháp sẽ bao gồm các xà lan được tính toán để đánh đắm ở hạ du vào mùa kiệt nhằm dâng nước để đảm bảo đủ nước ở bể hút các trạm bơm ở thượng lưu đập và bơm nước để nổi xà lan để di chuyển vào mùa lũ,
Như vậy bài toán cần phải nghiên cứu ở đây là phải dựa trên các kịch bản kiệt của sông để đánh đắm bao nhiêu xà lan và cao trình của các xà lan như thế nào thì hợp lí.
Uu điểm của phương án này là không mất năng lượng, nếu thượng nguồn có nhiều nhà máy gần nhau thì giải pháp có thể triển khai kết hợp khi vận hành
Nhược điểm của phương án là ách tắc giao thông thuỷ.
3/ Giải pháp điều tiết xả nước của các hồ chứa thuỷ điện ở thượng nguồn.
Bản chất của giải pháp là nâng mức nước của hạ du sông Hồng - Thái Bình bằng việc xả nước của các hồ chứa Thuỷ điện ở thượng nguồn.
Giải pháp này không tốn kém. Tuy nhiên, đây là giải pháp cần phải nghiên cứu và tính toán kĩ vì:
- Tốn nhiều nước, vì một phần lớn nước xả từ các hồ chứa thuỷ điện bị chảy mất ra biển.Mỗi đợt mở nước ở các hồ thượng nguồn thì lượng nước cấp cho tưới tiêu và sinh hoạt chỉ chiếm khoảng 20%.
- Thường thì vào mùa kiệt, các hồ thuỷ điện cũng đã cạn kiệt nên không đảm bảo an ninh về năng lượng
4/ Giải pháp làm thêm các trạm bơm dã chiến.
Để đảm bảo nước tưới khi bị nước sông xuống quá thấp, người ta sẽ lắp thêm các trạm bơm dã chiến bổ sung. Trạm bơm hoạt động khi mực nước sông xuống thấp và sẽ tháo cất khi mực nước sông dâng cao.
Giải pháp này đơn giản, tuy nhiên đây là giải pháp tốn kém nhất, gần như chúng ta phải xây dựng thêm một trạm bơm nữa kể cả phần máy bơm, máy biến thế cho đến công trình trạm dã chiến(chỉ tiết kiệm được phần bao che). Các trạm bơm này thường chóng hỏng vì các điều kiện vận hành không ổn định, máy phải tháo lắp vận chuyển nhiều lần. Điều kiện bao che hạn chế cũng ảnh hưởng nhiều đến độ bền và chất lượng hoạt động của máy.
5/ Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực”.
Như phân tích ở trên, chúng ta có nhiều giải pháp đề xuất, tuy nhiên các giải pháp này vẫn còn nhiều chỗ chưa tối ưu và tốn kém. Làm thế nào để có giải pháp vừa tiết kiệm vừa chủ động trong vận hành khai thác, vừa không ảnh hưởng đến giao thông, an ninh năng lượng, không lãng phí nước khi đang mùa cạn kiệt...
Tập thể các chuyên gia về Bơm và Trạm bơm Viện Bơm và Thiết bị Thuỷ lợi xin đề xuất thêm một giải pháp để nghiên cứu có thể thoả mãn được tất cả những nhược điểm của các giải pháp trên mà chúng tôi xin đặt tên là giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực”.
Bản chất của giải pháp này là:
Lắp thêm các máy bơm phụ trên kênh của các cửa lấy nước các công trình thuỷ lợi hoặc kênh hút của trạm bơm ven sông loại bơm có cột nước cực thấp cỡ từ 1-2m tuỳ theo từng vị trí (những máy này có công suất nhỏ vì cột nước rất thấp) để bơm chuyền cấp nước bổ sung cho các cửa lấy nước hoặc bể hút của các trạm bơm chính.
Hình 01. Lắp thêm máy bơm phụ trên kênh hút của các trạm bơm ven sông
Khi nước cần bơm sẽ hoạt động để dâng nước bể hút thêm từ 0.5m- 1.5m theo yêu cầu. Khi mực nước sông lên cao hệ thống bơm này dừng hoạt động và không làm ảnh hưởng đến dòng chảy vào cửa lấy nước hoặc bể hút của trạm bơm chính.
Chúng tôi xin phân tích ưu nhược điểm của giải pháp này:
Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ không gây ảnh hưởng xấu đến các trạm bơm ở hạ du, không ảnh hưởng đến giao thông thuỷ: Đây là giải pháp chỉ bổ sung đủ nước cho trạm bơm chính, không có bất kì tác động nào đến việc hạ thấp hoặc dâng mực nước của sông chính và không có bất kì một vật cản nào ở lòng sông. Vì vậy, giải pháp không làm ảnh hưởng đến mực nước bể hút của các trạm bơm khác ở hạ du và không ảnh hưởng đến giao thông thuỷ.
Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ không gây lãng phí nước khi mùa nước đang cạn kiệt: Máy bơm lắp trên kênh chỉ cung cấp thêm đủ lượng nước cho các cửa lấy nước của công trình Thuỷ lợi hoặc của các máy bơm chính cần bơm trên cơ sở mực nước sông hiện có, nên không lãng phí nước.
Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ không làm ảnh hưởng đến việc bố trí kế hoạch chạy máy và xả nước của hồ chứa nước các nhà máy thuỷ điện:
Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ chỉ lấy nước của sông chính hiện có ở mức thấp để tiếp tục nâng cao lên một chiều cao nhất định đủ nước và cao trình cho các cửa lấy nước hoặc hỗ trợ cho các máy bơm chính nên không cần có sự điều tiết nước bổ sung của các hồ chứa thượng nguồn và vì vậy không làm ảnh hưởng đến việc bố trí kế hoạch chạy máy của các trạm Thuỷ điện, cũng như an ninh năng lượng.
Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“đảm bảo hiệu suất của việc khai thác vận hành trạm bơm:
Khi sử dụng giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ cho các trạm bơm ven sông, thì bản chất là bơm nối tiếp hở, dạng bơm chuyền hai cấp. Vì vậy, nếu các máy bổ sung lắp ở kênh hút đảm bảo hiệu suất bằng máy bơm chính, thì cả hệ thống vẫn giữ được hiệu suất như ban đầu.
Chúng ta cũng xem xét hiệu quả của giải pháp này:
Hình 02. Ý tưởng của giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“
Giả sử trạm bơm vào mùa kiệt có cao trình mực nước như hình 03
Như vậy, với điều kiện như hình vẽ, trạm bơm chính lẽ ra phải bơm cột nước địa hình là 7,2m.
Hình 03. Minh hoạ Tiền đầu tư xây dựng:
Nhưng vì cao trình đặt máy cao, cao trình bể hút đã bị khống chế, mức khống chế mực nước bể hút thấp nhất là +0,7m, nên bơm chính chỉ bơm được từ cao trình mực nước thấp nhất của bể hút là từ mực nước min của bể hút, nghĩa là chỉ bơm được 6,5m địa hình.
Còn lại 0,5m địa hình phải tiếp nguồn bởi một bơm phụ, bơm từ cao trình mực nước kiệt từ 0,2m lên 0,7m, nếu bơm phụ và chính có hiệu suất như nhau thì toàn bộ hệ thống vẫn giữ nguyên được hiệu suất cũ.
Khi chọn bơm phụ cho hệ thống này, với mỗi máy bơm trạm chính là 7000m3/h, cột nước địa hình cần bơm bổ sung là 0,5m, nghĩa là trạm bơm này có cột nước toàn phần là 1,0m(tổn thất là 0,5m vì không có cút, ống chuyển tiếp), ta chỉ cần chọn một bơm có công suất 33kw cho một máy chính (bảng 01). Và đầu tư cả máy bơm, thiết bị phụ trợ và cả phần công trình cho mỗi máy này cỡ 650 triệu đồng. Như vậy để cải tạo trạm bơm này đảm bảo tưới chủ động khi mực nước thấp dưới mực nước min bể hút theo thiết kế ban đầu, với trạm 4 tổ máy chính, chúng ta chỉ cần 2,6 tỷ cho hệ thống trạm, máy bơm và thiết bị phụ trợ để sử lí triệt để mọi vấn đề liên quan đến việc hạ thấp mực nước sông vào mùa kiệt.
So với việc trạm bơm Phù Sa mỗi năm mất gần 1,2 tỷ để lắp đặt, bảo dưỡng, vận chuyển trạm bơm dã chiến, thì lắp đặt bơm theo phương án này hơn hai năm là thu hồi vốn.
Bảng 01. Các thông số bơm cần xem xét để nghiên cứu cho
giải pháp bổ sung mực nước bể hút bằng động lực
|
Công suất
N(kw)
|
Số vòng quay đặc trưng
Ns(v/ph)
|
Lưu lượng
Q(m3/h)
|
Cột áp
H(m)
|
Số vòng quay
n(v/ph)
|
|
33
|
1486.5
|
7000
|
1
|
290
|
Giải pháp “bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ không làm ảnh hưởng dến dòng chảy của kênh hút khi mực nước sông lên cao:
Khi mực nước sông lên cao, hệ thống các bơm của giải pháp “bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ được bố trí đảm bảo tiết diện lưu thông của kênh hút như cũ. Vì vậy, không làm ảnh hưởng dến dòng chảy của kênh hút khi mực nước sông lên cao.
Giải pháp “bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ được lắp đặt trên kênh nên rất thuận tiện cho việc giải phóng mặt bằng và có thể triển khai nhanh.
2. Nhu cầu và sự cần thiết
Trong tình hình diễn biến của việc biến đổi khí hậu diễn ra có xu hướng nhanh hơn dự báo của các nhà khoa học. Các hiện tượng elnino và lanina đang gây hạn hán và lụt lội tràn lan ở nhiều khu vực. Vì vậy, ứng phó với thiên tai do sự thay đổi với cường độ lớn và nhiều đang là vấn đề nóng bỏng của vấn đề khí hậu và thiên tai trên thế giới.
Ở Việt Nam, trong mấy năm qua, không chỉ mực nước sông Hồng- Thái bình xuống quá thấp vào mùa kiệt mà cả các sông: Sông Chu, Sông Mã, Sông Lam.... cũng đều bị hiện tượng tương tự.
Hình 04. Bơm được kéo lên để trả lại dòng chảy lưu thông như cũ
Giải pháp “bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“ có thể xử lý để xây dựng và lắp đặt nhanh vì không chiếm nhiều diện tích .
Việc nghiên cứu thành công giải pháp bổ sung được nước vào mùa kiệt cho các cửa lấy nước của các công trình thuỷ lợi và vào bể hút cho các trạm bơm ven sông không chỉ giải quyết được một trong những vấn đề rất cấp bách hiện nay cho việc cấp nước của đồng bằng ven sông Hồng-Thái Bình mà còn giải quyết được cho một loạt các công trình thuỷ lợi và các trạm bơm ven sông của các hạ du lưu vực các sông ở đồng bằng Bắc Bộ và bắc Khu Bốn cũ như: sông Mã, sông Chu, sông Lam, sông Gianh, sông Bồ, sông Hương...
Nghiên cứu phân tích kĩ giải pháp bổ sung mực nước cho các công trình thuỷ lợi và các trạm bơm tưới ven sông sẽ mang lại được nhiều lợi ích cho cả canh tác nông nghiệp, phát điện, dân sinh...
Rõ ràng rằng: Nghiên cứu giải pháp nhằm đảm bảo lấy nước tưới chủ độngcho hệ thống các công trình Thuỷ lợi và các trạm bơm ven sông khi mực nước sông xuống thấp là nhu cầu cấp thiết và có ý nghĩa cả khoa học và thực tiến cao.
3. Một số kết quả nghiên cứu có liên quan.
Giải pháp bơm nối tiếp hở (hay còn gọi là bơm chuyền nhiều cấp)
Giải pháp bơm chuyền nhiều cấp cho các hệ thống tưới cũng được sử dụng nhiều. Giải pháp này thường áp dụng cho các hệ thống tưới được phân thành các khu vực có các cao trình khác nhau. Nước được trạm bơm cấp một bơm lên vừa để tưới cho các cao trình thấp vừa cấp nước cho trạm bơm cấp hai để bơm chuyền cao hơn tưới cho khu vực có cao trình cao hơn. Tuy nhiên, giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực“đã nêu trên mang đặc thù riêng là cấp thứ nhất chỉ bơm khi mực nước sông quá thấp. Trường hợp khi mực nước sông ở bể hút lên cao thì phải có kết cấu cả bơm và phần công trình phù hợp để cấp bơm thứ nhất không ảnh hưởng đến dòng chảy và hiệu quả vận hành của trạm bơm cấp thứ hai
Máy bơm cột nước thấp
Phân loại bơm
Ngành công nghiệp chế tạo máy bơm trên thế giới đã đạt được nhiều thành tựu trong nghiên cứu lý thuyết cơ bản, thiết kế chế tạo và đã áp dụng vào sản xuất khoảng 1500 loại máy bơm.
Máy bơm hướng trục đã được nghiên cứu và cũng đạt được một số kết quả, đặc biệt là các bơm phục vụ nông nghiệp và thoát nước thải. Các bơm hướng trục được nghiên cứu và thiết kế chế tạo hiện nay thường có cột nước H từ 3.0m đến 20m, với lưu lượng Q lớn đến 140.000 m3/h.
Để phân biệt các loại bơm người ta dựa vào số vòng quay đặc trưng( hệ số đặc trưng) hay còn gọi là tỷ tốc ns,
Trong đó: n số vòng quay của động cơ tính bằng v/ph
Q lưu luợng của bơm tính bằng m3/s
H Cột nước của bơm tính bằng m
Những bơm hướng trục được nghiên cứu thiết kế và chế tạo sử dụng thường cóns nằm trong phạm vi từ 450v/ph đến 900v/ph. Các loại bơm này đã được nghiên cứu và đã đạt được nhiều kết quả tốt, có hiệu suất 77%-89%.
Bơm hướng trục cột nước thấp hiện nay, được hiểu là các loại bơm có cột nước H dưới 5m và lưu lượng lớn. Các bơm này có tỷ tốc ns lớn hơn 900v/ph
Những bơm có ns lớn hơn 900v/ph thường gọi là bơm có cột nước thấp, tỷ tốc cao, loại này rất khó để nghiên cứu thiết kế để đạt được hiệu suất cao.
Bơm cột nước thấp
Cho đến nay, máy bơm cột nước thấp có cột nước dưới 3m, lưu lượng lớn mà có tỷ tốc cao hơn 1000v/ph mới chỉ được nghiên cứu và sản xuất tại một số nước có trình độ cao về cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế và công nghệ chế tạo.
Bảng 02. Các máy bơm cột nước thấp thông dụng của Liên Xô cũ
|
Loại bơm
|
Q(m3/h)
|
H(m)
|
ns
|
|
OΠ6-87
|
5328 - 14544
|
2.7 – 8.3
|
900
|
|
OΠ6-110
|
7956 - 22392
|
2.5 – 7.6
|
900
|
|
OΠ6-145
|
14400 - 38520
|
2.7 – 8.2
|
900
|
|
OΠ6-185
|
26280 - 54720
|
3.25 – 6.1
|
900
|
Rất ít các hãng chế tạo bơm trên thế giới chế tạo được các loại máy bơm có cột nước thấp dưới 3m.
Hiện tại các hãng chế tạo bơm lớn như Flygt, KSB, EBARA, Bombas Ideal , ABS ...cũng không có các sản phẩm loại này trong cataloge.
Đặc biệt có một gam bơm của Liên Xô cũ đã nghiên cứu thành công với ns = 1000v/ph, đó là gam bơm OΠ7. Thông số kỹ thuật của một số bơmOΠ7 được thống kê trong bảng 03.
Ở Nhật đã xuất hiện nhiều đề tài nghiên cứu bơm cột nước thấp tỷ tốc cao và kết cấu dạng Gatepump. Một trong những hãng đi đầu trong việc nghiên cứu và sản xuất các loại máy bơm cột nước thấp có tỷ tốc cao là hãng MIZOTA.
Các sản phẩm được công bố năm 2004 của hãng mang tên GATEPUMP. Thông số của các loại bơm này có thể xem ở bảng 04.
Những bơm này đang được ứng dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế, đặc biệt cho lĩnh vực tiêu thoát nước.
Công trình trạm bơm
Về công trình trạm bơm, ngoài các dạng trạm bơm trục đứng với kết cấu khối tảng cho các máy bơm lớn, các loại kết cấu trạm bơm treo, trạm bơm chìm, trạm bơm nhiều tầng, trạm bơm có bể xả tách rời...rất nhiều loại hình công trình trạm bơm đã được nghiên cứu và ứng dụng với tính chất ngày càng đơn giản, tiện lợi và hiện đại.
Hình 05. Bơm cột nước thấp loại GATE PUMP
có tỷ tốc cao và kết cấu dạng lắp trên cánh van của hãng MIZOTA, Nhật
Với công nghệ vật liệu ngày càng phát triển, máy bơm ngày càng đa dạng về chủng loại, kết cấu công trình trạm bơm cũng không ngừng được cải tiến. Từ những loại hình kết cấu khối tảng rất nặng nề và tốn kém của những năm 50 của thế kỉ trước. Hiện nay, trạm bơm được thiết kế với kết cấu rất hiệu quả. Các loại trạm bơm không có nhà bao che lắp đặt các loại bơm chìm ngày càng phát triển. Các loại trạm bơm dạng Gatepump có tính chất dòng chảy qua bơm được cải thiện nhiều, hiệu quả kinh tế cao đang được ứng dụng đại trà.
Bảng 03. Một số bơm loại 0∏7 của Liên Xô cũ có ns = 1000v/ph
|
Loại bơm
|
Q(m3/h)
|
H
(m)
|
n
(v/ph)
|
η
|
Công suất
N(kw)
|
|
0∏7- 35
|
1015
|
2.1
|
960
|
80
|
11
|
|
0∏7- 47
|
1870
|
2.5
|
730
|
80
|
21
|
|
0∏7- 70
|
4100
|
2.5
|
485
|
80
|
44
|
|
0∏7- 87
|
6000
|
1.96
|
365
|
81
|
56
|
|
0∏7-110
|
9570
|
1.9
|
290
|
82
|
88
|
Hình 06. Loại Gatepump lắp trên cánh van hãng DAI JIN Hàn Quốc
Bảng 04. Các bơm loại GATEPUMP của hãng MIZOTA Nhật
|
Đường kính cánh
bánh công tác (mm)
|
Lưu lượng(m3/h)
|
|
D600
|
4320-6000
|
|
D700
|
6000-8400
|
|
D800
|
8400-10800
|
|
D900
|
10800-13800
|
|
D1000
|
13800-18000
|
Có một vài dạng kết cấu lắp bơm trên cánh van, lắp bơm trong cống( hình 07) qua đê đã được người Nhật nghiên cứu và ứng dụng.
Hình 07. Bố trí nhà trạm loại bơm chìm cột nước thấp của Nhật
Những năm qua công tác nghiên cứu và chế tạo máy bơm trong nước cũng có nhiều thành quả. Ngoài những loại bơm thông dụng phục vụ cho tưới tiêu nông nghiệp, chúng ta đã nghiên cứu chế tạo thành công nhiều loại bơm mới: Bơm hút sâu, bơm chìm, bơm có công suất lớn, bơm đặc biệt dùng trong công nghiệp khai khoáng, tiêu thoát nước thành phố hay các khu công nghiệp...
Năm 1990 Viện Nghiên cứu Khoa học Thuỷ lợi đã nghiên cứu thiết kế chế tạo thành công một loại máy bơm 18HT140 có ns = 1400v/ph; cột nước H = 3m; Q = 2000m3/h; N = 30Kw để sử dụng tưới tiêu nội đồng cho khu vực đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Khu bốn cũ, các bơm này mới chỉ dừng ở kết cấu hướng trục trục đứng dạng cổ điển lắp đặt vào nhà trạm theo dạng treo, hiệu suất bộ dẫn dòng mới đạt được 60%.
Đề tài nghiên cứu cấp Bộ: Nghiên cứu sử dụng máy bơm chỡm để tưới cho các tỉnh miền Núi và Trung du phía Bắc, do PGS.TS Lê Chí Nguyện làm chủ nhiệm, đó nghiệm thu năm 2007, đó phõn tớch hỡnh thức nhà trạm , loại mỏy bơm sử dụng trong điều kiện các tỉnh Trung du và vùng núi phía Bắc có mực nước nguồn thay đổi lớn theo các tháng trong năm và đó đề xuất loại máy bơm chỡm và hỡnh dạng trạm bơm chỡm phự hợp để tưới cho các tỉnh Trung du và vùng núi phía Bắc.
Đề tài cấp cơ sở: Nghiên cứu quy mô trạm bơm và loại hỡnh mỏy bơm thích hợp cho tưới tiêu vùng ĐBSCL tương ứng với các kịch bản quy hoạch phát triển do PGS.TS Lê Chí Nguyện làm chủ nhiệm năm 2008, đó nghiệm thu thỏng 3/2009. Kết quả nghiờn cứu được công bố trong tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tháng 5/2009, Tr 69-72. Đề tài mới chỉ xới lên một số định hướng và có kết quả sơ bộ về quy mô trạm bơm tưới ở ĐBSCL.
Cụng tỏc thiết kế, xõy dựng, quản lý cỏc trạm bơm tưới, tiêu của nước ta từ trước đến nay cũn cú nhiều vấn đề hạn chế, vấn đề quản lý kỹ thuật trong trạm bơm chưa được quan tâm đúng mức dẫn đến máy bơm, động cơ và các thiết bị mau hỏng, chí phí cho sửa chữa cao. Đây là một vấn đề lớn, được các nhà khoa học và quản lý quan tâm. Đề tài Tổng kết kỹ thuật trạm bơm lắp máy bơm trục đứng loại vừa và lớn (Đề tài NCKH cấp Bộ - nghiệm thu năm 2003). Chủ nhiệm PGS.TS Lê Chí Nguyện, đó nờu ra cỏc kết luận cú ý nghĩa trong việc thiết kế, xây dựng mới cũng như cải tạo, nâng cấp các trạm bơm.
Công ty sản xuất bơm lớn nhất trong nước là Công ty cổ Phần chế tạo bơm Hải Dươngsản xuất được nhiều loại bơm, trong đó loại máy bơm có cột nước thấp nhất là 3m với lưu lượng từ 800m3/h-1200m3/h (HTĐ800-3; HTĐ900-3; HTĐ1200-3) với tỷ tốc ns = 1100v/ph và có một loại có H = 2.5m nhưng lưu lượng nhỏ Q =700m3/h (HTĐ700-2.5) với tỷ tốc ns = 1163v/ph. Có một loại bơm của Công ty cổ Phần chế tạo bơm Hải Dươngchế tạo có ns = 1135v/ph là loại HTĐ9500-3.5 có cột nước H =3.5m; Q=9500m3/h. Loại này có kết cấu hướng trục trục đứng thông thường và kết cấu này không lắp được vào kênh hút vì kết cấu nhà trạm phức tạp, ảnh hưởng nhiều đến dòng chảy vào bể hút của trạm chính. Những bơm này không được nhà máy cho biết hiệu suất .
Năm 2006, Trung tâm Bơm và Máy xây dựng thuộc Viện Khoa học Thủy lợi bắt đầu nghiên cứu thiết kế một số mẫu cánh có tỷ tốc cao ns = 1200v/ph (cột nước thấp và lưu lương lớn) đã có một số kết quả ban đầu về một số giải pháp trong thiết kế cánh và kết cấu vỏ bơm, đã phát triển một loại bơm mới chưa tầng có trong lịch sử nghành bơm trên thế giới đó là loại bơm HH, một loại bơm hướng trục có tỷ tốc cao cột nước thấp dùng buồng xoắn và thử nghiệm để ứng dụng hai mẫu cánh mới loại tỷ tốc cao có hiệu suất 80%
Năm 2007, Viện khoa học Thuỷ lợi đã giao cho Trung tâm Bơm và Máy xây dựng nghiên cứu đề tài cấp cơ sở: Nghiên cứu bơm cột nước thấp để tiêu nước và bổ sung mực nước bể hút cho các trạm bơm ven sông với mục đích là: Nghiên cứu được gam cánh bơm và kết cấu bơm hợp lí sử dụng tiêu nước cho những vùng có cột nước thấp ở đồng bằng ven biển và để xử lý nâng mực nước bể hút các trạm bơm ven sông bằng các giải pháp đơn giản về công trình, không để lãng phí năng lượng khi hoạt động lâu dài,không ảnh hưởng dòng chảy bể hút khi mực nước sông lên cao. Vì kinh phí đề tài cấp cơ sở hạn chế nên đề tài nghiệm thu thành công với kết quả ra đời được hai mẫu cánh và cánh hướng có ns = 1200v/ph và hiệu suất 80%, chưa nghiên cứu kết cấu và các công nghệ và kĩ thuật liên quan.
Năm 2009, Viện Bơm và Thiết bị Thuỷ lợi triển khai đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm hướng trục ngang, chìm kiểu Capsule, tỷ tốc cao lưu lượng từ 5000m3/h-7000m3/h”. Đây là đề tài nghiên cứu một loại bơm đặt chìm kết cấu dạng Capsule có lưu luợng 5000m3/h-7000m3/h với loại cánh có tỷ tốc ns = 1200v/ph.
Năm 2010 Viện Bơm và Thiết bị Thuỷ lợi triển khai đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt, vận hành bơm cột nước thấp, lưu lượng lớn để chống ngập cho các thành phố ven biển”. Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế, chế tạo loại máy bơm hướng trục dạng kết cấu hở, tỷ tốc cao ns = 1400v/ph, H = 3m, Q=12.000m3/h, η= 75%, ký hiêụ là HT1200-3 để chế tạo lắp đặt chống ngập cho các thành phố ven biển.
Như vậy, trong những năm qua bơm và trạm bơm nói chung và bơm và trạm bơm loại hướng trục cột nước thấp lưu lượng lớn có tỷ tốc cao ns trên 1000v/ph nói riêng đã được nhiều cơ sở trong nước nghiên cứu và có một số thành công bước đầu. Các kết cấu bơm cột nước thấp mới chỉ dừng lại ngjhiên cứu ở dạng kết cấu hướng trục trục đứng dạng kín hoặc dạng hở, bộ phận dẫn dòng gồm cánh và cánh hướng cũng mới nghiên cứu và chế tạo các loại có tỷ tốc cao ns = 1200v/ph đến 1400v/ph đạt hiệu suất 75% - 80%.
Công ty bơm Hải Dương cũng có 4 loại bơm kết cấu hướng trục trục đứng dạng cổ điển có ns từ 1100v/ph - 1163v/ph nhưng công suất nhỏ( dưới 1200m3/h) .
Giải pháp bơm chuyền nhiều cấp cũng đã được ứng dụng nhiều ở các trạm bơm tưới của Việt Nam như: Trạm bơm Hữu Lũng, Lạng Sơn, Trạm bơm Tri Tôn-Tịnh biên, An Giang...
Công trình trạm đi theo các loại kết cấu bơm đã được nghiên cứu cho giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” gồm các loại hình trạm bơm có bể hút bể xả nằm trên một kênh dẫn để ứng dụng cho bơm Capsule; trạm bơm loại kết cấu bơm hở để lắp bơm cột nước thấp, lưu lượng lớn chống ngập cho các thành phố ở ven biển.
Loại kết cấu bơm hướng trục trục ngang, trục đứng chìm được lắp ở kênh hút với các yêu cầu đặc trưng riêng nhằm mục đích bổ sung mực nước bể hút cho các trạm bơm tưới ven sông Hồng- Thái bình đã được chế tạo lắp đặt nhiều nơi ở Việt Nam: Củ Chi,Hưng Nhân...
4. Kết luận
Với nhiều giải pháp được các nhà khoa học đưa ra để giải quyết cho việc mực nước sông bị cạn kiệt quá mức tính toán thiết kế cho các cửa lấy nước các công trình Thuỷ lợi. Mỗi giải pháp có các ưu nhược điểm khác nhau. Tuỳ mức độ cấp bách và hiệu quả trước mắt hay lâu dài mà các nhà hoạch định chính sách cũng như các cán bộ quản lý chuyên môn lựa chọn phương án cho phù hợp đảm bảo được tính chất của của từng phương án, đáp ứng được các lợi ích hài hoà. Phương án “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” là một trong nhiều phương án đang được ứng dụng và triển khai cho một số trạm bơm ven sông. Chúng tôi cũng hy vọng giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” sẽ mang lại hiệu quả và được cải tiến hoàn thiện thành giải pháp cấp bách ưu việt nhất cho việc bổ sung nước cho các công trình Thuỷ lợi mà đặc biệt là cho việc nâng cao đầu nước bể hút của các trạm bơm ven sông.
TS. Phạm Văn Thu
Theo: http://www.vienbom.org.vn/