Tài liệu Nghiên cứu xây dựng mô hình đội tàu khai thác phù hợp nghề cá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG HÀ QUỐC VIỆT ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘI TÀU KHAI THÁC PHÙ HỢP NGHỀ CÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC (NGHÀNH : KỸ THUẬT TÀU THỦY) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS. TRẦN GIA THÁI NHA TRANG, NĂM 2016 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Hà Quốc Việt Lớp: 54 KTTT Nghành: Kỹ thuật tàu thủy Tên đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình đội tàu khai thác phù hợp nghề cá”. Số trang: 46 Số chương: 4 Số tài liệu tham khảo: 13 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Kết luận: ........................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Nha Trang, ngày…..tháng….năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) PGS.TS.TRẦN GIA THÁI PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Hà Quốc Việt Lớp: 54 KTTT Nghành: Kỹ thuật tàu thủy Tên đề tài: “Nghiên cứu xây dựng mô hình đội tàu khai thác phù hợp nghề cá”. Số chương: 4 Số trang: 46 Số tài liệu tham khảo: 13 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Điểm phản biện: ................................................................................................................ ........................................................................................................................................... Nha trang, ngày….tháng…..năm 2016 CÁN BỘ PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG Nha trang, ngày….tháng...năm 2016 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Bằng số Bằng chữ (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Gia Thái là người trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành đề tài này. Xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo Chi cục Thủy sản Bình Thuận đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho công việc khảo sát thực tế của nhóm. Xin cảm ơn các cơ sở đóng tàu và các ngư dân chủ tàu ở Bình Thuận đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em trong đợt khảo sát. Nhân dịp này cũng xin gửi lời cảm ơn tới KS Nguyễn Văn Tín, KS Nguyễn Văn Cảnh là những người đã cùng chúng tôi tham gia các đợt điều tra hiện trạng hoạt động của các mô hình dịch vụ hậu cần nghề cá tại tỉnh Bình Thuận trong giai đoạn 2015 – 2016. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu của Trường Đại học Nha Trang, quý thầy khoa Kỹ thuật giao thông trường đại học Nha Trang đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm giúp tôi hoàn thành đề tài này. Xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện: Hà Quốc Việt i Mục lục Chương 1.PHẦN TỔNG QUAN……………………………………..1 1.1. LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI……………………………………………………1 1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI ĐỀ TÀI………….…….2 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước …………………………………….……2 1.2.2. Nghiên cứu trong nước……………………………………………….……...4 1.3. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU…5 1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu…………………………………………………..……..5 1.3.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu …………………………………….........5 1.3.3. Phương pháp và nội dung nghiên cứu của đề tài……………………….…5 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT……………………………………6 2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN…………………………………………….….6 2.1.1. Nghề cá ……………………………………………………………………….6 2.1.2. Loài (Species) và loài mục tiêu (Target Species)……………………..........6 2.1.3. Đội tàu (Fleet) ………………………………………………………………..6 2.1.4. Nghề khai thác (Fishery)…...……………………………….……………….6 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỐI ƯU…………………………………...……………...7 2.2.1. Khái niệm bài toán tối ưu hóa ………………………….....………………....7 2.2.2. Mô hình bài toán tối ưu tổng quát…………………………………………...8 2.2.3. Phân loại bài toán quy hoạch.............................................................................9 1. Bài toán quy hoạch tuyến tính (Linear Programing)……………………………...9 2. Quy hoạch phi tuyến (nonlinear programming)……………………………9 2.3. CÁC CHỈ TIÊU KHAI THÁC, SINH HỌC VÀ KINH TẾ CỦA NGHỀ CÁ…………………………………………………………………………………..10 ii 2.3.1. Các chỉ tiêu khai thác………………………………………………………10 1. Cường lực khai thác (Fishing Effort)…………...………………………......10 2. Năng suất khai thác (Catch Per Unit Effort - CPUE)…...…………………11 2.3.2. Các chỉ tiêu kinh tế………………………………………………………….12 1. Doanh thu của đội tàu………....……………………………………………..12 2. Chi phí của đội tàu CP.....................................................................................12 3. Lợi nhuận của tàu ...........................................................................................13 4. Chỉ số doanh lợi của đội tàu............................................................................13 2.4. MÔ HÌNH BÀI TOÁN TỐI ƯU ĐỘI TÀU KHAI THÁC HẢI SẢN...............14 2.4.1. Khái niệm chung............................................................................................14 1. Đầu vào của mô hình......................... .............................................................15 2. Đầu ra của mô hình..................... ....................................................................15 3. Quá trình liên kết giữa đầu vào và đầu ra của mô hình.................................15 2.4.2. Các chỉ số của mô hình...................................................................................16 1. Loại tàu i..................... .....................................................................................16 2. Loài mục tiêu đánh bắt (đối tượng khai thác)................................................16 3. Ngư trường (khu vực đánh bắt)......................................................................16 4. Mùa vụ khai thác…………….......…………………………………………..16 2.4.3. Hàm mục tiêu ………………………………………………………………17 2.4.4. Các điều kiện ràng buộc ................................................................................18 1. Điều kiện ràng buộc về trữ lượng khai thác...................................................18 2. Điều kiện ràng buộc về chuyến biển...............................................................19 3. Các điều kiện ràng buộc về lợi nhuận.............................................................20 Chương 3. QUY HOẠCH TỐI ƯU NGHỀ CÁ BÌNH THUẬN......24 iii 3.1. THỰC TRẠNG ĐỘI TÀU BÌNH THUẬN..........................................................24 3.1.1. Năng lực của đội tàu ......................................................................................24 3.1.2. Cơ cấu nghề khai thác ...................................................................................25 3.2. QUY HOẠCH TỐI ƯU ĐỘI TÀU KHAI THÁC TỈNH BÌNH THUẬN .......26 3.2.1. Số liệu đầu vào của mô hình..........................................................................26 1. Form nhập năng suất khai thác CPUE ..........................................................26 2. Form nhập các số liệu về chi phí chuyến biển ................................................27 3. Form nhập số liệu về giá bán cá......................................................................29 3.2.2. Nhập các điều kiện ràng buộc.......................................................................29 1. Điều kiện ràng buộc về trữ lượng khai thác...................................................29 2. Các điều kiện ràng buộc về chuyến biển......................................................32 3.2.3. Các form tính toán trung gian…………………………………………….34 1. Điều kiện thực hiện chuyến biển………………….…………………………34 2. Điều kiện lợi nhuận của chủ tàu và thủy thủ đoàn………….……………...37 3.2.4. Thực hiện tính toán…………………………………………………………39 3.2.4. Thực hiện tính toán…………………………………………………………40 1. Số lượng tàu tối ưu………....………………………………………………..40 2. Số lượng chuyến biển tối ưu……….....……………………………………...41 3. Lợi nhuận chủ tàu và lương thủy thủ đoàn……….....……………………..42 Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ……………………...43 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………….……44 PHỤ LỤC…………………………………………………………………………….45 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT 1 CV Công suất 2 E Cường lực khai thác 3 CPUE Năng suất khái thác 4 Q Tổng sản lượng khai thác 5 DT Doanh thu 6 Pr Giá bán cá 7 CP Chi phí của đội tàu 8 LN Lợi nhuận 9 VNĐ Việt Nam đồng 10 Kg Kilogam v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Tình hình phát triển đội tàu 90 CV trở lên từ 2012 – 2014…………….......23 Bảng 2. Cơ cấu nghề khai thác nhóm tàu cá từ 90 CV trở lên năm 2012 và 2014...............................................................................................................................24 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2. Cấu trúc của mô hình và mối quan hệ toán học...........................................14 Hình 3.1. Form nhập số liệu đầu vào trên Excel........................................................26 Hình 3.2. Form nhập số liệu về chi phí chuyến biển................................................27 Hình 3.3. Form nhập chi phí nhiên liệu....................................................................28 Hình 3.4. Form nhập số liệu về giá bán cá (đơn vị giá bán cá là nghìn đồng).......29 Hình 3.5. Sản lượng khai thác trong 1 năm..............................................................29 Hình 3.6. Thời gian chuyến biển…………………………………………………....30 Hình 3.7. Số lượng chuyến biển và đội tàu tối ưu của mô hình…………………...31 Hình 3.8. Điều kiện ràng buộc về số lượng chuyến biển…………………………..32 Hình 3.9. Điều kiện ràng buộc chuyến biển của đội tàu trong solver…………….33 Hình 3.10. Form tính các chi phí cho chuyến biển………………………………...36 Hình 3.11. Điều kiện ràng buộc về lợi nhuận của chủ tàu…………………….…..38 Hình 3.12. Điều kiện ràng buộc về lương của thủy thủ……………………………38 Hình 3.13. Form tính toán…………………………………………………………..39 Hình 3.14. Form xuất các số liệu đầu ra……………………………………………40 Hình 3.15. Form xuất số liệu đầu ra về phần chia cho chủ tàu……………………42 vi Chương 1. PHẦN TỔNG QUAN 1.1. LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Với bờ biển dài 3.000 km, cùng nguồn tài nguyên biển rất phong phú và đa dạng, khai thác thủy sản đã trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước. Tuy nhiên nghề cá Việt Nam hiện vẫn là nghề cá nhân dân với quy mô sản xuất nhỏ lẻ và nhiều bất cập như đội tàu khai thác, mặc dù số lượng ngày càng tăng nhưng yếu kém, thiết bị khai thác thiếu đồng bộ, kỹ thuật đánh bắt, công nghệ bảo quản còn lạc hậu… Bên cạnh đó, do chưa có mô hình sản xuất phù hợp nên thực tế nghề cá nước ta hiện vẫn đang còn nhiều hạn chế, trong đó có thể kể một số tồn tại cụ thể như sau: - Việc phát triển nhanh quy mô đội tàu khai thác, cả về số lượng và kích thước, trong thời gian qua đã gây ra nhiều ảnh hưởng xấu, không chỉ làm suy giảm, thậm chí dẫn đến sự cạn kiệt của nguồn lợi hải sản, mà còn làm giảm hiệu quả kinh tế của nghề cá, khi không phát huy được hết năng lực của đội tàu khai thác. - Hầu hết tàu cá ở nước ta đều tổ chức khai thác theo hình thức đơn lẻ hay tổ đội, trong đó hình thức tổ đoàn kết sản xuất trên biển để nâng cao hiệu quả đánh bắt, đã hình thành, phát triển mạnh và là chủ trương của nhà nước thời gian qua. Tuy nhiên các tổ đội sản xuất trên biển chủ yếu hình thành một cách tự phát, gồm các tàu ngư dân có mối quan hệ gần gũi hoặc là họ hàng, anh em với nhau chưa tính đến cơ sở khoa học và các yếu tố ảnh hưởng quy mô tổ đội tàu như trữ lượng khai thác, sản lượng đánh bắt, thời gian bảo quản sản phẩm trên biển... để xác định quy mô hợp lý cho đội tàu khai thác hải sản về số lượng, kích thước, cơ cấu ngành nghề… phù hợp với nghề cá của từng địa phương. Về mặt phương pháp có thể nhận thấy, để giải quyết các hạn chế đặt ra trên đây cần phải nghiên cứu xây dựng mô hình quy hoạch tối ưu cho đội tàu khai thác hải sản, cơ sở để xác định số lượng, cơ cấu đội tàu … phù hợp với các yếu tố của một nghề cá cụ thể như trữ lượng khai thác tối đa, sản lượng và thời gian chuyến biển giá bán cá … Đây cũng chính là lý do để chúng tôi lựa chọn thực hiện đề tài :”Nghiên cứu xây dựng mô hình quy hoạch tối ưu nghề cá”. 1 1.2. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỐI VỚI ĐỀ TÀI 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Ở các nước có nghề cá phát triển trên thế giới, vấn đề xây dựng mô hình quy hoạch tối ưu cho nghề cá đã được nghiên cứu từ khá lâu vì những tính chất quan trọng của nó. Các nghiên cứu về đề tài này xuất hiện lần đầu tiên ở Anh vào khoảng đầu năm 1980, bắt đầu từ việc phân tích và lựa chọn các quy mô phù hợp của hạm đội tàu cá tương lai, sau đó xuất hiện ngày càng nhiều ở các nước phát triển như Mỹ và các nước châu Âu. Vì thế trên thế giới hiện nay xuất hiện khá nhiều mô hình quy hoạch tối ưu nghề cá, trong đó có thể kể một số mô hình quy hoạch điển hình như sau. (1) Mô hình EIAA (Economic Interpretation of ACFM Advice) (1998 – 2000) Mô hình được xây dựng bởi ban Thủy sản của châu Âu (EAEF) và do EC tài trợ. Mô hình EIAA được phát triển nhằm mục tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế của tổng sản lượng đánh bắt cho phép (TACS) do ban cố vấn EU quy định, sau đó mới đề xuất cho Ban quản lý nghề cá (ACFM) triển khai thực hiện. (2) Mô hình Groundfish Fleet Restructuring Information and Analysis Project, USA West Coast (2001-2003) Mô hình được phát triển bởi Hội đồng bảo tồn biển Thái Bình Dương (PMCC) và tổ chức bảo tồn Ecotrust nhằm phân tích tác động của chính sách kinh tế ngắn hạn về không gian và khu vực đến quy mô, cơ cấu của đội tàu khai thác. (3) Mô hình MEFISTO (Mediterranean Fisheries Simulation Tool) Đây là mô hình mô phỏng kinh tế - sinh học được phát triển bởi Đại học Barcelona và Viện khoa học Mar (Institut de ciències del Mar - CSIC), Barcelona, Tây Ban Nha. Mô hình cho phép mô phỏng các tác động của chiến lược quản lý thay thế nhằm tái tạo lại những điều kiện về kinh tế - sinh học trong khu vực vùng biển của Địa Trung Hải. Các chiến lược quản lý hiện hành có liên quan đến việc hạn chế cường lực khai thác của đội tàu khai thác, nghĩa là không tăng thêm số lượng tàu danh nghĩa, thời gian đánh bắt, công suất đội tàu và dung tích danh nghĩa GRT của các tàu khai thác trong mô hình và không sử dụng đến tổng sản lượng đánh bắt cho phép (TACS), trừ các đội tàu khai thác cá ngừ đại dương. 2 (4) Mô hình TEMAS (Technical measures) (2000 – 2003) Mô hình này được xây dựng và phát triển bởi Viện Quản lý Thuỷ sản (IFM) và Viện Nghiên cứu Thủy sản (DIFER) Đan Mạch ứng dụng cho ngành thủy sản Đan Mạch Mô hình là sự kết hợp mô phỏng ngẫu nhiên các chỉ số về kinh tế và sinh học đối với đội tàu đa nghề/khu vực/loài/thủy sản ở khu vực biển Bắc và biển Baltic của Đan Mạch. (5) Mô hình MOSES (Models for Optimal Sustainable Effort in the Seas) Mô hình được xây dựng và phát triển bởi các tổ chức gồm IREPA, Salerno, Ý; Trường Đại học Iceland ở Reykjavik, Iceland và MRAG của Đại học Imperial ở Anh. Mô hình được xây dựng trên cơ sở tích hợp các chỉ tiêu kinh tế - sinh học nhằm hỗ trợ hoạt động quản lý đa loài và đa-mục tiêu của ngành thủy sản giai đoạn (1995 - 1998). Mô hình phát triển cho 10 loài riêng biệt/ đội tàu/ thủy sản quanh các bờ biển nước Ý. (6) Mô hình ISFW (Invest in Fish South West) (2004-2006) Mô hình được xây dựng và phát triển bởi Trung tâm về kinh tế và quản lý các nguồn lợi thủy sản của Trường Đại học Portsmouth và Trung tâm về khoa học thủy sản và nuôi trồng (CEFAS) nhằm đánh giá các tác động về xã hội, kinh tế và môi trường cho các tình huống lựa chọn quản lý khác nhau, được ứng dụng cho nghề cá ở khu vực Tây Nam nước Anh và biển Celtic. (7) Mô hình FISHRENT (Bio-economic simulation and optimisation model for fisheries), 5/2011 Mô hình được xây dựng và phát triển như là một phần nghiên cứu do EU tài trợ thực hiện bởi Salz và các cộng sự trên cơ sở các mô hình kinh tế - sinh học trong số các mô hình EIAA, BEMMFISH, TEMAS, AHF và những mô hình đã được khảo sát trong dự án "Đánh giá các mô hình kinh tế - sinh học hiện có” (Prellezo và các cộng sự 2009). Tuy nhiên, không mô hình nào trong các mô hình này thích hợp để đánh giá tài nguyên ở các điều kiện và chế độ quản lý khác nhau như yêu cầu đặt ra trong dự án hiện tại. Từ việc phân tích các mô hình quy hoạch tối ưu nghề cá nêu trên có thể nhận thấy, mô hình sinh khối – kinh tế FISHRENT và mô hình HAWAII là mô hình tổng hợp xây dựng dựa trên cơ sở kinh nghiệm của các mô hình khác và thích hợp cho nghề cá có quy mô nhỏ nên được chúng tôi lựa chọn khi phân tích nghề cá nước ta hiện nay. 3 1.2.2. Nghiên cứu trong nước Ở nước ta hiện nay như chưa có công trình nghiên cứu nào có liên quan thật sự vấn đề xây dựng mô hình quy hoạch nghề cá nói chung và đội tàu khai thác nói riêng. Mặc dù từ năm 2000 đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu trong nước về mô hình tổ chức sản xuất trên biển nhưng thường tập trung theo hai hướng: - Đánh giá thực trạng hoạt động của tổ đội khai thác hải sản - Nghiên cứu xây dựng mô hình tổ đội sản xuất trên biển phù hợp. Các nghiên cứu cũng đã tính toán số lượng và chu kỳ hoạt động của các tàu trong tổ đội khai thác nhưng chưa có cơ sở khoa học và chưa quan tâm phát triển bền vững, đặc biệt trong bối cảnh nguồn lợi khai thác ở nước ta đã và đang suy giảm nghiêm trọng. Cũng chưa có đề tài nào xác định mối liên quan của quy mô, cơ cấu đội tàu khai thác với các yếu tố khách quan như cơ cấu nghề, nguồn lợi thủy sản, thị trường, môi trường… dẫn đến chưa phát huy hết hiệu quả mô hình sản xuất và phát triển bền vững nghề cá. Trong các đề tái có liên quan, chỉ có đề tài nghiên cứu của Thạc sĩ Nguyễn Văn Kháng thực hiện năm 2011 đã xác định cơ sở khoa học để điều chỉnh cơ cấu đội tàu khai thác và đề xuất mô hình tổ chức đội tàu này ở các vùng biển ven bờ, vùng lộng và vùng khơi. Trên cơ sở đó đề tài đã đề xuất việc xây dựng mô hình tổ chức sản xuất cho các nghề như kéo đôi, kéo đơn, rê tầng mặt, rê tầng đáy, lưới vây, câu nổi, câu đáy và chụp mực, tập trung ở 3 nhóm công suất: mô hình tổ chức sản xuất và dịch vụ hậu cần cho đội tàu có công suất (50 ÷ 89) CV khai thác vùng ven bờ, mô hình tổ chức sản xuất và dịch vụ hậu cần cho đội tàu công suất (90 ÷ 249) CV khai thác ở vùng lộng và mô hình tổ chức sản xuất và dịch vụ hậu cần cho đội tàu công suất trên 250 CV khai thác ở vùng khơi. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu cơ sở điều chỉnh cơ cấu và nghề nghiệp đội tàu chủ yếu dựa vào số liệu thống kê và cách thức chấm điểm mang tính định tính, chưa bàn đến mô hình quy hoạch tối ưu cho nghề cá nói chung và tổ, đội tàu khai thác hải sản nói riêng. Ngoài ra, đề tài cũng chỉ mới dừng lại ở việc xây dựng mô hình tổ chức sản xuất dựa vào các nguồn số liệu thống kê phụ thuộc nghề cá mà chưa có điều kiện để kiểm chứng hiệu quả hoạt động của các mô hình đề xuất trong thực tế sản xuất của nghề cá nước ta. Một số đề tài nghiên cứu khác có liên quan đến vấn đề này cũng gặp phải nhược điểm tương tự nên có những hạn chế nhất định và chưa được ứng dụng vào thực tế.. 4 1.3. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng mô hình quy hoạch tối ưu đội tàu khai thác hải sản phù hợp nghề cá và áp dụng cho nghề cá xa bờ của tỉnh Bình Thuận hiện nay. 1.3.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu xây dựng mô hình quy hoạch tối ưu đội tàu khai thác nói chung và trong phạm vi đội tàu khai thác của tỉnh Bình Thuận nói riêng. 1.3.3. Phương pháp và nội dung nghiên cứu của đề tài Sử dụng kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, theo hai hướng (1) Nghiên cứu lý thuyết Xây dựng mô hình quy hoạch tối ưu trên cơ sở phân tích các mô hình quy hoạch nghề cá hiện có, trong đó giữ lại hoặc bổ sung các yếu tố phù hợp với thực tiễn nghề cá Việt Nam. (2) Nghiên cứu thực nghiệm Điều tra thực tế nghề cá Bình Thuận, để thu thập số liệu cần thiết nhằm vận hành mô hình đã xây dựng và kiểm tra, đánh giá sự phù hợp của mô hình với thực tế. Trên cơ sở đó đề tài được phân thành 4 chương với các nội dung cụ thể như sau. Chương 1. Phần tổng quan Trình bày các vấn đề tổng quan như Lý do thực hiện đề tài; Tình hình nghiên cứu; Mục tiêu, đối tượng, phương pháp, nội dung, phạm vi nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lý thuyết Trình bày một số vấn đề lý thuyết có liên quan như Lý thuyết tối ưu; Các chỉ tiêu sinh khối – kinh tế của nghề cá; Mô hình quy hoạch tối ưu nghề cá. Chương 3. Kết quả nghiên cứu Chương này trình bày các kết quả nghiên cứu xây dựng mô hình quy hoạch tối ưu nghề cá, cùng với kết quả khảo sát thực tế nghề cá Bình Thuận để kiểm chứng mô hình. 5 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong phần này trình bày một số vấn đề lý thuyết có liên quan để thực hiện đề tài. 2.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN Trước tiên cần thống nhất một số khái niệm cơ bản thường được sử dụng trong các nghiên cứu về nghề cá nói chung và trong phạm vi đề tài này nói riêng, cụ thể như sau. 2.1.1. Nghề cá Tùy theo quan điểm, phạm vi, ý nghĩa của việc sử dụng mà có nhiều khái niệm về nghề cá, ví dụ gắn với ngư cụ có thể có nghề lưới vây, nghề lưới kéo, nghề lưới rê…, gắn với đối tượng đánh bắt có thể có các nghề cụ thể như nghề cá trích, nghề cá hồi… gắn với cả ngư cụ và đối tượng đánh bắt như nghề câu cá ngừ đại dương, nghề câu tôm… Nghĩa rộng nghề cá gồm nghề khai thác (Fishing) và nuôi trồng thủy sản (Aquaculture), còn nếu như hiểu theo nghĩa rộng hơn nữa thì khi nói đến nghề cá cũng có thể là nói đến toàn bộ ngành Thủy sản của một quốc gia nói chung (Fisheries = Fishery + Aquaculture). Tuy nhiên trong đề tài này chúng tôi chỉ xét nghề cá dưới góc độ là các đội tàu với các nghề khai thác hải sản khác nhau. 2.1.2. Loài (Species) và loài mục tiêu (Target Species) Loài là tập hợp của các cá thể có khả năng kết đôi và sinh sản, là đơn vị phân loại cơ sở khi đề cập đến biến động của nguồn lợi thủy sản bị khai thác. Loài mục tiêu là đối tượng khai thác chính của một đội tàu khai thác. 2.1.3. Đội tàu (Fleet) Đội tàu là tập hợp các tàu của một nghề, có kích thước và cấu trúc gần giống nhau, sử dụng cùng một loại ngư cụ, có kỹ thuật khai thác giống nhau, hoạt động trong cùng một ngư trường và đánh bắt cùng một loại đối tượng. 2.1.4. Nghề khai thác (Fishery) Nghề khai thác là tập hợp những hoạt động khai thác trong cùng một ngư trường, sử dụng cùng một loại ngư cụ và kỹ thuật khai thác. 6 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỐI ƯU 2.2.1. Khái niệm bài toán tối ưu hóa Tối ưu là một trong những lĩnh vực kinh điển của toán học và một số ngành khác, có ảnh hưởng rất lớn đến hầu hết các lĩnh vực khoa học – công nghệ và kinh tế – xã hội. Phương án tối ưu được hiểu là phương án hợp lý, tốt nhất trong các phương án có thể, đảm bảo hiệu quả cao nhất trong điều kiện tiết kiệm chi phí, tài nguyên, nguồn lực nhất. Ví dụ việc xác định thông số tối ưu của tàu thiết kế theo tiêu chuẩn tính năng tốt nhất, tính toán kết cấu tối ưu theo tiêu chuẩn về độ bền, trọng lượng nhỏ và giá thành rẻ nhất… là các ví dụ điển hình về các bài toán tối ưu hóa trong thiết kế tàu hoặc thiết kế kết cấu. Các số liệu cho trước để thiết kế một đối tượng nào đó thường cho trong nhiệm vụ thư, có thể là yêu cầu trong việc định ra các tiêu chuẩn để xác định đặc điểm của đối tượng. Các chỉ tiêu cần tối ưu sẽ phụ thuộc vào đặc điểm, nhiệm vụ của đối tượng cần thiết kế, có thể là giá thành, khối lượng, công suất yêu cầu, sức chở hay yêu cầu phức tạp hơn, có thể là giá thành, khối lượng, công suất yêu cầu, sức chở hay yêu cầu phức tạp hơn, do đó các chỉ tiêu này còn gọi là chỉ tiêu tối ưu hay hàm mục tiêu của đối tượng thiết kế. Việc tăng giảm giá trị hàm mục tiêu liên quan chặt chẽ với các yêu cầu phải thực hiện về tiêu chuẩn, tính năng kỹ thuật, công nghệ chế tạo và đặc tính của đối tượng thiết kế. Như vậy, để giải quyết được bài toán tối ưu cần xác định chính xác hàm mục tiêu của đối tượng thiết kế và những phân tích rõ ràng về tham số thiết kế và điều kiện ràng buộc. Để tính tối ưu, cần xác định tập hợp tham số hay biến độc lập x1, x2 ,…, xn mà giá trị của chúng sẽ xác định giá trị hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc cho bài toán, đồng thời cũng cho phép xác định được các đặc tính tối ưu của đối tượng thiết kế này. Khi đó, hàm mục tiêu là hàm của các tham số độc lập nói trên : Z = f(x1, x2, …, xn) (2.1) Giá trị các tham số nói trên được chọn sao cho thoả mãn các điều kiện ràng buộc, hay còn gọi là các hàm ràng buộc, cũng là các hàm số của các tham số độc lập: g1 = g1(x1, x2, …, xn) = gm(x1, x2, …, xn) (2.2) … gm 7 2.2.2. Mô hình bài toán tối ưu tổng quát Mô hình bài toán tối ưu có dạng tổng quát là bài toán xác định giá trị tập hợp các tham số độc lập hay biến độc lập x1, x2 ,…, xn để sao cho hàm mục tiêu Z đạt cực trị, dưới dạng cụ thể như sau : Z = f(x1, x2, … , xn )  max (min) (2.3) trong điều kiện phải thỏa mãn các điều kiện ràng buộc, cũng là hàm các biến độc lập dưới dạng tổng quát như sau: gi (x1, x2, … , xn) trong đó {, =, } bi (2.4) x  X  Rn ; i = 1, m ; m < n ; bi là hằng số. Bài toán trên được gọi là bài toán tối ưu có dạng tổng quát hay là một quy hoạch, có các đặc điểm cụ thể như sau: - Hàm Z gọi là hàm mục tiêu, còn các hàm gi(x), i = 1, m là các hàm ràng buộc, mỗi đẳng thức hoặc bất đẳng thức trong hệ (3.2) gọi là một điều kiện ràng buộc. - Miền D thoả mãn được các điều kiện ràng buộc của hàm mục tiêu được gọi là miền ràng buộc hay miền nghiệm xác định như sau. D = {x  X | gi(x) (, =, ) bi} (2.5) i = 1, m - Mỗi điểm x = (x1, x2, … , xn)  D thoả mãn điều kiện ràng buộc là một phương án (một lời giải chấp nhận được) và phương án x*  D làm hàm mục tiêu đạt cực trị (cực đại hay cực tiểu) được gọi là phương án tối ưu hay lời giải tối ưu, tức là: f(x*)  f(x) x  D – đối với bài toán cực đại f(x*)  f(x) x  D – đối với bài toán cực tiểu Tổ hợp các công thức xác định tập hợp giá trị các thông số thiết kế x1, x2, …, xn và tất cả các đặc tính của chúng, trong đó có cả giá trị các hàm ràng buộc và hàm mục tiêu, gọi là Mô hình toán học đối tượng thiết kế nói chung hoặc mô hình thiết kế nói riêng. 8 2.2.3. Phân loại bài toán quy hoạch Trong lý thuyết tối ưu, bài toán tối ưu còn gọi là bài toán Quy hoạch toán học, thường gặp nhất là quy hoạch tuyến tính và quy hoạch phi tuyến. 1. Bài toán quy hoạch tuyến tính (Linear Programing) Dạng chung của bài toán quy hoạch tuyến tính là tìm cực trị (cực đại hoặc cực tiểu) của hàm mục tiêu Z dưới dạng tổng quát như sau : Z = f(x1, x2, … , xn ) n =  c j x j = c1x1 + c2x2 + … + cn xn (2.6) bi với i = 1, 2, …, m (2.7) j1 với các điều kiện ràng buộc : gi (x1, x2, … , xn ) n =  a ij x j { = } j1 xj  0 trong đó cj, aij, bi là các hằng số. Trường hợp có các biến là số nguyên sẽ là bài toán quy hoạch tuyến tính nguyên, hoặc toàn bộ các biến phải là số nguyên, gọi là bài toán quy hoạch tuyến tính hỗn hợp. Trong các lĩnh vực kỹ thuật nói chung rất thường gặp các bài toán quy hoạch tuyến tính. Ví dụ trong bài toán thiết kế tàu, hàm mục tiêu thường là hàm biểu thị cho các đại lượng - Trọng lượng, giá thành… là những đại lượng cần phải cực tiểu hoá - Sức chở, tốc độ tàu… là những đại lượng cần phải cực đại hoá Các điều kiện ràng buộc thường là các điều kiện đảm bảo các tính năng hàng hải hay mức độ an toàn của tàu thiết kế … 2. Quy hoạch phi tuyến (nonlinear programming) Trong thực tế, bài toán quy hoạch phi tuyến thường gặp nhiều hơn so với bài toán quy hoạch tuyến tính, đồng thời tính chất phi tuyến của hàm mục tiêu và hàm ràng buộc đối với đối tượng thiết kế chính là đặc điểm quan trọng nhất của bài toán thiết kế tối ưu. Trong bài toán quy hoạch phi tuyến, hàm mục tiêu f(x) là hàm phi tuyến, hoặc có ít nhất một hàm ràng buộc gi(x) là hàm phi tuyến, hoặc cả hai trường hợp xảy ra cùng một lúc. Trong trường hợp này, hàm phi tuyến bài toán tối ưu có thể là hàm một hay nhiều biến. 9 2.3. CÁC CHỈ TIÊU KHAI THÁC, SINH HỌC VÀ KINH TẾ CỦA NGHỀ CÁ Các chỉ tiêu khai thác có vai trò và ý nghĩa rất lớn trong tổ chức quản lý nghề cá, có thể bao gồm nhiều chỉ tiêu nhưng quan trọng nhất là cường lực khai thác E (hoặc F) và năng suất khai thác CPUE, cụ thể như sau. 2.3.1. Các chỉ tiêu khai thác 1. Cường lực khai thác (Fishing Effort) Cường lực khai thác hay nỗ lực đánh bắt là toàn bộ yếu tố đầu vào cần thiết để thực hiện đánh bắt gồm tàu, đội ngũ lao động, ngư cụ, thời gian, tiền trả các chi phí… Cường lực khai thác xác định phụ thuộc phương pháp đánh hoặc kiểu ngư cụ sử dụng thường ký hiệu E, tính bằng đơn vị đo tiêu chuẩn tấn - tàu - ngày hoặc tấn - tàu - năm, tính bằng tích độ mạnh khai thác W với thời gian tác dụng của ngư cụ t (ngày đêm): E trong đó : W = W.t (2.8) - độ mạnh khai thác (hay độ mạnh nghề), được định nghĩa là khối nước chịu tác dụng của ngư cụ trên đơn vị thời gian, tính bằng thể tích của khối nước khai thác trong ngày đêm. t - thời gian khai thác của ngư cụ Độ mạnh W là đặc trưng cho mức độ tác dụng của ngư cụ đang xét trong quá trình đánh bắt nên tùy theo nghề, ngư cụ sẽ có cách xác định độ mạnh khai thác khác nhau. Cường lực E và độ mạnh khai thác W là các thông số đặc trưng cho năng lực khai thác và tiềm năng kỹ thuật của các ngư cụ, không liên quan gì đến sản lượng khai thác. Khi lựa chọn các đơn vị đo phù hợp, chúng sẽ là các giá trị cụ thể được xác định theo mỗi lớp hoặc nhóm ngư cụ cùng một kiểu, ví dụ nếu các ngư cụ như lưới kéo liên quan đến kích thước lưới quét hoặc trôi, thì lưới rê liên quan đến số mẻ lưới trong ngày đêm, trong khi nghề câu lại liên quan đến số lượng của các lưỡi câu trong một giàn câu… Những nghiên cứu lý thuyết về tính kinh tế của nghề cá truyền thống cũng đã cho thấy, cường lực khai thác là biến quyết định có ý nghĩa rất quan trọng trong quản lý nghề cá. Ở những nước tiên tiến có nghề cá phát triển trên thế giới thì việc kiểm soát cường lực khai thác như hạn chế đầu vào, đóng cửa vùng khai thác theo mùa hoặc theo khu vực, cấp hạn ngạch là những hoạt động thường xuyên trong công tác quản lý nghề cá. 10 2. Năng suất khai thác (Catch Per Unit Effort - CPUE) Tùy theo mục đích, có các định nghĩa khác nhau về chỉ tiêu năng suất khai thác. Tuy nhiên ở phạm vi đề tài này, khái niệm năng suất khai thác CPUE được định nghĩa là tổng sản lượng đánh bắt của tất cả loài đối tượng khai thác tính trong 1 ngày đi biển. Do ngư trường cá nổi và cá đáy ở vùng biển Việt Nam thường là thủy sản đa loài nên CPUE được định nghĩa là hỗn hợp loài đánh bắt theo mục tiêu và không theo mục tiêu. Các loại thủy sản này, nhất là cá tầng nổi thuộc dạng có công nghệ phụ thuộc lẫn nhau, tức khi đánh bắt loài này, có thể đánh được, cố ý hay không cố ý các loài khác cùng lúc và sự phụ thuộc như thế có thể dẫn đến sự xung đột giữa các nghề khai thác khác nhau. Năng suất khai thác CPUE (kg/ngày) của con tàu thứ i trong đội tàu đang xét được tính theo công thức chung như sau: CPUEi trong đó: = Q E (2.9) Q - tổng sản lượng khai thác của chuyến biển (kg). E - cường lực khai thác của chuyến biển, tức là số ngày khai thác trong một chuyến biển (ngày đêm) Khi đó, năng suất khai thác hay năng suất đánh bắt trung bình CPUE (kg/ngày) của đội tàu đánh cá sẽ được ước tính theo công thức: n  CPUE i CPUE = i 1 (2.10) n trong đó: CPUEi - năng suất khai thác của tàu i trong đội tàu (kg/ngày) n - số lượng tàu trong đội tàu khảo sát. Tương tự cường lực khai thác E, năng suất khai thác CPUE cũng được xác định phụ thuộc vào ngư cụ khai thác, có thể ví dụ cụ thể như sau. - Với lưới kéo đáy, năng suất đánh bắt CPUE mô tả qua chỉ số kg/giờ kéo lưới. - Với nghề lưới rê hoặc câu vàng, các chỉ số dùng để mô tả năng suất đánh bắt tương ứng là kg/km lưới hoặc kg/100 lưỡi câu. 11