Giáo trình quy hoạch và phân tích hệ thống tài nguyên nước (dự án tăng cường năng lực đào tạo cho trường đại học thuỷ lợi của chính phủ đan mạch danida

1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 10 CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC 12 1.1 Nội dung nguyên lý hệ thống 12 1.1.1 Hệ thống đặc trưng hệ thống 12 a Định nghĩa 12 b Các đặc trưng hệ thống 12 1.1.2 Phân loại hệ thống 15 1.1.2.1 Hệ thống với mơ hình vào - 15 1.1.2.2 Hệ thống có mơ tả cấu trúc bên - Hộp trắng 15 1.1.2.3 Hệ tĩnh hệ động 16 1.1.2.4 Hệ có điều khiển hệ khơng có điều khiển 16 1.1.2.5 Hệ tất định hệ ngẫu nhiên 18 1.1.2.6 Hệ thống bao gồm hệ thống 18 1.1.3 Các toán hệ thống hệ thống tiêu đánh giá 18 1.1.3.1 Các toán hệ thống 18 1.1.3.2 Hệ thống tiêu đánh giá 19 1.1.4 Phương pháp phân tích hệ thống 20 1.1.4.1 Vận trù học gì? 22 1.1.4.2 Khái niệm lý thuyết điều khiển 24 1.1.4.3 Những hạn chế vận trù học lý thuyết điều khiển - Sự đời lý thuyết phân tích hệ thống26 1.1.5 Hệ thống phương pháp luận phân tích hệ thống 28 1.1.5.1 Phương pháp tối ưu hoá 28 1.1.5.2 Phương pháp mô phân tích hệ thống 28 1.1.5.3 Hệ thống quan điểm nguyên lý tiếp cận hệ thống 29 1.2 Hệ thống tài nguyên nước 31 1.2.1 Tài nguyên nước 31 1.2.2 Khái niệm hệ thống tài nguyên nước 35 1.2.3 Các hệ thống thành phần hệ thống tài nguyên nước 36 1.2.3.1 Hệ thống tài nguyên nước mặt 38 1.2.3.2 Hệ thống nước ngầm 38 1.2.1.3 Hệ thống cấp nước xử lý nước thải thị 39 1.2.3.4 Hệ thống kiểm soát lũ 39 1.2.3.5 Hệ thống tưới tiêu 40 1.3 Sự tiếp cận hệ thống giai đoạn phân tích hệ thống tài nguyên nước 41 1.3.1 Hình thành toán quy hoạch xác định mục tiêu khai thác hệ thống 41 1.3.2 Thu thập tài liệu 41 1.3.3 Xây dựng hệ thống tiêu đánh giá quy hoạch 43 1.3.4 Thiết lập hệ thống phương án 44 1.3.5 Đánh giá phương án 44 1.3.6 Chọn phương án tốt 44 1.3.7 Thực dự án quy hoạch 45 1.4 Thiết lập hàm mục tiêu 45 1.4.1 Tổng hợp mục tiêu khai thác hệ thống 45 1.4.2 Phân cấp phân tích hệ thống 46 1.5 Sự thuận lợi hạn chế tiếp cận hệ thống 48 1.6 Tổng quan hệ thống tài nguyên nước Việt Nam 48 1.6.1 Đặc điểm chung tài nguyên nước Việt nam 48 1.6.1.1 Tài nguyên nước mặt 50 1.6.1.2 Tài nguyên nước ngầm 52 1.6.2 Những nét phát triển tài nguyên nước tương lai 53 1.6.2.1 Nhu cầu cấp nước 53 1.6.2.2 Phát triển lượng 54 1.6.2.3 Phòng chống lũ lụt 54 1.6.3 Những thách thức lĩnh vực quản lý tài nguyên nước 55 CÂU HỎI CHƯƠNG I 56 CHƯƠNG II: QUY HOẠCH TÀI NGUYÊN NƯỚC 57 2.1 Quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước 57 2.1.1 Nguyên lý chung 57 2.1.2 Các vấn đề đặt quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước 57 2.1.2.1 Nhu cầu nước dùng nhu cầu nước sinh thái 57 2.1.2.2 Yêu cầu phát triển bền vững tài nguyên nước 59 2.1.2.3 Những nội dung quy hoạch quản lý tài nguyên nước 61 2.1.3 Đặc điểm hệ thống tài nguyên nước 63 2.2 Nguyên tắc thể thức 65 2.2.1 Chương trình quốc gia phát triển tài nguyên nước 65 2.2.2 Quy hoạch lưu vực sông 66 2.3.3 Quy hoạch cấp địa phương 67 2.3.4 Quy hoạch vùng 67 2.3.5 Quy hoạch chuyên dùng 67 2.3.6 Cấp quốc tế 68 2.3 Phân giai đoạn quy hoạch tài nguyên nước 68 2.3.1 Thu thập xử lý liệu 72 2.3.2 Đánh giá tài nguyên nước yêu cầu nước 73 2.3.2.1 Đánh giá tài nguyên nước 73 2.3.2.2 Xác định yêu cầu nước 73 2.3.3 Thiết lập hàm mục tiêu ràng buộc 74 2.3.4 Dự thảo dự án lập quy hoạch sơ 76 2.3.5 Thiết lập sàng lọc phương án 77 2.3.6 Bổ sung nghiên cứu chi tiết phương án chọn 77 2.3.7 Đánh giá hoàn thiện phương án quy hoạch 78 2.3.8 Lập kế hoạch hoạt động dự án 78 2.3.9 Liên kết thực 79 2.4 Cơ cấu tổ chức 79 2.4.1 Các chuyên gia 79 2.4.2 Các cấp định 80 2.4.3 Sự phối hợp tổ chức 81 2.4.4 Nâng cao lực 81 2.5 Sự tham gia cộng đồng trình quy hoạch 82 2.5.1 Sự cần thiết tham gia cộng đồng 82 2.5.2 Những lợi ích tham gia cộng đồng mang lại 83 2.5.3 Những yếu tố đóng góp bên 84 2.5.4 Các hoạt động trình tham gia cộng đồng 85 2.6 Các yếu tố bất định quy hoạch tài nguyên nước 85 CÂU HỎI CHƯƠNG II 86 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH KINH TẾ VÀ TÀI CHÍNH 88 3.1 Kinh tế kỹ thuật phân tích kinh tế 88 3.1.1 Nguyên lý chung kinh tế kỹ thuật 88 3.1.1.1 Khái niệm phân tích tài phân tích kinh tế 88 3.1.1.2 Khái niệm chi phí lợi ích 89 3.1.1.3 Giá trị giá 91 3.1.2 Hệ số triết khấu 92 3.1.2.1 Giá trị thời gian đồng tiền 92 3.1.2.2 Hệ số triết khấu 94 3.1.3 Phương pháp tính triết khấu 94 3.1.4 Phân tích kinh tế đa phương án 96 3.1.5 Tính hiệu hợp lý phân tích kinh tế 96 3.1.5.1 Giá trị thu nhập dòng thời điểm NPV (Net Presnt Value) 96 3.1.5.2 Chỉ tiêu tỷ số lợi ích chi phí B/C 97 3.1.5.3 Chỉ số nội hoàn IRR (Internal Rate of Return) 97 3.1.5.4 Thời gian hoàn vốn tuyệt đối: 98 3.2 Phân tích Lợi ích-chi phí 99 3.2.1 Phân tích chi phí dự án quy hoạch nguồn nước 99 3.2.2 Phân tích lợi ích dự án quy hoạch nguồn nước 99 3.3 Ví dụ điển hình 100 3.3.1 Giới thiệu dự án 101 3.3.2 Đánh giá hiệu kinh tế 102 3.4 Định giá nước chi phí nước khó khăn 109 CÂU HỎI CHƯƠNG III 110 CHƯƠNG IV SỐ LIỆU, MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 111 4.1 Số liệu phân tích số liệu 111 4.1.1 Số liệu tài nguyên nước 111 4.1.2 Phương pháp quan trắc số liệu 112 4.1.2.1 Các thiết bị đo đạc 112 4.1.2.2 Viễn thám 112 4.1.2.3 Phóng xạ 112 4.1.3 Nguồn số liệu 113 4.1.4 Chỉnh lý số liệu (data validation) 113 4.1.5 Thu thập xử lý số liệu 114 4.1.5.1 Thu thập xử lý số liệu mưa 114 4.1.5.2 Thu thập xử lý số liệu mực nước 116 4.1.5.3 Đo lưu lượng nước sông 122 4.1.5.4 Phương pháp đo tính lưu lượng bùn cát 130 4.1.5.5 Phương pháp đo tính độ mặn nước sơng vùng ven biển 132 4.1.6 Hệ thống thông tin tài nguyên nước 134 4.1.7 Các kỹ thuật việc thu thập mơ hình hố hệ thống 135 4.1.7.1 Kỹ thuật viễn thám 135 4.1.7.2 Hệ thống thông tin địa lý 138 4.2 Mơ hình dịng chảy sơng ngịi 141 4.2.1 Các dạng mơ hình dịng chảy sơng ngịi 141 4.2.2 Khái niệm mơ hình mơ phỏng, lựa chọn sử dụng mơ hình 142 4.2.2.1 Khái niệm 142 4.2.2.2 Phân loại mơ hình 143 4.2.2.3 Chuẩn bị số liệu chạy mơ hình 146 4.2.2.4 Thơng số hố mơ hình kiểm định 146 4.2.2.5 Khai thác mơ hình 149 4.2.3 Các mơ hình hệ thống nước mặt 150 4.2.3.1 Mơ hình mưa dịng chảy 150 4.2.3.2 Mơ hình diễn tốn dịng chảy 169 4.2.3.3 Điều tiết hồ chứa mơ hình mơ dòng chảy qua hồ chứa 173 4.2.3.4 Mơ hình chất lượng nước 180 4.3 Mơ hình lưu vực sơng (Mơ hình hệ thống) 181 4.3.1 Khái niệm 181 4.3.2 Giới thiệu số mơ hình lưu vực 183 4.3.2.1 Mơ hình MIKE BASIN 183 4.3.2.2 Mơ hình HEC-HMS 186 4.3.2.3 Mơ hình HEC-Ressim 187 4.3.2.4 Mơ hình MIKE 11 190 203 4.3.2.5 Mơ hình MIKE SHE CÂU HỎI CHƯƠNG IV 204 CHƯƠNG V: PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC 205 5.1 Phân loại tổng qt mơ hình tối ưu 205 5.2 Quy hoạch tuyến tính (QHTT) 206 5.2.1 Khái niệm 206 5.2.2 Hai dạng quy hoạch tuyến tính 208 5.2.2.1 Dạng ràng buộc đẳng thức (dạng tắc) 208 209 5.2.2.2 Dạng ràng buộc bất đẳng thức (dạng chuẩn tắc) 5.2.2.3 Đưa tốn quy hoạch tuyến tính dạng tắc 209 5.2.3 Định lý định nghĩa quy hoạch tuyến tính 209 5.2.3.1 Định lý quy hoạch tuyến tính 209 5.2.3.2 Phương án sở khái niệm nghiệm 210 5.2.3.3 Đối ngẫu 211 5.2.4 Giải toán quy hoạch tuyến tính phương pháp đồ thị 212 5.2.5 Phương pháp đơn hình 215 5.2.5.1 Phương pháp tính thử dần 215 5.2.5.2 Phương pháp lập bảng đơn hình 227 5.3 Quy hoạch phi tuyến 233 5.3.1 Nhân tử Lagrange nguyên lý Kuhn - Tucke 233 5.3.2 Nhân tử Lagrang nguyên lý Kuhn - Tucke 234 5.3.3 Phân loại toán quy hoạch phi tuyến 235 5.3.4 Quy hoạch phi tuyến không ràng buộc 236 5.3.5 Giải toán tối ưu phi tuyến không ràng buộc phương pháp sử dụng đạo hàm 238 5.3.5.1 Phương pháp Gradient 238 5.3.5.2 Phương pháp hướng dốc 239 5.3.5.3 Phương pháp Newton 240 5.3.6 Giải tốn tối ưu phi tuyến khơng ràng buộc phương pháp không dùng đạo hàm 243 5.3.6.1 Phương pháp dị tìm theo hướng Hooke-Jeeves 243 5.3.6.2 Phương pháp dị tìm theo mẫu 247 5.3.7 Bài tốn tối ưu có ràng buộc 255 5.3.7.1 Bài toán ràng buộc đẳng thức 255 5.3.7.2 Bài toán ràng buộc bất đẳng thức 256 5.3.7.3 Bài tốn có ràng buộc đẳng thức bất đẳng thức 258 5.4 Quy hoạch động 258 5.4.1 Khái niệm nguyên lý 258 5.4.2 Phương pháp quy hoạch động với toán phân bố tài nguyên 259 5.4.2.1 Bài toán 259 5.4.2.2 Chiến lược nghiệm 260 LƯU 264 5.4.3 Phương pháp quy hoạch động tìm quỹ đạo trạng thái tối ưu 269 5.4.3.1 Phát biểu toán 269 5.4.3.2 Phương pháp giải 271 5.5 Tối ưu đa mục tiêu 275 5.5.1 Khái niệm 275 5.5.2 Phương pháp giải toán tối ưu đa mục tiêu 276 5.5.2.1.Phương pháp trọng số 276 5.5.2.2 Phương pháp ràng buộc 278 5.5.2.3 Phương pháp thỏa hiệp theo thứ tự ưu tiên SWT 279 CÂU HỎI CHƯƠNG V 284 CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT DỊNG CHẢY HỆ THỐNG HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG HỢP 285 6.1 Vai trò hệ thống hồ chứa cân nước hệ thống nhiệm vụ tính tốn điều tiết hồ chứa 285 6.2 Hệ thống hồ chứa phân loại 288 6.2.1 Phân loại theo cấu trúc hệ thống 288 6.2.2 Phân loại theo chức năng, nhiệm vụ thiết kế hồ chứa 289 6.2.3 Phân loại theo chu kỳ điều tiết 289 6.3 Đặc điểm tốn điều tiết dịng chảy hệ thống hồ chứa 290 6.3.1 Tồn mối quan hệ mặt thủy văn, thuỷ lực thuỷ lợi 290 6.3.2 Sự khơng đồng hình thức điều tiết 291 6.3.3 Sự không đồng tần suất bảo đảm cấp nước chống lũ 291 6.3.4 Đa mục tiêu khai thác nguồn nước 291 6.4 Tần suất đảm bảo cấp nước 292 6.5 Phương pháp tính tốn dịng chảy 294 6.6 Ngun lý tính tốn điều tiết dòng chảy 294 6.7 Tính tốn điều tiết dịng chảy cho hệ thống hồ chứa cấp nước 297 6.7.1.Đặc điểm hệ thống hồ chứa cấp nước 297 6.7.2 Tính tốn điều tiết cấp nước hồ chứa độc lập 297 6.7.2.1.Tính tốn điều tiết hồ chứa điều tiết năm 297 6.7.2.2 Tính tốn điều tiết hồ chứa điều tiết nhiều năm 304 6.7.2.3 Tính tốn điều tiết theo phương pháp điều tiết toàn liệt 304 6.7.3 Tính tốn điều tiết cấp nước cho hệ thống hồ khơng có quan hệ mặt thuỷ lợi 308 6.7.3.1.Trường hợp hệ thống hồ chứa song song 308 6.7.3.2.Trường hợp hệ thống hồ chứa bậc thang 308 6.7.4 Tính toán điều tiết cấp nước hệ thống hồ chứa có quan hệ thuỷ lợi 310 6.7.4.1.Tính tốn điều tiết bổ sung hệ thống hồ chứa có quan hệ thuỷ lợi 312 6.7.4.2 Phương pháp tính tốn tổng quát 317 6.8 Tính tốn điều tiết cho hệ thống hồ chứa bậc thang phát điện 319 6.8.1.Tính chất phạm vi tốn 319 6.8.2.Nguyên lý chung 319 6.8.3 Tính tốn điều tiết cho hệ thống hồ chứa bậc thang phát điện với công suất cố định cho trước 320 6.8.3.1 Đối với hồ chứa độc lập 320 6.8.3.2 Tính tốn cho trường hợp hệ thống hồ chứa bậc thang 323 6.8.4 Xác định công suất đảm bảo hệ thống hồ chứa bậc thang với mực nước dâng bình thường độ sâu công tác cho trước 326 6.8.4.1 Đối với hệ thống hồ chứa điều tiết năm 327 6.8.4.2 Đối với hệ thống hồ chứa điều tiết năm hình thức hỗn hợp 328 6.9 Tính tốn điều tiết lũ cho hệ thống hồ chứa 330 6.9.1 Một số khái niệm 330 6.9.2 Tính tốn điều tiết lũ hồ chứa khơng có nhiệm vụ phịng lũ cho hạ du cơng trình 331 6.9.2.1 Đối với hồ chứa độc lập 331 6.9.2.2 Đối với hệ thống hồ chứa 333 6.9.3 Tính tốn điều tiết lũ hồ chứa có nhiệm vụ phòng lũ hạ du 334 6.9.3.1 Đối với hồ chứa độc lập 334 6.9.3.2 Đối với hệ thống hồ chứa 335 CÂU HỎI CHƯƠNG VI 335 CHƯƠNG VII: ÁP DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRONG QUY HOẠCH VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC 336 7.1 Phân tích mục tiêu 336 7.2 Quá trình phân tích hệ thống lựa chọn phương án quy hoạch 337 7.3 Ứng dụng phương pháp mơ phân tích hệ thống tài nguyên nước 337 7.3.1 Sử dụng mơ hình mơ xác lập mục tiêu, phương thức khai thác 337 7.3.2 Sử dụng mô hình mơ hình mơ tìm lời giải hợp lý 340 7.3.2.1 Nguyên lý chung 340 7.3.2.2 Một số ví dụ 342 7.4 Tối ưu hóa hệ thống tài nguyên nước 346 7.4.1 Bài toán quy hoạch tối ưu tổng quát 346 7.4.2 Bài toán quy hoạch tối ưu 347 7.4.3 Bài toán phân phối nước tối ưu 347 7.4.4 Tối ưu hoá quản lý vận hành hệ thống 349 7.4.5 Tối ưu hoá toán phát triển hệ thống 351 7.4.5.1 Bài toán đầu tư xây dựng cơng trình 352 7.4.5.2 Bài toán quy họach tối ưu hệ thống tài nguyên nước 355 7.4.6 Xung đột lợi ích hệ thống sơng 359 7.4.7 Mơ hình tối ưu phân phối nước 360 CÂU HỎI CHƯƠNG VII 365 CHƯƠNG VIII: CÁC VẤN ĐỀ QUAN TÂM VỀ MÔI TRƯỜNG, TỔ CHỨC VÀ XÃ HỘI 366 Môi trường quan tâm xã hội môi trường 366 8.1.1 Tổng quan đánh giá môi trường 366 8.1.1.1 Phát triển tác động môi trường 366 8.1.1.2 Sự đời phát triển khoa học ĐTM 369 8.1.1.3 Những khái niệm tác động môi trường đánh giá tác động mơi trường 370 8.1.2 Các khó khăn/thách thức đánh giá môi trường 373 8.1.3 Các phương pháp luận đánh giá môi trường 373 8.1.3.1 Phương pháp luận đánh giá môI trường 373 8.1.3.2 Các phương pháp kỹ thuật đánh giá tác động môi trường 381 8.1.3.3 Trình tự đánh giá tác động mơi trường chung cho dự án 381 8.1.4 Đánh giá tác động xã hội 384 8.1.4.1 Một số khái niệm 384 8.1.4.2 Các nội dung đánh giá tác động môi trường xã hội 385 8.1.4.3 Các tác động môi trường xã hội chủ yếu cần xem xét đánh giá 385 8.1.4.4 Phương pháp đánh giá dự báo tác động xã hội dự án PT 386 8.1.4.5 Các biện pháp giảm thiểu tác động môi trường xã hội 386 8.1.5 Đánh giá môi trường chiến lược 386 8.1.5.1 Các khái niệm 386 8.1.5.2 Các phương pháp đánh giá môi trường chiến lược 389 8.1.5.3 Kỹ thuật đánh môi trường chiến lược 390 8.1.5.4 Lập, thẩm định báo cáo đánh giá môi trường chiến lược 391 8.1.6 Tích hợp vấn đề mơi trường quy hoạch tài nguyên nước 395 8.1.7 Luật môi trường quy định Việt Nam 397 8.1.8 Giới thiệu tóm tắt RIAM- Một cơng cụ đánh giá tác động môi trường 397 CÂU HỎI CHƯƠNG 401 CHƯƠNG IX: LÝ THUYẾT QUYẾT ĐỊNH 402 9.1 Khái niệm 402 9.2 Tối ưu hoá đa mục tiêu 402 9.2.1 Các giải pháp không ưu tiên hay Pareto 403 9.2.2 Phân loại phương pháp tối ưu hoá đa mục tiêu 404 9.2.3.1 Phương pháp ràng buộc 406 406 9.2.3.2 Phương pháp trọng số 9.2.4 Phương pháp quy hoạch mục tiêu (Goal programming ) 408 9.2.5 Phương pháp thỏa hiệp theo thứ tự ưu tiên (SWT) 409 9.2.6 Các thuật toán tiến hóa (heuristics) Thuật tốn Gen 410 9.3 Ra định theo phân tích độ tin cậy 421 9.3.1 Phương pháp mô ngẫu nhiên 421 9.3.1.1 Thuật toán mạng nơron thần kinh (ANN) 421 9.3.1.2 Mơ hình mơ ngẫu nhiên 424 9.3.2 Hệ chuyên gia 427 9.4 Hệ thống hỗ trợ định 429 9.4.1 Khái niệm hệ thống hỗ trợ định (DSS) 429 9.4.2 Các thành phần hệ thống hỗ trợ định 431 9.4.3 Hệ thống hỗ trợ định quy hoạch quản lý nguồn nước 432 CÂU HỎI CHƯƠNG IX 434 TÀI LIỆU THAM KHẢO 435 LỜI NÓI ĐẦU Môn học Quy hoạch quản lý tài nguyên nước giảng lần nước ta vào năm 1993 – 1994 cho lớp cao học khoá I trường Đại học Thuỷ lợi Đây môn học mới, có liên quan đến nhiều lĩnh vực khác kỹ thuật tài nguyên nước Để nâng cao chất lượng giảng dạy môn học, tài trợ Danida, giáo trình biên soạn lần Việt nam phục vụ cho giảng dạy sau đại học Giáo trình “Quy hoạch phân tích hệ thống tài ngun nước” biên soạn theo khn khổ Chương trình Hỗ trợ ngành nước Danida, tiểu hợp phần Hỗ trợ nâng cao lực trường Đại học Thuỷ lợi Chính phủ Đan mạch tài trợ Giáo trình phục vụ giảng dạy môn học Quy hoạch tài nguyên nước chương trình cao học sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nghiên cứu sinh thuộc lĩnh vực thủy văn, kỹ thuật tài nguyên nước phát triển tài nguyên nước Mục tiêu Giáo trình giới thiệu khái niệm quy hoạch quản lý áp dụng phương pháp phân tích kinh tế kỹ thuật, phương pháp phân tích hệ thống quy hoạch quản lý tài nguyên nước Nội dung giáo trình trình bày theo hướng tiếp cận phương pháp nghiên cứu đại giới quy hoạch quản lý tài nguyên nước Ngoài nguyên lý chung phương pháp nghiên cứu lý thuyết, giáo trình trình bày toán quy hoạch hệ thống hồ chứa lợi dụng tổng hợp, quy hoạch phòng lũ, toán quản lý khai thác hệ thống tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước Giáo trình gồm chương: Chương 1: Hệ thống tài nguyên nước Chương 2: Quy hoạch tài nguyên nước Chương 3: Phân tích kinh tế tài Chương 4: Số liệu mơ hình mơ hệ thống Chương 5: Phương pháp tối ưu hóa ứng dụng phân tích hệ thống tài ngun nước Chương 6: Tính tốn điều tiết dịng chảy cho hệ thống hôc chứa lợi dụng tổng hợp Chương 7: Áp dụng kỹ thuật phân tích hệ thống quy hoạch phân tích hệ thống tài nguyên nước Chương 8: Các vấn đề quan tâm môi trường, tổ chức xã hội Chương 9: Lý thuyết định Giáo trình GS.TS Hà Văn Khối chủ biên biên soạn chương từ 1÷7 tham gia viết chương 9, PGS.TS Lê Đình Thành biên soạn chương 8, TS Ngô Lê Long biên soạn chương tham gia viết chương Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học thuỷ lợi, dự án DANIDA hỗ trợ tạo điều kiện cho chúng tơi hồn thành tài liệu Cũng xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp đóng góp ý kiến nhận xét thảo Giáo trình “Quy hoạch phân tích hệ thống tài ngun nước” lần biên soạn Việt nam chắn có hạn chế định Rất mong người đọc 10 f(a) δ 1.0 0.5 a δ f (a ) = 1 + e −a Hình 9.8: Hàm kích hoạt logistic Việc lựa chọn sơ đồ mạng nơron thần kinh phù hợp đòi hỏi phải xác định nhiều nhân tố, số lượng nơron lớp khác nhau, số lượng lớp ẩn loại hàm kích hoạt Trên thực tế khơng có giải pháp phân tích để xác định sơ đồ mạng tối ưu Số lượng nơron đầu vào đầu xác định tuỳ thuộc vào toán (số lượng biến đầu vào, đầu ra) Trong số lượng lớp ẩn số nơron thuộc lớp ẩn nhìn chung khơng rõ ràng Việc sử dụng mạng lớp ẩn nhìn chung khuyến nghị Thực tế cho thấy, sử dụng nhiều lớp ẩn làm tăng số lượng thông số dẫn đến làm chậm q trình kiểm định mà khơng nâng hiệu mạng lên Việc lựa chọn số lượng nơron thuộc lớp ẩn phù hợp định đến khả áp dụng thành công mạng Phương thức tốt thực qua trình thử sai Số nơron phù hợp tìm thấy thơng qua việc kiểm định mạng đánh giá hoạt động phạm vi thay đổi số lượng nơron thuộc lớp ẩn để thu hiệu tốt với số nơron b Luyện mạng Mục đích việc luyện/học mạng xác định trọng số (wi) ngưỡng (bj) cho ANN đưa kết mong muồn Q trình tương tự việc kiểm định mơ hình, trọng số ngưỡng coi giá trị thông số mạng Nơron Thuật toán luyện mạng điều chỉnh trọng số cho với tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu mạng gần với giá trị mục tiêu đầu Ma trận trọng số cuối biểu thị kiến thức học ANN tốn Việc học thi hành thơng qua việc so sánh giá trị đầu với số liệu quan trắc Có phương pháp sử dụng cho việc luyện mạng: học có thầy, học tăng cường học khơng có thầy việc học có thầy phương pháp chung tốn tài ngun nước 423 Có nhiều thuật tốn luyện mạng, thuật tốn lan truyền ngược có lẽ thuật toán phổ biến Một điều cần ý ứng dụng ANN số liệu đầu vào cần phải chuẩn hố cho nằm khoảng [0, 1] c Ứng dụng ANN toán tối ưu tài nguyên nước Cùng với tính bất định số liệu đầu vào, phức tạp đặc điểm địa lý thuỷ văn toán quy hoạch tài nguyên nước đòi hỏi phải áp dụng mơ hình mơ đại, phức tạp Tuy nhiên mơ hình thường u cầu thời gian tính toán lớn, dẫn đến việc tối ưu hoá tốn tài ngun nước phương pháp kết nối mơ hình mơ thuật tốn tối ưu khơng khả thi Đặc biệt cho toán điều khiển, vận hành hệ thống với thời gian thực Để giải vấn đề thủ tục tối ưu hoá nhiều cấp phát triển cho phép giảm thiểu tối đa thời gian tính tốn cho tốn tối ưu thơng qua mơ hình thay Trong trường hợp ANN luyện để thay mô hình mơ việc ước tính giá trị đầu phục vụ cho việc đánh giá hàm mục tiêu Việc thay giảm đáng kể thời gian tính tốn mà khơng ảnh hưởng đến độ xác tốn 9.3.1.2 Mơ hình mơ ngẫu nhiên Mơ q trình lại hoạt động hệ thống có hay dự kiến Phân loại mơ hình mơ Các mơ hình mơ mơ hình vật lý, mơ hình tương tự hay mơ hình tốn Trong mơ hình tốn phổ biến hữu dụng lĩnh vực tài nguyên nước Ở chúng tơi đề cập đến mơ hình tốn Mơ hình mơ phân thành mơ hình tĩnh mơ hình động Các mơ hình động tính đến thay đổi thông số biến điều khiển vận hành hệ thống Mơ hình mơ hệ thống tài ngun nước coi mơ hình động sách vận hành thay đổi theo thời gian thay đổi tương ứng với nhu cầu hệ thống thay đổi liên quan thông số Trong mơ hình tĩnh chúng coi cố định Các biến thuỷ văn có đặc tính ngẫu nhiên Dựa việc xem xét đặc tính ngẫu nhiên mà mơ hình mơ phân thành mơ hình tất định ngẫu nhiên Hai phương pháp quan trọng sử dụng để giải thuộc tính ngẫu nhiên mơ hình mơ là: • Dịng chảy tổng hợp tạo phương pháp thuỷ văn ngẫu nhiên sử dụng số liệu đầu vào • Mơ hình mơ kết nối với mơ hình khác cho phép giải pháp ngẫu nhiên 424 Bên cạnh độ hội tụ sử dụng để phân loại mơ hình mơ Mộ mơ hình có mức độ chi tiết cao phù hợp cho việc đánh giá vận hành hệ thống tài nguyên nước có Mục tiêu chung việc ứng dụng loại mơ hình nâng cao hiệu vận hành hệ thống Trong trường hợp ngược lại mơ hình mơ với số liệu tập trung thích hợp với việc thiết kế hệ thống tài nguyên nước Mô Monte Carlo Thiết kế hệ thống thực tế thường dựa số liệu quan trắc lịch sử Ví dụ số liệu quan trắc dịng chảy dùng việc xác định dung tích hồ chứa, hay số liệu giao thông dùng để thiết kế đường vận tải Tuy nhiên chuỗi số liệu thường không đủ dài đặc trưng số liệu quan trắc thường khơng lặp lại cách hồn tồn xác Hoạt động hệ thống phụ thuộc nhiều vào giá trị cực trị biến đầu vào chuỗi số liệu lịch sử khơng đại diện cho tồn đặc trưng biến đầu vào Điều dẫn đến rủi ro sử dụng chuỗi số liệu lịch sử việc đánh giá hoạt động hệ thống Ví dụ, người quy hoạch khơng thể xác định thiệt hại lượng nước cấp không đáp ứng đuợc nhu cầu suốt đời kinh tế hộ dụng nước đòi hỏi chuỗi số liệu phải đủ dài Đối với nhiều hệ thống, giá trị đầu vào, thông số ngẫu nhiên, điều kiện ban đầu, điều kiện biên ngẫu nhiên mà tần suất chúng biết Với loại hệ thống này, số liệu đầu vào cho thử nghiệm mô tổng hợp nhân tạo sở giữ nguyên thuộc tính thống kê số liệu đầu vào tự nhiên Đối với thử nghiệm hệ thống có phản hồi khác Việc phân tích thông kê thi hành dựa sở phản hồi thu nhận từ nhiều thử nghiệm, để nhận thức, dự báo phản ứng hệ thống Các tiếp cận gọi mô Monte Carlo Ưu điểm lớn mơ Monte Carlo dễ dàng mơ tả số liệu đầu vào, đầu thông số hệ thống Một ưu điểm tiết kiệm thời gian kinh phí Một điểm cần lưu ý dù số liệu tổng hợp nhân tạo thay số liệu quan trắc thực tế cơng cụng hữu ích cho phép phân tích cách chi tiết thơng tin trích dẫn từ số liệu thực tế Các bước thiết lạp mơ hình Việc phát triển ứng dụng mơ hình mô thường tuân theo bước sau: a Xác định tốn b Mơ tả hệ thống tài ngun nước mối quan hệ thuỷ văn chúng c Quyết định cấu trúc mơ hình, số liệu đầu vào kết d Thiết kế mơ hình e Thử nghiệm mơ hình, trường hợp mơ hình khơng phù hợp phải xem xét lại từ bước c, 425 f Áp dụng mơ hình cho tốn Một mơ hình coi tốt nhận thức phản ứng hệ thống thay đổi phương thức điều khiển Ưu nhược điểm mơ hình mơ Ưu điểm: - Giúp cho việc nhận thức hành xử hệ thống cách thấu đáo - Cấu trúc mơ hình phù hợp với công việc thực nghiệm - Dễ dàng cung cấp kịch vận hành hệ thống khác - Thuận tiện việc sử dụng mơ hình cho dự án tương lai - Là cầu nối người quản lý sách với người nghiên cứu Nhược điểm: - Một số mơ hình mơ địi hỏi lượng số liệu lớn khó đáp ứng - Khi nghiên cứu vấn đề chưa rõ ràng, mơ hồ mơ hình mơ khó - Chi phí cho việc xây dựng hay sử dụng mơ hình mơ cao, tốn phức tạp - Địi hỏi kiến thức kinh nghiệm việc phân tích kết mơ hình - Các loại mơ hình kết chúng thường xun khơng chấp nhận người sử dụng Mơ hình kết hợp mơ – tối ưu Nhìn chung, mơ hình phân tích hệ thống phân chia thành loại sau: mơ hình mơ phỏng; mơ hình tối ưu; mơ hình kết hợp mơ tối ưu Các mơ hình mơ cho phép mô tả cách chi tiết đặc điểm vật lý, thuỷ văn hệ thống tài ngun nước Các mơ hình tối ưu lại tìm kiếm giải pháp tối ưu từ số giới hạn giải pháp vùng khả thi Do đó, năm gần việc kết nối kỹ thuật tối ưu hố với mơ hình mơ để tiến hành tìm kiếm tối ưu ngày trở nên phổ biến (Yeh, 1985) Quy trình kết nối mơ phỏng-tối ưu cho toán quản lý hệ thống tài nguyên nước trình bày hình 9.9 Đầu tiên, tệp thông số cho việc thiết lập quy tắc vận hành, điều khiển phát cách ngẫu nhiên (Mỗi thông số nằm miền xác định hay gọi miền khả thi) Hiệu phương án vận hành đánh giá thơng qua việc sử dụng mơ hình mơ hệ thống sở hàm mục tiêu định trước Các số liệu đầu vào số liệu tổng hợp nhân tạo số liệu quan trắc thực tế Tiếp đến, tệp thông số thay đổi theo hướng tiếp cận hàm mục tiêu 426 việc sử dụng thuật toán tối ưu Quá trình lặp lặp lại tiêu chuẩn kết thúc thoả mãn Các hàm mục tiêu phổ biến toán quy hoạch tài nguyên nước là: Cực đại hoá lợi nhuận đem lại từ việc cung cấp nước, cực tiểu hoá tổn thất thiếu nguồn nước hay thiệt hại việc dư thùa nước gây Nhập số liệu Các biến điều khiển (các thông số) Mô phản ứng hệ thống với thử nghiệm điều khiển khác Đánh giá hàm mục tiêu cho thử nghiệm Thoả mãn tiêu chuẩn? sai Sử dụng mơ hình tối ưu tạo thơng số ĐÚNG Quy trình tối ưu Hình 9.9: Sơ đồ phương pháp kết hợp mơ hình mơ - tối ưu quản lý vận hành hệ thống (Nguồn Long et al., 2007a [24]) 9.3.2 Hệ chuyên gia Cũng thuật tốn trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia sử dụng nhiều việc giải tốn phức tạp Nó thuận tiện cho lĩnh vực có cấu trúc hạn chế địi hỏi phải khai thác hay nhiều sở tri thức lĩnh vực Djordjevic B (1993) lý hệ chuyên gia ngày trở nên hữu ích vấn đề đưa định đối quản lý nguồn nước: - Các hệ thống tài nguyên nước mở rộng thông qua việc kết nối hệ thống phận trở nên có nhiều nhám chiếm đóng lãnh thổ rộng lớn - Đặc điểm đa mục tiêu hệ thống tài nguyên nước ngày rõ với việc việc nhu cầu sử dụng nước ngày tăng, dẫn đến mâu thuẫn hộ sử dụng nước ngày gay gắt - Độ tin cậy hệ thống ngày trở nên mong manh mặt thực hệ thống độ an toàn cấu trúc - Sự tương tác với hệ thống khác môi trường trở nên phức tạp, đặc biệt lĩnh vực xã hội sinh thái 427 - Việc đưa định quản lý vận hành đòi hỏi ngày nhanh dẫn đến định sai tăng lên - Các mơ hình quản lý ngày phức tạp số lượng thành phần đầu vào vectơ q trình tăng lên tốn cần giải mơi trường khơng rõ ràng, mờ Chính kết hợp yếu tố làm cho toán quản lý trở nên phức tạp Sử dụng mơ hình tốn hữu ích cho yêu cầu điều khiển hệ thống mức độ phức tạp Điều dẫn đên việc chất lượng hỗ trợ định trở nên cần thiết dường hệ chuyên gia thoả mãn yêu cầu Một hệ chuyên gia (hình 9.10 ) bao gồm thành phần sau: 1) Tri thức sở bao gồm - Tri thức mô tả: Cho biết vấn đề thấy Nó cho thấy thật vấn đề thơng qua khẳng định hay xâu khẳng định đơn giản, mang giá trị hay sai để mô tả vấn đề, đối tượng… - Tri thức thủ tục: Mô tả cách vấn đề giải luật, chiến lược, lịch thủ tục dạng đặc trưng chi thức CƠ SỞ TRI THỨC Tri thức Tri thức Mô tả thủ tục Sự thật Dự đoán vấn đề vấn đề Bộ nhớ làm việc GIAO DIỆN NGƯỜI Modul ngôn ngữ Đồ hoạ phần mềm khác SỬ DỤNG Mô tơ suy diễn Hình 9.10: Cấu trúc hệ chuyên gia (Nguồn Jain Singh, 2003 [2]) Các luật thuộc dạng tri thức thủ tục gắn thông tin cho với vài hoạt động Các hoạt động khẳng định thông tin thủ tục thực Nó mơ tả cách giải vấn đề thông qua câu lệnh logic IF… THEN… Các luật thể tri thức phân thành lớp luật liên quan đến tri thức quan hệ, khuyến cáo, may rủi, hướng dẫn… Các luật có dung biến hay khơng chắn Ngồi tri thức thủ tục phải kể đến luật meta, luật loại luật Nó dùng để mô tả cách thức dùng luật khác 428 2) Bộ nhớ làm việc tập hoạt động hành tri thức sở bao gồm modun quản lý tri thức 3) Mô tơ suy diễn xử lý hệ chuyên gia khớp kiện nhớ với tri thức lĩnh vực sở tri thức Trong hệ thống mô tơ suy diễn coi modun giải tốn Nó cung cấp biện hộ cho thông báo từ hệ chuyên gia 4) Môdun ngôn ngữ cho phép trao đổi thông tin mơđun khác cung cấp giao diện cho người sử dụng người thiết kế hệ thống 5) Ngồi hệ thống cịn có phần mềm đồ hoạ, phân tích số, phân tích thống kê, phân tích hệ thống phần mềm mơ Vai trò hệ chuyên gia quản lý tài nguyên nước thể qua nhiều ứng dụng tập trung vào vấn đề phân tích mơ hình hố hệ thống, vận hành hồ chứa, hệ thống quản lý lũ, quan trắc chất lượng nước 9.4 Hệ thống hỗ trợ định 9.4.1 Khái niệm hệ thống hỗ trợ định (DSS) Trong trình lập quy hoạch nguồn nước cho vùng, lưu vực sông người định cần nhận dạng hệ thống nguồn nước, đánh giá động thái hệ thống có đủ thơng tin cần thiết để định Thực chất quy hoạch nguồn nước tìm kiếm phương án hợp lý nhằm thỏa mãn nhu cầu nước Để có định hợp lý, người định cần xử lý khối lượng lớn thông tin hệ thống, cơng việc khó khăn tiêu tốn nhiều thời gian người định Để định, người định cần phân tích thơng tin hệ thống sở số liệu thu thập được, thiết bị sử lý thơng tin, mơ hình để phân tích động thái hệ thống công cụ trợ giúp định Theo Larry W Mays (1996) [3], q trình phân tích định mơ tả theo sơ đồ hình (9.11) Trước đây, việc phân tích hệ thống người định thường dựa vào số liệu hạn chế sơ cứng, công cụ định thiết bị xử lý thông tin bị hạn chế khơng có liên kết nội dung mơ tả hình (9.11), ta gọi phương pháp truyền thống Với hệ thống phức tạp tồn nhiều yếu tố bất định hệ thống nguồn nước phương pháp truyền thống hạn chế đến chất lượng việc định Trong năm gần đây, với mục đích nâng cao chất lượng trình định người ta phát triển phương pháp gọi hệ thống trợ giúp định Sự phát triển hướng nghiên cứu dựa sở tiến khoa học lĩnh vực công nghệ thông tin, tin học, cơng cụ phương pháp tính tốn đại Hệ thống hỗ trợ định (Decision Support System - DSS) cung cấp phương tiện cho nhà định tác động trực tiếp đến sở liệu mơ hình phân tích hệ thống Lucks D.P đưa định nghĩa sau: 429 Hệ thống hỗ trợ định - DSS hệ thống gồm chương trình sở liệu, mơ hình xấp xỉ tốn học tối ưu mơ hình mơ với thuật toán tương ứng thiết lập liên quan đến vấn đề cụ thể, địa điểm vùng cụ thể nhằm trợ giúp cho việc tham khảo, quy hoạch, quản lý, vận hành, thiết kế việc định xử lý tranh chấp yêu cầu sử dụng tài nguyên nước Lucks, D.P and J.R Costa (eds.) (1990) [22] Hệ thống hỗ trợ tài liệu khác định nghĩa sau: Hệ thống hỗ trợ định - DSS hệ thống thông tin tổng hợp bao gồm phần cứng (hardware), mạng lưới thông tin, sở liệu, sở mơ hình, phần mềm (software) người sử dụng DSS nhằm thu thập tổng hợp thông tin phục vụ cho việc định (các nhà định) Mơ hình Người định Thiết bị xử lý thơng tin PHÂN TÍCH Cơng cụ định Số liệu Hình 9.11: Sơ đồ trình phân tích định (Theo Larry W Mays (1996) [3], Hệ thống hỗ trợ định DSS kết hợp việc sử dụng mơ hình kỹ thuật phân tích với việc đánh giá truyền thống Việc thiết lập DSS nhằm mục đích dễ dàng sử dụng hồn cảnh có tác động qua lại thích nghi với thay đổi môi trường tiếp cận định người sử dụng Ngoài ra, để nâng cao hiệu mặt kinh tế, DSS tăng cường hiệu mặt quản lý việc sử dụng phân tích có điều kiện Bảng (9.1) rõ khác biệt phương pháp truyền thống DSS Thực chất trình định trình phân tích hệ thống trợ giúp DSS Đối với toán quy hoạch quản lý nguồn nước mơ hình mơ mơ hình tối ưu hố cần thiết Những mơ hình toán sử dụng rộng rãi quy hoạch quản lý nguồn nước xây dựng theo dạng cấu trúc DSS Quá trình phân tích hệ thống định với hỗ trợ DSS mơ tả hình 9-11 430 Người sử dụng Bắt đầu Người phân tích Sự phân tích Thay đổi điều chỉnh Quan điểm người sử dụng hệ thống vấn đề hệ thống Quan điểm người phân tích hệ thống Các chương trình Mơ hình người sử dụng hệ thống Thiết lập DSS Kiểm tra &sử dụng DSS Các chương trình Mơ hình hệ thống vấn đề hệ ố DSS Phát triển DSS Hình 9.12: Sơ đồ mơ tả chu trình định hướng mơ hình DSS (Theo Lucks, D.P & J.R Costa, 1990 [22]) Bảng 9.1: Sự khác phương pháp truyền thống DSS Phương pháp truyền thống (1) Những vấn đề cấu trúc rõ ràng (2) Sử dụng phương pháp tinh toán đơn giản (3) Cấu trúc cứng nhắc (4) Thơng tin hạn chế (5) Có thể nâng cao chất lượng định cách làm rõ ràng số liệu thô DSS (Decision Support System) (1) Những vấn đề không đợc cấu trúc rõ ràng (2) Sử dụng mơ hình (3) Cấu trúc có tương tác qua lại (4) Có khả sử dụng thích nghi thơng tin cập nhật thường xuyên (5) Có thể nâng cao chất lượng định sở sử dụng mơ hình tốn phần mềm trợ giúp định 9.4.2 Các thành phần hệ thống hỗ trợ định Việc thiết kế hệ thống hỗ trợ định phụ thuộc nhiều vào mục tiêu mà phục vụ Các thơng tin cho người định tuỳ thuộc vào vấn đề giải mức độ yêu cầu việc định Do hệ thống hỗ trợ định cần biết thông tin sử dụng định dạng chúng Các cơng cụ phân tích hệ thống hỗ trợ định bao gồm mô hình mơi trường, kinh tế, xã hội 431 Theo Jain Singh (2003) [2] thành phần hệ thống hỗ trợ định bao gồm: - Các công cụ trợ giúp việc thiêt kế hệ thống xác định sách vận hành - Các mơ hình tối ưu, mơ để xác định giá trị biến định hay thi hành hệ thống theo số liệu đầu vào ràng buộc - Các thuật toán kiểm định mơ hình mơi trường - Các mơ hình kinh nghiệm sử dụng cho việc tính tốn nhanh với số liệu hạn chế - Hệ thống thông tin địa lý cho việc phân tích thể số liệu không gian - Các hệ chuyên gia để xử lý điều luật liệu để đưa kết luận cung cấp lý giải - Hệ thống thông tin quản lý (các công cụ phân tích sở liệu) - Các phần mềm thống kê, đồ họa, bảng tính cho việc phân tích trình bày liệu Các liệu đầu vào đẩu hệ thống hỗ trợ định trình bày nhiều dạng khác Hầu hết tương tác đầu vào thể dạng số thu nhận thơng qua hệ thống câu hỏi Các kết đầu dạng bảng, văn cảnh, sơ đồ theo thời gian không gian, đồ, video Các số liệu đầu vào mơ hình thông số điều khiển bước thời gian; thông số toàn cục mật độ nước; số liệu động lực giai đoạn sơng ngịi; số liệu phân bố không gian đồ sử dụng đất Các liệu thu thập từ nhiều nguồn khác nhau, với dạng chất lượng khác Sự tích hợp chúng hệ thống thơng tin thống địi hỏi số lượng cơng cụ để xử lý số liệu gốc lưu trữ chúng dạng chung 9.4.3 Hệ thống hỗ trợ định quy hoạch quản lý nguồn nước Hệ thống hỗ trợ định thiết lập phục vụ cho công tác quản lý nhiều ngành kỹ thuật khác Mỗi lĩnh vực kỹ thuật đối tượng cần quản lý có yêu cầu riêng việc thiết lập DSS Hệ thống hỗ trợ định ứng dụng rộng rãi lĩnh vực quy hoạch quản lý nguồn nước có mảng sau: - 432 Cơ sở liệu hệ thống Các mơ hình hệ thống (được coi cơng cụ phân tích hệ thống) Hệ thống thông tin xử lý thông tin Các phần mềm Các mảng thường liên kết với phần mềm quản lý điều hành mơ hình tốn hệ thống Larry W Mays đưa cấu trúc tổng quát hệ thống DSS (xem hình 9-13) gồm khối sau: - Công cụ đánh giá bao gồm: chọn tiêu chuẩn đánh giá, xây dựng kịch kiểm tra đánh giá Xác lập thông tin bao gồm sở liệu hệ thống thông tin địa lý GIS Công cụ xử lý thông tin bao gồm: Mô hệ thống, mơ hình tối ưu Cơng cụ đánh giá - Chọn tiêu chuẩn đánh giá - Xây dựng kịch - Kiểm tra đánh giá Xác lập thông tin - Cơ sở liệu - Hệ thống thông tin địa lý GIS Công cụ xử lý thông tin (1) Mô hệ thống (mơ hình mơ phỏng) (2) Mơ hình tối ưu Hình 9-13: Cấu trúc mối liên kết khối DSS (Loucks, D.P 1991 [22]) Rene F.Reitsma, Edith A.Zagona (eds.) sở tổng hợp cơng trình cơng bố DSS đưa lược đồ tổng quát xây dựng hệ thống hỗ trợ định gồm bước sau: (1) Xác định cần thiết phân tích hệ thống: sở xác định vấn đề cần thiết phải phân tích, sơ thiết kế hệ thống hỗ trợ định dự kiến tài liệu có liên quan cho việc thiết kế DSS (2) Xác lập đề cương, mục tiêu thiết lập DSS: bao gồm việc lượng hố mục tiêu, lựa chọn mơ hình toán đặt ra, thiết lập cấu trúc DSS xác lập GIS (3 Chi tiết hoá chức DSS thiết lập 433 (4) Chi tiết hoá phần mềm (Software) DSS: Trên sở chi tiết hoá chức DSS xây dựng chương trình, thuật tốn mơ tả chức hoạt động DSS, xây dựng sở liệu xây dựng phần mềm DSS (5) Phát triển DSS: bước khái qt hố hồn thiện thiết kế DSS sở mục tiêu nội dung cần phải phân tích (6) Khởi động thử nghiệm: thử nghiệm thiết kế DSS để phân tích tính khả dụng thiết kế (7) Kiểm tra bổ sung cho DSS thiết lập: sở kiểm tra với hệ thống thực để kiểm tra khả làm việc chất lượng DSS, từ bổ sung vào thiết kế DSS (8) Đóng gói tích hợp Thực chất, mơ tả hình (9-13) thể bước phân tích hệ thống hệ thống vai trị mơ hình mơ mơ hình tối ưu cơng cụ hữu hiệu, đóng vai trị quan trọng trình định Hiện nay, mơ hình tốn hệ thống mơ hình ISIS, MIKE11, HECRESIM v v xây dựng theo nguyên tắc Hệ thống hỗ trợ định, tiện dụng cho người sử dụng trình định CÂU HỎI CHƯƠNG IX Trình bày khái niệm lý thuyết định nội dung nó? Thế hệ thống hỗ trợ quyệt định? Những nội dung công cụ hỗ trợ định? Hãy trình bày số ví dụ Hệ thống hỗ trợ định quy hoạch quản lý tài nguyên nươc? 434 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Grigg N.S., Water Resources Management: Principles, Regulations, and Cases, McGraw-Hill, New York,1996, ISBN 0-07-024782-X [2] Jain, S.K and Singh, V.P, Water Resources Planning and Management (Delvelopment in Water Science) , Elsevier Science, 2003, ISBN 0444514295 [3] Mays, L.W, Water Resource Handbook, McGraw-Hill, New York, 1996, ISBN 0- 07- 04 1150-6 [4] Goodman,A.S, Principles of Water Resources Planing, Prentise-Hall,Inc,1984, ISBN 137 10616 [5] Loucks, D.P, Water Resources Systems Planning and Analysis, Prentise-Hall, 1981, ISBN 139459235 James, L.D and Lee, R.R, Economics of Water Resource Planning, McGraw[6] Hill,1995 Library of Congress No 79 115145 [7] Mays L.W., Tung Y.K, Hydrosystems engineering and management, McGrawHill, Inc, 1992, ISBN 070 41146 [8] World Bank (1993): Water Resource Planning, A World Bank Policy Paper The World Ba Washington, D.C, ISBN 8213 2636 [9] Branislav Djordjevic, Cybernetics in Water Resources Management, Water Resources Publications, Highlands Ranch, Colorado,1993, ISBN 918334 82 [10] Chow, V.T, Maidment, D.R and Mays, L.W., Applied Hydrology, McGrawHill, 1998, ISBN 0-07-010810-2 [11] Daniel P Louks, Jery R Stedinger, Dougias A Haith: Water Resource Systemt Planning and Analysis, International Institute for Hydraulic and Environmental Engineering, Delft, the Netherlands,1981, ISBN 139 45923 [12] Ponce, V.M, Engieering Hydrology, Prentise-Hall, 1981, ISBN 139459235 [13] Duan, Q., Sorooshian, S and Gupta, V.,1994, Optimal use of the SCE-UA global optimization for conceptual rainfall-runoff models Water Resources Research 38(4):1015-1031 [14] N N Moi xeep: Các vấn đề tốn học phân tích hệ thống, Nayka – Mascova, 1981 [15] E.P Galianhin: Tối ưu hoá phân phối nước cho hệ thống tưới Leningrat – 1981 [16] B G Priazinskaia: Mơ hình tốn lĩnh vực nguồn nước, Nayka Mascova, 1985 [17] Office of the Environment Asian Development Bank: Environmental Gudelines for Agricultural and Natural Resources Development Projects, 1991 435 [18] Therivel, R., E Wilson, S Thompson, D Hearney and D Pritchard 1992 Strategic Environmental Assessment Earthscan, UK pp 13, 19-110, 29, 35-36, 4142, 46-47, 54-55, 57, and 71-72 [19] Singiresu S R., 1996 Engineering optimization – Theory and Practice A Wiley-Interscience Publication [20] Yeh, W., 1985, Reservoir management and operations models: A state-of-theart review Water Resour Res 21(12: 1797-1818 [21] Biswas, A.K, Jellali, M., and Stout G.E., (eds.) (1993): Water for Sustainable Development in the TWenty-fist Century,Oxford University Press (ISBN 19 563303 4) [22] Loucks, D.P,1991, Computer Aided Decission Support in Water Resources Planning and Management In Loucks D.P and J.R Costa (eds), Decission Support Systems: Water Resources Planning: Proceedings from the NATO Advanced Research Workshop on Computer-Aided Support Systems for Water Resources, Researc and Management Ericeria, Portugal 28-28 September, 1990 [23] Khu, S.T and Madsen, H., 2005, Multiobjective calibration with Pareto preference ordering: An application to Rainfall-runoff mode calibration Water Resour Res 41, W03004, doi:10.1029/2004/WR003041 [24] Long, L N., Madsen, H., and Rosbjerg, D 2007a Simulation and optimisation modelling approach for operation of the Hoa Binh reservoir, Vietnam J Hydrol., 336, 269-1181 [25] Long, L N., Madsen, H., and Rosbjerg, D 2007b Real-time reservoir operation for flood control and hydropower generation - Case study: The Hoa Binh reservoir In revision, Adv Water Resour [26] Hồng Tuỵ, Phân tích hệ thống ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1987 [27] Hà Văn Khối, Quy hoạch quản lý nguồn nước, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2005, 08-2006/CXB/642-223-NN [28] Hà Văn Khối - Đỗ Cao Đàm NNK: Thuỷ văn cơng trình, NXB Nơng nghiệp, 1993 [29] Hà Văn Khối, Ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống quy hoạch điều khiển hệ thống thuỷ nông, Tập giảng chuyên đề sau đại học, Trường đại học thuỷ lợi, 1992 [30] Hà Văn Khối: Quy hoạch quản lý tài nguyên nước, Giáo trình sau đại học, Trường đại học thuỷ lợi, Hà Nội, 7-2001 [31] Hà Văn Khối,: Thuỷ văn cơng trình nâng cao Bài giảng sau đại học, ĐHTL, năm 2002 436 [32] Hà Văn Khối, Nguyễn Ân Niên, Đỗ Tất Túc, Thủy lực sơng ngịi, NXB Giáo dục, năm 2007 [33] Hà Văn Khối nnk, Tính tốn thủy lực cấp nước mùa cạn hạ du sơng Hồng, Nghiên cứu điển hình – Giáo trình Thủy lực sơng ngịi, NXB Giáo dục, năm 2007 [34] Hà Văn Khối, Phân tích hệ thống nguồn nước kiểm sốt lũ đồng sơng Hồng, Nghiên cứu điển hình – Giáo trình Quy hoạch quản lý nguồn nước, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2005 [35] Hà Văn Khối , Lê Bảo Trung: Ứng dụng phương pháp Quy hoạch động hai chiều cho toán vận hành hệ thống hồ chứa bậc thang phát điện sơng Đà, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thuỷ lợi& Môi trường - ĐHTL, số năm 2003 [36] Lê Thạc Cán nnk, Đánh giá tác động Môi trường - Phương pháp luận kinh nghiệm thực tiễn, Hà Nội 1995 [37] Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Hướng dẫn Đánh giá tác động môi trường dự án phát triển tài nguyên nước, Hà Nội 5/1997 [38] Nguyễn Văn Thắng, Lê Đình Thành, Nguyễn Văn Sỹ, Môi trường Đánh giá tác động môi trường, Nhà xuất Nơng nghiệp 2003 [39] Lê Đình Thành, Đánh giá tác động môi trường dự án cải tạo nâng cấp hệ thống thuỷ lợi, Thông tin Khoa học- công nghệ Kinh tế Nông nghiệp PT Nông thôn, 1998 [40] Việt nam - Đánh giá tổng quan ngành thuỷ lợi, Báo cáo WB, ADB, FAO, UNDP, NGO IWRP lập, 1996 [41] Báo cáo nông nghiệp Dự án qui hoạch tổng thể đồng sông Hồng (VIE 89/034), Hà Nội, 2-1993 [42] Báo cáo Dự án nạo vét sông Ninh cơ, Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, 2001 [43] Luật bảo vệ môi trường Việt Nam, số 52/2005/QH11, năm 2005 [44] Nghị định 80/2006/NĐ-CP Về việc quy định chi tiết hướng dẫn thi hành số điều Luật Bảo vệ môi trường, năm 2006 437 ... THUẬT PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRONG QUY HOẠCH VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC 336 7.1 Phân tích mục tiêu 336 7.2 Q trình phân tích hệ thống lựa chọn phương án quy hoạch 337... ta coi hệ thống tài nguyên nước tập hợp hệ thống thành phần theo thuộc tính sử dụng khai thác tài nguyên nước bao gồm hệ thống nước mặt, hệ thống nước ngầm, hệ thống phân phối nước, hệ thống kiểm... vụ cho giảng dạy sau đại học Giáo trình ? ?Quy hoạch phân tích hệ thống tài ngun nước? ?? biên soạn theo khn khổ Chương trình Hỗ trợ ngành nước Danida, tiểu hợp phần Hỗ trợ nâng cao lực trường Đại học