Vận hành hồ chứa theo thời gian thực tránh xả lũ bất ngờ

Không gây lũ nhân tạo cho hạ du

Những năm gần đây, vấn đề quản lý vận hành hồ đập trở nên cấp bách khi tác động của khí hậu ảnh hưởng đến cả yếu tố an toàn và kinh tế của các hệ thống thủy điện cũng như thủy lợi. Do tình hình biến đổi khí hậu có thể gây ra bão lũ cực đoan gây sự cố an toàn cho hồ đập, việc cần có công cụ hỗ trợ vận hành cho các hồ chứa cũng như hệ thống tích hợp vận hành liên hồ đã trở nên cấp bách ở nước ta.

Vận hành điều tiết hồ chứa theo thời gian thực là phương pháp vận hành dựa trên khả năng quan trắc và tính toán các yếu tố khí tượng thủy văn như lượng mưa trên lưu vực hay lưu lượng dòng chảy về hồ theo thời gian thực. Tùy vào độ lớn của mưa lũ, tần suất quan trắc hay tính toán cần thiết có thể từ một chục phút cho đến hàng giờ. Khi nắm bắt được các thông tin về mưa và lưu lượng theo thời gian thực, hồ chứa có thể được điều tiết sử dụng các phương pháp hữu hiệu để kiểm soát mực nước hồ chứa bảo đảm an toàn cho đập cũng như kiểm soát lưu lượng xả ra khỏi hồ chứa không gây ra lũ nhân tạo cho hạ du.

Đối với các hồ chứa có khả năng cắt giảm lũ, sử dụng tốt các phương pháp điều tiết sẽ khống chế được nguy cơ mực nước dâng đột ngột ở hạ lưu gây nguy hiểm đến tính mạng con người và thiệt hại tài sản cũng như giảm nguy cơ ngập lụt cho vùng hạ du.

Năng lực dự báo mưa và dòng chảy đóng vai trò quan trọng trong công tác vận hành điều tiết hồ chứa. Việc dự báo được lượng mưa trong ngắn hạn hàng giờ đến trung hạn vài ngày sẽ cho phép tính toán được lưu lượng dòng chảy về hồ trong tương lai thông qua các mô hình mưa rào-dòng chảy. Quy mô cơn lũ, như tổng lượng và đỉnh lũ, sẽ được biết trước để quyết định vận hành hạ mực nước hồ phòng lũ. Điểm cần nhấn mạnh ở đây là các dự báo này phải cụ thể cho từng hồ đập để quyết định vận hành trước lũ cho các hồ đập đó và như thế sẽ nâng mức an toàn điều tiết bằng vận hành trước lũ trong khi không bị xả phí nước nếu dự báo không mưa trong lưu vực hồ chứa tức là không có lũ về hồ.

Dùng IoT để vận hành hồ đập

Giải pháp vận hành hồ đập dựa trên nền tảng Internet vạn vật (IoT) để giảm giá thành cho hệ thống thông tin liên lạc mà vẫn tích hợp hệ thống các hồ đập trong lưu vực để có thể nâng cao an toàn vận hành. Tại mỗi hồ đập sẽ triển khai một ứng dụng tính toán, biểu diễn toàn diện tình hình khí tượng thủy văn cũng như có các công cụ mô phỏng vận hành theo thời gian thực của hồ đập đó (chương trình điều khiển dòng chảy HNT). Chương trình này có đặc điểm là cho phép người dùng vào số liệu từ hệ thống quan trắc như mực nước hồ, công suất phát hay độ mở cửa xả lũ để tính toán lưu lượng vào hồ hay các thành phần lưu lượng khác tức thời. Hệ thống quan trắc mưa, mực nước và độ mở cửa xả sẽ được triển khai cho từng hồ đập và lưu vực.

Để giải quyết vấn đề dự báo cho hồ đập một số đơn vị cả trong và ngoài nước đang triển khai các mô hình tính cho lãnh thổ Việt Nam. Chẳng hạn, Weathernews một công ty thời tiết Nhật Bản đang phối hợp với ngành khí tượng thủy văn triển khai mô hình dự báo mưa với mật độ và tần suất cao đủ điều kiện cho dự báo chi tiết từng lưu vực hồ đập. Kết quả tính toán sẽ được gửi đến các hồ đập thông qua các kênh truyền mạng riêng ảo (VPN) để đảm bảo việc bảo mật thông tin giữa các nhà máy và máy chủ vận hành.

Từ các hồ đập các thông tin vận hành được truyền đến trung tâm tính toán cũng qua mạng VPN nói trên để tái phân tích cho toàn lưu vực. Kết quả hoạt động theo thời gian thực của cả hệ thống sẽ được đưa lên màn hình tích hợp vận hành liên hồ chứa đặt ở các cơ quan quản lý vận hành hồ đập. Dựa trên thông tin của cả hệ thống như vậy cùng các công cụ mô phỏng quá trình điều tiết công tác vận hành phòng chống lũ bảo đảm an toàn hồ đập và hạ lưu sẽ dễ dàng hơn, cho phép tối ưu hóa quá trình sử dụng nước tăng thu nhập phát điện từ 10 đến 15%.

ThS Hà Văn Thủy (Trường Đại học Mỏ Địa chất)