Luận án Nghiên cứu đề xuất phương pháp vận hành tối ưu hệ thống hồ chứa thượng lưu lưu vực sông Hồng trong mùa cạn

 theo các tháng trong năm 
Điển hỉnh của sự mâu thuẫn này là khi hạn hán lớn xảy vào năm 2010, sau 
khi xả Đông Xuân 2 đợt các hồ đã phải ngắt toàn bộ dòng chảy, gây ra mực nước 
Hà Nội xuống thấp đến mức kỷ lục trong vòng 100 năm (Hình 2-21). 
61 
Hình 2-21. Quá trình lưu lượng xả từ các hồ và mực nước tại Sơn Tây và Hà Nội từ 
tháng 1 đến tháng 3 năm 2010 
2.1.3.6 Tác động của BĐKH 
Theo kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam do Bộ Tài 
Nguyên và Môi trường giới thiệu năm 2012 đối với khu vực đồng bằng Bắc Bộ. 
Vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm có thể tăng lên 2,40C (kịch bản B2). 
Lượng mưa năm có thể tăng khoảng 7-8%, tuy nhiên, lượng mưa thời kỳ từ tháng 3 
đến tháng 5 sẽ giảm khoảng 4-7% so với thời kỳ 1980-1999. Lượng mưa các tháng 
cao điểm mùa mưa sẽ tăng từ 10-15%. Trong khi đó, cũng theo kịch bản B2 mực 
nước biển dâng cũng có khả năng tăng đến 75 cm. 
BĐKH hiển nhiên sẽ làm cho mực nước biển dâng kéo theo hệ quả có lợi là 
làm đẩy cao mực nước sông thượng du nhưng bất lợi rõ ràng là sẽ làm cho xâm 
nhập mặn gia tăng. Một số tính toán đã chỉ ra với mức gia tăng lớn như vậy nhiều 
khả năng xâm nhập mặn 4%o sẽ xâm nhập sâu từ 25-40 km, bao vây hoàn toàn các 
hệ thống lấy nước vùng ven biển như Hải Phòng, Nam Định, Thái Bình và Ninh 
Bình [100, 101]. Ngoài ra, một yếu tố rất quan trọng là biểu hiện về thời tiết cực 
đoan như hạn hán, lũ lụt đang có xu thể gia tăng khi nhiệt độ trung bình tăng lên, 
tuy nhiên, các nghiên cứu đến nay là rất hạn chế về vấn đề này. 
62 
2.1.3.7 Quy trình vận hành liên hồ chứa 
Tháng 9 năm 2015, Chính phủ đã ban hành quy trình vận hành liên hồ chứa 
sông Hồng theo Quyết định 1622/QĐ-Ttg ngày 17 tháng 9 năm 2015, quy định vận 
hành cho 7 hồ là Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang, Bản Chát, Lai Châu và 
Huội Quảng. Đây có thể coi là một dấu mốc quan trọng khi lần đầu tiên đã có một 
quy trình cho cả mùa lũ và mùa cạn vào bao gồm tất cả các hồ chứa lớn tính cho 
đến thời điểm hiện tại. 
Quy trình vận hành liên hồ chứa lưu vực sông Hồng ban hành kèm theo quyết 
định 1622/QĐ-Ttg ngày 17 tháng 9 năm 2015 ban hành những quy định vận hành 
cho mùa cạn với những quy định như sau: 
- Từ ngày 16 tháng 9 đến ngày 14 tháng 6 năm sau, các hồ Sơn La, Hòa Bình, 
Thác Bà, Tuyên Quang, Bản Chát, Lai Châu và Huội Quảng trên lưu vực sông 
Hồng phải vận hành theo nguyên tắc thứ tự ưu tiên như sau: 
1. Đảm bảo an toàn công trình; 
2. Đảm bảo nhu cầu sử dụng nước tối thiểu ở hạ du; 
3. Đảm bảo tối ưu hiệu quả phát điện. 
- Việc vận hành các công trình xả của các hồ chứa phải thực hiện theo đúng 
quy trình vận hành công trình xả đã được ban hành, nhằm đảm bảo ổn định cho hệ 
thống công trình đầu mối. 
- Nguyên tắc vận hành trong mùa cạn 
1. Các hồ Hòa Bình, Thác Bà, Tuyên Quang phối hợp vận hành nhằm đảm bảo 
duy trì mực nước tại trạm thủy văn Hà Nội trên sông Hồng không thấp hơn 2,2 m 
trong các đợt xả nước gia tăng. 
2. Các hồ Sơn La, Lai Châu, Bản Chát và Huội Quảng phối hợp vận hành xả 
nước bổ sung cho hồ hồ Hòa Bình. 
3. Trong thời gian vận hành các hồ chứa, căn cứ vào mực nước hồ hiện tại và 
dự báo dòng chảy đến hồ trung bình 10 ngày tới để điều chỉnh vận hành sao cho 
mực nước hồ không nhỏ hơn giá trị tại các thời điểm quy định trong Phụ lục IV của 
Quy trình này. 
63 
Các thời kỳ vận hành hồ chứa trong mùa cạn được quy định khá cụ thể cho 
từng thời kỳ và từng hồ chứa như tổng hợp trong Bảng 2-7. 
Bảng 2-7. Tổng hợp các điều khoản quy định vận hành theo quy trình vận hành 
1622/QĐ-Ttg ngày 17 tháng 9 năm 2015 
Mùa 
cạn 
Thời kỳ Hồ Hòa Bình Hồ Thác Bà 
Hồ Tuyên 
Quang 
Hồ Sơn La 
3 hồ Bản 
Chắt, Lai 
Châu 
và Huội 
Quảng 
1
6
/0
9
 1
4
/0
6
Thời gian xả nước gia tăng 
Tối đa 3 đợt, 
tổng số ngày 
xả không 
quá 21 ngày. 
Kế hoạch cụ 
thể Bộ NN 
quyết định 
Vận hành đảm bảo 
mực nước Hà Nội ≥ 
2,2 m trong ngày lấy 
nước 
Q xả trung bình 
ngày ≥ 280 
m3/s 
Q xả trung 
bình ngày ≥ 
500 m3/s 
Vận hành 
bổ sung 
nước cho 
Hòa Bình 
trường hợp 
MN Hòa 
Bình nhỏ 
hơn Phụ lục 
III. Còn lại 
chủ động 
vận hành 
Phối hợp 
vận hành bổ 
sung nước 
cho Sơn la; 
Huội Quảng 
xả liên tục 
Q≥ 5 m3/s 
Vận hành đảm bảo MN hồ không nhỏ hơn Phụ lục III. 
Trường hợp không thể đảm bảo, 3 bộ Tài nguyên, Công 
thương và Nông nghiệp họp để quyết định giảm 
Thời kỳ sử dụng nước bình thường 
16/09- 30/9 Xả liên tục ≥ 214 m3/s 
Chủ động vận 
hành 
Chủ động 
vận hành 
Vận hành 
bổ sung 
nước cho 
Hòa Bình 
trường hợp 
MN Hòa 
Bình nhỏ 
hơn Phụ lục 
III. Còn lại 
chủ động 
vận hành 
Phối hợp 
vận hành bổ 
sung nước 
cho Sơn la; 
Huội Quảng 
xả liên tục 
Q≥ 5 m3/s 
01/06 – 
14/06 
Xả liên tục ≥ 214 m3/s 
Chủ động vận 
hành 
Chủ động 
vận hành 
01/10 – 31/5 
trừ xả gia 
tăng 
- Xả liên tục ≥ 214 
m3/s 
- Nếu HHà Nội tb ngày trước 
<=1,2 m, thì vận hành 
tb ngày tối thiểu: 
+ 300 m3/s cho tháng 
10 
+ 300 m3/s cho tháng 
11 
+ 700 m3/s cho tháng 
12 và 01 
+ 800 m3/s cho tháng 
02 và 04 
+ 600 m3/s cho tháng 
3 và 5. 
- Nếu HHà Nội tb ngày trước 
> 1,4 m, thì chủ động 
vận hành giảm lưu 
lượng xả. 
Vận hành từ 7 
giờ sáng, ≥ 61 
m3/s; thời gian 
trong ngày ≥ 12 
giờ 
Trường hợp 
MN tại thủy 
văn Tuyên 
Quang ≤ 
15,85 m ngày 
hôm trước, 
vận hành từ 7 
giờ sáng, ≥ 
94 m3/s; thời 
gian trong 
ngày ≥ 12 giờ 
Vận hành đảm bảo MN hồ không nhỏ hơn Phụ lục III. 
Trường hợp không thể đảm bảo, 3 bộ Tài nguyên, Công 
thương và Nông nghiệp họp để quyết định giảm 
64 
2.1.4. Những định hướng để thiết lập bài toán tối ưu vận hành hệ thống hồ 
chứa lưu vực sông Hồng 
Với những phân tích ở các nội dung trên, có thể tóm lại các đặc điểm cơ bản 
của vận hành hệ thống hồ chứa lưu vực sông Hồng trong mùa cạn để làm định 
hướng cho thiết lập bài toán tối ưu như sau: 
i. Quy trình vận hành với bản chất là các ràng buộc tĩnh sẽ là không đủ để tối 
đa hóa hiệu quả vận hành. Các hồ chứa thượng lưu Trung Quốc hoạt động 
rất mạnh theo cả chế độ ngày và yêu cầu cấp nước Đông Xuân đang là rất 
lớn cho từng ngày. Như vậy, các giải pháp vận hành thời gian thực với 
bước hỗ trợ vận hành tối thiểu ở bước ngày trong mùa cạn là cần thiết và 
quá trình nghiên cứu cần được thực hiện trên một chuỗi số liệu mô phỏng 
đủ dài (50 năm). 
ii. Trong hệ thống sông Hồng, đang tồn tại mâu thuẫn lớn giữa phát điện, nông 
nghiệp, giao thông thủy và môi trường, tuy nhiên, không dễ dàng để quy 
đổi giá trị của điện lượng với an ninh lương thực, bảo vệ môi trường và nhu 
cầu giao thông thủy. Như vậy, cách tiếp cận giải bài toán tối ưu đa mục 
tiêu trong đó cùng lúc tối đa hóa tất cả các mục tiêu mà không quy về đơn 
mục tiêu là phù hợp cho LVSH. Như vậy, giải pháp vận hành của hệ thống 
không phải là một mà là nhiều giải pháp Pareto và dành quyền quyết định 
cho các cấp thẩm quyền/hội đồng hệ thống lựa chọn. Ví dụ khi hạn hán lớn 
xảy ra thì ưu tiên an ninh năng lượng toàn quốc có thể đặt lên trên toàn bộ 
các ưu tiên cấp nước khác của riêng lưu vực sông Hồng. 
iii. Với các diễn biến bất lợi vể địa hình gần đây thì rõ ràng bài toán cấp nước 
trên sông Hồng là bài toán về mực nước. Các yêu cầu cho nông nghiệp, 
sinh hoạt, giao thông thủy, môi trường, đẩy mặn, du lịch trên dòng chính có 
thể quy chung về mực nước nhưng theo mức độ và thời gian khác nhau. 
Cấp nước Đông Xuân để đảm bảo an ninh lương thực vẫn là ưu tiên số một, 
65 
vấn đề còn lại sẽ là sự trao đổi giữa nhóm năng lượng và mực nước cho các 
nghành. 
iv. Quy trình vận hành 1622/QĐ-Ttg đã đưa ra các cơ sở quan trọng về dòng 
chảy tối thiểu và các quy định vận hành cho mùa lũ, nhưng không hoàn 
toàn bắt buộc đi theo các điều khoản về diễn biến dung tích các hồ trong 
mùa cạn, vì sẽ làm giảm cơ hội tối ưu hiệu quả vận hành. Tuy nhiên, các 
điều khoản cho vận hành mùa lũ sẽ cần thiết để xây dựng hàm vận hành 
trong mùa lũ và tạo điều kiện ban đầu cho mùa cạn tiếp theo trong mô 
phỏng. 
v. Về điểm kiểm soát: Qua thực tế nhiều năm vận hành cấp nước mùa cạn, 
điểm kiểm soát bảo đảm cấp nước trong mùa cạn của trên hệ thống sông 
Hồng được các cơ quan như Bộ Nông nghiệp, EVN, Bộ Giao thông vận 
tải thống nhất căn cứ vào mực nước trạm Hà Nội. Ngoài ra, quan hệ mực 
nước giữa trạm Hà Nội với mực nước thượng lưu cống lớn lấy nước tự chảy 
như Phù Sa, Liên Mạc, Xuân Quan, Long Tửu khá chặt chẽ (Hình 2-22) 
cho nên chỉ cần kiểm soát mực nước tại trạm Hà Nội là có thể bảo đảm mực 
nước yêu cầu của các hệ thống thủy lợi lớn. 
vi. Với một hệ thống hồ chứa thủy điện lớn và một hạ du phức tạp chịu nhiều 
tác động và ràng buộc, sẽ là một thách thức không nhỏ trong mô phỏng và 
tối ưu hóa vận hành. Như đã phân tích ở trên, để làm đơn giản hóa bài toán, 
chọn 6 hồ chứa lớn đưa vào nghiên cứu là Bản Chát, Lai Châu, Sơn La, 
Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang. Ngoài ra, thuật toán BORG-MOEA 
thuộc lớp GA sẽ được sử dụng để tách rời mô phỏng và tối ưu nhằm tạo 
điều kiện cho mô phỏng hệ thống gần với thực tiễn nhất. 
Như vậy, ta có thể sơ đồ hóa hệ thống từ thượng lưu ra đến biển như Hình 2-23. Từ 
sơ đồ này có thể chia hệ thống mô hình ra làm 2 phần: (i) Mô hình hệ thống hồ chứa 
sẽ giải quyết phần mô phỏng phạm vi từ thượng lưu đến hạ lưu hồ; (ii) Mô hình hạ 
lưu sẽ giải quyết từ sau hồ và các biên tự nhiên ra đến biển. Ngoài ra, do hạn chế về 
66 
số liệu và thời gian cũng như trong khuôn khổ một đề tài luận án, để đơn giản hóa 
bài toán, một số giả thiết nghiên cứu ở mức độ “vừa phải” sẽ được sử dụng là: 
i. Bỏ qua vấn đề chảy trễ trong mô hình mô phỏng phần thượng du và hệ 
thống hồ chứa. Khu vực miền múi phía Bắc có địa hình khá dốc nên tốc 
độ dòng chảy lớn, ảnh hưởng của chảy trễ dự kiến sẽ là nhỏ. 
ii. Bỏ qua ảnh hưởng của mực nước Hòa Bình đến nước chân sau hồ Sơn 
La. Khi mực nước Hòa Bình vượt MNDBT (117 m) sẽ dự kiến ảnh 
hưởng đến mực nước hạ du Sơn La, qua đó, ảnh hưởng đến cột nước 
phát điện. Tuy nhiên, trong giai đoạn vận hành mùa cạn thì hiếm khi 
mực nước Hòa Bình vượt MNDBT, vì vậy, ảnh hưởng này là nhỏ. Mặc 
dù vậy trong trường hợp có đầy đủ số liệu địa hình từ Sơn La về Hòa 
Bình thì ảnh hưởng này hoàn toàn có thể đưa được vào trong mô hình. 
iii. Ngoài ra, một số giả thiết khác như các biên tự nhiên gia nhập sẽ được 
gom lại (Hình 2-23), hiệu suất phát điện tổng hợp được coi như là hằng 
số (Mục 2.2.1.1) để làm cho tính toán được giản đơn hơn. Tuy nhiên, 
nếu có đầy đủ số liệu thì cũng sẽ dễ dàng được cập nhật vào mô hình. 
Chú thích: Xem vị trí các cống lấy nước ở Hình 2-23 
Hình 2-22. Quan hệ mực nước trạm Hà Nội với mực nước tại một số cống lấy nước, 
mùa cạn năm 2011 
67 
Hình 2-23. Sơ đồ thủy điện và các trạm thủy văn trên lưu vực sông Hồng 
 Phương pháp xây dựng giải pháp tối ưu vận hành hệ thống hồ chứa 
lưu vực sông Hồng 
2.2.1. Thiết lập bài toán tối ưu 
Với những định hướng như ở trên, hàm mục tiêu, ràng buộc và những điều 
kiện cơ bản cho bài toán có thể được thiết lập như sau: 
2.2.1.1 Hàm mục tiêu 
a. Tối đa hóa lợi ích phát điện tương đối của hệ thống hồ chứa trong mùa 
cạn. 
Cần phải thừa nhận rằng lợi ích phát điện mới là yếu tố tạo ra sự mâu thuẫn 
chính trong vận hành trên hệ thống chứ không phải là điện lượng. Giai đoạn hệ 
thống cần huy động nhiều là các tháng cuối mùa cạn đầu mùa lũ V, VI, VII trong 
khi giai đoạn nhu cầu điện ít sẽ là các tháng XII, I, II và III (Hình 2-20). Như vậy, 
phải phát điện ở các tháng có nhu cầu điện ít do còn phải đảm bảo nhu cầu nước 
68 
nông nghiệp (toàn bộ nước được qua turbin để tận dụng cho điện) sẽ đem đến lợi 
ích điện nhỏ, trong khi dành nước để phát cho các giai đoạn nắng nóng sẽ mang lại 
giá trị lớn (cả hiệu suất phát và giá thành). Hàm lợi ích phát điện tương đối của hệ 
thống hồ chứa trong mùa cạn có thể thiết lập như sau: 
FBđiện ⁡= ⁡max⁡ ∑ 𝛼𝑡
𝑇
𝑡=1 . ∑ [K. e𝑡
𝑖 . ρ. rt𝑡
𝑖 . gni=1 . (�̅�𝑡
𝑖 − ℎ𝑡
𝑖)] (kWh) (2-1) 
Trong đó: 
- n: là số lượng hồ chứa, và n = 6 hồ như đã chỉ ra trong Mục 2.1.4. 
- T là trục thời gian tính toán 50 năm, với bước thời gian là ngày. Hàm mục 
tiêu này sẽ được tính cho mùa cạn, ở đây chọn thời gian mùa cạn là 16/9 ÷ 14/6 năm 
sau là 272 ngày (để cho đơn giản không tính ngày 29/2 của các năm nhuận). Mặc dù 
mô hình chỉ tính hàm mục tiêu trong mùa cạn, nhưng do điều kiện ban đầu cần có, 
mô hình được tính qua mùa lũ theo quy trình 1622/QĐ-Ttg. Như vậy, tổng số bước 
tính cho toàn trục mô phỏng sẽ là 365 x 50 là 18250 bước. 
- αt: là hệ số lợi ích phát điện tại bước thời gian t. Nó là tỷ số mức độ tiêu thụ 
điện so với giai đoạn tiêu thụ thấp nhất trong mùa cạn, điều này nghĩa là αt ≥ 1 
(Hình 2-24). Ở đây, do không có điều kiện thu thập về số liệu giá bán điện của các 
nhà máy lên hệ thống, để có được giá điện ở các thời kỳ khác nhau, thì tạm lấy giá 
bán điện bằng hệ số này nhân với giá bán trên một KWh vào thời kỳ thấp điểm nhất 
là 1000 đồng/KWh. 
- ei: là hiệu suất tổng hợp của cả turbine và máy phát tại hồ chứa thứ i và hệ số 
này thực tế là một hàm của mực nước và lưu lượng. Có thể tính toán hệ số này về 
mặt lý thuyết bằng biểu đồ quan hệ đặc định của turbin và máy phát hay có thể tính 
toán chính xác hơn dựa trên số liệu vận hành thực tế của nhà máy. Tuy nhiên, do 
không có điều kiện thu thập số liệu và cũng sẽ không làm ảnh hưởng nhiều đến kết 
quả tính toán, để cho đơn giản ta lấy các hệ số này là hằng số 0,87 (turbine) và 0,93 
(máy phát) phổ thông như trong giai đoạn nghiên cứu khả thi. 
- ρ: là khối lượng riêng của nước, 1000 kg/m3; 
- rt𝑡
𝑖 : là lượng xả ngày qua turbine của hồ chứa thứ i trong bước thời gian t; 
- g: là gia tốc trọng trường, 9,81 m/s2; 
69 
- 𝐻𝑡
𝑖: là mực nước bình quân thượng lưu trong bước tính toán, là hàm của mức 
dung tích đầu và cuối; 
- ℎ𝑡
𝑖 : là mực nước bình quân hạ lưu trong bước tính toán, là hàm của lưu lượng 
xả qua đập dung tích đầu và cuối; 
- K: hệ số quy đổi đơn vị, ở đây chuyển đổi ra đơn vị là Kwh cho bước tính 
toán ngày là 24 giờ, như vậy K = 0.024. 
(Chú thích: trục hoành là thứ tự ngày trong mùa cạn; trục tung là tỷ lệ tiêu thụ điện so với thời kỳ thấp nhất là 
1, đã tính đến cả chênh lệch trong ngày) 
Hình 2-24. Hệ số lợi ích phát điện trong mùa cạn tính từ 16-9 đến 14-6 hàng năm. 
b. Tối đa hóa trung bình các mực nước nhỏ hơn 1,2 m tại Hà Nội trong thời 
kỳ thông thường của mùa cạn 
Với định hướng ở trên, đảm bảo an ninh lương thực vẫn sẽ là ưu tiên hàng đầu 
của hệ thống. Duy trì mực nước vụ Đông Xuân 2,2 m cho các ngày cấp nước gia 
tăng đã được kiểm tra trên toàn bộ chuỗi số liệu 50 năm và kết quả là hệ thống có 
thể đảm bảo mục tiêu này, như vậy có thể chuyển mục tiêu này thành ràng buộc và 
chỉ giữ yêu cầu mực nước ở các thời kỳ cấp nước thông thường là hàm mục tiêu. 
Với lựa chọn như vậy, nếu phải đảm bảo lưu lượng hạ du không được nhỏ hơn 
lưu lượng tự nhiên ứng với tần suất 90% là Q nền của nước ngầm, thì mực nước Hà 
Nội hiện nay chỉ là 0,6 ÷ 0,7 m. Tuy nhiên, để đảm bảo các yêu cầu khác là giao 
thông thủy và tưới dưỡng trong nông nghiệp, và do đáy địa hình ngày càng bị hạ 
thấp thì mực nước đã được nâng lên là 1,2 m (Quy trình 1622/QĐ-Ttg). Tuy nhiên, 
70 
thực tế là việc duy trì liên tục mực nước này là rất khó khăn (thông thường các nhà 
máy này huy động tốt với Hà Nội ở mức dòng chảy nền là 0,6 ÷ 0,7m) [99]. Kiểm 
tra tối ưu vận hành với mô hình cho toàn chuỗi số liệu 50 năm cũng cho thấy, với 
ràng buộc mực nước trên 1,2 m là bài toán không có nghiệm. Điều này có nghĩa là 
sẽ vẫn có những ngày trong 50 năm tồn tại mực nước Hà Nội dưới 1,2 m, vì vậy, 
không thể đặt điều kiện này thành ràng buộc mà có thể chuyển nó thành hàm mục 
tiêu. Và để toàn diện hơn, chuyển yêu cầu này thành tối đa hóa trung bình các mực 
nước Hà Nội nhỏ hơn 1,2 m, sẽ đảm bảo được cả số lần vi phạm và mức độ vi 
phạm, công thức cho hàm này đề xuất như dưới đây: 
Ftb(hHN<1,2m) = max(
1
𝑇
∑ (ℎ𝐻𝑁𝑡 ∗ 100))⁡𝑖𝑓⁡ℎ𝐻𝑁𝑡 < 120⁡(𝑐𝑚)⁡
𝑇
𝑖=1 
(2-2) 
Trong đó: 
- ℎ𝑡
𝐻𝑁: Là mực nước tại Hà Nội cuối bước t, với ℎ𝑡
𝐻𝑁= f (𝑟𝑡
𝑖 , 𝑞𝑡
𝑘, τ𝑡 , ℎ𝑡−1
𝐻𝑁 ,  ) và 
đơn vị là (m). 
+ 𝑟𝑡
𝑖 : Là lượng xả từ 3 hồ chứa Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang tại bước 
thời gian t. 
+ 𝑞𝑡
𝑘: là lưu lượng tự nhiên, khu giữa gia nhập đoạn sau hồ đến điểm kiểm 
soát; 
+ T: Thời gian mùa cạn 
+ τt : Là mực nước triều trung bình tại bước thời gian t tại Ba Lạt. 
2.2.1.2 Ràng buộc 
Ràng buộc là một thành phần bắt buộc trong bài toán tối ưu. Việc đưa vào các 
ràng buộc đảm bảo hệ thống hoạt động đúng theo các đặc điểm vật lý và chính sách 
của hệ thống trong thực tiễn. Có thể nói, ràng buộc quyết định gần như phương 
pháp giải bài toán tối ưu, do đó việc xử lý các ràng buộc là hết sức hệ trọng. Ở đây, 
nghiên cứu này áp dụng sử dụng cách lồng ghép hầu hết các ràng buộc vào bên 
trong mô hình theo phương pháp max và min, chỉ để lại một số các ràng buộc mang 
tính chính sách bên ngoài. Do đó, việc xử lý các ràng buộc sẽ được trình bày trong 
71 
nội dung xây dựng mô hình hồ chứa Mục 2.2.3. Ở đây, xin đưa ra các ràng buộc 
mang tính tổng quát cho hệ thống như sau: 
a. Phương trình cân bằng hệ thống hồ. 
𝑠𝑡+1
𝑖 =⁡𝑠𝑡
𝑖 + ⁡C. 𝑟𝑡
𝑖 ⁡+ ⁡ 𝐼𝑡
𝑖 +⁡𝐸𝑡
𝑖 ⁡, với t = 1,,T; i = 1,,6. (2-3) 
Trong đó: 
- 𝑠𝑡
𝑖 , 𝑠𝑡+1
𝑖 : Là các dung tích hồ chứa chứa thứ i tại đầu bước thời gian t và t +1; 
- 𝐼𝑡
𝑖: là dòng chảy đế hồ chứa thứ i trong bước thời gian t; 
- C : là ma trận kết nối hệ thống hồ, theo thứ tự i = 1÷ 6 là các hồ Bản Chát, 
Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình, Thác Bà và Tuyên Quang. 
100000
010000
001100
000111
000010
000001
C
(2-4) 
- 𝑟𝑡
𝑖: là lượng xả của hồ chứa trong bước thời gian; 
- 𝐸𝑡
𝑖 : là tổn thất bốc hơi của hồ chứa trong bước thời gian, nó có thể lả. 
b. Ràng buộc về dung tích trữ, lượng xả qua công trình tràn, cống, turbine. 
Các biên trên và biên dưới của dung tích đảm bảo các giới hạn của dung tích 
chết và dung tích tối đa. Ngoài phải, cần được xem xét cho du lịch, kiểm soát lũ, 
thủy sản 
s𝑡,𝑚𝑖𝑛
𝑖 ≤⁡ s𝑡
𝑖 ≤ s𝑡,𝑚𝑎𝑥
𝑖 với t =1,T (2-5) 
Các mức xả tối thiểu và tối đa của hồ chứa và đảm bảo nằm trong năng lực vật 
lý của công trình xả. Ngoài ra, cần được xem xét cho dòng chảy tối thiểu, môi 
trường sau hồ Các yêu cầu này được thiết lập bám sát Quy trình 1622/QĐ-Ttg: 
𝑟𝑡,𝑖
𝑚𝑖𝑛 ≤⁡𝑟𝑖,𝑡 ≤ 𝑟𝑡,𝑖
𝑚𝑎𝑥 (2-6) 
Các giá trị min và max này sẽ được chuyển thành các hàm toán học được tính 
toán trước tạo ma trận số liệu lồng vào trong hệ thống mô hình nhằm phục vụ quá 
trình nội suy lấy kết quả để giảm thiểu tối đa công tính toán trong quá trình tối ưu. 
72 
c. Đảm bảo mực nước 2,2 m cho nhu cầu nước nông nghiệp vụ Đông Xuân 
Như đã chỉ ra ở Mục 2.1.3.3, để đảm bảo yêu cầu cấp nước Đông Xuân 
⁡ℎ𝑡
𝐻𝑁 ≥ 2.2 (m) trong các ngày cấp nước gia tăng, các ràng buộc có thể được định 
nghĩa như dưới đây: 
𝐶𝑜𝑛1ℎ𝐻𝑁2.2𝑚 ⁡= ∑ {𝐾𝑐3(2.2 − ℎ𝑡
𝐻𝑁)
t⁡ ⁡TĐX
⁡𝑖𝑓⁡ℎ𝑡
𝐻𝑁 < 2.2} (2-7) 
với Kc3 = 100 chuyển đơn vị m sang cm. 
d. Giới hạn của dung tích hồ chứa cuối mùa cạn đảm bảo chống lũ theo quy 
trình 1622/QĐ-Ttg 
 Theo quy trình, tại cuối mùa cạn các hồ bắt buộc phải hạ dung tích xuống 
dung tích đón lũ sTck
i ≤ STck
i . Có thể định nghĩa ràng buộc này như sau: 
𝐶𝑜𝑛2𝑠𝑇𝑘
=⁡∑ {(sTck
i𝑛
𝑖=1 − STck
i ) if sTck
i > STck
i } (2-8) 
với Tck , sTck
i , STck
i , lần lượt là bước thời gian, dung tích hồ chứa thứ i, dung 
tích yêu cầu theo quy trình vào cuối mùa cạn và n = 6 là số lượng hồ chứa. 
Như vậy, ta có các nhóm rằng buộc từ 1 đến 2 được lồng ghép trước vào mô 
hình, quá trình ra quyết định luôn thỏa mãn các ràng buộc này. Với bài toán tối ưu 
đa mục tiêu có ràng buộc, các ràng buộc 3 và 4 được tính toán khi kết thúc chuỗi 
vận hành, quá trình tìm nghiệm tối ưu sẽ bắt đầu đi tìm các nghiệm khả thi (thỏa 
mãn các ràng buộc này) trước. 
2.2.2. Khung tính toán tối ưu xây dựng hàm vận hành thời gian thực cho hệ 
thống hồ chứa sông Hồng trong mùa cạn.