Xây dựng hệ sinh thái số cho vận hành hồ chứa, cảnh báo lũ hạ du

Trong bối cảnh thiên tai cực đoan gia tăng, việc vận hành hồ chứa không còn là bài toán kỹ thuật đơn lẻ mà trở thành một phần của hệ thống quản trị rủi ro tổng thể trên toàn lưu vực. Một hướng tiếp cận mới đang được đề xuất là xây dựng hệ sinh thái số tích hợp, kết nối từ dự báo đến vận hành và cảnh báo cho hạ du.

Thiên tai cực đoan đặt hồ chứa vào “áp lực kép”

Những năm gần đây, tình trạng mưa lũ bất thường đã gây ra nhiều đợt ngập lụt nghiêm trọng tại khu vực hạ du, đồng thời đẩy các hồ chứa vào điều kiện vận hành với áp lực cao và thời gian ra quyết định ngày càng rút ngắn.

Thực tế cho thấy, vận hành hồ chứa và tình trạng ngập lụt ở hạ du có mối quan hệ trực tiếp. Việc xả lũ hay điều tiết nước ở thượng nguồn không chỉ ảnh hưởng đến an toàn công trình mà còn quyết định mức độ rủi ro đối với khu vực phía dưới.

Trong khi đó, công tác cảnh báo hiện nay thường tách rời với thông tin vận hành hồ chứa, dẫn đến hạn chế trong khả năng dự báo và ứng phó. Điều này đặt ra yêu cầu cần có một cách tiếp cận mới, trong đó vận hành hồ và cảnh báo thiên tai được xem là hai phần của cùng một chuỗi ra quyết định.

Từ thực tế này, Công ty Cổ phần Giải pháp Thời tiết WeatherPlus cùng Tập đoàn Kyushu Electric Power (Nhật Bản) đã phát triển hệ thống HNT HydroNet - một nền tảng số tích hợp phục vụ vận hành hồ chứa, điều phối liên hồ và cảnh báo hạ du với hệ thống xây dựng trên mô hình ba lớp.

Ông Hà Ngọc Tuấn, đại diện liên danh Kyushu – WeatherPlus chia sẻ: Ở lớp thứ nhất, hệ thống hỗ trợ vận hành từng hồ chứa thông qua dữ liệu thời gian thực, dự báo và mô phỏng các kịch bản. Nhờ đó, đơn vị vận hành có thể chủ động đón lũ, giảm xả thừa và tối ưu hiệu quả khai thác.

Lớp thứ hai, hệ thống tập trung vào điều phối liên hồ, theo đó, dữ liệu từ nhiều hồ chứa được đồng bộ và mô hình hóa trên toàn lưu vực, cho phép đánh giá tác động của từng phương án vận hành đến hạ du. Đây là cơ sở để xây dựng các kịch bản giảm thiểu rủi ro trên quy mô hệ thống.

Lớp thứ ba là cảnh báo thiên tai cho hạ du, từ dữ liệu vận hành và mô hình dòng chảy, hệ thống có thể dự báo diễn biến ngập lụt, hỗ trợ đưa ra cảnh báo và khuyến cáo cho người dân.

Dự báo chuyên dùng thay vì “ôm đồm”

Một điểm đáng chú ý trong cách tiếp cận là việc phát triển hệ thống dự báo chuyên dùng NIMBUS, chỉ tập trung vào bài toán mưa và dòng chảy phục vụ vận hành hồ.

Thay vì xây dựng các mô hình dự báo tổng hợp quy mô lớn, hệ thống này ưu tiên tính ứng dụng thực tế. Các mô hình được tích hợp, kiểm chứng trực tiếp trên hiện trường để đánh giá hiệu quả, từ đó lựa chọn phương án phù hợp.

Cách tiếp cận này giúp rút ngắn khoảng cách giữa nghiên cứu và triển khai, đồng thời nâng cao độ tin cậy trong vận hành.

Ông Tuấn cho biết, một trong những cơ sở quan trọng của giải pháp là độ trễ tự nhiên giữa thượng nguồn và hạ du. Từ khi mưa hình thành dòng chảy đến khi ảnh hưởng xuống hạ du thường có khoảng thời gian vài giờ, thậm chí lên tới khoảng 10 giờ.

Khoảng thời gian này được xem là “thời gian vàng” để thực hiện cảnh báo và sơ tán.

Giải pháp đề xuất kết hợp dữ liệu từ trạm thủy văn, các điểm chuẩn và thiết bị đo mực nước tại khu dân cư (tháp cảnh báo ngập lụt), cùng với các thuật toán AI để dự báo diễn biến mực nước trong 10-24 giờ tới, bao gồm cả mức đỉnh.

Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào các mô hình phức tạp và chi phí cao, việc sử dụng dữ liệu thực đo kết hợp công nghệ số được đánh giá là hướng đi khả thi hơn trong điều kiện thực tế tại Việt Nam.

Hiện nay, hệ thống đã được triển khai và thử nghiệm tại nhiều lưu vực và trong một số đợt mưa lũ lớn gần đây tại khu vực Bắc Trung Bộ, giải pháp đã hỗ trợ vận hành hồ an toàn và góp phần giảm thiểu tác động xuống hạ du.

Theo đại diện WeatherPlus, chuyển đổi số trong lĩnh vực thủy điện là xu hướng tất yếu, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Việc ứng dụng các hệ thống hỗ trợ vận hành theo thời gian thực không chỉ giúp tối ưu hiệu quả khai thác mà còn đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo an toàn cho vùng hạ du.