Đăng ký thành viên

Bài học về vận hành và an toàn từ sự cố đập Teesta

Sự cố đập Teesta năm 2023 là một nghiên cứu điển hình quan trọng về an toàn đập, nêu bật vai trò của thiết bị cơ thủy trong việc ngăn ngừa thảm họa. Hai tiến sỹ của Ấn Độ là Mukulesh Debnath và Vinod Kumar Gupta đã đi sâu vào các sự cố kỹ thuật, đặc biệt là các thao tác chậm trễ cửa đập, dẫn đến hậu quả thảm khốc. Họ cũng phác thảo các bài học kinh nghiệm trong việc ra quyết định theo thời gian thực, các sự cố truyền thông và các điểm yếu về cấu trúc.

Đập Teesta nằm trên sông Teesta ở bang Sikkim của Ấn Độ (Ảnh st)

“Đập là cơ sở hạ tầng sống còn có thiết kế để giữ lại các khối nước lớn, rất quan trọng cho mục đích tưới tiêu, kiểm soát lũ lụt và phát thủy điện. Đảm bảo an toàn đập không dừng lại ở tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của các khối bê tông khổng lồ mà còn bao gồm việc ngăn ngừa các vết nứt và xói mòn ở thượng nguồn cũng như hạ nguồn. Trong khi công chúng thường tập trung vào độ vững chắc của các công trình đồ sộ này, thì vai trò thiết yếu của thiết bị cơ thủy không thể bỏ qua. Các thành phần này, chẳng hạn như các cửa van và các cánh van, rất thiết yếu để quản lý dòng nước và duy trì sự ổn định của đập. Nếu các cơ cấu này bị hỏng hoặc vận hành không thỏa đáng, chúng có thể đe dọa toàn bộ công trình. Việc vận hành các cửa van an toàn và hiệu quả là đặc biệt quan trọng, vì cửa van bị trục trặc có thể dẫn đến các hình mẫu ứng suất và biến dạng không thể lường trước bên trong đập, có khả năng gây tổn hại đến tính toàn vẹn và an toàn của đập.”

Công bố này bao hàm các khía cạnh đa chiều về an toàn đập, nhấn mạnh cả độ bền của kết cấu và vai trò quan trọng của thiết bị vận hành.

Phân tích các sự cố vỡ đập khác nhau hé lộ rằng đa số các sự cố này chủ yếu là do sự kém hiệu quả trong vận hành thiết bị cơ thủy. Các thành phần chính như các cửa van, cánh van và các tuabin đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dòng nước và đảm bảo tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của các đập. Các sự cố, chẳng hạn như các cửa van đóng mở sai hoặc thời gian phản ứng chậm, thường dẫn đến hậu quả thảm khốc. Ngoài ra, việc bảo trì kém, cơ sở hạ tầng lão hóa và lỗi của con người làm trầm trọng thêm các rủi ro này. Do đó, mặc dù tính ổn định về mặt cấu trúc là rất quan trọng, nhưng việc vận hành đáng tin cậy và phản ứng nhanh của thiết bị cơ thủy cũng quan trọng không kém, nếu không nói là quan trọng hơn, trong việc ngăn ngừa thảm họa và đảm bảo an toàn cộng đồng. Tổng thiệt hại của chính phủ do sự cố này ước tính khoảng 120 triệu USD.

Thông tin cơ sở

Đập Teesta là một phần của Nhà máy điện Teesta-V (510MW), nằm trên sông Teesta ở bang Sikkim của Ấn Độ. Đập phục vụ nhiều mục đích, bao gồm phát thủy điện, tưới tiêu và kiểm soát lũ lụt.

Sự cố đập Teesta

Các cửa đập không thể vận hành kịp thời để xả lượng nước dư thừa dẫn đến tràn bờ và hư hại kết cấu của đập Teesta (Ảnh st)

Sự cố xảy ra lúc 01:42 giờ ngày 4 tháng 10 năm 2023. Khu vực này đã trải qua một trận mưa cường độ cao trong thời gian ngắn (SDHR) chưa từng có, sau đó là sự cố tràn bờ của hồ Lhonak, dẫn đến dòng nước đổ vào lưu vực sông Teesta tăng lên đột ngột và lớn, tràn qua toàn bộ thân đập. Các cửa đập không thể vận hành kịp thời để xả lượng nước dư thừa, dẫn đến tràn bờ và hư hại kết cấu của đập.

Các nguyên nhân

Vận hành đập bị chậm trễ là một yếu tố quan trọng, vì các cửa đập không thể mở ra đủ nhanh, mực nước bắt đầu dâng nhanh. Nhiều khả năng là đã xảy ra trục trặc hoặc chậm trễ trong hệ thống điều khiển cửa đập tự động, hoặc thiếu hỗ trợ ra quyết định theo thời gian thực. Ngoài ra, còn có lỗi trong truyền thông, bao gồm dự báo thời tiết và dự báo dòng chảy không đầy đủ hoặc chậm trễ, không cung cấp đủ cảnh báo cho các nhà vận hành đập. Sự phối hợp kém giữa các cơ quan khí tượng, các nhà vận hành đập và các cơ quan quản lý thiên tai càng làm tình hình thêm trầm trọng.

Hệ quả

Sự cố này đã dẫn đến lũ lụt lớn ở hạ lưu, gây thiệt hại lớn cho cơ sở hạ tầng, nhà cửa và nông nghiệp. Đã có nhiều báo cáo về thiệt hại về người và thương tích cho cư dân ở các khu vực bị ảnh hưởng. Thảm họa cũng ảnh hưởng đến hơn 25.000 người, dẫn đến thiệt hại về người, nhà cửa và cuốn trôi một số cây cầu và phá hủy đường sá. Hơn nữa, thiết bị quân sự, bao gồm cả súng ống và thuốc nổ, đã bị lũ cuốn trôi, gây ra thêm nhiều tổn thất. Tác động kinh tế là lớn, với những tổn thất đáng kể do thiệt hại về tài sản, gián đoạn nguồn cấp điện và tổn thất về nông nghiệp. 

Sự cố đập Teesta dẫn đến lũ lụt lớn ở hạ lưu, gây thiệt hại lớn cho cơ sở hạ tầng (Ảnh st)

Tác động đến thiết bị cơ thủy lực

Các cửa tràn có thiết kế để kiểm soát việc xả nước dư thừa đã bị hư hại nghiêm trọng. Lượng nước khổng lồ đổ vào đột ngột khiến các cửa không thể hoạt động. Biến dạng kết cấu và hư hại cơ học của các cửa do những lực lớn mà nước lũ và các mảnh vỡ gây ra, nhiều khả năng là do tác động của các tảng đá và cửa chặn rơi vào các cánh tay và trụ cửa hướng tâm trong quá trình tràn bờ của đập. Đáng chú ý là mười cửa van, vốn ở trong tình trạng cố định ở đỉnh đập, đã bị cuốn trôi trong sự kiện tràn bờ này.

Các cửa nhận nước điều tiết lưu lượng nước vào hệ thống phát điện không thể đóng lại và các đường hầm nhận nước bị các mảnh vỡ và trầm tích do lũ cuốn theo  chặn lại. Các hệ thống cơ khí điều khiển các cửa hút bị hư hỏng, ngăn cản hoạt động bình thường và dẫn đến những phức tạp hơn nữa trong việc quản lý lưu lượng nước.

Tác động lên kết cấu đập

Nền móng và bờ kè của đập bị xói mòn do lũ lớn. Mặt hạ lưu của đập bị xói mòn đáng kể. Các kết cấu bê tông của đập, bao gồm cống tràn và tường chắn, bị nứt và bong tróc (vỡ thành nhiều mảnh nhỏ hơn) do lực tác động của nước và các mảnh vỡ. Ngoài ra, các đường dẫn, cầu và các kết cấu phụ trợ khác đỡ đập và hoạt động của đập đã bị cuốn trôi, cản trở các nỗ lực cứu hộ và sửa chữa.

Đánh giá chi tiết dựa trên sự cố vỡ đập Teesta năm 2023 do lũ lụt tràn bờ hồ băng (GLOF) cung cấp thông tin chính xác về thiệt hại và phác thảo mốc thời gian phục hồi:

Đánh giá tạm thời thiệt hại

Thiết bị cơ thủy lực:

Các cửa tràn, bao gồm cả năm cửa phai hướng kính, hai bộ chốt chặn, tời thủy lực, cầu trục giàn, các bộ phận chôn trong bê tông, lớp lót glacis và các thiết bị liên quan khác đã bị cuốn trôi hoàn toàn hoặc hư hỏng không thể sửa chữa.

Tất cả các ống xi lanh thủy lực, bộ nguồn và bảng điều khiển của các cửa xả bùn bị ngập nước và hiện cần phải thay thế hoặc sửa chữa toàn diện.

Các cửa nhận nước bị tắc do các mảnh vỡ, hệ thống cơ khí bị hư hỏng và cấu trúc tời bị hư hại.

Cấu trúc đập:

Nền móng và bờ kè bị xói mòn, xói lở và làm giảm tính toàn vẹn của kết cấu.

Kết cấu bê tông của đập, bao gồm các vết nứt, bong tróc và các phần bị cuốn trôi.

Các công trình phụ trợ như đường dẫn, cầu, kết cấu đỡ, các hệ thống lắp đặt điện, xe cộ, thiết bị và kho hàng đã bị phá hủy hoàn toàn hoặc bị cuốn trôi.

Các công trình phụ trợ đã bị phá hủy hoàn toàn hoặc bị cuốn trôi (Ảnh st)

Phục hồi và mốc thời gian:

Giai đoạn 1: Ứng phó ngay lập tức (0-3 tháng): Bao gồm các hoạt động sơ tán và cứu hộ, đánh giá thiệt hại ban đầu, ổn định tạm thời kết cấu đập để ngăn ngừa sụp đổ thêm, dọn dẹp mảnh vỡ và bảo vệ địa điểm. Thời gian cho giai đoạn này là ba tháng.

Giai đoạn 2: Đánh giá và lập kế hoạch chi tiết (3-6 tháng): Bao gồm đánh giá toàn diện về cấu trúc, lập kế hoạch và thiết kế các công trình sửa chữa và phục hồi và mua sắm vật liệu và thiết bị cần thiết. Thời gian cho giai đoạn này là ba tháng.

 Giai đoạn 3: Sửa chữa kết cấu (6-18 tháng): Các hoạt động trong giai đoạn này bao gồm sửa chữa và gia cố nền đập và bờ kè, tái thiết các kết cấu bê tông bị hư hại và khôi phục các kết cấu phụ trợ như đường dẫn và cầu. Thời hạn cho giai đoạn này là mười hai tháng.

 Giai đoạn 4: Sửa chữa thiết bị thủy cơ và cửa xả (18-30 tháng): Tập trung vào việc khôi phục cửa tràn và cửa nhận nước.

Giai đoạn 5: Thử nghiệm và đưa vào vận hành (30-36 tháng): Bao gồm thử nghiệm toàn diện tất cả các hệ thống, đưa vào vận hành phát thủy điện và thanh tra an toàn cuối cùng cũng như cấp giấy chứng nhận.

Tổng thời gian dự kiến ​​để khôi phục hoàn toàn là ba mươi sáu tháng (ba năm tròn).

Bài học rút ra sau sự cố đập Teesta

Tầm quan trọng của việc vận hành cửa đập kịp thời: Phải vận hành cửa đập chủ động dựa trên dữ liệu thời gian thực và các mô hình tiên đoán, thay vì chỉ dựa vào các biện pháp ứng phó. Hệ thống cửa tự động phải đáng tin cậy, được thử nghiệm thường xuyên và trang bị khả năng ưu tiên điều khiển thủ công.

Nâng cao dự báo, hệ thống cảnh báo sớm và truyền thông: Cần cải thiện các mô hình dự báo thời tiết để tiên đoán tốt hơn các sự kiện thời tiết cực đoan. Việc phát triển các hệ thống tích hợp để chia sẻ dữ liệu thời gian thực giữa các cơ quan thời tiết, đơn vị vận hành đập và các dịch vụ khẩn cấp là rất quan trọng.

Diễn tập và đào tạo thường xuyên: Tiến hành diễn tập và đào tạo thường xuyên cho nhân viên vận hành đập là thiết yếu để ứng phó hiệu quả với tình huống khẩn cấp. Nâng cao nhận thức và sự chuẩn bị của công chúng đối với các trường hợp khẩn cấp liên quan đến đập cũng rất quan trọng.

Độ dẻo dai của cơ sở hạ tầng: Đầu tư nâng cấp cơ sở hạ tầng là điều quan trọng để nâng cao độ dẻo dai của đập trước các sự kiện thời tiết cực đoan. Cần tiến hành kiểm tra an toàn thường xuyên và bảo trì các kết cấu đập và hệ thống vận hành.

Kết luận

Thiệt hại thảm khốc đối với Đập Teesta và cơ sở hạ tầng của đập sau sự cố GLOF năm 2023 đòi hỏi phải có phản ứng khẩn cấp và mạnh mẽ. Các nỗ lực phục hồi không chỉ tập trung vào việc sửa chữa và tái thiết ngay lập tức mà còn phải nâng cao độ dẻo dai tổng thể của đập trước các thảm họa trong tương lai. Kế hoạch phục hồi phải táo bạo, hướng đến mục tiêu ổn định và bảo vệ đập nhanh chóng trong năm đầu tiên, sau đó là quá trình tái xây dựng theo từng giai đoạn trong hai đến ba năm tiếp theo.

Các hành động chính bao gồm các biện pháp khẩn cấp ngay lập tức để ngăn ngừa thiệt hại thêm, đánh giá cấu trúc toàn diện để nhận dạng các điểm yếu và sửa chữa toàn diện cho cả hệ thống dân dụng và cơ khí thủy lực. Việc lắp đặt các hệ thống dự báo và theo dõi thời tiết tiên tiến là yêu cầu thiết yếu. Các hệ thống này phải được tích hợp với các mạng lưới chia sẻ dữ liệu thời gian thực liên kết các cơ quan khí tượng, các đơn vị vận hành đập và các nhóm ứng phó khẩn cấp để ngăn ngừa các thảm họa như vậy trong tương lai.

Đập Teesta có thể phục hồi không chỉ về công suất ban đầu mà còn có thể trở thành một mô hình về độ dẻo dai và an toàn, bảo vệ chống lại mối đe dọa ngày càng tăng của các thảm họa do biến đổi khí hậu. 

Biên dịch: Hồ Văn Minh

Theo “Waterpowermagazine”, tháng 12/2024