Đối tác chiến lược ngành in bạt quảng cáo

in decal pp

Chung cư A1CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư B1B2 CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư D2CT2 Tây Nam Linh Đàm | Chung cư VP2VP4 Bán đảo linh đàm | Chung cư HUD3 Nguyễn Đức Cảnh | Chung cư New Skyline Văn Quán

Đối tác chiến lược ngành in bạt quảng cáo

in bạt hiflex - in decal ngoài trời - in băng rôn

Viện Bơm và Thiết bị thuỷ lợi

Đối tác chiến lược Tư vấn thiết kế nội thất

thiết kế nội thất văn phòng - thiết kế nội thất chung cư

Đệm | Đệm giá rẻ | Đệm lò xo | Đệm Sông Hồng | Đệm Sông Hồng | Đệm Everhome | Đệm mút | Đệm mút cứng | Đệm Queensweet | Đệm Liên á | Đệm Korea

Giải pháp nhằm đảm bảo lấy nước tưới chủ động cho hệ thống các trạm bơm ở hạ du sông Hồng, Thái Bình trong điều kiện mực nước sông xuống thấp PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Friday, 25 April 2014 08:59

GS.TS Lê Danh Liên; TS.Phạm Văn Thu; ThS. Kiều Tiến Mạnh - Viện bơm và TBTL

Tóm tắt: Bài báo giới thiệu tổng quan tình hình hoạt động của các trạm bơm vào mùa kiệt trong các năm gần đây. Do mực nước các dòng sông xuống quá thấp, dẫn đến tình trạng bể hút của các trạm bơm bị cạn kiệt, các trạm bơm không hoạt động được. Để khắc phục tình trạng đó, các tác giả đã đề xuất một số giải pháp để có thể chủ động lấy nước tại các trạm bơm vào mùa kiệt, trong đó chú trọng nhất là giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực”. Để thực hiện giải pháp này các tác giả đã nghiên cứu thiết kế mô hình bơm hướng trục cột nước thấp, lưu lượng lớn và tỷ tốc lớn , thiết kế sơ bộ công trình trạm để lắp đặt bơm.

Summary: The paper presents the overview of pumping stations, operation in the dry season of recent years. Substandard water lever of rivers in the dry season leads to the depletion in the suction of pumping stations, at which situation the pumping stations don’t work. To overcome this situation, authors have proposed some solutions to likely to actively take wate at pumping stations in the dry season, in which the most concerned solution is “additional water in the suction with the force”. To implement this solution, the authors have designed the model of axial pump low head, large flow and great specific speed and premiliarnily designed station for installation of pumps.

I. Tổng quan

Đồng bằng Bắc Bộ và các tỉnh hạ du sông Hồng, Thái Bình là những tỉnh trọng điểm về sản xuất nông nghiệp ở miền Bắc nước ta, nhưng lại có khí hậu khắc nghiệt, thường xuyên úng, hạn. Vì vậy, công tác thủy lợi đặc biệt được chú trọng, trong đó các trạm bơm điện là biện pháp công trình chủ yếu trong tưới, tiêu nước cho cây trồng. Ở các tỉnh này gần như 100% diện tích canh tác sử dụng bơm để tạo nguồn và đưa nước vào mặt ruộng.

Hiện nay, tổng số trạm bơm và máy bơm của các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ và Bắc Khu Bốn cũ là 4996 trạm với 13.305 máy, riêng hạ du ven sông Hồng – Thái Bình có 502 trạm bơm các loại với 2152 máy từ 800 ÷ 32000m3/h, chưa kể những máy bơm di động và những trạm bơm nhỏ do dân tự làm, sử dụng trong phạm vi hợp tác xã.

Trong những năm gần đây, các trạm bơm ven sông nói chung và đặc biệt là ở hạ du sông Hồng, Thái Bình vào mùa kiệt đều bị thiếu nước. Đa số các trạm bơm mực nước bể hút xuống thấp hơn so với mực nước thiết kế từ 0,5m đến 1,5m dẫn đến tình trạng hạn hán nghiêm trọng, ảnh hưởng đến năng suất và hiệu quả canh tác nông nghiệp.

Các trạm bơm lắp máy trục ngang li tâm như 12LTx-40, HL980-9, HL1100-12, HL470-16 thì có thể khắc phục bằng cách vươn thêm ống hút và nạo vét kênh hút. Tuy nhiên, đối với các máy trục đứng loại hướng trục cần phải có giải pháp để lấy nước tưới chủ động. Đặc biệt là các trạm bơm hướng trục đứng có công suất lớn như Phù Sa, Hồng Vân, Trịnh Xá, Như Trác, Ngoại Độ, Cốc Thành...

Các trạm bơm ven sông 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... cũng trong tình trạng tương tự. Nghiên cứu thành công các giải pháp bổ sung mực nước bể hút cho các trạm bơm tưới ven sông Hồng – Thái Bình sẽ phát huy được hiệu quả cho các trạm bơm này.

II. Lựa chọn giải pháp cấp nước cho bể hút

Căn cứ vào đặc điểm địa hình, chế độ dòng chảy có thể chia khu vực ven sông ở hạ du sông Hồng, Thái Bình thành ba vùng:

Vùng ngay sát hồ chứa: có mực nước chịu ảnh hưởng của lưu lượng cả bổ sung từ hồ chứa, là vùng thường dùng các loại bơm có cột nước cao, trong đó có các loại 12LTx-40, HL980-9, HL1100-12, HL470-16.   Tất cả đều có chung đặc điểm là trục ngang, có cột hút dương. Các trạm bơm của khu vực này có thể cải tạo dễ dàng để chủ động lấy được nước tưới.

Vùng giữa là vùng có diện tích tưới lớn nhất, có mực nước sông thay đổi ít bởi lưu lượng xả từ các hồ chứa thượng lưu, đồng thời cũng ít bị ảnh hưởng của thủy triều. Đa số trạm bơm ở khu vực này là các trạm bơm lớn, cột nước thấp, trục đứng có cột hút âm.

Vùng gần cửa sông đổ ra biển, chịu ảnh hưởng của thủy triều, hầu như không bị ảnh hưởng của mực nước do lưu lượng xả từ thượng lưu.

Cần có một giải pháp có thể áp dụng được cho cả ba vùng trên để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của các trạm bơm hạ du sông Hồng, Thái Bình.

Đối với các trmaj bơm vùng giữa, mực nước hạ lưu về mùa kiệt thường thấp hơn mực nước thấp nhất thiết kế 1,0 đến 1,7m. Để các trạm bơm có thể hoạt động được có một số giải pháp đã được đề xuất và đưa vào ứng dụng thử nghiệm:

- Giải pháp điều tiết xả nước của các hồ chứa Thủy điện ở thượng nguồn.

Bản chất của giải pháp là nâng mực nước của hạ du sông Hồng, Thái Bình bằng việc xả nước của các hồ chứa Thủy điện ở thượng nguồn. Giải pháp này liên quan đến việc vận hành của các nhà máy thủy điện, phải có quy hoạch được cơ quan nhà nước cấp trên phê duyệt.

- Giải pháp làm thêm các trạm bơm dã chiến

Để đảm bảo nước tưới khi nước sông xuống quá thấp, lắp bổ sung thêm các trạm bơm dã chiến. Trạm bơm hoạt động khi mực nước sông xuống thấp và sẽ tháo cất khi mực nước sông dâng cao. Giải pháp cũng gây nhiều tốn kém và không thuận lợi.

Các bơm dã chiến thường dùng là các bơm ly tâm cột áp tương đối cao, lưu lượng nhỏ, nên cần dùng nhiều bơm. Do cột áp cao hơn nhiều so với cột áp địa hình nên gây dư thừa năng lượng dẫn tới giảm hiệu suất trạm bơm. Mặt khác các trạm bơm dã chiến cũng phải xây sát bờ sông, nên khả năng ngập động cơ có thể xảy ra khi nước sông lên cao.

Cũng có thể sử dụng các bơm xiên (bơm nghiêng) cho các trạm bơm dã chiến. Song cũng tương tự như bơm ly tam, bơm xiên có cột áp cũng tương đối cao nên hiệu suất trạm bơm sẽ giảm. Bơm xiên lại thường có trục dài nên có thể gây mất đồng tâm các bộ phận quay, làm cho ổ trục mau hỏng.

- Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực”

Nhằm khắc phục nhược điểm của các giải pháp nêu trên, tập thể cán bộ và chuyên gia Viện Bơm và Thiết bị Thủy lợi đề xuất thêm một giải pháp có tính khả thi, đó 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 (bơm bổ sung) trên kênh hút của các trạm bơm ven sông loiaj bơm có cột áp rất thấp cỡ từ 1 đến 2m tùy theo yêu cầu để cấp nước cho bể hút. Những máy bơm này do cột nước rất thấp phù hợp với cột nước địa hình của trạm bơm nên công suất yêu cầu không lớn so với các máy bơm của trạm bơm chính đảm bảo yêu cầu kinh tế.

Giải pháp này có các ưu nhược điểm sau:

+ Ưu điểm:

a. Không gây ảnh hưởng xấu đến các trạm bơm ở hạ du, không ảnh hưởng đến giao thông thủy.

b. Không gây lãng phí nước trong mùa kiệt

c. Không làm ảnh hưởng đến việc bố trí kế hoạch chạy máy và xả nước của hồ chứa nước các nhà máy thủy điện.

Hình 1. Ý tưởng của giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực”

d. Đảm bảo hiệu suất của việc khai thác vận hành trạm bơm

e. Có thể sử dụng tốt cho tất cả các trạm bơm hạ du

f. Không làm ảnh hưởng đến dòng chảy của kênh hút khi mực nước sông lên cao do phải chặn dâng nước cho bể hút được tháo đi khi không vận hành bơm bổ sung.


g. Có thể xử lý để xây dựng và lắp đặt nhanh

+ Nhược điểm:

a. Các Bơm sử dụng cho các giải pháp này thường là các bơm chìm lưu lượng lớn cột áp rất thấp, do vậy tỷ tốc thường rất cao. Đối với các bơm này hiệu suất thường rất khó đạt cao được, thường chỉ từ 50 – 70%. Vì vậy việc nghiên cứu để chế tạo được bơm chìm tỉ tốc cao và hiệu suất cao là rất cần thiết.

b. Các bơm chìm thường xuyên ngập trong nước vì vậy việc làm kín và chống ẩm cho động cơ là yêu cầu quan trọng số 1. Đây là khó khăn lớn nhất cho việc sử dụng bơm chìm đối với giải pháp bổ sung mực nước bể hút bằng động lực.

c. Các dòng sông thường có nhiều phù sa nên bể hút thường bị bồi lắng qua mùa lũ, máy bơm chìm sẽ bị phù sa lấp kín. Trước khi khởi động lại máy phải dọn sạch phù sa ở bể hút và trong máy, nếu không khi khởi động, bơm sẽ bị quá tải và gây cháy động cơ. Hầu hết các trạm bơm chìm đều gặp hiện tượng này.

d. Việc duy tu bảo dưỡng bơm chìm khá khó khăn, đặc biệt với các bơm lớn, do bơm đặt ngập sâu trong nước.

Các trạm bơm vùng triều và vùng sát hồ chứa, do các điều kiện lấy nước thuận lợi hơn nên có thể không cần áp dụng giải pháp “bổ sung mực nước bể hút bằng động lực”

III. Giải pháp về máy bơm và công trình trạm để tiếp nước cho bể hút vào mùa cạn

3.1. Giải pháp bơm nối tiếp ở (hay còn gọi là bơm chuyển tiếp nhiều cấp)

Giải pháp bơm chuyển tiếp nhiều cấp cho các hệ thống tưới cũng đã được sử dụng nhiều trong nước và trên thế giới. 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 cao trình thấp vừa cấp nước cho trạm bơm cấp hai để bơm chuyền tưới cho khu vực có cao trình cao hơn. Tuy nhiên, giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” đã nêu ở trên mang đặc thù riêng, chỉ hoạt động 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 (bơm tiếp nước bể hút) không chiếm chỗ làm ảnh hưởng đến dòng chảy và hiệu quả vận hành của trạm bơm cấp thứ hai.

3.2. Máy bơm cột nước thấp

Máy bơm hướng trục được ứng dụng rộng rãi phục vụ cấp thoát nước trong nông nghiệp và thoát nước thải. Các bơm hướng trục được nghiên cứu và thiết kế chế tạo hiện nay thường có cột nước từ 3 đến 20m, với lưu lượng đến 140.000m3/h.

Bơm hướng trục cột nước thấp, lưu lượng lớn có tỷ tốc thường lớn hơn 900v/ph và được gọi là bơm có tỷ tốc cao. Hiện nay máy bơm cột nước thấp dưới 3m, lưu lượng lớn, có tỷ tốc đạt tới 1600v/ph mới chỉ được nghiên cứu và sản xuất tại một số nước có trình độ khoa học kỹ thuật cao về lĩnh vực máy thủy khí.

Cộng hòa Liên Bang Đức, Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ và Hàn Quốc là những nước đã chế tạo và đưa vào sử dụng nhiều loiaj bơm hướng trục cột nước thấp, lưu lượng lớn, tỷ tốc cao. Những bơm hướng trục được biết đến dạng này là bơm PVT của CHLB Đức, GATEPUMP của Nhật, bơm QGL và Bơm GQ của Trung Quốc có dạng Kapxul đặt chìm trong nước.

3.3. Công trình trạm bơm

Hiện nay, nhiều trạm bơm được thiết kế với kết cấu đơn giản và hiệu quả. Các loại trạm bơm không có nhà bao che để lắp đặt các loại bơm chìm ngày càng phát triển. Các loại trạm lắp đặt bơm dạng Gatepump được cải thiện nhiều, hiệu quả kinh tế cao đang được ứng dụng đại trà. Nhưng kết cấu bể hút, bể xả và lắp bơm như thế nào trên kênh hút để đảm bảo bơm hoạt động theo giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” còn chưa được nghiên cứu và ứng dụng. Tuy nhiên có một vài dạng kết cấu lắp bơm trên cánh van, lắp bơm trong cống qua đê đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc.

IV. Hướng nghiên cứu mới về Công trình trạm bơm và máy bơm

4.1. Công trình trạm bơm để tiếp nước cho bể hút về mùa cạn phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

- Cấp được nước cho trạm bơm về mùa kiệt;

- Không ảnh hưởng tới dòng chảy trong kênh hút về mùa lũ;

- Chi phí xây dựng đảm bảo tính kinh tế so với các giải pháp khác;

- Có thể bảo hành, bảo dưỡng máy bơm dễ dàng.

Với các yêu cầu đó chúng tôi đã đề xuất và nghiên cứu thiết kế công trình trạm hở và chìm trong nước về mùa lũ như sơ đồ trên Hình 2. Đó là sơ đồ kết cấu trạm bơm tiếp nước cho bể hút vào mùa kiệt với hai tổ máy. Các tổ máy được đặt thấp hơn cao trình đáy kênh hút. Có một cửa chắn mặt trên, cao hơn cao trình đáy kênh hút để dâng nước lên cao khi bơm để các bơm chính có thể hút được nước. Khi không bơm, cửa chắn sẽ hạ xuống để không gây cản trở dòng chảy. Phía đầu vào của bơm có cửa chắn thấp bằng cao trình đáy kênh hút phục vụ cho việc bảo dưỡng  sửa chữa máy bơm. Khi bơm nước cửa này nâng lên để không gây cản trở dòng qua máy bơm.

4.2. Máy bơm phục vụ tiếp nước cho bể hút

Các máy bơm dùng để cấp nước cho bể hút có lưu lượng lớn và cột áp thấp. Để giảm kích thước và trọng lượng của tổ máy các bơm này có tỷ tốc ns rất lớn. Chúng tôi dự kiến thiết kế, chế tạo một số tổ máy bơm thử nghiệm có các thông số Q = 8000m3/h, H = 1,7m để có thể cấp nước cho bể hút của một trạm bơm lưu lượng 8000m3/h và cột áp địa hình từ 1,4 đến 1,7m. Nếu chọn vòng quay của động cơ là 485v/ph thì bơm sẽ có tỷ tốc bằng 1772v/ph.

Năm 2009, Viện Bơm và Thiết bị Thủy lợi đã thực hiện đề tài cấp Bộ ”Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm hướng trục ngang, chìm kiểu Capsule, tỷ tốc cao, lưu lượng 5000m3/h – 7000m3/h”. Đây là đề tài nghiên cứu một loại bơm đặt chìm kết cấu dạng Capsule có tỷ tốc ns = 1200v/ph.

Kết quả nghiên cứu của đề tài này cũng đã gợi mở phương hướng nghiên cứu máy bơm có tỷ tốc cao hơn, có thể đạt trên 1500v/ph. Trước khi chế tạo máy bơm thực cần nghiên cứu máy bơm mô hình có tỷ tốc ns đặc biệt là các thông số không thứ nguyên Kq và Kh tương tự như các thông số này của máy thực.

Vì lý do đó chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm bơm hướng trục mô hình đặt ngang dạng Capsule. Bơm có các thông số không thứ nguyên: Kq = 0,597; Kh = 0,0428 tương tự như các thông số không thứ nguyên của bơm thực. Bơm mô hình được thiết kế với các thông số:


Hình 2. Sơ đồ kết cấu trạm bơm tiếp nước cho bể hút vào mùa kiệt cho một trạm bơm với các điều kiện địa hình thủy văn cụ thể

Đường kinh sD = 0,3m, Lưu lượng Q = 1360m3/h ≈ 0,378m3/s, cột áp H = 2,25m, vòng quay n = 1450v/ph, công suất bơm mô hình  N ≈ 12kW. Nếu lấy hệ số dự trữ công suất K = 1,2 thì công suất động cơ điện bằng: Ndc = 14,4kW.

Bánh công tác mô hình được tính toán thiết kế dựa theo mẫu cánh OΠ6 của Nga. Để tăng khả năng thoát của bơm, mật độ dãy cánh mô hình thiết kế mới lấy nhỏ hơn so với mẫu cánh OΠ6 10%.


Bơm mô hình có sơ đồ kết cấu như trên hình 3. Bơm mô hình được thiết kế với hai loại bánh công tác: loại 2 cánh và 3 cánh. Bơm đã được chế tạo và đưa vào thí nghiệm đạt hiệu suất khả quan (h4).


Từ đồ thị ta thấy bơm mô hình đạt các thông số gần với thiết kế.

Điểm tính toán có: Q = 0,4m3/s, H = 2,25, η = 72%

Điểm trên đường đặc tính: Q = 0,4m3/s, H = 2,8, gần với điểm tính toán, hiệu suất đạt xấp xỉ  74%

Như vậy bơm mô hình đã đáp ứng được yêu cầu đề ra cho bơm tỷ tốc rất cao.

Bơm thực sẽ được thiết kế trên cơ sở của bơm mô hình và sẽ được chế tạo để lắp đặt thử nghiệm tại hiện trường.

V. Kết luận

Giải pháp “Bổ sung mực nước bể hút bằng động lực” có nhiều ưu việt trong việc khắc phục tình trạng thiếu nước bể hút cho các trạm bơm vào mùa kiệt. Trong đó quan trọng nhất là giải pháp về máy bơm và công trình trạm bơm. Việc nghiên cứu thành công giải pháp này có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn cao, mang lại hiệu quả kinh tế và đóng góp cho sự phát triển nền nông nghiệp của nước ta.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Báo cáo khoa học – Đề tài nghiên cứu khoa học độc lập cấp Nhà nước về bơm thủy lợi lưu lượng lớn: Nghiên cứu thiết kế và thử nghiệm mô hình bơm hướng trục loại 20000m3/h và 36000m3/h. Hà Nội – 1996. Chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Thu, Viện KHTL, Bộ NN&PTNT.

[2] Báo cáo khoa học – Đề tài: Các giải pháp nâng cao hiệu quả và an toàn các trạm bơm vừa và lớn. 2001. Chủ trì đề tài: Phạm Văn Thu, Viện KHTL, Bộ NN&PTNT

[3] Báo cáo dự án: Điều tra hiện trạng máy bơm trạm bơm nguồn cung cấp và giải pháp phát triển máy bơm ở Việt Nam. 1997 – 2001. Chủ nhiệm dự án: Phạm Văn Thu, Viện KHTL, Bộ NN&PTNT.

Nguồn: Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy lợi số 15/2013


Related news items:
Newer news items:
Older news items:

Last Updated on Tuesday, 03 June 2014 09:58
 

You are here  : Home Scientific article Giải pháp nhằm đảm bảo lấy nước tưới chủ động cho hệ thống các trạm bơm ở hạ du sông Hồng, Thái Bình trong điều kiện mực nước sông xuống thấp
Đối tác chiến lược bất động sản,chung cư đang mở bán HOT:

chung cư 89 phùng hưng - chung cu mỹ sơn tower - chung cư văn phú