Khả năng ứng dụng công nghệ bơm cửa cống của Nhật Bản tại Việt Nam

Phòng máy bơm & và phản lực Yu Kurita, Công ty TNHH ISHIGAKI – 07:34, 23/10/2023

Công nghệ bơm cửa cống “FLOOD BUSTER” tại Việt Nam đã được thử nghiệm qua Dự án trình diễn thí điểm tại TP Vinh trong khuôn khổ Dự án WOW TO JAPAN, là máy bơm “đầu tiên trên thế giới” có bổ sung chức năng vận hành dự phòng, có thể hoạt động ở mọi mực nước…

1. Giới thiệu

Bài viết giới thiệu các tính năng của máy bơm chìm trục ngang đầu tiên trên thế giới có thể vận hành ở mọi mực nước “FLOOD BUSTER” (Hình. 1) do Công ty TNHH ISHIGAKI phát triển nhằm góp phần phòng chống thiên tai tại Việt Nam. Công nghệ này đã được thử nghiệm qua Dự án trình diễn thí điểm tại TP Vinh trong khuôn khổ Dự án WOW TO JAPAN, kỳ vọng sẽ được giới thiệu rộng rãi trong tương lai.

Hình 1: Bơm chìm trục ngang có thể vận hành ở mọi mực nước “FLOOD BUSTER”.

2. Thực trạng các công trình thoát nước tại Việt Nam

Việt Nam nằm trong vùng gió mùa và có điều kiện thời tiết dễ hứng chịu các trận bão nhiệt đới, bão, mưa lớn… Vì vậy, Việt Nam được xếp vào một trong những nước khu vực châu Á – Thái Bình Dương dễ bị ảnh hưởng của thiên tai. Mặc dù các thành phố lớn như Hà Nội và TP.HCM trong những năm qua đã xây dựng các trạm bơm và hệ thống đê để ngăn ngừa ngập úng, tuy nhiên, dòng chảy của nước mưa đã dần thay đổi do quá trinh đô thị hóa và năng lực thoát nước của các công trình thoát nước cũ, xuống cấp cũng là một bài toán cần giải quyết. Ngoài ra, vùng ĐBSH, khu vực miền Trung và các tỉnh lỵ ở vùng ĐBSCL từng cộng sinh với lũ lụt. Quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế càng làm gia tăng thiệt hại kinh tế do ngập úng gây nên.

Hình 2: Nước chảy ngược và ngập úng nội đô

Tuy nhiên, các thành phố này vẫn thiếu những công trình kiểm soát ngập như trạm bơm trong khi ngập úng vẫn thường xuyên xảy ra. Hầu hết ngập úng đô thị không phải là ngập từ bên ngoài, chẳng hạn như khi đê sông bị vỡ, mà là ngập ở nội đô, khi nước mưa tích tụ trong thành phố không thể thoát ra khi các cửa xả đóng lại để ngăn dòng chảy ngược từ sông chính (Hình 2). Ngoài ra, tại các vùng ven biển, biến động thủy triều, triều cường, bão lớn cùng với lượng mưa lớn khiến mực nước tại các điểm xả dâng cao, gây khó khăn cho việc thoát nước tự nhiên và gây thiệt hại do úng ngập nội đô. Ngập úng ở các đô thị không chỉ gây thiệt hại về kinh tế mà còn gây ra những tác động môi trường như phát tán chất ô nhiễm.

Ngoài ra, do những hạn chế về kinh tế và xã hội của đất nước, việc thu hồi đất và đảm bảo nguồn vốn cho các dự án thoát nước quy mô lớn gặp nhiều khó khăn và chậm trễ tiến độ.

Ở Nhật Bản, các biện pháp kiểm soát ngập trước đây được thực hiện với mục tiêu thống nhất, nhưng ngân sách hạn chế, ngày nay, các giải pháp ứng phó với ngập úng được thực hiện trước tiên ở những khu vực có tính cấp bách cao, chẳng hạn như các khu vực quan trọng về sử dụng đất hoặc thiệt hại nhiều do ngập úng, sau đó được thực hiện theo từng giai đoạn theo kế hoạch. Hy vọng Việt Nam có thể áp dụng cách tiếp cận tương tự.

Lấy một ví dụ cụ thể, hệ thống bơm cửa cống (Hình 3), tích hợp máy bơm và cổng bơm có thể lắp đặt trực tiếp trên các tuyến đường thoát nước, là một trong những giải pháp kiểm soát ngập phù hợp.

Hình 3: Effective use of existing stock with pump gates

3. FLOOD BUSTER là gì?

“FLOOD BUSTER” là một loại máy bơm chìm trục ngang có thể hoạt động ở mọi mực nước, được phát triển bởi Công ty TNHH ISHIGAKI, là máy bơm “đầu tiên trên thế giới” có bổ sung chức năng vận hành dự phòng (có thể hoạt động ở mọi mực nước), được áp dụng cho máy bơm đất trục đứng, máy bơm chìm trục ngang. Hệ thống này đang thu hút sự chú ý không chỉ ở Nhật Bản mà còn ở nước ngoài.

3.1. Tính năng

Tính năng lớn nhất của máy bơm này là nó có thể hoạt động ở tốc độ quay 100% ở mọi mực nước, bất kể mực nước ở bên phía hút. Máy bơm chìm ngang truyền thống phải dừng máy bơm khi mực nước giảm. Điều này là do, giống như các máy bơm khác, yêu cầu phải hoạt động trong các điều kiện không tạo ra “xoáy hút không khí có hại”, có thể gây ra trục trặc. Trong khi đó, FLOOD BUSTER có thể giải quyết được vấn đề này, tức là cho phép vận hành liên tục ở tốc độ quay tối đa 100% và ở bất kỳ mực nước nào mà không cần phải dừng máy bơm, điều không thể thực hiện được với máy bơm chìm ngang thông thường.

3.2. Đánh giá tổng quan

Công nghệ này được công nhận là góp phần thúc đẩy và phát triển trên nhiều lĩnh vực và đã nhận được một số chứng nhận công nghệ chính thức tại Nhật Bản. Tính đến tháng 4/2023, 124 tổ máy đã được chuyển đến 65 trạm bơm ở Nhật Bản và Philippines.

1) Hệ thống bơm cửa cống chỉ cần diện tích đất rất nhỏ và có thể lắp đặt trên tuyến kênh mương hiện có, mà không cần phải xây cất trạm bơm. Vì vậy nó rẻ hơn và nhanh hơn việc xây dựng một trạm bơm thông thường.

2) Đây là một sản phẩm có độ tin cậy cao, giúp giải quyết các vấn đề của các công trình cổng bơm truyền thống.

3) Vận hành với tốc độ tối đa ở mọi mực nước làm giảm những nguy cơ ngập úng bằng cách luôn duy trì mực nước thấp.

3.3. Phạm vi ứng dụng

FLOOD BUSTER có đường kính tối đa là φ1200 mm (tốc độ xả 3,0 m3/s/đơn vị), tổng cột nước tối đa 9 m và công suất tối đa lên tới 250 kW. Ví dụ về ứng dụng cho một trạm bơm có quy mô tổng lưu lượng vượt quá 10 m3/s bằng cách kết hợp φ1.200 mm x 2 đơn vị và φ1.000 mm x 2 đơn vị để xả nước mưa nội đô khỏi nước mưa đô thị.

3.4. Tính ưu việt của hệ thống Bơm cửa cống

– Khả năng sử dụng, vận hành và độ tin cậy: Đối với máy bơm thông thường, khi đồng hồ đo mực nước bị hỏng, máy bơm không dừng ngay cả khi mực nước đạt đến mức nước dừng và một lượng lớn không khí bị hút vào, làm tăng không khí bên trong máy bơm và gây rung lắc, máy bơm sẽ bị dừng hoạt động. Trong khi đó, FLOOD BUSTER chuyển từ chế độ vận hành xả kết hợp khí – nước sang chế độ chờ khi mực nước giảm xuống dưới một mức nhất định, nhờ đó cho phép vận hành ổn định và liên tục ngay cả khi đồng hồ đo mực nước bị hỏng. Điều này tránh được tình trạng ngừng hoạt động của máy bơm do trục trặc của thiết bị phụ trợ (đồng hồ đo mực nước và thiết bị loại bỏ bụi), do đó không cần phải theo dõi mực nước, điều mà trước đây cần thiết để bảo vệ máy bơm khi điều khiển tự động (Hình 4).

Hình 4: So sánh máy bơm truyền thống và máy bơm chìm trục ngang hoạt động ở mọi mức nước

Chỉ cần nhấn nút bắt đầu thao tác để vận hành và không cần thao tác phức tạp. Hơn nữa, do không cần giám sát mực nước nên bất kỳ ai cũng có thể sử dụng hệ thống này một cách dễ dàng và ngay cả khi mực nước xung quanh trạm bơm dâng cao và người vận hành phải sơ tán để đảm bảo an toàn thì cũng không cần phải tắt máy bơm. Do đó, ngay cả trong trường hợp khẩn cấp, sự an toàn của người vận hành vẫn có thể được đảm bảo trong khi vẫn duy trì chức năng thoát nước theo yêu cầu ban đầu của trạm bơm.

-Tiết kiệm diện tích, chi phí xây dựng trạm bơm thấp: So với các trạm bơm thoát nước thông thường, trạm bơm mới sử dụng FLOOD BUSTER có thể được xây dựng nhanh chóng, không tốn kém và trong một không gian nhỏ (Hình 5). Hệ thống bơm cửa cống sử dụng máy bơm chìm trục ngang, như trong Hình 3, là một trong những giải pháp hiệu quả để giải quyết những vấn đề này.

Hình 5: So sánh trạm bơm truyền thống và trạm bơm cửa cống

So sánh hiệu quả của nó với φ700mm x 2 đơn vị, ước tính cho thấy chi phí xây dựng giảm khoảng 44%, chi phí vòng đời giảm khoảng 37% và địa điểm xây dựng giảm 85%.

Mở rộng công suất và cải tạo các công trình hiện hữu: Hình 6 cho thấy một ví dụ về việc tăng công suất của một trạm bơm thoát nước hiện có bằng cách sử dụng hệ thống bơm cửa cống FLOOD BUSTE. Công suất có thể được tăng lên bằng cách sử dụng hiệu quả nguồn dự trữ hiện có đồng thời giảm thiểu việc giảm khả năng thoát nước trong thời gian xây dựng. Ngoài ra, phần máy bơm hiện tại có thể được thay thế bằng loại máy bơm cố định FLOOD BUSTER.

Hình 6: Tăng công suất trạm bơm hiện có bằng cách sử dụng Bơm cửa cống

4. Trình diễn thử nghiệm trong khuôn khổ Dự án WOW TO JAPAN

4.1. Tóm lược về Trình diễn thử nghiệm

Công nghệ này đã được áp dụng trông khuôn khổ Dự án trình diễn công nghệ thoát nước ở nước ngoài (Dự án WOW TO JAPAN) do Bộ Đất đai, Hạ tầng, Giao thông và Du lịch Nhật Bản thực hiện vào năm 2022.

Vì FLOOD BUSTER là một công nghệ mới ở Việt Nam nên chúng tôi đã lắp đặt FLOOD BUSTER ở một con kênh cạnh Nhà máy xử lý nước thải ở TP Vinh, Việt Nam và tiến hành trình diễn thử nghiệm nhằm mục đích chứng minh tính phù hợp của nó trong các điều kiện khác với ở Nhật Bản về mặt hiệu quả chống ngậpt, khả năng vận hành, loại bỏ rác thải và quản lý bảo trì. Thiết bị được thiết kế để cho phép máy bơm thay đổi trạng thái một cách dễ dàng từ vận hành thoát nước, vận hành xả kết hợp khí – nước sang chế độ chờ xả, tùy thuộc vào mực nước ở phía hút (Bảng 1, Hình 7).

Bảng 1: Thiết bị bơm.

Thiết bị cung cấp: Máy bơm + giá treo (mô hình cổng)

Thông số kỹ thuật máy bơm: φ500mm×0.58m3/s×2.1m×22kW

Hình 7: Các chế độ vận hành

Ngay cả khi mực nước ở phía hút giảm xuống, máy bơm thông thường sẽ phải ngừng hoạt động, như trong Hình 7, thì FLOOD BUSTER sẽ tự động thay đổi trạng thái theo mực nước ở phía hút. mặt hút, gần như không có rung lắc, tiếng ồn, các bao cát dùng để giữ nước hầu như không bị ảnh hưởng.　

4.2.Tổ chức các Hội thảo Kỹ thuật

5. Kết luận

“FLOOD BUSTER” là một công nghệ mới của Nhật Bản, góp phần giảm thiểu ngập úng đô thị cũng như những thiệt hại do ngập úng gây ra. Tính ưu việt, khả năng áp dụng phù hợp tại một số tỉnh thành phố tại Việt Nam (như TP Vinh) đã được thử nghiệm thí điểm thông qua Chương trình dự án WOW TO JAPAN của MLIT, với dự hỗ trợ của các chuyên gia JICA và Bộ Xây dựng Việt Nam.

Với tư cách là nhà sản xuất Hệ thống Bơm cửa cống, ISHIGAKI CO. LTD rất mong muốn và sẽ tiếp tục nỗ lực để góp phần giảm thiểu ngập úng tại Việt Nam, đóng góp hơn nữa vào sự phát triển của các đô thị, tăng khả năng chống chịu với BĐKH, bảo vệ thế hệ tương lai khỏi những rủi ro, thiệt hại do mưa bão ngày càng gia tăng thông qua giải pháp thoát nước chống ngập có độ tin cậy cao, an toàn, lắp đặt nhanh chóng, dễ vận hành, quản lý và không tốn kém: FLOOD BUSTER.

Nguồn tham khảo: Phòng máy bơm & và phản lực Yu Kurita, Công ty TNHH ISHIGAKI – 07:34, 23/10/2023