Luận án tiến sĩ kỹ thuật áp dụng lý thuyết tối ưu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước ở lưu vực sông hồng thái bình

Luận án tiến sĩ nghiên cứu kỹ thuật áp dụng lý thuyết tối ưu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước ở lưu vực sông, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Đào Văn Khiêm
• Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Quang Kim
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
• Đề tài: Áp dụng lý thuyết tối ưu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước ở lưu vực sông Hồng - Thái Bình
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặc điểm chung của lưu vực
• 1.1.1. Các đặc trưng về khí hậu
• 1.1.2. Các đặc điểm kinh tế xã hội
• 1.2. Tình hình quản lý tài nguyên nước của Hệ thống Sông Hồng Thái Bình
• 1.2.1. Tại Trung Quốc
• 1.2.2. Tại Việt Nam
• 1.3. Công tác quy hoạch và quản lý
• 1.3.1. Công tác ra quyết định ở cấp quy hoạch
• 1.3.2. Công tác quy hoạch ở mức quản lý
• 1.3.3. Quy hoạch ràng buộc cho tưới vụ Đông Xuân
• 1.3.4. Tình trạng khẩn cấp trong mùa lũ
• 1.4. Tình hình ứng dụng tối ưu hóa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước trên thế giới
• 1.4.1. Mô hình hóa quản lý tài nguyên nước cấp lưu vực sông
• 1.4.2. Kinh tế học phân bổ tài nguyên nước
• 1.4.3. Mô hình kinh tế thủy văn tổng hợp và các phát triển gần đây
• 1.5. Ứng dụng nghiên cứu tối ưu hóa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước tại lưu vực sông Hồng
• 1.5.1. Quy hoạch tài nguyên nước ở vùng lưu vực sông Hồng Thái Bình
• 1.5.2. Nghiên cứu vận hành liên hồ chứa
• 1.5.3. Các thách thức trong việc xây dựng thủ tục vận hành liên hồ chứa
• 1.6. Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa và mục tiêu nghiên cứu của Luận án
• 1.6.1. Nhu cầu nghiên cứu ứng dụng tối ưu hóa động trong phân bổ hiệu quả kinh tế trong QH&QLTNN tại Việt nam
• 1.6.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án
• 1.6.2.1. Tình hình nghiên cứu về tối ưu hóa trong QH&QLTNN ở Lưu vực Sông Hồng - Thái bình
• 1.6.2.2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT LẬP BÀI TOÁN PHÂN BỔ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƯỚC
• 2.1. Mô hình phân bổ tài nguyên
• 2.2. Hệ thống Mô hình hóa Phân bổ Tài nguyên nước tại Lưu vực sông (Aquarius)
• 2.2.1. Giới thiệu mô hình Aquarius
• 2.2.2. Hiệu chỉnh và Phát triển mô hình Aquarius
• 2.3. Bài toán tối ưu hóa với ràng buộc hỗn hợp
• 2.3.1. Bài toán tối đa hàm mục tiêu với ràng buộc đẳng thức
• 2.3.2. Bài toán tối đa hàm mục tiêu với ràng buộc bất đẳng thức
• 2.3.3. Trường hợp tổng quát: các ràng buộc hỗn hợp
• 2.3.4. Một số nhận xét
• 2.4. Phương pháp giải gần đúng và ứng dụng phần mềm Lingo
• 2.4.1. Phương pháp giải gần đúng
• 2.4.2. Ứng dụng phần mềm Lingo
• 2.4.3. Phát triển thủ tục tối ưu hóa ngẫu nhiên cho ứng dụng
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN BỔ HIỆU QUẢ TÀI NGUYÊN NƯỚC CHO MỘT SỐ HỆ THỐNG HỒ CHỨA TRONG LƯU VỰC SÔNG HỒNG
• 3.1. Một số cấu trúc giá trị sử dụng nước và cấu trúc chi phí
• 3.1.1. Cấu trúc giá trị sử dụng nước tưới
• 3.1.1.1. Cầu tĩnh đối với nước tưới
• 3.1.1.2. Cầu động đối với nước tưới
• 3.1.2. Cấu trúc giá trị sử dụng nước phát điện
• 3.1.3. Cấu trúc chi phí
• 3.1.3.1. Chi phí vận hành
• 3.1.3.2. Chi phí vốn
• 3.2. Mô hình tối ưu hóa động cho Hệ thống Núi Cốc
• 3.2.1. Giới thiệu Hệ thống Núi Cốc
• 3.2.2. Phân tích và ước lượng hàm cầu và hàm giá trị sử dụng nước
• 3.2.2.1. Hàm cầu sử dụng nước tưới
• 3.2.2.2. Hàm cầu sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt
• 3.2.2.3. Hàm cầu nước cho mục đích phát điện
• 3.2.2.4. Hàm cầu sử dụng nước cho mục đích du lịch
• 3.2.3. Tính toán chi phí
• 3.2.4. Mô hình tối ưu hóa động cho hồ chứa Núi Cốc
• 3.2.4.1. Xác định hàm mục tiêu
• 3.2.4.2. Sử dụng phần mềm Lingo 16
• 3.2.5. Tóm tắt các kết quả mô hình tối ưu hóa động tất định cho hồ chứa Núi Cốc
• 3.2.6. Tóm tắt kết quả của các mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên
• 3.3. Mô hình tối ưu hóa động cho Hệ thống Sơn La – Hòa Bình
• 3.3.1. Giới thiệu hệ thống hồ chứa Sơn La – Hòa Bình
• 3.3.2. Mô hình phân bổ nước Hệ thống Sơn La – Hòa Bình
• 3.3.3. Kết quả mô hình tối ưu hóa động cho hệ thống Sơn La – Hòa Bình
• 4. CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC ĐỘC QUYỀN TỰ NHIÊN TRONG PHÂN BỔ TÀI NGUYÊN NƯỚC Ở LƯU VỰC SÔNG HỒNG
• 4.1. Giới thiệu về độc quyền
• 4.2. Khái niệm Độc quyền tự nhiên
• 4.2.1. Độc quyền trong công ty sản phẩm đơn
• 4.2.2. Điều chỉnh công ty sản phẩm đơn
• 4.3. Xây dựng phương pháp xác định cấu trúc độc quyền tự nhiên từ các kết quả lời giải tối ưu của mô hình tối ưu hóa động cho phân bổ hiệu quả nước
• 4.4. Các kết quả chạy mô hình tối ưu hóa động cho hệ thống Núi Cốc
• 4.5. Tối ưu hóa động ngẫu nhiên phục vụ nghiên cứu về cấu trúc độc quyền tự nhiên của hệ thống hồ chứa Sơn La – Hòa Bình
• 4.5.1. Tối ưu hóa động với cầu tưới đủ tất định giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên (mô hình chi phí hàm mũ)
• 4.5.2. Tối ưu hóa động với cầu tưới trước Đổi mới và dòng chảy đến ngẫu nhiên
• 4.5.3. Tối ưu hóa động với cầu tưới tất định sau Đổi mới và dòng chảy đến ngẫu nhiên (mô hình với chi phí hàm mũ)
• 4.5.4. Tối ưu hóa động với cầu tưới giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên không có sự can thiệp của chính phủ
• 4.5.5. Tối ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên trong điều kiện tưới đủ (mô hình với chi phí bậc ba)
• 4.5.6. Tối ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy đến ngẫu nhiên trong điều kiện cạnh tranh hoàn hảo (mô hình với chi phí bậc ba)
• 4.5.7. Cấu trúc độc quyền tự nhiên yếu với mô hình cầu tưới ngẫu nhiên ARIMA (mô hình với chi phí hàm mũ)
• 4.5.8. Tối ưu hóa động với cầu tưới ngẫu nhiên giảm, dòng chảy đến ngẫu nhiên, và cầu điện tăng (mô hình với chi phí hàm mũ)
• 4.5.9. Cấu trúc độc quyền tự nhiên yếu tính theo tháng (mô hình với chi phí hàm mũ)
• 4.5.10. Một số nhận xét
• 4.6. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• MỘT SỐ THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh dân số gia tăng và biến đổi khí hậu, nhu cầu sử dụng tài nguyên nước ngày càng tăng cao. Các lĩnh vực như sinh hoạt, nông nghiệp và công nghiệp đều cần nước với khối lượng lớn. Điều này đặt ra thách thức lớn cho công tác quản lý nước. Việc áp dụng các phương pháp phân tích kinh tế trong quy hoạch tài nguyên nước là cần thiết để đưa ra quyết định chính xác. Tuyên bố Dublin (1992) nhấn mạnh rằng nước không chỉ là tài nguyên thiên nhiên mà còn là hàng hóa kinh tế. Do đó, việc xây dựng khung phân tích kinh tế cho ngành nước là rất quan trọng. Các nghiên cứu cần tập trung vào việc khắc phục các “thất bại thị trường” trong ngành nước, từ đó cải thiện quy hoạch và quản lý tài nguyên nước.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước tại lưu vực sông Hồng - Thái Bình. Các mục tiêu cụ thể bao gồm: (1) Nghiên cứu và áp dụng khung phát triển thước đo giá trị kinh tế cho các sử dụng nước; (2) Phát triển các mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên dựa trên lý thuyết tối ưu hóa; (3) Thu thập và phân tích số liệu để xác định lời giải tối ưu cho các hệ thống nước. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả phân bổ nước mà còn cung cấp thông tin cho các quyết định chính sách trong quản lý nước.

III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là các hệ thống phân bổ nước cho các mục đích khác nhau, đặc biệt là cho tưới lúa và phát điện. Phạm vi nghiên cứu bao gồm một số tiểu lưu vực trong hệ thống sông Hồng - Thái Bình, như lưu vực sông Công và lưu vực sông Đà. Nghiên cứu sử dụng số liệu trong khoảng thời gian dài hạn để đảm bảo tính chính xác và ổn định của các mô hình. Việc mở rộng phạm vi nghiên cứu giúp cung cấp cái nhìn tổng quát hơn về tình hình quản lý tài nguyên nước tại khu vực này.

IV. Các tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng các phương pháp khoa học như mô hình hóa, tối ưu hóa và phân tích kinh tế. Khung mô hình hóa được xây dựng dựa trên các tài liệu tham khảo từ các chuyên gia quốc tế. Phương pháp xác suất và thống kê được sử dụng để đo lường các đại lượng kinh tế. Các mô hình tối ưu hóa động được phát triển để mô phỏng các hoạt động kinh tế trong ngành nước. Việc sử dụng phần mềm hiện đại như Lingo giúp nâng cao hiệu quả trong việc giải quyết các bài toán phức tạp liên quan đến quản lý nước.

V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công cụ tối ưu hóa cho quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Việc xây dựng mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên không chỉ giúp cải thiện hiệu quả phân bổ nước mà còn đóng góp vào việc phát triển nghiên cứu kinh tế trong ngành nước. Các kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin hữu ích cho các nhà quản lý trong việc đưa ra quyết định chính sách. Hơn nữa, nghiên cứu còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực quản lý nước tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình thuộc chuyên ngành Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước (mã số: 62-62-30-01), thực hiện tại Trường Đại học Thủy lợi dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Nguyễn Quang Kim và bảo vệ năm 2017. Nghiên cứu thuộc hướng định lượng, kết hợp giữa mô hình hóa kinh tế học tài nguyên nước và kỹ thuật tối ưu hóa toán học ngẫu nhiên liên thời gian.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Áp lực gia tăng dân số, tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh cùng những biến đổi khí hậu bất lợi đã làm gia tăng đáng kể nhu cầu dùng nước ở mọi lĩnh vực: sinh hoạt, tưới tiêu nông nghiệp, công nghiệp và môi trường sinh thái. Dựa trên Tuyên bố Dublin (1992), nước được công nhận là một hàng hóa kinh tế khan hiếm, dễ tổn thương và thị trường nước tồn tại nhiều "thất bại thị trường" do các ngoại ứng tiêu cực.

Thực tế công tác quản lý tài nguyên nước tại Việt Nam thời gian qua chủ yếu dựa trên các nghiên cứu kỹ thuật thủy văn, thủy lực đơn thuần hoặc các mô hình tối ưu hóa tĩnh, vận hành tách biệt giữa mùa lũ và mùa kiệt. Các công cụ quản lý thiếu vắng cấu phần kinh tế thị trường có điều tiết, chưa lượng hóa được hàm cầu động, hàm giá trị và hàm chi phí của các đối tượng hưởng lợi. Khoảng trống này đòi hỏi phải xây dựng một hệ thống mô hình hóa tối ưu hóa động ngẫu nhiên có khả năng phản ánh hành vi kinh tế của các tác nhân và kiểm tra được tính ổn định của quyết định phân bổ trước các biến động ngẫu nhiên.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu bao trùm của luận án là xây dựng mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên phục vụ quy hoạch và quản lý tài nguyên nước, tích hợp có hệ thống các cấu phần phân tích và đánh giá kinh tế. Các mục tiêu cụ thể gồm:

1. Nghiên cứu và áp dụng khung phát triển thước đo giá trị kinh tế cho các nhu cầu sử dụng nước dựa trên tiếp cận kinh tế thị trường có điều tiết; xây dựng hàm mục tiêu từ các hàm giá trị và hàm chi phí phù hợp với điều kiện Việt Nam.
2. Xây dựng và phát triển các mô hình tối ưu hóa động ngẫu nhiên trên cơ sở lý thuyết tối ưu hóa cho bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước tại một số tiểu lưu vực thuộc lưu vực sông Hồng - Thái Bình.
3. Tổ chức thu thập dữ liệu, vận hành mô hình tối ưu hóa động tất định và ngẫu nhiên nhằm xác định lời giải tối ưu và kiểm định tính ổn định của nghiệm trước các nhiễu ngẫu nhiên.
4. Áp dụng mô hình để phân tích các đặc điểm về cấu trúc kinh tế (đặc biệt là thuộc tính độc quyền tự nhiên) của hệ thống hồ chứa Núi Cốc và hệ thống liên hồ Sơn La - Hòa Bình, từ đó rút ra các hàm ý chính sách cho công tác điều chỉnh quy hoạch và quản lý.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Các hệ thống phân bổ nước phục vụ đa mục tiêu, trọng tâm là hoạt động cung cấp nước cho tưới lúa và phát điện thủy điện. Các nhu cầu cấp nước sinh hoạt, công nghiệp và du lịch được đưa vào mô hình dưới dạng các ràng buộc hoặc hàm mục tiêu thành phần.
• Phạm vi không gian: Tập trung vào hai tiểu lưu vực đại diện trong lưu vực sông Hồng - Thái Bình gồm lưu vực sông Công (hệ thống hồ chứa Núi Cốc) và lưu vực sông Đà (hệ thống liên hồ chứa Sơn La - Hòa Bình). Các kết quả tính toán cho tiểu lưu vực Lô - Gâm được nghiên cứu nhưng không trình bày chi tiết do giới hạn quy mô văn bản.
• Phạm vi thời gian: Dữ liệu chuỗi thời gian thủy văn và kinh tế phục vụ mô hình hóa động học dài hạn được thu thập trong giai đoạn 21 năm (1980–2000) đối với hệ thống Núi Cốc và 25 năm (1980–2005) đối với hệ thống Sơn La - Hòa Bình.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng thuật hệ thống tài liệu nghiên cứu trong nước và quốc tế trên ba mạch nội dung chính:

Các hướng nghiên cứu quốc tế

1. Mô hình hóa quản lý tài nguyên nước cấp lưu vực: Luận án kế thừa khung lý thuyết từ Loucks và Van Beek (UNESCO, 2005) cùng công trình tổng quan của Daene C. McKinney, Ximing Cai, Mark W. Rosegrant, Claudia Ringler và Christopher A. Scott (1999). Các tác giả này xác lập cấu trúc lưu vực gồm nguồn nước, thành phần cầu và cơ sở hạ tầng trung gian, đồng thời chỉ ra sự cần thiết của hàm mục tiêu tổng hợp nhằm phản ánh đồng thời các ràng buộc kinh tế, kỹ thuật và môi trường.
2. Kinh tế học phân bổ nước và ước lượng hàm cầu: Rosegrant và Meinzen-Dick (1996) chỉ ra nguyên tắc tích hợp hàm sản xuất và hàm cầu vào quản lý lưu vực. Về phía nông nghiệp, Dinar và Letey (1996) phân loại 4 nhóm hàm sản xuất cây trồng (mô hình bốc thoát hơi nước của Hanks và Hill 1980; mô hình mô phỏng của Cardon và Letey 1992; mô hình ước lượng của Moore, Gollehon và Negri 1993; mô hình lai ghép của Howitt 1995, Rosegrant và Shetty 1994). Tiếp cận quy hoạch toán học để ước lượng hàm sản xuất nông nghiệp được Griffin (2006) tổng kết từ các nghiên cứu của Bowen và Young (1985), Young (2005), Buller (1991), Balasubramamiam, Somasundarum và Pundarikanthan (1996); tiếp cận quy hoạch động có Bryant, Mjelde và Lacewell (1993), Dudley (1988), Knapp và Wichelns (1990), Srivavasta và Patel (1992).
3. Định giá nước phi nông nghiệp và phi thị trường: Hàm cầu nước sinh hoạt được tổng kết bởi Gibbons (1986), Schneider và Whitlach (1991), Lyman (1992), Hewitt và Hanemann (1995), Dandy, Nguyen và Davies (1997). Cầu nước công nghiệp được khảo sát qua Rees (1969), Turnovsky (1969), DeRoy (1974), Babin, Willis và Allen (1982). Giá trị thủy điện được phân tích qua Young (1996) và hệ thống Aquarius. Kỹ thuật phi thị trường bao gồm phương pháp đánh giá ngẫu nhiên CVM (Carson et al., 1997 với gần 2.000 nghiên cứu), phương pháp chi phí du lịch TCM (Hotelling 1947; Clawson và Knetsch 1966), và định giá hưởng lạc Hedonic (Cropper và Oates 1992; Young 2005). Các hàm lợi ích kinh tế cận biên lưu vực được Booker và Colby (1995) xây dựng cho lưu vực sông Colorado.
4. Mô hình kinh tế - thủy văn tổng hợp: Braat và Lierop (1987), Young (2005), McKinney et al. phân loại thành: tiếp cận cục bộ kết nối lỏng lẻo (Howe và Orr 1974; Hartman và Seastone 1970; Gardner và Fullerton 1968; Cummings và McFarland 1974; Noel và Howitt 1982; Lefkoff và Gorelick 1990a; Lee và Howitt 1996) và tiếp cận hệ thống tích hợp chặt chẽ (Booker 1996; Henderson và Lord 1995; Harding, Sangoyomi và Payton 1995; Hardy 1995; Faisal, Young và Warner 1997).

Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Tại lưu vực sông Hồng - Thái Bình, Viện Quy hoạch Thủy lợi (IWRP, giai đoạn 2005–2007) đã triển khai mô hình MIKE 11 mô phỏng lũ và MIKE BASIN tính cân bằng nước (1960–2005). Các nghiên cứu vận hành hồ chứa bao gồm: Hà Văn Khối và Lê Bảo Trung (2003) dùng quy hoạch động hai chiều cho Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu; Hoàng Thanh Tùng (2010) áp dụng Crystal Ball cho hồ thủy điện phụ thuộc; GS.TS Lê Kim Truyền (2005–2006) nghiên cứu cấp nước mùa kiệt đồng bằng sông Hồng; Viện Quy hoạch Thủy lợi (2005) dùng GAMS cho hệ thống sông Thái Bình và (2007) lập quy trình vận hành liên hồ mùa khô; Hà Ngọc Hiến (2008–2009) tối ưu hóa thời gian thực mùa lũ; Nguyễn Lan Châu (2008–2010) đánh giá tác động mùa kiệt dẫn đến Quyết định 1287/QĐ-TTg; Bùi Nam Sách (2011–2013) nghiên cứu liên hồ mùa kiệt. Về khía cạnh kinh tế, Claudia Ringler và Nguyễn Vũ Huy (2004) đã áp dụng mô hình phân bổ hiệu quả cho sông Đồng Nai nhưng dựa trên mô hình tĩnh; Đào Văn Khiêm (2009) thực hiện đề tài cấp Bộ về tính toán giá trị kinh tế của nước.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Các công trình tại Việt Nam chủ yếu xem xét vận hành hồ chứa theo kỹ thuật thủy lực, tách rời mùa lũ và mùa kiệt, thiếu sự kết hợp tổng thể liên thời gian. Các nghiên cứu kinh tế trước đây mới dừng lại ở mô hình tĩnh, chưa phản ánh được ý muốn thanh toán của người tiêu dùng và chưa tính đến yếu tố ngẫu nhiên của dòng chảy cũng như thị trường. Luận án lựa chọn giải quyết bài toán tối ưu hóa động ngẫu nhiên kết hợp đồng thời cấu phần thủy văn và hàm mục tiêu kinh tế (giá trị trừ chi phí), đồng thời lần đầu tiên phân tích cấu trúc độc quyền tự nhiên của hạ tầng liên hồ chứa tại Việt Nam.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình phân tích

1. Mô hình tối ưu hóa phân bổ tài nguyên: Luận án dựa trên lý thuyết kinh tế tài nguyên nước tổng quát (James Douglas, 1971) với bài toán cực đại hóa phúc lợi xã hội theo nguyên tắc Pareto. Hàm Lagrange thiết lập cho từng cá nhân với các ràng buộc sản xuất, tiêu dùng và giới hạn tài nguyên cho phép xác định các nhân tử Lagrange $\lambda_j$ chính là giá bóng (shadow price) của tài nguyên nước.
2. Mô hình Aquarius: Luận án kế thừa cấu trúc mô hình hóa phân bổ nước lưu vực sông từ nhóm nghiên cứu Rocky Mountain Station (Cơ quan Kiểm lâm Hoa Kỳ và Đại học Bang Colorado). Hàm mục tiêu chuẩn tắc của mô hình là tối đa hóa tổng lợi ích ròng:

$$\max TB = \sum_{i=1}^{np} \sum_{u=1}^{nu} B_i^u = \sum_{i=1}^{np} \sum_{j=1}^{nu} \int_0^{a_{ij}} f(x_{ij}) dx_{ij}$$

Trong đó $np$ là tổng số thời đoạn tính toán; $nu$ là số đối tượng sử dụng nước; $a_{ij}$ là khối lượng nước phân bổ cho đối tượng $i$ ở thời đoạn $j$; $f(x_{ij})$ là hàm cầu nước. Luận án mở rộng mô hình Aquarius bằng cách bổ sung hàm chi phí vận hành, chi phí vốn và các thành phần động học liên thời gian. 3. Lý thuyết tối ưu hóa toán học: Sử dụng lý thuyết Kuhn-Tucker và phương pháp nhân tử Lagrange đối với các bài toán quy hoạch phi tuyến có ràng buộc hỗn hợp (đẳng thức và bất đẳng thức), dựa trên giáo trình của Sundaram (1996). Cấu trúc ngẫu nhiên được xử lý dựa trên Lý thuyết tối ưu hóa ngẫu nhiên (Robert Stengel, 1994). 4. Lý thuyết độc quyền tự nhiên: Áp dụng khái niệm tính cộng dưới của hàm chi phí (subadditivity) cho công ty đơn sản phẩm và đa sản phẩm, xác định cấu trúc độc quyền tự nhiên mạnh hay yếu dựa trên quan hệ giữa đường chi phí trung bình (AC), doanh thu trung bình và đường cầu.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

• Phương pháp định lượng và mô phỏng số: Thiết lập hệ thống phương trình vi phân và phương trình cân bằng dung tích hồ chứa dạng:

$$\frac{dS(t)}{dt} = I(t) - O(t)$$

Trong đó $S(t)$ là dung tích trữ, $I(t)$ là dòng chảy đến (gồm có kiểm soát $XI$ và không kiểm soát $UI$), $O(t)$ là dòng chảy ra (gồm xả kiểm soát $XR$, không kiểm soát $UR$, tràn $L$ và bốc hơi $E$).

• Phương pháp kinh tế lượng và chuỗi thời gian: Luận án sử dụng mô hình Tự hồi quy Trung bình Trượt (ARIMA) để mô phỏng tính ngẫu nhiên của dòng chảy đến các hồ chứa và dao động giá nông sản (giá lúa) theo chuỗi thời gian.
• Phương pháp giải gần đúng: Sử dụng thuật toán dò tìm nghiệm số xấp xỉ liên tục thông qua việc lập trình giải mô hình quy hoạch phi tuyến trên phần mềm Lingo.
• Phương pháp thu thập dữ liệu xã hội học: Sử dụng kỹ thuật điều tra phỏng vấn người sản xuất và người tiêu dùng theo phương pháp đánh giá ngẫu nhiên (CVM) để ước lượng mức sẵn lòng chi trả cho nước sinh hoạt và du lịch.

Nguồn tư liệu và công cụ tính toán

• Dữ liệu thủy văn, kinh tế kỹ thuật: Thu thập từ Viện Quy hoạch Thủy lợi, Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia (NCHMS), Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), Bộ Nông nghiệp và PTNT (MARD), số liệu thống kê về diện tích gieo trồng, vốn FDI và biến động giá cả.
• Công cụ phần mềm: Luận án sử dụng phần mềm tối ưu hóa Lingo phiên bản 16 và 17 (có bản quyền) để giải bài toán tối ưu hóa động; phần mềm Stata 13 và ngôn ngữ R cho các phân tích kinh tế lượng; phần mềm EasyFit và Excel để kiểm định phân phối thống kê.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa các đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội lưu vực sông Hồng - Thái Bình và thực trạng quản lý nước:

• Lưu vực sông Hồng - Thái Bình có diện tích 169.000 km², trải dài qua 3 quốc gia (Việt Nam, Trung Quốc, Lào). Lượng mưa trung bình năm biến thiên từ 700–2.100 mm tại phần lãnh thổ Trung Quốc và khoảng 1.800 mm tại Việt Nam; tổng số ngày mưa từ 125–160 ngày.
• Tổng lượng dòng chảy năm tại trạm thủy văn Sơn Tây đạt khoảng 118 tỷ m³. Khi tính gộp sông Thái Bình, sông Đáy và vùng châu thổ, tổng dòng chảy đạt 135 tỷ m³, trong đó 82,54 tỷ m³ (61,1%) hình thành trong lãnh thổ Việt Nam và 52,46 tỷ m³ (38,9%) từ Trung Quốc. Trong 3 nhánh sông chính, sông Đà đóng góp 42% lưu lượng, sông Lô chiếm 25,4%, và sông Thao chiếm 19%.
• Dân số vùng châu thổ đạt 29 triệu người (năm 2009), chiếm 95% dân số miền Bắc và đóng góp gần 20% GDP cả nước. GDP bình quân đầu người vùng trung du năm 2010 là 9.765 nghìn đồng, trong khi vùng đồng bằng đạt khoảng 23 triệu đồng.
• Tại Trung Quốc, có khoảng 62 công trình thủy điện vừa và nhỏ với tổng dung tích trên 4 tỷ m³ vận hành trên thượng nguồn sông Đà, Thao, Lô, gây khó khăn cho việc dự báo dòng chảy đến biên giới.
• Tại Việt Nam, hệ thống gồm 4 hồ chứa chiến lược đa mục tiêu với tổng dung tích phòng lũ 8,45 tỷ m³, dung tích hữu ích 19,86 tỷ m³ và tổng công suất lắp máy thủy điện đạt trên 6.000 MW:

Tên hồ chứa	Sông	Năm hoàn thành	Dung tích phòng lũ (tỷ m³)	Dung tích hữu ích (tỷ m³)	Công suất lắp máy (MW)	Nhiệm vụ chính
Thác Bà	Chảy	1971	Bổ sung năm 1977	—	440	Phát điện, cấp nước, phòng lũ hạ du
Hòa Bình	Đà	1991	4,90	9,50	1.920	Cắt lũ, phát điện, cấp nước kiệt
Tuyên Quang	Gâm	2007	—	—	750	Cắt lũ cho TP. Tuyên Quang và đồng bằng
Sơn La	Đà	2010	4,00 (phối hợp 7,00)	6,504	2.400	Cắt lũ cùng Hòa Bình, phát điện, cấp nước

Chương này cũng phân tích cơ chế điều hành theo Quyết định 1287/QĐ-TTg (thay thế Quyết định 198/QĐ-TTg) và làm rõ sự chồng chéo chức năng giữa Bộ Nông nghiệp & PTNT, Bộ Công Thương, Bộ Tài nguyên và Môi trường và Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0).

Chương 2: Thiết lập bài toán phân bổ hiệu quả tài nguyên nước

Nội dung chương tập trung chuyển đổi bài toán kinh tế học phân bổ tài nguyên sang dạng toán học quy hoạch phi tuyến liên thời gian:

• Thiết lập hàm mục tiêu cực đại hóa tổng thặng dư kinh tế ròng (Net Benefit) bằng cách lấy tổng tích phân hàm cầu trừ đi tổng chi phí vận hành và chi phí vốn của hệ thống hồ chứa.
• Phân tích chi tiết các biến trạng thái và biến điều khiển của hồ chứa: dòng chảy đến tự nhiên ($NF_u$), dòng chảy đến có kiểm soát ($XI$) và không kiểm soát ($UI$), lượng nước xả qua tuabin ($XR$), lượng xả qua tràn ($L$), bốc hơi mặt hồ ($E$) và biến đổi dung tích trữ ($dS/dt$).
• Thiết lập hệ thống ràng buộc cân bằng nước tại các nút mạng, ràng buộc dung tích chết, mực nước dâng bình thường, công suất xả tối đa qua công trình ngầm và dung tích trữ phòng lũ bắt buộc theo các thời đoạn trong năm.
• Trình bày thuật toán Kuhn-Tucker giải bài toán với ràng buộc hỗn hợp đẳng thức và bất đẳng thức; xây dựng thủ tục ngẫu nhiên hóa dòng chảy đến và nhu cầu dùng nước để giải trên phần mềm Lingo.

Chương 3: Phân bổ hiệu quả tài nguyên nước cho một số hệ thống hồ chứa trong lưu vực sông Hồng

Chương này triển khai tính toán thực nghiệm cho hai hệ thống hồ chứa:

1. Ước lượng hàm cầu và hàm chi phí:
   • Xây dựng hàm cầu tĩnh và hàm cầu động đối với nước tưới nông nghiệp dựa trên giá nông sản, diện tích tưới và hệ số co giãn.
   • Ước lượng hàm cầu nước phát điện dựa trên biểu giá điện và năng lượng sinh ra theo cột nước; hàm cầu nước sinh hoạt và du lịch dựa trên phương pháp CVM.
   • Xác định cấu trúc hàm chi phí gồm chi phí vận hành biến đổi và chi phí vốn cố định.
2. Mô hình cho Hệ thống hồ Núi Cốc:
   • Chạy mô hình tối ưu hóa động tất định và ngẫu nhiên với chuỗi số liệu 21 năm.
   • Luận án đánh giá các kịch bản: tưới đủ tất định, tưới với dòng chảy đến ngẫu nhiên, cầu tưới biến động ngẫu nhiên do giá lúa biến đổi theo mô hình ARIMA.
   • Kết quả xuất ra các quỹ đạo xả nước tối ưu theo tháng, phân phối xác suất của tổng lợi ích ròng và giá trị phân bổ nước cho các khu tưới.
3. Mô hình cho Hệ thống liên hồ Sơn La - Hòa Bình:
   • Thiết lập sơ đồ vận hành tương hỗ giữa hồ Sơn La và Hòa Bình trên sông Đà với chuỗi số liệu 25 năm.
   • Chạy các kịch bản tối ưu hóa động tất định và ngẫu nhiên có xét đến hệ số chiết khấu kinh tế.
   • Kết quả tối ưu cho thấy mức độ đánh đổi giữa việc xả nước phát điện vào giờ cao điểm mùa khô và việc duy trì mực nước xả phục vụ đổ ải vụ Đông Xuân cho hạ du đồng bằng Bắc Bộ. Số liệu phân bổ nước và tổng lợi ích ròng tối ưu được tổng hợp qua các bảng biểu tính toán chi tiết.

Chương 4: Cấu trúc độc quyền tự nhiên trong phân bổ tài nguyên nước ở lưu vực sông Hồng

Chương này vận dụng lý thuyết tổ chức ngành để phân tích đặc tính kinh tế của hạ tầng cung cấp nước từ hồ chứa:

• Luận án xây dựng phương pháp xác định cấu trúc độc quyền tự nhiên dựa trên kết quả chạy mô hình tối ưu động: khảo sát mối quan hệ giữa hàm chi phí trung bình (AC), doanh thu trung bình (TB/Q) và đường cầu xả nước từ hồ chứa.
• Kết quả đối với hệ thống Núi Cốc: Chứng minh sự tồn tại của cấu trúc độc quyền tự nhiên trong dịch vụ tưới và phát điện; khảo sát tính bền vững của độc quyền tự nhiên trong điều kiện có và không có sự can thiệp giá của Chính phủ.
• Kết quả đối với hệ thống liên hồ Sơn La - Hòa Bình: Phân tích 9 kịch bản tối ưu động ngẫu nhiên:
  1. Cầu tưới đủ tất định giảm dần, dòng chảy đến ngẫu nhiên (chi phí hàm mũ).
  2. Cầu tưới giai đoạn trước Đổi mới kết hợp dòng chảy ngẫu nhiên.
  3. Cầu tưới tất định sau Đổi mới kết hợp dòng chảy ngẫu nhiên (chi phí hàm mũ).
  4. Cầu tưới giảm dần và dòng chảy ngẫu nhiên trong điều kiện không có can thiệp của chính phủ.
  5. Cầu tưới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy ngẫu nhiên khi tưới đủ (mô hình chi phí bậc ba).
  6. Cầu tưới ngẫu nhiên giảm và dòng chảy ngẫu nhiên trong điều kiện cạnh tranh hoàn hảo (chi phí bậc ba).
  7. Cấu trúc độc quyền tự nhiên yếu với mô hình cầu tưới ngẫu nhiên ARIMA (chi phí hàm mũ).
  8. Cầu tưới ngẫu nhiên giảm, dòng chảy ngẫu nhiên và cầu điện tăng (chi phí hàm mũ).
  9. Độc quyền tự nhiên yếu tính theo từng tháng riêng biệt.
• Kết luận chương chỉ ra rằng tính chất độc quyền tự nhiên của các hệ thống hồ chứa nước lớn là độc quyền tự nhiên yếu, đòi hỏi Nhà nước phải có khung pháp lý và chính sách điều tiết giá nước nhằm bảo đảm công bằng xã hội và tránh thất thoát phúc lợi.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận

1. Thiết lập mô hình phân bổ tối ưu: Luận án đã thiết lập thành công bài toán phân bổ tối ưu tài nguyên nước cho 2 tiểu lưu vực thuộc hệ thống sông Hồng - Thái Bình (hệ thống Núi Cốc và hệ thống liên hồ Sơn La - Hòa Bình) và xây dựng thuật toán giải số trong môi trường phần mềm Lingo.
2. Phương pháp luận ước lượng cầu động: Xây dựng phương pháp xác định và ước lượng hàm cầu động của các đối tượng sử dụng nước (đặc biệt là nước tưới nông nghiệp và nước phát điện), tạo nguồn số liệu đầu vào khoa học cho các bài toán phân bổ nước tối ưu theo xu thế phát triển kinh tế dài hạn.
3. Phương pháp phân tích độc quyền tự nhiên: Đưa ra phương pháp phân tích đặc tính cấu trúc cơ chế độc quyền tự nhiên trong ngành nước dựa trên kết quả tối ưu hóa động, xác định tính mạnh và yếu của cấu trúc độc quyền tự nhiên, làm cơ sở khoa học cho việc điều tiết quản lý dịch vụ nước cấp lưu vực.

Kiến nghị và đề xuất chính sách

• Hoàn thiện khung thể chế điều tiết: Cần sớm ban hành cơ chế điều tiết kinh tế ngành nước phù hợp với tinh thần thị trường có sự quản lý của Nhà nước theo Luật Thủy lợi, tách biệt chức năng quản lý nhà nước về tài nguyên với chức năng kinh doanh dịch vụ nước.
• Áp dụng công cụ tối ưu động ngẫu nhiên: Đề xuất các cơ quan quản lý (Bộ Nông nghiệp & PTNT, Bộ Công Thương, EVN) chuyển đổi phương pháp lập kế hoạch xả nước hàng năm (ARP) và hàng tháng (MRP) từ phương pháp cân bằng tĩnh truyền thống sang công cụ tối ưu hóa động ngẫu nhiên nhằm giảm thiểu xung đột giữa phát điện và cấp nước đổ ải vụ Đông Xuân.
• Kiểm soát độc quyền tự nhiên: Do hạ tầng hồ chứa mang đặc tính độc quyền tự nhiên yếu, Nhà nước cần can thiệp kiểm soát khung giá dịch vụ thủy lợi và quy định trách nhiệm xả dòng chảy tối thiểu bảo vệ môi trường đối với các chủ đập.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của nghiên cứu: Do dung lượng luận án và nguồn dữ liệu có hạn, tác giả mới chỉ tập trung phân tích sâu cho hai tiểu lưu vực là Núi Cốc (sông Công) và Sơn La - Hòa Bình (sông Đà); các kết quả chạy mô hình cho tiểu lưu vực Lô - Gâm chưa được trình bày đầy đủ. Mặt khác, nghiên cứu mới tập trung chủ yếu vào hai ngành tiêu thụ lớn là tưới lúa và thủy điện; các ngành dùng nước khác (công nghiệp, thủy sản, môi trường, giao thông thủy) mới dừng lại ở dạng tham số hoặc ràng buộc biên mà chưa có hàm cầu độc lập chi tiết.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo:
  • Phát triển các mô hình con về hàm cầu động cho cấp nước sinh hoạt đô thị và thủy điện trong điều kiện thị trường phát điện cạnh tranh.
  • Tích hợp thêm các thuật toán thông minh, kỹ thuật tính toán hiện đại để tự động hóa quá trình tối ưu hóa vận hành thời gian thực.
  • Mở rộng mô hình kinh tế - thủy văn cho toàn bộ các hồ chứa thuộc lưu vực sông Hồng - Thái Bình và kết nối với các biến động nguồn nước xuyên biên giới từ phía Trung Quốc.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh và giảng viên: Là tài liệu tham khảo cho chuyên ngành Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước, Kinh tế tài nguyên và môi trường, và Kỹ thuật nguồn nước. Phần đáng tham khảo nhất là Chương 2 và Chương 3, nơi trình bày phương pháp chuyển đổi các quan hệ thủy văn - kinh tế thành hàm mục tiêu toán học và mã hóa giải toán trên phần mềm Lingo.
• Đối với các cơ quan quản lý và làm chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học cho Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Bộ Công Thương, Bộ Tài nguyên và Môi trường cùng Cục Điều tiết Điện lực (ERAV) trong việc xây dựng khung giá nước, định mức tiêu thụ nước và quy trình vận hành liên hồ chứa theo Quyết định 1287/QĐ-TTg.
• Đối với các đơn vị vận hành: Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0), Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) và các Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi có thể tham khảo phương pháp luận ước lượng cầu và mô phỏng ngẫu nhiên chuỗi dòng chảy ARIMA để lập kế hoạch xả nước định kỳ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án giải quyết xung đột lợi ích giữa ngành nào với ngành nào là trọng tâm?

Luận án tập trung giải quyết xung đột sử dụng nước giữa ngành nông nghiệp (nhu cầu xả nước phục vụ tưới lúa vụ Đông Xuân tại vùng đồng bằng Bắc Bộ vào các tháng mùa khô) và ngành năng lượng (nhu cầu tích nước để phát điện vào các giờ cao điểm của hệ thống thủy điện trên sông Đà).

2. Mô hình tối ưu hóa trong luận án được phát triển dựa trên nền tảng phần mềm nào?

Mô hình toán học của luận án được phát triển dựa trên việc kế thừa cấu trúc của hệ thống mô hình hóa Aquarius (Hoa Kỳ), sau đó được lập trình, hiệu chỉnh và giải trực tiếp bằng ngôn ngữ mô hình hóa tối ưu của phần mềm Lingo phiên bản 16 và 17 có bản quyền.

3. Chuỗi số liệu thực tế được sử dụng để kiểm chứng mô hình có độ dài bao nhiêu năm?

Luận án sử dụng chuỗi số liệu quan trắc thủy văn và kinh tế kỹ thuật dài 21 năm (1980–2000) đối với hệ thống hồ chứa Núi Cốc và 25 năm (1980–2005) đối với hệ thống liên hồ chứa Sơn La - Hòa Bình.

4. Thuộc tính "độc quyền tự nhiên" của các hồ chứa trong luận án được xác định mang tính chất gì?

Qua phân tích quan hệ giữa chi phí trung bình, doanh thu trung bình và các kịch bản hàm chi phí (chi phí hàm mũ, chi phí bậc ba) dưới tác động của dòng chảy ngẫu nhiên và biến động cầu, luận án kết luận hệ thống hồ chứa trên lưu vực sông Hồng mang đặc tính "độc quyền tự nhiên yếu".

5. Những phương pháp nào được tác giả kết hợp để xử lý yếu tố ngẫu nhiên trong mô hình?

Tác giả đã kết hợp lý thuyết tối ưu hóa ngẫu nhiên với phương pháp kinh tế lượng phân tích chuỗi thời gian ARIMA để mô phỏng tính ngẫu nhiên của dòng chảy đến các hồ và biến động giá nông sản, kết hợp kiểm định phân phối xác suất trên phần mềm EasyFit và Stata 13.

---

Kết luận

Luận án của tác giả Đào Văn Khiêm là công trình nghiên cứu hệ thống về việc áp dụng lý thuyết tối ưu hóa động ngẫu nhiên kết hợp phân tích kinh tế thị trường có điều tiết vào bài toán phân bổ tài nguyên nước tại lưu vực sông Hồng - Thái Bình. Nghiên cứu đã thiết lập thành công các hàm mục tiêu kinh tế từ hàm cầu và chi phí, giải số bài toán trên môi trường phần mềm Lingo cho hai hệ thống hồ chứa điển hình là Núi Cốc và Sơn La - Hòa Bình. Đồng thời, luận án đã làm rõ cấu trúc độc quyền tự nhiên của hạ tầng ngành nước, cung cấp các luận cứ khoa học quan trọng cho công tác quy hoạch, điều hành liên hồ chứa và hoàn thiện chính sách quản lý tài nguyên nước tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.

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.