Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu áp dụng mô hình thủy văn - kinh tế cho lưu vực sông Ba

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

NGUYỄN THỊ THU NGA

NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ PHÂN BỔ NƢỚC TỐI ƢU LƢU VỰC SÔNG BA

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Thủy văn học

Mã số: 62 44 90 01

HÀ NỘI, NĂM 2017

Công trình được hoàn thành tại Trƣờng Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: GS. TS. Hà Văn Khối

Phản biện 01: TS. Nguyễn Lan Châu

Phản biện 02: PGS. TS. Nguyễn Tiền Giang

Phản biện 03: PGS. TS. Ngô Lê Long

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tại

…………………………………………………………………………….

Vào lúc …. giờ …ngày … tháng … năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện:

- Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Lưu vực sông Ba là một trong những lưu vực sông liên tỉnh lớn ở Việt Nam.

Dựa theo các kết quả nghiên cứu quy hoạch thủy lợi và quy hoạch thủy điện

trước đây, các địa phương trên lưu vực đã đầu tư xây dựng hàng loạt công trình

thủy lợi, thủy điện. Trong đó, đáng kể có hai công trình thủy lợi lớn là hồ Ayun

Hạ, hệ thống thủy nông Đồng Cam và năm công trình thủy điện là An Khê,

Kanak, Sông Ba Hạ, Sông Hinh, Krông Hnăng. Tuy nhiên, khi các công trình

này đi vào vận hành sẽ có tác động ngược trở lại tới hệ thống tài nguyên nước,

làm thay đổi tình trạng phân bổ nước theo không gian và thời gian trên lưu vực,

qua đó ảnh hưởng đến việc khai thác sử dụng nước trên lưu vực. Đây là một

trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng mâu thuẫn đã xuất hiện trên lưu

vực sông Ba giữa nông nghiệp và thủy điện, thượng lưu và hạ lưu, giữa phát

triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Chính vì vậy, cần thiết có sự xem xét lại vấn

đề phân bổ nước trên lưu vực sông Ba trên cơ sở phối hợp hệ thống công trình

thủy lợi, thủy điện hiện có nhằm khai thác, sử dụng nguồn nước một cách hiệu

quả hơn. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu

thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế phân bổ nước tối ưu lưu vực sông Ba”

với mong muốn nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng và áp dụng một công cụ

mô hình toán hỗ trợ cho những nhà hoạch định chính sách đưa ra những quyết

định liên quan đến tình hình khai thác, sử dụng tài nguyên nước trên lưu vực

sông Ba theo hướng có lợi nhất về kinh tế, xã hội và môi trường.

2. Mục đích và nhiệm vụ của luận án

- Mục đích của luận án: Nghiên cứu bài toán phân bổ tài nguyên nước liên

ngành trên lưu vực sông Ba theo định hướng có lợi nhất về mặt kinh tế nhưng

vẫn đảm bảo các yêu cầu về ổn định xã hội và bảo vệ môi trường.

1

- Nhiệm vụ của luận án: Nghiên cứu phương pháp luận thiết lập bài toán phân

bổ nước tối ưu liên ngành cho lưu vực sông Ba; Nghiên cứu phương pháp tính

hiện đại để xây dựng công cụ mô hình thủy văn-kinh tế cho lưu vực sông Ba.

Ứng dụng mô hình đánh giá tương quan giữa các yếu tố thủy văn và kinh tế;

đánh giá các chính sách dự kiến trong quản lý tài nguyên nước. Từ đó, đề xuất

một số biện pháp quản lý tài nguyên nước hiệu quả cho lưu vực sông Ba.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu bài toán phân bổ nước cho lưu vực sông Ba,

với thời gian tính toán là một năm thủy văn (bước thời gian là một tháng).

Đối tượng nghiên cứu: Luận án chỉ xem xét phân bổ tài nguyên nước mặt trên

cơ sở có tính đến giá trị kinh tế của nước cho nông nghiệp và thủy điện. Các đối

tượng sử dụng nước khác bao gồm sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản, môi trường

được coi là ràng buộc cố định.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các phương pháp (i) Phương pháp kế thừa; (ii) Phương pháp

phân tích tổng hợp; (iii) phương pháp thống kê xác suất; (iv) Phương pháp mô

hình toán tối ưu phi tuyến;

5. Những đóng góp mới của luận án

Nghiên cứu ứng dụng mô hình tối ưu trong phân tích đánh giá, phân bổ nguồn

nước trong lưu vực sông và có bổ sung, điều chỉnh phù hợp cho LVS Ba.

Lượng hóa được quan hệ tương quan giữa thủy văn và kinh tế cho lưu vực sông

Ba trong mối ràng buộc về tự nhiên, kết cấu hạ tầng, môi trường và xã hội.

Đánh giá hiệu ích kinh tế của một số chính sách dự kiến trong quy hoạch và

quản lý tài nguyên nước, từ đó đề xuất các biện pháp tăng cường hiệu quả trong

khai thác sử dụng nước trên lưu vực sông Ba.

6. Cấu trúc của luận án

Luận án gồm 113 trang, 30 bảng, 19 hình vẽ và 72 tài liệu tham khảo. Ngoài

phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương:

2

Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu mô hình thủy văn - kinh tế trong

quy hoạch và quản lý tài nguyên nước

Chương 2: Thiết lập bài toán thủy văn - kinh tế phân bổ tài nguyên nước lưu

vực sông Ba

Chương 3: Mô phỏng và giải bài toán thủy văn - kinh tế cho lưu vực sông Ba

trong hệ thống GAMS

Chương 4: Đánh giá tác động kịch bản khai thác sử dụng nước đến lợi ích kinh

tế xã hội trên lưu vực sông Ba

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ TRONG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƢỚC

1.1 Giải thích một số thuật ngữ

Mô hình thủy văn – kinh tế là công cụ mô hình toán kết hợp mô hình thủy văn

và mô hình kinh tế, có khả năng biểu thị các khía cạnh thủy văn, kỹ thuật, môi

trường và kinh tế của hệ thống tài nguyên nước trong một khuôn khổ thống

nhất (Harou, 2009).

1.2 Giới thiệu chung về mô hình thủy văn - kinh tế

Trong mô hình thủy văn - kinh tế, việc phân bổ nước được định hướng và đánh

giá bởi các giá trị kinh tế mà nó tạo ra. Nước là một loại hàng hóa đặc biệt, vừa

có tính chất hàng hóa tư nhân, vừa có tính chất hàng hóa công. Giá trị kinh tế

nước thay đổi theo loại hình sử dụng (có tiêu hao hoặc không tiêu hao, trên

dòng chảy hoặc ngoài dòng chảy, là hàng hóa trung gian hoặc là sản phẩm cuối

cùng). Giá trị của nước cũng thay đổi theo thời gian, không gian và mục đích sử

dụng nước. Tùy từng trường hợp cụ thể mà các nhà nghiên cứu có thể sử dụng

các phương pháp khác nhau để xác định giá trị kinh tế nước. Trong đó, người ta

thường dùng phương pháp giá trị phần dư để xác định giá trị kinh tế của nước

trong nông nghiệp, phương pháp hàm cầu nhà sản xuất để xác định giá trị kinh

tế nước trong công nghiệp, thủy điện, và phương pháp hàm cầu người tiêu dùng

3

để xác định giá trị kinh tế nước trong sinh hoạt. Mô hình thủy văn – kinh tế

khác với các mô hình thủy văn truyền thống chính ở quan điểm coi nhu cầu

nước không có bản chất "tĩnh" mà thay đổi theo giá trị kinh tế trong sử dụng

nước. Mô hình thủy văn – kinh tế cũng khác với các mô hình kinh tế thường chỉ

tập trung đánh giá hiệu ích kinh tế của một dự án nào đó mà giản hóa rất nhiều

các quan hệ thủy văn. Chính vì vậy, sự ra đời của mô hình thủy văn – kinh tế

nhằm hướng tới kết nối mô hình thủy văn và mô hình kinh tế một cách hài hòa,

phù hợp với quan điểm quản lý tổng hợp tài nguyên nước hiện nay.

1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu mô hình thủy văn - kinh tế trên thế giới và ở Việt Nam

Các ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế đã được triển khai trong rất nhiều lĩnh

vực như: phân bổ và sử dụng nước liên ngành; nâng cấp cơ sở hạ tầng; kết hợp

sử dụng nước mặt và nước ngầm; thể chế, thị trường và giá nước; giải quyết

xung đột xuyên biên giới; quản lý nước trong điều kiện biến đổi khí hậu; quản

lý lũ lụt (Harou, 2009). Các nghiên cứu về mô hình thủy văn - kinh tế trên thế

giới rất đa dạng và đã được triển khai từ những năm 1960 thế kỉ trước. Các

nghiên cứu ở Việt Nam được bắt đầu muộn hơn và còn khá ít. Một số nghiên

cứu điển hình của Ringler et al. (2006), Vũ Văn Tuấn (2007), VQHTL (2007)

đều áp dụng cho các lưu vực sông lớn như lưu vực sông Đồng Nai, Mekong,

Hồng. Chưa có nghiên cứu nào áp dụng cho lưu vực sông Ba, nhất là trong bối

cảnh có nhiều thay đổi về thể chế cũng như điều kiện tự nhiên như hiện nay.

1.4 Tổng quan về Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc ở Việt Nam

Cho đến nay, công tác Quản lý tổng hợp tài nguyên nước ở Việt Nam đã đạt

được một số thành tựu nhất định, tuy nhiên cũng còn rất nhiều điểm hạn chế,

đặc biệt liên quan đến quản lý tài nguyên nước trên cơ sở lưu vực sông. Một

trong những nguyên nhân dẫn đến các mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng nước

hiện nay chính là vấn đề quy hoạch. Phần lớn các quy hoạch mang tính đơn

ngành, địa phương, chưa kể việc phê duyệt và thực hiện quy hoạch vẫn còn

chồng chéo.

4

1.5 Những khoảng trống chƣa đƣợc nghiên cứu trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba

Nhìn chung, các nghiên cứu về lưu vực sông Ba trước đây đều được thực hiện

trên cơ sở xem xét nhu cầu sử dụng nước được coi là không đổi (tùy theo kịch

bản xem xét) tại các vị trí nhất định. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu áp dụng

các mô hình thủy văn truyền thống để mô phỏng quá trình sử dụng nước trên

lưu vực. Kết quả nghiên cứu tập trung đánh giá những khu vực thiếu nước, từ

đó đề xuất biện pháp công trình hoặc phi công trình cho phù hợp. Hầu hết các

nghiên cứu đều chưa xem xét đến giá trị kinh tế của nước thay đổi tùy theo đối

tượng, thời gian và vị trí sử dụng nước. Ngoài ra, một số giải pháp đề xuất còn

định tính mà chưa được định lượng, khiến cho các nhà quản lý khó ra quyết

định phù hợp.

1.6 Kết luận chƣơng 1

Để hỗ trợ trong công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên nước theo lưu vực

sông, mô hình toán được coi là công cụ có vai trò vô cùng quan trọng. Các mô

hình này có thể định lượng hóa các tác động của các công trình hoặc chính sách

quản lý dự kiến, từ đó sẽ hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách trong việc ra

quyết định liên quan. Việc sử dụng mô hình thủy văn - kinh tế có thể coi là rất

phù hợp trong bối cảnh hiện nay của các lưu vực sông ở Việt Nam, cụ thể là lưu

vực sông Ba.

CHƢƠNG 2 THIẾT LẬP BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƢỚC LƢU VỰC SÔNG BA

2.1 Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba

Lưu vực sông Ba là một trong những lưu vực nội địa lớn nhất Việt Nam. Lưu vực sông Ba rộng khoảng 13.900km2 thuộc các tỉnh Gia Lai, Đăk Lăk, Phú Yên và một phần nhỏ thuộc tỉnh Kon Tum. Địa hình lưu vực bị chia cắt mạnh do

ảnh hưởng của dãy Trường Sơn, tạo ra các thung lũng độc lập kéo dài từ An

Khê đến Phú Túc. Ngoài ra về phía hạ lưu có núi non bao bọc ba phía Bắc, Tây,

5

Nam, ôm lấy vùng đồng bằng Tuy Hòa rộng trên 24.000ha có xu thế mở rộng ra

phía biển. Do ảnh hưởng của địa hình kết hợp với gió mùa Tây Nam và gió mùa

Đông Bắc, lưu vực sông Ba được chia ra ba miền có khí hậu khác biệt là các

khu vực Tây Trường Sơn, Đông Trường Sơn, và khu vực trung gian. Từ những

điều kiện địa hình và khí hậu như vậy, tài nguyên nước mặt trên lưu vực sông

Ba phân bố rất không đều theo không gian và thời gian. Lượng mưa bình quân

hàng năm trên lưu vực khoảng 1.740mm. Tuy nhiên, lượng mưa biến động lớn

theo không gian. Trong khi các vùng thượng nguồn sông Ba và sông Hinh có

lượng mưa hàng năm trên dưới 3.000mm thì các vùng Cheo Reo, Phú Túc chỉ

đón được lượng mưa không quá 1.300mm. Lượng mưa trên lưu vực phân phối

không đều theo thời gian. Mùa mưa ở vùng thượng và trung du thường đến sớm

từ tháng V và kết thúc vào tháng X hoặc tháng XI, kéo dài trong 6-7 tháng.

Trong khi đó mùa mưa vùng hạ du đến muộn và kết thúc sớm, chỉ kéo dài 3-4

tháng khoảng tháng IX đến tháng XII. Lượng dòng chảy mặt hàng năm sinh ra trên lưu vực sông Ba xấp xỉ 10tỷ m 3 nướ c. Mạng lưới sông ngòi của lưu vực sông Ba bao gồm 36 phụ lưu cấp I, 54 phụ lưu cấp II, 14 phụ lưu cấp III . Nhìn

chung, hệ thống sông Ba có vai trò hết sức quan trọng trong phát điện, cấp nước

nông nghiệp, công nghiệp, dân sinh, cải tạo môi trường… phục vụ phát triển

kinh tế xã hội của các tỉnh Gia Lai, Đak Lak và Phú Yên.

2.2 Quá trình phát triển quy hoạch liên quan đến tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba

Trong hàng chục năm phát triển, quy hoạch thủy lợi, quy hoạch thủy điện và

các quy hoạch đơn ngành khác đều đã ghi nhận những thành tựu đáng kể. Một

số năm gần đây, các địa phương đã có bước tiến trong việc ban hành các quy

hoạch tài nguyên nước đa ngành. Quy hoạch tài nguyên nước tỉnh Phú Yên

được ban hành năm 2011, Quy hoạch tài nguyên nước tỉnh Gia Lai được ban

hành năm 2015. Tuy nhiên, các quy hoạch đơn ngành hoặc quy hoạch tài

nguyên nước liên ngành ở lưu vực sông Ba đều tồn tại một số bất cập. Quy

hoạch đơn ngành thì chưa quan tâm đến nhu cầu khai thác sử dụng nước của

các ngành khác. Quy hoạch tài nguyên nước theo tỉnh lại chưa xem xét mối

6

quan hệ dòng chảy trên phạm vi lưu vực sông. Điều này sẽ có ảnh hưởng đến

hiệu quả của các giải pháp quy hoạch liên quan đến tài nguyên nước.

2.3 Hệ thống các hồ chứa thủy lợi, thủy điện lớn trên lƣu vực sông Ba

Hầu hết các quy hoạch liên quan đến tài nguyên nước đều lựa chọn giải pháp

xây dựng các công trình khai thác sử dụng nước. Trên hệ thống lưu vực sông

Ba có thể kể ra một số công trình thủy lợi, thủy điện lớn, có vai trò rất quan

trọng trong phân bổ nguồn nước. Đó là các hồ chứa Ayun Hạ, Krông Hnăng,

Sông Hinh, Sông Ba Hạ và cụm hồ An Khê – Kanak. Tuy nhiên, trong những

năm gần đây, xuất hiện một số mâu thuẫn giữa thủy điện và nông nghiệp, giữa

thượng lưu và hạ lưu, giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường trên lưu vực

sông Ba. Rất nhiều nghiên cứu khoa học đã chỉ ra nguyên nhân của các mâu

thuẫn này xuất phát từ việc xây dựng và vận hành các công trình hồ chứa lớn

nêu trên. Các hồ thủy điện lớn khi xây dựng chưa xem xét hết ảnh hưởng đến

việc khai thác nước tưới ở hạ du và yêu cầu bảo vệ môi trường. Để khắc phục

những tồn tại này, mới đây, quy trình vận hành liên hồ đã được ban hành năm

2014. Tuy nhiên, quy trình này cần có thời gian để kiểm chứng mức độ hiệu

quả và sự phù hợp.

2.4 Thiết lập bài toán quy hoạch phân bổ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba

2.4.1 Mục tiêu

Phân bổ nước lưu vực sông Ba cho nhiều ngành sử dụng nước khác nhau sao

cho vừa có lợi về kinh tế, vừa bảo đảm được các yêu cầu về ổn định xã hội và

bảo vệ môi trường.

2.4.2 Hàm mục tiêu

2.4.2.1 Hàm mục tiêu đầy đủ

Dạng phổ biến nhất của hàm mục tiêu trong các bài toán phân bổ nước tối ưu

là tìm giá trị cực đại của lợi ích kinh tế tổng thể (Brooker and Young, 1994)

𝑖

như sau: (2-1) max𝑧∈(𝑧) 𝐸𝐵 = 𝐸𝐵𝑖 𝑄𝑖, 𝑢

7

Trong đó: Vectơ biến quyết định Q = {Qi} là là lượng nước cấp cho các ngành sử dụng nước, bao gồm nước sử dụng cho nông nghiệp, thủy sản, sinh hoạt,

công nghiệp, thủy điện, môi trường, giải trí … ; EBi là giá trị hoặc lợi ích kinh tế từ việc lấy lượng nước Qi. Đơn vị thường dùng để tính EBi là đơn vị tiền tệ theo thời gian (ví dụ $/tháng).

Trong thực tế một số đối tượng sử dụng nước rất khó định giá, ví dụ như giải

trí, môi trường … Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định giá trị kinh tế

cho các đối tượng sử dụng nước phổ biến như sinh hoạt, công nghiệp, nông

nghiệp, thủy điện, thủy sản, du lịch … Tùy theo phương pháp lựa chọn, các

hàm mục tiêu sẽ có sự thay đổi nhất định. Hàm mục tiêu trong bài toán tối ưu

phân bổ nước lưu vực sông Ba được kế thừa từ hai hàm mục tiêu của các lưu

vực sông Đồng Nai (Ringler, 2006) và sông Hồng (VQHTL, 2008) có dạng như

sau:

a

𝑚

𝑖𝑛

(2-3) ) 𝑀𝑎𝑥 𝐟 𝐱 = ( 𝑉𝐴𝑎 + 𝑉𝑀𝑚 + 𝑉𝐼𝑖𝑛 + 𝑉𝑃𝑝 𝑝

Trong đó VAa là giá trị sử dụng nước cho nông nghiệp (bao gồm trồng trọt và chăn nuôi); VPp là giá trị sử dụng nước cho thủy điện; VIin là giá trị sử dụng nước cho công nghiệp; VMm là giá trị sử dụng nước cho sinh hoạt.

2.4.2.2 Hàm mục tiêu rút gọn

Lưu vực sông Ba có lượng nước sử dụng trong nông nghiệp chiếm tỉ trọng trên

90% lượng nước tiêu hao và vị trí hồ chứa lớn (hồ Sông Ba Hạ) nằm ở sát khu

vực hạ lưu. Luận án đề xuất rút gọn hàm mục tiêu ban đầu thành hai dạng sau:

a

(2-4) ) 𝑀𝑎𝑥 𝐟𝟏 𝐱 = ( 𝑉𝐴𝑎 + 𝑉𝑃𝑝 𝑝

a

(2-5) ) 𝑀𝑎𝑥 𝐟𝟐 𝐱 = ( 𝑉𝐴𝑎

2.4.3 Biến quyết định và biến trạng thái

Biến quyết định được hiểu là các biến độc lập. Đối với trường hợp hàm mục

tiêu đầy đủ, các biến quyết định sẽ bao gồm: Diện tích tưới (ha) cho mỗi loại

cây trồng ở mỗi vùng; số lượng gia súc từng vùng; lưu lượng qua tuabin phát

điện; lưu lượng cấp nước công nghiệp, sinh hoạt, thủy sản. Đối với hàm mục

8

tiêu rút gọn, số lượng biến sẽ được giảm đi tương ứng với số thành phần kinh tế

xem xét.

Biến trạng thái là biến phụ thuộc. Các biến trạng thái của hệ thống bao gồm:

lưu lượng lấy nước tưới vào các nút, lưu lượng lấy nước cho chăn nuôi, dung

tích và mực nước hồ chứa, lưu lượng vào và ra mỗi nút, công suất và cột nước

phát điện, lưu lượng xả thừa từ các hồ chứa.

2.4.4 Các ràng buộc

2.4.4.1 Mô phỏng cân bằng nước hệ thống

Mô phỏng cân bằng nước hệ thống chính là thành phần thủy văn trong mô hình

thủy văn-kinh tế. Mô phỏng cân bằng nước hệ thống gồm mô phỏng hoạt đông

của mỗi nút trong hệ thống và quan hệ cân bằng nước với các nút khác trong hệ

thống.

2.4.4.2 Miền giới hạn của biến

Tùy theo từng loại biến mà miền giới hạn có thể xếp vào loại "tĩnh" hoặc

"động". Trong đó, miền giới hạn động được thể hiện ở nút lấy nước như sau:

- Lượng nước lấy không được vượt quá lượng nước có trong sông tại thời

điểm tính toán

(2-13) Qcấpi,t  Qghi,t

Trong đó Qghi,t là lưu lượng có trong sông tại nút i, thời điểm t. Lưu ý là Qghi,t không phải là giá trị "tĩnh" mà nó thay đổi phụ thuộc vào phương án phân bổ

nước của các nút phân bổ khác trong hệ thống.

Các biến có miền giới hạn tĩnh ví dụ như mực nước và dung tích hồ chứa.

2.4.5 Bài toán tối ưu phi tuyến và phương pháp giải

Bài toán tối ưu phân bổ nước được thiết lập cho lưu vực sông Ba có thể xếp vào

loại bài toán tối ưu phi tuyến có ràng buộc.

2.4.5.1 Bài toán tối ưu phi tuyến có ràng buộc tổng quát

min 𝒇 𝒙

9

(2-24) 𝑣ớ𝑖 𝑔𝑖 𝒙 = 0, 𝑖 = 1, … , 𝑚

𝑥𝑗 ≤ 𝑥𝑗 ≤ 𝑥𝑗 , j=1, …, n

2.4.5.2 Các phương pháp giải

Có rất nhiều phương pháp giải bài toán tối ưu phi tuyến, nhưng chưa có phương

pháp nào tỏ ra hữu hiệu cho mọi bài toán tối ưu phi tuyến. Khi giải bài toán tối

ưu phi tuyến có ràng buộc người ta thường đưa về dạng bài toán tối ưu phi

tuyến không ràng buộc (có thể sử dụng phương pháp nhân tử Lagrange). Các

bài toán tìm giá trị cực đại thường được chuyển về bài toán tìm giá trị cực tiểu

(minimize), sau đó suy ngược lại (Mays, 1997). Nhìn chung, chỉ trong một vài

trường hợp cụ thể người ta mới có thể giải trực tiếp ra nghiệm. Cách giải phổ

biến nhất là áp dụng thuật toán tìm kiếm.

2.4.5.3 Phương pháp gradient rút gọn tổng quát (Generalized Reduced Gradient - GRG)

Ý tưởng cơ bản của phương pháp GRG là tách vectơ biến quyết định (x) thành

(2-27) hai vectơ biến cơ sở (xB) và biến tự do (xN). Về lý thuyết, m biến cơ sở có thể biểu diễn theo (n-m) biến tự do. Khi đó hàm mục tiêu rút gọn sẽ có dạng: 𝑭 𝒙𝑁 = 𝒇 𝒙𝐵 𝒙𝑁 , 𝒙𝑁

(2-28) Dạng bài toán ban đầu được rút gọn thành dạng phi tuyến không ràng buộc: Min F(𝒙𝑁)

Với 𝑥𝑁 ≤ 𝑥𝑁 ≤ 𝑥𝑁

Phương pháp GRG do Abadie và Carpenter phát triển dựa trên cơ sở của

phương pháp gradient rút gọn do Wolfe khởi xướng. Đây là phương pháp đã có

trong Solver CONOPT của mô hình GAMS và luận án cũng sử dụng để giải bài

toán phân bổ tối ưu nước cho lưu vực sông Ba.

2.4.6 Lựa chọn công cụ tính toán

Hiện nay trên thế giới có khá nhiều công cụ giải bài toán tối ưu hệ thống được

ứng dụng trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Thực chất đây là hệ

thống các ngôn ngữ máy tính có khả năng xây dựng mô hình toán kết nối với bộ

10

thư viện các công cụ giải bài toán tối ưu hệ thống. Mặc dù phải tốn công phát

triển bộ mã chương trình máy tính mô hình nhưng các công cụ này cho phép

người sử dụng mô tả chi tiết đặc thù của hệ thống. Luận án đã sử dụng hệ thống

GAMS là một trong những công cụ phù hợp để giải bài toán phân bổ tối ưu tài

nguyên nước cho lưu vực sông Ba. Luận án lựa chọn chương trình giải (solver)

tích hợp trong GAMS là CONOPT3, với thuật toán giải là Gradient rút gọn

tổng quát (GRG).

2.5 Kết luận chƣơng 2

Luận án đã phân tích một số đặc điểm tài nguyên nước và hiện trạng khai thác

sử dụng nước trên lưu vực sông Ba. Trên cơ sở đó, luận án đã thiết lập bài toán

phân bổ nước tối ưu cho lưu vực sông Ba. Hàm mục tiêu, biến quyết định, biến

trạng thái và các hàm ràng buộc của bài toán được trình bày tương đối đầy đủ.

Với bản chất của bài toán tối ưu phi tuyến có ràng buộc với số lượng biến lớn,

luận án đã lựa chọn công cụ GAMS để tiến hành xây dựng mô hình thủy văn -

kinh tế cho lưu vực sông Ba.

CHƢƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ GIẢI BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ LƢU VỰC SÔNG BA TRONG HỆ THỐNG GAMS

3.1 Giới thiệu về hệ thống GAMS

GAMS (General Algebraic Modeling System) là một hệ thống mô hình hóa bậc

cao dùng để giải các bài toán tối ưu hóa. GAMS bao gồm một trình biên dịch

và rất nhiều các chương trình giải (solvers).

Bài toán quy hoạch phi tuyến tổng quát trong GAMS/CONOPT có dạng như

min or max f(x) (1) subject to g(x) = b (2) lo < x < up (3)

sau:

trong đó f(x) là hàm mục tiêu; x là vectơ biến tối ưu hóa; g(x) là các ràng buộc;

b là vectơ vế phải ; lo và up là các vectơ giới hạn dưới và trên của x.

11

Mô tả hàm mục tiêu

Người sử dụng phải tạo ra một biến tự do và có giá trị vô hướng (không có

miền xác định). Sau đó, người sử dụng sẽ thiết lập một phương trình lấy nó làm

hàm mục tiêu.

Mô tả biến quyết định

Tất cả các biến của mô hình trong GAMS phải được khai báo bằng câu lệnh

khai báo biến quyết định

POSITIVE VARIABLES ar(n) diện tích gieo trồng lúa đông xuân nút n

Variables. Ví dụ 3-2 Mô tả biến quyết định trong GAMS

Miền xác định

Mô tả về biến Tên biến

Mô tả các ràng buộc

Các ràng buộc được mô tả trong GAMS dưới dạng các phương trình

(Equations). Mô tả giới hạn của biến

Giới hạn trên và dưới của biến trong GAMS có thể được mô tả bằng hai cách sử

dụng Equations hoặc sử dụng giới hạn dưới (lo) và giới hạn trên (up).

3.2 Xây dựng cấu trúc mô hình thủy văn – kinh tế trong hệ thống GAMS

Cấu trúc của mô hình thủy văn - kinh tế được xây dựng trong GAMS thực chất

là sự kết hợp mô hình thủy văn và mô hình kinh tế thành một thể thống nhất. Sự

kết hợp này thể hiện ở yếu tố liên kết là lưu lượng phân bổ nước cho mỗi đối

tượng sử dụng nước (tại các nút). Với mô hình kinh tế thì nghiệm của bài toán

chính là phương án phân bổ nước tối ưu. Với mô hình thủy văn thì phương án

phân bổ nước sẽ quyết định trạng thái cân bằng nước cho toàn hệ thống tại từng

thời điểm khác nhau. Ngược trở lại, mô hình thủy văn cũng xác định giá trị lưu

lượng giới hạn Qghi,t tại từng nút lấy nước, tác động đến phương án phân bổ

12

nước ở thời điểm tiếp theo. Nội dung chính của chương trình tính mô hình thủy

văn – kinh tế được trình bày chi tiết trong Phụ lục 1 của Luận án.

3.3 Thiết lập tổ hợp các kịch bản tính toán ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế

Một số kịch bản liên quan đến chính sách quản lý tài nguyên nước được xây

dựng trên cơ sở xem xét các điều kiện về tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi

trường. Kết quả nghiên cứu từ những kịch bản này có thể hỗ trợ cho những nhà

hoạch định chính sách có biện pháp quy hoạch, xây dựng hoặc quản lý phù hợp,

nâng cao hiệu quả khai thác sử dụng nước.

Kịch bản cơ sở (KBCS) là kịch bản tính toán phân bổ lại nguồn nước năm

2009-2010 để đánh giá hiệu quả kinh tế từ phương án phân bổ nước tối ưu so

với phương án phân bổ nước thực tế. Các kịch bản khác được điều chỉnh từ

kịch bản cơ sở với một số thay đổi về dữ liệu đầu vào. Kịch bản nhóm A được

thiết lập để đánh giá sự tác động của biến động dòng chảy tự nhiên đến phương

án phân bổ nước. Kịch bản nhóm B đề cập đến hiệu quả của một số chính sách

kinh tế trong quản lý nước thông qua thay đổi các đầu vào kinh tế của mô hình.

Kịch bản nhóm C nghiên cứu hiệu quả của một số biện pháp tiết kiệm nước

trong quản lý tài nguyên nước. Kịch bản nhóm D xét riêng cho trường hợp năm

hạn hán (mô hình dòng chảy năm 1982-1983) với đề xuất thay đổi nhiệm vụ

phát điện tối thiểu cho các nhà máy thủy điện trên hệ thống. Tổ hợp các kịch

bản được trình bày trong Bảng 4.3. Tất cả các kịch bản điều chỉnh đều có xem

xét bổ sung yêu cầu dòng chảy tối thiểu theo QTVHLH và yêu cầu an ninh

lương thực (diện tích trồng cây lương thực tối thiểu).

3.4 Các dữ liệu đầu vào của mô hình thủy văn - kinh tế

Luận án kế thừa kết quả phân vùng khai thác sử dụng nước của VQHTL, sơ đồ

7 vùng KTSDN được trình bày trong Hình 3.2. Mỗi vùng KTSDN đều có dữ

liệu riêng về dòng chảy đến, nhu cầu sử dụng nước và các công trình thủy lợi,

thủy điện (nếu có).

13

Nhóm

Kịch bản

Các hồ chứa

Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các kịch bản tính toán Dòng chảy biên

Nhu cầu nƣớc thủy điện

Nhu cầu nƣớc tƣới

Đầu vào kinh tế

Các nhu cầu nƣớc khác

Yêu cầu an ninh lƣơng thực

Yêu cầu dòng chảy tối thiểu

CS

2009-2010

Không

Không

KBCS1 KBCS2

KBCS

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

A

1978-1979 1979-1980 … 2009-2010

A1 A2 … A25

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

B

1980-1981 1984-1985 2003-2004

B1a B1b B1c

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

1980-1981 1984-1985 2003-2004

B2a B2b B2c

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

1980-1981 1984-1985 2003-2004

B3a B3b B3c

Tăng giá bán nông sản 20% Tăng chi phí sản xuất điện 20% Tăng năng suất cây trồng

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

C

Hệ số tưới: 0,8

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

SH và CN tăng 100%

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

Thay đổi cơ cấu cây trồng

1980-1981 1984-1985 2003-2004 1980-1981 1984-1985 2003-2004 1980-1981 1984-1985 2003-2004

C1a C1b C1c C2a C2b C2c C3a C3b C3c

D

1982-1983

KBCS

KBCS

KBCS

Có

Có

KBCS

D1 D2 D3

Nmin=0.55Nđb Nmin=0.45Nđb Nmin=0.35Nđb

Hệ thống LVS Ba được đưa vào GAMS dưới dạng nút và liên kết giữa các nút.

Toàn bộ hệ thống bao gồm 7 nút biên, 20 nút dòng chảy, 6 nút hồ chứa (ngoài

ra còn sử dụng 7 nút hồ chứa giả định đại diện cho các cụm hồ thủy lợi nhỏ ở

mỗi vùng), 4 nút nhà máy thủy điện kiểu chân đập, 2 nút nhà máy thủy điện

kiểu đường dẫn (chuyển nước), 42 nút cấp nước (trồng trọt, công nghiệp & dân

sinh, chăn nuôi, thủy sản), và 4 nút kiểm soát dòng chảy tối thiểu. Toàn bộ sơ

đồ hệ thống LVS Ba được trình bày trong Hình 3.3.

14

Hình 3.2 Bản đồ phân vùng KTSDN cho LVS Ba (theo VQHTL)

15

Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống lưu vực sông Ba

16

Luận án kế thừa kết quả tính toán dòng chảy giai đoạn 1978-2010 của VQHTL

cho các tiểu lưu vực trên lưu vực sông Ba. Các nhu cầu sử dụng nước năm

2009-2010 bao gồm sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản và mức tưới trong nông

nghiệp được kế thừa từ kết quả nghiên cứu của VQHTL (có xem xét so sánh

với số liệu thực tế). Định mức khối lượng và chi phí đầu vào kinh tế được tham

khảo từ các văn bản hiện hành và giá bán trên thị trường có điều chỉnh. Thông

tin về hệ thống công trình thủy lợi, thủy điện trên lưu vực sông Ba và yêu cầu

về dòng chảy tối thiểu được tham khảo từ QTVHLH năm 2014. Ngoài ra, luận

án cũng bổ sung yêu cầu về an ninh lương thực cho các kịch bản điều chỉnh.

3.5 Kết luận chƣơng 3

Nội dung chương 3 tập trung vào việc giới thiệu hệ thống GAMS và cách thức

thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế trong GAMS để mô tả bài toán tối ưu phân

bổ nước lưu vực sông Ba. Chương trình tính đầy đủ của mô hình được trình bày

trong Phụ lục 1 của luận án. Trong chương 3, luận án cũng thiết lập tổ hợp các

kịch bản tính toán cho mô hình, với mô tả chi tiết về các dữ liệu đầu vào.

CHƢƠNG 4 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CÁC KỊCH BẢN KHAI THÁC SỬ DỤNG NƢỚC ĐẾN LỢI ÍCH KINH TẾ XÃ HỘI TRÊN LƢU VỰC SÔNG BA

4.1 Đánh giá kết quả tính toán kịch bản cơ sở

4.1.1 Đánh giá sự hợp lý kết quả mô phỏng thủy văn

Với các dữ liệu cho năm 2009-2010, MHTV-KT lưu vực sông Ba được áp dụng

để tính toán phân bổ lại nguồn nước với mục đích làm tăng giá trị lợi ích từ việc

sử dụng nước cho các ngành khác nhau. Việc tính toán được thực hiện cho hai

kịch bản KBCS1 và KBCS2, tương ứng với hai mục tiêu f1(x) và f2(x).

17

Hình 4.1 Quá trình dòng chảy thực đo và tính toán tại trạm Củng Sơn năm

2009-2010

Hình 4.2 Đường quá trình mực nước hồ Sông Hinh theo các kịch bản tính toán

4.1.2 Nghiệm của bài toán tối ưu

Đối với KBCS1, nghiệm của bài toán chính là quá trình lưu lượng qua tua bin

tại các hồ chứa thủy điện và diện tích tưới cho mỗi loại cây trồng ở từng vùng.

Đối với KBCS2, nghiệm của bài toán chỉ là diện tích trồng. Kết quả tính toán

18

hàm mục tiêu cho hai kịch bản được so sánh với tài liệu năm 2010 và trình bày

trong Hình 4.5.

Hình 4.3 Lợi nhuận thuần từ các đối tượng sử dụng nước theo KBCS

4.1.3 Lựa chọn hàm mục tiêu rút gọn

Lưu vực sông Ba có vị trí của các hồ chứa thủy điện khá đặc biệt. Thủy điện An

Khê - Kanak ở vùng thượng lưu dòng chính sông Ba vì chuyển nước sang sông

Côn để phát điện, dẫn đến mất nước xuống khu vực trung lưu (Ayun Pa, Krông

Pa). Thủy điện Sông Ba Hạ có dung tích khá lớn và nằm ở dòng chính, ngay sát

vùng hạ lưu.

Bảng 4.3 Diện tích trồng trọt tối ưu theo KBCS 2

Đơn vị: ha

Loại cây trồng

Nam Bắc An Khê

Thƣợng Ayun

Ayun Pa

Krông Pa

Krông Hnăng

Thƣợng Đồng cam

Hạ lƣu

Lúa đông xuân

8800

0

0

4400

0

3740

24200

Lúa mùa

8800

3921.9

0

4400

7700

3740

24200

Ngô đông xuân

27500

2750

5054.7

8800

20388.2

4950

820

Ngô mùa

27500

2116.2

0

8800

22000

4950

820

Cà phê

1100

16500

6050

0

24200

2200

330

Mía

9900

2970

0

242.7

1100

11800

4680

19

Bảng 4.4 Diện tích trồng trọt thực tế năm 2009-2010

Đơn vị: ha

Nam Bắc An Khê

Thƣợng Ayun

Ayun Pa

Krông Pa

Krông Hnăng

Thƣợng Đồng cam

Hạ lƣu

Loại cây trồng

2364

7810

12240

2000

1729

1525

19560

Lúa đông xuân

5500

9114

16540

3000

4059

1846

2440

Lúa mùa

25000

2500

10400

8000

20000

4500

740

Ngô 2 vụ

987

14577

5112

0

20957

1845

285

Cà phê

9000

0

9229

1000

2700

10725

4250

Mía

Vì thủy điện mang lại lợi nhuận thuần trên một đơn vị thể tích nước cao hơn

nhiều so với trồng trọt, nên trong phương án phân bổ nước tối ưu, nước ở các

vùng thượng lưu (ví dụ Thượng Ayun) và trung lưu (Ayun Pa) thay vì được sử

dụng để tưới có thể bị chuyển về hạ lưu để tích nước phát điện.

Vì thế, tuy chọn hàm mục tiêu theo KBCS2 có tổng lợi nhuận thuần thấp hơn

nhưng có tính hợp lý hơn.

4.2 Đánh giá ảnh hƣởng của biến thiên dòng chảy

Mối quan hệ giữa tổng lợi nhuận thuần trên toàn lưu vực với tổng lượng dòng

chảy sinh ra trên lưu vực có dạng tương quan phi tuyến như trong Hình 4.3. Khi

nguồn nước càng nhiều thì lợi nhuận sinh ra càng lớn, nhưng đến một ngưỡng nào đó (khoảng 15 tỉ m3) thì tốc độ tăng lợi nhuận sẽ giảm nhanh. Điều này có thể là do các nhu cầu sử dụng nước trên lưu vực đã được thỏa mãn hoặc hệ

thống công trình thủy lợi, thủy điện đã được khai thác hết tiềm năng.

Biến thiên của dòng chảy có tác động đến phân bổ nguồn nước lưu vực sông Ba

theo không gian. Trung bình nhiều năm thì các vùng Hạ lưu và vùng Nam Bắc

An Khê có tỉ lệ sử dụng nước cao nhất, cho thấy đây là những khu vực có giá trị

kinh tế sử dụng nước cao. Vùng Nam Bắc An Khê có cụm công trình Kanak-

An Khê đưa nước sang sông Côn, với tổng công suất 173MW. Vùng Hạ lưu

chủ yếu phát triển nông nghiệp, nhưng lại được hưởng lợi từ việc điều tiết các

hồ chứa thượng nguồn và đặc biệt là hồ Sông Ba Hạ. Vùng Hạ lưu cũng có ưu

20

thế về vị trí nên chi phí sản xuất thấp, năng suất cây trồng lại cao, không khó

hiểu khi vùng này thường xuyên được đáp ứng đủ nước. Vùng Thượng Đồng

Cam có hai công trình thủy điện lớn là Sông Hinh và Sông Ba Hạ, với đặc điểm

lượng nước tiêu hao ít vì thủy điện không làm mất nước. Như vậy, muốn phân

bổ lượng nước cho các vùng còn lại bao gồm Thượng Ayun, Ayun Pa, Krông

Pa và Krông Hnăng nhiều hơn, cơ quan quản lý cần có chính sách đầu tư xây

mới hoặc nâng cao dung tích cho các hồ chứa ở những vùng này.

Hình 4.5 Quan hệ tương quan giữa tổng lượng dòng chảy và tổng lợi nhuận

thuần lưu vực sông Ba

Hình 4.7 Tỉ lệ

phân bổ nước

theo vùng trung

bình nhiều năm

21

Lượng nước được khai thác chủ yếu cho trồng trọt (trung bình nhiều năm là

83,7%), phát điện (chuyển sang sông Côn xấp xỉ 9,5% ). Các nhu cầu nước cho

sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản và chăn nuôi chỉ chiếm tỉ lệ rất nhỏ.

Trong các loại cây trồng thì lúa là loại đặc biệt tiêu hao nhiều nước trên lưu vực

sông Ba (gần 50%). Nếu xét về giá trị kinh tế thì giá trị của lúa là rất thấp, tuy

nhiên với ràng buộc diện tích tối thiểu nên ở các vùng đều vẫn đảm bảo có diện

tích trồng lúa. Vì vậy, lượng nước được phân bổ cho lúa vẫn rất lớn. Để có thể

quản lý nước một cách tiết kiệm và hiệu quả hơn, cần phải có giải pháp quy

hoạch giảm diện tích trồng lúa. Điều này có lẽ không chỉ đúng cho lưu vực

sông Ba mà còn đúng cho nhiều lưu vực sông khác trên cả nước.

4.3 Đánh giá ảnh hƣởng của các đầu vào kinh tế

Giá trị kinh tế nước từ sản xuất nông nghiệp luôn được coi là thấp hơn so với

các ngành sản xuất khác như công nghiệp, thủy điện, thủy sản. Một số chính

sách kinh tế như trợ giá cho nông nghiệp hoặc tăng thuế sử dụng nước cho công

nghiệp và thủy điện có thể được áp dụng, được thể hiện ở các đầu vào kinh tế

thay đổi bao gồm giá bán nông sản, chi phí sản xuất điện và năng suất cây

trồng. Trong đó, hai yếu tố đầu ít ảnh hưởng đến mức độ phân bổ lại nguồn

nước trên lưu vực. Ngược lại, khi năng suất cây trồng thay đổi sẽ tăng đáng kể

diện tích tưới các cây lương thực ở khu vực trung lưu.

4.4 Đánh giá ảnh hƣởng của một số yếu tố khác

Các yếu tố đầu vào được xem xét điều chỉnh bao gồm: tăng hiệu suất tưới từ

70% lên 80%, tăng nhu cầu cấp nước công nghiệp và dân sinh 100% và thay

đổi cơ cấu cây trồng. Trong đó, nhu cầu cấp nước công nghiệp và dân sinh dù

tăng vẫn chiếm tỉ trọng rất nhỏ, hầu như không ảnh hưởng đến tình hình phân

bổ nguồn nước. Hiệu suất tưới tăng làm tăng diện tích tưới cho các đối tượng

cây trồng. Phương án xem xét thay đổi cơ cấu cây trồng chưa mang lại hiệu quả

cao do các khu vực thiếu nước ở vùng trung lưu (Ayun Pa, Krông Pa, Krông

Hnăng) đều bị thiếu nước cho tất cả các loại cây trồng.

22

4.5 Nghiên cứu phƣơng án phân bổ nƣớc hợp lý khi xảy ra hạn hán

Khi xảy ra hạn hán, việc điều chỉnh nhiệm vụ các hồ chứa thủy điện bằng cách

giảm công suất tối thiểu trung bình tháng ở mức 30 đến 50% công suất bảo đảm

thì có thể đảm bảo được các yêu cầu khác (yêu cầu an ninh lương thực và yêu

cầu dòng chảy tối thiểu). Nếu giảm thêm công suất tối thiểu sẽ ảnh hưởng trực

tiếp đến sản lượng điện cũng như lợi nhuận thuần trên lưu vực.

4.6 Tổng hợp kết quả tính toán và đề xuất một số biện pháp quản lý lƣu vực sông Ba

Dựa vào kết quả tính toán ban đầu của mô hình thủy văn – kinh tế LVS Ba,

luận án đưa ra một số nhận định về tình hình phân bổ nước trên lưu vực sông và

đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng nước. Trong

đó, ưu tiên xây dựng các công trình thủy lợi để tăng cường phân bổ nước cho

các vùng Nam Bắc An Khê, Hạ lưu và Thượng Đồng Cam, giảm gieo trồng từ

hai vụ còn một vụ hoặc giảm diện tích cây lương thực ở các vùng Ayun Pa,

Krông Pa, và Krông Hăng. Các nhà quản lý có thể xem xét biện pháp tăng thuế

sử dụng tài nguyên cho các ngành công nghiệp và thủy điện, hoặc trợ giá giảm

chi phí đầu vào cho sản xuất lương thực. Những biện pháp này có rất ít tác

động đến hiệu quả phân bổ nước mà chủ yếu liên quan đến sự ổn định và công

bằng xã hội. Biện pháp giúp làm tăng giá trị sử dụng nước tưới ở các vùng

thượng và trung lưu một cách rõ ràng nhất chính là hỗ trợ kỹ thuật nhằm tăng

năng suất cây trồng.

4.7 Kết luận chƣơng 4

Với tổng cộng 48 kịch bản, luận án đã ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế

trong nhiều điều kiện khác nhau về tự nhiên, kinh tế, xã hội và môi trường. Mô

hình có tính linh hoạt cao, dễ điều chỉnh dữ liệu đầu vào và kết quả xuất ra theo

ý muốn của người sử dụng. Mô hình cho phép đánh giá nhanh chính sách hoặc

biện pháp quản lý phân bổ nước có lợi nhất cho lưu vực sông Ba trong những

điều kiện cụ thể.

23

KẾT LUẬN

Những đóng góp mới của luận án

1. Nghiên cứu ứng dụng mô hình tối ưu trong phân tích đánh giá, phân bổ

nguồn nước trong lưu vực sông và có bổ sung, điều chỉnh phù hợp cho LVS

Ba.

2. Lượng hóa được quan hệ tương quan giữa thủy văn và kinh tế cho lưu vực

sông Ba trong mối ràng buộc về tự nhiên, kết cấu hạ tầng, môi trường và xã

hội.

3. Đánh giá hiệu ích kinh tế của một số chính sách dự kiến trong quy hoạch và

quản lý tài nguyên nước, từ đó đề xuất các biện pháp tăng cường hiệu quả

trong khai thác sử dụng nước trên lưu vực sông Ba.

Hƣớng phát triển của luận án

Mô hình thủy văn - kinh tế lưu vực sông Ba là một công cụ có tính linh hoạt

cao, rất phù hợp cho bài toán phân bổ nước tối ưu lưu vực sông Ba. Mô hình

còn một số điểm hạn chế như việc rút gọn hàm mục tiêu, giản hóa một số quan

hệ vật lý, hoặc số liệu kinh tế đầu vào. Sự hạn chế này chủ yếu do khuôn khổ có

hạn của luận án. Để mô hình hoàn thiện hơn, nghiên cứu tiếp theo có thể phát

triển bổ sung các thành phần giá trị kinh tế trong hàm mục tiêu, chi tiết hóa dữ

liệu đầu vào kể cả về thủy văn và kinh tế.

24

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

4. Nguyễn Thị Thu Nga, Hà Văn Khối. “Nghiên cứu ảnh hưởng của sự biến

thiên dòng chảy đến tỉ lệ phân bổ nguồn nước lưu vực sông Ba”. Tạp chí

KHKT Thủy lợi và Môi trường – số 52 (3/2016).

5. Nguyễn Thị Thu Nga. “Ứng dụng mô hình HEC-RESSIM tính toán điều

tiết hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Ba”. Tuyển tập Hội nghị Khoa học

thường niên năm 2015 Trường ĐHTL.

6. Nguyễn Thị Thu Nga, Hoàng Thanh Tùng, Kiều Trung Hiếu. “Nghiên cứu

xây dựng mô hình thủy văn - kinh tế lưu vực sông Ba trên cơ sở ngôn ngữ

GAMS”. Tạp chí KHKT Thủy lợi và Môi trường – số 49 (6/2015).

7. Hoàng Thanh Tùng, Nguyễn Thị Minh Tâm, Nguyễn Thị Thu Nga.

“Nghiên cứu phân bổ nguồn nước trên lưu vực sông Ba”. Tạp chí KHKT

Thủy lợi và Môi trường – số 48 (3/2015).

8. Vũ Thanh Tú, Nguyễn Thị Thu Nga, Trần Ngọc Huân. “Xây dựng mô

hình RAM-V và ứng dụng thử nghiệm tính toán hiệu quả kinh tế việc phân

bổ nguồn nước lưu vực sông Sê San”. Tuyển tập Hội nghị Khoa học

Thường niên năm 2014 Trường ĐHTL.