Từ nhiều năm nay, mỗi khi đến mùa mưa, người dân ở các vùng hạ du lại nơm nớp nỗi lo thủy điện xả lũ bất ngờ. Đằng sau những thiệt hại nặng nề cùng vô số tranh cãi về quy trình vận hành, các chuyên gia khí tượng thủy văn đã nhận thấy một bài toán nan giải lâu nay: thiếu thông tin dự báo phục vụ vận hành hồ chứa. “Thông tin khí tượng thủy văn rất quan trọng với các đơn vị vận hành hồ chứa”, ThS. Đặng Đình Đức, Trưởng phòng Nghiên cứu và Dịch vụ (CEFD), trường Đại học Khoa học Tự nhiên (ĐHQGHN), cho biết. Ở hạn dự báo ngắn (dưới 48h), thông tin dự báo sẽ giúp cho các hồ chứa vận hành đảm bảo an toàn công trình, góp phần giảm lũ, đảm bảo an toàn hạ du. Còn hạn dự báo dài (trên 10 ngày) sẽ giúp chủ hồ vận hành hiệu quả cấp nước/phát điện, lên kế hoạch phòng chống thiếu hụt nước.
Đây cũng là một trong những yêu cầu bắt buộc với các hồ chứa có cửa van điều tiết lũ. Với khoảng 7000 hồ chứa trải dài từ Bắc vào Nam, các hồ chứa thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam đã cung cấp hàng tỷ m3 nước phục vụ tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản, khai thác thủy điện và góp phần điều tiết lũ lụt. Để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong vận hành, theo Nghị định số 114/2018/NĐ-CP về Quản lý an toàn đập, hồ chứa nước, các hồ chứa (có cửa van điều tiết lũ) phải thực hiện các hoạt động về quan trắc (lượng mưa, mực nước thượng hạ lưu, mực nước tại đập tràn), tính toán (lưu lượng đến, lưu lượng xả), dự báo (lưu lượng đến hồ, khả năng gia tăng mực nước hồ chứa).
Khi quy trình vận hành liên hồ được thực hiện một cách nghiêm túc và hiệu quả, chúng ta sẽ có cơ hội có được quy trình vận hành thời gian thực – một giải pháp mới trong vận hành các hồ chứa dựa trên hệ thống hoàn chỉnh các phần mềm truyền tin, giải mã thông tin, thu thập số liệu, tính toán vận hành theo các phương án nhằm hỗ trợ ra quyết định kịp thời, chính xác và hiệu quả.
|
Tuy nhiên, không phải hồ chứa nào cũng tiếp cận được những thông tin này. Đặc biệt với các hồ chứa vừa và nhỏ, các bản tin dự báo từ Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn Quốc gia hoặc các đài khí tượng thủy văn khu vực thường không đáp ứng được nhu cầu chi tiết của từng hồ. Nếu xây dựng phương án dự báo riêng biệt cho từng hồ sẽ rất tốn thời gian, công sức và không đảm bảo tính sẵn sàng. Do vậy, hoạt động dự báo cho các hồ chứa hiện nay vẫn còn hạn chế. “Các đơn vị quản lý hồ chứa thủy điện lớn đã có hợp tác với các đơn vị dự báo để thực hiện hoạt động dự báo, cảnh báo, chủ yếu về lưu lượng đến hồ. Nhưng nhìn chung, con số trên vẫn còn rất ít”, ông Phạm Hoàng Hùng, Phó Vụ trưởng Vụ Quản lý dự báo, Tổng cục Khí tượng thủy văn, nhận xét.
Do vậy, những bản tin do hệ thống dự báo và cảnh báo khí tượng thủy văn phục vụ vận hành hồ chứa của CEFD được không ít chuyên gia trong ngành coi như “nắng hạn gặp mưa rào” với các đơn vị vận hành hồ chứa. Sau một năm vận hành, hệ thống đã áp dụng thành công cho tám lưu vực lớn ở Việt Nam, trong đó có bốn lưu vực đang được dự báo nghiệp vụ. Kết quả đánh giá dự báo nghiệp vụ cho thấy các bản tin có chất lượng với độ tin cậy cao, kịp thời, đảm bảo phục vụ trực tiếp cho vận hành các hồ chứa đa mục tiêu. “Trong buổi giới thiệu cách đây một năm, chúng tôi thấy hệ thống dự báo của CEFD rất nhiều tiềm năng, và quả thực sau một năm vận hành, kết quả đã đáp ứng được những kỳ vọng”, PGS.TS Nguyễn Kiên Dũng, nguyên Phó Giám đốc Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia, nhận xét trong hội nghị tổng kết công tác dự báo phục vụ vận hành hồ chứa thông minh do CEFD tổ chức vào ngày 16/5.
Thương mại hóa dịch vụ dự báoKhác với những bản tin dự báo thời tiết trên quy mô lớn mà chúng ta vẫn có được miễn phí hằng ngày, các hồ chứa thủy điện cần thông tin dự báo có chất lượng tốt hơn. Bởi hoạt động dự báo càng chính xác, càng chi tiết đến từng khu vực nhỏ trong thời hạn càng dài, các đơn vị vận hành hồ chứa sẽ có càng nhiều thời gian chuẩn bị, lên kế hoạch vận hành hồ chứa hiệu quả. Thông tin dự báo quan trọng nhất với các hồ chứa là lượng mưa - bài toán khó với cả Việt Nam và thế giới. “Dự báo mưa và bão là những bài toán khó bậc nhất của khí tượng khí hậu”, giáo sư Phan Văn Tân, Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, trường ĐHKHTN (ĐHQGHN), từng chia sẻ với Khoa học & Phát triển. Để có được thông tin dự báo, các nhà khoa học phải thu thập các dữ liệu khí tượng thủy văn rồi xử lý bằng các phương pháp phân tích và mô hình mô phỏng để đưa ra dự báo. Quá trình này vốn phức tạp, đòi hỏi phải có công cụ tốt và nhân lực giỏi.
Việc xây dựng năng lực để giải quyết bài toán dự báo không phải là chuyện “ngày một, ngày hai”. Xuất phát từ một đơn vị được hình thành trong lòng trường đại học có nền tảng nghiên cứu cơ bản về khí tượng thủy văn dày dặn bậc nhất Việt Nam, những nhà nghiên cứu ở CEFD hiểu rõ điều này hơn ai hết. Họ vẫn kiên trì đi từng bước nhỏ, từ việc quan trắc, sản xuất và vận hành các thiết bị đo đạc, tìm kiếm các nguồn đầu tư ở trong và ngoài nước, tăng cường hoạt động tính toán hiệu năng cao, tích hợp các công cụ, mô hình tiên tiến, ứng dụng công nghệ mới để từng bước nâng cao chất lượng các kết quả mô phỏng và dự báo, cảnh báo khí tượng thủy văn, hướng đến một mục tiêu lớn là “hình thành dịch vụ chuyên nghiệp trong lĩnh vực khí tượng thủy văn”, PGS.TS Trần Ngọc Anh, Giám đốc CEFD, cho biết.
Khởi đầu, CEFD đã thành lập một tổ tư vấn tính toán vận hành hồ vào năm 2017 để thực hiện nhiệm vụ tính toán các phương án và tư vấn điều hành liên hồ chứa thủy điện thuộc lưu vực sông Hồng trong mùa mưa lũ, phục vụ Ban chỉ đạo Trung ương về phòng chống thiên tai. Dù biết là lỗ về mặt tài chính song việc thực hiện những dự án như vậy đã giúp họ tích lũy kinh nghiệm, tăng cường năng lực giải quyết những bài toán thực tế, đồng thời khẳng định tên tuổi của mình. Đến năm 2019, CEFD đã được World Bank tài trợ hệ thống tính toán hiệu năng cao, cơ sở hạ tầng trang thiết bị, máy móc phục vụ các hoạt động dự báo, quan trắc thông qua dự ánFIRST (Bộ KH&CN). Nổi bật trong số đó là hệ thống máy tính hiệu năng cao có tổng năng lực tính toán khoảng 25 Teraflop, được xem là hệ thống mạnh nhất trong các đơn vị nghiên cứu về khí tượng thủy văn và biến đổi khí hậu (chỉ đứng sau hệ thống đã được World Bank đầu tư tại Tổng cục Khí tượng thủy văn).
Với những công cụ sẵn có trong tay, CEFD dần trở thành một trong những đơn vị mạnh nhất về dự báo khí tượng thủy văn. Tuy nhiên, từ dự báo trong mô phỏng nghiên cứu đến dự báo để cung cấp dịch vụ cho các đơn vị vận hành hồ chứa là câu chuyện hoàn toàn khác. “Bức tranh mô phỏng dù tốt bao nhiêu thì khi đưa ra dự báo nghiệp vụ cũng sẽ suy giảm về chất lượng”, ThS. Đặng Đình Đức nhận xét. Để tăng cường chất lượng dự báo, đội ngũ CEFD đã tìm nhiều cách bao gồm áp dụng những phương pháp tiên tiến như mô hình dự báo thời tiết số trị (mô hình nghiên cứu và dự báo thời tiết WRF), phương pháp phân tích hình thế Synop, các mô hình thủy văn (SWAT, WFLOW, NAM…), mô hình thủy động lực học (HEC-RAS, MARINE…) mô hình thống kê, công nghệ học máy, trí tuệ nhân tạo, các công nghệ đồng hóa dữ liệu kết hợp với các nguồn dữ liệu quan trắc vệ tinh và ảnh viễn thám.
Hiện nay, hệ thống đã áp dụng trên tám lưu vực lớn ở Việt Nam, gồm lưu vực sông Hồng, sông Cả, sông Trà Khúc, sông Vu Gia Thu Bồn, lưu vực sông Mê kông, lưu vực sông Mã, lưu vực sông Serepok, lưu vực sông Ba. “Trong số đó, có bốn lưu vực đang dự báo ở chế độ nghiệp vụ (cung cấp bản tin dự báo hằng ngày) là lưu vực sông Hồng, sông Cả, sông Trà Khúc, sông Vu Gia Thu Bồn, còn lại tuy chưa dự báo nghiệp vụ nhưng chúng tôi cũng đã chuẩn bị sẵn sàng các công cụ dự báo”, ThS. Đặng Đình Đức cho biết.
Những đánh giá tích cực trong quá trình triển khai đã chứng minh hiệu quả của hệ thống dự báo của CEFD. “Tôi thấy hệ thống này rất hay, và đội ngũ của CEFD thực sự vô cùng nỗ lực”, TS. Nguyễn Lan Châu, nguyên Phó Giám đốc Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Quốc gia nhận xét. Thậm chí, theo báo cáo đánh giá, “tôi thấy chất lượng dự báo của hệ thống cho các hồ chứa ở nhiều lưu vực như lưu vực sông Hồng, Huội Quảng, Bản Chát… trong thời hạn 24-48 tiếng đều cao hơn mức dự báo của Trung tâm Dự báo Khí tượng thủy văn Quốc gia”.