nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh cao bằng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PTNT

TR¦êNG ĐạI HọC THUỷ LợI

LUYN C THUN

NGHIấN CU NG DNG PHNG PHÁP QUY HOẠCH
TUYẾN TÍNH TRONG BÀI TỐN PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN
NƯỚC TỈNH CAO BẰNG”

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PTNT

TR¦êNG ĐạI HọC THUỷ LợI

LUYN C THUN

NGHIấN CU NG DNG PHNG PHÁP QUY
HOẠCH TUYẾN TÍNH TRONG BÀI TỐN PHÂN BỔ TÀI
NGUN NƯỚC TỈNH CAO BẰNG”
Chuyên ngành: Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên nước
Mã số: 60 – 62 – 30

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Nguyễn Mai Đăng
2. TS. Tống Ngọc Thanh

Hà Nội - 2013


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ cơng trình
nào khác.
Hà Nội, tháng 6 năm 2013
Tác giả luận văn

Luyện Đức Thuận


LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, đến nay luận văn thạc sĩ đề tài
“Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ
tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng” đã được thực hiện và hồn thành.
Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Mai Đăng và TS Tống
Ngọc Thanh đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tác giả trong suốt quá trình thực
hiện và viết luận văn.
Qua luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn
Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, phòng đào
tạo Sau đại học - Trường đại học Thủy lợi, Liên đoàn Quy hoạch và Điều tra tài
nguyên nước miền Bắc, các bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã động viên và giúp

đỡ tác giả để hoàn thành tốt bản luận văn này.
Với thời gian và kiến thức có hạn, chắc chắn khơng thể tranh khỏi những
khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến góp ý của các thầy cơ giáo,
các cán bộ khoa học và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, tháng 6 năm 2013
TÁC GIẢ

Luyện Đức Thuận


1

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................1
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................4
DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................6
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC
NGHIÊN CỨU.........................................................................................................11
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu..............................................................11
1.1.1. Phân loại tổng quan các mơ hình tối ưu ..................................................11
1.1.1.1. Bài toán tối ưu tổng quát ..................................................................11
1.1.1.2. Bài toán quy hoạch tuyến tính ..........................................................12
1.1.2. Quy hoạch tuyến tính...............................................................................12
1.1.2.1. Khái niệm và các ví dụ về bài tốn quy hoạch tuyến tính (QHTT)...12
1.1.2.2. Hai dạng cơ bản của quy hoạch tuyến tính ......................................12
1.1.2.3. Định lý cơ bản và các định nghĩa về quy hoạch tuyến tính ..............14
1.1.2.4. Giải bài tốn quy hoạch tuyến tính...................................................15
1.1.3. Tổng quan tình hình ứng dụng quy hoạch tuyến tính trong tài nguyên
nước ở Việt Nam và trên thế giới ......................................................................21

1.1.3.1. Trên thế giới......................................................................................21
1.1.3.2. Trong nước........................................................................................22
1.2. Tổng quan về khu vực nghiên cứu..............................................................24
1.2.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên..........................................................................24
1.2.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................24
1.2.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo..............................................................25
1.2.2. Đặc điểm khí tượng .................................................................................26
1.2.3. Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Cao Bằng...............................28
1.2.3.1. Dân cư...............................................................................................28
1.2.3.2. Tăng trưởng kinh tế...........................................................................29
1.2.3.3. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế ...............................................................30
1.2.3.4. Những định hướng phát triển............................................................30
1.2.4. Đặc điểm mạng lưới sông hồ...................................................................33
CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN NƯỚC TỈNH CAO BẰNG ........37
2.1. Hiện trạng tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng ...............................................37
2.1.1. Đặc điểm tài nguyên nước mưa...............................................................37
2.1.2. Đặc điểm tài nguyên nước mặt ................................................................38
2.1.2.1. Dòng chảy năm và phân phối dòng chảy năm..................................38
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


2

2.1.2.2. Dòng chảy mùa lũ .............................................................................40
2.1.2.3. Dòng chảy mùa kiệt...........................................................................42
2.1.3. Tài nguyên nước dưới đất........................................................................43
2.1.3.1. Đặc điểm phân bố các tầng chứa nước ............................................43
2.2. Hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng...............50
2.2.1. Hiện trạng khai thác nước cho sinh hoạt .................................................50
2.2.1.1. Khai thác nước mặt...........................................................................50

2.2.1.2. Khai thác NDĐ..................................................................................51
2.2.2. Hiện trạng khai thác nước cho công nghiệp ............................................52
2.2.3. Hiện trạng khai thác nước cho thủy điện.................................................53
2.2.4. Hiện trạng khai thác nước cho nông nghiệp............................................54
2.3. Đánh giá tài nguyên nước trên tỉnh Cao Bằng ..........................................57
2.3.1. Nguyên tắc phân vùng đánh giá tài ngun nước....................................57
2.3.2. Mơ hình tính tốn mưa – dịng chảy và thơng số của mơ hình ...............59
2.3.3. Thiết lập các tài liệu, dữ liệu cần thiết cho mơ hình................................60
2.3.3.1. Thiết lập mạng lưới tính tốn cho mơ hình Nam ..............................60
2.3.3.2. Xây dựng số liệu đầu vào cho mơ hình Nam ....................................61
2.3.3.3. Xác định thơng số mơ hình Nam .......................................................62
2.3.4. Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình ...........................................................63
2.3.5. Trữ lượng tài nguyên nước mặt ...............................................................63
2.3.6. Trữ lượng tài nguyên nước dưới đất........................................................65
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG QUY HOẠCH TUYẾN TÍNH VÀO PHÂN BỔ TÀI
NGUYÊN NƯỚC TỈNH CAO BẰNG...................................................................70
3.1. Dự báo nhu cầu khai thác sử dụng nước tỉnh Cao Bằng..........................70
3.1.1. Các tiêu chuẩn và chỉ tiêu dùng nước......................................................70
3.1.1.1. Chỉ tiêu cấp nước sinh hoạt ..............................................................70
3.1.1.2. Chỉ tiêu cấp nước công nghiệp .........................................................71
3.1.1.3. Chỉ tiêu cấp nước nông nghiệp .........................................................71
3.1.1.4. Chỉ tiêu cấp nước cho hoạt động dịch vụ, công cộng.......................74
3.1.2. Nhu cầu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng.....................................................74
3.1.2.1. Nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt ....................................................75
3.1.2.2. Nhu cầu nước cho nông nghiệp ........................................................76
3.1.2.3. Nhu cầu nước cho công nghiệp.........................................................78
3.1.2.4. Nhu cầu dùng nước cho dịch vụ, công cộng .....................................79
3.1.2.5. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng ..............................80
3.1.2.6. u cầu về dịng chảy mơi trường.....................................................84
3.1.2.7. Dịng hồi quy từ khu sử dụng nước...................................................84

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


3

3.1.3. Hiệu quả khai thác, sử dụng nước trong địa bàn tỉnh Cao Bằng .............85
3.2. Phương án phân bổ tài nguyên nước..........................................................86
3.3. Ứng dụng quy hoạch tuyến tính trong phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao
Bằng ......................................................................................................................88
3.3.1. Nghiên cứu thiết lập bài tốn quy hoạch tuyến tính trong phân bổ tài
nguyên nước.......................................................................................................88
3.3.2. Nghiên cứu lựa chọn chương trình để giải bài toán đã được thiết lập.....90
3.3.3. Ứng dụng excel để giải bài tốn quy hoạch tuyến tính ...........................91
3.3.4. Xác định các biến tối ưu, các điều kiện ràng buộc và hàm mục tiêu trong
phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng............................................................92
3.3.4.1. Xác định biến tối ưu ..........................................................................92
3.3.4.2. Xây dựng hàm mục tiêu.....................................................................92
3.3.4.3. Xác định các điều kiện ràng buộc.....................................................93
3.4. Xác định giải pháp phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng ..................93
3.4.1. Giải pháp phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2015 ................................94
3.4.1.1. Kết quả phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2015 theo phương án 1
........................................................................................................................94
3.4.1.2. Kết quả phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2015 theo phương án 2
........................................................................................................................96
3.4.2. Giải pháp phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2020 ................................98
3.4.2.1. Kết quả phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2020 theo phương án 1
........................................................................................................................98
3.4.2.2. Kết quả phân bổ nguồn nước cho giai đoạn 2020 theo phương án 2
......................................................................................................................100
3.5. Các giải pháp thực hiện quy hoạch phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao

Bằng ....................................................................................................................102
3.5.1. Các giải pháp về quản lý........................................................................102
3.5.2. Các giải pháp kỹ thuật ...........................................................................104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................108
PHỤ LỤC ...............................................................................................................109

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


4

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1. Phân bố dân số trên địa bàn tỉnh.......................................................................... 29
Bảng 1.2. Dự báo phân bổ đất canh tác theo đơn vị hành chính tỉnh Cao Bằng (ha) .......... 31
Bảng 1.3. Quy hoạch đàn gia súc, gia cầm tỉnh Cao Bằng đến năm 2015 và 2020 ............ 32
Bảng 1.4. Quy hoạch diện tích mặt nước (ha) ni trồng thủy sản tỉnh Cao Bằng ............. 32
Bảng 2.1. Bảng phân phối lượng mưa theo mùa thời kỳ quan trắc ..................................... 38
Bảng 2.2. Đặc trưng dòng chảy năm một số trạm ............................................................... 39
Bảng 2.3. Phân phối dịng chảy năm trung bình một số trạm.............................................. 39
Bảng 2.4. Phân phối mơ đuyn dịng chảy năm trung bình một số trạm............................... 40
Bảng 2.5. Một số trận lũ lớn ở tỉnh Cao Bằng ..................................................................... 42
Bảng 2.6. Dòng chảy nhỏ nhất một số trạm trên tỉnh Cao Bằng ......................................... 42
Bảng 2.7. Thống kê cơng trình cấp nước sạch đô thị tỉnh Cao Bằng .................................. 50
Bảng 2.8. Hiện trạng khai thác nước dưới đất tỉnh Cao Bằng ............................................. 52
Bảng 2.9. Hiện trạng khai thác nước cho công nghiệp ........................................................ 52
Bảng 2.10. Hiện trạng khai thác nước của cơng trình thủy điện ......................................... 54
Bảng 2.11. Hiện trạng cơng trình thủy lợi tỉnh Cao Bằng ................................................... 55
Bảng 2.12. Hiện trạng khai thác tài nguyên nước trên địa bàn tỉnh Cao Bằng.................... 56
Bảng 2.13. Kết quả phân khu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng................................................ 58

Bảng 2.14. Bộ thông số mô hình MIKE NAM tại các trạm trong vùng tính tốn............... 63
Bảng 2.15. Dòng chảy năm và tổng lượng dòng chảy năm sinh ra trên các tiểu lưu vực của
tỉnh Cao Bằng ...................................................................................................................... 64
Bảng 2.16. Lưu lượng đến bình quân (từ năm 1960 – 2010) .............................................. 65
Bảng 2.17. Tổng hợp trữ lượng nước dưới đất đã được xếp cấp ......................................... 66
Bảng 2.18. Bảng tổng hợp kết quả tính trữ lượng động tự nhiên nước dưới đất ................. 67
Bảng 2.19. Tổng hợp trữ lượng tiềm năng NDĐ tỉnh Cao Bằng theo các lưu vực ............. 68
Bảng 3.1. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt tỉnh Cao Bằng.................................................... 70
Bảng 3.2. Mơ hình mưa hiện trạng và thiết kế ứng với tần suất 75% ................................. 72
Bảng 3.3. Thời vụ cây trồng tỉnh Cao Bằng ........................................................................ 73
Bảng 3.4. Tiêu chuẩn cấp nước cho các loại vật nuôi ......................................................... 73
Bảng 3.5. Chỉ tiêu cấp nước cho thủy sản ........................................................................... 74
Bảng 3.6. Tiêu chuẩn cấp nước cho hoạt động dịch vụ, công cộng .................................... 74
Bảng 3.7. Nhu cầu nước cho sinh hoạt đô thị tỉnh Cao Bằng.............................................. 75
Bảng 3.8. Nhu cầu nước cho sinh hoạt nông thôn tỉnh Cao Bằng ....................................... 76
Bảng 3.9. Nhu cầu nước cho tưới tỉnh Cao Bằng ................................................................ 77
Bảng 3.10. Nhu cầu nước cho chăn nuôi tỉnh Cao Bằng ..................................................... 77

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


5

Bảng 3.11. Nhu cầu nước cho nuôi trồng thủy sản tỉnh Cao Bằng...................................... 78
Bảng 3.12. Nhu cầu nước công nghiệp tỉnh Cao Bằng hiện trạng và dự báo ...................... 78
Bảng 3.13. Nhu cầu nước dịch vụ, công cộng tỉnh Cao Bằng hiện trạng và dự báo ........... 79
Bảng 3.14. Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước tỉnh Cao Bằng ............................................... 80
Bảng 3.15. Tổng hợp nhu cầu khai thác sử dụng nước đến năm 2015................................ 82
Bảng 3.16. Tổng hợp nhu cầu khai thác sử dụng nước đến năm 2020................................ 83
Bảng 3.17. u cầu về dịng chảy mơi trường..................................................................... 84

Bảng 3.18. Dịng chảy hồi quy từ khu sử dụng nước .......................................................... 85
Bảng 3.19. Tỷ lệ phân bổ chia sẻ nguồn nước năm 2015 và 2020_PA1 ............................. 87
Bảng 3.20. Tỷ lệ phân bổ chia sẻ nguồn nước năm 2015 và 2020 _ PA2 ........................... 88
Bảng 3.21. Giá trị của các thông số đầu vào cho bài tốn quy hoạch tuyến tính giai đoạn
2015 ..................................................................................................................................... 94
Bảng 3.22. Lượng nước phân bổ tháng III cho các ngành giai đoạn năm 2015_PA1 ......... 96
Bảng 3.23. Giá trị của các ngành sử dụng nước trong tháng III năm 2015_PA1................ 96
Bảng 3.24. Lượng nước phân bổ tháng III cho các ngành giai đoạn năm 2015_PA2 ......... 97
Bảng 3.25. Giá trị của các ngành sử dụng nước trong tháng III năm 2015_PA2................ 98
Bảng 3.26. Giá trị của các thông số đầu vào cho bài tốn quy hoạch tuyến tính giai đoạn
2020 ..................................................................................................................................... 98
Bảng 3.27. Lượng nước phân bổ tháng III cho các ngành giai đoạn năm 2020_PA1 ......... 99
Bảng 3.28. Giá trị của các ngành sử dụng nước trong tháng III năm 2020_PA1.............. 100
Bảng 3.29. Lượng nước phân bổ tháng III cho các ngành giai đoạn năm 2020_PA2 ....... 101
Bảng 3.30. Giá trị của các ngành sử dụng nước trong tháng III năm 2020_PA2.............. 102

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


6

DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1 ............................................................................................................................... 16
Hình 1.2 ............................................................................................................................... 16
Hình 1.3. Sơ đồ khối tính nghiệm tối ưu bằng phương pháp Đơn hình .............................. 20
Hình 1.4. Vị trí địa lý tỉnh Cao Bằng................................................................................... 25
Hình 1.5. Tốc độ tăng trưởng theo các khu vực kinh tế tỉnh Cao Bằng .............................. 30
Hình 1.6. Biểu đồ chuyển dịch cơ cấu kinh tế tỉnh Cao Bằng............................................. 30
Hình 2.1. Sơ đồ hiện trạng khai thác tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng................................. 57
Hình 2.2. Bản đồ phân vùng lưu vực tỉnh Cao Bằng........................................................... 59

Hình 2.3. Các modul trong mơ hình Mike11....................................................................... 60
Hình 2.4. Mạng lưới trạm khí tượng, thủy văn tính tốn..................................................... 61
Hình 2.5. Cửa sổ nhập tên và diện tích tiểu lưu vực............................................................ 62
Hình 2.6. Cửa sổ nhập số liệu mưa, bốc hơi, lưu lượng thực đo ......................................... 62
Hình 2.7. Bản đồ tài nguyên nước mặt tỉnh Cao Bằng ........................................................ 65
Hình 2.8. Sơ đồ địa chất thủy văn........................................................................................ 69
Hình 2.9. Bản đồ tiềm năng tài nguyên nước dưới đất tỉnh Cao Bằng................................ 69
Hình 3.1. Cơ cấu nhu cầu nước của các đối tượng sử dụng nước tỉnh Cao Bằng ............... 81

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


7

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, tài nguyên nước (TNN) ngày càng được cộng đồng
quốc tế đặc biệt quan tâm. Nhiều nước phát triển trên thế giới đã xây dựng và quản
lý khá thành cơng các Quy hoạch TNN trong đó điển hình là quy hoạch sông
Missipisi (Mỹ), quy hoạch sông Thame (Anh), quy hoạch sơng Murray-Darling
(Úc), sơng Trường Giang và sơng Hồng Hà (Trung Quốc)…Ở Việt Nam, các quy
hoạch chuyên ngành liên quan đến khai thác sử dụng TNN, phòng chống và giảm
thiểu tác hại do nước gây ra như các quy hoạch thủy lợi, quy hoạch phòng chống lũ,
quy hoạch cấp nước, quy hoạch phát triển thủy điện được được nhiều Bộ ngành và
địa phương thực hiện như Bộ NN và PTNT, Bộ Công thương, Bộ Xây dựng.... Các
quy hoạch này đều nhằm mục đích sử dụng và khai thác nguồn nước và là những
quy hoạch có tác động trực tiếp làm thay đổi nguồn nước. Tùy theo từng ngành mà
trong khi làm quy hoạch có mục tiêu, phương pháp tiếp cận và xử lý vấn đề khác
nhau. Vì vậy rất cần có cách nhìn tổng thể và đồng bộ, xem xét đánh giá nhu cầu
của các ngành một cách khách quan, tránh tình trạng quy hoạch này phá vỡ và

chống chéo lên các quy hoạch khác. Từ đó đề xuất các các phương án khai thác sử
dụng TNN phù hợp nhằm đạt được mục tiêu quản lý tổng hợp tài nguyên nước ở
Việt Nam là việc làm hết sức cần thiết và cần được đầu tư nghiên cứu
Thực hiện Luật tài ngun nước, và các Chương trình hành động của Chính
phủ, nhằm đảm bảo việc khai thác sử dụng tài nguyên nước công bằng, bền vững và
bảo vệ tài nguyên nước khơng bị suy thối cạn kiệt, trong những năm qua Bộ Tài
nguyên và Môi trường đã và đang triển khai xây dựng các quy hoạch tài nguyên
nước trên các lưu vực sông và các vùng kinh tế trọng điểm, cụ thể là: QH TNN các
lưu vực sông Đồng Nai, sông Ba, sông Cầu, sông Hương; các Vùng kinh tế trọng
điểm Bắc Bộ, phía Nam, Vùng cực Nam Trung Bộ, Bán đảo Cà Mau..... Tuy nhiên,
đến nay hầu như chưa có một quy hoạch tổng thể tài nguyên nước ở lưu vực sơng,
vùng lãnh thổ nào được Chính phủ hoặc Bộ quản lý phê duyệt. Bên cạnh đó Luật tài
nguyên nước sửa đổi năm 2012 ngoài các quy định về quy hoạch theo đơn vị lưu
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


8

vực sơng cịn cho phép thực hiện quy hoạch trong phạm vị ranh giới hành chính.
Điều này phù hợp với thực tế quản lý ở nước ta vì vậy nhiều tỉnh đã sớm thực hiện
quy hoạch tài nguyên nước nhằm đáp ứng yêu cầu về quản lý tài nguyên nước của
tỉnh. Tuy nhiên việc thực hiện gặp nhiều lúng túng đặc biệt là trong phân bổ, chia sẻ
nguồn nước do ngồi việc phân bổ trong nội bộ tỉnh cịn phải xét đến mối quan hệ
với các tỉnh lân cận có cùng nguồn nước.
Năm 2008 Chính phủ đã ban hành nghị định số 120 về quản lý lưu vực sông.
Theo nghị định 120/2008/NĐ-CP về quản lý lưu vực sông đã nêu, quy hoạch lưu
vực sông bao gồm: quy hoạch phân bổ TNN; quy hoạch bảo vệ TNN; quy hoạch
phòng chống và khắc phục hậu quả tác hại do nước gây ra. Trong đó quy hoạch
phân bổ TNN là thành phần rất quan trọng, là cơ sở cho việc điều hòa phân bổ
nguồn nước để đảm bảo yêu cầu nước cho sinh hoạt và tính bền vững của nguồn

nước, tối đa hóa lợi ích của nước cho xã hội. Quy hoạch phân bổ TNN là bài tốn
rất phức tạp và khó khăn đối với các nhà quy hoạch để tìm lời giải. Thực trạng của
các quy hoạch phân bổ TNN đã được xây dựng hiên nay cho một số lưu vực sông là
phân bổ tĩnh và theo nhu cầu của từng đối tượng sử dụng TNN liên quan mà không
xét đến lợi ích và thiệt hại từ việc sử dụng TNN đó. Đây là một thiếu sót rất lớn vì
tài ngun nước phải được xem như một tài nguyên động (theo cả nghĩa khơng gian
và thời gian, có thể tái tạo tồn phần hay một phần, có sự phụ thuộc lẫn nhau giữa
các đối tượng sử dụng) và có giá trị kinh tế (nghĩa là lợi ích và thiệt hại từ việc sử
dụng TNN). Do tính chất động và phụ thuộc đa chiều nêu trên nên đến nay chưa có
một bài tốn và phần mềm tổng quát nào có thể áp dụng hoàn hảo cho quy hoạch
phân bổ TNN cho bất cứ một lưu vực hay vùng lãnh thổ cụ thể nào.
Quy hoạch tuyến tính là cơng cụ tốn học hữu hiệu đặc biệt đối với các bài
toán quy hoạch, tối ưu do đó ứng dụng quy hoạch tuyến tính là hướng nghiên cứu
phù hợp để giải quyết bài toán phân bổ tài nguyên nước.
2. Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


9

Xây dựng hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc của bài tốn quy hoạch
tuyến tính trong phân bổ tài nguyên nước và tiến hành giải bài toán tối ưu hiệu quả
sử dụng nước của các ngành để mang lại giá trị kinh tế cao nhất cho tỉnh Cao Bằng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu:
Nghiên cứu phương pháp quy hoạch tuyến tính để phân bổ tài nguyên nước
tỉnh Cao Bằng.
* Phạm vi nghiên cứu:
Tồn bộ tỉnh Cao Bằng với diện tích là 6.717 km2

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
* Cách tiếp cận:
Để nghiên cứu xây dựng quy hoạch phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng sẽ
sử dụng 2 cách tiếp cận chính sau:
+ Phương pháp phân tích hệ thống: Quy hoạch phân bổ tài nguyên nước là quy
hoạch có liên quan đến nhiều ngành, hộ dùng nước và nhiều yếu tố tác động đến
vùng quy hoạch. Việc phân tích hệ thống (các yếu tố như: nguồn nước mưa, nước
mặt, nước dưới đất, khai thác sử dụng…) sử dụng các cơng cụ GIS và phương pháp
quy hoạch tuyến tính đưa ra phương án tối ưu cho hệ thống.
+ Kế thừa các nghiên cứu đã có trước đây của các ngành liên quan trên các
vùng liên quan. Phương pháp kế thừa, tổng hợp, phân tích, thống kê…;
* Phương pháp nghiên cứu:
Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây:
- Phương pháp tương tự thủy văn;
- Phương pháp thống kê;
- Phương pháp kế thừa;
- Phương pháp chuyên gia;
- Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu;

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


10

- Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu;
- Phương pháp sử dụng mơ hình tốn tối ưu hệ thống.
- Một số phương pháp khác.

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng

11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ KHU
VỰC NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
1.1.1. Phân loại tổng quan các mơ hình tối ưu
Hiện nay tồn tại khá nhiều các phương pháp tối ưu hoá có phạm vi ứng dụng
khác nhau. Trong các bài tốn kỹ thuật người ta cố gắng đưa các bài toán tối ưu về
các dạng chuẩn tắc đã có và có thể giải được. Để làm được điều đó cần có những
giả thiết về những điều kiện giản hoá sao cho bản chất vật lý của bài tốn được bảo
tồn một cách tương đối. Có thể có một số mẫu bài tốn tối ưu thích hợp khi thiết
kế và điều khiển hệ thống nguồn nước. Do đó trong đồ án chỉ trình bày một số
phương pháp đơn giản nhưng điển hình cho các dạng áp dụng được.
1.1.1.1. Bài toán tối ưu tổng qt
Bài tốn tối ưu tổng qt có thể mơ tả như sau:
Cần tìm cực trị hàm mục tiêu có dạng:
F(X) → min (max)

(1 - 1)

Với hệ các biểu thức ràng buộc:
gj (X) ≤ bj, với j = 1, 2,…, m

(1 - 2)

Hệ (1 – 1) và (1 – 2) có thể viết dưới dạng đầy đủ:
F(x1, x2,…, xi,…, xn) → min (max)

(1 – 3)

Với các ràng buộc:
g1 (x1, x2,…, xi,…, xn) ≤ b1
g2 (x1, x2,…, xi,…, xn) ≤ b2
…………………………………

(1 – 4)

gj (x1, x2,…, xi,…, xn) ≤ bj
…………………………………
gm (x1, x2,…, xi,…, xn) ≤ bm
Với các biến của hàm số là véc tơ có dạng:

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng


12

X = (x1, x2,…, xn)

(1 - 5)

Nghiệm tối ưu của bài toán tối ưu là véc tơ nghiệm
X* = (x1*, x2*,…, xn*)

(1 - 6)

1.1.1.2. Bài tốn quy hoạch tuyến tính
Bài toán (1 – 1), (1 – 2) được gọi là tuyến tính, nếu hàm mục tiêu và các ràng
buộc đều là hàm tuyến tính đối với các đối số của véc tơ X = (x1, x2,…., xm), tức là:

n

F ( X ) = ∑ ci xi → min (max)

(1 – 7)

i =1

n

Với ràng buộc

∑a
i =1

ji

xi ≤ b j với j = 1, 2,…, m;

(1 – 8)

Và xi ≥ 0 với i = 1, 2,…, n
1.1.2. Quy hoạch tuyến tính
1.1.2.1. Khái niệm và các ví dụ về bài tốn quy hoạch tuyến tính (QHTT)
Quy hoạch tuyến tính là mơn tốn học nghiên cứu phương pháp tìm giá trị nhỏ
nhất (min) hoặc lớn nhất (max) của một hàm tuyến tính (hàm mục tiêu) theo một số
biến, thỏa mãn một số hữu hạn ràng buộc được biểu diễn bằng hệ phương trình và
bất phương trình tuyến tính.
1.1.2.2. Hai dạng cơ bản của quy hoạch tuyến tính
1. Dạng chính tắc

Nếu hàm mục tiêu và ràng buộc (1 – 1) và (1 – 2) là các biểu thức tuyến tính
đối với các biến số, ta có mơ hình tối ưu là tuyến tính đối với các biến số: Mơ hình
tuyến tính được gọi là chính tắc nếu các ràng buộc là đẳng thức. Ta có hàm mục tiêu
của mơ hình tuyến tính là:
F(X) c1x1 + c2x2 + … + cixi + …+ cnxn → min

(1 – 9)

Với ci là hằng số với biến thứ i.
Với ràng buộc là:
gj(X) = aj1x1 + aj2x2 + … + ajmxm = bj; j = 1, m

(1 – 10)

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


13

và xi ≥ 0 với i = 1, 2,…, n.
Với bj là hằng số với ràng buộc thứ j; aji là các hằng số.
Trong trường hợp bài tốn cần tìm cực đại (max), phải nhân hàm mục tiêu với
(-1) để đưa về bài tốn tối ưu dạng chính tắc.
Bài tốn tìm cực đại (1 – 2) có dạng:
F(X) c1x1 + c2x2 + … + cixi + …+ cnxn → max

(1 – 11)

Với ci là hằng số với biến thứ i.
Với ràng buộc là:

gj(X) = aj1x1 + aj2x2 + … + ajmxm = bj; j = 1, m

(1 – 12)

và xi ≥ 0 với i = 1, 2,…, n.
được đưa về dạng chính tắc với hàm mục tiêu:
max F(X) = min (-F(X))
tức là:
F1(X) = -F(X) = -c1x1 – c2x2 - … - cixi - … - cnxn → min
2. Dạng chuẩn tắc
Dạng chuẩn tắc là dạng mà ràng buộc là bất đẳng thức, tức là:
gj(X) = aj1x1 + aj2x2 + … + ajixi+ … + ajnxn ≤ bj; j = 1, m

(1 – 13)

và xi ≥0 với i = 1, 2,…, n.
3. Đưa bài tốn quy hoạch tuyến tính về dạng chuẩn tắc và dạng chính tắc
+ Nếu ràng buộc có dạng gj(X) ≥ bj: Nhân 2 vế của biểu thức ràng buộc với (1), đưa bài toán về dạng chuẩn với ràng buộc dạng (1 - 2).
+ Đưa bài toán chuẩn tắc về dạng chính tắc:
Bài tốn dạng chuẩn có thể đưa về dạng chính tắc bằng cách thêm các biến
phụ vào vế trái của các bất đẳng thức. Có m ràng buộc bất đẳng thức sẽ có m biến
phụ. Do đó dạng chính tắc mới sẽ có n + m nghiệm. Ta có:
gj (X) + xn+j = 0; j = 1, m

(1 – 14)

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


14

trong đó: xn+j là biến phụ;
và xi ≥ 0 với i =1, 2,..., n.
1.1.2.3. Định lý cơ bản và các định nghĩa về quy hoạch tuyến tính
1. Định lý cơ bản của quy hoạch tuyến tính
Định lý: (Phát biểu cho dạng chính tắc): Phương án tối ưu quy hoạch tuyến
tính chứa một số biến dương đúng bằng số các ràng buộc dạng đẳng thức độc
lập, các biến cịn lại có giá trị khơng.
Nếu bài tốn tối ưu tuyến tính dạng chính tắc có nghiệm thì nghiệm của bài
tốn sẽ nằm ở các điểm cực biên: các đỉnh tam giác (đối với bài toán phẳng) và đỉnh
các đa giác (đối với bài tốn 3 chiều)…Các phương pháp tìm nghiệm của bài toán
thường là các phép thử dần tại các điểm cực biên. Giả sử đã dị tìm ở tất cả những
điểm cực biên mà khơng tìm được một trường hợp nào có xi ≥ 0 với mọi i thì bài
tốn là vô nghiệm.
2. Khái niệm về phương án cơ sở chấp nhận được
Biến cơ sở (BCS) và biến tự do (BTD)
Giả sử ta xét một bài tốn tối ưu chính tắc có n biến số, với số phương trình
ràng buộc đẳng thức là m. Ta gọi:
Tập hợp các biến được chọn tùy ý với giả thiết là xi ≥ 0, với i = 1→ m, trong
đó m là số các phương trình ràng buộc được gọi các biến cơ sở.
Tập hợp các biến còn lại xj với j≠i, j = (n-m) → n được gọi là biến tự do.
Phương án cơ sở là phương án mà các biến tự do được chọn bằng không, tức
là giả định xj = 0 với mọi j thuộc biến tự do. Giá trị của các biến cơ sở được xác
định theo thủ tục sau:
Chọn biến cơ sở của bài toán
Giả định các giá trị của biến tự do bằng không xj = 0 với mọi j thuộc biến tự
do.

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng

15

Xác định giá trị của biến cơ sở bằng cách giải hệ các phương trình ràng buộc
với sau khi thay các giá trị bằng không của biến tự do vào phương trình.
Phương án cơ sở chấp nhận được
Là phương án cơ sở có các biến cơ sở nhận các giá trị dương.
1.1.2.4. Giải bài tốn quy hoạch tuyến tính
1. Phương pháp đồ thị
Phương pháp đồ thị được dùng khi số biến số ≤ 3. Về phương pháp này có thể
tham khảo ở nhiều tài liệu chuyên khảo. Ta xem xét bài tốn phẳng qua một ví dụ:
Bài tốn:
Tìm nghiệm tối ưu X* = (x1*, x2*) sao cho hàm mục tiêu:
Z = c1x1 + c2x2 → max

(1 – 15)

Các ràng buộc:
a11x1 + a12x2 ≥ b1
a21x1 + a22x2 ≥ b2
xi ≥ 0;

i = 1, 2

(1 – 16)

Cách giải
Cách giải bài toán phẳng được tiến hành như sau:
Vẽ miền chấp nhận được (miền D mà X thỏa mãn ràng buộc 1 – 16) xem Hình
1.1

+ Nếu ràng buộc là đẳng thức thì miền chấp nhận được là điểm A, giao của
đường N1M1 và N2M2.
+ Nếu ràng buộc là bất đẳng thức thì miền chấp nhận được là hình AN1OM2,
bao gồm cả biên AN1 và AN2.
Vẽ các đường cùng mục tiêu (đường mức):
+ Cho một giá trị cụ thể Z = Z0. Vẽ đường x 2 =

z 0 c1
− x1
c1 c 2

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


16

+ Thay đổi giá trị Z0 ta được các đường song song. Trên mỗi đường hàm mục
tiêu có cùng giá trị. Giá trị Z0 càng lớn thì đường x2 càng xa điểm “0”.
Tìm nghiệm tối ưu:
+ Di chuyển đường Z0 (theo giá trị Z0) xác định được nghiệm cực đại tại A
+ Nếu đường cùng mục tiêu tiếp xúc tại 1 đỉnh thì nghiệm tối ưu là đơn trị.
+ Nếu đường cùng mục tiêu tiếp xúc tại 2 đỉnh (1 cạnh) thì nghiệm tối ưu là đa
trị.
+ Nếu miền chấp nhận được có dạng khác (Hình 1.2) thì tọa độ điểm A xác
định giá trị cực tiểu.

Hình 1.1

Hình 1.2

Trường hợp mở rộng: Đối với bài tốn có n biến x1, x2,…, xn với m ràng
buộc.
+ Nghiệm tối ưu là tọa độ của một đỉnh hay nhiều đỉnh miền cho phép. Miền
đa diện là một đa diện lồi (n-m) chiều.
+ Nghiệm đơn trị nếu có 1 đỉnh tiếp xúc với mặt cùng mục tiêu.
+ Nghiệm đa trị nếu có k đỉnh (k > 1) tiếp xúc với mặt mục tiêu, tạo thành 1
đơn hình (k – 1) chiều. Đó là cơ sở của phương pháp đơn hình.
2. Phương pháp đơn hình
Phương pháp đơn hình là phương pháp cơ bản nhất khi giải các bài tốn quy
hoạch tuyến tính. Phương pháp do G.B Dantzig đưa ra năm 1948.

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


17

Nội dung của phương pháp như sau: Tìm đỉnh tối ưu của đa diện các nghiệm
cho phép bằng phương pháp lần lượt thử các đỉnh của đa diện. Để việc thử khơng
phải mị mẫm, người ta đưa ra thuật tốn đi từ nghiệm xấu đến nghiệm tốt hơn tức
là đi dần đến nghiệm tối ưu.
Cơ sở của phương pháp tính thử dần:
Trong đồ án này chỉ nêu nguyên tắc và các bước tính tốn. Cơ sở cho việc tìm
nghiệm có thể tham khảo các sách chun khảo. Trình tự tính toán như sau:
a. Chọn biến cơ sở: đầu tiên chọn một điểm tùy ý của đa diện các nghiệm cho
phép, đó là tập (x1, x2,…, xn). Theo định lý cơ bản của quy hoạch tuyến tính có m số
dương, cịn những số khác bằng không. Gọi các biến dương của điểm xuất phát là
biến cơ sở:
(x1, x2,…, xm, 0, 0,…, 0)

(1 – 17)

Chú ý: 3 biến dương có thể chọn bất kỳ
b. Tìm nghiệm xuất phát (nghiệm thử thứ nhất): Thay thế các biến cơ sở vào
các ràng buộc được m phương trình chứa m ẩn:

a11x1 + a12x2 + …+ a1mxm = b1
a21x1 + a22x2 + …+ a2mxm = b2

(1 – 18)

………………………………
am1x1 + am2x2 + …+ ammxm = bm
Giải hệ (1 – 18) tìm được nghiệm xuất phát (nghiệm thử lần thứ nhất):
(x1(0), x2(0),…, xm(0))
Giá trị tương ứng của hàm mục tiêu là
Z0 = c1x1(0) + c2x2(0) +…+ cmxm(0)

(1 – 19)

b. Chọn nghiệm thử thứ hai
- Thử thêm vào 1 biến mới xm+1 ( có thể chọn bất kỳ trong số các biến khơng
cịn lại). Lúc này ràng buộc có dạng:

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


18

a11x1 + a12x2 + …+ a1mxm + a1,m+1 = b1
a21x1 + a22x2 + …+ a2mxm + a2,m+1 = b2

(1 – 20)

………………………………
am1x1 + am2x2 + …+ ammxm + am,m+1 = bm
Hệ (1 – 20) có m phương trình với m+1 biến, hệ này có nghiệm đơn trị khi các
phương trình tạo thành hệ phục thuộc, do đó cột cuối cùng phụ thuộc tuyến tính vào
các cột cịn lại yi có dạng:
a11y1 + a12y2 + …+ a1mym = a1,m+1
a21y1 + a22y2 + …+ a2mym = a2,m+1

(1 – 21)

………………………………
am1y1 + am2y2 + …+ ammym = am,m+1
Hệ (1 – 21) có nghiệm duy nhất là: y1(0), y2(0),…, ym(0)
- Tính hiệu số: Lấy các số hạng của (1 – 20) trừ đi bội số của (1 – 21), ký hiệu
bội số là k, ta có:
a11(x1 - ky1) + a12(x2 – ky2) + …+ a1m(xm – kym) + a1,m+1k = b1
a21(x1 - ky1) + a22(x2 – ky2) + …+ a2m(xm – kym) + a2,m+1k = b2

(1 – 22)

……………………………….………………………………
am1(x1 - ky1) + am2(x2 – ky2) + …+ amm(xm – kym) + am,m+1k = bm
- Chọn nghiệm thử thứ 2 cho (1 – 22)
(x1(0) – ky1(0)), (x2(0) – ky2(0)),…, (xm(0)), k

(1 – 23)

Do (1 – 23) có m+1 biến nên phải có 1 biến bằng khơng, ngồi ra các biến
xm+2,…, xn cũng bằng không. Muốn biết biến nào trong (1 – 23) bằng khơng ta làm
như sau:
+ Tính số gia ΔZ1: là chênh lệch giá trị hàm mục tiêu với nghiệm thử lần thứ
nhất và nghiệm thử lần thứ hai. Bằng cách thay nghiệm của hai lần thử vào hàm
mục tiêu biến đổi được dạng sau:
ΔZ1 = k[cm+1 - γm+1]

(1 – 24)

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài ngun nước tỉnh Cao Bằng


19

Với:

γm+1 = c1y1(0) + c2y2(0) +….+ cmym(0)

(1 – 25)

Hiệu số cm+1 - γm+1 gọi là hiệu suất, trong đó cm+1 là hệ số của số hạng thứ m+1
của hàm mục tiêu.
+ Xem xét loại biến cơ sở:
Xét 3 trường hợp xảy ra:
ΔZ1 = 0: Nghiệm xuất phát và nghiệm mới (nghiệm thử lần 2) tốt như nhau.
Suy ra có hai đỉnh tiếp xúc giữa đa diện cho phép và mặt hàm mục tiêu. Trong
trường hợp này phải xem xét loại 1 biến nào đó xấu hơn trong số các biến cơ sở.
ΔZ1 < 0: Nghiệm mới xấu hơn nghiệm xuất phát trường hợp thử này không
thành công cần loại bỏ.

ΔZ1 > 0: Nghiệm mới tốt hơn nghiệm xuất phát trường hợp thử này thành công
gần được giữ lại và loại 1 trong những biến cơ sở ở phương án xuất phát trước đó.
Như vậy, nếu lần thử nghiệm thứ hai rơi vào một trong hai trường hợp (a)
hoặc (b) ta cần đưa biến mới vào biến cơ sở và cần loại 1 nghiệm trong biến xuất
phát (vì theo định lý cơ bản, chỉ có m biến dương). Từ đó rút ra trình tự tính tốn
biến cơ sở như sau:
Nếu ΔZ1 < 0: Nghiệm mới xấu hơn nghiệm xuất phát trường hợp thử này
không thành công nên giữ nguyên biến cơ sở như cũ để thử nghiệm cho biến thứ 3
Nếu ΔZ1 ≥ 0 cần tính them hệ số k cho các biến:
ki =

x i( 0)
y i( 0)

(1 – 26)

Loại biến nào có hệ số k>0 và nhận giá trị nhỏ nhất, tức là:
0 < ki = min

x i( 0 )
y i( 0 )

(1 – 27)

- Thực hiện lien tục các thuật toán trên: Dựa vào các biến chưa dùng m+2,
m+3,…, tính các giá trị tương ứng ΔZ2, ΔZ3,… cho đến khi thử hết các biến cơ sở.
ΔZ1 = k[cm+1 - γm+1]
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng

20

ΔZ2 = k[cm+2 - γm+2]
ΔZ3 = k[cm+3 - γm+3]
……………………
ΔZi = k[cm+i - γm+i]
Tính tốn được thực hiện sau (n-m) lần lặp được nghiệm tối ưu.
Phương pháp đơn hình có ưu điểm là thuật tốn đơn giản. Nếu số ẩn có ít có
thể tính bằng tay (trực tiếp hoặc bằng bảng đơn hình). Khi có nhiều biến số phải lập
chương trình tính. Chương trình tốn có sơ đồ trình bày trên Hình 1.3.
Bắt đầu

Vào số liệu và chọn biến cơ sở

Tìm nghiệm xuất phát và
đánh giá ΔZi với i = 1, 2,…

Thêm biến mới
xm+1 và đánh giá
ΔZi với i = 1, 2,…

Mọi giá trị
ΔZi < 0

Đúng

Nghiệm cơ sở
là tối ưu

Đúng

Bài toán khơng
có lời giải

Sai
Tìm
0< ki = min

x i( 0 )
y i( 0)

Mọi giá trị
xi > 0

KẾT THÚC
Hình 1.3. Sơ đồ khối tính nghiệm tối ưu bằng phương pháp Đơn hình

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài toán phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng


21

1.1.3. Tổng quan tình hình ứng dụng quy hoạch tuyến tính trong tài nguyên
nước ở Việt Nam và trên thế giới
1.1.3.1. Trên thế giới
Trên thế giới hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu về quy hoạch chia sẻ, phân bổ
TNN. Mỗi nhà quy hoạch đều đưa ra quan điểm và có hướng tiếp cận riêng, có
những đề xuất về nguyên tắc phân bổ chia sẻ; những nghiên cứu để xác định tiêu
chí; những nghiên cứu và phân tích về giá trị của nước;.......Tuy nhiên, các vấn đề
đó mới chỉ xem xét theo các khía cạnh riêng lẻ theo những cấu trúc riêng, chưa

được xem xét một cách tổng thể theo hệ thống, trong những ràng buộc nhất định
trong một hệ thống tích hợp hay tổng hợp (intergrated system). Trong bài tốn quy
hoạch chia sẻ, phân bổ TNN có thể xem xét như một hệ thống tổng hợp bao gồm
các hệ thống con. Giải quyết nội dung quy hoạch chia sẻ phân bổ TNN theo phương
pháp tiếp cận tổng hợp hệ thống giúp cho các nhà quy hoạch có thể xem xét các vấn
đề nảy sinh, các tác động qua lại giữa các thành phần trong hệ thống môt cách linh
hoạt, logic, định lượng và có cấu trúc.
Phân bổ nguồn nước là vấn đề thách thức các nhà khoa học và kỹ sư tài
nguyên nước trong hàng thập kỷ. Các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật về phân bổ
nguồn nước chủ yếu tập trung vào tối ưu hóa phân bổ lượng nước sau hồ chứa
(Louck và nnk, 1981). Ngay cả khi dịng chảy khơng bị điều tiết bởi đập thì việc
quản lý tài nguyên nước trong lưu vực cũng rất phức tạp.
Nhiều nước đã ban hành hệ thống cấp phép để quản lý tài nguyên nước. Việc
cấp phép cho phép các nhà quản lý tài nguyên nước phân bổ tài nguyên nước theo
phương thức phản ánh được giá trị của khu vực (Cox, 1989). Nhiệm vụ đầu tiên
trong việc phân bổ nguồn nước là xác định và tính tốn mục tiêu tổng quát của hệ
thống cấp phép và quy tắc ban hành giấy phép. Lund và Israel (1995) sử dụng kỹ
thuật tối ưu hóa trong quy hoạch mạng phân phối nước trong đô thị. Winter (1995)
đã tổng quát những nghiên cứu hiện tại liên quan đến việc tối ưu trong phân bổ
nguồn nước mặt và nước dưới đất. Nhiệm vụ của phân bổ nguồn nước tối ưu trong
lưu vực có thể được tiếp cận theo hướng phân tích hệ thống. Phân tích hệ thống đã

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp quy hoạch tuyến tính trong bài tốn phân bổ tài nguyên nước tỉnh Cao Bằng