Biến đổi khí hậu thách thức các con đập

Những thách thức của biến đổi khí hậu đối với sự an toàn của các đập đã trở nên thường xuyên hơn và nghiêm trọng hơn (Ảnh st)

Cơn bão Helene ở Mỹ gần đây đã cho thấy các kiểu thời tiết trên khắp thế giới đang thay đổi và các sự kiện cực đoan đang trở nên cực đoan hơn và có lẽ là thường xuyên hơn. Và Mỹ còn lâu mới là quốc gia duy nhất trải qua các kiểu thời tiết cực đoan này, như các sự kiện an toàn đập gần đây ở Ấn Độ, Kenya, Libya, Nigeria và Sudan đã chứng minh.

Kết hợp điều này với thực tế là các con đập và các công trình thủy điện trong nhiều trường hợp đã có tuổi thọ nhiều thập kỷ hoặc thậm chí là một thế kỷ, và những thách thức đối với an toàn đập ngày càng thường xuyên hơn và nghiêm trọng hơn. Ngay cả trong các trường hợp khi mà các đập riêng lẻ vẫn còn trụ vững thì tình hình vẫn trở nên tồi tệ khi các con đập khác ở hạ lưu gặp phải những thách thức của việc vượt qua các mực nước kỷ lục.

Tình hình an toàn đập sẽ như thế nào khi nó chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu? Và liệu có thể làm gì trước tình hình đó?

Đầy rẫy các sự kiện

Chỉ cần lướt qua trang An toàn Đập trên Tạp chí Thủy điện (Hydro Review) là bạn có thể thấy tần suất các đập trên toàn thế giới phải chịu các thử thách của thời tiết cực đoan.

Bão Helene tấn công vào miền đông nước Mỹ (Ảnh st)

Cuối tháng 9/2024, Bão Helene đã tấn công miền đông nước Mỹ, gây ảnh hưởng đặc biệt nặng nề đến các bang North Carolina và Tennessee với lượng mưa lớn liên quan đến cơn bão cấp 4 này. Lượng mưa hơn 38cm đã rơi xuống khu vực thành phố Asheville, bang North Carolina. Địa hình đồi núi dốc đã dẫn dòng chảy từ lưu vực diện tích gần 2.590km² vào thung lũng sông, nơi mà phần lớn thành phố nằm ở đó. "Thiệt hại thảm khốc này là dấu hiệu cho thấy điều mà các nhà khoa học về khí hậu đã cảnh báo: Khi Trái đất ấm lên, lượng mưa ngày càng trở nên cực đoan và gây chết người." Những cơn bão lớn nhất ở vùng đông nam nước Mỹ đang gây ra lượng mưa nhiều hơn 37% kể từ năm 1958 và điều này có thể tăng thêm 20% hoặc nhiều hơn khi khí hậu tiếp tục thay đổi.

Một công ty điện lực vận hành đập và các nhà máy thủy điện bị ảnh hưởng đặc biệt nặng nề là Cục Quản lý Thung lũng Tennessee (TVA). Tại Đập Nolichucky của TVA, một lượng mưa hơn 48cm đã rơi xuống khu vực này và lưu lượng kỷ lục đã báo cáo là gần gấp đôi lưu lượng đổ qua Thác Niagara. Ngoài ra, Đập Watauga của TVA đã phá vỡ kỷ lục mực nước của mình là thêm 0,9m và TVA đã mở các đập tràn trên Đập Cherokee lần đầu tiên sau hơn một thập kỷ để đối phó với dòng chảy do bão. Đập Douglas nằm ở hạ lưu của đập Nolichucky và đập Watauga, và mực nước trong hồ này đã dâng gần 6,7m trong ba ngày, trong lúc TVA xả hơn 1.700m³ nước mỗi giây qua đập.

Tần suất và mức độ nghiêm trọng của các hiện tượng thời tiết cực đoan đang gia tăng do biến đổi khí hậu khiến các con đập trên thế giới phải chịu nguy cơ vỡ đập cao hơn (Ảnh st)

Ngoài ra, Tạp chí Thủy điện Hydro Review còn đưa tin về trận lũ lụt gần đây ở Ba Lan, khiến sáu nhà máy thủy điện phải ngừng hoạt động, mặc dù các kết cấu đập vẫn an toàn.

Các nhà nghiên cứu tại IHE Delft (Viện Nghiên cứu Quốc tế về Kỹ thuật Cơ sở hạ tầng Thủy lực và Môi trường), gần đây đã cập nhật về chủ đề này, cho biết "tần suất và mức độ nghiêm trọng của các sự kiện thời tiết cực đoan đang gia tăng do biến đổi khí hậu, và nhiều trong số hơn 70.000 con đập trên thế giới có nguy cơ vỡ đập cao hơn".

IHE Delft đã trích dẫn các ví dụ, bao gồm vụ vỡ Đập Arbaat ở Sudan vào cuối tháng 8 năm 2024, gây ra lũ lụt thảm khốc ở các cộng đồng hạ lưu, phá hủy 20 ngôi làng và giết chết hơn 60 người. Con đập này cung cấp nước uống, và hãng thông tấn Associated Press đưa tin rằng con đập xa xôi này đã vỡ sau những trận mưa lớn và "lũ lụt theo mùa đã cuốn trôi cơ sở hạ tầng quan trọng."

Tháng 9 năm 2024, đập Alua ở đông bắc Nigeria bị vỡ, giết chết 37 người và khiến hàng nghìn người phải di dời. Một năm trước, hai con đập ở thượng nguồn thành phố Derna ở Libya đã bị vỡ, khiến 6.000 đến 20.000 người thương vong.

Tháng 7 năm 2024, Hãng thông tấn Associated Press đưa tin rằng tại bang Vermont (Mỹ), lũ lụt “đã làm tăng thêm tính cấp bách cho mối lo ngại về hàng trăm con đập trong bang này, 1/3 trong số đó đã tồn tại hơn một thế kỷ.” Trong năm 2023, lũ lụt đã khiến năm con đập bị vỡ và gần 60 con đập tràn bờ. Sở Bảo tồn Môi trường bang Vermont cho biết tình hình này là chưa từng có, với “lượng mưa 20cm trên diện rộng khắp bang Vermont”, “tạo ra một loạt những điều chưa rõ ràng về mặt rủi ro ở vùng hạ lưu do các con đập có khả năng bị mất ổn định.”

Đập: Cơ sở hạ tầng quan trọng và đang lão hoá

Đập rất quan trọng đối với việc điều tiết sông và mang lại nhiều lợi ích khác. IHE Delft cho biết: “Các con đập và hồ chứa mà chúng tạo ra có vai trò quan trọng trong việc quản lý tài nguyên nước, hỗ trợ cấp nước cho các thị trấn và thành phố, nông nghiệp tưới tiêu, sản xuất năng lượng và một số mục đích khác. Đập cũng có thể rất hiệu quả trong việc giảm lũ lụt khi vận hành tốt. Nghiên cứu gần đây cho thấy các đập trên thế giới có thể giảm từ 13-21% số người phải đối mặt với nguy cơ lũ lụt toàn cầu dự kiến ​​tăng do biến đổi khí hậu.”

Vậy cốt lõi của vấn đề là gì? Các yếu tố kết hợp giữa các sự kiện thời tiết cực đoan hơn và dữ liệu thủy văn và khí hậu lỗi thời dường như là thủ phạm chính. "Biến đổi khí hậu đặt ra rủi ro đáng kể thông qua việc tăng xác suất sự cố." IHE Delft cho biết.

Sự cố vỡ đập Arbaat (Ảnh st)

Ví dụ, IHE Delft cho biết sự cố vỡ đập Arbaat là vì "lượng mưa quá lớn do gió mùa hiện nay ở khu vực Sahel bao gồm Sudan, có nhiều khả năng gây tràn bờ và vỡ đập". Hai con đập ở Libya cũng đã bị vỡ do lượng mưa cực lớn từ Bão Daniel, một cơn bão gió xoáy trong vùng Địa Trung Hải.

IHE Delft cho biết mặc dù "người ta xây dựng các đập để chống chịu các lũ lụt cực đoan, với các đập tràn và các kết cấu thoát nước khẩn cấp có thiết kế để vượt qua lũ lụt một cách an toàn…, nhưng luôn có một xác xuất nhỏ là những lũ lụt lớn hơn điều mà những người xây đập đã thiết kế. Điều này có thể dẫn đến đập bị tràn bờ và sau đó là vỡ đập".

Ngoài ra, hơn một nửa tổng số đập trên toàn thế giới đã có tuổi thọ trên 50 năm, và đối với phần lớn các đập, "không rõ dữ liệu khí hậu và thủy văn nào đã sử dụng để thiết kế đập và các công trình tràn của đập". "Ngoài ra, khí hậu đã thay đổi đáng kể kể từ khi xây dựng phần lớn các đập, và ở nhiều nơi trên thế giới, người ta tiên đoán lũ lụt cực đoan sẽ tiếp tục tăng về tần suất và mức độ nghiêm trọng. Trong nhiều trường hợp, các công trình tràn của đập sẽ không thể chống chọi được, dẫn đến nhiều khả năng vỡ đập tăng cao và nguy cơ lũ lụt thảm khốc."

Ngay trong tháng 10 vừa qua, Tạp chí Yêu sách (Claims Journal) đã đăng một bài viết về chủ đề này có tiêu đề “Các đập của Mỹ không được xây dựng để ứng phó với mưa và lũ lụt do biến đổi khí hậu ngày nay.” Claims Journal cung cấp tin tức liên quan đến ngành bảo hiểm. Trích dẫn trận lụt từ cơn bão Helene, bài viết này cho biết “những lần suýt chết” liên quan đến các con đập bị ảnh hưởng “làm nổi bật áp lực lên các đập của nước Mỹ, nhiều đập trong số đó đã tồn tại hơn nửa thế kỷ và không đập nào có thiết kế để ứng phó với lượng mưa lớn hơn do biến đổi khí hậu gây ra”.

Như Claims Journal đã đưa tin một cách ngắn gọn, khí nhà kính trong khí quyển đang đẩy nhiệt độ lên cao, nghĩa là mưa bão đang trở nên dữ dội hơn. Lượng mưa quá lớn gây ra rủi ro cho các con đập theo ít nhất là hai cách. "Thứ nhất là tràn bờ - khi nước tràn ra ngoài qua mép đập, làm xói mòn đập và dẫn đến hỏng kết cấu. Thứ hai là trầm tích và các mảnh vụn mà nước lũ mang theo, có thể làm nghẹt các hệ thống như đập tràn nhằm giúp đập điều hoà khi lượng mưa quá lớn," bài báo cho biết.

Có thể làm gì?

IHE Delft cho biết “Việc cải tạo đập thông qua việc tăng công suất của các đập tràn, hoặc thậm chí là ngừng hoạt động, là vô cùng tốn kém và chậm chạp”. Đồng thời, “Những tác động của việc vỡ đập rất thảm khốc.”

Một thiếu sót đang được xử lý tại Mỹ là sự cần thiết phải cập nhật dữ liệu về tần suất mưa để tính đến biến đổi khí hậu. Để đạt mục đích này, Cơ quan Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia (NOAA) đang phát triển Atlas 15, bản cập nhật cho Atlas Tần suất Mưa có tên là Atlas 14. Atlas 14 của NOAA – do Văn phòng Tiên đoán Nước của Cơ quan Thời tiết Quốc gia biên soạn – là số liệu ước tính dùng để thiết kế, lập kế hoạch và quản lý phần lớn cơ sở hạ tầng của đất nước cho nhiều mục đích khác nhau theo các quy định của liên bang, bang và địa phương.

Với Luật Cơ sở hạ tầng Lưỡng đảng năm 2022, liên bang đã tài trợ cho OWP để cập nhật tiêu chuẩn tần suất mưa của NOAA Atlas 14 đồng thời tính đến biến đổi khí hậu và phát triển các ước tính tần suất mưa cho toàn bộ nước Mỹ và các vùng lãnh thổ của Mỹ. Trước đây, ước tính tần suất mưa của NOAA do các bang và người dùng khác tài trợ trên cơ sở hoàn trả chi phí cho một tập hợp con của Mỹ

Ngoài ra, IHE Delft cho biết cần phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề này và cần phải cung cấp tài chính để khắc phục các tình huống liên quan đến an toàn đập. "Nguy cơ vỡ đập ngày càng tăng do biến đổi khí hậu đòi hỏi phải tăng cường sự quan tâm và đầu tư. Có thể ngăn ngừa sự sụp đổ của một con đập và những đau khổ mà nó gây ra, nhưng cần phải có hành động thích hợp", IHE Delft cho biết.

Báo cáo không đề cập đến các biện pháp khắc phục cụ thể cần thiết, nhưng chắc chắn sẽ có một biện pháp là nâng cấp đập tràn. Tháng 9 năm 2024, Hydro Tasmania báo cáo rằng họ đã hoàn thành công việc nâng cấp các cổng tràn tại Đập Meadowbank. Cửa tràn của đập này có thể điều khiển tự động bởi hai cửa tràn nằm trên đỉnh tường đập và Hydro Tasmania đã thay thế các xi lanh thủy lực giữ cho các cửa tràn này chuyển động bằng các mẫu mới nhẹ hơn. Đập này hoàn thành từ năm 1967 và tích nước cho một nhà máy thủy điện công suất 41,8MW. Công việc nâng cấp đập tràn là một phần của chương trình nhằm tối ưu hóa và hiện đại hóa mạng lưới thủy điện của Hydro Tasmania, trớ trêu thay lại gặp phải lượng mưa "cực lớn" vào giai đoạn gần cuối.

Sửa chữa Đập Hồ Livingston (Ảnh st)

Công việc thứ hai nhiều khả năng sẽ là giảm thiểu khả năng xói mòn tại các đập. Tháng 7 năm 2024, Cơ quan Sông Trinity tại bang Texas của Mỹ đã báo cáo rằng họ đang sửa chữa Đập Hồ Livingston, đập này đã bị hư hại do lượng mưa lớn gần đây. Nhiều khu vực của đập này đã và đang gặp phải hiện tượng xói mòn do dòng chảy tác động mạnh gây ra. Đập này đã dâng nước từ năm 1971 và tích nước cho một nhà máy thủy điện 24MW. Và trong tình huống đã đề cập trước đó ở bang Vermont, một số đập không được xây dựng để bảo vệ trước lũ lụt và do đó thiếu dung tích chứa nước, nghĩa là nước có thể bị dẫn ra ngoài kênh chính với vận tốc cao trong các sự kiện lũ lụt, gây ra xói mòn bờ.

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo “hydroreview”, tháng 10/2024