đề xuất phương hướng phát triển xây dựng các mô hình kinh tế tài nguyên nước phục vụ nghiên cứu kinh tế

Vì lĩnh vực mô hình hóa các bài toán kinh tế tài nguyên nước là vô cùng rộng lớn, cho nên đề tài sẽ chủ yếu đề cập tới một số vấn đề điển hình, đó là xây dựng mô hình cầu cho các sử dụng

1 T ính cấp thiết của đề tài

Ngành nước của chúng ta đã chuyển từ giai đoạn phát triển cơ sở hạ tầng nước chủ yếu phục vụ tưới cho nông nghiệp sang giai đoạn phân bổ nước cho nhiều sử dụng nước khác nhau của nền kinh tế đang bắt đầu thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa Tuy nhiên, nghiên cứu khoa học chưa bắt kịp với tình hình mới, vì vẫn còn nặng vào những đề tài nghiên cứu có tiếp cận thiên-về-kỹ thuật, cho nên khó đáp ứng được nhiệm vụ của giai đoạn mới là hiệu quả kinh tế và phát triển thể chế

ngành nước Nội dung đề tài này để cập tới phát triển công cụ mô hình để có thể đẩy mạnh nghiên cứu kinh tế tài nguyên nước một cách hệ thống nói chung và cụ thể trong khu vực Lưu vực Sông Hồng-Thái bình nói riêng

2 Mục đích của đề tài

Mục đích chính của đề tài là đề xuất phương hướng phát triển xây dựng các

mô hình kinh tế tài nguyên nước phục vụ nghiên cứu kinh tế, thể chế ngành nước nói chung và thực tế phát triển bài toán này ở khu vực Lưu vực Sông Hồng-Thái bình (RRB) Cụ thể, đề tài sẽ đề cập tới việc xây dựng hai loại mô hình chủ yếu, đó

là (i) mô hình kinh tế nước để hướng tới việc mô tả bài toán phân bổ tài nguyên nước ở RRB, và (ii) mô hình thể chế nước RRB để mô tả thực tế hoạt động quản lý tài nguyên nước ở lưu vực

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng chủ yếu là bài toán phân bổ nước và thể chế nước ở RRB, tuy nhiên, tiếp cận của đề tài có thể áp dụng cho các lưu vực khác ở Việt nam Vì lĩnh vực mô hình hóa các bài toán kinh tế tài nguyên nước là vô cùng rộng lớn, cho nên đề tài sẽ chủ yếu đề cập tới một số vấn đề điển hình, đó là xây dựng mô hình cầu cho các sử dụng nước như tưới, nước sinh hoạt đô thị và nông thôn, nước cho pháp điện ở RRB, và mô hình thể chế dựa vào các tác nhân để mô tả hoạt động quản lý của lưu vực Vì khuôn khổ luận văn có hạn, các lĩnh vực khác như tối ưu hóa tĩnh và động, kinh tế phòng lũ, kinh tế sinh thái tài nguyên nước… không được đưa vào phạm vi của nghiên cứu của đề tài

4 Tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiếp cận chính của đề tài được dựa trên phương pháp luận nghiên cứu Kinh tế Tài nguyên và Môi trường Đây là một lĩnh vực mới được phát triển trong những thập kỷ gần đây, để phát triển các tiếp cận kinh tế học vi mô sang những lĩnh vực có nhiều thất bại thị trường như ngoại ứng, hàng công cộng, thông tin phi-đối xứng, độc quyền, và những vấn đề phát triển bền vững

Vì tính đa dạng và phức tạp và bản chất liên-ngành của môn học, nhiều công

cụ cần được sử dụng và phát huy trong quá trình nghiên cứu, ví dụ như các mô hình toán học, các phương pháp khoa học thống kê, và các khoa học xã hội như kinh tế học, xã hội học, luật hoc, kinh tế học thể chế … Tuy nhiên, vì khuôn khổ có hạn, nội dung đề tài sẽ phải viện dẫn tới những tài liệu tham khảo cần thiết khác

5 Lời cám ơn

Tác giả xin chân thành cám ơn các thày cô giáo đã góp phần giảng dạy chương trình Cao học Kinh tế 16 trong khóa học 2008-2010 Tác giả đặc biệt tỏ lời cám ơn Giáo sư Tiến sỹ Nguyễn Quang Kim, là người đã gợi ý cho tác giả phát triển các nghiên cứu về tình hình thực tiễn của hoạt động ngành nước trong điều kiện hiện nay Lời gợi ý của Giáo sư Kim đã giúp cho tác giả tìm hiểu tài liệu, thông tin và kiến thức cần thiết để phát triển mô hình thể chế cho nghiên cứu thể chế ngành nước trong Chương 4 Tác giả cũng xin cám ơn các thày cô giáo khác, các bạn bè, và các

em học sinh đã cổ vũ, động viên tác giả trong quá trình học tập và làm luận văn này

CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Chương 1

IWMI - Viện Quản lý Nước Quốc tế

IFPRI - Viện Nghiên cứu Chính sách Lương thực Quốc tế

O&M - Chi phí vận hành và bảo dưỡng

WUA - Hiệp hội những người sử dụng nước

Chương 2

CGE - Mô hình cân bằng tổng quát khả tính

CRWR - Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Nước

CVM - Phương pháp kỹ thuật đánh giá giá trị tùy thuộc tình huống DSS - Hệ thống hỗ trợ làm quyết định

M&I - Thành thị và công nghiệp

TCM - Phương pháp chi phí du lịch

UNCED - Hội nghị Liên hợp quốc về Môi trường và Phát triển

Chương 3

AF - acre-foot (≈ 1234 mét khối)

ET - Lượng bốc-thoát hơi nước

GDP - Tổng thu nhập quốc nội

ML - Tối đa hợp lý

OLS - Bình phương tối thiểu thông thường

WTP - Ý muốn thanh toán

Chương 4

ADB - Ngân hàng phát triển Châu Á

CERWASS - Trung tâm Cung cấp Nước Sạch Nông thôn và Vệ sinh CSBO - Tổ chức Lưu vực-con Sông Cầu

DANIDA - Cơ quan Phát triển Quốc tế Đan mạch

DARD - Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thông (NN&PTNT) DoNRE - Sở Tài nguyên và Môi trường

DSBO - Tổ chức Lưu vực-con Sông Đáy

DWR - Cục Tài nguyên Nước

DWRM - Cục Quản lý Tài nguyên Nước

DWRHWM - Cục Quản lý Tài nguyên Nước và Các Công trình Thủy lợi GWP - Hội Nước Toàn cầu

IDA - Khung phân rã và phân tích thể chế

IDMC - Công ty quản lý tưới và tiêu

ISF - Phí dịch vụ tưới

IWARP - Viện Quy hoạch Tài nguyên Nước

IWARPM - Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên Nước

IWRM - Quản lý tổng hợp tài nguyên nước

JICA - Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật bản

LEP - Luật Bảo vệ Môi trường

LWR - Luật Tài nguyên Nước

MARD - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

MoNRE - Bộ Tài nguyên và Môi trường

NGO - Tổ chức phi chính phủ

NTP - Chương trình Mục tiêu Quốc gia

NWRC - Hội đồng Tài nguyên Nước Quốc gia

ODA - Viện trợ không hoàn lại

PPC - Ủy ban nhân dân tỉnh

RBM - Quản lý lưu vực sông

RBO - Tổ chức lưu vực sông

RRBO - Tổ chức Lưu vực Sông Hồng

RRD - Châu thổ sông Hồng

RWSS - Cung cấp Nước Sạch Nông thôn và Vệ sinh

SIWARP - Viện Quy hoạch Tài nguyên Nước phía Nam

S-RBO - RBO-con

TA - Hỗ trợ kỹ thuật

VEA - Tổng cục Quản lý Môi trường Việt nam

VIWRR - Viện Nghiên cứu Tài nguyên Nước Việt nam

VNWP - Hội Thủy lợi Việt nam

WB - Ngân hàng thế giới

3.2.4.5 Áp dụng thực hành phương pháp suy luận cầu sử dụng nước cho phát điện

ở quy mô hộ gia đình0T 86

267 triệu ha vào những năm gần đây, phần lớn nằm trong các quốc gia đang phát triển (Gleick, 2000) Hiện nay gần 75% toàn bộ đất đai nông nghiệp có tưới nằm ở các quốc gia đang phát triển Tưới đã làm tăng một khối lượng lớn đất đai canh tác cho sản xuất nông nghiệp Tưới cũng làm tăng gấp đôi khối lượng mùa màng, và đã làm giảm tính bất định của việc chỉ dựa vào nguồn cung cấp nước mưa

Bảng 1 cho thấy sự tăng trưởng diện tích đất có tưới của toàn bộ thế giới trong những thập kỷ gần đây Các vùng miền xác định như Châu Á đã được hưởng lợi nhiều từ tưới Các quốc gia với những vùng diện tích rộng lớn là Trung quốc, Ấn độ

và Hoa kỳ, chiếm tới một nửa khối lượng diện tích có tưới của toàn thế giới Các vùng lãnh thổ khác như Châu Phi có ít đất đai có tưới hơn Toàn cảnh cho thấy một

sự gia tăng lớn trong đất đai có tưới, tăng gần gấp đôi trong một khoảng thời gian

30 năm Hơn nữa, Bảng 1 cho thấy tỷ lệ phần trăm diện tích trồng trọt được tưới Tỷ

lệ phần trăm này thay đổi lớn giữa các vùng lãnh thổ Ví dụ, năm 1995 Châu Á đã

có 32,4% tổng số đất trồng có tưới, trong khi ở Châu Phi chỉ có 6,1% diện tích trồng trọt có tưới Cũng vậy, một số quốc gia, như Hoa kỳ và Trung quốc, có tỷ lệ đất trồng có tưới còn tương đối cố định trong khoảng thời gian giữa năm 1965 và 1995, trong khi ở Ấn độ tỷ lệ phần trăm này hầu như đã tăng lên gấp đôi

Ở Việt nam, tình hình cũng tương tự Hầu như các dự án phát triển tưới đã thực hiện khắp nơi để đáp ứng cho sản xuất nông nghiệp bảo đảm an ninh lương thực cho đất nước Từ một quốc gia luôn phải nhập khẩu lương thực, Việt nam đã trở thành một quốc gia xuất khẩu lương thực lớn trên thế giới, với sản lượng xuất khẩu tăng lên không ngừng từ 1, 2, 3 triệu tới 7 triệu tấn gạo trong năm 2010 này Điều đó cho thấy, chúng ta đã trải qua giai đoạn phát triển theo chiều rộng của ngành tưới, và chúng ta đang đứng trước bài toán mới của giai đoạn phân bổ nước

cho các vùng miền cũng như cách ngành khác nhau, nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng nước cho nền kinh tế

Tài nguyên nước không được phân phối đồng đều trên phạm vi toàn cầu và các vùng khô hạn sẽ tiếp tục có những mâu thuẫn về cung cấp nước Thêm nữa, tăng trưởng dân số trong các quốc gia đang phát triển được dự kiến sẽ làm tăng tổng cầu đối với lương thực ở thế kỷ tới Những người dân ở các quốc gia đang phát triển ngày nay tiêu thụ nhiều sản phẩm thịt hơn, và hậu quả là làm tăng cầu đối với các mùa vụ ngũ cốc cho chăn nuôi Các ước lượng của IFPRI cho thấy để đáp ứng cầu vào năm 2020, sản lượng ngũ cốc thế giới sẽ phải tăng lên 40% so với mức của năm

1995 Việc quản lý tốt hơn các hệ thống nước hiện có, cùng với sử dụng các công nghệ tưới hiệu quả hơn sẽ thực sự có ý nghĩa trong những thập kỷ sắp tới

1.2 Các khía cạnh đa-cấp của quản lý nước

Hiệu quả sử dụng nước bị tác động bởi các quyết định tại các cấp quản lý khác nhau Sơ đồ 1 minh họa một số lựa chọn được thực hiện tại mỗi cấp quản lý, và các cấp khác nhau này được liên hệ qua lại như thế nào?

1 2.1 Các lựa chọn quản lý nước cấp-vi mô

Cuối cùng, hiệu quả của các hệ thống tưới được xác định bởi các lựa chọn cấp mặt ruộng Các lựa chọn này là lựa chọn phân bổ đất cho các mùa vụ, lựa chọn phạm vi trong đó những mùa vụ này được tưới, lựa chọn sử dụng các đầu vào khác ngoài nước, và lựa chọn kiểu công nghệ tưới Những lựa chọn này là phụ thuộc lẫn

nhau, và mô hình hóa một cách đầy đủ những lựa chọn này dường như là rất phức tạp Do vậy, ở đây chúng ta chỉ thảo luận về phân bổ đất đai trong số các hoạt động đó; đầu tiên chúng ta đề cập tới lựa chọn giữa nông nghiệp chỉ dựa vào nước mưa

và nông nghiệp có tưới, và sau đó chuyển sang lựa chọn một hệ thống tưới cụ thể

1 2.1.1 Phân bổ đất cho tưới tại mức mặt ruộng

Có nhiều tài liệu nghiên cứu tham khảo về việc chấp nhận công nghệ hữu ích trong phân tích lựa chọn diện tích đất đai trồng trọt có tưới (Feder, Just và Zilberman, 1985) Những tài liệu này, phần lớn, giả thiết những người nông dân là những người không thích rủi ro và bị ràng buộc bởi khả năng tín dụng Dựa vào các bằng chứng truyền thống, đa số các công trình nghiên cứu hiện có giả thiết việc chấp nhận tưới làm giảm rủi ro và làm tăng năng suất nhưng cần có thêm đầu tư

Mô hình sau đây về lựa chọn của người nông dân về việc sử dụng nông nghiệp chỉ dựa vào nước mưa hay có tưới được xây dựng bởi Feder và các cộng sự của ông (1985) Việc đưa ràng buộc tín dụng vào mô hình là đặc biệt thích hợp cho những người nông dân trong các quốc gia đang phát triển

Việc cung cấp các động cơ khuyến khích đúng đắn cho những người nông dân

để chấp nhận tưới hiệu quả có thể có những tác động lớn lên sử dụng nước Việc chuyển đổi từ tưới luống hoặc tưới phun sang các hệ thống tưới nhỏ giọt làm giảm

sử dụng nước lên tới 35% (Schoengold, Sunding và Moreno, 2005) Việc sử dụng tưới nhỏ giọt toàn cầu đã tăng lên 28 lần so với mức của những năm giữa 1970, nhưng vẫn ít hơn 1% diện tích tưới toàn cầu, trong khi tưới phun được sử dụng trong 6% diện tích có tưới (Postel, 1996) Cải thiện trong hiệu quả sử dụng nước không bị hạn chế vào nông nghiệp, và những người sử dụng nước công nghiệp và nước sinh hoạt cũng có thể làm nhiều điều để cải thiện hiệu quả sử dụng nước của

họ Với những công nghệ sẵn có ngày hôm nay, những người nông dân có thể cắt giảm cầu sử dụng nước của họ tới 10 đến 50%, các ngành công nghiệp có thể cắt giảm tới 40-90%, và các thành phố có thể cắt giảm tới một phần ba mà không phải

hy sinh sản lượng kinh tế hoặc chất lượng sống (Postel, 1996)

1.2.1.2 Năng suất của nước

Một nhân tố quan trọng trong việc xác định phản ứng của người nông dân với thay đổi trong giá nước là dạng hàm số liên hệ sản lượng sản xuất với đầu vào nước Theo Caswell và Zilberman (1985) chúng ta xác định sản lượng trên một mẫu (Y)

như một hàm số của khối lượng nước hiệu quả (e), trong đó nước hiệu quả là lượng nước được cây trồng sử dụng Điều này tương đương với tích của tham số hiệu quả

sử dụng-nước và khối lượng nước được dùng Vấn đề này sẽ được đề cập chi tiết hơn trong Chương 2 và 3 của luận văn

1.2.1.3 C ác công nghệ tưới hiệu quả sử dụng-ít-vốn

Các công nghệ tưới hiệu quả không nhất thiết đòi hỏi chi phí vốn cao để chấp nhận Có những ví dụ từ các vùng khan hiếm-nước cho thấy sự khéo léo của những người nông dân trong khả năng chấp nhận cung cấp nước hạn chế Một ví dụ là việc làm phẳng đất ruộng Đánh luống đắp ụ (terracing) đất ruộng đã được sử dụng hàng ngàn đời nay như một cách thức gia tăng hiệu quả dùng nước Bề mặt đất phẳng phiu làm cho ít thất thoát nước, và làm tăng hiệu quả sử dụng nước của cây trồng Một phương pháp khác đã được sử dụng là đặt một cái chậu đất sét trên mặt đất gần

rễ của cây trồng Đất sét xốp cho phép nước nhỏ giọt một cách chậm chạp từ chậu,

và cung cấp lượng nước cố định cho cây Một ví dụ khác về công nghệ tưới chi phí-thấp là sử dụng các bể chứa nước cấp-làng xóm ở Ấn độ Một cách truyền thống, các làng xóm ở Ấn độ thu thập nước mưa vào các bể chứa và mỗi làng có một hệ thống quy địch nước được phân chia như thế nào giữa những người sử dụng,

và ai chịu trách nhiệm vận hành hệ thống (Whitaker, Kerr và Shenoi (1997) Cũng

có những hệ thống tưới nhỏ giọt chi phí-thấp được phát triển và sử dụng trong nhiều vùng ở Ấn độ Hệ thống này sử dụng các hố đơn giản chứa nước thải và một bộ lọc bằng vải Cho dù chỉ yêu cầu một lượng đầu tư vốn thấp hơn nhiều so với đa số các

hệ thống tưới nhỏ giọt, nó vẫn hiệu quả một cách đáng kể trong sử dụng nước (FAO, 1999) Sử dụng tưới nhỏ giọt bằng xô chậu, một phương pháp mà theo đó nước được được phân phối thông qua các ống nhỏ giọt từ cái xô treo ở trên, có thể làm giảm sử dụng nước tới 50%

1 2.2 Phân bổ nước vùng lãnh thổ

Ở mức vùng lãnh thổ, có nhiều khía cạnh quản lý nước cần phải được đề cập

để cải thiện hiệu quả toàn cục của một hệ thống nước Trong mục này, chúng ta trước hết hãy thảo luận vắn tắt những lựa chọn ban đầu về một hệ thống bao gồm cả

vị trí lẫn kích thước của dự án nước, cũng như tầm quan trọng của việc cung cấp tài chính cho dự án Sau đó chúng ta chuyển sang thảo luận về những lựa chọn quản lý quan trọng các hệ thống hiện có, như hệ thống chuyển tải, trao đổi và định giá nước

Nội dung chính của các bài toán quản lý nước ở mức vùng lãnh thổ, đặc biệt là cấp lưu vực sông, sẽ được đề cập chi tiết trong các Chương 2, 3, và 4 Cho nên các thảo luận về chúng trong chương này chỉ dừng lại ở những nhận xét tổng quan

1 2.2.1 Kinh tế học cơ bản của các dự án nước có kích thước lớn

Trong việc quyết định xây dựng một dự án nước mới, các lợi ích của dự án phải được so sánh với chi phí Các dự án nước lớn ở miền Tây Hoa kỳ là các dự án đầu tiên do chính phủ cấp vốn được yêu cầu phải phân tích lợi ích-chi phí trước khi

dự án được phê duyệt Các dự án nước được tài trợ bởi các cơ quan quốc tế như Ngân hàng Thế giới cũng yêu cầu những nghiên cứu như vậy phải được hoàn thành trước khi xét duyệt Ngoài quyết định về vị trí, lựa chọn về kích thước của đập và hệ thống, chuyển tải nước cũng phải được thực hiện Lý thuyết kinh tế cung cấp một sự hiểu biết chuyên sâu nào đó đối với lựa chọn kích thước tối ưu của đập Trong khi các con đập cung cấp nhiều lợi ích qua cung cấp nước tưới, thủy năng, và phòng chống lũ; chi phí đầy đủ của xây dựng thường được bỏ qua, cả trong quyết định xây dựng đập và trong việc lựa chọn kích thước dự án nước Các ngoại ứng gắn liền với xây dựng thường hoàn toàn bị bỏ qua, làm giảm chi phí cận biên nhận được của phát triển Cũng vậy, thường là chi phí phát triển được trợ cấp, hoặc bởi các cấp chính quyền hoặc bởi các cơ quan quốc tế Trong những trường hợp như vậy, chi phí có thể quan sát được của phát triển nước nằm bên dưới chi phí thực của tư nhân

Mô hình tĩnh đơn giản mô tả các lực dẫn tới đầu tư quá nhiều vào các dự án như các con đập Ký hiệu W là công suất của đập Lợi ích thị trường cận biên cho vùng lãnh thổ xung quanh khu vực xây dựng đập và việc tăng cung cấp nước được chỉ ra trên đường cong MB Chi phí của việc xây dựng đập có thể được tách thành hai loại chi phí _ chi phí vốn và xây dựng và chi phí ngoại ứng Chi phí cận biên trực tiếp của việc xây dựng đập được chỉ ra bởi đường cong MPC, và chi phí xã hội cận biên được chỉ ra bởi đường cong MSC Khác biệt giữa hai đường cong này là các ngoại ứng gắn liền với xây dựng đập Các ngoại ứng này bao gồm chi phí môi trường như phá hủy môi trường sống tự nhiên và làm giảm chất lượng đất trồng, và những chi phí khác như mất mát phúc lợi của di dân cư tái định cư Bây giờ giả thiết công trình xây dựng được trợ cấp Vì các khoản trợ cấp, chi phí đứng trước các nhà phát triển thường thấp hơn nhiều so với đường cong MC được trợ cấp

Kết quả quan trọng nhất của Đồ thị 1 là trong trường hợp khi mà chi phí được trợ cấp và các ngoại ứng được bỏ qua, công suất đập sẽ là quá lớn, và lợi ích cận biên của cung cấp nước sẽ là quá thấp Nếu chi phí xã hội đầy đủ của việc xây dựng đập được tính tới, công suất tối ưu của đập sẽ là *

W , và lợi ích cận biên sẽ là tại *

Một điều không kém phần quan trọng là phải xem xét mối quan hệ giữa dung tích chứa và các cấu phần khác của việc phân phối nước Lợi ích của phát triển nước là một hàm của ba hoạt động _ chuyển tải, quản lý và công suất chứa Tới một phạm vi nào đó, ba hoạt động này có thể được coi là các hàng hóa thay thế cho nhau Khi các trợ cấp dẫn tới chi phí công suất chứa tương đối thấp, sẽ có một đầu

tư quá lớn vào dung tích chứa và đầu tư quá thấp vào chuyển tải và quản lý các hệ thống tưới Trong khi rõ ràng là tưới và phát triển nước đã cung cấp các lợi ích khổng lồ, việc bỏ qua các chi phí thực đã dẫn tới xây dựng các con đập lớn, thường

ở những vị trí không thích hợp cho phát triển dự án nước do tính dễ tổn thương của các cảnh quan và các hệ sinh thái

1.2.2.2 Quản lý các hệ thống chuyển tải nước

Xây dựng các hệ thống chuyển tải nước là một phần tử quan trọng của hiệu quả toàn cục của hệ thống, vì quản lý các hệ thống chuyển tải tốt hơn sẽ làm giảm

nhu cầu đối với các dự án nước mới Nhiều hệ thống kênh đã được xây dựng tại một thời điểm khi mà chi phí của việc xây dựng một hệ thống phân phối hiệu quả lớn hơn các lợi ích thêm vào Tồn tại các phương pháp khác nhau để cải thiện phân phối nước Ví dụ, lát kênh là một phương pháp có thể hạn chế khối lượng nước thất thoát trong quá trình chuyển tải Một vấn đề khác là duy tu bảo dưỡng kém cỏi các hệ thống kênh hiện có _ theo thời gian sẽ làm xuống cấp và tăng khối lượng nước thất thoát Quản lý kém cỏi các hệ thống tưới làm cho thất thoát do chuyển tải lên tới 50% (Repetto, 1986)

Tính không hiệu quả cũng xuất phát từ thất thoát nước do bay hơi trong các kênh dẫn và hồ chứa Những vấn đề này có một tác động mất cân đối lên những người sử dụng cuối nguồn trong hệ thống nước, tạo ra những vấn đề bình đẳng giữa những người sử dụng nước khác nhau Việc duy tu bảo dưỡng hệ thống kênh tại một vị trí nào đó có các lợi ích cho những người sử dụng ở địa phương đó; tuy nhiên nó cũng làm lợi cho tất cả những người sử dụng cuối nguồn của hệ thống Vì điều này, việc duy tu bảo dưỡng kênh cung cấp một ngoại ứng tích cực, vì lợi ích xã hội của duy tu bảo dưỡng kênh lớn hơn so với lợi ích cá nhân cho mỗi người sử dụng nước Nếu các ngoại ứng tích cực này bị bỏ qua, sẽ có quá ít đầu tư cho duy tu bảo dưỡng kênh, làm cho hệ thống dẫn nước trở nên không hiệu quả Chakravorty, Hochman và Zilberman (1995) đã chỉ ra nếu thiếu hành động tập thể (là điều dẫn tới đầu tư và chuyển tải nước tối ưu), các hệ thống kênh sẽ kém hiệu quả, với việc sử dụng quá thừa nước ở thượng nguồn và thiếu nước ở cuối nguồn Việc tăng cường chuyển tải nước tối ưu sẽ mở rộng các con kênh và sản lượng và thực sự sẽ làm giảm tỷ lệ tô kinh tế của đất đai ở thượng nguồn, thậm chí mặc dù tô kinh tế toàn cục dường như tăng lên (Đào Văn Khiêm et al., 2009)

Như được thảo luận bởi Easster (1986), có một sự dịch chuyển từ phát triển các dự án nước mới về phía cải thiện quản lý các hệ thống hiện có Điều này dẫn tới việc phải dựa nhiều hơn vào các hiệp hội những người sử dụng nước (WUA) Một WUA là một nhóm các nông dân quản lý và phân phối nước một cách tập thể Một dịch chuyển về phía quản lý tài nguyên nước bởi những người sử dụng nước đang được thúc đẩy như các phương tiện cải thiện các hệ thống chuyển tải, thu hồi chi phí, và hiệu quả sử dụng nước

Ở nhiều nơi, WUA đã tồn tại đồng thời cùng với các hệ thống tưới được vận hành bởi cơ quan nhà nước trong nhiều năm Bằng chứng cho thấy năng suất cao hơn, các công trình chuyển tải tốt hơn, duy tu bảo dưỡng được cải thiện, hiệu quả lớn hơn, và cung cấp nước tin cậy hơn đang gắn liền với WUA

1 2.2.3 Kinh tế học chính trị của quản lý hệ thống nước

Một sự hiểu biết về chính trị đằng sau phát triển và quản lý tài nguyên nước là tối quan trọng cho cải thiện trong tương lai Công trình của Rausser và Zusman (1991) cho thấy khi những người có chủ quyền làm quyết định chính trị đặt ra các trọng số bất bình đẳng (mà Rausser và Zusman gọi là ‘quyền lực chính trị’) lên các nhóm lợi ích khác nhau, các phương pháp định giá và phân bổ nước tạo ra sẽ không hiệu quả về mặt kinh tế Rausser (2000) đã mở rộng mô hình này thành mô hình thương lượng đa phương dựa trên khung thương lượng Nash-Harsanyi Mô hình này minh họa những sự đánh-đổi giữa các nhóm lợi ích khác nhau, là những người quan tâm tới phân phối và phân bổ nước Vấn đề này được tác giả đề cập chi tiết hơn trong Chương 4 của luận văn này

1 2.2.4 Chuyển đổi từ quyền sử dụng nước tới thị trường nước

Hệ thống quyền sử dụng nước Trong đa số các vùng miền trên toàn thế giới, giá

được trả bởi những người sử dụng nước thấp hơn nhiều so với sản phẩm giá trị cận biên của nước trong vai trò của một đầu vào Các ước lượng hiện có về tỷ lệ giá nước với lợi ích của người nông dân nằm trong khoảng từ 26-33% ở Hàn quốc tới 5% ở Nepal (Repetto, 1986) Khi đã biết giá mà những người sử dụng trả thấp, cầu

sẽ vượt lên nhiều so với cung cấp nước nếu có thể Vì tài nguyên nước là khan hiếm, và giá được những người sử dụng trả nằm dưới giá trị đầu vào, nước phải được phân bổ bởi một cơ chế phi-thị trường Trong nhiều bộ phận của thế giới, nước được phân bổ bằng cách sử dụng hệ thống ‘xếp hàng’ (xem tổng quan của Easter, 1986; Chambers (1988) về vùng Tiểu bán đảo Ấn độ; và Lee (1990) về vùng Nam Mỹ) Các hệ thống xếp hàng sử dụng hoặc cơ sở lịch sử hoặc cơ sở không gian

để gán trật tự cho những người sử dụng của hệ thống nước Hai trong số những kiểu phổ thông nhất của các hệ thống xếp hàng là hệ thống cấp nước ưu tiên và hệ thống quyền sở hữu nước ven sông Hệ thống cấp nước ưu tiên được dựa trên nguyên tắc

‘ai đến trước, người đó có quyền sử dụng nước’ Trật tự ưu tiên được giành cho người đầu tiên cấp nước cho sử dụng sinh lợi Hệ thống quyền sử dụng ven sông

được dựa trên nguyên tắc trao cho các chủ sở hữu đất kề cận với nguồn nước quyền

sử dụng khối lượng nước đó

Chuyển đổi sang trao đổi và thị trường Cả hai hệ thống quyền ưu tiên cấp nước và

quyền sử dụng nước ven sông đều có những hạn chế cho trao đổi nước, dẫn tới tính không hiệu quả trong phân phối nước Không có kiểu hệ thống nào trong những hệ thống này là hiệu quả, vì nước không được sử dụng trong hoạt động nơi mà nó tạo

ra được giá trị cận biên cao nhất Hiệu quả kinh tế cho thấy nếu chi phí giao dịch là thấp, thị trường nước hoặc giấy phép trao đổi là cách thức tốt nhất để phân bổ cung cấp nước (Burness và Quirk, 1979; Coase, 1960) Những hệ thống này bảo đảm nước khan hiếm sẽ tới được người sử dụng nào tạo ra được giá trị cận biên cao nhất

từ nước Đồ thị 2 cho thấy hai người nông dân kiếm được lợi ích từ nước là MB1 và

2

MB một cách tương ứng; tuy nhiên, người nông dân 1 có quyền ưu tiên cao hơn với nước trong khi người nông dân 2 có quyền ưu tiên thấp hơn Tổng lượng nước sẵn có cho một mùa vụ là Z Một dịch chuyển tới hệ thống quyền sử dụng nước có thể trao đổi có thể làm tăng phúc lợi của tất cả các bên có liên quan, như được chỉ ra trên Đồ thị 2

Trong một hệ thống cấp nước ưu tiên, những người có quyền ưu tiên cao hơn

sẽ thỏa mãn đầy đủ cầu của họ trước khi những người giữ quyền ưu tiên thấp nhận

được nước Trong Đồ thị 2, lợi ích cận biên cho người nông dân 2 là P2 Nếu trao đổi trong quyền sử dụng nước được phép trong mô hình trên đây, sẽ có các khoản thu lớn hơn không cho xã hội từ trao đổi Người nông dân 1 sẽ bán nước cho người nông dân 2 cho tới khi lợi ích cận biên cho cả hai đều là P1, và gia tăng trong phúc lợi xã hội là diện tích của tam giác ABC

1.2.2.5 Định giá nước

Chi phí cung cấp nước tưới bao gồm chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M)

cố định và chi phí khả biến, là chi phí phụ thuộc vào khối lượng nước dùng Thêm nữa, còn có chi phí vốn xây dựng dự án nước Có nhiều hệ thống định giá nước được sử dụng cho thu hồi một phần hoặc toàn bộ các chi phí này Trong đa số các quốc gia, doanh thu nhận được thường nhỏ hơn nhiều so với các chi phí cung cấp nước tưới cho những người sử dụng, và thường thậm chí không cố gắng thu hồi chi phí vốn ban đầu Thu hồi chi phí vận hành và bảo dưỡng trải từ mức thấp 20-30% ở

Ấn độ và Pakistan tới mức cao gần 75% ở Madagascar (Dinar và Subramanian, 1997) Ở một số vùng ở Ấn độ, những giấy biên nhận cho thấy thậm chí không thu hồi nổi chi phí hành chính của việc thu phí (Saleth, 1996)

Các hệ thống định giá nước có thể được thiết kế để cung cấp động cơ khuyến khích cho những người sử dụng nước chấp nhận các công nghệ bảo tồn-nước, hoặc thay đổi khối lượng đất canh tác Phí tính theo dung tích cung cấp động cơ khuyến khích để giới hạn sử dụng nước, trong khi phí tính theo-hectares cung cấp động cơ khuyến khích canh tác đất nông nghiệp một cách thâm canh hơn Một số hệ thống định giá chung nhất là phí tính theo-ha, mức phí tăng hoặc giảm theo khối, và phí theo dung tích Những loại phí này có thể được cố định hoặc phụ thuộc vào diện tích và thời điểm trong năm

Đo lường dung tích không chính xác Một nguồn không hiệu quả trong định

giá nước xuất phát từ sự bất lực trong đo lường khối lượng nước mà một cá nhân dùng Trong nhiều vùng của cả thể giới đã phát triển và đang phát triển, chi phí của việc lắp đặt các thiết bị đo lường để đo lường sử dụng nước một cách chính xác theo từng cá nhân là quá cao không thể chấp nhận được Các hệ thống định giá khác nhau đã được phát triển như là phương tiện thay thế cho định giá theo dung tích Khắp nơi, các quốc gia đang phát triển thường sử dụng phí nước tính theo-ha

Trợ cấp chi phí dẫn nước Trong khi công nghệ tưới chính xác có thể làm giảm

sử dụng nước một cách khủng khiếp, việc chấp nhận chúng chỉ là tối thiểu Một nguyên nhân cho điều này là giá của nước tưới nói chung không phản ánh giá trị khan hiếm của nước Nước tưới được trợ cấp trong nhiều vùng lãnh thổ, và giá thường thậm chí không phản ánh chi phí của việc dẫn nước, mà chỉ phản ánh giá trị bóng của tài nguyên khan hiếm Việc loại bỏ trợ cấp cho phân phối nước sẽ thúc đẩy chấp nhận tưới chính xác, là điều sẽ làm giảm sử dụng nước, tăng năng suất, và làm giảm các ngoại ứng môi trường như ngập úng và mặn hóa

Định giá cải tiến và nạn ăn cắp nước Một lợi ích khác của các chính sách

định giá nước được thảo luận bởi Ray và Williams (1999), là những người giải thích

sự phổ biến của nạn ăn cắp nước tại các kênh chung nhau của Ấn độ Những người

sử dụng nước thượng nguồn có khả năng ăn cắp nước giành cho những người ở cuối nguồn, và các hình phạt, nếu có, thường là một kiểu hối lộ cho thanh tra

1 2.2.6 Quản lý nước ngầm

Nước ngầm như một tài nguyên tiếp cận-mở Khi quyền sở hữu đối với tài nguyên

thiên nhiên được xác định một cách kém cỏi, thường có một vấn đề có tên gọi là tiếp cận mở (Bài giảng Kinh tế Công, Đào Văn Khiêm, 2009) Trong những trường hợp khi mà tài nguyên bị hạn chế về mặt cung cấp, những người sử dụng tài nguyên

sẽ không tính tới các tác động của việc sử dụng của họ lên sự sẵn có tương lai và chi phí của tài nguyên lên những người sử dụng khác Một trong những trở ngại lớn nhất cho quản lý tối ưu các hệ thống nước ngầm là vấn đề tiếp cận mở Vì nước ngầm hiếm khi được điều chỉnh, bất kỳ ai đều có khả năng đào một cái giếng và khoan hút nước cho sử dụng cá nhân Tuy nhiên, vì nhiều người sử dụng cùng sử dụng chung một tầng nước ngầm, mỗi người sử dụng gây ra một ngoại ứng lên những người khác, vì một mức lớn hơn của khối lượng nước ngầm được khoan hút

sẽ làm giảm khả năng sẵn có cho những người sử dụng khác trong tương lai

1 2.2.7 Phân bổ nước giữa các ngành

Một lĩnh vực mà chúng ta đã bỏ qua không nhắc tới trước đây là tương tác giữa những người sử dụng nước nông nghiệp và các ngành khác, như sử dụng nước

đô thị và công nghiệp Nhiều lần không chỉ phân bổ sai trái nước giữa những người

sử dụng, mà còn giữa các ngành Với cung cấp nước hạn chế, việc cạnh tranh các lợi ích giữa các nhóm người sử dụng trở thành quan trọng Trong số ba ngành này,

nông nghiệp sử dụng phần lớn cung cấp nước, bất kể sự kiện nó thường thu được giá trị cận biên thấp nhất của nước Khi dân số tăng lên, các áp lực cung cấp đủ nước cho các mục đích sinh hoạt và công nghiệp cũng tăng lên, gây ra các xung đột giữa các ngành Điều này sẽ được đề cập hơn trong các chương sau (Chương 2, 3 và 4) của luận văn này Cũng vậy, những khác biệt trong các yêu cầu chất lượng nước tồn tại giữa các ngành Phần nhiều nước được sử dụng trong nông nghiệp sẽ yêu cầu phải được xử lý tiếp theo để có thể sử dụng trong các ngành khác

1 2.2.8 Sử dụng các nguồn nước phi-truyền thống

Vì các nguồn cung cấp nước truyền thống trở nên khan hiếm, việc sử dụng các nguồn phi-truyền thống ngày càng tăng lên Những nguồn này bao gồm tái sử dụng

và tái chế nước thải, và lọc muối nước biển

1 2.3 Các khía cạnh liên-thời gian của nước

1.2.3.1 Tiếp cận tối ưu hóa động

Mục trước đã trình bày một mô hình quy mô tối ưu của một dự án nước sử dụng khung tĩnh học Điều này là hữu ích, nhưng bỏ qua một số nghiên cứu động học quan trọng Một dự án nước được lập kế hoạch không chỉ cho một giai đoạn

đơn lẻ, mà cho nhiều năm Nghiên cứu động học bao gồm các tính toán lợi ích và

chi phí tương lai, lựa chọn tỷ lệ chiết khấu thích hợp, và tăng trưởng dân số Vì tỷ lệ tăng trưởng dân số cao trong nhiều quốc gia đang phát triển, có thể là tối ưu nếu lựa chọn một công suất nước lớn hơn so với cầu hiện tại

Dưới dạng đơn giản nhất, quyết định trong việc thiết kế một dự án nước có liên quan tới việc xây dựng công suất chuyển tải một khối lượng nước xác định, từ một nguồn tới đích (xem Chakraorty, Hochman và Zilberman, 1995) Ký hiệu W là biên trên của nước có thể được phân phối trong một giai đoạn và chi phí cố định của

dự án là f (W) Tại giai đoạn t, khối lượng nước được sử dụng là W t ≤W Nước cung cấp lợi ích là B(W t,εt), trong đó εt là một biến ngẫu nhiên

Chi phí hàng năm của nước là c(W t) (nó bao gồm cả chi phí trực tiếp và ngoại ứng) Giả sử một thiết kế dự án cho T năm và tỷ lệ chiết khấu là r, kích thước tối

ưu của dự án được xác định bởi tối đa lợi ích ròng dự iến được chiết khấu, tức là

{ ( , ) ( )} ( )max

tùy thuộc vào ràng buộc W t ≤W

Đối với khoảng thời gian làm kế hoạch vô hạn và phần tử ngẫu nhiên đồng nhất ε =t ε , sử dụng nước tại mỗi giai đoạn là W t =W và vấn đề thiết kế tối ưu được rút gọn thành

) ( ) ( ) , (

r

W C W

)()

(W MC W

Có nhiều tài liệu tham khảo về tỷ lệ chiết khấu thích hợp cho phát triển dự án,

và chúng ta sẽ không đề cập điểm này ở đây (xem Arrow, 1997) Tỷ lệ chiết khấu thấp đặt ra một trọng số lớn hơn lên chi phí và lợi ích tương lai (so với chi phí và lợi ích hiện tại) so với tỷ lệ chiết khấu Trong những trường hợp khi tỷ lệ chiết khấu được trợ cấp, như khi một cơ quan tài trợ dự kiến không có lãi suất, sử dụng Phương trình (2) sẽ dẫn tới việc đầu tư quá nhiều vào các dự án và công suất chuyển tải Thất bại trong việc tính toán tất cả các chi phí, kể cả các ngoại ứng, dẫn tới cùng một kết quả Sẽ không nhất thiết tối ưu để các dự án vận hành với toàn bộ công suất trong mỗi giai đoạn Giả sử rằng nhân tố ngẫu nhiên εt không có phân phối độc lập đồng nhất tại tất cả các giai đoạn và thay vào đó có cùng một trung bình nhưng phương sai của nó tăng lên theo thời gian Điều này có thể xảy ra nếu bất định về lợi ích lớn hơn cho các giai đoạn tiếp theo trong tương lai Để cho đơn giản, giả sử εt

là chuẩn và được phân phối với trung bình µ và phương sai 2

t

σ và lợi ích dự kiến

) , (W t a W t b W t

Lợi ích cận biên của công suất tăng thêm gia tăng cùng tác động ngẫu nhiên trong các trường hợp khi nó thể hiện cho nhiệt độ và các khoản thu được từ công suất lớn hơn là cao hơn với xác suất dương của biến đổi khí hậu ngày càng tăng lên Nếu phương sai tăng lên thực sự theo thời gian, sử dụng nước tối ưu sẽ nằm dưới công suất tại giai đoạn trước đó và sẽ đạt tới toàn bộ công suất tại thời điểm *

t Bởi vậy, đối với *

t

t≤ , W t <W và W t =W đối với *

t

t≥

Phần tử ngẫu nhiên εt có thể thể hiện hiện tượng tự nhiên ngẫu nhiên, nhưng trong một số trường hợp nó thể hiện cho bất định về các các tham số then chốt của

hệ thống tại thời điểm khi thiết kế con đập hoặc các dự án khác được thực hiện Giả

sử εt = ε +ηt trong đó ε là đại lượng ngẫu nhiên thực và ηt thể hiện tác động ngẫu nhiên vì thiếu hiểu biết Thời gian thêm vào cho phép học tập có thể làm giảm cả hai trung bình và phương sai của ηt

Phân tích chi phí-lợi ích truyền thống xem xét một dự án cần được xây dựng hay không Nó nói nếu giá trị hiện thời của dự án là dương, thì nó cần được xây dựng, và nếu nó là âm, dự án sẽ không được xây dựng Điều này bỏ qua khả năng thứ ba _ tùy chọn chờ đợi Nếu giá trị mà con người đặt lên lợi ích của hệ sinh thái này là bất định, thì việc chờ đợi xây dựng dự án có thể cho phép tìm hiểu thêm thông tin về những lợi ích này khi chúng ta có thêm hiểu biết về nó

Arrow và Fisher (1974) và Dixit và Pindyck (1994) phát triển các mô hình đề xuất trong những trường hợp này người làm quyết định có thể xem xét việc trì hoãn quyết định về thiết kế dự án tối ưu sao cho có thể học được nhiều thông tin hơn Họ không chỉ nhìn vào câu hỏi ‘xây dựng hay không xây dựng’, mà họ còn xem xét tầm quan trọng của việc khi nào xây dựng Trì hoãn xây dựng một dự án một hoặc hai giai đoạn có thể dẫn tới một mất mát lợi ích trong những giai đoạn này nhưng sẽ dẫn tới những khoản lợi tương lai khi có nhiều thông tin hơn được tính tới Công trình này cho thấy nếu các khoản lợi thu được từ việc có thêm thông tin là lớn hơn

so với các lợi ích bị từ bỏ nếu xây dựng bây giờ, sẽ là tốt hơn nếu trì hoãn xây dựng một dự án mới Lợi ích thu được từ khả năng không thực hiện quyết định ngay lập tức được coi như là ‘giá trị tùy chọn’ Nói riêng, trong những trường hợp khi có sự bất định về khả năng sinh lợi của nước do một công nghệ mới hoặc tính bất định về các tác động môi trường, giá trị tùy chọn của việc chờ đợi có thể là khá cao và do vậy có thể là khoản lợi ích thu được đáng kể từ việc trì hoãn Vì điều này, một giá trị hiện thời ròng dương của phân tích lợi ích-chi phí là cần thiết, nhưng không là điều kiện đủ cho xây dựng

Zhao và Zilberman (1999) mở rộng phân tích này để nghiên cứu các dự án khi việc phục hồi là tốn kém nhưng khả thi Điều này là thực tế hơn cho phát triển nguồn nước Các con đập được rời bỏ khỏi nhiều vị trí khắp nơi trên thế giới, và các

môi trường cư trú tự nhiên được phục hồi Họ thấy trong một số trường hợp, có thể

sẽ là tốt hơn nếu xây dựng một dự án mới thậm chí nếu có một cơ hội dẫn tới phục hồi tốn kém hơn trong tương lai Điều này có thể xảy ra nếu các lợi ích dự kiến của một dự án là lớn hơn so với chi phí phục hồi tương lai dự kiến

nó Việc xây dựng hệ thống tiêu có thể là rất tốn kém, và nước được tiêu phải được thu gom lại tại một vùng diện tích nơi mà nước mặn sẽ không có các tác động môi trường tiêu cực Có thể tốt nhất sẽ là kết hợp hệ thống tiêu bị hạn chế với sử dụng công nghệ tưới hiệu quả, giới hạn nhu cầu tiêu và tập trung nước ở vùng kho chứa (xem Chakravorty, Hochman và Zilberman, 1995)

Mô hình sau đây minh họa tác động của nghiên cứu tiêu lên đánh giá giá trị dự

án Giả sử lợi ích ròng một giai đoạn được cho bởi B(W t,S t) nơi mà S t là kho nước

được giữ lại dưới đất tại thời điểm t, trong khi f (W) là chi phí của việc xây dựng một dự án nước có công suất W Giả sử một phần nước ngấm sâu và tạo ra một kho nước tăng lên và cuối cùng làm hại sản xuất Kho ban đầu là S0, và phương trình chuyển động là S =αW t Năng suất của nước giảm khi S t, kho nước được giữ dưới đất, tăng lên Trong trường hợp này vấn đề thiết kế dự án nước

)()

,(max

hạn các khối lượng phân phối nước giảm theo thời gian khi chi phí người sử dụng (gắn với chi phí ngập lụt thêm vào) làm giảm lợi ích ròng của sử dụng nước Một công suất thấp hơn để tính lũy úng ngập và α cao hơn (phần nước phân phối cho úng ngập) sẽ làm giảm công suất da nước và các khối lượng phân phối nước Các chi tiết tiếp theo về động học quản lý tiêu được trình bày trong Tsur (1991)

Như được đề xuất bởi Van Schilfgaarde (1991), những người thiết kế dự án nước đã bỏ qua xem xét tiêu và, như một hậu quả, các lợi ích của các dự án nước đã được phát biểu quá cao, và công suất của chúng vượt quá mức tối ưu về mặt xã hội Nếu chi phí úng ngập là thấp tại giai đoạn đầu của một dự án nước, việc xây dựng kênh tiêu có thể được trì hoãn tới năm t D và, một khi các trang thiết bị tiêu được đưa vào, động học sử dụng nước có thể thay đổi Đặc biệt, cả t D và D, công suất tiêu, có thể là các biến chính sách Hãy để cho chi phí công suất tiêu là C D (D) Khi tiêu được đưa vào, phương trình chuyển động trở thành S =αW t −D t và bài toán tối

ưu là

)()

()

,(max

0 ,

1.3 Kết luận

Tưới đã là nguồn gốc của hơn 50% gia tăng trong sản lượng lương thực toàn cầu trong khoảng thời gian 1965 – 1985 (Gardner, 1996) và hơn 60% giá trị của mùa vụ lương thực Châu Á có được từ đất đai có tưới (Hinrichsen, 2000) Tưới ở Việt nam, cũng như trên thế giới, trong nửa cuối của thế kỷ 20 đã sử dụng triệt để thuận lợi của đa số các cơ hội lấy nước mặt và trong một số tình huống, khoan hút các tài nguyên nước không-tái tạo Các lợi ích môi trường của cung cấp đủ nước

sạch cho các hệ sinh thái hiện nay được hiểu một cách tốt hơn nhiều so với 50 năm trước đây Bất kể mối quan tâm ngày càng tăng thêm về các tác động bên-thứ-ba của các dự án nước, có một thách thức để gia tăng cung cấp lương thực bởi ít nhất 40% trong 50 năm tiếp theo, do gia tăng dân số và thay đổi ưa thích Năng suất tăng lên không nên được lấy từ phát triển mở rộng cung cấp nước mà bởi gia tăng năng suất của các nguồn hiện có Điều đó có thể đạt được thông qua cải cách các hệ thống thiết kế nước và quản lý nước Nói riêng, cải cách cần bao gồm việc dựa ngày càng nhiều vào phân tích chi phí-lợi ích cho các dự án nước, nhấn mạnh vào thiết kế

và quản lý thích hợp đối với các trang thiết bị chuyển tải, và sử dụng các cơ chế thiết lập giá nước để thể hiện chi phí cận biên của khoan hút, chi phí người sử dụng,

và các chi phí môi trường Việc hiệu chỉnh những vấn đề thể chế này là một bước cấp thiết để cải thiện chất lượng nước và làm găng cung cấp nước một cách hiệu quả, đặc biệt trong điều kiện nước ta

Sử dụng ngày càng tăng các hiệp hội người sử dụng nước (WUA) là một bước tích cực theo hướng cải thiện các hệ thống quản lý nước Kinh nghiệm trao đổi nước

đề xuất rằng điều này có thể cải thiện hiệu quả Những vấn đề chất lượng nước cần được đề cập nhiều hơn bởi những động cơ khuyến khích để hạn chế ô nhiễm Các công nghệ hiện nay cho phép duy trì năng suất với việc làm giảm một cách đáng kể

sử dụng nước, nhưng công nghệ có thể là tốn kém và nhiều công nghệ còn ở giai đoạn phôi thai Các công nghệ máy tính được cải thiện có thể đề xuất rằng thách thức của nghiên cứu là phát triển công nghệ quản lý sử dụng nước mà người nghèo

có khả năng sử dụng, cũng như các cơ chế cải thiện việc chấp nhận những công nghệ này Các chính sách có hiệu lực, định giá và quản lý nước là một trong những thách thức mà xã hội đang đối mặt khi chúng ta bước vào thiên niên kỷ mới Vì vậy, nghiên cứu kinh tế tài nguyên nước và công cụ nâng cao hiệu quả kinh tế là điều mà các nhà kinh tế tài nguyên nước Việt nam không có lý do gì mà không cần đẩy mạnh phát triển để đáp ứng thực tế quản lý tổng hợp tài nguyên nước cho nước nhà

Lưu vực sông từ lâu đã được thừa nhận như một đơn vị thích hợp cho phân

tích quản lý tài nguyên nước và cũng đã được xác định bởi Hội nghị Liên hợp quốc

về Môi trường và Phát triển (UNCED) như một đơn vị phân tích quản lý tổng hợp tài nguyên nước tại Chương trình nghị sự 21, chương 18 Các hoạt động được đề xuất trong chương 18 bao gồm “phát triển cơ sở số liệu tương tác, các mô hình dự báo, các mô hình quy hoạch kinh tế và các phương pháp cho quản lý và quy hoạch nước” và “tối ưu hóa phân bổ tài nguyên nước trong các ràng buộc vật lý và kinh tế

xã hội” (UNCED 1998)

Mục tiêu của chương này là đánh giá tiềm năng cho các mô hình kết hợp kinh tế-thủy văn để đề cập tới những vấn đề tối quan trọng cho cầu nước ngày càng gia tăng và cạnh tranh giữa-các-ngành đối với nước trong hoàn cảnh kinh nghiệm mô hình hóa quá khứ trong cả lĩnh vực kinh tế lẫn thủy văn Chương này trình bày một tóm tắt tình trạng hiện thời của mô hình hóa quản lý tổng hợp tài nguyên nước cấp-lưu vực cho phân tích quản lý và chính sách nước

2 2 Các khái niệm Lưu vực Sông cho Quản lý Tài nguyên Nước

2.2.1 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước

Quản lý tài nguyên nước bao gồm cả các can thiệp công trình lẫn các quy tắc

và chính sách phi công trình Trong tiếp cận công trình hoặc kỹ thuật truyền thống, quản lý tài nguyên nước được nhìn nhận là thiết kế các công trình vật lý thích hợp đối với các tiêu chuẩn an toàn, khả năng làm việc, độ bền và nền kinh tế Các công trình vật lý bao gồm các hoạt động vận hành và bảo dưỡng ngắn-hạn với các công trình xây dựng hiện tại và các các đầu tư dài-hạn vào các công trình mới Tuy nhiên,

từ giữa thế kỷ 20, tiếp cận phi công trình đã trở nên hấp dẫn cho các nhà quản lý và các nhà nghiên cứu tài nguyên nước Các nhà thủy văn, thủy lực đã nghiên cứu các quy tắc vận hành tối ưu các hệ thống thủy văn; các nhà kinh tế đã áp dụng các phương pháp tối ưu trong phân bổ nước; và các nhà xã hội đã kiểm tra hành vi cộng đồng và các quá trình liên quan tới việc hình thành và hỗ trợ các cơ quan làm quyết

định về quản lý nước Những chỉ báo thể chế này, các động cơ kinh tế/tài chính, và các quy tắc vận hành hệ thống thủy văn đã thay đổi mạnh tiếp cận kỹ thuật truyền thống Chương này tập trung vào khía cạnh phi công trình của quản lý nước

Bản chất liên ngành của những bài toán ngành nước yêu cầu những phương pháp mới để tổng hợp các khía cạnh kỹ thuật, kinh tế, môi trường, xã hội và pháp luật vào một khung lô gic Phát triển và quản lý tài nguyên nước cần tổng hợp các nghiên cứu môi trường, kinh tế, và xã hội dựa trên những nguyên tắc bền vững Chúng cần bao gồm các yêu cầu của tất cả những người sử dụng cũng như những gì

có liên quan tới việc ngăn chặn và giảm nhẹ các thiệt hại có liên quan tới nước, và tạo nên một phần tổng hợp của quá trình quy hoạch phát triển kinh tế-xã hội (Young, Dooge, và Rodda 1994) Hàm mục tiêu là một công cụ thực chất để phản ánh nhiều quy tắc, nguyên tắc, và ràng buộc trong quản lý tài nguyên nước trong khung mô hình hóa Trong nhiều trường hợp, nhiều mục tiêu (hiệu quả kinh tế, phúc lợi xã hội, bền vững môi trường, vân vân) phải được xử lý với một cách đồng thời

2.2.2 Các hệ thống lưu vực sông

Một hệ thống lưu vực sông được tạo thành bởi ba cấu phần: (1) các cấu phần nguồn nước như các con sông, các kênh dẫn, các hồ chứa, và các tầng ngậm nước; (2) các cấu phần cầu ngoài-dòng chảy (các ruộng có tưới, các nhà máy công nghiệp,

và các thành phố) và sử dụng trên-dòng chảy (thủy năng, giải trí, môi trường); và (3) các cấu phần trung gian như các nhà máy xử lý và các trang thiết bị tái sử dụng

và tái chế nước Hình 1 chỉ ra một sơ đồ hệ thống các cấu phần của một hệ thống lưu vực sông, bao gồm hệ thống cung cấp nước (nước ngầm và nước mặt), hệ thống dẫn nước (hệ thống kênh), và hệ thống người sử dụng nước (nông nghiệp, đô thị, và công nghiệp), và hệ thống thu gom nước tiêu (nước mặt và dưới bề mặt) Bầu khí quyển hình thành lên giới hạn trên của lưu vực sông và giao dịch khối lượng và năng lượng qua giới hạn này xác định ra các đặc tính thủy văn bên trong lưu vực Tuy nhiên, trạng thái của lưu vực (ví dụ dung tích hồ chứa và tầng ngậm nước, và chất lượng nước) và các quá trình vật lý bên trong lưu vực (ví dụ dòng chảy, bốc hơi, thấm và ngấm) cũng được đặc trưng hóa bởi các hành động của con người, kể

cả giữ nước, phân phối, tưới, tiêu và xả nước từ các vùng đô thị Do vậy, mô hình hóa quản lý tài nguyên nước của một hệ thống lưu vực sông cần bao gồm không chỉ các quá trình vật lý và tự nhiên, mà cả “phần cứng” nhân tạo (các dự án kỹ thuật) và

“phần mềm” (các chính sách quản lý) nữa Một mô hình quản lý hoàn chỉnh lý tưởng cũng cần một mô hình-con nào đó về hành vi con người phản ứng với các khởi xướng chính sách Điều này có thể đơn giản như độ co giãn giá của hệ số cầu hoặc cái gì đó phức tạp hơn Các quan hệ thực chất bên trong mỗi cấu phần và các mối quan hệ giữa những cấu phần này trong lưu vực sông có thể được nghiên cứu trong một khung mô hình hóa tổng hợp

Trong nội dung nghiên cứu này, chúng ta tập trung vào những vấn đề quản lý của các hệ thống lưu vực sông, và nói chung giả thiết cung cấp nước bắt đầu từ những con sông, các hồ chứa, và các tầng ngậm nước Các dòng chảy đến tới những thực thể này có thể được tính toán qua các mô hình dòng chảy thoát - mưa Tuy nhiên, điều này nằm ngoài mục đích của nghiên cứu này Các tác động của dao động thời tiết và thủy văn đối với cung cấp nước có thể được đưa vào các mô hình quản lý nước qua mô tả các kịch bản thời tiết và thủy văn

Hình 2 trình bày một khung cho mô hình hóa quản lý lưu vực sông, bao gồm các mối quan hệ và các thành phần quyết định tại các cấp khác nhau Nước có thể được sử dụng cho các mục đích trên-dòng chảy, bao gồm nhà máy thủy năng, giải trí, hòa tan chất thải, cũng như các mục đích ngoài-dòng chảy được phân phối cho

các sử dụng nước nông nghiệp và các sử dụng nước thành thị và công nghiệp (M&I) Mục tiêu của việc mô hình hóa là tối đa các lợi ích kinh tế-xã hội của khu vực lưu vực sông, là nơi không chỉ bao gồm các đóng góp tích cực từ các giá trị kinh tế và sử dụng nước M&I, lợi nhuận từ tưới, và các lợi ích từ các sử dụng nước trên-dòng chảy, mà còn tính tới thiệt hại môi trường do xả chất thải M&I, tiêu nước

tưới, và các tác động tiêu cực tiềm năng lên các sử dụng trên-dòng chảy Kiểm soát hàng đầu đối với hệ thống được giả thiết là các chỉ thị thể chế như quyền sử dụng nước, các động cơ khuyến khích kinh tế như giá nước, giá mùa vụ, thuế phạt cho xả thải nước và tiêu tưới, là những thứ ràng buộc hoặc thúc đẩy sự vận hành hệ thống thủy văn và các quyết định bên trong cả các hàm cầu M&I và nông nghiệp Các sử dụng nước là cạnh tranh giữa các sử dụng nước trong-dòng chảy, cung cấp nước M&I, và cung cấp nước tưới, trong các quy tắc thể chế đã được mô tả, các cấu trúc

tổ chức, và các động cơ kinh tế Hệ thống thủy văn tương tác với hệ thống sử dụng nước M&I, hệ thống tưới và tiêu, và hệ thống sử dụng nước trên-dòng chảy Vận hành hệ thống thủy văn được thúc đẩy bởi các hệ thống sử dụng nước và, đồng thời, những hệ thống sử dụng nước này bị ràng buộc bởi hệ thống thủy văn

Quản lý khối lượng và chất lượng nước ở một lưu vực được dựa trên vận hành các hệ thống hồ chứa, các tầng ngậm nước, và các hệ thống sử dụng chung nước

mặt và nước ngầm Khác biệt giữa công trình tại quy mô này và nghiên cứu các thực thể tách biệt nằm ở trong các đặc tính của quy mô lưu vực sông: phân phối dòng chảy và vận chuyển cấu thành được nghiên cứu cho toàn bộ lưu vực, kể cả các dòng chảy và các con sông, các kênh vận chuyển nước và các bộ phận thu gom tiêu, các bể chứa và các tầng ngậm nước, và các chỗ sử dụng nước (ví dụ, các cánh đồng tưới, và các vùng M&I) Các liên kết giữa các nguồn và các vị trí sử dụng nước và giữa các vị trí sử dụng nước thượng nguồn và hạ du là các nghiên cứu quan trọng, được thực hiện bằng cách đưa vào xem xét các dòng hồi quy trong mô hình Điều chỉnh các nguồn dòng chảy được phân phối theo không gian, các chất gây ô nhiễm,

và các cầu sử dụng nước phải được nghiên cứu và các mô hình toán được xây dựng dựa trên mạng lưu vực sông tổng hợp

2 3 Kinh tế học về Phân bổ Nước

2.3.1 Giới thiệu

Chỉ bằng cách nghiên cứu tất cả các cấu phần tương tác hưởng lợi từ và gây hại cho nguồn tài nguyên, mới có thể thiết lập được sử dụng tối ưu từ quan điểm xã hội Bởi vậy, cùng với sự khan hiếm ngày càng gia tăng của nước và sự cạnh tranh gia tăng đối với nước qua các ngành, các vấn đề kinh tế trong phân bổ nước đang ngày càng gia tăng tầm quan trọng trong quản lý lưu vực sông Rosegrant và Meinzen-Dick (1996) chỉ ra những khái niệm và những vấn đề kinh tế sau cần phải được kiểm tra qua mô hình hóa lưu vực sông kinh tế - thủy văn một cách tổng hợp:

2.3.2 Chi phí giao dịch

Các chi phí đầu tư và giao dịch (thông tin, đo lường, chuyển tải, hợp đồng, xét

xử, và cưỡng chế) nào được gắn liền với các cơ chế phân bổ khác nhau? Các thể chế nào (công cộng hay tư nhân) là cần thiết để thiết lập và duy trì các dịch vụ này? Các

cơ chế thể chế nào là có hiệu lực nhất trong việc giảm thiểu các chi phí kèm theo?

2.3.3 Các tác động năng suất nông nghiệp

Các tác động của các cơ chế phân bổ nước thay thế lẫn nhau lên sử dụng nước của người nông dân, lựa chọn đầu vào, đầu tư, năng suất của nước, sản lượng nông nghiệp, và thu nhập trong các môi trường nông-kinh tế và khan hiếm là gì? Các dạng thể chế làm việc như thế nào và tính hiệu quả thể chế dàn xếp những tác động này như thế nào?

2.3.4 Phân bổ nước liên-lưu vực

Các cơ chế phân chia nước giữa nông nghiệp và phi nông nghiệp thay thế lẫn nhau hoạt động như thế nào? Liệu phân bổ nước giữa-các-ngành có hiệu quả về mặt kinh tế trong các cơ chế phân bổ nước hay không? Các cơ chế khác nhau có tạo điều kiện thuận lợi cho các ngành đặc biệt nào không? Các hàm ý của cạnh tranh gia tăng giữa nông nghiệp và phi nông nghiệp cho khả năng sẵn có và năng suất của nước trong nông nghiệp là gì? Các cơ chế phân bổ có phản ứng với những áp lực này như thế nào?

2.3.5 Các tác động môi trường

Mối quan hệ giữa các cơ chế phân bổ thay thế cho nhau và các ngoại ứng môi trường được gây ra bởi tưới, như úng lụt, mặn hóa, khai thác nước ngầm, và tái nạp nước ngầm là gì? Liệu việc gán quyền sở hữu có thể trao đổi có dẫn tới việc nội hóa các ngoại ứng và việc giảm sút trong chi phí ngoại ứng hay không? Tác động của xuống cấp lưu vực trên lên năng suất và xuống cấp tài nguyên trong nông nghiệp hạ

du là gì? Trong hai lựa chọn để xử lý với tác động kinh tế của kiểu xuống cấp này tại nguồn hoặc bên trong các vùng diện tích hạ du, lựa chọn nào là có hiệu lực hơn? Chi phí hiệu chỉnh có thể được phân bổ công bằng như thế nào và các thanh toán được chuyển nhượng có hiệu lực như thế nào?

2.3.6 Quyền sở hữu trong ngành nước

Các quyền sở hữu de jure và de facto đối với nước cho các phân loại người sử

dụng khác nhau trong các cơ chế phân bổ thay thế nhau là gì? Quyền sở hữu nước

có thể đạt được như thế nào: sử dụng ưu tiên, phân bổ theo quản lý hành chính, mua-bán, hoặc đầu tư vào cơ sở hạ tầng? Các đặc tính của các quyền theo nghĩa thâm niên, sử dụng tiêu thu đối chọi với quyền khối lượng cố định? Các quyền sở hữu nước được liên kế (hoặc tách liên kết) như thế nào với quyền sở hữu đất đai trong các cơ chế phân bổ thay thế lẫn nhau? Các quyền về nước có khả năng trao đổi bên trong và giữa các ngành sử dụng-nước hay không? Hàm ý bình đẳng và hiệu quả của các kiểu quyền về nước thay thế lẫn nhau kết hợp với các cơ chế phân

bổ khác là gì?

2 4 Đánh giá giá trị Nước cho Sử dụng Nông nghiệp

2.4.1 Các hàm sản xuất mùa vụ sử dụng nước

Bộ phận căn bản của xây dựng mô hình cho ước lượng cầu đối với và giá trị của nước trong ngành nông nghiệp là một hàm sản xuất liên hệ sản lượng mùa vụ

với sử dụng nước và các đầu vào khác Một mô hình hàm sản xuất nước-mùa vụ lý tưởng cần đủ linh hoạt để đề cập tới những vấn đề tại các cấp mùa vụ, trang trại, và lưu vực Hàm sản xuất cần cho phép đánh giá những vấn đề liên quan tới chính sách, và các kết quả cần phải có khả năng chuyển nhượng giữa các vị trí Thêm nữa,

mô hình cần phải đơn giản để vận hành, yêu cầu một tập số liệu nhỏ; dễ điều chỉnh cho các điều kiện làm ruộng khác nhau; và đủ hoàn chỉnh để cho phép ước lượng các tác động ngoại ứng Thêm nữa, tương tác giữa khối lượng và chất lượng nước

và đầu vào nước/đầu ra sản lượng cần được xác định rõ ràng (Dinar và Letey 1996) Các tiếp cận mô hình hóa hiện đang tồn tại tới các mối quan hệ mùa vụ-nước (ví dụ, các điều tra của Hanks 1983; và Vaux và Pruitt 1983) đề cập tới các khía cạnh kinh tế, kỹ thuật, và sinh học của quá trình sản xuất Những điều tra này kết luận các mối quan hệ mùa vụ-nước là rất phức tạp và không phải tất cả các vấn đề quản lý đã được đề cập một cách đầy đủ trong một mô hình hoàn chỉnh Trong phần sau, những lợi thế và bất lợi của các hàm sản xuất thay thế nhau được tóm lược

Các kiểu hàm sản xuất Bốn tiếp cận hàm sản xuất có thể được nhận biết: các mô

hình bốc hơi qua lá và đổ mồ hôi của cây, các mô hình mô phỏng, các mô hình ước lượng, và các mô hình lai ghép kết hợp các khía cạnh của ba kiểu trên Nghiên cứu tổng quan dưới đây về các hàm sản xuất liên hệ tới sử dụng nước rút ra phần lớn từ Dinar và Letey 1996, các Chương 2 và 3, cho ba kiểu mô hình đầu tiên

Các mô hình bốc hơi qua lá và đổ mồ hôi Các mô hình bốc hơi qua lá là các mô

hình vật lý dự báo năng suất mùa vụ trong các điều kiện biến thiên của các độ mặn, các điều kiện độ ẩm đất, và các chiến lược tưới Họ giả thiết một mối quan hệ bốc hơi qua lá-năng suất tuyến tính và thường phụ-thuộc-vào-vị trí và rất-cần-nhiều-số liệu (xem cả Hanks và Hill 1980)

Một mối quan hệ năng suất-bốc hơi qua lá theo mùa cơ bản được thể hiện bởi: trong đó

Tham số E có thể được ước lượng bởi

trong đó

Các mô hình đổ mồ hôi sử dụng một tiếp cận tương tự nhưng thước đo của sự

đổ mồ hôi là khó khăn hơn vì khó có thể tách biệt nó khỏi bốc hơi Mặc dù các mô hình bốc hơi qua lá và đổ mồ hôi nắm bắt các khía cạnh quan trọng của các mối quan hệ mùa vụ-nước, chúng đã hạn chế khả năng nắm bắt các tác động của các đầu vào phi-nước, và bị hạn chế trong sử dụng cho phân tích chính sách

Các mô hình mô phỏng Bên trong phân loại các mô hình mô phỏng, Dinar và Letey

(1996) phân biệt giữa các mô hình mô phỏng hệ thống, là những mô hình mô phỏng chi tiết quá trình sản xuất của một mùa vụ và các mô hình đặc biệt tập trung vào

một đầu vào sản xuất hoặc các hệ con gắn liền với một đầu vào sản xuất cụ thể Dinar và Letey (1996) chỉ ra một mô hình, trong đó lượng nước sử dụng hàng năm, độ mặn của nước tưới, các hệ số được xuất bản liên quan tới độ nhạy của mùa

vụ với muối, mối quan hệ giữa năng suất và bốc hơi qua lá, và bốc hơi qua lá tối đa cho vùng diện tích là các tham số đầu vào Các đầu ra bao gồm năng suất mùa vụ, khối lượng nước tiêu, và độ mặn của nước tiêu Họ giả thiết là tất cả các đầu vào liên quan tới phi-nước được áp dụng tại mức tối ưu Nước là nhân tố giới hạn duy nhất trong quá trình sản xuất

Hàm sản xuất ước lượng Các hàm sản xuất ước lượng là linh hoạt hơn so với các

kiểu mô hình khác Tuy nhiên, định dạng và các thủ tục ước lượng phải tuân thủ với các mối quan hệ nước-cây trồng: (1) năng suất cây trồng tăng khi khối lượng nước tăng vượt ra ngoài một giá trị tối thiểu nào đó; (2) năng suất dường như giảm đi trong vùng sử dụng quá nhiều nước; (3) năng suất giảm khi mức khởi đầu của độ mặn trong vùng rễ hoặc nồng độ muối trong nước tưới được sử dụng vượt quá một giá trị tối thiểu nào đó và (4) mức cuối cùng của độ mặn đất vùng rễ giảm khi gia tăng khối lượng nước tưới _ ngoại trừ các gia tăng có thể, nơi mà các khối lượng nước không đủ đã được sử dụng (Dinar và Letey 1996)

Để đáp ứng những yêu cầu này, các hàm đa thức đã được áp dụng trong nhiều hàm sản xuất Dinar và Letey (1996) trình bày dạng đa thức toàn phương sau đây trong trường hợp ba đầu vào sản xuất:

trong đó

Y = năng suất

YRmaxR = năng suất tiềm năng tối đa

W = sử dụng nước cho bốc hơi qua lá tiềm năng

s = độ mặn của nước tưới

u = tính đồng nhất tưới, và

aRi R= các hệ số ước lượng (i = 1,…,9)

Dạng toàn phương hàm ý một gia tăng trong mức của một trong số những biến quyết định sẽ dẫn tới một thay đổi cố định trong mức của biến phụ thuộc cho tới một điểm Bất kỳ gia tăng tiếp theo nào nữa sẽ tạo ra một phản ứng trái chiều (vùng năng-suất-cận biên-giảm-dương trên mặt sản xuất), kéo theo một vùng năng suất cận biên âm Moore, Gollehon, và Negri (1993) sử dụng số liệu kiểu-điều-tra-dân-

số ở mức mặt ruộng từ miền Tây Hoa kỳ để ước lượng các hàm sản xuất nước-mùa

vụ cho 13 mùa vụ dưới dạng Cobb-Douglas và dạng toàn phương Các hàm phản ứng Van Liebig cho dinh dưỡng và nước đã được ước lượng bằng cách sử dụng số liệu thực nghiệm Chúng dường như hiệu quả hơn các dạng hàm đa thức (Paris và Knapp 1989) Tuy nhiên, chúng hiếm khi được áp dụng vì chúng đòi hỏi số liệu cấp-mặt-ruộng chi tiết Berck và Helfand (1990) phát hiện ra là năng suất mùa vụ tốt hơn nên được xấp xỉ bởi hàm lõm trơn

Các hàm sản xuất lai ghép Các mô hình lai ghép, là những hàm rút ra được sức

mạnh của mỗi tiếp cận hàm sản xuất, có thể đưa ra những lợi thế đáng kể cho ba kiểu thể chế được lấy một cách cá lẻ Như được lưu ý ở trên, mỗi một trong ba phương pháp luận cơ bản cho các hàm sản xuất có một số nhược điểm Nói riêng giới hạn có thể là những yêu cầu số liệu cho bất kỳ một tiếp cận đã cho nào Dường như là, đối với một số mối quan hệ hiện thân trong mô hình, số liệu thực nghiệm và phi thực nghiệm sẵn có, đặc biệt trong các mối quan hệ qua lại của sử dụng nước, xuống cấp tài nguyên, và sản lượng, có thể là không đủ Một vài lý do có thể giải

thích cho điều này Các số liệu phi thực nghiệm (số liệu chéo và số liệu chuỗi thời gian) được thu thập bởi các cơ quan chính phủ hoặc các điều tra hướng đích có thể hiếm khi đo lường hoặc kiểm soát đầy đủ nước và các biến môi trường quan trọng (giống như độ sâu của mực nước ngầm và chất lượng đất trồng và nước) Tổng quát hóa của kiểu số liệu này cũng có thể khó thực hiện, tốn kém, và thường là không thực tế, nếu không nói là không thể đạt được

2.4.2 Tối ưu hóa sử dụng nước _ Các mô hình quy hoạch toán học

Các hàm sản xuất mô tả mối quan hệ giữa sử dụng nước và đầu ra mùa vụ Nhưng ước lượng cầu đối với nước và giá trị nhận được của khối lượng nước đó trong sản xuất cũng yêu cầu một quy tắc quyết định để xác định lựa chọn chung của những người nông dân về mẫu hình mùa vụ, mức sử dụng nước, và các công nghệ tưới, dựa trên các điều kiện chi phí đầu vào và giá đầu ra Do vậy, để được sử dụng bên trong một mô hình lưu vực sông nhằm đánh giá các quyết định phân bổ nước của nông dân, các hàm sản xuất cho các mùa vụ bên trong lưu vực nói chung được thể hiện bên trong một khung tối ưu hóa Tối ưu trong hoàn cảnh của mô hình hóa lưu vực sông đã được thảo luận tương đối chi tiết ở trên; ở đây chúng ta thảo luận

sử dụng tối ưu hóa cho việc làm quyết định của nông dân Tối ưu hóa các giao hoàn cấp-mặt-ruộng cho tưới thường được thực hiện bằng cách áp dụng các kỹ thuật quy hoạch toán học Một khung quy hoạch toán học liên quan tới tối ưu một hàm mục tiêu tùy thuộc vào công nghệ sản xuất nằm bên dưới và các ràng buộc vào nước và các tài nguyên khác Ví dụ, hàm mục tiêu có thể là tối đa các giao hoàn ròng khi lựa chọn mùa vụ, nhập lượng, sử dụng nước tưới, đầu tư vào công nghệ tưới và quản lý tưới, và chuyển nhượng nước tưới cho khu vực phi nông nghiệp

Công nghệ sản xuất nằm bên dưới cho một khung tối ưu như vậy có thể được chỉ ra bởi các tiếp cận hàm sản xuất được mô tả ở trên, với các hàm sản xuất được chỉ ra cho mỗi mùa vụ bên trong tập hợp các mùa vụ khả thi, theo vị trí trong lưu vực sông Phổ biến hơn cả trong các tài liệu nghiên cứu tham khảo, công nghệ được thể hiện bởi các hệ số đầu vào-đầu ra tỷ lệ cố định kiểu-Leontief kết hợp với các ràng buộc tuyến tính Tiếp cận quy hoạch tuyến tính có lợi thế là nó có thể được ứng dụng với số liệu tối thiểu cho những bài toán trong đó giả thiết đầu vào tỷ lệ cố định và các ràng buộc tuyến tính là các xấp xỉ hợp lý của thực tế Bowen và Young (1985) cung cấp một ví dụ tốt của mô hình quy hoạch tuyến tính, rút ra các giá trị

ước lượng của các lợi ích ròng tài chính và kinh tế cho cung cấp nước tưới cho một vùng nghiên cứu tình huống ở vùng bắc châu thổ sông Nile Các tác giả hình thành các mô hình quy hoạch tuyến tính của các trang trại đại diện trong vùng nghiên cứu tình huống và báo cáo các hàm tổng lợi ích, lợi ích trung bình và lợi ích cận biên Các mô hình quy hoạch phi tuyến mở rộng tiếp cận quy hoạch tuyến tính để cho phép các công nghệ sản xuất và ràng buộc phi tuyến Các ví dụ khác về các mô hình quy hoạch tuyến tính bao gồm ví dụ của Buller et al (1991), là người sử dụng một

mô hình quy hoạch tuyến tính để ước lượng tổ hợp mùa vụ có tưới sinh lợi nhất; và Balasubramamiam, Somasundarum, và Pundarikanthan (1996), là những người phân tích một hệ thống tưới ở Ấn độ Lee và Howitt (1996) phát triển mô hình quy hoạch toán học phi tuyến làm tối ưu chất lượng nước sông, phân bổ tài nguyên, mức sản xuất, và tổng chi tiêu cho kiểm soát nước, và áp dụng nó cho lưu vực sông Colorado Như Young (1996) nhận xét, đa số các ứng dụng của quy hoạch toán học cho phân tích sử dụng nước trong nông nghiệp là cân bằng cục bộ, tất định, và tĩnh Tuy nhiên, các mở rộng của các tiếp cận cân bằng cục bộ, tất định, và tĩnh bây giờ ngày càng được sử dụng Bryant, Mjelde, và Lacewell (1993) phát triển một mô hình quy hoạch động để phân bổ tối ưu một số hệ thống tưới xác định-trước giữa hai mùa vụ cạnh tranh nhau Mô hình cũng giải thích cho các mẫu hình thời tiến ngẫu nhiên và việc từ bỏ tạm thời hoặc vĩnh viễn các mùa vụ Mục tiêu được giả thiết là tối đa giao hoàn ròng dự kiến từ cả các mùa vụ có sản lượng tưới đã cho trong một năm đơn Dudley (1988) sử dụng quy hoạch động để kiểm tra sử dụng đất

và nước tối ưu trong nông nghiệp có tưới Knapp và Wichelns (1990) nghiên cứu tổng quan sử dụng các mô hình quy hoạch động cho quản lý độ mặn và tiêu Srivavasta và Patel (1992) sử dụng cả quy hoạch tuyến tính và động cho Dự án Hồ chứa Tưới Karjan ở Ấn độ Các tác giả đã phát hiện ra là quy hoạch tuyến tính là thích hợp nhất cho việc xác định công suất hồ chứa, trong khi quy hoạch động có thể được sử dụng để thanh lọc tiếp theo đích đầu ra và để xác định các dung tích lưu giữ của hồ chứa có thể Cuối cùng, Wu, Mapp, và Bernardo (1994) phát triển một

mô hình động để phân tích các quyết định đầu tư tưới và lựa chọn mùa vụ của những người nông dân trong các chính sách bảo vệ chất lượng nước thay thễ lẫn nhau và áp dụng nó cho Cao nguyên Oklahoma ở Hoa kỳ

Berck, Robinson, và Goldman (1991) trình bày mô hình cân bằng tổng quát khả tính (CGE) của sử dụng nước nông nghiệp ở Thung lũng San Joaquin của California Các mô hình CGE khác bao gồm mô hình của Robinson và Ghelhar (1995), là những người mô hình hóa đất canh tác và khan hiếm nước ở Ai cập để phân tích các hậu quả của thể chế hóa một thị trường cho nước và tiền thu cho nước được sử dụng trong nông nghiệp Trong cùng một hoàn cảnh, Lofgren (1995) nghiên cứu các hậu quả cấp-nền-kinh tế của các cơ chế khác nhau để làm tăng giá nước cho các sử dụng nông nghiệp, và của sơ đồ phân chia cung cấp nước, và Mukherjee (1996) xây dựng một CGE vùng phân thủy cho sông Olifants ở Nam Phi, để nghiên cứu phân bổ nước giữa các ngành

Dudley và Burt (1973) áp dụng quy hoạch động ngẫu nhiên để xác định sự kết hợp tối ưu của kích thước hồ chứa và diện tích được tưới Các phân tích trước đây của chúng bị hạn chế vào một mùa vụ đơn Dudley, Reklis, và Burt (1976) áp dụng một trật tự các mô hình để mở rộng phân tích cho nhiều mùa vụ: họ phát triển một

mô hình quy hoạch tuyến tính để phân bổ nước giữa các mùa vụ, một mô hình mô phỏng để ước lượng cung cấp nước, và một mô hình quy hoạch động ngẫu nhiên để tối đa phân phối nước theo thời gian Paudyal và Manguerra (1990) sử dụng tiếp cận quy hoạch động (tất định và ngẫu nhiên) hai-bước để giải bài toán phân bổ nước tối ưu trong một dự án tưới kiểu lấy-nước-từ-dòng-sông Ziari, McCarl, và Stockle (1995) phát triển một mô hình hai-giai đoạn, trong đó họ đồng thời nghiên cứu các mùa vụ phức tạp, cung và cầu nước ngẫu nhiên, sử dụng nước, và thái độ với rủi ro Các quyết định giai đoạn-thứ nhất (ở đây và bây giờ) liên quan tới các lựa chọn đầu

tư như kiểu hệ thống tưới và kích thước của công trình ngăn dòng chảy thoát Trong giai đoạn thứ hai, hỗn hợp mùa vụ được chỉ ra tùy thuộc vào giai đoạn thứ nhất Hàm mục tiêu bao gồm cả các thành phần kỳ vọng lẫn phương sai cho người ghét rủi ro Các tác giả đã phát hiện ra là tưới bổ sung có thể cung cấp không chỉ một gia tăng trong các lợi ích kỳ vọng mà còn làm giảm đáng kể rủi ro Cuối cùng, Taylor

và Young (1997) sử dụng quy hoạch chuỗi ngẫu nhiên rời rạc để kiểm tra các quá trình sản xuất đa-mùa vụ trong nông nghiệp có tưới

2.5 Đánh giá giá trị của Cầu Phi-Nông nghiệp đối với nước

Các sử dụng nước phi-nông nghiệp bao gồm cầu nước sinh hoạt cho các hành động hộ gia đình; cầu đối với các sử dụng thương mại, công nghiệp và khai mỏ, kể

cả cầu nước cho thủy điện, làm lạnh, ngưng tụ, và sản xuất trong nhà máy và khai mỏ; cầu giải trí; và cầu đối với các mục đích mô hình như duy trì các dòng chảy và cuối trôi các chất gây ô nhiễm Những phức tạp quan trọng trong đánh giá giá trị của nước phi-nông nghiệp trong nhiều ví dụ bao gồm (1) sự thiếu vắng của các thị trường nước xác định, nơi mà nước có thể được tính giá trị; (2) tính không-cạnh tranh và không-loại trừ trong tiêu dùng nước; và (3) tính lưu động về mặt vật lý của nước làm cho tính toán xấp xỉ một cách chính xác giá nước trở nên khó khăn Có hai tiếp cận tổng quát đã được sử dụng trong việc suy luận ra giá trị của các sử dụng nước phi-nông nghiệp: các kỹ thuật đánh giá giá trị dựa-vào-thị trường, và các kỹ thuật đánh giá giá trị dựa-vào-phi-thị trường

Các kỹ thuật dựa-vào-thị trường bao gồm ước lượng trực tiếp các hàm cầu nước (khi các mức giá quan sát được là sẵn có), phương pháp so sánh doanh thu, tiếp cận phân biệt giá trị-đất đai, và tiếp cận thay thế chi phí-tối thiểu Các tiếp cận phi thị trường bao gồm đánh giá giá trị suy luận hoặc ưa thích được bộc lộ, là những thứ liên quan tới việc quy cho các giá ẩn tàng, theo nghĩa chi tiêu phải gánh chịu bởi những cá nhân trong sử dụng tài nguyên; và ưa thích được nói ra hoặc đánh giá giá trị tùy tình huống, là phương pháp suy ra các phản ứng trực tiếp của những người sử dụng tiềm năng với các câu hỏi điều tra được xây dựng về khối lượng mà họ muốn thanh toán cho các dịch vụ nước

2.5.1 Các kỹ thuật đánh giá giá trị dựa vào-thị trường

Các lợi ích từ tiêu dùng nước hộ gia đình và công nghiệp có thể được ước lượng từ một hàm cầu từ nước Thặng dư người tiêu dùng đo lường sự vượt trội về mặt giá trị tiền bạc mà một cá nhân hoặc một công ty sẽ muốn thanh toán cho một hàng hóa so với tổng số chi tiêu cần phải thực hiện tại một mức giá cố định Các ước lượng của thặng dư người tiêu dùng nói chung được rút ra từ một hàm cầu _ mà hàm này là một sơ đồ của các khối lượng khác nhau của hàng hóa được mua tại các mức giá khác nhau, với khối lượng được mua liên hệ tỷ lệ nghịch với những thay đổi trong giá Cầu thị trường đối với nước là tuyến tính và dốc xuống Một hàm cầu nước hộ gia đình hoặc công nghiệp điển hình được thể hiện bởi một dãy các nhân tố

tự nhiên và kinh tế-xã hội (Young 1996):

trong đó,

QRWR = mức tiêu dùng,

PRWR = giá nước,

PRaR = giá của nguồn nước thay thế,

P = chỉ số giá trung bình thể hiện tất cả các hàng hóa và dịch

vụ khác,

Y = thu nhập người tiêu dùng, và

Z = các nhân tố khác (ví dụ như khí hậu và ưa thích người tiêu

dùng) Các tài liệu nghiên cứu thực sự về ước lượng các hàm cầu hộ gia đình đối với nước đã được tóm tắt bởi Gibbons (1986) và Schneider và Whitlach (1991) Những nghiên cứu gần đây hơn ước lượng các hàm cầu đối với nước bao gồm những nghiên cứu của Lyman (1992); Hewitt và Hanemann (1995); và Dandy, Nguyen, và Davies (1997) Phần lớn ước lượng cầu nước của các hộ gia đình hoặc đô thị là từ các quốc gia đã phát triển, nhưng một số phân tích cũng đã được thực hiện cho các quốc gia đang phát triển Abu Rizaiza (1991) ước lượng sử dụng nước sinh hoạt trong các thành phố lớn của miền Tây của Ả rập Saudi, dựa trên phân tích chéo-ngành của 400 hộ gia đình Các sử dụng nước sinh hoạt trong số các thành phố khác nhau về những khác biệt trong thu nhập, nhiệt độ, và giá nước Độ co giãn giá ước lượng cho các ngôi nhà được cung cấp bởi mạng công cộng là − 0 , 48, rất tương tự với các giá trị được tìm thấy trong các quốc gia công nghiệp hóa Woo (1992) sử dụng số liệu chuỗi thời gian cho Hong Kong để ước lượng một mô hình tiêu dùng nước đô thị trong khi dịch vụ gián đoạn Ông đã phát hiện ra rằng một chính sách gián đoạn 8 tiếng không phục vụ một ngày có thể dẫn tới một giảm sút nhỏ trong sử dụng nước đầu người khoảng 6%, và các ước lượng rằng cùng mức giảm sút cầu đó

có thể đạt được bằng một gia tăng trong giá hiện hành lên 16%, và điều này, đến lượt mình lại làm giảm gánh nặng gây ra bởi gián đoạn dịch vụ cho các hộ gia đình

và các công ty công nghiệp nhỏ Cestti (1993) ước lượng các hàm cầu nước hộ gia đình cho nước máy, nước ngầm, và nước bán rong ở vùng Jabotabek, Indonesia Phương trình thích hợp nhất cho số liệu của hàm cầu nước được giải thích bởi giá nước trung bình, mức thu nhập, nguồn thay thế, và những vùng diện tích có vấn đề Trong một nghiên cứu tổng quan đối với 27 nghiên cứu về cầu nước sinh hoạt Cestti, Yepes, và Dianderas (1997) đã phát hiện ra rằng cầu nước có xu hướng tăng

theo thu nhập hộ gia đình và giá nước quan hệ tỷ lệ nghịch với sử dụng nước Các

biến giải thích khác (Z, trong công thức trên) bao gồm các đặc tính cư trú và các

điều kiện khí hậu Các độ co giãn giá sắp xếp từ − 0 , 10 tới − 0 , 36 với giá trị trung bình là − 0 , 21, và tác động của sử dụng nước do gia tăng giá là lớn hơn trong dài hạn so với trong ngắn hạn

Đối với các hàm cầu công nghiệp, các nhân tố giải thích khác (Z ở trên) có xu

hướng bao gồm các giá cả của các đầu vào nhân tố khác, kiểu của công nghệ hoặc quá trình sản xuất, hỗn hợp sản phẩm, và mức đầu ra Mặc dù tương đối ít nghiên cứu kiểm tra cấu trúc của cầu công nghiệp đối với nước, các ước lượng của độ co giãn cầu đạt được là biến thiên mạnh tùy thuộc vào ngành công nghiệp được xem xét, các dạng hàm được sử dụng, và định dạng hàm cầu Cestti (1993), ví dụ, phát hiện ra là vị trí ngành công nghiệp và kiểu đầu tư thích hợp ở mức độ cao với cầu nước công nghiệp ở vùng Jabotabek, Indonesia Sử dụng các mô hình phương trình đơn, cầu đối với nước công nghiệp đã được giải thích bởi những biến thiên trong giá, được tính chung như tổng chi tiêu cho tái sử dụng nước (Rees 1969; Turnovsky 1969; và DeRooy 1974); như được trích dẫn trong Renzetti 1992 Sử dụng số liệu chéo-ngành cấp bang, Grebenstein và Field (1979) và Babin, Willis, và Allen (1982), ước lượng một hàm chi phí siêu việt sử dụng nước, lao động, vốn, và giá nước, được đo lường như chi phí trung bình

Thêm vào ước lượng trực tiếp các hàm cầu, giá trị của các sử dụng nước hộ gia đình cũng đã được ước lượng bởi các kỹ thuật thẩm định bất động sản, là những kỹ thuật liên hệ giá hoặc phí nước được khai thác để phân phối cho các mục đich sinh hoạt với giá trị thị trường của việc mua hoặc bán quyền sở hữu nước Các phương pháp này bao gồm các kỹ thuật so sánh doanh thu, kỹ thuật vốn hóa thu nhập, và kỹ thuật phân biệt giá trị-đất đai (Saliba và Bush 1987, trang 205) Phương pháp so sánh doanh thu so sánh giá của quyền sở hữu nước cụ thể với các giá cả của quyền tương tự hiện đang được bán trên thị trường Phương pháp này của việc tính toán giá trị nước tạo ra một dải hoặc một dãy giá cả bên trong đó giá trị của quyền sở hữu nước có thể rơi vào Trong thể chế giá trị-đất đai, giá trị của quyền sở hữu nước được tính như hiệu số trong các giá trị đất đai giữa đất đai có và không có khả năng truy cập tới nước hoặc quyền sở hữu nước Tiếp cận này thường được sử dụng trong