CHUYÊN ĐỀ VẬN HÀNH HỒ CHỨA NƯỚC

HỘI ĐẬP LỚN VÀ PHÁT TRIỂN NGUỒN NƯỚC VIỆT NAM

VẬN HÀNH HỒ CHỨA

Lớp bồi dưỡng kiến thức quản lý an toàn đập


Vai trị của hồ chứa đối với an ninh nguồn
nước
• Tổng lượng dịng chảy mặt trên các sơng ngịi ở các quốc gia trên Thế giới là 55
Tm3 (55 triệu km3); tổng lượng nguồn nước mặt đang khai thác là 9 Tm3. Tổng
dung tích hồ chứa trên Thế giới là 7 Tm3 (số liệu năm 2007, trong đó 98% trữ
trong các hồ chứa lớn), tương đương 12,7%. Nếu chỉ tính dung tích hữu ích của
tất cả các hồ chứa (4 Tm3) thì chiếm 7,3%.
•

Trung Quốc với 98.460 hồ chứa với dung tích 900 tỷ m3 trên tổng lượng dịng
chảy năm là 2.800 tỷ m3, khả năng trữ của hồ chứa đạt 32%. Thổ Nhĩ Kỳ con số
này là 106% (do tính cả lượng nước giữ lại do băng tuyết trên núi). So với một số
nước, lượng nước trong hồ chứa của Việt Nam khá khiêm tốn, khoảng 8%.

•

Thời điểm năm 2020, tổng dung tích các hồ chứa ở Việt Nam là 70,5 tỷ m3 (bao
gồm cả các hồ chứa thuỷ điện) trên tổng lượng dòng chảy năm là 836 tỷ, như vậy
khả năng trữ nước hồ chứa của Việt Nam khoảng 8% dịng chảy tự nhiên. Nếu
khơng tính vùng ĐBSCL (nơi khơng có hồ chứa lớn) thì tỷ lệ trữ nước của hồ
chứa là 18%, bằng 104% nhu cầu nước ở các vùng có hồ chứa (về lý thuyết).

• Nếu tính lượng dịng chảy bình qn đầu người thì của Việt Nam khá lớn, lớn
hơn cả Mỹ và Trung Quốc (hình 2). Mặt khác, 90% lượng dịng chảy ở Việt Nam

tập trung vào mùa mưa, chỉ giữ lại được chưa đến 10% dịng chảy để sử dụng
cho mùa khơ.


Nguyên tắc trong vận hành hồ chứa

• Vận hành hồ chứa phải đảm bảo cơng trình thực hiện được các nhiệm vụ thiết kế của hồ (cấp nước tưới; phát
điện; kiểm sốt lũ; cải tạo mơi trường), nhưng phải đảm bảo an tồn cho cơng trình và khơng gây hậu quả cho
hạ du.
• Nguyên tắc chung để vận hành hồ chứa là cân bằng một cách khôn ngoan giữa nước vào hồ và ra khỏi hồ sao
cho mực nước hồ không được phép vượt mực nước lũ kiểm tra vào mùa lũ; không được thấp hơn mực nước
chết trong mùa kiệt. Ngoài ra, một yêu cầu quan trọng đối với hồ chứa là kiểm soát ngập về mùa lũ cho vùng
hạ du và tạo dịng chảy mơi trường về mùa khơ. Do dịng chảy vào hồ là yếu tố bất định, tuỳ thuộc nhiều vào
khách quan. Vì vậy, để vừa bảo đảm an toàn cho đập về mùa lũ, lại kiểm sốt lũ ở hạ du là mơt thách thức đối
với bất kỳ quốc gia nào.


MỘT SỐ KHÁI NIỆM
- Điều tiết ngày
- Điều tiết năm
- Điều tiết nhiều năm
- Đơn hồ
- Liên hồ

Nguyên tắc điều tiết hồ chứa có tràn tự do


Dòng chảy tối thiểu: Dòng chảy ở mức thấp
nhất cần thiết để duy trì dịng sơng hoặc đoạn

MỘT SỐ KHÁI NIỆM

sơng, bảo đảm sự phát triển bình thường của
hệ sinh thái thủy sinh và bảo đảm mức tối
thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng tài
nguyên nước của các đối tượng sử dụng nước
theo thứ tự ưu tiên đã được xác định trong
quy hoạch lưu vực sông. Hiện nay xác định
dịng

chảy

tối

thiểu

theo

Thơng

tư

64/2017/TT-BTNMT.

[1] : Đường phịng phá hoại
[2] : Đường hạn chế cấp nước
[3] : Đường phịng lũ
B: Vùng cấp nước bình thường
C: Vùng cấp nước gia tăng
D: Vùng xả lũ bình thường

E: Vùng xả lũ lớn

Ví dụ về Biểu đồ điều phối hồ chứa nước


KINH NGHIỆM VẬN HÀNH HỒ CHỨA Ở TRUNG QUỐC

Theo cách đánh giá của Trung
Quốc: Hồ chứa phải có Phần
cứng tốt, Phần mềm tốt và
Bảo trì tốt
A- Đập có phần cứng tốt:

1- Có cửa van để chủ động xả lũ

2- Có cửa xả cát để duy trì dung tích hồ

1- Đập tràn có cửa van;
2- Có cửa xả cát;
3- Có tràn sự cố;
4- Có đầy đủ hệ thống quan trắc, giám sát

3- Có tràn sự cố để xử lý khẩn cấp

4- Có thiết bị giám sát như trạm đo lượng mưa, trạm mực nước, video giám sát, v.v.


KINH NGHIỆM VẬN HÀNH HỒ CHỨA Ở TRUNG QUỐC
•B- Đập có phần mềm tốt
•1- Kế hoạch vận hành hồ chứa có được

chuẩn bị hay khơng?
•2- Cơ quan quản lý hồ chứa có tiến hành
diễn tập điều độ hồ chứa theo đúng
phương án vận hành điều độ hồ chứa
khơng?

Quy trình vận hành hồ/liên hồ phải được phê duyệt và công bố rộng rãi

•3- Nhân viên quản lý vận hành hồ chứa có
vận hành các cửa, thiết bị đóng mở, ...
theo đúng các quy định và hướng dẫn vận
hành liên quan khơng?
•4- Liệu người có trách nhiệm có thể mơ tả
bằng lời về thời gian và nội dung chính của
cuộc diễn tập hay không, v.v.

Flood control emergency response exercise


KINH NGHIỆM VẬN HÀNH HỒ CHỨA Ở TRUNG QUỐC
C- Đập được bảo trì tốt

Đập, tường chắn sóng, mái thượng
lưu ở tình trạng tốt

Cống lấy nước

Tràn xả lũ và thiết bị vận hành

Thiết bị phục vụ quản lý, vận

Flood control emergency response exercise
Thiết bị quan trắc lắp trên đập

Các biển báo, cảnh báo


KINH NGHIỆM NHẬT
BẢN
Quản lý an toàn đập được đánh giá qua các mặt: (1) Kiểm soát xả
nước (bao gồm kiểm sốt việc xả lũ bảo đảm an tồn cho đập và
kiểm sốt xả lũ bảo đảm an tồn cho hạ du); (2) Mỗi con đập có
QTVH bắt buộc phải tuân thủ nhằm đạt được mục đích thiết kế.
Những nội dung chính của QTVH phải bao gồm:
(i)Quy trình tích nước, cấp nước và xả lũ;
(ii)Quan trắc và xử lý số liệu quan trắc cơng trình;
(iii)Quan trắc KTTV chun dùng và bảo trì cơng trình;
(iv)Quy định cảnh báo dân cư vùng hạ du trước khi xả lũ;
(v)Quy định trách nhiệm của các bên liên quan trong quản lý an toàn
đập.

Luật Tài nguyên nước của Nhật quy định phải thành lập Hội đồng
những người sử dụng nước. Hội đồng bao gồm: cơ quan quản lý
nguồn nước và những hộ dùng nước vào mùa kiệt. Hội đồng sẽ
thuơng thảo với những người dùng nước về biện pháp sử dụng
nước tiết kiệm khi dự đoán nước đến sẽ bị thiếu hụt. Hội đồng
những người sử dụng nước xác định lượng nước cần tiết kiệm đối
với mỗi hộ sử dụng sao cho phù hợp với lượng nước hồ chứa có
được. Đây là một phần của hoạt động quản lý rủi ro thiên tai.

Về mùa lũ, Chủ đập cần cảnh báo cho cư dân và các cơ quan
vùng hạ lưu các thông tin sau:
-Xả tràn (1h trước khi xả); Theo kinh nghiệm của Nhật Bản, khi
mưa khu vực hồ chứa trên 30mm/giờ và trên 80mm/ngày, tổ
chức khai thác hồ chứa phải đặt trong tình trạng báo động 1.
-Khi tăng mức xả so với thông thường làm mực nước hạ lưu tăng
đột ngột (1h trước khi xả). Trong phương pháp nhất tỷ nhất
lượng (Hình 6d) lưu lượng xả lũ tăng dần theo một góc nhỏ hơn
góc dốc của đường cong q trình lũ vào hồ. Góc dốc này được
tính tốn cho từng hồ dựa trên phân tích mặt cắt ở các điểm
chuẩn tại hạ lưu của hồ sao cho trong q trình xả lũ ban đầu
mực nước khơng dâng đột ngột hơn 30 đến 50 cm trong vòng 30
phút tùy vào điều kiện cụ thể. Điều này đảm bảo cho một đứa
trẻ đang lội trong lịng sơng kịp thốt lên bờ trước khi nước
ngập tới đầu mình hay các tàu thuyền, cầu phao, ngầm tràn cơng
trình trên sơng không bị ảnh hưởng tiêu cực trước khi con người
nhận ra nguy hiểm của tác động xả lũ để kịp lánh nạn. Khi lũ đạt
đỉnh lưu lượng xả sẽ là hằng số để cắt giảm lượng nước về hạ du
phòng chống ngập lụt.
-Khi xả lũ khẩn cấp (1h trước khi xả) chủ đập cần thông báo cho
cư dân và các cơ quan vùng hạ du bằng các biện pháp phù hợp.
Với cư dân bằng loa, còi. Với cơ quan bằng văn bản (qua
facimile, email). Gần đây cịn sử dụng thơng báo/cảnh báo trên
điện thoại di động.


Thành tựu trong vận hành hồ chứa ở Việt Nam
Cấp nước
Hiện nay cả nước có 6.750 hồ chứa thủy lợi với tổng dung tích trữ

Cắt giảm lũ:
Với 11 liên hồ chứa lớn (với tổng dung tích khoảng 53 tỷ
m3) gồm: sông Hồng, Mã, Cả, Hương, Vu Gia-Thu Bồn, Trà

khoảng 14,5 tỷ m3 đã tạo nguồn nước tưới cho gần 1,1 triệu ha

Khúc, Kôn-Hà Thanh, Ba, Sê San, Srê Pốk và Đồng Nai,

đất nông nghiệp, cấp khoảng 1,5 tỷ m3 nước cho sinh hoạt, công

tổng cộng 129 hồ chứa thủy điện, thủy lợi lớn nhỏ tham

nghiệp, giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành nông

gia điều tiết, vận hành để cắt giảm lũ và cấp nước mùa

nghiệp và của nền kinh tế.

khô.

- Về mùa khô, tổng lượng nước mà các hồ chứa thuỷ điện xả
xuống hạ du 11 lưu vực sông lớn trong mùa cạn khoảng 53 tỷ m3,
riêng khu vực Miền trung và Tây nguyên các hồ đã xả xuống hạ du
khoảng 15,4 tỷ m3. Các hồ chứa trên bậc thang sông Đà hàng năm

Với lưu vực sơng Hồng-Thái Bình khả năng cắt giảm lũ có
chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 300 năm, giữ mực nước
sơng Hồng tại Hà Nội khơng vượt q cao trình 13,1m và
kiểm sốt 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

xả 5-7 tỷ m3 (thường là 3 đợt/năm) để cấp nước cho vụ Đông-

không vượt q cao trình 13,4m. Tổng dung tích phịng lũ

Xn[ Nguồn: Báo cáo Quy hoạch thiên tai và thuỷ lợi đến 2030 và

10 lưu vực sơng cịn lại là 3,9 tỷ m3, chiếm 22,2% tổng

tầm nhìn đến 2045, Viện Quy hoạch thuỷ lợi.] cho đồng bằng Sơng

dung tích hữu ích và có thể tối đa đạt 5 tỷ m3, chiếm 28%

Hồng.


Thách thức trong vận hành hồ chứa ở Việt Nam
1- Việc trong cùng một hệ thống sơng có nhiều hồ chứa do các chủ
sở hữu khác nhau quản lý (thuỷ lợi, thuỷ điện,…) nhưng khơng có
một phần mềm vận hành chung để phối hợp với nhau một cách
khoa học (ví dụ: hồ nào xả trước, hồ nào xả sau,….) đã gây khó khăn
lớn trong chỉ đạo phịng chống lũ.
2- QTVH liên hồ hiện đang là vấn đề có nhiều ý kiến. Hiện nay các
quy trình vận hành liên hồ chứa ở Việt Nam đều dựa vào mực nước
ở điểm chuẩn (thường là vị trí các trạm quan trắc thủy văn ở hạ du)
để quyết định ra phương thức điều tiết ở các hồ trên thượng lưu.
3- Việc quyết định cắt và giảm lưu lượng lũ ở từng hồ trong từng
giai đoạn vận hành cũng trở nên phức tạp, không nhất quán và phụ
thuộc vào từng trường hợp, độ lớn của từng cơn lũ vì thế khơng dễ
chuẩn hóa được phương pháp vận hành.

4- Biến đổi khí hậu và thiên tai
Vài năm gần đây, tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu gây
thiên tai liên tục ở nước ta. Lũ lớn đã xảy ra ở miền Trung
vào các năm 2015, 2016, 2017 và năm 2020 gây nhiều khó
khăn cho việc vận hành hồ chứa, trước nguy cơ mất an toàn
đập đã phải xả lũ bất thường, dư luận đánh giá không đúng
về hiệu quả của hồ chứa.
5- Quan trắc và dự báo
Năng lực dự báo mưa và dịng chảy đóng vai trị quan trọng
trong cơng 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 tốn được lưu lượng dịng chảy về hồ trong
tương lai thơng qua các mơ hình mưa rào-dịng chảy. Quy
mơ cơn lũ, như tổng lượng và đỉnh lũ, sẽ được biết trước để
quyết định vận hành hạ mực nước hồ phòng lũ.


Thách thức trong vận hành hồ chứa ở Việt Nam
6- Cơng cụ tính tốn hỗ trợ vận hành
Hiện nay đa số các hồ đập lớn, hệ thống liên hồ chưa có cơng cụ
phần mềm tính tốn chun dụng để vận hành theo yêu cầu của qui
trình. Hầu hết các đơn vị vận hành hồ đập bằng những cơng cụ tính
tốn đơn giản dạng bảng tính (do tư vấn hoặc đơn vị tự lập ra).
Để vận hành hồ chứa, đặc biệt là hệ thống liên hồ chứa ở Việt Nam,
cần có những công cụ và hệ thống kỹ thuật để vận hành theo u
cầu của quy trình. Sau khi có thơng tin về thời tiết như lượng mưa
cần xử lý các thơng tin này bằng các mơ hình tốn để tính tốn dự
báo lưu lượng về hồ.
Việc khơng có cơng cụ để vận hành hiệu quả, an toàn đã khiến nhiều

chủ hồ vận hành theo cách "lái mù" tức là chỉ có duy nhất thơng tin
mực nước trong vận hành lũ và đây là nguyên nhân rủi ro rất lớn
trong vận hành hồ đập khiến nhiều sự cố đã xảy ra

7- Nhân lực chất lượng cao hỗ trợ vận hành
Ở các nước, tại các Ban QL lưu vực sơng có cơ quan
chun mơn hỗ trợ các chủ đập tính tốn các kịch bản
vận hành.
Ở Việt Nam chưa có quy định pháp luật về sự tham gia
của các Viện Trường trong việc hỗ trợ vận hành hồ
chứa, liên hồ chứa. Mặc dù việc đó đã triển khai trong
thực tế.


TÍNH DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ


TÍNH DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ
Ngun lý tính tốn: Ngun lý tính tốn khơi phục lưu lượng đến hồ chứa trong giai đoạn vận hành
cũng vẫn dựa vào các phương trình cân bằng nước và sử dụng các quan hệ địa hình lịng hồ Z~V, Z~F và
quan hệ mực nước ~ lưu lượng (Z~Q) hạ lưu đập.
Phương pháp tính tốn: Dựa trên phương trình cân bằng nước có thể tính tốn xác định được quá trình
lưu lượng đến hồ theo tài liệu quan trắc mực nước hồ và tài liệu quan trắc lưu lượng nước ra khỏi hồ
chứa. Các bước tính tốn có thể tham khảo ở TCVN 10778:2015- Hồ chứa nước- Xác định các mực nước
đặc trưng.


TÍNH DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ

(I1) Lượng mưa trong lưu vực hồ chứa (đo đạc);

(I2) Nước ngoại lai vào hồ chứa (đo đạc-nếu cần thiết);
(I3) Lượng nước ngấm dưới đất cấp cho hồ chứa (đại lượng khó
xác định- cần tìm)
(O1) Bốc hơi mặt nước hồ chứa (chuyển đổi từ chỉ số bốc hơi
trong chậu sang bốc hơi mặt nước);
(O2) Tổn thất do ngấm lịng hồ và thấm qua đập (có thể bỏ qua).
(O3) Tổn thất do rò rỉ qua cống lấy nước (có thể bỏ qua nếu nhỏ)

(O4) Lượng nước lấy ra khỏi hồ qua cống (đo đạc hoặc lấy theo
biểu đồ cấp nước)
(O5) Lượng nước chảy qua tràn (đo đạc mực nước trên tràn và
tính theo cơng thức đập tràn)
(±ΔV): Dung tích hồ chứa thay đổi trong một thời đoạn (ΔT ). V): Dung tích hồ chứa thay đổi trong một thời đoạn (ΔT ). ): Dung tích hồ chứa thay đổi trong một thời đoạn (ΔV): Dung tích hồ chứa thay đổi trong một thời đoạn (ΔT ). T ).
Dấu (+) nghĩa là nước đến lớn hơn nước đi, MN hồ dâng cao.
Gía trị này có được thơng qua quan trắc mực nước hồ và tra
trên quan hệ V): Dung tích hồ chứa thay đổi trong một thời đoạn (ΔT ). ~ Z.


ƯỚC ĐỐN DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ BẰNG THỰC NGHIỆM

Lập quan hệ Z ~V~F

Ước đoán V ~ F theo lượng mưa năm

Ước đoán V ~ F theo lượng mưa thời
đoạn (5 hoặc 6, 7 tháng)


TÍNH TỐN DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ BẰNG MƠ HÌNH TỐN

Trong thời kỳ đầu (khoảng năm 1960-1975), các phương pháp dự báo mưa-dịng chảy chủ yếu dựa trên các phân tích
diễn biến lịch sử, đường cong lũy tích chu kỳ nguồn nước, phân tích xu thế.
Từ năm 1975, cơng tác dự báo đã có nhiều bước tiến mới, ứng dụng các kỹ thuật máy tính phát triển các phương trình
đơn lẻ phân tích thống kê các phương trình hồi quy tương quan dòng chảy với mưa và với các đặc trưng dòng chảy
theo thời gian….Trong giai đoạn này, Sử dụng một số phương pháp dự báo biến động dòng chảy như:
 Mơ hình thống kê đa biến,
 Mơ hình nhận dạng,
 Sử dụng hàm điều hịa,
 Phân tích chuỗi thời gian như mơ hình ARIMA,
 Mơ hình mạng thần kinh nhân tạo ANN…lập tương quan dòng chảy với dự báo dòng chảy tháng trong cả mùa
lũ và mùa cạn đã được sử dụng trên các lưu vực sông.
Từ năm 1990, các mơ hình tốn thủy văn mưa rào dịng chảy, mơ hình thủy lực được ứng dụng nhiều. Ban đầu, các mơ
hình này được sử dụng dự báo dịng chảy hạn ngắn sau đó phát triển dần thành các mơ hình dự báo hạn vừa 5-10
ngày và dự báo hạn tháng với đầu vào là các trường mưa dự báo hạn vừa và hạn dài.
Từ kết quả tính tốn trên mơ hình, tư vấn có trách nhiệm lập Biểu đồ điều phối nước hồ chứa.


TÍNH TỐN DỊNG CHẢY ĐẾN HỒ BẰNG MƠ HÌNH TỐN


VẬN HÀNH HỒ CHỨA THEO THƠI GIAN THỰC
Vận hành điều tiết hồ chứa theo thời gian thực là phương pháp vận hành
dựa trên khả năng quan trắc và tính tốn 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 sự kiện mưa lũ, tần suất quan trắc hay tính tốn 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 sốt lưu lượng xả ra khỏi hồ

chứa khơng gây ra lũ nhân tạo cho hạ du.
Đối vớicác 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


VẬN HÀNH HỒ CHỨA THEO THƠI GIAN THỰC

Năng lực dự báo mưa và dịng chảy đóng vai trị 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 tốn được
lưu lượng dịng chảy về hồ trong tương lai thơng qua các mơ hình mưa
rào-dịng chảy. Quy mơ 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 khơng bị xả phí nước nếu dự báo
khơng mưa trong lưu vực hồ chứa tức là khơng có lũ về hồ.