BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
VŨ THỊ MINH HUỆ
NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TÍCH NƢỚC
TRONG THỜI KỲ MÙA LŨ CHO HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG HOÀ BÌNH VÀ SƠN LA
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Phát triển nguồn nước
Mã số: 62 44 92 01
HÀ NỘI, NĂM 2017
Công trình được hoàn thành tại Trƣờng Đại học Thủy lợi
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Phạm Thị Hƣơng Lan
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS Hà Văn Khối
Phản biện 01: PGS.TS Nguyễn Tiền Giang
Phản biện 02: PGS.TS Dƣơng Văn Tiển
Phản biện 03: PGS.TS Vũ Minh Cát
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tại
…………………………………………………………………………….
Vào lúc …. giờ …ngày … tháng … năm 2017.
Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện:
- Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trên thượng nguồn sông Đà hiện nay có nhiều công trình hồ chứa đa mục tiêu
đóng góp tỷ trọng lớn về sản lượng điện, cấp nước phục vụ phát triển kinh tế
cho đồng bằng sông Hồng và tham gia điều tiết chống lũ hạ du với hiệu quả hết
sức to lớn. Hồ chứa Sơn La và Hòa Bình là hai hồ có dung tích dành chống lũ cho hạ du lớn nhất (7 tỉ m3), phần dung tích này được thiết kế nằm dưới mực nước dâng bình thường. Do vậy, nẩy sinh mâu thuẫn giữa nhiệm vụ chống lũ và
phát điện, cấp nước rất gay gắt.
Mặt dù quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng được ban thành
theo quyết định số 1622/QĐ-TTg ngày 17 tháng 09 năm 2015 đã tạo khung vận
hành cứng, vận hành cụ thể còn phải căn cứ vào dự báo quá trình nước đến hồ.
Nhưng vẫn còn có hai câu hỏi mà yêu cầu thực tiễn đặt ra cho các nhà nghiên
cứu, đó là:
- Có cho phép các hồ chứa trên được tích nước từ đầu mùa lũ không, và
nếu cho phép thì quy định tích nước phải như thế nào mới đảm bảo an
toàn chống lũ hạ du?
- Theo quy định, thời kỳ lũ muộn các hồ chứa phải tích nước dần đến
mực nước dâng bình thường, nhưng nếu xẩy ra lũ lớn bất thường thì
các hồ chứa sẽ ứng phó như thế nào để giảm lũ cho hạ du mà vẫn đảm
bảo an toàn cho công trình?
Do vậy, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu chế độ vận hành tích
nước trong thời kỳ mùa lũ cho hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn
La” với mong muốn nghiên cứu cơ sở khoa học về chế độ vận hành tích nước
1
các hồ chứa Hòa Bình và Sơn La nhằm nâng cao hiệu quả tích nước cho phát
điện và cấp nước, đảm bảo an toàn công trình và chống lũ hạ du.
2. Nhiệm vụ của luận án
- Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn để xác định chế độ vận hành
tích nước trong kỳ mùa lũ, đảm bảo an toàn tích nước đầy hồ, nâng cao hiệu
quả cấp nước và phát điện mà vẫn đảm bảo an toàn chống lũ hạ du và chống lũ
cho công trình cho hai hồ chứa Hòa Bình và Sơn La.
- Nghiên cứu chế độ vận hành điều tiết cắt lũ cho hạ du trong thời kỳ lũ
muộn, khi mà các hồ chứa Sơn La và Hòa Bình được phép tích nước đầy hồ,
đảm bảo giảm thiểu tác động tiêu cực cho hạ du khi xảy ra lũ lớn bất thường.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu: Vận hành điều tiết tích nước và chống lũ cho hệ thống hồ
chứa bậc thang Hoà Bình và Sơn La trong thời kỳ mùa lũ.
Đối tượng nghiên cứu: Chế độ điều tiết chống lũ hạ du được xem xét trong hệ
thống liên hồ chứa bao gồm 4 hồ Hòa Bình, Sơn La, Tuyên Quang và Thác Bà,
nhưng nghiên cứu chế độ vận hành tích nước theo mục tiêu của đề tài được giới
hạn nghiên cứu với hệ thống hồ chứa Sơn La và Hoà Bình trên sông Đà.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng các phương pháp (i) Phương pháp kế thừa; (ii) Phương pháp
phân tích tổng hợp; (iii) Phương pháp mô hình toán.
5. Những đóng góp mới của luận án
- Đề xuất được chế độ tích nước sớm có điều kiện cho 2 hồ chứa Sơn La
và Hòa Bình. Trên cơ sở đó, đề xuất cơ sở khoa học xác định mực nước giới
hạn trên của quá trình tích nước hồ chứa Sơn La trong thời kỳ tích nước hạn
chế, đảm bảo tích nước hiệu quả mà vẫn an toàn chống lũ hạ du và công trình.
2
- Đề xuất được chế độ vận hành điều tiết chống lũ cho hạ du và phương
thức ứng phó khi xảy ra lũ bất thường trong thời kỳ tích nước đầy hồ ở cuối
thời kỳ mùa lũ.
6. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm 118 trang, 30 bảng, 40 hình vẽ và 67 tài liệu tham khảo. Ngoài
phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu vận hành vận hành hồ chứa đa mục tiêu
Chương 2: Cơ sở khoa học và thực tiễn xác định chế độ vận hành tích nước
trong thời kỳ mùa lũ đối với hệ thống hồ chứa Hòa Bình và Sơn La
Chương 3: Kết quả nghiên cứu chế độ vận hành trong thời kỳ tích nước hệ
thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VẬN HÀNH CHƢƠNG 1 HỒ CHỨA ĐA MỤC TIÊU
1.1 Hồ chứa và vấn đề vận hành hồ chứa
Để khai thác sử dụng các hồ chứa lợi dụng tổng hợp đem lại lợi ích cao nhất,
các nhà khoa học trên thế giới tập trung tìm ra quy tắc vận hành hợp lý, giải
quyết các mẫu thuẫn giữa các mục tiêu khác nhau nâng cao hiệu quả vận hành
hồ chứa, từ các nghiên cứu đơn giản lượng trữ cấp nước của Rippl (1883) đến
các nghiên cứu phức tạp gần đây vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa theo thời
gian thực phục vụ đa mục tiêu của Mehdipour và nnk (2012). Mặc dù đã được
đầu tư nghiên cứu rất bài bản và chi tiết từ các cơ quan quản lý khai thác sử
dụng, nhiều nhà khoa học cũng đã sử dụng các phương pháp khác nhau để thiết
lập quy tắc vận hành cho hệ thống hồ chứa nhưng các ứng dụng thành công chủ
yếu gắn liền với đặc thù từng hệ thống, không có phương pháp luận, công cụ
nào có thể dùng chung cho mọi hệ thống.
3
1.2 Phƣơng pháp quản lý và nguyên tắc vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu
Mỗi hệ thống hồ chứa khi hoạt động đều tuân thủ theo một quy trình vận hành
đã được thiết lập sẵn, trong đó có các quy tắc vận hành cho từng thời kỳ mà
người quản lý vận hành phải tuân thủ theo. Quy trình vận hành của các hồ được
thiết lập trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật thông qua mô hình mô phỏng hoặc tối
ưu. Các quy tắc vận hành được biểu diễn dưới dạng đồ thị hay bảng hướng dẫn
theo mực nước (dung tích) hồ theo thời gian trong năm (Yeh, 1985) (Long, N.
L, Madsen, H., and Rosbjerg, D., 2007) được thể hiện trong biểu đồ điều phối
là căn cứ chính cho việc ra quyết định khi vận hành hồ chứa. Các đường cong
quy tắc điều hành là một trong những cách quản lý đơn giản và phổ biến nhất,
nhằm hỗ trợ việc ra quyết định điều hành hồ chứa của người quản lý (Liu P;
Guo S.L; Xu X.W; Chen J.H, 2011). Đối với hệ thống hồ chứa đa mục tiêu có
hai hướng quản lý: (i) Quản lý theo biểu đồ điều phối và (ii) Quản lý vận hành
theo thời gian thực.
Quy tắc điều hành hệ thống hồ chứa bậc thang đa mục tiêu: (i) với mục tiêu
chống lũ là khi cần cắt lũ, tích đầy hồ thượng lưu trước, khi cần dung tích trống
chuẩn bị điều tiết trận lũ sau thì xả trống hồ hạ lưu trước, (ii) với mục tiêu cung
cấp nước chỉ đơn giản là trữ vào các hồ chứa cao hơn trước, và thấp nhất cuối
cùng.
1.3 Tổng quan các phƣơng pháp xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa đa mục tiêu
Bài toán vận hành hệ thống hồ chứa là bài toán đa dạng và phức tạp, cho đến
nay các nghiên cứu về lĩnh vực này trên thế giới, đặc biệt các nghiên cứu này ở
Việt Nam đã được nhiều cơ quan chức năng và nhà khoa học quan tâm. Nghiên
cứu xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa thường tập trung sử dụng
công cụ mô hình toán như áp dụng lý thuyết tối ưu hoặc mô phỏng. Kỹ thuật tối
ưu thường được sử dụng để thiết lập ra quy tắc vận hành khung, xây dựng biểu
đồ điều phối cho từng hồ chứa trong hệ thống. Phương pháp mô phỏng giúp chi
tiết hoá vận hành hệ thống hồ chứa với những các kịch bản khác nhau để lựa
4
chọn phương án vận hành hợp lý giải quyết các mâu thuẫn nhằm tối đa hoá các
mục tiêu của hệ thống hồ chứa. Chính vì vậy, mặc dù phương pháp sử dụng mô
hình tối ưu ngày càng phát triển mạnh mẽ nhưng tìm ra quy tắc vận hành tối ưu
vẫn gặp nhiều khó khăn (Labadie, 1997), nên phương pháp mô phỏng vẫn được
ứng dụng rộng rãi nhằm xác định các quy tắc vận hành hợp lý và linh hoạt.
1.4 Tổng quan về lƣu vực sông Hồng
Hệ thống hồ chứa
Lưu vực sông Hồng là lưu vực sông lớn nhất miền Bắc Việt Nam. Hệ thống
sông Hồng bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam, Trung Quốc với 05 phụ lưu lớn khi
chảy vào địa phận Việt Nam hợp thành 03 nhánh sông chính là Đà, Thao, Lô.
Hình 1-6: Bản đồ lưu vực sông Đà
Do điều kiện địa hình thuận lợi, lưu vực sông Hồng ngày càng khai thác mạnh
mẽ nguồn nước thượng nguồn. Trên thượng lưu sông Đà (sông Lý Tiên) thuộc
Trung Quốc, hiện có 11 hồ chứa được quy hoạch, trong đó có 9 hồ đã đi vào
vận hành.
Phía Việt Nam, ngoài nhiệm vụ cấp nước và phát điện trong thời kỳ mùa lũ, hồ chứa Sơn La và Hòa Bình (trên sông Đà) dành 7 tỷ m3 cùng với 1,0 tỉ m3 của
5
Tuyên Quang (trên sông Gâm) và 0,45 tỉ m3 của Thác Bà (trên sông Chảy) bảo vệ an toàn cho Hà Nội không vượt mực nước 13,4 m với trận lũ có chu kỳ lặp
lại 500 năm.
Quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lƣu vực sông Hồng
Nhận thấy tầm quan trọng của các hồ chứa này, ngay khi hồ chứa Hòa Bình đi
vào hoạt động đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu để hỗ trợ cơ quan quản lý
ra văn bản pháp lý quy định quy trình vận hành phù hợp với sự phát triển của hệ
thống. Các quy trình đã ban hành quy định vận hành hệ thống hồ chứa trong
thời kỳ tích nước khá linh hoạt với việc được duy trì mực nước hồ lên trên mực
nước trước lũ. Tuy nhiên chưa có quy định rõ ràng về thời điểm được tích và
khi hồ chứa đã được tích lên mực nước cao mà gặp lũ lớn thì xử lý như thế nào?
Vấn đề vận hành hệ thống hồ chứa trong thời kỳ tích nước còn một số hạn chế
gây khó khăn cho người ra quyết định vận hành (vấn đề này sẽ được phân tích
kỹ trong chương 2) cần được nghiên cứu để nâng cao hiệu quả vận hành.
Vấn đề dự báo lũ
Dự báo dòng chảy đến hồ là một trong những nhiệm vụ quan trọng cần thiết
trong công tác vận hành hệ thống hồ chứa, chất lượng dự báo trong các bản tin
tư vấn ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả vận hành liên hồ chứa, mà đặc biệt là
dự báo dòng chảy trong thời kỳ tích nước. Dự báo lũ trên hệ thống sông Hồng
là bài toán phức tạp, còn nhiều khó khăn khi ngày càng nhiều hồ chứa thượng
nguồn được xây dựng và tình trạng thiếu thông tin từ các trạm đo trên địa phận
Trung Quốc, vấn đề về chất lượng dự báo mưa số trị. Tuy nhiên, báo lũ trên hệ
thống đã được nhiều nhà khoa học (Trịnh Quang Hòa và nnk, 1994) (Nguyễn
Văn Điệp, 2013) (Bùi Đình Lập, 2016) quan tâm ứng dụng những công nghệ
hiện đại, tiên tiến trên thế giới nâng cao lượng dự báo phục vụ hiệu quả vận
hành hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Hồng, đảm bảo yêu cầu vận hành theo
thời gian thực. Dự báo dòng chảy lũ với thời gian dự kiến 72h đạt mức dự báo
“Tốt” là một trong những điều kiện cho việc giải quyết mâu thuẫn giữa tích
nước và phòng lũ hệ thống hồ chứa trên hệ thống sông Hồng.
6
1.5 Định hƣớng nghiên cứu
Hệ thống hồ chứa Sơn La, Hoà Bình đã có nhiều nghiên cứu làm cơ sở khoa
học cho việc xây dựng quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên sông Hồng
cùng rất nhiều báo cáo phân tích thực tiễn vận hành với nhiều công nghệ hiện
đại tuy nhiên người ra quyết định vận hành còn gặp rất nhiều khó khăn ở những
thời điểm mà quy trình không có quy định cụ thể. Vì vậy, luận án lựa chọn
nghiên cứu làm cơ sở khoa học cho việc vận hành hệ thống hồ chứa trên lưu
vực sông Hồng trong thời kỳ tích nước, sơ đồ nghiên cứu được thể hiện trong
Hình 1-7 dưới đây.
Hình 1-7: Sơ đồ khối nghiên cứu chế độ vận hành tích nước cho hệ thống hồ chứa Hòa Bình và Sơn La
Quy trình vận hành hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Hồng hiện nay
(QT1622), đã đề ra một khung vận hành cứng cho việc quản lý vận hành hồ
chứa. Do vậy, luận án lựa chọn phương pháp mô phỏng với ưu điểm giúp chi
tiết hoá vận hành hệ thống hồ chứa khi vận hành theo các kịch bản khác nhau
7
để lựa chọn phương án vận hành hợp lý, giải quyết các mâu thuẫn nhằm tối đa
hoá các mục tiêu của hệ thống.
CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN XÁC ĐỊNH
CHƢƠNG 2 CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TÍCH NƢỚC TRONG THỜI KỲ MÙA LŨ ĐỐI VỚI HỆ THỐNG HỒ CHỨA HÒA BÌNH VÀ SƠN LA
2.1 Nhận xét về các quy trình đã ban hành và đề xuất hƣớng nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc
Nhiệm vụ chống lũ hạ du
QT 1622 quy định hồ chứa Sơn La và Hòa Bình dành phần dung tích đủ lớn để
để đảm bảo khi xảy ra lũ thiết kế có thể khống chế được mực nước lớn nhất tại
Hà Nội theo mức 13,1 m với lũ 300 năm và 13,4 m với lũ 500 năm tại Sơn Tây
(xem Bảng 2-1).
Bảng 2-1: Quy định về phân bổ dung tích phòng lũ dành cho cắt lũ hạ du theo
mực nước khống chế tại Hà Nội của các hồ Sơn La và Hòa Bình trong QT1622. Dung tích dành cắt lũ theo mực nƣớc khống chế tại Hà Nội (tỷ m3)
Hồ Sơn La Hồ Hòa Bình Tổng cộng Mức nƣớc cần khống chế tại Hà Nội
2,13 ZHN 11,5 m
4,87 ZHN > 13,1 m Đến 13,4 m 1,00 (mực nước hồ từ 197,3÷203 m) 3,00 (mực nước hồ từ 203 ÷217,2 m) 1,13 (mực nước hồ từ 101÷107m) 1,87 (mực nước hồ từ 107 ÷117 m)
Một số hạn chế của quy trình vận hành
Trong thời kỳ lũ sớm và lũ chính vụ quy trình vận hành chủ yếu quan tâm
đến các quy định cắt lũ khi mực nước Hà Nội có khả năng vượt cao trình
11,5 m, chưa có quy định vận hành cụ thể khi mực nước Hà Nội ở dưới mức
này. Tính toán trong hồ sơ kỹ thuật, lập quy trình sử dụng 3 mô hình lũ bất lợi
tần suất 0,33% và 0,2% với mực nước chân lũ tại Hà Nội ở ngưỡng 10,5 đến
8
11,5 m mà không tính cho trường hợp không xảy ra lũ lớn. Do vậy, quy trình
QT198 và QT1622 chỉ quy định chung chung là trường hợp không có lũ, tùy
theo diễn biến của thời tiết và mực nước tại Hà Nội, cho phép dâng mực nước
các hồ chứa cao hơn MNTL và khi dự báo có lũ xảy ra, xả nước để đưa mực
nước các hồ về MNTL. Như vậy, cần xác định mực nước cao hơn có giới hạn là
bao nhiêu và dự báo thế nào thì cho phép dâng mực nước cao hơn ? Mặt khác,
theo tài liệu thống kê 56 năm (từ năm 1959-2015) chỉ có 9 năm ( 16%) mực
nước Hà Nội trong điều kiện tự nhiên có khả năng vượt 11,5 m, các hồ chứa
phải tham gia cắt lũ cho hạ du. Do vậy, việc quy định cụ thể chế độ vận hành hồ
chứa trong mùa lũ khi không có lũ (mực nước Hà Nội <11,5 m) là rất cần thiết.
Chưa có quy định cụ thể về chế độ vận hành cắt lũ hạ du trong thời kỳ tích
nước (lũ muộn) khi xảy ra lũ bất thường. Khi dự báo mùa lũ kết thúc sớm các
hồ chứa được phép tích nước từ ngày 10/8 nghĩa là Hoà Bình ở ngưỡng 110 m
và Sơn La là 209 m (theo QT1622), dung tích chống lũ hạ du chỉ còn khoảng 2,65 tỷ m3, không đủ khả năng chống lũ hạ du với mức lũ 300 năm tại Sơn Tây.
Trong các hồ sơ kỹ thuật phục vụ lập quy trình vận hành chưa thấy có nội dung
tính toán kiểm tra khả năng cắt lũ và phương án ứng xử trong vận hành điều tiết
các hồ chứa trong trường hợp xảy ra lũ bất thường vào thời kỳ tích nước này.
Quy định chế độ vận hành cắt lũ hạ du khi xảy ra lũ lớn hợp lý nhưng chưa
đầy đủ. Các hồ chứa được quy định vận hành cắt lũ hạ du khi mực nước tại Hà
Nội có khả năng vượt 11,5 m, tuy nhiên không có sự phân bổ dung tích của hồ
chứa giữa hai mức khống chế 13,1 m và 13,4 m. Điều này gây khó khăn cho
người vận hành hệ thống hồ chứa chống lũ hạ du trong thực tế.
Chia mùa lũ thành 3 thời kỳ với mốc thời gian cố định để xây dựng chế độ
điều tiết vận hành cho từng thời kỳ đó. Trong các quy trình đã được ban hành,
đều quy định chế độ vận hành hệ thống hồ chứa mùa lũ theo 3 thời kỳ: lũ sớm,
9
lũ chính vụ và lũ muộn. Thời điểm bắt đầu tích nước vào hồ chứa được quy
định vào đầu thời kỳ lũ muộn (sau ngày 21 tháng 08 hàng năm) và chỉ cho phép
tích nước sớm từ ngày 10 tháng 8 hàng năm với điều kiện dự báo mùa lũ kết
thúc sớm.
Phân tích thực trạng và những bất cập của các quy trình vận hành theo
các quy trình đã ban hành. Mặc dù các quy trình đã quy định mực nước lớn
nhất trong thời kỳ mùa lũ, nhưng trong quá trình vận hành thực tế đã vận hành
theo hướng tích nước trước thời điểm cho phép. Cụ thể, 04 năm (2012-2015)
sau khi có hồ chứa Sơn La, vận hành hệ thống hồ chứa tuân theo QT 198, quy
định MNTL của Sơn La là 194 m và Hòa Bình là 101 m, thời điểm tích nước
không sớm hơn ngày 10/08 nhưng các hồ đều giữ mực nước cao hơn quy định
mặc dù không có lũ (Hình 2-1). Đặc biệt năm 2012, mực nước hồ chứa Sơn La
lớn nhất đạt 201,84 m cao hơn 5,84 m, mực nước lớn nhất hồ Hòa Bình là
106,76 m cao hơn 5,76 m. Các hồ chứa đã tích sớm nhưng cuối mùa lũ, dòng
chảy trong sông giảm nhanh, các hồ chứa này có những thời gian giảm công
suất phát điện để đảm bảo tích nước được đầy hồ chứa an toàn cấp nước cho hạ
du mùa kiệt.
Hình 2-1: Biểu đồ quá trình mực nước hồ Sơn La thời kỳ mùa lũ từ năm 2012-2015
10
Định hƣớng nghiên cứu chế độ vận hành tích nƣớc hồ chứa Hòa Bình và
Sơn La. Từ những phân tích về quy trình và thực tiễn vận hành, luận án định
hướng nghiên cứu với hai nội dung chính như sau:
- Nghiên cứu chế độ vận hành tích nước thời kỳ mùa lũ nhằm nâng cao
hiệu quả phát điện, cấp nước, đảm bảo an toàn tích nước đầy hồ và vẫn an toàn
chống lũ cho hạ du và cho công trình.
- Nghiên cứu xây dựng chế độ vận hành điều tiết cắt lũ, giảm thiểu tác
động tiêu cực cho hạ du trong trường hợp xảy ra lũ lớn bất thường vào thời kỳ
tích nước sau ngày 21/8 hàng năm hoặc sau ngày 10/8 khi cho phép tích nước
sớm.
2.2 Cơ sở khoa học nghiên cứu xây dựng chế độ vận hành tích nƣớc
Quan điểm nghiên cứu. Luận án đề nghị nghiên cứu áp dụng chế độ tích nước
sớm có điều kiện (phương án trung gian) đối với hồ chứa Sơn La và Hòa Bình.
Tuy nhiên, dù hồ chứa được tích nước sớm nhưng không có nghĩa là nên tích
nước ngay đến mực nước dâng bình thường trước thời điểm kết thúc mùa lũ mà
chỉ nên tích nước đến một giới hạn nào đó để khi dự báo có lũ lớn xảy ra, thì
phải kịp đưa mực nước hồ về mực nước trước lũ, sẵn sàng làm nhiệm vụ chống
lũ theo thiết kế. Chế độ tích nước được gọi là có điều kiện vì tại mỗi thời điểm
tích nước, mực nước được tích trong hồ phụ thuộc vào 3 yếu tố: (1) Mực nước
hồ chứa và mực nước hạ du (tại Hà Nội) tại thời điểm tích nước; (2) Mức độ dự
báo lũ và diễn biến dòng chảy đến hồ và mực nước hạ du trong thời gian dự
kiến; (3) Ràng buộc về chế độ điều tiết xả lũ qua công trình xả lũ. Theo đó, mùa
lũ được phân thành 02 thời kỳ vận hành:
Thời kỳ tích nước hạn chế (trước ngày 21/08 hàng năm): là thời kỳ vận hành
tích nước hạn chế gồm thời kỳ lũ sớm và lũ chính vụ. Đây là thời kỳ mà nhiệm
vụ cắt lũ cho hạ du là chính, bởi vậy các hồ chứa chỉ cho phép tích nước đến
mực nước nhất định gọi là mực nước giới hạn Hgh. Hgh được xác định sao cho khi dự báo hoặc cảnh báo có lũ lớn kịp đưa mực nước hồ về mực nước trước lũ
để kịp sẵn sàng cắt lũ an toàn cho hạ du.
11
Thời kỳ tích nước đầy hồ (sau ngày 21/08 hàng năm): là thời kỳ tích nước bắt
buộc các hồ chứa phải tích nước đến mực nước dâng bình thường. Đối với
trường hợp này phải xây dựng chế độ vận hành cắt giảm lũ để hạn chế đến mức
tối thiểu thiệt hại cho hạ du khi các hồ chứa không đủ khả năng cắt lũ theo đúng
tiêu chuẩn thiết kế phòng lũ hạ du.
Phƣơng pháp thiết lập chế độ vận hành trong thời kỳ tích nƣớc hạn chế.
Trong thời kỳ tích nước hạn chế, hệ thống hồ chứa Hòa Bình và Sơn La vận
hành tương ứng với các Hgh. Xác định Hgh theo các mức khác nhau của mực nước tại Hà Nội, sao cho trong thời gian dự kiến dự báo (cảnh báo lũ), kịp đưa
mực nước về mực nước trước lũ và mực nước tại Hà Nội không vượt quá 11,5
m. Từ đó lập quan hệ Hgh phụ thuộc vào mực nước Hà Nội, được gọi là “Bảng nguyên tắc vận hành tích nƣớc” để sử dụng trong quá trình vận hành tích
nước. Để xác định Bảng nguyên tắc vận hành tích nước cần thực hiện 2 nội
dung tính toán sau:
Nội dung 1: Với mỗi kịch bản về mực nước Hà Nội tại thời điểm quyết định
tích nước, xác định mực nước giới hạn Hgh khi có dự báo xuất hiện lũ lớn tương đương với lũ thiết kế phòng lũ tại tuyến phòng lũ (lũ 500 năm tại Sơn Tây). Từ
đó xác định các phương án Hgh theo cấp mực nước Hà Nội. Giá trị mực nước giới hạn Hgh phụ thuộc vào thời gian dự kiến của phương pháp dự báo đã áp dụng. Đối với lưu vực sông Hồng, thời gian dự kiến của dự báo có thể chọn
bằng 3-5 ngày (sẽ phân tích ở mục 2.3).
Nội dung 2: Tính toán kiểm tra với các trận lũ lớn đã xảy ra trong thực tế. Trên
cơ sở đó lựa chọn phương án Hgh thiết lập “Bảng nguyên tác vận hành”. Nếu thấy không đáp ứng yêu cầu chống lũ cho hạ du cần phải tiến hành xác định lại
Hgh theo các bước nội dung 1.
Xây dựng chế độ vận hành ứng phó trong trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng
trong thời kỳ tích nƣớc.
12
Trong phạm vi nghiên cứu, luận án chỉ tập trung nghiên cứu trường hợp xảy ra
lũ bất thường trong giai đoạn tích nước của các hồ chứa nghĩa là khi hồ chứa
không còn đủ khả năng phòng lũ cho hạ du ứng với trận lũ thiết kế. Phương
hướng nghiên cứu được thể hiện trong Hình 2-7.
Hình 2-7: Sơ đồ tiếp cận nghiên cứu đề xuất giải pháp vận hành ứng phó trong
trường hợp lũ bất thường.
2.3 Phân tích cơ sở thực tiễn và tính khả thi xác định mực nƣớc giới hạn Hgh cho hồ chứa Sơn La và Hòa Bình
2.3.1 Thực trạng thay đổi chế độ mực nước hạ du thời kỳ mùa lũ
Diễn biến mực nước hạ du sông Hồng càng ngày càng phức tạp với xu thế giảm
dần, đặc biệt là tại Hà Nội. Theo thống kê dòng chảy tại trạm thuỷ văn Hà Nội
từ năm 1960 đến năm 1988 và dòng chảy hoàn nguyên từ năm 1989 đến năm
2013 cho thấy:
- Mực nước lớn nhất trong mùa lũ rơi vào thời kỳ lũ chính vụ và có 09 năm
mực nước Hà Nội lớn nhất vượt cao trình 11,5 m, như vậy chỉ có 16% số năm
các hồ chứa thượng nguồn bắt buộc phải làm nhiệm vụ cắt lũ cho hạ du.
- Xu thế mực nước thấp nhất ngày càng giảm theo thời gian, nếu như những
năm trước 2002 mực nước thường trên 6,0 m thì những năm sau lại giảm nhỏ
13
hơn nhiều đặc biệt năm 2006, 2011 xuống còn 2,6 m trong thời kỳ lũ chính vụ
và trong mùa lũ có thời điểm giảm xuống dưới 2,0 m.
- Mực nước chân lũ tại Hà Nội nằm dưới 6,0 m và tăng dần từ đầu mùa đến thời
kỳ lũ chính vụ sau đó giảm dần.
- Mặt khác, theo tài liệu phân tích ( Hà Văn Khối, 2010), khi mực nước Hà Nội nhỏ hơn 7,0 m thì lòng dẫn có thể tải thêm 1300 m3/s để tăng mực nước thêm 1,0 m. Lòng dẫn tải thêm được 2000 m3/s khi tăng mực nước Hà Nội từ 8,0 m lên 9,0 m. Trong toàn mùa lũ, có tới 50% thời gian mùa lũ mực nước Hà Nội
thấp hơn 8,0 m.
2.3.2 Phân tích đặc điểm mưa lũ và sự hình thành lũ lớn trên lưu vực
Mưa lũ lớn trên diện rộng toàn lưu vực thường do sự phối hợp của các hình thế
thời tiết chủ yếu với các hình thế thời tiết khác tạo gây nên. Phần lớn các trận lũ
lớn trên sông Hồng tại Hà Nội có mực nước đỉnh lũ (Hmax) trên mức báo động
III (11,5 m) đều do hoạt động liên tiếp các loại hình thế thời tiết nêu trên gây ra.
Các trận lũ lớn trên sông Hồng vào các năm: 1968, 1969, 1971, 1986, 1996
(Hmax > 12,0m) đều do 02 hoặc nhiều loại hình thời tiết cùng hoạt động hay
hoạt động liên tiếp gây ra. Chưa xảy ra tổ hợp bất lợi nhất hình thành lũ sông
Hồng khi có mưa lũ đặc biệt lớn đồng bộ trên cả 3 sông Đà, Thao, Lô. Song các
trận đặc biệt lớn 1969, 1971 và 1996 đều do mưa lớn xảy ra trên cả 3 lưu vực
sông nhánh và không phải đều đã gây lũ lớn lịch sử ở 3 sông. Lũ đặc biệt lớn tại
Hà Nội xảy ra khi có lũ đặc biệt lớn trên 01 hoặc 02 sông. Lũ đặc biệt lớn tại
Hà Nội thường do 01 đến 03 đợt lũ liên tiếp, kéo dài 08 - 10 ngày với lượng
mưa phổ biến 100 - 300 mm, có nơi tới 500 - 700 mm và tâm mưa khoảng 700 -
800 mm.
2.3.3 Khả năng dự báo và nhận dạng lũ lớn trên hệ thống sông Hồng
Dự báo ngắn hạn và hạn vừa (5 ngày) rất quan trọng cho bài toán vận hành liên
hồ chứa. Theo đánh giá của Trung tâm dự báo KTTV Trung Ương, chất lượng
dự báo hạn vừa đối với trạm Hà Nội và đến hồ chứa Sơn La đạt chất lượng tốt
14
( 80%); đối với hồ chứa Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà đạt mức trên
70%. Mức đảm bảo đối với dự báo hạn ngắn trong những năm gần đây đạt trên
85% với thời gian dự kiến 24h, trên 80% với thời gian dự kiến 36h và trên 75%
với thời gian dự kiến 48h. Chất lượng nhận dạng lũ ngày càng được nâng cao
do nguyên nhân gây lũ lớn ở khu vực miền Bắc hầu như là do hoạt động liên
tiếp hoặc tổ hợp từ hai hình thế thời tiết trở nên gây ra. Bởi vậy, chất lượng bản
tin dự báo lũ lưu vực sông Hồng hoàn toàn đảm bảo yêu cầu vận hành tích nước
theo đề xuất của luận án, nghĩa là có thể khi các phân tích hình thế thời tiết gây
mưa lớn có thể nhận được khá sớm. Đây là một trong những cơ sở có đủ thời
gian hạ mực nước của hồ chứa Hòa Bình và Sơn La về MNTL theo kết quả dự
báo.
2.4 Công cụ tính toán
2.4.1 Ứng dụng MS Excel tính toán điều tiết dòng chảy qua hồ chứa
Thiết lập chương trình tính toán điều tiết dòng chảy qua hệ thống hồ chứa trên
sông Hồng trên MS Excel. Với nguyên lý tính toán như sau:
Nguyên lý tính toán điều tiết dòng chảy qua hồ chứa: dựa vào hệ phương trình
cân bằng nước và phương trình động lực cùng với các đường đặc trưng, tham số
mô tả đặc tính của hệ thống công trình
Diễn toán dòng chảy trên sông: sử dụng phương pháp Muskingum để diễn
toán dòng chảy trong một đoạn sông tự nhiên là một phương pháp cổ điển
nhưng rất hiệu quả.
2.4.2 Mô hình MIKE 11
Diễn toán dòng chảy cho toàn lưu vực sông Hồng của các nghiên cứu trước đây
sử dụng mô hình Mike 11 cho kết quả mô phỏng dòng chảy rất sát với thực tế.
Vì vậy, tác giả kế thừa toàn bộ mạng lưới sông, mặt cắt và các thông số của
MIKE 11 đã được thiết lập cho lưu vực sông Hồng làm công cụ tính toán để mô
phỏng dòng chảy từ sau hệ thống hồ chứa về đến hạ du. Toàn bộ hệ thống sông
15
gồm có 25 sông chính chia thành 52 nhánh sông, được thiết lập trên mặt cắt đo
đạc năm 2012.
Biên trên và biên dưới: Là quá trình lưu lượng xả từ các hồ chứa Hòa Bình
(sông Đà), Thác Bà (sông Chảy), Tuyên Quang (sông Gâm). Quá trình lưu
lượng và mực nước tại trạm thủy văn (Yên Bái, Hàm Yên, Quảng Cư, Thác
Huống, Cầu Sơn, Chũ, Chí Thủy, Hưng Thi, Như Tân, Phú Lễ, Ba Lạt, Định
Cư, Đông Xuyên, Quang Phục, Kiến An và Cửa Cấm)
Biên khu giữa: Các khu giữa được xác định trên cơ sở các tài liệu địa hình và
tài liệu khí tượng thuỷ văn. Các khu giữa có nguồn bổ sung dòng chảy đáng kể
cho hệ thống sông được xác định gồm 06 khu vực.
2.5 Kết luận chƣơng 2
Luận án phân tích những tồn tại của quy trình vận hành, những bất cập trong
thực tiễn điều hành từ đưa ra quan điểm nghiên cứu chế độ vận hành tích nước
theo hướng đồng nhất vận hành tích sớm có điều kiện. Với quan điểm nghiên
cứu này, luận án đề xuất phương pháp tính toán mực nước giới hạn Hgh (cho thời kỳ tích nước hạn chế) và thiết lập phương án vận hành trong trường hợp
xảy ra lũ bất thường. Luận án phân tích cơ chế hình thành mưa lũ lớn, chế độ
dòng chảy lũ và chất lượng dự báo lũ, chứng minh tính khả thi của định hướng
nghiên cứu.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH
CHƢƠNG 3 TRONG THỜI KỲ TÍCH NƢỚC HỆ THỐNG HỒ CHỨA BẬC THANG HÒA BÌNH VÀ SƠN LA
3.1 Thiết lập bài toán
Thiết lập bảng nguyên tắc vận hành, luận án tiến hành thử dần xác định Hgh, sơ đồ tính thể hiện trong Hình 3-2, với mực nước Hà Nội theo 3 cấp: (i) Từ 6,0-8,0
m; (ii) Từ 4,0-6,0 m; (iii) và nhỏ hơn 4,0 m; với mực nước lớn hơn 8,0 m thì
duy trì mực nước hồ chứa bằng MNTL.
16
Lựa chọn mực nước khống chế an toàn tại Hà Nội là 10,5 m (do sai số dự báo).
Trạng thái ban đầu hồ chứa Tuyên Quang và Thác Bà bằng MNTL. Mô hình lũ
1996 là mô hình bất lợi cho vận hành điều tiết các hồ chứa trên sông Đà (lưu lượng đỉnh lũ vào hồ chứa Sơn La là 31.863 m3/s, tổng lượng lũ 20 ngày nhánh sông Đà chiếm hơn 50% tổng lượng hạ du) nên luận án chọn mô hình lũ này để
tính toán.
Quá trình dòng chảy lũ 3 ngày trước tại các biên được xác định từ trạng thái
ban đầu của hệ thống nối với điểm bắt đầu của quá trình lũ thiết kế.
Hình 3-1: Sơ đồ tính toán thiết lập bảng nguyên tắc vận hành
Để đơn giản trong tính toán lựa chọn cố định mực nước Hòa Bình là 101 m, thử
dần nâng dần mực nước của hồ chứa Sơn La. Sau đó điều chỉnh theo nguyên tắc
bảo toàn tổng lượng tích vào hồ. Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng 3-
1 và Bảng 3-3.
Bảng 3-1: Kết quả tính toán Hgh của hồ chứa Sơn La
Mực nước (m)/ Lưu lượng (m3/s)
Mực nước Hà Nội (m)
Hgh của Hồ Sơn La (m) 207,5 205,5 200,5 197,3
9,67 9,75 8,3
Mực nước Hà Nội (m) Qmax Hoà Bình (m3/s) 11.289 11.126 Ban đầu Sơn La xuống MNTL 8.270
17
Bảng 3-3: Tổng hợp các phương án điều chỉnh Hgh
Phương án 1
Phương án 2
Phương án 3
Phương án 4 197,3 101,0 197.3 101,0 197,3 101,0 197,3 101,0 205,5 101,0 203 103,5 202,4 104,0 201,5 105,0 200,5 101,0 200.5 101,0 200,5 101,0 200,5 101,0 207,5 101,0 205 103,5 204,4 104,0 203,5 105,0 Mực nước Hà Nội (m) Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m) Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m) Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m) Z Sơn La (m) Z Hòa Bình (m)
Để đánh giá tính khả thi của các phương án mực nước Hgh của hồ chứa Sơn La
và Hòa Bình, luận án tiến hành vận hành hệ thống hồ chứa thử nghiệm 10 trận
lũ lớn đã xảy ra trong thực tế 1969, 1970, 1971, 1972, 1996, 1999, 2000, 2002,
2006 và 2008. Kết quả vận hành điều tiết thử nghiệm theo các phương án Hgh
đề xuất đều khả thi. Vận hành điều chỉnh mực nước hồ chứa theo cấp mực nước
Hà Nội linh hoạt và không gây lũ nhân tạo cho hạ du, hồ chứa Hòa Bình chỉ
vận hành mở tối đa 7 cửa xả đối với hai trận lũ lớn 1971 và 1996. Đối với các
trận lũ tính toán, mực nước hồ chứa đều được đưa về gần MNTL theo quy định
để sãn sàng cắt lũ hạ du và mực nước Hà Nội không vượt quá cao trình 10,5 m.
Luận án lựa chọn phương án chỉ nâng cao mực nước hồ chứa Sơn La hơn
MNTL (197,3 m) và đề xuất bảng nguyên tắc vận hành tích nước (Bảng 3-5) để
chủ động trong vận hành thực tế và an toàn khi xảy ra lũ lớn ở khu giữa.
Bảng 3-5: Bảng nguyên tắc vận hành tích nước Mực nước Hà Nội (m)
Hgh của Hồ Sơn La (m) 205,5 200,5 197,3 207,5
Hgh của Hồ Hòa Bình (m) 101,0 101,0 101,0 101,0
18
Bảng 3-6: Bảng tổng hợp mực nước hồ chứa Sơn La, Hòa Bình và Hà Nội vận hành theo phương án 1 và 3
Mực nƣớc Ban đầu
Số cứa xả lớn nhất của hồ chứa
Thứ tự
Trận Lũ
Mực nƣớc ban đầu hồ Hòa Bình
hồ Sơn La
Mực nƣớc lớn nhất tại Hà Nội (m)
Mực nƣớc cao nhất hồ chứa Sơn La khi cắt lũ
Mực nƣớc ban đầu tại Hà Nội
Mực nƣớc thấp nhất hồ chứa Sơn La
(m)
Hòa Bình
(m)
Mực nƣớc cao nhất của hồ chứa Hòa Bình khi cắt lũ (m)
(m)
(m)
(m)
1
8/1969
6,43
200,49
197,18
205,33
100,99
108,33
7
11,79
7/1970
4,43
205,49
197,52
202,19
101,01
101,96
6
10,25
2
7/1970
4,43
202,49
197,31
201,76
104,01
103,21
6
10,23
3
8/1971
6,12
200,5
197,52
211,93
101,00
113,19
5
12,02
7/1972
4,41
205,49
196,97
198,27
101,01
103,34
6
10,91
4
7/1972
4,41
202,39
197,25
198,66
104,01
102,38
6
10,91
5
8/1996
6,32
200,5
197,05
201,88
101,00
106,63
7
11,67
9/1999
4,47
205,49
197,32
200,01
101,09
101,84
6
10,28
6
9/1999
4,47
202,37
197,33
201,11
101,09
102,37
6
10,04
7/2000
4,63
205,51
197,03
200,16
101,06
101,86
6
11,22
7
7/2000
4,63
202,39
197,21
200,6
103,99
102,77
6
11.02
8
8/2002
7,15
200,45
197,81
201,61
101,00
106,9
6
11,61
7/2006
5,84
205,50
197,41
201,88
101,04
104,56
6
11,25
9
7/2006
5,84
202,37
197,22
202,73
104,02
105,07
6
11,41
10
8/2008
6,48
200,57
197,43
201,29
100,96
104,25
5
11,91
19
3.2 Kết quả nghiên cứu phƣơng án vận hành ứng phó trong trƣờng hợp xảy ra lũ bất thƣờng trong thời kỳ tích nƣớc
Luận án chỉ nghiên cứu chế độ vận hành với trường hợp xảy lũ bất thường
trong thời kỳ tích nước (trường hợp 1: xảy ra từ 10/8 đến 22/8; trường hợp 2: từ
22/08 đến 15/09) theo hai bước sau:
-Tiến hành phân tích các giải pháp có thể sử dụng trong các tình huống khẩn
cấp cùng với nghiên cứu đặc điểm của thành phần dung tích chống lũ hạ du và
công trình của hệ thống hồ chứa Sơn La và Hoà Bình để đề xuất giải pháp hợp
lý vận hành khi xảy ra tình huống lũ bất thường.
-Đánh giá tính khả thi của phương án vận hành đề xuất thông qua việc vận hành
thử nghiệm với các trường hợp lũ bất thường xảy ra trong các giai đoạn khác
nhau của thời kỳ tích nước.
Đề xuất phƣơng án vận hành
Trong nghiên cứu này, lựa chọn giải pháp xem xét sử dụng một phần dung tích
chống lũ cho công trình để tham gia phòng lũ hạ du khi trong trường hợp cần
thiết mà vẫn đảm bảo an toàn cho công trình. Giải pháp này có nhiều ưu điểm
như là giảm thiệt hại cho hạ du (do không phân lũ); nâng cao hiệu quả tích nước
và không phải phân lũ nên giảm được thiệt hại về kinh tế và xã hội. Luận án đề
xuất phương án vận hành cụ thể như sau:
Khi HHN< 6,0 m, dự báo trong 72h có khả năng xảy ra lũ lớn, các hồ chứa trên hệ thống mở dần các cửa xả để đưa Zhồ về mực nước quy định, Qxả Hòa Bình không vượt quá 12.000 m3/s và HHN<12,5 m.
Khi HHN>12,5 m và dự báo lũ trên sông Đà tiếp tục tăng lên, Zhồ Sơn La >215,0 m và Zhồ Hoà Bình >115,0 m thì xem xét cho phép hồ chứa Sơn La tích lên trên 217,83 m khi lưu lượng lũ trên sông Đà nhỏ hơn 20.000m3/s và đang giảm.
20
Bảng 3-7: Quy định mực nước thấp nhất các hồ chứa được phép hạ xuống để đón lũ theo QT 1622 Từ 10/8-22/8 Từ 22/8 - hết mùa lũ Thời kỳ
Mực nƣớc hồ
Sơn La 197,3 209
Hoà Bình 101 110
Tuyên Quang 105 110 hoặc thấp hơn
Kịch bản tính toán
Thống kê phân tích về mực nước lũ tại Hà Nội trong thời kỳ mùa lũ cho thấy
mực nước chân lũ ở Hà Nội luôn nằm dưới 6 m và có xu thế giảm dần theo thời
gian suốt thời kỳ tích nước (Hà Văn Khối, 2010). Do đó có thể lấy điều kiện
ban đầu của mực nước tại Hà Nội là 6 m. Lựa chọn các kịch bản lũ bất thường
dạng lũ tự nhiên, lũ có chu kỳ lặp lại 500 năm và 300 năm xảy ra trong thời kỳ
lũ chính vụ (trước ngày 22/8); thời kỳ lũ muộn chỉ tính với kịch bản lũ có chu
kỳ lặp lại 300 năm và lũ thực nhiên theo mô hình lũ 1969, 1971 và 1996.
Kết quả tính toán
Trong trường hợp 1, xảy ra lũ bất thường với quy mô như lũ 500 năm thì các hồ
chứa thượng nguồn có đủ năng lực cắt lũ đảm bảo an toàn cho hạ du nếu sử
dụng thêm một phần dung tích chống lũ cho công trình. Thời gian duy trì mực
nước Hà Nội trên 13 m kéo dài từ 5- 8 ngày.
Trong trường hợp 2, xảy ra lũ có chu kỳ lặp lại 300 năm thì các hồ chứa thượng
nguồn phải sử dụng một phần của dung tích chống lũ công trình (Sơn La tích
lên mực nước 222 m) sẽ bảo vệ được Hà Nội, thời gian duy trì mực nước Hà
Nội trên 13 m khoảng từ 6-8 ngày.
Hai hồ chứa luôn an toàn và bảo vệ hạ du trước mọi trận lũ đặc biệt lớn quy mô
tương đương các trận lũ lịch sử đã xảy ra trên sông Hồng trong suốt thời kỳ tích
nước mà không cần sử dụng phần dung tích chống lũ của công trình.
21
3.3 Đề xuất cơ chế vận hành tích nƣớc hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La
3.3.1 Thời kỳ tích nước hạn chế (từ 15/06 đến 21/08 hàng năm)
Thời kỳ này, luận án đề xuất cơ chế vận hành khi mực nước Hà Nội nhỏ hơn
11,5 m như sau: Vận hành các hồ chứa thượng nguồn dựa vào kết quả cảnh báo,
dự báo lũ hạn vừa (3-5 ngày) và mực nước Hà Nội hiện tại. Mực nước hồ chứa
Sơn La được dao động từ 197,3 m đến 207,5 m. Hồ chứa Hoà Bình giữ nguyên
MNTL (101,0 m) quy định cụ thể trong Bảng 3-5.
-Khi dự báo mực nước tại Hà Nội trong 3 ngày tới thấp hơn cao trình 4,0 m,
điều tiết để mực nước hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn cao trình 207,5
m, mực nước hồ Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao trình 101,0 m.
-Khi dự báo mực nước tại Hà Nội trong 3 ngày tới nằm trong khoảng cao trình
4,0 m ÷6,0 m, điều tiết để mực nước hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn
cao trình 205,5 m, mực nước hồ Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao
trình 101,0 m.
-Khi dự báo mực nước tại Hà Nội trong 3 ngày tới nằm trong khoảng cao trình
6,0 m ÷ 8,0 m, điều tiết để mực nước hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn
cao trình 200,5 m, mực nước hồ Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao
trình 101 m.
-Khi dự báo mực nước tại Hà Nội trong 3 ngày tới vượt cao trình 8,0, điều tiết
để mực nước hồ Sơn La duy trì ở mức không cao hơn cao trình 197,3 m, mực
nước hồ Hòa Bình duy trì ở mức không cao hơn cao trình 101,0 m.
3.3.2 Phương án vận hành hồ chứa Sơn La và Hoà Bình ứng phó trường hợp xảy ra lũ bất thường trong thời kỳ tích nước.
-Khi mực nước Hà Nội nhỏ hơn 6 m, dự báo trong 72h tới có khả năng xảy ra lũ
lớn (tương đương quy mô lũ 300 năm hoặc 500 năm hoặc lớn hơn). Các hồ
chứa trên hệ thống sông Hồng tiến hành mở dần các cửa xả để đưa mực nước
22
hồ về mức quy định trong Bảng 3-7 tuỳ từng thời điểm xảy ra, nhưng phải đảm
bảo an toàn cho hạ du. Lưu lượng xả xuống thị xã Hoà Bình không vượt quá 12.000 m3/s và khống chế mực nước Hà Nội luôn nhỏ hơn 11,5 m.
-Khi Hà Nội có khả năng vượt 11,5 m và dự báo lũ trên sông Đà tiếp tục tăng
lên, mực nước hồ Sơn La đạt trên 215 m và Hoà Bình đạt trên 115 m thì xem
xét cho phép hồ chứa Sơn La tích lên trên 217,83 m. Chỉ huy động dung tích
chống lũ cho công trình của hồ chứa Sơn La và Hoà Bình khi lưu lượng lũ trên sông Đà nhỏ hơn 20.000 m3/s và đang giảm nhưng khống chế mực nước hồ chứa Sơn La nhỏ hơn 228 m và hồ chứa Hoà Bình không quá 122 m (ngang
mực nước kiểm tra).
Tuy nhiên, khi có dấu hiệu lũ lớn hơn lũ 500 năm xảy ra đặc biệt là lũ có dạng
như lũ 1969 hay bất lợi hơn nữa có thể xảy ra thì sử dụng kết hợp với giải pháp
phân lũ sang sông Đáy theo nghị định 04 của Thủ tướng chính phủ.
3.4 Kết luận chƣơng 3
Chương 3 trình bày kết quả tính toán thử dần xác định Hgh của hồ chứa và vận
hành thử nghiệm với một số 10 trận lũ lớn đã xảy ra, từ đó cho thấy tính khả thi
của quan điểm nghiên cứu phương án tích nước sớm có điều kiện cho hệ thống
hồ chứa Sơn La và Hòa Bình của luận án, lập cơ sở khoa học vận hành hệ
thống hồ chứa Sơn La và Hòa Bình tích nước trong suốt thời kỳ mùa lũ.
Kết quả nghiên cứu bước đầu nghiên cứu tính khả thi của giải pháp sử dụng
một phần dung tích chống lũ cho công trình của hệ thống hồ chứa Sơn La và
Hoà Bình tham gia phòng lũ hạ du khi xảy ra lũ khẩn cấp trong thời kỳ tích
nước (với quy mô lũ tương đương lũ 300 năm).
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
Kết luận
1) Quy trình vận hành mới nhất hiện nay QT1622 vẫn còn tồn tại một số
bất cập. Luận án đã nghiên cứu, phân tích các quy trình vận hành và quá trình
23
thực tiễn điều hành hệ thống. Trên cơ sở đó, định hướng nghiên cứu vận hành
tích nước hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La theo quan điểm tích
nước sớm có điều kiện, với 2 thời kỳ tích nước: thời kỳ tích nước hạn chế và
thời kỳ tích nước đầy hồ. Theo đó, quyết định vận hành hệ thống sẽ phụ thuộc
vào kết quả dự báo lũ 3 ngày và trạng thái mực nước Hà Nội.
2) Luận án đã thiết lập căn cứ khoa học để xác định giới hạn trên của quá
trình tích nước của hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình và Sơn La. Kết quả
xác định Hgh theo từng cấp mực nước Hà Nội đã đánh giá tính khả qua vận
hành thử nghiệm đối với 10 trận lũ lớn đã xảy ra. Vận hành theo cơ chế luận án
đề xuất giúp nâng cao hiệu quả tích nước đầy hồ mà vẫn đảm bảo an toàn chống
lũ hạ du (mực nước hồ chứa Sơn La có thể tăng thêm 10 m so với MNTL khi
Hà Nội ở dưới mức 4,0 m).
3) Với đề xuất sử dụng một phần dung tích chống lũ cho công trình tham
gia phòng lũ hạ du để ứng phó trường hợp xảy ra lũ bất thường khi các hồ chứa
Sơn La (trên 209 m) và Hòa Bình (trên 110 m), đem lại một giải pháp dự phòng
trong quá trình vận hành hồ chứa thực tiễn và là cơ sở cho những nghiên cứu
thiết lập quy trình vận hành trong các tình huống khẩn cấp.
Kiến nghị
Những đề xuất cơ chế vận hành tích nước hệ thống hồ chứa bậc thang Hòa Bình
và Sơn La cùng phương án ứng phó của luận án cần phải được kiểm chứng
trong thực tiễn một thời gian. Với phương pháp luận về cơ sở khoa học nêu
trong luận án có thể là một hướng nghiên cứu để giúp cho các nhà quản lý
phòng chống lũ điều chỉnh bổ sung vào quy trình vận hành liên hồ chứa trên
sông Hồng để tăng hiệu quả tích nước của các hồ chứa, nâng cao công suất phát
điện và phòng chống lũ hạ du.
24
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Vũ Thị Minh Huệ “Nghiên cứu đề xuất phương án vận hành hệ thống
bậc thang Hòa Bình và Sơn La chống lũ hạ du khi xảy ra lũ bất thường
trong thời kỳ tích nước”, Tuyển tập hội nghị Khoa học thường niên,
Đại học Thủy Lợi, 2016
2. Vũ Thị Minh Huệ "Nghiên cứu chế độ vận hành tích nước hồ chứa Sơn
La và Hoà Bình", Tạp chí khoa học kỹ thuật Thuỷ lợi và Môi trường.
vol.54, pp 81-88, Sept.2016.
3. Vũ Thị Minh Huệ, Hà Văn Khối "Nghiên cứu nâng cao mực nước
trước lũ hồ chứa thuỷ điện Sơn La, Hoà Bình trong giai đoạn khai thác
vận hành", Tuyển tập hội nghị Khoa học thường niên, Đại học Thuỷ
Lợi, 2015.
4. Ngô Lê An, Vũ Thị Minh Huệ "Nghiên cứu dự báo dòng chảy lũ đến
hồ chứa Sơn La, Hoà Bình và Tuyên Quang trên sông Hồng", Tạp chí
khoa học kỹ thuật Thuỷ Lợi và Môi Trường. vol.49, pp 73-79, Jun.2015.
5. Hà Văn Khối, Vũ Thị Minh Huệ. "Phân tích ảnh hưởng của các hồ
chứa thượng nguồn trên địa phận Trung Quốc đến dòng chảy hạ lưu
sông Đà, sông Thao", Tạp chí khoa học kỹ thuật Thuỷ Lợi và Môi
Trường. vol.38, pp 3-8, Sep.2012
