Hồ chứa Bản Vẽ là hồ chứa lớn nhất được xây dựng trên thượng nguồn sông Lam. Đây là hồ chứa quan trọng với nhiều mục tiêu khác nhau: cắt giảm lũ, phát điện, cung cấp nguồn nước và đẩy mặn trong mùa cạn. Bài báo này trình bày việc áp dụng bộ mô hình MIKE (MIKE NAM, MIKE 11 và MIKE 21) để đánh giá tác động của hồ chứa Bản Vẽ tới ngập lụt hạ lưu du lưu vực sông Lam (sông Cả). Nghiên cứu đã sử dụng công cụ mô phỏng ngập lụt trên sông Lam đã được công bố tại Tạp chí Khí tượng Thủy văn [1] để: (a) Hoàn nguyên trận lũ lịch sử tháng 9/1978; (b) xây dựng kịch bản xả lũ của hồ chứa Bản Vẽ và tính toán ở hạ du lưu vực sông Lam.

Ngày 13 tháng 11 năm 2019, Thủ tướng quyết định ban hành Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Cả [2]. Một loạt hồ chứa được đưa vào Quy trình: trên dòng chính sông Cả gồm: Bản Vẽ, Nậm Nơn, Khe Bố, Chi Khê; trên sông Nậm Mô: Nậm Mô, Bản Ang; trên sông Hiếu gồm: Nhạn Hạc A, Châu Thắng, Bản Mồng; trên sông Ngàn Sâu gồm: Hố Hô, Ngàn Trươi.

Trong những năm gần đây liên tục xảy ra các trận lũ gây ngập lụt hạ du sông Cả, đặc biệt năm 2002, 2007, 2010, 2013, 2018. Ngập lụt đã gây nhiều thiệt hại về người và của cho nhân dân. Đồng thời, hệ thống hồ chứa thủy điện ngày càng đóng một vai trò rất quan trọng đến việc kiểm soát ngập lụt ở hạ du lưu vực sông Lam. Nghiên cứu những ảnh hưởng đó để đưa ra các giải pháp hữu hiệu cho việc giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra là một yêu cầu cấp bách hiện nay.

Vì vậy, nghiên cứu đã sử dụng bộ mô hình MIKE mô phỏng ngập lụt cho hạ du sông Lam [1], hoàn nguyên trận lũ lịch sử tháng 9/1978; xây dựng các kịch bản xả lũ của hồ chứa Bản Vẽ, tính toán mức độ ngập lụt ở hạ du sông Lam khi xảy ra lũ lịch sử tương tự lũ tháng 9/1978 và các kịch bản xả lũ ở Bản Vẽ, đưa ra một số đánh giá tác động của hồ chứa Bản Vẽ đến khả năng ngập lụt ở hạ du sông Lam.

Tổng quan về sông Cả và hệ thống hồ chứa

Lưu vực sông Cả trải dài từ 18o15’50” đến 20o10’30” vĩ độ Bắc, từ 103o45’10” đến 105o15’20” kinh độ Đông. Phía Bắc giáp lưu vực sông Chu, phía Tây giáp lưu vực sông Mê Công, phía Nam giáp lưu vực sông Gianh và phía Đông giáp Biển Đông. Tổng diện tích lưu vực là 27.200 km2, phần diện tích ở Việt Nam là 17.730 km2, chiếm 65,2% diện tích lưu vực. Diện tích thuộc Lào là 9.470 km2 chiếm 34,8% diện tích lưu vực. Dòng chính sông Cả có chiều dài 531 km, trong đó 170 km chảy qua lãnh thổ Lào và qua địa phận Nghệ An – Hà Tĩnh là 361 km (Hình 1).

Hình 1. Bản đồ lưu vực sông Cả trên lãnh thổ Việt Nam

Các sông suối đổ vào dòng chính đều ngắn và dốc bắt nguồn từ vùng núi cao thuộc các tỉnh Xiêng Khoảng (Lào), Nghệ An, Hà Tĩnh. Tổng số có 44 sông nhánh cấp I. Những sông nhánh lớn của sông Cả là Nậm Mộ, Huổi Nguyên, sông Hiếu, sông Giăng và sông La.

Trên lưu vực sông Cả có rất nhiều hồ chứa, đập thủy điện kết hợp, trong đó có 11 hồ chứa được đưa vào Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Cả [2], nghiên cứu trước đây của tác giả chọn các hồ chứa sau để đưa vào tính toán gồm: Bản Ang (trên sông Nậm Mô), Bản Vẽ (sông Nậm Nơn), Bản Mồng (sông Hiếu), Hố Hô (sông Ngàn Sâu), Ngàn Trươi (sông Ngàn Trươi). Một số thông số của các hồ chứa trên sông Cả được lập tại bảng 1.

***Nghiên cứu này chỉ xem xét tác động của việc xả lũ của hồ chứa Bản Vẽ đến ngập lụt ở hạ du sông Lam.

Dữ liệu nghiên cứu

Tài liệu khí tượng thủy văn (KTTV): sử dụng dữ liệu thu được từ 30 trạm quan trắc khí tượng, trong đó có 8 trạm đo lưu lượng nước, 7 trạm đo mực nước, 15 trạm đo lượng mưa. Sử dụng dữ liệu thu thập trong 15 năm (2005 – 2018) với thời đoạn mưa là 6 giờ, số trận lũ trong 15 năm trên là 23 trận, trận lũ lớn nhất xuất hiện tháng 10/2010 với đỉnh lũ là 4,96 m (bổ sung địa điểm) và trận lũ lớn nhất xuất hiện tháng 09/2019 với đỉnh lũ là 2,09 m tại Chợ Tràng. Riêng số liệu dùng để mô phỏng dòng chảy tại Cốc Nà bằng mô hình MIKE NAM chưa có số liệu cập nhật, nên sử dụng dữ liệu trong giai đoạn 1961-1976.

Dữ liệu quan trắc tại Lào: Từ tháng 07/2019, Công ty thuỷ điện Bản Vẽ đã hợp tác với công ty WeatherPlus lắp đặt 12 trạm đo mưa tự động trên thượng nguồn thuộc địa bàn nước Lào. Cho đến nay, các trạm đo mưa này hoạt động tốt và cung cấp kịp thời số liệu cho công tác dự báo lượng dòng chảy về thuỷ điện. Đây là số liệu hết sức cần thiết cho việc tính toán dự báo khí tượng thuỷ văn cho hồ chứa, nhằm kéo dài thời gian dự kiến và nâng cao độ chính xác của bản tin dự báo dòng chảy.

Tài liệu địa hình là bản đồ DEM 1/10.000 do Dự án “Xây dựng xã hội thích ứng với thiên tai giai đoạn 2 – tỉnh Nghệ An” của tổ chức JICA cấp năm 2014; mặt cắt ngang trên các sông chính ở Nghệ An và Hà Tĩnh do Liên đoàn Khảo sát KTTV đo đạc năm 2001.

Tính toán ngập lụt vùng hạ du lưu vực sông Lam

Trạm khí tượng thuỷ văn Chợ Tràng nằm dưới ngã ba sông Lam và sông La, vì vậy nó khống chế toàn bộ lưu vực sông Lam. Nghiên cứu này lấy mực nước tại trạm Chợ Tràng làm cơ sở để đánh giá ngập lụt ở hạ du sông Lam. Các mức báo động lũ tại trạm Chợ Tràng được lập tại bảng 2. Cao trình đỉnh để tại trạm Chợ Tràng là 8.50m.

Hoàn nguyên lũ tháng 9/1978

Nghiên cứu này sử dụng bộ phần mềm MIKE (MIKE NAM, MIKE 11 và MIKE 21) để tính toán ngập lụt cho hệ thống sông Lam từ trạm thuỷ văn Dừa, Sơn Diệm, Hoà Duyệt về đến trạm Cửa Hội. Số liệu quan trắc lưu lượng tại trạm quan trắc khí tượng thuỷ văn Thác Muối, Hoà Quân và Trại Trụ và từ Weatherplus đã được khai thác triệt để và việc sử dụng bộ mô hình MIKE để chi tiết hoá địa hình ngập lụt đã nâng cao độ tin cậy của kết quả nghiên cứu. Mực nước lũ lớn nhất tại các trạm dọc triền sông Lam được lập tại bảng 4, kết quả ngập lụt lớn nhất được thể hiện ở hình 2.

Ngập lụt khi xảy ra lũ tương tự lũ tháng 9/1978 và xả lũ ở thuỷ điện Bản Vẽ

Nghiên cứu này sử dụng dữ liệu thu thập quá trình xả lũ thuỷ điện Bản Vẽ tại trận lũ tháng 9/2011 và thu phóng để đỉnh lũ đạt: 2500, 2700, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500 và 6000 m3/s. Kết quả tính toán mực nước lũ lớn nhất dọc sông Lam do xả lũ tại Bản Vẽ khi xảy ra lũ tháng 9/1978 được lập tại các bảng 5. Kết quả tính toán ngập lụt hạ du sông Lam được thể hiện tại các hình 3, 4 và 5.

Như vậy, khi nâng mức xả của thủy điện Bản Vẽ lên ΔQ=500 m3/s thì mực nước dọc sông Lam nâng lên khoảng 0.2-0.3m; Nếu xảy ra lũ tháng 9/1978 và thuỷ điện Bản Vẽ xả Q=4000 m3/s thì sẽ gây tràn đê tại Chợ Tràng. Nghiên cứu đã tính toán hoàn nguyên trận lũ lịch sử tháng 9/1978; xác định mức độ ngập lụt ở hạ du lưu vực sông Lam khi hồ chứa Bản Vẽ xả lũ, ứng với trận lũ tháng 9/1978. Kết quả của nghiên cứu có thể sử dụng trong công tác phòng nhẹ thiên tai và giảm nhẹ thiệt hại do ngập lụt gây ra ở hạ du lưu vực sông Lam.

Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu ngập lụt trên sông Hiếu, ngập lụt từ hạ lưu hồ chứa Bản Vẽ đến ngã ba cây Chanh vì đây là vùng sẽ chịu ảnh lớn của việc xả lũ tại hồ chứa Bản Vẽ và Bản Mồng; Cần tiếp nghiên cứu khi các hồ chứa trên hệ thống đều xả lũ; Bên cạnh đó, mở rộng đầu tư lắp đặt mạng lưới các trạm khí tượng thủy văn giúp quan trắc lượng mưa thông qua hợp tác với Weatherplus tại thượng nguồn sông Nậm Mô thuộc địa bàn nước Lào và trên toàn bộ lưu vực sông Cả để mạng lưới trạm KTTV bao phủ toàn bộ diện tích lưu vực sông Cả, đảm bảo tính đồng bộ, tạo điều kiện chủ động trong việc điều hành hoạt động hồ chứa thuỷ điện Bản Vẽ và nâng cao chất lượng dự báo lũ cho hệ thống sông Cả.

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Xuân Tiến, Nguyễn Thanh Sơn, Nguyễn Văn Linh (2020). “Áp dụng mô hình thủy văn, thủy lực mô phỏng ngập lụt hạ du sông Cả”. Tạp chí KTTV.
2. Quyết định số 1605 của Thủ tướng Chính phủ ban hành ngày 13 tháng 11 năm 2019 về Quy trình vận hành liên hồ chứa trên lưu vực sông Cả.
3. Dự thảo Quy định mực nước ứng với cấp báo động lũ. Bộ TNMT.
4. Trung tâm Thủy văn ứng dụng và Kỹ thuật môi trường thuộc Trường Đại học Thủy lợi đã thực hiện Dự án (2003). Khảo sát, điều tra, tính toán hoàn nguyên lũ 1978 với thực trạng sông Cả như hiện nay. Dự án tỉnh Nghệ An.
5. Weatherplus: Dữ liệu thủy văn thu thập từ các trạm quan trắc được tập hợp tại dulieu.tramthoitiet.vn.

Nhóm tác giả: Nguyễn Xuân Tiến¹, Nguyễn Văn Linh², Phan Thị Toàn¹, Phạm Trà My¹

¹Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ

²Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn quốc gia