Luận án tiến sĩ chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên nước: Áp dụng lý thuyết tối ưu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước ở lưu vực sông Hồng - Thái Bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐÀO VĂN KHIÊM

AP DỤNG LÝ THUYET TOI UU HOA CHO BÀI TOÁN PHAN BO HIEU QUA TAI NGUYEN NUOC O LUU VUC SONG

HONG-THAI BINH

LUẬN ÁN TIEN SĨ KỸ THUAT

HÀ NỘI, NĂM 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRUONG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LỜI CAM ĐOAN

“Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quảnghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bắt kỳ một

nguồn nào và dưới bắt kỳ hình thức nào Các tải liệu tham khảo đã được trích dẫn và ghi

16 nguồn theo đúng quy định

‘Tae giả luận án

Đào Văn Khiêm

LỜI CÁM ƠN

Tác giá trần tong cắm on GSTS Nguyễn Quang Kim đã tận tình hướng dẫn te giá

nghiên cứu và hoàn thành Luận án Tiền sĩ,

“Tác giả chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạoDai học và Sau đại học, Khoa Kỹ thuật Tai nguyên nước, Bộ môn Kỹ thuật Tải nguyên.nước đã tạo điều kiện thuận lợi, nhiệt tỉnh giúp đỡ và động viên tác giả trong quá trình.nghiên cứu, thực hiện Luận án.

Tác giả cũng chân thành cảm on đồng nghiệp GS.TS Nguyễn Khắc Minh, NCS Bùi

“Thu Hòa đã đóng góp nhiễu ý kiến quý báu cho tá giả trong việc hoàn thành Luận én

MỤC LỤC

LỎI CAM DOAN i

LOI CAM ON iiMỤC Luc i

DANH MUC CAC HINH ANH viii

DANH MỤC BANG BIEU x

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT xi MỞ DAU xii

Chương 1: TONG QUAN 11.1 Đặc điểm chung của lưu vực 1

1.1.1 Các đặc trưng về khí hậu 1

112 đặc điểm kinh tế

1.1.3 Tinh hình quản lý tải nguyễn nước của Hệ thống Sông Hồng Thíi

1.13.1 Tại Trung Quốc

1.13.2 Tại Việt Nam

ă hội 2

1.2 Công tác quy hoạch và quản lý

1.2.1 Công tác ra quyết định ở cắp quy hoạch

1.2.2 Công tác quy hoạch ở mức quản lý

12.3 Quy hoạch ring buộc cho tưới vụ Đông Xuân.1.2.4 Tình trạng khan cấp trong mùa lũ

1.3 Tinh hình ứng dung tối ưu hóa cho quy hoạch và quản ý tài nguyễn nước rên

thể giới 6

1.3.1 Mô hình hóa quan lý tải nguyên nước cấp lưu vực sông 6

1.3.2 Kinh tế học phân bổ tài nguyên nước 81.3.3 Mô hình kinh tế thủy van tổng hợp và các phát triển gin đây 12

1.4, Ứng dụng nghiên cứu tôi ưu hóa cho quy hoạch và quản ý ải nguyên nước ở

Việt nam và ại Lưu vực sông Hang 4

1.4.1 Một số nghiên cứu kinh t

quốc tế kết hợp với các nhà nghỉ

nước ở Việt nam tir các chuyên gianam 4

1.4.2 Quy hoạch ti nguyên nước ở vùng lưu vue sông Hồng Thái Bình 15

1.4.3 Nghiên cứu vận hành liên hỗ chứa 16

1.4.4 Các thách thức trong việc xây dựng thủ tục vận hành liên hỗ chứa 18

15 Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa và mục tiêu nghiên cứu 19

1.5.1 Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa động trong phân bỗ hiệu quả kinh

1.5.2 Muc tiêu và nội dung nghiên cứu của luận sin, 21152.1 Tình tình nghiên cứu về tối ưu hóa trong QH&QLTNN ở Lưu vực Sông

15.2.2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 2

Chương 2: THIẾT LẬP BÀI TOÁN PHAN BO HIỆU QUA TÀI NGUYÊN NƯỚC

262.1 Mediu 262.1.1 Giới thiệu 26

2.1.2 Cơ sở lý thuyết về phân bổ hiệu quả tải nguyên nước 28

2.2 Khái niệm phân bổ hiệu qua kinh té và mô hình Aquarius 302.2.1 Giới thiệu mô hình Aquarius 302.2.2 Nhận xét 342.3, Tiếp cận mô hình tối ưu hóa động 352.3.1 Bài oán tối da him mục tiêu với rang buộc đẳng thức 352.3.2 Bài oán tối da him mục tiêu với rang buộc bit đẳng thức 372.3.3 Trưởng hop tổng quát: các ring buộc hỗn hop 372.3.4 Một số nhận xét 38

2.3.5 Một số khía cạnh của phương pháp giải xắp xi 39

2.3.5.1 Phương pháp giải gin đúng 39

2.3.52 Phần mềm Lingo Al 2.3.6 Một số cầu phẫn mới của mô hình tỗi ưu hỏa tắt định phát tiễn bởi luận án

432.3.6.1 Bỏ sung một số cấu trú giá tị của sr dung nước 43

2.3.6.2 Phát triển các ham chỉ phí của hệ thống tải nguyên nước 33

2.4.2.1 Biến đổi các chuỗi thời gian không dũng thành các chuỗi thời gian dimg

2.4.2.2 Mô hình ARMA (Tự hồi quy trung bình trượt.

2.43 Ứng dụng mô hình ARMA cho bai toán tối uu ngẫu nhiên.

2.4.3.3 Ước lượng mô

2.5 Tiếp cận Độc quyền Tự nhiên

‘Chuong 3: PHAN BO HIỆU QUA TAI NGUYEN NƯỚC CHO MỘT SO HE THONG HO CHUA TRONG LƯU VUC SONG HONG

3.1 Dat vin đề

3.2 Phan tích số liệu đầu vào của mô hình.

3.2.1 Sử dụng số liệu cho các mô hình tôi ưu

3.2.2 Số liệu cho hệ thông hồ chứa Núi Cốc.

33 Mô33.1Gi

nh tối ưu hóa động cho Hệ thống Núi Các

thiệu Hệ thống Nai Cóc

3.3.2 Phân tích và ước lượng hàm cầu và hàm giá tri sử dụng nước33.24 Hàm cầu sử dụng nước tưới

31322 Hàm cầu sử dụng nước cho mục dich sinh hoạt

3.3.6 Tóm tắt kết quả của các mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên 110

3⁄4 Mô hình tôi ưu hóa động cho Hệ thong Sơn La — Hòa Bình H7

3.4.1 Giới thiệu hệ thông hồ chứa Sơn La - Hòa Binh 17

3.4.2 Mô hình phân bỗ nước Hệ thống Son La ~ Hòa Bình, 120

3.43 Kết quả mô hình tối ưu hóa động cho hệ thống Sơn La~ Hòa Bink 121 3.5 Kết luận lạ “Chương 4: CAU TRÚC ĐỘC QUYỀN TỰ NHIÊN TRONG PHAN BO TÀI NGUYÊN

4.1, Dat vấn để 135 4.2 Cúc kết quả chạy mô hin ti ưu hóa động cho hệ thống Núi Coc 140 43 Tối ưu hóa động ngẫu nbién phục vụ nghiên cứu về cầu trie độc quyển tựnhiên

của hệ thống hồ chứa Sơn La ~ Hòa Bình 145

4.3.1 Tối ưu hóa động với cầu tưới đủ tắt định giảm và dòng chảy đến ngẫu

nhiên (mô hình chỉ phí hàm mũ) 146

4.3.2 Tối ưu hỏa động với cầu tới tước Đôi mới và đồng chày đến ngẫu nhiên

4.34 Tối ưu hóa động với cầu tưới giảm và dong chảy đến ngẫu nhiên không có

sự can thiệp của chính phủ 148

i ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm và dong chảy đến ngẫu

én trong điều kiện tưới đủ (mô hình với chỉ phí bậc ba) 149

4.36 Tối ưu hỏa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm va dong chảy đến ngẫu

nhiên trong điều kiện cạnh tranh hoàn hảo (mô hình với chỉ phí bậc ba) 150

4.3.7 Clu trúc độc quyền tự nhiên yếu với mô hình cầu tưới ngẫu nhiên ARIMA

(mô hình với chỉ phí hàm mũ) l5

43.8 Tối ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm dòng chảy đến ngẫu nhiên,

và cầu điện tăng (mô hình với chỉ phí hàm mũ) 152

4.3.9 Chu trúc độc quyền tự nhiên yếu tính theo thing (mô hình với chỉ phí him

ma) 1534.3.10 Một số nhận xét 154

4.4 Kế luận chương 156 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 158 DANH MỤC CONG TRINH DA CONG BO 160

“TÀI LIỆU THAM KHẢO 163

'Ữ CHUYEN NGANH THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG 238

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2,1 Mô phỏng các biển liên quan đến hỗ chứa 31 Hình 2.2 Biểu đồ về ding chảy đến của Hỗ chứa Núi Cốc 65

Hình 2.3 Kết quả phân tích kiểm định IID của chuỗi phần dư 66

Hình 3.1 Đồ thị ding chảy đến của hồ chứa Núi Cốc (1980-2000) 15

Hình 3.2 Phân phối tin suất đồng chảy đến của hồ chứa Núi Cốc giai đoạn 1980-2000

Hình 3.3 Chuỗi số iệu dang chảy đến ho chứa Núi Cốc sau khỉ lấy lô ga 16

Hình 3.4 Phân phối chuẳn của chuỗi số iệu đồng chảy đn sau khi ly lô ga 16Hình 3.5 Chuỗi dừng nhận được sau khi biển đổi nHình 3.6 Các biểu đồ ACF (rái) và PACE (phải) của số liệu gốc n

Hình 3.7 Kết quả ước lượng mô hình ARIMA T8

Hình 3.8 Đồ thị của phần dư 19

Hình 3.9 Biểu đồ tan suất của phân dư 19

Hình 3.10 Kết quả kiểm định tính ồn trắng của phần dư 79

Hình 3.11 Một mô phỏng của chuối lò ga của dng chảy dén của hỗ chứa Núi Các 80Hình 3.12 Chuỗi số iệu mô phông ding chảy đến của hồ chứa Nii Cổ, siHình 3.13 Dòng chảy đến ho chứa Sơn La trong giai đoạn 1/1980 đến 12/2004 E2

Hình 3.14 Dòng chảy đến Sơn La sau khi biến đổi ly lô ga, xử lý Box-Cox, lấy sai phân, loại bỏ trung bình) 83

Hình 3.15 Biểu đồ ACF và PACF cho chuỗi s liệu nước đến hỗ chứa Sơn La K3

3.16 Kết quả ước lượng ARMAp, q với p < 26, < 26 sao cho AICC nhỏ nhất

Hình 3.17 Biểu đồ tin suất của phần dư 84

Hình 3.18 Kết qui im định tinh én trắng 85

Hình 3.19 Một kết quả mô phỏng của mô hình woe lượng 85

Hình 3.20 Kết quả mô phòng được khôi phục bing cách lấy him e mã 86

Hình 321 Số iệu đồng chảy đến của Sơn La, Hòa Bình, SL+DI+ 1DS trước xử 187 Hình 3.22 Số liệu dòng chảy đến của Sơn La, Hòa Binh, SL+D1+ +D5 sau xử lý 87

Hình 3.23 Biểu đỗ ACF và PACF cũng các twong quan chéo của ba chuỗi thời giancủa các đông chay sau khi đã biển đối 87

Hình 3.24 Biểu đồ ACF và PACF của phần dự của mô hình được ước lượng ở trên 93

Hình 3.25 Đồ thị của một trong những kết quả mô phông mô hình “

Hình 3.26 Các quỹ đạo tối ưu của các kế hoạch tối ưu ứng với các mẫu số liệu ngẫu nhiên về dòng chảy đến của hồ chứa Núi Cốc khi tưới đủ H2 Hình 3.27 Him mật độ phân phối xác suất của ác tổng lợi ch rong H2

Hình 3.28 Các quỹ đạo tố ưu hóa tùy thuộc các tỉnh huéng ngẫu nhiên H3

Hình 3.29 Hàm mật độ phân phối xác suất của các tổng lợi ch rồng Hà

Hình 3.31 Hàm mật độ phân phối xác sudt cho các mức tổng lợi ích rồng us

Hình 3.32 Mô hình ti uu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên do giá lúa ngẫu nhiên 115,

Hình 3.33 Hàm phân phối ác suắt của các mức tổng lợi ích rồng usHinh 3.34 So ‘an hành Sơn La — Hòa Binh 119

Hình 3.35 Các quỹ đạo tối ru (theo giả tị hiện ti, tức là chưa được chiết khẩu) với

cầu tưới tắt định giảm dẫn và dòng chảy đến ngẫu nhiên 124

đình giảm dẫn và đồng chay đến ngẫu nhiên 125 Hình 3.36 Ham mật độ phân phối xác suất của các tổng lợi ich đã chiết khắt 125 Hình 3.38 Hàm mật độ phân phối xác suất trong trường hợp có chiết khắu 125 Hình 3.39 Các quỹ đạo tối ưu của các tổng lợi ích (chưa chiết khẩu) 126

Hình 3.41 Tối ưu hóa động với cầu tối tit định và dòng chảy đến ngẫu ni 127Hình 3.42 Ham mật độ phân phối xác suất 127

Hình 3.43 Hàm mật độ phân phối xác suất 128

Hình 3.44 Các quỹ đạo của tổng lợi ích tối ưu (chưa chiết khẩu) 128 Hình 3.45 Him mật độ phân phối xác suất cũa tỉnh huỗng chưa chiết khẩu 129

Hình 3.46 Hàm mật độ phân phối xác sut của tinh hudng chưa chiết kh 129Hình 4.1 Các quan hệ giữa AC và Q (biễu dd a) và giữa TB.Q và Q (biểu đồ b) 139

Hình 4.2 Hàm edu đổi với xa nước từ hệ thông hỗ chứa 139

úc độc quyển tự nhiên của hỗ chửa Núi Cốc cho tưới và phát dign 141

quyển tự nhiên của hỗ chứa Núi Các khi không can thigp tưới 142

Hình 4.5 Cấu trie độc quyn tự nhiên của Núi Cốc khi cầu tưới và dng chảy đến cũng

là các đại lượng ngẫu nhiên trong điều kiện tưới đủ (3, 9, 15, 19) 13

Hình 4.6 Ci trúc độc quyển tự nhiên eta Núi Cốc với các năm 5, 10,13, 19 144Hinh 4.7 Cấu trúc độc quyên tự nhiên cho các năm 2, 4, 9, 12, 15, và 19 H6Hình 4.8 Cấu trúc độc quyên tự nhiên cho các năm 1, 5, 10, 3, 19, 21 147Hình 4.9 Ci tric độc quyén tự nhiên cho các năm 3, 7, 9, 13, 17,19 148

Hình 4.10 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 5,9, 13, 16, 20, 24 149

Hình 4.11 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3, 5, 9, 11, 18, 25 150

Hình 4.12 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3, 7, 9, 15, 19, 25 ASLHình 4.13 Cau trúc độc quyén tự nhiên cho các năm 3, 7, 9, 11, 17, 23 152

Hình 4.14 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3,5, 9, 12, 19, 23 153 Hình 4.15 Câu trúc độc quyển te nhiên theo thing: thing 3 năm 7; thing 5 năm 20;

tháng 3 năm 3; và thing 2 năm 1 lát

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 2.1 Các phương pháp tức lượng cầu

Bảng 2.2 Các kết qua ude lượng ứng dụng thực tế ở Việt nam

Bang 2.3 Số liệu tăng vốn FDI ở Việt nam.

Bảng 3.1 Tổng hợp đường cầu nước tưới Hệ thống Núi Cốc Thái Nguyên.

ích tdi ưu cho các sử dụng khác nhau (đơn vị tỷ VNB).A lợi ích rồng (dom vị ty VNĐ)

Bảng 3.4 Phân bổ nước tưới cho một khu tưới (theo tháng, đơn vị tr m2)Bang 3.5 Cúc tổng lợi ích tối ưu cho các sử dụng khác nhau (đơn vị tỷ VNĐ).Bảng 3.6 Tổng chi phí và lợi ích rồng (đơn vị ty VND)

Bang 3.7 Phân bé nước tưới cho một khu tưới (theo tháng, don vị tr m’).

Bảng 38 Các ting lợi ich tối ưu cho các sử dụng khác nhau (đơn vị tỷ VNĐ)

Bảng 39 Tổng chi phí và lợi ích rong (đơn vi ty VND)

Bang 3.10 Phân bổ nước tưới cho một khu tưới (theo tháng, đơn vị tr m3)

Bảng 3.11 Tổng lợi ích và chỉ phí cho phát điện vả tưới ở Sơn La — Hòa BinhBảng 3.12 Phân bổ nước cho phát điện tai hỗ chứa Sơn La.

Bảng 41 Kết quả tối ưu theo thang (thẳng 8 năm thứ 25) cho một tinh hung

DANH MỤC CÁC TỪ VỊ

Ao Trung tâm Điều độ Quốc gia

ARP KẾ hoạch Xa nước Năm.

CCFSC Ủy ban Phòng chồng lụt bão Trung ương

DCPIMARD Vụ Trồng rot

DWR/MARD Ban Giám đốc các Công ty khai thác các công trình thủy lợi

ERAV ‘Cue Điều tiết Điện lực

EVN Tập đoàn Điện lực Việt NamIWRM Quan lý tổng hợp tài nguyên nướcGDCO Group of drought control

LTDKTUNN Lý thuyết Tối ưu hóa Ngẫu nhiên

MARD BO Nong nghiệp & Phittriển Nông thônMOF Bộ Tài chính

Morr Bộ Công Thương

MONRE BộTiinguynMôi tườngNCHMS Trang tim Khitượng Thủy văn

006 Van phòng Chính phủ

(QH&QKTNN Quy hoạch và Quản lý Tai nguyên Nước SLOP Bai toán Tuyến tinh Toàn phương Ngẫu nhiên

LYSHTB LưuvựcsôngHồng- TháiBình

'WRP KẾ hoạch Xa nước

MỞ ĐẦU

Tinh cắp thiết cia đề tài

“Trong thời đại chúng ta dân số giatăng nhanh, tốc độ tăng trường kính lim, củng với những bắt lợi trong biển đổi khi hậu khiển cho cẫu sử dụng nước trong tắt cả các lĩnh

vực, từ cầu sử đụng nước sin hoạt, cầu sử dụng nước tới trong sin xuất nông nghiệ

cầu nước công nghiệp, cầu sử dụng nước cho các mục tiêu môi trường, sinh thái đều tăng lên với tốc độ lớn Bên cạnh những thay đổi vé kỹ thuật ải nguyên nước, những

thay đổi về kinh tẾ xã hội có ảnh hưởng ngày cảng lớn lên các quyết định chính sách

trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước Vì vậy, các nghiên cứu quy hoạch và quảnlý tai nguyên nước cần thiết có những tiếp cận phân tích kinh tế chuyên nghiệp để cung.

cấp thông tin đầy đủ cho các quyết định quản lý nén kinh tế

Tỉnh chuyên nghiệp trong phân ích kinh t tai nguyên nước được thể hiện ở hai khía

cạnh căn bản là: (i) Như tuyên bố Dublin (1992) đã chỉ ra, nước có giá trị kinh tế và cần

được coi như một hing hỏa kinh tế, do vậy, khung quy hoạch và quản lý ti nguyên nước:tại mọi quốc gia trên thể giới cần thiết phải bao gém cả khung phân ích kinh tế dựa trên

tiếp cận kinh t thị trường để phân tích và đánh giá các hoạt động cung cấp và sử dụng tải nguyên nước; và (i) Cũng như tuyên bổ Dublin đã nồi, nước là một tài nguyên thiên nhiên ngây cảng trở nên khan hiểm và dễ bị tổn thương, tức là khác với các tài nguyên và các hing hồa thi trường khác, ngành nước là một ngành nỗi tếng vi có nhiễu "thất

bại thị trường”, tức là có nhiều đặc tính khiến cho các giao dịch thị trường nước sẽ tao.

ra nhiều ngoại ứng xéu, Điều này him ý khung phân tích kinh tẾ cho ngành nước phải

due áp dụng dựa trên những nghiên cứu đặc biệt v8 phân tích hắt bại thị trường” và

sắc biện pháp để khắc phục những sự cổ này

Vi vậy, quy hoạch và quản lý tài nguyên nước đồng thời phải đứng trước những thách

thức lớn: bên cạnh việc gia tăng nghiên cứu và ứng dụng các tién bộ khoa học tự nhiên dễ sa tăng khả năng phân ích, đánh gid và dự bo các quy nit bi đội về nước, còn cần chú trọng tới công tác nghiên cứu và các biện pháp khắc phục các nhân tổ "thất bại

và quản lý tải nguyên nước Để đổi phó với các thách thức nói trên, các chuyên gia quy

hoạch và quin lý ti nguyễn nước quốc tế đã để ấp cận phát triển các công cụ mô

hình hoa theo tip cận mô phỏng và ưu hóa các bài toán quy hoạch và quản lý tàinguyên nước ở các lưu vực sông khá nhau.

“Mục tiêu nghiền cứu.

Do vậy, để góp phin giải quyết các thách thức trong quy hoạch và quản lý tải nguyênnước ở Việt Nam, mục tiêu của nghiên cứu này là xây dụng mô hình tối ưu hóa động

ngẫu nhiên phục vụ quy hoạch và quản lý ải nguyên nước tinh đến một cách có hệ thống

các cấu phin phân tích và đánh giá kinh tế.

lắp ứng mục tiêu của nghiên cứu nói trên, các mục tiêu cụ thể của luận án là

+ - Phântích và thié lp khung nghiên cứu để phát tiễn thước đo giá tri kinh té cho

sắc sử dung nước đựa trên tiếp cận kinh ế thị trường có điều dễ, cụ thể à xây

đựng him mục tiêu xuất phát từ các him giá tr của các sử dụng nước khác nhaunhư nước tưới, nước phát điện, nước sinh hoạ, và các him chỉ phí của các hệ

thống cung cắp nước rong điều kiện LVSHTB.

© Xây dựng các rằng buộc kỹ thuật của bài toán quy hoạch và quản lý nước và các.

ring buộc kinh tẾ xa hội và chính sich, và từ d6 thi lập và giải các mô hình tối

ưu hóa động trên cơ sở Lý thuyết Tối ưu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài

nguyên nước tại một số tiêu lưu vự ti LVSHTB bởi phần mềm Lingo

+ Tiến hành mô phỏng các chuỗi thời gian đầu vào của các liệt số liệu thủy văn

(dong chảy đến, lượng mưa, lượng bốc hơi) và các liệt số liệu kinh tế như các chỉ

sé giá cả Mô phòng được thực hiện theo tiếp cận sử dụng mô hình ARIMA hoặc

SARIMA để mô hình hóa chuỗi thời gian dừng (stationary series) sau khi đã được

biến đổi một cách thích hop.

© Thichén chạy lặp các chương trình tối wu hóa động với các mô phỏng của cácdau vào ngẫu nhiên để phân tích tính én định của |giải tối ưu ứng với chiện thực hóa các biến đầu vào kỹ thuật và kinh tế đã được mô phỏng ở trên,

« Ứng dung kết qua giải bài toán tối ưu để phân tích: Sau khi dat được lời ø

‘wu hóa động của bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước và kiểm tra tinh énđịnh nghiệm của lờin hành sử dụng ác ờigải từ việc mô phông các đầu

vào dé tìm kiếm các mỗi quan hệ chỉ phí trung bình và lợi ich ứng với các mức sản lượng khác nhan dé từ đồ phân tích các đặc tính mạnh yếu của mô hình độc “quyễn tự nhiên của quy hoạch và quản lý nước.

i tượng và phạm vi nghiên ctu

di tượng nghiên cửu

Đổi tượng chính của nghiên cứu là các bệ thống phân bi nước cho các sử dụng nước

“Tuy nhiề, nghiên cứu tập trung chủ yéu vào các hoại động cung cấp nước cho tưới lúa

‘va cung cấp nước cho phát điện Các hoạt động sử dung nước khác cũng được đưa vào mô hình, tuy nhiên không được đỀ cập chỉ it vì những hạn chế về quy mô của luận án

(Cée nghiên cứu của luận ánthực tế sử dụng các số liệu va tng tin cho giai đoạn nghiên

cứu 21 năm cho hệ thống Núi Cốc và 25 năm cho hệ thing Sơn La ~ Hoa Bình Đây là điều kiện i han nhằm phục vụ phát triển các mô hình động học

Pham vi nghiên cứu

VỀ mặt hệ thống ti nguyên nước, phạm vi ban đầu của luận án là một số lưu vực con trong hệ thông LVSHTB, cụ thé là Lưu vực sông Công (hệ thông Núi Cốc), Lưu vực Lô.

Gam, tuy nhiền trong quả nh thực hiện, luận én đã mở rộng sang phạm vi Laru vực

Sông Đà (hệ thống Sơn La Hòa Bình), các kết quả chạy mô hình tỗi wu cho một số các

tiêu lưu vực khác như hệ thống Lô Gaim đã được nghiên cứu nhưng không được tìnhbảy trong nghiên cứu này vì giới hạn quy mô của luận án.

Khoảng thời gian nghiên cứu bao gồm giai đoạn từ năm 1978 ~ 2000 cho hệ thống Núi CCổc, và các điều kiện tương tự nói trên nhưng ip dụng cho phạm vi của hệ thống Sơn

La — Hỏa Binh để kiểm nghiệm hoạt động của hệ thống này trong điều kiện những thập.

ky gin đây, vi mục dich minh họa cho các thay đổi chính sách trong các thập ky như đãnói ở trên

Các dập cận và phương pháp nghiên cứu

Để phục vụ mục tiêu nghiên cứu theo tip ct mô hình hóa Quy hoạch và Quản lý Tải

nguyên nước, tắc giả đã sử dụng những phương pháp khoa học sau:

= Khung mô hình hóa mô phỏng và tối ưu trong Quy hoạch và Quản lý Tai nguyênNước (ti liệu tham khảo là Quy hoạch và Quan lý Tai nguyên Nước của Loucks

và Van Beek, Nhà xuất bản UNESCO);

- ˆ Khung nghiên cứu, phân tích, và đánh giá gid trị trong phân bỗ tải nguyên nước(Tải liệu chính tham khảo là Hệ thống Mô hình hóa Phân bổ nước ở Lưu vực.Sông của Diaz, Brown, và Sveinsoon (Mj)

= Phương pháp xác suất, thống kể, kính tế lượng: là những phương pháp sử dụng

khoa học xác suất thông kê dé đo lường các dai lượng cũng như các quan hệ kinh 16 dựa trên các quan sắt và lấy mẫu ngẫu nhiên

= Phương pháp mô hình hóa ối ưu hóa: là khoa học nghiên cứu về hệ thống động

cđược điều khiển một cách tôi ưu Dựa vào phương pháp này có thể thiết kể các

mô hình tối ưu hóa động ứng dụng để mô phỏng tối ưu các hoạt động kinh tế

ngành nước.

= Phuong pháp kỹ thuật số dễ giả xắp xi các bài toán tố u hóa động Mặc di luận

án đã sử dụng một số mô hình lý thuyết để mô tả va tim lời giải tối ưu cho các hệ động học phân bỏ ti nguyên nước, nhưng phương pháp gái thực tẾ cho đại da số các mô hình vẫn là phương pháp xắp xi với sự giúp đỡ của máy tính Các kết

‘qua tinh toán của các mô hình trong luận án sử dung nhiều các phương pháp này.

= Bên cạnh các phương phip ý thuyết nh t tải nguyên nước, các phương pháp toán học và kỹ thuật tính toán máy tính, luận án còn dựa nhiều vào các thông tin.

được thụ thập trong thực tế cung cấp và sử dụng ti nguyên nước Các phương

pháp được sử dụng là lấy mẫu ngẫu nhiên va điều tra phỏng vấn người sản xuất

căng như người teu ding, vi đụ như phương pháp CVM, phương pháp TCM (ứclàphương pháp sử dụng thông tỉ khách đ lịch).

Ý nghĩa khoa học và thực ibn Ý nghĩa khoa học

Phát tiển một cách có kế thừa công c toán học tối vu hóa động ngẫu nhiên ‘cho quy hoạch và quản lý nước tại LVSHTB: (1) Xây dựng được mô hình tối

tu hóa động ngẫu nhiên cho phân bổ hiệu quả tnguyên nước ở một

lưu vực thuộc LVSHTB, góp phần thúc diy áp dụng các phương pháp mo

hình hóa tânvào nghiên cứu ải nguyên nước ở Việt nam; (2) Tỉch hợp

một cách có hệ thống các cấu phần kinh như cấu trúc chi phí và hàm mục tiêu

v6 lợi ích sử dụng nước tại khu vực LVSHTB vào mô hình, góp phần phát triển nghiên cứu kinh tẾ một cách có hệ thống đự trên tiếp cận thị trường có điều tiế trong điều kiện của LVSHTB; (3) Sử dụng các phẫn mém hiện đại, vi du như Lingo (c6 bản quyền) là một phần mềm mới được phát iển sau

phần mềm truyền thống GAMS, góp phản thúc day sử dụng các công cụ ky

thuật kỹ thuật số vào thực hành quy hoạch và quản lý nước ở Việt nam.

Ứng dụng tiếp cậntối ưu hóa động ngẫu nhiên à bãi toán phức tạp Để nghiên cứu bai toán động, luận án còn phải giải quyết một số mô hình con, ví dụ như xây dựng mô hình cầu động cho tưới, cho ding chảy đến của hồ chứa,

Việc xây dựng các mô hình con này cũng góp phan phát triển mô hình hóa.

một số hệ thống động học, là nghiên cứu cơ bản để có thể phát triển các mô,

hình động học cho nhiều mô hình con khác như cầu động cho thủy điện, cầu

nước sinh hoạt, cho nghiền cứu sau nảy.

Phát trién công cụ tối ưu hóa động ngẫu nhiên để đánh giá thuộc tinh "độc

“quy tự nhiên” trong quy hoạch và quản lý ải nguyên nước cấp lưu vựcsông Đây là vấn đề lần đầu tiên được quan tâm nghiên cứu ở Việt nam và

hầu như cũng chưa được nghiên cứu trong phạm vi lĩnh vực quy hoạch và

tới, mặc dù đã được các chu)

quan lý ti ên gia kinh tếnguyên nước trên théhọc mới phát triển để nghiên cứu trong một số lĩnh vực độc quyển tự nhiênkhác như hệ thống mạng lưới điện thoại, các mang internet, mạng lưới phân.

chắc chắn sẽ đặt cơ sở nền tảng cho phát triển nhiều nghiên cứu kinh tế hiện

đại để năng cao quản lý rất có hiệu quả các dịch vu sir dung nước Ý nghị are tiễn

“Trong hoàn cảnh hiện nay, Đăng và Chính phủ đang tiến hành công cuộc thúc

day phát triển kinh tế theo định hướng kinhthị trường có điều tiết của Nhà

nước để diy mạnh tăng trưởng kinh tế của nước nhà, tuy nhiên, kinh nghiệm, bib big, và trình độ quả lý kinh t hiện đại của các chuyên gia kinh tế Việt

nam còn rất hạn chế, chưa đáp ứng yêu cầu của thời đại Cụ thể, Luật Thủy,

lợi vừa được Quốc hội thông qua vào thing 6 năm 2007 đã đánh dẫu một

"bước tiến quan trong theo định hướng thị trường nổi trên Các nỗ lực nghiên

cứu của luận án là nhằm góp phan cải thiện kiến thức hiểu biết và các biện

pháp thực hành quản lý các hệ thống kinh tế in hướng thị trường có điều tiết của Nhà nước, phục vụ các nhiệm vụ kính tẾ của ngành nước, cụ thé là

cquy hoạch và quản lý nước ở cấp lưu vực sông,

Ứng dụng tôi ưu hóa động ngẫu nhiên trong phân bé hiệu quả tải nguyên nước.

cũng cố vai trò quan trong trong việc đặt nén mồng các nghiên cửu về tinguyên môi trường Trong quá trình làm luận án, tắc giả đã tham gia các hội

thảo, phân tích và đánh giá các dự án quản lý kinh tế nước như Hội thảo “Dinh giá tải nguyên nước" do World Bank tổ chúc, phản biện cho ĐỀ ti “KE toán

Nước” của Viện Chiến lược, Chính sich Tài nguyên và Mỗi trường (Bộ Tàinguyên và Môi trường) và nhiễu seminar và hội thảo khác, và đã đồng gopnhiều ý kiến quan trọng được các chuyên gia đánh giá có chất lượng tốt Do

vậy, 6 thể hy vọng rằng kinh té nghiên cứu của luận án sẽ tạo cơ sở cho nhỉđồng góp vào thực tẾ quy hoạch và quản lý tài nguyên và môi trường nóichung và tài nguyên nước nói riêng.

Hải ý nghĩa thực tiễn trên gắn với những chủ đề phát triển khung lý thuyết

thích hợp cho nghiên cứu phân bổ hiệu qua tải nguyễn nước tại LVSHTB

sn cạnh đẻ thực hành nữa ma luận án can bỏ nỗ lực.côn một khó kỉ

khắc phục là khả năng tổ chức thực hiện và vận hành các bài toán lớn bằng

cách áp dụng các kỹ thuật ign đại: Bên cạnh việc vận hành các phần mễm

chương nh mây tinh để chạy bài toá tối ưu hóa động ngẫu nhiền, nhiễu kỹthuật khác cũng en phải được xử lý như các mô hình mô phỏng dng chiy

đến bằng các phương pháp kinh té lượng phân tích số liệu chuỗi thời gian có tên gọi là Tự hồi quy Trung bình Trượt (ARIMA) để xây dựng các mô hình động về dòng chảy cũng như biến động giá cả,

Ngoài ý nghĩa thực tin của việc áp dung các công cụ hiện dai phục vụ trực

tiếp cho mô hình tối ưu hóa động, việc sử đụng các kỹ thuật hiện đại ết hợpvới sử dụng các mô hình tính toán kỹ thuật số

hướng tới việc phát triển các phương pháp tiến tiến và hiện dại hơn như trí

tuệ nhân tạo và các kỹ thuật in học tiên tiến khác trong các nghiên cứu ngành nước trong trong Ini gần, để theo kịp nhịp độ phát tiễn của khu vực.

Những đông gấp mới cia luận ân

Cac đông góp chính của luận dn bao gồm:

« - Thiếtlập được bãi toán phân bé tối tài nguyên nước cho hai tiểu lưu vực thuộc

tệ thống sông Hồng ~ Thái Bình, giải bai toán tối ưu đó trong môi trường Lingo.

+ Xây dựng phương pháp xác định và use lượng chu động của các yêu cầu sử dụng

nước tưới và phát điện, làm số liệu đầu vào cho bai toán phân bổ nước tối tru theo sắc dự báo về xu thể phát triển của ném kinh tẾ trong tương ai

+ ĐỀ xuất phương pháp phân ích đặc tính edu trúc của cơ chế độc quyền tự nhiên,

xác định được tính mạnh yếu của độc quyền tự nhiên, làm cơ sở cho việc hoạch.đình chính sich hợp lý ong quả tình quan lý các hoại động dich vụ vé nước của

các đối tượng trực tiếp khai thác và quan lý ti nguyên nước Cấu trúc luận án

“Chương 1: TONG QUAN Nội dung chương này mô ả các đặc điểm điễn hình của Lint

vực Sông Hing - Thái Bình cùng với mai trường quy hoạch vi quản lý ải nguyên nước

trong phần lãnh thổ Việt nam trong thời gian gần đây Chương này cũng chỉ ra tính ấp,

thcho nghiên cứu và các kết quả chính ma nghiên cứu đạt được.

Chương 2: THIẾT LẬP BÀI TOÁN PHAN BO TOI UU TÀI NGUYÊN NƯỚC Nội cdung chương này trình bay tóm tắt kiến thức cơ bản về Mô hình hóa Hệ thống trong

Quy hoạch và Quan lý Tài nguyên Nude, Lý thuyết Kinh tế Tài nguyên Nước, Lý thuyết

Tối wu hóa tắt định, và từ đó xác định tiếp cận tối ưu hóa động cho bài toán phân bé tài

nguyên nước ở LVSHTB,

“Chương 3: PHAN BỘ HIỆU QUA TÀI NGUYÊN NƯỚC CHO MỘT SỐ HỆ THONG: HO CHỮA TRONG LƯU VỰC SÔNG HONG - THÁI BÌNH Chương này tinh bày sắc kết quả thiết kế và xây đựng mô hình tôi vu hỏa động tt định và ngẫu nhiên cho bài toán phân bổ hiệu quả kinh tế ở lưu vực sông Và trên cơ sở đó chạy các chương trình tối ưu ha động tắt định và ngẫu nhiên cho một số hệ thống như hệ thông Núi Cốc và hệ thống Sơn La — Hòa Bình.

Chương 4:CÁU TRÚC ĐỘC QUYEN TỰ NHIÊN TRONG PHAN BO TAI NGUYÊN NƯỚC Ở LƯU VUC SONG HỎNG ~ THÁI BÌNH Chương này trinh bảy th tục phân tích và đánh giá de tính độc quyén tự nhiên cho các hệ thống hỗ chứa ở LVSHTB dựa vào các kết qua tối ưu hóa động đã được chỉ ra trên diy, Các kết quả về đặc tinh độc

quyền tự nhiên này cho hai hệ thống được chọn cho nghiên cứu được chỉ ra và các him

¥ cho điều chỉnh của nhà nước cũng được trình bảy.

Kết luận và các kiến nghị: phần này tổng kết các kết quả nghiên cứu và các đề xuất kiến

nghị cho việc âm quyết định của các nhà quản lý hệ thn.

Phụ lục: Các kết quả nghiệm tối ưu cho các trường hợp khác nhau của nghiên cứu.

Chương 1: TONG QUAN

Dựa trên các báo cáo và các ti liệu khác của Viện Quy hoạch Thủy lợi, có thé mô tảmột cách tổng quan một số đặc điểm của chung của Lưu vực Sông Hồng ~ Thái Bình và

tỉnh hình tóm tắt về quy hoạch va quan lý tài nguyên nước ở đây như sau 1.1 Đặc điểm chung cũa lưu vực

Lưu vực sông Hồng - Thái Bình là một lưu we sông quốc tế bao phủ 169.000 km” tải qua 3 quốc gia Việt Nam, Trung Quốc và Lio, Lưu vực sông Hỗng ~ Thái Bình có Khí

hậu giỏ mùa cing với các mùa mưa và khô rõ rệt

1.1.1 Các đặc trưng về khí hậu

Khí hậu của vùng châu thé sông Hồng - Thái Bình được đặc trưng bởi độ ẩm và nhiệt

.độ cao điền hình của khí hậu nhiệt đới với việc phân chia mùa rõ ring Tại các vĩ độ cao

hơn của vùng phân thủy khí hậu có nhiều điểm tương tự như vùng cận nhiệt đới Các

mùa khí hậu ở vùng châu thổ sông Hồng bị ảnh hưởng mạnh bởi gió mùa

Lượng mưa hàng năm thay đổi mạnh từ (7002.100) mmvnăm ở Trung Quốc,(1.2004.800) mm/năm ở Việt Nam Lượng mưa cao nhất là ở vũng phân thủy sông Ba,sau dé là sông Thao và sông Lô Tổng số ngày mưa ở Việt Nam thay đồi rong khoảng.

(125+160) ngày Lượng mưa cũng thay đổi mạnh giữa các vùng lãnh thổ ở Việt Nam Đông chảy trên lưu vục sông Hồng - Thái Bình được tạo hình bởi lượng mưa năm trưng bình tại Son Tây khoảng 118 ty mỀ tương đương với lưu lượng là 3.743 m’/s Nếu sông.

“hii Bình, sông Diy và vũng châu th được đưa vào xem xế, ng lượng ding chảy có

thể đạ ti 135 tỷ mở, bao gdm 82,54 tỷ m (khoảng 61.1%) của tổng lượng ding chảy ở

Việt Nam và 52,46 tỷ mỲ (khoảng 38,9%được hình thành ở Trung Quốc Vì vùng lãnhthổ hay bị gián đoạn và lượng mưa không được phân phối đều, dòng chảy thay đổi từtiểu lưu vực này tới tiểu lưu vực khác,

“Trong số 3 sông nhánh lớn thượng nguồn của sông Hồng, sông Đã có lưu lượng cao

nhất khoảng 42% Sông Thao có cùng diện tích lưu vực như sông Đà nhưng lưu lượng.

thấp nhất, chỉ vào khoảng 19% Sông Lô có điện tích thấp nhất nhưng lưu lượng chỉ

đứng sau sông Đà chiếm 25,4% (so với lưu lượng tại Sơn Tây).112 đặc diém kinh tế xã hội

Ving châu thổ sông Hồng ở Việt Nam trải rộng qua 24 tinh thành và tổng dân số đạt tới

29 triệu người (năm 2009, chiém 95% dân số của miễn Bắc.

Nền kinh tế ở ving châu thé dang phát trién mạnh vùng này có thé chia nhỏ thành 2 vùng kinh tế: vùng đồng bằng sông Hồng và vùng trung du bao gồm các vùng núi ở phía Bắc Các thành phổ lớn bao gồm Hà Nội, là trung tâm quốc gia về kinh t, chính tị và

văn hóa, Vĩnh Phúc, Hai Dương, Hưng Yên, Hai Phòng,

GDP của ving châu thổ va ving trung du dai điện cho gần 20% GDP quốc din, GDP.

đầu người của ving trung du năm 2010 ở phía Bắc là 9.765 nghìn đồng (43% của GDP

trung bình đầu người của quốc gia) rong khi GDP đầu người của vùng châu thổ là vào khoảng 23.736 nghin đồng (104% của GDP trung bình đầu người quốc gia).

1.1.3 Tình hình quản lý tài nguyên nước của Hệ thong Sông Hồng Thái Bình 1.1.3.1 Tại Trung Quốc

Một phần quan trọng của vùng phân thủy của hệ thông sông thuộc về Trung Quốc và

thông tin về những vùng này là khan hiểm Điều này gây ra những khó khăn để Vi

Năm có thé dự báo dòng chiy đến hiện thời và tương ai từ những ving ãnh thổ này và

hậu quả là khó dự báo hiệu quả cho quản lý tài nguyên nước, Thông tin hiện tại về phn

lưu vực ở Trung Quốc cho thấy Trung Quốc tăng cường khai thác lưu vực dé sin xuất thủy điện: Có bằng chứng cho thấy khoảng 62 thủy điện từ nhỏ đến trung bình nằm ở

thượng nguồn sông Đà, sông Lô và sông Thao đang vận hành hoặc sẽ được quy hoạch.Các hứa này ở Trung Quốc chủ yếu được xây dựng từ năm 2007, tổng công suất của các hồ chứa là hơn 4 tym, Chúng chủ yếu có kích thước trung bình và nằm ở thượng nguồn lưu vực sông Đà, trong khi một số nằm ở sông Thao và sông Lô Tuynhiên, thông tin về những nhà máy này (vị trí, công suất trữ nước, cách sử dụng nước, )

là không đủ và tạo ra những khó khăn tiềm ting cho quản lý tải nguyên nước của hệ thống sông Hồng Thái Bình, các khó khăn có thể thuộc 2 loi

“Trong mùa lũ (ừ tháng 6 đến thing 11), các hồ chứa của vùng phân thủy sông Da thường: trữ nước từ giữa thing 6 đến thing 7, xì chúng thường không liên quan đến những vấn để ñ lạ: Các hồ chứa này có thé dat tới công suắt đầy đã ở đầu mùa lĩ và rong trường hợp có lũ, vì sự an toan của các bỏ chứa đó, các hỗ chửa có thé xả một lượng nước lớn và không dự tinh trước so với dng chảy đến Nếu điều đó xáy ra công suất kiểm soát

1ñ của các hỗ chứa trên sông Đã ở Việt Nam sẽ lâm vào tỉnh trạng nguy hiểm.

Yao mùa khô (thing 12 đến thing 5), các hồ chứa ở Trung Quốc, chủ yếu quan tâm đến

sản xuất thủy điện, xã lượng nước cổ định để sản xuất điện mà không ảnh hưởng tiêu.

cove đến chính sich xả nước ở phần vùng lưu thủy Vi nước tri “Tuy nhiên, khi mùa khô kết thúc vào tháng 4, các hồ chứa Trung Quốc bắt đầu chững nước, lim giảm ding chảy vào Việt Nam gây ra ảnh hưởng đến khả năng sẵn có nước vào cuối mùa khô.

1.1.3.2 Tại Việt Nam

Hệ thống Hồng Thái Bình ở phía Việt Nam có 4 hồ chứa đa mục ti

“Thác Ba, Tuyên Quang và Sơn La dang vận hành để đáp ứng các nhu

về sản xuất thủy điện, cung cắp tưới và kiểm soátlũ Công su ft lũ là 8,45 tỷ xuất sử đụng là 1986 1 mẺ vã công suất thủy điện được lắp đạ là 6246 MW.

Hồ Thác Bà hoàn thành năm 1971, tiết kế ban đầu là để cung cấp nước và sin xuất

thủy điện (440MW) không có kiểm soát lũ Vào năm 1977, trách nhiệm kiểm soát lũcho vũng đồng bằng đã được bi sung Vi Hòa Bình và Sơn La dang vận hành cho nênkiểm soát lũ trở nên không đáng kể.

Hồ Hòa Bình xây ckmg trên Sông Đà và vận hành vào năm 1991 cho các mục địch kiểm

soit lũ sản xuất thủy điện và cung cắp nước cho hạ du Vai tr của h trong kiểm soát

Ii ở vũng Châu th rất quan trọng Công suất chống lũ dat tới 4,9 ỷ m’, công suất lắp đặt 1.920 MW, công suất cung cấp nước hữu ích 95 tỷ n/s

Hồ chứa Sơn La được xây dựng trên Sông Đà bắt đầu vận hành vào năm 2010 với các trách nhiệm chính là để ct lũ đọc hd chứa Hỏa Bình với công suit tỷ m° (có khả năng chia 3 ty mẺ cho Hòa Bình và 4 ty m* cho Sơn La), công suất cung cắp nước là 6,504 ty

Hỗ Tuyên Quang xây dựng trên sông Gam hoàn thành năm 2007 mục dich phòng lũ cho

thành phố Tuyên Quang và đồng bing Bắc bộ, công suất lấp đặt 750 MW

'Ngoài bốn hồ chứa da mục tiêu còn có các hỗ chứa kích thước trung bình ở phần thượng

‘du của ving phân thay với mục tiêu chính là sản xuất thay điện và cung cấp nước: (i)

Lưu vực Sông Da: Nam Chiến (132x10%m'), Bản Chic (1.616x10'm'), Hudi Quảng

(115x10%m'); (il) Lưu vực Sông Lô-Gâm: Na Lê (103x10°mẺ, 90MM), (ii)

Cẩu-“Thương: Dục Nam Núi Cốc (168x10'm'), Cm Sơn (227xl0*m),

1.2 Công tác quy hoạch và quản lý

12.1 Công tắc ra quyết định ở cp quy hoạch

Làm quyết định ở cấp quy hoạch cho các hỗ chứa nói chung được thực hiện bởi Chính ph Theo Luật Xây dựng Việt Nam, tắt cả các hoạt động đầu r cho các

dựng phải được tuân thủ theo quyết định và được chấp thuận ở các cấp đặc biệt

toạch xây,

“Các hoạt động quy hoạch có thể được thay đổi va liên quan tới các ngành khác nhau,

“rong việc xây dựng các hệ thống tưới và các công trình điều tit và quản lý nước, có

quy hoạch tài nguyên nước, quy hoạch năng lượng (cụ thể đối với tưới là: quy hoạch

tưới, kiểm soát lũ, tần suất lũ, cung cấp nước, hệ thống đ điều; đối với điện cóc quy hoạch và phát triển điện quốc gia của các nhà máy năng lượng nhỏ và trung),

“Quy hoạch tả nguyên nước được thực biện bởi Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn

(MARD), là nơi thiết lập và đệ trình hoặc chấp thuận sau khi tư vin các bộ, ban, ngành

Khác có liên quan; Quy hoạch năng lượng do Bộ Công Thương thực hiện, là nơi thiếtlập và đệ trình hoặc chấp thuận sau khi tham khảo các bộ ban ngành có liên quan;

Cac công việc xây dựng lớn và chủ yêu cần được d tình lên Quốc hội và phải được phê duyệt bởi Qué: hội trước khi xây dựng.

1.2.2 Công tác quy hoạch ở mice quản lý

CCic hồ chứa Sơn La, Hôn Bình, Tuyén Quang, Thác Bi va các nhà máy thủy điện đượchân loại là ơ sỡ hạ ng da mục tiêu và chiến lược Do vậy, vận hành hệ thống các hồkhông được quản lý bởi các công ty mà chịu sự quản lý trực tiếp của Bộ Công Thương,

(MOTT) và Bộ Nông nghiệp & PTNT (MARD), là các Bộ sử dung ti cận điều tế tổng

hợp cho các trụ cột sản xuất năng lượng, phòng lũ và cung cấp nước.

VỀ làm quyết định thường ngày để vận hành hoạt động Liên hd chứa, vai trò này thuộc về Trung tâm Điều độ Quốc gia (A0), là một đơn vị thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam.

(EVN) và dưới sự giám sit của MOIT va EVN A0 trong điều kiện không khẩn.cung

sắp kiểm soát ngày các cơ sở họ tng chiến lược bằng cách uyên bổ lich xa nước theo

iờ của họ, Điễu chính ngày cần được thực hiện phủ hợp với Quy hoạch Điễu tết ThingNgông bổ Kế hoạch Điễu it Thing (MRP)

cđược Cục Điều tiết Điện lực (ERAV) và

š cập nhật Kế hoạch Xả nước Năm (ARP) Diều này sau đó được xác định hàng năm vào cuỗi Tháng Mười hai bởi ERAV (Theo bio cáo của Viện Quy hoạch)

1.2.3 Quy hoạch ràng buộc cho tưới vụ Đông Xuâm

Đầu thing 12 Cục Trồng trot (DCP/MARD), và Sở NN&PTNT các tinh (DARD) thu

thập và đệ trình cho DWR/MARD các kế hoạch mùa vụ lịch tưới cho mùa vụ tưới sắp

tới ở các huyện (tháng 1 đến tháng 5) Trong khi Trung tâm Khí tượng Thủy văn (NCHMS) thuộc MONRE thu thập các kịch bản khí tượng thủy văn và thủy triểu cho

cùng giai đoạn này.

“Cầu nước trong hệ thing được ước lượng bằng cách sử dụng các phương pháp thông

thường, Đối với các diện tích canh tác phương pháp được sử dụng là phương pháp đáp.

ứng yêu cầu nước mùa vụ Sử dụng nước sinh hoạt và công nghiệp được tính bởi lượngsử dụng nhân với quy mô của hộ sử dụng nuớc (Theo báo cáo của Viện Quy hoạch).

1.2.4 Tình trạng khẩn cấp trong mùa lũ

Quy trình vận bảnh Liên hỗ chứa Sơn La, Hỏa Bình, Thác Ba, và Tuyên Quang trong

mùa lũ ban hành theo Quyết định 1287/QĐ-TTg thay thé cho Quyết định 198/QD-TTg ễt định 198/QĐ-TTg ngày

10/2/2011, từ ngày 22 tháng 8, hồ Thác Bà được phép tích din lên mực nước bình.đã Thủ tướng Việt nam kỷ vào ngày 02/10/2011 Theo Quy

thưởng, các hồ Sơn La, Hỏa Binh, Tuyên Quang, căn cứ nhận định tinh hình thời tiết

cia Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia, nếu mùa lũ có khả năng kết thúc sớm,

due phép tích din sao cho đến ngày 30 tháng 9 dat cao trình mực nước ding binh

1.3 Tình hình ứng dụng tối ưu héa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước

trên thể giới

Phan bé hiệu qua tải nguyên nước trong các lưu vực sông ngày cảng trở thành một chủ.

đề tối quan trọng Mue này sẽ trình bảy một số phân tích tổng quan của các nhà nghiên cứu trên thé giới về mô hình kết hợp kinh tế thủy văn cho những vấn dé quy hoạch và

“quản ý ải nguyên nước liên quan ti phân bổ hiệu quả nước.

1.3.1 Mô hình hóa quân lý tầi nguyên nước cấp lưu vực sông

Bai toán của luận án phát sinh từ khung bai toán quy hoạch và quản lý tai nguyên nước.

cắp lưu vực sông Đây là bài toán đã được nghiên cứu khá rộng rãi rong thôi gian gin day ở khấp nơi trên thé giới Một số cơ sở điển bình của bài toán trên được trình bày

trong luận án nay dya trên các tài liệu “Water Resources Systems Planning andManagement” của Daniel P Loucks va Eeleo van Beek (UNESCO, 2017), bài nghiêncứu tổng quan “Modeling Water Resoucres Management at the Basin Level: ReviewAnd Future Directions" của các chuyên gia Daene C MeKinney, Ximing Cai, Mark W.Rosegrant, Claudia Ringler, va Christopher A Scott (IWMI, 1999), va các thi liệu khác.

“rong bài viết của McKinney, Ximing Cai và các đồng nghiệp, các tắc giả đã nêu lên

một số nét cơ bản sau:

+ Bản chit ign ngành của những bãi toán ngành nước yêu cầu những phương pháp

mới dé tổng hợp các khía cạnh kỹ thuật, kinh t, môi trường xã hội và pháp luật

ào một khung mạch ge Phát tiễn và quán lý ti nguyên nước cin tổng hợp các

nghiên cứu môi tring, kinh, và xã hội đự trên những nguyên tắc vũng:

« _ Hàm mục tiêu là một công cụ hữu ích dé phản ánh nhiều quy tắc, nguyên tắc, và.

hóa Trong nhiều

‘ing buộc trong quản ly tải nguyên nước trong khung môi

trường hợp, một vài mục tiêu (hiệu quả kinh tế, phúc lợi xã hội, bén vững môi

trường, vân vân) phải được xử lý với một cách đồng thời;

+ Mật hệ thống lưu vực sông được tạo thành bởi ba cầu phần: (1) các cẩu phin nguồn như các con sông, các kênh dẫn, các hỗ chứa, và các ting ngậm nước; (2)

nhà máy công nghiệp và các thành

phố) và sử dụng trên dòng chảy (thủy năng, giải tri, môi trường); và (3) các cầu

phần trung gian như các nhà máy và các trang thiết bị ti sử dụng và tái chế nước;

“Trên cơ sở tổng quan này, những quan lý của các hệ thống lưu vực sông

nói chung giả định cung cấp nước bắt đầu từ những con sông, các hỗ chứa, và các ting ngậm nước Các đồng chảy đến tới những thực thể này có thể được tính

toán qua các mồ hình đồng chảy thoá-mưa Các tác động của dao động tời tếtà (hủy văn đối với cung cắp nước có thé được đưa vào các mô hình quản ý nước‘qua mô tả các kịch bản thời tiết và thủy văn;

Nước có thể được sử dụng cho các mục đích trên đồng chảy, bao gồm nhà máythủy năng, giải trí, hòa tan chất thải, cũng như các mục đích ngoài đồng chảy

duge phân phối cho các sử dụng nước nông nghiệp và các sử dụng nước thành.

thị và công nghiệp (MAI) Mục tiêu của việc mô hình hóa là tối da các lợi íchkinh tế xã hội của khu vực lưu vực sông, là nơi không chỉ bao gồm các đồng goptích cực từ các giá trị kinh tế và sử dụng nước M&T, lợi nhuận từ tưới, và các lợiích từ các sử dụng nước trên dòng chảy, mà còn đòi hỏi tính tới thiệt hại môi

trường do xã chất thải M&I, tiêu nước tưới, và các tác động tiêu cực tiểm năng.

lên các sử dụng trên dòng chảy;

"Đặc biệt quan trong cho các phân ích cấp lưu vục là các mô hình có hai kiể căn

suyte đã được xác định trước (hực tế và giả tưởng) để điều hành phần bổ nước vàbản là: cmô hình mô phỏng hành vi tài nguyên nước phù hợp với tệ

vận hành cơ sở hạ tang, và các mổ hình tổi wu và lựa chọn phân bd và cơ sở hạ tng đựa vào một hàm mục tiêu (kin hoa khác) và kết hợp với các rằng buộc:

“Trong khi đánh giá hoạt động hệ thống có thể tốt nhất được.

cải thiưu là hữu ích hon

hình mô phỏng, các mô hình hoạt động hệ

thông là mục tiêu chính Các mô hình cũng có thể bao gồm đồng thời cả các khả

năng mô phỏng lẫn ti ưu hóa;

“Trong các môlưu vực, các tương tác thủy văn,thủy lực giữa các nguồn nước chính và các sử dụng của chúng có thé được mô tả

Khi đã biết khối lượng đáng kể và độ phúc tạp của số liệu và các phân ích được

du để hỗ tro các quyết định chính sách ở cắp lưu vực, các kiểu mô hình được nghiên cứu được chỉ ra ở trên rõ tầng th hiện tiếp cận khoa học tốt nhắt cho nhận

biết, kiểm định và ứng dụng thành công các chiến lược phân bổ tai nguyên nước.một cách hiệu quả và hợp lý

1.3.2 Kink tb học phân bổ tài nguyên nước

'Về vấn đẻ nghiên cứu kinh tế trong mô hình hóa quy hoạch va quản lý tài nguyên nước

sắp lưu vực, Rosegrant và Meinzen-Dick (1996) đã chỉ ra ring:

“Chỉ bằng cách nghiên cứu tắt cả các cấu phần tương tác hưởng lợi từ và gây hại cho

nguồn tải nguyên, sử dụng tối ưu từ quan diễm xã hội mới có thể được tht lập Bởi

vây, cũng với sự khan hiểm ngày cảng gia tăng của nước và sự cạnh tranh gia ting đổi

với nước qua các ngành, các vin để kinh té trong phân bổ nước đang ngày cing gia ting

tắm quan trong trong quân lý ưu vục sông

“Tổng hợp kinh té học vio các mô hình lưu vực sông yêu cầu kết hợp các hàm sin xuất sử dung nước như các đầu vào, và các him cầu đối với nước để ước lượng giá tị của nước theo các ngành Ước lượng giá trị của các kiểu cầu khác đối với nước bên trong lưu vục sông, ké cá các cầu môi rường, chất hượng nước, cầu giả tí, v hủy năng cũng

là đáng mong muốn Tuy nhiên, do một số hạn chế về quy mô của luận án, các mô hình

được xem xét chủ yếu tập trung vào một số tiểu lưu vực như Hệ thống Núi Cốc và Hệ

Ũ1g Sơn La ~ Hòa Bình với các sử dụng chính bao gồm nước tưới và nước cho phátđiện Các mục tiêu khác thể hiện trong các rang buộc của mô hình Mục tiếp theo sẽnghiên cứu tổng quan các phương pháp khác nhau cho do lường giá trị của nước trong.các sử dụng nông nghiệp và phi nông nghiệp,

Dinh giá giá trị Nước cho Sie dung Nông nghiệpHam sản xuất sẵn lượng mùa vụ và sử dụng nước

Dinar và Letey (1986) trong nghiền cứu của minh đã nêu lên bộ phận căn bản của môhình hóa cho ước lượng him cầu sử đụng nước tong nông nghiệp là hàm sản xuất, làhim số liên hệ sản lượng mùa vụ với sử dụng nước và các đầu vào khác Các tác giá

cũng chỉ ra có bốn kiểu hàm sản xuất thường được sử dụng là: Các mô hình bốc thoát

hơi nước của mùa vụ (Hanks và Hill, 1980), các mô hình mô phỏng (Dinar và Letey,1996; Cardon và Letey, 1993; ), các mô hình ớc lượng (Dinar và Letey, 1996; Moore,

Gollehon, và Negri, 1993; ) và các mô hình Iai ghép, kết hợp ba kiểu trên (Howit,

1995; Rosegrant vi Shetty, 1994;

Một tiếp cận khác để xây dựng hàm sản xuất cho sản xuất nông nghiệp la tiếp cận quy

hoạch tối ưu được tôm tit trong cuỗn “Economics of Water Resources” của Grifin

(2006) Theo các chuyên gia trong tiếp cận này, ước lượng cầu sản xuất nông nghiệp đổi

với nước và giá tị nhận được của khổi lượng nước đó trong sản xuất công đôi hỏi một -quy ắc quyết định để xác định lựa chọn chung của những người nông dân vé mẫu hình mùa vụ, mức sử dụng nước, và các công nghệ tưới, dựa trên các điều kiện chỉ phí đầu

ào và giá đầu ra, Do vậy, để được sử dụng bên trong một mô hình lưu vực sông để đánh

giá các quyết định phân bổ nước của nông dân, các him sản xuất cho các mia vụ được

wu hóa Tối1g bên trong lưu vực nói chung được thể hiện bên trong một khung.

‘wu trong hoàn cảnh của mô hình hóa lưu vực sông đã được thảo luận tương đối chỉ tiếttrong Chương 3 Cc nhà kinh 1 i nguyên nước cổ công lớn trong ước lượng hầm sin

xuất theo iếp cân quy hoach toán học my li Bowen và Young (1985), Young (2005),

Buller (1991), Balasubramamiam, Somasundarum, và Pundarikanthan (1996)

goi nụ các nhà nghiên cấu côn đỀcập tới các tiếp cận quy hoạch động để phát triển các hàm sản xuất để ứng dụng vào các mô hình kinh tế động trong quy hoạch và quản

lý nước Các nghiên cứu tiêu biểu là Bryant, Mjelde, và Lacewell (1993); Dudley (1988);Knapp và Wichelns (1990);

Ở Việt

rivavasta và Patel (1992) và nhiễu nhà nghiên cứu khác.nam các him sản xuất tưới và phát điện đã được nghiên cứu trong Đề tii nghiêncứu cấp Bộ về Tinh giá trị của nước (Bao Văn Khiêm, 2009).

Đánh giá gid tị của hàm cầu phí nông nghiệp đối với nước

"Những phức tạp quan trong trong đánh giá giá tị của nước phi nông nghiệp bao gm:

(1) thiếu vắng các thị trường nước chính thúc, mà giá trị của nước cũng như của cáching hóa khác chỉ có thé được xác định rõ rang trên các thị trường; (2) tinh “khong cạnh.tranh" và ‘Khong loại? trong tiêu ding nước; và (3) tính lưu động về mặt vật lý của

tiếp cận tổng quát đã được sử dụng trong việc suy luận ra giá tr của các sử dụng nude

phi nông njcác kỹ thuật đánh giá gia trị dựa vào thị trường, và các kỹ thuật đánh.giá giá tị dya vào phi thị trưởng.

Các kỹ thuật đánh giá giá trị dựa vào thị trường.

Hàm cầu là một edu phần cơ bản để xác định các giá tị kinh t khác nhau Cụ thể hảm tổng giá trị (thô) của sử dụng nước là tích phân của hàm cầu sử dụng nước; thang dir

người tiêu dùng, là cách biệtta ý muốn thanh toán của người tiêu ding với mức giá

thực tế phải trả, cũng được tính toán dựa trên hàm cầu sử dụng nước này: tổng thing dư

nhà sản xuất tức à lợi nhuận của họ cồng được út ra một cách trơng tự, Các công trình

nghiên cứu về him cầu sử dụng nước phi nông nghiệp thể hiện nhiều nỗ lực của các nhà

nghiên cứu kinh tế tải nguyên nước Một số công trình điển hình như:

Các tốc lượng hàm cầu hộ gia định đối với nước đã được tom tất bởi Gibbons

(1986) và Schneider và Whitlach (1991) Những nghiên cứu gần đây hơn ức

lượng các hàm cầu đối với nước bao gbm nhũng nghiên cứu của Lyman (1992):Hewitt và Hanemann (1995): và Dandy, Nguyen, và Davies(1997)

= Cit ước lượng hàm cầu sử dung nước công nghiệp điễn hình gồm có Rees, 1969:

Turmovsky 1969: DeRoy 1974: Babin, Willis, và Allen (1982)

= Cac ước lượng him cầu sử dụng nước cho thủy điện: Các nghiên cứu điển hình bao gồm Young (1996); và một số nghiên cứu được trích dẫn từ mô hình Aquarius sẽ được để cập một cách chỉ tiết trong nội dung Chương 3,

Các kỹ thuật phi thị trường.

“Trong quy hoạch và quản lý nước, các hoạt động hiểm khi được diễn ra thông qua cơ chế th trường Vi vậy, các kỹ thuật ước lượng giá trị sử dụng nước phi th trường là biện

pháp để đáp ứng tinh toán trong những trường hợp đó Các tiếp cận phi thị trường cho

đánh giá giá tr của nước bao gdm các phương pháp đánh giá giá trị suy luận hoặc wa

thích được bộc lộ và cúc phương pháp đánh giá giả trị ngẫu nhiên (CVM).

“Các phương pháp ưa thích được bộc lộ liên quan tới việc gắn các mức giá tiềm ấn cho (1) việc tiếp cân tôi nguyên, theo nghĩ chỉ iều mi các cá nhân phải vad sĩ dụng

tồi nguyên hoặc cho (2) các thuộc tinh của tài nguyên, như chất lượng nước, Các phương:

pháp chính thuộc loại trên trong các nghiên cứu quy hoạch và quán lý nước là như sau:

« - Phương pháp CVM suy a phản ứng trực tip của những người sử dụng từ những câu hỏi điều tra đã được biên soạn trước về lượng tiền mà họ muốn thanh toán cho các dich vụ nước hoặc cho những thay đổi gi tưởng được chỉ ra, Một khối

lượng lớn các ti liệu nghiên cứu đã được phát triển trong 20 năm qua cho đánhgiá giá trị các hàng hóa công cộng với các kỹ th

(1997) trích din hầu hết 2000 nghiên cứu có sử dụng CVM đã được thực hiện

t phi thị trường Carson et al

© Trong số các kỹ thuật ưa thích được bộc lộ, kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất1à phương pháp chi phí du lịch (TCM) Kỹ thuật nay một cách điểninh được ápdụng đẻ đánh giá giá trị của chất lượng nước và các lợi ích dựa vào giải trí nhưng.nó cũng có thé được sử đụng để ước lượng giá trị của nước sinh hoạt cho những

người tiêu dùng Giá trị thường được ước lượng bằng cách hồi quy mức độ sử

dụng của một nguồn đặc biệt vi dụ như được đo lường bởi một số lượng các

chuyển thăm viếng tới khu chỗ giải tri các giếng nước, các trạm bơm, hoặc những

khu vực ngoài trời khác, tương ứng với chỉ phí đi lại được yêu cầu cho sử dung ft bởi Harold Hotelling sắc nguồn nước Phương pháp TCM ban đầu được để

(1947) và được nâng cấp bởi Clawson và Knetsch (1966).

# Phuong pháp định giá hưởng lạc cũng ước lượng các lợi ich đựa trên các lựa chọn.

được bộc lộ về các hàng hóa có liên quan (Cropper va Oates 1992) Phương pháp.hưởng lạc dựa trên ý tưởng là giá của hàng hóa thị trường có thé được phân tách.thành các thuộc tinh của nó, vàtiềm in tn ti cho mỗi một rong những thuộc

nhau, giá cả tiềm ấn có thể được ước lượng với các kỹ thuật kinh tế lượng, là

phương pháp có thé ước lượng mỗi quan hệ giữa giá trị của các đặc tính khác,

nhau của hàng hóa 46 Tiếp cận này thường được sử dụng cho đánh giá gi trị

chất lượng hoặc giá trị thẩm mỹ của tài nguyên nước Nước tưới cũng được đánh.

giá giá trị bằng tiếp cận này, thông qua ước lượng tác động của kha năng sẵn có.

của nước lên giá trị của đất dai canh tác (Young 2005).

“Các hàm lợi ích cho nước trong bốt cảnh Laru vực Sông

‘Che hàm lợi ch cho nước iền quan một cách chật chế với khái niệm hàm cầu được giớithiệu ở trên Một him li ich đối với nước là tích phân của him cầu đã nói ở trên, là him

biểu diễn giá trị như một hàm số của khối lượng Nó cho phép trực tiếp đo lường thay

đổi tong lợi ích gắn liền với những gia ting hoặc suy giảm trong cung cắp nư Sử‘dung các hàm lợi ích tương đối tổng hợp có thé là đặc biệt hữu ích trong mô hình hóa

lưu vực sông khi số liệu và tài nguyên không cho phép ước lượng các hàm sản xuất tách.

tồi vẻ các him cầu hộ gia inh riêng biệt

Booker và Colby (1995) cung cắp một tập hoàn chỉnh của các hàm cầu kinh té cho các,

sử dung cạnh tranh cho lưu vực sông Colorado, Các hm lợi ích cận bin, là những him

do lường giá tỉ kinh tế như một hàm của cung cắp nước, đã được phát triển cho các sử

dạng trên dong chiy và ngoài dòng chiy Mô hình Aquarius của của nhóm nghiên cứu:Rocky Mountain Station của Dịch vụ Rừng của Mỹ cũng da sir dụng tiếp cận này để xây

“dựng ham lợi ích tổng hợp ở cấp lưu vực sông, và các chỉ tiết của mô hình này sẽ được

448 cập một cách chỉ tiết ở các phần sau,

1.3.3 Mô hình kink t thấy văn tổng hợp và các phát triển gần day

“Trong nghiên cứu của mình về mô hình hóa mô hình quản lý tài nguyên nước cấp lưu

vực sông, McKinney, Ximing Cai và các đồng tác giả chỉ ra

= Bat kể tẩm quan trọng to lớn của các biển kinh tế trong phân bổ và quản lý tải nguyên nước, cúc nghiên cứu ti nguyên nước nói chung vẫn i thống bởi các

nghiên cứu thủy văn, thủy lực, tức là quy hoạch ải nguyên nước theo quan điểmkỹ thuật

= Mũtkhác, các nghiên cứu phân ích kính tế hoặc chính sách thường chỉ tap trungda lợi nhuận của các sử dụng nước cho các mục đích tưới,

và sinh hoạt, dựa trên điều kiện khối lượng cung cắp nước tại điểm lấy nước hoặc điểm phân phố

Tuy nhiên, quản lý ti nguyên nước yêu cầu một tấp cận liên ngành tổng hợp

sắc khoa học tự nhiên lẫn xã hội Các nghiên cứu kin tế và thủy văn, thủy lực

kết hợp tai mức lưu vực sông tốt nhất phải được thiết lập để phân tích và đánh

(Young 2005).giá những vấn đ quản lý và chin sẽ

Braat và Lieop (1987) cũng đã đưa ra các thảo luận để mô hình hóa nh tế thủy văn,

thủy lực cũng áp dụng trong thực hành: Các mỗi quan hệ được mô hình hóa cần giảithích cho chuyển nhượng hiệu quả thông tn từ một cấu phần này sang một cấu phầnkhác Một số lớn rio cản phải được vượt qua để đạt tới mục tiêu tổng hợp Các mô hìnhthủy văn, thủy lực thường sử dụng các kỹ thuật mô phỏng, tong khi, thông thường,mô hình kinh tế sử dụng ôi wu hóa, thường gây ra những khó khăn trong giao dich thông,

tin giữa ha cấu phần

MeKiney, Ximing Cai và các đồng tác giả cũng chỉ ra bai tiếp cận để phát triển các mô.

hinh kinh tế, (hủy văn, thủy lực tổng hợp: tiếp cận mô hình hóa cục bộ và tiếp cận hệ thống

~ ‘Trong tiếp cận cục bộ có một sự kết nối lòng lẻo giữa các cấu phần kinh tế và thủy văn, thủy lực, tức là chỉ số liệu đầu ra thường được chuyển nhượng giữa các.

cấu phần Các mô hình khác nhau do vậy có thé là rất phức tạp, nhưng phản tíchthường là khó khăn hơn do k

nghiền cứu chính theo tiếp cận này bao gdm Howe và Orr (1974); Hartman và

Seastone (1970); Gardner và Fullerton (1968): Cummings và MeFarland (1974);Noel và Howitt (1982): và gin đây hơn, Lefkoff va Gorelick (19904); Lee vàHowitt (1996)

ling lẻo giữa các cầu phần Các công trình

“Trong tiếp cận hệ thống, có một đơn vi đơn nhất với cả các edu phần kết nổi chặt

chẽ với một mô hình phủ hợp, và một khung phân tích tổng hợp được cung cấp.

Tuy nhiên, cấu phần thủy học thường được đơn giản hóa một cách đáng kẻ do

những phức tạp giải mô hình Tiếp cận này yêu cầu sử dụng một kỹ thuật don

(mô phỏng, quy hoạch động, ) và một mẫu số đơn cho các khối lượng khả biển “Trong tiếp cân mô hình hóa hệ thống, chuyển nhượng thông tin được ổ chức một cách nội sinh, Các công trình nghiên cứu sử dụng tiếp cận bệ thống bao gdm một

số nghiên cứu điễn hình của Booker (1996); Henderson và Lord (1995), Harding,Sangoyomi, và Payton (1995); Hardy (1995): Faisal, Young, va Warner (1997)

1-4 Ứng dụng nghiên cứu tối ưu hóa cho quy hoạch và quan lý tai nguyên nước ở

Việt nam và tại Lưu vực sông Hồng

1.4.1 Một số nghiên cứu kinh tế tài nguyên nước ở Việt nam từquắc tế kết hop với các nhà nghiên ctu Việt nam

“Các nghiên cứu kết hợp kinh tế và kỹ thuật ải nguyên nước ở Việt nam là rt hiểm hoi trong tổng số các nghiên cửu về Quy boạch và Quản ly Tai nguyên nước Trong những năm gin đây, một số nhà nghiên cứu quốc tế đã kết hợp với các chuyên gia ti nguyên

nước của Việt nam và đã công bổ các kết quả nghiên cứu vé kỉnh tế tải nguyên nước.

Tuy nhiên, đihoàn thành bởi

này là chưa đủ vì phạm vi nghiên cứu là rất rộng lớn và chỉ có thé được.ính các chuyên gia tài nguyên nước Việt nam.

{nguyen nước cho Lưu vực sông Hing

+ Nghiên cứu Quản lýtích hợp và bên vững tài

— hái Bình (2015) là một nghiên cửu nỗi trội về ải nguyên nước mang nhiều phân tích

kinh tế là Dự án "Quản lý tổng hợp và bền vững tài nguyên nước lưu vực sông Hỗng — sông Thái Bình trong bồi cảnh biến đôi khí hậu” do chính phủ Ý tải tro, thực hiện bởi

trường Đại học Tổng hợp Milan và Viện Quy hoạch Thuỷ lợi (2012-2016)

Mặc tiêu của Dự án này là 6) Tinh toán các tác động cia xả nước chiến lược lên hệ

thống hạ du: (i) Nhận biết các chính sách quản lý hiệu quả "làm tôi da” sự thỏa mãn cho tắt ác ngành sử dụng nước; (ii) Phát tiễn Hệ thông Hỗ trợ Quyết dinh để thực

hiện chính sách thỏa hiệp tốt nhất.

Dự ân trên đã được trao giải thường Giải thường Các quỹ châu Âu về Nghiên cứu Trích

nhiệm & Sáng tạo - European Foundations Award for Responsible Research &Innovation (EEARRI) ~ 2015 Đâylà sự ghỉ nhận của quốc tế cho những đồng góp của

dyn nhằm hỗ trợ các cơ quan Việt Nam rong việc quản lý bên vững tải nguyên nước

hệ thống sông Hồng ~ sông Thái Bình.

+ Nghiên cứu Mô hình hóu chink sách phân bỗ mước cho Lieu vực sông Đằng Nai cña Claudia Ringler và cúc đồng tác giả (2007) Trong nghiên cứu này, tắc giả đã đề

cập tới tỉnh bình khan hiểm tdi nguyên nước và sự tổn thương do khan hiểm trong điều

kiện ngân sich cho phát triển cơ sha ting tài nguyên nước ngày cảng giảm sút từ đó

sẵn thiết phải nghiên cứu ting hợp tài nguyên nước một cách hiệu quả về mặt kinh tế

“Trong nghiên cứu của minh, Claudia Ringler và các đồng ác giả đã sử dụng tiếp cận tối tụ him mục tiêu kinh tẾ được xây dựng chủ yéu đưa vào hàm cầu sử đụng nước nhưsầu nước tưới, cầu sử dụng điện, cằu nước sinh hoạt và các hàm cầu sử dụng nước khác

trong phạm vi lưu vực sông Đồng nai Mặc đủ mô hình tối wu của ba là tối ưu hóa tinh, nhưng kết quả cũng đã được công bố rộng rũ, cho thấy khả năng xây dựng và phát tiển

sắc mô hình kinh tẾ kỹ thuật rong lĩnh vực tải nguyên nước ở Việt nam

Ngoài hai nghiên cứu trên, cũng còn có một số nghiên cứu khác của các chuyên gia qui

tế về phân bổ hiệu qua tải nguyên nước ở Việt nam, tuy nhiên, các đặc điểm nội tội về

tối wu hóa kinh tế không thể cứunhư hai ngén hình trên.

“Từ đó, chẳng ta có thé thy vai trò quan trọng của inh vực xây dụng các mô hình tối ưu hóa bài toán phân bổ hiệu quả của hệ thống tài nguyên nước bằng cách phát triển các hàm mục tiêu nh tế kết hợp chặt chế với các ring buộc kỹ thuật va quản ý dang ngày

cảng gia tăng trong tiến trình phát triển kinh tế của nước nhà Tuy nhiên, chúng ta cũng

có thể "ngoài Dự án của Đại học Tổng hợp Milan kết hợp với Viện Quy hoạch Thủy

lợi là một nghiên cứu tương đối toàn dig, các nghiên cứu khác có sử dụng mô hình tối

ưu hóa sử dụng tai nguyên nước vẫn còn can thiết được phát triển nhiều hơn nữa về mặt số lượng và sâu sắc hơn nữa về mặt chất lượng nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu toàn

điện va hiện đại vẻ lĩnh vực quy hoạch va quản lý nước của nước nhà.

1-42 Quy hoạch tài nguyên mước ở vàng ưu vực xông Hồng Thái Bình:

Từ 2005 tới 2007, một nghiên cứu hoàn chỉnh khởi đầu của Bộ Nông nghiệp & PTNT

nhằm quy hoạch tổng thể tải nguyên nước tại sông Hng- Thái Bình do Viện Quy hoạch

Thủy lợi (RP) thực hiện Mục tiêu của nghiên cứu này là cung cấp một phân tích chỉ

sử đụng nước ở lưu vee trong trường hợp hạn bắn, ô nhiễm nguồn nước, nhiễm

mặn và lũ lụt Thêm nữa, quy hoạch cũng bao gém phân tích và ude lượng cầu nướctưới, cung cap nước (vi dụ nước sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản, ) Mô hình toán.mô phòng lũ đã được xây dựng để thể hiện trạng thái kiểm soát li, Nghiên cứu này đã

phân tích ede kịch bản lũ khác nhau của phát triển kinh tế và nâng cao hệ thống thủy lợi

trên lưu vực với một số điểm nỗi bật như sau:

= Xây đựng mồ hình thủy lục bằng phin mém MIKE 1 cho sông Hồng Thái Bình‘i chu kj Ki 300 hoặc 500 năm và trong tình trạng mịip lụt 1 tháng.

MIKE BASIN để tính cân bằng nước cho toàn bộ vùng châu

= Xây dựng mô

thỏ Hồng Thái Bình với các kịch bản phát triển kính tế xã hội cho giai đoạn

Một số biện pháp quản lý khác nhau đã được đề xuất trong nghiên cứu này để cải thiện

hiệu quả của sử dung nước trong lưu vực;

~ _ Đề xuất xây dựng một số hỗ chứa trên lưu vực vtổng công suất hữu ích là

11.406 tỷ m’ và công suất phòng lũ là 7.135 tỷ m’, Tuy nhiên, trạng thái của các

đề xuất này không rõ ring và vẫn còn bằng chứng để phải xem xét lại các hỗ chứa

này trong hệ thông.

Đề xuất tăng diện tích bao phủ rừng từ 3.270.161 ha tới 3.631.969 vào năm 2010lên mức 4.532.425 ha vào năm 2020, tức là 30.3% độ bao phủ từng vio năm 2010tới 43% và 50% vào năm 2020,

"hành liên hỗ chica

1.43 Nghiên cứu vệ

Van hành hỗ chứa và liên hỗ chứa là một vẫn 48 then chốt xuất hiện thường xuyên trên

diễn din của các nhà quản lý và là chính sách ở mỗi quốc gia Nhiều nghiên cửu và nguồn lục đã được đầu tr để giải quyết vin nay thậm chí mặc dù nhiều phát hiện và

quả đáng kể chỉ được giới hạn vào một số nghiên cứu được trình bày và phân tích &

đây, Một tiếp cận diy đủ và tổng hop trong vận hành liên hỗ chứa vẫn còn bị thiểu để

bảo đảm một giải pháp đột phá tiên phong để tối ưu phân phối và quản lý tải nguyên.nước tại châu thổ sông Hồng Thái Bình.

Nhiều nhà nghiên cứu và quản lý đã nỗ lực trong việc xây đựng quá trình vận hành ở

'Việt Nam, nói riêng ở ving châu thổ sông Hồng Thai Bình.

và Lê Bảo Trung (2003) đã tiền hành bước đầu nâng cao trong nghiên cứu“của các ông về việc áp dụng phương pháp quy hoạch động 2 chiêu cho vận hành 3 hỗchứa Hòa Bình, Sơn La và Lai Châu trên sông Ba Tuy nhiên, thành công này mới chi

© giai đoạn ban đầu và cần nhiều đầu tư thêm nữa.

Hoàng Thanh Tùng (Đại học Thủy Lợi 2010) đãCristal ~ Ball (pl

cho các hồ chứa thủy điện phụ thuộc nhau và nghiên cứu khả năng áp dung phần mềm mm định thành công phần mềm mềm quy hoạch ích cực ngẫu nhiên) để ước lượng vén hình tối ưu cho bai toán liên hỗ chứa

‘Nam 2005-2006, Trường Đại học Thủy Lợi (GS.TS Lê Kim Truyền làm Chủ nhiệm) đã

thực hiện đẻ tài khoa học cấp nhà nước “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn điều

hành cắp nước mùa kiệt cho đồng bằng sông Hồng” Tuy nhiên nghiên cửu này chỉ mỗi

“dừng lại ở mức nghiên cứu tổng quan cho vận hành các công trình cung cấp nước trongmùa khô và không tiển hành xây dựng quá trình vận hành tỉ mi các hỗ chứa lớn.

Năm 2005, Viện Quy hoạch Thủy lợi đã nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng công,

nghệ GAMS phục vụ quy hoạch, quản lý và khai thác hệ thống công trình thuỷ lợi vùng thượng du sông Thái Bình” Li một trong số những nghiền cứu dầu tiên khởi đầu cho

việc tối ưu hóa cung cắp nước trong mùa khô ở vùng châu thổ sông Hồng sử dụng hệ:

thing hỗ tro quyết định tiên tiền Tuy nhiên nghiên cứu chủ yéu tập rung vào giải quyết

phân phối nước tối ưu ở ving đồng bằng mà không mạo hiểm vào quá trình vận hành

các hồ chứa lớn ở thượng du,

Năm 2007, Viện Quy hoạch Thủy lợi đã nghiên cứu “Quy trình vận hành Liên hỗ chứa.trên sông Đà và sông Lô phục vụ đa mục tiêu, đảm bảo an toàn và phát triển kinh tế xãhộing bằng sông Hồng Thái Bình Kết quả qua trình điều tiết cung cắp nước trong.mùa khô đã được xây dựng và khuyến cáo cho các cơ quan chức năng đã được phê

chuẩn, Nhưng vẫn côn những vin đề lớn trong quá trình vận hành của các hỗ chứa lớnvùng thượng nguồn Hỏa Bình, Thác Ba và Tuyên Quang vé việc liệu nó có giải quyết

.được mâu thuẫn giữa phát điện và cung cắp nước hay không Có một vải đặc điểm của

nghiên cứu nay cần được xem xét như là sự đổi mới khiêm tốn.

Hà Ngọc Hiển (Viện Cơ học) đã thực hiện nghiên cứu có tiêu đề “Mô hình vận hành tối

uu chống lũ theo thời gian thực cho hệ théng hỗ chứa trên sông Đà vi sông Lô” 2008-2009, Nghiên cứu đã tập trung vào xử lý tối ưu hóa tự động sử dụng mô hình động học.

thủy văn thời gian thực trong mùa lũ Bởi vậy, nhiều rằng buộc trong cung cấp và quản.

Dự án được tai trợ bởi MONRE có tiu đề “Nghiên cứu tổng quan các tác động của hệthống hồ chứa trên Sông Di và Sông Lô trong mùa khô và đề xuất giải pháp để báo dim

tải nguyên nước cho ving đồng bing” do Tién sĩ Nguyễn Lan Châu làm chủ nhiệm được triển khai trong giai đoạn 2008-2010 Dựa trên kết quả của dự án nảy vả một số nghiên

cửu khác, MONRE đã xây đựng guy tỉnh vận hành bốn hồ chữa trong mùa khô, vì đã

được ban hành tại Quyết định số 1287/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ.

"Độc lập với các nghiên cứu nảy, EVN đã tổ chức nghiên cứu của riêng mình về qué trình

vân hành của bốn hỗ chứa lớn nhất lưu vực Sông Hồng Các quyết định điều tết được.

xây dựng cho vận hành hỗ chứa trong mia lũ và mùa khô liên quan tới cầu điện và yêu

cầu cung cấp nước,

Viện Quy hoạch Thủy lợi đã thực hiện đề tài độc lập cấp nhà nước “Nghiên cứu xây

căng quy tinh vận hành hệ thống Liên hồ Sơn La, Ha Bình, Thác Bà vi Tuyên Quang

trong mùa kiệt” do TS Bùi Nam Sich lâm chi nhiệm trong các năm 2011-2013

{LAA Cúc thách thức trong việc xây dựng this tục vận hành liên hỗ chứu

‘Tén tại một số thách thức mà đacác nghiên cứu này đã đối mặt trong việc đưa ra giải

pháp cuối cùng cho quan lý liên bồ chứa:

Nồi chung các quá tình vận hành đã được khuyến cáo hoặc sắp được khuyến cáo

tắt cả đều được dựa trên các nghiên cứu tách biệt vé các mùa lũ và mùa khô, Do

vây, trữ và xã nước toần cục trong các mia khác nhau không được liên kết với

nhan một cách tổng thé Thêm vào đồ sự tham gia giữa cúc bên trong thương

lượng phân phối nước vẫn còn thô sơ và không được nghiên cứu tốt rong thời

gian xây dựng quá tinh vận hành.

= Nghiên cứu chỉ tập trung vào lưu lượng dòng chảy mùa khô và xây dựng quá

trình vận hành của các hỗ chứa tron mồ khô xét tồi an ninh cung cắp nước cho

vũng đồng bằng đã được xem xét trong những năm gần đây Do vậy, nghiên cứu

được thục hiện đã mang la các kết cục ích cục da tên các bing chứng khoa

học, Tuy nhiên, cơ sở khoa học tốt hơn cùng với thực hành quản lý vẫn còn là

cần thiết

Môi de dga khan hiểm nước ngày cảng tăng do bién đổi khí hậu hoặc thay đổi lông sông

đặt ra một áp lực khủng khiếp lên cung cấp nước ở lưu vực và yêu cầu cần được đềcập trong bắt kỳ nghiên cứu nào trong tương lai

1.5, Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa và mục tiêu nghiên cứu.

15.1 Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tỗi wa hóa động trong phân BỄ hiệu quả kink lễ trong QH&QLTNN tại Việt nam

“Trong các tả liệu lý thuyết về quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trên thé giới, các tiếp cận nghiên cứu chính lả tiếp cận mô phỏng va tài ưu tối tru hóa (Ví dụ như trong tài

liệu “Water Resources Systems Planning and Management” của Daniel P, Loucks and

Eelco van Beek, Nhà xuất CO, 2017) Tuy cả hai tiếp cận này đều đồng góp.

lớn cho công tác quy hoạch hiện đại, nhưng mức độ ứng dụng của chúng tại các khu vực.khác nhau là rất khác nhau.

Việt Nam trong một khoảng thời gian dai đã trải qua một quá trình phát triển kinh tế ở.

một mức độ thấp Các hoạt động sử dụng nước chủ yếu của các hệ thống hỗ chứa trong khoảng thời gian này 14 chỉ tập trung vào tưởi tiêu và phòng chống lũ lụt Gắn đây, tay sắc hoạt động nói trên vẫn đồng một vai tr quan trong trong nền kính té, nhưng các mẫu hình sử dụng nước truyền thống sẽ bị ảnh hưởng lớn bởi các dự án kinh tế "khổng

lồ? khác6 liên quan tới sử dung nước, ví dụ như dự án phát triển giao thông thủy ởLưu vực sông Hồng, hoặc dự án phát triển du lịch tâm linh, và nhiều dự án khác có khảnăng sẽ được tién hành trong tương lai gần.

Thay đổi trên không phải là điều đăng ngạc nh „ nhất là trong những quốc gia dang

day nhanh quá trình tăng trưởng kinh tế của mình sau nhiều năm tháng chịu nhiều cản

trở phát triển kinh tế, Điều đáng ngọc nhiên chính là ở chỗ các hoạt động thúc dy nghiên

cứu và phát triển các công cụ phân tích, đánh giá và dự báo các tác động qua lại của hoạtđộng kinh té và các hậu quả cổ thể cia chúng, chưa thực sự là thỏa đảng Khi nn kin

tế bắt đầu bước vào giai đoạn phát iển sản xuất lớn, như hoàn cảnh ngày nay của nước ta, bên cạnh những cơ hội cũng còn phải xem xét đến những thách thức và những hệ lụy.

của phát triển quá nhanh,