Áp dụng lý thuyết tối ưu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước ở lưu vực sông Hồng Thái Bình. (LA tiến sĩ)

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

ĐÀO VĂN KHIÊM

ÁP DỤNG LÝ THUYẾT TỐI ƢU HÓA CHO BÀI TOÁN PHÂN BỔ
HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƢỚC Ở LƢU VỰC SÔNG HỒNGTHÁI BÌNH

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

ĐÀO VĂN KHIÊM

ÁP DỤNG LÝ THUYẾT TỐI ƢU HÓA CHO BÀI TOÁN PHÂN BỔ
HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƢỚC Ở LƢU VỰC SÔNG HỒNGTHÁI BÌNH

Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc
Mã số: 62-62-30-01

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

GS.TS Nguyễn Quang Kim

HÀ NỘI, NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dƣới bất kỳ hình thức nào. Các tài liệu tham khảo đã đƣợc trích dẫn và
ghi rõ nguồn theo đúng quy định.
Tác giả luận án

Đào Văn Khiêm

i


LỜI CÁM ƠN
Tác giả trân trọng cám ơn GS.TS. Nguyễn Quang Kim đã tận tình hƣớng dẫn tác giả
nghiên cứu và hoàn thành Luận án Tiến sĩ.
Tác giả chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo
Đại học và Sau đại học, Khoa Kỹ thuật Tài nguyên nƣớc, Bộ môn Kỹ thuật Tài nguyên
nƣớc đã tạo điều kiện thuận lợi, nhiệt tình giúp đỡ và động viên tác giả trong quá trình
nghiên cứu, thực hiện Luận án.
Tác giả cũng chân thành cảm ơn đồng nghiệp GS.TS Nguyễn Khắc Minh, NCS. Bùi
Thu Hòa đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tác giả trong việc hoàn thành Luận án.

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................x
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................xi
1.

Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................xi

2.

Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... xii

3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... xii

4.

Các tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu........................................................ xiii

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..........................................................................xiv

6.

Những đóng góp mới của luận án ....................................................................xvi

7.

Cấu trúc luận án .............................................................................................. xvii

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ...........................................................................................1
1.1. Đặc điểm chung của lƣu vực..............................................................................1
1.1.1 Các đặc trƣng về khí hậu ...............................................................................1
1.1.2 Các đặc điểm kinh tế xã hội ..........................................................................2
1.1.3 Tình hình quản lý tài nguyên nƣớc của Hệ thống Sông Hồng Thái Bình .....2
1.1.3.1 Tại Trung Quốc .......................................................................................2
1.1.3.2 Tại Việt Nam ..........................................................................................3
1.2. Công tác quy hoạch và quản lý ..........................................................................4
1.2.1 Công tác ra quyết định ở cấp quy hoạch .......................................................4
1.2.2 Công tác quy hoạch ở mức quản lý ...............................................................4
1.2.3 Quy hoạch ràng buộc cho tƣới vụ Đông Xuân ...............................................5
1.2.4 Tình trạng khẩn cấp trong mùa lũ ..................................................................5
1.3. Tình hình ứng dụng tối ƣu hóa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc trên
thế giới .........................................................................................................................6
1.3.1 Mô hình hóa quản lý tài nguyên nƣớc cấp lƣu vực sông ...............................6
1.3.2 Kinh tế học phân bổ tài nguyên nƣớc .............................................................8
1.3.4 Mô hình kinh tế thủy văn tổng hợp và các phát triển gần đây .....................12
1.4. Ứng dụng nghiên cứu tối ƣu hóa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc tại
lƣu vực sông Hồng ....................................................................................................14

iii


1.4.1 Quy hoạch tài nguyên nƣớc ở vùng lƣu vực sông Hồng Thái Bình .............14
1.4.2 Nghiên cứu vận hành liên hồ chứa ...............................................................15
1.4.3 Các thách thức trong việc xây dựng thủ tục vận hành liên hồ chứa.............17
1.5. Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ƣu hóa và mục tiêu nghiên cứu của Luận án
18
1.5.1 Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ƣu hóa động trong phân bổ hiệu quả kinh
tế trong QH&QLTNN tại Việt nam ......................................................................18

1.5.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án .............................................20
1.5.2.1 Tình hình nghiên cứu về tối ƣu hóa trong QH&QLTNN ở Lƣu vực
Sông Hồng - Thái bình ......................................................................................20
1.5.2.2 Mục tiêu, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận án .....................21
CHƢƠNG 2 THIẾT LẬP BÀI TOÁN PHÂN BỔ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƢỚC
.......................................................................................................................................25
2.1. Mở đầu ................................................................................................................25
2.1.1 Đặt vấn đề .....................................................................................................25
2.1.2 Mô hình phân bổ tài nguyên ........................................................................27
2.2 Hệ thống Mô hình hóa Phân bổ Tài nguyên nƣớc tại Lƣu vực sông (Aquarius) 29
2.2.1 Giới thiệu mô hình Aquarius ........................................................................29
2.2.2 Hiệu chỉnh và Phát triển mô hình Aquarius ................................................33
2.2.3 Tóm tắt.........................................................................................................35
2.3 Bài toán tối ƣu hóa với ràng buộc hỗn hợp .........................................................36
2.3.1 Bài toán tối đa hàm mục tiêu với ràng buộc đẳng thức ................................ 36
2.3.2 Bài toán tối đa hàm mục tiêu với ràng buộc bất đẳng thức ..........................37
2.3.3 Trƣờng hợp tổng quát: các ràng buộc hỗn hợp ............................................37
2.3.4 Một số nhận xét ............................................................................................38
2.4 Phƣơng pháp giải gần đúng và ứng dụng phần mềm Lingo ...............................39
2.4.1 Phƣơng pháp giải gần đúng ..........................................................................39
2.4.2 Ứng dụng phần mềm Lingo..........................................................................41
2.4.3 Phát triển thủ tục tối ƣu hóa ngẫu nhiên cho ứng dụng ................................ 43
2.5. Kết luận...............................................................................................................44
CHƢƠNG 3 PHÂN BỔ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƢỚC CHO MỘT SỐ HỆ
THỐNG HỒ CHỨA TRONG LƢU VỰC SÔNG HỒNG ...........................................45
3.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................45
iv


3.2. Một số cấu trúc giá trị sử dụng nƣớc và cấu trúc chi phí .................................45

3.2.1 Cấu trúc giá trị sử dụng nƣớc tƣới ...............................................................46
3.2.1.1 Cầu tĩnh đối với nƣớc tƣới ...................................................................46
3.2.1.2 Cầu động đối với nƣớc tƣới ..................................................................48
3.2.2 Cấu trúc giá trị sử dụng nƣớc phát điện .......................................................57
3.2.3 Cấu trúc chi phí ...........................................................................................58
3.2.3.1 Chi phí vận hành ...................................................................................58
3.2.3.2 Chi phí vốn ...........................................................................................60
3.2.3.3 Nhận xét................................................................................................ 62
3.3 Mô hình tối ƣu hóa động cho Hệ thống Núi Cốc ...............................................63
3.3.1 Giới thiệu Hệ thống Núi Cốc........................................................................63
3.3.2 Phân tích và ƣớc lƣợng hàm cầu và hàm giá trị sử dụng nƣớc ...................64
3.3.2.1 Hàm cầu sử dụng nƣớc tƣới .................................................................64
3.3.2.2 Hàm cầu sử dụng nƣớc cho mục đích sinh hoạt ...................................65
3.3.2.3 Hàm cầu nƣớc cho mục đích phát điện ................................................66
3.3.2.4 Hàm cầu sử dụng nƣớc cho mục đích du lịch ......................................67
3.3.3 Tính toán chi phí ..........................................................................................67
3.3.4 Mô hình tối ƣu hóa động cho hồ chứa Núi Cốc ..........................................70
3.3.4.1 Xác định hàm mục tiêu ..........................................................................70
3.3.4.2 Các ràng buộc .......................................................................................71
3.3.4.3 Sử dụng phần mềm Lingo 16 ................................................................ 71
3.3.5 Tóm tắt các kết quả mô hình tối ƣu hóa động tất định cho hồ chứa Núi Cốc
...............................................................................................................................71
3.3.6 Tóm tắt kết quả của các mô hình tối ƣu hóa động ngẫu nhiên ....................80
3.4 Mô hình tối ƣu hóa động cho Hệ thống Sơn La – Hòa Bình..............................86
3.4.1 Giới thiệu hệ thống hồ chứa Sơn La – Hòa Bình .........................................86
3.4.2 Mô hình phân bổ nƣớc Hệ thống Sơn La – Hòa Bình .................................89
3.4.3 Kết quả mô hình tối ƣu hóa động cho hệ thống Sơn La – Hòa Bình ..........90
3.5 Kết luận.............................................................................................................102
CHƢƠNG 4 CẤU TRÚC ĐỘC QUYỀN TỰ NHIÊN TRONG PHÂN BỔ TÀI
NGUYÊN NƢỚC Ở LƢU VỰC SÔNG HỒNG ........................................................105

4.1. Đặt vấn đề .........................................................................................................105

v


4.1.1 Giới thiệu về độc quyền.............................................................................105
4.1.2 Khái niệm Độc quyền tự nhiên ..................................................................106
4.1.2.1 Độc quyền trong công ty sản phẩm đơn .............................................107
4.1.2.2 Điều chỉnh công ty sản phẩm đơn ......................................................108
4.1.2.3 Tóm tắt................................................................................................110
4.1.3 Xây dựng phƣơng pháp xác định cấu trúc độc quyền tự nhiên từ các kết
quả lời giải tối ƣu của mô hình tối ƣu hóa động cho phân bổ hiệu quả nƣớc .....111
4.2 Các kết quả chạy mô hình tối ƣu hóa động cho hệ thống Núi Cốc ..................116
4.3 Tối ƣu hóa động ngẫu nhiên phục vụ nghiên cứu về cấu trúc độc quyền tự nhiên
của hệ thống hồ chứa Sơn La – Hòa Bình ...............................................................121
4.3.1 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới đủ tất định giảm và dòng chảy đến ngẫu
nhiên (mô hình chi phí hàm mũ) .........................................................................122
4.3.2 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới trƣớc Đổi mới và dòng chảy đến ngẫu nhiên
.............................................................................................................................123
4.3.3 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới tất định sau Đổi mới và dòng chảy đến ngẫu
nhiên (mô hình với chi phí hàm mũ) ..................................................................124
4.3.4 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên không có
sự can thiệp của chính phủ ..................................................................................125
4.3.5 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy đến ngẫu
nhiên trong điều kiện tƣới đủ (mô hình với chi phí bậc ba) ................................126
4.3.6 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy đến ngẫu
nhiên trong điều kiện cạnh tranh hoàn hảo (mô hình với chi phí bậc ba) ...........127
4.3.7 Cấu trúc độc quyền tự nhiên yếu với mô hình cầu tƣới ngẫu nhiên ARIMA
(mô hình với chi phí hàm mũ) .............................................................................128
4.3.8 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới ngẫu nhiên giảm, dòng chảy đến ngẫu nhiên,

và cầu điện tăng (mô hình với chi phí hàm mũ) ..................................................129
4.3.9 Cấu trúc độc quyền tự nhiên yếu tính theo tháng (mô hình với chi phí hàm
mũ) .......................................................................................................................130
4.3.10 Một số nhận xét .......................................................................................131
4.4 Kết luận chƣơng ...............................................................................................132
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................134
1.

Kết quả đạt đƣợc của luận án ..........................................................................134

2.

Tóm tắt các đóng góp chính của luận án .........................................................136

3.

Kiến nghị và đề xuất từ các kết quả nghiên cứu của luận án ..........................136

vi


DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................138
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................140
PHỤ LỤC ....................................................................................................................145
MỘT SỐ THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH THƢỜNG ĐƢỢC SỬ DỤNG ...........216

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Mô phỏng các biến liên quan đến hồ chứa .....................................................30
Hình 3.1 Các quỹ đạo tối ƣu của các kế hoạch tối ƣu ứng với các mẫu số liệu ngẫu
nhiên về dòng chảy đến của hồ chứa Núi Cốc khi tƣới đủ ............................................81
Hình 3.2 Hàm mật độ phân phối xác suất của các tổng lợi ích ròng ............................82
Hình 3.3 Các quỹ đạo tối ƣu hóa tùy thuộc các tình huống ngẫu nhiên.......................82
Hình 3.4 Hàm mật độ phân phối xác suất của các tổng lợi ích ròng ............................83
Hình 3.5 Tối ƣu hóa với cầu tƣới ngẫu nhiên và dòng chảy đến ngẫu nhiên ...............83
Hình 3.6 Hàm mật độ phân phối xác suất cho các mức tổng lợi ích ròng ...................84
Hình 3.7 Mô hình tối ƣu hóa động với cầu tƣới ngẫu nhiên do giá lúa ngẫu nhiên .....84
Hình 3.8 Hàm phân phối xác suất của các mức tổng lợi ích ròng ................................ 85
Hình 3.9 Sơ đồ vận hành Liên hồ Sơn La – Hòa Bình ..................................................88
Hình 3.10 Các quỹ đạo tối ƣu (theo giá trị hiện tại, tức là chƣa đƣợc chiết khấu) với
cầu tƣới tất định giảm dần và dòng chảy đến ngẫu nhiên .............................................93
Hình 3.11 Hàm mật độ phân phối xác suất của các tổng lợi ích đã chiết khấu ............94
Hình 3.12 Các quỹ đạo tối ƣu (đã đƣợc chiết khấu của tổng lợi ích với cầu tƣới tất
định giảm dần và dòng chảy đến ngẫu nhiên ................................................................ 94
Hình 3.13 Hàm mật độ phân phối xác suất trong trƣờng hợp có chiết khấu .................95
Hình 3.14 Các quỹ đạo tối ƣu của các tổng lợi ích (chƣa chiết khấu) .........................95
Hình 3.15 Hàm mật độ phân phối xác suất của các mức tổng lợi ích ..........................96
Hình 3.16 Tối ƣu hóa động với cầu tƣới tất định và dòng chảy đến ngẫu nhiên .........96
Hình 3.17 Hàm mật độ phân phối xác suất ..................................................................97
Hình 3.18 Hàm mật độ phân phối xác suất ..................................................................97
Hình 3.19 Các quỹ đạo của tổng lợi ích tối ƣu (chƣa chiết khấu) ................................ 98
Hình 4.1 Các quan hệ giữa AC và Q (biểu đồ a) và giữa TB/Q và Q (biểu đồ b) .....114
Hình 4.2 Hàm cầu đối với xả nƣớc từ hệ thống hồ chứa ............................................115
Hình 4.3 Cấu trúc độc quyền tự nhiên của hồ chứa Núi Cốc cho tƣới và phát điện ..117
Hình 4.4 Độc quyền tự nhiên của hồ chứa Núi Cốc khi không can thiệp tƣới ..........118
Hình 4.5 Cấu trúc độc quyền tự nhiên của Núi Cốc khi cầu tƣới và dòng chảy đến
cùng là các đại lƣợng ngẫu nhiên trong điều kiện tƣới đủ (3, 9, 15, 19).....................119
Hình 4.6 Cấu trúc độc quyền tự nhiên của Núi Cốc với các năm 5, 10, 13, 19 .........120

Hình 4.7 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 2, 4, 9, 12, 15, và 19 .................122
Hình 4.8 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 1, 5, 10, 13, 19,21.....................123
Hình 4.9 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3, 7, 9, 13, 17, 19 ......................124
Hình 4.10 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 5, 9, 13, 16, 20, 24..................125
Hình 4.11 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3, 5, 9, 11, 18, 25....................126
Hình 4.12 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3, 7, 9, 15, 19, 25...................127
Hình 4.13 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3, 7, 9, 11, 17, 23....................128
Hình 4.14 Cấu trúc độc quyền tự nhiên cho các năm 3, 5, 9, 12, 19, 23....................129
viii


Hình 4.15 Cấu trúc độc quyền tự nhiên theo tháng: tháng 3 năm 7; tháng 5 năm 20;
tháng 3 năm 3; và tháng 2 năm 1 .................................................................................130

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Các phƣơng pháp ƣớc lƣợng cầu ..................................................................46
Bảng 3.2 Các kết quả ƣớc lƣợng ứng dụng thực tế ở Việt nam ....................................48
Bảng 3.3 Quan hệ giữa giá tƣới với mức tƣới tại các giai đoạn tƣới ............................50
Bảng 3.4 Số liệu tăng vốn FDI ở Việt nam ..................................................................55
Bảng 3.5 Tổng hợp đƣờng cầu nƣớc tƣới Hệ thống Núi Cốc Thái Nguyên ................64
Bảng 3.6 Các tổng lợi ích tối ƣu cho các sử dụng khác nhau (đơn vị tỷ VNĐ) ............71
Bảng 3.7 Tổng chi phí và lợi ích ròng (đơn vị tỷ VNĐ) ..............................................72
Bảng 3.8 Phân bổ nƣớc tƣới cho một khu tƣới (theo tháng, đơn vị tr. m3) ..................73
Bảng 3.9 Các tổng lợi ích tối ƣu cho các sử dụng khác nhau (đơn vị tỷ VNĐ) ...........74
Bảng 3.10 Tổng chi phí và lợi ích ròng (đơn vị tỷ VNĐ) ............................................74
Bảng 3.11 Phân bổ nƣớc tƣới cho một khu tƣới (theo tháng, đơn vị tr. m3) .................75
Bảng 3.12 Các tổng lợi ích tối ƣu cho các sử dụng khác nhau (đơn vị tỷ VNĐ) .........76
Bảng 3.13 Tổng chi phí và lợi ích ròng (đơn vị tỷ VNĐ) ............................................76
Bảng 3.14 Phân bổ nƣớc tƣới cho một khu tƣới (theo tháng, đơn vị tr. m3) ...............77
Bảng 3.11 Tổng lợi ích và chi phí cho phát điện và tƣới ở hệ thống Sơn La – Hòa Bình 91

Bảng 3.12 Phân bổ nƣớc cho phát điện tại hồ chứa Sơn La .........................................92
Bảng 4.1 Kết quả tối ƣu theo tháng (tháng 8 năm thứ 25) cho một tình huống .........113

ix


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
A0

Trung tâm Điều độ Quốc gia

ARP

Kế hoạch Xả nƣớc Năm

CCFSC

Ủy ban Phòng chống lụt bão Trung ƣơng

DCP/MARD

Vụ Trồng trọt

DWR/MARD Ban Giám đốc các Công ty khai thác các công trình thủy lợi
ERAV

Cục Điều tiết Điện lực

EVN

Tập đoàn Điện lực Việt Nam

IWRM

Quản lý tổng hợp tài nguyên nƣớc

GDCO

Group of drought control

LTĐKTUNN Lý thuyết Tối ƣu hóa Ngẫu nhiên
MARD

Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn

MOF

Bộ Tài chính

MOIT

Bộ Công Thƣơng

MONRE

Bộ Tài nguyên Môi trƣờng

NCHMS

Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn

OOG

Văn phòng Chính phủ

QH&QKTNN Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên Nƣớc
SLQP

Bài toán Tuyến tính Toàn phƣơng Ngẫu nhiên

LVSHTB

Lƣu vực sông Hồng – Thái Bình

WRP

Kế hoạch Xả nƣớc

x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời đại chúng ta, dân số gia tăng nhanh, tốc độ tăng trƣởng kinh tế lớn, cùng
với những bất lợi trong biến đổi khí hậu khiến cho cầu sử dụng nƣớc trong tất cả các
lĩnh vực, từ cầu sử dụng nƣớc sinh hoạt, cầu sử dụng nƣớc tƣới trong sản xuất nông
nghiệp, cầu nƣớc công nghiệp, cầu sử dụng nƣớc cho các mục tiêu môi trƣờng, sinh
thái đều tăng lên với tốc độ lớn. Bên cạnh những thay đổi về kỹ thuật tài nguyên nƣớc,
những thay đổi về kinh tế xã hội có ảnh hƣởng ngày càng lớn lên các quyết định chính
sách trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc. Vì vậy, các nghiên cứu quy hoạch

và quản lý tài nguyên nƣớc cần thiết có những tiếp cận phân tích kinh tế chuyên
nghiệp để cung cấp thông tin đầy đủ cho các quyết định quản lý nền kinh tế.
Tính chuyên nghiệp trong phân tích kinh tế tài nguyên nƣớc đƣợc thể hiện ở hai khía
cạnh căn bản là: (i) Nhƣ tuyên bố Dublin (1992) đã chỉ ra, nƣớc có giá trị kinh tế và
cần đƣợc coi nhƣ một hàng hóa kinh tế, do vậy, khung quy hoạch và quản lý tài
nguyên nƣớc tại mọi quốc gia trên thế giới cần thiết phải bao gồm cả khung phân tích
kinh tế dựa trên tiếp cận kinh tế thị trƣờng để phân tích và đánh giá các hoạt động
cung cấp và sử dụng tài nguyên nƣớc; và (ii) Cũng nhƣ tuyên bố Dublin đã nói, nƣớc
là một tài nguyên thiên nhiên ngày càng trở nên khan hiếm và dễ bị tổn thƣơng, tức là
khác với các tài nguyên và các hàng hóa thị trƣờng khác, ngành nƣớc là một ngành nổi
tiếng vì có nhiều “thất bại thị trƣờng”, tức là có nhiều đặc tính khiến cho các giao dịch
thị trƣờng nƣớc sẽ tao ra nhiều ngoại ứng xấu. Điều này hàm ý khung phân tích kinh tế
cho ngành nƣớc phải đƣợc áp dụng dựa trên những nghiên cứu đặc biệt về phân tích
„thất bại thị trƣờng‟ và các biện pháp để khắc phục những sự cố này.
Vì vậy, quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc đồng thời phải đứng trƣớc những thách
thức lớn: bên cạnh việc gia tăng nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộ khoa học tự nhiên
để gia tăng khả năng phân tích, đánh giá và dự báo các quy luật biến đổi về nƣớc, còn
cần chú trọng tới công tác nghiên cứu và các biện pháp khắc phục các nhân tố “thất bại
thị trƣờng”, và phát triển các thể chế thích hợp để quản lý nƣớc để cải thiện quy hoạch
xi


và quản lý tài nguyên nƣớc. Để đối phó với các thách thức nói trên, các chuyên gia
quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc quốc tế đã đề xuất tiếp cận phát triển các công
cụ mô hình hóa theo tiếp cận mô phỏng và tối ƣu hóa các bài toán quy hoạch và quản
lý tài nguyên nƣớc ở các lƣu vực sông khác nhau.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Do vậy, để góp phần giải quyết các thách thức trong quy hoạch và quản lý tài nguyên
nƣớc ở Việt Nam, mục tiêu của nghiên cứu này là xây dựng mô hình tối ƣu hóa động
ngẫu nhiên phục vụ quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc tính đến một cách có hệ

thống các cấu phần phân tích và đánh giá kinh tế.
Để đáp ứng mục tiêu của nghiên cứu nói trên, các mục tiêu cụ thể của luận án là:
Nghiên cứu và áp dụng khung phát triển thƣớc đo giá trị kinh tế cho các sử dụng nƣớc
dựa trên tiếp cận kinh tế thị trƣờng có điều tiết, tức là xây dựng hàm mục tiêu xuất
phát từ các hàm giá trị và các hàm chi phí của các sử dụng nƣớc vào điều kiện Việt
nam.
Dựa trên các hàm mục tiêu xây dựng đƣợc, xây dựng và phát triển các mô hình tối ƣu
hóa động ngẫu nhiên trên cơ sở Lý thuyết Tối ƣu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài
nguyên nƣớc tại một số tiểu lƣu vực tại LVSHTB.
Tổ chức thu thập số liệu và các thông tin cần thiết cho giai đoạn đƣợc chọn cho phân
tích hiệu quả phân bổ nƣớc và chạy các mô hình tối ƣu hóa động tất định cũng nhƣ
ngẫu nhiên để xác định lời giải tối ƣu và kiểm tra tính ổn định nghiệm để bảo đảm kết
quả tìm đƣợc là chắc chắn trƣớc các nhiễu ngẫu nhiên khác nhau.
Sau khi đã bảo đảm lời giải của các mô hình tối ƣu đạt đƣợc yêu cầu về tính ổn định,
áp dụng mô hình trên để nghiên cứu một số đặc điểm về cấu trúc kinh tế của các hệ
thống Núi Cốc và Sơn La – Hòa Bình và rút ra những kết luận và hàm ý chính sách
cho điều chỉnh quy hoạch và quản lý cho các hệ thống này.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu

xii


Đối tƣợng chính của nghiên cứu là các hệ thống phân bổ nƣớc cho các sử dụng nƣớc.
Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung chủ yếu vào các hoạt động cung cấp nƣớc cho tƣới
lúa và cung cấp nƣớc cho phát điện. Các hoạt động sử dụng nƣớc khác cũng đƣợc đƣa
vào mô hình, tuy nhiên không đƣợc đề cập chi tiết vì những hạn chế về quy mô của
luận án.
Các nghiên cứu của luận án thực tế sử dụng các số liệu và thông tin cho giai đoạn
nghiên cứu 21 năm cho hệ thống Núi Cốc và 25 năm cho hệ thống Sơn La – Hòa Bình.

Đây là điều kiện dài hạn nhằm phục vụ phát triển các mô hình động học.
3.2 Phạm vi nghiên cứu
Về mặt hệ thống tài nguyên nƣớc, phạm vi ban đầu của luận án là một số lƣu vực con
trong hệ thống LVSHTB, cụ thể là Lƣu vực sông Công (hệ thống Núi Cốc), Lƣu vực
Lô Gâm, tuy nhiên trong quá trình thực hiện, luận án đã mở rộng sang phạm vi Lƣu
vực Sông Đà (hệ thống Sơn La – Hòa Bình), các kết quả chạy mô hình tối ƣu cho một
số các tiểu lƣu vực khác nhƣ hệ thống Lô Gâm đã đƣợc nghiên cứu nhƣng không đƣợc
trình bày trong nghiên cứu này vì giới hạn quy mô của luận án.
Tƣơng ứng với các chuỗi số liệu quan sát sẵn có về thủy văn, thủy lực và các điều kiện
kinh tế kỹ thuật khác, khoảng thời gian nghiên cứu là từ năm 1980 – 2000 cho hệ
thống Núi Cốc, từ năm 1980 – 2005 áp dụng cho phạm vi của hệ thống Sơn La – Hòa
Bình để kiểm nghiệm hoạt động của hệ thống này trong điều kiện những thập kỷ gần
đây, vì mục đích minh họa cho các thay đổi chính sách trong các thập kỷ nhƣ đã nói ở
trên.
4. Các tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
Để phục vụ mục tiêu nghiên cứu theo tiếp cận mô hình hóa Quy hoạch và Quản lý Tài
nguyên nƣớc, tác giả đã sử dụng những phƣơng pháp khoa học sau:
Khung mô hình hóa mô phỏng và tối ƣu trong Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên
Nƣớc (tài liệu tham khảo là Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên Nƣớc của Loucks và
Van Beek, Nhà xuất bản UNESCO);

xiii


Khung nghiên cứu, phân tích, và đánh giá giá trị trong phân bổ tài nguyên nƣớc (Tài
liệu chính tham khảo là Hệ thống Mô hình hóa Phân bổ nƣớc ở Lƣu vực Sông của
Diaz, Brown, và Sveinsoon (Mỹ).
Phƣơng pháp xác suất, thống kê, kinh tế lƣợng: là những phƣơng pháp sử dụng khoa
học xác suất thống kê để đo lƣờng các đại lƣợng cũng nhƣ các quan hệ kinh tế dựa trên
các quan sát và lấy mẫu ngẫu nhiên.

Phƣơng pháp mô hình hóa tối ƣu hóa: là khoa học nghiên cứu về hệ thống động đƣợc
điều khiển một cách tối ƣu. Dựa vào phƣơng pháp này có thể thiết kế các mô hình tối
ƣu hóa động ứng dụng để mô phỏng tối ƣu các hoạt động kinh tế ngành nƣớc.
Phƣơng pháp kỹ thuật số để giải xấp xỉ các bài toán tối ƣu hóa động. Mặc dù luận án
đã sử dụng một số mô hình lý thuyết để mô tả và tìm lời giải tối ƣu cho các hệ động
học phân bổ tài nguyên nƣớc, nhƣng phƣơng pháp giải thực tế cho đại đa số các mô
hình vẫn là phƣơng pháp xấp xỉ với sự giúp đỡ của máy tính. Các kết quả tính toán của
các mô hình trong luận án sử dụng nhiều các phƣơng pháp này.
Bên cạnh các phƣơng pháp lý thuyết kinh tế tài nguyên nƣớc, các phƣơng pháp toán
học và kỹ thuật tính toán máy tính, luận án còn dựa nhiều vào các thông tin đƣợc thu
thập trong thực tế cung cấp và sử dụng tài nguyên nƣớc. Các phƣơng pháp đƣợc sử
dụng là lấy mẫu ngẫu nhiên và điều tra phỏng vấn ngƣời sản xuất cũng nhƣ ngƣời tiêu
dùng, ví dụ nhƣ phƣơng pháp CVM.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1 Ý nghĩa khoa học:
Phát triển một cách có kế thừa công cụ toán học tối ƣu hóa động ngẫu nhiên cho quy
hoạch và quản lý nƣớc tại LVSHTB: (1) Xây dựng đƣợc mô hình tối ƣu hóa động
ngẫu nhiên cho phân bổ hiệu quả tài nguyên nƣớc ở một số tiểu lƣu vực thuộc
LVSHTB, góp phần thúc đẩy áp dụng các phƣơng pháp mô hình hóa tân tiến vào
nghiên cứu tài nguyên nƣớc ở Việt nam; (2) Tích hợp một cách có hệ thống các cấu
phần kinh nhƣ cấu trúc chi phí và hàm mục tiêu về lợi ích sử dụng nƣớc tại khu vực
LVSHTB vào mô hình, góp phần phát triển nghiên cứu kinh tế một cách có hệ thống
xiv


dựa trên tiếp cận thị trƣờng có điều tiết trong điều kiện của LVSHTB; (3) Sử dụng các
phần mềm hiện đại, ví dụ nhƣ Lingo (có bản quyền), là một phần mềm mới đƣợc phát
triển sau phần mềm truyền thống GAMS, góp phần thúc đẩy sử dụng các công cụ kỹ
thuật kỹ thuật số vào thực hành quy hoạch và quản lý nƣớc ở Việt nam.
Ứng dụng tiếp cận tối ƣu hóa động ngẫu nhiên là bài toán phức tạp. Để nghiên cứu bài

toán động, luận án còn phải giải quyết một số mô hình con, ví dụ nhƣ xây dựng mô
hình cầu động cho tƣới, cho dòng chảy đến của hồ chứa, …. Việc xây dựng các mô
hình con này cũng góp phần phát triển mô hình hóa một số hệ thống động học, là
nghiên cứu cơ bản để có thể phát triển các mô hình động học cho nhiều mô hình con
khác nhƣ cầu động cho thủy điện, cầu nƣớc sinh hoạt, … cho nghiên cứu sau này.
Phát triển công cụ tối ƣu hóa động ngẫu nhiên để đánh giá thuộc tính “độc quyền tự
nhiên” trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc cấp lƣu vực sông. Đây là vấn đề
lần đầu tiên đƣợc quan tâm nghiên cứu ở Việt nam và hầu nhƣ cũng chƣa đƣợc nghiên
cứu trong phạm vi lĩnh vực quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc trên thế giới, mặc
dù đã đƣợc các chuyên gia kinh tế học mới phát triển để nghiên cứu trong một số lĩnh
vực độc quyền tự nhiên khác nhƣ hệ thống mạng lƣới điện thoại, các mạng internet,
mạng lƣới phân phối điện năng, vân vân. Mặc dù, đây chỉ là một nghiên cứu bƣớc đầu,
nhƣng chắc chắn sẽ đặt cơ sở nền tảng cho phát triển nhiều nghiên cứu kinh tế hiện đại
để nâng cao quản lý rất có hiệu quả các dịch vụ sử dụng nƣớc.
5.2 Ý nghĩa thực tiễn
Trong hoàn cảnh hiện nay, Đảng và Chính phủ đang tiến hành công cuộc thúc đẩy phát
triển kinh tế theo định hƣớng kinh tế thị trƣờng có điều tiết của Nhà nƣớc để đẩy mạnh
tăng trƣởng kinh tế của nƣớc nhà, tuy nhiên, kinh nghiệm, hiểu biết, và trình độ quản
lý kinh tế hiện đại của các chuyên gia kinh tế Việt nam còn rất hạn chế, chƣa đáp ứng
yêu cầu của thời đại. Cụ thể, Luật Thủy lợi vừa đƣợc Quốc hội thông qua vào tháng 6
năm 2007 đã đánh dấu một bƣớc tiến quan trọng theo định hƣớng thị trƣờng nói trên.
Các nỗ lực nghiên cứu của luận án là nhằm góp phần cải thiện kiến thức hiểu biết và
các biện pháp thực hành quản lý các hệ thống kinh tế định hƣớng thị trƣờng có điều

xv


tiết của Nhà nƣớc, phục vụ các nhiệm vụ kinh tế của ngành nƣớc, cụ thể là quy hoạch
và quản lý nƣớc ở cấp lƣu vực sông.
Ứng dụng tối ƣu hóa động ngẫu nhiên trong phân bổ hiệu quả tài nguyên nƣớc cũng có

vai trò quan trọng trong việc đặt nền móng các nghiên cứu về tài nguyên môi trƣờng.
Trong quá trình làm luận án, tác giả đã tham gia các hội thảo, phân tích và đánh giá
các dự án quản lý kinh tế nƣớc nhƣ Hội thảo “Định giá tài nguyên nƣớc” do World
Bank tổ chức, phản biện cho Đề tài “Kế toán Nƣớc” của Viện Chiến lƣợc, Chính sách
Tài nguyên và Môi trƣờng (Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng) và nhiều seminar và hội
thảo khác, và đã đóng góp nhiều ý kiến quan trọng đƣợc các chuyên gia đánh giá có
chất lƣợng tốt. Do vậy, có thể hy vọng rằng kinh tế nghiên cứu của luận án sẽ tạo cơ sở
cho nhiều đóng góp vào thực tế quy hoạch và quản lý tài nguyên và môi trƣờng nói
chung và tài nguyên nƣớc nói riêng.
Hai ý nghĩa thực tiễn trên gắn với những chủ đề phát triển khung lý thuyết thích hợp
cho nghiên cứu phân bổ hiệu quả tài nguyên nƣớc tại LVSHTB. Bên cạnh đó, còn một
khó khăn thực hành nữa mà luận án cần bỏ nỗ lực để khắc phục là khả năng tổ chức
thực hiện và vận hành các bài toán lớn bằng cách áp dụng các kỹ thuật hiện đại: Bên
cạnh việc vận hành các phần mềm chƣơng trình máy tính để chạy bài toán tối ƣu hóa
động ngẫu nhiên, nhiều kỹ thuật khác cũng cần phải đƣợc xử lý nhƣ các mô hình mô
phỏng dòng chảy đến bằng các phƣơng pháp kinh tế lƣợng phân tích số liệu chuỗi thời
gian có tên gọi là Tự hồi quy Trung bình Trƣợt (ARIMA) để xây dựng các mô hình
động về dòng chảy cũng nhƣ biến động giá cả.
Ngoài ý nghĩa thực tiễn của việc áp dụng các công cụ hiện đại phục vụ trực tiếp cho
mô hình tối ƣu hóa động, việc sử dụng các kỹ thuật hiện đại kết hợp với sử dụng các
mô hình tính toán kỹ thuật số tiến tiến còn tạo điều kiện để hƣớng tới việc phát triển
các phƣơng pháp tiến tiến và hiện đại hơn nhƣ trí tuệ nhân tạo và các kỹ thuật tin học
tiên tiến khác trong các nghiên cứu ngành nƣớc trong tƣơng lai gần, để theo kịp nhịp
độ phát triển của khu vực.
6. Những đóng góp mới của luận án
Các đóng góp chính của luận án bao gồm:
xvi


(1) Thiết lập đƣợc bài toán phân bổ tối ƣu tài nguyên nƣớc cho 2 tiểu lƣu vực của

Lƣu vực sông Hồng – Thái Bình và giải bài toán tối ƣu trong môi trƣờng Lingo.
(2) Xây dựng phƣơng pháp xác định và ƣớc lƣợng cầu động của các yêu cầu sử dụng
nƣớc tƣới và phát điện, làm số liệu đầu vào cho bài toán phân bổ nƣớc tối ƣu theo
các dự báo về xu thế phát triển của nền kinh tế trong tƣơng lai.
(3) Đƣa ra phƣơng pháp phân tích đặc tính cấu trúc của cơ chế độc quyền tự nhiên,
xác định đƣợc tính mạnh yếu của độc quyền tự nhiên, làm cơ sở cho việc hoạch
định chính sách hợp lý trong quá trình quản lý các hoạt động dịch vụ về nƣớc của
các đối tƣợng trực tiếp khai thác và quản lý tài nguyên nƣớc.
7. Cấu trúc luận án
Chƣơng 1: TỔNG QUAN.
Nội dung chƣơng này mô tả các đặc điểm điển hình của Lƣu vực Sông Hồng - Thái
Bình cùng với môi trƣờng quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc trong phần lãnh thổ
Việt nam trong thời gian gần đây. Chƣơng này cũng chỉ ra tính cấp thiết cho nghiên
cứu và các kết quả chính mà nghiên cứu đạt đƣợc.
Chƣơng 2: THIẾT LẬP BÀI TOÁN PHÂN BỔ TỐI ƢU TÀI NGUYÊN NƢỚC.
Nội dung chƣơng này trình bày tóm tắt kiến thức cơ bản về Mô hình hóa Hệ thống
trong Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên Nƣớc, Lý thuyết Kinh tế Tài nguyên Nƣớc,
Lý thuyết Tối ƣu hóa tất định, và từ đó xác định tiếp cận tối ƣu hóa động cho bài toán
phân bổ tài nguyên nƣớc ở LVSHTB.
Chƣơng 3: PHÂN BỔ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƢỚC CHO MỘT SỐ HỆ
THỐNG HỒ CHỨA TRONG LƢU VỰC SÔNG HỒNG – THÁI BÌNH.
Chƣơng này trình bày các kết quả thiết kế và xây dựng mô hình tối ƣu hóa động tất
định và ngẫu nhiên cho bài toán phân bổ hiệu quả kinh tế ở lƣu vực sông. Và trên cơ
sở đó chạy các chƣơng trình tối ƣu hóa động tất định và ngẫu nhiên cho một số hệ
thống nhƣ hệ thống Núi Cốc và hệ thống Sơn La – Hòa Bình.

xvii


Chƣơng 4: CẤU TRÚC ĐỘC QUYỀN TỰ NHIÊN TRONG PHÂN BỔ TÀI

NGUYÊN NƢỚC Ở LƢU VỰC SÔNG HỒNG – THÁI BÌNH.
Chƣơng này trình bày thủ tục phân tích và đánh giá đặc tính độc quyền tự nhiên cho
các hệ thống hồ chứa ở LVSHTB dựa vào các kết quả tối ƣu hóa động đã đƣợc chỉ ra.
Các kết quả về đặc tính độc quyền tự nhiên này cho hai hệ thống đƣợc chọn cho
nghiên cứu đƣợc chỉ ra và các hàm ý cho điều chỉnh của nhà nƣớc cũng đƣợc trình
bày.
Kết luận và các kiến nghị: phần này tổng kết các kết quả nghiên cứu và các đề xuất
kiến nghị cho việc làm quyết định của các nhà quản lý hệ thống.
Phụ lục: Các kết quả nghiệm tối ƣu cho các trƣờng hợp khác nhau của nghiên cứu.

xviii


CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN
Dựa trên các báo cáo và các tài liệu khác của Viện Quy hoạch Thủy lợi Hà Nội, có thể
mô tả một cách tổng quan một số đặc điểm của chung của Lƣu vực Sông Hồng – Thái
Bình và tình hình tóm tắt về quy hoạch và quản lý tài nguyên nƣớc ở đây nhƣ sau.
1.1. Đặc điểm chung của lƣu vực
Lƣu vực sông Hồng - Thái Bình là một lƣu vực sông quốc tế bao phủ 169.000 km2 trải
qua 3 quốc gia Việt Nam, Trung Quốc và Lào. Lƣu vực sông Hồng – Thái Bình có khí
hậu gió mùa cùng với các mùa mƣa và khô rõ rệt.
1.1.1 Các đặc trưng về khí hậu
Khí hậu của vùng châu thổ sông Hồng - Thái Bình đƣợc đặc trƣng bởi độ ẩm và nhiệt
độ cao điển hình của khí hậu nhiệt đới với việc phân chia mùa rõ ràng. Tại các vĩ độ
cao hơn của vùng phân thủy khí hậu có nhiều điểm tƣơng tự nhƣ vùng cận nhiệt đới.
Các mùa khí hậu ở vùng châu thổ sông Hồng bị ảnh hƣởng mạnh bởi gió mùa.
Lƣợng mƣa hàng năm thay đổi mạnh từ (700†2.100) mm/năm ở Trung Quốc,
(1.200†4.800) mm/năm ở Việt Nam. Lƣợng mƣa cao nhất là ở vùng phân thủy sông
Đà, sau đó là sông Thao và sông Lô. Tổng số ngày mƣa ở Việt Nam thay đổi trong
khoảng (125†160) ngày. Lƣợng mƣa cũng thay đổi mạnh giữa các vùng lãnh thổ ở

Việt Nam.
Dòng chảy trên lƣu vực sông Hồng - Thái Bình đƣợc tạo thành bởi lƣợng mƣa năm
trung bình tại Sơn Tây khoảng 118 tỷ m3 tƣơng đƣơng với lƣu lƣợng là 3.743 m3/s.
Nếu sông Thái Bình, sông Đáy và vùng châu thổ đƣợc đƣa vào xem xét, tổng lƣợng
dòng chảy có thể đạt tới 135 tỷ m3, bao gồm 82,54 tỷ m3 (khoảng 61.1%) của tổng
lƣợng dòng chảy ở Việt Nam và 52,46 tỷ m3 (khoảng 38,9%) đƣợc hình thành ở Trung
Quốc. Vì vùng lãnh thổ hay bị gián đoạn và lƣợng mƣa không đƣợc phân phối đều,
dòng chảy thay đổi từ tiểu lƣu vực này tới tiểu lƣu vực khác.
Trong số 3 sông nhánh lớn thƣợng nguồn của sông Hồng, sông Đà có lƣu lƣợng cao
nhất khoảng 42%. Sông Thao có cùng diện tích lƣu vực nhƣ sông Đà nhƣng lƣu lƣợng

1


thấp nhất, chỉ vào khoảng 19%. Sông Lô có diện tích thấp nhất nhƣng lƣu lƣợng chỉ
đứng sau sông Đà chiếm 25,4% (so với lƣu lƣợng tại Sơn Tây).
1.1.2 Các đặc điểm kinh tế xã hội
Vùng châu thổ sông Hồng ở Việt Nam trải rộng qua 24 tỉnh thành và tổng dân số đạt
tới 29 triệu ngƣời (năm 2009), chiếm 95% dân số của miền Bắc.
Nền kinh tế ở vùng châu thổ đang phát triển mạnh, vùng này có thể chia nhỏ thành 2
vùng kinh tế: vùng đồng bằng sông Hồng và vùng trung du bao gồm các vùng núi ở
phía Bắc. Các thành phố lớn bao gồm Hà Nội, là trung tâm quốc gia về kinh tế, chính
trị và văn hóa, Vĩnh Phúc, Hải Dƣơng, Hƣng Yên, Hải Phòng.
GDP của vùng châu thổ và vùng trung du đại diện cho gần 20% GDP quốc dân, GDP
đầu ngƣời của vùng trung du năm 2010 ở phía Bắc là 9.765 nghìn đồng (43% của GDP
trung bình đầu ngƣời của quốc gia) trong khi GDP đầu ngƣời của vùng châu thổ là vào
khoảng 23.736 nghìn đồng (104% của GDP trung bình đầu ngƣời quốc gia).
1.1.3 Tình hình quản lý tài nguyên nước của Hệ thống Sông Hồng Thái Bình
1.1.3.1 Tại Trung Quốc
Một phần quan trọng của vùng phân thủy của hệ thống sông thuộc về Trung Quốc và

thông tin về những vùng này là khan hiếm. Điều này gây ra những khó khăn để Việt
Nam có thể dự báo dòng chảy đến hiện thời và tƣơng lai từ những vùng lãnh thổ này
và hậu quả là khó dự báo hiệu quả cho quản lý tài nguyên nƣớc. Thông tin hiện tại về
phần lƣu vực ở Trung Quốc cho thấy Trung Quốc tăng cƣờng khai thác lƣu vực để sản
xuất thủy điện: Có bằng chứng cho thấy khoảng 62 thủy điện từ nhỏ đến trung bình
nằm ở thƣợng nguồn sông Đà, sông Lô và sông Thao đang vận hành hoặc sẽ đƣợc quy
hoạch.
Các hồ chứa này ở Trung Quốc chủ yếu đƣợc xây dựng từ năm 2007, tổng công suất
của các hồ chứa là hơn 4 tỷ m3. Chúng chủ yếu có kích thƣớc trung bình và nằm ở
thƣợng nguồn lƣu vực sông Đà, trong khi một số nằm ở sông Thao và sông Lô. Tuy
nhiên, thông tin về những nhà máy này (vị trí, công suất trữ nƣớc, cách sử dụng

2


nƣớc,…) là không đủ và tạo ra những khó khăn tiềm tàng cho quản lý tài nguyên nƣớc
của hệ thống sông Hồng - Thái Bình, các khó khăn có thể thuộc 2 loại:
Trong mùa lũ (từ tháng 6 đến tháng 11), các hồ chứa của vùng phân thủy sông Đà
thƣờng trữ nƣớc từ giữa tháng 6 đến tháng 7, vì chúng thƣờng không liên quan đến
những vấn đề lũ lụt. Các hồ chứa này có thể đạt tới công suất đầy đủ ở đầu mùa lũ và
trong trƣờng hợp có lũ, vì sự an toàn của các hồ chứa đó, các hồ chứa có thể xả một
lƣợng nƣớc lớn và không dự tính trƣớc so với dòng chảy đến. Nếu điều đó xảy ra,
công suất kiểm soát lũ của các hồ chứa trên sông Đà ở Việt Nam sẽ lâm vào tình trạng
nguy hiểm.
Vào mùa khô (tháng 12 đến tháng 5), các hồ chứa ở Trung Quốc, chủ yếu quan tâm
đến sản xuất thủy điện, xả lƣợng nƣớc cố định để sản xuất điện mà không ảnh hƣởng
tiêu cực đến chính sách xả nƣớc ở phần vùng lƣu thủy Việt Nam nhằm cung cấp nƣớc
tƣới. Tuy nhiên, khi mùa khô kết thúc vào tháng 4, các hồ chứa Trung Quốc bắt đầu
chững nƣớc, làm giảm dòng chảy vào Việt Nam gây ra ảnh hƣởng đến khả năng sẵn có
nƣớc vào cuối mùa khô.

1.1.3.2 Tại Việt Nam
Hệ thống Hồng Thái Bình ở phía Việt Nam có 4 hồ chứa đa mục tiêu lớn: Hòa Bình,
Thác Bà, Tuyên Quang và Sơn La đang vận hành để đáp ứng các nhu cầu của Việt
Nam về sản xuất thủy điện, cung cấp tƣới và kiểm soát lũ. Công suất cắt lũ là 8,45 tỷ
m3, công suất sử dụng là 19,86 tỷ m3 và công suất thủy điện đƣợc lắp đặt là 6.246
MW.
Hồ Thác Bà hoàn thành năm 1971, thiết kế ban đầu là để cung cấp nƣớc và sản xuất
thủy điện (440MW) không có kiểm soát lũ. Vào năm 1977, trách nhiệm kiểm soát lũ
cho vùng đồng bằng đã đƣợc bổ sung. Vì Hòa Bình và Sơn La đang vận hành cho nên
kiểm soát lũ trở nên không đáng kể.
Hồ Hòa Bình xây dựng trên Sông Đà và vận hành vào năm 1991 cho các mục đích
kiểm soát lũ, sản xuất thủy điện và cung cấp nƣớc cho hạ du. Vai trò của hồ trong
kiểm soát lũ ở vùng Châu thổ rất quan trọng. Công suất chống lũ đạt tới 4,9 tỷ m3,
công suất lắp đặt 1.920 MW, công suất cung cấp nƣớc hữu ích là 9,5 tỷ m3/s.
3


Hồ chứa Sơn La đƣợc xây dựng trên Sông Đà bắt đầu vận hành vào năm 2010 với các
trách nhiệm chính là để cắt lũ dọc hồ chứa Hòa Bình với công suất 7 tỷ m3 (có khả
năng chia 3 tỷ m3 cho Hòa Bình và 4 tỷ m3 cho Sơn La), công suất cung cấp nƣớc là
6,504 tỷ m3 và tạo năng lƣợng là 2.400 MW.
Hồ Tuyên Quang xây dựng trên sông Gâm hoàn thành năm 2007 mục đích phòng lũ
cho thành phố Tuyên Quang và đồng bằng Bắc bộ, công suất lắp đặt 750 MW.
Ngoài bốn hồ chứa đa mục tiêu còn có các hồ chứa kích thƣớc trung bình ở phần
thƣợng du của vùng phân thủy với mục tiêu chính là sản xuất thủy điện và cung cấp
nƣớc: (i) Lƣu vực Sông Đà: Nam Chiến (132x106m3), Bản Chác (1.616x106m3), Huổi
Quảng (115x106m3); (ii) Lƣu vực Sông Lô-Gâm: Na Lê (103x106m3, 90MW), (iii)
Cầu-Thƣơng-Lục Nam Núi Cốc (168x106m3), Cấm Sơn (227x106m3).
1.2. Công tác quy hoạch và quản lý
1.2.1 Công tác ra quyết định ở cấp quy hoạch

Làm quyết định ở cấp quy hoạch cho các hồ chứa nói chung đƣợc thực hiện bởi Chính
phủ. Theo Luật Xây dựng Việt Nam, tất cả các hoạt động đầu tƣ cho các kế hoạch xây
dựng phải đƣợc tuân thủ theo quyết định và đƣợc chấp thuận ở các cấp đặc biệt.
Các hoạt động quy hoạch có thể đƣợc thay đổi và liên quan tới các ngành khác nhau.
Trong việc xây dựng các hệ thống tƣới và các công trình điều tiết và quản lý nƣớc, có
quy hoạch tài nguyên nƣớc, quy hoạch năng lƣợng (cụ thể đối với tƣới là: quy hoạch
tƣới, kiểm soát lũ, tần suất lũ, cung cấp nƣớc, hệ thống đê điều; đối với điện có: quy
hoạch và phát triển điện quốc gia của các nhà máy năng lƣợng nhỏ và trung).
Quy hoạch tài nguyên nƣớc đƣợc thực hiện bởi bộ Tài nguyên môi trƣờng, là nơi thiết
lập và đệ trình hoặc chấp thuận sau khi tƣ vấn các bộ, ban, ngành khác có liên quan;
Quy hoạch năng lƣợng do Bộ Công Thƣơng thực hiện, là nơi thiết lập và đệ trình hoặc
chấp thuận sau khi tham khảo các bộ ban ngành có liên quan;
Các công việc xây dựng lớn và chủ yếu cần đƣợc đệ trình lên Quốc hội và phải đƣợc
phê duyệt bởi Quốc hội trƣớc khi xây dựng.
1.2.2 Công tác quy hoạch ở mức quản lý
4


Các hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà và các nhà máy thủy điện
đƣợc phân loại là cơ sở hạ tầng đa mục tiêu và chiến lƣợc. Do vậy, vận hành hệ thống
các hồ không đƣợc quản lý bởi các công ty mà chịu sự quản lý trực tiếp của Bộ Công
Thƣơng (MOIT) và Bộ Nông nghiệp & PTNT (MARD), là các Bộ sử dụng tiếp cận
điều tiết tổng hợp cho các trụ cột sản xuất năng lƣợng, phòng lũ và cung cấp nƣớc.
Về việc làm quyết định thƣờng ngày để vận hành hoạt động Liên hồ chứa, vai trò này
thuộc về Trung tâm Điều độ Quốc gia (A0), là một đơn vị thuộc Tập đoàn Điện lực
Việt Nam (EVN) và dƣới sự giám sát của MOIT và EVN. A0 trong điều kiện không
khẩn cấp cung cấp kiểm soát ngày các cơ sở hạ tầng chiến lƣợc bằng cách tuyên bố
lịch xả nƣớc theo giờ của họ. Điều chỉnh ngày cần đƣợc thực hiện phù hợp với Quy
hoạch Điều tiết Tháng đƣợc Cục Điều tiết Điện lực (ERAV) và EVN công bố. Kế
hoạch Điều tiết Tháng (MRP) sẽ cập nhật Kế hoạch Xả nƣớc Năm (ARP). Điều này

sau đó đƣợc xác định hàng năm vào cuối Tháng Mƣời hai bởi ERAV.
1.2.3 Quy hoạch ràng buộc cho tưới vụ Đông Xuân
Đầu tháng 12 Vụ Trồng trọt (DCP/MARD), và Sở NN&PTNT các tỉnh (DARD) thu
thập và đệ trình cho DWR/MARD các kế hoạch mùa vụ lịch tƣới cho mùa vụ tƣới sắp
tới ở các huyện (tháng 1 đến tháng 5). Trong khi Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn
(NCHMS) thuộc MONRE thu thập các kịch bản khí tƣợng thủy văn và thủy triều cho
cùng giai đoạn này.
Cầu nƣớc trong hệ thống đƣợc ƣớc lƣợng bằng cách sử dụng các phƣơng pháp thông
thƣờng. Đối với các diện tích canh tác phƣơng pháp đƣợc sử dụng là phƣơng pháp đáp
ứng yêu cầu nƣớc mùa vụ. Những sử dụng nƣớc sinh hoạt và công nghiệp đƣợc tính
bởi lƣợng đƣợc sử dụng nhân với quy mô của hộ sử dụng nƣớc.
1.2.4 Tình trạng khẩn cấp trong mùa lũ
Quy trình vận hành Liên hồ chứa Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, và Tuyên Quang trong
mùa lũ ban hành theo Quyết định 1287/QĐ-TTg thay thế cho Quyết định 198/QĐ-TTg
đã Thủ tƣớng Việt nam ký vào ngày 02/10/2011. Theo Quyết định 198/QĐ-TTg ngày
10/2/2011, từ ngày 22 tháng 8, hồ Thác Bà đƣợc phép tích dần lên mực nƣớc bình
thƣờng, các hồ Sơn La, Hòa Bình, Tuyên Quang, căn cứ nhận định tình hình thời tiết
5