Dấu ấn Việt Nam trong thiết kế và thi công đập hiện đại
Thập niên 1980, khi đất nước còn bộn bề hậu chiến, nền kinh tế vừa thoát khỏi bao cấp, ngành thủy lợi Việt Nam đối mặt với câu hỏi lớn: tiếp tục phụ thuộc vào công nghệ ngoại nhập hay tự tìm con đường riêng?
Khi ấy, phần lớn đập lớn trong nước được thiết kế dựa trên mẫu ngoại, vừa tốn kém, vừa khó thích ứng với điều kiện địa chất, khí hậu phức tạp của Việt Nam, nơi nền đất yếu, mùa khô ngắn, mưa lũ dữ dội. Các kỹ sư Việt đã chọn con đường khó hơn nhưng bền vững hơn: làm chủ công nghệ, tự thiết kế, tự thi công, dùng chính vật liệu, trí tuệ và sáng tạo trong nước. Đó là bước ngoặt của một ngành kỹ thuật từng được ví như “nghề trị nước giữa thiên nhiên không hiền hòa”.
Cửa tràn của hồ chứa nước Đồng Mít được điều khiển bằng xi lanh thủy lực.
Xây đập không chỉ là đổ bê tông chặn dòng. Đó là sự kết hợp của địa chất, thủy văn, vật liệu, cơ khí, tự động hóa và cả… nghệ thuật của người kỹ sư. Một đập hiện đại phải vừa giữ nước an toàn, vừa chống thấm, vừa điều tiết dòng chảy, vừa bền bỉ trước gió mưa. Mọi sai số nhỏ đều có thể khiến đập rò rỉ hoặc sụt lún.
Trước đây, Việt Nam thường dùng công nghệ bê tông truyền thống: đổ từng khối, chờ khô rồi mới đổ lớp tiếp theo. Quá trình này kéo dài, tốn nhân công và rất dễ nứt khi thời tiết thay đổi. Vì thế, việc tiếp cận công nghệ bê tông đầm lăn (RCC) được xem là bước nhảy vọt. Loại bê tông này có độ ẩm thấp, được rải từng lớp dày rồi đầm chặt bằng lu rung, giống như nén chặt đất, nhờ đó rút ngắn tiến độ và giảm giá thành tới 25 - 30%.
Ở dự án Thủy điện Sơn La, khối lượng đầm lăn lên đến hơn 2 triệu m³ - một kỷ lục khu vực lúc bấy giờ. Các kỹ sư thủy lợi đã tự tính toán cấp phối, chế tạo máy đầm phù hợp với nền ẩm và khí hậu miền núi. Nhờ đó, tổ máy phát điện đầu tiên vận hành sớm hơn kế hoạch hàng tháng trời. Đó không chỉ là thành tích kỹ thuật mà còn là niềm tự hào về năng lực tự thi công - tự thiết kế của Việt Nam.
Từ thành công này, công nghệ RCC tiếp tục được nội địa hóa cho hàng loạt công trình khác như Định Bình, Đồng Mít, Nước Trong, Tân Mỹ... Đặc thù của đập thủy lợi là phải chống thấm tuyệt đối để giữ nước quanh năm. Vì lẽ đó, ngành thủy lợi đã cải tiến thêm bằng cách dùng tro bay của nhiệt điện Phả Lại, Nghi Sơn làm phụ gia giảm nhiệt, tránh nứt. Đồng thời vận hành đầm lăn 24/24 để tranh thủ mùa khô miền Trung trong vài tháng và tận dụng vật liệu tại chỗ để hạ giá thành.
Hệ thống thủy lợi Cái Lớn - Cái Bé.
Bên cạnh RCC, Việt Nam còn làm chủ công nghệ CFRD - đập đá đổ bê tông bản mặt. Loại đập này có thân chính bằng đá đổ, mặt thượng lưu được phủ tấm bê tông chống thấm. Ưu điểm của CFRD là linh hoạt, tận dụng vật liệu địa phương, thi công nhanh, ít tốn xi măng. Nhưng khó nhất là đảm bảo tấm bê tông không nứt khi giãn nở theo thời tiết.
Đó là cơ hội để tri thức Việt sáng tạo: pha thêm phụ gia polymer để tăng độ dẻo, kết hợp màng trượt PVC cho phép bê tông co giãn tự do. Giải pháp này lần đầu tiên được áp dụng tại hồ Nước Trong (Quảng Ngãi) rồi nhân rộng ra cả nước.
Kỷ nguyên vận hành số
Trước đây, hệ thống thủy lợi chủ yếu vận hành theo kinh nghiệm, khi nước lên thì mở cống, khi khô hạn thì bơm. Nhưng trong khoảng 20 năm trở lại đây, các viện nghiên cứu và trường đại học đã khiến câu chuyện đó thay đổi hoàn toàn bằng những mô hình toán học có thể “dự đoán hành vi” của nước.
Các mô hình thủy văn, thủy lực như MIKE, HEC-RAS, SWAT cùng các hệ thống GIS nội địa hóa cho phép mô phỏng đường đi của dòng chảy, tính toán mực nước, độ mặn hay cả nguy cơ hạn hán trong từng kịch bản khí hậu. Nói một cách dễ hiểu, các kỹ sư đã “dạy” máy tính hiểu ngôn ngữ của sông ngòi, để con người có thể đưa ra quyết định nhanh hơn, chính xác hơn.
Nhờ đó, cơ quan quản lý có thể mô phỏng lũ, tính toán xâm nhập mặn, tối ưu hóa vận hành hồ chứa theo thời gian thực. Hệ thống bản đồ số lưu vực sông được cập nhật liên tục. Trung tâm điều hành có thể dự báo lũ sớm 5 - 7 ngày, giúp người dân vùng hạ du biết trước để sơ tán, còn các hồ chứa biết khi nào nên giữ hay xả nước. Việt Nam, từ một quốc gia từng bị động trước thiên tai, giờ đã chủ động ứng phó bằng công nghệ.
Hệ thống SCADA tại hồ Dầu Tiếng.
Dấu mốc có lẽ là tiêu biểu nhất cho “kỷ nguyên vận hành số” là cụm công trình Cái Lớn - Cái Bé ở An Giang, nơi được ví như “trái tim điều tiết nước” của vùng Tây sông Hậu. Tổ hợp 11 cửa cống với tổng bề rộng thông nước 455m, âu thuyền rộng 15m, tất cả đều vận hành bằng xi lanh thủy lực và điều khiển tự động qua hệ thống SCADA - công nghệ thường thấy trong các nhà máy điện Châu Âu.
Điều đặc biệt là phần mềm điều khiển, giao diện tiếng Việt, cảm biến mặn, mực nước... do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam phát triển. Hơn 90% thiết bị được chế tạo trong nước, chứng minh Việt Nam không chỉ nhập công nghệ mà đã tự tạo công nghệ. Ở đây, mỗi khi nước mặn dâng, hệ thống cảm biến tự phát tín hiệu, trung tâm nhận lệnh và cống đóng lại chỉ trong vài phút. Khi nước ngọt về, cửa lại tự động mở, đảm bảo nguồn tưới cho hàng trăm nghìn hecta lúa và hoa màu.
Từ nền tảng Cái Lớn - Cái Bé, hàng nghìn trạm bơm, cống và hồ chứa trên cả nước đã được tích hợp hệ thống SCADA. Dữ liệu mực nước, độ mặn, pH, độ đục được truyền về trung tâm mỗi 15 phút, tạo nên mạng lưới giám sát thời gian thực.
Việt Nam hiện quản lý hơn 7.000 hồ chứa, 100.000 km kênh mương và 10.000 trạm bơm. Nhưng điều quý nhất không nằm ở con số mà ở việc mỗi công trình đều chứa trong mình dữ liệu và tri thức vận hành. Các trung tâm điều hành nay có thể tính toán lượng nước cần thiết cho sản xuất nông nghiệp, cân đối giữa phát điện, phục vụ sinh hoạt và phòng lũ, điều mà vài thập kỷ trước chỉ trông cậy vào kinh nghiệm.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng cực đoan, kết nối công trình - dữ liệu - con người trở thành chìa khóa. Khi một cơn bão hình thành ngoài khơi, hệ thống dự báo có thể gửi cảnh báo sớm, hồ chứa sẵn sàng hạ mực nước đón lũ, còn người dân ở hạ du được cảnh báo trước hàng giờ.
Từ những bản vẽ tay, ống đo mực nước thủ công cách đây 80 năm, Việt Nam đã bước vào kỷ nguyên điều hành hồ chứa bằng vệ tinh và cảm biến. Nếu thế hệ trước “mở nước bằng sức người” thì hôm nay, kỹ sư Việt trị thủy bằng trí tuệ. Mỗi đập nước, mỗi trạm bơm giờ không đơn thuần là công trình kỹ thuật mà trở thành một tuyên ngôn về năng lực sáng tạo và bản lĩnh của quốc gia bị thiên nhiên thử thách khắc nghiệt nhất Đông Nam Á.
