Nghiên cứu này nhằm tìm ra một phương pháp đánh giá hạn bằng cách sử dụng dữ liệu khí tượng từ vệ tinh để tính toán các chỉ số phục vụ đánh giá hạn hán như: chỉ số cácn cân nước K, chỉ s
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MOI TRUONG TP.HCM KHOA DIA CHAT VA KHOANG SAN
LAM HOANG KHA
UNG DUNG VIEN THAM VA GIS TRONG NGHIÊN CỨU HẠN HÁN TẠI TỈNH BÌNH THUAN
ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP KỸ SƯ ĐỊA CHÁT HỌC
Mã ngành: 52440201
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MOI TRUONG TP.HCM KHOA DIA CHAT VA KHOANG SAN
DO AN TOT NGHIEP
UNG DUNG VIEN THAM VA GIS TRONG NGHIÊN CỨU HẠN HÁN TẠI TỈNH BÌNH THUAN
Sinh viên thực hiện: Lâm Hoàng Kha MSSV: 0150100017 Khóa: 2012 — 2017
Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Thị Thu Hiền
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm
giúp đỡ của các thầy cô tại trường và đặc biệt là quý thầy cô tại Khoa Địa chất và Khoáng sản, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
Đề có thê hoàn thành bài Báo cáo khóa luận tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm ơn
chân thành đến:
- Th§ Lê Thị Thu Hiền, Trường Đại học khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh
giảng viên đã hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận
- Anh Nguyễn Duy Khang, bạn Phạm Thị Diệu Ly cùng các anh chị khác tại
Trung tâm Viễn thám và hệ thông tin địa lý đã hỗ trợ rất nhiều cho em trong quá trình
thực hiện đề tài
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã gắn bó, ủng hộ và động viên em trong suốt quá trình học tập và làm báo cáo
Trong quá trình thực hiện hoàn thành khóa luận tốt nghiệp sẽ không tránh khỏi
những thiếu sót, hạn chế nhất định Vì vậy, em rất mong nhận được sự nhận xét, chỉ bảo,
đóng góp ý kiến của quý thầy cô hướng dẫn và giảng viên nhà trường đề em có thé cai
thiện, rèn luyện thêm
Trang 4MỤC LỤC
TÓM TẮTT -2-©222+2<92E221222122112711271127112112112112111211211211111112121121 21 cee 1 MO DAU 0 coeecc cscs ecssssseessesssesssesseessecssesssessvesssesssssnesssessessieessesasessessseessesasessessaeesseease 2 1 TÍNH CÁP THIẾT CỦA ĐƠ ÁN TĨT NGHIỆP 22©s2+z+2zzz+ze2 2
2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2 2222++22EE22EE2EEE271E222122712221 22222 xe 4
3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2-©2z+22z22zzc2zxxrrrse+ 4 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ©-222222EE22EEE22E1227122212222 xe 6
4.1 Phương pháp thu thập tài liệu - +: 222222222 S222E£2E2E22E2ESEEzErerrrrrrrxee 6 4.2 Phương pháp viễn thám - 2 2+Ss+SE+2E2EE2EE2EE2EE732211221221217221 22 xe 6 4.3 Phương pháp GIS - - 2 2222232222121 2212512512 1212112 1212111111111 1 zxrr 6 4.4 Phương pháp khảo sát thực đỊa - - - +5 + 2+ 22+ +z*+zE+zE+zEzz£zxzeezrerreesrs 6
CHƯƠNG l -©2222222222E22221227112221222112211122111271122112271121112211212212.ee 7
TỐNG QUAN -22- 22 2S2E12512112712712711211 211221717121 2EEEEEEEEererreee 7 1.1 TÔNG QUAN VỀ VẤN ĐÈ NGHIÊN CỨU -2 2+22+EE+EE+EEzEzEezxez 7
1.1.1 Hạn hán và đặc trưng của hạn hán + 2+2 +22 * 2# +2 #+#E+zE+z+z£zze+zsze> 7
1.1.2 Nguyên nhân hạn hán . + +2 2222222332821 £2E 25322 E22 2 2 ren 8
1.1.3 Tác hại của hạn hán G + S2 E21 SE S11 251 E311 111112311 1111251119511 key 9
1.1.4 Tình hình hạn hán tại Việt Nam trong những năm gần đây: 9
1.1.5 Ảnh hưởng của hạn hán tại khu vực tỉnh Bình Thuận những năm qua 11
1.2 DAC DIEM TU NHIEN VA KINH TẾ XÃ HỘI . - 13
1.2.1 Đặc điểm tur hi’ ec eecc ce eecccsesececssseeeeesneeeeecsneesecnsneeeesseeeeenneeeenete 13 1.2.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 222-22222222222222E22EEEEEEEEErrrrrrrrrrrrrrrev 18 1.3 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC - 19
1.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước . - ¿+ 25222222 *+E+2£+E££E+E£zEzxzerrxrrrzrreres 19 1.3.2 Các nghiên cứu trong nưỚC - +: 2 +22 ++*+*+E+£E+E££E+E+zEzxzeeerrrrzrrerer 20
1.4 TỎNG QUAN VỀ VIỄN THÁM 2222222EE22E27E2EE22E22E27EE7EeEEerrrrer 22
1.4.1 Giới thiệu sơ lược về viễn thám -22+2222+++22rrrrrsrrrrrrrrrrrrer 22
1.4.2 Tổng quan về ảnh vệ tinh LANDSAT và ảnh MODIS - 22 23 1.4.3 Vệ tinh đo đạc lượng mưa nhiệt đới TRMM (Tropical Rainfall Measuring
"01010275 24
Trang 51.5 TỎNG QUAN VỀ GIS§ 2 -2222227127127127122 2 errrerree 25
CHƯƠNG 2 -22S2222222222112711221122711211227112211222112112221121221122122212222 ca 27
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU -2-©222+2E+22EE222152221127112212 2711221 xee 27 2.1 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP TÀI LIỆU -2-©22+222+2z+22z22zezzz2 27 2.1.1 Dữ liệu lượng mưa - G5 222222222 E 2832 E28 SEE2E 2E 232 32253223 ce 27
2.1.2 Dữ liệu bốc thốt hơi 2-©22222212222122211222122711227122211227112211271 E0 29 2.1.3 Dữ liệu ảnh Landsat 20 2.2 PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM
2.2.1 Chỉ số cán cân nước K ¿+222+222E+22E22221222212271222212271122212222.c.e 31
2.2.2 Chỉ số khô hạn T'VIDI - 2 22+2E2+EE£2EE2EEEEEEEEEE2E1221711211 221.21 cze 32 2.3 PHƯƠNG PHÁP GIS 2: 2+SE2+EESEEE2E322112711271211 7112112112111 40 2.4 PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA 2-22 sz+zc2zxzzzxcrez 40
CHƯƠNG 3 22- 2222222 222122211221122711211127112111271121112112112211122122 ca 4I
KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN -. 2-©2++2E+2E+EE2EE+2EE2EE2EE27E7EE2EE2EE2EEEEECEErrrrrre 4l 3.1 KÉT QUẢ XỬ LÝ DỮ LIỆU - 2 s+2E+2EE2EE+EE2EEtEE+2EE2EEtEErrErrrrrrree 4l 3.1.1 Dữ liệu lượng mưa - - 2 2+ 22222325 S28 S2E 2252828 EEE 1E 2E xen 4I
3.1.2 Dữ liệu bốc thoát hơi 22 22+22E++2EE222E122731227122711222122211221 21C 42 3.1.3 Xử lý dữ liệu ảnh LANDSATT -2-©2222222222E222E122231222122212271 22C 44
3.2 KÉT QUẢ TÍNH TỐN CÁC CHỈ SỐ 2 s+2E+2E2E32EE2EE27E22222xe2 46
3.2.1 Chỉ số cán cân nước K - -2-+22++2E+222E222731227122711222112211221 21 cee 46 3.2.2 Chỉ số khô hạn TVDI 22 22+222222EE222E1271127212711211.712 2e cee 47 3.3 SO SÁNH HAI CHỈ SÓ 22-2222 222222212221122711227122211222122112122 ee 56 3.4 BẢN ĐỎ PHÂN VÙNG KHÔ HẠN -22 2222222222122 2EEerrrree 59
Trang 6DHSP GIS GVHD JAXA KTTV LST NASA NDVI SPI SG NN - PTNT TDVI TRMM USGS DANH MUC TU VIET TAT : Đại học sư phạm
: Geography Information System : Giảng viên hướng dẫn
: Japan Aerospace Exploration Agency : Khí tượng thủy văn
: Land Surface Temperature
: National Aeronautics and Space Administration
: Normalized Difference Vegetation Index
: Standardized Precipitation Index
: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn : Temperature Vegetation Dryness Index : Tropical Rainfall Measuring Mission : United States Geological Survey
Trang 7DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Một số bộ dữ liệu cung cấp số liệu mưa toàn cầu -2-22222z2Ezzszccez 25 Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý dữ liệu lượng mưa 2-2 z+- 27 Hình 2.2 Vị trí các điểm đo mưa từ vệ tinh TRMM tại tỉnh Bình Thuận 28
Hình 2.3 Giá trị bốc thốt hơi nước tồn cầu năm 2014 từ ảnh MODIS 29
Hình 2.4 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý dữ liệu bốc thoát hơi nước - 29 Hình 2.5 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý ảnh viễn thám Landsat - 22222 30
Hình 2.6 Dấu hiệu nhiệt ở một số kiểu thảm phủ 2-22 2222E£2EE22EE+2Ez+£zzzrz 33
Hình 2.7 Sơ đồ tóm tắt quy trình tính chỉ số khô hạn TVDI 2- 22222222 34
Hình 2.8 Tam giác không gian nhiệt độ bề mặt và chỉ số NDVI -2-2+zzcz+z 39
Bang 3.1 Luong mua nội suy từ vệ tinh TRMM cho Bình Thuận qua các năm 42 Bang 3.2 Lượng bốc thốt hơi nước tồn tỉnh Bình Thuận qua các năm 44
Bảng 3.3 Thống kê số hàng/cột (Path/Row) của 3 ảnh .- 2 sz+2z+£s2zsczzxee 44 Bảng 3.4 Diện tích các mức độ khô hạn trên địa bàn toàn tỉnh Bình Thuận 55
Bảng 3.5 Tỉ lệ diện tích hạn hán ngưỡng rất nặng từng huyện so với tổng diện tích tinh
Ua CAC 0 011717 65
Trang 8DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Sơ đồ tóm tắt nội dung và quy trình thực hiện đề tài 2-2-5222 5 Hình 1.1.VỊ trí địa lý tỉnh Bình Thuận 25222222 S222 *2E2E£+E£EEzEzeEzErrrrsrrerre 13 Hình 1.2 Các nhóm đất chính trên địa bàn tỉnh Bình Thuận 2 222+S2Ez+Zzzzz52 16 Hình 2.1 So dé tóm tắt quy trình xử lý đữ liệu lượng mưa 222z22222Z- 27 Hình 2.2 Vị trí các điểm đo mưa từ vệ tinh TRMM tại tỉnh Bình Thuận 28
Hình 2.3 Giá trị bốc thoát hơi nước toàn cầu năm 2014 từ ảnh MODIS 29
Hình 2.4 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý dữ liệu bốc thoát hơi nước - 29
Hình 2.5 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý ảnh viễn thám Landsat 2-22 30 Hình 2.6 Dấu hiệu nhiệt ở một số kiểu thảm phủ - 2 2222+£E£+EE£+Exz2Exzzzxee 33 Hình 2.7 Sơ đồ tóm tắt quy trình tính chỉ số khô hạn TVDI 2- 22222222 34 Hình 2.8 Tam giác không gian nhiệt độ bề mặt và chỉ số NDVI - 39
Hình 3.1 Lượng mưa tỉnh Bình Thuận năm 2000 2 22222 ++z£+2£+££z£z+z>s+ 4I Hình 3.2 Lượng bốc thoát hơi nước tỉnh Bình Thuận năm 2000 22222222252 43 Hình 3.3 Diện tích khu vực tỉnh được ghép từ 3 anh Landsat - 5-5552 45 Hình 3.4 Ảnh sau khi nắn chỉnh và cắt theo ranh giới tỉnh Bình Thuận 45
Hình 3.5 Ảnh chỉ số cán cân nước K khu vực Bình Thuận qua các năm 46
Hình 3.6 Ảnh chỉ số NDVI tại Bình Thuận qua các thời kÌì -s5+s=+s<+s5+ 48 Hình 3.7 Nhiệt độ bề mặt (LST) tinh Binh Thuan qua các năm - - 5+ 49 Hình 3.8 Mối tương quan giữa nhiệt độ bề mặt LST và NDVI 2 +- 50 Hình 3.9 Biêu đồ phương trình hồi quy tuyến tính mối tương quan NDVI và LST 52
Hình 3.10 Chỉ số khô hạn TVDI tỉnh Bình Thuận qua các nắm . - + «+ 53
Hình 3.11 Diễn biến các mức độ khô hạn qua các thời kì tại tỉnh Bình Thuận 54
Hình 3.12 Vị trí các điểm mẫu so sánh 2 2+ ++E8+ESEE+EE+EE2E+EEEEE2EE2EEE2E12E22E2Ecze2 56 Hinh 3.13 Chi sé K va TVDI qua cac nam tai diém 1 (108°26'E : 11°10'N) 57
Hinh 3.14 Chỉ số K và TVDI qua các năm tại điểm 2 (108°33'E : 11°25°N) 57
Hình 3.15 Chỉ số K và TVDI qua các năm tại điểm 3 (107°38'E : 11°11'N) 58
Hinh 3.16 Chỉ số K và TVDI qua các năm tại điểm 4 (108°1'E : 10°56N) 58
Trang 9Hình 3.19 Phân vùng hạn hán tỉnh Bình Thuận năm 2005 . 2-2 5552>+2 62 Hình 3.20 Phân vùng hạn hán tỉnh Bình Thuận năm 2016 - -2-2-5s5=++ 63 Hình 3.21 Diện tích các mức độ hạn nặng và rất nặng tại các huyện qua các năm 64
Hình 3.22 Hồ Đá Bạc (Tuy Phong) xuống mực nước chết và không thê hoạt động do
hạn hánn - .- SE SE 1E 538 E531 9111 9311 9111 1E k ng k KT k ng KT kg 66
Hình 3.23 Nhiều đập hệ thống dẫn nước cặp tuyến đường tỉnh 715 cạn khô nước 66
Hình 3.24 Khô hạn làm tăng quá trình hoang mạc hóa (Mũi Né), đồi cát ngày càng lấn sâu vào đất liền, nhiều hồ nước bị cạn khô 22+ +Ss+EE+E+EE+EE+EEEE+EE2EE2EzEtzzzrxzez 66
Trang 10TÓM TẮT
Hạn hán và sa mạc hóa tại Việt Nam đang diễn ra ngày càng gay gắt và trên diện
rộng, gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế cũng như các vấn đề về môi trường, sinh thái và
xã hội Trong sự biến đổi của khí hậu toàn cầu, Bình Thuận nói riêng và khu vực Nam Trung Bộ nói chung được cả nước biết đến là vùng chịu nhiều tác động nhất cả nước, làm cho khí hậy tại khu vực này khá khắc nghiệt Phần lớn dân cư trong tỉnh sống chủ
yếu dựa vào sản xuất nông - lâm nghiệp và nuôi trồng thủy hải sản Vào mùa khô, tình trạng nắng nóng kéo dài, lượng mưa quá ít dẫn đến thiếu nước phục vụ cho sản xuất sinh hoạt diễn ra thường xuyên gây thiệt hại lớn đến đời sống kinh tế và cuộc sống của người dân Nghiên cứu này nhằm tìm ra một phương pháp đánh giá hạn bằng cách sử dụng dữ
liệu khí tượng từ vệ tinh để tính toán các chỉ số phục vụ đánh giá hạn hán như: chỉ số cácn cân nước K, chỉ số thảm thực vật khô TVDI với sự kết hợp giữa nhiệt độ bề mặt đất LST và chỉ số thực vật chuẩn hóa NDVI Các dữ liệu sử dụng được lấy từ vệ tinh như ảnh LANDSATT, lượng bốc hơi từ ảnh MODIS và lượng mưa từ hệ thống đo mưa
toàn cầu TRMM Kết quả tính toán từ các chỉ số được phân chia theo các ngưỡng của
từng mức độ để đánh giá khô hạn trên địa bàn tỉnh Bình Thuận một số thời kì từ năm
1998 đến năm 2016 Từ đó thành lập bản đồ phân vùng hạn hán để cung cấp thông tin cần thiết cho công tác chuẩn bị giải pháp giảm thiểu tác động, phân phối nguồn nước hợp lý và cảnh báo các vùng có nguy cơ xảy ra cháy rừng Qua kết quả phân vùng dựa trên chỉ số khô hạn TVDI, hạn hán đều xảy ra nghiêm trọng vào mùa khô các thời kì bao gồm các năm 2002, 2005, 2011 và 2015 nghiên cứu, chỉ số ngưỡng hạn nằm trong mức
cảnh báo từ nặng đến rất nặng đều chiếm hơn 50% diện tích toàn tỉnh và có xu hướng
ngày càng mở rộng về quy mô và mức độ do hiện tượng hoang mạc hóa Mùa khô năm
2016, diện tích hạn nặng chiếm 47 % diện tích, nhiều sông hồ trên địa bàn tỉnh bị khô kiệt Các tương tác giữa đại dương và khí quyền cũng ảnh hưởng rất lớn đến mức độ han tại khu vực, cụ thê vào năm 1998 hạn xảy ra nghiêm trọng kết hợp với hiện tượng EI Nmo đã làm phần lớn diện tích tỉnh (>8§2%) nằm trong ngưỡng hạn nặng gây thiệt
hại rất lớn đối với kinh tế tỉnh
Từ khóa: Hạn hán ở Bình Thuận, chi số khô hạn TVDI, chỉ số thực vật NDVI,
Trang 11MỞ ĐẦU
1 TINH CAP THIET CUA DO AN TOT NGHIEP
Hạn hán được nhìn nhận là một trong những hiện tượng môi trường nghiêm trọng
gây ảnh hưởng đến môi trường sống và hoạt động sản xuất của người dân, có xu hướng ngày càng tăng và kéo dài trên diện rộng rất khó kiểm soát do tác động của biến đổi khí hậu Tại Việt Nam, hạn hán xảy ra hầu như khắp cả nước và đặc biệt nghiêm trọng ở khu vực Nam Trung Bộ và Tây Nguyên, hoạt động này kéo dài có tác động to lớn đến môi trường, kinh tế, xã hội làm sụt giảm sản lượng nông nghiệp và làm tăng nguy cơ
cháy rừng phá hủy hệ sinh thái môi trường đặc biệt là đối với nước có thế mạnh về sản
xuất nông nghiệp như Việt Nam Ngoài ra hạn hán còn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng đời sống người dân, có gây nên các mâu thuẫn xã hội do xung đột về nguồn nước Tình trạng khô hạn thường xảy ra trên diện rộng và khó có thê xác định thời gian xảy ra, nên việc nghiên cứu đánh giá khô hạn gặp rất nhiều khó khăn và trên thực tế
không thể đặt các trạm quan trắc với mật độ lớn để cung cấp thông tin về hạn hán do chỉ
phí quá lớn
Với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin, dữ liệu ảnh vệ tinh cho phép chúng ta nghiên cứu, giám sát tình trạng này trên khu vực rộng lớn và trong thời gian
dài, giúp cho quá trình theo dõi dễ dàng hơn rất nhiều Để xác định hạn hán, một số
nghiên cứu trên thế giới sử dụng tư liệu viễn thám hồng ngoại nhiệt trong xác định nhiệt
độ và độ âm đất nhằm đánh giá mức độ khô hạn bề mặt Ở Việt Nam một số nghiên cứu
đã sử dụng ảnh nhiệt MODIS, NOAA/AVHRR trong xác định khô hạn dựa trên mối
quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt và loại hình lớp phủ thực vật Có nhiều chỉ số và hệ số
khác nhau đã được phát triển và sử dụng ở các nước trên thế giới trong xác định hạn hán
như Chỉ số mưa chuẩn hóa SPL, Chỉ số ẩm Ivanov, Chỉ số khô Penman, Hệ số khô, Hệ số thủy nhiệt Đề tài này trình bày kết quả tính toán một số chỉ số trong nghiên cứu hạn
hán tại tỉnh Bình Thuận, sử dụng tư liệu ảnh vệ tĩnh LANDSAT thông qua chỉ số khô hạn TVDI
Nguồn ảnh vệ tình LANDSATT được khai thác hoàn toàn miễn phí từ trang web
Cục Khảo sát địa chất Mỹ (USGS) với 2 bộ cảm được thiết kế, cải thiện hiệu suất và độ tin cậy cao lên đến 90% (sai số lần lượt là 12m và 41m) có thể thu nhận 400 cảnh/ ngày
Trang 12nhận những thông tin quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quản lý năng lượng và nước,
theo dõi rừng, giám sát tài nguyên môi trường, quy hoạch đô thị, khắc phục thảm họa và lĩnh vực nông nghiệp Với độ phân giải không gian 30m hoặc 60m (ở LANDSAT 8 có kênh toàn sắc với độ phân giải lên tới 15m), ảnh LANDSAT sẽ thể hiện những thông
tin rõ ràng hơn về sự thay đổi độ 4m bề mặt so với ảnh MODIS vì độ phân giải không gian của ảnh này khá thấp và không thích hợp cho các nghiên cứu chỉ tiết Ngoài ra,
nguồn ảnh LANDSAT còn được ứng dụng rất nhiều trong quá trình học, nghiên cứu đề
tài cấp sinh viên, là nguồn ảnh dễ sử dụng và ứng dụng rộng rãi
Hiện tại khu vực Nam Trung Bộ, đặc biệt là Ninh Thuận và Bình Thuận đang
chịu nhiều ảnh hưởng nặng nề từ quá trình khô hạn Về mùa khô, tình trạng thiếu nước
phục vụ sản xuất, sinh hoạt của người dân Bình Thuận xảy ra trên diện rộng, về mùa
khô nhiều nhà máy thiếu nước đã ngừng hoạt động, cắt giảm nhiều diện tích đất trồng trot do thiếu nước tưới gây thiệt hại lớn về kinh tế và đời sống người dân Ngoài ra van đề khô hạn kéo dài dẫn đến quá trình xâm nhập mặn gia tăng, do thiếu nước đầy mặn, làm đời sống kinh tế khu vực càng thêm khó khăn
Việc sử dụng các số liệu từ các vệ tỉnh quan trắc Trái đất rất có ích và rất đáng
được quan tâm, các dữ liệu vệ tinh viễn thám luôn có sẵn và có thể được sử dụng để phát hiện sự khởi đầu của khô hạn, cả về thời gian và mức độ khô hạn Đặc biệt là mức độ chỉ tiết của kết quả được thể hiện trên toàn vùng, hiệu quả hơn so với chỉ số đo tại
điểm quan trắc, viễn thám có thể được xem là phương pháp thay thé ưu việt cho phương pháp đo đạc từ các trạm quan trắc khí tượng hiện nay Trước những lợi ích từ nguồn dữ liệu vệ tinh, GIS va tính cấp thiết của hạn hán đang xảy ra gây ảnh hưởng nghiêm trọng
đến tỉnh Bình Thuận, sinh viên đã thực hiện đề tài "Ứng dụng viễn thám và GIS trong
Trang 132 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Phân vùng khô hạn trong khu vực tỉnh Bình Thuận dựa trên phương pháp viễn
thám và GIS
3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu
Tính toán các chỉ số khô hạn trong nghiên cứu mức độ khô hạn tại khu vực nghiên
cứu dựa trên chỉ số thực vật NDVI và nhiệt độ bề mặt
Lập bản đồ phân vùng mức độ khô hạn tại địa bàn tỉnh Bình Thuận qua một số
thời kì
Phạm vì nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trên địa bàn tỉnh Bình Thuận
Trang 154 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Phương pháp thu thập tài liệu
Thu thập tài liệu về điều kiện tự nhiên, khí hậu khu vực nghiên cứu từ các trang web chính thống, cục thống kê
Các tài liệu nghiên cứu về hạn hán trong và ngoài nước từ các tạp chí, báo cáo khoa học, các sách giáo trình, kỷ yếu khoa học
Thu thập dữ liệu bản đồ: hành chính, địa hình bằng phương pháp kế thừa từ các ban đồ thành lập trước đó hoặc tải từ các web cung cấp bản đồ
Dữ liệu ảnh vệ tỉnh LANDSAT một số thời kì từ USGS
4.2 Phương pháp viễn thám
Sử dụng phần mềm ArcGIS 10.2 xử lý ảnh viễn thám LANDSAT và tính toán các chỉ số bằng công cụ Calculate Raster: + Chỉ số thực vật NDVI + Chỉ số nhiệt độ bề mặt LST + Chỉ số cán cân nước K + Chỉ số khô hạn thực vật TVDI 4.3 Phương pháp GIS Dùng phần mềm ArcGIS 10.2 thành lập và biên tập ban dé: + Bản đồ hành chính + Bản đồ địa hình, bản đồ dang tri mua + Bản đồ vị trí khảo sát thực địa + Bản đồ phân vùng khô hạn
4.4 Phương pháp khảo sát thực địa
Trang 16CHƯƠNG 1
TONG QUAN
1.1 TONG QUAN VE VAN DE NGHIEN CUU
1.1.1 Han han va dac trung cua han han a Han han
Hạn hán là một hiện tượng tự nhiên được coi là thiên tai, biểu hiện là sự thiếu hut
nghiêm trọng lượng mưa trong thời gian kéo dài làm giảm hàm lượng âm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ thấp mực nước ao hồ và mực nước trong các tầng chứa đất gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây trồng, làm suy thối mơi trường và có thể dẫn đến các nguy cơ dịch bệnh, xung đột
xã hội do thiếu hụt nguồn nước Tại Việt Nam, hạn hán được đánh giá là thiên tai gây
thiệt hại nặng nề thứ 3 sau lũ lụt và bão có xu hướng ngày càng trên diện rộng, và khó
kiểm soát hơn do tac động của biến đổi khí hậu
b Đặc trưng của hạn hán: Hạn hán được đặc trưng bởi cường độ, thời gian và sự trải rộng theo không gian cua han hán Khác với các loại thiên tai như lũ, bão hạn
hán tác động thường tích lũy một cách chậm chạp trong khoảng thời gian dài và có thể
kéo dài trong một giai đoạn nhất định Theo tác giả Wilhite (2000), hạn hán khác với các thảm họa tự nhiên khác theo các khía cạnh quan trọng sau:
- Không tồn tại định nghĩa chung về hạn hán
- Thời gian hạn dao động từ vài tháng đến vài năm, vùng trung tâm và vùng xung
quanh bị ảnh hưởng bởi hạn hán có thê thay đổi theo thời gian
- Hạn hán có sự khởi đầu chậm, là hiện tượng từ từ, dẫn đến khó có thể xác định
thời gian bắt đầu và kết thúc hạn
- Phạm vi không gian của hạn hán thường lớn hơn nhiều so với các thảm họa
khác, do đó các ảnh hưởng của hạn thường trải dài trên nhiều vùng địa lý lớn
Hơn nữa, hạn xảy ra với tần suất thay đổi gần như 6 tat cả các vùng trên toàn cầu, các tác động của hạn đến nhiều lĩnh vực cũng khác nhau theo không gian và thời gian
Trang 171.1.2 Nguyên nhân hạn hán
a Nguyên nhân khách quan
Theo Nguyễn Đức Ngữ (2002), hạn hán xảy ra do thời tiết bất thường gây nên hiện tượng mưa thường xuyên ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt lượng mưa:
- Do mưa quá ít, lượng mưa không đáng kê trong thời gian dài hầu như quanh năm, đây là tình trạng phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn
- Lượng mưa trong khoảng thời gian dài đáng kê thấp hơn rõ rệt mức trung bình nhiều năm cùng kỳ Tình trạng này có thê xảy ra trên hầu khắp các vùng, kể cả vùng mưa nhiều
- Mưa không ít lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa hoặc mưa chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh Đây là
tình trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, có sự khác biệt rõ rệt về mưa giữa
mùa mưa và mùa khô
- Ảnh hưởng của hiện tugng El Nino, lam giảm lượng mưa, nhiệt độ bức xạ mặt trời tang, lượng bốc hơi lớn gây hạn hán (như ở Bangladet) Tại Việt Nam, hiện tượng
El Nino xay ra nam 1998, dan dén hạn hán nghiêm trọng tại Tây Nguyên b Nguyên nhân chủ quan
Ngoài một số nguyên nhân trên, hoạt động của con người cũng là nhân tố ảnh
hưởng và làm nghiêm trọng thêm mức độ hạn hạn tại khu vực:
- Tình trạng phá rừng bừa bãi làm giảm khả năng điều tiết nước mặt, hạ thấp mực nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước
- Việc trồng cây không phù hợp, vùng ít nước cũng trồng cây cần nhiều nước
(như lúa) làm cho việc sử dụng nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước - Công tác quản lý, quy hoạch sử dụng nước, bố trí công trình không phù hợp, làm cho nhiều công trình không phát huy được tác dụng Vùng cần nhiều nước lại bố trí công trình nhỏ, còn vùng thiếu nước (nguồn nước tự nhiên) lại bố trí xây dựng công trình lớn Bên cạnh đó, chất lượng thiết kế, thi công công trình chưa được hiện đại hóa và không phù hợp
Trang 18Mức độ nghiêm trọng của hạn hán thiếu nước càng tăng cao do nguồn nước dễ
bị tốn thương, suy thoái lại chịu tác động mạnh của con người
1.1.3 Tác hại của hạn hán
Khô hạn và xâm nhập mặn đang trở thành mối lo ngại Ở nhiều tỉnh thuộc khu vực Nam Trung Bộ Tuy mới đầu mùa khô, nhưng đã có dấu hiệu cho thấy nắng hạn sẽ gay
gat ở các tỉnh Nam Trung B6 Su quay tro lai cua hién tuong El Nino da 1a thuc tế, nhiều giải pháp đối phó với nắng hạn đang được đặt ra tại nhiều địa phương
Đắtn kinh tế: gây thiệt hại nghiêm trọng đến ngành nông nghiệp trên khu vực hạn,
đặc biệt là ngành trồng trọt, chăn nuôi, làm giảm năng suất cây trồng, giảm diện tích
gieo trồng, sản lượng cây trồng và tăng chỉ phí sản xuất nông nghiệp
Đến môi trường, hệ sinh thái: pha hay môi trường sống của nhiều loài động thực
vật, có thể làm suy thối mơi trường đất, nước, không khí do thiếu hụt nguồn nước, làm
tăng nguy cơ cháy rừng xói mòn đất Khô hạn kéo dài sẽ làm quá trình xâm nhập mặn gia tăng, ảnh hưởng lớn đến diện tích sản xuất nông nghiệp do thiếu nguồn nước ngọt
để đây mặn Các tác động này có thể kéo dài khó có thể khôi phục được
Đến đời sống con người: người dân thiếu nước sinh hoạt, sản xuất, giảm thu nhập lao động nông nghiệp dẫn đến chất lượng cuộc sống suy giảm, người dân còn phải gánh
chịu nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường, thảm họa dịch bệnh
Đến chính trị - xã hội: có thé gây các xung đột xã hội về nguồn nước, các vần đề môi trường, di cư, an sinh xã hội
1.1.4 Tình hình hạn hán tại Việt Nam trong những năm gần đây:
Nghiên cứu về hạn hán ở Việt Nam trong khoảng 30 năm trở lại đây nhận thấy một số đặc điểm đáng chú ý như sau: Có 60% thời kỳ hạn rơi vào các vụ Đông Xuân,
12% số kỳ hạn rơi vào các vụ Hè Thu Khi thời kỳ khô hạn kéo dài thường dẫn tới hiện
tượng cháy rừng cao, đe dọa sự sụt giảm đa dạng sinh học, lượng nước, xói mòn đất và ảnh hưởng xấu tới môi trường Có một liên quan cho thấy số năm bị hạn thường trùng
với thời kỳ xuất hiện hiện tượng El Nino (1997-1998) Các năm này lượng mưa sụt giảm
Trang 19Hạn năm 1992, hạn nặng ở miền Trung và đồng bằng Nam Bộ đã làm cho
6.000ha rừng đặc dụng ở Quảng Nam - Đà Nẵng bị cháy, 300.000ha lúa hè thu ở Nam
Bộ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, mất trắng 10.000ha Ước tính thiệt hại trên 50 ty đồng
Hạn hè thu năm 1993 ở Bắc Trung Bộ, do lượng mưa thiếu hụt suốt trong 7 - 8 tháng, đặc biệt là các tháng VI, VII, VIH, với nhiệt độ cao (38 — 40°C), nắng nóng gay gắt, hạn đã xảy ra hết sức nghiêm trọng Đồng ruộng bị nứt nẻ, lúa bị chết, hầu hết các hồ đập bị cạn nước, ngay cả nước sinh hoạt cũng khó khăn Đó là đợt hạn hiếm thấy trong vòng 50 - 60 năm gần đây ở khu vực này, làm cho trên 26.000ha lúa không cấy
được hoặc bị chết và trên 35.000ha hạn nặng, 500ha rừng bị cháy
Đặc biệt hạn trầm trọng trên diện rộng vào đông xuân 1997 - 1998 với ảnh
hưởng của EI Nino hoạt động mạnh từ tháng 5/1997 đến tháng 4/1998 làm cho nhiều
nước trên thế giới bị hạn hán nghiêm trọng, gây tồn thất lớn cho nền kinh tế và sự phát triển của xã hội Chỉ tính riêng thiệt hại về vật chất trong nông nghiệp ở Việt Nam đã tới con số 5.000 tỷ đồng
Năm 2002 là một năm hạn hán nghiêm trọng trên cả nước, nhất là ở vùng Bắc
Trung Bộ, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Từ đầu năm mưa tất ít, mãi đến tháng VIII vẫn tiếp tục năng nóng, ít mưa trên các tỉnh ven biển Trung Bộ từ Quảng Bình đến Bình
Thuận và trên 2 tỉnh Tây Nguyên là Gia Lai và Đắk Lắk, làm cho hầu hết các hồ nước
ở khu vực này bị khô kiệt
Hạn hán thiếu nước năm 2004 - 2005 xảy ra trên diện rộng nhưng không nghiêm
trọng như năm 1997-1998 Ở Bắc Bộ, mực nước sông Hồng tại Hà Nội vào đầu tháng 3 xuống mức 1,72 m thấp nhất kê từ năm 1963 đến năm 2005 Ở Miền Trung và Tây
Nguyên, nắng nóng kéo dài, dòng chảy trên các sông suối ở mức thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỳ, một số suối cạn kiệt hoàn toàn; nhiều hồ, đập dâng hết khả năng cấp nước
Mùa khô năm 2010 — 2011 là năm rất nhiều khu vực trên thế giới, trong đó có Việt Nam Chịu ảnh hưởng của đợt hạn hán nghiêm trọng bất thường, mực nước giảm
xuống mức thấp nhất trong 40 năm qua làm đình trệ các hoạt động giao thông trên tuyến giao thôg thủy quan trọng của các nước ven sông, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh kế
Trang 20nhiều năm, có nơi tới 60-90%; mực nước nhiều nơi đạt mức thấp nhất lịch sử như sông
Hồng, sông Mã, sông cả, sông Ba Nguồn nước sông suy giảm, mực nước xuống mức thấp lịch sử gây thiếu nước sản xuất nông nghiệp, mặn xâm nhập sâu vào cửa sông Tình
trạng dòng chảy thiếu hụt kết hợp với khô nóng dẫn đến hạn hán nghiêm trọng xảy ra
trên diện rộng, nhiều nơi còn nghiêm trọng hơn đợt nóng lịch sử năm 1998
Những năm qua, Nhà nước đã ưu tiên thực hiện nhiều giải pháp phòng chống hạn
hán nhờ đó đã giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra Tuy nhiên, tình hình hạn hán diễn
biến ngày càng phức tạp, đặc biệt do biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ làm thiên tai hạn hán gay gắt hơn
1.1.5 Ảnh hưởng của hạn hán tại khu vực tỉnh Bình Thuận những năm qua a Ảnh hướng đến sản xuất nông nghiệp, trồng trọt
Vùng duyên hải Nam Trung Bộ là một trong những vùng chịu ảnh hưởng nặng nề nhất do quá trình biến đổi khí hậu, hiện tượng El Nino thường xuyên ảnh hưởng đến khu vực Hạn ở Bình Thuận chủ yếu xảy ra ở vụ hè thu và vụ mùa và tương đối gay gắt
trong 24 năm có đến 18 năm có lúa hè thu và 14 năm có vụ mùa bị hạn trên một tỷ lệ diện tích tương đối cao Những năm thuộc loại hạn hang ở Bình Thuận là 1998 và 2002
(hạn vụ đông xuân)
Do hiện tượng nóng lên của khí hậu toàn cầu, những năm gần đây quá trình hoang
mạc hóa tại khu vực Nam Trung Bộ diễn ra mạnh mẽ Tại Bình Thuận, diện tích đất nông nghiệp liên tục giảm, đất cát và đồi cát ven biển chiếm đến 16% diện tích tự nhiên
của toàn tỉnh Do đặc điểm tự nhiên cùng với điều kiện kinh tế xã hội còn hạn chế, vùng
đất cát ven biển Bình Thuận đang phải đối mặt với rất nhiều khó khăn như thiếu nước
tưới, cát bay, cát chảy và đặc biệt là sa mạc hóa tram trong gay ảnh hưởng lớn đến cuộc sống người dân khu vực
Từ đầu vụ Đông Xuân 2015 — 2016 đến nay, tình hình hạn hán diễn ra hết sức
gay gắt trên địa bàn tỉnh, dẫn đến tình trạng thiếu nước phục vụ sản xuất và dân sinh,
ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống nhân dân Theo số liệu từ Sở NN & PTNT, đối
Trang 21có khoảng 300 ha cây thanh long, 200 ha cây điều, 100 ha cây quýt, 200 ha cây xoài do
thiếu nước, nắng nóng nên ngừng sinh trưởng, giảm năng suất 100% so với năm trước
Một số huyện chịu ảnh hưởng nặng nề nhất là huyện Hàm Tân, Đức Linh, Tuy Phong
và Bắc Bình
b Ảnh hưởng đễn mạng lưới thủy văn
Tại Bình Thuận, tháng 11/2004 đến 2/2005 hầu như không mưa Mực nước trên các triền sông gần như cạn kiệt, lượng dòng chảy còn lại rất nhỏ; sông Dinh, sông Lòng Thương bị cạn khô Mực nước các hồ trong tỉnh đều thấp hơn mực nước chết tir 1,70 đến 2,2 m Toàn bộ lượng nước còn lại trong các hồ chứa không đáp ứng đủ nhu cầu cấp nước sinh hoạt cho nhân dân, nước uống cho gia súc Hạn hán thiếu nước làm gần
50 ngàn người thiếu nước sinh hoạt, 16.790 hộ thiếu đói, khoảng 123.800 con bò thiếu
thức ăn và trên 89.000 bò, dê, cừu thiếu nước uống
Theo khảo sát đến tháng 5/2015, Bình Thuận đang có 3 hồ thủy lợi dưới mực
nước chết, gồm: hồ Tà Mon, hồ Sông Phan, hồ Trà Tân và hàng loạt hồ đang ở mức báo
động mực nước chết như hồ Đá Bạc, hồ Cà Giây, hồ Sông Khán, hồ Suối Đá và hồ chứa
Núi Đất Đây là những hồ cung cấp nước chủ đạo cho sử dụng sản xuất, phục vụ dân
sinh của toàn tỉnh Sở NN - PTNT Bình Thuận cho biết, đến tháng 3 năm 2016 lượng nước còn lại trong hệ thống công trình thủy lợi ước khoảng 23 triệu mỶ, chỉ còn 14,11% dung tích thiết kế
c Ảnh hưởng đến đời sống người dân
Đến ngày 02/3/2016, tại các công trình cấp nước sinh hoạt nông thôn do Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh Môi trường nông thôn quản lý sử dụng tại các địa phương trong tỉnh có 03 hệ thống đã ngưng cấp nước gồm: Tân Thắng, Thắng Hải, Sơn Mỹ Tỉnh ưu tiên sử dụng lượng nước còn lại cho sinh hoạt của người dân và cứu dan gia
súc Đối với nước sinh hoạt, toàn tính có 90.000 nhân khẩu thiếu nước sinh hoạt Đặc
biệt tại huyện Hàm Tân có 10/10 xã, thị trấn với 40.000 nhân khẩu thiếu nước sinh hoạt
tram trong từ cuối tháng 02 năm 2016, phải mua nước từ tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa —
Ving Tau
Trước tình hình diễn biến hạn ngày càng gay gắt và thường xuyên của hạn hán tại khu vực, không chỉ ảnh hưởng đến kinh tế mà trước hết là đời sống người dân khu
vực hạn được ưu tiên đặt lên hàng đầu
Trang 221.2 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÀ KINH TE XA HOI
1.2.1 Đặc điểm tự nhiên a Vi tri địa lý
Bình Thuận là một tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam có toạ
độ địa lý 107°24’- 108°23” kinh độ Đông, 10°33”N - 1133” vĩ độ Bắc, với bờ biển dai
192km từ mũi Đá Chẹt giáp Cà Ná (Ninh Thuận) đến bãi bồi Bình Châu (Bà Rịa-Vũng
Tàu) Phía bắc giáp tỉnh Ninh Thuận, phía tây bắc giáp tỉnh Lâm Đồng, phía tây giáp tỉnh Đồng Nai, phía tây nam giáp tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu Tỉnh ly của Bình Thuận là
thành phố Phan Thiết, cách Thành phố Hồ Chí Minh 198 km 107°200"E 1 07540 0E 40700 fe 1 07200E 10040 0E e \ š am s z - = #1 NINH THUẬN ễ LÂM ĐÔNG T aS Ễ Ẽ Ez z “] DONG | Tahh tinh TT Ey, fin m of VÔ ten | z Hà âh/La-S/”&ÄŠ/ bà %
Ÿ] cày” r BIEN DONG 8
Trang 23Diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 7.924 km Với các đơn vị hành chính bao gồm thành phố Phan Thiết, thị xã Lagi và các huyện: Tánh Linh, Đức Linh, Hàm Tân, Hàm
Thuận Nam, Hàm Thuận Bắc, Bắc Bình, Tuy Phong và huyện đảo Phú Quý
b Địa hình
Đại bộ phận lãnh thé là đồi núi thấp, đồng bằng ven biển nhỏ hẹp, địa hình hẹp
ngang kéo theo hướng Đông Bắc - Tây Nam, chiều rộng khoảng 95 km, nơi hẹp nhất 32 km Phía Bắc có địa hình khá cao trung bình từ 700 đến 1000m, giáp sườn núi cuối cùng
của dãy Trường Sơn, phía Nam có các dải đôi cát chạy dài Nhìn chung địa hình phân
chia phức tạp thành 4 dạng địa hình chính sau đây:
- Vùng núi trung bình (độ cao trên 500m): chủ yếu tập trung ở phía Bắc và Tây
Bắc của tỉnh, chiếm 31,65% diện tích tự nhiên (248.599 ha), có độ dốc cao địa hình phức
tạp, ít có khả năng sản xuất nông nghiệp, hiện trạng chủ yếu là đất rừng phòng hộ đầu
nguồn
- Vùng đồi núi thấp (độ cao 200 - 500 m): chủ yếu đất dùng vào lâm nghiệp và
chưa sử dụng chiếm 40,7% diện tích tự nhiên (319.683 ha)
- Vùng đồng bằng phù sa (độ cao từ 10 — 40m): chiếm 9,43% diện tích tự nhiên (74.069 ha) đucợ thành tạo do phù sa của hệ thống sông, suối bồi đắp như đồng bằng Tuy Phong (sông Lòng Sông), Phan Rí, sông Mao (sông Lũy), Phan Thiết (sông Quao, sông Cà Ty), Đức Linh, Tánh Linh (sông La Ngài)
- Vùng đổi cát vên biển (độ cao từ 100 — dưới 200m): gồm các đồi cát đỏ, trắng, vàng, phân bố doc theo bờ biển từ Tuy Phong đến Hàm Tân Địa hình gò đồi lượn sóng chiếm 18,22% diện tích tự nhiên (143.111 ha)
Ngoài khơi có một số đảo, trong đó có 10 đảo của huyện đảo Phú Quý, cách thành
phố Phan Thiết 120 km
Trên địa bàn tỉnh có một số nui cao nhu: Da Mi (1.642 m), Dang Sruin (1.302 m), Ông Trao (1.222 m), Gia Bang (1.136 m), núi Ong (1.024 m) va Chi Két (1.017 m)
Với đặc điểm địa hình, địa mạo trên đây tạo điều kiện cho tỉnh phát triển một
nền kinh tế phong phú đa dạng, nhưng cũng với đặc điểm trên đây cũng gây trở ngại
không ít cho sản xuất và sinh hoạt dân cư đó là việc đầu tư khai hoang cải tạo đồng ruộng lớn, chi phí sản xuất cao, lũ lụt vào mùa mưa
Trang 24c Khí hậu
Tỉnh Bình Thuận nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt: Mùa
mưa: từ tháng 5 đến tháng 10; Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau
Nhiệt độ
Lượng bức xạ déi dào làm nhiệt độ tại địa bàn khá ấm, phân bố khá đều giữa các
tháng đã góp phần quan trọng quyết định tính chất nhiệt đới gió mùa của tỉnh Bình Thuận Nhiệt độ trung bình trong năm 26-279°C, trung bình năm cao nhất 30-32 °C biên
độ nhiệt ngày và đêm 8-9% và tổng nhiệt năm trên 93000%C
Luong mua
Mưa tập trung vào tháng 5 đến tháng 10 hằng năm, chiếm 85% lượng mưa cả năm Lượng mưa hằng năm thay đổi theo hướng tăng dần về phía nam, bình quân dao
dong tir 800-1200mm
SỐ giờ nắng
Bình Thuận nằm ở vĩ độ thấp, quanh năm có thời gian chiếu sáng dài Tổng số giờ nắng hằng năm thay đổi theo địa hình: vùng ven biển 2900-3000 giờ/năm, vùng trung du từ 2500 — 2600 giờ/năm Mùa mưa số giờ nắng bình quân trong ngày từ 7 -8
giờ, mùa khô lên tới 9 — 10 giờ, tháng nắng nhiều nhất là tháng 3 và ít nhất là tháng 7
Lượng bóc hơi, độ ẩm
Lượng bốc hơi nước tiềm năng tại Bình Thuận khá cao, đặc biệt là tại 2 huyện
phía Bắc Tuy Phong và Bắc Bình
- Lượng bốc hơi trung bình 1250 — 1450 mm/năm, lượng bốc hơi lớn hơn 4mm/ngày vào mùa khô và 1,5 — 2mm/ngày vào mùa mưa
- Độ âm trung bình 75 — 85% dÌ Mạng lưới thủy văn
Trang 25sông La Ngà chiếm 2,1 tỉ m° nước) trong đó lượng dòng chảy bên ngoài đưa đến 1,25 tỉ
m’
Sông suối trong tỉnh hầu hết chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam cuối cùng đổ ra biển Hệ thống sông suối chủ yếu phục vụ sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt dân sinh kinh tế Tuy nhiên do địa hình ngắn dốc nên một số khu vực xảy ra hiện trạng thiếu hụt nước, tắt dòng thường xuyên xảy ra
Nguồn nước trên địa bàn phân bố mắt cân đối theo không gian và thời gian Lưu
vực sông La Ngà thừa nước thường bị ngập úng nhưng vùng Tuy Phong, Bắc Bình, ven
biển (lưu vực sông Phan, Sông Dinh), thiếu nước trầm trọng, có những nơi như vùng Tuy Phong, Bắc Bình, dấu hiệu báo động tình trạng hoang mạc hoá đã xuất hiện
e Tài nguyên Tài nguyên đất
Với diện tích 7934.42 ha, Bình Thuận có 10 loại đất với 20 tổ đất khác nhau:
Tỉ lệ các loại đất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận Đất cát, cồn cát ven biển 18.3% Đất phù sa Đất không có khả năng 9.43% sản xuất 48.75% Đất xám19.22% Đất đỏ vàng và đất nâu 4.3%
(Nguon: Bộ kế hoạch và đâu tư Bình Thuận năm 2012) Hình 1.2 Các nhóm đất chính trên địa bàn tỉnh Bình Thuận
- Đất cát, cồn cát ven biên và đất mặn phân bố dọc theo bờ biển từ Nam Tuy
Phong đến Hàm Tân, diện tích là 146,5 nghìn ha (18,3% diện tích đất toàn tỉnh);
Trang 26- Đất phù sa với diện tích 75.400 ha (9,43% đất toàn tỉnh) phân bố ở vùng đồng
bằng ven biển và vùng thung lũng sông La Ngà, diện tích đất này trồng được lúa nước, hoa màu và cây ăn quả ;
- Dat xám có diện tích là 151.000 ha (19,22% diện tích đất toàn tỉnh), phân bố
hầu hết trên địa bàn các huyện, thuận lợi cho việc phát triển cây điều, cao su, cây ăn quả
và các loại cây có giá trị kinh tẾ cao;
- Diện tích còn lại chủ yếu là đồi núi, đất đỏ vàng, đất nâu vùng bán khô hạn Những loại đất này sử dụng vào mục đích nông - lâm nghiệp
Đắt không có khả năng nông nghiệp chiếm diện tích rất cao lên đến 381.611 ha
(chiếm 48,75% diện tích)
Nguyên nhân của việc phần lớn diện tích đất không có khả năng sản xuất là do hiện tượng hoang mạc hóa ngày càng nghiêm trọng, diện tích đất sản xuất ngày càng bị
thu hẹp Thêm vào đó, mỗi năm vào mùa khô Bình Thuận lại chịu thêm nhiều tác động
từ hạn hán càng làm cho cuộc sống của người dân sản xuất nông nghiệp ngày càng khó khăn, cây trồng bị mất mùa có những năm do thiếu nước tưới gây mắt trắng năng suất
Tài nguyên rừng
Thảm thực vật rừng tự nhiên của tỉnh khá đa dạng và phong phú trong đó có khoảng gần 200 loại thực vật, 50 loài gỗ quý như: cẩm lai, giáng hương, sếu, gõ đỏ, sao
đen, dầu rái, go mat, trắc có gia tri cao vé kinh té cũng như môi trường
Động vật dưới tán rừng có hơn 60 loài thú thuộc 25 họ, gần 30 loài bò sát thuộc
12 họ và trên 100 loài chìm thuộc 40 họ Rừng trồng chủ yếu là keo, bạch đàn, xà cừ,
phi lao và các loại cây chịu hạn khác
Nhìn chung tổng trữ lượng rừng còn khá lớn nhưng phần lớn tập trung ở các trạng thái rừng nghèo kiệt và rừng non, chất lượng không cao
Tài nguyên biển, du lịch
Với vùng biển đang quản lý khai thác rộng 52.000 km), biển Bình Thuận là một
trong 3 ngư trường lớn nhất của Việt Nam, trữ lượng hải sản từ 220 đến 240 ngàn tấn,
phong phú về chủng loại với nhiều loại hải đặc sản quý hiếm có giá trị kinh tế cao Do
có điều kiện tự nhiên thuận lợi, ở phía Bắc tỉnh đã quy hoạch 3.000 ha đất nuôi tôm;
Trang 27là một trong những trung tâm du lịch lớn của Việt Nam với nhiều danh lam thắng cảnh, di tích lịch sử văn hóa và những bãi biển đẹp thu hút nhiều du khách tham quan
Bình Thuận đã đầu tư xây dựng các quan thé du lịch - nghỉ mát — thể thao — leo núi — du thuyền — câu cá — đánh gôn - nghỉ dưỡng - chữa bệnh tại khu vực phường Mũi
Né (thành phố Phan Thiết), Hàm Tân, Tuy Phong phục vụ du khách
1.2.2 Đặc điểm kinh tế xã hội a Kinh tế
Thiên nhiên đã ưu đãi cho Bình Thuận nguồn tài nguyên tương đối phong phú
và đa dạng để phát triển ngành kinh tế biển, nông lâm nghiệp, công nghiệp chế biến,
khai thác và đặc biệt là dịch vụ du lịch
Kết cấu hạ tầng kinh tế - kỹ thuật: đã được cải thiện đáng kể, hệ thống giao
thông đã được cải tạo đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế Các tuyến giao thông chính
như Quốc lộ 1A, Quốc lộ 55, Quốc lộ 28; ga hành khách - du lịch Mương Mán đang xây
dựng lại; cảng Phan Thiết, La Gi, Phan Rí Cửa, Phú Quý; cảng tổng hợp Mũi Dién (Khe Gà) đang đầu tư xây dựng
Giao thông: tổng chiều dài đường bộ 2.475 km, trong đó quốc lộ 269 km, đường
tỉnh lộ 417 km, còn lại là đường huyện và đường nội thị Có tuyến Quốc lộ 1A đi qua
với chiều dài 180km và và tuyến đường sắt Bắc — Nam
Công nghiệp: phát triển khá ôn định, tăng trưởng bình quân hàng năm khoảng 16 - 17%; công nghiệp chế biến xuất khẩu sử dụng nguyên liệu lợi thế của địa phương
có xu hướng phát triển nhanh Một số sản phẩm tăng khá như thuỷ sản chế biến, may
mặc, vật liệu xây dựng, nước khoáng, hàng thủ công mỹ nghệ
Nông - lâm nghiệp: đa dạng và đang phát triển, toàn tỉnh có hơn 200 ngàn ha đất nông nghiệp, với các loại cây trồng chính là lương thực, điều, cao su, thanh long trong đó thanh long là sản phẩm nỗi tiếng, sản lượng hàng năm khoảng 140 ngàn tấn
b Xã hội
Tính đến 2015 dân số của tỉnh dat 1.266.228 người Tỉ lệ đô thị hoá 40.2% Dan
cư tỉnh phân bô không đồng đều giữa các huyện, thị xã, thành phó Tập trung đông nhất
tại Thành phố Phan Thiết dân số (2015): 272.457 chiếm gần 1/4 dân số toàn tỉnh, tiếp
Trang 28Có 34 dân tộc cùng sinh sống ở Bình Thuận, trong đó đông nhất là dân tộc Kinh;
tiếp đến là các dân tộc Chăm, Ra Giai, Hoa (tập trung nhiều ở phường Đức Nghĩa - thành
phó Phan Thiết), Cơ Ho, Tày, Chơ Ro, Nùng, Mường Nhận xét chung:
Với những điều kiện về tự nhiên và kinh tế xã hội trên cho phép Bình Thuận phát triển nền kinh tế đa ngành từ công nông nghiệp đến dịch vụ đang có bước tăng trưởng
vượt bậc nhờ vào tiềm năng du lịch lớn, thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà đầu tư Tuy nhiên, do đặc điểm khí hậu, tự nhiên của tỉnh và tác động nặng nề của quá trình
biến đổi khí hậu nên bên cạnh những thuận lợi cũng gặp không ít khó khăn trong việc
cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân tại một số địa phương Do tác động của tình trạng khô hạn kéo dài, một số khu vực như huyện Bắc Bình, Tuy Phong, Hàm
Tân người dân đang gặp rất nhiều khó khăn do thiếu nguồn nước phục vụ sinh hoạt, sản xuất Nhiều người dân rơi vào tình trạng đói nghèo do không có nước sản xuất, đồng ruộng bỏ hoang, hồ chứa cạn kiệt, các nhà máy cấp nước ngừng hoạt động Nhiều nguồn
kinh phí được Chính phủ hỗ trợ cho người dân đang thiếu hụt nguồn nước, vận động sự
giúp đỡ của các tổ chức, công ty trong việc ồn định cuộc sống người dân khu vực hạn
hán Việc phân vùng đánh giá khô hạn trên địa bàn là vấn đề cần thiết hiện nay, để có
những kế hoạch ứng phó kịp thời đối với những vùng có nguy cơ hạn cao Đối với khu
vực tỉnh, về mùa khô hạn hán đang là thiên tai gây thiệt hại nặng nề nhất hiện nay và
được đặt lên hàng đầu (trên cả lũ và bão)
1.3 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới, đã có rất nhiều tác giả nghiên cứu về hạn hán Nhưng do tính phức
tạp của hiện tượng này nên đến nay vẫn chưa có một phương pháp chung cho các nghiên
cứu về hạn hán
Các phân tích về quy mô hạn trên quy mơ tồn cầu của Meshcherskaya A V cs, (2010) và quy mô địa phương của Benjamin Lloyd - Hughes va cs (2002); Hayes, (1999)
thong qua cac chi số hạn dựa trên số liệu mưa nhiệt độ và độ ầm quan trắc trong quá khứ
cho thấy số đợt hạn, thời gian kéo dài hạn, cũng như tần suất và mức độ của nó ở một số nơi đã tăng lên đáng kê
Trang 29Nỗi bật nghiên cứu trên quy mơ tồn cầu là nghiên cứu của Niko Wanders và cs
(2010), tác giả đã phân tích ưu - nhược điểm của 18 chỉ số hạn hán bao gồm cả chỉ số hạn khí tượng, hạn thủy văn, chỉ số độ âm rồi lựa chọn ra các chỉ số thích hợp dé ap
dụng phân tích các đặc trưng của hạn hán trong 5 vùng khí hậu khác nhau trên toàn cầu;
vùng xích đạo, vùng khô hạn cực, vùng nhiệt độ ấm, vùng tuyết, vùng địa cực
Năm 1996, một đợt hạn hán nghiêm trọng đã ảnh hưởng đến miền đông Great
Plains và Tây Nam Hoa Kì, Hayes M J., và cộng sự đã trình bày việc kiểm tra hạn hán
tại khu vực này bằng chỉ số mưa chuẩn hóa SPI - chỉ số này khá đơn giản và linh hoạt, có thê ứng dụng đối với tài nguyên nước trên tất cả các khoảng thời gian Tại thời điểm
hiện tại, SPI phát hiện sự khởi đầu và tiến triển của hạn hán đóng góp rất nhiều trong việc giảm thiểu, ứng phó với tác hại của hạn hán tại các bang của bang Texas và liên
bang chính phủ
Trong bai bao cao cua Singh M., vấn đề hạn hán tại khu vực Casablanca, Morocco được tác giả theo dõi và lập mô hình dự báo bằng việc sử dụng các hình ảnh vệ tinh tiên
tiến, có độ phân giải dữ liệu không gian cao dựa trên mối tương quan giữa lớp phủ thực
vật và lượng mưa qua việc tính toán các chỉ số như RFE, WRSI, để đưa ra đánh giá rủi ro hạn hán cho khu vực
Tại Hy Lạp, nhận thấy ảnh hưởng nghiêm trọng của hạn đến hoa màu và sự cấp nước trong thành phố Thessaly năm 2004, Loukas A., và Vasiliades L., đã sử dụng số
liệu mưa từ năm 1960 - 1993 để nội suy toàn khu vực kết hợp sử dụng dữ liệu không gian và dữ liệu độ cao, mức độ hạn hán được đánh giá từ dạng lưới dựa trên giá trị SPI
ở quy mô thời gian Kết quả nghiên cứu cho thấy chỉ số chuân hóa mưa SPI cao nhất
qua nhiều năm tập trung vào tháng 7 hằng năm và thấp nhất tập trung vào tháng 12 1.3.2 Các nghiên cứu trong nước
Năm 2003, phương pháp quan trắc truyền thống bằng việc sử dụng các số liệu lượng mưa và lượng bốc hơi của 160 trạm khí tượng bề mặt với thời gian quan trắc từ
1961-2000 đề nghiên cứu tính chất mức độ hạn và phân vùng khô hạn tại Việt Nam GS Nguyễn Trọng Hiệu và cộng sự tính toán dựa trên kết quả quan trắc đó chia hạn hán
thành 5 loại từ ít khô hạn đến khô hạn nhất và phân chia Việt Nam thành 8 vùng có mùa khô khác nhau
Trang 30Trong báo cáo tổng kết đề tài: "Xây dựng bản đồ hạn hán và mức độ thiếu nước
sinh hoạt ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên năm 2008", TS Trần Thục và cs đã tiến hành nghiên cứu đánh giá bổ sung về các điều kiện khí tượng thủy văn nhằm phục vụ tính toán, đánh giá mức độ khắc nghiệt của hạn hán và tính toán các chỉ số 3 loại hạn: hạn khí tượng, hạn thủy văn và hạn nông nghiệp chỉ tiết đến cấp huyện cho 9 tỉnh vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên
Bài nghiên cứu của tác giả Trịnh Lê Hùng và Đào Khánh Hoài (2015) được đăng tải trong Tạp chí Khoa học ĐHSP TPHCM, bài báo trình bày kết quả đánh giá nguy cơ
hạn hán khu vực huyện Bắc Bình (tinh Binh Thuan) từ tư liệu ảnh vệ tinh đa phô LANDSAT sử dụng chỉ số khô hạn nhiệt độ thực vật tiền hành phân vùng mức độ nguy cơ xảy ra hạn hạn trên địa bàn huyện Kết quả nhận được có thể sử dụng trong thành lập bản đồ nguy cơ khô hạn và có nhưng giải pháp nhằm giảm thiểu thiệt hại do hạn hán
gây ra
Ngoài việc sử dụng tư liệu ảnh Landsat, tư liệu MODIS đang được sử dụng khá
rông rãi hiện nay Tác giả Huỳnh Thị Thu Hương và các cộng sự trong nghiên cứu của minh da st dung dong anh vé tinh MOD11A2 (do phan giải Ikm, chu ky thời gian 8
ngày) từ năm 2000 đến năm 2010 dé tính toán, đánh giá nhiệt độ bề mặt đất và chỉ số
khô hạn vùng đồng bằng sông Cửu Long kết hợp phỏng vấn hộ nông dân trong vùng nghiên cứu Kết quả số liệu tính toán được từ quy trình này bước đầu cho thấy có độ tin
cậy cao, mối tương quan chặt với các dữ liệu đo đạc thực địa
Để đánh giá nhanh mức độ khô hạn tại khu vực Tây Nguyên và các tỉnh Nam
Trung Bộ, tác giả Bùi Quang Huy và các cộng sự đã ứng dụng da anh vé tinh da thoi
gian trong việc thực hiện đề tài, bằng việc sử dụng ảnh MODIS tác giả đã sử dụng mối
liên hệ giữa chỉ số nhiệt độ bề mặt LST và chỉ số thực phủ NDVI để tính toán chỉ số khô
hạn TVDI sau đó bản đồ phân vùng mức độ hạn hán và tính toán diện tích hạn hán theo
đơn vị hành chính tại thời điểm tháng 3/2016
Việc ứng dụng dữ liệu vệ tinh để tính toán các chỉ số phục vụ cho công tác quan
trắc đánh giá hạn hán ngày càng được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu Đó là
một hướng đi mới, có ý nghĩa rất lớn đối với khu vực có diện tích rộng, tiết kiệm được
nhiều kinh phí trong quá trình nghiên cứu so với các phương pháp quan trắc truyền thống
Trang 311.4 TONG QUAN VE VIEN THAM
Ngày nay việc sử dụng thông tin vệ tinh viễn thám trong nghiên cứu, giám sát Trái Đắt đã trở thành một nhu cầu thiết yếu của nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có
Việt Nam Không kể đến các loại vệ tỉnh quân sự, các vệ tinh định vị, các vệ tinh viễn
thông các hệ thống vệ tinh viễn thám đang hoạt động trên quỹ đạo rất đa dạng về chủng loại và tính năng Công nghệ khai thác thông tin vệ tinh đang thực sự phục vụ con người,
mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực khoa học - công nghệ, phục vụ đời sống, sản
xuất và kiểm soát tài nguyên - môi trường cũng như trong lĩnh vực giám sát hạn hán
1.4.1 Giới thiệu sơ lược về viễn thám
Khái niệm: Viễn thám (Remote Sensing) được hiểu là một khoa học đề thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích
tài liệu thu nhận được bằng các phương tiện Những phương tiện này không có sự tiếp
xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu
Nguyên lý cơ bản
Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin
chủ yếu về đặc tính của đối tượng Ảnh viễn thám cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định
Trên cơ sở khoa học của phương pháp viễn thám, việc thu nhận phản xạ phổ từ
các đối tượng trên bề mặt Trái Đất với độ chính xác của hiệu suất phân tích lên đến
>90% đảm bảo các kết quả thu nhận với độ tin cậy cao và cung cấp chỉ tiết các thông tin cần nghiên cứu qua các thuật tốn, cơng cụ trợ giúp bằng việc sử dụng các phần mềm xử lý ảnh Việc ứng dụng công nghệ viễn thám đã được ứng dụng rộng rãi trong rất
nhiều lĩnh vực và đạt được nhiều thành tựu Với đặc điểm ghi nhận thông tin trên toàn
cầu qua các vệ tinh, phương pháp viễn thám cho phép người dùng thực hiện các nghiên
cứu về các đối tượng mà không cần tiếp xúc với các đối tượng, điều này giúp người dùng tiết kiệm được nhiều thời gian và chỉ phí so với các phương pháp khác như thống
kê số liệu, đo đạc trực tiếp, quan trắc Hơn nữa, sẽ cho phép thực hiện trên phạm vi
rộng lớn và nhất là khi muốn giám sát trong thời gian dài thì các phương pháp truyền thống hầu như rất khó đề thực hiện với những đặc trưng của hạn hán Ảnh viễn thám thu
Trang 321.4.2 Tổng quan về ảnh vệ tỉnh LANDSAT và ảnh MODIS
a Anh vé tinh LANDSAT
Vệ tỉnh LANDSAT là vệ tỉnh viễn thám tài nguyên đầu tiên được phóng lên quỹ
đạo năm 1972, đến nay đã có 8 thế hệ vệ tĩnh LANDSAT đã được phóng lên quỹ đạo và dữ liệu đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới Vì vậy dé thực hiện việc đánh giá
hạn hạn tại Bình Thuận qua một số thời kì cần sử dung ca 3 vé tinh Landsat 5, Landsat
7 va Landsat 8 Vé tinh Landsat 8 bao gom 2 bộ cảm: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI -
Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS - Thermal Infrared
Sensor) Những bộ cảm này được thiết kế để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy cao hơn so với các bộ cảm Landsat trước
Nguồn ảnh vệ tỉnh Landsat được hình thành bởi sự hợp tác giữa hai cơ hàng đầu
trong lĩnh vực vệ tinh, địa chất: NASA và cơ quan đo đạc Địa chất Mỹ USGS, với nhiệm
vụ cung cấp các ảnh miễn phí với độ phân giải trung bình từ 15 -100m (15m đối với
kênh toàn sắc LC§ và tùy theo thế hệ LANDSAT) phủ kín toàn bộ bề mặt Trái Đất bao gồm cả vùng cực và vùng địa hình khác nhau Dữ liệu ảnh là nguồn đữ liệu được sử
dụng rộng rãi trong nhiều nghiên cứu về Trái Đất, cung cấp nhiều thông tin quan trọng
trong nhiều lĩnh vực về môi trường, khí hậu, giám sát tài nguyên Với độ phân giải thời
gian và không gian cao, nguồn ảnh miễn phí và quen thuộc được sử dụng trong rất nhiều dé tai, báo cáo khoa học của các nhà nghiên cứu cũng như các dé tài cấp sinh viên
Thông tin chi tiết về bề mặt Trái Đất được ghi nhận qua các kênh phổ với các hệ thống bộ cảm (trong đó báo cáo sử dụng kênh đỏ, kênh cận hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt)
được cải thiện độ phân giải qua các thế hệ, cả OLI và TIRs đều sử dụng những công
nghệ tiên tiến mà sẽ mang lại những quan sát nhạy cảm hơn với những biến đổi cảnh quan và thay đôi trên bé mat Trai Dat theo thời gian, rất thích hợp trong việc giám sát hạn hán Trên cơ sở đó, báo cáo sử dụng nguồn ảnh này để làm dữ liệu cho nghiên cứu
Tuy nhiên bên cạnh những ưu điểm vượt trội, nguồn ảnh LANDSAT cũng có
những mặt điểm yếu phát sinh như dễ bị nhiễu bởi các yếu tố thời tiết, nhiều ảnh thế LE7 do bị hỏng đầu thu nên có xuất hiện sọc ảnh gây ảnh hưởng đến chất lượng Ngoài
ra, kết quả thu nhận các đối tượng có thê bị ảnh hưởng của độ cong bề mặt vì vậy cần tiến hành xử lý ảnh, tăng cường chất lượng để có nguồn anh thể hiện rõ các đối tượng cần nghiên cứu
Trang 33b Anh MODIS
MODIS là một đầu đo viễn thám chủ yếu của các vệ tỉnh TERRA và AQUA Trong khoảng thời gian một ngày đêm, các đầu đo của các vệ tinh này sẽ quét gần hết Trái Đất trừ một số giải hẹp ở vùng xích đạo Các dải này sẽ được phủ hết vào ngày hôm
sau Trong mỗi phiên thu, hệ thống sẽ thu được đữ liệu tại 36 kênh phô (nếu phiên thu được thực hiện vào ban ngày) hoặc tại các kênh từ 20 đến 36 là các kênh hồng ngoại nhiệt (nếu phiên thu được thực hiện vào ban đêm) Theo thiết kế, các dữ liệu MODIS
được sử dụng để nghiên cứu các biến động toàn cầu cũng như các hiện tượng xảy ra trên mặt đất, trong lòng đại dương và ở tầng thấp của khí quyền
Dự án mô tả bắc hơi toàn cầu (MOD16)
Đây là một phần của dự án EOS NASA để ước tính lượng bốc hơi nước từ bề
mặt đất của Trái Đất trên toàn cầu bằng cách sử dụng vệ tinh từ dữ liệu viễn thám Dữ liệu bốc hơi toàn cầu MODI6 có thể được sử dụng tính toán lượng nước chứa trong khu
vực và cân bằng năng lượng, tình trạng nước trong đất
MODI6 bao gồm các bộ dữ liệu về quá trình bốc hơi thực tế toàn cầu (ET), dòng
nhiệt ân (LE), bốc thoát hơi tiềm năng (PET), dòng nhiệt ấn tiềm năng (PLE), đây là bộ
dữ liệu đo đạc bề mặt đất với mật độ trung bình 1km” cho các vùng đất với thảm thực
vật rộng 109,03 triệu km? trên toàn cầu vào 8 thời điểm trong ngày, khoảng thời gian
hàng tháng và hàng năm Tính đến hiện tại, bộ dữ liệu đã cập nhật đến năm 2014
Ảnh MODIS với những ưu điểm được cung cấp miễn phí và đầy đủ với độ phân
giải thời gian cao (hàng ngày, 8 ngày, năm) nên có thể sử dụng trong nhiều mục đích
đánh giá khác nhau theo từng khoảng thời gian (ngày, tháng, năm) Ảnh MODI16A được sử dụng dé lấy dữ liệu bốc thoát hơi, nhằm tiến hành tính toán chỉ số cán cân nước trên
dia bàn tỉnh Nhưng nguồn ảnh MOD16A3 có độ phân giải khá thấp (1km x Ikm), chỉ được cập nhật đến năm 2014 và cũng tương tự ảnh Landsat có bị ảnh hưởng của các yếu tố nhiễu ảnh, thời tiết và độ cong bề mặt Trái đất
1.4.3 Vệ tỉnh đo đạc lượng mưa nhiệt đới TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)
Ngay từ những năm 1960, công nghệ viễn thám đã bắt đầu được nghiên cứu ứng dụng trong theo dõi thời tiết, đặc biệt là viễn thám hồng ngoại và viễn thám radar Với
sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ và khoa học tính toán, nhiều thuật toán, phương
Trang 34pháp đã được xây dựng để tính toán lượng mưa từ dữ liệu vệ tỉnh với độ chính xác ngày càng được nâng cao
Bảng 1.1 Một số bộ dữ liệu cung cấp số liệu mưa toàn cầu: Độ Độ > Thoi gian STT Bộ dữ liệu phân giải phângiải | Tô chức dữ liệu thời gian không gian I1 |CRU TS3.22 Tháng 0.50 UEA 1901-2013 APHRO MA_VI101 BộMT | 1951-2007 2 Ngày 0.159 Nhật Bản 3 |TRMM 3B42 Ngày 0.150 NASA _ | 1997-2016
Chương trình do mwa nhiét doi (TRMM)
Do NASA hợp tác với JAXA (Nhật Bản) thực hiện từ năm 1997 đã sử dụng vệ tỉnh LEO để đo mưa cho khu vực nhiệt đới (38° Nam — 38° Bac) với độ chính xác được
nâng cao Hệ thống vé tinh LEO trong chương trình Đo mưa toàn cầu (Global Precipitation Measurement — GPM) theo kế hoạch sẽ được phóng vào năm 2014 Nhờ có nhiều vệ tinh nên hệ thống GPM sẽ cho ảnh với độ phân giải thời gian ngắn (3 giò), bao phủ khoảng 90% diện tích bề mặt địa cầu Hệ thống GPM được kỳ vọng sẽ mang
lại nhiều thành tựu to lớn trong việc quan trắc mưa trên toàn cầu
Dữ liệu mưa từ vệ tinh TRMM đã được ứng dụng rộng rãi cả trong và ngoài nước trong các nghiên cứu về khí hậu thủy văn, môi trường Tác giá Lê Minh Nam (2015), đã sử dụng phương pháp đa giác Theisen dé ước tính lượng mưa trên toàn lưu vực sông
Đồng Nai từ số liệu của 9 trạm quan trắc mặt đất và số liệu mưa vệ tinh TRMM
Bên cạnh đó, kết hợp với những phân tích trên cho thấy dữ liệu mưa từ TRMM rất đáng tin cậy Kế thừa kết quả các nghiên cứu trước, báo cáo lựa chọn dữ liệu mưa vệ
tỉnh TRMM để thực hiện nghiên cứu phục vụ đánh giá hạn hán ở tỉnh Bình Thuận
1.5 TONG QUAN VE GIS
Trang 35trội trong việc lưu trữ dữ liệu bản đồ, dễ dàng truy cập, thu thập và trích xuất dữ liệu,
giảm diện tích lưu trữ các bản đồ giấy cũng như dung lượng các ảnh
Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công Trước công nghệ
GIS, các nghiên cứu sẽ tiết kiệm được nhiều chỉ phí và thời gian
So lược về phan mém ArcGIS 10.2
ArcGIS: 1a mét san pham ctia Vién nghién ciru hé théng méi truong (ESRI), 1a hệ thống phần mềm cung cấp một giải pháp tông thé về hệ thông tin dia ly GIS, bao gm nhiều Modul khác nhau, đáp ứng nhu cầu cho mọi tổ chức, từ những người sử dụng đơn đến hệ thống có tính toàn cầu Phần mềm AcrGIS Desktop bao gồm 3 ứng dụng chính:
- AreMap: để xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản đồ Là ứng dụng cung cấp các chức năng xử lý và phân tích không gian với tất cả dữ liệu của bộ sản phẩm AcrInfo, cung cấp khoảng hơn 100 công cụ đề thao tác với dữ liệu và rất dễ dàng đề tìm
ra công cụ thực hiện các chức năng xử lý, tính toán các chỉ số đối với các kênh ảnh khi thực hiện và biên tập, thành lập bản đồ
- AreCatolog: dùng để lưu trữ, quản lý hoặc tạo mới các dữ liệu địa lý Là ứng dụng ở đó có thể tập hợp các kết nói đến tất cả các nguồn dữ liệu cần sử dụng Giúp quản lý dữ liệu một cách hiệu quả và tìm kiếm dễ dàng
- AreToolbox: cung cấp các công cụ để xử lý, xuất nhập các dữ liệu từ các định
dạng khác nhau như MaplInfo, Microstation, AutoCAD khi cần sử dụng các dữ liệu
nền từ các phần mềm trên khi thực hiện biên tập bản đồ
Phần mềm ArcGIS cho phép người sử dụng thực hiện những chức năng của GIS:
trên màn hình, máy chủ, trên web, trên các field có thể nói đây là phần mềm về GIS
hoàn thiện nhất hiện nay Vì những ưu điểm trên, báo cáo lựa chọn phần mềm ArcGIS
10.2 cho khi xử lý ảnh Landsat và lập bản đồ phân vùng hạn hán tại tỉnh Bình Thuận Mặc dù có nhiều tính năng vượt trội nhưng chỉ phí ban đầu lắp đặt thiết bị và một số phần mềm GIS còn khá cao, đòi hỏi người dùng có nhiều kiến thức về máy tính và
nguồn tài chính ban đầu
Trang 36CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP TÀI LIỆU
Để tiến hành đánh giá hạn hán tại Bình Thuận, cần tiến hành thu thập các tài liệu
nghiên cứu bao gồm:
- Các tài liệu tổng quan về khu vực nghiên cứu: điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội
từ các trang web, thống kê
- Các tài liệu nghiên cứu trước về đề tài từ các giáo trình, tạp chí khoa học, kỉ yếu
khoa học
- Dữ liệu bản đổ: các lớp giao thông, thủy hệ, độ cao địa hình kế thừa từ các
bản đồ được thành lập trước đó hoặc các trang web chuyên cung cấp dữ liệu đề xử lý (ví
dụ: đữ liệu DEM để xác định độ cao địa hình)
- Dữ liệu ảnh viễn thám, lượng mưa từ vệ tinh được cung cấp bởi các nhà cung cấp ảnh viễn thám (USGS, NTSG, DHI) Day la nguồn dữ liệu vệ tĩnh có độ tin cậy cao
và quan trọng nhất trong quá trình thực hiện tính toán các chỉ số, đánh giá khô hạn Bao gồm:
2.1.1 Dữ liệu lượng mưa
Trang 37Dữ liệu lượng mưa từ vệ tinh (DHI) được bồ trí theo ô lưới với độ phân giải 0.259 tương ứng 30km, dữ liệu dạng số được đo theo từng ngày, mỗi ngày đo 8 lan Số liệu đo
được thu thập tại các điểm đo mua tir vé tinh trong khu vuc tinh va ca cac diém xung
quanh dia ban tinh dé két quả nội suy chính xác hơn tại các vi tri ranh giới Để thực hiện đánh giá hạn hán, cần tổng hợp lượng mưa đề có lượng mưa trung bình từng năm
- Thu thập số liệu mưa tại các điểm đo - Xác định tọa độ của các điểm đo - Xác định phạm vi khu vực nội suy
- Tiến hành nội suy bằng phần mềm ArcGIS 10.2 107 °300"E 107 °450"E 108°0'0"E 108°150"E 108°300"E 108°450"E = W a Oo Oo 27 2 = $ = e e e 2 2 ) ) © e@ @ z Zz ) ) we Roo > 2 " @ e ¢ 2 2 ) 5 2 2 @ @ Zz Zz 5 5 2 2 " 2 @ e @ e ra “ 4 = 5 CHU THICH 45 2 2 b v3 b = @ diém do mua | [~ e e — Ranh giới 2 2 5 S = a 5\f0 2 30 | 40 = 6 RR clonciers é
107 °300"E 107°450"E 1080'0"E 108°150"E 108°300"E 108°450"E
Trang 38Để phù hợp tính toán với độ bốc hơi (xác định chỉ số K) có độ phân giải 1km,
tiến hành nội suy những điểm nằm trong khu vực để chuyển sang dạng raster theo độ phân giải Ikm x Ikm
2.1.2 Dữ liệu bốc thoát hơi
Dữ liệu bốc hơi sẽ được tính toán trên ảnh MODIS được tải về thống kê giá trị
bốc hơi nước cho toàn cầu và theo hệ quy chiếu GCS_WGS_ 1984 với độ phân giải ảnh là Ikm x lIkm MOD16A3_ET_ 2014 - High : 6.5535 = 2
Hình 2.3 Giá trị bốc thoát hơi nước toàn cầu năm 2014 tir anh MODIS Đề phù hợp với khu vực tỉnh Bình Thuận, Việt Nam báo cáo quy đổi ảnh về hệ quy chiếu WGS_1984_UTM_ZONE_48N Sau đó tiến hành cắt ảnh theo ranh giới khu vực dé sử dụng cùng với đữ liệu mưa được xử lý ở trên để tiền hành tính toán chi sé K Tải ảnh dữ liệu bôc - - Cat anh theo Xác định lại ¬ thốt hơi từ ảnh ranh giới tỉnh hệ tọa độ MODIS Bình Thuận Hình 2.4 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý dữ liệu bốc thoát hơi nước 2.1.3 Dữ liệu ảnh Landsat
Ảnh Landsat là nguồn dữ liệu quan trọng và sử dụng chủ yếu trong suốt quá trình
thực hiện báo cáo Dữ liệu ảnh viễn thám Landsat với độ phân giải 30 x 30 m, được cung
cấp miễn phí từ trang web Cục khảo sát địa chất Mỹ USGS, ảnh được tải trong mùa khô
qua các thời kì được xem là xảy ra hạn hán nặng trên cả nước nói chung và khu vực
Trang 39Nam Trung Bộ nói riêng như đã nêu ở phần Tổng quan bao gồm các năm: 1998, 2002, 2005, 2011 và 2 năm gần đây năm 2015, năm 2016
Quy trình xử lý ảnh viễn thám được tóm tắt bằng sơ đồ sau: Ảnh vệ tinh LANDSAT được tải về | Ghép anh, nan chinh hinh hoc, tang cường chất lượng ảnh e Gian anh | Cắt ảnh theo ranh giới tỉnh Bình Thuận À, Tính toán chỉ số NDVI NIR-RED NIR+RED NDVI = Hình 2.5 Sơ đồ tóm tắt quy trình xử lý ảnh viễn thám Landsat e© Lọc nhiễu Chuyên đổi giá trị số DN sang giá trị bức xạ phổ Li: Lia = Mt Qeal + AL j Chuyển đổi giá trị bức xạ phổ sang nhiệt độ K Tạ= 1 quẾ 1) n(1+Ế+ Ly Hiéu chinh phat xa: Tp LST = —.—_ 1+(“28).n € p
Ảnh Landsat sau khi được xử lý là nguồn dữ liệu đầu vào để xác định các chỉ số
thực vật NDVI và nhiệt độ bề mặt LST trong ranh giới tỉnh Bình Thuận, ảnh được cắt
theo ranh giới tỉnh và được thực hiện tính toán theo các công thức xác định thông số đầu
vào của chỉ số khô hạn TVDI bằng công cụ Raster Calculate
Trang 402.2 PHƯƠNG PHÁP VIỄN THÁM
Báo cáo sử dụng các dữ liệu ảnh viễn thám, lượng mưa được thu thập từ vệ tinh và kế thừa các công thức tính toán từ các nhà nghiên cứu tiến hành tính toán các chỉ số cần thiết phụ vụ đánh giá khô hạn bằng các công cụ được cung cấp bởi phần mềm ArcGIS 10.2
2.2.1 Chỉ số cán cân nước K a Cơ sở lý thuyết
Chỉ số cán cân nước K được tính toán dựa trên tỉ số giữa lượng mưa (nguồn cung)
và lượng bốc hơi (phần chi) trong các cân nước toàn cầu b Dữ liệu sử dụng
Để tính toán chỉ số cán cân nước K, báo cáo cần sử dụng dữ liệu lượng mưa trung bình năm được thu thập qua các thời kì và dữ liệu lượng bốc thoát hơi bề mặt ET qua
ảnh MODI6A3 giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2014
e Phương pháp tính toán chỉ số cán cân nước K
Trên thực tế cho thấy hầu như mỗi chỉ số điều có những ưu-nhược điểm khác
nhau trong mọi điều kiện Tuy nhiên không ít chỉ số đã thể hiện sự phù hợp cao với tình
hình hạn hán ở những vùng cụ thể Tại Việt Nam theo nghiên cứu của GS.TS Lê Sâm
đối với vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên, các chỉ số/chỉ tiêu tính tốn khơ hạn như
PDSI, CMI, GMI, SI, chi số khô Penman hiện chưa thể áp dụng phù hợp với khu vực
Nam Trung Bộ Một số nghiên cứu trước đây ở nước ta đã phân tích đánh giá cao chỉ số
SaL, chỉ số chuẩn hóa mưa SPL và chỉ số cấp nước mặt SWSI để tính toán cho khu vực
Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Qua quá trình chọn lọc và kế thừa từ các nghiên cứu trước, báo cáo nhận thấy công thức tính toán chỉ số cán cân nước K của Nguyễn Trọng
Hiệu (2008) là phủ hợp trong đánh giá khô hạn tại khu vực nghiên cứu của đề tài K là chỉ số thông dụng ở Việt Nam, nó phản ánh tỷ số giữa phần thu chủ yếu và
phan chi chủ yếu của cán cân nước và được tính theo công thức sau:
k= R (2.1)
Trong đó: ET là lượng bốc hơi thực tế trong khoảng thời gian xác định (mm) R là lượng mưa trung bình trong khoảng thời gian xác định (mm)