I. Đặt vấn đề
Công tác xây dựng cơ sở hạ tầng cho nhiều ngành ở nước ta đang páht triển mạnh mẽ. Do vậy, công việc tiêu thoát nước đối với xây dựng cơ sở hạ tầng là một khâu quan trọng. Ta có thể kể đến nhau cầu tiêu thoát nước của các ngành như: trong thuỷ lợi: dùng cho tiêu nước cải tạo đất, tiêu thoát nước cho đê kè, tiêu nước trong đập đất; trong lĩnh vực giao thông; tiêu nước cho các đường cao tốc, đường sắt, tiêu thoát nước cho các sân bay, tiêu thoát nước cho các sân golf, tiêu thoát nước cho các sân vận động...
Trước đây để thực hiện tiêu thoát nước, người ta thường dùng ống bê tông ly tâm có lỗ đào rãnh chôn ống xuống, xung quanh ống đổ đá dăm, cát vàng hoặc bọc lớp cải địa kỹ thuật làm tầng lọc để ngăn ngừa nước tiêu lôi theo đất vào bên trong ống. Gần đây nhờ công nghệ hoá học phát triển thay thế ống bê tông bằng ống nhựa PVC đục lỗ.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4683.727' /> |
| Ống nhựa PVC đục lỗ |
Trong những năm 80 của thế kỷ trước khi nghiên cứu cải tạo đất chua cùng Thái Bình, Hải Dương, Nam Hà... chúng ta đã phải sử dụng các ống sành có độ xốp. Tuy nhiên, việc sản xuất ống sành xốp ít phổ biến nên sau khi nghiên cứu cải tạo đất chua có kết quả nhưng khi chuyển sang mở rộng ứng dụng cũng gặp không ít khó khăn.
Bài viết này xin giới thiệu một giải pháp tiêu nước có hiệu quả gọi là WaterBelt. Đây là một biện pháp đã và đang được hưởng ứng rất thành công ở các nước tiên tiến trên thế giới.
II. Cấu tạo của Waterbelt và tính chất cơ học của nó
1. Cấu tạo của Waterbelt
Waterbelt là một dải mỏng có hình giống như dây thắt lưng gồm nhiều rãnh được bố trí đều nhau trên dải và có chức năng thu nước, tải nước ở trong đất; có tác dụng thu gom nước mà không gây tắc nghẽn và tránh sự va đập. Như ta đã biết nước tồn tại trong đát mà không cần dùng tới ốnghút hay thiết bị lọc đã từ hàng nghìn năm nay; nước trong đất hoạt động dựa trên cơ sở mao dẫn, trọng lực, áp lực và tác dụng mao mạch giống như các xi phông. Các yếu tố này cũng hoạt động tạo ra sự cân bằng giữa cấp nước và tiêu nước một cách hoàn hảo bởi cấu tượng của đất gồm nhiều phần tử liên kết với nhau, giữa các phần tử có khe rỗng.
Thiết bị tiêu nước Waterbelt cũng có chức năng hoạt động dựa trên nguyên tắc tương tự của nước ở trong đất theo quy luật tự nhiên đó. Việc lấy nước được thông qua mao dẫn, sức căng bề mặt, áp lực. Khi đó các chất cặn sẽ được tách ra bằng trọng lực, bằng mao mạch có tác dụng như ống xi phông và sức căng mặt nước. Kết quả là rất khả quan và không gặp khó khăn gì trong vấn đề tiêu nước của hệ thống này.
2. Tính chất cơ học của Waterbelt
- Cơ chế tắc nghẽn: Nguyên nhân của sự tắc nghẽn là khi dòng chảy vào và mang các phần tử của đất cùng chuyển động theo một hướng. Các phần tử đất này hoặc lắng đọng trong ống hoặc bị tắc trong các tấm vải lọc được thiết kế để loại bỏ chúng trước khi vào hệ thống tiêu.
- Cơ chế phân tách đất và nước: giải pháp để tránh tắc nghẽn là tách riêng các phần tử đất khỏi nước mà không cần thiết bị lọc ngoài. Về bản chất khi nước chảy qua đất không có sự nhiễu loạn nào từ bề mặt thì sẽ sạch và không mang theo các phần tử đất. Vì Waterbelt có cấu tạo phù hợp với quy luật tự nhiên nên đã hoàn chỉnh cơ chế này bằng các hoạt động mao dẫn và trọng lực.
Waterbelt được thiết kế để phân tách các phần tử đất ra khỏi nước theo cách của tự nhiên. Đó là hàng loạt các mạch mao dẫn có thể dâng nước lên cao qua hàng loạt các rãnh khe hẹp liên tục tương ứng.
Khi nước được lấp đầy các lỗ hổng giữa các phần tử đất nó cũng lấp đầy các mao mạch của Waterbelt. Nước được tách từ các phần tử đất bởi các khe hẹp và hoạt động đối với các phần tử đất. Vì thế, đất không thể đi lên trên ngoại trừ nước, Kết quả dẫn đến sự phân tách riêng giữa các phần tử đất và nước.
- Waterbelt có khả năng hút nước mạnh và tiêu nhanh:
Ngay khi nước được đưa vào hệ thống mao dẫn, sức căng bề mặt sẽ tạo thành các hình cầu theo các khe hẹp. Các dạng hình cầu này hỗ trợ tăng cường trọng lượng của nước trong các khe dẫn và đưa nước chuyển vào trong các khe dẫn. Nước được chảy vào các ống tiêu với tác động của trọng lực; các dạng hình cầu được giữ nguyên không biến dạng và hỗ trợ cho hoạt động của xi phông. Hoạt động này tiếp tục tăng cường sự hấp thụ nước từ bên ngoài. sự kết hợp giữa mao mạch, sức căng bề mặt và xi phông tạo nên một hệ thống thu nước không bị tắc, có hiệu quả thẩm thấu, hút nước cao và không mang theo đất.
Waterbelt không đòi hỏi mức nước ngầm quá mức:
Waterbelt bắt đầu hoạt động ngay khi có đủ nước và áp lực để đưa nước và khe dẫn. Nó để lại lượng nước đủ để duy trì cân bằng và đáp ứng nhu cầu phát triển của cây trồng.
Dưới đây nêu lên tác dụng trợ hút của xi phông trong Waterbelt:
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4683.728' /> |
| |
- Lưu lượng tiêu của dòng chảy:
Lưu lượng tiêu thoát của dòng chảy lượng là lượng nước xả qua ống tiêu, ống được lắp có độ dốc nhất định; hoặc mương tiêu tuỳ theo yêu cầu để thiết kế. Lượng nước xả có thể bằng lượng nước thu được. Khi lưu lượng dòng vào lớn thì lưu lượng tiêu cũng lớn. Khi bộ phận lọc bị tắc thì lưu lượng vào sẽ giảm tỷ lệ thuận với sự giảm nhỏ của diện tích bề mặt thu nước. Dưới đây nêu lên sự so sánh lưu lượng dòng chảy tiêu bằng ống và dùng Waterbelt.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4683.729' /> |
| |
III. Ví dụ ứng dụng
Waterbelt được thiết kế để thu nước, có thể đặt theo dải tiêu ngang, cũng có thể đặt tiêu đứng hoặc tiêu theo tuyến.
Ở các nước như Đài Loan, Thái Lan... đã ứng dụng giải pháp tiêu này vào trong các công trình xây dựng nhưu sân bay, sân golf và các công trình khác.
IV. Kết luận
Với tính chất cơ lý của Waterbelt có nhiều ưu điểm thu nước tốt không gây tắc nghẽn, có tinh lọc tốt không cho trôi đất, hút nước mạnh tiêu nhanh lại duy trì được sự cân bằng nước trong đất. Việc ứng dụng dạng thiết bị tiêu nước Waterbelt rất đa dạng; hiệu quả cao. Vì vậy, đây là một giải pháp tiêu nước hiệu quả, cần đưa vào ứng dụng sớm ở nước ta.
Nguyễn Văn Bản
Nguồn tin: T/C Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, số 11/2006