The developments of drought in the cai river basin – phan rang, ninh thuan province

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 Diễn biến hạn hán lưu vực sông Cái – Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận • • Đào Thị Thu Huyền Trần Tuấn Tú Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM (Bài nhận ngày 06 tháng 01 năm 2017, nhận đăng ngày 30 tháng 10 năm 2017) TÓM TẮT 2014), hạn khu vực thuộc mức độ: hạn Tại Việt Nam, lưu vực sơng Cái–Phan Rang, trung bình chiếm 0,05 %, hạn nặng chiếm 80,90 tỉnh Ninh Thuận xem khu vực chịu hạn %, hạn nặng chiếm 19,05 % diện tích khu vực nặng nước, hạn hán gây ảnh nghiên cứu Đồng thời giá trị yếu tố: ETo hưởng nghiêm trọng đến sống kinh tế từ 1417,02–1817,00 mm, lượng mưa từ 640,9– người dân khu vực Bằng cách sử dụng 910,8 mm, nước đất từ 0–11 (1/s/km2), phương pháp đánh giá đa tiêu chí (Multi-Criteria module dịng chảy năm nước mặt từ 9–23 Analysis–MCA) tích hợp với GIS (Geographic (1/s/km2), NDVI từ -0,4–0,6, mật độ sông từ 0– Information System-Hệ thống thông tin địa lý) 1,6 km/km2, độ ẩm đất từ 3,65–55 %, độ dốc từ 0o cho yếu tố: bốc (ETo), lượng mưa, nước – 62,8o Nghiên cứu tập trung vào hạn khí đất, module dịng chảy năm nước mặt, lớp tượng, cần có nhiều nghiên cứu chi tiết phủ thực vật (NDVI), mật độ sông, độ ẩm đất để tiếp tục đánh giá loại hạn: hạn nông nghiệp, độ dốc để xây dựng hệ thống đồ thành phần hạn thủy văn, hạn kinh tế-xã hội, để nhận xác định mức độ thay đổi hạn hán, cụ biết đầy đủ hạn hán vùng này, từ thể hạn khí tượng lưu vực sông Cái– đưa biện pháp chống hạn hiệu Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận qua năm Kết trung bình giai đoạn nghiên cứu (2000– Từ khóa: GIS, MCA, hạn hán, lưu vực sơng Cái – Phan Rang đủ nước cho họat động sinh họat sản xuất, MỞ ĐẦU ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống kinh tế Lưu vực sông Cái–Phan Rang, tỉnh Ninh người dân Thuận (11o23’’00”–12o11’00’’ Bắc; Hạn hán thiếu hụt lượng mưa 108o20’30’’–109o30’00’’ Đơng) (Hình 1), bắt thời gian dài, gây tình trạng thiếu nước cho nguồn từ vùng núi cao Bi-Duop (Lâm Đồng), họat động người sinh vật Đã có nhiều chảy theo hướng tây bắc–đơng nam với nghiên cứu hạn hán, chủ yếu đưa chiều dài 119 km, đổ biển cửa Đông Giang số để đánh giá mức độ hạn như: số chuẩn hóa (TP Phan Rang-Tháp Chàm) Với địa hình núi lượng mưa (SPI), số khắc nghiệt hạn bao bọc hướng bắc, tây tây nam nên lưu vực (PDSI), số phục hồi hạn (RDI), số cung sơng độ dốc bình quân lưu vực đạt tới 17,7 % cấp mặt nước (SWSI) Cũng có nghiên Khí hậu khơ hạn, nắng nóng quanh năm với cứu việc sử dụng viễn thám, GIS vào đánh giá lượng mưa thấp nước (trung bình nguy hạn, phần lớn đưa số hạn năm khoảng 700–1000 mm) dựa vào phân tích ảnh viễn thám số khác Trong nhiều năm qua, hạn hán trở thành biệt thực vật (NDVI), số trạng thái thực vật thiên tai nguy hiểm gây nhiều tác hại (VCI) nghiêm trọng cho khu vực Người dân không Trang 205 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 Hình Vị trí địa lí khu vực nghiên cứu Trong nghiên cứu này, chủ yếu xác định ảnh hưởng yếu tố tự nhiên đến hạn, phân cấp yếu tố, đồng thời kết hợp yếu tố GIS để thành lập đồ phân vùng hạn hán VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Dữ liệu Dữ liệu sử dụng gồm đồ số liệu khí tượng từ trạm khí tượng phân bố lân cận lưu vực sông Cái – Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận (Bảng 1) Bảng Dữ liệu sử dụng STT Loại liệu Số liệu lượng mưa, to, tốc độ gió, số nắng, độ ẩm tương đối từ 2000 2014 lưu vực sông Cái Phan Rang, Ninh Thuận Nội dung Dữ liệu thu thập từ trạm đo: Khánh Sơn, Tân Mỹ, Nhị Hà, Nha Hổ, Phan Rang, Đại Ninh, Thanh Bình Mơ hình DEM Độ phân giải 30x30 m Ảnh viễn thám (Landsat) Bản đồ hành tỉnh Trang 206 Độ phân giải 30x30 m; chụp vào ban ngày; thuộc cảm biến Landsat 8, Landsat Ranh giới huyện, hệ Nguồn Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Trung Bộ; Đài Khí tượng thủy văn khu vực Tây Nguyên; Cơng ty TNHH MTV nước mơi trường Bình Minh Cục Khảo sát địa chất Hoa Kỳ (http://earthexplorer.usgs.gov/) Cục Khảo sát địa chất Hoa Kỳ (http://earthexplorer.usgs.gov/) Công ty TNHH MTV nước mơi TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SOÁ T4- 2017 Ninh Thuận (Tỷ lệ: 1:500000) Bản đồ Trữ lượng khai thác tiềm nước đất lưu vực sông Đồng Nai (Tỷ lệ: 1:50000) Bản đồ module dòng chảy năm tỉnh Ninh Thuận (Tỷ lệ: 1:100000) Bản đồ đất tỉnh Ninh Thuận (Tỷ lệ: 1:50000) Dữ liệu độ ẩm loại đất Quy trình tiến hành thống giao thơng sơng ngịi tỉnh trường Bình Minh Giá trị module khai thác trữ lượng tĩnh Viện Khoa học thủy lợi Miền Nam Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn; Liên đoàn Quy hoạch Điều tra Tài nguyên nước miền Nam Giá trị module dịng chảy năm nước mặt Cơng ty TNHH MTV nước mơi trường Bình Minh Phân loại loại đất tỉnh Viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp - Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Chỉ số sức chứa ẩm cực đại loại đất Bảo tàng đất Việt Nam Để xác định mức độ hạn lưu vực sông Cái – Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận, đề tài tiến hành theo phương pháp kết hợp GIS MCA, theo quy trình: Điều kiện tự nhiên Nguyên nhân hạn hán Tình hình KT - XH Bản đồ Lượng mưa năm Xác định yếu tố tự nhiên gây hạn hán Bản đồ Lượng bốc thóat ETo năm Thành lập đồ thành phần Bản đồ NDVI Bản đồ Tiềm khai thác nước đất Chuẩn hóa tiêu chí Bản đồ module dịng mặt Xác định trọng số Lượng mưa To, tốc độ gió, số nắng, độ ẩm tương đối Dữ liệu nước đất, nước mặt Lớp phủ bề mặt Độ ẩm đất Mật độ sông Bản đồ Mật độ sông Chồng lớp Bản đồ Độ ẩm đất Bản đồ Độ dốc Hiện trạng hạn hán Độ dốc Bản đồ phân vùng mức độ hạn hán Khảo sát thực tế nhận xét tương ứng mức độ hạn Hình Phương pháp thực đề tài Chuẩn hóa tiêu chí xác định trọng số Nghiên cứu lựa chọn đánh giá yếu tố: Lượng mưa, bốc (ETo), tiềm khai thác nước đất (NDD), module dòng chảy năm nước mặt, lớp phủ thực vật (NDVI), mật độ sông (MĐS), độ ẩm đất độ dốc Hạn khí tượng lưu vực phân thành mức độ chuẩn hóa hay gán điểm cho mức độ, ứng với yếu tố: 1: hạn nhẹ, 2: hạn trung bình, 3: hạn nặng 4: hạn nặng Tiến hành xếp mức độ quan trọng yếu tố theo thứ tự quan trọng giảm dần từ đến (1: lượng bốc hơi, 2: lượng mưa, 3: nước Trang 207 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 đất; 4: module dòng chảy năm nước mặt, 5: lớp phủ thực vật (NDVI); 6: mật độ sông, 7: loại đất, 8: độ dốc) Tính trọng số cho yếu tố theo phương pháp ranking công thức (1) Chi tiết xem Bảng (1) Wj = Trong đó: wj trọng số tiêu chí j (0 < wj 1400 1310– 1400 875 – 1310 < 875 < 400 400 – 600 600 – 800 > 800 15 < 10 10 – 15 15 – 25 > 25 4 4 Tiêu chí Phân hạng (r) Trọng số (W) NDVI 0.11 MĐS (Km/ Km2) 0.08 Độ ẩm đất (%) 0.06 Độ dốc 0.03 Giá trị Điểm (x) < 0.2 0.2 – 0.3 0.3 – 0.6 > 0.6 < 0.5 0.5 – 1.0 1.0 – 1.5 > 1.5 < 20 20 – 30 30 – 40 ≥ 40 > 25o 15o– 25o 8o – 15o < 8o 4 4 - Lượng bốc gắn giá trị theo nguyên tắc: lượng bốc lớn làm gia tăng hạn Lượng bốc chia làm cấp (Bảng 2) - Độ ẩm đất: Dựa vào thành phần giới loại đất suy sức chứa ẩm cực đại (FC) loại đất khu vực nghiên cứu (Bảng 4) - Lượng mưa phân cấp theo nguyên tắc: năm hạn năm có lượng mưa năm nhỏ 75 % lượng mưa trung bình nhiều năm (Bates, 1935) Bảng - Mật độ sông: Từ đồ thủy văn, tính mật độ sơng lưu vực sơng Cái – Phan Rang, tỉnh Ninh Thuận chia làm cấp (Bảng 2) - Mực nước ngầm: Từ đồ trữ lượng khai thác tiềm nước đất, xác định mực nước tiềm tầng chứa nước - Module dòng chảy năm nước mặt: Căn vào đồ thể module dòng chảy năm nước mặt, xác định lượng dòng chảy sinh km2 năm - Lớp phủ thực vật: tính số NDVI phân cấp theo NASA (Bảng 3) để đánh giá chất lượng lớp phủ khu vực nghiên cứu Trang 208 - Độ dốc: dựa vào khả giữ nước cho mục đích trồng trọt nông nghiệp đất dốc, phân chia độ dốc thành cấp (Bảng 2) Chồng lớp đồ Tiến hành chồng lớp yếu tố theo công thức: p = ∑Wi.xi = W1.x1 + W2.x2 + W3.x3 + W4.x4 + W5.x5 + W6.x6 + W7x7 + W8.x8 (2) Trong đó: p: đồ chồng lớp; Wi: trọng số yếu tố i; xi: yếu tố hạn thứ i TAÏP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 Bảng Bảng phân cấp số NDVI theo chất lượng thực vật Khoảng giá trị >0.2 0.2 – 0.3 0.3 – 0.6 0.6 – 0.672 Loại đối tượng Khu vực cằn cỗi đá; cát; mặt nước; bê tông Cây bụi trảng cỏ; đất nông nghiệp để trống Trảng cỏ, trồng nông nghiệp, rừng thưa Rừng nhiệt đới (Nguồn: CLIMATE GIS) Bảng Sức chứa ẩm cực đại loại đất STT Loại đất Đất cát Đất cát biển Cồn cát đỏ Đất phù sa chua Đất phù sa gley Đất nâu thẫm đá bazan Đất đỏ xám nâu FC (%) 16% 8.6% 3.65% 40% 30% 32.2% 30% STT 10 11 12 13 Loại đất Đất xám có tầng loang lổ Đất xám feralite Đất xám mùn núi cao Đất nâu đỏ Đất xói mịn trơ sỏi đá Sông, hồ FC (%) 29.5% 35.5% 40% 55% 9% 26% (Bảo tàng đất Việt Nam; Juan M.Enciso, 2007) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Sau thu thập thống kê, thu giá trị yếu tố Hình 3–10 Hình Biểu đồ thống kê diện tích lượng mưa theo mức độ hạn qua năm Hình Biểu đồ thống kê diện tích lượng bốc theo mức độ hạn qua năm Hình Biểu đồ thống kê diện tích NDVI theo mức độ hạn qua năm Hình Biểu đồ thống kê diện tích yếu tố cịn lại theo mức độ hạn Bản đồ phân vùng hạn khí tượng qua năm Hình Trang 209 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2000 - 2014 Hình Bản đồ phân vùng mức độ hạn hán qua năm giai đoạn 2000 – 2014 Trong khoảng thời gian 15 năm (2000 – 2014), hạn khí tượng xảy liên tục ngày Trang 210 ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 20, SỐ T4- 2017 Qua năm hạn chủ yếu thuộc hạn nặng hạn nặng, hạn trung bình chiếm tỉ lệ nhỏ khơng đáng kể Hình Biểu đồ thống kê diện tích mức độ hạn hán qua năm Hình Biểu đồ giá trị mưa-bốc trung bình mức độ hạn hán qua năm Trang 211 Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 Hình 10 Biểu đồ giá trị NDVI trung bình mức độ hạn hán qua năm Bảng Bảng mô tả mức độ hạn qua năm Diện tích Khu vực Bốc ETo Lượng mưa NDD Module dịng chảy Hạn nặng 80,90 % diện tích khu vực nghiên cứu Huyện Ninh Sơn Bác Ái, thành phố Phan Rang – Tháp Chàm Hạn nặng 19,05 % diện tích khu vực nghiên cứu ETo dao động 806,5–1330 mm ETo dao động 1273 – 1648 mm Giảm dần từ 850,5 mm (2000) xuống 531,5 mm (2014) Chủ yếu - (1/s/km2) Giảm dần từ 741,5 mm (2000) xuống 276 mm (2014) Chủ yếu (1/s/km2) 10 – 23 (1/s/km2) – 15 (1/s/km2) Lớp phủ NDVI = 0,2 – 0,6 (cây bụi, rừng thưa) MĐS Độ ẩm đất Độ dốc Dưới 0,5 km/km2 Chủ yếu 35,5 % >15o Mùa mưa kéo dài khoảng tháng lượng mưa thấp, giảm dần qua năm, với lượng bốc ETo cao, tăng dần, khiến cho người dân sinh vật không đủ nước để sinh sống Lớp phủ thực vật nghèo nàn, khơng có tác dụng giữ, lại nước mưa mùa mưa cho khu vực, nên khơng thể góp phần sản sinh dòng chảy cho lưu vực nên nguồn nước bổ cập vào khu vực Hơn nữa, mùa khơ kéo dài tháng/năm, chí có vùng năm không mưa (xã Phước Hà huyện Ninh Phước, xã Nhị Hà huyện Thuận Trang 212 Huyện Thuận Nam, Ninh Phước NDVI = -0,41 – 0,19 (đá, cát, mặt nước, bê tông, bụi, xương rồng, đất trống) Dưới 0,5 km/km2 3,6 – 32,2 % 15o (hạn nặng) thường vùng núi bán khơ hạn, trơ sỏi đá khó canh tác Trong vùng đồng ven biển (hạn nặng), độ dốc chủ yếu