nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh cao bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯờNG ĐạI HọC THUỷ LợI LUYN C THUN NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TRONG BÀI TOÁN PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC TỈNH CAO BẰNG” LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PTNT TR¦êNG ĐạI HọC THUỷ LợI LUYN C THUN NGHIấN CU NG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH TRONG BÀI TỐN PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC TỈNH CAO BẰNG” Chuyên ngành: Quy hoạch Quản lý Tài nguyên nước Mã số: 60 – 62 – 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Mai Đăng TS Tống Ngọc Thanh Hà Nội - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, tháng năm 2013 Tác giả luận văn Luyện Đức Thuận LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực hiện, đến luận văn thạc sĩ đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng” thực hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Mai Đăng TS Tống Ngọc Thanh hướng dẫn bảo tận tình cho tác giả suốt trình thực viết luận văn Qua luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo môn Quy hoạch quản lý tài nguyên nước, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, phòng đào tạo Sau đại học - Trường đại học Thủy lợi, Liên đoàn Quy hoạch Điều tra tài nguyên nước miền Bắc, bạn bè, đồng nghiệp gia đình động viên giúp đỡ tác giả để hoàn thành tốt luận văn Với thời gian kiến thức có hạn, chắn tranh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận nhiều ý kiến góp ý thầy cô giáo, cán khoa học đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Hà Nội, tháng năm 2013 TÁC GIẢ Luyện Đức Thuận MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH SÁCH BẢNG DANH SÁCH HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .11 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 11 1.1.1 Phân loại tổng quan mơ hình tối ưu 11 1.1.1.1 Bài toán tối ưu tổng quát 11 1.1.1.2 Bài toán quy hoạch tuyến tính 12 1.1.2 Quy hoạch tuyến tính .12 1.1.2.1 Khái niệm ví dụ tốn quy hoạch tuyến tính (QHTT) 12 1.1.2.2 Hai dạng quy hoạch tuyến tính 12 1.1.2.3 Định lý định nghĩa quy hoạch tuyến tính 14 1.1.2.4 Giải tốn quy hoạch tuyến tính 15 1.1.3 Tổng quan tình hình ứng dụng quy hoạch tuyến tính tài ngun nước Việt Nam giới 21 1.1.3.1 Trên giới 21 1.1.3.2 Trong nước 22 1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 24 1.2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên 24 1.2.1.1 Vị trí địa lý 24 1.2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 25 1.2.2 Đặc điểm khí tượng 26 1.2.3 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Cao Bằng .28 1.2.3.1 Dân cư .28 1.2.3.2 Tăng trưởng kinh tế 29 1.2.3.3 Chuyển dịch cấu kinh tế .30 1.2.3.4 Những định hướng phát triển 30 1.2.4 Đặc điểm mạng lưới sông hồ 33 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN NƯỚC TỈNH CAO BẰNG 37 2.1 Hiện trạng tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng .37 2.1.1 Đặc điểm tài nguyên nước mưa .37 2.1.2 Đặc điểm tài nguyên nước mặt 38 2.1.2.1 Dòng chảy năm phân phối dòng chảy năm 38 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng 2.1.2.2 Dòng chảy mùa lũ .40 2.1.2.3 Dòng chảy mùa kiệt 42 2.1.3 Tài nguyên nước đất 43 2.1.3.1 Đặc điểm phân bố tầng chứa nước 43 2.2 Hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng .50 2.2.1 Hiện trạng khai thác nước cho sinh hoạt 50 2.2.1.1 Khai thác nước mặt 50 2.2.1.2 Khai thác NDĐ 51 2.2.2 Hiện trạng khai thác nước cho công nghiệp 52 2.2.3 Hiện trạng khai thác nước cho thủy điện .53 2.2.4 Hiện trạng khai thác nước cho nông nghiệp 54 2.3 Đánh giá tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 57 2.3.1 Nguyên tắc phân vùng đánh giá tài nguyên nước 57 2.3.2 Mơ hình tính tốn mưa – dịng chảy thơng số mơ hình .59 2.3.3 Thiết lập tài liệu, liệu cần thiết cho mô hình 60 2.3.3.1 Thiết lập mạng lưới tính tốn cho mơ hình Nam 60 2.3.3.2 Xây dựng số liệu đầu vào cho mơ hình Nam 61 2.3.3.3 Xác định thông số mơ hình Nam .62 2.3.4 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình 63 2.3.5 Trữ lượng tài nguyên nước mặt .63 2.3.6 Trữ lượng tài nguyên nước đất 65 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH VÀO PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC TỈNH CAO BẰNG 70 3.1 Dự báo nhu cầu khai thác sử dụng nước tỉnh Cao Bằng 70 3.1.1 Các tiêu chuẩn tiêu dùng nước 70 3.1.1.1 Chỉ tiêu cấp nước sinh hoạt 70 3.1.1.2 Chỉ tiêu cấp nước công nghiệp 71 3.1.1.3 Chỉ tiêu cấp nước nông nghiệp 71 3.1.1.4 Chỉ tiêu cấp nước cho hoạt động dịch vụ, công cộng .74 3.1.2 Nhu cầu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng 74 3.1.2.1 Nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt 75 3.1.2.2 Nhu cầu nước cho nông nghiệp 76 3.1.2.3 Nhu cầu nước cho công nghiệp .78 3.1.2.4 Nhu cầu dùng nước cho dịch vụ, công cộng .79 3.1.2.5 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng 80 3.1.2.6 Yêu cầu dịng chảy mơi trường 84 3.1.2.7 Dòng hồi quy từ khu sử dụng nước 84 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 3.1.3 Hiệu khai thác, sử dụng nước địa bàn tỉnh Cao Bằng .85 3.2 Phương án phân bổ tài nguyên nước 86 3.3 Ứng dụng quy hoạch tuyến tính phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 88 3.3.1 Nghiên cứu thiết lập toán quy hoạch tuyến tính phân bổ tài nguyên nước .88 3.3.2 Nghiên cứu lựa chọn chương trình để giải toán thiết lập 90 3.3.3 Ứng dụng excel để giải tốn quy hoạch tuyến tính 91 3.3.4 Xác định biến tối ưu, điều kiện ràng buộc hàm mục tiêu phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 92 3.3.4.1 Xác định biến tối ưu 92 3.3.4.2 Xây dựng hàm mục tiêu 92 3.3.4.3 Xác định điều kiện ràng buộc 93 3.4 Xác định giải pháp phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 93 3.4.1 Giải pháp phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2015 94 3.4.1.1 Kết phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2015 theo phương án 94 3.4.1.2 Kết phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2015 theo phương án 96 3.4.2 Giải pháp phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2020 98 3.4.2.1 Kết phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2020 theo phương án 98 3.4.2.2 Kết phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2020 theo phương án 100 3.5 Các giải pháp thực quy hoạch phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 102 3.5.1 Các giải pháp quản lý 102 3.5.2 Các giải pháp kỹ thuật 104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC .109 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Phân bố dân số địa bàn tỉnh 29 Bảng 1.2 Dự báo phân bổ đất canh tác theo đơn vị hành tỉnh Cao Bằng (ha) 31 Bảng 1.3 Quy hoạch đàn gia súc, gia cầm tỉnh Cao Bằng đến năm 2015 2020 32 Bảng 1.4 Quy hoạch diện tích mặt nước (ha) ni trồng thủy sản tỉnh Cao Bằng 32 Bảng 2.1 Bảng phân phối lượng mưa theo mùa thời kỳ quan trắc 38 Bảng 2.2 Đặc trưng dòng chảy năm số trạm 39 Bảng 2.3 Phân phối dòng chảy năm trung bình số trạm 39 Bảng 2.4 Phân phối mơ đuyn dịng chảy năm trung bình số trạm 40 Bảng 2.5 Một số trận lũ lớn tỉnh Cao Bằng 42 Bảng 2.6 Dòng chảy nhỏ số trạm tỉnh Cao Bằng 42 Bảng 2.7 Thống kê cơng trình cấp nước đô thị tỉnh Cao Bằng 50 Bảng 2.8 Hiện trạng khai thác nước đất tỉnh Cao Bằng 52 Bảng 2.9 Hiện trạng khai thác nước cho công nghiệp 52 Bảng 2.10 Hiện trạng khai thác nước cơng trình thủy điện 54 Bảng 2.11 Hiện trạng cơng trình thủy lợi tỉnh Cao Bằng 55 Bảng 2.12 Hiện trạng khai thác tài nguyên nước địa bàn tỉnh Cao Bằng 56 Bảng 2.13 Kết phân khu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng 58 Bảng 2.14 Bộ thơng số mơ hình MIKE NAM trạm vùng tính tốn 63 Bảng 2.15 Dòng chảy năm tổng lượng dòng chảy năm sinh tiểu lưu vực tỉnh Cao Bằng 64 Bảng 2.16 Lưu lượng đến bình quân (từ năm 1960 – 2010) 65 Bảng 2.17 Tổng hợp trữ lượng nước đất xếp cấp 66 Bảng 2.18 Bảng tổng hợp kết tính trữ lượng động tự nhiên nước đất 67 Bảng 2.19 Tổng hợp trữ lượng tiềm NDĐ tỉnh Cao Bằng theo lưu vực 68 Bảng 3.1 Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt tỉnh Cao Bằng 70 Bảng 3.2 Mơ hình mưa trạng thiết kế ứng với tần suất 75% 72 Bảng 3.3 Thời vụ trồng tỉnh Cao Bằng 73 Bảng 3.4 Tiêu chuẩn cấp nước cho loại vật nuôi 73 Bảng 3.5 Chỉ tiêu cấp nước cho thủy sản 74 Bảng 3.6 Tiêu chuẩn cấp nước cho hoạt động dịch vụ, công cộng 74 Bảng 3.7 Nhu cầu nước cho sinh hoạt đô thị tỉnh Cao Bằng 75 Bảng 3.8 Nhu cầu nước cho sinh hoạt nông thôn tỉnh Cao Bằng 76 Bảng 3.9 Nhu cầu nước cho tưới tỉnh Cao Bằng 77 Bảng 3.10 Nhu cầu nước cho chăn nuôi tỉnh Cao Bằng 77 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng Bảng 3.11 Nhu cầu nước cho nuôi trồng thủy sản tỉnh Cao Bằng 78 Bảng 3.12 Nhu cầu nước công nghiệp tỉnh Cao Bằng trạng dự báo 78 Bảng 3.13 Nhu cầu nước dịch vụ, công cộng tỉnh Cao Bằng trạng dự báo 79 Bảng 3.14 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng 80 Bảng 3.15 Tổng hợp nhu cầu khai thác sử dụng nước đến năm 2015 82 Bảng 3.16 Tổng hợp nhu cầu khai thác sử dụng nước đến năm 2020 83 Bảng 3.17 Yêu cầu dịng chảy mơi trường 84 Bảng 3.18 Dòng chảy hồi quy từ khu sử dụng nước 85 Bảng 3.19 Tỷ lệ phân bổ chia sẻ nguồn nước năm 2015 2020_PA1 87 Bảng 3.20 Tỷ lệ phân bổ chia sẻ nguồn nước năm 2015 2020 _ PA2 88 Bảng 3.21 Giá trị thơng số đầu vào cho tốn quy hoạch tuyến tính giai đoạn 2015 94 Bảng 3.22 Lượng nước phân bổ tháng III cho ngành giai đoạn năm 2015_PA1 96 Bảng 3.23 Giá trị ngành sử dụng nước tháng III năm 2015_PA1 96 Bảng 3.24 Lượng nước phân bổ tháng III cho ngành giai đoạn năm 2015_PA2 97 Bảng 3.25 Giá trị ngành sử dụng nước tháng III năm 2015_PA2 98 Bảng 3.26 Giá trị thơng số đầu vào cho tốn quy hoạch tuyến tính giai đoạn 2020 98 Bảng 3.27 Lượng nước phân bổ tháng III cho ngành giai đoạn năm 2020_PA1 99 Bảng 3.28 Giá trị ngành sử dụng nước tháng III năm 2020_PA1 100 Bảng 3.29 Lượng nước phân bổ tháng III cho ngành giai đoạn năm 2020_PA2 101 Bảng 3.30 Giá trị ngành sử dụng nước tháng III năm 2020_PA2 102 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 16 Hình 1.2 16 Hình 1.3 Sơ đồ khối tính nghiệm tối ưu phương pháp Đơn hình 20 Hình 1.4 Vị trí địa lý tỉnh Cao Bằng 25 Hình 1.5 Tốc độ tăng trưởng theo khu vực kinh tế tỉnh Cao Bằng 30 Hình 1.6 Biểu đồ chuyển dịch cấu kinh tế tỉnh Cao Bằng 30 Hình 2.1 Sơ đồ trạng khai thác tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 57 Hình 2.2 Bản đồ phân vùng lưu vực tỉnh Cao Bằng 59 Hình 2.3 Các modul mơ hình Mike11 60 Hình 2.4 Mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn tính tốn 61 Hình 2.5 Cửa sổ nhập tên diện tích tiểu lưu vực 62 Hình 2.6 Cửa sổ nhập số liệu mưa, bốc hơi, lưu lượng thực đo 62 Hình 2.7 Bản đồ tài nguyên nước mặt tỉnh Cao Bằng 65 Hình 2.8 Sơ đồ địa chất thủy văn 69 Hình 2.9 Bản đồ tiềm tài nguyên nước đất tỉnh Cao Bằng 69 Hình 3.1 Cơ cấu nhu cầu nước đối tượng sử dụng nước tỉnh Cao Bằng 81 Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Việc nghiên cứu áp dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính vào việc phân bổ tài nguyên nước để tối ưu hiệu sử dụng nước ngành mang lại giá trị kinh tế cao hướng nghiên cứu nước ta Với kết nghiên cứu trình bày thấy rằng: - Đã định lượng đánh giá hiệu kinh tế cho hai phương án theo hai kịch phát triển, sở giải tốn quy hoạch tuyến tính với hàm mục tiêu điều kiện ràng buộc phân bổ nguồn nước phục vụ ngành sử dụng nước cho nông nghiệp, cơng nghiệp, sinh hoạt đảm bảo dịng chảy mơi trường cho hệ thống nguồn nước lưu vực sơng Bằng - Kết tính tốn xác định hiệu kinh tế ngành sử dụng nước thông qua mức độ phần trăm phân bổ tài nguyên nước cho nhu cầu sử dụng nước ngành - Trong hai phương án đưa ra, đề xuất lựa chọn phương án cho phân bổ TNN lưu vực sông Bằng Phương án đảm bảo 100% nhu cầu nước cho sinh hoạt, công nghiệp chăn nuôi hạn chế mức thiếu nước thấp cho ngành nghề khác đồng thời đảm bảo nhu cầu nước cho môi trường hạ lưu mang lại giá trị kinh tế cao - Kết nghiên cứu sở khách quan giúp công tác quy hoạch, quản lý bảo vệ nguồn nước vùng nghiên cứu Kiến nghị Do điều kiện hạn chế thời gian nên số số liệu thu thập kinh tế nguồn nước chưa chi tiết Nghiên cứu bước đầu định lượng hiệu kinh tế đa mục tiêu sử dụng nước chưa thể định lượng hiệu kinh tế mang lại cho môi trường xã hội Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 107 Đối với việc ứng dụng cơng cụ Solver Excel để giải tốn quy hoạch tuyến tính qua nghiên cứu cho lưu vực sơng Bằng cho thấy khả giải tốn tối ưu nhanh chóng, đơn giản hiệu Tuy số điểm hạn chế kể đến Solver giải tốn có tối đa 16 biến số Mặt khác số lần lặp tối đa để giải toán 32767, thời gian tối đa để giải toàn 32767…nên bên cạnh cịn tồn số mặt hạn chế định quy mô tốn Một cơng đoạn quan trọng cần phải đầu tư sử dụng Solver thiết lập ràng buộc để đảm bảo tính xác mơ tả tượng để đảo bảo chương trình tìm thấy lời giải tối ưu cách hiệu Nếu có thêm thời gian số liệu thu thập phát triển ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính cho tồn tỉnh Cao Bằng phát triển lưu vực có mối quan hệ với mặt tài nguyên nước cách có hiệu Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO UBND tỉnh Cao Bằng (2010), Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 kế hoạch sử dụng đất năm kỳ đầu (2011 - 2015) tỉnh Cao Bằng Cục thống kê Cao Bằng (2011), Niên giám thống kê tỉnh Cao Bằng năm 2010 Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn tỉnh Cao Bằng (2010), Quy hoạch phát triển ngành chăn nuôi tỉnh Cao Bằng đến năm 2015 định hướng đến năm 2020 Tỉnh Cao Bằng (2010), Báo cáo Điều tra đánh giá nguồn nước đất khu vực trung du miền núi Bắc Bộ Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Cao Bằng (2010), Báo cáo thuyết minh dự án Quy hoạch thăm dị khai thác chế biến khống sản tỉnh Cao Bằng giai đoạn 2011 - 2015 có xét đến năm 2020 UBND tỉnh Cao Bằng (2007), Quyết định việc phê duyệt Quy hoạch thuỷ điện nhỏ tỉnh Cao Bằng Bộ Xây dựng (2006), TCXDVN 33:2006 Tiêu chuẩn thiết kế cấp nước - Mạng lưới đường ống cơng trình Cục Quản lý Tài ngun nước (2006), Tuyển chọn Văn quy phạm pháp luật Tài nguyên nước Thủ tướng phủ (2007), Quyết định 16/2007/QĐ-TTg việc phê duyệt “Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên môi trường quốc gia đến năm 2020” 10 Thủ tướng Chính phủ (2006), Quyết định số 282/2006/QĐ-TTg việc phê duyệt quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Cao Bằng giai đoạn 2006 - 2020 11 Hà Văn Khối (2005), Giáo trình Quy hoạch quản lý nguồn nước, Trường đại học Thủy Lợi 12 Lê Văn Nghinh (2000), Bài giảng phân tích tính tốn thủy văn, Trường đại học Thủy Lợi 13 Nguyễn Tiền Giang (2010), Kỹ thuật quản lý hệ thống nguồn nước, Trường đại học khoa học tự nhiên 14 Website Sở tài nguyên môi trường tỉnh Cao Bằng http://tnmtcaobang.gov.vn Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 109 PHỤ LỤC Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 110 PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ HIỆU CHỈNH, KIỂM ĐỊNH MƠ HÌNH MIKE NAM Phụ lục 1 Kết hiệu chỉnh trạm Bắc Mê Phụ lục Kết kiểm định trạm Bắc Mê Phụ lục Kết hiệu chỉnh trạm Cao Bằng Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 111 Phụ lục Kết kiểm định trạm Cao Bằng Phụ lục Kết hiệu chỉnh trạm Bản Co Phụ lục Kết kiểm định trạm Bản Co Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng 112 Phụ lục Kết hiệu chỉnh trạm Bản Giốc Phụ lục Kết kiểm định trạm Bản Giốc Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 113 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TẠI CÁC TRẠM THỦY VĂN m3/s 1200 1000 800 600 400 200 1/1/1980 6/23/1985 12/14/1990 6/5/1996 11/26/2001 5/19/2007 Ngày Phụ lục 2.1 Kết mơ trại vị trí trạm thủy văn Bản Giốc (1980 – 2010) m3/s 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 1/1/1980 6/23/1985 12/14/1990 6/5/1996 11/26/2001 5/19/2007 Ngày Phụ lục 2.2 Kết mô trại vị trí trạm thủy văn Bản Co (1980 – 2010) Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng 114 m3/s 2500 2000 1500 1000 500 1/1/1980 6/23/1985 12/14/1990 6/5/1996 11/26/2001 5/19/2007 Ngày Phụ lục 2.3 Kết mơ trại vị trí trạm thủy văn Cao Bằng (1980 – 2010) m3/s 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 1/1/1997 Ngày 9/28/1999 6/24/2002 3/20/2005 12/15/2007 9/10/2010 Phụ lục 2.4 Kết mô trại vị trí trạm thủy văn Bắc Mê (1980 – 2010) Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng 115 PHỤ LỤC 3: ỨNG DỤNG EXCEL ĐỂ GIẢI BÀI TỐN QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH Cài thêm công cụAdd-ins Solver Vào thực đơn Tools\ Solver Nếu chưa thấy chức Solver thực đơn Tools ta cần bổsung chức vào Excel Các bước tiến hành: (1) Vào menu Tools\ Add-Ins, xuất cửa sổ: Hộp thoại Add-ins chứa chức mởrộng Excel (2) Chọn Solver Add-Ins chọn OK (3) Tổ chức liệu bảng tính: Bài tốn quy hoạch tuyến tính phân bổ tài ngun nước lưu vực sơng Bằng cho năm 2020_PA2 thể sau: Hàm mục tiêu: f(x) = 2.200 x dsh + 109.000 x dcn + 1.400 x dtt + 2.100 x dchn + 1.005 x dts → Max Với ràng buộc: R1: dsh ≤ 1,94 (triệu m3) R2: dsh ≥ 95% x 1,94 (triệu m3) R3: dcn ≤ 5,22 (triệu m3) R4: dcn ≥ 70% x 5,22 (triệu m3) R5: dtt ≤ 16,96 (triệu m3) Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng 116 R6: dtt ≥ 70% x 16,96 (triệu m3) R7: dchn ≤ 0,6 (triệu m3) R8: dchn ≥ 70% x 0,6 (triệu m3) R9: dts ≤ 4,81 (triệu m3) R10: dts ≥ 70% x 4,81 (triệu m3) R11: dtt + dchn + dts ≤ 21,58 - 0,23 × (1,94+5,22) + 5,77 - 5,91 (triệu m3) * Biến định: nhập ô B20:F20 Cho giá trị khởi động * Hàm mục tiêu f(x):có giá trị vào giá trị khởi động biến Công thức ô G21 * Các ràng buộc: nhập hệ số quan hệ ràng buộc B21:F33 Tính vế trái ràng buộc theo công thức ô G23:G33 Nhập giá trị vế phải ràng buộc ô H23:H33 Theo bảng sau: Sau nạp xong liệu vào bảng tính ta tiến hành giải toán (4) Tiến hành giải toán: Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 117 * Chọn ô G21 chọn Tools\ Solver Bảng hộp thoại Solver Parameters xuất gồm thông số sau: Hộp thoại khai báo thông số cho Solver Trong đó: Set Tanget Cell: Nhập chứa địa chỉtuyệt đối hàm mục tiêu Equal To: Xác định giới hạn cho hàm mục tiêu giá trịcần đạt đến hàm mục tiêu: Max, Min hay Value of tuỳ thuộc vào yêu cầu By Changing Cells: Nhập địa tuyệt đối ô ghi giá trị ban đầu biến Subject to the Constraints: Nhập ràng buộc toán Cách làm Solver thay đổi giá trịcủa biến By Changing Cells lúc giá trị hàm mục tiêu Set Tanget Cell đạt giá trị quy định Equal To đồng thời thoả mãn tập ràng buộc Subject to the Constraints Bài toán trên, ta tiến hành khai báo thông số cho Solver sau: * Địa hàm mục tiêu G21 đưa vào Set Target Cell * Chọn Max Equal To để Solver tìm lời giải cực đại cho hàm mục tiêu * Nhập địa biến định B20:F20 By Changing Cells Khai báo hàm mục tiêu biến Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng 118 * Thêm ràng buộc vào Subject to the Contraints: Nhấp nút Add, bảng Add Constraint xuất gồm thông số sau: Hộp thoại thêm ràng buộc Cell Reference: Ô vùng ô chứa công thức ràng buộc Ô dấu: Cho phép ta lựa chọn dấu ràng buộc tương ứng Constraint: Ô chứa giá trịvếphải ràng buộc tương ứng (ta nhập trực tiếp giá trịvếphải ràng buộc tương ứng) Với toán ràng buộc nhập sau: + Các ràng buộc dấu: dsh ≤ 1,94 nên ta chọn vùng địa chứa biến G23 vào Cell Reference, chọn dấu ≤ nhập 1,94 vào Constraint: Thêm ràng buộc + Tiếp tục chọn Add để nhập tiếp ràng buộc bất phương trình: Cell Reference Constraint G24 >= H24 G25 = H26 G27 = H28 G29 = H30 G31 = H32 G33