Sông Cả là con sông có vị trí đặc biệt quan trọng đối với nước ta, trải dài trên lãnh thổ của 2 quốc gia là Lào và Việt Nam. Ở Việt Nam lưu vực sông Cả nằm trên địa phận 3 tỉnh, với tổng diện tích toàn lưu vực là 27.200 km². Nằm trong vùng có tâm mưa tương đối lớn, tài nguyên nước sông Cả khá phong phú với tổng lượng bình quân năm khoảng 23,3 tỷ m³, góp phần quan trọng trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội các địa phương trên lưu vực. Nguồn nước sông Cả hiện đang được khai thác, sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Mặc dù, Sông Cả là con sông có nguồn nước dồi dào, nhưng hiện nay trong mùa cạn vẫn còn xảy ra hiện tượng thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt và các hoạt động kinh tế khác. Mùa lũ nhiều vùng còn chịu ngập lụt nghiêm trọng như vùng Bích Hào, Chín Nam, Phương Điền, Phương Mỹ... ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống và phát triển kinh tế của người dân địa phương vùng hạ du sông Cả.

Chính vì vậy, việc nghiên cứu phối hợp vận hành một cách hợp lý giữa các hồ chứa thủy lợi, thủy điện trên sông Cả để giải quyết bài toán thời tiết cực đoạn do tác động của biến đổi khí hậu, thiếu hụt nguồn nước và gia tăng nhu cầu sử dụng nước một cách có hiệu quả phục vụ phát triển kinh tế xã hội cho các địa phương trên lưu vực sông Cả. Đây được xem như một trong những giải pháp hữu hiệu để giải quyết bài toán hài hòa, tối ưu hóa lợi ích quản lý và sử dụng nguồn nước, trong bối cảnh nguồn nước đến ngày càng cạn kiệt trong mùa khô và thất thường theo chiều hướng cực đoạn trong mùa mưa.

Từ những phân tích trên, TS. Lương Ngọc Chung và nhóm nghiên cứu tại Viện quy hoạch thủy lợi - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đề xuất phương án phối hợp vận hành điều tiết nước hợp lý các hồ chứa thủy lợi, thủy điện trên lưu vực sông Cả phục vụ cấp nước và phòng chống lũ cho hạ du”.

Sau 30 tháng thực hiện, Đề tài đã hoàn thành đúng thời gian, đầy đủ về số lượng, đảm bảo chất lượng đối với tất cả các sản phẩm khoa học và công nghệ đã đăng ký trong hợp đồng. Từ kết quả nghiên cứu, Đề tài rút ra được những kết luận chính như sau:

1. Thông qua việc tính toán, phân tích về chế độ dòng chảy trên lưu vực sông Cả, có thể đánh giá đây là con sông có tổng lượng dòng chảy trung bình năm tương đối dồi dào, tuy nhiên phân bố không đều theo không gian và thời gian (mùa khô chỉ chiếm 25÷30% tổng lượng dòng chảy, còn lại là mùa mưa). Mặt khác, đã xác định được sự thay đổi chế độ dòng chảy ở hạ du sông Cả, trong đó nổi bật nhất là việc hạ thấp mực nước trong mùa cạn những năm gần đây, đặc biệt là từ năm 2010 đến nay. Dòng chảy bị hạ thấp tác động không nhỏ đến hoạt động của các công trình lấy nước dọc sông khu vực hạ du, ảnh hưởng lớn đến các ngành kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái ở khu vực nghiên cứu.

2. Đối với quy trình Vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Cả (tháng 12/2015) qua một thời gian vận hành đã bộc lộ những khó khăn, bất cập trong vận hành mùa lũ và mùa cạn. Hiện nay Chính phủ đã ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Cả năm 2019, đã có bổ sung, chỉnh sửa so với quy trình năm 2015. Đây là một trong những căn cứ để vận hành các hồ chứa trên lưu vực sông Cả và cũng là một cơ sở để Đề tài nghiên cứu đề xuất phương án phối hợp vận hành các hệ thống công trình trên sông một cách hợp lý đảm bảo nguồn nước cấp trong mùa khô và giảm ngập lụt trong mùa mưa lũ.

3. Trên cơ sở phân tích thực trạng các vấn đề trên lưu vực sông (hồ chứa, hạ thấp mực nước, nhu cầu dùng nước…), Đề tài đã xây dựng được các kịch bản sử dụng nước, kịch bản lũ có thể xảy ra trên lưu vực và sử dụng các mô hình thủy văn MIKE NAM để tính toán dòng chảy trên sông, tính toán cân bằng nước bằng mô hình MIKE BASIN, tính toán diễn biến dòng chảy và xâm nhập mặn trên sông bằng mô hình MIKE11, MIKE11-Ecolab… làm cơ sở cho nghiên cứu giải pháp vận hành hợp lý của các công trình trên sông.

4. Đối với bài toán vận hành trong mùa cạn: Đề tài đã nghiên cứu và xác định điểm khống chế về lưu lượng tại trạm thủy văn Dừa, điểm khống chế mực nước tại Nam Đàn để đảm bảo cho việc lấy nước của các công trình ở hạ du. Từ đó, xây dựng 5 kịch bản mực nước tại Nam Đàn, tương ứng là lưu lượng cần duy trì tại Dừa theo từng kịch bản. Dựa trên số liệu dòng chảy đến các hồ của 18 năm từ 2002÷2019, thông số kỹ thuật các hồ thủy lợi, thủy điện, 5 kịch bản, giá điện… Đề tài đã sử dụng ngôn ngữ GAMS để phân tích, tính toán khả năng điều tiết của các hồ thượng nguồn, bài toán lợi nhuận về phát điện của 5 kịch bản. Thông qua việc tính toán, việc xả nước từ các hồ thượng nguồn để duy trì mực nước ở hạ du (Nam Đàn) là +1,15m hay +0,83m là hoàn toàn không thực hiện được trong điều kiện hiện nay. Vì vậy, nghiên cứu đã lựa chọn kịch bản 5 là phương án vận hành các hồ chứa thượng sông Cả và duy trì mực nước hạ du: Duy trì MN tại Nam Đàn thời kỳ 4 là 0,6m, thời kỳ 5 là 0,7m; tương ứng lưu lượng cần phải xả của các hồ trong thời kỳ 4 và 5 lần lượt là: Hồ Bản Vẽ là 150m³/s và 162,9m³/s, Khe Bố 190,4m³/s và 219,1m³/s, Chi Khê 202,2m³/s và 235,3m³/s, hồ Bản Mồng 38,7m³/s và 39,3m³/s. Với kịch bản lựa chọn, các hồ thượng nguồn đủ khả năng đáp ứng được yêu cầu xả để MN ở hạ du cơ bản đảm bảo cho lấy nước và đẩy mặn, mặt khác đảm bảo hiệu quả kinh tế phát điện của các hồ.

5. Đối với bài toán vận hành các hồ chứa trong mùa lũ: Điểm khống chế được xác định tại một số vị trí quan trọng trên sông Cả từ Dừa và Linh Cảm đến cửa Hội. Trên cơ sở phân tích đặc điểm lũ, tổ hợp các trận lũ đã từng xảy ra trên sông Cả để xây dựng 6 kịch Bản và ứng dụng mô hình HEC-RESSIM để tính toán, phân tích từng kịch bản dựa trên khả năng cắt lũ của các hồ chứa thượng nguồn, khả năng chống lũ của các tuyến đê, các khu dân cư trong đê, ngoài đê, các quy định đã được phê duyệt… và lựa chọn được phương án phối hợp vận hành chống lũ củacác hồ chứa thượng nguồn sông Cả hiệu quả nhất.

- Với các trận lũ xảy ra từ 1/11 đến 30/11: Hồ Bản Vẽ xả với lưu lượng lớn nhất không vượt 2.820m³/s, hồ Bản Mồng xả lũ với lưu lượng lớn nhất 2.070m³/s, phối hợp với hồ Ngàn Trươi để giảm lũ cho hạ du.

- Với các trận lũ xảy ra từ 20/7 đến 31/10: Hồ Bản Vẽ xả với lưu lượng lớn nhất không vượt 2.820m³/s, hồ Bản Mồng xả lũ với lưu lượng lớn nhất 2.070m³/s, phối hợp với hồ Ngàn Trươi để giảm lũ cho hạ du.

6. Mức độ hạ thấp mực nước ở hạ du sông Cả hiện nay khá mạnh và vẫn chưa có chiều hướng chậm lại. Để duy trì được mực nước theo các kịch bản, ngoài giải pháp điều hòa nguồn nước từ các công trình hồ chứa thượng lưu, Đề tài đã đề xuất một số giải pháp công trình và phi công trình khác để hỗ trợ và chủ động nguồn nước cấp cho các ngành dùng nước ở hạ du.

Để đảm bảo sử dụng hiệu quả nguồn nước và giảm thiểu tác động của nguồn nước đến hoạt động kinh tế - xã hội và môi trường trên lưu vực sông Cả, Đề tài kiến nghị cần có sự phối hợp chặt chẽ, có trách nhiệm giữa các bộ/ngành sử dụng nước, đây là cách thức hợp lý nhất cho chức năng quản lý để “phối hợp vận hành điều tiết hồ chứa thuỷ lợi thuỷ điện trên sông Cả” trong điều kiện hiện nay. Tiếp tục nghiên cứu, đánh giá và dự báo nguyên nhân hạ thấp mực ở hạ du sông Cả và khảo sát địa hình lòng sông hàng năm tại một số điểm điển hình ở hạ du sông. Thực hiện quy hoạch lưu vực sông, đề xuất ban hành các chính sách, kiến nghị về các giải pháp bảo vệ môi trường nước, khai thác, sử dụng và phát triển tài nguyên nước, phòng, chống và giảm thiểu tác hại do nước gây ra trên lưu vực sông.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19520 /2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)