Bài toán vận hành điều tiết lũ hiệu quả, nhìn từ Nhà máy thủy điện Krông H’năng

Ông có thể cho biết giải pháp vận hành điều tiết lũ tốt của thủy điện Krông H’năng?

Đó là kết quả của quá trình tìm tòi, cải tiến liên tục sau nhiều năm trăn trở để đạt được 3 mục tiêu rất nhân văn là: Bình yên cho đồng bào hạ du, an tâm cho chính quyền địa phương và hiệu quả cho chủ hồ.

Nhà máy thủy điện Krông H’năng hoàn thành đưa vào vận hành năm 2010. Cuối năm 2010, hồ vận hành xả lũ. Lần đầu tiên nghe lũ về, chúng tôi rất lo lắng và đã đến nhà máy để cùng cán bộ công nhân viên giải quyết vận hành hồ mùa lũ. Các năm đầu vận hành điều tiết lũ rất căng thẳng mặc dù rất hài hòa với địa phương, bà con nhân dân. Điều chúng tôi trăn trở là: làm sao biết được lượng mưa đã rơi trên lưu vực; đo được mực nước hồ chính xác để vận hành chắc chắn, hồ đầy nước cuối trận lũ cho năm sau; điều tiết xả lũ qua tràn như thế nào để lũ về êm như lũ tự nhiên và giảm được lũ về hạ du… Từ những suy nghĩ trên, chúng tôi đã từng bước thực hiện việc đo mưa trên lưu vực để biết lượng nước sẽ về hồ, đo chính xác mực nước hồ để biết lượng nước đang về.

Năm 2011, công ty tổ chức đo mưa tại 8 điểm trên lưu vực hồ bằng cách thuê người dân đo thủ công, nhờ đó dự báo được lượng nước sẽ về hồ rõ ràng và chắc chắn hơn, việc vận hành có chủ động nhưng vẫn còn rất rối rắm nên khi kết thúc lũ vẫn thiếu nước trong hồ.

Đến năm 2014, chúng tôi đã nghĩ ra cơ cấu giảm chấn sáng chế ra thiết bị đo được mực nước hồ chính xác đến centimet, việc vận hành hồ được thay đổi đáng kể, đã kiểm soát được mực nước hồ, đã tính được Q đến, tính Q xả và phương thức vận hành hợp lý. Cuối lũ hồ đầy nước, số liệu vận hành cụ thể, rõ ràng, nhân viên vận hành giảm lo lắng, đối phó, ai cũng vui.

Năm 2015 chỉ có lũ nhỏ và cục bộ. Bằng thiết bị đo mực nước hồ cấp chính xác centimet và thiết bị đo mưa thủ công tại 8 điểm, chúng tôi đã phân tích và gửi văn bản xin lãnh đạo tỉnh Phú Yên xin không xả lũ theo quy trình để có nước cho mùa cạn. Chúng tôi đã dự báo chính xác mực nước hồ lúc 7h sáng, 17h chiều mỗi ngày, sai số mực nước hồ không vượt quá 5 milimet. Kết thúc mùa lũ 2015, mực nước hồ đạt cao trình 254,25 mét, không xả lũ!

Sơ đồ vị trí 15 điểm đo mưa trên lưu vực thủy điện Krông H'năng

Năm 2016, công ty đã có nhiều tiến bộ trong nghiên cứu về lũ: Nâng độ chính xác của thiết bị đo mực nước hồ chính xác lên milimet (Chúng tôi đã nghiên cứu thiết bị này sau 6 năm, được Cục SHTT cấp Giấy chứng nhận Giải pháp hữu ích độc quyền năm 2016 và mất thêm 3 năm để cải tiến hoàn thiện như hiện nay); nghiên cứu được phương pháp xả lũ từ đường quá trình lũ; tìm được điểm xả lũ hợp lý.

Hiện nay, chúng tôi đã nâng cấp việc đo mưa trên lưu vực từ 8 điểm lên 15 điểm, chuyển từ đo thu công sang sử dụng thiết bị đo mưa tự động truyền số liệu theo thời gian thực, thiết bị đo mưa này do SBA tự nghiên cứu, phát triển nên chi phí đầu tư rất thấp.

Để hoàn toàn chủ động vận hành hồ chứa thủy điện Krông H’năng giảm lũ cho hạ du theo QT878, chúng tôi cũng đã nghiên cứu chế tạo thiết bị đo mực nước sông, mực nước thủy triều và đã lắp đặt trên sông ba tại Củng Sơn, Phú Lâm và cửa biển Đà Diễn.

Giải pháp vận hành điều tiết lũ tốt tại thủy điện Krông H’năng chính là thực hiện đo đạc mưa, mực nước và vận hành điều tiết hồ chứa theo lý luận xả lũ hợp lý.

Ông Phạm Phong - TGĐ Công ty CP Sông Ba (SBA) chia sẻ kinh nghiệm điều tiết lũ hiệu quả

Ông có thể nói rõ hơn về việc “lý luận” xả lũ hợp lý?

Để dễ hình dung phân tích trên biểu đồ, “lý luận” này xuất phát từ đường đặc tính lũ có dạng hình chuông, gần đối xứng. Chúng tôi ứng dụng đặc điểm này để tìm ra lý luận xả lũ hợp lý tạm gọi là xả lũ theo nguyên lý “1/2”.

Lũ về thì dung tích nước trong hồ (W_ht) sẽ tăng dần, tại thời điểm mà W_ht = 1/2W₀ (thời điểm t₁) sẽ luôn còn một lượng nước đến hồ là 1/2W_o cuối trận lũ do tính đối xứng của đường đặc tính lũ. Lấy đối xứng đoạn cong ab qua đường t = t₁, ta được đoạn cong bc. Diện tích đường cong bdecb (vùng gạch thẳng) là lượng nước phải xả về hạ du. Chênh lệch cung bde và bce là Q_xả theo thời điểm. Như vậy t₁ là thời điểm hợp lý bắt đầu xả lũ, khi tăng dung tích trống để phòng lũ thì Q_{xả max} sẽ còn được giảm thêm rất nhiều.

Với lý luận xả lũ này ta luôn đạt được:

• Lượng xả sẽ tăng dần từ 0 và đạt đỉnh Q_{xả max} (đường Q­_xả(t));
• Q_xả < Q_đến;
• Q_xả (t): như lũ tự nhiên.

Biểu đồ "lý luận" xả lũ hợp lý

Đối với các trận lũ thứ hai, thứ ba trong năm, hồ thường đầy trước khi có lũ, khi đó cần vận hành hạ mực nước hồ để tạo dung tích trống đón lũ.

Thủy điện Krông H’năng có sợ lũ bất ngờ? Cách ứng xử ra sao, thưa ông?

Nhờ đo mưa trên lưu vực và đo chính xác mực nước hồ đến từng milimet nên chúng tôi hoàn toàn chủ động để vận hành điều tiết lũ. Chúng tôi không sợ lũ âm thầm đến hoặc lưu lượng lũ tăng bất ngờ.

Thiết bị đo mực nước hồ đạt chính xác milimet do SBA sáng chế có tính năng tự động cảnh báo khi mực nước hồ tăng 10 mm trong 10 phút (tương đương lưu lượng nước về hồ 215 m³/s), khi đó nhân viên vận hành sẽ chuyển chế độ sang vận hành điều tiết lũ.

Hiện nay, lượng mưa đo tại 15 điểm trên lưu vực được cập nhật 15 phút/lần. Khi có số liệu đo mưa gửi về, phần mềm dự báo lưu lượng sẽ tự động tính toán quá trình lưu lượng sẽ về hồ, hiển thị trực quan trên máy tính nên nhân viên vận hành sẽ ngay lập tức thực hiện quy trình phòng chống lũ.

Để có sự chuẩn bị xa hơn, SBA còn khai thác mô hình dự báo mưa hạn vừa từ Trung tâm Dự báo hạn vừa Châu Âu (ECMWF) để dự kiến lượng mưa trong 10 ngày đến trên lưu vực hồ chứa, từ đó tính toán được quá trình lưu lượng dự kiến về hồ trong 10 ngày đến để nắm bắt sơ bộ tình hình và chủ động trong ứng phó, xử lý tình huống mưa lũ an toàn nhất.

Với những trang bị như trên thì lũ kiểm tra xuất hiện hoặc hơn chúng tôi cũng không lo lắng!

Vậy hiệu quả cắt giảm đỉnh lũ tại hồ Thủy điện Krông H’năng trong các năm qua ra sao?

Nhờ thực hiện tốt việc đo mưa trên lưu vực, đo mực nước hồ chứa chính xác đến milimet và lý luận vận hành điều tiết lũ hợp lý nên hồ thủy điện Krông H’năng luôn cắt, giảm được đỉnh lũ trong các năm qua.

Với những kết quả này, công ty đã được Bộ Công Thương cho báo cáo phương pháp vận hành xả lũ từ năm 2012, 2017 và nhiều lần báo cáo tại Hội nghị tổng kết công tác phòng chống thiên tai khu vực miền Trung.

Hiệu quả cắt giảm lũ trong 3 năm gần đây như sau:

• Năm 2018, hồ thủy điện Krông H’năng xuất hiện đợt lũ muộn ngày 15/12, hồ cắt được 37,4% đỉnh lũ (Q xả tràn lớn nhất 848 m³/s; Q về hồ lớn nhất 1345,1 m³/s);
• Năm 2019, lưu vực thủy điện Krông H’năng xuất hiện 01 đợt lũ từ ngày 10/11 đến ngày 11/11, hồ Krông H’năng vận hành cắt được 42% đỉnh lũ (Q xả tràn lớn nhất 1.210 m³/s; Q về hồ lớn nhất 1.927 m³/s);
• Từ đầu mùa lũ năm 2020 đến nay, trên lưu vực hồ Krông H’năng có 2 đợt lũ nhỏ:
• Đợt 1 (từ ngày 19/10 đến ngày 22/10): Hồ cắt được 56,25% đỉnh lũ (Q xả tràn lớn nhất 350 m³/s; Q về hồ lớn nhất 800 m³/s);
• Đợt 2 (Từ ngày 27/10 đến ngày 30/10): Hồ cắt được 58% đỉnh lũ (Q xả tràn lớn nhất 158 m³/s; Q về hồ lớn nhất 380,74 m³/s).

Thiết bị đo mua do SBA sáng chế đang được lắp đặt tại thủy điện Krông H'năng

Hiệu quả của việc vận hành điều tiết lũ tại thủy điện Krông H’năng không những thể hiện ở việc cắt giảm được đỉnh lũ, quá trình xả lũ êm cho đồng bào hạ du mà còn tích được nước trong hồ chứa cho mùa cạn năm sau.

Việc vận hành điều tiết lũ tại thủy điện Krông H’năng các năm qua đạt phương châm: Bình yên cho đồng bào; an tâm cho chính quyền; hiệu quả cho chủ hồ; đảm bảo không sợ lũ với mọi tần suất.

Nhiều người phản ánh không tốt về thủy điện, xem thủy điện là “tội đồ” gây ra lũ lụt, phá rừng gây ra lũ lụt nghiêm trọng như hiện nay. Suy nghĩ của ông về vấn đề này?

Lũ lụt là do mưa cấp tập, là trạng thái thời tiết vốn có trong tự nhiên, đã xảy ra từ ngàn xưa cho đến ngàn sau. Thủy điện bình thường (tràn tự do) không thể gây ra lũ, lụt. Thuỷ điện có cửa van, có thể mở van, xả lớn lượng nước đến (do xả sai) nhưng lớn nhất cũng chỉ bằng lượng lũ đến mà thôi. Do đó không bao giờ thuỷ điện gây ra lũ!

Do tác động của biến đổi khí hậu nên các hiện tượng thời tiết cực đoan trong đó có mưa, lũ, hạn hán,…. xuất hiện với mật độ ngày càng thường xuyên và mức độ ngày càng càng trầm trọng. Trong đợt mưa, lũ quá lớn lại liên tiếp xảy ra trong tháng 10 vừa qua, tình trạng lũ, lụt, sạt lỡ đất rất nghiêm trọng.

Với diễn biến thời tiết ngày càng cực đoan như hiện nay, sử dụng các công trình, hồ chứa thủy điện để điều tiết, cắt giảm lũ cho hạ du là yêu cầu bắt buộc, thể hiện qua các quy định trong quy trình vận hành liên hồ chứa. Tuy nhiên, để phát huy tối đa vai trò điều tiết giảm lũ cho hạ du, các hồ chứa phải thực hiện tốt việc quan trắc mưa phân bổ hợp lý trên toàn lưu vực, quan trắc mực nước hồ chính xác để có số liệu tính toán, dự báo phục vụ vận hành. Khi được tramg bị máy tính và phần mềm hỗ trợ tính toán điều tiết vận hành cho đơn hồ và liên hồ theo các số liệu thực đo thì việc vận hành hồ trở nên đơn giản.

Từ kết quả những nghiên cứu và thực tiễn vận hành điều tiết lũ tại Thủy điện Krông H’năng, SBA sẵn sàng chia sẻ với các hồ chứa thủy điện khác để cùng chung sức, góp phần giảm nhẹ thiên tai cho xã hội.

Xin cảm ơn ông!