Nghiên cứu thiết lập mô hình thủy văn - kinh tế phân bổ nước tối ưu lưu vực sông Ba (TT)

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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN THỊ THU NGA

NGHIÊN CỨU THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỦY VĂN - KINH TẾ

PHÂN BỔ NƯỚC TỐI ƯU LƯU 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 Trường 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

- 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 tượng 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 Phương 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:

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

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

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

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 nước 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

1.5 Những khoảng trống chưa được nghiên cứu trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước lưu 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 chương 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

CHƯƠNG 2 THIẾT LẬP BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ PHÂN

BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC LƯU VỰC SÔNG BA

2.1 Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nước lưu 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,

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 m3

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 nước lưu 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

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 lưu 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 nước lưu 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) như sau:

max𝑧∈(𝑧)𝐸𝐵 = 𝐸𝐵𝑖 𝑖 𝑄𝑖, 𝑢 (2-1)

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:

𝑀𝑎𝑥 𝐟 𝐱 = ( 𝑉𝐴a 𝑎+ 𝑉𝑀𝑚 𝑚+ 𝑉𝐼𝑖𝑛 𝑖𝑛+ 𝑉𝑃𝑝 𝑝) (2-3) 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:

𝑀𝑎𝑥 𝐟𝟏 𝐱 = ( 𝑉𝐴a 𝑎+ 𝑉𝑃𝑝 𝑝) (2-4)

𝑀𝑎𝑥 𝐟𝟐 𝐱 = ( 𝑉𝐴a 𝑎) (2-5)

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

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

Trong đó Qgh i,t là lưu lượng có trong sông tại nút i, thời điểm t Lưu ý là Qgh i,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

2.4.5.3 Phương pháp gradient rút gọn tổng quát (Generalized Reduced

Với 𝑥𝑁≤ 𝑥𝑁≤ 𝑥𝑁Phương 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

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 chương 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

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

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 sau:

min or max f(x) (1)

subject to g(x) = b (2)

lo < x < up (3)

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