Tài liệu Xây dựng mô hình kinh tế tài nguyên nước, tưới và phát triển dựa trên tiếp cận kinh tế tài nguyên thiên nhiên và môi trường trong khu vực hệ thống sông hồng thái bình

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngành nước của chúng ta đã chuyển từ giai đoạn phát triển cơ sở hạ tầng nước chủ yếu phục vụ tưới cho nông nghiệp sang giai đoạn phân bổ nước cho nhiều sử dụng nước khác nhau của nền kinh tế đang bắt đầu thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Tuy nhiên, nghiên cứu khoa học chưa bắt kịp với tình hình mới, vì vẫn còn nặng vào những đề tài nghiên cứu có tiếp cận thiên-về-kỹ thuật, cho nên khó đáp ứng được nhiệm vụ của giai đoạn mới là hiệu quả kinh tế và phát triển thể chế ngành nước. Nội dung đề tài này để cập tới phát triển công cụ mô hình để có thể đẩy mạnh nghiên cứu kinh tế tài nguyên nước một cách hệ thống nói chung và cụ thể trong khu vực Lưu vực Sông Hồng-Thái bình nói riêng. 2. Mục đích của đề tài Mục đích chính của đề tài là đề xuất phương hướng phát triển xây dựng các mô hình kinh tế tài nguyên nước phục vụ nghiên cứu kinh tế, thể chế ngành nước nói chung và thực tế phát triển bài toán này ở khu vực Lưu vực Sông Hồng-Thái bình (RRB). Cụ thể, đề tài sẽ đề cập tới việc xây dựng hai loại mô hình chủ yếu, đó là (i) mô hình kinh tế nước để hướng tới việc mô tả bài toán phân bổ tài nguyên nước ở RRB, và (ii) mô hình thể chế nước RRB để mô tả thực tế hoạt động quản lý tài nguyên nước ở lưu vực. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng chủ yếu là bài toán phân bổ nước và thể chế nước ở RRB, tuy nhiên, tiếp cận của đề tài có thể áp dụng cho các lưu vực khác ở Việt nam. Vì lĩnh vực mô hình hóa các bài toán kinh tế tài nguyên nước là vô cùng rộng lớn, cho nên đề tài sẽ chủ yếu đề cập tới một số vấn đề điển hình, đó là xây dựng mô hình cầu cho các sử dụng nước như tưới, nước sinh hoạt đô thị và nông thôn, nước cho pháp điện ở RRB, và mô hình thể chế dựa vào các tác nhân để mô tả hoạt động quản lý của lưu vực. Vì khuôn khổ luận văn có hạn, các lĩnh vực khác như tối ưu hóa tĩnh và động, kinh tế phòng lũ, kinh tế sinh thái tài nguyên nước… không được đưa vào phạm vi của nghiên cứu của đề tài. 4. Tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 Tiếp cận chính của đề tài được dựa trên phương pháp luận nghiên cứu Kinh tế Tài nguyên và Môi trường. Đây là một lĩnh vực mới được phát triển trong những thập kỷ gần đây, để phát triển các tiếp cận kinh tế học vi mô sang những lĩnh vực có nhiều thất bại thị trường như ngoại ứng, hàng công cộng, thông tin phi-đối xứng, độc quyền, và những vấn đề phát triển bền vững. Vì tính đa dạng và phức tạp và bản chất liên-ngành của môn học, nhiều công cụ cần được sử dụng và phát huy trong quá trình nghiên cứu, ví dụ như các mô hình toán học, các phương pháp khoa học thống kê, và các khoa học xã hội như kinh tế học, xã hội học, luật hoc, kinh tế học thể chế …. Tuy nhiên, vì khuôn khổ có hạn, nội dung đề tài sẽ phải viện dẫn tới những tài liệu tham khảo cần thiết khác. 5. Lời cám ơn Tác giả xin chân thành cám ơn các thày cô giáo đã góp phần giảng dạy chương trình Cao học Kinh tế 16 trong khóa học 2008-2010. Tác giả đặc biệt tỏ lời cám ơn Giáo sư Tiến sỹ Nguyễn Quang Kim, là người đã gợi ý cho tác giả phát triển các nghiên cứu về tình hình thực tiễn của hoạt động ngành nước trong điều kiện hiện nay. Lời gợi ý của Giáo sư Kim đã giúp cho tác giả tìm hiểu tài liệu, thông tin và kiến thức cần thiết để phát triển mô hình thể chế cho nghiên cứu thể chế ngành nước trong Chương 4. Tác giả cũng xin cám ơn các thày cô giáo khác, các bạn bè, và các em học sinh đã cổ vũ, động viên tác giả trong quá trình học tập và làm luận văn này. Hà nội, ngày 01/12/2010 Học viên Đào Văn Khiêm 3 CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Chương 1 IWMI - Viện Quản lý Nước Quốc tế IFPRI - Viện Nghiên cứu Chính sách Lương thực Quốc tế O&M - Chi phí vận hành và bảo dưỡng WUA - Hiệp hội những người sử dụng nước Chương 2 CGE - Mô hình cân bằng tổng quát khả tính CRWR - Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên Nước CVM - Phương pháp kỹ thuật đánh giá giá trị tùy thuộc tình huống DSS - Hệ thống hỗ trợ làm quyết định M&I - Thành thị và công nghiệp TCM - Phương pháp chi phí du lịch UNCED - Hội nghị Liên hợp quốc về Môi trường và Phát triển Chương 3 AF - acre-foot (≈ 1234 mét khối) ET - Lượng bốc-thoát hơi nước GDP - Tổng thu nhập quốc nội ML - Tối đa hợp lý OLS - Bình phương tối thiểu thông thường WTP - Ý muốn thanh toán Chương 4 ADB - Ngân hàng phát triển Châu Á CERWASS - Trung tâm Cung cấp Nước Sạch Nông thôn và Vệ sinh CSBO - Tổ chức Lưu vực-con Sông Cầu DANIDA - Cơ quan Phát triển Quốc tế Đan mạch DARD - Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thông (NN&PTNT) DoNRE - Sở Tài nguyên và Môi trường DSBO - Tổ chức Lưu vực-con Sông Đáy DWR - Cục Tài nguyên Nước DWRM - Cục Quản lý Tài nguyên Nước 4 DWRHWM - Cục Quản lý Tài nguyên Nước và Các Công trình Thủy lợi GWP - Hội Nước Toàn cầu IDA - Khung phân rã và phân tích thể chế IDMC - Công ty quản lý tưới và tiêu ISF - Phí dịch vụ tưới IWARP - Viện Quy hoạch Tài nguyên Nước IWARPM - Quy hoạch và Quản lý Tài nguyên Nước IWRM - Quản lý tổng hợp tài nguyên nước JICA - Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật bản LEP - Luật Bảo vệ Môi trường LWR - Luật Tài nguyên Nước MARD - Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn MoNRE - Bộ Tài nguyên và Môi trường NGO - Tổ chức phi chính phủ NTP - Chương trình Mục tiêu Quốc gia NWRC - Hội đồng Tài nguyên Nước Quốc gia ODA - Viện trợ không hoàn lại PPC - Ủy ban nhân dân tỉnh RBM - Quản lý lưu vực sông RBO - Tổ chức lưu vực sông RRBO - Tổ chức Lưu vực Sông Hồng RRD - Châu thổ sông Hồng RWSS - Cung cấp Nước Sạch Nông thôn và Vệ sinh SIWARP - Viện Quy hoạch Tài nguyên Nước phía Nam S-RBO - RBO-con TA - Hỗ trợ kỹ thuật VEA - Tổng cục Quản lý Môi trường Việt nam VIWRR - Viện Nghiên cứu Tài nguyên Nước Việt nam VNWP - Hội Thủy lợi Việt nam WB - Ngân hàng thế giới MỤC LỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. 3 GIỚI THIỆU VỀ KINH TẾ HỌC TÀI NGUYÊN NƯỚC ......................... 8 T 0 T 0 T 0 T 0 1.1 Tổng quan .................................................................................................................... 8 1.2 Các khía cạnh đa-cấp của quản lý nước .................................................................... 10 1.2.1 Các lựa chọn quản lý nước cấp-vi mô ............................................................... 10 1.2.1.1 Phân bổ đất cho tưới tại mức mặt ruộng ..................................................... 11 1.2.1.2 Năng suất của nước ..................................................................................... 11 1.2.1.3 Các công nghệ tưới hiệu quả sử dụng-ít-vốn .............................................. 12 1.2.2 Phân bổ nước vùng lãnh thổ .............................................................................. 12 1.2.2.1 Kinh tế học cơ bản của các dự án nước có kích thước lớn ......................... 13 1.2.2.2 Quản lý các hệ thống chuyển tải nước ........................................................ 14 1.2.2.3 Kinh tế học chính trị của quản lý hệ thống nước ........................................ 16 1.2.2.4 Chuyển đổi từ quyền sử dụng nước tới thị trường nước ............................. 16 1.2.2.5 Định giá nước ............................................................................................. 18 1.2.2.6 Quản lý nước ngầm ..................................................................................... 19 1.2.2.7 Phân bổ nước giữa các ngành ..................................................................... 19 1.2.2.8 Sử dụng các nguồn nước phi-truyền thống ................................................. 20 1.2.3 Các khía cạnh liên-thời gian của nước ............................................................... 20 1.2.3.1 Tiếp cận tối ưu hóa động ............................................................................ 20 1.2.3.2 Úng ngập và tiêu ......................................................................................... 23 1.3 Kết luận ...................................................................................................................... 24 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 MÔ HÌNH HÓA KINH TẾ TÀI NGUYÊN NƯỚC CẤP-LƯU VỰC:.... 26 TỔNG QUAN VÀ ĐỊNH HƯỚNG ............................................................. 26 T 0 T 0 T 0 T 0 2.1 Giới thiệu ................................................................................................................... 26 2.2 Các khái niệm Lưu vực Sông cho Quản lý Tài nguyên Nước ................................... 26 2.2.1 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước...................................................................... 26 2.2.2 Các hệ thống lưu vực sông.................................................................................. 27 2.3 Kinh tế học về Phân bổ Nước .................................................................................... 30 2.3.1 Giới thiệu ............................................................................................................ 30 2.3.2 Chi phí giao dịch ................................................................................................ 30 2.3.3 Các tác động năng suất nông nghiệp .................................................................. 30 2.3.4 Phân bổ nước liên-lưu vực .................................................................................. 30 2.3.5 Các tác động môi trường..................................................................................... 31 2.3.6 Quyền sở hữu trong ngành nước ......................................................................... 31 2.4. Đánh giá giá trị Nước cho Sử dụng Nông nghiệp..................................................... 31 2.4.1 Các hàm sản xuất mùa vụ sử dụng nước ............................................................ 31 2.4.2 Tối ưu hóa sử dụng nước _ Các mô hình quy hoạch toán học ........................... 35 2.5 Đánh giá giá trị của Cầu Phi-Nông nghiệp đối với nước........................................... 37 2.5.1 Các kỹ thuật đánh giá giá trị dựa vào-thị trường ................................................ 38 2.5.2 Giá trị kinh tế của sản xuất thủy năng ............................................................... 41 2.5.3 Các kỹ thuật phi-thị trường ................................................................................ 42 2.6 Các Hàm Lợi ích cho Nước trong Hoàn cảnh Lưu vực Sông .................................... 45 2.7 Định hướng Tương lai cho Mô hình hóa Lưu vực Sông ........................................... 47 2.7.1 Giới thiệu ........................................................................................................... 47 2.7.2 Tổng hợp Mô hình hóa Thể chế-Kinh tế-Nông học-Thủy văn tại Quy mô Lưu vực Sông ...................................................................................................................... 48 2.7.3 Hỗ trợ Thông tin Hoàn chỉnh ............................................................................. 50 2.7.4 Các Mô hình Tổng hợp Ngắn-hạn và Dài-hạn................................................... 50 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 6 2.7.5 Tổng hợp Hệ thống ............................................................................................ 51 T 0 T 0 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HÓA KINH TẾ SỬ DỤNG NƯỚC .................. 53 TRONG KHU VỰC LƯU VỰC SÔNG HỒNG-THÁI BÌNH.................. 53 T 0 T 0 T 0 T 0 3.1 Tổng quan .................................................................................................................. 53 3.1.1 Đặt vấn đề .......................................................................................................... 53 3.1.2 Lưu vực Sông Hồng-Thái bình .......................................................................... 54 3.1.3 Quá trình nghiên cứu ......................................................................................... 56 3.2 Các mô hình kinh tế cầu cho các sử dụng nước khác nhau ...................................... 57 3.2.1 Mô hình cầu sử dụng tưới .................................................................................. 57 3.2.2 Mô hình cầu sử dụng nước sinh hoạt nông thôn ................................................ 65 3.2.2.1 Nước sinh hoạt ............................................................................................. 65 3.2.2.2 Lợi ích sử dụng nước sinh hoạt................................................................... 65 3.2.2.3 Nguồn cung cấp ........................................................................................... 66 3.2.2.4 Môi trường quản lý, môi trường thể chế: .................................................... 66 3.2.2.5 Xác định mô hình cho cầu nước sinh hoạt:................................................ 66 3.2.2.6 Phương pháp luận về CVM ........................................................................ 67 3.2.2.7 Các kiểm định trong nghiên cứu CVM ........................................................ 67 3.2.2.8 Các kết quả tính toán giá trị kinh tế của sử dụng nước sinh hoạt nông thôn tại một số địa điểm điều tra ...................................................................................... 71 3.2.2.9 Kết luận ....................................................................................................... 73 3.2.3 Mô hình cầu sử dụng nước sinh hoạt đô thị ....................................................... 74 3.2.3.1 Kinh tế học vi mô của mô hình lựa chọn liên tục-rời rạc ........................... 74 3.2.3.2 Vấn đề hiệu chỉnh bài toán nhiều-phân đoạn về bài toán hai-phân đoạn ... 75 3.2.3.3 Vấn đề thu thập số liệu cho chương trình ML cho bài toán hai-phân đoạn . 76 3.2.3.4 Chạy chương trình ML ............................................................................... 77 3.2.3.5 Kết quả tính toán các tham số của hàm cầu nước sinh hoạt đô thị .............. 77 3.2.3.6 Tính toán giá trị kinh tế của nước sinh hoạt đô thị ..................................... 78 3.2.3.7 Tóm tắt về tính toán cầu và giá trị kinh tế của nước sinh hoạt đô thị ......... 82 3.2.4 Mô hình cầu sử dụng nước cho phát điện .......................................................... 83 3.2.4.1 Giới thiệu .................................................................................................... 83 3.2.4.2 Một số kết quả ước lượng các tham số mô hình cầu điện sinh hoạt đô thị . 83 3.2.4.3 Một số kết quả tính giá trị kinh tế của điện sinh hoạt ................................. 84 3.2.4.4 Phương pháp suy luận ra cầu đối với nước sử dụng để phát điện sinh hoạt ................................................................................................................................. 85 3.2.4.5 Áp dụng thực hành phương pháp suy luận cầu sử dụng nước cho phát điện ở quy mô hộ gia đình ............................................................................................... 86 3.2.4.6 Tính toán cầu nước cho thuỷ điện suy ra từ đường cầu điện đô thị : .......... 88 3.3 Kết luận về áp dụng Mô hình Kinh tế Tài nguyên Nước cho Lưu vực Sông HồngThái bình và Định hướng cho nghiên cứu tương lai ........................................................ 89 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HÓA KINH TẾ HỌC THỂ CHẾ...................... 91 CHO KHU VỰC LƯU VỰC SÔNG HỒNG – THÁI BÌNH..................... 91 T 0 T 0 T 0 T 0 4.1 Cơ sở lý thuyết của kinh tế học thể chế ..................................................................... 91 4.2 Lý thuyết thể chế tập trung vào các tác nhân ............................................................. 92 4.2.1 Khái niệm quản lý tổng hợp tài nguyên nước (IWRM) ...................................... 93 4.2.1.1 Quản lý tổng hợp tài nguyên nước.............................................................. 93 4.2.1.2 Tóm tắt và kết luận cho cải cách quản lý nước........................................... 96 4.2.2 Khái niệm cai quản (governance) ...................................................................... 97 4.2.3 Lý thuyết Thể chế Tập trung-vào-các-Tác nhân ................................................ 99 4.2.4 Tóm tắt và kết luận cho cai quản lưu vực sông ............................................... 105 4.3 Ứng dụng Kinh tế Thể chế Nước cho Lưu vực Sông Hồng – Thái bình ................. 107 4.3.1 Tổng quan về quản lý tài nguyên nước Việt nam và Lưu vực sông Hồng ...... 107 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 7 4.3.1.1 Các điều kiện địa lý, nhân khẩu học, khí hậu ........................................... 107 4.3.1.2 Các hệ thống sông ..................................................................................... 108 4.3.1.3 Phát triển kinh tế và ngành nước .............................................................. 109 4.3.1.4 Cấu trúc tổ chức của Quản lý Hành chính Công ...................................... 110 4.3.2 Chính sách cấp-quốc tế và các tác nhân quốc tế khác ..................................... 111 4.3.3 Chính sách cấp-quốc gia .................................................................................. 111 4.3.4 Các tác nhân cấp quốc gia................................................................................ 112 4.3.4.1 Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (MARD) ................................. 112 4.3.4.2 Bộ Tài nguyên và Môi trường (MoNRE) ................................................. 113 4.3.4.3 Các cơ quan khác ...................................................................................... 114 4.3.5 Các tác nhân cấp lưu vực sông ........................................................................ 115 4.3.5.1 Các RBO theo Luật Tài nguyên Nước ...................................................... 115 4.3.5.2 Các RBO theo Luật Bảo vệ Môi trường ................................................... 116 4.3.5.3 Các tác nhân cấp địa phương .................................................................... 117 4.3.6 Phân tích ứng dụng IWRM ở khu vực Lưu vực Sông Hồng-Thái bình .......... 118 4.3.6.1 Quỹ đạo phát triển quản lý tài nguyên nước ở Việt nam ........................... 118 4.3.6.2 Tranh cãi giữa MARD và MoNRE ........................................................... 120 4.3.6.3 Các cải cách RBO theo Nghị định Quản lý Lưu vực Sông ...................... 122 4.3.6.4 Các Tổ chức Lưu vực Sông Hồng-Thái bình (của MARD) ..................... 123 Tóm tắt và kết luận ........................................................................................................ 130 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 0 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 133 T 0 T 0 T 0 T 0 8 Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ KINH TẾ HỌC TÀI NGUYÊN NƯỚC 1.1 Tổng quan Thế kỷ trước đã chứng kiến một sự tăng trưởng chưa từng thấy trong các dự án tưới trên mức độ toàn cầu. Việc sử dụng những giếng nước tiên tiến đã làm giảm chi phí của sử dụng nước ngầm, và những khoản tài trợ giành cho các hồ chứa và hệ thống kênh dẫn lớn đã được sử dụng để đạt được an ninh lương thực. Khắp nơi trên toàn thế giới, đất nông nghiệp có tưới đã tăng từ 50 triệu ha vào năm 1900 lên tới 267 triệu ha vào những năm gần đây, phần lớn nằm trong các quốc gia đang phát triển (Gleick, 2000). Hiện nay gần 75% toàn bộ đất đai nông nghiệp có tưới nằm ở các quốc gia đang phát triển. Tưới đã làm tăng một khối lượng lớn đất đai canh tác cho sản xuất nông nghiệp. Tưới cũng làm tăng gấp đôi khối lượng mùa màng, và đã làm giảm tính bất định của việc chỉ dựa vào nguồn cung cấp nước mưa. Bảng 1 cho thấy sự tăng trưởng diện tích đất có tưới của toàn bộ thế giới trong những thập kỷ gần đây. Các vùng miền xác định như Châu Á đã được hưởng lợi nhiều từ tưới. Các quốc gia với những vùng diện tích rộng lớn là Trung quốc, Ấn độ và Hoa kỳ, chiếm tới một nửa khối lượng diện tích có tưới của toàn thế giới. Các vùng lãnh thổ khác như Châu Phi có ít đất đai có tưới hơn. Toàn cảnh cho thấy một sự gia tăng lớn trong đất đai có tưới, tăng gần gấp đôi trong một khoảng thời gian 30 năm. Hơn nữa, Bảng 1 cho thấy tỷ lệ phần trăm diện tích trồng trọt được tưới. Tỷ lệ phần trăm này thay đổi lớn giữa các vùng lãnh thổ. Ví dụ, năm 1995 Châu Á đã có 32,4% tổng số đất trồng có tưới, trong khi ở Châu Phi chỉ có 6,1% diện tích trồng trọt có tưới. Cũng vậy, một số quốc gia, như Hoa kỳ và Trung quốc, có tỷ lệ đất trồng có tưới còn tương đối cố định trong khoảng thời gian giữa năm 1965 và 1995, trong khi ở Ấn độ tỷ lệ phần trăm này hầu như đã tăng lên gấp đôi. Ở Việt nam, tình hình cũng tương tự. Hầu như các dự án phát triển tưới đã thực hiện khắp nơi để đáp ứng cho sản xuất nông nghiệp bảo đảm an ninh lương thực cho đất nước. Từ một quốc gia luôn phải nhập khẩu lương thực, Việt nam đã trở thành một quốc gia xuất khẩu lương thực lớn trên thế giới, với sản lượng xuất khẩu tăng lên không ngừng từ 1, 2, 3 triệu tới 7 triệu tấn gạo trong năm 2010 này. Điều đó cho thấy, chúng ta đã trải qua giai đoạn phát triển theo chiều rộng của ngành tưới, và chúng ta đang đứng trước bài toán mới của giai đoạn phân bổ nước 9 cho các vùng miền cũng như cách ngành khác nhau, nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng nước cho nền kinh tế. Tài nguyên nước không được phân phối đồng đều trên phạm vi toàn cầu. và các vùng khô hạn sẽ tiếp tục có những mâu thuẫn về cung cấp nước. Thêm nữa, tăng trưởng dân số trong các quốc gia đang phát triển được dự kiến sẽ làm tăng tổng cầu đối với lương thực ở thế kỷ tới. Những người dân ở các quốc gia đang phát triển ngày nay tiêu thụ nhiều sản phẩm thịt hơn, và hậu quả là làm tăng cầu đối với các mùa vụ ngũ cốc cho chăn nuôi. Các ước lượng của IFPRI cho thấy để đáp ứng cầu vào năm 2020, sản lượng ngũ cốc thế giới sẽ phải tăng lên 40% so với mức của năm 10 1995. Việc quản lý tốt hơn các hệ thống nước hiện có, cùng với sử dụng các công nghệ tưới hiệu quả hơn sẽ thực sự có ý nghĩa trong những thập kỷ sắp tới. 1.2 Các khía cạnh đa-cấp của quản lý nước Hiệu quả sử dụng nước bị tác động bởi các quyết định tại các cấp quản lý khác nhau. Sơ đồ 1 minh họa một số lựa chọn được thực hiện tại mỗi cấp quản lý, và các cấp khác nhau này được liên hệ qua lại như thế nào? 1.2.1 Các lựa chọn quản lý nước cấp-vi mô Cuối cùng, hiệu quả của các hệ thống tưới được xác định bởi các lựa chọn cấp mặt ruộng. Các lựa chọn này là lựa chọn phân bổ đất cho các mùa vụ, lựa chọn phạm vi trong đó những mùa vụ này được tưới, lựa chọn sử dụng các đầu vào khác ngoài nước, và lựa chọn kiểu công nghệ tưới. Những lựa chọn này là phụ thuộc lẫn 11 nhau, và mô hình hóa một cách đầy đủ những lựa chọn này dường như là rất phức tạp. Do vậy, ở đây chúng ta chỉ thảo luận về phân bổ đất đai trong số các hoạt động đó; đầu tiên chúng ta đề cập tới lựa chọn giữa nông nghiệp chỉ dựa vào nước mưa và nông nghiệp có tưới, và sau đó chuyển sang lựa chọn một hệ thống tưới cụ thể. 1.2.1.1 Phân bổ đất cho tưới tại mức mặt ruộng Có nhiều tài liệu nghiên cứu tham khảo về việc chấp nhận công nghệ hữu ích trong phân tích lựa chọn diện tích đất đai trồng trọt có tưới (Feder, Just và Zilberman, 1985). Những tài liệu này, phần lớn, giả thiết những người nông dân là những người không thích rủi ro và bị ràng buộc bởi khả năng tín dụng. Dựa vào các bằng chứng truyền thống, đa số các công trình nghiên cứu hiện có giả thiết việc chấp nhận tưới làm giảm rủi ro và làm tăng năng suất nhưng cần có thêm đầu tư. Mô hình sau đây về lựa chọn của người nông dân về việc sử dụng nông nghiệp chỉ dựa vào nước mưa hay có tưới được xây dựng bởi Feder và các cộng sự của ông (1985). Việc đưa ràng buộc tín dụng vào mô hình là đặc biệt thích hợp cho những người nông dân trong các quốc gia đang phát triển. Việc cung cấp các động cơ khuyến khích đúng đắn cho những người nông dân để chấp nhận tưới hiệu quả có thể có những tác động lớn lên sử dụng nước. Việc chuyển đổi từ tưới luống hoặc tưới phun sang các hệ thống tưới nhỏ giọt làm giảm sử dụng nước lên tới 35% (Schoengold, Sunding và Moreno, 2005). Việc sử dụng tưới nhỏ giọt toàn cầu đã tăng lên 28 lần so với mức của những năm giữa 1970, nhưng vẫn ít hơn 1% diện tích tưới toàn cầu, trong khi tưới phun được sử dụng trong 6% diện tích có tưới (Postel, 1996). Cải thiện trong hiệu quả sử dụng nước không bị hạn chế vào nông nghiệp, và những người sử dụng nước công nghiệp và nước sinh hoạt cũng có thể làm nhiều điều để cải thiện hiệu quả sử dụng nước của họ. Với những công nghệ sẵn có ngày hôm nay, những người nông dân có thể cắt giảm cầu sử dụng nước của họ tới 10 đến 50%, các ngành công nghiệp có thể cắt giảm tới 40-90%, và các thành phố có thể cắt giảm tới một phần ba mà không phải hy sinh sản lượng kinh tế hoặc chất lượng sống (Postel, 1996). 1.2.1.2 Năng suất của nước Một nhân tố quan trọng trong việc xác định phản ứng của người nông dân với thay đổi trong giá nước là dạng hàm số liên hệ sản lượng sản xuất với đầu vào nước. Theo Caswell và Zilberman (1985) chúng ta xác định sản lượng trên một mẫu ( Y ) 12 như một hàm số của khối lượng nước hiệu quả ( e ), trong đó nước hiệu quả là lượng nước được cây trồng sử dụng. Điều này tương đương với tích của tham số hiệu quả sử dụng-nước và khối lượng nước được dùng. Vấn đề này sẽ được đề cập chi tiết hơn trong Chương 2 và 3 của luận văn. 1.2.1.3 Các công nghệ tưới hiệu quả sử dụng-ít-vốn Các công nghệ tưới hiệu quả không nhất thiết đòi hỏi chi phí vốn cao để chấp nhận. Có những ví dụ từ các vùng khan hiếm-nước cho thấy sự khéo léo của những người nông dân trong khả năng chấp nhận cung cấp nước hạn chế. Một ví dụ là việc làm phẳng đất ruộng. Đánh luống đắp ụ (terracing) đất ruộng đã được sử dụng hàng ngàn đời nay như một cách thức gia tăng hiệu quả dùng nước. Bề mặt đất phẳng phiu làm cho ít thất thoát nước, và làm tăng hiệu quả sử dụng nước của cây trồng. Một phương pháp khác đã được sử dụng là đặt một cái chậu đất sét trên mặt đất gần rễ của cây trồng. Đất sét xốp cho phép nước nhỏ giọt một cách chậm chạp từ chậu, và cung cấp lượng nước cố định cho cây. Một ví dụ khác về công nghệ tưới chi phí-thấp là sử dụng các bể chứa nước cấp-làng xóm ở Ấn độ. Một cách truyền thống, các làng xóm ở Ấn độ thu thập nước mưa vào các bể chứa và mỗi làng có một hệ thống quy địch nước được phân chia như thế nào giữa những người sử dụng, và ai chịu trách nhiệm vận hành hệ thống (Whitaker, Kerr và Shenoi (1997). Cũng có những hệ thống tưới nhỏ giọt chi phí-thấp được phát triển và sử dụng trong nhiều vùng ở Ấn độ. Hệ thống này sử dụng các hố đơn giản chứa nước thải và một bộ lọc bằng vải. Cho dù chỉ yêu cầu một lượng đầu tư vốn thấp hơn nhiều so với đa số các hệ thống tưới nhỏ giọt, nó vẫn hiệu quả một cách đáng kể trong sử dụng nước (FAO, 1999). Sử dụng tưới nhỏ giọt bằng xô chậu, một phương pháp mà theo đó nước được được phân phối thông qua các ống nhỏ giọt từ cái xô treo ở trên, có thể làm giảm sử dụng nước tới 50%. 1.2.2 Phân bổ nước vùng lãnh thổ Ở mức vùng lãnh thổ, có nhiều khía cạnh quản lý nước cần phải được đề cập để cải thiện hiệu quả toàn cục của một hệ thống nước. Trong mục này, chúng ta trước hết hãy thảo luận vắn tắt những lựa chọn ban đầu về một hệ thống bao gồm cả vị trí lẫn kích thước của dự án nước, cũng như tầm quan trọng của việc cung cấp tài chính cho dự án. Sau đó chúng ta chuyển sang thảo luận về những lựa chọn quản lý quan trọng các hệ thống hiện có, như hệ thống chuyển tải, trao đổi và định giá nước. 13 Nội dung chính của các bài toán quản lý nước ở mức vùng lãnh thổ, đặc biệt là cấp lưu vực sông, sẽ được đề cập chi tiết trong các Chương 2, 3, và 4. Cho nên các thảo luận về chúng trong chương này chỉ dừng lại ở những nhận xét tổng quan. 1.2.2.1 Kinh tế học cơ bản của các dự án nước có kích thước lớn Trong việc quyết định xây dựng một dự án nước mới, các lợi ích của dự án phải được so sánh với chi phí. Các dự án nước lớn ở miền Tây Hoa kỳ là các dự án đầu tiên do chính phủ cấp vốn được yêu cầu phải phân tích lợi ích-chi phí trước khi dự án được phê duyệt. Các dự án nước được tài trợ bởi các cơ quan quốc tế như Ngân hàng Thế giới cũng yêu cầu những nghiên cứu như vậy phải được hoàn thành trước khi xét duyệt. Ngoài quyết định về vị trí, lựa chọn về kích thước của đập và hệ thống, chuyển tải nước cũng phải được thực hiện. Lý thuyết kinh tế cung cấp một sự hiểu biết chuyên sâu nào đó đối với lựa chọn kích thước tối ưu của đập. Trong khi các con đập cung cấp nhiều lợi ích qua cung cấp nước tưới, thủy năng, và phòng chống lũ; chi phí đầy đủ của xây dựng thường được bỏ qua, cả trong quyết định xây dựng đập và trong việc lựa chọn kích thước dự án nước. Các ngoại ứng gắn liền với xây dựng thường hoàn toàn bị bỏ qua, làm giảm chi phí cận biên nhận được của phát triển. Cũng vậy, thường là chi phí phát triển được trợ cấp, hoặc bởi các cấp chính quyền hoặc bởi các cơ quan quốc tế. Trong những trường hợp như vậy, chi phí có thể quan sát được của phát triển nước nằm bên dưới chi phí thực của tư nhân. Mô hình tĩnh đơn giản mô tả các lực dẫn tới đầu tư quá nhiều vào các dự án như các con đập. Ký hiệu W là công suất của đập. Lợi ích thị trường cận biên cho vùng lãnh thổ xung quanh khu vực xây dựng đập và việc tăng cung cấp nước được chỉ ra trên đường cong MB . Chi phí của việc xây dựng đập có thể được tách thành hai loại chi phí _ chi phí vốn và xây dựng và chi phí ngoại ứng. Chi phí cận biên trực tiếp của việc xây dựng đập được chỉ ra bởi đường cong MPC , và chi phí xã hội cận biên được chỉ ra bởi đường cong MSC . Khác biệt giữa hai đường cong này là các ngoại ứng gắn liền với xây dựng đập. Các ngoại ứng này bao gồm chi phí môi trường như phá hủy môi trường sống tự nhiên và làm giảm chất lượng đất trồng, và những chi phí khác như mất mát phúc lợi của di dân cư tái định cư. Bây giờ giả thiết công trình xây dựng được trợ cấp. Vì các khoản trợ cấp, chi phí đứng trước các nhà phát triển thường thấp hơn nhiều so với đường cong MC được trợ cấp. 14 Kết quả quan trọng nhất của Đồ thị 1 là trong trường hợp khi mà chi phí được trợ cấp và các ngoại ứng được bỏ qua, công suất đập sẽ là quá lớn, và lợi ích cận biên của cung cấp nước sẽ là quá thấp. Nếu chi phí xã hội đầy đủ của việc xây dựng đập được tính tới, công suất tối ưu của đập sẽ là W * , và lợi ích cận biên sẽ là tại P* . Một điều không kém phần quan trọng là phải xem xét mối quan hệ giữa dung tích chứa và các cấu phần khác của việc phân phối nước. Lợi ích của phát triển nước là một hàm của ba hoạt động _ chuyển tải, quản lý và công suất chứa. Tới một phạm vi nào đó, ba hoạt động này có thể được coi là các hàng hóa thay thế cho nhau. Khi các trợ cấp dẫn tới chi phí công suất chứa tương đối thấp, sẽ có một đầu tư quá lớn vào dung tích chứa và đầu tư quá thấp vào chuyển tải và quản lý các hệ thống tưới. Trong khi rõ ràng là tưới và phát triển nước đã cung cấp các lợi ích khổng lồ, việc bỏ qua các chi phí thực đã dẫn tới xây dựng các con đập lớn, thường ở những vị trí không thích hợp cho phát triển dự án nước do tính dễ tổn thương của các cảnh quan và các hệ sinh thái. 1.2.2.2 Quản lý các hệ thống chuyển tải nước Xây dựng các hệ thống chuyển tải nước là một phần tử quan trọng của hiệu quả toàn cục của hệ thống, vì quản lý các hệ thống chuyển tải tốt hơn sẽ làm giảm 15 nhu cầu đối với các dự án nước mới. Nhiều hệ thống kênh đã được xây dựng tại một thời điểm khi mà chi phí của việc xây dựng một hệ thống phân phối hiệu quả lớn hơn các lợi ích thêm vào. Tồn tại các phương pháp khác nhau để cải thiện phân phối nước. Ví dụ, lát kênh là một phương pháp có thể hạn chế khối lượng nước thất thoát trong quá trình chuyển tải. Một vấn đề khác là duy tu bảo dưỡng kém cỏi các hệ thống kênh hiện có _ theo thời gian sẽ làm xuống cấp và tăng khối lượng nước thất thoát. Quản lý kém cỏi các hệ thống tưới làm cho thất thoát do chuyển tải lên tới 50% (Repetto, 1986). Tính không hiệu quả cũng xuất phát từ thất thoát nước do bay hơi trong các kênh dẫn và hồ chứa. Những vấn đề này có một tác động mất cân đối lên những người sử dụng cuối nguồn trong hệ thống nước, tạo ra những vấn đề bình đẳng giữa những người sử dụng nước khác nhau. Việc duy tu bảo dưỡng hệ thống kênh tại một vị trí nào đó có các lợi ích cho những người sử dụng ở địa phương đó; tuy nhiên nó cũng làm lợi cho tất cả những người sử dụng cuối nguồn của hệ thống. Vì điều này, việc duy tu bảo dưỡng kênh cung cấp một ngoại ứng tích cực, vì lợi ích xã hội của duy tu bảo dưỡng kênh lớn hơn so với lợi ích cá nhân cho mỗi người sử dụng nước. Nếu các ngoại ứng tích cực này bị bỏ qua, sẽ có quá ít đầu tư cho duy tu bảo dưỡng kênh, làm cho hệ thống dẫn nước trở nên không hiệu quả. Chakravorty, Hochman và Zilberman (1995) đã chỉ ra nếu thiếu hành động tập thể (là điều dẫn tới đầu tư và chuyển tải nước tối ưu), các hệ thống kênh sẽ kém hiệu quả, với việc sử dụng quá thừa nước ở thượng nguồn và thiếu nước ở cuối nguồn. Việc tăng cường chuyển tải nước tối ưu sẽ mở rộng các con kênh và sản lượng và thực sự sẽ làm giảm tỷ lệ tô kinh tế của đất đai ở thượng nguồn, thậm chí mặc dù tô kinh tế toàn cục dường như tăng lên (Đào Văn Khiêm et al., 2009). Như được thảo luận bởi Easster (1986), có một sự dịch chuyển từ phát triển các dự án nước mới về phía cải thiện quản lý các hệ thống hiện có. Điều này dẫn tới việc phải dựa nhiều hơn vào các hiệp hội những người sử dụng nước (WUA). Một WUA là một nhóm các nông dân quản lý và phân phối nước một cách tập thể. Một dịch chuyển về phía quản lý tài nguyên nước bởi những người sử dụng nước đang được thúc đẩy như các phương tiện cải thiện các hệ thống chuyển tải, thu hồi chi phí, và hiệu quả sử dụng nước. 16 Ở nhiều nơi, WUA đã tồn tại đồng thời cùng với các hệ thống tưới được vận hành bởi cơ quan nhà nước trong nhiều năm. Bằng chứng cho thấy năng suất cao hơn, các công trình chuyển tải tốt hơn, duy tu bảo dưỡng được cải thiện, hiệu quả lớn hơn, và cung cấp nước tin cậy hơn đang gắn liền với WUA. 1.2.2.3 Kinh tế học chính trị của quản lý hệ thống nước Một sự hiểu biết về chính trị đằng sau phát triển và quản lý tài nguyên nước là tối quan trọng cho cải thiện trong tương lai. Công trình của Rausser và Zusman (1991) cho thấy khi những người có chủ quyền làm quyết định chính trị đặt ra các trọng số bất bình đẳng (mà Rausser và Zusman gọi là ‘quyền lực chính trị’) lên các nhóm lợi ích khác nhau, các phương pháp định giá và phân bổ nước tạo ra sẽ không hiệu quả về mặt kinh tế. Rausser (2000) đã mở rộng mô hình này thành mô hình thương lượng đa phương dựa trên khung thương lượng Nash-Harsanyi. Mô hình này minh họa những sự đánh-đổi giữa các nhóm lợi ích khác nhau, là những người quan tâm tới phân phối và phân bổ nước. Vấn đề này được tác giả đề cập chi tiết hơn trong Chương 4 của luận văn này. 1.2.2.4 Chuyển đổi từ quyền sử dụng nước tới thị trường nước Hệ thống quyền sử dụng nước. Trong đa số các vùng miền trên toàn thế giới, giá được trả bởi những người sử dụng nước thấp hơn nhiều so với sản phẩm giá trị cận biên của nước trong vai trò của một đầu vào. Các ước lượng hiện có về tỷ lệ giá nước với lợi ích của người nông dân nằm trong khoảng từ 26-33% ở Hàn quốc tới 5% ở Nepal (Repetto, 1986). Khi đã biết giá mà những người sử dụng trả thấp, cầu sẽ vượt lên nhiều so với cung cấp nước nếu có thể. Vì tài nguyên nước là khan hiếm, và giá được những người sử dụng trả nằm dưới giá trị đầu vào, nước phải được phân bổ bởi một cơ chế phi-thị trường. Trong nhiều bộ phận của thế giới, nước được phân bổ bằng cách sử dụng hệ thống ‘xếp hàng’ (xem tổng quan của Easter, 1986; Chambers (1988) về vùng Tiểu bán đảo Ấn độ; và Lee (1990) về vùng Nam Mỹ). Các hệ thống xếp hàng sử dụng hoặc cơ sở lịch sử hoặc cơ sở không gian để gán trật tự cho những người sử dụng của hệ thống nước. Hai trong số những kiểu phổ thông nhất của các hệ thống xếp hàng là hệ thống cấp nước ưu tiên và hệ thống quyền sở hữu nước ven sông. Hệ thống cấp nước ưu tiên được dựa trên nguyên tắc ‘ai đến trước, người đó có quyền sử dụng nước’. Trật tự ưu tiên được giành cho người đầu tiên cấp nước cho sử dụng sinh lợi. Hệ thống quyền sử dụng ven sông 17 được dựa trên nguyên tắc trao cho các chủ sở hữu đất kề cận với nguồn nước quyền sử dụng khối lượng nước đó. Chuyển đổi sang trao đổi và thị trường. Cả hai hệ thống quyền ưu tiên cấp nước và quyền sử dụng nước ven sông đều có những hạn chế cho trao đổi nước, dẫn tới tính không hiệu quả trong phân phối nước. Không có kiểu hệ thống nào trong những hệ thống này là hiệu quả, vì nước không được sử dụng trong hoạt động nơi mà nó tạo ra được giá trị cận biên cao nhất. Hiệu quả kinh tế cho thấy nếu chi phí giao dịch là thấp, thị trường nước hoặc giấy phép trao đổi là cách thức tốt nhất để phân bổ cung cấp nước (Burness và Quirk, 1979; Coase, 1960). Những hệ thống này bảo đảm nước khan hiếm sẽ tới được người sử dụng nào tạo ra được giá trị cận biên cao nhất từ nước. Đồ thị 2 cho thấy hai người nông dân kiếm được lợi ích từ nước là MB1 và MB2 một cách tương ứng; tuy nhiên, người nông dân 1 có quyền ưu tiên cao hơn với nước trong khi người nông dân 2 có quyền ưu tiên thấp hơn. Tổng lượng nước sẵn có cho một mùa vụ là Z . Một dịch chuyển tới hệ thống quyền sử dụng nước có thể trao đổi có thể làm tăng phúc lợi của tất cả các bên có liên quan, như được chỉ ra trên Đồ thị 2. Trong một hệ thống cấp nước ưu tiên, những người có quyền ưu tiên cao hơn sẽ thỏa mãn đầy đủ cầu của họ trước khi những người giữ quyền ưu tiên thấp nhận 18 được nước. Trong Đồ thị 2, lợi ích cận biên cho người nông dân 2 là P2 . Nếu trao đổi trong quyền sử dụng nước được phép trong mô hình trên đây, sẽ có các khoản thu lớn hơn không cho xã hội từ trao đổi. Người nông dân 1 sẽ bán nước cho người nông dân 2 cho tới khi lợi ích cận biên cho cả hai đều là P1 , và gia tăng trong phúc lợi xã hội là diện tích của tam giác ABC . 1.2.2.5 Định giá nước Chi phí cung cấp nước tưới bao gồm chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) cố định và chi phí khả biến, là chi phí phụ thuộc vào khối lượng nước dùng. Thêm nữa, còn có chi phí vốn xây dựng dự án nước. Có nhiều hệ thống định giá nước được sử dụng cho thu hồi một phần hoặc toàn bộ các chi phí này. Trong đa số các quốc gia, doanh thu nhận được thường nhỏ hơn nhiều so với các chi phí cung cấp nước tưới cho những người sử dụng, và thường thậm chí không cố gắng thu hồi chi phí vốn ban đầu. Thu hồi chi phí vận hành và bảo dưỡng trải từ mức thấp 20-30% ở Ấn độ và Pakistan tới mức cao gần 75% ở Madagascar (Dinar và Subramanian, 1997). Ở một số vùng ở Ấn độ, những giấy biên nhận cho thấy thậm chí không thu hồi nổi chi phí hành chính của việc thu phí (Saleth, 1996). Các hệ thống định giá nước có thể được thiết kế để cung cấp động cơ khuyến khích cho những người sử dụng nước chấp nhận các công nghệ bảo tồn-nước, hoặc thay đổi khối lượng đất canh tác. Phí tính theo dung tích cung cấp động cơ khuyến khích để giới hạn sử dụng nước, trong khi phí tính theo-hectares cung cấp động cơ khuyến khích canh tác đất nông nghiệp một cách thâm canh hơn. Một số hệ thống định giá chung nhất là phí tính theo-ha, mức phí tăng hoặc giảm theo khối, và phí theo dung tích. Những loại phí này có thể được cố định hoặc phụ thuộc vào diện tích và thời điểm trong năm. Đo lường dung tích không chính xác. Một nguồn không hiệu quả trong định giá nước xuất phát từ sự bất lực trong đo lường khối lượng nước mà một cá nhân dùng. Trong nhiều vùng của cả thể giới đã phát triển và đang phát triển, chi phí của việc lắp đặt các thiết bị đo lường để đo lường sử dụng nước một cách chính xác theo từng cá nhân là quá cao không thể chấp nhận được. Các hệ thống định giá khác nhau đã được phát triển như là phương tiện thay thế cho định giá theo dung tích. Khắp nơi, các quốc gia đang phát triển thường sử dụng phí nước tính theo-ha. 19 Trợ cấp chi phí dẫn nước. Trong khi công nghệ tưới chính xác có thể làm giảm sử dụng nước một cách khủng khiếp, việc chấp nhận chúng chỉ là tối thiểu. Một nguyên nhân cho điều này là giá của nước tưới nói chung không phản ánh giá trị khan hiếm của nước. Nước tưới được trợ cấp trong nhiều vùng lãnh thổ, và giá thường thậm chí không phản ánh chi phí của việc dẫn nước, mà chỉ phản ánh giá trị bóng của tài nguyên khan hiếm. Việc loại bỏ trợ cấp cho phân phối nước sẽ thúc đẩy chấp nhận tưới chính xác, là điều sẽ làm giảm sử dụng nước, tăng năng suất, và làm giảm các ngoại ứng môi trường như ngập úng và mặn hóa. Định giá cải tiến và nạn ăn cắp nước. Một lợi ích khác của các chính sách định giá nước được thảo luận bởi Ray và Williams (1999), là những người giải thích sự phổ biến của nạn ăn cắp nước tại các kênh chung nhau của Ấn độ. Những người sử dụng nước thượng nguồn có khả năng ăn cắp nước giành cho những người ở cuối nguồn, và các hình phạt, nếu có, thường là một kiểu hối lộ cho thanh tra. 1.2.2.6 Quản lý nước ngầm Nước ngầm như một tài nguyên tiếp cận-mở. Khi quyền sở hữu đối với tài nguyên thiên nhiên được xác định một cách kém cỏi, thường có một vấn đề có tên gọi là tiếp cận mở (Bài giảng Kinh tế Công, Đào Văn Khiêm, 2009). Trong những trường hợp khi mà tài nguyên bị hạn chế về mặt cung cấp, những người sử dụng tài nguyên sẽ không tính tới các tác động của việc sử dụng của họ lên sự sẵn có tương lai và chi phí của tài nguyên lên những người sử dụng khác. Một trong những trở ngại lớn nhất cho quản lý tối ưu các hệ thống nước ngầm là vấn đề tiếp cận mở. Vì nước ngầm hiếm khi được điều chỉnh, bất kỳ ai đều có khả năng đào một cái giếng và khoan hút nước cho sử dụng cá nhân. Tuy nhiên, vì nhiều người sử dụng cùng sử dụng chung một tầng nước ngầm, mỗi người sử dụng gây ra một ngoại ứng lên những người khác, vì một mức lớn hơn của khối lượng nước ngầm được khoan hút sẽ làm giảm khả năng sẵn có cho những người sử dụng khác trong tương lai. 1.2.2.7 Phân bổ nước giữa các ngành Một lĩnh vực mà chúng ta đã bỏ qua không nhắc tới trước đây là tương tác giữa những người sử dụng nước nông nghiệp và các ngành khác, như sử dụng nước đô thị và công nghiệp. Nhiều lần không chỉ phân bổ sai trái nước giữa những người sử dụng, mà còn giữa các ngành. Với cung cấp nước hạn chế, việc cạnh tranh các lợi ích giữa các nhóm người sử dụng trở thành quan trọng. Trong số ba ngành này, 20 nông nghiệp sử dụng phần lớn cung cấp nước, bất kể sự kiện nó thường thu được giá trị cận biên thấp nhất của nước. Khi dân số tăng lên, các áp lực cung cấp đủ nước cho các mục đích sinh hoạt và công nghiệp cũng tăng lên, gây ra các xung đột giữa các ngành. Điều này sẽ được đề cập hơn trong các chương sau (Chương 2, 3 và 4) của luận văn này. Cũng vậy, những khác biệt trong các yêu cầu chất lượng nước tồn tại giữa các ngành. Phần nhiều nước được sử dụng trong nông nghiệp sẽ yêu cầu phải được xử lý tiếp theo để có thể sử dụng trong các ngành khác. 1.2.2.8 Sử dụng các nguồn nước phi-truyền thống Vì các nguồn cung cấp nước truyền thống trở nên khan hiếm, việc sử dụng các nguồn phi-truyền thống ngày càng tăng lên. Những nguồn này bao gồm tái sử dụng và tái chế nước thải, và lọc muối nước biển. 1.2.3 Các khía cạnh liên-thời gian của nước 1.2.3.1 Tiếp cận tối ưu hóa động Mục trước đã trình bày một mô hình quy mô tối ưu của một dự án nước sử dụng khung tĩnh học. Điều này là hữu ích, nhưng bỏ qua một số nghiên cứu động học quan trọng. Một dự án nước được lập kế hoạch không chỉ cho một giai đoạn đơn lẻ, mà cho nhiều năm. Nghiên cứu động học bao gồm các tính toán lợi ích và chi phí tương lai, lựa chọn tỷ lệ chiết khấu thích hợp, và tăng trưởng dân số. Vì tỷ lệ tăng trưởng dân số cao trong nhiều quốc gia đang phát triển, có thể là tối ưu nếu lựa chọn một công suất nước lớn hơn so với cầu hiện tại. Dưới dạng đơn giản nhất, quyết định trong việc thiết kế một dự án nước có liên quan tới việc xây dựng công suất chuyển tải một khối lượng nước xác định, từ một nguồn tới đích (xem Chakraorty, Hochman và Zilberman, 1995). Ký hiệu W là biên trên của nước có thể được phân phối trong một giai đoạn và chi phí cố định của dự án là f (W ) . Tại giai đoạn t, khối lượng nước được sử dụng là Wt ≤ W . Nước cung cấp lợi ích là B(Wt , ε t ) , trong đó ε t là một biến ngẫu nhiên. Chi phí hàng năm của nước là c(Wt ) (nó bao gồm cả chi phí trực tiếp và ngoại ứng). Giả sử một thiết kế dự án cho T năm và tỷ lệ chiết khấu là r , kích thước tối ưu của dự án được xác định bởi tối đa lợi ích ròng dự iến được chiết khấu, tức là max ∫ e − rT E{B(Wt , ε t ) − c(Wt )}dt − f (W ) T 0 tùy thuộc vào ràng buộc Wt ≤ W . (1)