Trên dòng chính sông Đồng Nai, các nhà máy thủy điện được xếp nối tiếp nhau thành bậc thang, nước của bậc trên chảy xuống làm quay tua bin bậc dưới. Đồng Nai 3 là bậc có hồ chứa dung tích lớn, đóng vai trò trữ nước theo mùa, còn Đồng Nai 4 ngay phía dưới tận dụng chính lượng nước đã được điều tiết đó. Cả chuỗi vận hành theo quy trình liên hồ chứa do Thủ tướng Chính phủ ban hành cho lưu vực sông Đồng Nai.
Bài này nhìn hồ Tà Đùng từ góc thủy văn của cả dòng sông: vì sao người ta xây nhiều nhà máy nối tiếp thay vì một đập thật cao, vì sao trong chuỗi phải có một hồ "đầu đàn" có dung tích lớn, và quy trình liên hồ phân xử thế nào giữa phát điện, cắt lũ và cấp nước hạ du. Đời sống của các xã ven bậc thang, như Quảng Khê láng giềng, là một câu chuyện khác, không bàn ở đây.
Bậc thang thủy điện là gì
Năng lượng thủy điện đến từ việc nước rơi từ cao xuống thấp. Một dòng sông chảy từ cao nguyên xuống đồng bằng có tổng độ chênh rất lớn, nhưng không thể khai thác hết bằng một con đập duy nhất: đập cao quá thì kỹ thuật và chi phí không cho phép, hồ sẽ ngập một vùng quá rộng. Giải pháp phổ biến trên thế giới là chia độ chênh ấy thành nhiều bậc, mỗi bậc một công trình, nước ra khỏi nhà máy bậc trên đi tiếp vào hồ bậc dưới.
Mỗi bậc khai thác một đoạn cột nước. Có bậc dùng đập cao tạo hồ lớn; có bậc dùng đập thấp kèm đường hầm dẫn nước dài để "cắt tắt" một khúc sông uốn, lấy độ chênh mà không cần hồ rộng. Nhờ vậy, cùng một dòng nước được dùng nhiều lần trên đường từ thượng nguồn xuống. Sông Đồng Nai với đoạn thượng và trung lưu đổ dốc từ cao nguyên xuống là trường hợp điển hình để quy hoạch bậc thang.
Vị trí của Đồng Nai 3 trên dòng sông
Không đi vào thông số chi tiết của từng công trình, có thể hình dung các mắt xích chính quanh vùng Tà Đùng như sau:
- Các công trình bậc trên. Ở thượng nguồn, trên dòng chính và nhánh Đa Nhim có các hồ chứa và nhà máy thủy điện khác, trong đó một số chuyển nước sang lưu vực các tỉnh duyên hải.
- Đồng Nai 3. Hồ chứa lớn mà phần thượng hồ chính là vùng hồ Tà Đùng. Công suất lắp máy 180 MW, gồm hai tổ máy 90 MW, cả hai hòa lưới trong năm 2011 theo tin của ngành điện. Vai trò nổi bật của bậc này là trữ và điều tiết nước theo mùa.
- Đồng Nai 4. Bậc nằm ngay phía dưới, nhận nước đã qua Đồng Nai 3. Vì nước về đã được điều tiết, bậc này không cần một hồ trữ lớn mà vẫn phát điện đều được qua các mùa.
- Các bậc tiếp theo và hồ Trị An. Xuống thấp hơn có các nhà máy khác trên dòng chính và các nhánh, rồi tới hồ Trị An ở vùng Đông Nam Bộ, một hồ chứa lớn có nhiệm vụ quan trọng về phát điện, cấp nước và giảm lũ cho hạ du.
Danh sách đầy đủ các hồ chứa thuộc phạm vi điều chỉnh, kèm nhiệm vụ của từng hồ, được ghi trong quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Đồng Nai; anh chị cần số liệu chính xác nên tra văn bản hiện hành thay vì dựa vào bài viết tổng hợp.
Vì sao tuyến hồ nằm ở vùng Tà Đùng
Chọn chỗ đặt hồ chứa lớn là bài toán địa hình trước tiên. Kỹ sư cần một đoạn thung lũng mà phía hạ lưu thắt hẹp để đặt đập ngắn, phía thượng lưu mở rộng để chứa được nhiều nước với mỗi mét chiều cao đập. Nền đá tại tuyến đập phải đủ chắc, ít nứt nẻ, và vùng ngập phải chấp nhận được về dân cư, rừng và công trình.
Đoạn sông Đồng Nai chảy giữa cao nguyên Đắk Nông và cao nguyên Di Linh có đặc điểm phù hợp: sông đã khoét một thung lũng sâu hẳn xuống so với mặt cao nguyên hai bên, sườn dốc nhìn thấy rõ từ mọi điểm cao trong vùng, hai bên là vùng đồi chia cắt rộng có thể chứa nước. Khi đặt đập ở chỗ thung lũng thắt lại phía hạ lưu, nước dâng sẽ lan ngược lên vùng đồi rộng phía trên, chính là vùng Tà Đùng hôm nay. Cùng một chiều cao đập, hồ ở đây chứa được nhiều nước hơn hẳn so với đặt ở một hẻm hẹp đều. Các bài trong chuyên mục Địa hình và địa chất giải thích vì sao thung lũng này sâu và vì sao vùng đồi lại chia cắt như vậy.
Vì sao chuỗi bậc thang cần một hồ "đầu đàn"
Nếu mọi bậc trong chuỗi đều có hồ nhỏ, cả chuỗi sẽ chạy theo dòng sông tự nhiên: mùa mưa thừa nước phải xả bỏ qua tràn, mùa khô thiếu nước, các nhà máy cùng nằm chờ. Chỉ cần một hồ dung tích lớn ở phía trên, trữ nước mùa mưa và nhả ra mùa khô, toàn bộ các bậc phía dưới được hưởng dòng chảy đều hơn. Mỗi mét khối nước mà hồ trên giữ lại để nhả vào mùa khô sẽ chạy qua tua bin của nhiều nhà máy, tạo ra điện nhiều lần.
Theo các tài liệu giới thiệu dự án, Đồng Nai 3 được thiết kế để làm đúng việc ấy trong chuỗi trung lưu sông Đồng Nai. Đây là lý do mặt hồ ở Tà Đùng dao động mạnh theo mùa, trong khi hồ của một số bậc dưới gần như đứng yên: hồ trên "gánh" phần điều tiết cho cả chuỗi. Nói cách khác, vành đất đỏ lộ ra quanh Tà Đùng cuối mùa khô là phần nước đã được gửi xuống cho các bậc dưới và cho hạ du.
Quy trình vận hành liên hồ chứa: vì sao cần một luật chơi chung
Khi nhiều hồ cùng nằm trên một lưu vực, quyết định của hồ này ảnh hưởng ngay đến hồ khác. Một hồ phía trên xả lũ lớn đúng lúc hồ phía dưới đã đầy có thể dồn rủi ro xuống hạ du. Một hồ phía trên tích nước quá chặt trong mùa khô có thể làm bậc dưới và vùng tưới hạ du thiếu nước. Để tránh các xung đột đó, Nhà nước ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa cho từng lưu vực sông lớn, trong đó có lưu vực sông Đồng Nai, do Thủ tướng Chính phủ phê duyệt.
Quy trình này đặt ra các mốc mực nước theo thời kỳ trong năm, nguyên tắc vận hành giảm lũ trong mùa lũ, yêu cầu về lưu lượng và mực nước tối thiểu trong mùa cạn, trách nhiệm thông báo khi xả lũ, và thẩm quyền ra quyết định trong các tình huống khẩn cấp. Quy trình được rà soát, điều chỉnh theo thời gian khi có thêm công trình hoặc khi thực tế vận hành cho thấy cần thay đổi; vì vậy khi cần chi tiết, anh chị nên đọc bản hiện hành trên cổng thông tin của cơ quan nhà nước.
Những mục tiêu phải cân bằng trong vận hành
Vận hành một chuỗi hồ là bài toán nhiều mục tiêu. Bảng dưới đặt các mục tiêu chính cạnh xung đột tiêu biểu của chúng, theo nguyên lý chung của quản lý hồ chứa:
| Mục tiêu | Muốn hồ ở trạng thái nào | Xung đột với |
|---|---|---|
| An toàn đập và giảm lũ | Giữ khoảng trống trong mùa lũ, mực nước không quá cao | Phát điện mùa khô (muốn tích đầy sớm) |
| Phát điện | Giữ cột nước cao, nhiều nước trong hồ | Giảm lũ, cấp nước hạ du khi hạn |
| Cấp nước hạ du mùa cạn | Nhả nước đều trong mùa khô | Giữ nước cho phát điện cuối mùa khô |
| Môi trường hạ du | Duy trì dòng chảy tối thiểu, tránh dao động đột ngột | Chạy máy theo giờ cao điểm |
Không có lời giải tối ưu cho mọi mục tiêu cùng lúc. Quy trình liên hồ chứa là sự thoả hiệp đã được tính toán, đặt an toàn lên trước, rồi phân bổ phần còn lại. Hiểu điều này giúp đọc tin tức về hồ chứa một cách bình tĩnh hơn: hồ xả khi trời chưa mưa, hay không xả khi hạ du khô, thường có lý do nằm trong quy trình.
Xả lũ trong chuỗi bậc thang diễn ra thế nào
Khi lũ về lớn và mực nước hồ chạm các ngưỡng quy định, hồ phải xả qua cửa tràn. Trong chuỗi bậc thang, nước xả từ hồ trên đi xuống hồ dưới sau một khoảng thời gian truyền lũ, phụ thuộc khoảng cách và địa hình lòng sông. Hồ dưới phải tính đến lượng nước ấy cộng với lượng lũ từ lưu vực riêng của mình. Đó là lý do quy trình liên hồ yêu cầu các hồ trao đổi thông tin và thông báo trước khi xả, để bậc dưới và chính quyền hạ du chuẩn bị.
Pháp luật về an toàn đập, hồ chứa nước, mà văn bản chính lâu nay là Nghị định 114/2018/NĐ-CP về quản lý an toàn đập, hồ chứa nước (đang được soạn văn bản thay thế, nên cần đọc bản hiện hành), đặt trách nhiệm thông báo cho chính quyền và người dân vùng hạ du trước khi xả lũ. Với người ở vùng hồ Tà Đùng, tức là phía thượng lưu của đập Đồng Nai 3, xả lũ không làm mặt hồ dâng mà ngược lại giúp hạ mực nước; rủi ro của xả lũ nằm ở phía hạ lưu đập. Phần cơ chế hiểm hoạ cho người ở dưới đập được bàn trong chuyên mục An toàn trước thiên nhiên.
Hồ bậc thang thay đổi dòng sông như thế nào
Một dòng sông đã thành chuỗi hồ không còn là dòng sông cũ. Đoạn nằm trong lòng hồ thành nước tĩnh, sâu, phân tầng nhiệt. Đoạn giữa đập và nhà máy ở những bậc dùng đường hầm dẫn nước có thể bị giảm dòng chảy mạnh, nhất là mùa khô, vì nước đã đi tắt qua hầm; đây là lý do các quy định yêu cầu duy trì dòng chảy tối thiểu sau đập. Bùn cát bị giữ lại ở các hồ, nên đoạn sông phía dưới chuỗi nhận ít phù sa hơn. Cá di cư theo dòng sông gặp những bức tường không vượt qua được.
Những thay đổi đó là cái giá đi kèm lợi ích về điện, cấp nước và giảm lũ, và chúng là chủ đề nghiên cứu lâu dài của các nhà thủy văn, sinh thái học trên mọi hệ thống sông có thủy điện. Đối với hồ Tà Đùng, cách nhìn bậc thang giúp hiểu rằng hồ không đứng một mình: mực nước của nó, chất lượng nước của nó, và cả cá trong hồ đều chịu ảnh hưởng của những công trình ở xa hàng chục cây số phía trên và phía dưới.
Câu hỏi thường gặp
Thủy điện Đồng Nai 3 công suất bao nhiêu?
Công suất lắp máy của Đồng Nai 3 là 180 MW, gồm hai tổ máy, mỗi tổ 90 MW, theo thông tin của chủ đầu tư là Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Các thông số khác như cao trình, dung tích hồ hay sản lượng điện trung bình năm nên tra từ nguồn của chủ đầu tư hoặc cơ quan quản lý ngành điện để có số liệu chính thức.
Đồng Nai 3 và Đồng Nai 4 khác nhau thế nào?
Đồng Nai 3 có hồ chứa dung tích lớn, đảm nhận trữ nước theo mùa. Đồng Nai 4 nằm ngay phía dưới, nhận nước đã qua Đồng Nai 3 nên không cần hồ trữ lớn mà vẫn phát điện đều. Hai bậc bổ sung cho nhau trong chuỗi.
Quy trình vận hành liên hồ chứa do ai ban hành?
Quy trình vận hành liên hồ chứa trên các lưu vực sông lớn, trong đó có lưu vực sông Đồng Nai, do Thủ tướng Chính phủ ban hành theo đề nghị của bộ quản lý tài nguyên nước. Quy trình được sửa đổi, bổ sung theo thời gian nên cần tra bản hiện hành.
Xả lũ ở Đồng Nai 3 có làm ngập vùng hồ Tà Đùng không?
Không. Vùng hồ Tà Đùng nằm phía thượng lưu đập; khi hồ xả lũ, nước đi xuống hạ lưu và mặt hồ phía trên được giữ hoặc hạ xuống. Mặt hồ ở Tà Đùng dâng là do nước lũ từ thượng nguồn đổ về, không phải do xả lũ.
Vì sao không xây một con đập thật cao thay cho nhiều bậc?
Đập rất cao đòi hỏi kỹ thuật và chi phí lớn, rủi ro an toàn cao hơn, và hồ sẽ ngập một vùng rộng gấp nhiều lần. Chia thành nhiều bậc giúp khai thác cùng tổng độ chênh với diện tích ngập ít hơn, phù hợp địa hình thung lũng.
Hồ Trị An có liên quan gì đến hồ Tà Đùng?
Cả hai cùng nằm trên dòng chính sông Đồng Nai. Nước rời hồ Đồng Nai 3 đi qua các bậc phía dưới rồi về hồ Trị An. Việc Đồng Nai 3 trữ và nhả nước theo mùa ảnh hưởng đến dòng chảy về Trị An và được tính đến trong quy trình liên hồ chứa.