Áp dụng tiếp cận tối ưu để phân tích kinh tế phân bổ nước cho tưới và phát điện

Bài viết trình bày một số kết quả nghiên cứu của tác giả trong việc mô hình hóa bài toán phân bổ tài nguyên nước cho các sử dụng nước khác nhau trong các tình huống khác nhau, cụ thể là phân bổ nước tối ưu cho tưới và phát điện với các tính toán minh họa cho hệ thống tài nguyên nước Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Áp dụng tiếp cận tối ưu để phân tích kinh tế phân bổ nước cho tưới và phát điệnÁP DỤNG TIẾP CẬN TỐI ƯU ĐỂ PHÂN TÍCH KINH TẾ PHÂN BỔ NƯỚC CHO TƯỚI VÀ PHÁT ĐIỆN Đào Văn Khiêm1 Tóm tắt: Ngày nay sử dụng tiếp cận tối ưu hóa (tĩnh và động) là một cách thức để mô phỏng vàphân tích các bài toán kinh tế của các hệ thống tài nguyên nước, đặc biệt là bài toán phân bổ tối ưutài nguyên nước. Bài viết đã trình bày một số kết quả nghiên cứu của tác giả trong việc mô hìnhhóa bài toán phân bổ tài nguyên nước cho các sử dụng nước khác nhau trong các tình huống khácnhau, cụ thể là phân bổ nước tối ưu cho tưới và phát điện với các tính toán minh họa cho Hệ thốngTài nguyên Nước Núi Cốc, tỉnh Thái Nguyên. Từ khóa: Phân bổ tối ưu tài nguyên nước, Mô hình hóa phân bổ nước Trong kinh tế học, tối ưu không phải đơn thống Núi Cốc (Thái Nguyên) và Hệ thống Lô-thuần chỉ là một kỹ thuật giải quyết vấn đề, mà Gâm (Tuyên Quang, Phú Thọ, …). Trong khuônở một mức độ nào đó, tối ưu là một chuẩn mực khổ bài viết này, các ví dụ số cho minh họa sẽ(standards) hành vi của từng thành viên kinh tế được lấy từ Hệ thống Núi Cốc (Thái Nguyên)cũng như của toàn bộ nền kinh tế. Nói như vậy cùng các thông số kỹ thuật của hồ chứa này.không có nghĩa là nhất thiết phải áp đặt một 1. MÔ HÌNH XẤP XỈ KHỞI ĐẦUcách máy móc các mô hình tối ưu cho các hoạt Chúng tôi cũng đã giới thiệu một số bài viết vềđộng kinh tế, tuy nhiên, đó là một chuẩn mực mô tả phân bổ nước tối ưu riêng cho tưới, do vậy,không thể thiếu khi bắt đầu các nghiên cứu kinh trong bài viết này, chúng ta giả thiết mô hình phântế ứng dụng. Trong nội dung bài viết này, tác bổ tối ưu cho tưới đã sẵn có. Giả sử quy tắc quảngiảm sẽ trình bày một số ví dụ sử dụng tiếp cận lý ví dụ tại hệ thống tài nguyên nước cụ thể nàotối ưu kinh tế để xây dựng cũng như giải quyết đó là cung cấp đầy đủ nước cho tưới, có kết hợpmột số vấn đề trong việc mô hình hóa và chạy phát điện kèm theo, và sau đó, nếu còn “thừa”chương trình mô tả hoạt động phân bổ hiệu quả nước sẽ cung cấp cho phát điện. Nói vắn tắt, mụctài nguyên nước cho các hoạt động kinh tế.1 tiêu tưới được quy định là có “thứ bậc ưu tiên” Xét một hệ thống thủy lợi bao gồm hồ chứa cao hơn so với phát điện. Tình huống này là tươngcung cấp nước cho tưới, phát điện, và một số đối phổ biến trong các hệ thống thủy lợi củamục đích khác như cung cấp nước sinh hoạt, chúng ta, trong đó có Hệ thống Núi Cốc.nước công nghiệp, cung cấp dịch vụ phòng lũ, Khi đó, mô hình có thể được xây dựng nhưvân vân. Để đơn giản trong phân tích, bài toán sau. Bước đầu, chúng ta chạy mô hình phân bổsẽ tập trung chủ yếu vào hai mục tiêu là tưới và tối ưu nước cho tưới (ví dụ theo thời gian biểuphát điện. Hơn nữa, khi cung cấp nước cho tưới, tưới cho các vụ lúa Đông Xuân, vụ lúa Hè Thu,nước sinh hoạt, nước công nghiệp, …, các dòng và vụ ngô Đông và theo các yêu cầu tưới củachảy cũng được sử dụng vào phát điện, mặc dù các khu tưới khác nhau trong hệ thống). Sau đó,lưu lượng sẽ thấp hơn (ví dụ 12 m3/s) so với lưu kết quả phân bổ tối ưu theo thời gian và khônglượng khi thuần túy phát điện (ví dụ 23 m3/s). gian thu được từ bài toán này sẽ được đưa vàoTrong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ mô tả từng các ràng buộc cho bài toán tối ưu hóa sử dụngbước để phát triển mô hình hóa bài toán từ nước cho phát điện, và chúng ta sẽ tiếp tục chạynhững mô hình đơn giản ban đầu tới các mô bài toán tối ưu cho phát điện để nhận được kếthình hoàn chỉnh hơn. Chúng tôi đã áp dụng tiếp quả phân bổ nước cho phát điện. Như vậy, bàicận này cho một số hệ thống thủy lợi như Hệ toán tối ưu sử dụng nước cho cả tưới lẫn phát điện sẽ được tách thành hai bài toán: tối ưu cung1 Bộ môn Kinh tế, Đại học Thủy lợi cấp nước tưới, và dựa trên kết quả của bài toánKHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 45 (6/2014) 123tối ưu thứ nhất để giải bài toán tối ưu thứ hai để Với các số liệu đầu vào đã cho (xem Bảng 1tối ưu hóa phát điện. dưới đây): Bảng 1. Số liệu mưa, bốc hơi, dòng chảy đến của Hồ chứa Núi Cốc T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12Dòng chảy đến (inflows) 10.34 14.22 19.34 22.78 28.87 103.2 76.71 60.02 54.87 33.35 16.04 12.29Lượng mưa 73.8 64 62.8 65.2 97.6 93.8 90.8 77.8 83.9 95.9 88.1 85.2Lượng bốc hơi 88.6 76.8 75.4 78.2 117.1 112.6 109 93.4 100.7 115.1 105.7 102.2 (Nguồn số liệu: Thống kê của Hệ thống Núi Cốc, tỉnh Thái nguyên) Cùng các số liệu về năng suất, lượng mưa hiệu quả, lượng bốc hơi mặt ruộng, và các tổn thấtchuyển tải nước tới các khu tưới, kết quả phân bổ tối ưu tưới được cho trong Bảng 2: Bảng 2. Kết quả phân bổ tưới tối ưu theo khu tưới và theo tháng T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12Tưới Kênh Chính 0.233 2.1 1 1.5 0.5 0.358 0 0.65 0.975 1.087 0.466 0.621Tưới Kênh Đông 0.484 4.365 2.079 3.118 0.704 0.696 0 1.35 2.026 2.257 0.967 1.29Tưới Kênh Giữa 0.51 4.595 2.188 3.282 1.094 0.734 0 1.423 2.134 2.378 1.019 ...