Hồ Đồng Nai 3 điều tiết dòng chảy bằng cách giữ lại một phần nước trong mùa mưa, khi sông dư nước, rồi nhả dần ra trong mùa khô, khi sông cạn. Nhờ vậy dòng chảy phía dưới đập đều hơn dòng sông tự nhiên: đỉnh lũ thấp hơn, mùa kiệt có nhiều nước hơn. Mặt hồ quanh Tà Đùng lên xuống chính là dấu vết của việc "gửi" nước từ mùa này sang mùa khác.
Mọi hồ chứa đều tuân theo một phép tính đơn giản: lượng nước trong hồ thay đổi bằng nước vào trừ nước ra. Cái khó nằm ở chỗ nước vào phụ thuộc mưa trên cả lưu vực, còn nước ra phụ thuộc nhu cầu điện, yêu cầu của hạ du và quy định an toàn. Bài này đi qua phép tính ấy, các giai đoạn trong năm thủy văn của hồ, và những yếu tố khiến năm nay khác năm trước.
Phương trình cân bằng nước, nói bằng lời
Các kỹ sư thủy văn viết cân bằng nước của hồ chứa dưới dạng: thay đổi dung tích bằng tổng nước chảy đến, cộng mưa rơi thẳng xuống mặt hồ, trừ bốc hơi từ mặt hồ, trừ nước qua tua bin, trừ nước xả qua tràn và cống, trừ thấm qua nền đập. Với một hồ lớn trên sông lớn, hai số hạng chiếm phần chính là nước chảy đến từ sông suối và nước qua tua bin. Mưa trên mặt hồ và bốc hơi nhỏ hơn nhiều, nhưng trong mùa khô dài, bốc hơi từ một mặt nước rộng cũng không phải con số bỏ qua được.
Cái hay của phép tính này là nó giải thích được hầu hết hiện tượng anh chị thấy bên hồ. Hồ dâng nhanh sau những đợt mưa lớn liên tiếp vì nước đến tăng vọt trong khi nước ra không đổi kịp. Hồ hạ đều trong mùa khô vì nước đến chỉ còn dòng kiệt nhỏ, trong khi nhà máy vẫn phát điện. Hồ đứng yên vài ngày giữa mùa mưa có thể là lúc nước đến vừa bằng nước ra. Không cần biết con số, chỉ cần nhớ hai vế vào – ra là đọc được mặt hồ.
Một năm thủy văn của hồ, chia theo giai đoạn
Năm thủy văn của lưu vực sông Đồng Nai thượng nguồn gắn với mùa mưa Tây Nguyên, thường từ khoảng tháng Năm tới tháng Mười hoặc Mười Một. Hình dung chung các giai đoạn của hồ như sau, với lưu ý mốc tháng chỉ là xu hướng:
| Giai đoạn | Nước vào so với nước ra | Mặt hồ | Mục tiêu vận hành chính |
|---|---|---|---|
| Đầu mùa mưa | Nước vào tăng dần, đất còn khô nên thấm nhiều, dòng chảy chưa mạnh | Còn thấp, bắt đầu nhích lên | Bắt đầu tích lại sau mùa khô |
| Giữa mùa mưa | Nước vào lớn, có những đợt lũ | Dâng theo từng đợt, có thể bị giới hạn bởi mực nước trước lũ | Giữ khoảng trống đón lũ, an toàn đập |
| Cuối mùa mưa | Nước vào còn khá, lũ giảm | Lên gần mực nước dâng bình thường | Tích đầy để chuẩn bị mùa khô |
| Mùa khô | Nước vào nhỏ, chủ yếu dòng kiệt từ rừng đầu nguồn | Hạ dần đều | Phát điện, cấp nước hạ du |
| Cuối mùa khô | Nước vào nhỏ nhất | Thấp nhất năm, có thể tiến gần mực nước chết năm hạn | Giữ đủ nước tới khi mưa trở lại |
Điểm đáng chú ý là độ trễ: mưa đầu mùa chưa làm hồ lên ngay, vì đất bazan khô sau nhiều tháng nắng hút rất nhiều nước trước khi sinh dòng chảy mặt. Phải sau vài tuần mưa, khi đất đã bão hoà, các suối mới đổ về mạnh và mặt hồ mới nhích lên thấy rõ.
Vì sao điều tiết lại cần thiết ở sông Đồng Nai
Dòng chảy tự nhiên của sông Đồng Nai thượng nguồn rất chênh lệch giữa hai mùa. Mùa mưa, nước dồn về thành lũ, phần lớn lượng nước của cả năm chảy qua trong vài tháng. Mùa khô, sông chỉ còn dòng kiệt, nhỏ hơn nhiều lần. Nếu không có hồ chứa, nhà máy thủy điện chỉ phát được mạnh trong mùa mưa và gần như nằm chờ trong mùa khô, đúng lúc nhu cầu điện cho sinh hoạt và sản xuất ở miền Nam thường cao.
Hạ du cũng cần nước đều. Các vùng tưới, các nhà máy nước và các hồ chứa bậc dưới, xa hơn cả là hồ Trị An, đều hưởng lợi khi mùa khô có thêm nước. Ngược lại, trong mùa lũ, giữ lại một phần nước ở thượng nguồn giúp giảm đỉnh lũ xuống phía dưới. Một hồ điều tiết lớn ở thượng lưu, như Đồng Nai 3, vì thế có tác dụng cho cả một chuỗi công trình và vùng dân cư, không chỉ cho riêng nhà máy của nó.
Cũng cần nói rõ mặt trái: dòng sông sau khi được điều tiết không còn nhịp lũ – cạn tự nhiên. Những loài cá và cây ven sông vốn dựa vào lũ để sinh sản, phát tán, nay gặp một con sông đều đều hơn. Lợi ích điều tiết và tác động sinh thái luôn đi cùng nhau, và cả hai đều cần được nhìn thẳng.
Điều tiết ngày đêm: nhịp nhỏ nằm trong nhịp lớn
Ngoài nhịp theo mùa, nhà máy thủy điện còn chạy theo nhịp trong ngày. Nhu cầu điện thường cao vào giờ cao điểm và thấp vào đêm khuya. Thủy điện có lợi thế khởi động và tăng giảm công suất nhanh, nên thường được huy động nhiều vào giờ cao điểm. Khi tua bin chạy mạnh, lượng nước ra khỏi hồ tăng; khi tua bin giảm, nước ra ít đi.
Với một hồ rộng như Đồng Nai 3, nhịp ngày đêm này gần như không thấy được trên mặt hồ ở Tà Đùng, vì lượng nước xả trong vài giờ là rất nhỏ so với dung tích hồ. Nó rõ hơn nhiều ở phía hạ lưu đập, nơi dòng sông có thể lên xuống trong ngày theo giờ chạy máy. Đây là một lý do khiến các quy định về an toàn vùng hạ du nhấn mạnh việc không ở lâu dưới lòng sông ngay sau đập, kể cả khi trời không mưa.
Những yếu tố làm năm nay khác năm trước
Tổng lượng mưa và cách mưa phân bố. Hai năm có tổng mưa giống nhau vẫn cho hồ khác nhau nếu một năm mưa dồn vài đợt lớn, năm kia mưa đều. Mưa dồn sinh nhiều dòng chảy mặt, hồ lên nhanh nhưng có thể phải xả bớt; mưa đều thấm nhiều hơn, nuôi dòng kiệt về sau.
Hiện tượng khí hậu quy mô lớn. Các năm chịu ảnh hưởng của El Niño thường gắn với mùa khô gay gắt hơn ở Tây Nguyên; La Niña thường gắn với mưa nhiều hơn. Đây là xu hướng thống kê được các cơ quan khí tượng nhắc đến, không phải quy luật năm nào cũng đúng.
Nhu cầu hệ thống điện. Khi hệ thống điện thiếu nguồn, các nhà máy thủy điện có thể được huy động nhiều hơn, làm hồ hạ nhanh hơn dự kiến. Quyết định này do cơ quan điều độ hệ thống điện đưa ra, cân nhắc cùng các ràng buộc của quy trình vận hành.
Yêu cầu hạ du và các hồ khác. Quy trình vận hành liên hồ chứa đặt nhiệm vụ cho từng hồ trong mùa khô, như bảo đảm lưu lượng tối thiểu. Năm hạn, các ràng buộc này chặt hơn và có thể đòi hỏi hồ thượng nguồn nhả thêm nước.
Thay đổi trên lưu vực. Rừng đầu nguồn giảm làm dòng chảy mùa lũ dữ hơn và dòng kiệt yếu hơn. Các công trình lấy nước, chuyển nước ở thượng nguồn cũng làm thay đổi lượng nước về hồ.
Những gì người ở ven hồ có thể tự quan sát
Không cần số liệu chính thức, người sống quanh Tà Đùng vẫn có thể theo dõi nhịp hồ bằng vài cách mộc mạc. Cắm một cọc gỗ có vạch ở bờ thoải, ghi lại vị trí mép nước mỗi tuần, sau một năm sẽ có đường cong lên xuống của riêng mình. Đối chiếu với nhật ký mưa tại nhà, anh chị sẽ thấy rõ độ trễ giữa mưa và mặt hồ, và thấy năm nào hồ lên sớm, năm nào lên muộn.
Những quan sát như vậy không thay được trạm đo, nhưng giúp hiểu cảnh quan mình đang sống. Chúng cũng có ích khi tính chuyện an toàn: biết được mặt hồ có thể lên bao nhiêu sau một tuần mưa dầm, người ta sẽ không để thuyền, lưới hay vật dụng sát mép nước cuối mùa khô. Phần cơ chế hiểm hoạ, như sóng gió trên hồ rộng hay nước dâng ở cửa suối, được bàn kỹ trong chuyên mục An toàn trước thiên nhiên.
Thời gian lưu nước: một giọt nước ở lại hồ bao lâu
Một khái niệm hữu ích để hiểu tính cách của hồ là thời gian lưu nước, tính gần đúng bằng dung tích hồ chia cho lưu lượng chảy qua. Nó cho biết trung bình một giọt nước từ lúc vào hồ tới lúc rời hồ mất bao lâu. Hồ nhỏ trên sông lớn có thời gian lưu chỉ vài ngày: nước vào rồi ra rất nhanh, hồ gần như một đoạn sông chảy chậm. Hồ lớn có thời gian lưu hàng tháng: nước đứng lâu trong hồ, kịp phân tầng nhiệt, kịp lắng bùn, kịp nuôi tảo.
Hồ Đồng Nai 3, với dung tích lớn so với dòng chảy của sông đoạn này, thuộc nhóm có thời gian lưu dài; chưa có con số công bố để nêu cụ thể. Điều quan trọng là thời gian lưu không đồng đều trong hồ. Nước ở dòng chính, theo thung lũng sông cũ, đi nhanh hơn; nước trong các vịnh nhánh xa dòng chính, như nhiều vịnh quanh Tà Đùng, có thể đứng gần như yên trong nhiều tuần. Đó là lý do chất lượng nước, độ trong, màu nước giữa các vịnh có thể khác nhau rõ rệt dù cùng một hồ. Khía cạnh sinh thái của hiện tượng này được bàn trong chuyên mục Sinh thái nước và cá hồ.
Giới hạn của điều tiết
Hồ điều tiết không xoá được lũ hay hạn. Một trận lũ cực lớn có thể đổ về lượng nước vượt dung tích phòng lũ; khi đó hồ buộc phải xả qua tràn để bảo đảm an toàn đập, và lượng xả có thể lớn. Một chuỗi năm hạn có thể làm hồ chạm mực nước chết, khi ấy hồ không còn nước để nhả thêm. Điều tiết chỉ làm mềm sự chênh lệch giữa các mùa, trong phạm vi dung tích mà hồ có.
Ngoài ra, điều tiết luôn là sự đánh đổi giữa nhiều mục tiêu. Giữ nước để phát điện mùa khô mâu thuẫn một phần với giữ khoảng trống đón lũ; xả nhiều cho hạ du thì hồ hạ nhanh hơn. Đó là lý do việc vận hành hồ lớn trên một lưu vực có nhiều công trình không để từng nhà máy tự quyết, mà theo một quy trình chung do Nhà nước ban hành. Phần này được nói kỹ trong bài về bậc thang thủy điện và vận hành liên hồ chứa trên sông Đồng Nai.
Câu hỏi thường gặp
Hồ Đồng Nai 3 là hồ điều tiết năm hay điều tiết ngày?
Theo các tài liệu giới thiệu dự án, Đồng Nai 3 là hồ có dung tích điều tiết lớn trên dòng chính sông Đồng Nai, trữ nước theo mùa cho cả nhà máy của mình và các bậc dưới. Muốn biết phân loại chính xác theo hồ sơ thiết kế, nên tra tài liệu của chủ đầu tư hoặc quy trình vận hành.
Vì sao mưa đầu mùa mà hồ chưa lên?
Vì đất bazan sau mùa khô dài rất khô và hút nhiều nước. Mưa đầu mùa phần lớn thấm vào đất và thảm thực vật. Phải sau vài tuần, khi đất bão hoà, các suối mới chảy mạnh và lượng nước đến hồ mới tăng rõ.
Hồ có làm giảm lũ cho hạ du không?
Có tác dụng giảm lũ trong phạm vi dung tích dành cho việc đó, nhất là với những trận lũ vừa. Với lũ rất lớn, hồ có thể phải xả qua tràn để bảo đảm an toàn đập. Mức độ giảm lũ cụ thể phụ thuộc mực nước hồ lúc lũ về và quy trình vận hành liên hồ chứa.
Bốc hơi có làm hồ hạ đáng kể không?
Với hồ có mặt nước rộng, bốc hơi trong mùa khô là một lượng không nhỏ, nhưng thường vẫn ít hơn nhiều so với lượng nước qua tua bin. Mặt hồ hạ trong mùa khô chủ yếu là do nhà máy sử dụng nước, còn bốc hơi góp thêm một phần.
Ai quyết định nhà máy xả bao nhiêu nước?
Nhà máy vận hành theo quy trình đã được phê duyệt, kết hợp lệnh huy động của cơ quan điều độ hệ thống điện. Trong mùa lũ và mùa cạn, các yêu cầu của quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực được đặt lên trên, với sự giám sát của cơ quan quản lý nhà nước.
Rừng đầu nguồn ảnh hưởng gì đến hồ?
Rừng giữ nước mưa, làm dòng chảy mùa lũ chậm lại và nuôi dòng kiệt mùa khô. Rừng suy giảm thì lũ về nhanh và đục hơn, dòng kiệt yếu hơn, bồi lắng tăng. Vì thế rừng trên lưu vực, trong đó có rừng của Vườn quốc gia Tà Đùng, có ý nghĩa thủy văn trực tiếp với hồ.