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

NGUYỄN THỊ THU NGA

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2017


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

NGUYỄN THỊ THU NGA

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

Chuyên ngành:
Mã số:

Thủy văn học
62 44 90 01

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC


gia đình của mình. Nếu thiếu sự yêu thƣơng và ủng hộ của họ thì chắc chắn luận án
này đã không thể hoàn thành.
Tác giả

Nguyễn Thị Thu Nga

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THỦY VĂN
- KINH TẾ TRONG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƢỚC ...............5
1.1

Giải thích một số thuật ngữ ................................................................................5

1.2

Giới thiệu chung về mô hình thủy văn - kinh tế ................................................6

1.2.1

Nguồn gốc và quá trình phát triển mô hình ................................................6

1.2.2


Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc và Quản lý tổng hợp lƣu vực sông ....21

1.4.2 Quá trình phát triển các chính sách liên quan đến quản lý tài nguyên nƣớc
ở Việt Nam ............................................................................................................22
1.4.3 Một số tồn tại trong quy hoạch tài nguyên nƣớc trên phạm vi lƣu vực sông
ở Việt Nam ............................................................................................................24
1.4.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu về quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc
lƣu vực sông Ba .....................................................................................................26
1.5 Những khoảng trống chƣa đƣợc nghiên cứu trong quy hoạch và quản lý tài
nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba ...................................................................................28
1.6

Kết luận chƣơng 1 ............................................................................................29

CHƢƠNG 2
THIẾT LẬP BÀI TOÁN THỦY VĂN – KINH TẾ PHÂN BỔ TÀI
NGUYÊN NƢỚC LƢU VỰC SÔNG BA ....................................................................32
2.1

Hiện trạng khai thác và sử dụng tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba ................32

2.1.1

Đặc điểm tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba .............................................32

2.1.2

Nhu cầu sử dụng nƣớc trên lƣu vực sông Ba ............................................38


Các vấn đề nảy sinh sau khi các hồ chứa lớn hoàn thành và đi vào hoạt
45

2.3.3

Tóm lƣợc về Quy trình vận hành liên hồ ..................................................46

2.4

Thiết lập bài toán quy hoạch phân bổ tài nguyên nƣớc lƣu vực sông Ba ........46

2.4.1

Mục tiêu.....................................................................................................47

2.4.2

Hàm mục tiêu ............................................................................................47

2.4.3

Biến quyết định và biến trạng thái ............................................................49

2.4.4

Các ràng buộc ............................................................................................51

2.4.5

Bài toán tối ƣu phi tuyến và phƣơng pháp giải .........................................53

Xây dựng cấu trúc mô hình thủy văn – kinh tế trong hệ thống GAMS ...........64

3.2.1

Xây dựng cấu trúc mô hình thủy văn ........................................................65

3.2.2

Xây dựng cấu trúc mô hình kinh tế ...........................................................67

3.2.3

Kết hợp mô hình thủy văn và mô hình kinh tế ..........................................67

3.3

Thiết lập tổ hợp các kịch bản tính toán ứng dụng mô hình thủy văn – kinh tế68

3.3.1

Kịch bản cơ sở ...........................................................................................68

3.3.2

Kịch bản điều chỉnh ..................................................................................70

3.4

Các dữ liệu đầu vào của mô hình thủy văn - kinh tế .......................................72



3.4.8

Yêu cầu dòng chảy tối thiểu ......................................................................85

3.5

Kết luận chƣơng 3 ............................................................................................87

CHƢƠNG 4
ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CÁC KỊCH BẢN KHAI THÁC SỬ DỤNG
NƢỚC ĐẾN LỢI ÍCH KINH TẾ XÃ HỘI TRÊN LƢU VỰC SÔNG BA ..................88
4.1

Đánh giá kết quả tính toán kịch bản cơ sở .......................................................88

4.1.1

Đánh giá sự hợp lý kết quả mô phỏng thủy văn .......................................88

4.1.2

Nghiệm của bài toán tối ƣu .......................................................................90

4.1.3

Lựa chọn hàm mục tiêu rút gọn ................................................................93

4.2


4.4.1

Xem xét thay đổi hiệu suất tƣới ..............................................................103

4.4.2

Xem xét thay đổi yêu cầu dùng nƣớc trong tƣơng lai .............................104

4.4.3

Xem xét thay đổi cơ cấu cây trồng ..........................................................104

4.5

Nghiên cứu phƣơng án phân bổ nƣớc hợp lý khi xảy ra hạn hán ..................106

4.6
Ba

Tổng hợp kết quả tính toán và đề xuất một số biện pháp quản lý lƣu vực sông
108

4.7

Kết luận chƣơng 4 ..........................................................................................110

KẾT LUẬN .................................................................................................................111
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................114
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................115
PHỤ LỤC 1 .................................................................................................................121


vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Lƣợng mƣa tháng, năm bình quân nhiều năm tại các trạm ...........................36
Bảng 2.2. Giá trị các thông số thống kê và trị số lƣợng mƣa năm thiết kế ...................36
Bảng 2.3. Các đặc trƣng dòng chảy mặt của các sông trên lƣu vực ..............................38
Bảng 2.4 Một số thông số các hồ chứa trên hệ thống sông Ba .....................................43
Bảng 3.1 Các thành phần cơ bản của một mô hình trong GAMS .................................61
Bảng 3.2 Phân loại các dữ liệu đầu vào mô hình thủy văn - kinh tế lƣu vực sông Ba ..66
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các kịch bản tính toán ............................................................73
Bảng 3.4. Diện tích tƣới lớn nhất theo tiềm năng đất đai ở mỗi phân vùng (ha) ..........79
Bảng 3.5. Số lƣợng gia súc lớn nhất ở mỗi phân vùng (con) ........................................79
Bảng 3.6. Nhu cầu nƣớc cho các ngành năm 2009-2010 ..............................................80
Bảng 3.7 Bảng tổng hợp số lƣợng và các chi phí đầu vào tƣới .....................................81
Bảng 3.8. Năng suất cây trồng (kg/ha) ..........................................................................82
Bảng 3.9 Giá bán nông sản ............................................................................................82
Bảng 3.10. Chi phí sản xuất và giá bán điện .................................................................83
Bảng 3.11 Các đặc trƣng dung tích hồ chứa trong hệ thống lƣu vực sông Ba ..............84
Bảng 3.12. Diện tích tƣới cây lƣơng thực tối thiểu ở mỗi phân vùng (ha) ...................85
Bảng 3.13. Tổng hợp lƣu lƣợng xả tối thiểu xuống hạ lƣu của các hồ chứa .................86
Bảng 4.1 Quá trình lƣu lƣợng qua tuabin tại các hồ chứa theo KBCS1 .......................91
Bảng 4.2 Diện tích trồng trọt tối ƣu theo KBCS 1 ........................................................92
Bảng 4.3 Diện tích trồng trọt tối ƣu theo KBCS 2 ........................................................92
Bảng 4.4 Diện tích trồng trọt thực tế năm 2009-2010...................................................92
Bảng 4.5 Tổng hợp lợi nhuận thuần từ các đối tƣợng sử dụng nƣớc theo các kịch bản
nhóm A ..........................................................................................................................96
Bảng 4.6 Tổng hợp lƣợng nƣớc phân bổ cho các đối tƣợng sử dụng nƣớc trong nhiều
năm ................................................................................................................................99

GAMS
General Algebraic Modeling System
(Hệ thống Mô hình Số học Tổng quát)
GRG
General Reduced Gradient (Gradient rút gọn tổng quát)
GWP
Mạng lƣới Cộng tác vì nƣớc Toàn cầu
KBCS
Kịch bản cơ sở
KTSDN
Khai thác sử dụng nƣớc
Luật TNN
Luật Tài nguyên nƣớc
LVS
Lƣu vực sông
MHTVKT
Mô hình thủy văn - kinh tế
NCKH
Nghiên cứu khoa học
NLP
Nonlinear programming
(tối ƣu phi tuyến hoặc quy hoạch phi tuyến)
QHTĐ
Quy hoạch thủy điện
QHTL
Quy hoạch thủy lợi
QHTNN
Quy hoạch tài nguyên nƣớc
QL,KTCTTL
Quản lý, khai thác công trình thủy lợi

các phương pháp quản lý và quy hoạch nước” và “tối ưu hóa việc phân bổ nước
trong các ràng buộc về tự nhiên và kinh tế xã hội” (Mục 18.12) [1].
Ở Việt Nam, lĩnh vực quy hoạch khai thác sử dụng tài nguyên nƣớc trên lƣu vực sông
trƣớc đây thƣờng thuộc lĩnh vực quy hoạch thủy lợi, do nhu cầu nƣớc dành cho nông
nghiệp ở nƣớc ta vẫn chiếm tỉ trọng rất lớn so với các nhu cầu khác. Hiện nay quá
trình phát triển kinh tế và đô thị hóa làm cho các mâu thuẫn trong khai thác, sử dụng
nƣớc dần bộc lộ rõ hơn. Các mâu thuẫn giữa thƣợng lƣu và hạ lƣu, giữa thủy điện và
tƣới, giữa thủy điện và phòng lũ, giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trƣờng tồn tại ở
tất cả các lƣu vực sông lớn trên cả nƣớc. Do sự phát triển của các quy hoạch thủy lợi,
quy hoạch thủy điện, quy hoạch cấp nƣớc đô thị và một số quy hoạch ngành khác đã
dẫn đến có những sự chồng chéo, thiếu hiệu quả trong khai thác, sử dụng nƣớc.
Lƣu vực sông Ba là một trong những lƣu vực sông liên tỉnh lớn ở Việt Nam. Từ các
kết quả nghiên cứu quy hoạch thủy lợi trƣớc đây đã giúp các địa phƣơng trên lƣu vực
đầu tƣ xây dựng hàng loạt công trình thủy lợi, bao gồm: 147 hồ chứa nƣớc, 121 đập
dâng, 61 trạm bơm. Đặc biệt có hồ Ayun Hạ năng lực thiết kế 13.500ha và hệ thống
thủy nông Đồng Cam năng lực tƣới thiết kế 19.800ha [2]. Theo quy hoạch thủy điện,
tiềm năng thủy điện trên lƣu vực sông Ba là 737MW, tính đến 2010 đã có hệ thống 5
cụm hồ chứa lớn với tổng công suất 530MW đi vào hoạt động. Các công trình thủy lợi,
thủy điện đƣợc xây dựng dựa theo các quy hoạch phát triển nguồn nƣớc của các ngành
thủy lợi, thủy điện. Mặt khác, khi các công trình này đi vào vận hành sẽ làm thay đổi

1


tình trạng phân bổ nƣớc theo không gian và thời gian trên lƣu vực. Chính vì vậy, cần
thiết có sự xem xét lại vấn đề phân bổ nƣớc trên lƣu vực sông Ba trên cơ sở phối hợp
hệ thống công trình thủy lợi, thủy điện hiện có nhằm khai thác, sử dụng nguồn nƣớc
một cách hiệu quả hơn.
Để thực thi công tác quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc, các nhà hoạch định chính
sách luôn phải dựa trên cơ sở tài nguyên nƣớc có sẵn, nhu cầu phát triển kinh tế và bảo

 Xây dựng mô hình thủy văn – kinh tế cho lƣu vực sông Ba nhằm phân bổ tài
nguyên nƣớc.
 Đánh giá các kịch bản và định hƣớng phƣơng thức phân bổ sử dụng nguồn
nƣớc hợp lý cho lƣu vực sông Ba.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu:
 Về không gian: Giới hạn nghiên cứu cho lƣu vực sông Ba.
 Về thời gian: Thời gian tính toán là một năm thủy văn, bƣớc thời gian 1 tháng.
Đối tƣợng nghiên cứu:
 Luận án chủ yếu xem xét tài nguyên nƣớc mặt.
 Các đối tƣợng sử dụng nƣớc: sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, thủy điện,
thủy sản và môi trƣờng. Trong đó, các yêu cầu về nƣớc dành cho sinh hoạt,
công nghiệp, thủy sản và môi trƣờng đƣợc coi là các điều kiện ràng buộc (cố
định).
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận:
o Cách tiếp cận hệ thống
o Cách tiếp cận liên ngành
Phương pháp nghiên cứu:
 Phƣơng pháp kế thừa: Luận án kế thừa một số kết quả nghiên cứu trƣớc đây của
các cơ quan, tổ chức có liên quan đến lƣu vực sông Ba. Trong đó, chủ yếu là kết
quả tính toán dòng chảy và nhu cầu sử dụng nƣớc cho các phân vùng sử dụng
nƣớc trên lƣu vực.
 Phƣơng pháp mô hình toán: Luận án xây dựng một mô hình thủy văn - kinh tế
cho lƣu vực sông Ba trong hệ thống GAMS.
 Phƣơng pháp thống kê xác suất: sử dụng để phân tích tần suất dòng chảy lƣu
vực sông Ba, phân tích tƣơng quan giữa các đại lƣợng thủy văn và kinh tế.

3


4


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH
THỦY VĂN - KINH TẾ TRONG QUY HOẠCH VÀ QUẢN LÝ TÀI
NGUYÊN NƢỚC
1.1 Giải thích một số thuật ngữ
Mô hình thủy văn – kinh tế: là công cụ mô hình toán kết hợp mô hình thủy văn và mô
hình kinh tế, có khả năng biểu thị các khía cạnh thủy văn, kỹ thuật, môi trƣờng và kinh
tế của hệ thống tài nguyên nƣớc trong một khuôn khổ thống nhất [3].
Tài nguyên nƣớc: bao gồm nguồn nƣớc mặt, nƣớc dƣới đất, nƣớc mƣa và nƣớc biển
thuộc lãnh thổ của nƣớc CHXHCN Việt Nam [4].
Nguồn nƣớc là các dạng tích tụ nƣớc tự nhiên hoặc nhân tạo có thể khai thác, sử dụng
bao gồm sông, suối, kênh, rạch, hồ, ao, đầm, phá, biển, các tầng chứa nƣớc dƣới đất;
mƣa, băng, tuyết và các dạng tích tụ khác [4].
Hệ thống tài nguyên nƣớc là một hệ thống phức tạp bao gồm nguồn nƣớc, các công
trình khai thác tài nguyên nƣớc, các yêu cầu về nƣớc cùng với mối quan hệ tƣơng tác
giữa chúng cùng với sự tác động của môi trƣờng lên nó [5].
Lƣu vực sông: là vùng đất mà trong phạm vi đó nƣớc mặt, nƣớc dƣới đất chảy tự nhiên
vào sông và thoát ra một cửa chung hoặc thoát ra biển [4].
Dòng chảy tối thiểu: là dòng chảy ở mức thấp nhất cần thiết để duy
trì dòng sông hoặc đoạn sông nhằm bảo đảm sự phát triển bình thƣờng của hệ sinh thái
thủy sinh và bảo đảm mức tối thiểu cho hoạt động khai thác, sử dụng nguồn
nƣớc của các đối tƣợng sử dụng nƣớc [4].
Hàng hóa kinh tế: Một hàng hóa đƣợc coi là một hàng hóa kinh tế (còn đƣợc gọi là
một hàng hóa khan hiếm) nếu số lƣợng “cầu” hàng hóa vƣợt số lƣợng “cung” tại mức
giá bằng zero [6].
Hàng hóa trung gian (hàng hóa của nhà sản xuất): sản phẩm hoặc dịch vụ để tạo ra
hàng hóa và dịch vụ khác (ngƣợc với hàng hóa tiêu dùng cuối cùng, đƣợc sử dụng trực

nay trong lĩnh vực quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc. Ngoài các yếu tố thủy văn
và kinh tế, tùy theo mục đích nghiên cứu, các tác giả có thể đƣa thêm vào những thành
phần khác nhƣ nông nghiệp, sinh thái, thể chế … Chính vì vậy, mô hình thủy văn kinh tế (hydro-economic model) còn có nhiều tên gọi khác nhƣ mô hình kinh tế nƣớc
(hydroeconomic), kinh tế - thủy văn - nông nghiệp (economic – hydrologic -

6


agronomic), tổng hợp thủy văn - kinh tế - thể chế (integrated hydrologic – economic institutional), tổng hợp tối ƣu hóa lƣu vực sông (integrated river basin optimization),
phân bổ hiệu quả (efficient allocation), tổng hợp kinh tế - thủy văn (integrated
economic-hydrologic), kỹ thuật kinh tế (economic - engineering), tổng hợp thủy văn nông nghiệp - kinh tế (integrated hydrologic – agronomic - economic), cầu và cung
(demand and supply), tổng hợp thủy văn - kinh tế (integraged hydrologic - economic),
kinh tế tài nguyên nƣớc chính luận (holistic water resources - economic), tổng hợp
thủy động lực học - kinh tế (integrated hydrodynamic - economic), và tổng hợp sinh
thái - kinh tế (integrated ecological – economic) [3]. Trong các nội dung tiếp theo,
luận án sử dụng tên gọi duy nhất mô hình thủy văn - kinh tế cho tất cả các mô hình
cùng loại sẽ đƣợc đề cập.
1.2.2 Đặc điểm và mục tiêu mô hình thủy văn – kinh tế
Trong các mô hình hệ thống không theo quan điểm kinh tế, nhu cầu nƣớc thƣờng đƣợc
biểu thị là yêu cầu nƣớc cố định hoặc là các mục tiêu cấp nƣớc đã định. Dựa vào các
yêu cầu đó, thông thƣờng, các kỹ sƣ ngành nƣớc sẽ tính toán chi phí xây dựng, vận
hành và sửa chữa các công trình khai thác sử dụng nƣớc hoặc xử lý nƣớc thải. Quan
điểm nhu cầu nƣớc "tĩnh" kiểu này có thể dẫn đến thiết kế thiên lớn các cơ sở hạ tầng,
gây lãng phí và chậm thích ứng với điều kiện mới.
Khi các nguồn nƣớc đã bị khai thác quá mức, việc lựa chọn một nguồn nƣớc mới sẽ
trở nên rất khó khăn. Ví dụ muốn xây dựng một công trình thủy lợi mới sẽ khó lựa
chọn vị trí tốt, các loại chi phí phát sinh cao hơn so với các công trình trƣớc đó, đồng
thời mâu thuẫn giữa những đối tƣợng sử dụng nƣớc mới và cũ trong hệ thống sẽ bị bộc
lộ. Các nhà quản lý nƣớc sẽ chuyển từ quan điểm nhu cầu nƣớc “tĩnh” sang quan điểm
nhu cầu nƣớc có liên quan đến giá trị kinh tế nƣớc. Giá trị của nƣớc thay đổi theo thời

Theo Mạng lƣới Cộng tác vì nƣớc Toàn cầu [9], giá trị của nƣớc bao gồm giá trị kinh
tế và giá trị nội tại. Trong đó, giá trị kinh tế của nƣớc bao gồm giá trị đối với ngƣời sử
dụng; lợi nhuận thực từ việc sử dụng nƣớc hồi quy; lợi nhuận thực từ việc sử dụng
nƣớc gián tiếp; và điều chỉnh cho các mục đích xã hội. Giá trị nội tại hay còn gọi là giá
trị không sử dụng bao gồm: thẩm mĩ, văn hóa, tôn giáo, địa mạo, tự nhiên… không
đƣợc xem xét trong phạm vi luận án.
Giá trị kinh tế tùy thuộc vào ngƣời sử dụng và cách sử dụng. Các loại sử dụng nƣớc có
thể đƣợc phân loại theo khả năng lấy nƣớc (có tiêu hao, không tiêu hao), theo vị trí lấy
8


nƣớc (trên dòng chảy (instream), ngoài dòng chảy (offstream)), hoặc theo vai trò kinh
tế của nƣớc (hàng hóa trung gian, sản phẩm cuối cùng) (Hình 1.1). Do sự phức tạp nhƣ
vậy nên cũng có rất nhiều phƣơng pháp xác định giá trị kinh tế nƣớc.
Phân loại sử dụng nƣớc

Theo khả năng
lấy nƣớc

Theo vị trí lấy
nƣớc

Theo vai trò
kinh tế

Sử dụng
nƣớc có tiêu
hao

Sử dụng

Giao thông
thủy
Pha loãng
Thủy điện

Nông nghiệp
Công nghiệp
Sinh hoạt

Nông nghiệp
Công nghiệp
Thủy điện

Sinh hoạt
Giao thông
thủy
Pha loãng

Hình 1.1 Phân loại sử dụng nƣớc [10]

Sơ đồ Hình 1.2 trình bày một số phƣơng pháp xác định giá trị của nƣớc đƣợc chia
thành ba nhóm nhƣ sau:
(1) Các phƣơng pháp suy luận giá trị của nƣớc từ thông tin liên quan đến thị trƣờng
nƣớc hoặc các lợi ích có liên quan đến nƣớc
(2) Các phƣơng pháp suy luận giá trị của nƣớc từ nhu cầu nƣớc, ở đó nƣớc đƣợc
coi là hàng hóa (sản xuất) trung gian
(3) Các phƣơng pháp suy luận giá trị của nƣớc từ nhu cầu khách hàng, ở đó nƣớc
đƣợc coi là hàng hóa (tiêu dùng) cuối cùng, đƣợc sử dụng trực tiếp bởi ngƣời sử
dụng.
9


Hàm cầu
ngƣời tiêu
dùng

Giá trị phần dƣ

Mô hình chi
phí du lịch

Giá cả hƣởng
thụ

Giá trị gia tăng

Định giá ngẫu
nhiên

Chi phí thay
thế

Chuyển giao
lợi ích

Hình 1.2 Các phƣơng pháp xác định giá trị của nƣớc [10]
Bất cứ phƣơng pháp nào thì chỉ có giá trị và đáng tin cậy trong điều kiện và cơ sở của
phƣơng pháp đó [10]. Dƣới đây xin trình bày các phƣơng pháp thƣờng dùng để xác
định giá trị sử dụng nƣớc cho một số ngành sử dụng nƣớc chủ yếu.
1.2.4.1 Giá trị sử dụng nƣớc cho trồng trọt
Nƣớc sử dụng cho trồng trọt đƣợc xếp vào loại hàng hóa trung gian. Bởi vậy, giá trị sử


  qtuoi * A

i, j

i 1

* t

j 1

(1-1)
Trong đó: VAirr là giá trị sử dụng nƣớc cho trồng trọt; pr là giá bán nông sản
(đồng/kg); ym là năng suất cây trồng (kg/ha); fn, fp, fk: khối lƣợng phân đạm, lân, kali
(kg/ha); fnc, fpc, fkc: giá phân đạm, lân, kali (đồng/kg); nlab, lab: số lƣợng và đơn giá
nhân công; may: chi phí máy móc; pi: chi phí thuốc trừ sâu; oth: chi khác; Ai,j: diện
tích tƣới nút thứ i, loại cây trồng j; prw: giá nƣớc (đồng/m3); qtuoi: lƣu lƣợng nƣớc
tƣới cho một đơn vị diện tích (m3/s/ha); crop: số loại cây trồng; nnn: số nút lấy nƣớc
tƣới.
1.2.4.2 Giá trị sử dụng nƣớc cho thủy điện
Giá trị sử dụng nƣớc cho mỗi công trình thủy điện trên lƣu vực sẽ rất khác nhau, phụ
thuộc vào nhiều yếu tố [16]:
- Vị trí nhà máy và khoảng cách đến nơi tiêu thụ (liên quan đến chi phí truyền tải, phân
phối điện)
- Điện đƣợc tiêu thụ trong nƣớc hay xuất khẩu
- Điện sản xuất để thay thế cho các nguồn năng lƣợng khác hay để tăng sản phẩm quốc
nội

11


𝑖=1

12 𝑒
𝑡=1

𝜇

𝜃

1
1−
𝜃

.

𝑄𝑐𝑛𝑖,𝑡 . ∆𝑡

1
𝜃

1−

− (𝑄𝑐𝑛. ∆𝑡)

1
𝜃

1−

− 𝑄𝑐𝑛𝑖,𝑡 . ∆𝑡 . 𝑝𝑐𝑛 (1-3)


. (𝑄𝑠𝑕𝑖,𝑡 . ∆𝑡)

1
𝜀

1−

12

− 𝑄𝑠𝑕

1
𝜀

1−

− 𝑄𝑠𝑕𝑖,𝑡 . ∆𝑡 . 𝑝𝑠𝑕 (1-4)


Trong đó: VMm là giá trị sử dụng nƣớc cho sinh hoạt; Qsh: nhu cầu nƣớc sinh hoạt;
Qsh: nhu cầu nƣớc sinh hoạt trung bình; = hằng số; I= thu nhập
(đồng/ngƣời/tháng); psh= giá nƣớc sinh hoạt (đồng/m3); = độ co giãn giá; = độ co
giãn thu nhập; t: chỉ số thời đoạn tính toán (tháng); pop: dân số (ngƣời); Để xác định
các tham số, nhóm tác giả đã phải thực hiện khảo sát cho 12 quận huyện Thành phố
Hồ Chí Minh, từ đó suy ra cho các khu vực khác trong lƣu vực sông Đồng Nai.
Việc xác định các tham số trong hàm tính toán giá trị kinh tế nƣớc trong sinh hoạt và
công nghiệp là rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thông tin. Hơn nữa, ở lƣu vực nghiên cứu,
nhu cầu sử dụng nƣớc hai đối tƣợng này cũng rất nhỏ so với các nhu cầu sử dụng nƣớc
khác. Vì vậy, trong luận án chỉ giới hạn phạm vi nghiên cứu xác định giá trị sử dụng

xã hội trong phân bổ tài nguyên nƣớc. Có hai cách tiếp cận tối ƣu hóa. Loại thứ nhất
có thể mô tả theo tối ƣu hóa thủy văn trong các hàm mục tiêu của mô hình để phân bổ
giữa các ngành từ quan điểm thủy văn. Loại thứ hai đề cập đến các mô hình tối ƣu hóa
kinh tế tối ƣu phân bổ giữa các ngành dựa trên phân bổ nƣớc tối ƣu. Các tiêu chuẩn
khác, ví dụ nhƣ công bằng xã hội và chất lƣợng môi trƣờng cũng có thể đƣợc sử dụng
[8].
1.2.5.2 Mô hình thành phần và mô hình tổng thể
Mô hình thành phần bao gồm nhiều môđun khác nhau, kết quả của môđun này sẽ là
đầu vào của môđun khác. Khi đó thì việc kết nối giữa các thành phần kinh tế và thủy
văn khác nhau thƣờng là mối liên kết lỏng lẻo. Ngƣợc lại, trong mô hình tổng thể, các
thành phần thủy văn và kinh tế đƣợc kết nối với nhau chặt chẽ thành một thể thống
nhất, tuy nhiên, thành phần thủy văn thƣờng đƣợc giản hóa rất nhiều do tính phức tạp
khi giải [8].
Ngoài hai cách phân loại chính nêu trên, ngƣời ta cũng có thể phân loại mô hình thủy
văn - kinh tế dựa theo một số yếu tố khác. Ví dụ nhƣ phạm vi nghiên cứu (lớn hoặc
nhỏ); thời gian nghiên cứu (ngắn hạn hoặc dài hạn); dữ liệu đầu vào (chuỗi thực đo
hoặc chuỗi ngẫu nhiên); phƣơng pháp tối ƣu hóa (tĩnh hoặc động); mục tiêu về xã hội
và môi trƣờng (có hoặc không); và phần mềm sử dụng.
1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng mô hình thủy văn - kinh tế trên
thế giới và ở Việt Nam
Mô hình thủy văn - kinh tế có thể ứng dụng rộng rãi trong bảy lĩnh vực khác nhau mà
Harou et al. [3] đã phân loại nhƣ sau: (i) Phân bổ và sử dụng nƣớc liên ngành; (ii) Mở

14


rộng nâng cấp cơ sở hạ tầng cấp nƣớc; (iii) Kết hợp sử dụng nƣớc mặt và nƣớc ngầm;
(iv) Thể chế, thị trƣờng và giá nƣớc; (v) Giải quyết xung đột, quản lý xuyên biên giới
và phát triển bền vững; (vi) Quản lý nƣớc trong điều kiện biến đổi khí hậu và quản lý
hạn; (vii) Quản lý sử dụng đất: lũ lụt và chất lƣợng nƣớc. Trong đó, mô hình thủy văn