Không chỉ sở hữu những con đập lớn nhất thế giới như Tam Hiệp, Trung Quốc còn đạt được năng lực công nghệ khó quốc gia nào bì kịp trong lĩnh vực thủy điện

Gần đây, lưu lượng xả nước của Thủy điện Tiểu Lãng Đế (Xiaolangdi Hydropower Station) tăng lên 2.600 m³/giây, đánh dấu việc chính thức khởi động hoạt động điều tiết nước và cát của sông Hoàng Hà năm 2025.

“Lưu lượng xả hiện tại là 3.000 m³/giây,” ông Lý Lập Cương (Li Ligang), Phó trưởng phòng Tổng hợp của Công ty Phát triển thuộc Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế, cho biết trong cuộc phỏng vấn cuối tháng 6/2025. Ông cho hay hiện tại nước xả chủ yếu là nước trong, dự kiến đến đầu tháng 7 sẽ bắt đầu xả lượng lớn cát vàng.

Đây là lần thứ 30 kể từ năm 2002, hoạt động điều tiết nước và cát được thực hiện nhằm giải quyết vấn đề bồi lắng phù sa trên sông Hoàng Hà. Đáng chú ý, hoạt động điều tiết nước và cát năm nay khác biệt so với các năm trước, và sự thay đổi này đến từ “ đập thông minh ” Tiểu Lãng Đế.

Kiểm tra bằng drone

Thủy điện Tiểu Lãng Đế là công trình kiểm soát then chốt trong hệ thống phòng lũ và điều tiết nước, cát ở trung và hạ lưu sông Hoàng Hà, kiểm soát 91,2% lưu lượng dòng chảy và gần 100% lượng phù sa của sông.

Vào khoảng 15h ngày 26/6, kỹ sư trẻ Thiệu Văn Cường (Shao Wenqiang) thuộc Phòng Công trình Thủy của Công ty Phát triển, Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế, đã điều khiển một chiếc máy bay không người lái (drone) bay đến tháp lấy nước của đập Tiểu Lãng Đế.

“Đây là lần kiểm tra thứ tư trong ngày bằng máy bay không người lái,” Thiệu Văn Cường nói. “Kiểm tra thủ công khó tiếp cận khu vực trước tháp lấy nước, nhưng kiểm tra bằng drone thì rất thuận tiện.”

Vào tháng 9/2024, Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế đã triển khai một bộ thiết bị kiểm tra tự động bằng máy bay không người lái tại công trình Tiểu Lãng Đế và công trình phụ trợ là Hồ chứa Tây Hạ Viện (Xixia Reservoir). Các thiết bị này thực hiện kiểm tra công trình thủy lợi, sạt lở đất, và xuất báo cáo kiểm tra theo thời gian thực, thúc đẩy mô hình kiểm tra chuyển đổi sang hướng số hóa và thông minh hóa.

“Ví dụ, việc kiểm tra hàng ngày các khu vực có nguy cơ sạt lở đất đã tăng từ hai tuần một lần lên một tuần một lần,” Thiệu Văn Cường cho biết. Sáng ngày 26/6, ba lượt kiểm tra bằng drone đã gửi về 15 thông báo cảnh báo, bao gồm các vấn đề như vật trôi nổi trên mặt nước, cỏ mọc trên sườn dốc, và đá lở.

Cùng với hệ thống kiểm tra thông minh, ba radar đo mưa đã được lắp đặt để giám sát “lượng nước trong mây  ” tại khu vực hồ chứa. Hệ thống này bổ sung và nâng cấp tự động hóa cho 3.201 thiết bị đo, thiết lập hệ thống chỉ số giám sát tại 255 điểm đo then chốt, và lắp đặt 572 camera kỹ thuật số độ phân giải cao để giám sát 24/7 các khu vực sản xuất cốt lõi như thân đập và tháp lấy nước.

“Tập trung xây dựng hệ thống giám sát tích hợp ‘trời-đất-nước-công trình’, chúng tôi không ngừng nâng cao khả năng giám sát an toàn công trình, nước, cát và khu vực hồ chứa,” ông Vương Trung Cường (Wang Zhongqiang), Trưởng phòng Kỹ thuật Sản xuất của Công ty Phát triển, Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế, cho biết. “Chúng tôi nỗ lực nắm bắt thông tin toàn diện, kịp thời và chính xác về khu vực thượng lưu, hạ lưu, và hai bờ hồ chứa.”

Phân tích và dự báo thông minh

“Người dân ven sông lưu ý, hồ chứa Tiểu Lãng Đế đang tiến hành xả lũ, mực nước sông sẽ tăng nhanh, xin vui lòng rời khỏi khu vực sông ngay lập tức để đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản…” Vào ngày 11/10/2024, hệ thống phát thanh cảnh báo xả lũ của công trình Tiểu Lãng Đế và Hồ chứa Tây Hạ Viện chính thức đi vào hoạt động. Hệ thống này sử dụng các thiết bị số hóa để quản lý khu vực nước hàng ngày, thực hiện “canh gác 24/7, tự động cảnh báo nguy hiểm, và phát loa từ xa để xua đuổi.”

“Trong đợt điều tiết nước và cát năm nay cũng như trong mùa lũ, hệ thống phát thanh cảnh báo xả lũ này sẽ phát huy hiệu quả, nhắc nhở người dân và tàu thuyền ở hạ lưu tránh xa khu vực nguy hiểm,” ông Lý Lập Cương nói.

Với công nghệ bản sao kỹ thuật số (digital twin), Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế tiếp tục nâng cao khả năng phân tích và dự báo thông minh của thủy điện, đạt được tiến bộ trong nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn, họ đã phát triển 11 mô hình chuyên môn thủy lợi, bao gồm dự báo dòng chảy, điều độ phòng lũ, xói lở hồ chứa, và dòng chảy khu vực hồ, để diễn tập toàn bộ quá trình điều tiết nước và cát. Hệ thống giám sát được thiết lập tại 255 điểm đo then chốt, sử dụng mô hình nhận diện AI để xử lý ảnh chụp từ vệ tinh hàng tháng, tự động phát hiện các vấn đề sử dụng đất và nước bất hợp pháp.

“Chúng tôi sử dụng khoa học công nghệ để tăng cường phân tích, dự báo và đánh giá trạng thái công trình, đảm bảo phát hiện sớm, xử lý sớm các nguy cơ tiềm ẩn,” ông Vương Trung Cường nói.

“Vũ khí” trong tay người quản lý công trình

Nhờ công nghệ số, nhiều thông tin có thể được dự báo nhanh chóng. Kể từ khi hoạt động điều tiết nước và cát năm 2025 bắt đầu, ông Giả Xuân Lôi (Jia Chunlei), Trưởng khoa Ứng dụng Số hóa Song sinh của Trung tâm Điều khiển Tập trung, Công ty Phát triển, Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế, đã thực hiện các phép tính mô phỏng dựa trên kế hoạch điều tiết nước và cát của ngày hôm sau. Các phép tính này dự báo mực nước tăng giảm, chuyển động dòng chảy dị trọng, xói lở hồ chứa, và an toàn công trình. Theo ông Giả Xuân Lôi, nhờ hệ thống bản sao kỹ thuật số, kết quả có thể được tính toán nhanh nhất trong 7 phút.

Bí quyết nằm ở việc xây dựng Nền tảng bản sao kỹ thuật số Tiểu Lãng Đế.

Năm 2023, Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế là đơn vị đầu tiên trong hệ thống thủy lợi xây dựng Nền tảng bản sao kỹ thuật số Tiểu Lãng Đế và thành lập Trung tâm Điều khiển Tập trung Tiểu Lãng Đế. Nền tảng này thực hiện điều độ thống nhất nước, cát, điện, quản lý thống nhất các mục tiêu như điều tiết nước, cửa cống, tổ máy, cấp nước, cấp điện, và phối hợp nghiên cứu đa chuyên ngành, đạt được khả năng “một màn hình tổng quan, một trung tâm quản lý.”

“Sau khi Nền tảng bản sao kỹ thuật số Tiểu Lãng Đế và Trung tâm Điều khiển Tập trung đi vào hoạt động, khả năng dự báo, cảnh báo, diễn tập và lập kế hoạch cho phòng lũ, điều tiết nước và cát được nâng cao đáng kể,” ông Lý Bành (Li Peng), Trưởng phòng Điều độ Lượng nước, Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế, cho biết. Thời gian xử lý lệnh điều độ hồ chứa đã giảm từ 30 phút xuống còn 5 phút.

Trong những năm gần đây, thông qua việc liên tục tối ưu hóa Nền tảng bản sao kỹ thuật số Tiểu Lãng Đế, nền tảng dữ liệu được củng cố, độ chính xác của mô hình tính toán được cải thiện rõ rệt, chức năng tính toán thuận và nghịch dần hoàn thiện, giúp việc điều tiết nước và cát của Tiểu Lãng Đế trở nên khoa học và hiệu quả hơn.

Thiếu nước, thừa cát và mối quan hệ không đồng bộ giữa nước và cát là vấn đề phức tạp khiến sông Hoàng Hà khó quản lý. Theo số liệu từ Ủy ban Thủy lợi Hoàng Hà thuộc Bộ Thủy lợi (Yellow River Conservancy Commission), qua nhiều năm điều tiết nước và cát, lòng sông “treo” ở hạ lưu Hoàng Hà đã giảm đáng kể.

Tổng cộng 3,5 tỷ tấn phù sa đã được vận chuyển ra biển, lòng sông chính ở hạ lưu giảm trung bình 3,1 mét, khả năng thoát lũ tăng từ dưới 1.800 m³/giây lên khoảng 5.000 m³/giây, cải thiện đáng kể khả năng thoát lũ và vận chuyển phù sa của dòng sông.

“Hoàng Hà yên, thiên hạ bình,” ông Tôn Trường An (Sun Chang’an), Bí thư Đảng ủy kiêm Giám đốc Trung tâm Quản lý Tiểu Lãng Đế, nhấn mạnh. Ông cho biết những người làm việc tại Tiểu Lãng Đế sẽ tiếp tục với trí tuệ và trách nhiệm, thúc đẩy xây dựng Thủy điện Tiểu Lãng Đế thành “đập an toàn, đập sinh thái, đập thông minh,” đóng góp vào việc bảo vệ môi trường sinh thái và phát triển chất lượng cao của lưu vực sông Hoàng Hà.