MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những thập niên trước đây, các dự án phát triển thuỷ lợi đồng bằng sông Cửu Long thường thiên về phục vụ cho cây lúa, về sau này đã chuyển dần theo hướng đa mục tiêu, đặc biệt xuất hiện yêu cầu sử dụng nước cho thuỷ sản nước mặn/lợ. Trong khi đó Quy hoạch sản xuất và sử dụng đất chưa tập trung mà còn mang tính thích nghi với hiện tại, manh mún. Tỉnh Cà Mau có tổng diện tích tự nhiên của tỉnh là 5.210 km2, bằng 13,1% diện tích vùng đồng bằng song Cửu Long và bằng 1,58% diện tích cả nước.
Năm 2013 cả nước xuất khẩu thủy sản đạt 6,7 tỷ USD, riêng Cà Mau là 1 tỷ USD, chiếm 15% cả nước. Năm 2014 xuất khẩu thủy sản đạt 1,314 tỷ USD. Để đạt được mục tiêu xuất khẩu thủy sản, tỉnh Cà Mau đã và đang đối mặt với nhiều thách thức cho việc phát triển bền vững trong tương lai. Từ năm 2010, tỉnh đã quy hoạch thành hai vùng sản xuất trọng điểm là Nam và Bắc Cà Mau với tất cả là 23 tiểu vùng.
Do nguồn vốn đầu tư hạn chế nên đến nay sau hơn 10 năm thực hiên quy hoạch chưa có tiểu vùng nào được khép kín. Theo tổng kết khoa học và thực tiễn, cho thấy nơi nào sản xuất được 1 vụ lúa trên đất nuôi tôm thì mang lại hiệu quả bền vững. Để việc sản xuất Tôm – Lúa được hiệu quả, yêu cầu hệ thống thủy lợi phải được khép kín. Nhưng để khép kín 23 tiểu vùng, mỗi tiểu vùng hàng chục ngàn ha, cần khoảng hơn hai, ba chục ngàn tỷ đồng.
Trong giai đoạn hiện nay, khó có nguồn vốn nào đáp ứng nổi. Việc xây dựng công trình thủy lợi khép kín các ô nhỏ, để đáp ứng ngay nhu cầu của thị trường sản xuất hang hóa và hoàn vốn đầu tư trong khoảng 2-4 năm xây dựng mà vẫn không mâu thuẫn với quy hoạch lâu dài khi khép kín 23 tiểu vùng. Hạ tầng cho 1 Ô thủy lợi khép kín bao gồm cống, đập, đê, trạm bơm, kênh mương…, mỗi ô có diện tích từ 250 - 400 hecta sẽ tạo điều kiện điều tiết nguồn nước, kiểm soát nguồn nước, kiểm soát dịch bệnh. Hiện tại các công trình trong hạ tầng ô thuỷ lợi chưa được chuẩn hoá nên việc chuẩn bị đầu tư cho các ô thuỷ lợi mất khá nhiều thời gian nên chậm phát huy hiệu quả.
1 Vì những khó khăn trên, ngày 18/6/2015 Bí thư Tỉnh ủy tỉnh Cà Mau đã báo cáo Bộ trưởng Bộ NN& PTNT (kèm theo công văn số 105/BC-UBND ngày 18/6/2015) về việc đề xuất tháo gỡ một số khó khăn trên lĩnh vực nông nghiệp của tỉnh Cà Mau, trong đó đã đề xuất với Bộ NN & PTNT cho thực hiện đề tài: “Nghiên cứu áp dụng công nghệ mới để xây dựng mô hình kết cấu hạ tầng trong các ô thủy lợi tại tỉnh Cà Mau và khu vực đồng bằng sông Cửu Long có điều kiện tương tự”. Hiện nay Viện Thủy Công thuộc Viện Khoa học Thủy lợi đã được Bộ NN & PTNT giao thực hiện đề tài” Nghiên cứu áp dụng công nghệ mới để xây dựng mô hình kết cấu hạ tầng trong các Ô thủy lợi tại tỉnh Cà Mau”. Đề tài này mới bước đầu triển khai còn đang tiếp tục nghiên cứu cải tiến các kết cấu hạ tầng cho Ô thủy lợi. Trên cơ sở đó tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu giải pháp cửa van bê tông cốt sợi áp dụng cho cống đầu mối trong Ô thủy lợi tỉnh Cà Mau” nhằm giải bài toán thiết kế kết cấu và các giải pháp cho cửa van, đổng thời nghiên cứu cấp phối, chỉ tiêu cơ lý, phương pháp thi công chế tạo cửa van công trình thuỷ lợi phục vụ hạ tầng ô thuỷ lợi bằng bê tông cốt sợi (BTCS).
Mục đích của đề tài Đề xuất giải pháp cửa van BTCS có kết cấu mỏng, nhẹ, khả năng chịu lực cao áp dụng cho cống đầu mối trong Ô thủy lợi tỉnh Cà Mau. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3. Cách tiếp cận nghiên cứu: Nghiên cứu thông qua thực tiễn công trình Ô thủy lợi Cà Mau; Nghiên cứu thông qua các kết quả đề tài nghiên cứu; Nghiên cứu thông qua các tài liệu: Vật liệu xây dựng, sức bền vật liệu; Tiêu chuẩn hiện hành có liên quan. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu tổng quan, tổng hợp và phân tích số liệu; 2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phân tích, sử dụng mô hình toán: Sử dụng các phần mềm Sap2000 để xây dựng cơ sở lý thuyết, phân tích tính toán cụ thể, từ đó xác định được kết quả tốt nhất phù hợp với điều kiện làm việc của kết cấu nghiên cứu; Phương pháp thí nghiệm trên mô hình; Tổng hợp, phân tích đánh giá, chuyên gia.
Tổ chức báo cáo khoa học để tổng hợp các ý kiến đóng góp của các chuyên gia góp ý hoàn thiện kết quả nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu Với đề tài đã lựa chọn, nội dung luận văn sẽ đi vào nghiên cứu: đề xuất giải pháp cửa van BTCS có kết cấu mỏng, nhẹ, khả năng chịu lực cao áp dụng cho cống đầu mối trong Ô thủy lợi tỉnh Cà Mau. Kết quả dự kiến đạt được Đề xuất được kết cấu cửa van đầu mới cho Ô thủy lợi; Đưa ra được phương pháp tính toán thiết kế; Tính toán cho 1 công trình cụ thể; Sơ bộ đề xuất biện pháp thi công cửa van BTCS. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Tổng quan sự phát triển Ô Thủy lợi 1. Tình hình phát triển chung [5] Những bài học kinh nghiệm của thế giới trong phát triển hệ thống thuỷ lợi phục vụ thuỷ sản, nuôi tôm. Đặc biệt là kinh nghiệm của các nước lân cận như Đài loan, Trung Quốc, Thái Lan. Việc quy hoạch hệ thống cấp thoát nước luôn được chú trọng và cải tiến.
Các nước coi đây là biện pháp cơ bản để nuôi trồng thuỷ sản hiệu quả và bền vững. Về cơ sở hạ tầng các khu nuôi: Ở các nước tiên tiến cơ sở hạ tầng vùng nuôi được đầu tư hoàn chỉnh, cẩn trọng. Kênh cấp thoát riêng biệt, có ao trữ ao lắng, ao xử lý…Các công trình lấy nước nhỏ trong hệ thống được chuẩn hoá, thành dạng modul. CSvas (1985) đã tổng kết rằng “ Công nghệ là một khâu yếu kém trong việc phát triển nuôi trồng thuỷ sản”.
Một sai lầm truyền thống vẫn tiếp tục mắc phải nhất là thiết kế ao. Thay vì cần chú ý tiêu nước thích hợp và tách riêng biệt mạng lưới cung cấp và mạng lưới tiêu nước. Một sai lầm nghiêm trọng là vẫn tiếp tục dành ưu tiên cho các ao cấp bằng thuỷ triều trong nuôi tôm vùng ven biển. Người ta chứng minh nhiều lần rằng một hệ thống cấp nước bằng máy bơm không những đỡ tốn kém về xây dựng mà còn hiệu quả hơn, ngoài ra còn đem lại năng suất cao hơn do đó cũng thừa để bù lại chi phí bơm nước.
Một hệ thống cấp nước bằng bơm cũng loại trừ được nguy cơ chạm tới đất chua sunfat, một tình trạng thường gây nên thất bại nặng nề trong nuôi tôm vùng ven biển”. Ở Thái Lan, mặc dù sản lượng thuỷ sản có lúc lên đến 500.000 Tấn/ năm nhưng họ chỉ nuôi 70.000 ha, với hệ thống nuôi được đầu tư khá đồng bộ. Cũng tại nước này do bệnh dịch thuỷ sản hoành hành mấy năm gần đây nên xu hướng nuôi tôm kết hợp trồng rừng ngập mặn cũng được chú trọng để bảo vệ môi trường và giảm thiểu rủi ro. 4 Hình 1 - 1: Bố trí một khu nuôi tôm ở Nam Thái Lan Mặc dù nuôi thâm canh và siêu thâm canh mang lại năng suất cao, lợi nhuận lớn nhưng vốn đầu tư lớn chỉ phù hợp với doanh nghiệp và các chủ nuôi lớn.
Các hình thức nuôi tôm sinh thái cũng được chú ý phát triển để bảo vệ môi trường, giảm rủi ro cho người nuôi và tạo công ăn việc làm cho nhân dân. Ở nước ta, về mặt lý luận để đạt được 660.000 tấn tôm như hiện nay chỉ cần nuôi kỹ thuật cao khoàng 50. Nhưng công ăn việc làm của nhân dân là áp lực cho các chính quyền địa phương cần phải phát triển nuôi tôm sinh thái Tôm – Lúa. Trong những thập niên trước đây, các dự án phát triển thuỷ lợi đồng bằng sông Cửu Long thường thiên về phục vụ cho cây lúa, về sau này đã chuyển dần theo hướng đa mục tiêu, đặc biệt xuất hiện yêu cầu sử dụng nước cho thuỷ sản nước mặn/lợ.
Trong khi đó Quy hoạch sản xuất và sử dụng đất chưa tập trung mà còn mang tính thích nghi với hiện tại manh mún. Do nhiều hạn chế, công tác quy hoạch nhìn chung còn hạn chế trong việc lồng ghép, phối hợp giữa các ngành, các đối tượng dùng nước, giữa khai thác và sử dụng tài nguyên, giữa phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường, giữa đa dạng trong sản xuất nông nghiệp với sản xuất quy mô lớn các nông sản chủ lực. Sự khiếm khuyết này 5 thể hiện rõ rệt nhất ở việc phân khu dự án và chọn tuyến đập/cống ngăn mặn. Trước kia thiên về đặt vị trí đập/cống gần biển để đạt diện tích ngọt hoá lớn, cải thiện trực tiếp nguồn nước sinh hoạt.
Từ thực tế của cuộc sống, công tác thuỷ lợi đã chuyển dần tư duy từ ngăn mặn sang kiểm soát mặn để chủ động phục vụ cả nông nghiệp và thuỷ sản. Vị trí đập/cống đã được đưa sâu vào nội đồng, cửa cống được thiết kế lấy nước theo 2 chiều. Tình hình phát triển quy hoạch thủy lợi Cà Mau [5] Cho đến nay, phần lớn các quy hoạch nói chung và quy hoạch thủy lợi nói riêng đều được thực hiện theo hướng từ trên xuống. Cách tiếp cận này có nhược điểm là không thể hiện đầy đủ được ý chí, nguyện vọng của người dân nói chung và các đối tượng dùng nước nói riêng.
Các dự án, trong quá trình thực hiện và sau khi hoàn thành đều có ý kiến đóng góp của các địa phương (thông thường ở cấp huyện). Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân, các ý kiến này thường không phản ánh đầy đủ được các “vấn đề” về tâm tư và nguyện vọng của các đối tượng dùng nước và vì vậy, nhìn chung các dự án chưa giải quyết tốt và trọn vẹn các vấn đề do thực tế đặt ra. Hiện trạng cơ sở hạ tầng kỹ thuật ở tỉnh Cà Mau còn yếu kém, trong khi đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật phục vụ sản xuất ngư, nông, lâm nghiệp, nhất là hệ thống thủy lợi lại đòi hỏi số vốn đầu tư lớn, mà ngân sách tỉnh chưa cân đối được.
