Tên luận án:
ÁP DỤNG LÝ THUYẾT TỐI ƯU HÓA CHO BÀI TOÁN PHÂN BỔ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở LƯU VỰC SÔNG HỒNG -THÁI BÌNH
Ngành:
Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án giải quyết vấn đề khan hiếm nước toàn cầu và sự cần thiết phải tích hợp phân tích kinh tế xã hội vào quy hoạch, quản lý tài nguyên nước, phản ánh xu hướng được thể hiện trong các tuyên bố quốc tế và Luật Thủy lợi Việt Nam. Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng các mô hình tối ưu hóa phân bổ hiệu quả tài nguyên nước một cách hệ thống, có tính đến các cấu phần kinh tế. Cụ thể, luận án áp dụng khung đo lường giá trị và chi phí kinh tế để xây dựng hàm mục tiêu, phát triển các mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên cho một số hệ thống hồ chứa tại hai tiểu lưu vực sông Hồng – Thái Bình (Núi Cốc và Sơn La-Hòa Bình), sử dụng phần mềm Lingo để tìm lời giải tối ưu và kiểm tra tính ổn định nghiệm, đồng thời nghiên cứu các cấu trúc kinh tế của các hệ thống này.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu tập trung vào các hoạt động cung cấp dịch vụ tưới và phát điện, cùng một số sử dụng nước khác như nước sinh hoạt, công nghiệp, trong khoảng thời gian 21 năm cho Núi Cốc và 25 năm cho Sơn La-Hòa Bình. Các phương pháp tiếp cận bao gồm khung mô hình hóa mô phỏng và tối ưu, phân tích giá trị kinh tế, các phương pháp xác suất thống kê kinh tế lượng để ước lượng đại lượng kinh tế, và phương pháp kỹ thuật số để tìm nghiệm. Luận án cũng sử dụng kỹ thuật lấy mẫu ngẫu nhiên và điều tra phỏng vấn.
Về ý nghĩa khoa học, luận án phát triển công cụ toán học tối ưu hóa động ngẫu nhiên cho quy hoạch và quản lý nước tại lưu vực sông Hồng – Thái Bình, tích hợp các cấu phần kinh tế và phân tích cấu trúc “độc quyền tự nhiên”. Về ý nghĩa thực tiễn, công trình góp phần tăng cường cơ sở lý luận và năng lực tính toán thực hành cho ngành nước, phục vụ các công cụ phân tích tài nguyên môi trường và ứng dụng các công cụ tính toán hiện đại tại Việt Nam.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc thiết lập và giải bài toán phân bổ tối ưu tài nguyên nước cho hai tiểu lưu vực bằng phần mềm Lingo; xây dựng phương pháp xác định và ước lượng cầu động của nước tưới và phát điện làm số liệu đầu vào; và đưa ra phương pháp phân tích đặc tính cấu trúc độc quyền tự nhiên để hỗ trợ hoạch định chính sách quản lý dịch vụ nước. Luận án có độ dài 142 trang chính và 83 trang phụ lục, với 13 bảng và 35 hình vẽ, cùng danh mục tài liệu tham khảo gồm 57 tài liệu.
Mục lục chi tiết:
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
- 1.1. Đặc điểm chung của lưu vực
- 1.1.1 Các đặc trưng về khí hậu
- 1.1.2 Các đặc điểm kinh tế xã hội
- 1.1.3 Tình hình quản lý tài nguyên nước của Hệ thống Sông Hồng Thái Bình
- 1.2. Công tác quy hoạch và quản lý
- 1.2.1 Công tác ra quyết định ở cấp quy hoạch
- 1.2.2 Công tác quy hoạch ở mức quản lý
- 1.2.3 Quy hoạch ràng buộc cho tưới vụ Đông Xuân
- 1.1.4 Tình trạng khẩn cấp trong mùa lũ
- 1.3. Tình hình ứng dụng tối ưu hóa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trên thế giới
- 1.3.1 Mô hình hóa quản lý tài nguyên nước cấp lưu vực sông
- 1.3.2 Kinh tế học phân bổ tài nguyên nước
- 1.3.4 Mô hình kinh tế thủy văn tổng hợp và các phát triển gần đây
- 1.4. Ứng dụng nghiên cứu tối ưu hóa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước tại lưu vực sông Hồng
- 1.5. Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa và mục tiêu nghiên cứu của Luận án
- 1.5.1 Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa động trong phân bổ hiệu quả kinh tế trong QH&QLTNN tại Việt nam
- 1.5.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án
- CHƯƠNG 2 THIẾT LẬP BÀI TOÁN PHÂN BỔ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƯỚC
- 2.1. Mở đầu
- 2.1.1 Đặt vấn đề
- 2.1.2 Mô hình phân bổ tài nguyên
- 2.2 Hệ thống Mô hình hóa Phân bổ Tài nguyên nước tại Lưu vực sông (Aquarius)
- 2.2.1 Giới thiệu mô hình Aquarius
- 2.2.2 Hiệu chỉnh và Phát triển mô hình Aquarius
- 2.3 Bài toán tối ưu hóa với ràng buộc hỗn hợp
- 2.4 Phương pháp giải gần đúng và ứng dụng phần mềm Lingo
- 2.5. Kết luận
- CHƯƠNG 3 PHÂN BỐ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƯỚC CHO MỘT SỐ HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRONG LƯU VỰC SÔNG HỒNG
- 3.1 Đặt vấn đề
- 3.2 Một số cấu trúc giá trị sử dụng nước và cấu trúc chi phí
- 3.2.1 Cấu trúc giá trị sử dụng nước tưới
- 3.2.1.1 Cầu tĩnh đối với nước tưới
- 3.2.1.2 Cầu động đối với nước tưới
- 3.2.2 Cấu trúc giá trị sử dụng nước phát điện
- 3.2.3 Cấu trúc chi phí
- 3.3 Mô hình tối ưu hóa động cho Hệ thống Núi Cốc
- 3.3.1 Giới thiệu hệ thống Núi Cốc
- 3.3.2 Phân tích và ước lượng hàm cầu và hàm giá trị sử dụng nước
- 3.3.3 Tính toán chi phí
- 3.3.4 Mô hình tối ưu hóa động cho hồ chứa Núi Cốc
- 3.3.5 Tóm tắt các kết quả mô hình tối ưu hóa động tất định cho hồ chứa Núi Cốc
- 3.3.6 Tóm tắt kết quả của các mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên
- 3.4 Mô hình tối ưu hóa động cho Hệ thống Sơn La – Hòa Bình
- 3.4.1 Giới thiệu hệ thống hồ chứa Sơn La – Hòa Bình
- 3.4.2 Mô hình phân bổ nước Hệ thống Sơn La – Hòa Bình
- 3.4.3 Kết quả mô hình tối ưu hóa động cho hệ thống Sơn La – Hòa Bình
- Các kết quả chính
- Kết quả 1: Mô hình tối ưu hóa động tất định cho tình huống giá cố định
- 3.5 Kết luận
- CHƯƠNG 4 CẤU TRÚC ĐỘC QUYỀN TỰ NHIÊN TRONG PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở LƯU VỰC SÔNG HỒNG
- 4.1 Đặt vấn đề
- 4.1.1 Giới thiệu về độc quyền
- 4.1.2 Khái niệm Độc quyền tự nhiên
- 4.1.3 Xây dựng phương pháp xác định cấu trúc độc quyền tự nhiên từ các kết quả lời giải tối ưu của mô hình tối ưu hóa động cho phân bổ hiệu quả nước
- 4.2 Các kết quả chạy mô hình tối ưu hóa động cho hệ thống Núi Cốc
- Kết quả 1: Cấu trúc độc quyền tự nhiên khi biến dòng chảy đến là ngẫu nhiên và hàm cầu tưới tất định giảm dần (tưới đủ)
- Kết quả 2: Phân tích cấu trúc độc quyền tự nhiên khi biến dòng chảy đến là ngẫu nhiên và hàm cầu tưới tất định giảm dần (tưới theo cơ chế thị trường cạnh tranh)
- Kết quả 3: Phân tích cấu trúc độc quyền tự nhiên khi cầu tưới ngẫu nhiên giảm dần và dòng chảy đến ngẫu nhiên (tưới đủ)
- Kết quả 4: Phân tích cấu trúc độc quyền tự nhiên khi cầu tưới ngẫu nhiên giảm dần và dòng chảy đến ngẫu nhiên (không yêu cầu tưới đủ)
- 4.3 Tối ưu hóa động ngẫu nhiên phục vụ nghiên cứu về cấu trúc độc quyền tự nhiên của hệ thống hồ chứa Sơn La – Hòa Bình
- 4.3.1 Tối ưu hóa động với cầu tưới đủ tất định giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên (mô hình chi phí hàm mũ)
- 4.3.2 Tối ưu hóa động với cầu tưới trước Đổi mới và dòng chảy đến ngẫu nhiên
- 4.3.3 Tối ưu hóa động với cầu tưới tất định sau Đổi mới và dòng chảy đến ngẫu nhiên (mô hình với chi phí hàm mũ)
- 4.3.4 Tối ưu hóa động với cầu tưới giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên không có sự can thiệp của chính phủ
- 4.3.5 Tối ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên trong điều kiện tưới đủ (mô hình với chi phí bậc ba)
- 4.3.6 Tối ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên trong điều kiện cạnh tranh hoàn hảo (mô hình với chi phí bậc ba)
- 4.3.7 Cấu trúc độc quyền tự nhiên yếu với mô hình cầu tưới ngẫu nhiên ARIMA (mô hình với chi phí hàm mũ)
- 4.3.8 Tối ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm, dòng chảy đến ngẫu nhiên, và cầu điện tăng (mô hình với chi phí hàm mũ)
- 4.3.9 Cấu trúc độc quyền tự nhiên yếu tính theo tháng (mô hình với chi phí hàm mũ)
- 4.4 Kết luận chương