Giáo trình quy hoạch và phân tích hệ thống tài nguyên nước

I.GIỚI THIỆU

Giáo Trình Quy Hoạch Và Phân Tích Hệ Thống Tài Nguyên Nước (NXB Giáo Dục 2007) – Hà Văn Khối gồm có 434 Trang

Mục tiêu của Giáo trình Quy Hoạch Và Phân Tích Hệ Thống Tài Nguyên Nước là giới thiệu những khải niệm cơ bản về quy hoạch, quản lý và áp dụng các phương pháp phân tích kinh tế kỹ thuật, phương pháp phán tích hệ thống trong quy hoạch và quàn lý tài nguyên nước. Nội dung của Giáo trình được trình bày theo hướng tiếp cận những phương pháp nghiên cứu hiện đại trên thé giới về quy hoạch và quản lý tài nguyên nước. Ngoài những nguyên lý chung về phương pháp nghiên cứu lý thuvết, Giáo trình sẽ trình bày các bài toán về quy hoạch hệ thống hồ chứa lợi dụng tống hợp, quy hoạch phòng lũ, các bài toán về quán lý khai thác hệ thống tài nguyên nước, quản lý chất lượng nước. Giáo trình gồm 9 chương:

Cuốn sách này được biên soạn nhằm mục đích phục vụ cho công tác giảng dạy và học tập của cán bộ, sinh viên và các học viên sau đại học chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường.

Giáo Trình Quy Hoạch Và Phân Tích Hệ Thống Tài Nguyên Nước - Hà Văn Khối

Giáo Trình Quy Hoạch Và Phân Tích Hệ Thống Tài Nguyên Nước – Hà Văn Khối

II.MỤC LỤC

Hệ Thống Tài Nguyên Nước – Hệ Thống Tài Nguyên Nước

LỜI NỐI ĐẦU………………………………………………………………………………………………………………. 3

Chương I HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC

1.1 Nội dung và các nguyên íý về hệ thống……………………………………………………………………… 11

1.1.1.   Hệ thống và các đặc trưng của hệ thống ……………………………………………………… 11

1.1.2. Phân loại hệ thống……………………………………………………………………………………….. 14

1.1.3.   Các bài toán cơ bàn về hệ thống và hệ thống chỉ tiêu đánh giá……………………….. 17

1.1.4.   Phương pháp phân tích hệ thống…………………………………………………………………. 18

1.1.5.   Hệ thống phương pháp iưận trong phân tích hệ thống……………………………………. 25

1.2.   Hệ thống tài nguyên nước……………………………………………………………………………………… 28

1.2.1.   Tài nguyên nước………………………………………………………………………………………… 28

1.2.2.   Khải niệm về hệ thống tàí nguyên nước………………………………………………………… 33

1.2.3.   Các hệ thổng thành phần cùa hệ thống tài nguyên nước…………………………………. 34

1.3.   Sự tiếp cận hệ thống và các giai đoạn phân tích hệ thống…………………………………………. 38

1.3.1.   Hình thành bài toán quy hoach và xác định mục tiêu khai thác hệ thống…………… 38

1.3.2.   Thu thập tài liệu…………………………………………………………………………………………… 39

1.3.3.   Xây dựng hệ thống chỉ tiêu đánh giá quy hoạch……………………………………………… 41

1.3.4.   Thiết lập hệ thống phương án………………………………………………………………………. 41

1.3.5.   Đánh giá phương án……………………………………………………………………………………. 41

1.3.6.   Chọn phương án tốt nhất…………………………………………………………………………….. 42

1.3.7.   Thực hiện dự án quy hoạch…………………………………………………………………………. 42

1.4.   Thiết lập hàm mục tiêu…………………………………………………………………………………………… 42

1.4.1.   Tổng hợp các mục tiêu khai thảc hệ thống…………………………………………………….. 42

1.4.2.   Phân cấp trong phân tích hệ thống………………………………………………………………… 43

1.5.   Sự thuận lợi và những hạn chế về tiếp cận hệ thống…………………………………………………. 45

1.6.   Tổng quan về hệ thổng tài nguyên nước ở Việt Nam…………………………………………………. 46

1.6.1.   Đặc điểm chung về tài nguyên nước của Việt Nam……………………………………….. 46

1.6.2.   Những nét chính về phát triển tài nguyên nước trong tương lai………………………… 50

1.6.3.   Những thách thức trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nước……………………………… 52

Chương II QUY HOẠCH TÀI NGUYÊN NƯỚC

2.1.   Quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước…………………………………………………………………….. 54

2.1.1.    Nguyên lý chung……………………………………………………………………………………….. 54

2.1.2.    Các vấn đề đặt ra trong quy hoạch tổng hợp tài nguyên nước…………………………. 54

2.1.3.    Đặc điểm của hệ thống tài nguyên nước……………………………………………………….. 60

2.2.   Nguyên tắc và các thể thức…………………………………………………………………………………… 61

2.2.1.    Chương trình quốc gia về phát triển tài nguyên nước……………………………………… 61

2.2.2.    Quy hoạch lưu vực sông……………………………………………………………………………… 62

2.2.3.    Quy hoạch cấp địa phương………………………………………………………………………….. 63

2.2.4.    Quy hoạch vùng…………………………………………………………………………………………. 64

2.2.5.    Quy hoạch chuyên dùng……………………………………………………………………………… 64

2.2.6.    Quy hoạch cấp quốc tể……………………………………………………………………………….. 64

2.3.    Phân giai đoạn trong quy hoạch tài nguyên nước…………………………………………………….. 64

2.3.1.    Thu thập và xử lý dữ liệu……………………………………………………………………………… 69

2.3 2. Đảnh giá tài nguyên nước và các yêu cầu về nước………………………………………….. 69

2.3.3.    Thiét lập hàm mục tiêu và ràng buộc…………………………………………………………….. 71

2.3.4.    Dự thảo dự án và lập quy hoạch sơ bộ………………………………………………………….. 73

2.3.5.    Thiét lập và sàng lọc các phương án…………………………………………………………….. 73

2.3.6.    Bổ sung và nghiên cứu chi tiết các phương ản chọn………………………………………. 74

2.3.7.    Đánh giá và hoàn thiện phương án quỵ hoạch……………………………………………….. 74

2.3.8.    Lập kế hoạch hoạt động của dự án……………………………………………………………….. 74

2.3.9.    Liên kết thực hiện……………………………………………………………………………………….. 75

2.4.    Cơ cấu tồ chức……………………………………………………………………………………………………… 75

2.4.1.    Các chuyên gia…………………………………………………………………………………………… 76

2.4.2.    Các cấp ra quyết định………………………………………………………………………………….. 76

2.4.3.    Sự phối họp giữa các tổ chức…………………………………………………………………….. 77

2.4.4.    Nâng cao năng lực…………………………………………………………………………………….. 77

2.5.    Sự tham gia của cộng đồng trong quá trình quy hoạch……………………………………………… 78

2.5.1.    Sự cần thiết về sự tham gia của cộng đồng…………………………………………………… 78

2.5.2.    Những lợi ích do sự tham gia của cộng đồng mang lại……………………………………. 79

2.5.3.    Những yếu tố đống góp của các bên…………………………………………………………….. 80

2.5.4. Các hoạt động trong quá trình tham gia cùa cộng đồng……………………………………. 80

2.6. Các yếu tố bất định trong quy hoạch tài nguyên nước………………………………………………… 81

Chương III PHÂN TÍCH KINH TẾ VÀ TÀI CHÍNH

3.1.   Kinh tế kỹ thuật và phân tích kinh tế……………………………………………………………………….. 84

3.1.1.    Nguyên lý chung về kinh tế kỹ thuật…………………………………………………………….. 84

3.1.2.    Hệ số chiết khấu………………………………………………………………………………………… 87

3.1.3.    Phương pháp tính chiết khấu………………………………………………………………………. 89

3.1.4.    Phân tích   kinh tế  đa phương án………………………………………………………………….. 91

3.1.5.    Tinh hiệu   quả vả  hợp lý trong phân tích kinh tế…………………………………………….. 91

3.2.   Phân tích lợi ích – chi phi……………………………………………………………………………………….. 94

3.2.1.    Phân tích   chi phí  đối với các dự ản quy hoạch nguồn nước…………………………… 94

3.2.2.    Phân tích   lợi ích  đối với các dự án quy hoạch nguồn nước…………………………… 94

3.3.   Ví dụ điển hình…………………………………………………………………………………………………….. 95

3.3.1.    Giới thiệu dự án………………………………………… •…………………………………………… 95

3.3.2.    Đánh giá hiệu quả kinh tế………………………………………………………………………….. 97

3.4.   Định giá nước và chi phí nước và những khó khăn………………………………………………… 104

Chương IV SÓ LIỆU VÀ MỔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

4.1.    Số liệu và phân tích số liệu…………………………………………………………………………………… 105

4.1.1.    Số liệu tài nguyên nước……………………………………………………………………………. 105

4.1.2.    Phương pháp quan trắc số liệu………………………………………………………………….. 106

4.1.3.    Nguồn số liệu…………………………………………………………………………………………… 107

4.1.4.    Chỉnh lý số liệu (data validation)…………………………………………………………………. 107

4.1.5.    Thu thập và xử lý số liệu…………………………………………………………………………… 108

4.1.6.    Hệ thống thông tin tài nguyên nước……………………………………………………………. 127

4.1.7.    Các kỹ thuật mới trong việc thu thập vả mô hình hoá hệ thống……………………… 128

4.2.    Mô hình dòng chảy sông ngòi……………………………………………………………………………….. 134

4.2.1.    Các dạng mô hình dòng chảy sông ngòi………………………………………………………. 134

4.2.2.    Khái niệm về mỏ hình mô phỏng, sự lựa chọn và sử dụng mô hình…………………. 134

4.2.3.    Các mô hình hệ thống nước mặt…………………………………………………………………. 142

4.3.    Mô hình lưu vực sông (Mô hình hệ thống)……………………………………………………………… 173

4.3.1.    Khái niệm…………………………………………………………………………………………………. 173

4.3.2.    Mô hình MIKE BASIN………………………………………………………………………………… 175

4.3.3.    Mô hình HEC – HMS………………………………………………………………………………….. 178

4.3.4.    Mô hình HEC – ResSim……………………………………………………………………………… 179

4.3.5.    Mô hình MIKE 11………………………………………………………………………………………. 182

4.3.6.    Mô hình MIKE SHE……………………………………………………………………………………. 195

Chương V PHƯƠNG PHÁP TỐI ưu HÓA ỪNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC

5.1.    Phân loại tổng quát các mô hình tối ưu………………………………………………………………….. 197

5.2.    Quy hoạch tuyến tính (QHTT)………………………………………………………………………………. 199

5.2.1.    Khái niệm…………………………………………………………………………………………………. 199

5.2.2.    Hai dạng cơ bàn của quy hoạch tuyến tính…………………………………………………… 200

5.2.3.    Định !ý cơ bản và các định nghĩa về quy hoạch tuyến tính……………………………… 201

5.2.4.    Giải bài toán quy hoạch tuyến tính bằng phương pháp đồ thị………………………….. 204

5.2.5.    Phương pháp đơn hình………………………………………………………………………………. 207

5.3. Quy hoạch phi tuyến……………………………………………………………………………………………… 224

5.3.1. Nhân tử Lagrange………………………………………………………………………………………. 224

5.3.2.    Nguyên lý Kuhn – Tucke…………………………………………………………………………….. 226

5.3.3.    Phân loại bài toán quy hoạch phi tuyến………………………………………………………… 227

5.3.4.   Quy hoạch phi tuyển không ràng buộc………………………………………………………… 228

5.3.5.    Giải bài toán tối ưu phi tuyến không ràng buộc bằng phương pháp

sử dụng đạo hàm………………………………………………………………………………………… 230

5.3.6.    Giải bài toán tối ưu phi tuyến không ràng buộc bằng phương pháp

không dùng đạo hàm…………………………………………………………………………………… 235

5.3.7.    Bài toán tối ưu có ràng buộc………………………………………………………………………. 246

5.4.   Quy hoạch động………………………………………………………………………………………………….. 249

5.4.1.   Khái niệm và nguyên lý……………………………………………………………………………… 249

5.4.2.    Phương pháp quy hoạch động với bài toán       phân bố tài nguyên…………………. 250

5.4.3.    Phương pháp quy hoạch động tìm quỹ đạo       hoặc trạng thái  tối ưu……………… 259

5.5.   Tối ưu đa mục tiêu……………………………………………………………………………………………….. 265

5.5.1.    Khái niệm…………………………………………………………………………………………………. 265

5.5.2.    Phương pháp giải bài toán tối ưu đa mục tiêu……………………………………………… 266

Chương VI TỈNH TOÁN ĐIẾU TIẾT DÒNG CHẢY HỆ THÓNG HỒ CHỨA LỢI DỤNG TỔNG HỢP

6.1.    Vai trò cùa hệ thống hồ chứa trong cân bằng nước hệ thống và nhiệm vụ

tính toán điều tiết hồ chứa……………………………………………………………………………………… 275

6.2.    Hệ thống hồ   chứa và phân loại……………………………………………………………………………. 278

6.2.1.    Phân  loại theo cẩu trúc hệ thống………………………………………………………………… 278

6.2.2.    Phân  loại theo chức năng, nhiệm vụ thiết kế hồ chứa………………………………….. 280

6.2.3.    Phân  loại theo chu kỳ điều tiết……………………………………………………………………. 280

6.3.    Đặc điểm của bài toán điều tiết dòng chảy hệ thống hồ chứa…………………………………… 280

6.3.1.    Tòn tại mối quan hệ về mặt thủy văn, thuỷ lực và thuỳ lợi……………………………… 280

6.3.2.    Sự không đồng nhất về hình thức diều tiết…………………………………………………… 281

6.3.3.    Sự không đồng nhất về tần suất bảo đàm cấp nước và chống lũ…………………… 282

6.3.4.    Đa mục tiêu trong khai thác nguồn nước…………………………………………………….. 282

6.4.    Tần suất đàm bảo cấp nước…………………………………………………………………………………. 282

6.5.    Phương pháp tính toán dòng chây…………………………………………………………………………. 284

6.6.    Nguyên lý tính toán điều tiết dòng chảy………………………………………………………………….. 285

6.7.    Tính toán điều tiết dòng chảy cho hệ thống hồ chửa cấp nước…………………………………. 288

6.7.1.    Đặc điểm cùa hệ thống hồ chứa cẩp nước………………………………………………….. 288

6.7.2.    Tinh toán điều tiết cẩp nước đối với hồ chứa độc lập……………………………………. 288

6.7.3.    Tính toán điều tiết cấp nước cho hệ thống hồ không có         quan hệ thuỷ lợi…… 299

6.7.4.    Tính toán điều tiết cấp nước đối với hệ thống hồ chứa có quan hệ thuỳ    lợi.. 302

6.8.    Tinh toán điều tiết cho hệ thống hồ chứa bậc thang phát điện………………………………….. 310

6.8.1.    Tính chất và phạm vi cùa bài toán………………………………………………………………. 310

6.8.2.    Nguyên lý chung……………………………………………………………………………………….. 311

6.8.3.    Tính toán điều tiết cho hệ thống hồ chứa bậc thang phát điện

với công suất cố định cho trước…………………………………………………………………. 311

6.8.4.    Xác định công suất đảm bảo của hệ thống hồ chứa bậc thang

với mực nước dâng bình thường và độ sâu công tác cho trước……………………… 317

6.9.   Tính toán điều tiết lũ cho hệ thống hồ chứa…………………………………………………………….. 321

6.9.1.    Một số khái niệm cơ bản…………………………………………………………………………… 321

6.9.2.    Tính toán điều tiết lũ đối với hồ chửa không có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du… 322

6.9.3.    Tinh toán điều tiết lũ đối với hồ chứa có nhiệm vụ phòng lũ hạ du…………………. 326

Chương VII ÁP DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TRONG QUY HOẠCH VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TÀI NGUYÊN NƯỚC

7.1.   Phân tích mục tiêu………………………………………………………………………………………………… 328

7.2.   Quá trình phân tích hệ thống vả lựa chọn phương án quy hoạch……………………………….. 329

7.2.1.    Sử dụng mô hình mô phỏng xác lập mục tiêu, phương thức khai thác…………… 330

7.2.2.    Sử dụng mô hình mô hình mô phòng tìm lời giải hợp lý…………………………………. 332

7.3.   Tối ưu hóa hệ thống tài nguyên nước……………………………………………………………………. 338

7.3.1.    Bài toán quy hoạch tối ưu tổng quát…………………………………………………………….. 338

7.3.2.    Bài toán quy hoạch tối ưu…………………………………………………………………………… 339

7.3.3.    Bài toán phân phối nước tối ưu…………………………………………………………………… 340

7.3.4.    Tối ưu hoá trong quản lý vận hành hệ thống…………………………………………………. 341

7.3.5.    Tối ưu hoá đối với bài toán phát triển hệ thống……………………………………………… 344

7.3.6.    Xung đột về lợi ích trong hệ thống sông………………………………………………………. 352

7.3.7.    Mô hình tối ưu trong phân phối nước………………………………………………………….. 352

Chương VIII CÁC VẤN ĐẺ QUAN TÂM VÊ MÔI TRƯỜNG, TỐ CHỨC VÀ XÃ HỘI

8.1.   Môi trường và sự quan tâm của xã hội về môi trường…………………………………………….. 359

8.1.1.    Tổng quan về đánh giá môi trường…………………………………………………………….. 359

8.1.2. Các khó khăn thách thức trong đánh giá môi trường……………………………………… 366

8.1.3. Các phương pháp luận về đánh giá môi trường…………………………………………….. 367

8.1.4.    Đánh giá tác động xã hội……………………………………………………………………………. 378

8.1.5.    Đánh giá môi trường chiến lược…………………………………………………………………. 381

8.1.6 Tích hợp các vấn đề môi trường trong quy hoạch tài nguyên nước………………….. 389

8.1.7.    Luật mối trường và các quy định ở Việt   Nam……………………………………………… 391

8.1.8.    Giới thiệu tóm tắt RIAM – một công cụ đánh giá tác động môi trường…………….. 391

Chương IX LÝ THUYẾT QUYẾT ĐỊNH

9.1.   Khái niệm…………………………………………………………………………………………………………… 395

9.2.   Tối ưu đa mục tiêu………………………………………………………………………………………………. 395

9.2.1 Các giải pháp không ưu tiên hay Pareto………………………………………………………… 396

9.2.2.    Phân loại các phương phấp tối ưu đa mục tiêu……………………………………………. 393

9.2.3.    Phưong pháp ràng buộc……………………………………………………………………………. 399

9.2.4.    Phưong pháp trọng số………………………………………………………………… ,…………… 400

9.2.5.    Phương pháp quy hoạch mục tiêu (Goal programming)……………………………….. 401

9.2.6.    Phương pháp thỏa hiệp theo thứ tự ưu tiên (SWT)……………………………………….. 403

9.2.7.    Các thuật toán tiến hóa (heuristics): Thuật toán Gen…………………………………….. 404

9.3.   Ra quyét định theo phân tích độ tin cậy………………………………………………………………… 415

9.3.1.    Phương pháp mô phỏng ngẫu nhiên…………………………………………………………… 415

9.3.2.    Hệ chuyên gia…………………………………………………………………………………………. 421

9.4.   Hệ thống hỗ trợ ra quyết định………………………………………………………………………………. 423

9.4.1.    Khải niệm về hệ thống hỗ trợ ra quyết định (DSS)………………………………………… 423

9.4.2.    Các thành phần của hệ thống hỗ trợ ra quyết định……………………………………….. 425

9.4.3.    Hệ thống hỗ trợ ra quyết định trong quy hoạch và quản lý tài nguyên nước.426

TÀI LIỆU THAM KHÁO……………………………………………………………………………………………….. 429

Download

Giáo trình quy hoạch và phân tích hệ thống tài nguyên nước
5 (100%) 1 vote

Tags: ,

Tin tức khác