Câu hỏi cho giới kỹ thuật

[Accord 2000]

Mấy hôm nay đọc báo, nghe tin lũ kèm thủy điện xả lũ. Tai họa nhân đôi.
Mình cứ nghĩ mưa to quá, thủy điện bị đầy phải xã. Nhưng thật bất ngờ 1 người bạn nói với mình thủy điện bây giờ lấy éo đâu ra cửa xả đáy mà đòi điều tiết lũ?

Mình xem trên báo thì đúng thật, quá bất ngờ với thiết kế kiểu này. Ko biết liệu đây có phải là phản khoa học ko?
Theo mình biết thủy điện sẽ có 2 cửa xả chính là cửa đáy và cửa tràn trên cao. Cửa đáy dùng để điều tiết nước mùa nóng và mưa.

Khi thiếu nước thì họ xả đáy giúp hạ lưu có nước trồng trọt. KHi mưa lũ, họ sẽ xả đáy để hồ cạn bớt, nhằm đợi lúc mưa to hôm sau thì chứa nước trữ lại. Giúp hạ lưu tránh lũ bất ngờ.

Giờ mấy thiên tài cắt cửa xả đáy. Liêu vì rẻ hơn hay vì cái gì?
Tác hại theo mình là rõ ràng: KHi cần nước mùa nóng, thủy điện ko thể xả vì nước chưa đủ cao ở cửa tràn Nhưng mùa lũ thì nguy hiểm ở chỗ hồ tích nước nhiều, muốn xả bớt cũng ko kịp, phải chờ tràn mặt hồ, lúc này xả ra cộng với nước lũ tự nhiên thì bà con ở hạ lưu chết chắc, thay vì họ có 1 ít thời gian để di tản.

Một nguy cơ khác là hồi xảy ra động đất, hồ ko có xả đáy nên cứ tích nước mà ko làm gì được. Nếu chẳng may động đất to vỡ đập thì hãy tưởng tượng bao nhiêu người chết?

Mình tay mơ nên nghĩ vậy, ko biết đúng hay không? Có thể mình nghi oan cho các ông ấy, nên hỏi cho chắc.

[Văn Khoa]

Không phải nghề của em nhưng vì trót làm hi-tech coulie nên em đóng góp sau lời kêu gọi của bác Accord2000. Bác ấy có những chủ đề hơi bị hay!

Thủy điện nào cũng có cửa trên và cửa dưới. Cửa trên thường được gọi là overflow/spill way. Cửa này thường lúc nào cũng mở và không nhất thiết ở cùng một chỗ với cửa dưới. Cửa trên để cho nước dư thừa thoát đi và cũng là một loại "sú bắp thoát hiểm" cho thủy điện.

Cửa dưới là cửa cho nước chảy vào tua bin (chong chóng) để quay máy phát điện. Cửa này đóng khi cần khóa nước để sửa tua bin. Có khi để mở dù không cần chạy tua bin để giúp thoát nước thêm trong trường hợp mưa lũ.

Khi mưa lũ quá lớn, overflow/spill way không kham nổi thì phải mở cửa dưới, trừ khi đang sửa tua bin thì không thể nào mở được vì nếu mở thì tai hại vô lường vì cả power house sẽ bị chìm trong nước.

Nhưng dù gì đi nữa, tại sao có bà con ở hạ lưu sinh sống trên đường lũ? Eminent domain không đền bù xứng đáng để dân chúng dời chỗ ở?

[teth]

Mấy hôm nay đọc báo, nghe tin lũ kèm thủy điện xả lũ. Tai họa nhân đôi.
Mình cứ nghĩ mưa to quá, thủy điện bị đầy phải xã. Nhưng thật bất ngờ 1 người bạn nói với mình thủy điện bây giờ lấy éo đâu ra cửa xả đáy mà đòi điều tiết lũ?

Mình xem trên báo thì đúng thật, quá bất ngờ với thiết kế kiểu này. Ko biết liệu đây có phải là phản khoa học ko?
Theo mình biết thủy điện sẽ có 2 cửa xả chính là cửa đáy và cửa tràn trên cao. Cửa đáy dùng để điều tiết nước mùa nóng và mưa.

Khi thiếu nước thì họ xả đáy giúp hạ lưu có nước trồng trọt. KHi mưa lũ, họ sẽ xả đáy để hồ cạn bớt, nhằm đợi lúc mưa to hôm sau thì chứa nước trữ lại. Giúp hạ lưu tránh lũ bất ngờ.

Giờ mấy thiên tài cắt cửa xả đáy. Liêu vì rẻ hơn hay vì cái gì?
Tác hại theo mình là rõ ràng: KHi cần nước mùa nóng, thủy điện ko thể xả vì nước chưa đủ cao ở cửa tràn Nhưng mùa lũ thì nguy hiểm ở chỗ hồ tích nước nhiều, muốn xả bớt cũng ko kịp, phải chờ tràn mặt hồ, lúc này xả ra cộng với nước lũ tự nhiên thì bà con ở hạ lưu chết chắc, thay vì họ có 1 ít thời gian để di tản.

Một nguy cơ khác là hồi xảy ra động đất, hồ ko có xả đáy nên cứ tích nước mà ko làm gì được. Nếu chẳng may động đất to vỡ đập thì hãy tưởng tượng bao nhiêu người chết?

Mình tay mơ nên nghĩ vậy, ko biết đúng hay không? Có thể mình nghi oan cho các ông ấy, nên hỏi cho chắc.

Xả đáy không đơn giản nếu đập có chiều cao lớn. Nếu đập có cửa xả đáy thì nó thường nằm ở đầu hầm dẫn dòng. Gần đây ở miền Trung có một đập đã xảy ra sự cố tương tự như bục cửa xả đáy.

Như vậy, tuỳ theo đặc điểm thiết kế, hồ/đập thuỷ điện có thể không có cửa xả đáy.

Việc trả nước cho hạ lưu thường do nhà máy thuỷ điện đảm nhiệm. Nước sau tua-bin sẽ được trả lại cho sông chảy về hạ lưu. Có thể sẽ có một đoạn sông bị khô sau đập nếu cao trình xả nước sau nhà máy khá thấp so với cốt lòng sông sau đập.

Mực nước cao nhất của hồ chứa sẽ được quy định bởi cao trình đỉnh đập tràn (tràn tự nhiên) hoặc bởi độ mở của hệ cửa van tràn. Nước cao hơn mực nước cao nhất sẽ được xả bỏ (xả lũ) để giữ an toàn cho đập. Vận hành hồ chứa là công việc vừa làm vừa học, liên quan đến nhiều biến động trong các lĩnh vực tự nhiên và xã hội. Ví dụ, phông số liệu và sự hiểu biết về thuỷ văn có thể trở nên vô dụng nếu độ che phủ rừng bị xâm hại hay thay đổi...

Khu vực bị ảnh hưởng của lũ xả luôn luôn được tính toán và quy hoạch chi tiết. Tuy nhiên, số liệu và bối cảnh đầu vào của tính toán không chắc là bất biến trong thời gian hồ chứa hoạt động. Quy hoạch vùng xả lũ không chắc được tôn trọng theo nhiều nghĩa.

Một số hồ chứa có thể có đập tràn sự cố. Đây là một đoạn bờ hồ đã đươc lựa chọn và xây dựng với thuốc nổ bên trong. Khi an toàn của đập chính bị lũ uy hiếp, sẽ cho nổ đập tràn sự cố. [Dân mình còn dám cưa bom giữa phố, sợ gì mà không dám cất nhà hay làm rẫy trên đường xả tràn hay sau đập tràn sự cố :-(]

Nhà máy thuỷ điện sẽ hoạt động khi mực nước hồ dao động từ mực nước cao nhất đến mực nước tương ứng với cao trình của cửa nhận nước (mực nước chết). Nước xuống dưới mực nước chết là nhà máy thuỷ điên ngưng hoạt động, có nghĩa là không có nước chảy về hạ lưu. Nước lúc đó là của quý, được tích lại trong hồ. Đồng bằng sông Mekong bị khô hạn, biên mặn dâng cao la ví dụ rõ nhất.

Ông chủ của đập nếu không dễ thương sẽ bơm nước hồ mùa kiệt lên pít-xin nhà ổng, hoặc bơm nước lên tưới cây cho vui, mặc kệ hạ lưu thiếu nước.

Ông chủ dễ thương sẽ làm (thiết kế) đường ống thép qua thân đập (miệng ống nằm dưới mực nước chết khá xa) để lấy nước qua đập chống hạn cho hạ lưu. Cửa xả đáy của đập cao chỉ mở cho những mục đích đặc biệt (sửa đập, nạo vét qui mô...) hơn là xả lũ hay chống hạn.

[Accord 2000]

Cảm ơn thông tin của 2 bác Văn Khoa và teth.
Sáng này rảnh ngồi đọc tìm hiểu thêm thì thấy đúng là tùy thiết kế người ta sẽ chú trọng vào mục tiêu nào. Ví dụ thủy điện Hòa Bình mục tiêu 1 là điều tiết lũ cho sông Hồng, số 2 mới là phát điện.

Những thủy điện nhỏ sau này, họ ko chú trọng vào điều tiết lũ nên khi lũ về, xả cửa mở tua bin là ko đủ để điều tiết mức nước trong hồ. Dẫn tới việc xả tháo nước cùng với lũ.

[teth]

Cảm ơn thông tin của 2 bác Văn Khoa và teth.
Sáng này rảnh ngồi đọc tìm hiểu thêm thì thấy đúng là tùy thiết kế người ta sẽ chú trọng vào mục tiêu nào. Ví dụ thủy điện Hòa Bình mục tiêu 1 là điều tiết lũ cho sông Hồng, số 2 mới là phát điện.

Những thủy điện nhỏ sau này, họ ko chú trọng vào điều tiết lũ nên khi lũ về, xả cửa mở tua bin là ko đủ để điều tiết mức nước trong hồ. Dẫn tới việc xả tháo nước cùng với lũ.

Dạ, thêm nữa là sông ở miền Trung Việt Nam rất dốc, phân cắt sâu. Khi rừng bị phá, thượng nguồn thay đổi cảnh quan thì đặc điểm lũ cũng sẽ rất khác. Đó là chưa nói quá nhiều đập và hồ chứa được xây dựng trên cùng một lưu vực sẽ làm cho bức tranh thay đổi hoàn toàn.

[Văn Khoa]

Em đăng một tấm họa đồ nhà máy thủy điện lấy từ Internet. Đây là một thiết kế rất thông thường có "cửa" dưới. Cửa dưới chì là một cái van khổng lồ mở ra để cho nước tràn vào ống dẫn nước để làm tua bin quay. Lý do cửa dưới nằm sâu so với mặt nước là để lợi dụng áp xuất nước (hydraulic pressure) để quay lá tua bin.

c3_hydro_power_plant2 by Dat's Photos, on Flickr

Và sau đây là một nhà máy thủy điện chụp từ xa, ở 1st quadrant ảnh (em chụp lâu lắm rồi). Nhà máy này nằm giữa hai hồ nước có độ cao chênh lệch: Pyramid Lake và Castaic Lake ở Nam California. Nước ở hồ trên được đưa qua những ống gọi là pentocks xuống hồ dưới, và trước khi xả nước vào hồ dưới, các ống này chảy qua các tua bin được xây ngay bên cạnh hồ dưới. Dù không có "cửa" dưới trực tiếp, nhưng các pentocks cũng bắt nguồn từ lưng đáy của hồ trên.

California Aqueduct by Dat's Photos, on Flickr

Để an toàn cho đê, đập, các hệ thống thủy điện đều phải có hệ thống thoát nước khi mực nước lên đến mức nào đó. Ảnh sau em chụp ở Bonneviller Power Administration (BPA) cho thấy đường nước thoát (spillway), nó nằm bên cạnh đập chính nơi có các tua bin sâu dưới mặt nước (powerhouse).

DSC_2307 by Dat's Photos, on Flickr

DSC_2316 by Dat's Photos, on Flickr

Cửa trên để thoát nước và cửa dưới (dù dưới hình thức nào) dùng áp suất nước chạy để chạy tua bin.

[Văn Khoa]

Ở ngoại quốc, khi các kỹ sư thiết kế, họ bao giờ cũng "over design", nghĩa là vượt quá tiêu chuẩn xây cất, có khi đến 50% tùy theo thiết kế cái gì. Tỉ dụ như cột dẫn điện cao tần, khi làm móng cột, tỉ dụ sách vờ nói sâu 2 mét là đủ, họ làm 3 mét. Lý do thứ nhất là họ cảm thấy có trách nhiệm. Sau này có gì xảy ra thì không thể đổ tội cho họ. Bởi thế hay có những cụm từ worst case scenario, 100-year flood, rain, storm designs, ...

Không phải không có tai nạn ở ngoại quốc. Nhưng các tai nạn đều hiếm hoi do thiên tai gây ra như bão lớn hoặc động đất, không lường trước được. Em vẫn còn thắc mắc lớn là tại sao để dân sinh sống trên đường nước lũ. Khả năng tiên đoán thời thiết ở VN đi đến đâu? Dù không chính xác nhưng những biện pháp dự phòng như thế nào nếu tiên đoán đúng?

[nguyenphuong]

Mấy hôm nay đọc báo, nghe tin lũ kèm thủy điện xả lũ. Tai họa nhân đôi.
Mình cứ nghĩ mưa to quá, thủy điện bị đầy phải xã. Nhưng thật bất ngờ 1 người bạn nói với mình thủy điện bây giờ lấy éo đâu ra cửa xả đáy mà đòi điều tiết lũ?
Mình xem trên báo thì đúng thật, quá bất ngờ với thiết kế kiểu này. Ko biết liệu đây có phải là phản khoa học ko?
Theo mình biết thủy điện sẽ có 2 cửa xả chính là cửa đáy và cửa tràn trên cao. Cửa đáy dùng để điều tiết nước mùa nóng và mưa.
Khi thiếu nước thì họ xả đáy giúp hạ lưu có nước trồng trọt. KHi mưa lũ, họ sẽ xả đáy để hồ cạn bớt, nhằm đợi lúc mưa to hôm sau thì chứa nước trữ lại. Giúp hạ lưu tránh lũ bất ngờ.
Giờ mấy thiên tài cắt cửa xả đáy. Liêu vì rẻ hơn hay vì cái gì?
Tác hại theo mình là rõ ràng: KHi cần nước mùa nóng, thủy điện ko thể xả vì nước chưa đủ cao ở cửa tràn Nhưng mùa lũ thì nguy hiểm ở chỗ hồ tích nước nhiều, muốn xả bớt cũng ko kịp, phải chờ tràn mặt hồ, lúc này xả ra cộng với nước lũ tự nhiên thì bà con ở hạ lưu chết chắc, thay vì họ có 1 ít thời gian để di tản.
Một nguy cơ khác là hồi xảy ra động đất, hồ ko có xả đáy nên cứ tích nước mà ko làm gì được. Nếu chẳng may động đất to vỡ đập thì hãy tưởng tượng bao nhiêu người chết?
Mình tay mơ nên nghĩ vậy, ko biết đúng hay không? Có thể mình nghi oan cho các ông ấy, nên hỏi cho chắc.

Về cửa xả, tùy theo công dụng mà có thể là cửa xả lũ, hoặc cửa lấy nước phục vụ tưới hay phát điện.

Nếu là cửa xả lũ, thì thông thường là cửa xả phía trên: ngưỡng tràn đặt cao, phía trên là cửa van cung bình thường đóng, khi cần thì kéo các cửa van cung lên xả nước. Hiếm khi có cửa xả lũ đáy vì lẽ cắt lũ là cắt bớt lớp nước trên mặt hồ thì làm dưới sâu làm gì cho phức tạp, nếu có sự cố gì thì việc sửa chữa là rất phiền toái và có khi phải tháo cạn hồ. Cửa xả lũ cũng có thể dùng để xả nước phục vụ yêu cầu dùng nước của hạ lưu nếu lưu lượng qua nhà máy thủy điện là chưa đủ.

Nếu là cửa lấy nước (tưới hay phát điện), thì do yêu cầu khi khai thác phải lấy được nước đến tận mực nước chết (là mực nước thấp nhất, thấp hơn mực nước này hồ không thể khai thác được) cho nên luôn phải đặt dưới sâu.

Như vậy tùy theo mục đích mà cửa xả nước/lấy nước cần nằm trên cao hay dưới sâu.

[nguyenphuong]

Ở ngoại quốc, khi các kỹ sư thiết kế, họ bao giờ cũng "over design", nghĩa là vượt quá tiêu chuẩn xây cất, có khi đến 50% tùy theo thiết kế cái gì. Tỉ dụ như cột dẫn điện cao tần, khi làm móng cột, tỉ dụ sách vờ nói sâu 2 mét là đủ, họ làm 3 mét. Lý do thứ nhất là họ cảm thấy có trách nhiệm. Sau này có gì xảy ra thì không thể đổ tội cho họ. Bởi thế hay có những cụm từ worst case scenario, 100-year flood, rain, storm designs, ...

Không phải không có tai nạn ở ngoại quốc. Nhưng các tai nạn đều hiếm hoi do thiên tai gây ra như bão lớn hoặc động đất, không lường trước được. Em vẫn còn thắc mắc lớn là tại sao để dân sinh sống trên đường nước lũ. Khả năng tiên đoán thời thiết ở VN đi đến đâu? Dù không chính xác nhưng những biện pháp dự phòng như thế nào nếu tiên đoán đúng?

Trong tiêu chuẩn thiết kế công trình của bất cứ quốc gia nào cũng có "Over Load Factor" tức hệ số vượt tải, nhằm xét đến khả năng tải trọng sử dụng có thể vượt quá tải trọng thiết kế. Một thiết kế sử dụng đúng hệ số vượt tải được quy định thì không phải là "Over design".

Trong giới thiết kế thì "Over Load Factor" cũng còn được gọi là "hệ số dốt", hệ số này càng cao vượt quá nhiều so với quy định thì càng chứng tỏ khả năng kém và vô trách nhiệm (chứ không phải có trách nhiệm).

"Over design" chỉ là từ được dùng cho trường hợp "thiết kế quá tay" có độ an toàn nhiều hơn mức cần thiết và như vậy gây tốn kém. Khách hàng dĩ nhiên là không thích thuê các cá nhân hay tổ chức tư vấn thiết kế có tiền sử "over design".

[Văn Khoa]

..."Over design" chỉ là từ được dùng cho trường hợp "thiết kế quá tay" có độ an toàn nhiều hơn mức cần thiết và như vậy gây tốn kém. Khách hàng dĩ nhiên là không thích thuê các cá nhân hay tổ chức tư vấn thiết kế có tiền sử "over design".

Đó là ý tưởng của em bác ạ! Bởi vậy em đóng mở ngoặc kép cho hai chữ "over design". Trong sở em, khi kỹ sư đổ nền/móng cho máy phát điện, máy bơm nước, máy biến điện, hoặc bất cứ design gì liên quan đến sản xuất điện và mang nước từ nguồn về lọc và phân phát, vì lương tâm nghề nghiệp và đặc tính hay động đất của California, họ luôn "over design". Dù có tốn kém hơn nhưng họ yên tâm là công trình của họ đều có thể chống lại hầu hết mọi bất trắc dù cho sự bất trắc đó có thể có một sác suất xảy ra rất nhỏ (1%). Bác thử tưởng tượng khi có thiên tai, cả mấy triệu dân chúng không có điện nước trong vòng vài ngày vì sơ hở hoặc yếu kém về design thì cả cơ quan và trách nhiệm từ trên xuống dưới đều bị mang tiếng và có khi xếp hoặc nhân viên bị ở tù, bồi thường cho dân chúng, xí nghiệp, ... vì "criminal negligence". Không ai dám gây ra sự bất tín khi sinh hoạt của cả thành phố tùy thuộc vào họ. Trong các "critical public utilities/infrastructure", over-design là chuyện thường.