Kỹ thuật và quản lý hệ thống nguồn nước

§¹i häc Quèc gia Hµ Néi tr­êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn Larry W. Mays vµ Yeou – Koung Tung Kü thuËt vµ qu¶n lý hÖ thèng nguån n­íc Ng­êi dÞch: NguyÔn TiÒn Giang NguyÔn ThÞ Nga Nhµ xuÊt b¶n §¹i Häc Quèc Gia Hµ Néi Lêi ng­êi dÞch N­íc lµ mét tµi nguyªn tù t¸i t¹o nh­ng kh«ng ph¶i v« h¹n. Trong nh÷ng thËp niªn gÇn ®Êy, chóng ta cã thÓ nhËn thÊy sù gia t¨ng vÒ tÇn xuÊt còng nh­ c­êng ®é cña b·o, lò, h¹n h¸n vµ c¸c biÕn cè khÝ t­îng thuû v¨n bÊt lîi kh¸c, g©y ¶nh h­îng trùc tiÕp ®Õn ®êi sèng cña con ng­êi. §ång thêi còng cã thÓ nhËn thÊy sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña c¸c ph­¬ng ph¸p, c«ng cô ®­îc dïng trªn thÕ giíi ®Ó gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n trong lÜnh vùc b¶o vÖ, khai th¸c, sö dông, ph¸t triÓn nguån n­íc, phßng, chèng t¸c h¹i do n­íc g©y ra. §Ó cËp nhËt c¸c ph­¬ng ph¸p vµ c«ng cô gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n quy ho¹ch vµ qu¶n lý nguån n­íc, phôc vô c«ng t¸c gi¶ng d¹y cho sinh viªn chuyªn ngµnh Thuû v¨n, thuéc khoa KT-TV-HDH, tr­êng §HKHTN, nhãm biªn dÞch ®· lùa chän vµ tiÕn hµnh biªn dÞch cuèn “Hydrosystems Engineering and Management” cña hai t¸c gi¶ Larry W. Mays vµ Yeou – Koung Tung, ®­îc nhµ xuÊt b¶n McGraw-Hill cho ra ®êi n¨m 1992. Néi dung cña cuèn s¸ch bao gåm mét khèi kiÕn thøc rÊt réng thuéc lÜnh vùc tµi nguyªn n­íc, do ®ã cã thÓ dïng cho rÊt nhiÒu m«n häc nh­ Thñy v¨n ®¹i c­¬ng, TÝnh to¸n thñy lîi, Kinh tÕ thñy lîi, M« h×nh to¸n thñy v¨n, §Þa chÊt thñy v¨n, v.v. C«ng viÖc biªn dÞch cuèn s¸ch ®­îc ph©n chia nh­ sau: TS. NguyÔn TiÒn Giang chñ biªn vµ dÞch c¸c ch­¬ng tõ 1 ®Õn 9, c¸c ch­¬ng tõ 10 ®Õn 13 do ThS. NguyÔn ThÞ Nga, Khoa KT-TV-HDH, §H KHTN ®¶m nhËn. Cuèn s¸ch nµy ®­îc hoµn thµnh víi sù gióp ®ì cña NCS. NguyÔn §øc H¹nh, CN. §µo H¶i Linh trong viÖc biªn so¹n b¶n th¶o vµ TS. TrÇn Ngäc Anh, ng­êi hiÖu ®Ýnh. Nhãm biªn dÞch xin ch©n thµnh c¶m ¬n nh÷ng sù ®ãng gãp quý b¸u nµy. Do thêi gian vµ kiÕn thøc cã h¹n nªn b¶n dÞch kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt. Nhãm biªn dÞch mong nhËn ®­îc nh÷ng gãp ý quý b¸u tõ ®äc gi¶ ®Ó cã thÓ hoµn thiÖn b¶n dÞch trong nh÷ng lÇn t¸i b¶n sau. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Thay mÆt nhãm biªn dÞch NguyÔn TiÒn Giang môc lôc lêi nãi ®Çu ........................................................................................................... 11 phÇn 1: c¸c nguyªn lý................................................................................... 15 Ch­¬ng 1. giíi thiÖu...................................................................................... 17 1.1. giíi thiÖu .................................................................................................. 17 1.2. m« t¶ hÖ thèng nguån n­íc............................................................... 17 1.3. kh¸i niÖm hÖ thèng................................................................................. 21 1.4. c¸c bµi to¸n trong kü thuËt hÖ thèng nguån n­íc.............. 24 tµi liÖu tham kh¶o .......................................................................................... 32 bµi tËp .................................................................................................................... 35 ch­¬ng 2. kinh tÕ häc trong hÖ thèng nguån n­íc..................... 37 2.1. ph©n tÝch kinh tÕ kü thuËt................................................................. 37 2.2. ph©n tÝch chi phÝ lîi nhuËn ............................................................ 40 2.3. lý thuyÕt hµnh vi kh¸ch hµng ...................................................... 42 2.4. lý thuyÕt c«ng ty................................................................................. 49 2.5. c©n b»ng cÇu, cung vµ thÞ tr­êng ............................................... 61 tµi liÖu tham kh¶o .......................................................................................... 63 bµi tËp .................................................................................................................... 63 ch­¬ng 3. quy ho¹ch tuyÕn tÝnh vµ nh÷ng øng dông cho hÖ thèng nguån n­íc ...............................................................................67 3.1. quy ho¹ch tuyÕn tÝnh............................................................................ 67 3.2. c¸c thuËt gi¶i cho quy ho¹ch tuyÕn tÝnh................................... 72 3.3. ph­¬ng ph¸p ®¬n h×nh........................................................................... 78 3.4. ph­¬ng ph¸p biÕn nh©n t¹o ................................................................ 85 3.5. gi¶i thÝch thuËt to¸n b¶ng ®¬n h×nh............................................ 88 3.6. c¸c tr­êng hîp øng dông ph­¬ng ph¸p ®¬n h×nh .................. 90 3.7. tÝnh ®èi ngÉu cña ph­¬ng ph¸p ®¬n h×nh ................................... 92 3.8. d¹ng ma trËn cña mét thuËt to¸n b¶ng ®¬n h×nh.................. 96 3.9. nh÷ng ph­¬ng ph¸p míi ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n quy ho¹ch tuyÕn tÝnh...............................................................................................................99 tµi liÖu tham kh¶o .......................................................................................... 99 bµi tËp .................................................................................................................. 100 phô lôc 3A........................................................................................................... 105 ch­¬ng 4. øng dông quy ho¹ch phi tuyÕn vµ quy ho¹ch ®éng trong hÖ thèng nguån n­íc........................................................ 113 4.1. quy ho¹ch ®éng ...................................................................................... 113 4.2. quy ho¹ch ®éng sai ph©n rêi r¹c................................................... 127 4.3. ®¹i sè ma trËn cho quy ho¹ch phi tuyÕn ................................... 130 4.4. tèi ­u ho¸ phi tuyÕn kh«ng cã rµng buéc ................................ 136 4.5. tèi ­u ho¸ rµng buéc: c¸c ®iÒu kiÖn tèi ­u .............................. 145 4.6. tèi ­u ho¸ phi tuyÕn cã rµng buéc: ph­¬ng ph¸p grandient suy gi¶m tæng qu¸t............................................................................ 148 4.7. tèi ­u hãa phi tuyÕn cã rµng buéc: ph­¬ng ph¸p pª-nan-ti ... ..................................................................................................................... 159 4.8. tèi ­u hãa phi tuyÕn cã rµng buéc: ph­¬ng ph¸p chiÕu lagrange .................................................................................................162 4.9. c¸c ch­¬ng tr×nh m¸y tÝnh quy ho¹ch phi tuyÕn ................. 163 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 164 bµi tËp .................................................................................................................. 167 ch­¬ng 5. ph©n tÝnh tÝnh bÊt ®Þnh vµ ®é tin cËy cña hÖ thèng nguån n­íc............................................................................................171 5.1. tæng quan vÒ lý thuyÕt x¸c suÊt .................................................. 171 5.2. nh÷ng ph©n phèi x¸c suÊt th­êng gÆp....................................... 181 5.3. ph©n tÝch ®é bÊt ®Þnh .......................................................................... 187 5.4. nh÷ng tÝnh to¸n ®é tin cËy sö dông ph©n tÝch t¶i träng – søc t¶i................................................................................................................190 5.5. tÝnh ®é tin cËy sö dông ph©n tÝch thêi gian-tíi-sù cè ....... 198 5.6. ph©n tÝch ®é tin cËy cña c¸c hÖ thèng ®¬n gi¶n................... 204 5.7. tèi ­u ho¸ ®é tin cËy............................................................................ 206 5.8. m« h×nh rµng buéc c¬ héi.................................................................. 207 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 212 bµi tËp .................................................................................................................. 214 phÇn 2: kü thuËt vµ qu¶n lý cÊp n­íc ................................................ 223 ch­¬ng 6. sù b¸o nhu cÇu dïng n­íc.................................................. 225 6.1. sö dông n­íc vµ dù b¸o ...................................................................... 225 6.2. dù b¸o sö dông n­íc cho ®« thÞ vµ c«ng nghiÖp................... 228 6.3. c¸c m« h×nh håi quy dïng cho dô b¸o sö dông n­íc........... 232 6.4. c¸c m« h×nh bËc thang ®Ó dù b¸o sö dông n­íc .................... 243 6.5. c¸c m« h×nh kinh tÕ thèng kª ®Ó dù b¸o nhu cÇu sö dông n­íc ...........................................................................................................259 6.6. IWR – MAIN, hÖ thèng dù b¸o sö dông n­íc ............................... 264 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 268 bµi tËp .................................................................................................................. 269 ch­¬ng 7. c¸c hÖ thèng n­íc mÆt........................................................ 273 7.1. hÖ thèng hå chøa n­íc mÆt ............................................................. 273 7.2. ph©n tÝch l­¬ngh tr÷ - dßng ch¶y bÒn v÷ng cho cung cÊp n­íc ...........................................................................................................274 7.3. ph©n tÝch l­îng tr÷ - n¨ng l­îng bÒn v÷ng ........................... 285 7.4. m« pháng hå chøa.................................................................................. 288 7.5. kÝch th­íc tèi ­u vµ ®iÒu tiÕt cho mét hå chøa ®a môc tiªu ®¬n lÎ ....................................................................................................... 294 7.6. tèi ­u kÝch th­íc vµ ®iÒu tiÕt cho c¸c hÖ thèng hå chøa ®a môc ®Ých...................................................................................................302 7.7. kÝch th­íc vµ ®iÒu tiÕt hå chøa víi c¸c yÕu tè thñy v¨n bÊt ®Þnh: c¸c m« h×nh QHTT.....................................................................305 7.8. ®iÒu tiÕt hå chøa víi c¸c yÕu tè thñy v¨n bÊt ®Þnh: c¸c m« h×nh QH§...................................................................................................319 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 322 bµi tËp .................................................................................................................. 323 ch­¬ng 8. hÖ thèng n­íc ngÇm............................................................. 325 8.1. c¸c nguyªn lý c¬ b¶n cña hÖ thèng n­íc ngÇm..................... 325 8.2. m« pháng hÖ thèng n­íc ................................................................... 332 8.3. c¸c m« h×nh qu¶n lý thñy lùc: ph­¬ng ph¸p nhóng............ 336 8.4. c¸c m« h×nh ph©n phèi vµ ®¸nh gi¸ chÝnh s¸ch: ph­¬ng ph¸p ma trËn ph¶n håi .................................................................................345 8.5. m« h×nh qu¶n lý n­íc ngÇm: ph­¬ng ph¸p ®iÒu tiÕt tèi ­u.................................................................................................................... 348 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 350 bµi tËp .................................................................................................................. 352 ch­¬ng 9. c¸c hÖ thèng ph©n phèi n­íc........................................... 357 9.1. cÊu tróc vµ môc ®Ých cña c¸c hÖ thèng ph©n phèi n­íc... 357 9.2. c¸c thµnh phÇn cña hÖ tèng ph©n phèi n­íc.......................... 358 9.3. b¬m n­íc vµ thñy lùc b¬m ................................................................ 362 9.4. m« pháng m¹ng l­íi cÊp n­íc......................................................... 364 9.5. c¸c m« h×nh tèi ­u cho c¸c thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng ph©n nh¸nh........................................................................................................371 9.6. c¸c m« h×nh tèi ­u cho c¸c thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng vßng d©y ..................................................................................................................... 374 9.7. m« h×nh thiÕt kÕ hÖ thèng ph©n phèi n­íc.............................. 377 9.8. ®é tin cËy cña hÖ thèng ph©n phèi n­íc ................................... 380 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 385 bµi tËp .................................................................................................................. 386 phÇn 3: kü thuËt vµ qu¶n lý n­íc d­ thõa ....................................... 389 ch­¬ng 10. thñy v¨n vµ thñy lùc trong qu¶n lý n­íc d­ thõa. ..................................................................................................................... 391 10.1. ph©n tÝch thñy v¨n vµ thñy lùc ®ång b»ng ngËp lôt ........ 391 10.2. x¸c ®Þnh biÓu ®å qu¸ tr×nh m­a lò: ph©n tÝch m­a – dßng ch¶y............................................................................................................392 10.3. diÔn to¸n thñy v¨n: c¸c hå chøa vµ s«ng................................. 399 10.4. ph©n tÝch tÇn xuÊt thñy v¨n ®Ó x¸c ®Þnh phÇn ngËp lò ... 402 10.5. c¸c cao tr×nh ngËp lò: x¸c ®Þnh cao ®é mÆt n­íc................ 408 10.6. thñy lùc dù b¸o lò: diÔn to¸n ph©n phèi.................................. 411 10.7. c¸c m« h×nh diÔn to¸n s«ng cña côc thêi tiÕt quèc gia hoa kú ................................................................................................................ 413 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 415 bµi tËp .................................................................................................................. 417 ch­¬ng 11. c¸c hÖ thèng qu¶n lý n­íc m­a ®« thÞ..................... 421 11.1. hÖ thèng qu¶n lý n­íc m­a ®« thÞ ............................................. 421 11.2. thiÕt kÕ cèng r·nh tho¸t n­íc m­a.......................................... 422 11.3. ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ dïng biÓu ®å thñy v¨n....................... 425 11.4. thiÕt kÕ chi phÝ tèi thiÓu cña hÖ thèng cèng tho¸t n­íc m­a .............................................................................................................430 11.5. ph©n tÝch ®é tin cËy cña c¸c cèng tho¸t n­íc m­a b·o l­u gi÷ n­íc m­a........................................................................................... 439 11.6. thiÕt kÕ chi phÝ tèi thiÓu cho hÖ thèng cÇm gi÷ n­íc m­a côc bé........................................................................................................444 11.7. thiÕt kÕ chi phÝ tèi thiÓu cho hÖ thèng cÇm gi÷ n­íc m­a côc bé........................................................................................................449 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 453 bµi tËp .................................................................................................................. 454 ch­¬ng 12. c¸c hÖ thèng qu¶n lý ®ång b»ng ngËp lò ............... 457 12.1. c¸c lùa chän kiÓm so¸t lò ............................................................... 457 12.2. ®¸nh gi¸ thiÖt h¹i do lò.................................................................... 462 12.3. gãi phÇn mÒm ph©n tÝch thiÖt h¹i do lò lôt hec................... 466 12.4. m« h×nh tèi ­u ho¸ ®Ó quy ho¹ch kiÓm so¸t lò ..................... 470 12.5. lùa chän tèi ­u c¸c ph­¬ng ¸n kiÓm so¸t lò ........................ 473 12.6. thiÕt kÕ dùa trªn rñi ro................................................................... 475 12.7. thiÕt kÕ dùa trªn rñi ro cho c¸c c«ng tr×nh tho¸t n­íc ®­êng quèc lé ......................................................................................475 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 482 bµi tËp .................................................................................................................. 482 ch­¬ng 13. ho¹t ®éng cña c¸c hÖ thèng n­íc mÆt ®èi víi kiÓm so¸t lò lôt .............................................................................................491 13.1. dù b¸o lò thêi gian thùc.................................................................. 491 13.2. vËn hµnh hÖ thèng hå chøa – s«ng ®Ó kiÓm so¸t lò .......... 499 13.3. c¸c m« h×nh tèi ­u ho¸ ®Ó ph¸t triÓn c¸c chÝnh s¸ch vËn hµnh...........................................................................................................502 13.4. c¸c m« h×nh tèi ­u ho¸ cho vËn hµnh thêi gian thùc cña c¸c hå chøa.....................................................................................................505 tµi liÖu tham kh¶o ........................................................................................ 510 bµi tËp .................................................................................................................. 512 lêi nãi ®Çu HÖ thèng nguån n­íc lµ thuËt ng÷ ®­îc Van te Chow sö dông ®Çu tiªn ®Ó m« t¶ c¸c lÜnh vùc kü thuËt cña thuû v¨n, thñy lùc vµ tµi nguyªn n­íc. HÖ thèng nguån n­íc còng ®ång thêi ®­îc sö dông ®Ó ®Ò cËp tíi c¸c dù ¸n n­íc bao gåm c¸c hÖ thèng tr÷ n­íc mÆt, hÖ thèng n­íc ngÇm, hÖ thèng ph©n phèi n­íc, hÖ thèng kiÓm so¸t lò, vµ hÖ thèng tiªu n­íc. HÖ thèng nguån n­íc sö dông trong cuèn s¸ch nµy bao hµm c¶ hai ®Þnh nghÜa trªn. Hy väng cuèn s¸ch nµy sÏ cung cÊp mét khung c«ng viÖc mang tÝnh hÖ thèng phôc vô m« h×nh ho¸ hÖ thèng nguån n­íc trong c¸c lÜnh vùc kü thuËt vµ qu¶n lý. Cuèn s¸ch bao gåm ba phÇn chÝnh: C¸c nguyªn lý, Kü thuËt vµ qu¶n lý cÊp n­íc, vµ Kü thuËt vµ qu¶n lý n­íc d­ thõa. PhÇn c¸c nguyªn lý bao gåm c¸c ch­¬ng vÒ kinh tÕ, tèi ­u ho¸, ph©n tÝch ®é tin cËy vµ x¸c suÊt nh»m cung cÊp nÒn t¶ng cho c¸c ch­¬ng vÒ cÊp n­íc vµ n­íc d­ thõa. Gi¶ thiÕt ban ®Çu lµ c¸c bµi to¸n nguån n­íc cã thÓ ®­îc ph©n chia ra thµnh kü thuËt vµ qu¶n lý cÊp n­íc vµ kü thuËt vµ qu¶n lý n­íc d­ thõa. Qu¶n lý cÊp n­íc bao gåm c¸c ch­¬ng vÒ dù b¸o nhu cÇu n­íc, hÖ thèng n­íc mÆt, hÖ thèng n­íc ngÇm, vµ hÖ thèng ph©n phèi n­íc. Nã cung cÊp mét c¸ch gi¶i quyÕt toµn diÖn c¸c chñ ®Ò liªn quan ®Õn cung cung cÊp n­íc. T­¬ng tù, qu¶n lý n­íc d­ thõa bao gåm c¸c ch­¬ng vÒ thñy v¨n vµ thñy lùc, ph©n tÝch vµ thiÕt kÕ tho¸t n­íc ®« thÞ, hÖ thèng kiÎm so¸t lò, vµ qu¶n lü b·i ngËp lò. Nh÷ng chñ ®Ò nµy th­êng ch­a ®­îc ®Ò cËp tíi ë nh÷ng quyÓn s¸ch tr­íc ®©y vÒ hÖ thèng tµi nguyªn n­íc. §Çu tiªn vµ tr­íc hÕt cuèn s¸ch nµy dù ®Þnh ®­îc biªn so¹n nh­ mét cuèn s¸ch gi¸o khoa dµnh cho c¸c häc viªn thuéc ngµnh kü thuËt vµ qu¶n lý tµi nguyªn n­íc. Cuèn s¸ch kh«ng phôc vô nh­ mét cuèn tæng quan mµ lµ mét cuèn giíi thiÖu vÒ c¸c ph­¬ng ph¸p ®­îc sö dông trong c¸c bµi to¸n vÒ hÖ thèng nguån n­íc dµnh cho c¸c sinh viªn c¸c n¨m cuèi bËc ®¹i häc vµ c¸c häc viªn sau ®¹i häc. Néi dung cuèn s¸ch cã thÓ ®­îc dïng ®Ó gi¶ng d¹y cho häc viªn ch­a cã kiÕn thøc vÒ vËn trï häc vµ chØ cÇn cã kiÕn thøc bËc ®¹i häc vÒ thuû v¨n vµ thuû lùc. Môc tiªu chÝnh lµ kÕt hîp viÖc sö dông c¸c m«n kinh tÕ häc, vËn trï häc, x¸c suÊt thèng kª vµ thuû v¨n, thñy lùc vµ tµi nguyªn n­íc vµo viÖc ph©n tÝch, thiÕt kÕ, vËn hµnh, vµ qu¶n lý c¸c lo¹i dù ¸n nguån n­íc. Cuèn s¸ch nµy ®ång thêi còng ®ãng vai trß nh­ mét cuèn chuyªn kh¶o tèt dµnh cho c¸c kü s­, c¸c nhµ quy ho¹ch, ph©n tÝch vµ qu¶n lý tµi nguyªn n­íc. Kü thuËt vµ qu¶n lý hÖ thèng nguån n­íc lµ mét cuèn s¸ch vÒ m« h×nh ho¸ to¸n häc c¸c bµi to¸n thiÕt kÕ, ph©n tÝch, vËn hµnh, vµ qu¶n lý trong c¸c dù ¸n vÒ n­íc. C¸c ph­¬ng ph¸p ®Þnh l­îng bao gåm: (a) m« pháng c¸c qu¸ tr×nh thñy v¨n vµ thñy lùc; vµ (b) vËn trï häc, x¸c suÊt thèng kª vµ kinh tÕ häc. Nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®­îc tr×nh bµy trong cuèn s¸ch nµy ®· ®­îc tr×nh bµy riªng biÖt trong c¸c cuèn s¸ch gi¸o khoa kh¸c, nh­ng ch­a bao giê ®­îc hÖ thèng ho¸ trong mét cuèn s¸ch. Mét sè l­îng lín c¸c bµi tËp vÝ dô ®­îc tr×nh bµy nh»m gióp viÖc n¾m b¾t néi dung cuèn s¸ch mét c¸ch dÔ dµng. Ngoµi ra, mét sè l­îng lín c¸c bµi tËp cuèi ch­¬ng ®­îc cung cÊp dïng lµm bµi tËp vÒ nhµ. Träng t©m cña cuèn s¸ch ®­îc dµnh cho qu¶n lý l­îng n­íc chø kh«ng bao gåm qu¶n lý chÊt l­îng n­íc. §Ó bao gåm ®­îc c¶ hai lo¹i qu¶n lý chÊt vµ l­îng n­íc trong cïng mét cuèn s¸ch lµ mét nç l­îc rÊt lín. Th«ng qua viÖc sö dông mét vÝ dô gi¶ thiÕt vÒ bµi to¸n s¶n xuÊt – xö lÝ chÊt th¶i c¸c kh¸i niÖm vÒ quy ho¹ch tuyÕn tÝnh ®­îc giíi thiÖu ë ch­¬ng 3. VÝ dô nµy còng ®­îc dïng ë môc 4.6 ®Ó minh ho¹ ph­¬ng ph¸p gradient suy gi¶m trong quy ho¹ch phi tuyÕn vµ tiÕp tôc ®­îc dïng ë môc 5.8 ®Ó giíi thiÖu c¸c kh¸i niÖm vÒ quy ho¹ch r»ng buéc c¬ héi. Nh­ th­êng lÖ, mçi cuèn s¸ch ®Òu ph¶n ¸nh nhËn thøc c¸ nh©n cña c¸c t¸c gi¶ vÒ lÜnh vùc mµ c¸c t¸c gØa ®· tr¶i nghiÖm qua nhiÒu n¨m gi¶ng d¹y, nghiªn cøu vµ thùc hµnh. Kü thuËt vµ qu¶n lý hÖ thèng nguån n­íc cã môc tiªu lµ mét h­íng tiÕp cËn tÝch hîp, sè, chÆt chÏ vµ kh¶ thi ®èi víi lÜnh vùc ®­îc ®Ò cËp. C¸c vÊn ®Ò trong lÜnh vùc nµy mang tÝnh gi¶i tÝch, ®­a c¸c kh¸i niÖm vÒ vËn trï häc vµ ph©n tÝch ®é tin cËy vµo lÜnh vùc kü thuËt vµ qu¶n lý hÖ thèng nguån n­íc. ViÖc sö dông vËn trï häc vµ ph©n tÝch ®é tin cËy trong kü thuËt nguån n­íc ®· bÞ chËm h¬n so víi øng dông cña chóng trong c¸c lÜnh vùc kü thuËt kh¸c. Cã rÊt nhiÒu lý do cho sù chËm trÔ nµy mµ th¶o luËn vÒ chóng n»m ngoµi ph¹m vi cña cuèn s¸ch nµy. Chóng t«i viªt cuèn s¸ch nµy ®Ó khuyÕn khÝch viÖc sö dông c¸c kü thuËt vËn trï häc vµ c¸c kh¸i niÖm vÒ ph©n tÝch rñi ro vµ ®é tin cËy trong m« h×nh ho¸ hÖ thèng nguån n­íc trong kü thuËt vµ qu¶n lý. C¸c bé phÇn mÒm GAMS vµ GAMS-MINOS, t­¬ng øng dïng cho quy ho¹ch tuyÕn tÝnh vµ phi tuyÕn, ®­îc sö dông nh­ lµ c«ng cô chÝnh ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n tèi ­u. Hy väng r»ng qua nghiªn cøu cuèn s¸ch häc viªn sÏ tr©n träng viÖc sö dông c¸c kü thuËt tèi ­u ho¸ vµ ph©n tÝch ®é tin cËy trong viÖc gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n hÖ thèng nguån n­íc. B¶n th¶o cña cuèn s¸ch ®· ®­îc viÕt ®Çu tiªn khi t¸c gi¶ chÝnh ®ang lµm viÖc tai ®¹i häc Texas, Austin. B¶n th¶o nµy ®· ®­îc sö dông cho hai kho¸ sau ®¹i häc, khãa thø nhÊt vÒ kü thuËt vµ qu¶n lý tµi nguyªn n­íc vµ kho¸ thø hai vÒ ph©n tÝch hÖ thèng tµi nguyªn n­íc. C¸c phiªn b¶n gÇn ®©y cña b¶n th¶o ®­îc sö dông cho hai kho¸ häc vÒ ph©n tÝch hÖ thèng tµi nguyªn n­íc t¹i tr­êng ®¹i häc Sate Arizona. Nh÷ng phiªn b¶n ®Çu tiªn ®­îc biªn so¹n dµnh riªng cho häc viªn bËc sau ®¹i häc. NhËn thÊy nhu cÇu sö dông cuèn s¸ch cho sinh viªn bËc ®¹i häc, c¸c phiªn b¶n sau cã thªm c¸c néi dung c¬ b¶n vÒ c¸c chñ ®Ò quy ho¹ch tuyÕn tÝnh, quy ho¹ch ®éng, ph©n tÝch x¸c suÊt, kinh tÕ vi m«, ph©n tÝch håi quy, vµ kinh tÕ thèng kª. §ång thêi phiªn b¶n cuèi cïng còng bao gåm c¶ c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ thñy v¨n, thñy lùc cho hÖ thèng n­íc ngÇm, hÖ thèng n­íc mÆt, hÖ thèng ph©n phèi n­íc, hÖ thèng tiªu vµ chËm n­íc m­a b·o, vµ hÖ thèng kiÓm so¸t lò phôc vô sinh viªn ®¹i häc. Kü thuËt vµ qu¶n lý hÖ thèng nguån n­íc cã thÓ ®­îc dïng cho c¸c lo¹i kho¸ häc kh¸c nhau ë c¶ bËc ®¹i häc vµ sau ®¹i häc. Mét lo¹i kho¸ häc lµ dµnh cho nh÷ng sinh viªn víi kiÕn thøc cã h¹n vÒ thñy v¨n vµ thñy lùc vµ kh«ng cã kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ vËn trï häc. Nh÷ng kho¸ häc nh­ vËy ®­îc dùa trªn néi dung cña c¸c ch­¬ng 1, 2, 3, Môc 5.1 – 5.7, 6.1 – 6.3, 7.1 – 7.6, 8.1 – 8.3, vµ 9.1 – 9.5. §èi víi kho¸ thø hai, néi dung c¸c ch­¬ng 4, 5.8, 6.4 – 6.6, 7.7 – 7.8, 8.4 – 8.5, 9.5 – 9.8, ch­¬ng 10, 11, 12, 13 cã thÓ ®­îc dïng. Cã rÊt nhiÒu lo¹i kho¸ häc cho bËc ®¹i häc vµ sau ®ai häc cã thÓ ®­îc d¹y dùa trªn cuèn s¸ch nµy. Chóng t«i xin tr©n thµnh c¶m ¬n Jan Hausman vµ Jody Lester tr­êng ®¹i häc Texas vµ Judy Polingyumtewa vµ Sharyl Hayes tr­êng ®¹i häc Arizona Sate ®· gióp so¹n th¶o cuèn s¸ch nµy. Chóng t«i còng biÕt ¬n sù gióp ®ì tõ c¸c ph¶n biÖn cña b¶n th¶o: Nathan Buras ®¹i häc Arizona; Paul Chan viÖn c«ng nghÖ New Jersey; Howard Chang ®¹i häc San Diego; Neil Grigg ®¹i häc Colorado; Ben Hobbs ®¹i häc Case Western Reverve; kevin Lansey ®¹i häc Arizona; Ben Chi Yen ®¹i häc Illinois; vµ nhiÒu c¸c ®ång nghiÖp còng nh­ häc viªn t¹i tr­êng ®¹i häc Texas, ®¹i häc Wyoming, vµ ®¹i häc Arizona State. Cuèn s¸ch nµy ®­îc hy väng nh­ mét sù ®ãng gãp cho mét thùc hµnh kü thuËt vµ qu¶n lý tèt h¬n trong lÜnh vùc hÖ thèng nguån n­íc. Do cuèn s¸ch nµy nªn rÊt nhiÒu c¸ håi ®· kh«ng bÞ b¾t ë c¸c con s«ng åa hå ë Wyoming vµ Arizona. Chóng t«i dµnh cuèn s¸ch nµy cho nh÷ng thæ d©n da ®á, cho nh©n lo¹i vµ cho sù thÞnh v­îng cña loµi ng­êi.