Tháng 09, 2019
Thứ hai
Chủ Nhật, ngày 17/05/2020 11:23 AM (GMT+7)

GS.TS Trương Đình Dụ: 'Sơn Tinh' trong khoa học thủy lợi

Sự ra đời của công nghệ đập trụ đỡ và đập sà lan đã mở ra hướng đi mới cho các công trình ngăn sông ở Việt Nam, giúp tiết kiệm ngân sách hàng nghìn tỉ đồng.

LTS: Năm 2013, cụm công trình ngăn sông: Đập trụ đỡ và đập sà lan do GS.TS Trương Đình Dụ và 7 cộng sự1 của Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam được nhận Giải thưởng Hồ Chí Minh bởi những đóng góp đặc biệt xuất sắc về khoa học thủy lợi của đất nước. Cụm công trình đã mở ra một hướng đi mới, “một trường phái học thuật mới trong lĩnh vực công trình ngăn sông”2. Nhân kỷ nệm ngày khoa học công nghệ Việt Nam 18/5, Tạp chí Khám phá xin giới thiệu tới quý bạn đọc về GS.TS Trương Đình Dụ - người được xem cha đẻ của công nghệ đập trụ đỡ và công nghệ đập sà lan, mở ra hướng đi mới cho các công trình ngăn sông ở Việt Nam.

Trăn trở tìm giải pháp mới

Đầu những năm 60, khi còn là sinh viên của trường Đại học Bách khoa Hà Nội, ông Trương Đình Dụ đã được học những nguyên lý xây dựng hệ thống thủy lợi của Pháp, Liên Xô và các nước trên thế giới.

Thời đó, xây dựng cống hay đập thường có 3 cách: "Thứ nhất là chặn trước và sau một đoạn sông rồi bơm nước ra để khô móng rồi thi công; Thứ hai là chọn đoạn sông cong, thi công trên bãi. Khi cống làm xong thì nắn dòng sông chảy qua cống, đoạn sông cong sẽ bị chặn lại; Thứ ba là vây nửa dòng sông lại để thi công."3

Từ hố móng khô, người ta xây dựng bàn đáy với vai trò chịu lực chung của cả công trình. Trên bàn đáy sẽ xây dựng hệ thống cột trụ đỡ, cửa cống và các công trình liên quan khác. Dấu ấn công trình còn lưu lại đến nay như: Đập Đáy ở huyện Phúc Thọ giúp thoát nước lũ cho thành phố Hà Nội; đập Bara Đô Lương, nghệ An… do người Pháp xây dựng từ những năm 30 của thế kỷ trước.

GS.TS Trương Đình Dụ: 'Sơn Tinh' trong khoa học thủy lợi - 1

GS.TS Trương Đình Dụ chia sẻ về công nghệ đập trụ đỡ, ngày 21/8/2019

Năm 1992, GS.TS Trương Đình Dụ làm Chủ nhiệm đề tài KC-12-10a “Nghiên cứu giải pháp công nghệ tạo nguồn nước ngọt vùng ven biển (1992-1995)”, thuộc Chương trình cấp nhà nước “Nghiên cứu cân bằng, bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nguồn nước quốc gia (KC-12)”.

Trong quá trình nghiên cứu thực tiễn, ông nhận ra 2 vấn đề: Thứ nhất, vùng đồng bằng ven biển của Việt Nam, nhất là đồng bằng sông Cửu Long đang đứng trước nguy cơ thiếu nước ngọt nghiêm trọng do thảm thực vật của lưu vực sông giảm sút mạnh; Thứ hai, vùng thượng nguồn các con sông đang bị các quốc gia khai thác quá mức vì mục đích kinh tế.

Dòng sông Mê Kông chảy qua 6 quốc gia đều bị khai thác triệt để bằng việc xây các nhà máy thủy điện công suất lớn dẫn tới việc nguồn nước vùng hạ nguồn (tức Đồng bằng sông Cửu Long) bị thiếu nước, xâm nhập mặn tăng cao ảnh hưởng tới đời sống người dân. Đồng bằng Đông bắc Thái Lan còn 4 triệu hecta đất chưa khai thác nên cũng chặn dòng sông Mê Kông để lấy nước phát triển nông nghiệp…

Từ thực tế đó, GS Trương Đình Dụ nhận thấy cần xây dựng hệ thống đập ngăn các cửa sông lớn, vừa để trữ nước ngọt và chống xâm nhập mặn vùng đồng bằng ven biển. Với những sông lớn rất khó xây dựng theo cách làm truyền thống bởi sẽ dẫn tới làm hẹp lòng sông, ảnh hưởng môi trường xung quanh và tốn kém ngân sách.

Bài toán lớn đặt ra cho các nhà nghiên cứu thủy lợi là giải pháp nào cho công trình ngăn sông. Sau nhiều năm trăn trở, GS.TS Trương Đình Dụ nghĩ ra hai công nghệ xây đập mới là: đập trụ đỡ và đập sà lan.

Công nghệ đập trụ đỡ - làm cống không cần bàn đáy

Theo GS.TS Trương Đình Dụ, không phải tự nhiên mà các kiến trúc sư khi xây dựng các đập thủy lợi lại cần bàn đáy, bởi nó có 3 tác dụng: chống xói mòn, chống thấm và là nơi chịu đựng chung cho cả công trình. “Nhưng tôi thay đổi hoàn toàn: làm cống không cần bàn đáy, còn chịu lực là các cột trụ, thi công không cần dẫn dòng và trải thảm đá chống thấm. Đây là sự thay đổi lớn so với cách làm cũ trước đây”4, ông cho biết.

Để hiện thực hóa ý tưởng, ông xin với Bộ Thủy lợi cho làm thử nghiệm công nghệ đập trụ đỡ thay thế công nghệ truyền thống làm bàn đáy ở cống Sông Cui, Long An và được chấp thuận. Năm 1996, ông cùng đồng nghiệp Viện Khoa học thủy lợi vào khảo sát tính khả thi cho dự án xây dựng cống sông Cui ở Long An.

Sông rộng 15 mét, lòng sông sâu và nhiều bùn, khi triều lên làm ngập gần hết hàng dừa nước ven sông. Nhiều người choáng ngợp và nói rằng nước mênh mông thế này làm sao thi công được, nhưng ông vẫn quyết tâm thực hiện.

Phương án của ông là thi công ngay giữa lòng sông, các trụ đỡ của đập được xây trong khung vây ván thép, các dầm đáy được lắp ghép trong dòng chảy, không cần chặn dòng và dẫn dòng sông theo cách cũ trước đây. Thảm đá chống xói được thả trực tiếp xuống dòng chảy. Nhờ đó, tiết kiệm quỹ đất, vốn đầu tư khoảng 30-40%, đặc biệt là không làm thay đổi cảnh quan môi trường.

GS.TS Trương Đình Dụ: 'Sơn Tinh' trong khoa học thủy lợi - 2

Cống Sông Cui, Long An, 1999. Ảnh GS.TS Trương Đình Dụ cung cấp

Lúc khởi công, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Phạm Hồng Giang5 vào thăm rồi vỗ vai ông nói: “Tin chiến hữu nên giao làm cống này, nhưng nếu khó quá thì đắp hai đầu lại mà làm như truyền thống!” Vậy mà, cống sông Cui đã hoàn thành đúng thời hạn, sau gần 17 tháng thi công.6

GS.TSKH Phạm Hồng Giang từng phát biểu: “Đập trụ đỡ là sáng tạo mới trong xây dựng các công trình ngăn sông, nhưng chưa có trong quy chuẩn xây dựng quốc gia. Tôi tin vào kết quả ở cống sông Cui và tham khảo quy chuẩn nước ngoài để phê duyệt xây dựng đập Thảo Long ở Huế theo công nghệ này”.7

Sau 6 năm thi công (2000-2006), đập Thảo Long dài 482m với 15 cửa và 1 âu thuyền hoàn thành, kết hợp trên cầu dưới cống, tiết kiệm hàng trăm tỉ đồng so với phương án truyền thống, giúp ngăn mặn cho Huế và vùng ven sông Hương.

Đập được đánh giá là công trình ngăn mặn lớn nhất Đông Nam Á. Từ đó, hàng loạt các công trình ngăn sông được xây dựng bằng công nghệ đập trụ đỡ như: công trình sông Dinh, Ninh Thuận; đập Hiền Lương, Quảng Ngãi, cống Cầu Xe, Hải Dương; hệ thống Cái Lớn - Cái Bé, Kiên Giang...

GS.TS Trương Đình Dụ: 'Sơn Tinh' trong khoa học thủy lợi - 3

Đập Thảo Long, Huế, 2006. Ảnh GS.TS Trương Đình Dụ cung cấp

Công nghệ đập sà lan - thả cống di chuyển trên dòng sông

Công nghệ đập trụ đỡ mặc dù có nhiều ưu thế so với công nghệ truyền thống, nhưng hạn chế là phải mở công trường thi công trên hiện trường trong khi việc giải phóng mặt bằng để triển khai máy móc thi công khó khăn.

Đối với công trình trên sông lớn thì thuận lợi, còn đồng bằng sông Cửu Long với hệ thống kênh ngòi chằng chịt, hai bên bờ người dân sống rất đông đúc. Điều này khiến cho nhiều công trình không thể xây dựng hoặc chậm tiến độ vì liên quan tới giải phóng mặt bằng. Ông trăn trở và suy nghĩ làm sao có thể xây cống ở một nơi rồi chuyển đến đánh đắm nơi xây dựng là xong, đó là khởi đầu ý tưởng cho sự ra đời của công nghệ đập sà lan sau này.

Tuy nhiên, suốt 8 năm từ 1995-2003, GS.TS Trương Đình Dụ đi mời chào nhiều địa phương nhưng không được chấp thuận, do tâm lý e ngại nếu thất bại thì lãnh đạo của địa phương sẽ bị ảnh hưởng. Năm 2003, may mắn đã mỉm cười khi ông có cơ hội trình bày công nghệ đập sà lan với ông Nguyễn Trường Giang - Phó Chủ tịch thường trực tỉnh Bạc Liêu.

Sau khi nghe phương án, ông Giang kết luận: “Bộ Nông nghiệp cho tiền mà chúng tôi không dám xây cống vì lo người dân không đồng thuận, bởi cống cũ không lấy mặn vào để người dân nuôi tôm được. Nếu phương án thành công sẽ cứu cánh cho tỉnh”.8

Tỉnh Bạc Liêu đồng ý thi công thí điểm ở 2 cống là cống Phước Long, huyện Phước Long dài 12 mét và cống Thông Lưu huyện Hồng Dân, cách nhau 10km.

Cống tự đúc ở xưởng cách nơi xây cống khoảng mấy trăm mét. Khác với cách xây cống truyền thống là chờ mùa khô, nắng ráo thì mới xây dựng, công nghệ đập sà lan lại xây khi mùa mưa để nước sông đầy, thuận tiện cho việc thả cống di chuyển trên dòng sông.

Khi nghe tin ông làm cống bằng công nghệ mới khiến nhiều tỉnh cử người đến tham quan. Đoàn cán bộ của tỉnh Cà Mau còn đứng trên thân cống (rộng 15 mét, cao 5 mét và dài 18 mét) nặng khoảng 250 tấn để xem di chuyển trên dòng sông.

Hơn một năm thi công, hai công trình hoàn thành với số tiền là 2,3 tỉ/ cống, rẻ hơn vốn cấp ban đầu là 10 tỉ/cống.

GS.TS Trương Đình Dụ: 'Sơn Tinh' trong khoa học thủy lợi - 4

Lai dắt cống trên kênh Quản Lộ - Phụng Hiệp, Bạc Liêu. Ảnh GS.TS Trương Đình Dụ cung cấp.

Công nghệ đập sà lan là thành quả của việc ứng dụng và cải tiến 4 nguyên lý cơ bản của cống: Chống trượt, chống thấm, chống xói, chống lún và thêm phần quan trọng là nguyên lý hộp nổi giúp di chuyển trên bề mặt sông.

Với công nghệ đập sà lan, công trình có thể xây dựng trên nền đất yếu, bùn sâu, không cần xử lý đất nền hoặc xử lý đơn giản. Khác với cách xây cũ là xây trên nền vững chắc, thậm chí là phải nạo vét hết lớp bùn, gây tốn kém. Bên cạnh đó có thể chế tạo cống trong hố đúc, rồi chở đến vị trí cần xây dựng để hạ chìm vào hố mong đã chuẩn bị sẵn. Ngoài ra còn có thể di dời cống đi nơi khác khi cần thiết.

Đập sà lan được ứng dụng để xây dựng các công trình ngăn sông ở các cống triều có chênh lệch mức nước nhỏ hơn 3m và địa chất mềm, giúp bảo vệ môi trường sinh thái và khối lượng xây lắp giảm được 40% chi phí.

Công nghệ được áp dụng thành công cho nhiều nơi như thiết kế kỹ thuật cho 16 cống thuộc vùng chuyên canh lúa thuộc tam giác Ninh Quới; lập báo cáo khả thi 22 cống thuộc dự án phân ranh mặn ngọt Giá Rai, Bạc Liêu. Thiết kế và thi công 7 cống thuộc dự án Ômôn Xàno cho 3 tỉnh Sóc Trăng, Cần Thơ và Hậu Giang...

Thành công của công nghệ đập sà lan không chỉ được đánh giá ở giải thưởng Vifotec năm 2006, được cấp bằng độc quyền sáng chế năm 2007 mà còn được Hội đồng Điều phối xây dựng châu Á (ACECC - Asian Civil Engineering Coordinating Council) trao giải thưởng 1 trong 5 công nghệ xuất sắc tháng 8-2007.

Như GS.TS Ngô Trí Viềng - nguyên Hiệu phó trường Đại học Thủy lợi nhận xét: “Trong quá trình theo dõi xây dựng đập trụ đỡ và đập sà lan, tôi hết sức tin tưởng. Tôi cho rằng đây là thành tựu khoa học công nghệ đặc biệt quan trọng của ngành thủy lợi. Tôi đề nghị những công nghệ này vào giáo trình thủy công bởi công nghệ ta học trong giáo trình chưa được ứng dụng ở Việt Nam, còn những công nghệ này được ứng dụng rất hiệu quả”.9

GS.TS Trương Đình Dụ: 'Sơn Tinh' trong khoa học thủy lợi - 5

Cống Minh Hà, Cà Mau. Ảnh GS.TS Trương Đình Dụ cung cấp.

"Sơn Tinh" trong khoa học thủy lợi

Với sự ra đời của hai công nghệ đập trụ đỡ và đập sà lan đã mở ra một hướng đi mới trong việc xây dựng các công trình ngăn sông ở Việt Nam. Đến nay, hàng trăm đập và cống được xây bằng hai công nghệ này, tiết kiệm ngân sách hàng nghìn tỉ đồng. Đó là những đóng góp quan trọng cho ngành thủy lợi nói riêng và sự nghiệp khoa học nói chung.

Năm 2013, cụm công trình được Nhà nước trao giải thưởng Hồ Chí Minh, bởi sự sáng tạo về mặt khoa học, góp phần phát triển kinh tế xã hội đất nước.

Trong tình hình xâm nhập mặn đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng ở đồng bằng sông Cửu Long, năm 2019, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã duyệt dự án Cái Lớn - Cái Bé ở tỉnh Kiên Giang giai đoạn I xây bằng công nghệ đập trụ đỡ với số vốn đầu tư là khoảng 3.300 tỉ đồng.

Dự án nhằm kiểm soát nguồn nước mặn, lợ, ngọt, nhằm giúp công tác sản xuất được ổn định cho vùng bán đảo Cà Mau. Kết hợp tuyến đê biển Tây tạo thành cụm công trình chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu, nước biển dâng, phòng chống thiên tai, giảm ngập úng khi mặt đất hạ thấp (do lún sụt đất). Ngoài ra, còn giúp giảm thiệt hại do thiên tai (hạn, mặn) vào mùa khô; cấp và trữ nước ngọt trong mùa mưa cho vùng sản xuất ở các huyện An Minh, An Biên; tiêu thoát cho vùng hưởng lợi của dự án trong điều kiện biến đổi khí hậu, nước biển dâng.

Việc xây dựng cống kết hợp đường bộ giao thông trên mặt cống, kết nối với quốc lộ 61 góp phần tạo thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội trong khu vực này.

Ngoài hai công nghệ trên, GS.TS Trương Đình Dụ còn là tác giả của có nhiều công trình nghiên cứu được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng phát minh sáng chế như Cửa van cánh cửa tự động, đập thuyền, đập bản dầm…

Thành công đó của ông xuất phát từ sự mày mò, sáng tạo, dám nghĩ dám làm để tìm ra cái mới. Nguyện vọng của ông là đội ngũ kế cận - những người có tên trong cụm công trình cần tiếp tục hoàn thiện hơn, nâng cao hơn cho xứng với giải thưởng mang tên Bác - Hồ Chí Minh.

--------------------------------

1Bảy cộng sự là: PGS.TS Trần Đình Hòa, ThS Trần Văn Thái, ThS Thái Quốc Hiền, ThS Trần Minh Thái, TS Vũ Hồng Sơn, ThS Nguyễn Thế Nam, ThS Phan Đình Tuấn.

2Nhận xét của PGS.TS Lê Mạnh Hùng, nguyên Giám đốc Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, trích biên bản họp Hội đồng cơ sở xét giải thưởng Hồ Chí Minh, 25-3-2011, lưu trữ tại Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam.

Tài liệu ghi âm GS.TS Trương Đình Dụ, ngày 9-1-2020, lưu trữ tại Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam.

Tài liệu ghi âm GS.TS Trương Đình Dụ, 21-8-2019, lưu trữ tại Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam.

5GS.TSKH Phạm Hồng Giang, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (1996-2004).

6Tài liệu ghi âm GS.TS Trương Đình Dụ, 21-8-2019, đã dẫn.

7 Tài liệu ghi âm GS.TSKH Phạm Hồng Giang, 27-12-2019, lưu trữ tại Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam.

8 Tài liệu ghi âm GS.TS Trương Đình Dụ, 6-11-2019, lưu trữ tại Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam.

9Trích biên bản họp Hội đồng cấp Bộ xét giải thưởng Hồ Chí Minh, 31-3-2011, lưu trữ tại Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam.

Ngô Văn Hiển (Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam)

Tin đọc nhiều

SARS, SARS-CoV-2 và hành động của các nhà khoa học Việt Nam Bằng những bước đi nhanh chóng và quyết đoán, các nhà khoa...
Áp lực điểm số Ngày đi học, kiến thức được tôi thu nạp cứ như một đứa trẻ...
Chuyến đi định mệnh của Giáo sư Đặng Văn Ngữ Đầu năm 1967, Giáo sư Đặng Văn Ngữ cùng đồng nghiệp có...
Chum, vại, lu... tái xuất Thời ấy công năng của lu là chứa, từ nước tới mắm tới tương...