Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An

SIHAPHON PHOSALY

ỨNG DỤNG CÔNG NGHE VIÊN THÁM VÀ HỆ THONG TIN DIA LÝ NHẰM.

PHAN VUNG DỰ BAO HAN NÔNG NGHIỆP VÀ ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP UNG

PHO CHO HUYỆN TƯƠNG DƯƠNG, TINH NGHỆ AN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2018

SIHAPHON PHOSALY

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIÊN THÁM VÀ HỆ THONG TIN DJA LÝ NHẰM N VUNG DY BAO HAN NÔNG NGHIỆP VÀ ĐÈ XUẤT GIẢI PHÁP UNG.

PHO CHO HUYỆN TƯƠNG DƯƠNG, TINH NGHỆ AN

Chuyên ngành: _ Kỹ thuật tải nguyên nước

Mã 858 02 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ

"Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Bai Thị Kiên Trinh

2 TS Nguyễn Quang Phi

Hà Nội - 2018

LỜI CAM DOAN

“Tôi xin cam đoạn để tài luận văn này là sản phẩm nghiên cứu của riêng cá nhân.tôi Các số liệu và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công,

ước đây Tắt cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc.

Ha Nội, ngày 04 thắng 10 năm 2018

“Tác gid luận văn

Sihaphon PHOSALY

Sau một qué trình nghiên cứu, si với để tài: “Ứng đụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng, dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An*đã

được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ của các thầy, ío, bạn "bè va đồng nghiệp.

“Tác gid xin trân trọng cảm on các thầy, cô giáo Trường Đại học Thuỷ lợi, Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước đã truyền đạt kiến thức trong quá trình học tập tại “Trường Tác giá xin bảy tò lồng biết ơn sâu sắc tới TS Bai Thị Kiên Trinh và TS.

Nguyễn Quang Phi đã trực tếp, tận tỉnh chỉ bảo, hướng din tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

“ác giả xin chân thành cảm ơn sự tạo điều kiện của Chính phủ hai nước Việt Nam và Lào, Đại sử quán Lao tại Việt Nam, các Phòng, Ban trong Trường Đại hoc ‘Thuy lợi, các cơ quan liên quan đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả có diễu kiện học tập, nghiên cứu, nâng cao trình độ chuyên môn

Chỗi cũng tác gi xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bé và đồng nghiệp đã uôn động viên, giúp đỡ tác giá trong quá trình làm luận văn.

‘Voi thời gian và kiến thức có hạn, chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả rt mong nhận được nhiều ÿ kiến gop ÿ của các thầy cô giáo của quý độc giá để luận văn được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ont

Ha Nội, ngày 04 tháng 10 năm 2018‘Tac giả luận văn

Sihaphon PHOSALY

MỤC LỤC

MO DAU 1 1 Tính cấp thiết cia đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

1.1.1 Khái niệm và phan loại hạn hán 51.1.2 Đặc trưng của hạn hắn và nguyên nhân gây ra hạn hán 81.1.3 Tỉnh trang han hán ở Việt Nam 10

L14 Các chỉ số han hán l3 12 Tổng quan ứng dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý trong nghiên cứuhạn hin i 12.4 Tổng quan trên thé giới 8 1.2.2 Tổng quan trong nước 20

13.1, Tổng quan về diễu kiện tr nhiên dn sinh 23

CHUONG 2: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BAN ĐỒ PHAN VUNG HAN 31 2.1 Phương pháp nghiên cứu han hin 31 2.1L Các yêu tổ tae động đến hạn hin 31 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu hạn hin 33 2.2, Quy trình thành lập bản đồ hạn hán 36

2.3 Dữ liệu nghiên cứu 37

3/1 Kết quả tinh hạn nông nghiệp “4 3⁄2 ĐỀ xuất giải pháp thích ứng với hạn nông nghiệp trên địa bàn huyện Tương

DANH MỤC HÌNH ẢNH

th 1.2: Mỗi quan hệgiữa các loại hạn hin 71.3, Bin đỗ hạn hán (a) năm 1993 và (b) năm 1998 "th 1.4 Ban đỗ hành chính tỉnh Nghệ An 2ih 1.5 Ban đồ hành chính huyện Tương Duong, tinh Nghệ An 23

Hình 1.6 Rừng Sang Lẻ ở huyện Tương Dương, Nghệ An 29

th 2.1 Tam giác không gian TVNDVI 3Hình 27 Kết quả tinh NDVI của ảnh LANDSAT 8 402.8 Bin đồ NDVI huyện Tương Dương năm 2015 412.9 Bản đồ NDVI huyện Tương Dương năm 2016 4“ 2.10 Bản đồ NDVI huyện Tương Dương năm 2017 43

ình 2.19, Lập him hồi quy tuyển tính 51 inh 2.20, Tinh chi số khô hạn nhiệt độ - thực vật TVD 52 nh 3.1 Bản đỗ chỉ số khô han nhiệt độ - thực vật TVDI huyện Tương Dương nim 2015 sf

Hình 3.2 Bản đồ chi số khô hạn nhiệt độ - thực vật TVDI huyện Tương Dương năm

DANH MỤC BANG BIEU

Xột số ch ule sổ nh toán khô hạn và ác ngưỡng gii trì của chẳng „13 “Tình bình sử dụng đất của tinh Nghệ An (đến năm 2014) 25Lượng mưa trung bình thắng giai đoạn 1979-2010 của huyện Tương Dương27 Thanh phần cơ giới của đất và sức chứa am cực dai tương ứng 30

Phân cấp mức độ khô hạn theo chỉ số nhiệt độ - thực vật TVDI 34

Giá trị bức xạ phổ của dai sóng đỏ, cận hồng ngoại các loại ảnh LANDSAT 3Giá trị Greseale, Breseale, Lmax, Lmin 44Giá trị ML, AL đối với ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT 8 45Giá trì K1, K2 đổi với dỡ liệu ảnh LANDSAT 45Kết quả tinh chỉ số khô han nhiệt độ thực vật TVDI huyện Tương Dương53

DANH MỤC CHỮ VIET TAT

wo, Tổ chức Khí tượng Thể giới CHDCND “Công hoà Dân chủ Nhân dân

DEM Mô hình độ cao

UNESCO “Tổ chúc Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc

FAO “Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp QuốcNDVI “Chỉ số thực vật

TVDI “Chỉ số khô hạn nhiệt độ - thực vật

SAVI Chi số thực vật có hiệu chinh ảnh hưởng của đất

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết cũn đề tài

Hạn hắn là thiên tai được xếp hạng lớn thứ 3 sau lũ lụt và bão Đổ là hiện tượng, lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt ding chảy sông suối, hạ thấp mục nước ao hồ, mục nước trong các tng chứa nước dưới đt gây ra những thiệt hạ to lớn về môi

trường và kinh tế, Hạn bản xây ra do biến đổi khí hậu, có thể xây ra ở cả vùng mưa ítlẫn ving mưa nhiễu trong cả những năm mưa ít lẫn năm mưa nhiễu, trong mũa khô và

cả trong mùa mưa.

“rong thập ky 90 của thể kỷ trước, hạn hắn đã liên iếp xảy mì ở khắp các ving trong cả nước, trong đó hạn hắn nặng trên diện rộng thường xay ra heo chu kỳ 5 năm 1 lần Những năm gần day, do hiện tượng El Nino và nạn chặt phá rừng nên tình trang hạn hắn ngày cing trở nên nghiém trong, Hạn hán gây ảnh hưởng tới diện tích cây trồng khoảng từ 300.000 ha ~500.000 ha, giảm từ 20-30% năng suấti cây trồng, giảm từ

L5-2% sản lượng lương thực Chỉ phí chống hạn hin thường rất tốn kém do phải đầu trxây dựng hồ chứa, trạm bơm với mức bình quân từ 40-50 triệu đồng/ha đắt canh tác Do.

vây, han hin gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng làm thiệt hại to lớn về người, én của, kinh tế xã hội và môi trường mã không có cách phòng chẳng, chỉ có th trắnh và giảm thiểu thiệt hại

"Những năm gần đây, cũng với xu thé toàn cầu, nh trạng han hin nước ta ngày cảng trở nên nghiêm trọng va diễn biển khó lường (do hiện tượng El Nino kim lượng mưa giảm, việc chit phá rừng bùa bãi ) Nghiên cứu về hiện tượng han hin từ lâu đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nha khoa học trong và ngoài nước Dữ liệu «quan tắc, chủ yếu là các yếu tổ khi tượng như lượng mưa, nhiệt độ không khí gin bÈ

mặt, tốc độ gió, lượng hơi nước trong khí quyển, độ ẩm tương đối và sự bốc thoát hơi

nước là những thông tin đầu vào quan trọng để theo di đánh giá và định lượng mức

độ han hân cũng như các tac động của hạn bán đến môi trường sinh thi, dn cuộc sống của con người

Gin diy, các thông in về mưa, độ âm đất nhiệt độ b mặt dit, bốc hơi, tổng trữ lượng nước, thâm thực vật và độ che phủ đất đã có thể được phân tích, tính toán từ dt liệu ảnh viễn thám (NASA; Office, 2000), từ đó việc theo đôi hạn hán trên quy mô lớn, thậm chỉ toàn cdu đã có những bước tiễn lớn Tại Việt Nam, công nghệ viễn thám bắt đầu được áp dụng trong nghiên cứu giám sát diễn biến và theo doi han hán tại một số khu vực và đã thu được những kết quả tin cậy.

Huyện Tương Duong, tỉnh Nghệ An nằm gần biên giới Việt ~ Lào có khí hậu khắc nghiệt, là nơi thường xuyên xây ra hạn hin, Việc xem xét sự biển đổi và dự tỉnh

hạn hán là thiết thực và khả thi Vì vậy, ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông,

tin dja lý nhằm phân ving, dự báo han nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An tắt cin thiết cũng như cỗ ÿ nghĩa thực tiễn trong bối cảnh tinh hình hạn hán đang diễn biển bắt thường ở nước ta hiện nay.

3 Mục tiêu nghiên cứu

Mặc tiêu chung của để ti là ning cao hiệu quả dự bảo hạn hin cho huyệnTương Dương, tỉnh Nghệ An, qua đó đánh giá ảnh hưởng của hạn hin đôi với lĩnh vựcnông nghiệp Cụ thể các mục tiêu như sau

= Uing dung công nghệ viễn thắm và hệ thông tin địa lý để tính toán và đánh giáhạn hán tại địa ban huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An

= ĐỀ xuất giãi pháp ứng pho hạn nông nghiệp cho huyện Tương Dương tỉnhNghệ An.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tương nghiên cit

~ Cie đặc điểm khí tượng như lượng mưa, cường độ bức xạ mặt tồi, nhit độ bỄ mặt đất trung bình.

~ Cie đặc điểm địa hinh địa mạo như độ đc đị hình, loi đất, độ che phủ đất = Mức độ hạn hn, khả năng ứng phó củ địa phương

Pham vi nghiên cứu: Huyện Tương Duong, tinh Nghệ An

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận

= Tip cận theo mục tiêu: Các ving sin xuất nông nghiệp, vùng quy hoạch cho sản xuất nông nghiệp chưa có nghiên cứu hay cảnh báo về nguy cơ hạn hắn.

Tiếp cận kết quả của các nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn dé hạn hán ~_ Tiếp edn theo mở hình: Sử dạng các mô hình Khi hậu tod cầu, công cụ xử lý

ảnh vệ tinh Erdas, phần mém GIS phân tích không gian AreGIS.4.2 Phương pháp nghiên cứu

= Phương pháp ké thừa:Luận văn sử dụng, ké thừa kết quả nghiên cứu, đề tải, dự án tên thể giới cũng như tại Việt Nam về các vẫn đề v8 han hin, dự báo, cảnh

báo hạn hán và quản lý hạn han, Ké thửa, sử dụng có chọn lọc số liệu.

= Phuong pháp điều ta, khảo sát thu thập s liệu: Nhằm đánh giá hiện trạng, thu thập số liệu phục vụ công tác tính toán, đánh giá, xây dựng công cụ dự báo cũng,như dé xuất các giải pháp ứng phó.

= Phuong pháp thing kê phản tick: Thing kê và phân ich ác số liệu đo đạc, thu thập được để phục vụ tính toán phân ích và dự báo

—_ Phương pháp ứng dụng mô hình: Luận văn sit dụng các mô hình về khí hậutoàn clu, công cụ download và xử lý ảnh GEE, Erdas, phần mém ArcGIS,

"Những kết quả dự kiến đạt được như sau

= Tinh toán các thông số bức xạ, nhiệt độ bé mặt đất, độ âm đt bằng công cụ phân tích xử ý ảnh v tỉnh;

= Lap bản đồ hạn bắn thông qua các phân tích không gian: ~ Đánh giá nh trạng han nông nghiệp cho ving nghiên cứu;

= Để xuất giải pháp ứng phó hạn nông nghiệp cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An,

5 Bố cục luận văn

Luận văn thạc sĩ được trinh bay trong 3 chương chính và phần Mở đầu, phần Kết luận và Kiến nghị, cụ thể như sau

Mỡ đầu

—_ Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và vùng nghiên cứu. = Chương 2: Phương pháp xây dựng bản đỏ hạn hán.

= Chương 3: Banh giá mức độ hạn bán và đề xuất giải pháp ứng phó, ~_ Kế luận và Kiến nhị

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VUNG

NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về hạn hán.

Han hắn là hiện tượng xảy ra hàng năm tại Việt Nam, thường xuất hiện từ thẳng 12 tới thing 4 năm sau Thiệt hại do hạn hắn thường đứng sau bão và lũ Thiệt hại do hạn hin gây ra nghiêm trong nhất là vé sinh kế và kinh tế Trong những năm gin đây hạn hán thường bắt dẫu sớm hơn và kết thúc muộn hơn (Dân, 2008-2010).

LLL Khái niệm và phân loại hạn hón

Hạn hán đang ngày cảng nhận được sự quan tâm của các nhà khoa học với nhiều khải niệm khác nhau được đưa ra tuy nhiên hầu hết đều dựa vào các diễn biến chủ yếu của khí hậu như nhiệt độ, lượng mưa, lượng bốc hơi.

“Theo quan điểm khí tượng, hạn bản là hiện tượng lượng mưa thu hụt nghiêm trọng kéo dài, làm giảm him lượng âm trong không khí và him lượng nước trong đất,

làm cạn kigt dòng chảy sông suối, họ thấp mục nước ao hỗ, mực nước tong các ting

chứa nước đưới đốt, gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng của cây trồng, làm môi trường suy thoái gây đối nghéo, dịch bệnh Nếu sắp xếp heo thứ tự loại hình thiên tai gây thit haw ti sản và sinh mạng rên toàn cầu thi hạn bán đứng thứ 4 sa 1 at, động đất và bão Còn ở Việt Nam, hạn hán được đánh giá là thiên tai gây thiệt hại nặng né đứng thứ 3 sau lũ, bão và có xu hướng xảy ra gay git, khó kiếm soát hơn dobiển đổi khí hậu.

“Theo Té chúc Khí tượng Thể giới (WMO-World Meteorological Organization),hạn hin được phân ra bến loại: hạn khí tượng (Meteorological Drought), hạn nôngnghiệp (Agricultural Drought), hạn thuỷ văn (Hydrological Drought) và hạn kinh tế xã

hội Socioeconomic Drought) Ba loại bạn đầu tiên liên quan dén phương pháp lượng

hóa hạn hán như một hiện tượng vật lý Loại cuỗi cùng liên quan đến nhu cầu và khảnăng cung cấp nướ‘ing như ảnh hưởng của sự thiểu hụt nước đến các hệ thống kinh tế xã hội.

Han khí tượng dược định nghĩa dựa trên mức độ khô hạn so với trung bình.trong một khoảng thời gian xác định, xảy ra khi thiếu hụt nước trong cán cần lượng mưa, lượng bóc hơi, nhất li trong trường hợp liên tục mắt mưa Ở đây lượng mưa tiêu biểu cho phần thú và lượng bốc hơi tiêu bigu cho phan chỉ của cán cân nước Do lượng, bốc hơi đồng biển với cường độ bức xạ, nhiệt độ, tốc độ gió và nghịch biển với độ ẩm viên hạn bản gia tăng khi nắng nhiễu, nhiệt độ cao, gi mạnh, thời tiết khô ro

tới mắt cân bằng giữa hàm it định

Han nông nghiệp là hiện tượng thiểu hụt mưa

lượng nước thực ế trong đất và như cầu nước của cây rằng trong thời gian n

Hạn nông nghiệp thực chất là hạn sinh lý được xác định bởi điều kiện nước thích nghỉ

hoặc không thích nghỉ của cây trồng, hệ canh tác nông nghiệp, thảm thực vật tự hiên Ngoài lượng mưa ra, hạn nông nghiệp liên quan với nhiễu diễu kiện tr nhiên

(địa hình, loại đất ) và điều kiện xã hội (tưới, chế độ canh tác ) Hạn nông nghiệp.

xuất hiện sau hạn khi tượng và trước hạn thủy văn.

Han thấy văn liên quan đến sự thiểu hụt nguồn nước mặt Dòng chây sông

suối, mye nước các hồ, hồ chứa thấp hơn trung bình nhiều năm rõ rệt và mực nước.

ing chứa nước dưới đất hạ thấp Ngoài lượng mưa ra, hạn thuỷ văn chịu ảnh rong cá

hưởng của nhiễu yêu tổ khác: đồng chảy mặt, nước ngằm ting nông, nước ngim ting sân Thường có độ rễ về thời gian giữa sự hiếu hụt mura hoặc nước ở các dòng chảy khiến cho các giá tr đo đạc thủy văn không phải là chỉ số hạn sớm nhất Các nhân tổ khắc như thay đổi trong sử dụng đất, các công tình thủy lợi đều anh hưởng đến các đặc trưng thủy văn của lưu vực ngay cả khi không có sự xuất hiện của hạn Khí tượng (flisdal eta, 2000)

Han kinh tế xã hội c6 thể định nghĩa là sự thiểu hụt trong cung cắp nước cho

nu cầu của các hoạt động kinh tế xã hội, phân ánh môi quan hệ kinh tẾ giữa cung và

cẩu mà hàng hóa là tài nguyên nước Hạn kinh tế xã hội phụ thuộc vào lượng mưa nhưng có thé xảy ra ngay cả khỉ không có hạn khí tượng thủy văn do nh cầu nước của các ngành kinh tế xã hội tăng cao (Hương and Hoàng, 2013) Nguyên nhân của tỉnh trạng này li do sự thất bại trong quy hoạch và quản lý nước, cũng như do we tinh nh cầu sử dụng và dự toán tải nguyên nước tự nhiên (Hisdal et al., 2000).

“Thay đồi ác đặc rung khí hậu

“Thiếu hụt lượng mưa "Nhiệ độ cao, gi lớn độ imar |

(lượng, cường độ, thời , mgd thấp, Hgan ắng Hiền ï mây E I | Ễ Thâm thấu gảm dng chây mặt hâm | | Tangayblovauoát | | =thấu su và bồ sang ngu nước ngÌm Twi nước

“hiểu hụ nước ong đất

“Thực vật, cây trồng thigu nước, sin H lượng và sinh khối giảm §

Téedingdéninhté | Tedéngdinsahsi || Táeđộngđểnmimwmg || £

Hình 1.2: Mỗi quan hệ giữa các loại hạn hán.(Nguồn: hưp./Aeue drought unledu/whatis/concepr him

Ba loại hạn khí tượng, nông nghiệp và thủy văn có mối quan hệ với nhau,diễn ra theo tình tự thời gian (hình 1.2) Hạn khí tượng xảy ra đầu tiên do các yẾu

Khí hậu bao gm lượng mưa rit it hoặc không có, đồng thồi nhiệt độ, gd lim gia tăng bbe thoát hoi nước Hạn khí tượng lâm giảm lượng nước trong

đất thực vật bị ức chế sinh trướng và phát trién, làm giảm năng suất ảnh hưởng hoạt suy kiệt độ am

7

độ ẩm đất đồng thời động sản xuất nông nghiệp gây ra hạn nông nghiệp Sự suy

gây suy giảm lưu lượng và hạ thấp mục nước ngằm Sự thiểu hụt cả nước mặt và nước ngầm sau một khoảng thời gian sẽ dẫn đến hạn thủy văn.

1.1.2, Đặc trưng của hạn hán và nguyên nhân gây ra hạn hán

“Theo Wilhite (Wilhie, 2000), bạn hin là một phần tự nhiên của khí hậu và cónhững đặc trừng hoàn toàn khác với các thảm họa tự nhiên khác như động đất, núi lửa, sóng thần ở các điểm sau

Hạn hán có sự khởi đầu chậm, là hiện tượng từ từ, dẫn đến khó có thể xác định được sự bắt đầu và kết thúc một sự kiện hạn.

—_ Thời gian hạn dao động từ vài tháng đến vài năm, vùng trung tâm và ving xung quanh bị ảnh hưởng bởi han hán có thể thay đổi theo thời gian Không có.một chi tiêu hoặc một chỉ số hạn đơn lẻ nào có thể xác định chính xác sự bắt

đầu và mức độ khắc nghiệt của hạn cũng như các tắc động tiềm năng cia nó u so với các thảm hoa—_ Phạm vi không gian của hạn hán thường lớn hơn nhỉ

khác, do đó các ảnh hướng của hạn thường trai dai trên nhiều vùng địa lý lớn.

~ Cie tác động của hạn nhìn chung không theo cấu trúc và khó định lượng Các tác động tích lũy lại và mức độ ảnh hưởng của hạn sẽ mở rộng khi các sự kiện hạn tgp tục kéo di tr mùa này sang mùa khác hoặc sang năm khác

Khi so sinh các đợt hạn hin, thông thường 3 đặc trưng được sử dụng l cường

độ, thời gian và sự trải rộng theo không gian của hạn hán (Singh, 2006) Cường độ hạn.

hắn được định nghĩa là mie độ thiểu hụt lượng mưa hay mức độ ảnh hưởng hạn hắn kết hợp với sự thiểu hụt đó Nó thường được xác định bởi sự chệch khỏi mức độ trung bình của các chỉ số khí hậu và liên quan mật thiết với thời gian xác định ảnh hướng

của hạn Thời gian hạn hắn chỉ khoảng thời gian một đợt hạn hin kéo dài, hông thường

nổ kéo dài it nhất là hai đến ba tháng để chắc chin là hạn hin, sau &6 có thể kéo đài hàng thing hàng năm Sự trải rộng theo không gian của hạn hin được xác định theo

ign tích bị ảnh hưởng bởi hạn

Nguyên nhân gây ra hạn hin có nhiễu, tập trung chủ yếu ở 2 nguyên nhân sau:

— Nguyên nhân khách quan: Do khí hậu thời tiết bắt thường gây nên lượng mưa

+ Mưa ri it, lượng mưa không đáng kể trong thời gian dài hầu như quanh năm,

dây là tinh trang phổ biến trên các ving khô hạn và bin khô hạn Lượng mưa trong khoảng thời gian dai đáng kẻ thấp hơn rõ rệt mức trung bình nhiều năm cảng kỹ Tinh trang này có thể xảy ra trên hẳu khắp các ving, ké cả vũng mưa nhiều.

+ Mưa không it lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa.

hoặc mưa chỉ đáp ng nhu cầu tối thiêu của sản xuất và mỗi trường xung quanh Diy là tình trạng phố in rên các vũng khí hậu gió mùa, có sự khc bit 1 rật về mưa giữa mùa mưa và mùa khô

~ Nguyên nhân chỉ quan:

+ Tinh trang phá rừng bừa bãi làm mắt nguồn nước ngằm din đến cạn kiệt nguồn.

nước; việc trồng cây không phủ hợp, ving it nước cũng trồng cây cần nhiễu nước (như lúa) làm cho việc sử dụng nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước

+ Công tác quy hoạch sử dụng nude, bé trí công trình không phủ hợp, kim cho nhiễu công trình không phát huy được tác dụng Vùng cin nhiều nước lại bổ trí công trình nhỏ, còn ving thiếu nước (nguồn nước tự nhiên) lại bổ trí xây

dựng công trình lớn;

++ Chấtlượngthiế kế thí công công nh chưa được hiện đại hôn và không phủ hợp; 4+ Không đủ nguồn nước và thiểu những biện pháp cần thiết để đáp ứng như cầu sử dung ngày cảng gia ting do sự phất tiễn kinh tổ-xã hội ở các khu vực, cấc vùng chưa có quy hoạch hợp lý hoặc quy hoạch phát triển không phủ hợp với mức độ phát triển nguồn nước, không hài hoà với tự nhiên, môi trường vb tổn tại lâu may.

1.1.3 Tình trạng hạn hán ở Việt Nam

Hạn hán là hiện tượng xay ra hàng năm tại Việt Nam, thường xuất hiện từ tháng

12 tới thẳng 4 năm sau, Hạn hin tác động lo lớn đến mọi linh vực mỗi trường, nh (2, xã hội Các ác động đến nông nghiệp bao gm giảm năng suất cây trồng, giảm diện tích gieo trồng, giảm sản lượng cây trồng, chủ yếu là sản lượng cây lương thực,làm tăng chi phí sản xuất nông nghiệp, giảm thu nhập của lao động nông nghiệp, ting giá

thành và giá cả các lương thực, giảm tổng giá trị sản phẩm chăn nuôi, vận hành các

công trình thuỷ lợi thuỷ điện gặp khó khăn Tuy han han ít gây thiệt hại trực tiếp về

người nhưng thiệt hại v8 kinh tế, xã hội, là hết súc phúc tạp, có hậu quả lầu đãi, khó

khắc phục

Hạn hán nghiêm trọng đã từng xảy ra trong quá khứ Những năm gần đây cómột số đợt hạn hin đi hình như (Bổ)

= Năm 1993-1993

“Thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa vào cuối năm 1992 gây hạn hán thiếu nước.

cho sản xuất và din sinh trong năm 1993, Ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, thiếu hụt mưa

so với trung bình nhiều năm tới 30-70%, có nơi 100% từ tháng 8-11/1992 và tới

40-s00 năm 1993 (7 thing đầu năm 1993, mưa bằng 25-40%trong những thing trung bình nhiễu năm), đã gây m hạn hân ngay cuối vụ mia năm 1993, Đầu năm 1993, <r trữ nguồn nước trong đắt sông suối và ở các hd chứa rit it Hạn hắn thiểu nước "nghiêm trong trong vụ đông xuân 1992-1993, hè thu 1993, ở hu hết các wing Tổng điện tích lúa đông xuân bị bạn trên 176.000ha (bị chết trên 22.000ha) Mực nước trên sắc sông đều thấp hơn trung bình nhiều năm từ 0,-0 ấm Man xâm nhập sâu vio các

ccửa sông, từ 10-20km, có lúc tới 30km Tháng 7/1993, mực nước các hỗ chứa lớn đềuở dưới mức nước chỉvẫn được tip tục khai thúc chống hạn Các hỗ chứa vừa và nhỏ

dều cạn kiệt, Hạn hán tác động mạnh nhất dn nông nghiệp cúc tinh Thanh Hoa ~ Bình “Thuận (gin 1/2 diện tích lúa vụ hè thu năm 1993 bị hạn, bị chết 24.093 ha, Đồng bằng ông Cứu Long, bạn hin t gay gắt hơn

Nam 1997-1998:

"Mùa mưa năm 1997 kết thúc sm hơn Ì thing: 6 thing dầu năm 1998 lượng mưa

bình quân chỉ đạt từ 30-70% cùng kỳ; vùng Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng.

sông Cửu Long hiu như không mưa vào các tháng 3-6/1998; Trung Bộ hau như không mưa trong thắng 6-9/1998, Nhiệt độ các thing đầu năm 1998 đều cao hơn trung bình nhiều năm từ 1*3*C Các đợt nắng nông gay git xây ra liên tục và kéo đài từ 15-29 "ngày trong tháng 3, 4, 5/1998 ở Nam Bộ và tháng ó, 7, 8/199 ở Trung Bộ Mục nướccác sông lớn đều thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỳ từ 0,5-1,5m, Đến đầu tháng4/1998

hoặc khô hạn Một số hồ vừa và toàn bộ hồ nhỏ đều khô cạn (Nghệ An có 579 hi các sông suối nhỏ ở Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ dong chảy rit nhỏ.

“Quảng Bình 110 hd, Quảng Trị 85 hé, ) Mực nước các hi chứa lớn và một số hỗ

chứa vừa khác xp xi mục nước chất Man xâm nhập sâu 15 - 20 km vào nội đồng ở

Miền Trung và Nam Bộ, Nhiều nguồn nước ngọt bị nhiễm mặn, ảnh hưởng nghiêm

trọng đến cung cấp nude tưới và sinh hoạt Hạn hin, thigu nước mùa khô 1907-1998

nghiêm trong nhất, hầu như bao trim cả nước, gay thiệt hại nghiêm trong: Lúa đông

xuân, hé thu, lúa mùa bị hạn trên 750.000ha (mắt trắng trên 120.000ha); cây công nghiệp và cây ăn qua bị hạn trên 236.000ha (bj chết gần $1.000ha); 3,1 triệu người thiểu nước sinh hoạt Tổng số thiệt bại về kinh tế khoảng 5.000 tỷ đồng Chính phủ đã phải rợ giúp hàng chục ty đồng để cung cấp nước sinh hoạt cho 18 tin, Những thi

hại khác chưa thống kế và tính toán hết được như vin đề kinh tế, môi trường, xối mồn,

sa mạc hoá, thiếu ăn suy dinh dưỡng, khủng hoàng tỉnh thần va giảm sit sức khoẻ của hang triệu người.

in

hắn nghiêm trọng đã diễn m ở vùng Duyên hai Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Đông

"nghiêm trong Các thing 6 và 7 hiu như không mua Trong 6 thing để

‘Nam Bộ gây thiệt hại về mia ming, gây chí rộng Những thắng trướcrừng trênmùa mưa năm 2003, hạn hắn bao trim hau khap Tây Nguyên, gây thiệt hại cho khoảng, 300 ha lúa ở Kon Tum, 3000 ha lúa ở Gia Lai và 50.000 ha đất canh tác ở Đắk Lắc; thiểu nước cấp cho sinh hoạt của 100.000 hộ dân Ở Miễn Trung và Tây Nguyên, ning nóng kéo dài, dòng chảy trên các sông suối ở mức thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỹ, một số subi com kiệt hoàn ton; nhỉ

nước sinh hoạt cho nhân dân, nước uống cho gia sức Hạn hin thiểu nước làm gin 50 nước sinh hoại, 16.780 hộ thigu đối, khoảng 123.800 con bd thiểu thúc ăn và trên $9,000 bộ, db, cửu thiểu nước tổng Theo thống kể chưa diy đủ, đến

ngàn ngư

cuối thắng 4 năm 2005, tổng thiệt hại do hạn han gây ra ở các tỉnh Nam Trung Bộ và “Tây Nguyên đã lên tới trên 1.700 tỷ đồng Ving ĐBSCL, thệt bại do hạn bán, xâm

mặn tới 720 tỷ đồng Trên sông Tién, sông Hàm Luông sông Cỏ Cl sông Hậu,mặn xâm nhập sâu từ 60-80 km Riêng sông Vàm Cỏ, mặn xâm nhập sâu tới mức ky

lục; 120-140km,

Những năm gin đây, han hán thường bắt đầu sớm hơn và kết thúc muộn hơn.

Khảo sát của nghiên cứu nảy cho thấy trong những năm gần đây, lượng mưa trên các lưu vực sông trong các tháng cuối mùa, nhất là mùa khô thiểu hụt so với trung bình nhiều năm khá nhiề có nơi thiếu hụt nghiêm trọng Tại Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, theo sốthời kỹ 1980- 2009, ti 24 trạm thủy văn chốt trên lưu vực sông chính đãxuất hiện các giá trị cực bạn; tại các hạ lưu sông đều thấy rõ xu hướng giảm mực nước.

thấp nhất năm Cá biệt trong năm 2010, đợt hạn hắn lớn chưa từng có tinh tới thời điểm đồ đã gây áp lực nhiễu tỉnh thành trên cả nước din đến áp lực nghiêm trọng đối với sản lượng nông nghiệp và cung cấp điện, gây thiệt hại ước tính lên đến hàng ngàn tỷ ding Theo thing ké chưa diy đủ, năm đôtinh Nghệ An-thude lưu vực sông Cả~ cling xây ra han han trên diện rộng, diện tích hạn khoảng 17.000~20.000ha(lợi, 201 1)

(6 Nam Bộ, phân tích kết quả 18 trạm thủy văn cho thấy xu hưởng xu hưởng ga tăng mực nước thấp nhất trong năm ở ĐBSCL, trong đó tăng nhiều hơn ở các khu vực. ven biển Đông, tăng if hơn khi vào trong nội địa Điều này cho thấy sự gia tăng xâm nhập mặn vào nội địa, làm cho hạn hán thiếu nước ngọt ở ĐBSCL Lượng nước ở các sông suối thượng nguồn vùng Dông Nam Bộ có xu hướng gia tăng trong vòng 30 gin đây, nhưng tại hạ lưu các sông mực nước thấp nhất cỏ xu hướng giảm:

LILA Các chỉ số hạn hán

Bảng 1.1 Một số ch tigw/ci số tính toán khô hạn và các ngưỡng git của chúng

TT | - Tênchidiatnhtoán Công thức tính/ Điều kiện khí hi

SI = S(R- Ry) ER

R: Lượng mưa thời đoạn tính (mm);

Ro: Lượng mưa trung bình thời đoạn tính

Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa.

(Standardized PrecipitationIndex)

lượng mưa thời đoạn tính.

'Ngưỡng của chỉ tiêu

Qua âm ướt

PET: Bốc thoát hoi idm năng thời đoạn tinh

R: Lượng mưa thời đoạn tinh

'Ngưỡng của chỉ tiêu“AT:Chuẩn sai nhiệt độ thời kỳ i oT: Độ lệch chuẳn nhiệt độ thời Kyi AR: Chun sai lượng mưa thời kỹ ïoR: Độ lệch chuẩn lượng mưa thời kỳ i

'Ngưỡng của chỉ tiêu(Surface Water Supply Index)

SWSI = (AP + bP + €Paug suy + OPaioe

tna — 50/12

“rong đồ : a.b.e.d là các trọng số đối với các

Thành phần tuyết, mưa, đồng chay mặt về dung ích hỗ chứa trong cân bằng nước lưuVựE (a+b+e+d=l)

P là xác suất (%6) không vượt quá cia cc thành phần căn bằng nước tương

Chi số khô hạn cán cân nước | K:=E¿/R,

K (tỷ số giữa phản thu chủ yếu |E , Lượng bốc hơi Piche thời đoạn tinh

và phần chỉ chủ yếu của cán cân | (mm);

nước) Ri: Lượng mưa thời đoạn tỉnh (mm).

XViệc giảm sit và quản lý hạn được dua trên các chỉ số hạn hin và các ngưỡng hạn (Tsakiris & nnk, 2004) Hiện nay, rit nhiều chi số/hệ số hạn khác nhau đã được phát trién và ứng dung ở các nước trên thể giới như: Chỉ số ẩm Ivanov (1948), Chỉ số Khô Budyko (1950), Chỉ số khô Penman, Chỉ số giỏ mùa GML, Chis

SPI, Cl sazonov, Chi số Koloskov (1925), Hi cạn, CI (PDSD, Chi ấp nước mặt (SWSJ), Cl

(Reclamation Drought Index) Tổng quan diy đủ về các chỉ số hạn có thể tham khảo

trong nghiên cứu của Alley (Alley, 1984), Wu et al, (2001), Smakhtin và Hughes(2004).

mưa chuẩn hóa

8 độ âm cây trồng (CMD, Chỉ số

15

Kinh nghiệm trên thể giới cho thấy hầu như không có một chỉ số nào có ti

điểm vượt trội so với các chỉ số khác trong mọi điều kiện mà mỗi chỉ số thể hiện sựphù hợp cao với tình hình hạn hắn ở nhềng ving cụ thé, Do đó, vig áp dụng các chỉ sốhệ số hạn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vắng cũng nhưhệ thống cơ sở dữ liệu quan rắc sẵn có ở vùng đỏ (UN/ISRD, 2007).Bảng 1 tôm tắt một vài chỉ số khô hạn đã được sử dụng trên thé iới (B.M et al, 2008)va Việt Nam (Hào, 2017: Huongand Hoàng, 2013; Huong, 2011; Linh, 2014; Ngân, 2011; Vinh and Hương, 2012).

Cac nghiên cứu trên thé giỏi đều cho thấy, nhiệt độ bề mặt và lớp phú thực vlà những yếu tổ quan trọng cung cắp thông tn về độ dim tại bề mặt đất Nhiệt độ có thé

tăng lên nhanh trong trường hop bề mặt khô hạn hoặc cây trồng bị thiểu nước, tức là biểu hiện của hạn hán Gan diy, với sự phát triển của công nghệ viễn thảm, chỉ số thực vật NDVI (Normalized difference vegetation index) xác định từ ảnh vệ tinh chụp bề

trong nghị

nông nghiệp nói riéng(West et al., 2018) Tuy nhiên, một số nghiên cứu ở Việt Nam đã mặt đất trở nên phổ bi cứu khí tượng nông nghiệp nói chung và hạn

chỉ ra ring NDVI không nhạy cảm lắm với sự thiễu nước của thực vật v thực vật

xanh khi mới bắt đầu thiếu nước (Hùng, 2007; Hương, 2011) Để cải thiện NDVI,

Huete đã phát triển chỉ số thực vật cổ hiệu chỉnh ảnh hưởng của đất SAVE (Soil Adjusted Vegetation Index) chiếm phần lớn sự phân biệt màu đò và cận hồng ngoại thông qua tán cây (R 1988) Chỉ số này là một ky thuật biến đổi giúp giám thiểu ảnh hưởng của độ sing đất từ các chỉ số thực vật phd liên quan đến các bước sing hồng ngoại và hồng ngoại gần (NIR):

(1+ L)(NIR - Red)(NIR + Red+L)

NIR ˆ Giá tri bức xạ của bước sóng cận hồng ngoại (band 5) Red Gi tri bức xạ 46 của bước sông nhìn thấy (band 4) L Hệ số điều chỉnh nên tán.

ĐỂ đình giá mức độ khô han bề mặt, chỉ số khô hạn nhiệt độ thực vật TVDI (Temperature Vegetation Dryness Index) được Saldholt đưa ra năm 2002 trên cơ sở lượng hoá mỗi quan hệ giữa nhiệt độ bê mặt và lớp phù:

ĐI = 225 NDVI Train

Giá trị nhiệt độ bE mặt quan sát được trên ảnh nhiệt sau khi được tính toán và xử lý:

Tạ; Nhiệt độ bề mặt cực tiểu được xác định bởi đường ria ướt T, „uy là nhiệtđộ bề mặt cực dai ứng với giá trị NDVI riêng biệt

Nhu vậy, đ tinh toán được TVDI, ta cần xác định giá trì nhiệt độ ite xạ bE mật

và giá trị nhiệt độ cực tiểu cũng như edn phải xác định đường ria khô

Đường ria khô này được xác định thông qua him tương quan tuyển tính giữa nhiệt độ bỀ mặt cục đại và NDVI Như vậy giá tỉ TVDI của các điểm ảnh sẽ nằm trong khoảng không gian của tam giác [T,, NDVI] và đạt giá t bằng 1 ứng với đường ria khô và bằng 0 với đường ra ướt

1.2 Tổng quan ứng dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý trong.nghiên cứu hạn hán

“rong những thập ky gằn diy hạn hán xảy ra nhiều nơi trên thé giới, gây nhiều

thiệt hại về kinh tể, ảnh hưởng đến đời sống con người và môi trường sinh thái Hàng.

năm có khoảng 21 triệu ha đắt biển thành dit không cổ năng suất kinh tế do hạn hn

Trong gần 1/4 thé kỷ vừa qua, số dân gặp ri ro vi hạn hán trên những vùng đất khô

sẵn đã tăng hơn 80%, Hơn 1/3 đắt dai thể giói đã bị khô cần mà trên đồ có 17.7% dân

số thé giới sinh sống, Đồng hinh với hạn bán, hoang mạc hoá và sa mạc hoá trên thé

giới cũng ngày cảng lan rong từ các vùng đất khô hạn, bán khô hạn đến cả một số

vũng bán âm ớt Diện tich hoang mạc hoá đã lên đến 39.4 trigu km2, chiếm 26,3%, dat tự nhiên thể giới và trên 100 quốc gia chịu ảnh hưởng Nguy cơ đỏi và khát do hạn hán uy hiếp 250 triệu con người trên trả đất, kém theo đó còn ảnh hướng tới môitrường khí hậu chung toàn cầu (lin and Qui, 2007).

Hạn thường gây ảnh hướng trên diện rộng Tuy ít khi là nguyên nhân trực tiếp gây tổn thất về nhân mạng nhưng thệt hại do hạn gây ra rất lớn Theo số liệu của

1

‘Trung tâm giảm nhẹ hạn hin quốc gia Mỹ, hing năm hạn hin gây thiệt hại cho nỄ kinh tế Mỹ khoảng 6 - 8 tỷ USD (so với 2.41 tỷ USD do lũ và L2 - 48 tỷ USD do

bão) Đợt hạn hán lịch sử ở Mỹ xảy ra vào năm 1988 - 1989 gây thiệt hại 39 - 40 ty

USD, lớn hơn nhiều so với thiệt hại kỹ lục của lũ (15 - 2,6 tỷ USD, 1993) và bão (2533,1 ý USD, 1992) Hạn cũng gây nhàng tổn thất lớn về kinh tế và môi sinh ở nhiễu

quốc gia khúc như An độ, Pakistan, Australia Hạn hin dưới tác động của El Nino xào năm 1997-1998 đã gây cháy rừng trên diện rộng ở Indonesia, không chỉ Kim thiệt hại rất lớn về kinh tế của nước này mã còn là một thảm họa môi sinh cho nhiều nước

n của Liên Hiệp Quốc, đến năm 2025 sẽ có

c ở châu Á và 1/5 diện thuộc khu vực Đông Nam A Theo tinh t

23 d ba tích đất canh tác ở châu Phi, 1/3 điện tích đắt canh tá

tích đất canh tác ở Nam Mỹ không còn sử dụng được, Khoảng 135 triệu người có nguy co phải rời bỏ nhà cửa đi kiếm sống ở nơi khác.Qua các nghiên cứu, đến nay những nước phát tiễn trên thé giới đã hướng đến việc thành lập các trung tâm giám sắt, dự

báo, cảnh báo han hin để quản lý hạn hán.

1.2.1 Tổng quan trên thé giới

'Vắn đề nghiên cứu, dự báo và dự tính (trong nghiên cứu biến đổi khí hậu) han hắn hiện nay được thực hiện ở hầu khắp các quốc gia trên thé giới, ty nhiên do tính phúc tạp rong bản chất của hiện tượng này nên chưa cỏ một phương pháp thống nhất ảo trong nghiên cứu hạn hắn Cho đến nay, cách tiếp cận vẫn chủ yêu dựa vào các chỉ

số hạn hán Chỉ số hạn hắn thường là hàm của các biển như lượng mưa, nhiệt độ, độhính liên bốc hơi và một số biển thủy văn khác, trong đó biển lượng mưa là nhân

cquan đến sự khởi đầu của hạn han và thời gian kéo dài.

Nỗi bật lên trong nghiên cửu hạn tên quy mé toàn cầu là nghiên cứu của(Wanders et al., 2010) Trong báo cáo, tác gid đã phân tích ưu điểm, nhược điểm của 18 chi số hạn hán bao gồm cả chí số hạn khí tượng, chi số han thủy văn, chỉ số độ am, si lựa chọn ra các chỉ số thích hợp để áp dụng phân ích các đặc trưng của hạn hắn trong năm vùng khí hậu khác nhau trên toàn cầu: vùng xích đạo, vùng khô hạn cực, vũng nhiệ độ âm, ving tuyết, ving địa cục Noi ra, phải kể đến các nghiên cứu vềvige ứng dụng viém thám và GIS đánh giá nguy cơ hạn hắn như: "Ứng dụng viễn thámvà GIS đánh giá hiểm họa hạn hin tại vùng nghiên cứu Gujara” nghiê

(Chopra, 2006) “Dinh giá vùng rủ ro hạn tại Đông Bắc Thai Lan bằng việc sử dụng

<4 liệu viễn thâm và GIS" nghiên cứu của (C etal, 2001)

“Các nghiên cứu ứng dụng chi số SAVI cũng như so sinh SAVI với NDVI đã

được tiến hành với số liệu rồi rạc hay chuỗi số liệu đãi theo thời gian đã được tiến

hành cho thay chỉ số SAVI phan ánh hạn tốt hon NDVI (Elhag and Bahrawi, 2017; V.

and Mandla, 2017; Villareal et al 2016) Tuy vy, SAVI vẫn t

thêm thành SATVI dé đem đến hiệu qua cao hơn trong đánh giá hạn nông nghiệp (V and Mandla, 2017).

tực được cải

Gin đây, chỉ số TVDI đã trở nên quen thuộc và phổ biến trong hau hết các nghiên cứu hạn trên khắp thé giới (Chen etal, 2015: Gao et al, 2011: Hùng, 2014;Meng etal, 2010; Rahimzadeh-Bajgiran etal, 2012; Sha etal, 2017) Các nghiên cứusử dụng nhiều loại tư liệu ảnh viễn thám khác nhau như MODIS, các dòng ảnh

LANDSAT và gin diy là SENTINEL-2 Két quả nghiên cứu đều cho thi

hợp, hiệu quả và chính xác của chỉ số TVDI đối với nghiên cứu hạn hin nói chung và.tính phù

"hạn nông nghiệp nói riêng

ỞLào, có thể ké đến một số nghiên cứu về hạn hắn nhue sau:Dr Mayphou MAHACHALEUN (2014)

SPISPI dé phân tích han hán ở các thoi điểm khác nhau,

hành đánh giá hạn hán sử dung ết quả cho thấy hạn hán của tất cả các nhóm xảy ra ở Lao trong cả bốn thời kỳ Hạn hán ở mức độ trung bình thường xảy ra trong tắt cả các khoảng thời gian nhưng hạn hin nghiém trọng và cực kỷ ít phổ biến; trừ trường hợp han han nghiêm trọng vào mùa khô đã xảy ra nhiều lan,

© Lão, hạn hắn đã gây ra thiệt hại lên đến 40 triệu đồ la trong năm 1988 và 20

nhắn lớn dân

triệu đô a trong vào năm 1989 do sống ở nông thôn và phụ thuộc phần lớn vio nông nghiệp, họ dễ bị tổn thương nhất khi có hạn han, Trong những năm gần diy, thiên tai do hậu qua của những bắt thường về khí hậu đã dẫn đến hạn hin và

lũ lục

“Tác động han hin có thể được chia thành ba loại khác nhau (1) hạn bán lịch sử;{@) hạn hán hiện tại và 3) hạn hán tiềm năng Tác động hạn han lịch sử là tắc động

19

xảy ra trong quá khử và có thé không xảy ra trong những năm gin diy Tác động hạnhán hiện tại là ác động vừa xảy ra trong vải năm gin đây và không thực sự xây ra

trong quá khứ Các tác động han hán gần đây, đặc biệt là nếu chúng có liên quan đến hạn hán nghiêm trọng đến hạn hin, nên được trong số nặng hơn tác động của hạn hắn lich sử, trong hau hết các trường hợp Và tác động hạn hán tiềm ẩn là tác động chính gây thệt hai đáng kế cho sin phẩm nông nghiệp hoặc thu nhập của các hộ gia đìnhchính.

‘Theo số lệu thông kế của Cục Khí tượng Thuỷ văn (DMH), ti 1995 đến 2005,

điều kiện hạn han được đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ cao và không đều Đặc biệt,

nhiệt độ cao đã trải qua trong năm 1996 đã gây ra sự xuất hiện hạn hán tại các khu vực cu thé của đất nước Năm 1998, hạn hin đã rất nghiêm trong và trong mia kh nhiệt độ cao bắt thường Năm 2003, một trận hạn hán trằm trọng xảy ra mà không thể quy cho EI Nino, nhưng được cho là do ảnh hưởng của bin đổi khi hậu trong khu vực

cũng như trên thé giới

Một số báo cáo nói ring tinh Savannakhet có khả năng bị hạn hin nghiêm trong cao do khả năng thích ứng thấp, dễ bị tổn thương Ngoài ra, Khammuan và Salavane số tính dễ bị tổn thương nghiêm trong vỉ khả năng thích nghỉ thắp so với tác động tiém năng.ong khi Borikham và Champasack có mức nghiêm trong trung bình, chắc chintầng hạn hán đã không xảy ra thường xuyên và không đồng đều so với các tinh khác,

12.2, Ting quan trong nước

6 Việt Nam, những nghiên cứu về han hán do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu 4 được thực hiện đến từng vũng kh? hậu, nh, địa phương như

= Đề ti cắp Nhà nước: “Nghiên cứu các giải pháp giảm nhẹ thiên tai hạn hán ở các tỉnh Duyên hãi Miễn tung từ Hà tỉnh đến Bình Thuận” 1999-2001 do GS.TS Đảo Xuân Học- trường Đại học Thủy lợi im chủ nhiệm, đã đánh giá tinh hình hạn hắn, nguyên nhân và ảnh hưởng của hạn bán tới 7 vùng kinh tế của Việt Nam, từ đó đã đưa a một số biện pháp phòng chống và giảm nhẹ han (Học, 1999-2001),

i cắp Nhà nước: "Nghiên cứu dự bảo hạn hin vùng Nam Trung Bộ và

Tây Nguyên và xây dựng các giải pháp phòng chống", 2003-3005, do GS/TS Nguyễn

Quang Kim- trường Đại học Thủy lợi làm chủ nhiệm, đã nghiên cứu hiện trạng hạn hắn và thiết lập cơ sở khoa học cho quy trình dự bảo hạn Việc dự báo hạn được dựa trên nguyễn tắc phân tích mỗi tương quan giữa các yếu tố khí hu, các hoạt động ENSO (El Nino Southem Oscillation) và ác điều kiện thực tế vùng nghiên cứu (Kim 2003-2005)

tải “Nghĩ

Việt Nam" 2005-2007 do Nguyễn Văn Thắng, Viện khoa học khí tượng Thủy văn vàcứu và xây dựng công nghệ dự báo và cảnh báo sớm han hin ở

Môi trường làm chủ nhiệm đã đánh giá được mức độ hạn hán ở các vùng khi hậu vàchọn được các chỉ tiêu xác định hạn han phủ hợp với từng vùng khí hậu ở Việt Nam, đồng thời xây dựng được công nghệ dự bảo và cảnh báo sớm hạn hán cho các vùng khí hậu ở Việt Nam để phục vụ phát triển kính tế xã h trọng tâm là sản xuất nông. nghiệp và quản lý tải nguyên nước trong cả nước (Thắng, 2005-2007).

- Dự án ay dựng bản đồ hạn hin và mức độ thiếu nước sinh hoạt ở Nam ‘Trung bộ và Tây Nguyên" 2005-2008 do Trin Thục, Viện khoa học khí tượng Thủyvăn và Môi trường kim chủ nhiệm, đã đánh giá được mức độ hạn hán và thiểu nướcsinh hoạt ở 9 tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên Trên cơ sở đó đã xây dựng được bản43 han hán thiếu nước sinh hoạt trong vùng nghiên cứu (Thục, 2005-2008).

- Đề ải cắp Nhà nước 2007-2009 do Lê Trung Tuân ~ Viện Nước, Tưới tiêu và Moi tường, Viên Khoa học Thủy lợi Việt Nam làm chủ nhiệm, với mục tiêu nghiên cứu ứng dung các giải phip phông chống bạn cho các tỉnh miễn Trung chia thành 3 nhóm () Thu trữ nước, bảo vệ đất và giữ Am; (i) Quan lý vận hình công trình thủy lợi trong điều kiện hạn hán, chế độ tưới và (ii) Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước (Tuân, 2007-2009).

~ Dé tải trong điểm cấp Nhà nước: "Nghiên cứu cơ sở khoa học quản lý han hán

và so mạc hóa để xây dựng hệ thống quản lý, đề xuất các giải pháp chiến lược và tổng thể giảm thiểu tác hại: nghiên cứu đến hình cho đồng bằng sông Hồng vả Nam Trung Bộ", 2008-2010 do Nguyễn Lập Dân, Viện Địa lý, Viện Khoa học và Công nghệ Việt

[Nam chủ nhiệm, đã xây dựng hệ théng quản lý hạn hin ving đồng bằng sông Hing và

hệ thống quản lý sa mạc hóa vùng Nam Trung Bộ và đề xuất các giải pháp chiến lược

và tổng thé quan lý hạn Quốc gia, phòng ngừa chặn và phục hỗi các vùng hoang mac hóa, sa mặc hóa, sử dụng hiệu quả tải nguyên nước góp phần dn định sản xuất, phát

triển bên vũng kính tế - xã hội (Da

- Đề ti cắp Nhà nước; "Nghiên cứu tác động của biển đổi khí hậu toàn cầu đếncác éu tố và hiện tượng khí hậu cực đoan ở Việt Nam, khả năng dự báo và giải pháp.

mà số KC.08.29/06-10, do Phan Văn Tân lim chủ nhiệm để tinghiên cứu hiện trang bạn hin và các hiện tượng khí hậu cục đoan, thiết lập cơ sởchiến lược ứng phí

khoa học cho quy trình dự báo hạn, vận dụng các mô hình dự báo khu vực để dự bio

cảnh bao han han cũng như các hiện tượng khí hậu cực đoan(Tân, 2010).

Han hán thường xảy ra trên điện rộng, do vậy việc quan trắc và nghiên cứu bing các phương pháp truyỄn thống gặp rit nhiều khỏ khan và chỉ phí lớn Dữ liệu

viễn thám cung cấp thông tin về bề mặt Trái đắt ở các kênh phd khác nhau và độ phủtrùm rộng đã được sử dụng hiệu quả trong quan trắc dim đắt và tình trang sức khỏelớp phủ thực vit Trên thé giới, việc ứng dụng dữ liệu viễn thám hồng ngoại nhiệttrong nghiên cứu và giám sit han hin đã đạt được những kết quả quan trong (H andY., 2001; Hùng, 2014; Ket al, 2012)

6 Việt Nam, một số nghiên cứu đã sử dụng ảnh nhiệt MODIS, NOAA/AVHRR.

trong xác định độ âm đất dựa tiên mối quan hệ giữa nhiệt độ bmg và các loại hình lớp phủ (H and Y., 2001) Tuy nhiên, độ phân giải không gian của ảnh MODI: NOAA/AVHRR là rt thấp, độ chỉnh xc không cao và không tích hợp cho các nghién

cứu chỉ tiết Ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT với độ phân giải không gian 120m

(TM), 60m (ETM+), 100m (LANDSAT 8) cung cấp thông tin r rang hơn về sự thay

đổi nhiệt độ mặt đắt so với ảnh MODIS, NOAA/AVHRR, do vậy có thể được sử dung

đây đều dựa trên chỉ

'TVDI tính từ nhiều nguồn dữ liệu ảnh nhiệt LANDSAT TM, ETM+, LANDS

(Ánh otal, 2017; Hào, 2017; Hiển, 2013; Hùng, 2007; Hùng, 2014; Hùng and Hoà

2015; Linh, 2014; Nga and Phương, 2007; Ngân 2011) đã thu được những kết quả tin cây

1.3 Tổng quan vùng nghiên cứu.

1.3.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên, dân sinh

Tinh Nghệ An là tỉnh lớn nhất cả nước, nằm ở trung tâm khu vực Bắc Trung Bộ, dân số đứng thứ từ cả nước với hơn 3 triệu người, là quê hương của Chủ tịch Hồ Chi Minh và rất nhiễu danh nhân khác Nơi đây hội tu đầy đủ các tuyến giao thông kin đường bộ, đường sit, đường hàng Không, đường bin, đường thuỷ nội địa cổ

tự nhiên phong phú, đa dang.

“Tương Dương là huyện miễn núi ving cao nim ở phía Tay Nam tinh Nghệ An, cách thành phổ Vinh gần 200 km và cửa khẩu Nim Cắn 90 km, là huyện có diện tích

tự nhiên rộng nhất trong các huyện của Việt Nam với địa hình phức tạp, núi non hiểm.

trở, giao thông di lai khó khăn, khí hậu và thời tiết vô cùng khắc nghiệt.

2B

"Hình 1.5 Bản đồ hành chính huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An 13/11 Vit[đielý

Huyện Tương Dương nằm ở phía Tây Nam tỉnh Nghệ An, cách thành phố Vinh

gần 200km, phía Đông giáp huyện Quy Châu, phía Đông Bắc giáp huyện Qué Phong,

Đông Nam giáp huyện Con Cuông, phía Tây giáp huyện Kỳ Sơn, phía Bắc và Nam

giáp Lio với toa độ cụ thé như sau:

= Vi độ: Từ I8'58'48" đến 19°40°27"

~_ Kinh độ: Từ 104°15°20" đến 104°51703”

“Toàn bộ huyện nằm trong ving địa hình có độ cao trung bình tir 65 = 75m so.

với mực nước biển, địa hình phúc tạp, núi non hiểm trở, giao thông di lại khó khăn Quốc lộ 7A chạy ngang qua huyện là tuyến giao thông huyết mạch Ngoài ra, sông

Lam cũng là một tuyến giao thông đường thuỷ trọng yếu bởi một số xã vùng sâu chỉ di

lai bằng đường sông Hiện nay, tinh lộ 487 nối liền quốc lộ 7A và quốc lộ 48 đã rit

ngắn hành trình từ Tương Dương đến các huyện lân cận vùng Tây Bắc Nghệ An.

1.3.1.2 Đặc điểm địa hình

Tương Dương là một huyện miễn núi của tỉnh Nghệ An, gin biên giới với 'CHDCND Lio có địa hình hết sức phức tạp gồm nhiều núi cao tạo thành nhiều thung lũng nhỏ hẹp Địa hình bị chia cắt mạnh bởi 3 sông chính là Nim Non, Nậm Mộ, sông ‘Ca (vùng ha lưu còn được gọi là sông Lam) cũng như các khe suối lớn nhỏ tạo nên nhiễu lớp gợn sóng cao dẫn VỀ tổng thé, đồi núi tạo thành 2 mái nghiêng lớn về phía sông Cả và thắp dẫn về phía hạ lưu

Do địa hình có độ dốc lớn và ít thực vật che phủ, lại thường xuyên hứng chịu.

nắng nông xen kế ác trin bão, áp thấp nhiệt đói kém theo mưa lớn làm cho đắt dai bị

xói mòn và thoái hóa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến quỹ dat sản xuất nông nghiệp của.huyện.

1.3.1.3 Diện tích, dn sinh

Huyện Tương Dương có di tự nhiên là 281,129.37 ha (chiếm 17% diện

tích toàn tỉnh), đây là huyện có điện tích tự nhiên rộng nhất trong các huyện của Việt

Nam, gắp hơn 3 lần tỉnh Bắc Ninh và gần gp đôi tinh Thái Bình

6 đây tập trung đông ding bào dân tộc thiểu số,với tổng dân số khoảng 76,000 n 4.06%,người, gồm chủ yêu là người din tộc Thái chiếm 72.13%, người Mông c

người Kho mi chiếm 11.82%, người Kinh chiếm 10.27%, còn lại là người Taypoong, 6 đu và các dân tộc Khác (theo số liệu điều tra dân số và nhà ở năm 2009)

Dân cư phân bi chủ yêu tập trung đọc theo quốc lộ 7A, đặc bit là thị trần HòaBình Mặt độ dân số trung bình là 27 người km, Cơ cấu dân số trẻ, nguồn lao động

dồi dio nhưng trinh độ dân tri không cao nên chủ yếu là lao động phỏ thông, lao động

có tình độ kỹ thuật và tay nghề ít, Nghề nghiệp chủ yêu ở địa phương là sản xuất nông"nghiệp tuy nhiên năng suất chưa cao và việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất còn hạn chế.

Phong tục tập quin lạc hậu còn tin tại ở các xã vùng sâu, vũng xa và một số xã vũng tên Nhiễu năm gần đây, từ chủ trương của tính và huyền, cấp ủy, chính quyền

các cấp huyện Tương Dương đã tập trung lãnh đạo, chỉ đạo khai thác tốt tiểm năng, thể

mạnh dia phương để phát tiễn kinh tổ Thông qua xây đựng, iển khai các chương

đời sống nhân dân Tương Dương đã không ngùng 13.14, Đất dai, thổ nhưỡng

Theo phân loi đất cia Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp “Quốc (FAO), huyện Tương Dương có các nhóm đất chủ yếu sau:

~ it vàng d6 trên đá mắc-ma a-xit (Ea)

~ Bit nâu vàng trên phủ sa cổ (Fp)

= ĐẤt vàng nhạt trên đá cát (Fg)

= Dida vàng trên đã sốt (PS)

~ ˆ Đất man vàng nhạt trên đá cát (Ha)

= Đắt min đổ vàng trên đã sốt (Hs)

= Đắt phủ sa ngôi subi (Py)

= Đất đen trên sản phẩm bỗi tụ cacbonat (Rdv)

Điện ích đắt nông nghiệp chỉ có 901,09ha (chiếm 0.32% diện tích tự nhiên của "huyện), còn lại là đất lâm nghiệp và các loại đất khác.

Bảng L2 Tinh hình sử dụng đất của tỉnh Nghệ An (đến năm 2014)

TT Loại đắt Điện tích (ha) Tỷ lệ (%)

“Tông điện tích tự nhiên 1.648.997.1 100,00

1 | Điện tích đắt nông nghiệp 12491781 75.75 ~ Dit sin xuất nông nghiệp, 276,074.1 1674

~ Dat lâm nghiệp có rừng 963.691,0 58,44

~ Đắt nuôi trồng thiy sản 7984, 04g

~ Đất làm muối 837,8 005

Dit nông nghiệp khác 616.1 004 3 _ | Điện tích đắt phi nông nghiệp 29.1716 7,83 = Đắt ở 20681 125 - Dit chuyên dung 720545 4375

~ Dat tôn giáo, tin nguong 399/0 002

- Đắt nghĩa trang, nghĩa địa 6.5335 0.40

= Dit phi nông nghiệp khác 1326 001

3_| Điện tích đất chưa sử dụng 270.649,4 1642

- Diện tích đất bằng chưa sử dung 10403,1 063

= Núi đá không có rừng cây, 32613 0511.3.2 Đặc diém khí hậu, thuỷ văn

Tương Dương chịu ảnh hưởng trực tiếp của vùng khí hậu Tây Nam Nghệ An,

mang đặc điểm khí hậu nhiệt đối gió mùa với 2 mùa rõ rệt trong năm: We thẳng 4 đếntháng 10 là mia hạ nóng, âm, mưa nhiều và từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau là mùa

đông lạnh, ít mưa

1321 Khíhậua) Chế độ nhi:

Nhiệt độ trung bình hang năm từ 23 - 25°C, có 6 tháng nhiệt độ vượt quá 23° C.Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm khá cao Nhiệt độ trung bình tháng.

nồng nhất (hing 7) là 39-41°C, nhiệt độ cao tuyệt đối 42,7°C; nhiệt độ trung bình

tháng lạnh nhất (thing 1) là C, nhiệt độ thấp tuyệt đối ~ 0,5C.

Ð) Chế độ mưu.

Lượng mưa bình quân năm đạt 1.450 mm, phân bố không đều theo không gian và thời gian Về thời gian, mùa mưa kéo đãi từ tháng 5 đến thing 10, lượng mưa tập trung chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm, tháng mưa nhiều nhất là tháng 7, 8, 9 có lượng mưa từ 220 ~ 540 mmtháng, số ngày mưa 15 - 19 ngiy/thing, mia này thưởngkèm theo gió bão Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chỉ chiếm 15

~ 20% lượng mưa cả năm, tháng khô hạn nhất là tháng 1, 2; lượng mưa chỉ đạt 7 - 60 mmhháng VỀ không gian, khu vực thượng nguồn sông Cả từ Cửa Rio trở lên, mùa

mưa chỉ trong 3 tháng 8, 9, 10 với lượng mưa bình quân năm chỉ đạt 1.350 mm Khu

vực hạ lưu sông Cả từ Cửa Rio trở xuống, mia mưa bit đầu từ thắng , kết thúc vio tháng 9, lượng mưa bình quân nhiễunăm trên 2.000 mm Riêng khu vực Cửa Rio, xã

“Xã Lượng chịu ảnh hưởng một phần giỏ Tây Nam (gi6 Lào) xuất hiện từ thắng 4 đến tháng 8, gây khô, nóng được đảnh gi là noi nóng nhất Đông Dương.

Bang 1.3 Lượng mưa trung bình thing giai đoạn 1979-2010 của huyện Tương Duongthie j12j3|4]5 | 6|7ị3 9| M|mjP

TA PB 2y q02 sgg| 1a)0 3638| 301A 3020 3459) 2906 1974657 356

©) Độ dim không khi:

"Đây là vũng có độ âm thấp nhất Trị số độ âm tương đối tung bình năm da từ 80 - 90%, chênh lệch giữa độ dm trung bình tháng dm nhất và tháng khô nhất tới 18 = 19% Lượng bốc hơi tt 700 - 940mm nm

4) Ciế độ gi

“Tương Dương cũng như các huyện khác của Nghệ An chịu ảnh hưởng của hai loại gió chủ yéu: gió mùa Đông Bắc và gió phon Tây Nam Gió mùa Đông Bắc thường xuất hiện vào mia Đông tr thing 10 đến thing 4 năm sau, bình quản mỗi năm có khoảng 30 đợt gió mùa Đông Bắc, mang theo không khí lạnh, khô làm cho nhiệt đội

giảm xuống 5 - 10°C so với nhiệt độ trung bình năm.

Gió phon Tây Nam là một loại hình thời tết đặc tnmg cho mùa hạ của vùng Bắc Trung Bộ, Log gió này (hường xuất hiện vào thing 5 đến tháng 8 hing năm, số ngày khô nóng trung bình hằng năm là 20 70 ngày Gió Tây Nam gây ra kh hận khô, nóng và hạn hán, ảnh hưởng không tốt đến sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân ddan trên phạm vi toàn tỉnh

Nhìn chung, khí hậu Tương Dương có phần khắc nghiệt, đặc biệt là bão và gió Tây Nam gây trở ngại không nhỏ cho sự phát tr

13.2.2 Thuỷvăn

chung, nhất là sin xuất nông

C6 3 con sông chảy qua huyện Tương Dương, trong đó sông Cả lớn nhất tinh Nghệ An với chiều dai khu vục 361km, dig tích khu vực 15.346km? Mang lưới sông suối trong huyện phát triển mạnh, mật độ trên 1 km/kmỂ, Tuy sông ngỏi nhiều, lượng,

địa hình đốc nên việc khai thác nước khá dồi dio nhưng khu vực sông nhỏ, điễu

sử dụng nguồn nước sông cho sản xuất và đời sống gặp nhiều khó khăn.13.2.5 Tôi nguyên nước và tài nguyên rừng

Huyền Tương Dương là nơi khởi nguồn của đồng Sông Ca, nằm trong khu dữ trữ sinh quyển lớn nhất Đông Nam A, có hệ thống sông subi khá diy đặc Trong điều kiện khan

thủy điện có quy mô vừa và nhỏ, đỏ là Bản Vẽ (320 MW), Khe Bổ (100 MW), Yên Thing, Xóng Con (10 MW).

m nguồn điện hiện nay, Tương Dương là điểm đến của các công trình

Sông Cả là một con sông liên quốc gia, bắt nguồn từ diy núi cao thuộc tỉnh Xiêng Khoảng (Xing khouang) bên Lio có đỉnh núi 2.000 m, chảy theo hướng Tây

Bắc — Đông Nam vio Việt Nam, dé ra biển tại cửa Hội Dòng chính sông Cả dài

khoảng 514 km, trong đó phần chy trên ãnh thổ Việt Nam dài 360 km Phần thượng lưu lòng sông cắt sâu vào địa hình tạo thành lòng hep, sâu, do sông đốc nên ít bãi bồi Phin hạ lưu s ng mở rộng có nhiều bồn tring như Hữu Thanh Chương, vùng Nam in- Đức Tho Tổng diện tích lưu vục 27.200 km” trong đó điện tích thuộc lãnh thổ Việt Nam là 20.136 ke?

Sông Cả không có phân lưu, toàn bộ lượng nước về mia lũ và mia kiệt dềuđược chảy ra biển tại Cửa Hội Các sông nhánh lớn như sông Hiểu, sông Giăng, sông. La đều đỗ vào đoạn rung hạ lưu sông Cả Những sông nay đều bắt nguồn từ ving có lượng mưa năm lớn đạt từ 2.000 + 2.400 mm đã bổ sung nguồn nước đáng kể cho sông Cá

“Tổng lượng dòng chảy trung bình năm khoảng 21-24 tỷ m3 nhưng phân bổ.

không đều theo không gian và thời gian.

Dòng chính sông Cả già và én định bãi bồi Chiều rộng đoạn sông ở thượng nguồn từ 50;60m, phần trung du từ 60+150m, Đoạn sông hạ du độ rộng trung bình 200:300m, càng ra cửa sông, sông càng mở rộng dẫn và đạt tới độ rộng 1.500m tại Cita Hội Độ đốc trung bình đoạn sông từ biên giới Việt ~ Lào tới Cửa Rao là 0

từ Cửa Rio tới Con Cuông là 0.763,„ từ Dừa tới Đô Lương là 0221/ từ Đô Lương