Tên luận án:
NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ PHÂN BỔ NƯỚC TỐI ƯU LƯU VỰC SÔNG BA
Ngành:
Thủy văn học
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung vào việc nghiên cứu và thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế để phân bổ nước tối ưu cho lưu vực sông Ba, một trong những lưu vực sông liên tỉnh lớn tại Việt Nam. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực trạng các công trình thủy lợi, thủy điện hiện có đã làm thay đổi tình trạng phân bổ nước, dẫn đến mâu thuẫn giữa các ngành sử dụng nước (nông nghiệp, thủy điện), giữa thượng lưu và hạ lưu, cũng như giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Mục đích chính của luận án là giải quyết bài toán phân bổ tài nguyên nước liên ngành theo định hướng có lợi nhất về kinh tế, đồng thời đảm bảo ổn định xã hội và bảo vệ môi trường.
Để đạt được mục tiêu này, luận án đã nghiên cứu phương pháp luận thiết lập bài toán phân bổ nước tối ưu, phát triển công cụ mô hình thủy văn - kinh tế bằng các phương pháp hiện đại như kế thừa, phân tích tổng hợp, thống kê xác suất và mô hình toán tối ưu phi tuyến. Mô hình này được ứng dụng để đánh giá mối tương quan giữa các yếu tố thủy văn và kinh tế, phân tích các chính sách quản lý tài nguyên nước dự kiến và từ đó đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả cho lưu vực sông Ba. Luận án đã lượng hóa được quan hệ tương quan giữa thủy văn và kinh tế trong các ràng buộc tự nhiên, kết cấu hạ tầng, môi trường và xã hội, đồng thời đánh giá hiệu ích kinh tế của một số chính sách quy hoạch và quản lý tài nguyên nước.
Cụ thể, luận án đã thiết lập bài toán phân bổ nước tối ưu với hàm mục tiêu, biến quyết định, biến trạng thái và các ràng buộc được trình bày chi tiết. Mô hình được xây dựng và giải trong hệ thống GAMS, sử dụng thuật toán Gradient rút gọn tổng quát (GRG). Các kịch bản tính toán được thiết lập để đánh giá tác động của biến động dòng chảy tự nhiên, các chính sách kinh tế trong quản lý nước và các biện pháp tiết kiệm nước, bao gồm cả trường hợp hạn hán. Kết quả tính toán từ 48 kịch bản cho thấy mô hình có tính linh hoạt cao, hỗ trợ các nhà hoạch định chính sách đưa ra quyết định tối ưu về phân bổ nước, ví dụ như ưu tiên xây dựng công trình thủy lợi ở một số vùng, điều chỉnh cơ cấu cây trồng, hoặc áp dụng các chính sách thuế, trợ giá để nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng nước.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục đích và nhiệm vụ của luận án
- 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Những đóng góp mới của luận án
- 6. Cấu trúc của luận án
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỦY VĂN KINH TẾ TRONG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
- 1.1 Giải thích một số thuật ngữ
- 1.2 Giới thiệu chung về mô hình thủy văn - kinh tế
- 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu mô hình thủy văn - kinh tế trên thế giới và ở Việt Nam
- 1.4 Tổng quan về Quản lý tổng hợp tài nguyên nước ở Việt Nam
- 1.5 Những khoảng trống chưa được nghiên cứu trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu vực sông Ba
- 1.6 Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2 THIẾT LẬP BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ PHÂN BỎ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG BA
- 2.1 Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước lưu vực sông Ba
- 2.2 Quá trình phát triển quy hoạch liên quan đến tài nguyên nước lưu vực sông Ba
- 2.3 Hệ thống các hồ chứa thủy lợi, thủy điện lớn trên lưu vực sông Ba
- 2.4 Thiết lập bài toán quy hoạch phân bổ tài nguyên nước lưu vực sông Ba
- 2.4.1 Mục tiêu
- 2.4.2 Hàm mục tiêu
- 2.4.2.1 Hàm mục tiêu đầy đủ
- 2.4.2.2 Hàm mục tiêu rút gọn
- 2.4.3 Biến quyết định và biến trạng thái
- 2.4.4 Các ràng buộc
- 2.4.4.1 Mô phỏng cân bằng nước hệ thống
- 2.4.4.2 Miền giới hạn của biến
- 2.4.5 Bài toán tối ưu phi tuyến và phương pháp giải
- 2.4.5.1 Bài toán tối ưu phi tuyến có ràng buộc tổng quát
- 2.4.5.2 Các phương pháp giải
- 2.4.5.3 Phương pháp gradient rút gọn tổng quát (Generalized Reduced Gradient - GRG)
- 2.4.6 Lựa chọn công cụ tính toán
- 2.5 Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ GIẢI BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ LƯU VỰC SÔNG BA TRONG HỆ THỐNG GAMS
- 3.1 Giới thiệu về hệ thống GAMS
- 3.2 Xây dựng cấu trúc mô hình thủy văn – kinh tế trong hệ thống GAMS
- 3.3 Thiết lập tổ hợp các kịch bản tính toán ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế
- 3.4 Các dữ liệu đầu vào của mô hình thủy văn - kinh tế
- 3.5 Kết luận chương 3
- CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CÁC KỊCH BẢN KHAI THÁC SỬ DỤNG NƯỚC ĐẾN LỢI ÍCH KINH TẾ XÃ HỘI TRÊN LƯU 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
- 4.1.2 Nghiệm của bài toán tối ưu
- 4.1.3 Lựa chọn hàm mục tiêu rút gọn
- 4.2 Đánh giá ảnh hưởng của biến thiên dòng chảy
- 4.3 Đánh giá ảnh hưởng của các đầu vào kinh tế
- 4.4 Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố khác
- 4.5 Nghiên cứu phương án phân bổ nước hợp lý khi xảy ra hạn hán
- 4.6 Tổng hợp kết quả tính toán và đề xuất một số biện pháp quản lý lưu vực sông Ba
- 4.7 Kết luận chương 4
- KẾT LUẬN
- Những đóng góp mới của luận án
- Hướng phát triển của luận án
- DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ