6. Cấu trúc của luận văn
3.1. Thiết kế cấu trúc công cụ hỗ trợ ra quyết định ứng phó biến đổi khí hậu
hậu tại Giao Thủy - Nam Định
Visual Basic for Application là một chương trình bổ sung cho ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Visual Basic 6 của Microsoft. VBA cho phép xây dựng các chức năng do người dùng tự định nghĩa, tự động hóa các quy trình, tự động truy cập Windows API (Application Programming Interface – Giao diện lập trình ứng dụng, giúp các phần mềm lập trình giao tiếp lẫn nhau) và các chức năng cấp thấp khác thông qua các thư viện liên kết động (DLLs – Dynamic Link Libraries). Nó thay thế và mở rộng khả năng của các ngôn ngữ lập trình Macro (chuỗi các lệnh sử dụng để tự động hóa một tác vụ lặp đi lặp lại) cho ứng dụng cụ thể như Word, Excel,… Nó cũng có thể được sử dụng để điều khiển ứng dụng máy chủ, bao gồm các tính năng thao tác với giao diện người dùng như các trình đơn (menu), các thanh công cụ (toolbars), và làm việc với các cấu trúc người dùng (userforms) hoặc hộp thoại (dialog boxs).
VBA là ngôn ngữ có liên quan chặt chẽ với Visual Basic và sử dụng thư viện chạy của Visual Basic (Visual Basic Runtime Library). Tuy nhiên, mã VBA thường chỉ có thể chạy trong một ứng dụng chủ chứ không phải là một chương trình độc lập. Nhưng VBA vẫn có thể điều khiển một ứng dụng khác bằng cách sử dụng OLE tự động (Object Linking and Embedding – Đối tượng liên kết và Nhúng).Ví dụ, VBA có thể tự động tạo một báo cáo bằng Microsoft Word từ dữ liệu củaMicrosoft Excel. VBA có thể sử dụng, nhưng không thể tạo ra các thư viện liên kết động (DLLs) COM – Component Object Model (chuẩn giao diện nhị phân cho các đối tượng thành phần) hoặc ActiveX (chuẩn COM dành riêng cho các đối tượng liên quan đến mạng, vd: world wide web). VBA các phiên bản sau này cũng đã có thêm hỗ trợ cho các mô đun dạng lớp (class modules).
VBA được xây dựng trong hầu hết các ứng dụng Microsoft Office, bao gồm cả Office cho Mac OS X, và các ứng dụng khác của Microsoft như
Microsoft MapPoint và Microsoft Visio. VBA cũng được tích hợp trong các ứng dụng được phát hành bởi các công ty khác ngoài Microsoft, như ArcGIS, AutoCAD, SolidWorks, CorelDraw và WordPerfect,…
Một ưu điểm quan trọng của VBA là tốc độ phát triển các ứng dụng của nó. VBA cũng là một ngôn ngữ lập trình front-end (là một phần của hệ thống phần mềm, tương tác trực tiếp với người sử dụng) khá hữu ích. Cấu trúc ngôn ngữ VBA tương đối đơn giản, dễ tiếp cận hơn so với nhiều ngôn ngữ khác. Một lợi ích khác của VBA là nó có khả năng tương tác với các ngôn ngữ khác thông qua COM - Component Object Model (chuẩn giao diện nhị phân cho các đối tượng thành phần) của Microsoft, cho phép các chức năng viết bằng ngôn ngữ khác cũng được tích hợp cùng. Tuy nhiên, một hạn chế lớn của VBA đó là VBA là ngôn ngữ độc quyền của Microsoft nên khả năng tương tích với các hệ thống không phải của Microsoft tương đối hạn chế. Ngoài ra VBA cũng bị hạn chế về việc phát triển các ứng dụng phức tạp như các trò chơi máy tính và các ứng dụng trên nền tảng Web.
Chính vì vậy, công cụ hỗ trợ ra quyết định đối với sử dụng đất nông nghiệp phục vụ ứng phó biến đổi khí hậu tại tỉnh Nam Định đã sử dụng ngôn ngữ lập trình Visual Basic for Application (VBA) nhằm tận dụng tối đa khả năng tính toán của Microsoft Excel mang lại khả năng xử lý nhanh chóng với giao diện thân thiện, dễ sử dụng.
Để thiết kế được một công cụ hỗ trợ chính quyền địa phương cả về mặt định tính và định lượng, nhóm thực hiện đã thiết kế công cụ dựa trên sơ đồ khối sau:
Hinh 3.1. Sơ đồ tiếp cận công cụ hỗ trợ ra quyết định ứng phó biến đổi khí hậu huyện Giao Thủy
Công cụ được xây dựng gồm 03 modul chính là i) Khối cơ sở dữ liệu; ii) Module tính toán và iii) Khối điều khiển chung tích hợp trên nền tảng VBA. Trình tự/nội dung của các phần thuộc công cụ được thể hiện như trong sơ đồ và các mục dưới đây
Hinh 3.2. Sơ đồ khối công cụ hỗ trợ ra quyết định ứng phó biến đổi khí hậu huyện Giao Thủy
a) Khối cơ sở dữ liệu
Khối cơ sở dữ liệu là chìa khóa và trung tâm trong việc xây dựng DSS này. Cơ sở dữ liệu sẽ được xây dựng theo nền tảng cấu trúc đa người dùng (multi- user database), lợi dụng đồng thời các ưu điểm logic và trực quan của nền tảng thông tin trên hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (relational database management system - RDBMS). Kiến trúc này cho phép lưu trữ, kết nối dữ liệu của nhiều người dùng, với nhiều định dạng số liệu khác nhau (bản đồ, bảng biểu, văn bản, số liệu cho các mô hình….) để tạo thành một khối thống nhất với chế độ hiển thị, cập nhật và truy xuất dữ liệu tiện dụng và linh hoạt. Hệ cơ sở dữ liệu này sau khi được xây dựng, cập nhật từ các số liệu thu thập được như thông tin các số liệu, các loại bản đồ đất, sử dụng đất, địa hình, DEM…) sẽ là dữ liệu phục vụ cho việc xử lý và tính toán sau này.
b) Khối xử lý dữ liệu
Khối xử lý dữ liệu là bộ phận quan trọng gắn liền với nội dung của công cụ. Trong nghiên cứu này khối xử lý dữ liệu sẽ bao gồm các bước tính toán thiệt hại kinh tế do tác động của nước biển dâng tới sử dụng đất nông nghiệp tại tỉnh Nam Định. Theo đó, cấu tạo của khối xử lý dữ liệu sẽ là một chu trình từng bước đi từ module Nhận diện các yếu tố bị tác động; đến module Tính toán các thiệt hại kinh tế do nước biển dâng tới 4 nhóm đất chính là nuôi trồng thủy sản, rừng ngập mặn, đất làm muối, đất trồng lúa và các yếu tố về cơ sở hạ tầng như giao thông, thủy lợi, đê điều tại các mốc thời gian 2020, 2030, 2040 và 2050.
Khối cơ sở dữ liệu (các tài liệu thu thập) Khối xử lý dữ liệu (diện tích đất bị mất do nước biển dâng, thiệt hại kinh tế)
Khối điều khiển chung (giao diện người dùng, hiển thị bản đồ, cơ sở dữ liệu các biện pháp ứng phó)
Dữ liệu các yếu tố bị tác động của nước biển dâng tại Nam Định với các đối tượng như: diện tích nuôi trồng thủy sản, rừng ngập mặn, làm muối, đất trồng lúa và hệ thống thủy lợi, đê điều được thu thập bằng cách gửi phiếu điều tra tới cơ quan quản lý, cộng đồng. Các dữ liệu này sẽ được Module Nhận diện các yếu tố bị tác động tổng hợp và xử lý. Đầu ra của module này sẽ được xem xét và tham vấn ý kiến các chuyên gia để xác định được tác động chủ yếu của nước biển dâng tới đất nông nghiệp tại Nam Định.
Module Tính toán các thiệt hại kinh tế do nước biển dâng sẽ sử dụng phương pháp chập bản đồ (dựa trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 và bản đồ quy hoạch sử dụng đất năm 2020), xác định diện tích đất nông nghiệp (nuôi trồng thủy sản, rừng ngập mặn, đất làm muối, đất trồng lúa) và các yếu tố về cơ sở hạ tầng bị tác động.
Từ những đối tượng bị tác động đã được nhận diện, kết hợp với bản đồ nguy cơ ngập lụt, sử dụng số liệu từ niên giám thống kê và đặc biệt là các kết quả nghiên cứu về các nhóm đối tượng bị tác động của nước biển dâng của tỉnh Nam Định, Module Tính toán các thiệt hại kinh tế do nước biển dâng sẽ tổng hợp và xác định giá trị kinh tế của các vùng đất nông nghiệp bị tác động.
c) Khối điều khiển chung
Phần mềm được xây dựng và thể hiện bằng ngôn ngữ VBA trên nền tảng Microsoft Excel với giao thức cục bộ. Điều đó có nghĩa, các thông tin của công cụ sẽ được lưu trữ trên máy cá nhân người dùng và các giao thức trao đổi thông tin sẽ được thực hiện cục bộ. Công cụ cũng tận dụng được các Module tính toán có sẵn của Excel giúp tiết kiệm các tài nguyên và đẩy nhanh tốc độ xử lý thông tin.
Khối điều khiển chung được thiết kế gồm 2 phần: Phần cơ sở dữ liệu và phần giao diện chung
Cơ sở dữ liệu là nơi lưu trữ, quản lý toàn bộ các số liệu sơ cấp và thứ cấp của công cụ gồm cả các bản đồ, các tài liệu, số liệu trước và sau khi tính toán.
Giao diện chung là giao diện tương tác với người dùng, hỗ trợ người dùng lựa chọn các phương án, truy xuất các kết quả tính toán, các biện pháp thích ứng.
3.2. Nguy cơ ngập do nƣớc biển dâng tại huyện Giao Thủy
3.2.1. Mức ngập các năm 2020, 2030, 2040, 2050 tại huyện Giao Thủy
Để đánh giá tác động của nước biển dâng tới sử dụng đất nông nghiệp, nghiên cứu sử dụng kịch bản biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam (2016) và dựa trên quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020, quy hoạch phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 của tỉnh Nam Định để xây dựng bản đồ nguy cơ ngập lụt do nước biển dâng cho những năm 2020, 2030, 2050 với huyện Giao Thủy.
Lựa chọn kịch bản BĐKH, từ đó dự báo mức ngập lụt do nước biển dâng theo kịch bản BĐKH đã chọn. Số hóa dữ liệu thuộc tính (mức ngập lụt do nước biển dâng) vào bản đồ nền trên cơ sở phương pháp “nâng bề mặt nước” theo một giá trị được lựa chọn.
Theo khuyến nghị của Bộ Tài nguyên và Môi trường (2016), kịch bản nước biển dâng cho địa phương được lựa chọn từ kịch bản nước biển dâng quốc gia. Trong đó, kịch bản nước biển dâng quốc gia đã được xây dựng theo các kịch bản nồng độ khí nhà kính khác nhau là: RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 6.0 và RCP 8.5.
Theo kịch bản RCP 8.5, vào giữa thế kỷ 21, mực nước biển dâng trung bình cho toàn dải ven biển Việt Nam là 25 cm trong khoảng từ 17 – 35 cm, đến cuối thế kỷ 21, mực nước biển dâng là 73 cm trong khoảng từ 49 - 103 cm (bảng 3.1).
Bảng 3.1: Mực nước biển dâng theo kịch bản nồng độ khí nhà kính cao (RCP 8.5) được áp dụng cho tỉnh Nam Định
Đơn vị tính: cm
Năm 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Mực nước
biển dâng 9 13 18 25 32 41 51 61 73
3.2.2. Nguy cơ ngập các năm 2020, 2030, 2040, 2050 cho huyện Giao Thủy đối với sử dụng đất 2010 với sử dụng đất 2010
Dựa trên phương pháp xây dựng bản đồ đã trình bày chi tiết trong chương 2, nghiên cứu đã xây dựng được bản đồ nguy cơ ngập cho huyện Giao Thủy. Việc xây dựng bản đồ nguy cơ ngập năm 2020 được dựa trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Diện tích đất ngập của huyện Giao Thủy vào năm 2020 biến động tương đối nhiều so với hiện trạng sử dụng đất tự nhiên năm 2010. Diện tích đất bị ngập được xác định theo 4 nhóm đất chính là đất nông nghiệp, đất nuôi trồng thủy sản, đất làm muối và đất rừng ngập mặn như bảng dưới đây.
Bảng 3.2: Diện tích đất nông nghiệp có nguy cơ ngập dựa trên hiện trạng sử dụng đất 2010 của huyện Giao Thủy
Huyện Diện tích đất tự nhiên (ha) Loại đất Diện tích (ha)
Diện tích nguy cơ ngập với các mức (ha) 2010 9cm- 2020 13cm- 2030 18cm- 2040 25cm - 2050 Giao Thủy 16644 Đất trồng lúa 8282,7 71,4 611,7 1087,8 1802,7 Đất NTTS 5175,0 43,6 55,8 72,7 108,8 Đất làm muối 642,8 18,2 27,5 60,8 131,5 Đất rừng 1106,6 13,4 26,9 58,3 144,4 Tổng 15207 146,6 721,9 1279,5 2187,3
Diện tích nguy cơ ngập 2020 thực tế có tăng vì theo kết quả điều tra khảo sát, ngoài việc chuyển đổi loại hình sử dụng đất được thực hiện theo quy hoạch định kỳ đã được phê duyệt thì một lượng lớn diện tích đất canh tác nông nghiệp, đất làm muối, đất rừng ngập mặn…chuyển sang nuôi trồng thủy hải sản được thực hiện một cách tự phát và chưa có sự kiểm soát của chính quyền địa phương các cấp. Nguyên nhân của việc chuyển đổi tự phát này là do việc nuôi trồng thủy sản mang lại giá trị kinh tế cao hơn nhiều so với trồng cây hàng năm và làm muối.
3.2.3. Nguy cơ ngập các năm 2020, 2030, 2040, 2050 cho huyện Giao Thủy đối với quy hoạch sử dụng đất 2020 với quy hoạch sử dụng đất 2020
Tương tự phương pháp xây dựng bản đồ nguy cơ ngập cho huyện Giao Thủy dựa trên hiện trạng sử dụng đất 2010, luận văn đã xây dựng được bản đồ nguy cơ ngập dựa trên quy hoạch sử dụng đất 2020 của huyện Giao Thủy. Từ đó
áp dụng phương pháp chồng ghép bản đồ và tính diện tích 4 nhóm đất nông nghiệp chính chịu ảnh hưởng bởi ngập.
Bảng 3.3: Diện tích đất nông nghiệp có nguy cơ ngập dựa trên quy hoạch sử dụng đất 2020 của huyện Giao Thủy
Huyện Diện tích đất tự nhiên (ha) Loại đất Diện tích (ha)
Diện tích nguy cơ ngập với các mức (ha) 2020 9cm- 2020 13cm- 2030 18cm- 2040 25cm - 2050 Giao Thủy 16644 Đất trồng lúa 5226,3 19,0 373,6 655,3 1044,4 Đất NTTS 3264,3 2,7 8,4 15,3 35,7 Đất làm muối 852,5 13,1 24,4 74,0 172,8 Đất rừng 1723,1 12,3 26,7 61,1 154,4 Tổng 11066,2 47,1 433,1 805,5 1407,2
Kết quả nêu trong bảng trên cho thấy, diện tích ngập của cả 4 loại hình sử dụng đất dựa trên quy hoạch sử dụng đất 2020 đều giảm so với diện tích ngập dựa trên hiện trạng 2010. Một phần nguyên nhân có thể thấy là do diện tích đất được quy hoạch cho 4 loại hình sử dụng đất này vào năm 2020 đều giảm. Đất nông nghiệp giảm từ 8282 ha xuống còn 5226 ha, đất nuôi trồng thủy sản giảm từ 5175 ha xuống còn 3264 ha, đất rừng giảm từ 1106 ha còn 1723 ha, duy nhất có diện tích đất làm muối được quy hoạch tăng từ 642 ha lên 852 ha.
3.3. Ƣớc tính thiệt hại kinh tế do nƣớc biển dâng tới đất nông nghiệp tại huyện Giao Thủy
Từ những đối tượng bị tác động đã được nhận diện, kết hợp với bản đồ nguy cơ ngập lụt, điều tra khảo sát thực tế, sử dụng số liệu từ niên giám thống kê và đặc biệt là các kết quả nghiên cứu về các nhóm đối tượng bị tác động của nước biển dâng của tỉnh Nam Định chúng tôi tổng hợp và xác định giá trị kinh tế của các vùng đất nông nghiệp bị tác động như sau:
Bảng 3.4: Tổng hợp phương pháp xác định giá trị kinh tế bị tác động
Đối tƣợng bị tác động Phƣơng pháp xác định giá trị kinh tế bị tác động
1. Diện tích đất nuôi trồng thuỷ sản (Ngao, tôm, cua, rong câu…) đầm nuôi hiện tại sẽ giảm đi khoảng 15% vào năm 2030, giảm 40% vào năm 2050 và lớn nhất là 70% vào năm 2100 nếu như không có giải pháp ứng phó
Sử dụng phương pháp giá thị trường (MP-Market Price Method): Dựa trên giá trị sản phẩm thu được trên 1 ha mặt nước nuôi trồng thủy sản phân theo huyện từ nguồn Niên giám thống kê tỉnh Nam định ví dụ như năm 2010 huyện Giao Thủy 87,22 triệu
Đối tƣợng bị tác động Phƣơng pháp xác định giá trị kinh tế bị tác động 2. Diện tích rừng ngập mặn bị mất với các giá trị sử dụng trực tiếp như: a) Du lịch sinh thái; b) Nuôi ong lấy mật
a) Sử dụng phương pháp chi phí du lịch (Travel Cost Method – TCM), kế thừa kết quả nghiên cứu luận án “Đánh giá giá trị kinh tế phục vụ quản lý đất ngập nước – áp dụng tại vùng đất ngập nước cửa sông Ba Lạt, tỉnh Nam Định” xác định được 2,4 tỷ đồng/năm
b) Sử dụng phương pháp giá thị trường (MP-Market Price Method), tương tự như vậy kế thừa kết quả nghiên cứu của tác giả Đinh Đức Trường (2010) 0,6 triệu đồng/ha/năm 3. Diện tích rừng ngập mặn bị
mất kéo theo các giá trị sử dụng gián tiếp bị mất như:
a) Hỗ trợ sinh thái cho hoạt động nuôi trồng thủy sản;
b) Tích lũy hấp thụ các bon; c) Giảm nhẹ tác động thiên tai (bão, nước biển dâng)
a) Sử dụng mô hình hàm sản xuất Cobb-Douglas (là sử dụng hàm số Cobb-Douglas để xây dựng hiệu quả tính tối ưu