Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Thủy văn học: Nghiên cứu cơ sở khoa học ước tính giá trị kinh tế sử dụng nước và quy hoạch phân bổ nguồn nước lưu vực sông Vệ

Chia sẻ: Acacia2510 _Acacia2510 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án này là đưa ra được nội dung, phương pháp phân bổ nguồn nước mặt lưu vực sông; Lựa chọn được phương pháp phù hợp để tính giá trị kinh tế sử dụng nước trong điều kiện ở Việt Nam; Đưa ra được cơ sở khoa học lựa chọn phương án phân bổ nguồn nước lưu vực sông có xét đến giá trị kinh tế sử dụng nước và áp dụng cụ thể với lưu vực sông Vệ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Thủy văn học: Nghiên cứu cơ sở khoa học ước tính giá trị kinh tế sử dụng nước và quy hoạch phân bổ nguồn nước lưu vực sông Vệ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN NGỌC HÀ NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC ƯỚC TÍNH GIÁ TRỊ KINH TẾ SỬ DỤNG NƯỚC VÀ QUY HOẠCH PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VỆ Chuyên ngành: Thủy văn học Mã số: 62.44.02.24 (DỰ THẢO) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ THỦY VĂN HỌC HÀ NỘI - 2017
Công trình được hoàn thành tại: Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương Học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Tiền Giang 2. PGS.TS. Phạm Quý Nhân Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………………………… ………………………………………………………………………………… Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………………………… ………………………………………………………………………………… Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………………………… ………………………………………………………………………………… Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp tại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …. … vào hồi giờ ngày tháng năm 20... Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết, vấn đề nghiên cứu Khi xem xét nguồn nước trên lưu vực sông, các nhà kinh tế thường được hỏi: giá trị kinh tế sử dụng của nguồn nước đó là bao nhiêu? sử dụng cho mục đích nào có giá trị kinh tế cao nhất và việc xác định các giá trị kinh tế đó như thế nào? (Young, 2005), (Young & Loomis, 2014). Các nhà kỹ thuật tài nguyên nước thường được hỏi: nên phân bổ cho các đối tượng sử dụng như thế nào, bao nhiêu?. Trường hợp thiếu nước thì nên phân bổ như thế nào, tỷ lệ phân bổ là bao nhiêu và tại sao?. Áp lực ngày càng tăng đối với các nhà quản lý khi buộc phải đưa ra quyết định: phương án phân bổ nào được chọn? có khả thi và đảm bảo hiệu quả, lợi ích kinh tế cho tất cả các bên liên quan? Ở trong nước, xác định quá trình phân bổ nguồn nước (PBNN) lưu vực sông gặp không ít khó khăn và lựa chọn phương án PBNN thường lúng túng, thiếu chắc chắn. Phương pháp luận cho việc lập PBNN về cơ bản được quy định dưới dạng văn bản pháp quy. Tuy nhiên, thiếu các hướng dẫn cần thiết cho việc áp dụng công cụ kỹ thuật, đặc biệt là hướng dẫn ước tính giá trị kinh tế sử dụng nước (GTKTSDN) trong PBNN. Thiếu công cụ tối ưu PBNN làm cơ sở luận chứng, trợ giúp ra quyết định lựa chọn phương án PBNN lưu vực sông. Đặt trong bối cảnh quyền khai thác sử dụng nước, nguyên tắc, kỹ thuật lập PBNN thường được pháp quy hóa ở trong nước, làm thế nào để thực hiện phân bổ nguồn nước?. Nguyên tắc hiệu quả kinh tế sử dụng nước hay GTKTSDN sẽ được người ra quyết định PBNN xem xét như thế nào?. Sau cùng, phương án PBNN nào sẽ được chọn?. Cần phải có thêm thông tin, công cụ gì để phân bổ hiệu quả và tối đa hóa lợi ích sử dụng nước? Đây là những vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận án. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đưa ra được nội dung, phương pháp phân bổ nguồn nước mặt lưu vực sông; - Lựa chọn được phương pháp phù hợp để tính giá trị kinh tế sử dụng nước trong điều kiện ở Việt Nam; - Đưa ra được cơ sở khoa học lựa chọn phương án phân bổ nguồn nước lưu vực sông có xét đến giá trị kinh tế sử dụng nước và áp dụng cụ thể với lưu vực sông Vệ. 3. Câu hỏi nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận án nghiên cứu giải quyết ba bài toán tương ứng với ba câu hỏi nghiên cứu chủ đạo như sau: 1. Phân bổ nguồn nước được xác định như thế nào? – bài toán 1. 2. Giá trị kinh tế sử dụng nước được xác định như thế nào? – bài toán 2. 3. Lựa chọn phương án PBNN được thực hiện như thế nào? – bài toán 3. 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án: (1) quá trình PBNN mặt lưu vực sông; (2) phương pháp tính GTKTSDN và (3) lựa chọn phương án PBNN. 3
Phạm vi nghiên cứu khoa học là nguồn nước mặt lưu vực sông. Phạm vi không gian ứng dụng là lưu vực sông Vệ. 5. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu Tiếp cận phân tích hệ thống (PTHT); tiếp cận tổng hợp; Tiếp cận dựa trên quan điểm quản lý nhu cầu dùng nước và tiếp cận thử nghiệm. Phương pháp nghiên cứu: phương pháp PTHT; phương pháp kế thừa các tài liệu; phương pháp sử dụng mô hình; phương pháp tổng hợp, phân tích, thống kê; phương pháp viễn thám và GIS và phương pháp chuyên gia. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Ý nghĩa khoa học: luận án xác lập cơ sở khoa học, cơ sở thực tiễn của quá trình PBNN; lựa chọn phương pháp phù hợp để xác định GTKTSDN ở điều kiện trong nước và đóng góp cơ sở luận chứng phương án phân bổ nguồn nước lưu vực sông. Ý nghĩa thực tiễn: kết quả của luận án có thể áp dụng ngay cho công tác quản lý và PBNN tại địa phương là tỉnh Quảng Ngãi, và các lưu vực sông khác có điều kiện tương tự. 7. Cấu trúc Luận án Ngoài phần Mở đầu, phần kết luận, kiến nghị và các phụ lục kèm theo, nội dung luận án được trình bày trong 3 chương: Chương 1 - Tổng quan, Chương 2 - Phương pháp nghiên cứu, Chương 3 - Phân bổ nguồn nước lưu vực sông Vệ dựa trên giá trị kinh tế sử dụng nước. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan nghiên cứu phân bổ nguồn nước lưu vực sông Phân bổ nguồn nước lưu vực sông dựa trên ba nguyên tắc cơ bản: hiệu quả, công bằng và bền vững nhằm tối đa hóa lợi ích cho xã hội, môi trường và kinh tế (Jin F. Wang et al, 2007. Một tiêu chí được chấp nhận rộng rãi để đánh giá chính sách PBNN là (1) hiệu quả kinh tế (Ariel Dinar et al,. 1997). Ở một số trường hợp cụ thể, một vài tiêu chí khác được xem xét đó là: (2) quyền sử dụng nước, (3) khả năng dự báo cung- cầu về nguồn nước, (4) xem xét phát triển chiến lược, (5) tính linh hoạt trong hệ thống PBNN, (6) yếu tố thể chế, chính sách và (7) sự đồng thuận của cộng đồng. Quá trình PBNN được thực hiện thông qua cơ chế phân bổ nguồn nước. Các cơ chế phân bổ nguồn nước có thể được phân loại thành ba nhóm (Dinar et al, 1997): (1) phân bổ dựa trên phạm vi hành chính, lưu vực sông; (2) phân bổ dựa trên các đối tượng sử dụng và (3) phân bổ dựa trên cơ chế thị trường. Các cơ chế này có thể được sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp trong quá trình PBNN. Ưu tiên phân bổ, như tên gọi của nó với bản chất là xác định thứ tự ưu tiên các đối tượng sử dụng sẽ được phân bổ một lượng nước tương ứng với tỷ lệ phân bổ cho mỗi đối tượng. Các hình thức ưu tiên phân bổ có thể được xem xét áp dụng gồm (Wurbs RA, 2003). (1) ưu tiên theo diễn thế tự nhiên của nguồn nước; (2) ấn định ưu tiên; (3) ấn định thứ tự ưu tiên cùng với tỷ lệ phân bổ. 4
Hai phương pháp chủ yếu để xây dựng mô hình lưu vực sông là (1) mô phỏng - để mô phỏng nguồn nước dựa trên một tập hợp các quy tắc, điều kiện chi phối đến khả năng nguồn nước và hoạt động kết cấu hạ tầng hiện có và (2) mô hình tối ưu hóa để tối ưu hóa việc phân bổ dựa trên một hàm mục tiêu và đi kèm các điều kiện ràng buộc. Mặc dù mô phỏng và tối ưu hóa có những mục tiêu khác nhau, tuy nhiên chúng đã và đang được sử dụng trong thực tế như là các công cụ bổ sung hữu ích để giải quyết bao quát và toàn diện hơn các vấn đề liên quan đến quản lý và PBNN (Ringler, 2002). PBNN là một quá trình cần thiết khi sự phân bố và trữ lượng tự nhiên của nguồn nước không đáp ứng được nhu cầu của tất cả các đối tượng sử dụng xét trên các khía cạnh: số lượng; chất lượng; thời điểm và mức độ tin cậy. PBNN là cơ chế xác định (1) ai có thể khai thác, (2) khai thác bao nhiêu, (3) khai thác ở đâu, khi nào và (4) khai thác cho mục đích gì (R. Speed et al, 2013), (OECD, 2015). Vì bản chất của quá trình PBNN là xây dựng được một bản quy hoạch PBNN và được quyết định bởi cơ quan nhà nước, do đó, việc nghiên cứu chính sách phân bổ nước khác nhau là một trong những trọng tâm chính của nghiên cứu hiện nay về PBNN lưu vực sông, các hướng nghiên cứu bao gồm: Xây dựng các tiêu chí, chỉ tiêu để lựa chọn phương án PBNN; Ứng dụng các nguyên tắc, cơ chế phân bổ nguồn nước vào quá trình PBNN cho mỗi lưu vực sông/ vùng nghiên cứu để phân bổ nước liên ngành giữa các đối tượng khác nhau; Áp dụng các công cụ mô hình mô phỏng và tối ưu (các mô hình thủy văn, thủy lực, mô hình cân bằng nước, mô hình tích hợp thủy văn – kinh tế để tính toán, phân tích đánh giá các kịch bản và phương án PBNN; Xây dựng các thuật toán, phương pháp giải và và phát triển các công cụ mô hình số để đi sâu xem xét từng khía cạnh kinh tế, kỹ thuật, xã hội và môi trường và xác lập các quy tắc chia sẻ lợi ích sử dụng nước, xem xét đánh giá tác động sử dụng nước để giải quyết xung đột, cạnh tranh trong quản lý TNN trên lưu vực. Tại Việt Nam, năm 2002 với việc thành lập Bộ TNMT, công tác quản lý nhà nước về TNN trong đó có công tác lập, điều chỉnh phê duyệt quy hoạch TNN chính thức được giao cho Bộ TNMT. Cho đến nay vẫn chưa có quy hoạch TNN lưu vực sông được duyệt. Từ sau 2013, đã có sự thay đổi về việc phân loại và tên gọi liên quan đến quy hoạch PBNN. Đã có một số nghiên cứu về phân bổ nguồn nước trên cơ sở hiệu ích kinh tế sử dụng nước. Các nghiên cứu này sử dụng công cụ mô hình GAMS để phân tích các phương án phân bổ nước tối ưu cho các lưu vực sông Đồng Nai, sông Hồng. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân, kết quả của các nghiên cứu này vẫn chưa được pháp quy hóa và chưa được ứng dụng trong thực tế. 1.2. Tổng quan nghiên cứu giá trị kinh tế sử dụng nước Quá trình nghiên cứu về giá trị kinh tế sử dụng nước được tóm tắt trong hai giai đoạn: giai đoạn 1960 -1990 là những tiền đề đi đến việc đề xuất nguyên tắc thứ 4. Giai đoạn sau 2000 trở lại đây chú trọng phát triển tính ứng dụng thực tiễn. 5
Năm 1998, nhóm 3 tác giả Peter Philips Rogers, Ramesh Bhatia và Annette Huber thuộc phòng Khoa học ứng dụng, Đại học Harvard, Hoa Kỳ đã thực hiện một nghiên cứu định giá kinh tế nước. Nghiên cứu này trình bày các nguyên tắc chung về các phương pháp ước tính chi phí và giá trị nước cho các ngành dùng nước. Năm 2004, FAO đã tiến hành một nghiên cứu toàn diện về định giá kinh tế tài nguyên nước trong việc phân bổ. Năm 2010, một báo cáo khá tổng quát về xác định GTKTSDN theo các vùng lãnh thổ, quốc gia và khu vực được trình lên FAO bởi nhóm tác giả Bruce Aylward và cộng sự. Ở Việt Nam, giá trị kinh tế sử dụng nước đã được xét đến trong các điều luật đã được ban hành, bao gồm Luật TNN 2012; Thông tư số 15/2009/TT-BTNMT và Thông tư số 42/2015/TT-BTNMT. Mặc dù các văn bản pháp quy đã có những quy định về việc xem xét GTKTSDN tuy nhiên, xác định giá trị kinh tế sử dụng nước ở Việt Nam là vấn đề mới phức tạp, và còn nhiều khó khăn vì đây là bài toán kinh tế - kỹ thuật. Chưa có nhiều nghiên cứu về vấn đề này. Mức độ nghiên cứu chủ yếu để gợi mở vấn đề và khuyến nghị chính sách. Các nghiên cứu chuyên biệt về xác định GTKTSDN có khá ít. Đặc biệt là nghiên cứu về GTKTSDN trong bài toán phân bổ nguồn nước lưu vực sông cho đến nay là chưa có. 1.3. Những khoảng trống chưa được nghiên cứu Quá trình PBNN lưu vực sông (bài toán 1): (i) chưa rõ về trình tự, nội dung và cách thức tiến hành; (ii) việc xây dựng kịch bản, phương án phân bổ còn khá khó khăn; (iii) xác lập các cơ chế phân bổ cùng với các tiêu chí, tỷ lệ phân bổ nguồn nước cho các đối tượng sử dụng chưa được xem xét nghiên cứu đầy đủ, chưa có tính hệ thống dẫn tới phương pháp thực hiện, công cụ kỹ thuật áp dụng còn khá lúng túng. Xác định GTKTSDN (bài toán 2) là vấn đề khá mới ở trong nước. Những khó khăn về tính sẵn có và khả năng đáp ứng yêu cầu số liệu kinh tế ngành luôn là những rào cản lớn, các công bố, trích dẫn nghiên cứu trong nước về xác định GTKTSDN còn khá khiêm tốn. Giá trị KTSDN gồm những gì, đo lường và kiểm định như thế nào? là những câu hỏi thường trực đầy thách thức. Chưa có nghiên cứu chuyên biệt xác định GTKTSDN trong PBNN. Lựa chọn phương án PBNN (bài toán 3) chủ yếu thông qua biện pháp mệnh lệnh hành chính, trong mỗi phương án PBNN đệ trình lên các nhà ra quyết định, các yếu tố phân tích “nếu – thì” và “cái nào là tốt nhất” còn thiếu vắng và chưa được quan tâm đúng mức. Việc ra quyết định lựa chọn phương án PBNN do đó chưa chắc chắn, thiếu thông tin. Gần đây, yếu tố kinh tế đã được yêu cầu phải được xem xét khi lựa chọn phương án PBNN, tuy nhiên, vấn đề lớn hơn đặt ra lúc này là “làm thế nào” luận chứng lựa chọn phương án PBNN có xét đến GTKTSDN còn chưa được nghiên cứu cụ thể. 1.4. Kết luận Chương 1 PBNN lưu vực sông là bài toán mới ở Việt Nam, chưa có nghiều nghiên cứu xác lập quá trình hoàn chỉnh cho tiến hành lập quy hoạch PBNN lưu vực sông. 6
Chưa thống nhất về phương pháp sử dụng để xác định GTKTSDN. Một vài nghiên cứu mang tính mở đường và định hướng. Các nhà quản lý thiếu thông tin chi tiết cũng như công cụ cần thiết hỗ trợ phân tích, ra quyết định lựa chọn phương án PBNN. CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hướng tiếp cận nghiên cứu của luận án Ba bài toán cần giải quyết được đặt ra cần phải có hướng tiếp cận phù hợp, khả thi, có cơ sở khoa học và thực tiễn. Lựa chọn cách tiếp cận phù hợp, sử dụng các phương pháp khoa học, công cụ kỹ thuật hiện đại mang tích logic, định lượng và có cấu trúc là những yêu cầu và điều kiện tiên quyết để giải quyết ba bài toán. Phương pháp phân tích hệ thống (PTHT) được luận án lựa chọn đó là vì PTHT thường được sử dụng tốt trong các bối cảnh quy hoạch (N.T. Giang, 2010). Với bài toán 1, cần xác định được một quá trình tiến hành lập quy hoạch PBNN mặt lưu vực sông chi tiết, khả thi, phù hợp với hướng tiếp cận của cộng đồng quốc tế và quy định của hệ thống pháp quy trong nước. Với bài toán 2, cần xác định được phương pháp xác định GTKTSDN, việc xác định này đảm bảo tính xác thực, khả thi trong ứng dụng, phù hợp với đặc điểm tình hình thực tế về khả năng số liệu cũng như quy mô tính toán phục vụ cho bài Hình 2.1 Ba bài toán của luận án toán quy hoạch PBNN lưu vực sông ở trong nước Với bài toán 3, cần xác lập được phương pháp, công cụ và tiêu chí nhằm tăng cường cơ sở lập luận, phân tích để lựa chọn được phương án PBNN – kết quả của bản quy hoạch PBNN lưu vực sông. 2.2. Phương pháp phân bổ nguồn nước lưu vực sông - bài toán 1 Hình 2.2 mô tả sơ đồ quá trình PBNN lưu vực sông được luận án đề xuất để tiến hành lập quy hoạch PBNN lưu vực sông. Quá trình PBNN lưu vực sông (bài toán 1) gồm các giai đoạn cơ bản: (1) xác định phạm vi lưu vực; (2) đánh giá hiện trạng; (3) dự báo xu thế; (4) xây dựng kịch bản và (5) lập phương án PBNN. 7
Phạm vi lưu vực/ Xác định phạm vi Các tiểu lưu vực lưu vực/ tiểu LVS 1. Tài nguyên nước 2. Sử dụng nước và nhu cầu nước 3. Quản lý TNN Đánh giá hiện trạng Nguồn nước Hiện trạng sử dụng nước Phạm vi và mục đích sử dụng nước của các nguồn nước/ chức năng nguồn nước Dự báo xu thế Nguồn nước Nhu cầu sử dụng nước 4. Các lượng nước cần bảo đảm: Lượng nước có (Q môi trường, nhu cầu thiết yếu, thể phân bổ dự trữ ưu tiên) Xây dựng kịch bản CÁC KỊCH BẢN PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC phân bổ NN - Theo mùa, tháng, năm trong các điều kiện: bình thường, thiếu nước - Lựa chọn kịch bản phân bổ Lập phương án CÁC PHƯƠNG ÁN PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC THEO KỊCH BẢN ĐÃ CHỌN No phân bổ NN - Theo mùa, tháng, năm trong các điều kiện: bình thường, thiếu nước - Lựa chọn phương án phân bổ nguồn nước Yes Phân tích đánh giá Hiệu quả kinh tế Bảo đảm môi No lựa chọn phương án PBNN (bài toán 2) trường Công bằng xã hội Bài toán 3 Yes Quyết định và phê duyệt Lựa chọn PA PBNN, Quyết định và phê duyệt Hình 2.2 Sơ đồ quá trình lập phân bổ nguồn nước lưu vực sông 2.2.2. Đánh giá hiện trạng nguồn nước, khai thác sử dụng và quản lý Tổng lượng tài nguyên nước mặt của lưu vực là lượng nước còn lại sau khi đã trừ đi các tổn thất do thấm, bốc hơi và chuyển nước ra khỏi lưu vực Tổng lượng nước mặt có thể sử dụng được xác định trên cơ sở tổng lượng tài nguyên nước mặt trừ đi lượng nước lũ không trữ lại được (hay không kiểm soát được). Lượng nước có thể phân bổ được xác định dựa trên lượng nước có thể sử dụng trừ đi lượng nước bảo đảm dòng chảy môi trường, nhu cầu thiết yếu và ưu tiên phát triển chiến lược. Xác định lượng nước có thể phân bổ là yếu tố then chốt trong mỗi bản quy hoạch PBNN lưu vực sông hiện nay Tổng lượng tài nguyên nước mặt hiện có NMTTN (triệu m3) được tính như sau: NMTTN = NMNS + NMNgS + NMHC (1) Trong đó: NMNS tổng lượng nước nội sinh, xác định bằng đo đạc thủy văn, phân tích thống kê hay sử dụng mô hình toán thủy văn; NMNgS tổng lượng nước ngoại sinh, xác định bằng đo đạc thủy văn, phân tích thống kê hay sử dụng mô hình toán thủy văn; NMHC tổng dung tích hiệu dụng của các hồ chứa trong vùng lập quy hoạch, xác định bằng thống kê thu thập số liệu. Tổng lượng nước mặt có thể phân bổ NMCTPB (triệu m3) được tính như sau: NMCTPB = NMTTN – NMDCMT – NMDTUT – NMTY (2) Trong đó: NMTTN tổng lượng nước mặt, được xác định theo công thức (1); NMDCTT lượng nước cho môi trường, xác định theo luận cứ thực tế; NMDTUT lượng nước dự trữ dành cho các ưu tiên sử dụng nước; NMTY lượng nước bảo đảm các nhu cầu thiết yếu (nước cho sinh hoạt). 8
2.2.3. Dự báo xu thế diễn biến nguồn nước đến và nhu cầu sử dụng nước a) Dự báo nhu cầu sử dụng nước trong kỳ quy hoạch 1) Nhu cầu nước cho sinh hoạt Nhu cầu nước cho sinh hoạt hàng tháng SH (m3/tháng/người) trong kỳ quy hoạch là tổng của nhu cầu nước cho sinh hoạt đô thị và nông thôn. Nhu cầu này được trên cơ sở áp dụng định mức, tiêu chuẩn cấp nước bình quân đầu người do nhà nước quy định tương ứng với từng mốc thời gian xác định, cụ thể: SH =  (TCi x T x Nj) (3) i 3 Trong đó: TC tiêu chuẩn cấp nước bình quân đầu người m /ngày-đêm; T số ngày trong từng tháng; Nj dự báo số dân ở thành thị, nông thôn trong vùng nghiên cứu, sử dụng công thức đường cong xu hướng và được xác định như sau: Nj = N0 x (1 + r)n (4) Trong đó: N0 số dân hiện tại ở thành thị và nông thôn, xác định theo niên giám thống kê; r mức tăng tỷ lệ % dân số hàng năm trong thời kỳ dự báo, xác định theo tài liệu niên giám thống kê; n số năm dự báo (được xét cùng kỳ quy hoạch). 2) Nhu cầu nước cho nông nghiệp (gồm tưới và chăn nuôi) Nhu cầu nước tưới hàng tháng T (m3/ tháng) với từng loại cây trồng được xác định như sau: T = (ki x CTj) (5) i 3 Trong đó: k mức tưới cho các loại cây trồng m /ha/vụ, xác định theo tài liệu thu thập, phân tích thời vụ lợi cây trồng trên vùng nghiên cứu để đưa về các tháng; CTj số hecta canh tác của mỗi loại cây trồng, xác định theo tài liệu niên giám thống kê. Nhu cầu cấp nước cho chăn nuôi CN (m3/tháng) được xác định như sau: CN = (Vi x TCj x T) (6) i Trong đó: V dự báo số vật nuôi gia súc, gia cầm trong vùng nghiên cứu và được xác định tương tự như công thức (4). TCj định mức cấp nước cho vật nuôi m3/ngày-đêm; T số ngày trong từng tháng. 3) Nhu cầu nước cho công nghiệp Ba cách tính nhu cầu sử dụng nước được sử dụng nước cho công nghiệp được sử dụng phổ biến trong quy hoạch TNN gồm: - Áp dụng tiêu chuẩn dùng nước cho công nghiệp tập trung và phân tán (tiểu thủ công nghiệp và làng nghề) QCVN 01:2008: đối với các khu công nghiệp tập trung nhu cầu sử dụng nước được xác định từ (45- 80) m3/ha/ngày-đêm. - Sử dụng tổng giá trị sản xuất mang lại của cả ngành công nghiệp gồm tập trung và phân tán, nhu cầu sử dụng nước được xác định tính trung bình: 200 m3/ 1.000 USD. - Sử dụng công thức đường cong xu hướng tương tự công thức (4): CNj = CN0 x (1 + r)n (7) Trong đó: CN0 lượng nước sử dụng nước hiện tại cho công nghiệp, xác định theo tài liệu điều tra thu thập, phân tích thống kê; r mức tăng tỷ lệ % nhu cầu sử dụng 9
nước hàng năm trong thời kỳ dự báo; n số năm dự báo (được xét cùng kỳ quy hoạch). 4) Nhu cầu nước cho thủy sản Xét tiêu chuẩn các ao nuôi trồng thủy sản có chiều sâu từ 2 – 2,5m, chiều sâu cột nước từ 1,2 đến 1,8m, trung bình 1,5m. Tính toán sơ bộ nhu cầu sử dụng nước cho 1ha diện tích nuôi trồng thủy sản nước ngọt trong một vụ với mực nước trung bình 1,5m) là 10.000 m2 x 1,5m = 15.000 m3. 5) Nhu cầu nước cho môi trường Trong đánh giá tài nguyên nước phục vụ công tác quy hoạch, có hai cách tính tương đối phổ biến và được chấp thuận ứng dụng rộng rãi đó là: (1) Dòng chảy môi trường được tính bằng 90 – 95% dòng chảy tháng kiệt nhất; (2) Dòng chảy môi trường được tính bằng 10% tổng nhu cầu của các ngành trên mỗi tiểu lưu vực. Tùy điều kiện cho phép và xét mục tiêu quản lý của mỗi lưu vực cụ thể, tiến hành lựa chọn cách tính lượng nước cho môi trường theo một trong hai cách trên. Luận án sử dụng cách tính (2) để áp dụng cho LVS Vệ. 2.2.4. Xây dựng kịch bản phân bổ nguồn nước Ít nhất cần xây dựng 2 kịch bản để phản ánh sự không chắc chắn. Nhiều hơn 4 được chứng minh là không thực tiễn về mặt tổ chức (Tô Trung Nghĩa, 2004). Các kịch bản này được phân tích sau đó để lựa chọn được kịch bản (i) rất có khả năng xảy ra; (ii) được mong muốn hướng đến và (iii) khả thi trong thực hiện và chấp nhận trong thực tiễn. Từ kịch bản được chọn, 3 phương án PBNN được xây dựng để xem xét các giải pháp, hướng đi phù hợp nhất. 2.2.5. Lập các phương án phân bổ nguồn nước Nội dung kịch bản và phương án PBNN ở vị trí trung tâm giữa thiết lập bài toán PBNN với mô phỏng hệ thống PBNN. Trong đó, kịch bản PBNN là cơ sở để thiết lập tính toán mô phỏng hệ thống phân bổ, phương án PBNN đóng vài trò làm liên kết giữa mô phỏng với tối ưu PBNN của sơ đồ tiếp cận luận án. Có ít nhất ba phương án PBNN được thiết lập cho kịch bản đã được lựa chọn để bảo đảm cho phép phân tích đánh giá, so sánh chéo và tính thống kê giữa các phương án PBNN. 2.3. Phương pháp ước tính giá trị kinh tế sử dụng nước - bài toán 2 Luận án sử dụng phương pháp số dư (RIM - esidual Imputation Method), phương pháp giá thị trường (MP- Market Prices) và phương pháp phân tích tổng hợp (IA - Integrated Analysis) để ước tính các GTKTSDN. Phương pháp số dư (RIM): Sử dụng RIM để xác định giá trị biên trong kinh tế của hàng hóa sản xuất, đặc biệt đối với nước tưới. Trong phương pháp này, tổng giá trị sản lượng được phân bổ giữa mỗi nguồn lực (đầu vào) được sử dụng trong quá trình sản xuất. GTKTSDN tính bằng giá trị biên theo công thức sau: TVPγ - [(PK * QK) + (PL * QL) + (PR * QR)] Pw = QW (8) 10
Trong đó: TVPγ: Giá trị của sản phẩm; (PK * QK) + (PL * QL) + (PR * QR): Tổng chi phí sản xuất; PK, QK giá trị vốn và số lượng ban đầu tham gia vào quá trình sản xuất ra 1 sản phẩm; PL, QL chi phí nhân công lao động và số nhân công lạo động tham gia vào quá trình sản xuất ra 1 sản phẩm; PR, QR Chi phí tài nguyên và số lượng tài nguyên tham gia vào quá trình sản xuất ra 1 sản phẩm; QW lượng nước dùng tham gia vào quá trình sản xuất ra 1 sản phẩm. Phương pháp giá thị trường (MP): Được sử dụng để xác định giá trị biên, đánh giá các chi phí, lợi ích gắn liền với những thay đổi về chất lượng và số lượng hàng hoá môi trường đang được giao dịch trên thị trường bao gồm các hàng hóa có được thông qua sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp nguồn nước. MP cho thấy, giá thị trường đại diện cho các chi phí cơ hội của TNN. Về cơ bản, phương pháp giá thị trường sử dụng xác định các số liệu thực tế về năng xuất, sản lượng, giá bán để thu được kết quả về giá trị sản xuất, chi phí sản xuất… thông qua việc quan sát thị trường. Phương pháp phân tích tổng hợp (IA): Được sử dụng để xác định giá trị trung bình trong kinh tế dựa trên khả năng có được số liệu kinh tế ngành sản xuất, lượng nước sử dụng thông qua việc thu thập, phân tích thống kê và thường được sử dụng trong trường hợp lưu vực bị hạn chế về số liệu đầu vào tính toán. TVPγ Pw = Q (9) w Trong đó: TVPγ là giá trị của sản phẩm; Qw là lương nước được sử dụng. 2.3.1. Quy trình xác định giá trị kinh tế sử dụng nước Công nghiệp Thủy sản Nông nghiệp ĐỐI TƯỢNG SD NƯỚC ĐƯỢC XEM XÉT CNi TSj NNk Mức độ đáp ứng thông tin, số liệu kinh tế MỨC ĐỘ ĐÁP ỨNG THÔNG TIN ? ngành, thời điểm, thời No gian tính toán Yes LOẠI GIÁ TRỊ KINH TẾ SDN THU ĐƯỢC Giá trị biên Giá trung Bình PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ? Giá thị trường (MP) Số dư (RIM) Phân tích tổng hợp KIỂM ĐỊNH, ĐỐI SÁNH No No Kiểm định, đối sánh với các dữ liệu đo đếm được Yes TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ CÁC PHƯƠNG ÁN PBNN Mô hình tối ưu PBNN Hình 2.3 Quy trình áp dụng để ước tính giá trị kinh tế sử dụng nước 11
2.4. Phương pháp lựa chọn phương án phân bổ nguồn nước – bài toán 3 2.4.1. Tối ưu phân bổ nguồn nước cho các đối tượng sử dụng Gọi Z là giá trị kinh tế sử dụng nước của toàn bộ lưu vực sông. Kij là giá trị kinh tế sử dụng nước của hộ dùng nước j trên tiểu lưu vực i. Pij là Lượng nước phân bổ cho hộ dùng nước thứ j trên lưu vực i. Nij là nhu cầu dùng nước của đối tượng sử dụng nước j trên tiểu lưu vực i. Tij là lượng nước tối thiểu cần đáp ứng cho đối tượng dùng nước j trên tiểu lưu vực i. Mi là lượng nước đảm đảm duy trì dòng chảy môi trường của các tiểu lưu vực i. Wi là lượng nước sẵn có để phân bổ của các tiểu lưu vực i. a) Hàm mục tiêu: 𝑍 = 𝑀𝑎𝑥 ∑ 𝐾𝑖𝑗 ∗ 𝑃𝑖𝑗 (10) 0≤ 𝑖 ≤ 6 ( 0
báo cáo phân tích độ nhạy cho biết rằng trong các khoảng dao động được liệt kê về hệ số hàm mục tiêu và ràng buộc vế phải thì lời giải bài toán tối ưu không thay đổi. 2.4.3. Tiêu chí lựa chọn phương án phân bổ Tiêu chí 1: Căn cứ vào điều kiện phát triển kinh tế - xã hội, khả năng nguồn nước, lượng nước có thể phân bổ để lựa chọn phương án phân bổ nguồn nước. Tiêu chí 2: Phương án được chọn là phương án tối ưu (tốt nhất có thể), mang lại hiệu quả kinh tế lớn nhất nhưng phải đảm bảo các ràng buộc của hệ thống bao gồm cả yếu tố xã hội và môi trường. Tiêu chí 3: Phương án được chọn không chồng chéo với các quy hoạch chuyên ngành liên quan đến sử dụng nước. Tiêu chí 4: Phương án được chọn phải có được sự đồng thuận của các đối tượng sử dụng nước và các bên liên quan. 2.5. Tích hợp GTKTSDN với quá trình PBNN để lựa chọn phương án PBNN Sơ đồ Hình 2.4 mô tả hai quá trình xác định GTKTSDN và PBNN và việc tích hợp GTKTSDN làm cơ sở luận chứng lựa chọn phương án phân bổ nguồn nước. Điểm căn bản trong sơ đồ này đó là xác định GTKTSDN (bài toán 2) được tiến hành song song với quá trình PBNN (bài toán 1). GTKTSDN được tích hợp với quá trình PBNN ở bước tính toán hiệu quả các phương án PBNN để làm cơ sở phân tích lựa chọn phương án PBNN thông qua tính toán tối ưu. Sơ đồ cũng cho thấy quá trình kết hợp giữa tính toán mô phỏng với tối ưu trong quá trình PBNN và lựa chọn Hình 2.4 Sơ đồ các bước xác định phương án phân bổ xét đến giá phương án PBNN lưu trị kinh tế sử dụng nước vực sông. 13
2.6. Kết luận Chương 2 Câu hỏi 1. Phân bổ nguồn nước được xác định như thế nào?: quá trình PBNN gồm năm giai đoạn với ba phương pháp chủ đạo để tiến hành PBNN các công cụ kỹ thuật được sử dụng gồm mô hình mô phỏng và tối ưu. Sơ đồ đề xuất quá trình PBNN khả thi trong ứng dụng thực tiễn và phù hợp với tính chất của bài toán PBNN. Câu hỏi 2. Giá trị kinh tế sử dụng nước được xác định như thế nào?: luận án đề xuất lựa chọn ba phương pháp ước tính GTKTSDN: (1) phương pháp số dư (RIM); (2) phương pháp giá thị trường (MP); (3) phương pháp phân tích tổng hợp (IA). Trong đó, phương pháp RIM và MP được sử dụng cho đối tượng là nông nghiệp và thủy sản và phương pháp IA sử dụng cho công nghiệp. Trong điều kiện thiếu và khó đáp ứng đủ số liệu kinh tế ngành, các phương pháp được lựa chọn sử dụng trong luận án là lựa chọn khả dĩ và phù hợp nhất. Câu hỏi 3. Lựa chọn phương án PBNN được thực hiện như thế nào?: trên cơ sở tích hợp xác định GTKTSDN (bài toán 2) với quá trình PBNN (bài toán 1) để làm cơ sở luận chứng lựa chọn phương án phân bổ nguồn nước. Cùng với phân tích đa tiêu chí (thông qua bốn tiêu chí đề xuất) để lựa chọn phương án PBNN lưu vực sông có cơ sở khoa học, phù hợp thực tiễn và khả thi áp dụng. Phương án PBNN được chọn là lời giải tối ưu mà ở đó, các tiêu chí, chỉ tiêu phân bổ được bảo đảm và lợi ích cao nhất cho từng ngành sử dụng nước được thỏa mãn. CHƯƠNG III: PHÂN BỔ NGUỒN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG VỆ DỰA TRÊN GIÁ TRỊ KINH TẾ SỬ DỤNG NƯỚC 3.1. Giới thiệu lưu vực sông Vệ Sông Vệ bắt nguồn từ vùng núi cao Ba Tơ chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc qua các huyện Nghĩa Hành, Mộ Đức rồi đổ ra biển tại cửa Cổ Luỹ (nằm gọn trong tỉnh Quảng Ngãi). Dòng chính sông Vệ dài 91 km. Lưu vực sông Vệ có tổng diện tích 1260 km2. Phía Bắc giáp lưu vực sông Trà Khúc, phía Nam giáp lưu vực sông Trà Câu, sông An Lão và sông Kone-Hà Thanh, phía Đông giáp biển Đông, phía Tây giáp lưu vực sông Sê San. Mật độ sông suối trong lưu vực là 0,79 km/km2. Hình 3.1 Vị trí lưu vực sông Vệ 14
3.2. Thiết lập bài toán phân bổ và tính toán mô phỏng hệ thống PBNN Trên phạm vi lưu vực sông Vệ (hệ thống mẹ) sẽ được xem xét phân tách đến các tiểu lưu vực (hệ thống con bậc 1) và các nguồn nước trên mỗi tiểu lưu vực đó (hệ thống con bậc 2). Nội dung đánh giá hiện trạng gồm: hiện trạng nguồn nước trên lưu vực; hiện trạng khai thác sử dụng và tính cân bằng nước hiện trạng với năm cơ sở được lựa chọn là 2013. Nội dung dự báo xu thế sẽ được xác định theo các mức tần suất bảo đảm nước đến và đường lũy tích sai chuẩn dựa trên chuỗi tài liệu thực đo tại trạm đo thủy văn (chỉ có một trạm duy nhất) trên lưu vực sông Vệ - trạm An Chỉ. Từ căn cứ cân bằng nước hiện trạng, nội dung xây dựng kịch bản và phương án PBNN gồm: đầu tiên, xác định các kịch bản là tích hợp của nguồn nước đến với khai thác sử dụng và quản lý trong kỳ quy hoạch đến 2020 để tiến hành tính toán cân bằng nước; tiếp đến phân tích đánh giá để lựa chọn kịch bản PBNN mong muốn hướng đến; sau đó lập các phương án PBNN trên cơ sở kịch bản đã chọn và tiến hành tính toán lại cân bằng nước; sau cùng là phân tích so sánh các phương án quy hoạch. Nội dung phân tích đánh giá sẽ xem xét lượng nước thiếu với khả năng đáp ứng các nhu cầu sử dụng đối với hệ thống con bậc 2, tiếp đến hệ thống con bậc 1 và hệ thống mẹ. Một số kết quả lựa chọn sơ bộ về PBNN đã có thể được đưa vào xem xét cùng với các chỉ tiêu và mục tiêu giải quyết của bài toán PBNN. Kết thúc giai đoạn này, công cụ tối ưu được sử dụng, cùng với GTKTSDN để tối ưu hóa lượng nước được phân bổ toàn hệ thống theo các điều kiện, tiêu chí PBNN và ràng buộc hệ thống. Phân chia lưu vực sông Vệ thành 6 vùng cân bằng nước (tiểu lưu vực). Luận án sử dụng mô hình NAM để tính tiềm năng tài nguyên nước mặt trên các tiểu lưu vực. Mô phỏng dòng chảy từ mô hình NAM cho thấy quá trình lưu lượng tính toán và thực đo tại trạm An Chỉ khá phù hợp về dạng đường quá trình, lưu lượng tháng lớn nhất trong mùa lũ còn chưa phù hợp đối với tất cả các năm, lưu lượng trong mùa kiệt bám sát đường thực đo. Chỉ số về sai khác đường quá trình dòng chảy NASH rất tốt (NASH >90%), sai số tổng lượng dòng chảy của chuỗi năm mô phỏng nhỏ (WBL
3.4. Tính toán cân bằng nước theo các kịch bản Bốn kịch bản tính toán cân bằng giai đoạn 2014 đến 2020 có xét đến yêu cầu duy trì dòng chảy môi trường khu vực hạ du sông Vệ gồm: Bảng 3.1 Thống kê các kịch bản nghiên cứu PBNN lưu vực sông Vệ Hộ dùng nước Cân bằng Kịch bản Kịch bản Kịch bản Kịch bản giai đoạn phát triển cao quản lý nhu cầu phát triển nguồn tổng hợp 2013 - 2020 nước Nông nghiệp Phát triển Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu sông Vực Hồng bình thường tăng 20% giảm 20% tăng 20% giảm 10% (0,304%/năm) (2,95%/năm) (-2,84%/năm) (2,95%/năm) (-1.19%/năm) Nông nghiệp Phát triển Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu khu giữa sông Vệ bình thường tăng 20% giảm 20% tăng 20% giảm 10% (0,304%/năm) (2,95%/năm) (-2,84%/năm) (2,95%/năm) (-1.19%/năm) Nông nghiệp Phát triển Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu hạ Sông vệ bình thường tăng 20% giảm 20% tăng 20% giảm 10% (0,304%/năm) (2,95%/năm) (-2,84%/năm) (2,95%/năm) (-1.19%/năm) Công nghiệp Phát triển Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu hạ sông Vệ bình thường tăng 20% giảm 20% tăng 20% giảm 10% (24,56%/năm) (26,447%/năm) (29,78%/năm) (22,48%/năm) (29,78%/năm) Hồ chứa - - - Tăng 5 m3/s Tăng 2.5 m3/s trên sông Vệ Hồ chứa - - - Tăng 2.5 m3/s Tăng 1 m3/s trên sông Vực Hồng Kết quả tính toán cân bằng nước trên sông Vệ giai đoạn 2013 - 2020 theo 4 kịch bản đã xây dựng được trình bày trong Bảng 3.2 . Bảng 3.2 Tổng hợp các kịch bản tính cân bằng nước giai đoạn 2013-2020 Năm 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Nhu cầu nước (triệu m3) Hiện trạng (Baseline) 385.22 399.3 417.48 440 468.01 502.95 546.65 601.41 KB Phát triển cao 385.22 407.88 435.76 469.52 510.84 561.89 625.5 705.33 KB Phát triển nguồn nước 385.22 399.3 417.48 440 468.01 502.95 546.65 601.41 KB Quản lý nhu cầu 385.22 389.12 396.36 406.87 421.31 440.5 465.47 497.46 KB tổng hợp 385.22 395.11 408.01 424.65 445.92 472.95 507.13 550.2 3 Lượng nước thiếu (triệu m ) Hiện trạng (Baseline) 29.762 30.041 30.491 30.943 32.572 44.413 81.618 140.056 KB Phát triển cao 29.762 33.905 38.942 45.062 56.107 88.339 152.232 229.756 KB Phát triển nguồn nước 29.762 0.83 0.87 0.91 0.95 1.00 1.04 1.08 KB Quản lý nhu cầu 29.762 25.988 22.759 19.709 16.717 14.258 24.725 49.548 KB tổng hợp 29.762 6.606 6.1 5.621 5.148 4.681 4.219 11.849 Luận án chọn kịch bản 4 làm cơ sở để tiến hành xác lập các phương án phân bổ nguồn nước. 3.5. Tính toán giá trị kinh tế sử dụng nước Ngành nông nghiệp: Ước tính GTKTSDN bằng phương pháp số dư (RIM) và giá cả thị trường (MP). Trên tiểu lưu vực thượng sông Vệ, đạt GTKTSDN cao nhất là trồng mía với 4,111.90 đồng/m3, tiếp là lúa đông xuân 1,879.79 đồng/ m3; lạc 1,406.97 đồng/m3; lúa hè thu 1,024.90 đồng/m3; cuối cùng là ngô 208.28 đồng/m3. 16
Trên tiểu lưu vực sông Trà Nô, đạt GTKTSDN cao nhất là trồng mía với 5,093.96 đồng/m3, tiếp là lúa đông xuân 1,879.79 đồng/ m3; lạc 1,406.97 đồng/m3; lúa hè thu 1,024.90 đồng/m3; cuối cùng là ngô 208.28 đồng/m3. Tiểu lưu vực khu giữa sông Vệ, đạt GTKTSDN cao nhất là trồng mía đạt 2,483.76 đồng/m3; tiếp là lúa đông xuân 2,295.20 đồng/m3; ngô 2,005.89 đồng/m3; lúa hè thu 1,361.34 đồng/ m3 và cuối cùng là lạc 718.54 đồng/m3. Tiểu lưu vực sông Nề, đạt GTKTSDN cao nhất là trồng mía đạt 2,840.38 đồng/m3; lúa đông xuân 1,317.01 đồng/m3; lúa hè thu 823.45 đồng/m3; ngô và lạc - 1,702.29 đồng/m3 và -1,456.88 đồng/m3. Tiểu lưu vực sông Vực Hồng, đạt GTKTSDN cao nhất là trồng lúa đông xuân với 2,463.83 đồng/m3; ngô 2,283.07 đồng/m3; lúa hè thu 1,828.32 đồng/m3; mía 1,269.95 đồng/m3; lạc 746.08 đồng/m3. Tiểu lưu vực hạ sông Vệ, đạt GTKTSDN cao nhất là trồng ngô 4,449.98 đồng/m3; trồng lúa đông xuân 3,249.01 đồng/m3; lạc 2,453.37 đồng/m3; lúa hè thu 1,855.41 đồng/m3; mía 1,146.52 đồng/m3. Ngành công nghiệp: Ước tính GTKTSDN bằng phương pháp phân tích tổng hợp (IA), GTKTSDN cho ngành công nghiệp trên lưu vực sông Vệ là 351,000 đồng/m3 ~ 15.72 USD/m3. Ngành thủy sản:Ước tính GTKTSDN trong nuôi trồng thủy sản bằng phương pháp số dư (RIM) và giá cả thị trường (MP) GTKTSDN cho ngành thủy sản trên lưu vực sông Vệ với 6 tiểu lưu vực là 8,316 đồng/m3 ~ 0.372 USD/m3. 3.6. Kiểm định kết quả xác định GTKTSDN Với kết quả xác định GTKTSDN trên lưu vực sông Vệ, đối sánh với số liệu công bố từ Báo cáo tổng quan ngành nước Việt Nam ở trên cho thấy, gần như không có sự khác biệt về kết quả xác định giá trị GTKTSDN cho công nghiệp, sự khác biệt về giá trị GTKTSDN thủy sản là 11% và cho nông nghiệp là 28%. Các giá trị kết quả xác định GTKTSDN trên lưu vực sông Vệ là tương đồng với các công bố trước đây, do đó kết quả tính có độ tin cậy. Từ đây các giá trị này sẽ được sử dụng trong bài toán tối ưu (đưa vào hàm mục tiêu) của hệ thống PBNN lưu vực sông Vệ. 3.7. Tính toán phương án phân bổ nguồn nước lưu vực sông Vệ Cân bằng nước theo phương án 1 cho thấy tổng lượng nước thiếu là 11,85 triệu 3 m xảy ra trên hầu hết các đối tượng sử dụng nước; các tháng bị thiếu nước tập trung chủ yếu là tháng III, V và VIII. Cân bằng nước theo phương án 2 đến năm 2020 cho thấy, tổng lượng nước thiếu là 10,33 triệu m3 xảy ra trên hầu hết các đối tượng sử dụng nước; các tháng bị thiếu nước tập trung chủ yếu là tháng III, V và VIII. Kết quả phân bổ nguồn nước theo phương án 1 và phương án 2 cho thấy: Thứ nhất, so với kịnh bản 4 – là xuất phát điểm để xây dựng phương án phân bổ, lượng nước thiếu ở năm 2020 là 11,85 triệu m3 thì tính hiệu quả của phương án 2 cao hơn phương án 1 vì đã góp phần giảm 1,47 triệu m3 lượng nước bị thiếu (tương đương 608 bể bơi Olimpic 2500 m3) so với kịch bản 4. Phương án 1 chỉ giảm 11 17
nghìn m3 lượng nước bị thiếu (tương đương 4 bể bơi Olimpic 2500 m3) so với kịch bản 4. Thứ hai, kết quả so sánh giữa hai phương án với kịch bản 4 phản ánh một điều rằng phương án phân bổ công bằng (phân bổ đều) tỏ ra không hiệu quả (công bằng thì sẽ không hiệu quả) trong khi phân bổ theo thứ tự ưu tiên lại cho kết qủa khả quan hơn nhiều. Tuy nhiên, phương án 2 chưa phải là lời giải sau cùng của hệ thống phân bổ đang xem xét. Giống như phương án 1, hai phương án 1 và 2 là kết quả của quá trình mô phỏng nếu – thì mà chưa biết cái nào là tốt nhất. Do đó, phương án 3 sẽ xem xét tối ưu lượng nước phân bổ cho 3 đối tượng còn lại là nông nghiệp, công nghiệp và thủy sản trên cơ sở căn cứ vào GTKTSDN tương ứng để (1) giảm thiểu tối đa lượng nước thiếu trong tương lai mà vẫn (2) tối đa hóa hiệu quả kinh tế sử dụng nước trong kỳ quy hoạch trên lưu vực sông Vệ. 3.8. Tối ưu PBNN dựa trên GTKTSDN và lựa chọn phương án PBNN LVS Vệ Cấu trúc hàm mục tiêu của bài toán tối ưu phân bổ nguồn nước tối đa hóa tổng của các lượng nước được phân bổ nhân với giá trị kinh tế của mỗi đối tượng sử dụng nước tương ứng ở mỗi tiểu lưu vực. Có tất cả 372 ràng buộc (constraints) được thiết lập cho mỗi năm từ 2014 đến 2020 bao gồm 312 ràng buộc cho các STT 1-13 (13x12x2) và 60 ràng buộc cho các STT 14-18 (5x12). Các ràng buộc này sẽ được tính toán phân tích độ nhạy. Lượng nước thiếu trong các phương án 1, 2, 3 không có sự chênh lệch nhiều, tại phương án 1 thiếu khoảng 12 triệu m3, phương án 2 và phương án 3 cùng thiếu khoảng 10 triệu m3 do phương án 3 được phát triển từ phương án 2. Tổng giá trị kinh tế cả năm 2020 trong phương án 3 cao nhất đạt 84.533 tỷ đồng (cao hơn PA1 và PA2 lần lượt là 803 tỷ đồng và 879 tỷ đồng), chủ yếu là ở các tháng thiếu nước nhất như tháng III, VIII. Ở các tháng khác, do lượng nước đến đáp ứng được nhu cầu sử dụng do đó việc tối ưu không có nhiều ý nghĩa. - Mức độ đáp ứng nhu cầu nước đối với các tiểu lưu vực hầu hết đạt trên 97%, riêng tiểu lưu vực sông Vực Hồng đáp ứng trên 94% nhu cầu sử dụng nước. - Kết quả tối ưu sử dụng hàm mục tiêu tối đa hiệu quả kinh tế đã xác định ngành nông nghiệp được đáp ứng tối đa 97%, ngành công nghiệp và thủy sản gần như đáp ứng được nhu cầu (100%). Để sử dụng nước hiệu quả và tối ưu hiệu ích về kinh tế, phương án 3 đã cắt giảm nhu cầu dùng nước của các lưu vực thượng nguồn sông Vệ để đáp ứng nhu cầu của vùng hạ du nơi có hoạt động kinh tế phát triển mạnh đem lại giá trị kinh tế cao. Ngành nông nghiệp cắt giảm nhu cầu để đáp ứng cho các ngành còn lại với mục tiêu tối đa hóa lợi ích kinh tế. 18
Bảng 3.3 Tối ưu phân bổ theo tiểu lưu vực -PA3 Phương án 3 (triệu m3) Tỷ lệ Tiểu lưu vực Lượng Tổng Giá Tỷ lệ nhu đóng góp Khả năng Nhu cầu* nước được Thừa/Thiếu trị Kinh tế cầu nước giá trị đáp ứng phân bổ* (tỷ đồng) (%) kinh tế (%) Thượng sông Vệ 26.86 26.01 -0.85 97% 44.50 4.0% 0.05% Sông Trà Nô 13.84 13.565 -0.27 98% 23.32 2.0% 0.03% Khu giữa sông Vệ 177.72 176.741 -0.98 99% 388.03 26.3% 0.46% Sông Nề 9.39 9.083 -0.30 97% 15.56 1.4% 0.02% Sông Vực Hồng 75.50 70.655 -4.84 94% 127.75 11.2% 0.15% Hạ Sông Vệ 372.89 369.794 -3.09 99% 83935.24 55.1% 99.3% Tổng 676.19 665.85 -10.33 84,534.39 100.0% 100.0% Ghi chú: *bao gồm cả sinh hoạt và môi trường Kết quả tối ưu phản ánh rằng nếu cắt giảm 1% tỷ lệ đáp ứng nhu cầu sử dụng nước của nành nông nghiệp từ 98% xuống 97% thì đã góp phần đảm bảo đáp ứng đủ 100% nhu cầu sử dụng nước của ngành công nghiệp và thủy sản. Kết quả phân bổ nguồn nước cho 3 đối tượng sử dụng nước cho giá trị kinh tế cao nhất ở phương án 3. Tổng giá trị kinh tế ở năm 2020 cao nhất đạt 84,533 tỷ đồng (cao hơn PA1 và PA2 lần lượt là 803 tỷ đồng và 879 tỷ đồng), chủ yếu là ở các tháng thiếu nước nhất như tháng III, VIII. Bảng 3.4 Giá trị kinh tế PBNN và mức đóng góp theo các tiểu lưu vực Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Tiểu lưu vực Giá trị kinh tế Tỷ lệ đóng góp Giá trị kinh tế Tỷ lệ đóng góp Giá trị kinh tế Tỷ lệ đóng góp (tỷ đồng) (%) (tỷ đồng) (%) (tỷ đồng) (%) Thượng sông vệ 45.53 0.054% 45.48 0.054% 44.50 0.053% sông Nề 15.92 0.019% 15.90 0.019% 15.56 0.018% Sông Trà Nô 23.54 0.028% 23.51 0.028% 23.32 0.028% Khu giữa sông Vệ 385.30 0.460% 384.90 0.460% 388.03 0.459% Hạ Sông Vệ 83,129 99.28% 83,054 99.28% 83,935 99.29% sông Vực Hồng 129.79 0.155% 129.79 0.155% 127.75 0.151% Tổng 83,729 100% 83,653 100% 84,534 100% Hình 3.2 Giá trị kinh tế theo tháng của các phương án PBNN – năm 2020 19
Như vậy với phương án 3 - quản lý tổng hợp sẽ kiểm soát nhu cầu dùng nước của các đối tượng lớn trên lưu vực đồng thời phát triển nguồn nước trong khả năng cho phép. Đến năm 2020 trong trường hợp khan hiếm nước (tần suất 85%) phương án 3 luôn đáp ứng các nhu cầu thiết yếu gồm môi trường và sinh hoạt, các hộ sử dụng nước còn lại gồm nông nghiệp sẽ được đáp ứng tối thiểu 80% (vùng sông Vực Hồng) và 85% đối với các vùng còn lại. Ngành thủy sản và ngành công nghiệp sẽ được đáp ứng ở mức 100% nhu cầu. Như vậy ở góc độ kinh tế trong phân bổ nguồn nước phương án 3 cho hiệu quả là cao nhất. 3.8.1. Phân tích độ nhạy của lời giải tối ưu PBNN lưu vực sông Vệ (1) Phân tích độ nhạy của hệ số hàm mục tiêu (là GTKTSDN của các đối tượng trên lưu vực sông Vệ) ảnh hưởng đến các biến đầu ra lời giải tối ưu, ở đây là 156 biến (mục 3.10.1) tương đương 156 kết quả xác định lượng nước phân bổ theo từng tháng cho các đối tượng trên lưu vực sông Vệ và trên mỗi năm từ 2014 – 2020; (2) Phân tích độ nhạy của ràng buộc giá trị vế phải gồm tất cả 372 ràng buộc đã được thiết lập. Kết quả phân tích độ nhạy của hệ số hàm mục tiêu: (1) chỉ có hệ số hàm mục tiêu là GTKTSDN cho ngành nông nghiệp cho phép có sự thay đổi. Ở năm 2014, có 4/13 hệ số cho phép thay đổi trong khoảng xác định, xuất hiện ở các tháng 1, 3, 5, 8 và 12. Đến năm 2020, có 2/13 hệ số cho phép thay đổi, xuất hiện ở các tháng 3, 5 và 8; (2) khoảng xác định sự thay đổi đối với GTKTSDN cho nông nghiệp sông Vực Hồng ở năm 2020 tương tự như năm 2014, trong khi các hệ số còn lại có khoảng xác định sự thay đổi tăng, giảm không nhiều. Kết quả phân tích độ nhạy đối với các ràng buộc: (1) giá trị ràng buộc vế phải ở đây là tổng lượng nước được phân bổ cho phép thay đổi trong khoảng xác định chỉ xuất hiện đối với các tiểu lưu vực sông Vực Hồng, Sông Vệ và sông Trà Nô ở năm 2014, sông Vệ, sông Vực Hồng ở năm 2020. Như vậy, các tổng lượng nước được phân bổ trên sông Vực Hồng và sông Vệ là các nguồn lực quan trọng; (2) các ràng buộc cho phép thay đổi nói trên xuất hiện khá liên tục trong các tháng mùa kiệt từ tháng 1 đến tháng 8 ở cả các năm 2014 và 2020, trong đó, tập trung xuất hiện cho phép thay đổi nhiều nhất vào các tháng 3, 5, 6 và 8; (3) các khoảng thay đổi xác định này đều đi kèm điều kiện giá trị “shadow price-giá bóng” bằng 1.9, trong khi thiết lập bài toán ban đầu là tối đa hóa với các ràng buộc dạng này đều mang dấu “≤” điều này hàm nghĩa rằng nếu tăng giá trị vế phải lên 1 đơn vị thì giá trị tối ưu của hàm mục tiêu sẽ được tăng lên tương ứng 1.9 đơn vị. 3.8.2. Lựa chọn phương án phân bổ Bảng 3.5 Ma trận các tiêu chí lựa chọn phương án PBNN Phương án phân bổ nguồn nước Tiêu chí lựa chọn Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Tiêu chí 1 © © © Tiêu chí 2 © Tiêu chí 3 © © © Tiêu chí 4 © 20