Hệ thống thủy điện trên bậc thang thủy điện sông Đà: Những giải pháp trong bối cảnh mới

Phiên họp Hội đồng An toàn hệ thống thủy điện trên bậc thang thủy điện sông Đà 2020 diễn ra trong bối cảnh một số cuộc động đất mới xảy ra vào đầu tháng 6/2020 tại huyện Mường Tè, Lai Châu, trong đó cuộc động đất ngày 16/6 có độ lớn 4.9 và độ sâu chấn tiêu động đất vào khoảng 12,6 km. Theo đánh giá của các chuyên gia, trận động đất này cũng như các trận động đất khác không ảnh hưởng đến nhà máy thủy điện Lai Châu, với vị trí chiến lược ở bậc thang trên cùng của dòng chính sông Đà chảy trên lãnh thổ Việt Nam (bậc thang kế tiếp là thủy điện Sơn La) và nằm ở thị trấn Nậm Nhùn, huyện Nậm Nhùn.
 

Bộ trưởng Bộ KH&CN Chu Ngọc Anh chủ trì phiên họp Hội đồng An toàn hệ thống thủy điện trên bậc thang thủy điện sông Đà 2020.
 

Tuy nhiên, Bộ trưởng Bộ KH&CN Chu Ngọc Anh, Chủ tịch Hội đồng, cho rằng để có thể kịp thời ứng phó trước những diễn biến mới, qua đó góp phần vào việc đảm bảo năm công trình thủy điện Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu, Bản Chát, Huội Khoảng được vận hành an toàn ổn định như hiện nay, “cần sự phối hợp đồng bộ và có hệ thống giữa các nhà máy, các sở KH&CN địa phương với các bộ, ban ngành, đồng thời áp dụng các tiến bộ KH&CN hiện đại vào các hoạt động như quan trắc, đánh giá độ an toàn, quan trắc tính toán khí tượng thủy văn, dòng chảy, dự báo động đất...”.
 

Cần tăng độ chính xác trong dự báo mưa

Việc vận hành an toàn của hệ thống thủy điện trên bậc thang thủy điện sông Đà trước mùa lũ 2020 không chỉ liên quan đến các chỉ tiêu kỹ thuật về chống thấm đập, nhiệt độ bê tông, sự bồi lắng hồ chứa… ở năm nhà máy thủy điện mà còn liên quan trực tiếp đến khả năng ứng phó trước những biến động của thời tiết. Theo giải thích của Phó tổng giám đốc EVN Ngô Sơn Hải, bên cạnh nhiệm vụ chính là tạo ra nguồn điện năng ổn định vào hệ thống điện quốc gia, các nhà máy thủy điện này còn có nhiệm vụ lớn không kém là điều tiết nước mùa lũ trên sông Đà và hỗ trợ nước phục vụ nông nghiệp ở khu vực đồng bằng sông Hồng.

Tuy nhiên trong những năm gần đây, việc thực hiện các nhiệm vụ này đang gặp rất nhiều khó khăn. “Năm 2019, tổng sản lượng của các nhà máy thủy điện trên hệ thống sông Đà, bao gồm Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình, Huội Khoảng và Bản Chát là 20,323 tỷ kWh, giảm 10, 610 tỷ kWh so với năm 2018… Tổng sản lượng điện 5 tháng đầu năm là 4,39 tỷ kW, giảm 4,58 tỷ kW so với cùng kỳ năm 2019”, ông Ngô Sơn Hải nêu những số liệu thực tế của năm nhà máy trên sông Đà năm qua.

Nguyên nhân chính của việc sụt giảm sản lượng điện là do lượng nước trên lưu vực sông Đà trong năm 2019 giảm so với trung bình nhiều năm, tình hình thủy văn diễn biến dị thường và có nhiều bất lợi với các công trình thủy điện. Theo báo cáo của EVN, nếu chỉ tính riêng nhà máy thủy điện Hòa Bình, công trình lớn thứ hai trên hệ thống sông Đà sau nhà máy thủy điện Sơn La, “lượng nước về hồ Hòa Bình thiếu hụt nghiêm trọng, cả mùa lũ chỉ xuất hiện một trận lũ với đỉnh lũ đạt 7,730 m³/s và thời gian diễn ra lũ ngắn nên lượng nước về không đáng kể… Tổng lượng nước về trong cả mùa lũ chỉ đạt mức 14,70 tỷ m³, thấp nhất kể từ khi đưa nhà máy vào vận hành và bằng 47% so với trung bình nhiều năm”. Do đó, vào cuối mùa lũ, hồ Hòa Bình phải vừa tích nước để dự trữ nguồn nước đáp ứng hai yêu cầu là xả nước phục vụ sản xuất vụ Đông Xuân 2019-2020 và phát điện xả nước duy trì dòng chảy, cấp nước cho hạ lưu. Đó cũng là tình trạng chung của các hồ thủy điện còn lại trong hệ thống thủy điện sông Đà.

Như vậy, việc vận hành hiệu quả các nhà máy thủy điện trong hệ thống này còn phụ thuộc rất lớn vào chế độ thủy văn của dòng sông Đà và chế độ khí hậu ở quanh khu vực Tây Bắc.
 

Bên trong nhà máy thuỷ điện Sơn La.
 

Tuy nhiên, chế độ thủy văn của dòng sông chảy trên lãnh thổ Việt Nam còn chịu ảnh hưởng từ dòng chính bắt nguồn từ núi Vô Lượng, Vân Nam (Trung Quốc), trước khi chảy vào Mường Tè, Lai Châu. Việc nắm bắt được số liệu dòng chảy, lưu lượng chảy của sông Đà do đó phụ thuộc vào thông tin hồ chứa ở thượng nguồn sông trên đất Trung Quốc. Đây là việc khó bởi trong phiên họp Hội đồng vào năm 2019, ông Châu Trần Vĩnh, Phó Cục trưởng Cục Quản lý tài nguyên nước (Bộ TN&MT) chia sẻ “năm nào chúng tôi cũng yêu cầu [Trung Quốc] cấp số liệu về bốn hồ gần biên giới nhất thôi nhưng cũng khó khăn. Bộ TN&MT đã vận dụng rất nhiều kênh, có cả kênh ‘phi truyền thống’, để có được thông tin vận hành của các hồ chứa cách chúng ta khoảng 70 km nhưng thực ra 10 năm nay rồi chưa làm được”.

Trong bối cảnh đó, các nhà máy thủy điện sông Đà chỉ còn có thể trông chờ vào một nguồn mà chúng ta có thể chủ động được, đó là công việc dự báo khí tượng, khí hậu. “Chúng tôi đề nghị Hội đồng xem xét, tiếp tục có ý kiến với Tổng cục Khí tượng thủy văn (Bộ TN&MT) trong việc nâng cao chất lượng dự báo mưa trong khu vực nhỏ, tăng khả năng phát hiện lũ sớm và nhận định thời gian xuất hiện đỉnh lũ”, ông Ngô Sơn Hải nêu ý kiến. Do công tác dự báo chưa tốt mà “vào năm ngoái, việc tích nước diễn ra muộn nên lượng nước tích không nhiều”, ông cho biết thêm.

Việc có được thông tin đự báo xác thực sẽ là điều kiện quan trọng để các bên có thể tiến tới áp dụng quy trình vận hành liên hồ chứa theo thời gian thực, tránh trường hợp đáng tiếc như thủy điện Hố Hô trên sông Ngàn Sâu năm 2016. “Cần dự báo chính xác trước bao nhiêu ngày đó để các hồ có thể xả kịp, có thể là 5 đến 7 ngày trước khi có mưa với những thông tin ví dụ như mưa sẽ diễn ra ở đâu, thời gian nào, dung lượng bao nhiêu? trước 7 ngày”, đại diện Bộ NN&PTNT gợi ý.

Phức tạp của bài toán dự báo

Đề nghị tưởng chừng như không có gì quá lớn “nâng cao chất lượng dự báo mưa trong khu vực nhỏ” với “những thông tin ví dụ như mưa sẽ diễn ra ở đâu, thời gian nào, dung lượng bao nhiêu? trước 7 ngày” lại là một bài toán rất khó với trong lĩnh vực khí tượng, khí hậu, không chỉ ở Việt Nam mà còn cả thế giới. “Dự báo mưa và bão là những bài toán khó bậc nhất của khí tượng khí hậu”, giáo sư Phan Văn Tân, Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, trường ĐH Khoa học Tự nhiên (ĐHQGHN), nhận xét.

“Hiện tại, chỉ có châu Âu làm tốt được vấn đề dự báo mưa nhưng cũng mới chỉ thành công trên một vài khu vực nhất định”, ông cho biết. Đặc biệt, mưa tại Việt Nam lại mang những đặc điểm của vùng nhiệt đới như mưa mang tính cục bộ, quy mô nhỏ và cường độ mưa lớn nên lại càng khó dự báo, ngay cả với những người nghiên cứu giàu kinh nghiệm.

Yêu cầu của EVN cũng như mong chờ của Hội đồng An toàn hệ thống thủy điện trên bậc thang thủy điện sông Đà do đó liên quan đến dự báo thời tiết, một hướng đi quan trọng của lĩnh vực khí tượng, khí hậu Việt Nam. Xét về bản chất, dự báo mưa với thời lượng thời gian trước 5 đến 7 ngày là bài toán thời tiết, điều vẫn còn ẩn chứa nhiều thách thức với các nhà nghiên cứu Việt Nam, vốn mới làm chủ được một số bài toán dự tính khí hậu hạn mùa. Mặt khác, việc dự báo mưa trên quy mô nhỏ đi kèm với những thông tin yêu cầu chính xác hơn về thời gian, lượng mưa… đòi hỏi những mô hình dự báo tốt, tuy nhiên “các mô hình không bao giờ cho chính xác kết quả so với thực tế mà luôn có những sai số nhất định”, giáo sư Phan Văn Tân nói. “Vẫn có chuyện các mô hình để ‘lọt lưới’ thông tin mà mô hình không thể nắm bắt được”.

Đó cũng là những điều hiện nay Trung tâm dự báo Khí tượng thủy văn Quốc gia (Tổng cục Khí tượng) đang nỗ lực triển khai. Ông Vũ Đức Long, Phó giám đốc Trung tâm dự báo Khí tượng thủy văn Quốc gia đã nêu trong phiên họp Hội đồng về quá trình này: công tác dự báo mưa trên sông Hồng và sông Đà đã được thực hiện bằng mô hình số và dữ liệu rada hiện đại hơn trước đây. “Hiện nay, Trung tâm có 13 mô hình số trị từ các mô hình dự báo của các cơ quan khí tượng thế giới ở Mỹ, châu Âu... Ngoài ra, để phục vụ việc xử lý dữ liệu và phân tích, tính toán, Trung tâm còn được đầu tư một siêu máy tính, nhờ vậy việc dự báo mưa chính xác hơn”, ông Vũ Đức Long giới thiệu về những đầu tư rất bài bản về công nghệ dự báo thời tiết, khí hậu của Tổng cục Khí tượng thủy văn cho Trung tâm.

Cùng với đó, để có thêm nhiều dữ liệu cho các mô hình số này, Tổng cục Khí tượng thủy văn đã dành kinh phí bổ sung hệ thống trạm quan trắc. Nhờ vậy “số lượng trạm đo mưa của toàn khu vực miền Bắc lên tới 158 điểm đo mưa, 20 trạm khí tượng và 10 trạm thủy văn, tăng cường rada mới đi vào hoạt động từ cuối năm 2019, một trạm quan trắc thám không…”, ông Vũ Đức Long cho biết. Cách thức truyền dữ liệu cũng được thay đổi: trước đây trạm thám không chuyển dữ liệu quan trắc được về tỉnh thành và sau đó truyền về trung ương, mất rất nhiều thời gian nhưng hiện nay, dữ liệu được truyền trực tiếp về trung tâm dữ liệu của Trung tâm dự báo Khí tượng thủy văn quốc gia xử lý.

Tuy nhiên, sự phong phú và thuận lợi về dữ liệu đầu lại hé mở một vấn đề phức tạp khác, đó là trước khi sử dụng trên các mô hình số trị, các dữ liệu này cần được đồng hóa bởi “các dữ liệu mà chúng ta có nhận được từ nhiều nguồn, nhiều loại các thiết bị quan trắc nên khá đa dạng và khác nhau. Do đó, chúng ta cần bước đồng hóa để hòa hợp các dữ liệu ấy thành một bộ dữ liệu tương đối đồng nhất về tính chất rồi đưa vào các mô hình tính toán”, giáo sư Phan Văn Tân cho biết. Với bài toán dự báo thời tiết, điều kiện ban đầu về trạng thái khí quyển là yếu tố quyết định đến độ chính xác của dự báo do những sai số ban đầu có thể sẽ bị khuếch đại lên theo cách mà người ta vẫn gọi là hiệu ứng cánh bướm (butterfly effect).

Đồng hóa dữ liệu là một vấn đề phức tạp khác mà các nhà nghiên cứu Việt Nam đang tính đến với mục tiêu “giải quyết được trong vòng 5 năm tới”, TS. Mai Văn Khiêm, Giám đốc Trung tâm, từng cho biết như vậy vào năm 2019 khi đề cập đến những yếu tố quan trọng để có thể đưa ra những thông số dự báo chính xác và cụ thể hơn.

Do đó, những thông tin trước mắt mà ông Vũ Đức Long cung cấp cho Hội đồng trong phiên họp vào ngày 19/6 vừa qua dựa trên mô hình của Mỹ và châu Âu vẫn còn ở mức độ khái quát, trong đó nhấn mạnh đến các thông tin quan trọng như “các hiện tượng thời tiết cực đoan có thể diễn ra”, “xu thế mưa là tháng 7 thiếu hụt 10 đến 25% lượng mưa so với trung bình nhiều năm, tháng 8 đến tháng 10 thì thì xấp xỉ trung bình nhiều năm, tháng 9 có mưa nhưng tập trung ở vùng Đông Bắc chứ không phải vùng Tây Bắc”. Dựa trên các số liệu phân tích, Trung tâm nhận định, các hồ đều thiếu hụt nước so với trung bình nhiều năm, trong đó Lai Châu là thiếu hụt trầm trọng nhất với 40%, Sơn La 25%... Tuy nhiên, ông chỉ ra một quy luật mà Hội đồng cần chú ý chuẩn bị phòng ngừa “sau các năm hạn hán trên toàn quốc nói chung, thì sẽ đến năm có lũ lớn, ví dụ năm 1994 có đợt hạn, sau đó hạ lưu sông hồng có đợt lũ lớn, năm 1997 hạn hán, kéo dài đến đầu năm 1998 và cuối năm là lũ lớn. Gần đây nhất là năm 2015-2016, ngay cuối năm 2016 mưa lớn trên khu vực Bắc và Trung bộ”.
 

Để hướng Bộ TN&MT cũng như các cơ quan chức năng của bộ đến những giải pháp khả thi, có thể hỗ trợ các nhà máy thủy điện sẵn sàng ứng phó mùa lũ mà vẫn có thể tích nước trong ngưỡng an toàn, Hội đồng đã đề xuất một số giải pháp với Bộ: xem xét triển khai hệ thống quan trắc mưa tự động, hướng dẫn việc xây dựng các trạm khí tượng thủy văn chuyên dùng trên lưu vực sông Đà để nâng cao chất lượng dự báo, hỗ trợ ra quyết định trong quá trình quản lý vận hành; xây dựng các phương án dự báo lũ lớn trong điều kiện không có đầy đủ thông tin về chế độ vận hành của các hồ chứa Trung Quốc; tiếp tục nghiên cứu, ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Hồng phù hợp với nhau cầu và điều kiện dự báo khí tượng thủy văn thực tế, cần chú ý bổ sung các điều khoản về vận hành khi xảy ra tình huống bất thường trong thời kỳ tích nước cuối mùa lũ.