Liên hồ chứa lưu vực sông Hồng - Đề xuất sửa đổi Quy trình vận hành linh hoạt hơn

Tình hình đầu tư các dự án, vấn đề nhiên liệu, rủi ro cung ứng điện và giải pháp đề xuất của EVN Qua đánh giá bối cảnh phát triển dự án theo Quy hoạch điện VIII của EVN được chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam cập nhật trong bài báo dưới đây cho thấy những thách thức trong đầu tư các dự án nguồn, lưới điện, vấn đề nhiên liệu, cung ứng điện trong bối cảnh tích hợp điện gió, mặt trời vào hệ thống với tỷ lệ cao. Do đó, cơ quan có thẩm quyền cần sớm xem xét, triển khai các nhóm giải pháp chính sách, nhằm giảm thiểu rủi ro trong hoạt động sản xuất, kinh doanh trong hiện tại, cũng như tương lai tới.

Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Hồng đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt lần thứ nhất vào ngày 17 tháng 9 năm 2015 tại Quyết định số 1622/QĐ-TTg và bổ sung, sửa đổi vào ngày 17 tháng 6 năm 2019 tại Quyết định 740/QĐ-TTg. Thực hiện theo Quy trình này, các hồ Thủy điện Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang và Thác Bà đã vận hành công trình an toàn, hiệu quả, đảm bảo chống lũ, sản xuất điện năng và cấp nước cho hạ du đồng bằng sông Hồng và khu vực Hà Nội tính đến thời điểm ngày 7/9/2024.

Các nhà máy thủy điện được xây dựng và đưa vào vận hành đã đóng vai trò to lớn trong việc cung cấp nguồn năng lượng cho hệ thống điện, phục vụ phát triển kinh tế, xã hội tại nhiều địa phương, đặc biệt là các vùng còn khó khăn như Tây Bắc, miền Trung và Tây Nguyên, góp phần quan trọng đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.

Ngoài ra, các hồ chứa thủy điện có tác dụng điều hòa dòng chảy giữa mùa lũ và mùa khô, giữa năm ít nước và năm nhiều nước, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế, xã hội, tăng sản lượng, tăng vụ trong nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, cấp nước cho sinh hoạt, du lịch nghỉ ngơi… Đặc biệt, hệ thống thủy điện bậc thang trên sông Đà, sông Lô - Gâm, sông Chảy đã đóng góp tích cực, triệt để trong việc cắt, giảm lũ cho hạ du lưu vực sông Hồng và khu vực Hà Nội, cung cấp nước thuận lợi cho mùa vụ sản xuất đông xuân khu vực này.

Kể từ khi Nhà máy Thủy điện Hòa Bình đi vào vận hành đến nay đã xuất hiện hàng chục trận lũ lớn với lưu lượng trên 10.000 m3/s. Điển hình là trận lũ lớn lịch sử xuất hiện vào tháng 8/1996, sau khi Thủy điện Hòa Bình đưa vào vận hành được 2 năm, có lưu lượng hơn 22.650 m3/s, nhưng Thủy điện Hòa Bình và Thủy điện Thác Bà đã điều tiết lũ thành công.

Trước năm 2007, trong nhiều trận lũ, hồ Hòa Bình và Thác Bà đã cắt giảm đỉnh lũ năm tại Hà Nội từ 0,15-0,97 m. Khi Thủy điện Tuyên Quang đi vào vận hành, hệ thống 3 hồ chứa (Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang) đã cắt giảm mực nước đỉnh lũ năm tại Hà Nội từ 1,5-2,2 m. Khi hồ Sơn La đi vào hoạt động, hệ thống 4 hồ chứa đã giúp mực nước đỉnh lũ năm tại Hà Nội cắt giảm mạnh (từ 1,1- 4,2 m). Sau khi hồ Bản Chát và Lai Châu đi vào vận hành, do các hồ không được quy định nhiệm vụ phòng chống lũ cho hạ du, nên các hồ này không tham gia cùng hồ Sơn La, Hòa Bình cắt giảm lũ cho hạ du, mà chỉ đảm bảo không gây gia tăng dòng chảy khi các hồ Sơn La và Hòa Bình tham gia cắt lũ. Đỉnh lũ lớn nhất năm thực đo và hoàn nguyên tại Hà Nội từ 1993-2015 xem bảng 1 dưới đây [1]:

Bảng 1: Đỉnh lũ lớn nhất năm thực đo và hoàn nguyên tại Hà Nội từ 1993-2015.

Sự điều tiết của các công trình thủy điện lớn thượng nguồn sông Hồng là một trong các nguyên nhân đã làm thay đổi phân phối dòng chảy và các đặc trưng mực nước hạ lưu sông Hồng. Dòng chảy trong mùa lũ có xu hướng giảm, mực nước lũ tại trạm thủy văn Hà Nội hạ lưu sông Hồng trong một thập niên gần đây hầu như đều nhỏ hơn báo động 1, hệ thống các hồ chứa thượng nguồn đã cắt giảm lũ hạ du từ 1,1-4,2 m. Trong mùa cạn, việc điều hành cấp nước cho hạ du diễn ra khẩn trương trong một số thời kỳ. Cao điểm từ tháng 1 đến tháng 2 - là thời kỳ đổ ải vụ đông xuân, khi đó hệ thống hồ chứa (đặc biệt là hồ Sơn La, Hòa Bình đóng vai trò chủ chốt) sẽ bổ sung một lượng lớn nước xuống hạ du làm cho mực nước tăng nhanh [1].

Sau khi công trình Thủy điện Bản Chát đưa vào vận hành tháng 12/2015, Thủy điện Huội Quảng đưa vào vận hành tháng 5/2016 và Thủy điện Lai Châu đưa vào vận hành tháng 12/2016, đến tháng 6/2019 Thủ tướng Chính phủ đã ra Quyết định số 740/QĐ-TTg về việc Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng [2] thay thế Quyết định số 1622/QĐ-TTg ngày 17 tháng 9 năm 2015.

Những thông số chính của các hồ chứa tham gia chống lũ và cấp nước cho hạ du đồng bằng sông Hồng và khu vực Hà Nội [2] nêu ở các bảng 2,3,4 và 5.

1. Hồ chứa Thủy điện Sơn La:

Bảng 2: Các thông số chính hồ chứa thủy điện Sơn La [2].

b/ Hồ chứa thủy điện Hòa Bình:

Bảng 3: Các thông số chính hồ chứa Thủy điện Hòa Bình [2].

2. Hồ chứa Thủy điện Thác Bà:

Mực nước dâng bình thường: 58 m Mực nước chết: 46 m Mực nước lớn nhất (P=0,01%): 61m Mực nước ứng với P=0,1%: 59,65m Mực nước ứng với P=1%: 58,85m Mực nước chết: 46,0 Dung tích toàn bộ: 2,940 triệu m3 Dung tích phòng lũ: 0,450 triệu m3 Dung tích hữu ích: 2,160 triệu m3 Khả năng xả lũ lớn nhất: 3,650m3/s

Bảng 4: Các thông số chính hồ chứa Thủy điện Thác Bà [2].

3. Hồ chứa Thủy điện Tuyên Quang:

Bảng 5: Các thông số chính hồ chứa Thủy điện Tuyên Quang [2].

Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Hồng:

Đặc điểm chung của chế độ dòng chảy tự nhiên của sông ngòi nước ta là phân bố không đồng đều theo thời gian vào các mùa trong năm và theo khu vực địa lý. Lượng dòng chảy trong mùa lũ chiếm tỷ trọng rất lớn, khoảng 70-80% tổng lượng dòng chảy trong năm. Đối với các hồ chứa có nhiệm vụ chống lũ cho hạ du, việc thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ chống lũ và phát điện là vấn đề cần tính toán tối ưu lợi ích kinh tế. Dung tích chống lũ cho hạ du được thiết kế nằm trong dung tích hữu ích của hồ chứa, dẫn tới hiệu quả phát điện bị hạn chế do phải luôn duy trì mực nước trước lũ để dành dung tích sẵn sàng tham gia cắt, giảm lũ cho hạ du. Và như vậy có khả năng không kịp tích đủ nước để đạt mực nước dâng bình thường ở thời kỳ cuối mùa lũ hàng năm, đặc biệt là trong những năm ít nước, dẫn đến ảnh hưởng tới hiệu quả phát điện và cấp nước cho các hộ dùng nước ở hạ du trong thời kỳ mùa khô năm sau.

Hồ chứa thủy điện trên lưu vực sông Hồng là những hồ chứa đa mục tiêu, ngoài nhiệm vụ phát điện còn đảm bảo các nhiệm vụ khác như chống lũ cho hạ du, cấp nước cho các ngành kinh tế. Đặc biệt hồ Hòa Bình khi thiết kế đã đặt ra nhiệm vụ chính, hàng đầu là chống lũ cho vùng đồng bằng sông Hồng và Thủ đô Hà Nội. Đối với lưu vực sông Hồng, hàng năm, các hồ Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, Lai Châu, Bản Chát, Huội Quảng phải vận hành đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các công trình thủy điện, không được để mực nước các hồ chứa vượt quá cao trình mực nước lớn nhất thiết kế. Với mục tiêu như vậy, Quyết định số 740/QĐ-TTg 17 tháng 6 năm 2019 về việc Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng [2] đã yêu cầu:

Điều 1. Hàng năm, các hồ Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, Lai Châu, Bản Chát và Huội Quảng trên lưu vực sông Hồng phải vận hành theo nguyên tắc thứ tự ưu tiên như sau:

1. Trong mùa lũ:

a) Đảm bảo an toàn công trình: Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các công trình thủy điện, không được để mực nước các hồ chứa vượt cao trình mực nước lớn nhất thiết kế với mọi trận lũ nhỏ hơn hoặc bằng lũ thiết kế tần suất 0,01% đối với các hồ Hòa Bình và Thác Bà; mực nước lớn nhất kiểm tra PMF đối với hồ Lai Châu, Sơn La và lũ kiểm tra tần suất 0,02% đối với các hồ Tuyên Quang, Bản Chát và Huội Quảng;

b) Đảm bảo an toàn chống lũ cho hạ du:

- Đảm bảo an toàn cho đồng bằng Bắc Bộ với các trận lũ tại Sơn Tây có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 300 năm, giữ mực nước sông Hồng tại Hà Nội không vượt quá cao trình 13,1m;

- Đảm bảo an toàn cho thủ đô Hà Nội với các trận lũ tại Sơn Tây có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 500 năm, giữ mực nước sông Hồng tại Hà Nội không vượt quá cao trình 13,4m;

c) Đảm bảo hiệu quả phát điện: Trên cơ sở đảm bảo an toàn công trình và an toàn chống lũ cho hạ du, điều hành để phát điện có hiệu quả cao nhất.

2. Trong mùa cạn:

a) Đảm bảo an toàn công trình;

b) Đảm bảo dòng chảy tối thiểu trên sông và nhu cầu sử dụng nước tối thiểu ở hạ du;

c) Đảm bảo tối ưu hiệu quả phát điện.

Điều 2. Thời gian vận hành mùa lũ, mùa cạn trong Quy trình này được quy định như sau:

1. Thời gian vận hành mùa lũ từ ngày 15 tháng 6 đến ngày 15 tháng 9.

2. Thời gian vận hành mùa cạn từ ngày 16 tháng 9 đến ngày 14 tháng 6 năm sau.

Điều 2. Mùa lũ, mùa cạn trong Quy trình này được quy định như sau:

Mùa lũ từ ngày 15 tháng 6 đến ngày 15 tháng 9.

Đối với lũ sớm: Cao trình mực nước cao nhất trước lũ (trước ngày 26 tháng 6) thực hiện theo bảng 6.

Bảng 6: Cao trình mực nước cao nhất trước lũ sớm [2]

-Trong thời kỳ lũ chính vụ

1. Cao trình mực nước cao nhất trước lũ các hồ trong thời kỳ lũ chính vụ được quy định trong bảng 7.

Bảng 7: Cao trình mực nước cao nhất trước lũ chính vụ [2]

- Vận hành trong thời kỳ lũ muộn

1. Từ ngày 22 tháng 8, hồ Thác Bà được phép tích dần đến mực nước dâng bình thường; từ ngày 22 tháng 8 đến ngày 15 tháng 9, căn cứ nhận định tình hình thời tiết của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, nếu mùa lũ có khả năng kết thúc sớm, Trưởng Ban Chỉ đạo trung ương về phòng, chống thiên tai quyết định việc tích dần hồ Sơn La đến cao trình 213m, hồ Hòa Bình đến cao trình 115m và hồ Tuyên Quang đến cao trình 118m.

Trong quá trình tích nước, nếu Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia dự báo có khả năng xảy ra lũ, Trưởng Ban Chỉ đạo trung ương về phòng, chống thiên tai quyết định việc xả nước để hạ dần mực nước các hồ, giới hạn hạ là mức quy định trong bảng 8.

Bảng 8: Cao trình mực nước cao nhất trước lũ muộn [2].

So sánh mực nước được phép duy trì đến hồ trước mùa lũ của thời kỳ lũ sớm, lũ chính vụ và lũ muộn cho thấy, lũ muộn được đánh giá ít nguy hiểm hơn về quy mô và cường độ. Tuy nhiên, lũ muộn xuất hiện sau cơn bão số 3 (Yagi) chứng minh rằng, biến đổi khí hậu đã phá vỡ mọi quy luật thời tiết tồn tại hàng ngàn năm qua và bão, lũ nguy hiểm, khó dự đoán, có thể xuất hiện bất kỳ thời điểm nào trong năm.

Siêu bão Yagi:

Cơn bão số 3 (Yagi) trở thành siêu bão mạnh nhất trong 30 năm qua khi đi vào Biển Đông và thậm chí là mạnh nhất trong 70 năm qua khi vượt qua đảo Hải Nam để rồi ngày 7/9/2024 xuyên thẳng vào bờ biển Hải Phòng, Quảng Ninh, cắt qua Hải Dương, Hưng Yên rồi vào Hà Nội, trước khi tan dần ở vùng Tây Bắc. Hoàn lưu sau bão Yagi kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới có trục qua Bắc bộ gây mưa lớn, lũ nhiều sông vượt kỷ lục tồn tại hơn 50 năm.

Siêu bão Yagi tuy xuất hiện cuối mùa mưa bão năm nay, nhưng với cường độ mạnh đã gây ra đợt mưa lớn nhất Bắc bộ hơn 50 năm nay, cả về lưu lượng lẫn diện tích. Trong vòng hai ngày 8 và 9/9, tổng lượng mưa ở vùng núi và trung du phía Bắc lên đến mức 350-400mm, nhiều nơi vượt quá 500-600mm. Bão số 3 tan ngày 9/9, thì đồng thời các tỉnh Đông Bắc bộ phải đối mặt những trận mưa lớn, kéo dài kỷ lục. Khu vực rừng núi Hà Giang, Lào Cai, Tuyên Quang, Yên Bái đón một lượng mưa rất lớn, khiến nước đổ về hồ Thác Bà tăng liên tục [3]. Đỉnh lũ lên tới trên 5.620 m3/s, vượt trên mức thiết kế của công trình (5.100 m3/s), đe dọa đến an toàn của công trình, đến tính mạng, tài sản của nhân dân vùng hạ du. Lúc này Nhà máy Thủy điện Thác Bà đã tiến hành mở 3 cửa xả mặt và kéo dài cho đến hết ngày 13/9, sau đó giảm xuống còn 2 cửa xả mặt cho đến ngày 19/9.

Diễn biến mực nước đến hồ Thác Bà và tổng lượng nước xả xuống hạ lưu [3], xem bảng 9.

Bảng 9: Diễn biến lưu lượng nước đến và xả xuống hạ lưu hồ Thủy điện Thác Bà từ ngày 7 đến ngày 19/9/2024. (Nguồn: EVN).

Theo thống kê trong bảng 9 cho thấy, mực nước trước lũ tại hồ Thác Bà đã cao hơn Quy trình [2] là 0,67m (vào ngày 7/9), xấp xỉ mực nước dâng bình thường (58m). Và trong những ngày tiếp theo, mực nước trong hồ đạt mức cao nhất là 59,83m (vào thời điểm 12h45 ngày 11/9), cao hơn mực nước ứng với tần suất thiết kế P=0,1% là 59,65m, nhưng còn thấp hơn mực nước lũ thiết kế (ứng với tần suất P=0,01%) đến 1,35m (xem bảng 4). Với mức nước cao nhất này (59,83m) vẫn khá an toàn so với mực nước thiết kế cho phép cao nhất là 61m. Do vậy, phương án phải phá đập phụ để phân lũ nhằm đảm bảo an toàn cho công trình chính đã không xảy ra.

Riêng các hồ Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang vận hành căn cứ theo Quy trình [2], trong điều kiện lưu lượng đến hồ bao nhiêu thì gần như xả xuống hạ lưu bấy nhiêu để đảm bảo an toàn cho công trình, chỉ giữ được khoảng 1 tỷ m3 trong hồ cho nên đã không thể cắt lũ hay làm chậm lũ cho vùng hạ lưu đồng bằng sông Hồng và khu vực Hà Nội sau siêu bão Yagi. Mực nước tại Hà Nội ngày 10/9/2024 đã đạt mức 11,22m, gần báo động 3, gây ngập các phường Phúc Tân, Phúc Xá của quận Hoàn Kiếm, Hà Nội. Nếu sử dụng toàn bộ dung tích phòng lũ của cả 4 hồ chứa là 8,45 tỷ m3 (nghĩa là nếu mực nước trước lũ ngày 7/9/2024 tại các hồ Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà cho phép tích đến cao trình như trường hợp lũ chính vụ) thì có lẽ khu vực Hà Nội đã không bị ngập sau cơn bão Yagi.

Một số nhận xét và kiến nghị:

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khắc nghiệt và hiện tượng thời tiết dị thường xuất hiện không theo quy luật là mối đe dọa thường xuyên, trực tiếp đến công tác vận hành an toàn các công trình thủy điện và vai trò chống lũ cho khu vực hạ lưu hồ chứa. Siêu bão Yagi tuy xuất hiện cuối mùa mưa bão năm nay, nhưng với cường độ mạnh đã gây những thiệt hại rất lớn đối với nền kinh tế nước ta. Các nhà máy thủy điện trong lưu vực sông Đà, sông Gâm, sông Chảy trong mùa lũ muộn năm nay đã vận hành an toàn công trình, không để mực nước trong hồ vượt quá mực nước thiết kế lớn nhất, nhưng vai trò cắt lũ, hoặc làm chậm lũ cho hạ lưu đồng bằng sông Hồng, khu vực Hà Nội đã không đạt yêu cầu so với nhiệm vụ và khả năng công trình. Thiệt hại kinh tế do bão Yagi gây ra là rất lớn và làm tốc độ tăng trưởng GDP cả năm có thể giảm khoảng 0,15% so với kịch bản tăng trưởng 6,8-7%.

Để đảm bảo vận hành an toàn công trình thủy điện, an toàn cho người dân, giảm thiểu thiệt hại đến nền kinh tế, cần xem xét lại Quy trình vận hành liên hồ lưu vực sông Hồng nói riêng, cũng như Quy trình vận hành đơn hồ, liên hồ tại các lưu vực sông khác trên cả nước như sau:

1. Nghiên cứu điều chỉnh quy trình vận hành liên hồ chứa theo hướng linh hoạt trong mùa lũ. Do vậy, cần xem xét lại mực nước trước lũ tại các hồ thủy điện thuộc lưu vực sông Hồng trong suốt mùa lũ, đặc biệt là thời kỳ lũ muộn (từ 21/8 đến 15/9 hàng năm). Đối với thời kỳ lũ muộn có thể chọn mực nước trước lũ trong hồ bằng mực nước trước lũ của thời kỳ lũ sớm, hoặc thậm chí bằng cao trình mực nước trước lũ thời kỳ lũ chính vụ nhằm tạo dung tích phòng lũ đủ đáp ứng với những con lũ bất thường như siêu bão Yagi.

2. Theo dự báo của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia: Dưới trạng thái La Nina, từ tháng 10 đến tháng 12 năm 2024, hoạt động của bão/áp thấp nhiệt đới trên khu vực Biển Đông có khả năng xuất hiện ở mức xấp xỉ đến cao hơn trung bình nhiều năm. Trong đó, số cơn bão/áp thấp nhiệt đới đổ bộ vào đất liền có thể cao hơn và tập trung nhiều ở khu vực Trung bộ và các tỉnh phía Nam. Vì vậy, cần rà soát tương tự các Quy trình vận hành đơn hồ, liên hồ tại các lưu vực sông trên cả nước. Nếu thấy cần thiết, phải thay đổi lại mực nước trước lũ nhằm đảm bảo vận hành an toàn công trình thủy điện và an toàn cho người dân vùng hạ lưu công trình.

3. Hàng năm, trên cơ sở quy trình vận hành đơn hồ, liên hồ chứa, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) chủ động tính toán, lập phương thức khai thác hiệu quả các hồ chứa thủy điện và phối hợp với Công ty Vận hành Hệ thống điện và Thị trường điện Quốc gia (NSMO) xây dựng phương thức huy động các nguồn phát điện trong hệ thống điện nhằm khai thác hiệu quả, tối ưu nguồn nước về hồ trong thời kỳ mùa lũ và cung cấp bổ sung nguồn nước tự nhiên cho các nhu cầu dùng nước ở hạ du, đặc biệt là nhu cầu nước tưới cho nông nghiệp trong thời kỳ mùa khô.

4. Công tác dự báo, cảnh báo sớm, chính xác, phạm vi hẹp nhất về mưa, lũ, lũ quét, sạt lở đất giữ vai trò quan trọng hàng đầu trong vận hành các công trình thủy điện để ứng phó với thiên tai. Việc dự báo chính xác thời tiết và lượng mưa từng thời điểm trong cả năm theo thời gian thực sẽ giúp cho việc vận hành các công trình thủy điện an toàn và hiệu quả. Để thực hiện được điều đó cần năng cao năng lực dự báo bão và mưa lũ để ứng phó với thiên nhiên trong điều kiện khí hậu biến đổi cực đoan./.

TS. NGUYỄN HUY HOẠCH - HỘI ĐỒNG KHOA HỌC TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tài liệu tham khảo:

1. Trịnh Thu Phương, Lương Hữu Dũng, Lê Tuấn Nghĩa , Trần Đức Thiện. Tác động của hệ thống hồ chứa lớn đến dòng chảy trên hệ thống sông Hồng. Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam. Tháng 7.2017.

2. Quyết định số 740/QĐ-TTg ngày 17 tháng 6 năm 2019 về việc Ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng.

3. TS. Nguyễn Huy Hoạch: Vai trò chống lũ của các nhà máy thủy điện khu vực phía Bắc - Nhìn từ cơn bão số 3 (Yagi). NangluongVietNam online 08:11 | 25/09/2024