2
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
viện khoa học thủy lợi

sổ tay kỹ thuật thủy lợi

phần 2
công trình thủy lợi tập 4

Cửa van và thiết bị đóng mở

ã Khái niệm chung về cửa van
trong công trình thủy lợi

ã Thủy lực cửa van

ã Cửa van mặt

ã Cửa van sâu

ã Thiết bị đóng mở cửa van


Chương 1. Khái niệm chung về Cửa van trong công trình thủy lợi
11
1.1. Vai trò nhiệm vụ của cửa van
11
1.2. Cấu tạo cửa van
11
1.3. Phân loại cửa van
11
1.4. Chọn loại cửa van cho công trình
12
1.4.1. Vùng ven biển đồng bằng sông Cửu Long
12
1.4.2. Vùng ven biển Trung Bộ
13
1.4.3. Vùng đồng bằng Bắc Bộ
13
1.4.4. Cửa trên đập tràn ở hồ chứa và đập dâng vùng Trung du và miền núi
13
1.5. Bố trí cửa van trong công trình
13
1.5.1. Đối với cống hở
13
1.5.2. Đối với cống kín
14
1.6. Lực và tổ hợp lực tác dụng lên cửa van
14
1.6.1. Lực tác dụng
14
1.6.2. Tổ hợp lực
14

36
1.10.3. Cửa van Clape trục dưới (cửa sập)
36
1.10.4. Cửa van Clape trục trên
36
1.10.5. Cửa van hình quạt
36
1.10.6. Cửa van mái nhà
36
1.10.7. Cửa van trụ lăn
36
1.10.8. Các kiểu cửa quay trục đứng
36
1.10.9. Các kiểu cửa quay trục ngang
36
1.10.10. Các kiểu cửa van tự động thủy lực điều tiết trên kênh
36
1.10.11. Các kiểu cửa van âu tàu
36

Chương 2. Thủy lực cửa van 37
2.1. Khái niệm chung
37
2.2. Năng lực xả n-ớc
37
2.3. áp lực n-ớc tác dụng lên cửa van
42
2.3.1. Cửa van phẳng
42
2.3.2. Cửa van cung

3.2.3. Xác định vị trí của dầm chính
70
3.2.4. Các kiểu cửa van cung
71
3.2.5. Xác định áp lực nước tĩnh tác dụng lên cửa van cung
73
3.2.6. Tính trọng lượng bản thân cửa cung
76
3.2.7. Tính lực nâng hạ
76
3.3. Cửa sập (cửa Clape trục dưới)
77
3.3.1. Đặc tính cơ bản
77
3.3.2. Cửa sập điều khiển bằng cơ khí
77
3.3.3. Cửa sập tự động bằng đối trọng
79
3.3.4. Cửa Clape phao (gọi tắt là cửa sập phao)
81
3.4. Cửa Clape trục trên
82
3.4.1. Cấu tạo
82
3.4.2. Nguyên lý làm việc
82
3.4.3. Phạm vi áp dụng
82
3.5. Cửa quạt
83

8 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 4
3.7.4. Xác định trọng lượng bản thân và lực nâng cửa van trụ lăn
98
3.7.5. Máy nâng cửa van trụ lăn
100
3.8. Cửa van giàn quay
100
3.9. Cửa van cánh cửa tự động
102
3.9.1. Xuất xứ cửa van cánh cửa tự động
102
3.9.2. Cấu tạo
102
3.9.3. Sơ đồ bố trí cửa van cánh cửa tự động
104
3.9.4. Nguyên lý hoạt động và tính lực đóng mở
105
3.9.5. Chế độ vận hành của cửa van cánh cửa tự động
109
3.9.6. Các bộ phận chính của cửa van và khung chứa van
110
3.10. Các kiểu cửa bản lệch trục đứng tự động và bán tự động
114
3.10.1. Cấu tạo
114
3.10.2. Nguyên lý làm việc tự động
115
3.10.3. Phạm vi áp dụng
115
3.11. Các kiểu cửa van trục ngang

4.3.1. Cấu tạo
140
4.3.2. Một số tính toán cơ bản
142
4.3.3. Phạm vi ứng dụng
144
Mục lục 9 9

4.4. Van đĩa
144
4.4.1. Cấu tạo
144
4.4.2. Tải trọng và lực tác dụng
145
4.4.3. Tính sức bền của vỏ và đĩa
146
4.4.4. Phạm vi ứng dụng
147
4.5. Van cầu
147
4.5.1. Cấu tạo
147
4.5.2. Phạm vi sử dụng
148
4.6. Cửa Van hình kim
148
4.6.1. Cấu tạo và vận hành
148
4.6.2. Phạm vi sử dụng
149

157
5.1.3. Phân loại và phạm vi ứng dụng
158
5.2. Máy đóng mở kiểu vít đai ốc
160
5.2.1. Nguyên lý máy đóng mở kiểu vít đai ốc
160
5.2.2. Ưu, nhược điểm của thiết bị đóng mở kiểu vít đai ốc
161
5.2.3. Tính toán thiết bị vít đai ốc
162
5.2.4. Máy đóng mở kiểu vít dùng cho cửa van sâu
164
10 sổ tay KTTL * Phần 2 - công trình thủy lợi * Tập 4
5.3. Máy đóng mở kiểu dây mềm
165
5.3.1. Kết cấu chung của máy đóng mở kiểu dây mềm
165
5.3.2. Ưu, nhược điểm của thiết bị đóng mở kiểu dây mềm
166
5.3.3. Tính toán các thông số cơ bản
167
5.4. Thiết bị đóng mở bằng xilanh thủy lực
173
5.4.1. Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động
173
5.4.2. Ưu điểm của xilanh thủy lực
175
5.4.3. Nhược điểm của thiết bị đóng mở bằng xilanh thủy lực
175


Cửa van là một bộ phận rất quan trọng trong công trình thủy lợi. Cửa van được lắp
đặt vào các khoang của công trình thủy công ở công trình thủy lợi thủy điện. Cửa van
cũng có thể đặt ở trên mặt, ở dưới sâu. Nhiệm vụ của cửa van là đóng để giữ nước và
mở để tháo nước theo yêu cầu đặt ra cho công trình: lấy nước tưới, cấp nước phát điện,
thoát lũ, gạn triều, tiêu úng, điều tiết mực nước, lấy nước mặn nuôi trồng thủy sản...
Hiệu quả của công trình thủy lợi, thủy điện được đảm bảo như thiết kế đặt ra khi
cửa van được vận hành đạt độ tin cậy như quy trình vận hành đ đề ra.
Nếu việc vận hành cửa van có sự cố thì dẫn đến không những tổn hại lớn cho công
trình thủy lợi, thủy điện mà còn gây tác hại cho sản xuất đời sống của vùng hạ du. Một
số vụ vỡ đập gây thiệt hại lớn ở ấn Độ, ở Mỹ là do kẹt cửa van ở tràn xả lũ.

1.2. Cấu tạo cửa van

- Phần chuyển động gồm bản mặt, các dầm phụ, các dầm chính, các bánh xe lăn,
gioăng chống thấm, phần thiết bị nâng gắn với cửa van.
- Phần cố định gồm các kết cấu tựa đặt ở trụ pin, ở đập tràn, kết cấu chống thấm
và phần thiết bị nâng gắn với công trình. Việc vận hành cửa van có thể nhờ vào máy
nâng cơ, điện, xilanh thủy lực hoặc hoàn toàn lợi dụng sức nước - thường được gọi là
cửa van tự động thủy lực, hoặc vừa lợi dụng sức nước vừa có hỗ trợ của cơ điện thì được
gọi là cửa van bán tự động thủy lực. Ngày nay ở một số công trình việc vận hành cửa
van ở một số nước đ được tự động hoá điện tử, điều khiển từ xa rất hiện đại.

1.3. Phân loại cửa van

Cửa van có thể phân loại theo vị trí đặt: Cửa van trên mặt, cửa van dưới sâu; theo
hình dạng kết cấu: Cửa van phẳng, cửa van cung, cửa van trụ, cửa quạt, cửa mái nhà,
cửa bản quay...; theo hình thức tháo nước qua cửa van: Cửa van nước tràn trên mặt, cửa
van nước chảy phía dưới; theo hình thức chuyển động: Cửa van chuyển động thẳng lên
xuống, cửa đẩy ngang, cửa quay trục giữa, trục trên, trục dưới; theo cách đóng mở cửa

thường xuyên trong mùa tiêu lũ. ở những cống đóng mở ít mỗi năm một số lần thì có
thể dùng cửa van cung.

c) Cửa Clape trục dưới (cửa van sập)
ở những nơi cửa van được đóng 5 - 6 tháng và sau đó mở liên tục 5 - 6 tháng thì
có thể áp dụng loại cửa này. Vì có ưu điểm có thể làm cửa rộng 15 á 30 m.

d) Cửa van phẳng
Cửa van phẳng được đóng mở bằng thiết bị cơ khí hoặc cơ điện, có thể dùng ở
những cống mỗi năm chỉ mở ít lần nhưng hiện ít dùng ở vùng này.

Chương 1 - Khái niệm chung về cửa van... 13 13

1.4.2. Vùng ven biển Trung Bộ
Có 2 loại cống:
- Loại cống thường bị chìm ngập trong lũ chính vụ nên ứng dụng cửa Clape trục
dưới. Đóng mở nhẹ và khi lũ về cửa van nằm sát đáy. Loại này có thể làm khoang rộng
và cũng có thể ứng dụng cửa van cánh cửa tự động.
- Loại cống ở cao không bị chìm ngập trong lũ chính vụ và gần biển dễ bị gió bo
thì có thể ứng dụng cửa van cung, van phẳng, để chủ động đóng mở tháo lũ và điều tiết
mực nước.
ở những cống gần biển chịu ảnh hưởng của bo, nếu chỉ dùng đơn thuần cửa van
cánh cửa tự động thì sẽ không chủ động ngăn triều dâng và tháo lũ. Bởi vì loại cửa này
chỉ mở cưỡng bức được khi chênh lệch nhỏ hơn 1m. ở những cống này hoặc chỉ dùng
cửa van cung, hoặc vừa dùng cửa cung phối hợp cửa van cánh cửa tự động để khi lũ
bình thường thì gạn triều tiêu úng và khi có bo thì thêm một số cửa cung để tháo lũ.

1.4.3. Vùng đồng bằng Bắc Bộ
a) Vùng ven biển chịu ảnh hưởng của triều
Đây là nơi có chế độ nhật triều, yêu cầu cấp nước và tiêu lũ một cách chủ động.

1.6. Lực và tổ hợp lực tác dụng lên cửa van
1.6.1. Lực tác dụng
- áp lực thủy tĩnh.
- áp lực thủy động.
- Trọng lượng bản thân.
- Lực quán tính.
- áp lực sóng.
- áp lực gió.
- áp lực chân không.
- Lực va của tàu thuyền, vật nổi.
- áp lực bùn cát.
- Lực ma sát.
- Lực của thiết bị đóng mở.
- Lực động đất.
- Tải trọng thử.

1.6.2. Tổ hợp lực
Khi tính toán thiết kế cần phân ra các tổ hợp lực để tính toán:
a) Tổ hợp chính
- áp lực thủy tĩnh.
- áp lực thủy động.
- Trọng lượng bản thân.
- Lực quán tính.
- áp lực sóng.
- áp lực gió.
- áp lực chân không.
- áp lực bùn cát.
- Lực của thiết bị đóng mở.
- Lực ma sát.


3, BC
T
4 theo thứ tự từ ít đến nhiều cacbon. Chữ B là chỉ nhóm thép
được đảm bảo về cơ tính và thành phần hoá học.
- Thép hợp kim thấp: Theo cách đặt tên của Liên Xô cũ thì hai số đầu chỉ phần
vạn cacbon; chữ cái Nga chỉ tên các thành phần hợp kim: măng gan G, silic C, crôm X,
niken H, đồng , vanadi f, bor P, môlipđen M, titan T, nhôm IO, nitơ A; con số sau chỉ
lượng phần trăm (làm tròn) khi quá 1%.
16 sæ tay KTTL * PhÇn 2 - c«ng tr×nh thñy lîi * TËp 4
B¶ng 1-1 chiÕm 1 trang
Ch­¬ng 1 - Kh¸i niÖm chung vÒ cöa van... 17 17

B¶ng 1-2 B¶ng 1-3 chiÕm 1 trang