Xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết định không gian trong quản lý bền vững lưu vực sông áp dụng trường hợp lưu vực sông dakbla, tỉnh kon tum, việt nam (tt)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN NGUYỄN THỊ TỊNH ẤU XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ QUYẾT ĐỊNH KHÔNG GIAN TRONG QUẢN LÝ BỀN VỮNG LƯU VỰC SÔNG: ÁP DỤNG TRƯỜNG HỢP LƯU VỰC SÔNG ĐĂKB’LA, TỈNH KON TUM, VIỆT NAM Chuyên ngành: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Mã số: 62 85 15 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Tp Hồ Chí Minh, 2018 Cơng trình hồn thành tại: VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Địa chỉ: 142 Tô Hiến Thành, Phường 14, Quận 10, TP HCM Điện thoại: 028 38651132 – 028 38637044 Fax: 028 38655670 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN KIM LỢI TS NGƠ AN Phản biện đợc lập PGS.TS HOÀNG MINH TUYỂN PGS.TS VĂN PHẠM ĐĂNG TRÍ Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp Viện Môi trường Tài nguyên ngày … tháng … năm 2018 Có thể tìm hiểu Luận án tại: Thư viện Viện Mơi trường Tài nguyên Thư viện Khoa học Tổng hợp TP HCM MỞ ĐẦU SỰ CẦN THIẾT CỦA LUẬN ÁN S V ữ ũ L (LVS) Đắ B’ 507 í í T 0,58km/km ) ( ố ũ í ứ 60 ố L í ) ( 10 11 D ỷ ă ỏ ỳ ố ắ V ũ ài LVS Đắ B’ Lũ ố Vù ố í ứ ú N L é ; ố ù ă ứ S ù ố Q ữ ằ … í S P í M Đắ B’ ữ ỗ ỗ ă ứ : Vă ữ -xã X ữ ữ ẽ ú í ú ắ ù ữ í ữ í í ữ ữ ữ Đ ằ e ố (SDSS) ẽ - í ằ ỗ ứ ữ í ữ ằ ứ í Đắ B’ X ữ N ứ ứ “Xây dựng hệ hỗ trợ định không gian quản lý bền vững lƣu vực sông: Áp dụng trƣờng hợp lƣu vực sông ĐăkB’la, tỉnh Kon Tum, Việt Nam” MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 1.1 Mục tiêu chung X ỗ ữ ằ ỗ ữ LVS Đắ B’ í (M SW T LP P ) í í ữ e FAO (2007) IS 1.2 Các mục tiêu cụ thể M :   Đ ă ắ LVS Đắ B’ ă 2000 2015 Đ ù LVS Đắ B’ ứ IS mơ hình SWAT  X ữ ỗ LVS Đắ B’ í (LP) ( IS) Q ứ ( P) Q ố ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Đố ứ í l h giá ữ e sông í í : í ữ x ù LVS ằ P ứ :V ỗ ữ e LVS ứ T ứ ứ ứ o í ữ ỗ khơng gian N ứ é ứ ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN Lu ữ  L ỗ ữ e ằ í ữ : ữ ữ ứ ỗ ữ  L ữ ă í ữ nhằm tái phân b p lý hỗ tr nhà quy vi í n nơng nghi p b n vững Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 5.1 Ý nghĩa khoa học ứ nh L ỗ e ữ LVS, ứ ữ LVS e í ă ă ố ứ ữ í e Đồ ờ ữ ằ ố ỗ ữ 5.2 Ý nghĩa thực tiễn ứ ă ứ vào li u th tài nguyên LVS ũ ă ng có th x n quy vững LVS Ngồi ra, L ẽ ỗ ữ c t v tình hình khai thác s d ng ứ vào d báo khoa h c v tác nh c a vi c qu n lý b n ứ ố c nhà í ũ ă ú í CHƢƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Lƣu vực sông, quản lý bền vững lƣu vực sông quản lý bền vững s dụng đất đai T e L (LVS) ù Q ữ ố ù ữ e Q ữ ữ , sách nơng í ữ ữ bao í ằ ; nhiê ă ỏ ;-B ;- : - Duy trì nâng ă ;-Đ Hệ hỗ trợ định không gian quản lý lƣu vực sông ỗ (DSS) ứ 1960 DSS ữ í ú ú ă ố ữ ố ố ỗ IS ữ í ữ ú ắ ù ỗ (SDSS) DSS e ố ă í ( ) í í í ứ SDSS ĩ ứ ứ SDSS ĩ ữ Đ ỗ ũ ữ ữ ú ắ ứ Đ X h ỗ ữ Đắ B’ e í IS LP P ằ ố ữ 1.3 Ảnh hƣởng thay đổi s dụng đất đai đến dịng chảy xói mịn lƣu vực sơng Nhi u nghiên ẳ nh vai trò r t to l n c a th m ph v giữ t, ki u ti t dòng ch y, h n ch ũ t, cung c p nguồ c, ki m soát ch c…Vi i th m ph 1.2 ch t phá r ng, quy ho ch không h i ă c ẫ n h u qu nghiêm tr ng cho c ồng sống c sông N ứ V N ũ õ ố ố ố ú e ắ ố ố 1.4 Mơ hình tốn tối ƣu quản lý tài nguyên Q ứ ố í ẫ í ố ữ ữ 1.5 Mơ tả lƣu vực nghiên cứu L Đắ B’ ằ í Đ Đ N T ố T Rẫ P Đắ Đ L D í 3.500km M ố ố ú , ắ ố ố 15 , ung ũ é ố ù ũ í ù ù T N ù õ ữ ù ù CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG KHUNG SDSS 2.1 Cơ sở lý thuyết N ứ ỗ ữ : ()N ứ ằ M IS; ( )N ứ SW T ằ , ù ; ( ) N F O ứ ằ ( )N ứ í í ữ IS M ằ í ố ứ ố ằ ữ ( )N ứ e e ữ ; ố ; ố í tích ố 2.2 Phƣơng pháp xây dựng Khung SDSS lƣu vực sông ĐăkB’la 2.2.1 Phương pháp tiếp cận ỗ e ứ ứ LVS Đắ B’ trình bày 2.7 Hình 2.7 ỗ Mơ hình (Mơ hình đánh giá biến động ằ ứ Đ ă T e 2000 2015 ứ ố Đă B’ d ng đ t đ i): M M IS ằ ù giai GIS 2020 2025 ( 8) cho c 2030 28 M Mơ hình (Mơ hình đánh giá ảnh hưởng củ biến động d ng đ t đ i đến dòng chảy b n cát): Ứ M ă SW T ù Đắ B’ ă í ù Đ ỡ e IS Đ , ữ khác (Hình 2.9) Hình 2.9 Mơ hìn ù 11 12 M ố í Mơ hình tích hợp : L ù ố :M 13 M í ứ ồ ứ ứ ù 12 13 T CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá thay đổi s dụng đất đai giai đoạn 2000-2015 lƣu vực nghiên cứu 3.1.1 Đánh giá ự th y đổi d ng đ t đ i gi i đoạn 2000-2015 B 31 M 2010-2015 (ha) 2015 2010 Đ NN Đ LN Đ ố Đ CD Đ N Tổng (2015) V Đất NN 57.830 43.383 5.435 1.771 Đất trống 5.894 2.174 148.883 25.748 15.124 3.812 347 - Đất CD 3.670 1.856 264 1.716 408 621 Nƣớc mặt 11.127 992 5.534 682 702 174 649 4.878 395 320 Tổng (2010) 81.685 226.086 25.511 2.364 5.286 3.453 108.419 170.247 31.735 8.533 23.283 2.167 344.385 Đất LN Đất í ố 13 ũ ă ữ ă ă 835 (2000) 12 085 (2015); ă 699 (2000) lên 17.178 (2015) ă 850 (2000) lên 2.978 vòng 15 ă T ứ ă 2000 2015 S S ứ 31 hình 3.1 B 3.4 S í ă 2000, 2005, 2010 2015 2010 2015 Tăng/giảm 2000 2005 Các kiểu SDĐ DT (ha) % DT (ha) % DT (ha) % DT (ha) % (200-2015) Đ NN 20.211 5,87 77.305 22,45 81.685 23,72 111.824 32,471 + 91.613 Đ LN 219.343 63,69 14.908 62,40 226.086 65,65 170.653 49,553 - 48.689 Đ ố 97.448 28,30 42.772 12,42 25.511 7,41 31.933 9,272 - 65.515 Đ CD 835 0,24 3.296 0,96 2.364 0,69 7.389 2,145 + 6.553 Đ 5.699 1,65 4.652 1,35 5.286 1,53 20.425 5,931 + 14.727 N 850 0,25 1.452 0,42 3.453 1,00 2.161 0,628 + 1.311 3.1.2 Dự báo biến động d ng đ t đ i dựa chuỗi Markov Đ 2020 2025 2030, ă 2015 ố 2010_2015 35 : 0,71 0.19 0,21 111.824 170.653 31.933 7.389 20.426 2.161 × 0,00 0,00 0,51 ă 35 P é 2020 2025 2030 0,07 0,66 0,59 0,00 0,00 0,10 : 0,03 0,11 0,15 0,00 0,00 0,00 0,04 0,01 0,01 0,73 0.08 0,18 0,14 0,02 0,03 0,27 0,92 0,11 0,01 0,00 0,01 0,00 0,00 0,09 14 B 35 D 2015 í ă 2010 2020 2025 2030 e ố 2010-2015 (Đ : ) Hệ số biến động 2010_2015 Các kiểu s dụng đất Dự báo Dự báo Dự báo đai 2010 2015 2020 2025 2030 Đ 81.685 111.824 119.825 118.584 112.486 Đ 226.086 170.653 139.596 116.918 99.502 Đ ố 25.511 31.933 27.183 23.149 19.931 Đ 2.364 7.389 14.081 20.637 26.760 Đ 5.286 20.425 41.410 62.824 83.547 N 3.453 2.161 2.290 2.273 2.160 Tổng cộng 344.385 344.385 344.385 344.385 344.385 3.2 Đánh giá lƣu lƣợng dòng chảy lƣợng b n cát theo kịch s dụng đất đai 3.2.1 Hiệu chỉnh kiểm định mơ hình Di n bi n dòng ch y c hai k ch b ố ồng nh t, k t qu mô t i c k ch b n u th hi n s ng dịng ch y tốt, m c dù có m t số nh dòng ch ng th p t giá tr quan trắc S bi i dòng ch y t i tr m Kon Tum nh theo s bi ng c t y u tố quy n ch th ă Đ c tính chung c a dòng ch y t i hai k ch b n tháng có dịng ch y l n, nhỏ ờng trùng v n, nhỏ B 37 Đ ỏ Giá trị Giai đoạn L Hi u ch nh (2001- 2004) Ki nh (2005- 208) L Hi u ch nh (2001- 2004) Ki nh (2005- 208) NSE ng dòng ch y 0,85 0,69 ng ù 0,64 0,62 PBIAS -0,8 3,8 21,8 28,9 3.2.2 Đánh giá diễn biến dòng chảy b n cát lưu vực ông ĐắkB’l 15 3.2.2.1 Diễn biến lưu lượng dịng chảy trung bình hai kịch S bi i dòng ch c hai k ch b ồng nhau, m c dù có nhữ ă ng dịng ch y có s chênh l ch hai k ch b n ă N í ă ữ ă -100 900 400 400 900 -100 Lƣợng mƣa (mm) Lƣu lƣợng dòng chảy (m3/s) 1.400 1.400 L LU2010 Hình 3.12 D t(tháng) LU2015 ỏ T e 3.2.2.2 Diễn biến b n c t hai kịch 20 L 200 ắ 15 400 10 600 L 800 1.000 Sed_LU2010 L Sed_LU2015 Hình 3.15 D ù ỏ ( e ) B T N 2 ù ă í é ) ( è e ứ í 16 ă ố e e í é ẫ ẽ 3.3 ĐÁNH GIÁ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI 3.3.1 Xây dựng đồ đơn vị đ t đ i ă ứ ố Đă B’ : LUT1 ( ú ); LUT2 ( ); LUT3 ( ); LUT ( ); LUT5 ( ); LUT6 ( ); LUT7 ( ă ) B ù ứ 243 í 344 385 261 478 : 81 033 180 445 239 16 551 ố 54 775 Đ ă 2020 í ă 70 ố khác 3.3.2 Đánh giá thích hợp đ t đ i ă ứ í í í ứ L LUR LUT T í í : B 22 T í LUTs LUT1 LUT2 LUT3 LUT4 LUT5 LUT6 LUT7 S1 S2 454,38 9.892,74 79,62 4.604,60 5.746,90 3.543,11 4.388,15 518,70 - 21.972,00 4.445,83 25.314,03 454,38 16.600,07 S3 Cộng (%) 5.101,38 15.448,50 4,5 86.973,46 91.657,68 26,6 38.821,64 48.111,65 14,0 105.365,24 110.272,09 32,0 64.568,16 86.540,16 25,1 82.447,69 112.207,55 32,6 83.464,03 100.518,48 29,2 N 328.936,50 252.727,32 296.273,35 234.112,91 257.844,84 232.177,45 243.866,52 (%) 95,5 73,4 86,0 68,0 74,9 67,4 70,8 17 3.3.3 Đánh giá thích nghi đ t đ i bền vững T í ố ố í í í ữ ữ B 30 T LUTs S1 S2 ữ P) í í í í Cộng S3 ( ữ (%) N (%) LUT1 - - 15.448,5 15.448,5 4,5 328.936,5 95,5 LUT2 - 4.684,2 86.973,5 91.657,7 26,6 252.727,3 73,4 LUT3 8.883,3 39.228,3 - 48.111,7 14,0 296.273,4 86,0 LUT4 - 4.906,9 105.365,2 110.272,1 32,0 234.112,9 68,0 LUT5 21.972,0 - 64.568,2 86.540,2 25,1 257.844,8 74,9 LUT6 4.445,8 107.761,7 - 112.207,6 32,6 232.177,5 67,4 LUT7 17.054,5 83.464,0 - 100.518,5 29,2 243.866,5 70,8 3.4 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH TỐI ƢU ĐA MỤC TIÊU ĐỂ XÁC ĐỊNH CƠ CẤU S DỤNG ĐẤT ĐAI SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP 3.4.1 Phân v ng thích hợp đ t đ i Đ ă ứ IS 10 ù í í ữ í P T í : 344 385 ; T í N : 261 478 ; D í : 69 530 ; T ù 243 180 í 63 í ố í D í hình í ữ é : 3.4.2 Xây dựng hàm m c tiêu M 18 3.4.2.1 Mục tiêu hiệu kinh tế -T ố Z1 ∑ : ∑ →M 3.4.2.2 Mục tiêu hiệu xã hội - Tố Z2 : ∑ ∑ → Max 3.4.2.3 Mục tiêu môi trường - Tố e Z3 :∑ ∑ → Max Z4 :∑ ∑ → Min - Tố 3.4.3 Xác định biến củ hàm m c tiêu T e ắ : í LUT í ố : LUT1: 22; LUT2: 111; LUT3: 57; LUT4: 51; LUT5: 60; LUT6: 74; LUT7: 86 T ố 461 3.4.4 Xác định hệ ràng buộc 3.4.3.1 Ràng buộc tài nguyên đất T T í T í ∑ 12.500 ∑ ∑ ∑ í 70 ∑ í 344.385 ::∑ 172.457 LUT: ∑ í 40.000 , 15.000 ∑ 20.000 , 1.000 , 15.000 8.500 20.000 , 3.4.4.2 Ràng buộc yêu cầu ph t triển ă ứQ ă 2020 20.000 , 3.000 8.000 , ∑ 30.000 70.000 , ù 19 ứ ú 3.4.4.3 Ràng buộc lao động nông nghiệp L ố : ∑ T 61 ∑ 83 000 ă Ư í 270 270 83.000 3.4.4.4 Ràng buộc nhu cầu nước tưới ∑ ∑ ≤ 788 605 000 3.4.5 Giải toán đ m c tiêu 3.4.5.1 Giải to n cho mục tiêu Ứ L e P L í : Tố (Z2); ố e (Z3) ố (Z4) T ứ Z1 Z2 Z3 Z4 36 B 3.1 13 (Z1); ố Stt Các mục tiêu Giá trị Tố (Z1) 9.509.866.354 ( ) Tố (Z2); 22.410.000 ( ) Tố e (Z3) 105.584 (ha) Tố (Z4) 388.730.852 (m3) 3.4.5.2 Lập hàm mục tiêu toàn cục L Min U U= d2 + d4 + d6 + d7 V Z1 - d1+d2