Kiến thức về mối quan hệ giữa thủy điện và
lũ lụt ở Việt Nam
3
> Mực nước ở hạ lưu Mực nước sông ảnh hưởng giao thông đường thủy và một
số sinh hoạt của dân cư ven sông. Lượng nước xả từ nhà máy thủy điện và hồ chứa
sẽ tác động lên mực nước sông vùng hạ lưu, do đó nhu cầu phát điện nếu xung đột
với những nhu cầu khác của người dân vùng hạ lưu cần phải được phân tích để đạt
được một thỏa thuận có lợi ích cao nhất cho cộng đồng.
Bậc thang thủy điện hệ thống sông Đồng Nai (2009)
VẤN ĐỀ LŨ LỤT Ở VIỆT NAM
Ngoài lý do thiên nhiên là mưa nhiều tạo nên lũ lụt, đôi lúc tác động của con
người lại là nguyên nhân chính. Nếu chia một lưu vực thành ba vùng: thượng lưu
là núi rừng, vùng ngập lụt là nơi dân cư sinh sống, và hạ lưu là cửa sông đổ ra
biển, thì thiệt hại do lũ lụt sẽ ở mức tối thiểu nếu: (i) nước lũ được giữ lại phần nào
nhờ rừng, nhờ thảm thực vật ở thượng lưu và nhờ các hồ chứa thiên nhiên cũng
như nhân tạo;
(ii) hệ thống thoát nước đầy đủ và hiệu quả ở vùng ngập lụt, gồm có kênh rạch,
cống rãnh,..., ở đây hồ ao thiên nhiên cũng góp phần điều tiết nước lụt; (iii) tránh
xây dựng ở các điểm thấp bị ngập lụt thường xuyên; và
(iv) cửa sông được khai thông để nước có thể thoát ra biển dễ dàng. Vì tài nguyên
nước là của chung nên khi cấp giấy phép xây dựng và vận hành một dự án thủy
điện, nhà nước phải cân nhắc tính toán đến các lợi ích khác, thiết thực nhất là khả
năng điều tiết lũ của hồ chứa. Như vậy ngay từ đầu cần xác định rõ ràng bao nhiêu
dung tích của hồ chứa sẽ được dùng để điều tiết lũ. Phần dung tích này được xác
định bằng biểu đồ chống lũ (flood control guide curve) là biểu đồ chỉ mực nước hồ
cao nhất mà nhà máy có thể tích nước cho mục đích phát điện. Phần dung tích của
hồ chứa từ biểu đồ chống lũ đến mức nước cao nhất của hồ chứa chỉ để dành cho
việc điều tiết lũ. Khi mùa lũ bắt đầu vào một ngày đã ấn định trong năm mực nước
hồ phải thấp hơn hoặc bằng mức của biểu đồ chống lũ. Từ ngày đó trở đi cho đến
hết mùa lũ, việc điều tiết lũ sẽ không do nhà máy mà do một cơ quan khác đảm
nhiệm. Điều này càng quan trọng hơn trong một hệ thống thủy điện bậc thang khi
sự phối hợp giữa các nhà máy trên một con sông trở thành bắt buộc.
Quan trắc và dự báo thủy văn Dự báo thủy văn chiếm một vai trò quan trọng
trong việc điều tiết lũ qua hồ chứa. Thông thường dự báo thủy văn dựa trên dự báo
khí tượng và các số liệu quan trắc trong lưu vực của hồ chứa. Lượng mưa thay đổi
tùy theo địa hình và cao độ cũng như sự chuyển động của khí quyển, do đó cần có
nhiều trạm đo mưa mới có thể ước tính chính xác lượng mưa trên toàn lưu vực.
Các trạm đo lưu lượng nước sông ở thượng nguồn cho phép đánh giá tình hình
trước khi nước lũ chảy đến hồ chứa. Dựa trên dự báo khí tượng, một người vận
hành (operator) có kinh nghiệm về lưu vực và chế độ thủy văn khí tượng trong
khu vực có thể dự báo khá chính xác lượng nước vào hồ trong vài ngày sắp tới nếu
tình hình tương tự với những gì đã xảy ra trong quá khứ. Nếu thảm thực vật trong
lưu vực đã thay đổi nhiều thì kinh nghiệm cũng như số liệu quan trắc thủy văn
trước đó sẽ không còn giá trị bao nhiêu. Dự báo thủy văn ở Bắc Mỹ thường dựa
trên các mô hình lưu vực (watershed model) để tính toán dòng chảy dựa trên số
liệu khí tượng và số liệu về địa hình địa chất của lưu vực. Ưu điểm của những mô
hình này là mô phỏng (simulate) được tính chất và tác động vật lý của lưu vực, từ
tính chất bốc thoát hơi nước do bức xạ và thực vật, đến sự chảy trên mặt và chảy
ngầm của nước tùy theo địa hình và cấu tạo địa chất cũng như tác động của độ ẩm
trong đất (soil moisture), nước ngầm, v.v.. Vì vậy khi có sự thay đổi trong lưu vực
như thay đổi thảm thực vật vì đô thị hóa hay khai thác rừng thì các thông số liên
hệ có thể điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện mới. Một điều gần như hiển nhiên
là dự báo khí tượng và thủy văn không bao giờ chính xác hoàn toàn, do đó người
điều hành đập và nhà máy phải có biện pháp để đối phó với những tình huống
khác với dự báo. Một hệ thống quan trắc đầy đủ (ở thượng lưu cũng như hạ lưu)
với số liệu liên tục cập nhật tức thời (in realtime) sẽ giúp người điều hành theo dõi
sát biến chuyển của nước lũ ở thượng lưu và mức độ ngập lụt ở hạ lưu.
Điều tiết hồ chứa chống lũ Trong suốt mùa lũ hồ chứa phải ở dưới mức ấn
định để dành dung tích hồ còn lại sẵn sàng cho việc điều tiết lũ. Khi có dự
báo một cơn lũ sắp đến, người điều hành hồ chứa phải quyết định bao nhiêu
nước sẽ giữ lại và bao nhiêu sẽ được xả xuống hạ lưu sau khi được cung
cấp thông tin về dự báo đồ thị nước lũ (flood hydrograph). Đây là một
quyết định quan trọng vì lượng nước được giữ lại trong hồ chứa, nếu không
kịp xả ra, sẽ làm giảm khả năng cắt lũ trong một vài ngày sắp tới khi một
cơn lũ thứ hai có thể xuất hiện. Nước lũ xả ra từ hồ chứa sẽ ảnh hưởng lên
mực nước sông ở hạ lưu như thế nào cũng cần được tính toán để xác định
lưu lượng và thời khắc phải xả. Có hai vấn đề trong việc xả lũ:
(ii) nếu xả hết trong giai đoạn đầu của con lũ - để giữ dung tích cắt lũ của
hồ chứa càng nhiều càng tốt - dự phòng lũ sẽ đến nhiều hơn, và nếu sau đó
lũ không đến nhiều như dự báo thì hồ chứa đã không làm được nhiệm vụ
cắt lũ hữu hiệu;
(ii) nếu chỉ xả một phần, giữ lại một phần nước lũ trong hồ chứa và lũ tiếp
tục đến nhiều hơn mức dự báo thì mực nước trong hồ chứa sẽ tiếp tục tăng.
Khi mực nước hồ lên đến tối đa thì hồ không còn sức chứa để điều tiết lũ và
buộc phải xả bằng lưu lượng nước vào hồ để giữ cho đập khỏi bị tràn có thể
gây vỡ đập. Phần xả thừa của đập (spillway) phải được thiết kế để xả thoát
được những cơn lũ lớn, có thể là lũ có tần suất 1000 năm, 10.000 năm hay
lũ cực đại PMF tùy theo mức độ thiệt hại ở hạ lưu khi vỡ đập.
Mô hình chống lũ
Từ những quan sát ở trên, ta có thể nhận thấy để chống lũ có hiệu quả cần có
những yếu tố sau đây: - một hệ thống quan trắc khí tượng thủy văn đầy đủ ở
thượng lưu và hạ lưu hồ chứa có khả năng thông tin số liệu đo đạc tức thời, cho
phép người điều hành theo dõi tình hình biến chuyển của lũ trên toàn lưu vực, -
một mô hình dự báo khí tượng thủy văn chính xác đáng tin cậy được cập nhật
tức thời các số liệu quan trắc, từ đó có thể cập nhật dự báo thường xuyên, - một
hệ thống thông tin hữu hiệu giữa những người điều hành đập, ủy ban chống lũ,
các cấp chính quyền địa phương, và quần chúng - một mô hình điều tiết hồ
chứa cho phép người điều hành đập tính toán mức độ ảnh hưởng ở hạ lưu đối
với các phương án xả lũ khác nhau (a simulation model) hoặc tính toán tối ưu
phương án xả lũ để tối thiểu hóa thiệt hại vì lũ (an optimization model). Một
mô hình điện toán chống lũ hiện đại nhất (state-of-the-art flood control
computer model) thường gồm có những yếu tố kể trên: một mô hình điều tiết
chống lũ của hồ chứa được thường xuyên cập nhật thông tin từ mô hình dự báo
thủy văn nối kết với dự báo khí tượng, quan trắc khí tượng và thủy văn, mô
hình thủy lực (để tính toán mực nước ở các điểm chính của sông và vùng ngập
