Một bài viết rất hay. Dễ hiểu.
BÀI TOÁN NƯỚC VÀO HỒ BẰNG NƯỚC RA HỒ Lập luận này có đúng không: Nước vào hồ thủy điện bao nhiêu thì họ xả ra bằng đúng bấy nhiêu. Do vậy, dù có thủy điện hay không có thủy điện thì lưu lượng lũ...
www.facebook.com
BÀI TOÁN NƯỚC VÀO HỒ BẰNG NƯỚC RA HỒ
Lập luận này có đúng không: Nước vào hồ thủy điện bao nhiêu thì họ xả ra bằng đúng bấy nhiêu. Do vậy, dù có thủy điện hay không có thủy điện thì lưu lượng lũ chảy về hạ lưu là như nhau. Dẫn tới kết luận: thủy điện chỉ làm giảm lũ chứ không làm tăng lũ. ???
Chúng ta cùng nhau giải bài toán này.
Để tính toán chính xác thì phải dùng đạo hàm, tích phân, vi phân cùng các mô hình tính toán trên máy tính.
Ở đây, tôi đưa về bài toán lớp 5 cho dễ hiểu, nó không định lượng chính xác kết quả, nhưng nó định tính cho ta thấy nguy hiểm nằm ở đâu.
Tôi lấy bản đồ hồ thủy điện Thác Bà để minh họa. Lưu ý rằng tôi chọn hồ to để dễ làm rõ ý, chứ không phải thủy điện Thác Bà thiết kế hay vận hành sai nghen. Nó được thiết kế và vận hành rất chuẩn để giảm lũ hạ du.
Các thông số giả định mà tôi đưa ra không phải là thông số thực của thủy điện Thác Bà. Tôi chỉ mượn cái hình hồ thủy điện để làm mẫu cho bài toán.
Các bạn xem hình: Phần tô đỏ là vị trí đập thủy điện xả nước. Các mũi tên màu tím là các sông suối đổ vào lòng hồ.
- Chiều dài của hồ là 50km. Giả định có 5 suối chảy vào hồ với khoảng cách từ suối đến vị trí đập thủy điện lần lượt là 10km, 20km, 30km, 40km, 50 km
- Giả định cả lưu vực hồ xuất hiện mưa lớn 100mm/h kéo dài 5 giờ liên tục, làm cho lưu lượng mỗi suối tăng thêm 300 m3/s
- Giả định vận tốc nước chảy gần bằng vận tốc xe đạp, là 10 km/h.
1. XÉT KHI KHÔNG CÓ ĐẬP
- Trước mưa lớn, lưu lượng tại vị trí đập là Q
- Sau 1h, nước mưa tăng thêm từ suối cách 10km về tới nơi, lưu lượng qua vị trí đập là Q+300 (m3/s)
- Sau 2h, nước mưa tăng thêm từ suối cách 10km và 20km về tới nơi, lưu lượng qua vị trí đập là Q+600 (m3/s)
- Sau 3h, nước mưa tăng thêm từ suối cách 10km, 20km, 30km về tới nơi, lưu lượng qua vị trí đập là Q+900 (m3/s)
- Sau 4h, nước mưa tăng thêm từ suối cách 10km, 20km, 30km, 40km về tới nơi, lưu lượng qua vị trí đập là Q+1200 (m3/s)
- Sau 5h, nước mưa tăng thêm từ suối cách 10km, 20km, 30km, 40km, 50km về tới nơi, lưu lượng qua vị trí đập là Q+1500 (m3/s)
Do vậy, nước sau vị trí dự định làm đập nó tăng lưu lượng một cách từ từ kéo dài trong 5 giờ.
2. XÉT KHI CÓ ĐẬP THỦY ĐIỆN
Ngay giờ đầu tiên, lưu lượng nước vào hồ tăng thêm 1.500m3/s và buộc phải xả ra ngay với lưu lượng Q+1.500 m3/s
Thấy rõ ràng chưa, đùng một phát lưu lượng xả tăng thêm 1500m3/s nó khác xa với nhích dần từ 300m3/s lên 1.500 m3/s trong 5h.
Ngoài ra, khi tích nước lên cao rồi xả thì nước có vận tốc ban đầu rất lớn, làm cho dòng chảy mạnh thêm.
Nước dâng lên từ từ trong 5h thì đủ thời gian dọn đồ bỏ nhảy. Nước lên ngay trong giờ đầu thì không kịp bỏ chạy.
Trong ví dụ này, nếu mưa chỉ kéo dài 3h thì lưu lượng không thể lên mức Q+1500m3/s khi không có đập, vì nước từ suối cách 40km, 50km chưa về tới nơi thì trời đã tạnh.
Nếu mưa kéo dài trên 5h, chẳng hạn mưa 10h liên tục thì quang cảnh ngập lũ hạ du với mực nước gần như nhau khi có đập và không có đập. Mực nước như nhau, đều ngập tới mái nhưng khác nhau ở chỗ một cảnh trên mái có người (không chạy kịp) và một cảnh trên mái không có người (đã chạy thoát lên chỗ cao).
3. NÂNG CẤP BÀI TOÁN LÊN CHUỖI HỒ BẬC THANG TRÊN CÙNG DÒNG SÔNG
Qua bài toán ở trên, ta thấy nếu trên cùng dòng sông có nhiều thủy điện nối tiếp nhau, mực nước đều nằm ở mực nước dâng bình thường (MNDBT), khi có mưa diện rộng thì cùng xả Q vào hồ = Q ra hồ thì hạ lưu nước lũ tăng nhanh hơn khi không có đập.
4. ĐIỀU CHỈNH GIẢM XẢ ĐỘT NGỘT BẰNG QUY TRÌNH VẬN HÀNH
Các thủy điện lớn ở miền Bắc được thiết kế và vận hành rất chuẩn để mục tiêu hàng đầu là giảm lũ cho Thủ đô.
Năm 1971 lũ lụt kinh hoàng ở miền Bắc, trận lũ với tần suất 250 năm mới có 1 lần làm vỡ đê sông Hồng, người chết la liệt. Lãnh đạo Liên Xô lập tức qua thị sát và vô cùng đau xót, quyết định giúp VN trị thủy con sông Đà để vĩnh viễn không bao giờ Hà Nội bị đau thương như vậy.
Các chuyên gia LX đã mất 6 năm để khảo sát địa chất, nghiên cứu địa hình để đưa ra phương án làm thủy điện. Mục tiêu chính của thiết kế là cắt lũ cho Hà Nội, sau đó mới là phát điện. Bởi vậy, từ khi có thủy điện Hòa Bình thì Hà Nội không còn vỡ đê sông Hồng.
Khi có mưa lớn, cho dù mực nước hồ ở MNDBT thì vẫn có thể đưa lên mực nước dâng thiết kế mà hồ vẫn đảm bảo an toàn gần như tuyệt đối. Điều đó giúp phân phối lượng xả tăng dần dần dù mưa lớn đột ngột.
Thiết kế chuẩn mực và quy trình vận hành nghiêm ngặt. Anh nào sơ sẩy gây nguy hiểm cho Thủ đô là các cụ bóp mũi liền
Những năm sau này, nhiều thủy điện nhỏ phát triển rầm rộ ở miền Trung, trong thiết kế chỉ chú trọng tích nước phát điện, không thiết kế thêm dung tích chứa nước cắt lũ, là hiểm họa.
Trên dòng sông Ba và các hợp lưu của nó có 12 thủy điện:
(1) Hồ Sông Ba Hạ
(2) Hồ Sông Hinh
(3) Hồ Krông H’Năng:
(4) Hồ Ayun Hạ:
(5) Hồ An Khê:
(6) Hồ Ka Nak
(7) Hồ Ia M’lá:
(
Hồ ĐăkSrông
(9) Hồ ĐăkSrông 2
(10) Hồ ĐăkSrông 2A:
(11) Hồ ĐăkSrông 3A
(12) Hồ ĐăkSrông 3B:
Hồ Sông Ba Hạ ở bậc thang cuối cùng, chỉ cách biển khoảng 40km, từ sau đập 5km trở đi là nhiều khu dân cư đông đúc trải dài tới biển.
Loại đập là đập đất.
Mực nước cao nhất trước lũ 103m
Mực nước thấp nhất trước lũ 102m
Mực nước dâng bình thường 105m
Mực nước chết 101m
Dung tích hữu ích từ mực nước chết đến mực nước dâng bình thường là 166 triệu m3.
Dung tích từ mực nước thấp nhất trước lũ (102m) đến MNDBT (105m) khoảng 130 triệu m3.
Với lưu lượng nước về hồ ngày 19/11 là 16.000 m3/s thì:
+ Sau 2 giờ tổng nước về hồ là
16.000 m3/s x 3600 s/h x 2h = 115 triệu m3
+ Sau 3 giờ tổng nước về hồ là
16.000 m3/s x 3600 s/h x 3h = 173 triệu m3
Tính toán ở trên cho thấy rằng nếu để mực nước ở mức thấp nhất trước lũ thì chỉ sau 2 giờ thì hồ đầy, buộc vào bao nhiêu xả ra bấy nhiêu. Thậm chí, để hồ ở mực nước chết thì hồ cũng đầy sau 3 giờ và xả với lưu lượng bằng nước vào hồ.
Do vậy, cần xem xét lại toàn bộ quy trình vận hành liên hồ, quy trình dự báo thủy văn, công khai mực nước hồ và lượng xả theo từng giờ lên website như cách Đà Nẵng làm.
Không thể cho rằng khi có hay không có thủy điện thì mức lũ cũng như nhau, để rồi không chỉnh sửa quy trình cho tốt lên.
Phải thay đổi quy trình theo hướng thủy điện tham gia cắt lũ cho hạ du nhiều hơn nữa.
