Nội dung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THÀNH TRUNG 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THÀNH TRUNG 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 Ngành: Cơ học kỹ thuật Chuyên ngành: Cơ học kỹ thuật Mã số: 60 52 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sỹ Đặng Thế Ba Hà Nội – 2011 3 MỤC LỤC BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... 6 DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................. 7 DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................. 9 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ............................................................................................... 10 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH TRONG QUẢN LÝ TỔNG HỢP TÀI NGUYÊN NƯỚC .............................................. 13 2.1. Một số khái niệm về hệ thống hỗ trợ ra quyết định quản lý tổng hợp tài nguyên nước .................................................................................................... 13 2.2. Một số hệ thống HTRQĐ QL TNN đã phát triển và sử dụng .......................... 15 2.2.1. Các hệ thống trợ giúp ra quyết định kiểm soát lũ lụt .............................. 15 2.2.2. Các hệ thống trợ giúp ra quyết định ứng phó sự cố tràn hóa chất .......... 16 2.2.3. Các hệ thống hỗ trợ ra quyết định phân phối nước ................................. 16 2.2.4. Các hệ thống trợ giúp ra quyết định quản lý chất lượng nước ............... 18 2.3. Hệ thống HTRQĐ quản lý tổng hợp tài nguyên nước – mDSS ....................... 18 2.4. Phát triển và sử dụng hệ thống HTRQĐ quản lý TNN ở Việt Nam ................. 20 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ PHÂN TÍCH VỀ THIẾT KẾ, XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN HTHTRQĐ QLTH TÀI NGUYÊN NƯỚC ........................................................ 22 3.1. Những vấn đề cần quan tâm trong QLTH tài nguyên nước ............................. 22 3.1.1. Quản lý các hiểm hoạ nguồn nước .......................................................... 22 3.1.2. Vấn đề điều tiết, cung cấp và chất lượng nước ....................................... 23 3.2. Những công nghệ hỗ trợ việc phân tích và tạo lập quyết định trong quản lý nước ................................................................................................................. 25 3.2.1. Các mô hình mô phỏng và tối ưu ............................................................ 25 3.2.2. Hệ thống thông tin địa lý ......................................................................... 25 3.2.3. Hệ thống chuyên gia ................................................................................ 25 3.2.4. Các công cụ phân tích đa tiêu chí ............................................................ 26 3.3. Thiết kế, xây dựng và phát triển HTHTRQĐ QLTH TNN .............................. 26 4 3.4. Xây dựng mô đun chương trình phân tích ĐTC hỗ trợ ra quyết định QLTH TNN ..................................................................................................... 28 3.4.1. Phân tích ĐTC hỗ trợ ra quyết định QLTH TNN .................................. 28 3.4.2. Cơ sở lý thuyết phân tích đa tiêu chí cho chương trình phân tích hỗ trợ ra quyết định QLTH TNN ........................................................................... 30 CHƯƠNG 4: PHÁT TRIỂN VÀ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ TOPSIS PHÂN TÍCH CHO HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH ........................... 36 4.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 36 4.2. Lý thuyết về phương pháp điểm lý tưởng TOPSIS .......................................... 37 4.3. Những điểm cần lưu ý khi sử dụng TOPSIS và áp dụng cho Phân tích quản lý tổng hợp tài nguyên nước ................................................................... 41 4.4. Xây dựng môđun chương trình và thử nghiệm với một số ví dụ cụ thể ........... 42 4.4.1. Xây dựng môđun chương trình ............................................................... 42 4.4.2. Áp dụng cho một số ví dụ ....................................................................... 43 CHƯƠNG 5: ÁP DỤNG CHO MỘT BÀI TOÁN CỤ THỂ Ở VIỆT NAM – PHÂN TÍCH QUẢN LÝ XÂY DỰNG ĐẬP THỦY ĐIỆN ĐAK MI-4 ..................................... 49 5.1. Giới thiệu về đập thủy điện Đak Mi-4 .............................................................. 49 5.1.1. Vị trí địa lý, thiết kế và mục tiêu phát triển ............................................ 49 5.1.2. Vấn đề trong việc quản lý đập thủy điện Đak Mi-4 ............................... 54 5.2. Xây dựng các phương án và tiêu chí đánh giá .................................................. 56 5.2.1. Xây dựng bài toán phân tích hỗ trợ ra quyết định ................................... 56 5.2.1.1. Xác định bài toán ......................................................................... 56 5.2.1.2. Xác định nhân tố tham gia quá trình hỗ trợ ra quyết định ........... 56 5.2.2. Xây dựng và phân tích kịch bản cùng các phương án tính toán ............. 56 5.2.3. Xác định các tiêu chí đánh giá hỗ trợ ra quyết định ................................ 57 5.3. Mô hình tính dòng chảy 1 chiều trên sông Vu Gia – Hàn theo các phương án bằng phần mềm thủy lực MIKE11 ............................................................. 58 5.4. Phân tích các phương án .................................................................................. 64 5.4.1. Ma trận phân tích .................................................................................... 64 5 5.4.2. Sử dụng các hàm chuyển đổi giá trị để đưa ma trận phân tích về ma trận đánh giá ...................................................................................................... 64 5.4.3. Kết hợp với trọng số để tạo ma trận tổng hợp ........................................ 65 5.4.4. Sử dụng phương pháp TOPSIS tính Điểm đánh giá ............................... 66 5.4.5. So sánh kết quả với chương trình tính toán sử dụng phương pháp SAW ................................................................................................................. 68 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN .................. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 71 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 73 6 BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT BASINS: CALSIM : CWMS : DBAM : ĐTC: EPIC: GIS: HHTRQĐ: HTRQĐ: OASIS : QLTH: QLTNN : SMS : Khoa học đánh giá tốt hơn có sự tích hợp các nguồn điểm và nguồn phân tán (Better Assessment Science Integrating Point and Nonpoint Sources) Mô hình mô phỏng tài nguyên nước Caliphornia Hệ thống quản lý nước các tập đoàn doanh nghiệp (Corps Water Management System) Mô hình cảnh báo lưu vực sông Danube Đa tiêu chí Các chính sách và tổ chức môi trường cho khu vực Trung Á (Environmental Policies and Institutions for Central Asia) Hệ thống thông tin địa lý Hệ thống hỗ trợ ra quyết định Hỗ trợ ra quyết định Phân tích và mô phỏng hoạt động của các hệ thống tích hợp Quản lý tổng hợp Quản lý tài nguyên nước Hệ thống mô hình nước mặt 7 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Sơ đồ tổng quát của HTHTRQĐ quản lý tài nguyên nước Hình 2. Sơ đồ các bước phân tích đa tiêu chí hỗ trợ ra quyết định quản lý tài nguyên nước Hình 3: Sơ đồ mô hình phân tích nhận thức DPSIR Hình 4: Các bước đầy đủ trong phân tích đa tiêu chí hỗ trợ ra quyết định Hình5. Một số dạng hàm giá trị Hình 6: Sơ đồ khối mô tả quá trình ra quyết định trong QLTH TNN sử dụng phương pháp TOPSIS Hình 7: Ví dụ tính toán sử dụng phương pháp SAW trong mDSS Hình 8: Biểu đồ so sánh tỉ lệ phần trăm giữa các lựa chọn theo Điểm đánh giá của phương pháp TOPSIS Hình 9: Quy hoạch hệ thống thủy điện trên Vu Gia – Thu Bồn Hình 10: Đập thủy điện Đak Mi-4 Hình 11: Sơ đồ phân tích giải pháp đáp ứng XDQL hệ thống đập thủy điện Hình 12: Thiết lập mô hình MIKE11 Hình 13: Thiết lập các thông số đầu vào cho mô hình MIKE11 Hình 14: Thiết lập mạng sông trong mô hình MIKE11 Hình 15: Thiết lập sơ đồ các mặt cắt sông trong mô hình MIKE11 Hình 16: Thiết lập các điều kiện biên trong mô hình MIKE11 Hình 17: Thiết lập dữ liệu triều trong mô hình MIKE11 Hình 18: Thiết lập lưu lượng thực đo trạm Thành Mỹ trong MIKE11 Hình 19: Thiết lập lưu lượng thực đo trạm Sông Bung trong MIKE11 Hình 20: Thiết lập lưu lượng thực đo trạm Sông Kôn trong MIKE11 Hình 21: Biểu đồ độ mặn tại Vu Gia 1 theo 4 lựa chọn biểu diễn theo thời gian Hình 22: Biểu đồ lưu lượng dòng chảy tại VG1 theo 4 lựa chọn biểu diễn theo thời gian Hình 23: Biểu đồ so sánh tỉ lệ phần trăm giữa các lựa chọn theo Điểm đánh giá của phương pháp TOPSIS áp dụng cho bài toán thực tế 8 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 24: Sử dụng phương pháp SAW trong mDSS tính cho bài toán thực tế Hình 25: Biểu đồ bền vững phân tích các phương án của bài toán thực tế 9 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Ví dụ so sánh từng cặp: (I) tỷ lệ so sánh từng cặp; (II) ma trận so sánh từng cặp giữa 4 tiêu chí (C1 – C4) Bảng 2: Sự quy tập sử dụng phương pháp quyết định TOPSIS Bảng 3: Ví dụ minh họa giải quyết tính toán phức tạp sử dụng TOPSIS Bảng 4: Ví dụ tính toán sử dụng phương pháp TOPSIS tự xây dựng Bảng 5: Các dự án thủy điện lớn đề xuất trên lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn [42] Bảng 6: Ma trận phân tích cho bài toàn thực tế Bảng 7: Ma trận giá trị cho bài toàn thực tế Bảng 8: Ma trận tổng hợp cho bài toán thực tế Bảng 9: Kết quả tính Điểm đánh giá theo phương pháp TOPSIS cho bài toàn thực tế 10 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU Phát triển bền vững là một khái niệm mới nhằm định nghĩa một sự phát triển về mọi mặt trong hiện tại mà vẫn phải bảo đảm sự tiếp tục phát triển trong tương lai xa. Khái niệm này hiện đang là mục tiêu hướng tới của nhiều quốc gia trên thế giới, mỗi quốc gia sẽ dựa theo đặc thù kinh tế, xã hội, chính trị, địa lý, văn hóa... riêng để hoạch định chiến lược phù hợp nhất với quốc gia đó. Thuật ngữ "phát triển bền vững" xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1980 trong ấn phẩm Chiến lược bảo tồn Thế giới (công bố bởi Hiệp hội Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên Quốc tế - IUCN) với nội dung rất đơn giản: "Sự phát triển của nhân loại không thể chỉ chú trọng tới phát triển kinh tế mà còn phải tôn trọng những nhu cầu tất yếu của xã hội và sự tác động đến môi trường sinh thái học". Khái niệm này được phổ biến rộng rãi vào năm 1987 nhờ Báo cáo Brundtland (còn gọi là Báo cáo Our Common Future) của Ủy ban Môi trường và Phát triển Thế giới WCED (nay là Ủy ban Brundtland). Báo cáo này ghi rõ: Phát triển bền vững là "sự phát triển có thể đáp ứng được những nhu cầu hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến những khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai...". Nói cách khác, phát triển bền vững phải bảo đảm có sự phát triển kinh tế hiệu quả, xã hội công bằng và môi trường được bảo vệ, gìn giữ. Để đạt được điều này, tất cả các thành phần kinh tế - xã hội, nhà cầm quyền, các tổ chức xã hội... phải bắt tay nhau thực hiện nhằm mục đích dung hòa 3 lĩnh vực chính: kinh tế - xã hội - môi trường. Hai khái niệm gắn liền với quan điểm trên: • Khái niệm "nhu cầu"... • Khái niệm của sự giới hạn mà tình trạng hiện tại của khoa học kỹ thuật và sự tổ chức xã hội áp đặt lên khả năng đáp ứng của môi trường nhằm thỏa mãn nhu cầu hiện tại và tương lai. Sau đó, năm 1992, tại Rio de Janeiro, các đại biểu tham gia Hội nghị về Môi trường và Phát triển của Liên hiệp quốc đã xác nhận lại khái niệm này, và đã gửi đi một thông điệp rõ ràng tới tất cả các cấp của các chính phủ về sự cấp bách trong việc đẩy mạnh sự hòa hợp kinh tế, phát triển xã hội cùng với bảo vệ môi trường. Năm 2002, Hội nghị thượng đỉnh Thế giới về Phát triển bền vững (còn gọi là Hội nghị Rio +10 hay Hội nghị thượng đỉnh Johannesburg) nhóm họp tại Johannesburg, Cộng hòa Nam Phi với sự tham gia của các nhà lãnh đạo cũng như các chuyên gia về kinh tế, xã hội và môi trường của gần 200 quốc gia đã tổng kết lại kế hoạch hành động về phát triển bền vững 10 năm qua và đưa ra các quyết sách liên quan tới các vấn đề về nước, năng