NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP VẬN HÀNH TỐI ƯU HỆ THỐNG HỒ CHỨA THƯỢNG LƯU LƯU VỰC SÔNG HỒNG TRONG MÙA CẠN
Kỹ thuật tài nguyên nước
Luận án "Nghiên cứu đề xuất phương pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa thượng lưu lưu vực sông Hồng trong mùa cạn" của Nguyễn Xuân Lâm, chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước, được hoàn thành tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam vào năm 2018.
Đề tài giải quyết tính cấp thiết của tình trạng cạn kiệt dòng chảy ngày càng trầm trọng trên hệ thống sông Hồng, hệ thống sông lớn thứ hai Việt Nam với vị trí chiến lược và nguồn lợi thủy điện lớn. Tình trạng này trở nên nghiêm trọng hơn khi thực hành xả nước Đông Xuân tăng gấp đôi (từ 2,78 đến 5,77 tỷ m³ giai đoạn 2007-2015), trong khi quy trình vận hành liên hồ chứa hiện tại đơn thuần là ràng buộc tĩnh và chưa được xây dựng theo cách tiếp cận tối ưu đa mục tiêu. Mục đích nghiên cứu là xây dựng cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp vận hành tối ưu hệ thống 6 hồ chứa thủy điện lớn trên lưu vực sông Hồng thuộc địa phận Việt Nam (Bản Chát, Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang) nhằm tối ưu hóa phát điện và cấp nước hạ du theo hướng đa mục tiêu, ứng dụng thuật toán BORG-MOEA.
Luận án tiếp cận theo hướng hệ thống và tổng hợp, phân tích "Nhân – quả" và kế thừa, sử dụng các phương pháp điều tra thực địa, kế thừa, tối ưu hóa đa mục tiêu, mô phỏng toán học, tham số hóa – mô phỏng – tối ưu và phân tích hệ thống. Về mặt khoa học và thực tiễn, luận án đã thiết lập khung tính toán tối ưu linh hoạt, kết nối các mô hình hồ chứa và hạ lưu, các hàm mục tiêu và ràng buộc, lấy thuật toán Borg-MOEA làm trung tâm. Hệ thống mô phỏng hồ chứa và hạ lưu cho vùng nghiên cứu được xây dựng trên ngôn ngữ C/C++ và Matlab với hiệu suất và khả năng phân tích kết quả cao.
Nghiên cứu đã đề xuất tập hàm vận hành (350 phương án) mang lại cải thiện đáng kể so với thực tiễn: lợi ích điện tăng 25-28%; trung bình mực nước (<1,2m) cải thiện 4-11%; số ngày vi phạm mực nước 1,2m giảm 43-86%; và trung bình mực nước Hà Nội cải thiện 40-43%. Các hàm vận hành này đơn giản, phù hợp cho nhu cầu hỗ trợ ra quyết định thời gian thực. Luận án đóng góp mới bằng việc đề xuất hàm vận hành hệ thống hồ thủy điện hỗ trợ ra quyết định, thiết lập khung tính toán tối ưu vận hành theo phương pháp tham số hóa – mô phỏng – tối ưu (PSO) với thuật toán Borg-MOEA, và phát triển hệ thống mô hình hồ chứa/hạ lưu cùng công cụ tính toán riêng. Nghiên cứu kết luận rằng cách tiếp cận PSO và khung tối ưu xoay quanh thuật toán BORG-MOEA là rất phù hợp cho các bài toán tối ưu bậc cao trong bối cảnh biến đổi khí hậu và xung đột lợi ích trên hệ thống sông Hồng.