Hệ thống hỗ trợ ra quyết định quản lý tổng hợp tài nguyên nước: xây dựng mô đun chương trình phân tích hỗ trợ ra quyết định đa tiêu chí Topsis và áp dụng phân tích cho một bài toán thực tế

79 trang phuongnguyen 3170

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hệ thống hỗ trợ ra quyết định quản lý tổng hợp tài nguyên nước: xây dựng mô đun chương trình phân tích hỗ trợ ra quyết định đa tiêu chí Topsis và áp dụng phân tích cho một bài toán thực tế", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

he_thong_ho_tro_ra_quyet_dinh_quan_ly_tong_hop_tai_nguyen_nu.pdf

Nội dung text: Hệ thống hỗ trợ ra quyết định quản lý tổng hợp tài nguyên nước: xây dựng mô đun chương trình phân tích hỗ trợ ra quyết định đa tiêu chí Topsis và áp dụng phân tích cho một bài toán thực tế

ĐẠI H ỌC QU ỐC GIA HÀ N ỘI TR ƯỜNG ĐẠ I H ỌC CÔNG NGH Ệ NGUY ỄN THÀNH TRUNG HỆ TH ỐNG H Ỗ TR Ợ RA QUY ẾT ĐỊ NH QU ẢN LÝ TỔNG H ỢP TÀI NGUYÊN N ƯỚC: XÂY D ỰNG MÔ ĐUN CH ƯƠ NG TRÌNH PHÂN TÍCH HỖ TR Ợ RA QUY ẾT ĐỊ NH ĐA TIÊU CHÍ TOPSIS VÀ ÁP D ỤNG PHÂN TÍCH CHO M ỘT BÀI TOÁN TH ỰC T Ế LU ẬN V ĂN TH ẠC S Ĩ Hà N ội – 2011
ĐẠI H ỌC QU ỐC GIA HÀ N ỘI TR ƯỜNG ĐẠ I H ỌC CÔNG NGH Ệ NGUY ỄN THÀNH TRUNG HỆ TH ỐNG H Ỗ TR Ợ RA QUY ẾT ĐỊ NH QU ẢN LÝ TỔNG H ỢP TÀI NGUYÊN N ƯỚC: XÂY D ỰNG MÔ ĐUN CH ƯƠ NG TRÌNH PHÂN TÍCH HỖ TR Ợ RA QUY ẾT ĐỊ NH ĐA TIÊU CHÍ TOPSIS VÀ ÁP D ỤNG PHÂN TÍCH CHO M ỘT BÀI TOÁN TH ỰC T Ế Ngành: C ơ h ọc k ỹ thu ật Chuyên ngành: C ơ h ọc k ỹ thu ật Mã s ố: 60 52 02 LU ẬN V ĂN TH ẠC S Ĩ NGƯỜI H ƯỚNG D ẪN KHOA H ỌC: Ti ến s ỹ Đặ ng Th ế Ba Hà N ội – 2011
3 MỤC L ỤC BẢNG KÝ HI ỆU CÁC CH Ữ VI ẾT T ẮT 6 DANH M ỤC CÁC HÌNH 7 DANH M ỤC CÁC B ẢNG 9 CH ƯƠ NG I: GI ỚI THI ỆU 10 CH ƯƠ NG 2: T ỔNG QUAN V Ề H Ệ TH ỐNG H Ỗ TR Ợ RA QUYẾT ĐỊ NH TRONG QU ẢN LÝ T ỔNG H ỢP TÀI NGUYÊN N ƯỚC 13 2.1. M ột s ố khái ni ệm v ề h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước 13 2.2. M ột s ố h ệ th ống HTRQ Đ QL TNN đã phát tri ển và s ử dụng 15 2.2.1. Các h ệ th ống tr ợ giúp ra quy ết đị nh ki ểm soát l ũ l ụt 15 2.2.2. Các h ệ th ống tr ợ giúp ra quy ết đị nh ứng phó s ự c ố tràn hóa ch ất 16 2.2.3. Các h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh phân ph ối n ước 16 2.2.4. Các h ệ th ống tr ợ giúp ra quy ết đị nh qu ản lý ch ất l ượng n ước 18 2.3. H ệ th ống HTRQ Đ qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước – mDSS 18 2.4. Phát tri ển và s ử d ụng h ệ th ống HTRQ Đ qu ản lý TNN ở Vi ệt Nam 20 CH ƯƠ NG 3: M ỘT S Ố PHÂN TÍCH V Ề THI ẾT K Ế, XÂY D ỰNG VÀ PHÁT TRI ỂN HTHTRQ Đ QLTH TÀI NGUYÊN N ƯỚC 22 3.1. Nh ững v ấn đề c ần quan tâm trong QLTH tài nguyên n ước 22 3.1.1. Qu ản lý các hi ểm ho ạ ngu ồn n ước 22 3.1.2. V ấn đề điều ti ết, cung c ấp và ch ất l ượng n ước 23 3.2. Nh ững công ngh ệ h ỗ tr ợ vi ệc phân tích và t ạo l ập quy ết đị nh trong qu ản lý nước 25 3.2.1. Các mô hình mô ph ỏng và t ối ưu 25 3.2.2. H ệ th ống thông tin địa lý 25 3.2.3. H ệ th ống chuyên gia 25 3.2.4. Các công c ụ phân tích đa tiêu chí 26 3.3. Thi ết k ế, xây d ựng và phát tri ển HTHTRQ Đ QLTH TNN 26
4 3.4. Xây d ựng mô đun ch ươ ng trình phân tích ĐTC hỗ tr ợ ra quy ết đị nh QLTH TNN 28 3.4.1. Phân tích ĐTC hỗ tr ợ ra quy ết đị nh QLTH TNN 28 3.4.2. C ơ s ở lý thuy ết phân tích đa tiêu chí cho ch ươ ng trình phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh QLTH TNN 30 CH ƯƠ NG 4: PHÁT TRI ỂN VÀ ÁP D ỤNG PH ƯƠ NG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ TOPSIS PHÂN TÍCH CHO H Ỗ TR Ợ RA QUY ẾT ĐỊ NH 36 4.1. Gi ới thi ệu 36 4.2. Lý thuy ết v ề ph ươ ng pháp điểm lý t ưởng TOPSIS 37 4.3. Nh ững điểm c ần l ưu ý khi s ử d ụng TOPSIS và áp d ụng cho Phân tích qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước 41 4.4. Xây d ựng mô đun ch ươ ng trình và th ử nghi ệm v ới m ột s ố ví d ụ c ụ th ể 42 4.4.1. Xây d ựng mô đun ch ươ ng trình 42 4.4.2. Áp d ụng cho m ột s ố ví d ụ 43 CH ƯƠ NG 5: ÁP D ỤNG CHO M ỘT BÀI TOÁN C Ụ TH Ể Ở VI ỆT NAM – PHÂN TÍCH QU ẢN LÝ XÂY D ỰNG ĐẬ P TH ỦY ĐIỆN ĐAK MI-4 49 5.1. Gi ới thi ệu v ề đậ p th ủy điện Đak Mi-4 49 5.1.1. V ị trí đị a lý, thi ết k ế và m ục tiêu phát tri ển 49 5.1.2. V ấn đề trong vi ệc qu ản lý đậ p th ủy điện Đak Mi-4 54 5.2. Xây d ựng các ph ươ ng án và tiêu chí đánh giá 56 5.2.1. Xây d ựng bài toán phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh 56 5.2.1.1. Xác định bài toán 56 5.2.1.2. Xác định nhân tố tham gia quá trình h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh 56 5.2.2. Xây d ựng và phân tích k ịch b ản cùng các ph ươ ng án tính toán 56 5.2.3. Xác định các tiêu chí đánh giá h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh 57 5.3. Mô hình tính dòng ch ảy 1 chi ều trên sông Vu Gia – Hàn theo các ph ươ ng án b ằng ph ần m ềm th ủy l ực MIKE11 58 5.4. Phân tích các ph ươ ng án 64 5.4.1. Ma tr ận phân tích 64
5 5.4.2. S ử d ụng các hàm chuy ển đổ i giá tr ị để đưa ma tr ận phân tích v ề ma tr ận đánh giá 64 5.4.3. K ết h ợp v ới tr ọng s ố để t ạo ma tr ận t ổng h ợp 65 5.4.4. S ử d ụng ph ươ ng pháp TOPSIS tính Điểm đánh giá 66 5.4.5. So sánh k ết qu ả v ới ch ươ ng trình tính toán s ử d ụng ph ươ ng pháp SAW 68 CH ƯƠ NG 6: K ẾT LU ẬN VÀ H ƯỚNG PHÁT TRI ỂN C ỦA LU ẬN V ĂN 70 TÀI LI ỆU THAM KH ẢO 71 PH Ụ L ỤC 73
6 BẢNG KÝ HI ỆU CÁC CH Ữ VI ẾT T ẮT Khoa h ọc đánh giá t ốt h ơn có s ự tích h ợp các ngu ồn điểm và BASINS: ngu ồn phân tán (Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources) CALSIM : Mô hình mô ph ỏng tài nguyên n ước Caliphornia Hệ th ống qu ản lý n ước các t ập đoàn doanh nghi ệp (Corps Water CWMS : Management System) DBAM : Mô hình c ảnh báo l ưu v ực sông Danube ĐTC: Đa tiêu chí Các chính sách và t ổ ch ức môi tr ường cho khu v ực Trung Á EPIC: (Environmental Policies and Institutions for Central Asia) GIS: Hệ th ống thông tin đị a lý HHTRQ Đ: Hệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh HTRQ Đ: Hỗ tr ợ ra quy ết đị nh OASIS : Phân tích và mô ph ỏng ho ạt độ ng c ủa các h ệ th ống tích h ợp QLTH: Qu ản lý t ổng h ợp QLTNN : Qu ản lý tài nguyên n ước SMS : Hệ th ống mô hình n ước m ặt
7 DANH M ỤC CÁC HÌNH Hình 1: S ơ đồ t ổng quát c ủa HTHTRQ Đ qu ản lý tài nguyên n ước Hình 2. S ơ đồ các b ước phân tích đa tiêu chí hỗ tr ợ ra quy ết đị nh qu ản lý tài nguyên n ước Hình 3: S ơ đồ mô hình phân tích nh ận th ức DPSIR Hình 4: Các b ước đầ y đủ trong phân tích đa tiêu chí hỗ tr ợ ra quy ết đị nh Hình5. M ột s ố dạng hàm giá tr ị Hình 6: S ơ đồ kh ối mô t ả quá trình ra quy ết đị nh trong QLTH TNN s ử d ụng ph ươ ng pháp TOPSIS Hình 7: Ví d ụ tính toán s ử d ụng ph ươ ng pháp SAW trong mDSS Hình 8: Bi ểu đồ so sánh t ỉ l ệ ph ần tr ăm gi ữa các l ựa ch ọn theo Điểm đánh giá của ph ươ ng pháp TOPSIS Hình 9: Quy ho ạch h ệ th ống th ủy điện trên Vu Gia – Thu B ồn Hình 10: Đập th ủy điện Đak Mi-4 Hình 11: S ơ đồ phân tích gi ải pháp đáp ứng XDQL h ệ th ống đậ p th ủy điện Hình 12: Thi ết l ập mô hình MIKE11 Hình 13: Thi ết l ập các thông s ố đầ u vào cho mô hình MIKE11 Hình 14: Thi ết l ập m ạng sông trong mô hình MIKE11 Hình 15: Thi ết l ập s ơ đồ các m ặt c ắt sông trong mô hình MIKE11 Hình 16: Thi ết l ập các điều ki ện biên trong mô hình MIKE11 Hình 17: Thi ết l ập d ữ li ệu tri ều trong mô hình MIKE11 Hình 18: Thi ết l ập l ưu l ượng th ực đo tr ạm Thành M ỹ trong MIKE11 Hình 19: Thi ết l ập l ưu l ượng th ực đo tr ạm Sông Bung trong MIKE11 Hình 20: Thi ết l ập l ưu l ượng th ực đo tr ạm Sông Kôn trong MIKE11 Hình 21: Bi ểu đồ độ m ặn t ại Vu Gia 1 theo 4 l ựa ch ọn bi ểu di ễn theo th ời gian Hình 22: Bi ểu đồ l ưu l ượng dòng ch ảy t ại VG1 theo 4 l ựa ch ọn bi ểu di ễn theo th ời gian Hình 23: Bi ểu đồ so sánh t ỉ l ệ ph ần tr ăm gi ữa các l ựa ch ọn theo Điểm đánh giá của ph ươ ng pháp TOPSIS áp d ụng cho bài toán th ực t ế
8 DANH M ỤC CÁC HÌNH Hình 24: S ử d ụng ph ươ ng pháp SAW trong mDSS tính cho bài toán th ực t ế Hình 25: Bi ểu đồ b ền v ững phân tích các ph ươ ng án c ủa bài toán th ực t ế
9 DANH M ỤC CÁC B ẢNG Bảng 1: Ví d ụ so sánh t ừng c ặp: (I) t ỷ l ệ so sánh t ừng c ặp; (II) ma tr ận so sánh t ừng c ặp gi ữa 4 tiêu chí (C1 – C4) Bảng 2: Sự quy t ập s ử d ụng ph ươ ng pháp quy ết đị nh TOPSIS Bảng 3: Ví d ụ minh h ọa gi ải quy ết tính toán ph ức t ạp s ử d ụng TOPSIS Bảng 4: Ví d ụ tính toán s ử d ụng ph ươ ng pháp TOPSIS t ự xây d ựng Bảng 5: Các d ự án th ủy điện l ớn đề xu ất trên l ưu v ực sông Vu Gia – Thu B ồn [42] Bảng 6: Ma tr ận phân tích cho bài toàn th ực t ế Bảng 7: Ma tr ận giá tr ị cho bài toàn th ực t ế Bảng 8: Ma tr ận t ổng h ợp cho bài toán th ực t ế Bảng 9: K ết qu ả tính Điểm đánh giá theo ph ươ ng pháp TOPSIS cho bài toàn th ực t ế
10 CH ƯƠ NG I: GI ỚI THI ỆU Phát tri ển b ền v ững là m ột khái ni ệm mới nh ằm đị nh ngh ĩa m ột s ự phát tri ển v ề mọi m ặt trong hi ện t ại mà v ẫn ph ải bảo đả m s ự ti ếp t ục phát tri ển trong t ươ ng lai xa. Khái ni ệm này hi ện đang là m ục tiêu h ướng t ới của nhi ều qu ốc gia trên th ế gi ới, m ỗi qu ốc gia sẽ d ựa theo đặ c thù kinh t ế, xã h ội, chính tr ị, đị a lý, v ăn hóa riêng để ho ạch đị nh chi ến lược phù h ợp nh ất với qu ốc gia đó. Thu ật ng ữ "phát tri ển b ền v ững" xu ất hi ện l ần đầ u tiên vào n ăm 1980 trong ấn ph ẩm Chi ến l ược b ảo t ồn Th ế gi ới (công b ố b ởi Hi ệp h ội B ảo t ồn Thiên nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên Quốc t ế - IUCN) v ới n ội dung r ất đơn gi ản: "S ự phát tri ển c ủa nhân lo ại không th ể ch ỉ chú tr ọng t ới phát tri ển kinh t ế mà còn ph ải tôn tr ọng nh ững nhu c ầu t ất yếu c ủa xã h ội và s ự tác độ ng đế n môi tr ường sinh thái h ọc". Khái ni ệm này được ph ổ bi ến r ộng rãi vào n ăm 1987 nh ờ Báo cáo Brundtland (còn gọi là Báo cáo Our Common Future ) c ủa Ủy ban Môi tr ường và Phát tri ển Th ế gi ới - WCED (nay là Ủy ban Brundtland). Báo cáo này ghi rõ: Phát tri ển b ền v ững là "s ự phát tri ển có th ể đáp ứng được nh ững nhu c ầu hi ện t ại mà không ảnh h ưởng, t ổn h ại đế n nh ững kh ả n ăng đáp ứng nhu c ầu c ủa các th ế h ệ t ươ ng lai " . Nói cách khác, phát tri ển bền v ững ph ải b ảo đả m có s ự phát tri ển kinh t ế hi ệu qu ả, xã h ội công b ằng và môi tr ường được b ảo v ệ, gìn gi ữ. Để đạ t được điều này, t ất c ả các thành ph ần kinh t ế - xã h ội, nhà cầm quy ền, các t ổ ch ức xã h ội ph ải b ắt tay nhau th ực hi ện nh ằm m ục đích dung hòa 3 lĩnh v ực chính: kinh t ế - xã h ội - môi tr ường. Hai khái ni ệm g ắn li ền v ới quan điểm trên: • Khái ni ệm "nhu c ầu" • Khái ni ệm c ủa s ự gi ới h ạn mà tình tr ạng hi ện t ại c ủa khoa h ọc k ỹ thu ật và sự t ổ ch ức xã h ội áp đặ t lên kh ả n ăng đáp ứng c ủa môi tr ường nh ằm th ỏa mãn nhu c ầu hi ện t ại và t ươ ng lai. Sau đó, n ăm 1992, t ại Rio de Janeiro, các đại bi ểu tham gia H ội ngh ị v ề Môi tr ường và Phát tri ển c ủa Liên hi ệp qu ốc đã xác nh ận l ại khái ni ệm này, và đã g ửi đi m ột thông điệp rõ ràng t ới t ất c ả các c ấp c ủa các chính ph ủ về s ự c ấp bách trong vi ệc đẩ y mạnh s ự hòa h ợp kinh t ế, phát tri ển xã h ội cùng v ới b ảo v ệ môi trường. Năm 2002, H ội ngh ị th ượng đỉ nh Th ế gi ới v ề Phát tri ển b ền v ững (còn g ọi là H ội ngh ị Rio +10 hay Hội ngh ị th ượng đỉ nh Johannesburg) nhóm h ọp t ại Johannesburg, Cộng hòa Nam Phi với s ự tham gia c ủa các nhà lãnh đạo c ũng nh ư các chuyên gia v ề kinh t ế, xã hội và môi tr ường c ủa g ần 200 qu ốc gia đã t ổng k ết l ại k ế ho ạch hành động v ề phát tri ển bền v ững 10 n ăm qua và đư a ra các quy ết sách liên quan t ới các v ấn đề v ề nước, năng
11 lượng, sức kh ỏe, nông nghi ệp và sự đa d ạng sinh thái. Trong đó v ấn đề v ề n ước là m ột vấn đề h ết s ức c ấp thi ết và gây nhi ều tranh cãi c ũng nh ư s ự quan tâm c ủa h ầu h ết các qu ốc gia trên th ế gi ới. Theo m ột báo cáo ngày 03 tháng 05 n ăm 2011, hi ện nay có 1 t ỷ ng ười không có nước ng ọt, m ỗi n ăm 1,6 tri ệu ng ười dân trên th ế gi ới ch ết do thi ếu n ước s ạch. Nh ịp độ đô th ị hóa s ẽ còn ti ếp t ục t ăng nhanh, kèm theo đó là v ấn đề cung c ấp n ước s ạch, đả m b ảo ch ất l ượng n ước cho m ọi ng ười s ẽ tr ở thành m ối lo c ủa toàn c ầu. Trong th ế k ỷ 20, dân s ố trên trái đất đã t ăng g ấp ba l ần. Cùng th ời k ỳ, nhu c ầu v ề nước ng ọt c ủa nhân lo ại t ăng lên g ấp sáu l ần so v ới th ế k ỷ 19. Trung bình m ỗi ngày, m ột ng ười dân ở B ắc M ỹ, ch ủ y ếu là Canada và Hoa K ỳ dùng đến 600 t ới 800 lít n ước. Để so sánh, nhu c ầu này t ại các qu ốc gia đang phát tri ển dao độ ng t ừ 60 t ới 150 lít/ ngày. Dân s ố trên trái đất ước tính lên t ới 9 t ỷ ng ười vào kho ảng n ăm 2050. Nhu c ầu v ề l ươ ng th ực qua đó t ăng theo. Để nuôi s ống 9 t ỷ ng ười, ngành nông nghi ệp trên th ế gi ới ph ải s ản xu ất thêm, kéo theo nhu c ầu v ề n ước đi lên. Để s ản xu ất ra m ột lít s ữa, nông dân ph ải c ần t ới hơn 1.000 lít n ước, và để có được một cân th ịt bò thì ng ười ta c ần t ới 12.000 đế n 15.000 lít n ước. Cùng lúc, để gia t ăng n ăng su ất, ngành nông nghi ệp c ũng s ẽ ph ải s ử d ụng ngày càng nhi ều phân bón hóa h ọc. M ức độ ô nhi ễm n ước s ẽ gia t ăng. V ấn đề l ọc n ước b ẩn, sát trùng các ngu ồn n ước b ị ô nhi ễm và qu ản lý các ngu ồn n ước s ạch tr ở thành m ối quan tâm hàng đầu. Tại Châu Á và Châu Phi, dân s ố thành th ị t ăng g ấp đôi trong ba th ập niên t ừ n ăm 2000 đến 2030. 141 tri ệu dân c ư ở các thành ph ố l ớn không được b ảo đả m v ề n ước ng ọt và n ước s ạch. N ước b ẩn sẽ là m ầm m ống gây ra cái ch ết cho 1/5 tr ẻ em trong độ tu ổi d ưới 5 tu ổi vì nh ững c ăn b ệnh nh ư: tiêu ch ảy, d ịch t ả, s ốt rét T ại các n ước đang phát tri ển, nh ư Trung Qu ốc hay Ấn Độ , trung bình m ột tháng, các thành ph ố l ớn ph ải đón nh ận thêm kho ảng 5 tri ệu ng ười đế n đị nh c ư. Trong th ập niên s ắp t ới, 95% nh ững ng ười t ừ nông thôn lên thành th ị sinh s ống thu ộc các n ền kinh t ế đang tr ỗi d ậy. Làn sóng di dân này đã, đang và còn ti ếp t ục đặ t ra nhi ều thách th ức cho chính quy ền, đặ c bi ệt là v ấn đề cung c ấp nước cho tất c ả m ọi ng ười, đồ ng th ời c ần m ở r ộng h ệ th ống x ử lý n ước th ải tr ước hi ện tượng dân s ố ngày càng gia t ăng. M ột trong nh ững m ối lo ng ại đau đầ u nh ất đố i v ới nh ững qu ốc gia đang phát tri ển – đặc bi ệt là Brazil và Ấn Độ - là làm th ế nào để đem nước đế n cho hơn 820 tri ệu ng ười s ống t ại các khu nhà ổ chu ột, l ắp đặ t h ệ th ống cung c ấp nước s ạch, th ải n ước b ẩn t ại nh ững khu v ực này. Theo c ơ quan đặc trách v ề v ấn đề n ước tr ực thu ộc Liên h ợp qu ốc, c ộng đồ ng qu ốc tế c ần kho ản ti ền 20 t ỉ đô la hàng n ăm để gi ải quy ết vấn đề n ước cho các thành ph ố l ớn đang ph ải liên t ục m ở r ộng vành đai để đón nh ận thêm dân c ư. Các thành ph ố Châu Á chi ếm đế n 6 trong s ố 10 thành ph ố l ớn nh ất trên th ế gi ới, mà h ầu h ết đề u v ấp ph ải v ấn đề
12 nghiêm tr ọng v ừa nêu. D ự báo đế n n ăm 2050, s ẽ có đến 60% dân s ố t ại Châu Á s ống ở thành ph ố. V ới h ơn 1,5 t ỉ dân, Trung Qu ốc ch ỉ làm ch ủ kho ảng 9% kho ản n ước ng ọt c ủa th ế gi ới. Trong lúc đó, 41% các con sông l ớn c ủa Trung Qu ốc b ị ô nhi ễm t ới m ức báo động. B ộ Tài nguyên và Môi tr ường Trung Qu ốc nhìn nh ận là Trung Qu ốc ch ưa s ử d ụng nước m ột cách t ối ưu. Ngoài ra, chính sách phát tri ển đô th ị và công nghi ệp hóa c ủa Trung Qu ốc đang đặ t ra nh ững thách th ức l ớn cho chính quy ền c ả ở c ấp đị a ph ươ ng l ẫn Trung ươ ng. Bên c ạnh đó h ệ th ống l ọc n ước c ủa Trung Qu ốc b ị coi là đã l ỗi th ời, có khi đã được xây d ựng c ả tr ăm n ăm nay, không còn kh ả n ăng cung c ấp m ột kh ối l ượng n ước ngày càng l ớn cho các thành ph ố. M ỗi tháng đề u x ảy ra các v ụ ô nhi ễm n ước, khi các nhà máy th ường xuyên đổ ch ất hóa h ọc độ c h ại ra sông. N ước s ạch và nước ng ọt không còn là tài nguyên thiên nhiên để ph ục v ụ con ng ười, mà đã t ừng b ước tr ở thành m ột món hàng mà ng ười ta ph ải b ỏ ti ền ra mua. B ước k ế ti ếp là n ước s ẽ tr ở thành m ột trong nh ững y ếu tố gây c ăng th ẳng trong xã h ội và có th ể d ẫn t ới xung độ t chi ến tranh. Tr ước v ấn đề c ấp thi ết đó, c ộng v ới tính đa m ục đích trong s ử d ụng tài nguyên nước, thì v ấn đề l ựa ch ọn đưa ra m ột quy ết đị nh h ợp lý nh ất trong vi ệc b ảo t ồn và phát tri ển ngu ồn tài nguyên quý giá này là m ột yêu c ầu không h ề đơn gi ản đố i v ới b ất c ứ một nhà ra quy ết đị nh nào. B ởi v ậy vi ệc xây d ựng m ột h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh trong Qu ản lý và Tổng h ợp tài nguyên n ước là m ột yêu c ầu t ất y ếu đáp ứng nhu c ầu đặ t ra hi ện nay. Lu ận v ăn t ập trung vào vi ệc nghiên c ứu m ột cách t ổng quát v ề h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh trong qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước. Qua đó có c ơ s ở lý thuy ết để áp d ụng cụ th ể vào th ực t ế thông qua vi ệc k ết h ợp v ới m ột thu ật toán được l ựa ch ọn để xây d ựng một s ơ đồ kh ối tính toán cho các bài toán h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh trong t ổng hợp tài nguyên nước. N ội dung c ủa lu ận v ăn được chia làm 6 ch ươ ng trong đó ch ươ ng 1,2,3,4 t ập trung vào vi ệc gi ới thi ệu chung v ề m ặt lý thuy ết c ủa h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh nói chung và trong qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước nói riêng. Ch ươ ng 4, ch ươ ng 5 trình bày c ụ th ể v ề ph ươ ng pháp điểm lý t ưởng được l ựa ch ọn để k ết h ợp tính toán đánh ra trong v ấn đề ra quy ết đị nh t ổng h ợp tài nguyên n ước. Đồ ng th ời trong hai ch ươ ng này, t ừ c ơ s ở lý thuy ết và nh ững d ữ li ệu được cung c ấp đã ti ến hành áp d ụng tính toán cho m ột s ố ví d ụ c ụ th ể và thu được m ột s ố k ết qu ả nh ất đị nh. Mặc dù v ề c ơ b ản kh ả n ăng xây d ựng m ột ch ươ ng trình h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh t ổng hợp tài nguyên n ước đúng ngh ĩa còn ch ưa được hoàn thành nh ưng nh ững k ết qu ả thu được s ẽ là ti ền đề quan tr ọng cho nh ững nghiên c ứu ti ếp theo trong t ươ ng lai.
13 CH ƯƠ NG 2: T ỔNG QUAN V Ề H Ệ TH ỐNG H Ỗ TR Ợ RA QUY ẾT ĐỊ NH TRONG QU ẢN LÝ T ỔNG H ỢP TÀI NGUYÊN N ƯỚC 2.1. Một s ố khái ni ệm v ề h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước Hệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh (HTHTRQ Đ) đối v ới các v ấn đề v ề tài nguyên n ước đã b ắt đầ u xu ất hi ện gi ữa nh ững n ăm 1970. Sau đó phát tri ển m ạnh nh ư được trình bày trong các tài li ệu t ừ gi ữa nh ững n ăm 1980 (Loucks et al., 1985a, 1985b; Labadie and Sullivan, 1986; Loucks and da Costa 1991; Fedra, 1992; Georgakakos, and Martin, 1996; Watkins and McKinney, 1995; Loucks, 1995; McKinney et al., 2000). Tr ải qua nhi ều n ăm ti ếp theo c ủa th ập niên 90 c ủa th ế k ỷ tr ước, cùng v ới s ự ti ến b ộ v ề n ăng l ực tính toán, s ự phát tri ển c ủa các ph ần m ềm, các hệ điều hành thân thi ện v ới ng ười s ử d ụng, s ự nâng cao hi ểu bi ết c ơ b ản c ủa ng ười ra quy ết đị nh v ề s ử d ụng máy tính điện t ử, đã giúp cho vi ệc xây d ựng và khai thác ph ần m ềm h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh trong qu ản lý ngu ồn n ước tr ở nên ph ổ bi ến h ơn. Tuy nhiên, s ự phát tri ển và ứng d ụng c ủa HTHTRQ Đ đố i v ới vi ệc qu ản lý tài nguyên n ước ch ưa th ực s ự đáp ứng được nhu c ầu. Khái ni ệm HTHTRQ Đ được Sprague và Carlson (1982) đư a ra là h ệ th ống h ỗ tr ợ các nhà ra quy ết đị nh s ử d ụng các d ữ li ệu và mô hình để gi ải quy ết nh ững v ấn đề khác nhau, d ựa trên m ối t ươ ng tác v ới máy tính điện t ử. M ột s ố thu ật ng ữ liên quan nh ư: m ối tươ ng tác, các d ữ li ệu và các mô hình luôn là ch ủ đề được tranh lu ận gi ữa nh ững ng ười xây d ựng, phát tri ển các h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh qu ản lý ngu ồn n ước. Adelman (1992) đã định ngh ĩa h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh nh ư là ch ươ ng trình t ươ ng tác ng ười - máy tính, s ử d ụng các ph ươ ng pháp phân tích, các thu ật toán t ối ưu, các th ủ t ục l ập ch ươ ng trình giúp cho các nhà ra quy ết đị nh xem xét, phân tích các kh ả n ăng và l ựa ch ọn ph ươ ng án h ợp lý gi ải quy ết các v ấn đề th ực t ế. Poch et al (2003) đã định ngh ĩa HTHTRQ Đ nh ư là h ệ th ống thông tin thông minh để làm gi ảm th ời gian ra quy ết đị nh, c ải thi ện độ tin c ậy và ch ất l ượng c ủa các quy ết đị nh này. Rõ ràng theo các quan điểm này, HTHTRQ Đ tích h ợp các công ngh ệ khác nhau và tr ợ giúp ch ọn l ựa các ph ươ ng án gi ải quy ết các v ấn đề có quan h ệ ph ức t ạp, mang tính công trình và phi công trình. Có th ể đị nh ngh ĩa HTHTRQ Đ qu ản lý ngu ồn n ước nh ư sau: Hệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh (HTHTRQ Đ) qu ản lý tài nguyên n ước là m ột h ệ tích hợp, t ươ ng tác v ới máy tính; g ồm các công c ụ phân tích, có kh ả n ăng qu ản lý thông tin, được thi ết k ế để h ỗ tr ợ nh ững ng ười ra quy ết đị nh trong vi ệc gi ải quy ết các v ấn đề liên quan đến qu ản lý ngu ồn n ước mang tính t ổng h ợp. Ng ười ra quy ết đị nh là các nhà ho ạch đị nh chính sách, các nhà qu ản lý h ệ th ống tài nguyên n ước, nh ững ng ười có trách nhi ệm gi ải quy ết nhu c ầu và các v ấn đề liên quan đến
14 ngu ồn n ước. Trên th ực t ế, m ục đích vi ệc đưa ra quy ết đị nh ở đây là đư a ra s ự đả m b ảo ngu ồn n ước cho nhu c ầu s ử d ụng, s ản xu ất điện n ăng, phòng tránh l ũ l ụt, và b ảo v ệ môi tr ường sinh thái. Có ba h ệ th ống ph ụ c ơ b ản được tích h ợp trong HTHTRQ Đ (Orlob, 1992; Close et al., 2003): • Giao di ện: giao ti ếp gi ữa h ệ th ống và ng ười dùng. • Hệ th ống qu ản lý d ữ li ệu và các mô hình • Hệ th ống qu ản lý và phân tích thông tin Các thành ph ần c ơ b ản và quy trình th ực hi ện c ủa m ột h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết định qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước th ể hi ện trên Hình 1. Mưa, Phát tri ển h ạ t ầng Nhi ệt độ Ra chính sách Thu th ập Độ ẩm Ra Cảnh báo kh ảo sát Dòng ch ảy quy ết Báo độ ng s li u Bốc hõi đị nh ố ệ HT HỖ TR Ợ RA Q Đ Tạo l ập quy ết Xử lý đị nh số li ệu Tạo l ập các Q Đ đa TC Cõ s ở d ữ li ệu Quy t ắc tác nghi ệp Mô hình Phân Hệ th ống chuyên gia Hi ển th ị Tối ưu hoá tích Qu ản lý r ủi ro số li ệu Mưa, Thu ỷ v ăn, L ũ, Thu ỷ l ực, H ồ ch ứa, Ô nhi ễm (D ự đoán tr ạng thái) Hình 1: S ơ đồ t ổng quát c ủa HTHTRQ Đ qu ản lý tài nguyên n ước • Thu th ập, kh ảo sát s ố li ệu – Thu th ập, qu ản lý d ữ li ệu liên quan đến tài nguyên nước. • Xử lý d ữ li ệu – Ki ểm tra, x ử lý d ữ li ệu, đưa vào c ơ s ở d ữ li ệu, mô hình.
15 • Phân tích d ữ li ệu – Tại đây, các mô hình được s ử d ụng để tính toán trạng thái c ủa hệ th ống; Các ph ươ ng án trong qu ản lý, phát tri ển có th ể được tính toán, làm sáng tỏ tác độ ng c ủa chúng đế n tr ạng thái tài nguyên n ước • Tạo l ập quy ết đị nh – Tập h ợp, liên k ết và phân tích các ph ươ ng án ra quy ết đị nh dựa trên các d ữ li ệu và các k ết qu ả tính toán các k ịch b ản c ũng nh ư s ự hi ểu bi ết của các chuyên gia. S ự t ươ ng tác gi ữa con ng ười và máy tính th ực hi ện nh ờ các giao di ện đồ ho ạ. K ết qu ả phân tích s ẽ đưa ra đánh giá mang tính t ổng h ợp c ủa các ph ươ ng án d ựa trên các lý thuy ết phân tích đa tiêu chí, phân tích t ối ưu ho ặc phân tích r ủi ro • Ra quy ết đị nh – Ng ười ra quy ết đị nh ch ọn ph ươ ng án trên cơ s ở các k ết qu ả phân tích để gi ải quy ết các v ấn đề th ực ti ễn. Có th ể th ấy, quy trình phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh được b ắt đầ u b ằng vi ệc thu th ập, x ử lý s ố li ệu, ti ếp theo là s ử d ụng các d ữ li ệu đó để phân tích các v ấn đề khác nhau liên quan đến ngu ồn tài nguyên n ước. Sau đó, k ết qu ả phân tích sẽ được kết h ợp với kinh nghi ệm, hi ểu bi ết c ủa các chuyên gia, c ũng nh ư mong mu ốn và ý t ưởng c ủa người ra quy ết đị nh. Nh ững d ữ li ệu này là đầu vào cho h ệ phân tích các ph ươ ng án để đưa ra quy ết định. Trong th ực ti ễn, quá trình này không ph ải là m ột đường th ẳng, x ử lý t ừng b ước, mà là quá trình tu ần hoàn cùng v ới d ữ li ệu đưa vào quá trình x ử lý, các phân tích được th ực hi ện và các quy ết đị nh được đưa ra theo chu ỗi liên t ục. 2.2. Một s ố h ệ th ống HTRQ Đ QL TNN đã phát tri ển và s ử d ụng Trên th ế gi ới, đã có m ột s ố h ệ th ống được phát tri ển, có th ể tho ả mãn m ột ph ần nhu c ầu nh ất đị nh cho h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh quản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước. D ưới đây đư a ra m ột s ố ví d ụ v ề HHTRQ Đ đã và đang được phát tri ển và s ử d ụng. 2.2.1. Các h ệ th ống tr ợ giúp ra quy ết đị nh ki ểm soát l ũ l ụt ♦ CWMS (Fritz, J.A., et al., 2002 - Corps Water Management System) sử d ụng c ơ s ở d ữ li ệu quan h ệ (ORACLE) và các mô hình HEC-HIVIS (th ực hi ện tinh toán dòng ch ảy th ủy v ăn), HEC-RAS (tính toán dòng ch ảy sông ngòi), HEC- ResSim (tính toán h ồ ch ứa) và HEC-FIA (phân tích tác động dòng ch ảy). Truy c ập vào các thành ph ần c ủa CWMS được th ực hi ện thông qua m ột giao di ện đồ h ọa. Nó bao g ồm các ch ức n ăng đánh giá ch ất l ượng c ủa d ữ li ệu đầu vào, hi ển th ị thông tin theo cấu trúc không gian và th ời gian, giúp cho vi ệc dễ dàng thay đổi các tham số mô hình, ki ểm soát và ch ạy các mô hình mô ph ỏng, và so sánh các k ết qu ả các kịch b ản khác nhau.
16 CWMS được quân ch ủng công binh Hoa K ỳ phát tri ển và phân ph ối cho các cơ quan tham m ưu c ủa mình. Nó được ch ạy trên máy tr ạm Sun-UNIX. ♦ SMS (EMRL, 2004) - The Surface Water Modeling System: Được phát tri ển b ởi phòng nghiên c ứu mô hình v ề môi tr ường, Đạ i h ọc Brigham Young và Tr ạm quan tr ắc đường th ủy, Binh ch ủng công binh Hoa K ỳ (WES). SMS có giao di ện để truy c ập vào mô hình dòng ch ảy m ột, hai, và ba chi ều. Các mô đun b ổ sung để tính toán s ự phát tán c ủa ch ất gây ô nhi ễm, sự xâm nh ập m ặn, và v ận chuy ển bùn cát (xói và b ồi). Đây th ực ch ất là m ột h ệ th ống các mô hình tính toán mô ph ỏng nước m ặt làm c ơ s ở cho tính toán mô ph ỏng các ph ươ ng án trong phòng ch ống l ũ l ụt, qu ản lý dòng ch ảy n ước m ặt. 2.2.2. Các h ệ th ống tr ợ giúp ra quy ết đị nh ứng phó s ự c ố tràn hóa ch ất ♦ DBAM (Danube Basin Alarm Model) là mô hình mô ph ỏng th ời gian truy ền và n ồng độ các ch ất khi xảy ra các s ự c ố tràn hóa ch ất trong các hệ th ống sông. DBAM được thi ết k ế để đánh giá nhanh chóng các tác độ ng c ủa tràn hóa ch ất trên c ơ s ở các d ữ li ệu s ẵn có. DBAM được phát tri ển trong s ự h ợp tác gi ữa C ục tài nguyên n ước Hungari và Vi ện th ủy l ực Delft – Hà Lan. 2.2.3. Các h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh phân ph ối n ước ♦ Aquarius (Diaz et al., 1997) - AQUARIUS được phát tri ển bởi Khoa Kỹ thu ật công trình, Đại h ọc Colorado trong khuôn kh ổ h ợp tác v ới U.S Forest Service. AQUARIUS là mô hình phân ph ối n ước theo không gian và th ời gian h ỗ tr ợ vi ệc qu ản lý ngu ồn n ước. ♦ Aquatool (Andreu, et al., 1991; Andreu, et al., 2003; Andreu, 2004) bao g ồm một chu ỗi các mô đun được liên k ết thành m ột h ệ th ống. Các mô đun bao gồm: mô ph ỏng dòng ch ảy n ước ng ầm và n ước m ặt; t ối ưu ngu ồn n ước đơn và đa tiêu chí; phân tích chu ỗi th ời gian th ủy v ăn; phân tích các r ủi ro qu ản lý h ệ th ống tài nguyên n ước. Mô hình không tính đến ch ất l ượng ngu ồn n ước. ♦ CALSIM (DWR, 2004) - The CALifornia Water Resources SImulation Model: Được phát tri ển b ởi Phòng tài nguyên n ước bang California và Cục c ải t ạo liên bang v ề quy ho ạch và qu ản lý d ự án n ước bang California, dự án lưu v ực Trung M ỹ. Mô hình được s ử d ụng để mô ph ỏng s ự phân ph ối n ước đã có và có th ể có v ới các chính sách v ận hành h ồ ch ứa và các ràng bu ộc cân b ằng s ử dụng n ước vì các l ợi ích khác nhau (Quinn et al., 2004). Các chính sách và quy ền ưu tiên được th ực hi ện thông qua vi ệc s ử d ụng các tr ọng s ố do ng ười dùng xác định áp d ụng cho dòng ch ảy trong h ệ th ống. CALSIM hi ện v ẫn đang được phát
17 tri ển b ổ xung. CALSIM không có giao di ện đồ h ọa m ột cách đầ y đủ cho vi ệc thi ết lập và ch ỉnh s ửa c ấu trúc liên k ết h ệ th ống l ưu v ực. ♦ DELFT-TOOLS (Delft Hydraulics, 2004) là m ột c ơ c ấu tr ợ giúp ra quy ết đị nh được phát tri ển b ởi các nhà th ủy l ực tại vi ện th ủy v ăn Delft – Hà Lan. Các ch ức n ăng c ủa h ệ th ống bao gồm qu ản lý các k ịch b ản, truy nh ập d ữ li ệu, thi ết kết m ạng l ưới t ươ ng tác t ừ b ản đồ s ố li ệu, thi ết l ập c ơ s ở d ữ li ệu, bi ểu di ễn, phân tích và th ể hi ện k ết qu ả lên b ản đồ . DELFT-TOOLS tích h ợp các mô hình th ủy l ực: SOBEK, RIBASIM và HYMOS. ♦ EPIC (McKinney and Savitsky, 2001; Schleuter et al., 2004 - Environmental Policies and Institutions for Central Asia): Ch ươ ng trình xác định sự phân ph ối n ước t ối ưu trong l ưu v ực sông nh ờ vi ệc t ối ưu đa tiêu chí. S ự v ận chuy ển các ch ất không bi ến đổ i nh ư mu ối, và vi ệc qu ản lý th ủy điện c ũng có th ể được t ối ưu nh ờ áp d ụng các mô hình. Các kh ả n ăng thay đổ i ph ươ ng án qu ản lý nước có th ể được tính toán trong kho ảng th ời gian 15 n ăm. EPIC đã được s ử d ụng để xác l ập quy trình phân ph ối n ước h ợp lý cho các nhu c ầu s ản xu ất th ủy điện ở đầu ngu ồn và t ưới tiêu ở h ạ l ưu (Antipova et al., 2002). ♦ Mike-Basin (DHI, 2004): K ết h ợp ArcView GIS v ới mô hình th ủy văn để xác đị nh tính s ẵn có c ủa ngu ồn n ước, các nhu c ầu s ử d ụng, s ự v ận hành h ồ ch ứa đa m ục đích, các k ế ho ạch chuy ển/ đổ i h ướng dòng ch ảy và các ràng bu ộc v ề môi tr ường c ần thi ết trong l ưu v ực sông. ArcView được s ử d ụng để hi ển th ị và thay đổi các ph ần t ử m ạng l ưới. MIKE-BASIN hi ện đang được m ở r ộng theo hướng t ận d ụng ch ức n ăng c ủa ArcGIS-9. MIKE-BASIN đã được s ử d ụng để xây dựng HTHTRQ Đ cho vi ệc m ở r ộng các k ế ho ạch qu ản lý n ước phù h ợp v ới hi ệp định khung v ề n ước đã được ký k ết b ới các qu ốc gia Châu Âu. ♦ ModSim (Labadie et al., 2000; Shannon, et al., 2000 ; Dai and Labadie, 2001; Labadie, 2004) là m ột HTHTRQ Đ l ưu v ực sông và mô hình m ạng lưới dòng ch ảy t ổng quát được phát tri ển t ại Colorado State University, có kh ả năng k ết h ợp ch ặt ch ẽ các y ếu t ố v ật lý, th ủy v ăn, và qu ản lý l ưu v ực sông. ModSim có c ấu trúc nh ư HTHTRQ Đ v ới giao di ện đồ h ọa cho phép ng ười s ử d ụng tạo ra m ạng l ưới mô hình l ưu v ực sông mong mu ốn. Thông qua giao di ện đồ h ọa, ng ười s ử dụng th ể hi ện các thành ph ần c ủa h ệ th ống tài nguyên n ước nh ư m ột mạng các nút và các đường. ModSim có th ể ch ạy ch ươ ng trình d ự báo hàng ngày, hàng tu ần, hàng tháng và hàng n ăm. ♦ OASIS (Hydrologics, 2001; Randall et al, 1997 - Operational Analysis and Simulation of Integrated Systems) được phát tri ển b ởi Hydrologics,
18 Inc. OASIS s ử d ụng giao di ện đồ h ọa để thi ết l ập mô hình, gi ống nh ư ModSim. Một l ưu v ực sông được xem nh ư m ột m ạng các nút và các đường. Oasis s ử d ụng Microsoft Access để l ưu tr ữ d ữ li ệu t ĩnh. OASIS đã được s ử d ụng ở m ột s ố n ơi nh ư sông Delaware (b ởi Delaware River Basin Commission), sông Roanoke (bởi U.S. Bureau of Reclamation, The Nature Conservancy), sông Kansas (bởi Kansas Water Office), sông Rio Grande (b ởi University of Texas at Austin), South Fork of the American River, California ♦ CRSS (Colorado River Simulation System, Schuster, 1987) được xây d ựng trong nh ững n ăm 1980 để mô hình hóa l ưu v ực sông Colorado, d ự báo và lập k ế ho ạch v ận hành h ồ ch ứa. ♦ WaterWare (Fedra, 2002; Jamison and Fedra, 1996) là h ệ th ống tr ợ giúp ra quy ết đị nh d ựa trên s ự liên k ết các mô hình mô ph ỏng s ử d ụng các d ữ li ệu từ hệ th ống thông tin đị a lý GIS và h ệ th ống các chuyên gia. H ệ th ống s ử d ụng giao di ện ng ười dùng đa ph ươ ng ti ện b ằng vi ệc truy c ập Internet và m ột h ệ GIS hỗn h ợp v ới các l ớp b ản đồ , c ơ s ở d ữ li ệu, các phân tích theo chu ỗi th ời gian, các ch ức n ăng đưa tin, và h ệ chuyên gia cho vi ệc ước l ượng, phân lo ại và đánh giá các tác động. H ệ th ống này liên k ết đầ u vào và đầu ra c ủa mô hình m ưa và dòng ch ảy tràn, mô hình ước l ượng nhu c ầu t ưới tiêu, mô hình phân ph ối tài nguyên n ước, mô hình ch ất l ượng n ước, mô hình n ước ng ầm và ô nhi ễm. 2.2.4. Các h ệ th ống tr ợ giúp ra quy ết đị nh qu ản lý ch ất l ượng n ước ♦ BASINS (USEPA, 2004 - Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources) là m ột h ệ HTHTRQ Đ đưa đồng th ời m ột s ố l ượng lớn các d ữ li ệu môi tr ường và các kh ả n ăng mô hình hóa vào m ột gói chung, g ắn kết v ới GIS. BASINS có ba m ục tiêu: thu ận ti ện ki ểm tra thông tin môi tr ường; h ỗ tr ợ phân tích các h ệ thống môi tr ường; và đư a ra c ơ c ấu ki ểm tra các kh ả n ăng thay đổi qu ản lý (US EPA, 1998). H ệ th ống này ch ạy trên các máy tính cá nhân có nền Windows và cho phép ng ười s ử d ụng đánh giá ch ất l ượng n ước t ại các v ị trí l ựa ch ọn ho ặc trên toàn b ộ l ưu v ực. Các d ữ li ệu c ủa BASINS và các công c ụ tính toán được tích h ợp trong môi tr ường ArcView GIS. 2.3. Hệ th ống HTRQ Đ qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước - mDSS Trong các h ệ th ống v ừa nêu trên, t ất c ả đề u ch ỉ m ới d ừng l ại ở công c ụ tr ợ giúp trong qu ản lý ở m ột khía c ạnh nào đó c ủa vi ệc khai thác s ử d ụng tài nguyên n ước, ch ưa có h ệ th ống nào đề c ập đế n v ấn đề qu ản lý t ổng h ợp và phát tri ển b ền v ững.
19 Trong nh ững n ăm g ần đây, do nh ận th ức được tính c ấp bách trong qu ản lý t ổng hợp tài nguyên n ước g ắn v ới phát tri ển b ền v ững, nhi ều nghiên c ứu và chính sách v ề qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước đã được th ực hi ện ở các khu v ực phát tri ển c ủa Châu Âu. Chính sách v ề n ước ở Châu Âu đã th ực s ự phát tri ển v ượt b ậc v ới vi ệc đạ t được s ự th ống nh ất cho m ột hi ệp đị nh khung v ề n ước trong khuôn kh ổ C ộng Đồ ng Chung Châu Âu. Tuy nhiên n ếu thi ếu m ột cái nhìn đa ngành và các công c ụ thích h ợp để qu ản lý tài nguyên n ước m ột cách t ổng h ợp thì s ẽ gia t ăng các cu ộc xung độ t gi ữa các ng ười dùng nước và đe do ạ một cách m ạnh m ẽ t ới tính ổn đị nh kinh t ế xã h ội. Tr ước yêu c ầu đó, d ự án Mulino đã được hình thành để phát tri ển m ột công c ụ ph ần m ềm h ỗ tr ợ quy ết định cho vi ệc gi ải quy ết nhi ều v ấn đề ph ức t ạp trong qu ản lý t ổng hợp tài nguyên n ước quy mô l ưu v ực sông ở châu Âu. D ự án đã được th ực hi ện thông qua liên k ết các tr ường đại h ọc, trung tâm nghiên c ứu và c ơ quan qu ản lý (9 c ơ quan) c ủa 5 nước thành viên Liên minh Châu Âu. Bằng vi ệc kết h ợp mô t ả rõ ràng các v ấn đề trong b ối c ảnh ra quy ết định v ới mô hình th ủy v ăn, h ệ th ống thông tin địa lý, phân tích đa tiêu chí. Ch ươ ng trình cung c ấp m ột công c ụ có giá tr ị để tr ợ giúp cho vi ệc t ạo l ập quy ết định mà trong đó đã bao g ồm: nh ững th ỏa thu ận c ủa các bên liên quan, nh ận th ức c ủa xã h ội, và ph ối h ợp gi ữa nh ững ng ười ra quy ết định. D ự án Mulino còn góp ph ần vào vi ệc t ạo ra m ột s ự hi ểu bi ết chung v ề qu ản lý tài nguyên n ước m ột cách b ền v ững, là điều ki ện tiên quy ết đối v ới nh ững m ục tiêu ph ản ánh trong Hi ệp Định Khung v ề Nước. Nh ư v ậy k ết qu ả của d ự án là m ột ph ần m ềm (có tên là mDSS) và m ột ph ươ ng pháp lu ận chung mà theo đó ph ần m ềm được s ử dụng theo m ột cách ti ếp c ận t ổng h ợp cho bài toán phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết định qu ản lý tài nguyên n ước. Ch ươ ng trình mDSS là s ự k ết h ợp c ủa các thu ật toán và mô hình nh ư: Mô hình nh ận th ức DPSIR, phân tích tích h ợp các mô hình, và phân tích đa tiêu chí (MCA). Ch ươ ng trình được dùng tích h ợp v ới các ph ần m ềm khác nh ư GIS, các mô hình th ủy v ăn và/ho ặc thu ỷ l ực hay nh ững mô hình tính toán mô t ả tr ạng thái ngu ồn n ước nào khác để thu th ập d ữ li ệu t ừ các mô hình này tu ỳ thu ộc vào k ịch b ản c ủa các ph ươ ng án ra quy ết định. Ph ươ ng pháp lu ận cho ch ươ ng trình có th ể được áp d ụng cho nhi ều quy mô và cung c ấp cho nhà qu ản lý tài nguyên n ước m ột công c ụ m ạnh m ẽ phù h ợp v ới tri ển khai các n ội dung c ủa Hi ệp đị nh Khung v ề n ước. Vì v ậy, việc áp d ụng mDSS c ần m ột cách ti ếp c ận để đưa ra các l ựa ch ọn ra quy ết đị nh theo cách th ức hoàn toàn m ới đố i v ới nhi ều nhà qu ản lý. Nh ững ứng d ụng ban đầu c ần m ột s ự đầ u t ư th ời gian và công s ức để tìm
20 hi ểu cách s ử d ụng ph ần m ềm, cách ti ếp c ận, thu th ập thông tin liên quan và t ổ ch ức thành một bài toán h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh phù h ợp v ới mô hình s ử d ụng trong ch ươ ng trình. Ph ần m ềm mDSS và ph ươ ng pháp lu ận c ủa nó đã được áp d ụng th ử nghi ệm cho một s ố bài toán h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh. Các k ết qu ả cho th ấy tính hi ệu qu ả c ủa vi ệc đánh giá ch ọn ph ươ ng án khi s ử d ụng ph ươ ng pháp lu ận và ch ươ ng trình của HHTRQ Đ mDSS. Một s ố bài toán đã áp d ụng th ử nghi ệm nh ư: • Phân tích lựa ch ọn gi ải pháp phát tri ển nông nghi ệp để gi ảm thi ểu xói mòn và nồng độ Nitrate trong đấ t c ủa l ưu v ực sông Bahlui, Rumania. • Phân tích xác định m ực n ước thích h ợp cho đậ p Caia , Th ổ Nh ĩ K ỳ đáp ứng nhu cầu c ấp n ước. • Xác định chi phí t ối ưu cho thu ỷ l ợi để có l ượng n ước t ưới t ối đa trong các mùa đông và mùa hè trong mu ốn gi ảm thi ểu nh ững tác độ ng x ấu đến sinh thái các con sông đối v ới lưu v ực sông Yare & Bure, Anh Qu ốc • Phân tích lựa ch ọn gi ải pháp phòng ch ống l ũ l ụt cho thung l ũng sông Nethan, Bỉ b ằng các gi ải pháp s ử d ụng các vùng phân l ũ, ch ậm l ũ và xác định quy mô, vị trí cho các vùng phân và ch ậm l ũ này • Phân tích ch ọn gi ải pháp gi ảm thi ểu nitrat do các sông đổ vào phá Venice. • Phân tích xác định các gi ải pháp phòng ch ống r ủi ro lũ do bi ến đổ i khí h ậu c ủa lưu v ực sông Danube (l ớn th ứ 2 ở Châu Âu, b ắt ngu ồn t ừ Đứ c, qua Áo, Slovakia, Hungary, Croatia, Serbia, Bulgari, Moldova, Ucraine, Romania đổ ra Bi ển Đen và sông Brahmaputra (b ắt ngu ồn t ừ Tây T ạng qua Ấn Độ đế n Banglades và đỏ ra v ịnh Bengal). 2.4. Phát tri ển và s ử d ụng h ệ th ống HTRQ Đ qu ản lý TNN ở Vi ệt Nam Ở n ước ta, do nhi ều lý do nh ư: Tr ước đây phát tri ển kinh t ế ch ưa cao, được thiên nhiên ưu đãi, nên các v ấn đề liên quan đến tài nguyên n ước ch ưa được đặ t ra c ấp bách. Nh ững quan tâm ch ủ y ếu th ường ph ải đặ t ra là l ũ l ụt và th ời ti ết. Vì v ậy v ấn đề v ề phát tri ển m ột ph ươ ng pháp lu ận c ũng nh ư công c ụ HTHTRQ Đ qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên nước ch ưa được quan tâm nhi ều. Nh ững công c ụ và ph ươ ng pháp lu ận phát tri ển trong th ời gian này ở Vi ệt Nam ch ủ y ếu là các b ộ ch ươ ng trình tính toán dòng ch ảy m ột hay hai chi ều trong sông, tính toán truy ền l ũ ho ặc truy ền ch ất. M ột s ố c ơ s ở hay trung tâm nghiên cứu ti ếp nh ận các ch ươ ng trình c ủa n ước ngoài, c ũng ch ủ y ếu là các ch ươ ng trình tính toán mô ph ỏng dòng ch ảy và truy ền ch ất ô nhi ễm. Các b ộ ch ươ ng trình này c ũng đã góp
21 ph ần tính toán các k ịch b ản khác nhau trong qu ản lý liên quan đến tài nguyên n ước cho một s ố sông và vùng ven bi ển quan tr ọng. Trong nh ững n ăm g ần đây, do t ốc độ phát tri ển kinh t ế xã hội cao ở n ước ta c ũng nh ư các qu ốc gia trong vùng, áp l ực lên ngu ồn n ước cho phát tri ển đã n ảy sinh. Thêm vào đó là s ự bi ến c ủa đổ i c ủa khí h ậu toàn c ầu làm gia t ăng nh ững tác độ ng x ấu đế n tài nguyên n ước đe đoạ phát tri ển b ền v ững c ủa nhi ều qu ốc gia, trong đó Vi ệt Nam được x ếp vào 10 qu ốc gia ch ịu ảnh h ưởng m ạnh nh ất. Vi v ậy, v ấn đề v ề phát tri ển ph ươ ng pháp lu ận và công cụ HTRQ Đ ph ục v ụ qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên đảm b ảo phát tri ển b ền vững đang được đặ t ra c ấp bách. Tuy nhiên cho đến nay ở n ước ta v ẫn ch ưa phát tri ển và s ử d ụng h ệ th ống HTRQ Đ qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước. M ặc dù ph ươ ng pháp lu ận v ề qu ản lý t ổng h ợp đã được phát tri ển và th ực hi ện nhi ều ở quy mô dự án Qu ốc Gia trong m ột s ố l ĩnh v ực nh ư: Các d ự án qu ản lý t ổng h ợp đớ i b ờ, Qu ản lý t ổng h ợp khai thác và phát tri ển tài nguyên rừng
22 CH ƯƠ NG 3: MỘT S Ố PHÂN TÍCH V Ề THI ẾT K Ế, XÂY D ỰNG VÀ PHÁT TRI ỂN HTHTRQ Đ QLTH TÀI NGUYÊN N ƯỚC 3.1. Nh ững v ấn đề c ần quan tâm trong QLTH tài nguyên n ước Qu ản lý t ổng h ợp ngu ồn n ước đòi h ỏi s ự quan tâm đế n các l ĩnh v ực xã h ội, kinh t ế, môi tr ường. M ặc dù, trong các quy ết đị nh nói đế n ở đây, chúng ta ch ủ y ếu t ập trung vào hai l ĩnh v ực quan tr ọng trong qu ản lý tài nguyên n ước: • Qu ản lý các hi ểm ho ạ ngu ồn n ước: bao g ồm l ũ, l ụt, s ự c ố tràn các ch ất hoá học. • Qu ản lý khai thác và ki ểm soát ngu ồn n ước: Bao g ồm vi ệc b ảo v ệ và cung cấp n ước cho các khu đô th ị, cho nông nghi ệp, công nghi ệp, thu ỷ điện, b ảo vệ môi tr ường. Các cách th ức ra quy ết đị nh v ới hai l ĩnh v ực này là khác nhau do có s ự khác bi ệt về ph ạm vi th ời gian cho vi ệc ra các quy ết đị nh (có th ể là hàng gi ờ cho tr ường h ợp đầ u, nh ưng có th ể là hàng ngày t ới hàng n ăm cho tr ường h ợp th ứ hai) 3.1.1. Qu ản lý các hi ểm ho ạ ngu ồn n ước Hệ th ống c ảnh báo s ớm: Hệ th ống c ảnh báo s ớm đố i v ới l ũ l ụt hay các th ảm ho ạ tràn hoá ch ất là h ệ th ống thông tin được thi ết k ế để g ửi các d ữ li ệu th ủy v ăn, tình tr ạng đậ p hay các thông tin liên quan đến các th ảm ho ạ t ới các nhà qu ản lý n ước, để h ọ liên k ết chúng v ới các d ữ li ệu khí tượng và các mô hình v ề sông ngòi nh ằm đưa ra các d ự báo r ủi ro và các hành động nh ằm gi ảm thi ểu tác h ại v ề kinh t ế, xã h ội và con ng ười liên quan. a) L ũ l ụt: Vi ệc đối phó v ới các tr ường h ợp l ũ l ụt c ần có các mô hình tính toán có quy mô l ớn và có b ước th ời gian d ự báo ng ắn h ơn so v ới h ầu h ết các mô hình qu ản lý ngu ồn n ước khác. Tính toán ng ập l ụt nh ư là k ết qu ả c ủa s ự lan truy ền sóng l ũ trong khu v ực tràn, c ần đến các mô hình hai chi ều ho ặc mô hình m ột chi ều. Các bi ện pháp có tính k ết c ấu và phi k ết c ấu được s ử d ụng để phòng ch ống l ũ l ụt. Các chuyên gia điều ti ết các h ồ ch ứa th ượng ngu ồn c ần ch ỉ ra kh ả n ăng gi ữ n ước khi l ũ lụt và c ảnh báo các hi ểm nguy đố i v ới khu v ực hạ l ưu; c ần ph ải bi ết x ả n ước theo k ế ho ạch để gi ảm nguy hi ểm. Dòng và đỉnh l ũ trong các l ưu v ực ph ụ thu ộc vào kh ả n ăng tr ữ lũ và các quy ết sách x ả l ũ, mà có th ể được xác đị nh thông qua các tính toán mô ph ỏng. Tác h ại l ũ l ụt có th ể được d ự báo n ếu bi ết được s ự phân b ố c ủa các dòng ch ảy đỉ nh l ũ và mối quan h ệ gi ữa các c ấp l ũ v ới thi ệt h ại, và gi ữa c ấp độ l ũ v ới dòng ch ảy đỉ nh l ũ.
23 b) Th ảm ho ạ tràn hoá ch ất: Th ảm ho ạ tràn hoá ch ất là m ối quan tâm chính đố i v ới các khu v ực có h ệ sinh thái sông ngòi và các h ệ th ống cung c ấp n ước sinh ho ạt cho thành ph ố, th ị xã. Để ứng phó th ảm ho ạ do s ự c ố tràn hoá ch ất, các nghiên c ứu c ần được th ực hi ện để xác đị nh th ời gian hóa ch ất thâm nh ập t ới các nhánh sông. M ột h ệ th ống h ỗ tr ợ ứng phó v ới các th ảm ho ạ tràn hoá ch ất c ần có cơ s ở d ữ li ệu vùng có kh ả n ăng tràn hoá ch ất và các điểm ngu ồn hoá ch ất (hóa ch ất nông nghi ệp, các b ể ch ứa d ầu, thu ốc tr ừ sâu ). Nh ờ s ử d ụng công c ụ HHTRQ Đ, các nhà qu ản lý th ảm ho ạ tràn hoá ch ất có th ể nhanh chóng đưa ra các ch ỉ d ẫn đối v ới các khu v ực bị tràn hoá ch ất, các khu v ực ti ếp xúc v ới nguy hi ểm, chi ti ết v ề các lo ại hóa ch ất và hành trình c ủa chúng trong các sông ngòi b ị ảnh h ưởng d ưới các điều ki ện khác nhau. Các nhà qu ản lý th ảm h ọa tràn hóa ch ất c ũng có th ể s ử d ụng các mô hình mô ph ỏng để xác định bao lâu nó s ẽ đế n được các v ị trí ở h ạ l ưu. Đội ứng phó tình tr ạng kh ẩn c ấp s ẽ s ử d ụng d ữ li ệu có được để ra các quy ết đị nh v ề vi ệc tri ển khai thi ết b ị và nhân l ực c ần thi ết. 3.1.2. Vấn đề điều ti ết, cung c ấp và ch ất l ượng n ước Qu ản lý sông ngòi: Trong l ĩnh v ực qu ản lý sông ngòi nói chung, nhi ều v ấn đề quan tr ọng và ph ức t ạp, cần các nhà ho ạch đị nh chính sách ph ải có nh ững phân tich c ẩn th ận đúng đắ n để đi đến quy ết đị nh v ề nh ững v ấn đề sau: • Điều khi ển h ồ ch ứa cung c ấp n ước cho các m ục đích khác nhau nh ư: s ử dụng cho công nghi ệp, sinh ho ạt, th ủy l ợi, th ủy điện • Ki ểm soát các tác độ ng c ủa vi ệc s ử d ụng và qu ản lý đấ t đai đố i v ới ch ất lượng ngu ồn n ước. • Đánh giá và qu ản lý ch ất l ượng các vùng n ước m ặt. • Xây d ựng các k ế ho ạch ki ểm soát ô nhi ễm đố i v ới các l ưu v ực sông và các cửa sông. • Xây d ựng và tri ển khai các k ế ho ạch x ử lý n ước th ải, để có được ch ất l ượng nước mong mu ốn d ưới các điều ki ện dòng ch ảy khác nhau. • Qu ản lý l ưu v ực sông, bao g ồm đánh giá m ối quan h ệ gi ữa s ản xu ất kinh t ế và s ự thay đổ i môi tr ường trong l ưu v ực.
24 Qu ản lý h ồ và h ồ ch ứa: Trong l ĩnh v ực qu ản lý h ồ và h ồ ch ứa, s ự h ỗ tr ợ là c ần thi ết để t ạo ra các quy ết định trong vi ệc ki ểm soát ô nhi ễm, s ự v ận hành h ệ th ống các h ồ ch ứa, cung c ấp n ước cho sinh ho ạt, ho ạt độ ng th ủy điện, gi ảm nh ẹ s ự ảnh h ưởng c ủa thay đổ i khí h ậu Sự ô nhi ễm b ởi ngu ồn phân tán: Hỗ tr ợ quy ết đị nh trong l ĩnh v ực này là c ần thi ết để l ập các k ế ho ạch đố i v ới vi ệc sử d ụng hóa ch ất nông nghi ệp, b ảo v ệ các ngu ồn n ước, dòng n ước và các t ầng n ước d ễ b ị tổn th ươ ng. Vi ệc tính toán mô hình và qu ản lý s ự ô nhi ễm b ởi ngu ồn phân tán trong nông nghi ệp th ường c ần đế n các tham s ố phân b ố theo l ưu v ực sông. Kh ả n ăng qu ản lý và hi ển th ị d ữ li ệu là c ần thi ết, cho phép ng ười ra quy ết đị nh d ễ dàng nh ận bi ết và phân tích các khu v ực có s ự cố. Qu ản lý vi ệc s ử d ụng n ước ng ầm: Vì nh ững ng ười ra quy ết đị nh ph ải tính toán đế n các y ếu t ố xã h ội, lu ật pháp, kinh tế và môi tr ường sinh thái, do v ậy HTHTRQ Đ có l ợi th ế r ất l ớn trong vi ệc hoàn thi ện qu ản lý và quy ho ạch các h ệ th ống s ử d ụng liên quan đến tài nguyên n ước ng ầm (trong đó có đất và t ầng n ước m ặt). Điều này có th ể c ần đế n s ự tích h ợp m ột s ố mô hình mô ph ỏng và giao di ện đồ h ọa, nh ằm đưa ra b ức tranh đầ y đủ v ề các ph ươ ng án s ử d ụng n ước ng ầm ở các l ưu v ực sông. Các mô hình đa tiêu chí có thể được tích h ợp vào trong quá trình t ạo lập quy ết đị nh liên quan. Nó cho phép nh ững ng ười ra quy ết đị nh phân tích các tác độ ng kinh t ế, xã h ội và môi tr ường đế n s ự v ận độ ng c ủa ngu ồn n ước ng ầm. T ừ đó HTHTRQ Đ có kh ả n ăng xem xét đế n các ảnh h ưởng m ột cách đầy đủ , l ồng ghép các thông tin k ỹ thu ật vào quá trình ra quy ết đị nh m ột cách khoa h ọc, nhanh chóng. Các h ệ th ống x ử lý và phân ph ối n ước: Vi ệc thi ết k ế, v ận hành h ệ th ống x ử lý và phân ph ối n ước là công vi ệc ph ức t ạp, có nhi ều khó kh ăn. Các mô hình mô ph ỏng và t ối ưu m ạng l ưới có th ể được s ử d ụng trong vi ệc l ập k ế ho ạch và đư a ra bi ện pháp ki ểm soát đố i v ới h ệ th ống phân ph ối n ước. Các quy ết đị nh thay đổ i h ệ th ống m ột cách h ợp lý, gi ảm thi ểu s ự t ổn th ất n ước, gi ảm giá thành có th ể được xây d ựng đối v ới m ột hệ th ống.
25 3.2. Nh ững công ngh ệ h ỗ tr ợ vi ệc phân tích và t ạo l ập quy ết đị nh trong qu ản lý n ước 3.2.1. Các mô hình mô ph ỏng và t ối ưu Với các l ưu v ực, hai lo ại mô hình th ường được s ử d ụng để phân tích (McKinney et al., 1999): - Mô hình mô ph ỏng tr ạng thái và s ự v ận độ ng c ủa h ệ th ống ngu ồn n ước. Các mô hình này th ường được s ử d ụng để tính toán mô ph ỏng các k ịch b ản t ươ ng ứng v ới các ph ươ ng án. Ph ươ ng án t ốt nh ất đựơc đư a ra c ăn c ứ vào nh ững đánh giá k ết qu ả các k ịch bản theo m ột quan điểm nào đó. Tuy nhiên v ới vi ệc ch ỉ s ử d ụng các mô hình mô ph ỏng, ng ười phân tích ra quy ết đị nh s ẽ g ặo nhi ều khó khi ch ọn ph ươ ng án. B ởi vì các k ết qu ả mô ph ỏng th ường r ất l ớn, có đặ c tr ưng c ả v ề không gian và th ời gian, D ữ li ệu thu ộc nhi ều lo ại v ới nhi ều quy mô khác nhau. Các kịch b ản tính toán thì c ũng ch ỉ là m ột s ố l ượng nh ỏ trong các kh ả n ăng có th ể x ảy ra. Và nhi ều khi các mô hình cung không đủ để tính toán mô ph ỏng đầ y đủ các m ặt khác nhau b ị ảnh h ưởng b ới các ph ươ ng án. - Mô hình t ối ưu hóa và ch ọn l ựa ph ươ ng án điều hành, ki ểm soát h ệ th ống ngu ồn nước. Vi ệc s ử d ụng thêm mô hình t ối ưu có ưu điểm là có th ể ch ọn được các ph ươ ng án tối ưu theo m ột s ố các thông s ố bi ểu th ị cho m ột s ố r ất l ớn các ph ươ ng án (bi ến liên t ục ho ặc thay đổ i theo dãy s ố có tính quy lu ật). Tuy nhiên trong nhi ều tr ường h ợp nhi ều tu ỳ ch ọn đối v ới các ph ươ ng án không th ể bi ểu di ễn b ới m ột s ự ràng bu ộc hay ph ụ thu ộc d ạng toán h ọc. 3.2.2. Hệ th ống thông tin đị a lý Cơ s ở d ữ li ệu t ạo thu ận l ợi cho vi ệc l ưu tr ữ, khôi ph ục, hi ển th ị và ch ỉnh s ửa d ữ li ện c ần thi ết trong quá trình t ạo l ập và ra quy ết đị nh. Hai h ệ th ống công c ụ l ưu tr ữ và phân tích d ữ li ệu th ường dùng là: C ơ s ở d ữ li ệu quan h ệ - liên k ết thông tin d ưới d ạng bảng bi ểu và C ơ s ở d ữ li ệu thông tin đị a lý (GIS) - liên k ết các thông tin không gian như các điểm, đường và các vùng. GIS không ch ỉ có th ể đưa các đặc tr ưng không gian vào c ơ sở d ữ li ệu tài nguyên n ước, mà còn có kh ả n ăng tích h ợp t ốt các y ếu t ố xã h ội, kinh t ế, và môi tr ường có liên quan đến vi ệc ho ạch đị nh và qu ản lý tài nguyên n ước, s ử dụng trong quá trình ra quy ết đị nh. M ột mô hình d ữ li ệu liên k ết GIS v ới các mô hình khác là c ần thi ết trong quá trình t ạo nên m ột HTHTRQ Đ cho qu ản lý n ước. Đây là m ột công c ụ tr ực quan giúp các nhà ho ạch định chính sách, các nhà qu ản lý có th ể có c ải nhìn tổng th ể h ơn về các ph ươ ng án hay k ịch b ản cho các tu ỳ ch ọn ra quy ết đị nh, 3.2.3. Hệ th ống chuyên gia Hệ th ống chuyên gia bao g ồm các quy t ắc và d ữ li ệu được xây d ựng d ựa trên tri th ức c ủa các chuyên gia, có kh ả n ăng đưa ra các s ự ki ện hay các d ữ li ệu mới từ các s ự
26 ki ện hay điều ki ện đã có. Nó là công c ụ h ữu ích trong quá trình đánh giá, t ạo l ập quy ết định. Các h ệ th ống chuyên gia b ổ xung cho các nhà ho ạch đị nh, các nhà ra chính sách, các tham kh ảo có tính chuyên gia, không ph ải các mô hình đã được toán h ọc hoá. Vì v ậy các quy ết đị nh s ẽ mang tính xã h ội h ơn, 3.2.4. Các công c ụ phân tích đa tiêu chí Các v ấn đề v ề tài nguyên n ước luôn có nhi ều m ặt do nh ững m ục đích s ử d ụng nước, và đôi khi là đối l ập nhau. Các ph ươ ng pháp mô hình hóa đa tiêu chí được s ử d ụng để đánh giá s ự cân b ằng gi ữa các tiêu chí khác nhau. Nhi ều tài li ệu đã đề c ập t ới v ấn đề phát tri ển và ứng d ụng phân tích đa tiêu chí đối v ới các bài toán qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước, nh ư Haimes, et al. (1975), Keeney and Raiffa (1976), Cohon (1978), Zeleny (1982), and Steuer (1986) , trong đó có m ột s ố ví d ụ v ề HTHTRQ Đ đa tiêu chí trong qu ản lý tài nguyên n ước, nh ư Bogardi và Duckstein (1992); Ridgley and Rijsberman (1992); Theissen và Loucks (1992); mDSS (Giupponi 2008). Trong các tài li ệu này, các tác gi ả đề u kh ẳng đị nh r ằng vi ệc s ử d ụng phân tích đa tiêu chí, tr ợ giúp cho vi ệc đánh giá ch ọn ph ươ ng án, là th ực s ự đem l ại hi ệu qu ả. Các công c ụ này có ưu điểm là s ử d ụng nhiều loại thông tin khác nhau nh ư các d ữ li ệu m ột, hai hay ba chi ều không gian và c ả d ữ li ệu th ời gian t ừ các mô hình tính toán. Các d ữ li ệu đánh giá thu được từ các chuyên gia. Các d ữ li ệu có th ể ở nhi ều lo ại đơn v ị, có kích c ỡ khác nhau. 3.3. Thi ết k ế, xây d ựng và phát tri ển HTHTRQ Đ QLTH TNN Một h ệ th ống HTRQ Đ qu ản lý tài nguyên nước c ần được xây d ựng để đáp ứng nhu cầu s ử d ụng th ực t ế c ủa vi ệc phân tích ra quy ết đị nh, đó là m ột quá trình phân tích, s ử dụng nhi ều lo ại d ữ li ệu, công c ụ khác nhau. M ột s ố thành ph ần k ết h ợp cần được phát tri ển và tích h ợp vào trong h ệ th ống HTRQ Đ qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước. Nó c ũng liên quan đến tiêu chí cơ b ản để xác đị nh đâu là m ột HHTRQ Đ: • Giao di ện đồ h ọa thân thi ện ng ười dùng. • Cơ s ở d ữ li ệu. • (Các) mô hình. • Hệ phân tích đa tiêu chí. Các thành ph ần này được áp d ụng ph ổ bi ến trong các phân tích qu ản lý n ước trong nh ững b ối c ảnh khác nhau, nh ưng trong nh ững công c ụ đã có hi ện nay, chúng ít khi được tích h ợp vào m ột h ệ th ống đơn nh ất cho tr ợ giúp phân tích ra quy ết đị nh.
27 Để phát tri ển môt h ệ th ống HTRQ Đ phù h ợp nhu c ầu th ực t ế, c ần th ực hi ện theo bốn giai đoạn chính trong thi ết k ế các HTHTRQ Đ qu ản lý n ước (Davidson et al. (2002)): a) Đánh giá nhu c ầu để nh ận bi ết ch ức n ăng c ần thi ết c ủa h ệ th ống b) Thi ết k ế h ệ th ống c) Xây d ựng h ệ th ống d) Bảo trì và hoàn thi ện h ệ th ống Vi ệc thi ết k ế và xây d ựng h ệ th ống nên s ử d ụng các công c ụ k ỹ thu ật hi ện đạ i, g ồm có các ngôn ng ữ l ập trình, các h ệ c ơ s ở d ữ li ệu và thi ết k ế giao di ện. Vi ệc s ử d ụng mã ngu ồn k ế th ừa t ừ các phát tri ển tr ước ph ải được đơn gi ản hóa b ằng cách xây d ựng thành các mô đun độc l ập. Cần quan tâm đế n tính ổn đị nh trong vi ệc phát tri ển các mô đun hay áp d ụng các công c ụ có s ẵn trong HTHTRQ Đ. N ếu s ử d ụng các s ản ph ẩm ph ần m ềm th ươ ng m ại thì ph ải quan tâm đế n vi ệc ng ười mua li ệu có còn ti ếp t ục được s ử d ụng và nh ận được h ỗ tr ợ các s ản phẩm đó trong t ươ ng lai? C ũng t ươ ng t ự, v ới ph ần m ềm mi ễn phí, li ệu nh ững ng ười phát tri ển nó có còn quan tâm đến vi ệc duy trì và nâng c ấp nó trong t ươ ng lai? N ếu các công ty chuy ển ph ần m ềm c ủa h ọ sang h ệ th ống khác thì ng ười mua có được cung c ấp bản c ập nh ật v ới giá h ợp lý hay không. Các c ơ quan khai thác h ệ th ống c ần ph ải có ngu ồn nhân l ực thích h ợp, hi ểu được các ki ến th ức lý, hóa, sinh đã tích h ợp trong các công c ụ để th ực hi ện các tính toán mô ph ỏng đố i v ới các bài toán trong qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước. Và h ơn thế c ần có hi ểu bi ết t ốt h ơn để duy trì, s ửa đổ i, phát tri ển các c ơ s ở d ữ li ệu, mô hình và các h ệ th ống liên quan nh ằm đạ t được các m ục tiêu riêng l ẻ phong phú c ụ th ể trong th ực t ế. Vi ệc tri ển khai đào t ạo phù h ợp cho các phòng ban, nh ững ng ười có trách nhi ệm và ng ười s ử d ụng hi ểu và s ử d ụng h ợp lý các ph ần m ềm c ũng nh ư c ả h ệ th ống là r ất c ần thi ết. Vi ệc xây d ựng ph ần m ềm ph ải liên t ục c ập nh ật nh ững ph ản h ồi t ừ ng ười s ử d ụng để hi ệu ch ỉnh phù h ợp yêu c ầu th ực t ế v ề tính hi ệu qu ả và kh ả n ăng s ử d ụng. Ph ải luôn cập nh ật nh ững k ết qu ả khoa h ọc m ới để nâng cao các kh ả n ăng v ề độ chính xác, gi ải quy ết đuợc nh ững tr ường h ợp ph ức t ạp h ơn.
28 3.4. Xây d ựng mô đun ch ươ ng trình phân tích ĐTC hỗ tr ợ ra quy ết đị nh QLTH TNN 3.4.1. Phân tích ĐTC hỗ tr ợ ra quy ết đị nh QLTH TNN Lý thuy ết để xây d ựng ch ươ ng trình phân tích ĐTC HTRQ Đ mDSS đã được phát tri ển b ởi hi ệp h ội 9 c ơ quan nghiên c ứu v ề qu ản lý n ước t ại Châu Âu, đứ ng đầ u là FEEM (Fondazione Eni Enrico Mattei - Qu ỹ nghiên c ứu phát tri ển b ền v ững và qu ản lý lý toàn cầu), trong n ỗ l ực tìm ki ếm cách ti ếp c ận để l ựa ch ọn gi ải pháp và ra quy ết đị nh qu ản lý nước m ột cách t ổng h ợp, theo khuôn kh ổ hi ệp đị nh khung v ề n ước (WFD – Water Framework Directive), có s ự tham gia c ủa c ộng đồ ng để đảm b ảo phát tri ển b ền v ững. Mô đun này th ực hi ện phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh đặ c tr ưng b ởi thu ộc tính (ch ức n ăng) sau: a. Quá trình phân tích Quá trình phân tích v ấn đề cho h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh s ử d ụng cho phát tri ển h ệ th ống phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh là quá trình Phân tích M ạng l ưới - Mô hình h ệ th ống - Hỗ tr ợ ra quy ết đị nh. Quá trình phân tích này đã được nghiên c ứu phát tri ển và ứng d ụng t ại FEEM trong khuôn kh ổ các d ự án xây d ựng k ế ho ạch và qu ản lý tài nguyên thiên nhiên, đặc bi ệt là tài nguyên n ước. Quá trình phân tích Phân tích M ạng lưới - Mô hình h ệ th ống - Hỗ tr ợ ra quy ết đị nh cho phép thu hút các bên liên quan tham gia vào quá trình phân tích và t ạo l ập quy ết đị nh. Trong quá trình phân tích, nó còn cho phép k ết h ợp gi ữa mong mu ốn qu ản lý và k ết qu ả tham v ấn các bên liên quan, c ũng nh ư s ự đóng góp c ủa các chuyên gia v ề các v ấn đề c ụ th ể thông qua s ử d ụng k ết qu ả t ừ các mô hình tính toán tr ạng thái ngu ồn n ước khác nhau. Các mô hình, công c ụ phân tích s ử d ụng để đánh giá các ph ươ ng án, gi ải pháp nh ằm xác định các ph ươ ng án gi ải pháp t ốt nh ất, h ỗ tr ợ các quy ết đị nh trong quan lý t ổng h ợp tài nguyên n ước quy mô l ưu v ực, đả m b ảo phát tri ển b ền v ững. S ơ đồ th ực hi ện c ủa ph ươ ng pháp th ể hi ện trên Hình 2.
29 Hình 2. S ơ đồ các b ước phân tích đa tiêu chí hỗ tr ợ ra quy ết đị nh qu ản lý tài nguyên n ước b. Mô hình phân tích nh ận th ức DPSIR Mô hình phân tích nh ận th ức DPSIR ( Động l ực – Áp l ực - Hi ện tr ạng – Tác động – Đáp ứng) đã được Uỷ ban Môi tr ường Châu Âu dùng trong xây d ựng các ch ỉ tiêu c ủa chi ến l ược giám sát môi tr ường. Nó c ũng đã được áp d ụng để phân tích các chi ến l ược đáp ứng bi ến đổ i khí h ậu đả m b ảo phát tri ển b ền v ững trong nhi ều d ự án qu ản lý l ưu v ực sông do FEEM ch ủ trì. Trong vi ệc xây d ựng h ệ phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh qu ản lý tổng h ợp tài nguyên n ước phù h ợp v ới hi ệp đị nh khung v ề n ước, tiếp c ận c ủa mô hình phân tích nh ận th ức c ũng được s ử d ụng để phân tích các gi ải pháp qu ản lý t ổng h ợp và các tiêu chí để đánh giá các gi ải pháp, h ỗ tr ợ xác đị nh gi ải pháp phù h ợp. Ti ếp c ận phân tích DPSIR nh ấn m ạnh m ối quan h ệ Nguyên nhân - Tác động, được thi ết k ế cho vi ệc gi ải quy ết các v ấn đề v ề qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước đáp ứng phát tri ển b ền v ững. Đây là khuôn kh ổ mang tính ph ươ ng pháp lu ận (hay nguyên t ắc ch ỉ đạ o) được đưa ra cho nh ững ng ười ra quy ết đị nh h ướng t ới phát tri ển b ền v ững. Trong đó, các khái ni ệm được gi ải thích nh ư sau: • Động l ực (Driving forces) là nh ững nguyên nhân, ngu ồn g ốc gây áp l ực, ảnh h ưởng t ới tài nguyên, môi tr ường n ước. • Áp l ực (Pressures) là các thay đổi - là nguyên nhân tr ực ti ếp gây ra các v ấn đề v ề môi tr ường và tài nguyên n ước. • Hi ện tr ạng (State) = Hi ện tr ạng c ủa môi tr ường và tài nguyên n ước • Tác động (Impact) là nh ững ảnh h ưởng cu ối cùng c ủa s ự thay đổ i tr ạng thái, gây ra thi ệt h ại.
30 • Đáp ứng (Response) = Ph ươ ng án ra quy ết đị nh = N ỗ lực để gi ải quy ết v ấn đề gây ra b ởi nh ững tác độ ng c ụ th ể. Sơ đồ phân tích theo ti ếp c ận này trình bày trên Hình 3. Vi ệc áp d ụng mô hình phân tích DPSIR là b ước th ứ hai trong quá trình phân tích h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh. K ết qu ả của nó là mô hình cho bài toán phân tích h ỗ tr ợ ra quyêt định. Mô hình c ơ b ản xác đị nh được g ồm: Khung c ủa ma tr ận phân tích và ngu ồn để xác đị nh giá tr ị c ủa ma tr ận phân tích. Gi ải pháp Nguyên Đáp ứng nhân Tác độ ng Hình 3: S ơ đồ mô hình phân tích nh ận th ức DPSIR Sau khi xác định được mô hình và các ngu ồn d ữ li ệu, các mô hình tính toán mô ph ỏng s ẽ được th ực hi ện để xác đị nh b ộ giá tr ị cho ma tr ận phân tích. K ết qu ả phân tích s ẽ có được nh ờ các ph ươ ng pháp phân tích c ủa lý thuy ết phân tích đa tiêu chí (MCA). 3.4.2. Cơ s ở lý thuy ết phân tích đa tiêu chí cho ch ươ ng trình phân tích hỗ tr ợ ra quy ết đị nh QLTH TNN Lý thuy ết phân tích l ựa ch ọn ph ươ ng án ra quy ết đị nh s ử d ụng trong phát tri ển ch ươ ng trình là lý thuy ết phân tích đa tiêu chí (MCA). Ph ươ ng pháp phân tích đa ch ỉ tiêu (MCA) bao g ồm m ột b ộ các ph ươ ng pháp xác định, đánh giá và t ập h ợp các l ựa ch ọn ưu tiên gi ữa các l ựa ch ọn thay th ế, được s ử d ụng r ộng rãi trong vi ệc nghiên c ứu mang tính ho ạt độ ng và l ập quy ết đị nh. Các b ước c ơ b ản trong phân tích đa tiêu chí h ỗ r ợ ra quy ết định mô t ả trên Hình 4. Vấn đề ra quy ết định có th ể x ảy ra khi ng ười lên k ế ho ạch ho ặc ng ười ra quy ết định (decision maker: DM) nh ận th ấy s ự không nh ất quán gi ữa tr ạng thái hi ện t ại và tr ạng thái mong mu ốn và khi:
31 a) Ng ười ra quy ết đị nh có m ột s ố gi ải pháp để l ựa ch ọn. b) Hành động được l ựa ch ọn có th ể gây ra h ậu qu ả đáng k ể lên s ự không nh ất quán k ể trên c) Ng ười ra quy ết đị nh mong mu ốn ra quy ết đị nh nh ưng không ch ắc ch ắn nên l ựa ch ọn gi ải pháp nào. Phân tích đa tiêu chí là m ột nhánh c ủa lý thuy ết ra quy ết đị nh trong đó gi ải quy ết vấn đề được đặ c tr ưng bởi m ột s ố ch ỉ tiêu đánh giá. Hai ph ươ ng pháp c ơ b ản c ủa MCA là: (1) Ra quy ết đị nh đa thu ộc tính. (2) Ra quy ết đị nh đa đố i t ượng . Ph ươ ng pháp (1) đòi h ỏi gi ải pháp được l ựa ch ọn n ằm trong m ột s ố gi ải pháp được miêu t ả v ới thu ộc tính c ủa chúng. Ph ươ ng pháp (2) cho phép các gi ải pháp ti ềm n ăng có th ể không c ần xác đị nh m ột cách chính xác. Thay vì đó ra quy ết đị nh đa đố i t ượng cung c ấp khung làm vi ệc m ột cách toán h ọc cho vi ệc thi ết k ế và đánh giá các gi ải pháp. Quá trình phân tích s ẽ b ắt đầ u b ằng vi ệc xác đị nh ma tr ận phân tích. 1. Xác định ma tr ận phân tích Quá trình ra quy ết định b ắt đầu v ới vi ệc xác định c ấu trúc c ủa v ấn đề mà theo đó bài toán được gi ải quy ết và các thông tin v ề bài toán ph ải được thu th ập. Các kh ả năng v ề các gi ải pháp là k ết qu ả của ph ươ ng pháp phân tích nh ận th ức c ần được xác định rõ. Và các tiêu chí đánh giá gi ải pháp c ũng được xác định ở bước phân tích này. Trong b ước ti ếp theo, các gi ải pháp được đánh giá thông qua vi ệc xác định điểm đánh giá c ủa chúng theo các tiêu chí đã ch ọn. Điểm đánh giá này xác định thông qua th ực hi ện các mô hình liên quan theo các k ịch b ản t ươ ng ứng v ới các gi ải pháp. K ết qu ả của b ước này là t ạo ra được ma tr ận các giá tr ị để đánh giá các gi ải pháp g ọi là ma tr ận phân tích (AM-Analysis Matrix). Ma tr ận phân tích ch ứa các điểm đánh giá trong các hàng v ới nh ững đơ n v ị và kho ảng giá tr ị không gi ống đồng nh ất.
32 Phân tích v ấn đề Phân tích m ạng l ưới các Tìm bên liên quan hi ểu bài Xác đị nh các gi ải pháp toán Ma tr ận phân tích Phân Hàm giá tr ị tich Tham kh ảo c ủa ng ườ i ra thi ết quy ết đị nh Ma tr ận đánh giá kế Tr ọng s ố Quy t ắc ra quy ết đị nh Đánh giá l ại quá trình Phân tích độ nh ạy c ảm Lựa Ra quy ết đị nh theo ch ọn nhóm Các b ứớ c phân tích HTRQ Đ Quy ết đị nh cu ối cùng Hình 4: Các b ước đầ y đủ trong phân tích đa tiêu chí hỗ tr ợ ra quy ết đị nh Tr ước khi s ử d ụng các thu ật toán đánh giá ch ọn ph ươ ng án, các giá tr ị c ủa ma tr ận phân tích ph ải được đưa v ề cùng m ột thang giá tr ị g ọi là ma tr ận đánh giá. Quá trình chu ẩn hoá này th ực hi ện nh ờ các hàm chuy ển giá tr ị (Value Function). 2. Xác định tr ọng s ố ưu tiên Tu ỳ vào mong mu ốn c ủa các bên có quy ền l ợi liên quan đến các tiêu chí ho ặc do chính sách ưu tiên trong phát tri ển c ũng nh ư vai trò c ủa các tiêu chí đánh giá mà các tiêu chí có m ức độ quan tr ọng khác nhau và được th ể hi ện b ằng các tr ọng s ố. Các ph ươ ng pháp xác định tr ọng s ố s ử d ụng trong xây d ựng ph ần m ềm g ồm: ♦ Phươ ng pháp x ếp h ạng sử d ụng th ứ b ậc theo tiêu chí quan tâm. Khi th ứ hạng mô t ả s ự quan tr ọng c ủa tiêu chí, thông tin mô t ả chúng (th ứ h ạn ri) được s ử d ụng để tính các tr ọng s ố. − + p = (n ri )1 wi n (1) − + p ∑(n rk )1 k =1 n s ố tiêu chí đư a vào đánh giá ri th ứ h ạng c ủa tiêu chí
33 p h ệ s ố mô t ả s ự phân b ố các tr ọng s ố Tham s ố p có th ể được ước l ượng b ởi ng ười ra quy ết đị nh. Cho p = 0 tươ ng ứng với các tr ọng s ố cân b ằng. Khi p tăng, s ự phân b ố tr ọng s ố tr ở nên d ốc h ơn. Công th ức 1 bi ểu di ễn các tr ọng s ố đã ước l ượng cho m ột s ố các giá tr ị c ủa p. ♦ Ph ươ ng pháp so sánh t ừng c ặp đã được phát tri ển b ởi SAATY (1980) được g ọi là quy trình phân tích th ứ b ậc - Analytic Hierarchy Process. Ph ươ ng pháp có liên quan đến vi ệc so sánh t ừng c ặp để t ạo thành ma tr ận t ỉ l ệ. Thông qua s ự chu ẩn hóa ma tr ận so sánh t ừng c ặp tr ọng s ố được xác đị nh. Ph ươ ng pháp s ử d ụng t ỷ l ệ v ới các giá tr ị, ví d ụ giá tr ị t ừ 1 t ới 9, để mô t ả quan h ệ ưu tiên đối v ới hai tiêu chí. K ết qu ả c ủa s ự so sánh t ừng c ặp là ma tr ận b ậc 2 (nh ư ví d ụ trong B ảng 1). Bảng 1: Ví d ụ so sánh t ừng c ặp: (I) t ỷ l ệ so sánh t ừng c ặp; (II) ma tr ận so sánh t ừng c ặp gi ữa 4 tiêu chí (C1 – C4) Mức độ quan tr ọng là 1 nh ư nhau Mức độ quan tr ọng là 3 C C C C vừa ph ải 1 2 3 4 Mức độ quan tr ọng là 5 C 1 4 7 5 lớn 1 Mức độ quan tr ọng là 7 C 1/4 1 1/3 9 rất l ớn 2 Mức độ quan tr ọng là 9 C 1/7 3 1 5 cực đạ i 3 có th ể được s ử d ụng 2, 4, nh ư các giá tr ị n ội suy C 1/5 1/9 1/5 1 6, 8 4 gi ữa các giá tr ị trên I II n× n Sử d ụng ma tr ận so sánh t ừng c ặp A∈ R , tr ọng s ố w j có th ể được xác đị nh nh ư sau: λ 1. Xác định giá tr ị riêng c ực đạ i max của ma tr ận so sánh theo công th ức 2: det( A − λ × I) = 0 (2)
34 2. Xác định cách gi ải theo công th ức 3: (A − λ × I) × w~ = 0 (3) w~ ≥ 0 3. Chu ẩn hóa w~ theo công th ức 4: w~ w = j (4) j n ~ ∑ wi i=1 Sau khi các tr ọng s ố đã được xác đị nh, tính ổn đị nh c ủa phép so sánh theo c ặp ph ải được đánh giá. 3. Chu ẩn hóa ma tr ận phân tích Chu ẩn hóa ma tr ận phân tích th ực hi ện vi ệc chuy ển các giá tr ị c ủa các tiêu chí ở các đơ n v ị đo l ường khác nhau về cùng một thang điểm sao cho có th ể so sánh các tiêu chí v ới nhau. mDSS s ử dụng ph ươ ng pháp bi ến đổ i t ỉ l ệ tuy ến tính và đư a các giá tr ị c ủa các tiêu chí v ề thang điểm trong đoạn [0, 1]. Có th ể s ử d ụng các bi ến đổ i sau: x − x min - Hàm tuy ến tính thu ận x′ = ij j ij max − min x j x j xmax − x - Hàm tuy ến tính ngh ịch x′ = j ij ij max − min x j x j min Trong đó: x là điểm t ươ ng ứng v ới l ựa ch ọn (i) c ủa tiêu chí (j). Các ký hi ệu x j và max x j có ngh ĩa giá tr ị nh ỏ nh ất và l ớn nh ất c ủa tiêu chí j. - Định ngh ĩa hàm giá tr ị u: là bi ểu di ễn toán h ọc c ủa các đánh giá do ng ười dùng t ự ch ọn. Nó bi ến đổ i các giá tr ị các tiêu chí thành điểm đánh giá trong đoạn [0, 1]. Trong đó: a, b là giá tr ị các tiêu chí theo các l ựa ch ọn u() là các hàm giá tr ị là được ưu tiên h ơn ~ là không khác bi ệt
35 Hàm giá tr ị đề c ập đế n nh ững ưu điểm, quan điểm c ủa ng ười ra quy ết đị nh trong quá trình phân tích. Có m ột vài ph ươ ng pháp để ước l ượng các hàm giá tr ị. Trong ch ươ ng trình s ử d ụng ph ươ ng pháp tr ực ti ếp nh ờ vi ệc ng ười ra quy ết đị nh gán t ức th ời m ột giá tr ị với m ỗi điểm s ố tiêu chí. Trong hình 5 s ử d ụng m ột vài d ạng hàm giá tr ị đã s ử d ụng r ộng rãi. Hình5. M ột s ố dạng hàm giá tr ị (a) tuy ến tính; (b) hình ch ữ i; (c) hình sigma; (d) ng ười dùng xác định.
36 CH ƯƠ NG 4: PHÁT TRI ỂN VÀ ÁP D ỤNG PH ƯƠ NG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ TOPSIS PHÂN TÍCH CHO HỖ TR Ợ RA QUY ẾT ĐỊ NH 4.1. Gi ới thi ệu Các quy t ắc ra quy ết đị nh quy t ập các ưu tiên theo không gian mô t ả tiêu chí riêng lẻ theo ưu tiên toàn c ục và sau đó x ếp h ạng các l ựa ch ọn. Các quy t ắc quy ết đị nh đã l ựa ch ọn th ực hi ện trong mDSS bao gồm: 1-Làm tr ọng s ố b ổ sung đơn gi ản (Simple Additive Weighting - SAW), 2-Làm tr ọng s ố trung bình theo th ứ t ự (Order Weighting Average - OWA), 3-Ph ươ ng pháp điểm lý t ưởng (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution - TOPSIS). Các quy t ắc này ph ủ m ột kho ảng r ộng các tính hu ống ra quy ết định và có th ể được ch ọn b ởi ng ười ra quy ết đị nh theo các đặ c tr ưng c ủa bài toán ra quy ết định đã cho. 4-Ph ươ ng pháp x ếp h ạng (ELECTRE III). S ử d ụng cách ti ếp c ận khác để phân tích ra quy ết đị nh so v ới các ph ươ ng pháp hàm tính điểm. • SAW là m ột trong nh ững ph ươ ng pháp ra quy ết đị nh ph ổ bi ến nh ất b ởi tính đơ n gi ản. Nó gi ả thi ết s ự quy t ập b ổ sung các h ệ qu ả ra quy ết đị nh được ki ểm soát nh ờ các tr ọng s ố th ể hi ện mức độ quan tr ọng c ủa tiêu chí. • OWA được s ử d ụng b ởi kh ả n ăng ki ểm soát m ức độ phù h ợp giữa tiêu chí và tính đến cách ứng x ử tình hu ống r ủi ro c ủa ng ười ra quy ết đị nh. • Các ph ươ ng pháp điểm lý t ưởng nh ư TOPSIS s ắp đặ t m ột t ập các l ựa ch ọn dựa trên s ự tách bi ết c ủa chúng t ừ các l ời gi ải lý t ưởng. L ựa ch ọn là g ần nh ất v ới cách gi ải lý t ưởng ch ấp nh ận được và xa nh ất t ừ cách gi ải lý t ưởng không th ể ch ấp nh ận là t ốt nh ất. • ELECTRE d ựa trên s ự so sánh t ừng c ặp các kh ả n ăng l ựa ch ọn, do đó đòi hỏi tính toán nhi ều h ơn. Nó s ử d ụng m ối quan h ệ h ơn c ấp (outranking relation) theo t ập các kh ả n ăng l ựa ch ọn. Một l ựa ch ọn a được coi là h ơn c ấp m ột l ựa ch ọn b thì ít nh ất giá tr ị c ủa a bằng b và mâu thu ẫn gi ữa a và b không đáng k ể. Có nhi ều k ỹ thu ật ELECTRE khác nhau, ELECTRE III đã được s ử d ụng trong l ập trình để phân tích ch ọn ph ươ ng án. Thông th ường, các l ựa ch ọn có các k ết qu ả ch ủ y ếu khác nhau theo m ỗi tiêu chí. Các ph ươ ng pháp phân tích đa tiêu chí được s ử d ụng nhi ều nh ất đó là SAW, TOPSIS và ELECTRE. M ỗi ph ươ ng pháp có nh ững ưu, nh ược điểm khác nhau và được áp d ụng trong nh ững điều ki ện c ụ th ể, tuy nhiên có th ể đánh giá m ột cách t ổng quát nh ất: +Ph ươ ng pháp SAW: Đơ n gi ản d ễ tính toán tuy nhiên khi m ột s ố tiêu chí v ới l ựa ch ọn mang giá tr ị quá nh ỏ so v ới ph ần còn l ại thì m ặc dù mang tr ọng s ố cao nh ưng trong
37 kết qu ả tính toán thu được không th ể hi ện tác độ ng của chúng t ới k ết qu ả ra quy ết đị nh, đây th ường được g ọi là các hi ệu ứng tr ội, l ặn trong phân tích đánh giá đa tiêu chí. +Ph ươ ng pháp ELECTRE: T ươ ng đối ph ức t ạp trong thu ật toán, đây là h ạn ch ế c ơ bản c ủa ph ươ ng pháp so v ới các ph ươ ng pháp khác. Chính b ởi tính ph ức t ạp này kéo theo vi ệc r ất khó ki ểm tra và đánh giá k ết qu ả thu được sau quá trình phân tích để có th ể đưa ra quy ết đị nh chính xác nh ất. +Ph ươ ng pháp TOPSIS: Có th ể nói đây th ực s ự là m ột ph ươ ng pháp có công th ức tính toán t ươ ng đối đơn gi ản, m ột điểm quan tr ọng n ữa đó là ph ươ ng pháp đã tránh được hi ệu ứng tr ội l ặn trong phân tích đa tiêu chí nh ư đối v ới SAW và k ết qu ả th ể hi ện ra r ất c ụ th ể và tr ực quan. Tuy nhiên có m ột điểm c ần chú ý khi s ử d ụng ph ươ ng pháp, c ũng nh ư ph ươ ng pháp SAW, các công thức th ường được vi ết cho d ạng hàm l ợi nhu ận t ăng d ần, nh ưng trong th ực t ế có nhi ều tiêu chí đánh giá theo h ướng khác, do đó tr ước khi s ử d ụng ph ươ ng pháp, ph ải có s ự chuy ển đổ i để thu được đánh giá phù h ợp cho t ất c ả các tiêu chí, sau đó m ới l ấy k ết qu ả thu nh ận được để áp d ụng v ới ph ươ ng pháp. B ởi đối v ới các bài toán thông th ường điều này hoàn toàn h ợp lý nh ưng trong qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên nước thì đôi khi không ph ải k ết qu ả cao là t ốt mà ng ược l ại nh ưng m ột s ố tiêu chí v ề n ồng độ ch ất gây ô nhi ễm hay các tác nhân có h ại Do đó c ần chú ý tr ước khi s ử d ụng ph ươ ng pháp ph ải có s ự chuy ển đổ i cho phù h ợp để khi đặ t s ố li ệu vào tính toán k ết qu ả thu được là h ợp lý. Vì v ậy ở đây ta l ựa ch ọn ph ươ ng pháp th ực hi ện là ph ươ ng pháp điểm lý t ưởng TOPSIS và t ất c ả các tính toán, đánh giá và l ựa ch ọn ra quy ết đị nh c ủa các bài toán qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước d ựa trên h ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh đa tiêu chí đều được tính toán d ựa trên lý thuy ết đã trình bày ở trên k ết h ợp v ới ph ươ ng pháp này. Kết h ợp nh ững ưu điểm và s ửa đổ i để kh ắc ph ục nh ược điểm c ủa ph ươ ng pháp, giúp xây d ựng được mô hình tính toán h ợp lý ph ục v ụ cho vi ệc qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước, đồ ng th ời c ũng là m ột cách để trang b ị thêm nhi ều ph ươ ng pháp phát tri ển để thu ận ti ện trong vi ệc s ử d ụng. 4.2. Lý thuy ết v ề ph ươ ng pháp điểm lý t ưởng TOPSIS Các ph ươ ng pháp điểm lý t ưởng sắp x ếp các l ựa ch ọn d ựa trên s ự khác bi ệt c ủa chúng v ới gi ải pháp lý t ưởng. Gi ải pháp lý t ưởng th ể hi ện l ựa ch ọn (không th ể đạ t được và do v ậy ch ỉ là gi ả thi ết) ở m ức độ mong mu ốn nh ất c ủa m ỗi tiêu chí qua các l ựa ch ọn. Lựa ch ọn g ần nh ất v ới gi ải pháp lý t ưởng là l ựa ch ọn t ốt nh ất. Ki ểm tra g ần hay xa gi ải pháp lý t ưởng đó c ần đế n một khái ni ệm kho ảng cách . Gi ải pháp không lý t ưởng (lý tưởng âm) có th ể được đị nh ngh ĩa t ươ ng t ự. L ựa ch ọn t ốt nh ất trong tr ường h ợp này được
38 đặc tr ưng b ới s ự khác bi ệt l ớn nh ất v ới gi ải pháp không lý t ưởng. Công th ức 5 và 6 th ể hi ện khái ni ệm c ủa kho ảng cách. /1 p n =  p − p  si+ ∑ wj (uij u+ j )  (5)  j =1  si+ s ự khác bi ệt t ừ điểm lý t ưởng đế n l ựa ch ọn th ứ i. wj tr ọng s ố được gán cho tiêu chí j u+j giá tr ị lý t ưởng c ủa tiêu chí th ứ j p h ệ s ố m ũ uij giá tr ị lựa ch ọn th ứ i c ủa tiêu chí th ứ j /1 p n =  p − p  si− ∑ wj (uij u− j )  (6)  j =1  si- s ự khác bi ệt t ừ điểm lý t ưởng âm đế n l ựa ch ọn th ứ i. u-j giá tr ị lý t ưởng âm c ủa tiêu chí th ứ j TOPSIS xác định l ựa ch ọn t ốt nh ất nh ư là l ựa ch ọn g ần nh ất v ới l ựa ch ọn lý t ưởng và xa nh ất v ới điểm lý t ưởng âm. Kho ảng cách t ừ điểm lý t ưởng đế n điểm lý t ưởng âm được tính theo công th ức 7 và 8. 5.0 n =  − 2  si+ ∑(uij u+ j )  (7)  j =1  5.0 n =  − 2  si− ∑(uij u− j )  (8)  j =1  Mức độ g ần v ới l ời gi ải pháp lý t ưởng ( ci+ ), s ẽ được s ử d ụng cho vi ệc x ếp h ạng các gi ải pháp, được tính theo công th ức 9. s c = i− (9) i+ + si+ si−
39 Bảng 2: Sự quy t ập s ử d ụng ph ươ ng pháp quy ết đị nh TOPSIS Xem xét ví dụ hai l ựa ch ọn và ba tiêu chí với kh ả n ăng th ực thi đã được gán tr ọng số: Lời gi ải lý t ưởng Lời gi ải lý t ưởng A a 1 2 dươ ng âm C1 0,08 0,32 0,32 0,08 C2 0,2 0,044 0,2 0,044 C3 0,18 0,05 0,18 0,05 Kho ảng cách t ừ l ời gi ải lý t ưởng âm và d ươ ng c ũng nh ư sự quy t ập cu ối cùng đã th ực hi ện theo công th ức 9: a1 a2 si+ 0,24 0,20 si- 0,20 0,24 ci+ 0,46 0,54 Ví d ụ: s i+ (a 1) = ((0,08 - 0,32)^2 + (0,2 – 0,2)^2 + (0,18 - 0,18)^2)^0,5 = 0,24. ci+ (a 1) = 0,20 /(0,20 + 0,24) = 0,46 Khi đó c 1+ = 0,46 a2 Xét m ột ví d ụ ph ức t ạp h ơn v ới nhi ều l ựa ch ọn, tiêu chí và tr ọng s ố Bảng 3: Ví d ụ minh h ọa gi ải quy ết tính toán ph ức t ạp s ử d ụng TOPSIS Cho một ma tr ận đánh giá với tr ọng s ố các tiêu chí đều b ằng 0.2 Lựa ch ọn Lựa ch ọn Lựa ch ọn Lựa ch ọn Lựa ch ọn 1 2 3 4 5 Tiêu chí 1 0.25 0.52 0.48 0.84 0.37 Tiêu chí 2 0.79 0.53 0.46 0.58 0.13 Tiêu chí 3 0.22 0.55 0.35 0.75 0.15 Tiêu chí 4 0.11 0.9 0.21 0.58 0.29 Tiêu chí 5 0.08 0.15 0.85 0.24 0.66
40 Kết h ợp v ới tr ọng s ố cho t ừng tiêu chí đối v ới toàn b ộ ma tr ận Lựa ch ọn Lựa ch ọn Lựa ch ọn Lựa ch ọn Lựa ch ọn 1 2 3 4 5 Tiêu chí 1 0.05 0.104 0.096 0.168 0.074 Tiêu chí 2 0.158 0.106 0.092 0.116 0.026 Tiêu chí 3 0.044 0.11 0.07 0.15 0.03 Tiêu chí 4 0.022 0.18 0.042 0.116 0.058 Tiêu chí 5 0.016 0.03 0.17 0.048 0.132 Lời gi ải lý t ưởng Lời gi ải lý t ưởng Hệ s ố Tr ọng s ố dươ ng âm mũ 0.168 0.05 0.20 2 0.158 0.026 0.20 0.15 0.03 0.20 0.18 0.022 0.20 0.17 0.016 0.20 S+ 0.2717352 0.167332 0.1870401 0.14402778 0.2387216 S- 0.1327403 0.2021781 0.1794101 0.21513717 0.1238063 C+ 0.6718211 0.4528482 0.5104106 0.40100733 0.6584917 MAX 0.6718211 MIN 0.4010073 Chúng ta th ấy k ết qu ả tính toán và ph ươ ng pháp tính để thu được k ết qu ả là t ươ ng đối rõ ràng và đơ n gi ản.
41 4.3. Nh ững điểm c ần lưu ý khi s ử d ụng TOPSIS và áp d ụng cho Phân tích qu ản lý tổng h ợp tài nguyên n ước Nh ư đã nói ở ph ần Mục 3.4.2 về Chu ẩn hóa hàm giá tr ị để bi ến đổ i t ừ ma tr ận phân tích thành ma tr ận đánh giá. M ỗi tiêu chí trong ma tr ận phân tích v ới các l ựa ch ọn khác nhau được tính toán theo t ừng đơn v ị đo l ường khác nhau tùy thu ộc vào t ừng tiêu chí. V ấn đề đặ t ra ở đây là ph ải bi ến đổ i chúng thành nh ững t ỉ l ệ thông th ường không có th ứ nguyên do đó cho phép s ự so sánh gi ữa chúng. Trong mDSS s ử d ụng ph ươ ng pháp bi ến đổi t ỉ lệ tuy ến tính, không duy trì độ l ớn mà chia theo t ỉ l ệ các l ựa ch ọn thô m ột cách chính xác trong kho ảng [0,1]. Tuy nhiên theo suy lu ận thông th ường tiêu chí nào có l ựa ch ọn mang giá tr ị l ớn s ẽ có tính quy ết đị nh cao, điều này đúng trong đại đa s ố các tr ường hợp. Nh ưng trong nh ững phân tích Qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước, m ột s ố tiêu chí về ch ất l ượng n ước l ại có cách quy đổ i đánh giá trái ng ược ho ặc đặ c bi ệt. Ví d ụ nh ư khi đánh giá n ồng độ ch ất gây ô nhi ễm trong môi tr ường n ước, khi đó t ỉ l ệ ch ất gây ô nhiễm th ấp lại mang tính quy ết đị nh cao h ơn, hay nh ư khi đánh giá độ pH c ủa n ước thì không ph ải nước mang tính ki ềm hay axit là t ốt, mà khi đó trung tính m ới là l ựa ch ọn mang tính quy ết đị nh. Có th ể phân chia ra làm 3 lo ại hàm giá tr ị giúp chuy ển t ừ ma tr ận phân tích thành ma tr ận đánh giá, khi đó k ết h ợp cùng các tr ọng s ố cho t ừng tiêu chí và cu ối cùng áp d ụng thu ật toán TOPSIS ta s ẽ thu được k ết lu ận cu ối cùng. 3 lo ại hàm giá tr ị đó là: • Dạng hàm cho d ưới d ạng b ảng s ố • Dang hàm l ợi nhu ận (t ăng d ần). • Dạng hàm chi phí (gi ảm d ần). Khi các d ạng hàm cho t ừng tiêu chí đựoc xây d ựng, ch ươ ng trình s ẽ t ự độ ng tính điểm ở cùng m ột thang điểm 0-1 cho các tiêu chí ứng v ới m ỗi ph ươ ng án và đư a vào ma tr ận đánh giá. Đây là điểm chú ý r ất quan tr ọng quy ết đị nh c ơ b ản t ới k ết qu ả đầ u ra c ủa toàn b ộ quá trình ra quy ết đị nh trong Qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước. Có th ể mô t ả m ột cách cơ b ản toàn b ộ quá trình ra quy ết đị nh trong QLTHTNN s ử d ụng ph ươ ng pháp TOPSIS theo s ơ đồ kh ối nh ư sau:
42 Hình 6: S ơ đồ kh ối mô t ả quá trình ra quy ết đị nh trong QLTH TNN s ử d ụng ph ươ ng pháp TOPSIS 4.4. Xây d ựng mô đun ch ươ ng trình và th ử nghi ệm v ới m ột s ố ví d ụ c ụ th ể 4.4.1. Xây d ựng mô đun ch ươ ng trình Mô đun ch ươ ng trình được vi ết b ằng ngôn ng ữ l ập trình C d ưới d ạng g ọi vào m ột ma tr ận phân tích A được l ưu trong m ột file cho tr ước. Sau đó thông qua l ựa ch ọn hàm giá tr ị cho t ừng tiêu chí ứng v ới t ừng hàng c ủa ma tr ận phân tích, s ử d ụng l ập trình s ẵn có sẽ chuy ển v ề ma tr ận đánh giá. M ột l ần n ữa nhân k ết h ợp gi ữa ma tr ận đánh giá v ừa thu được v ới một ma tr ận tr ọng s ố c ũng được l ưu trong m ột file cho tr ước để thu được ma tr ận t ổng h ợp. G ọi ra mô đun thuật toán TOPSIS để tính ra Điểm đánh giá và xu ất ra file kết qu ả. Cu ối cùng b ảng t ổng h ợp k ết qu ả Điểm đánh giá sẽ được đưa ra h ỗ tr ợ cho vi ệc ra quy ết định đố i v ới nh ững nhà ra quy ết đị nh T ổng h ợp qu ản lý tài nguyên n ước. Thu ật toán c ơ b ản c ủa ch ươ ng trình có th ể được trình bày theo các b ước l ần l ượt nh ư sau: 1-Nh ập ma tr ận phân tích có d ạng j hàng i cột (có th ể g ọi t ừ file ho ặc nh ập tr ực ti ếp) 2-Xây dựng vòng l ặp l ựa ch ọn đố i v ới t ừng hàng t ươ ng ứng v ới t ừng tiêu chí j, v ới mỗi vòng l ặp l ựa ch ọn d ạng hàm giá tr ị dùng để chuy ển đổ i, được đánh s ố th ứ t ự 1,2,3 nh ập tr ực ti ếp ho ặc có th ể xây d ựng file th ứ t ự l ần l ượt giá tr ị th ứ t ự s ố c ủa hàm giá tr ị đố i với t ừng tiêu chí j, m ỗi s ố th ứ t ự t ươ ng ứng v ới m ột ch ươ ng trình con để chuy ển đổ i ứng với t ừng d ạng hàm giá tr ị khác nhau.
43 Có 3 d ạng hàm giá tr ị được áp d ụng ở đây bao g ồm: • Dạng hàm cho d ưới d ạng b ảng s ố • Dang hàm l ợi nhu ận (t ăng d ần). • Dạng hàm chi phí (gi ảm d ần). Mỗi hàm giá tr ị dù khác nhau nh ững v ẫn ph ải tuân th ủ các b ước c ơ b ản được xây dựng nh ư sau: -Lựa ch ọn d ạng hàm -Xác định các c ận ( Đố i v ới hàm d ạng b ảng s ố là các c ặp giá tr ị, còn đối v ới dạng hàm l ợi nhu ận t ăng d ần và gi ảm d ần thì đó là c ặp giá tr ị l ớn nh ất và nh ỏ nh ất gi ới h ạn kho ảng giá tr ị tính) -Áp d ụng công th ức chuy ển đổ i ứng v ới t ừng d ạng hàm c ụ th ể để chuy ển đổi các giá tr ị c ủa các l ựa ch ọn ứng v ới t ừng tiêu chí v ới các đơn v ị khác nhau v ề cùng m ột d ạng giá tr ị t ươ ng ứng trong đoạn [0;1]. 3-Kết qu ả tr ả v ề cho ta m ột ma tr ận đánh giá phù h ợp v ới các tiêu chí. K ết h ợp v ới tr ọng s ố được áp cho t ừng tiêu chí. Ta thu được ma tr ận t ổng h ợp. 4-Áp d ụng thu ật toán điểm lý t ưởng TOPSIS đố i v ới ma tr ận t ổng h ợp để đưa ra điểm đánh giá v ới m ỗi lựa ch ọn đa tiêu chí, là c ơ s ở h ỗ tr ợ cho các nhà ra quy ết định đưa ra quy ết đị nh phù h ợp v ới v ấn đề c ần quan tâm cùng v ới s ự h ỗ tr ợ và xem xét các mô hình có liên quan. 4.4.2. Áp d ụng cho m ột s ố ví d ụ Xét m ột ví d ụ chu ẩn theo ch ươ ng trình mDSS +Ch ươ ng trình s ử d ụng ph ươ ng pháp SAW sau khi c ũng chuy ển v ề ma tr ận đánh giá thì áp d ụng thu ật toán SAW cho ra k ết qu ả: Từ ma tr ận phân tích
44 Áp d ụng hàm giá tr ị chuy ển thành ma tr ận đánh giá Kết h ợp PP SAW cho ra Điểm đánh giá Hình 7: Ví d ụ tính toán s ử d ụng ph ươ ng pháp SAW trong mDSS
45 +Áp dụng thu ật toán TOPSIS tính toán l ại k ết qu ả: Bảng 4: Ví d ụ tính toán s ử d ụng ph ươ ng pháp TOPSIS t ự xây d ựng 0S1 0S2 0S3 1S1 1S2 1S3 Tr ọng AgDev SustDev UrbDev AgrDev SustDev UrbDev số Impacts on farms and the 0.16 0 0.07 0.72 1 0.81 0.13 rural community Social conflicts between social 0 0.13 0.08 0.72 0.48 1 0.05 and environemental Implementatio n and 1 0.93 0.99 0 0.13 0.06 0.08 maintenance costs Sinergnies with other projects 0.06 0.19 0 0.89 0.84 1 0.06 and activities Impacts on surface and 0 0.16 0.09 1 0.39 0.24 0.17 ground-water resources Pollution of surface and 0.09 0 0 1 0.68 0.68 0.22 ground-water Land use and 0.18 0.16 0 0.95 0.84 1 0.11 crop choice Availability of 0 0.12 0.08 1 0.96 0.92 0.06 water for farms Efficiency of 0 0.18 0.11 1 0.82 0.86 0.12 irrigation water
46 Từ mà tr ận đánh giá k ết h ợp v ới ma tr ận tr ọng s ố ta thu được ma tr ận t ổng h ợp 0S1 0S2 0S3 1S1 1S2 1S3 AgDev SustDev UrbDev AgrDev SustDev UrbDev Impacts on farms and the 0.0208 0 0.0091 0.0936 0.13 0.1053 rural community Social conflicts between social 0 0.0065 0.004 0.036 0.024 0.05 and environemental Implementation and maintenance 0.08 0.0744 0.0792 0 0.0104 0.0048 costs Sinergnies with other projects 0.0036 0.0114 0 0.0534 0.0504 0.06 and activities Impacts on surface and 0 0.0272 0.0153 0.17 0.0663 0.0408 ground-water resources Pollution of surface and 0.0198 0 0 0.22 0.1496 0.1496 ground-water Land use and 0.0198 0.0176 0 0.1045 0.0924 0.11 crop choice Availability of 0 0.0072 0.0048 0.06 0.0576 0.0552 water for farms Efficiency of 0 0.0216 0.0132 0.12 0.0984 0.1032 irrigation water
47 Áp d ụng PP TOPSIS để tính Điểm đánh giá Lời gi ải lý t ưởng Lời gi ải lý t ưởng âm Tr ọng s ố Hệ s ố m ũ dươ ng 0.13 0 0.13 2 0.05 0 0.05 0.08 0 0.08 0.06 0 0.06 0.17 0 0.17 0.22 0 0.22 0.1 0 0.11 0.06 0 0.06 0.12 0 0.12 S+ 0.3357405 0.333145 0.3452808 0.0894135 0.148675 0.1679857 S- 0.087348 0.085297 0.0824792 0.3451504 0.2616071 0.2589463 C+ 0.2064533 0.2038442 0.1928166 0.7942455 0.6376274 0.6065282 MAX 0.7942455 MIN 0.1928166 Kết qu ả cho th ấy Điểm đánh giá cao nh ất r ơi vào l ựa ch ọn 1S1 AgrDev với giá tr ị Điểm đánh giá = 0.7942455 và th ấp nh ất là lựa ch ọn 0S3 UrbDev với Điểm đánh giá = 0.1928166 hoàn toàn trùng kh ớp v ới k ết qu ả thu được khi áp d ụng v ới thu ật toán SAW. Tùy ch ọn Điểm đánh giá % so v ới v ị trí đầ u tiên 1S1 AgrDev 0.79424547 100 1S2 SustDev 0.637627366 80.281 1S3 UrbDev 0.606528186 76.365 0S1 AgDev 0.206453336 25.994 0S2 SustDev 0.203844184 25.665 0S3 UrbDev 0.192816558 24.277
48 Bảng so sánh gi ữa các l ựa ch ọn 120 100 100 80.281 76.365 m 80 ă n n tr ầ 60 ph ệ l ỉ 40 T 25.994 25.665 24.277 20 0 1S1 AgrDev 1S2 SustDev 1S3 UrbDev 0S1 AgDev 0S2 SustDev 0S3 UrbDev Lựa ch ọn Hình 8: Bi ểu đồ so sánh t ỉ l ệ ph ần tr ăm gi ữa các l ựa ch ọn theo Điểm đánh giá của ph ươ ng pháp TOPSIS
49 CH ƯƠ NG 5: ÁP DỤNG CHO M ỘT BÀI TOÁN C Ụ TH Ể Ở VI ỆT NAM – PHÂN TÍCH QU ẢN LÝ XÂY D ỰNG ĐẬ P TH ỦY ĐIỆN ĐAK MI-4 5.1. Gi ới thi ệu v ề đậ p th ủy điện Đak Mi-4 5.1.1. V ị trí địa lý, thi ết k ế và m ục tiêu phát tri ển Vài nét v ề h ệ th ống sông Vu Gia – Thu B ồn Sông Thu B ồn với di ện tích l ưu v ực r ộng 10,350km 2, là m ột trong nh ững l ưu v ực sông n ội địa l ớn nh ất Vi ệt Nam. Sông b ắt ngu ồn t ừ kh ối núi Ng ọc Linh thu ộc huy ện Dak Glei, t ỉnh Kon Tum và đổ ra bi ển t ại c ửa Đạ i, thành ph ố Hội An, t ỉnh Qu ảng Nam, m ột nhánh ch ảy vào sông V ĩnh Điện để đổ n ước vào sông Hàn, Đà N ẵng. Tr ước khi đổ ra bi ển tại c ửa Đạ i, m ột ph ần n ước c ủa sông ch ảy vào sông Tr ường Giang để đổ ra v ịnh An Hòa Tam Quang, huy ện Núi Thành. Sông Thu B ồn cùng v ới sông Vu Gia, h ợp l ưu t ại Đạ i L ộc tạo thành h ệ th ống sông l ớn có vai trò r ất quan tr ọng đố i v ới đờ i s ống và tâm h ồn ng ười Qu ảng. Ph ần l ớn di ện tích l ưu v ực sông ch ảy trong đị a ph ận Qu ảng Nam và thành ph ố Đà Nẵng, ph ần th ượng ngu ồn m ột ph ần n ằm trên đất Kon Tum và Qu ảng Ngãi. Lưu v ực sông Vu Gia – Thu B ồn có ranh gi ới v ới các l ưu v ực: • Phía B ắc giáp l ưu v ực sông Cu Đê. • Phía Nam giáp l ưu v ực sông SêSan, sông Trà B ồng. • Phía Đông giáp bi ển Đông và l ưu v ực sông Tam K ỳ • Phía Tây giáp v ới Lào Các l ưu v ực sông chính Lưu v ực sông Thu B ồn: Là dòng chính c ủa h ệ th ống sông cùng tên. Ph ần th ượng ngu ồn c ủa sông còn được g ọi v ới m ột cái tên khác là sông Tranh. Sông b ắt ngu ồn t ừ núi Ng ọc Linh cao 2,598m thu ộc huy ện Nam Trà My, t ỉnh Qu ảng Nam. Ph ần th ượng l ưu, sông ch ảy theo h ướng Nam-Bắc qua các huy ện Nam Trà My, B ắc Trà My, Tiên Ph ước, Hi ệp Đước, Nông S ơn, Qu ế S ơn. Đến Giao Th ủy sông ch ảy vào vùng đồng b ằng các huy ện Duy Xuyên, Điện Bàn và Thành ph ố H ội An. Chi ều dài c ủa dòng chính đến C ửa Đại dài 198 km v ới t ổng di ện tích đế n Giao Th ủy (n ơi h ợp l ưu v ới sông V ũ Gia) r ộng 3,825km 2. Th ượng l ưu c ủa sông Thu B ồn có các ph ụ l ưu c ấp II l ớn nh ư Sông Khang, sông Vang, sông Tranh, sông G ềnh G ềnh. T ại Giao Th ủy, sông nh ận n ước t ừ ph ụ l ưu Vu Gia t ạo thành m ột h ệ th ống phân l ưu khá ph ức t ạp ở vùng h ạ l ưu sông. T ại th ị tr ấn V ĩnh Điện, m ột ph ần n ước c ủa sông Thu B ồn đổ vào chi l ưu V ĩnh Điện d ẫn n ước vào sông Hàn và đổ ra c ửa Đà N ẵng.
50 Lưu v ực sông Vu Gia: Là m ột trong hai sông h ợp thành h ệ th ống sông Thu B ồn nên c ũng có ng ười g ọi hệ th ống sông Thu B ồn – Vu Gia. L ưu v ực sông Vu Gia n ằm v ề phía b ắc l ưu v ực sông Thu B ồn thu ộc đị a ph ận các huy ện Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Đại L ộc và Điện Bàn t ỉnh Qu ảng Nam, huy ện Hòa Vang thành ph ố Đà N ẵng. Sông Vu Gia có các ph ụ l ưu c ấp II quan tr ọng g ồm sông Bung, sông Kôn, sông Cái. Chi ều dài dòng chính tính t ừ th ượng ngu ồn sông Cái đế n c ửa Hàn ( Đà N ẵng) dài 204km. Tổng di ện tích l ưu v ực đế n th ị tr ấn Ái Ngh ĩa (huy ện l ị huy ện Đạ i L ộc) đạ t 5,180km 2. Ph ần th ượng ngu ồn sông Vu Gia có m ột ph ần l ưu vực n ằm trên đất Kon Tum, thu ộc huy ện Đắc Glei với tổng di ện tích l ưu v ực đạ t 500km 2. T ại Ái Ngh ĩa, sông được g ọi v ới một tên khác là sông Qu ảng Hu ế và đổ n ước vào sông Thu B ồn. Sông được chia thành 2 chi l ưu Sông Yên và sông Chu Bái. Sông Yên ch ảy v ề phía An Tr ạch, sau đó nh ập l ưu v ới sông Túy Loan ch ảy vào sông Hàn, Đà N ẵng. Về ngu ồn tài nguyên th ủy điện Hình 9: Quy ho ạch h ệ th ống th ủy điện trên Vu Gia – Thu B ồn Do đặc điểm đị a lý, th ủy v ăn c ủa h ệ th ống sông ở mi ền Trung - Tây Nguyên v ới lưu l ượng m ưa h ằng n ăm r ất l ớn so v ới c ả n ước (t ừ 2.000 mm/n ăm tr ở lên) nên h ệ th ống
51 sông su ối ở khu v ực này ẩn ch ứa m ột ti ềm n ăng th ủy điện r ất l ớn, đặ c bi ệt là h ệ th ống sông Vu Gia - Thu B ồn thu ộc các t ỉnh Qu ảng Nam. Theo tính toán c ủa Công ty T ư v ấn xây d ựng điện 1, trên h ệ th ống sông Vu Gia - Thu B ồn có t ới 10 công trình th ủy điện v ới tổng công su ất l ắp máy 1.279 Mw, g ấp 1,76 l ần so v ới Nhà máy Th ủy điện Yaly (Gia Lai - Kon Tum), s ản l ượng điện bình quân h ằng n ăm là 4.751,3 t ỷ kWh. Trong đó có nhi ều công trình th ủy điện có các ch ỉ tiêu kinh t ế k ỹ thu ật t ốt có th ể s ớm đư a vào xây d ựng được nh ư A V ươ ng 1, Sông Tranh 2, Đak Mi-4, Sông Bung 4, Sông Côn 2 và Đak Mi 1.vv. Theo Phê duy ệt Quy ho ạch b ậc thang th ủy điện h ệ th ống sông Vu Gia - Thu B ồn do Tổng Công ty Điện l ực Vi ệt Nam th ực hi ện, h ệ th ống sông Vu Gia - Thu Bồn gồm 8 d ự án th ủy điện: • Th ủy điện A V ươ ng, m ực n ước dâng bình th ường (MNDBT) 380m, công su ất l ắp máy (NLM) 210 MW; • Th ủy điện Sông Boung 2, MNDBT 570m, NLM = 100 MW; • Th ủy điện Sông Boung 4, MNDBT 5230m, nhà máy thu ỷ điện trên nhánh sông Gi ằng NLM = 220 MW; • Thu ỷ điện Sông Gi ằng, MNDBT 60m, NLM = 60 MW; • Th ủy điện Đak Mi 1, MNDBT 820m, NLM = 255 MW; • Th ủy điện Dak Mi-4, MNDBT 260, nhà máy th ủy điện trên nhánh sông Thu Bồn, NLM = 210 MW; • Th ủy điện Sông Côn 2, MNDBT 312,5m, NLM = 60 MW; • Th ủy điện Sông Tranh 2, MNDBT 170m, NLM = 135MW; Với cách ti ếp c ận theo b ậc thang, các d ự án có m ối quan h ệ tùy thu ộc l ẫn nhau do các d ự án ở th ượng ngu ồn s ẽ điều ti ết n ước cho các d ự án ở hạ lưu. Ngoài các d ự án l ớn, trong l ưu v ực còn có 36 d ự án nh ỏ (d ưới 10 MW) và v ừa (10 - 30 MW) v ới t ổng công su ất 346 MW. UBND t ỉnh đã yêu c ầu s ở Công nghi ệp đề xu ất thêm 11 d ự án b ổ sung để cấp phép đầu t ư. Quy ho ạch th ủy điện trong l ưu v ực tr ước h ết nh ằm phát tri ển th ủy điện tại t ất c ả đoạn sông có th ể phát điện. M ối quan h ệ với môi tr ường gi ữa 8 d ự án v ừa và l ớn và 36 d ự án v ừa và nh ỏ trong quy ho ạch đã ch ưa xem xét k ỹ đến, đặc bi ệt là s ự thay đổi tính ch ất c ủa ngu ồn tài nguyên n ước. Vi ệc xây d ựng các d ự án th ủy điện t ạo điều ki ện phát tri ển kinh t ế cho đị a ph ươ ng. Tuy nhiên các tác động c ủa h ệ th ống đập thu ỷ điện th ượng ngu ồn Sông Vu Gia trong h ệ th ống h ồ th ủy điện đã quy ho ạch lên các tính ch ất của ngu ồn tài nguyên n ước và ngu ồn n ước cho Thành ph ố Đà N ẵng là không tránh kh ỏi.
52 Bảng 5: Các d ự án th ủy điện l ớn đề xu ất trên l ưu v ực sông Vu Gia – Thu B ồn [42] Sông Sông Sông A Đak Đak Sông Bung Bung Bung Vươ n Mi 1* Mi 4 Côn 2 2 4 5 g Vùng l ưu v ực t ại 334 1477 2380 396,8 1125 248 682 đập km2 Lưu t ốc dòng ch ảy trung bình 22 86 130 26,4 71 15 39,8 năm m3/s Dòng ch ảy t ối 11 42 64 13 35 10 thi ểu n ăm m3/s Mực c ấp n ước 570 230 62 820 260 312 380 đầy đủ m Mực n ước ch ết, 525 175 60 770 220 290 340 m Di ện tích h ồ 2,9 15,8 2,1 4,5 10,5 9,1 21,5 ch ứa, km2 Tổng d ự tr ữ 102 494 19,8 223 279 211 343,6 nước, Mm3 Dự tr ữ tích c ực, 74 322 1,9 93 158 266,5 521,1 Mm3 Công su ất l ắp 100 156 60 225 180 60 210 đặt, MW Điện n ăm, Gwh 379 624 269 850 787 200 808 Lượng n ước x ả qua tu ốc-bin t ối 35 159 219 51 131 36 84 đa, m3/s Lượng n ước x ả qua tu ốc-bin 18 73 112 22 65 14 37 bình quân m3/s Chi ều cao cu ả 97 110 37 103 105 56,5 99 đập, m
53 Cột n ước t ĩnh tại 360 125 35 560 175 210 320 Tuốc-bin,m Vài nét v ề đậ p th ủy điện Đak Mi-4 Hình 10: Đập th ủy điện Đak Mi-4 Đập th ủy điện Đak Mi-4 được xây d ựng trên sông Đak Mi, trong h ệ th ống Vu Gia - Thu B ồn. ▪ Công su ất thi ết kế: 220MW ▪ V ị trí : Huy ện Ph ước S ơn - Tỉnh Qu ảng Nam. ▪ T ổng m ức đầ u t ư: 5.630t ỷ đồ ng. Công trình thu ỷ điện Đak Mi 4 n ằm trên sông Đak Mi thu ộc huy ện Ph ước S ơn, tỉnh Qu ảng Nam. Công trình được khai thác theo s ơ đồ 2 b ậc: B ậc trên s ử d ụng ngu ồn nước của Sông Đak Mi để t ạo thành H ồ chính trên sông Đak Mi và môt đường h ầm chuy ển n ước sang sông ng ọn Thu B ồn. B ậc d ưới s ử d ụng l ại ngu ồn n ước sau Nhà máy Đak Mi 4 b ậc trên và ph ụ l ưu c ủa sông ng ọn Thu B ồn. Toàn b ộ công trình đầu m ối, lòng hồ và Nhà máy được bố trí trên địa ph ận các xã: Ph ước Hi ệp, Ph ước Chính, Ph ước Kim, Ph ước Xuân, Ph ước Đứ c và th ị tr ấn Khâm Đứ c thu ộc huy ện Ph ước S ơn, t ỉnh Qu ảng
54 Nam. D ự án Thu ỷ điện Đak Mi 4 được H ĐQT IDICO quy ết đị nh phê duy ệt d ự án v ới tổng v ốn đầ u t ư 5.630 t ỷ đồ ng. Mục tiêu c ủa D ự án là cung c ấp cho l ưới điện qu ốc gia v ới công su ất 180MW, s ản lượng điện trung bình hàng n ăm là kho ảng 787GW. D ự án đã được Th ủ t ướng Chính ph ủ cho phép và phát l ệnh kh ởi công ngày 21/4/2007 v ới m ục tiêu đư a công trình hoà l ưới điện qu ốc gia trong n ăm 2010. 5.1.2. V ấn đề trong vi ệc qu ản lý đậ p th ủy điện Đak Mi-4 Vi ệc n ắn dòng ch ảy đã được l ập k ế ho ạch cho Đak Mi 4 có th ể sẽ gây ra v ấn đề cho h ạ lưu Sông Vu Gia. Ví d ụ, trong mùa khô, dòng ch ảy gi ảm trên Sông Vu Gia s ẽ làm cho dòng ch ảy trên Sông Ái Ngh ĩa và Sông Yên c ũng gi ảm ở ph ần h ạ lưu ảnh h ưởng đến kh ả năng l ấy n ước c ủa thành ph ố Đà N ẵng. Hợp l ưu dòng ch ảy bù hoàn t ừ Sông Thu B ồn sang Sông Vu Gia qua kênh n ối Qu ảng Hu ế sẽ không th ể duy trì được. V ới di ện tích 1.125 km 2 của Đak Mi 4 b ị tách kh ỏi lưu v ực Sông Vu Gia, d ự ki ến l ưu l ượng dòng ch ảy s ẽ gi ảm bình quân ít nh ất là 10 m 3/s trong tháng có l ưu l ượng dòng ch ảy th ấp nh ất trong n ăm. L ưu l ượng dòng ch ảy th ấp t ại Ái Ngh ĩa s ẽ gi ảm t ừ kho ảng 45 m 3/s xu ống 35 m3/s trong n ăm có l ưu l ượng dòng ch ảy bình th ường. S ự suy gi ảm t ạo điều ki ện n ước m ặn cùng v ới s ự gia t ăng xâm nh ập m ặn dòng Sông Yên. Trong nh ững n ăm h ạn c ực đại, tác động c ủa xâm nh ập m ặn s ẽ đặc bi ệt nghiêm tr ọng. Điểm l ấy n ước m ới (t ại đập ch ắn c ủa tr ạm b ơm An Tr ạch, xem Hình 9) cho Đà Nẵng s ẽ vận hành v ới dòng ch ảy th ường xuyên th ấp h ơn trong mùa khô. Có 6 máy b ơm công su ất m ỗi máy 5.500 m 3/h s ẽ được l ắp đặt t ừ 1 – 4 máy trong s ố này s ẽ vận hành đồng th ời. Độ cao b ơm ít nh ất s ẽ là 4 m và tiêu th ụ điện s ẽ là 100 kW m ỗi máy. Tr ạm bơm này s ẽ chuy ển n ước không nhi ễm m ặn t ừ ph ần sông trên đập ch ắn t ới nhà máy n ước hi ện có (t ại C ầu Đỏ) để kh ử bỏ nước b ị nhi ễm m ặn trong lòng Sông Yên. L ượng điện c ần có để ch ạy 4 b ơm, m ỗi máy có công su ất 5.500 m 3/h (t ổng công su ất 22.000 m 3/h) t ại điểm l ấy n ước là 8,5 tri ệu Wh m ỗi ngày, chi phí v ận hành kho ảng 12 tri ệu VN Đ/ngày v ới th ời giá điện hi ện. N ếu nh ư có m ột l ượng n ước được d ự tr ữ tại các h ồ ch ứa c ủa Sông Bung 4 và A V ươ ng và được x ả để tăng c ường l ưu l ượng dòng ch ảy mùa khô ở hạ lưu, thì sẽ có đủ lưu l ượng dòng ch ảy mùa khô để đảm b ảo r ằng n ước m ặn t ại c ửa sông s ẽ bị ng ăn không cho xâm nh ập điểm l ấy n ước C ầu Đỏ. Một v ấn đề nữa có th ể xẩy ra đó là l ưu l ượng n ước t ại ng ọn Thu B ồn s ẽ lớn h ơn bình th ường trong h ầu h ết th ời gian c ủa n ăm do được c ấp thêm m ột l ượng n ước đã được chuyên t ừ Sông Cái qua tu ốc bin c ủa nhà máy th ủy điện Đak Mi-4. Điều này s ẽ gây ra tính m ất ổn định d ẫn đến xói l ở bờ trên m ột s ố đoạn sông ngọn Thu B ồn. Ngoài ra các bãi
55 ven sông tr ước kia là n ơi canh tác ho ặc ch ỗ ở của ng ười dân c ũng s ẽ bị ng ập, m ực n ước trung bình hàng n ăm s ẽ thay đổi cao h ơn so v ới tr ước đây làm ảnh h ưởng nh ất định đến đời s ống kinh t ế xã h ội c ủa m ột s ố địa ph ươ ng d ọc ngọn Thu B ồn. Nh ư v ậy v ấn đề xác đị nh các gi ải pháp chính trong vi ệc xây d ựng, qu ản lý v ận hành đập thuỷ điện Đak Mi-4 đảm b ảo phát tri ển b ền v ững được th ể hi ện ở các yêu c ầu sau: • Đảm b ảo khai thác t ối đa ngu ồn l ợi thu ỷ điện. • Đảm b ảo ngu ồn n ước cho nhu c ầu t ưới tiêu và sinh ho ạt vùng h ạ l ưu sông Vu Gia và Thành ph ố Đà N ẵng trong mùa khô. • Đảm b ảo ổn đị nh, gi ảm thi ểu ảnh h ưởng c ủa dòng ch ảy cao trên ng ọn Thu Bồn. • Điều hành c ắt l ũ góp ph ần phòng ch ống lũ l ụt h ạ l ưu trong mùa m ưa. • Đảm b ảo dòng ch ảy sinh thái, tính toàn v ẹn h ệ sinh thái cho h ệ th ống. Hình 11: Sơ đồ phân tích gi ải pháp đáp ứng XDQL h ệ th ống đập th ủy điện
56 5.2. Xây d ựng các ph ươ ng án và tiêu chí đánh giá 5.2.1. Xây d ựng bài toán phân tích hỗ tr ợ ra quy ết đị nh 5.2.1.1. Xác định bài toán Mục đích c ủa s ử d ụng DSS là h ỗ tr ợ gi ải quy ết v ấn đề hi ệu qu ả xây d ựng đậ p th ủy điện, s ự khan hi ếm và b ất th ường c ủa ngu ồn n ước cho t ưới tiêu nông nghi ệp và s ử d ụng đô th ị. ch ủ y ếu là tiêu th ụ đị a ph ươ ng trong l ưu v ực Sông Vu Gia và Sông Hàn, đảm b ảo phù h ợp phát tri ển kinh t ế xã h ội trong vùng và thành ph ố Đà N ẵng. Thông th ường, h ơn 95% n ước dành ph ục v ụ nông nghi ệp, ng ư nghi ệp và m ục đích dân sinh d ọc theo l ưu v ực sông. N ước đô th ị và công nghi ệp, nhu c ầu t ập trung vùng h ạ l ưu, khu v ực thành ph ố Đà nẵng. Theo khuôn kh ổ bài toán đặt ra ở đây, các ho ạt độ ng xã h ội và kinh t ế được xem xét chung v ới ảnh h ưởng của ngu ồn n ước t ự nhiên. Nh ư là m ột h ệ qu ả c ủa qu ản lý đậ p ch ứa, các điều ki ện môi tr ường, tính hi ệu qu ả s ử d ụng n ước, s ự tranh ch ấp gi ữa các ng ười s ử dụng và các điều ki ện lý-sinh (n ước trong đậ p ch ứa; điều ki ện t ối thi ểu cho s ự s ống thu ỷ sinh và dòng ch ảy trong sông), có th ể thay đổ i. 5.2.1.2. Xác định nhân t ố tham gia quá trình h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh Ng ười có quy ền l ợi là các nhà qu ản lý đị a ph ươ ng mà quan tr ọng nh ất là Ủy ban Nhân dân và các s ở ban ngành thành ph ố Đà N ẵng; nông dân trong l ưu v ực sông; dân địa ph ươ ng s ử d ụng h ồ cho các m ục đích khác nhau; các nhà môi tr ường; các c ơ s ở công nghi ệp; các c ơ quan qu ản lý, xây d ựng và v ận hành h ồ ch ứa. Ngoài ra để có s ự th ống nh ất qu ản lý trong th ể ch ế, chính sách c ần có s ự tham gia c ủa các chuyên gia c ấp trung ươ ng nh ư B ộ Công nghi ệp, B ộ Tài nguyên Môi tr ường, B ộ Nông nghi ệp và Phát tri ển nông thôn 5.2.2. Xây d ựng và phân tích k ịch b ản cùng các ph ươ ng án tính toán Các k ịch b ản được xây d ựng trên c ơ s ở tham v ấn c ấp t ỉnh đề xác đị nh các thông s ố cơ b ản đầ u vào, sau đó ti ến hành tính toán trên các mô hình để có được các b ức tranh c ụ th ể làm ngu ồn d ữ li ệu cho phân tích đa tiêu chí hỗ tr ợ ra quy ết đị nh. Các k ịch b ản cho các ph ươ ng án tính toán g ồm: 1. Không n ắn dòng sang ng ọn Thu B ồn trên cho đập thu ỷ điện Đak Mi-4 2. Có n ắn dòng nh ưng ph ải đả m b ảo m ột l ượng n ước nào đó phù h ợp đả m b ảo không ảnh h ưởng x ấu đế n h ạ l ưu sông Vu Gia, đặc bi ệt là thành ph ố Đà N ẵng. 3. Nắn dòng toàn b ộ l ưu l ượng n ước t ừ Vu Gia sang Thu B ồn để đạ t hi ệu su ất phát điện cao nh ất.
57 Xác định các l ựa ch ọn ra quy ết đị nh Các l ựa ch ọn ra quy ết đị nh được xác đị nh trên c ơ s ở tham v ấn các chuyên gia, nh ững ng ười có quy ền l ợi, các nhà qu ản lý sau khi đã được gi ới thi ệu v ấn đề . Các ph ươ ng án đư a ra đã được xem xét, cân nh ắc phù h ợp các gi ải pháp có th ể để đạt được m ục tiêu theo các nguyên t ắc đã nêu ở trên. Từ phân tích th ực t ế thi ết k ế qu ản lý đậ p th ủy điện Đak Mi-4 trên sông Đak Mi, 5 ph ươ ng án tính toán được xác đị nh nh ư sau: Tính toán quy ho ạch ngu ồn n ước khi ch ưa có đập thu ỷ điện Đak Mi-4, đây là ph ươ ng án tính toán c ơ b ản làm c ơ s ở so sánh đánh giá các ph ươ ng án tính toán cho qu ản lý đập Đak Mi-4. Các ph ươ ng án c ần phân tích đánh giá g ồm: 1. Xây đập th ủy điện Đak Mi-4 với c ửa x ả n ước phát điện n ắn hoàn toàn sang ngọn Thu B ồn và không có c ửa x ả n ước mùa khô vào sông Đak Mi nh ư thi ết k ế ban đầu (KHÔNG X Ả VÀO ĐAK MI) 2. Thi ết k ế và x ả n ước mùa khô 8m3/s vào Đak Mi 3. Thi ết k ế và x ả n ước mùa khô 25m 3/s vào Đak Mi 4. Thi ết k ế và x ả n ước mùa khô 36m 3/s vào Đak Mi Các ph ươ ng án tính toán được th ực hi ện v ới các tham s ố thi ết k ế dòng ch ảy trong năm v ới t ần xu ất 90% (là t ần xu ất tính toán thi ết k ế đả m b ảo s ản xu ất nông nghi ệp) Các đặc tr ưng ngu ồn n ước tính toán khi ch ưa có h ệ th ống thủy điện Đak Mi-4 được s ử d ụng nh ư là các thông s ố chu ẩn để đánh giá các ph ươ ng án. 5.2.3. Xác định các tiêu chí đánh giá h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh Các tiêu chí đánh giá các ph ươ ng án được xây d ựng được xác đị nh t ừ vi ệc phân tích các m ối quan tâm trên c ả ba l ĩnh v ực: KINH T Ế, MÔI TR ƯỜNG và XÃ H ỘI trong khu v ực. T ừ tham kh ảo các m ối quan tâm đã được nghiên c ứu trong báo cáo đánh giá môi tr ường chi ến l ược l ưu v ực Vu Gia – Thu B ồn cho phát tri ển h ệ th ống th ủy điện và áp dụng các phân tích DPSIR các tiêu chí b ước đầ u được xác đị nh cho th ử nghi ệm tính toán gồm: • Lượng điện n ăng khai thác được • Dòng ch ảy trên sông Vu Gia ( đảm b ảo c ấp n ước nông nghi ệp và sinh thái so với điều ki ện bình th ường)
58 • Dòng ch ảy trên sông Hàn ( Đảm b ảo cung c ấp n ước nông nghi ệp, sinh ho ạt và công nghi ệp cho Thành ph ố Đà N ẵng. • Mức độ xâm nh ập m ặn trên sông Hàn. 5.3. Mô hình tính dòng ch ảy 1 chi ều trên sông Vu Gia – Hàn theo các ph ươ ng án b ằng ph ần m ềm th ủy l ực MIKE11. Mô hình s ử d ụng trong tính toán các ph ươ ng án qu ản lý đậ p Đak Mi-4 là mô hình MIKE 11, v ới s ơ đồ tính toán trên toàn m ạng sông, các tham s ố đầ u vào và s ố li ệu m ưa thi ết k ế (t ần xu ất 90%, đả m b ảo s ản xu ất nông nghi ệp). Các ph ươ ng án và phân tích k ết qu ả mô hình s ẽ được thi ết l ập trong mô hình MIKE 11. Sử d ụng ph ần m ềm th ủy l ực 1 chi ều MIKE11 ta l ần l ượt thi ết l ập các thông s ố c ủa mô hình và ch ạy thu k ết qu ả. Dữ li ệu cho tính toán được tham kh ảo t ừ đề tài c ấp Nhà N ước: “Xây d ựng H ệ th ống h ỗ tr ợ ra quy ết đị nh qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước, b ước đầ u phát tri ển và áp dụng cho Qu ản lý t ổng h ợp tài nguyên n ước l ưu v ực sông Vu Gia – Hàn, Đà N ẵng” được cung c ấp b ởi Vi ện Công ngh ệ Môi Tr ường – Vi ện Khoa h ọc Công ngh ệ Vi ệt Nam. Thi ết l ập mô hình Hình 12: Thi ết l ập mô hình MIKE11
59 Thi ết l ập các thông s ố đầ u vào cho mô hình Hình 13: Thi ết l ập các thông s ố đầ u vào cho mô hình MIKE11 Thi ết l ập m ạng sông Hình 14: Thi ết l ập m ạng sông trong mô hình MIKE11