Đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi mục đích sử dụng đất đến dòng chảy và chất lượng nước trên thượng lưu lưu vực sông chảy bằng công cụ đánh giá đất và nước (SWAT)956

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

BÙI THỊ PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY ĐỔI
MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN DỊNG CHẢY
VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRÊN THƯỢNG LƯU
LƯU VỰC SÔNG CHẢY BẰNG CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ
ĐẤT VÀ NƯỚC (SWAT)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT HÓA HỌC

Hà Nội – Năm 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

BÙI THỊ PHƯƠNG

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY ĐỔI
MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN DỊNG CHẢY
VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRÊN THƯỢNG LƯU
LƯU VỰC SÔNG CHẢY BẰNG CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ
ĐẤT VÀ NƯỚC (SWAT)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN NGỌC TUỆ

Hà Nội – Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung trong luận văn đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của sự thay
đổi mục đích sử dụng đất đến dịng chảy và chất lượng nước trên thượng lưu lưu vực
sông Chảy bằng Công cụ đánh giá đất và nước (SWAT) là cơng trình nghiên cứu do
chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Ngọc Tuệ. Số liệu, kết quả
trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được bất kỳ tác giả nào công
bố.
Hà Nội, ngày 20 tháng 6 năm 2019
Bùi Thị Phương


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến, TS. Nguyễn Ngọc Tuệ, Bộ mơn
Hóa Lý - Viện Kỹ thuật Hóa học, người đã ln tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động
viên tơi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Viện Kỹ thuật Hóa học về những
kiến thức và lời khuyên bổ ích trong suốt q trình học tập và nghiên cứu tại Trường
Đại học Bách khoa Hà Nội.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp những người
đã luôn bên cạnh, thông cảm và động viên để tơi có thể hồn thành khóa học này.


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 4
MỤC LỤC .................................................................................................................... i
DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. vi
MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1.1

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 1

1.2

Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 3

1.2.1

Mục tiêu chung ....................................................................................... 3

1.2.2

Mục tiêu cụ thể ....................................................................................... 3

1.3

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 3

1.3.1

Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 3

1.3.2

Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3

1.4

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ....................................................... 4

1.4.1

Ý nghĩa khoa học .................................................................................... 4

1.4.2

Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................... 4
TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................... 6

2.1

Các đặc trưng biểu thị về dịng chảy và lưu vực sơng ................................... 6

2.1.1

Đặc trưng về dịng chảy .......................................................................... 6

2.1.2

Lưu vực sơng .......................................................................................... 8

2.1.3

Tổng quan các nghiên cứu về quản lý lưu vực trong và ngồi nước .... 10

2.2

Hệ thống thơng tin địa lý GIS ...................................................................... 14

2.2.1

Sơ lược về hệ thống thông tin địa lý GIS ............................................. 14

2.2.2

Các thành phần của GIS........................................................................ 17

2.2.3

Các chức năng của GIS ......................................................................... 18

2.2.4

Các dạng dữ liệu của GIS ..................................................................... 19

2.3

Tổng quan về mơ hình SWAT ..................................................................... 22

2.3.1

Lịch sử phát triển của SWAT ............................................................... 22

Học viên: Bùi Thị Phương

i

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

2.3.2

Nguyên lý mô phỏng SWAT ................................................................ 25

2.3.3

Các phương pháp sử dụng trong mô hình SWAT ................................ 33

2.4

Khái quát đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội lưu vực Hồ Thác Bà ............ 42

2.4.1

Vị trí địa lý ............................................................................................ 42

2.4.2

Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 42

2.4.3

Điều kiện kinh tế - xã hội...................................................................... 44

2.4.4

Đặc điểm tài nguyên và môi trường lưu vực Hồ Thác Bà. ................... 45
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 46

3.1

Tiến trình mơ phỏng SWAT ........................................................................ 46

3.2

Thu thập, xử lý dữ liệu. ............................................................................... 48

3.2.1

Cấu trúc tổng quát của tập tin dữ liệu đầu vào và đầu ra của SWAT ... 48

3.2.2

Cấu trúc dữ liệu đầu vào ....................................................................... 52

3.2.3

Xử lý dữ liệu đầu vào theo chuẩn của SWAT ...................................... 58
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 69

4.1

Hiệu chỉnh và kiểm định bộ mơ hình .......................................................... 69

4.1.1

Phân tích độ nhạy của các thông số ảnh hưởng đến lưu lượng dòng chảy
71

4.1.2

Kết quả hiệu chỉnh ................................................................................ 72

4.1.3

Kết quả kiểm định ................................................................................. 74

4.2

Hiệu chỉnh và kiểm định bộ thông số cho lượng bùn cát ............................ 76

4.2.1

Phân tích độ nhạy và các thông số ảnh hưởng đến lượng bùn cát. ....... 76

4.2.2

Kết quả hiệu chỉnh ................................................................................ 78

4.2.3

Kết quả kiểm định ................................................................................. 80

4.3 ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP PHỦ THỰC VẬT ĐẾN LƯU
LƯỢNG DÒNG CHẢY VÀ LƯỢNG BÙN CÁT. ............................................... 81
4.3.1

Lựa chọn kịch bản ................................................................................. 81

4.3.2

Đánh giá kịch bản ................................................................................. 82

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................. 91

Học viên: Bùi Thị Phương

ii

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên English

Tên Tiếng Việt

ARS

Agricultural Research Service

Trung tâm phục vụ nghiên cứu
nông nghiệp

GIS

Geographi Information System

Hệ thống thông tin địa lý

SCS

Soil Convervation System

Phương pháp chỉ số đường cong

SWAT

Soil and Water Assessment Công cụ đánh giá chất lượng đất
Tools

USDA

và nước

United States Department of Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
Agriculture

USGS

United States Geological Survey Cục địa chất Hoa Kỳ

USLE

Universal Soil Loss Erosion

RUSLE

Revided Universal Soil Loss Phương trình xói mịn đất tồn cầu

DO

Phương trình mất đất tồn cầu

Erosion

đã hiệu chỉnh

Dissolved Oxygen

Lượng oxy hịa tan trong nước cần
thiết cho sự hơ hấp của các sinh
vật nước

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

TSS

Total Suspended Solids

Tổng chất rắn lơ lửng

HRUs

Hydrologic Response Units

Các đơn vị thủy văn

Học viên: Bùi Thị Phương

iii

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

DEM

Digital Elevation Model

Mô hình độ cao số

RICE

Rice

Đất trồng lúa, màu

AGRR

Agricultural Land- Row Crops

Đất trồng màu và cây công nghiệp

AGRL

Agricultural Land- Generic

Đất nương rãy

FRSD

Forest- Deciduous

Đất có rừng trồng

FRSE

Forest- Evergreen

Đất có rừng tự nhiên

FRST

Forest- Mixed

Đất có rừng hỗn hợp

URLD

Residential- Low DeNSEty

Dân cư nơng thơn

RNGE

Range-Grasse

Đồng cỏ

CSDL

Cơ sở dữ liệu

NXB

Nhà xuất bản

MoNRE

Ministry of Natural Resources Bộ Tài ngun và Mơi trường
and Environment

TB

Trung bình

Học viên: Bùi Thị Phương

iv

MSHV: CB160006

Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Đồ thị diễn tả một quá trình lũ ..................................................................... 6
Hình 2.2 Các hợp phần thiết yếu cho cơng nghệ GIS ............................................... 18
Hình 2.3 Các chức năng của GIS .............................................................................. 19
Hình 2.4 Mơ hình Vector (trái) và Mơ hình Raster (phải) ........................................ 21
Hình 2.5 Sơ đồ lịch sử phát triển của SWAT trên thế giới ....................................... 25
Hình 2.6 Sơ đồ chu trình thủy văn trong pha đất ...................................................... 26
Hình 2.7 Sơ đồ các q trình diễn ra trong dịng chảy .............................................. 27
Hình 2.8 Chu trình nước trong hệ thống sơng ngịi .................................................. 29
Hình 2.9 Vịng lặp HRU/ tiểu lưu vực ...................................................................... 32
Hình 2.10 Sự khác nhau giữa phân phối độ ẩm theo chiều sâu mơ phỏng theo phương
trình Green và Ampt và trong thực tế ........................................................ 35
Hình 2.11 Bản đồ hành chính tỉnh n Bái .............................................................. 42
Hình 2.12 Một góc hình ảnh hồ Thác Bà .................................................................. 44
Hình 3.1 Sơ đồ tiến trình thực hiện nghiên cứu ........................................................ 46
Hình 3.2 Tiến trình mơ phịng SWAT ...................................................................... 48
Hình 3.3 Bản đồ địa hình lưu vực sơng Chảy ........................................................... 59
Hình 3.4 Bản đồ loại đất trên thượng lưu lưu vực sông Chảy .................................. 61
Hình 3.5 Bản đồ các loại hình sử dụng đất ở thượng lưu Sơng Chảy....................... 62
Hình 3.6 Biểu đồ phân chia sử dụng đất ở thượng lưu lưu vực Sơng Chảy ............. 64
Hình 3.7 Phân bố nhiệt độ theo các trạm đo trên lưu vực sơng Chảy ....................... 67
Hình 3.8 Phân bố lượng mưa theo các trạm đo trên lưu vực sơng Chảy .................. 67
Hình 4.1 Lưu lượng thực đo và mơ phỏng giai đoạn hiệu chỉnh .............................. 73
Hình 4.2 Hệ số tương quan R2 giữa lưu lượng thực đo và mơ phỏng trong giai đoạn
hiệu chỉnh ................................................................................................... 74
Hình 4.3 Lưu lượng thực đo và mô phỏng giai đoạn kiểm định ............................... 74

Hình 4.4 Hệ số tương quan lưu lượng dịng chảy giữa thực đo và mơ phỏng giai đoạn
kiểm định ................................................................................................... 75
Hình 4.5 Quy trình nghiên cứu xói mịn lưu vực sơng Chảy .................................... 76
Hình 4.6 Lượng bùn cát mô phỏng và thực đo giai đoạn hiệu chỉnh ........................ 79
Hình 4.7 Hệ số tương quan lượng bùn cát thực đo và mơ phỏng giai đoạn hiệu chỉnh
.................................................................................................................... 79
Hình 4.8 Lượng bùn cát mô phỏng và thực đo giai đoạn kiểm định ........................ 80
Hình 4.9 Hệ số tương quan lượng bùn cát giữa thực đo và mô phỏng giai đoạn kiểm
định ............................................................................................................ 80
Hình 4.10 So sánh lưu lượng dịng chảy khi thay đổi lớp phủ thực vật ................... 83
Hình 4.11 Bản đồ thể hiện sự chênh lệch lưu lượng giữa các kịch bản .................... 83
Hình 4.12 Phần trăm lưu lượng dịng chảy thay đổi giữa mơ phỏng và kịch bản .... 86
Hình 4.13 Lượng bùn cát thay đổi qua các kịch bản ................................................ 87
Hình 4.14 Phần trăm lượng bùn cát thay đổi giữa kịch bản so với mô phỏng ......... 88

Học viên: Bùi Thị Phương

v

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Lịch sử phát triển ngành GIS .................................................................... 15
Bảng 3.1 Cấu trúc tổng quát của tập tin dữ liệu đầu vào của SWAT ....................... 48
Bảng 3.2 Cấu trúc tổng quát của tập tin dữ liệu đầu ra của SWAT .......................... 50

Bảng 3.3 Ý nghĩa các thông số trong bảng CropRng................................................ 53
Bảng 3.4 Ý nghĩa các thông số trong bảng UrbanRng.............................................. 54
Bảng 3.5 Thông số đầu vào của dữ liệu thổ nhưỡng trong SWAT ........................... 55
Bảng 3.6 Các thông số đầu vào của dữ liệu thời tiết trong SWAT ........................... 57
Bảng 3.7 Các trạm quan trắc thủy văn trên lưu vực Sông Chảy ............................... 58
Bảng 3.8 Các loại đất trên lưu vực thượng lưu sông Chảy ....................................... 61
Bảng 3.9 Các loại hình sử dụng đất trên lưu vực sơng Chảy .................................... 63
Bảng 3.10 Thông tin về các tập tin dữ liệu thời tiết .................................................. 65
Bảng 3.11 Các trạm quan trắc thủy văn trên lưu vực Sông Chảy ............................. 66
Bảng 4.1 Tiêu chuẩn phân loại mức độ chính xác của kết quả mô phỏng ................ 70
Bảng 4.2 Các thông số thay đổi ................................................................................ 73
Bảng 4.3 Giá trị hệ số bảo vệ đất USLE P ................................................................ 77
Bảng 4.4 Giá trị hệ số lớp phủ mặt đất USLE C ....................................................... 77
Bảng 4.5 Giá trị hệ số xói mịn đất USLE K ............................................................. 78

Học viên: Bùi Thị Phương

vi

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

MỞ ĐẦU
1.1

Tính cấp thiết của đề tài

Thiên tai đã và đang gây nên hậu quả thảm khốc về người và vật chất ở khắp nơi trên
toàn thế giới. Ở Việt Nam trong năm 2018 đã hứng chịu 13 cơn bão, 212 trận động
đất, 14 trận lũ quét, sạt lở đất, 9 đợt gió mạnh trên biển ... thiệt hại về người ước tính
là 218 người, thiệt hại kinh tế khoảng 20 000 tỉ đồng [1]. Con người trên con đường
phát triển kinh tế đã hủy hoại môi trường tự nhiên, làm cho các thảm họa thiên nhiên
ngày càng khốc liệt như động đất, sóng thần, lũ lụt… dẫn đến cạn kiệt các nguồn tài
nguyên, ô nhiễm nguồn nước. Việc sử dụng đất không hợp lí, chặt phá rừng, trồng
cây khơng theo quy hoạch, đơ thị hóa tràn lan… đang ngày càng gây ra những hậu
quả nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới cộng đồng dân cư sống trên thượng lưu và
hạ lưu các lưu vực sông suối, cũng như ảnh hưởng tới môi trường sinh thái toàn khu
vực đặc biệt là các khu vực có độ dốc cao.
Sự thay đổi các hình thức sử dụng đất có ý nghĩa rất lớn, có ảnh hưởng khơng nhỏ
đến lưu lượng dịng chảy, xói mịn đất cũng như biến đổi khí hậu [2]. Vì vậy việc
đánh giá ảnh hưởng của việc quy hoạch sử dụng đất đến sự suy thối lưu vực nói
chung và hiện trạng dòng chảy, chất lượng nước trên thượng lưu các lưu vực nói riêng
là một vấn đề cấp thiết trong định hướng phát triển bền vững của toàn khu vực.
Để nghiên cứu đánh giá lưu lượng nước, chất lượng nước của dịng chảy khu vực
thượng lưu và hạ lưu có nhiều mơ hình thủy văn khác nhau như: TANK, SSARR,
NAM, MITSIM, STANFORD, RRMOD, MIKE 11, HEC-HMS, HEC-RAS… [3].
Trong đó SWAT là một mơ hình được sử dụng khá nhiều và mang lại hiệu quả cao
khi nghiên cứu. Ngồi ra SWAT cịn được ứng dụng rộng rãi trong việc quản lý bền
vững tài nguyên thiên nhiên và môi trường. [4]
Hồ Thác Bà là một trong những hồ nhân tạo lớn nhất nước ta. Hồ nằm trong lưu vực
sông Chảy thuộc địa phận huyện Lục Yên và Yên Bình, tỉnh Yên Bái. Hồ được khởi
cơng xây dựng năm 1962, hồn thành năm 1970 với mục đích chính là phục vụ cho
nhà máy thủy điện Thác Bà. Hồ Thác Bà có diện tích 23400 ha, trong đó, diện tích

Học viên: Bùi Thị Phương

1

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

mặt nước là 19050 ha, chiều dài 80 km, chiều rộng lớn nhất 30 km, m ực nước dao
động từ 46 m đến 58 m, chứa được 3 đến 3,9 tỉ mét khối nước trải từ Yên Bình đến
Lục Yên, chiều rộng 10 - 15 km và có độ sâu 50 - 60 m . Ngồi dịng sơng Chảy là
nơi cung cấp nước chủ yếu, hồ Thác Bà cịn có một hệ thống ngòi lớn như: ngòi Hành,
ngòi Cát... đổ về, làm tăng lượng phù sa và các loài sinh vật phong phú cho hồ. Hồ
Thác Bà có hơn 1.334 đảo lớn nhỏ tạo nên nhiều hang động và cảnh đẹp sơn thủy
hữu tình. [5]
Với diện tích mặt nước rộng, mang tính chất gần như hồ tự nhiên, hồ Thác Bà có rất
nhiều tiềm năng. Điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu vùng hồ thuận tiện để phát triển cây
rừng theo hướng đa dạng sinh học, trồng cây ăn quả và cây công nghiệp để phát triển
kinh tế. Diện tích mặt hồ lớn thuận lợi nuôi trồng đánh bắt thủy sản nước ngọt. Hồ
Thác Bà cịn là nơi lí tưởng để phát triển du lịch với các hang động núi đá vôi lớn
nhỏ, cảnh thiên nhiên đẹp và những di tích đáng chú ý dự báo sẽ được phát triển thành
một khu du lịch, nghỉ dưỡng hấp dẫn.
Bên cạnh những tiềm năng đó hồ Thác Bà cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro. Các hình thái
sử dụng đất trên thượng nguồn sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới mơi trường hồ nói chung,
làm giảm đa dạng sinh học, hay hiện tượng bồi lắng lòng hồ làm giảm khả năng trữ
nước, gây ô nhiễm môi trường cũng như hủy hoại tài nguyên du lịch và nuôi trồng
thủy sản nơi đây.
Với mục đích hỗ trợ và có được luận cứ khoa học về môi trường nhằm khai thác có
hiệu quả tiềm năng khu vực hồ Thác Bà nhưng vẫn duy trì được hệ sinh thái sạch và

mơi trường phát triển bền vững theo “Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội
tỉnh Yên Bái giai đoạn 2011 – 2020”, đã được lựa chọn nghiên cứu đề tài “Đánh giá
ảnh hưởng của sự thay đổi mục đích sử dụng đất đến dòng chảy và chất lượng
nước trên thượng lưu lưu vực sông Chảy bằng Công cụ đánh giá đất và nước
(SWAT)”

Học viên: Bùi Thị Phương

2

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ
1.2

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu chung
Mục tiêu chung của đề tài là “Đánh giá ảnh hưởng của sự thay đổi mục đích sử
dụng đất đến dòng chảy và chất lượng nước trên thượng lưu lưu vực sông Chảy
bằng công cụ đánh giá đất và nước (SWAT)”. Trên nền hệ thống thông tin tồn
cầu (GIS) và mơ hình đất và nước (SWAT) để nghiên cứu, dự đoán và đánh giá sự
biến đổi của lưu lượng dòng chảy và chất lượng nước trên thượng lưu lưu vực sông
Chảy qua các kịch bản tương lai.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
Yêu cầu và nhiệm vụ cần đạt được:
1. Xây dựng bộ số liệu cho mơ hình SWAT cho khu vực thượng lưu lưu vực sơng

Chảy: mơ hình số độ cao (DEM), bản đồ số sử dụng đất, bản đồ số đất, bản đồ vị trí
các trạm khí tượng, chất lượng nước và thủy văn trên lưu vực.
2. Xây dựng bộ thông số hiệu chỉnh và kiểm tra mơ hình.
3. Xây dựng các kịch bản đánh giá sự thay đổi của lưu lượng dòng chảy và chất
lượng nước trong tương lai.
4. Đề xuất các giải pháp quản lý hiệu quả, sử dụng bền vững tài nguyên nước,
tránh ô nhiễm cho lưu vực thượng lưu sông Chảy, gây ảnh hưởng cho khu vực hạ lưu.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này, đối tượng chính mà đề tài tập trung nghiên cứu là tài nguyên nước
thông qua việc đánh giá lưu lượng dòng chảy và chất lượng nước trên lưu vực thượng
lưu sông Chảy.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu được xác định trong lưu vực sông Chảy. Sông Chảy là một con
sông tại miền Bắc Việt Nam, bắt nguồn từ sườn tây nam đỉnh Tây Côn Lĩnh (2.419

Học viên: Bùi Thị Phương

3

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

m) và sườn đông bắc đỉnh Kiều Liên Ti (2402 m) trên khối núi thượng nguồn sơng
Chảy, phía tây bắc tỉnh Hà Giang, vượt qua các tỉnh Lào Cai, Yên Bái rồi chảy
vào sông Lô ở Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ. [6]

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.4.1 Ý nghĩa khoa học
Cùng với việc phát triển nền kinh tế, cơng nghiệp hóa, đơ thị hóa ngày càng mạnh ở
các địa phương đã làm suy giảm diện tích đất rừng và nông nghiệp, đi kèm với hiện
tượng xả thải chất thải chưa qua xử lí, việc chặt phá rừng đầu nguồn, rừng phịng hộ,
khai thác khống sản tràn lan…đã gây ra rất nhiều hệ lụy như biến đổi khí hậu, trực
tiếp đe dọa đến chất lượng nguồn nước. Nhu cầu sử dụng nước sạch trong sinh hoạt
và tưới tiêu trong nông nghiệp ngày càng lớn trong khi chất lượng nước ngày càng
khó kiểm sốt và diễn biến thời tiết khó lường.
Do vậy việc xây dựng hoặc phát triển các mô hình tốn nhằm mơ phỏng, đánh giá
hiện trạng cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của nguồn nước, giảm thiểu
nguy hại đến sứ khỏe con người là rất cần thiết, mang tính hiệu quả cao, tiết kiệm chi
phí nghiên cứu.
Cơng cụ đánh giá đất và nước (Soil and Water Assessment Tools: SWAT) là mơ hình
mơ phỏng trên quy mô lưu vực được phát triển bởi tiến sỹ Jeff Arnold và Giáo sư
Srinivasan thuộc Đại học Texas A&M, Hoa Kỳ. SWAT là mơ hình thủy văn phân bố,
được phát triển từ những năm 90 của thế kỷ trước. Mơ hình này được xây dựng để
đánh giá tác động của các hình thức sử dụng đất và hố chất trong nông nghiệp đối
với nguồn nước, chất lơ lửng, hàm lượng các chất hóa học nơng nghiệp khác trong
lưu vực rộng lớn và phức tạp với sự biến đổi tính chất đất, hình thức sử dụng đất và
các điều kiện quản lý trong một khoảng thời gian dài. Phương pháp tiếp cận này có
độ chính xác khá tốt, đem lại hiệu quả cao. [2]
1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của đề tài cung cấp bộ dữ liệu mơ hình số độ cao, sử dụng đất, đất, dòng
chảy, lưu lượng nước qua các mùa trong năm trong nhiều năm... cung cấp những dự

Học viên: Bùi Thị Phương

4

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

đoán sự ảnh hưởng các hình thái sử dụng đất đến chất lượng nguồn nước cùng những
đề nghị, giải pháp để giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước trên lưu vực nghiên cứu nói
riêng và các lưu vực khác ở miền Bắc nói chung. Điều này giúp ích cho các nhà quản
lý, hoạch định chính sách có cái nhìn tổng thể và bao qt về tình hình tài ngun
nước trong lưu vực, qua đó có những giải pháp quy hoạch chính xác và hiệu quả, sử
dụng nguồn tài nguyên một cách hợp lí, linh hoạt đem lại ổn định và phát triển kinh
tế xã hội cho địa phương cũng như cả nước.

Học viên: Bùi Thị Phương

5

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1

Các đặc trưng biểu thị về dòng chảy và lưu vực sơng

2.1.1 Đặc trưng về dịng chảy
a. Lưu lượng nước
Lưu lượng nước Q (water discharge): là lượng nước chảy qua mặt cắt cửa ra trong
một đơn vị thời gian là 1 giây (m3/s). Lưu lượng là tích số của vận tốc trung bình
dịng chảy nhân cho diện tích mặt cắt ướt của dòng chảy.
Lưu lượng nước tại một thời điểm bất kỳ gọi là Lưu lượng tức thời. Quá trình thay
đổi của Lưu lượng nước theo thời gian tại tuyến cửa ra gọi là quá trình lưu lượng, ký
hiệu là Q(t) hoặc Q ~ t. Đồ thị của sự thay đổi giữa Lưu lượng nước và thời gian là
đường quá trình Lưu lượng nước.

Hình 2.1 Đồ thị diễn tả một quá trình lũ
Lưu lượng bình quân trong một khoảng thời gian t bất kỳ là giá trị trung bình của Lưu
lượng nước trong khoảng thời gian đó. Lưu lượng bình qn được tính theo cơng thức
tích phân hoặc biểu thức sau:
(2.1)

Học viên: Bùi Thị Phương

6

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Trong đó:
Q̅ : giá trị bình quân của lưu lượng (m3/s)

n : số thời đoạn tính tốn, là lưu lượng bình qn tại mỗi thời đoạn thứ i bất kì (s)
Qi : lưu lượng bình quân tại mỗi thời đoạn thứ i bất kì (m3/s)
b. Tổng lưu lượng dịng chảy
Tổng lượng dịng chảy là lượng nước chảy qua mặt cắt cửa ra trong một khoảng thời
gian t (tính theo tháng, mùa, năm) nào đó từ thời điểm t1 đến t2 (t = t2 - t1).
(2.2)
Trong đó:
W : tổng lượng dịng chảy (m3 hoặc km3)
Q : lưu lượng bình quân trong khoảng thời gian t
c. Độ sâu dòng chảy
Độ sâu dòng chảy là tỉ số giữa tổng lượng dịng chảy với diện tích lưu vực.
(2.3)
Trong đó:
M : mơ đun dịng chảy (l/s.km2)
Q : giá trị bình qn của lưu lượng (m3/s)
F : diện tích lưu vực (km2)
W : tổng lượng nước (m3)
Y : lớp dòng chảy (mm)
d. Module dòng chảy
Module dòng chảy là trị lưu lượng trên 1 đơn vị diện tích lưu vực là 1 km2
(2.4)

Học viên: Bùi Thị Phương

7

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Từ các công thức trên, ta có dạng các biến đổi sau:
W = Y.F. 103 Và Y = M.T.10 6 (mm) (2.5)
Trong đó:
Q : lưu lượng (m 3 /s)
F : diện tích lưu vực (km2)
e. Hệ số dòng chảy
Hệ số dòng chảy α là tỉ số giữa độ sâu dòng chảy và lượng mưa tương ứng sinh ra
trong thời gian t
(2.6)
Trong đó: α là hệ số khơng thứ ngun, vì 0 ≤ Y ≤ X nên 0 ≤ α ≤ 1.
Hệ số α càng lớn, tổn thất dòng chảy càng bé và ngược lại. Bởi vậy, α phản ánh tình
hình sản sinh dịng chảy trên lưu vực. Trong khi đó, module dịng chảy M phản ánh
khả năng phong phú của nguồn nước trong một lưu vực. Tương tự, độ sâu dòng chảy
Y càng lớn thì lượng nước càng nhiều. Để so sánh mức độ dồi dào nguồn nước, hai
trị số M và Y thường được sử dụng
2.1.2 Lưu vực sơng
✓

Diện tích lưu vực (km2): là diện tích hứng nước mưa tính đến một vị trí nào

đó của sơng. Diện tích lưu vực được giới hạn bởi đường phân nước càng lớn thì nguồn
cung cấp nước cho sông càng lớn.
✓

Chiều dài lưu vực (km): là khoảng cách theo đường gấp khúc qua các điểm

giữa của đoạn thẳng cắt ngang qua lưu vực và vuông góc với hướng dịng chảy đi từ

nguồn nước. Trong thực tế lấy chiều dài sơng chính là chiều dài lưu vực.
✓

Chiều rộng lưu vực B (km): được xác định theo công thức: B = F / L. Chiều

rộng lưu vực sông không cố định mà thay đổi theo chiều dài sơng. Sự thay đổi của nó
ảnh hưởng đến sự tập trung nước trong sông.

Học viên: Bùi Thị Phương

8

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ
✓

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Độ cao bình quân lưu vực Hbq (m): ảnh hưởng đến điều kiện thủy văn khí hậu.

Độ cao bình qn của lưu vực có ảnh hưởng rất lớn tới các nhân tố khí hậu, đặc biệt
là đối với các lưu vực rộng lớn.
(2.7)
Trong đó:
h : cao trình bình qn giữa hai đường đồng mức (m)
f i : diện tích giữa hai đường đồng mức (m2 )
n : số mảnh diện tích
✓

Độ dốc trung bình lưu vực (Jtb): ảnh hưởng rất quan trọng tới q trình tập

trung dịng chảy, sự tạo thành lũ và tính chất lũ trong lưu vực. Lưu vực càng dốc thì
dịng chảy tập trung càng nhanh và lũ lên càng nhanh.
(2.8)
Trong đó:
li : khoảng cách bình qn giữa hai đường đồng mức bằng nhau
∆h : chênh lệch cao độ giữa hai đường đồng mức (trên bản đồ địa hình thường có giá
trị như nhau đối với mọi đường đồng mức)
fi : Mật độ lưới sông D (km/km2): mật độ lưới sông bằng tổng chiều dài của tất cả
các sông suối trên lưu vực chia cho diện tích của nó

Sơng suối càng dày m ật độ lưới sông càng lớn. Những vùng có nguồn nước phong
phú thì D thường có giá trị lớn. Một số phân cấp mật độ lưới sông:
Cấp 1: D = 1,5 - 2,0 Mật độ sông, suối rất dày
Cấp 2: D = 1,0 - 1,5 Mật độ sông, suối dày
Cấp 3: D = 0,5 - 1,0 Mật độ sông, suối tương đối dày

Học viên: Bùi Thị Phương

9

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Cấp 4: D < 0,5 Mật độ sông, suối thưa. [8]
2.1.3 Tổng quan các nghiên cứu về quản lý lưu vực trong và ngồi nước
Xói mịn đất là q trình tự nhiên và nó làm ảnh hưởng tới đất ở tất cả các dạng địa
hình khác nhau từ cao đến thấp. Trong nơng nghiệp, xói mịn đất là q trình lớp đất
mặt bị mang đi nơi khác do nhiều yếu tố vật lý tác động như dịng chảy của nước, gió
hoặc các yếu tố liên quan đến hoạt động trồng trọt. Mặc dù xói mịn là một q trình
tự nhiên nhưng các hoạt động của con người làm gia tăng tốc độ xói mịn lên từ 10 40 lần. Xói mịn gia tăng gây ra các vấn đề tại vị trí đó hoặc những nơi khác liên quan
đến các dịng chảy trầm tích này. Tại vị trí bị xói mịn thì sản lượng nơng nghiệp sẽ
giảm do mất lớp đất m ặt phì nhiêu và hệ sinh thái bị phá hủy. Trong m ột vài trường
hợp, sự xói mịn diễn ra q mạnh và khơng có biện pháp cải thiện kịp thời và hiệu
quả thì sẽ dẫn đến sự sa mạc hóa. Các ảnh hưởng ngồi nơi xói mịn như sự lắng đọng
trầm tích trên các kênh dẫn và gây phú dưỡng các vực nước, cũng như gây phá vỡ
đường sá và nhà cửa liên quan đến trầm tích. Xói mịn do gió và nước là hai yếu tố
cơ bản làm giảm chất lượng đất, hai yếu tố trên chiếm đến 84% sự xuống cấp của đất
trên toàn cầu, nên đây là một trong những vấn đề mơi trường quan trọng nhất tồn
cầu hiện nay. [8]
Để đánh giá được xói mịn, bồi lắng trên m ột lưu vực cần phải nghiên cứu, tính toán
và đánh giá số lượng và chất lượng cũng như mức độ xói mịn dưới sự tác động của
các yếu tố như: thổ nhưỡng, địa hình, sử dụng đất, thời tiết và con người bằng các
phương pháp phù hợp. Đã có nhiều nghiên cứu về xói mịn, bồi lắng được thực hiện
trên thế giới cũng như ở Việt Nam bằng nhiều phương pháp:
- Phương pháp Thực nghiệm: mơ hình mơ phỏng lượng bùn cát, đồng vị, modul bùn
cát, cầu xói mịn, máy qt hồng ngoại….
- Mơ hình tính tốn: USLE, RUSLE, mơ hình kết hợp trầm tích, mơ hình tính tốn
mương xói, mơ hình xói mịn do gió và mơ hình cân bằng vật chất….

Học viên: Bùi Thị Phương

10

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

a.

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Trên thế giới

Nền nông nghiệp trên thế giới chuyển dần từ di cư sang định cư làm cho công tác
quản lý và kiểm sốt xói mịn trở thành m ột thách thức cho các nhà quản lý và quy
hoạch sử dụng đất. Với cố gắng kiểm sốt xói mịn trên những vùng đất dốc cộng với
phát triển nông nghiệp như trồng lúa nước đã dẫn đến sự ra đời của ruộng bậc thang.
Ruộng bậc thang đã trở thành nét truyền thống của rất nhiều cộng đồng cư dân cổ trên
toàn thế giới bao gồm Trung và Đông Nam Á, Tây Á ( như Yêmen), Trung – Nam
Mỹ. Người dân Inca đã thiết kế hệ thống ruộng bậc thang với tường đá phức tạp ở
Peru (Wiliam L.S, 1987) [11].
Năm 1907 tại Mỹ khi Bộ Nơng nghiệp nước này tun bố chính sách về bảo vệ nguồn
tài nguyên đất thì các chương trình nghiên cứu về xói mịn đất mới bắt đầu. Đến
những năm 1930 các khái niệm cả về cơ bản lẫn ứng dụng trong nghiên cứu xói mịn
và bồi lắng mới được phát triển trên thế giới. “Nguyên nhân và bồi lắng ở hồ Decatur”
của Carl B. Brown và cộng sự thực hiện vào năm 1947 là một trong những nghiên
cứu sơ khai nhất về xói mịn và bồi lắng. Nghiên cứu này đã cho ra kết quả khá tích
cực khi tính được lượng bồi lắng gia tăng trong giai đoạn từ năm 1922 – 1946, thiệt
hại về mặt kinh tế của nó và đề xuất về các giải pháp về bồi lắng và xói mịn. [12].
Năm 1960 cuốn chun khảo “Thời tiết và xói mịn” của Fourier được cơng bố có
tính đến lượng bồi lắng của các con sông trên thế giới và các hệ thống quản lý sơ khai
kiểu mẫu về các quá trình mất đất trên thế giới (D. E. Walling và B. W. Webb, 1996).

Ông là người đi tiên phong trong việc sử dụng hệ thống lưu vực để tính tốn xói mịn
và bồi lắng trên thế giới tạo tiền đề cho các hệ thống nghiên cứu xói mịn và bồi lắng
trên quy mô lưu vực ra đời (cf .Jansson, 1982, 1988; Milliman & Meade, 1983;
Walling, 1985; Walling & Webb, 1983).
Năm 1996, D. E. Walling và B. W. Webb cũng đã có một nghiên cứu thể hiện tổng
quan về vấn đề xói mịn và bồi lắng trên tồn thế giới kế thừa những nghiên cứu của
Fourier nhưng mở rộng hệ thống dữ liệu khi nghiên cứu với nhiều hệ thống sông hơn

Học viên: Bùi Thị Phương

11

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

và đã tính được lượng bồi lắng trên toàn cầu và thành lập bản đồ xói mịn bồi lắng
tồn cầu.
Năm 2001, Helena Mitasova và Lubos Mitas đã tiến hành phân cấp xói mịn và bồi
lắng phục vụ quản lý sử dụng đất, hỗ trợ việc quy hoạch sử dụng đất nhằm định hướng
phát triển bền vững trên toàn lưu vưc như đề tài “Ứng dụng SWAT hỗ trợ làm giảm
lượng bồi lắng trên lưu vực Tana, Kenya”( J.E. Hunink và ctv, 2013); “Ảnh hưởng
lâu dài của việc quy hoạch sử dụng đất đến hiện trạng bồi lắng tại đầm phá Oualidia,
Ma Rốc” (Mehdi MAANAN và ctv, 2014)...
Dựa theo phương pháp và lịch sử nghiên cứu xói mịn và bồi lắng trên thế giới có thể
chia thành 4 thời kỳ chủ đạo là:
- Phương trình Musgrave: 1947 -1958.

- Phương trình xói mịn đất phổ dụng USLE (RUSLE): 1958-1980.
- Thời kỳ phát triển và ứng dụng các mơ hình dựa trên phương trình USLE: 19801990.
- Hiện nay, nghiên cứu xói mịn xu hướng sử dụng GIS kết hợp với các phương pháp
khác (SWAT)…
Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng. Ví dụ như các phương pháp mơ
phỏng (mơ hình mơ phỏng, đồng vị, modul dịng bùn cát,…) thì có ưu điểm trực quan,
dễ chấp nhận nhưng chỉ áp dụng cho quy mô nhỏ cịn nhược điểm là khó đưa ra các
dự báo và xu thế, tốn nhiều chi phí và thời gian, đồng thời chỉ đánh giá được các nơi
thuận lợi giao thông. Các phương pháp mơ hình tốn (USLE, RUSLE, mơ hình xói
mịn do gió …) tuy ít tốn chi phí, thời gian; có thể đánh giá ở các vùng hiểm trở khó
tiếp cận và hồn tồn có thể đưa ra dự báo xu thế nhưng lại khó thuyết phục, quy mơ
rộng mang tính khái qt. Vì vậy việc xác định phương pháp đánh giá thích hợp cho
từng vùng cụ thể là khía cạnh quan trọng trong việc nghiên cứu đánh giá xói mịn và
bồi lắng.

Học viên: Bùi Thị Phương

12

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

b.

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Tại Việt Nam

Việt Nam là m ột nước nhiệt đới gió mùa, khí hậu và địa hình phân hóa phức tạp do
đó hiện tượng xói mịn diễn ra rộng khắp cả nước và rất đa dạng, cơng tác nghiên cứu
xói mịn đất cũng vì thế được quan tâm từ rất sớm. Tuy nhiên, các nghiên cứu xói
mịn đất và các biện pháp chống xói mịn trong giai đoạn trước những năm 1954 hầu
như chưa đem lại kết quả gì đáng kể và chỉ dựa chủ yếu vào kinh nghiệm thực tiễn
[13].
Cùng với nền văn minh lúa nước, bằng phương pháp truyền thống cha ông ta đã xây
dựng khá nhiều ruộng bậc thang trồng lúa nước. Nhiều ruộng bậc thang ở miền núi
và vùng cao đến nay vẫn canh tác và cho năng suất ổn định. Theo Nguyễn Quang Mỹ
(2005) [14] thì lịch sử nghiên cứu xói mịn của nước ta có thể chia làm 3 giai đoạn:
- Trước năm 1954: Giai đoạn này mặc dù đã biết đến tác hại của xói mịn đất, nhưng
chỉ mới bắt đầu xuất hiện các biện pháp canh tác chống xói mịn như làm ruộng bậc
thang, xây kè cống…chứ chưa được nghiên cứu đưa lên thành lý luận.
- Từ 1954-1975: Giai đoạn này bắt đầu xuất hiện một số cơng trình nghiên cứu và
nhiều biện pháp canh tác chống xói mịn được đưa ra trên các nơng trường miền núi
phía Bắc. Một số nghiên cứu đáng chú ý giai đoạn này như:
+ Năm 1958: Thái Công Tụng và Moorman nghiên cứu về cơ bản xói mịn đất kết
luận phương pháp canh tác ruộng bậc thang trên sườn núi dốc của người làm nơng
giúp giảm hiện tượng xói mịn đất.
+ Năm 1962: Nguyễn Ngọc Bình nêu lên ảnh hưởng của độ dốc đến xói mịn đất, góp
phần đưa ra các tiêu chí bảo vệ đất, sử dụng và khai thác đất dốc, tác động của lớp
phủ thực vật đến xói mịn đất.
+ Năm 1962 và1963: Chu Đình Hồng nghiên cứu sự ảnh hưởng của giọt mưa đến
xói mịn đất và chống xói mịn bằng biện pháp canh tác nông nghiệp, lâm nghiệp phù
hợp.
- Từ 1975 đến nay: giai đoạn này các cơng trình nghiên cứu bắt đầu áp dụng phương
trình mất đất đất phổ dụng của Wischmeier and Smith (1978) như: Phạm Ngọc Dũng

Học viên: Bùi Thị Phương

13

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

(1991) đã tiến hành nghiên cứu về ứng dụng phương trình mất đất phổ qt vào dự
báo tiềm năng xói mịn đất và đưa ra các biện pháp chống xói mịn cho các tỉnh Tây
Nguyên; Nguyễn Tử Xiêm và Thái Phiên (1996) với cơng trình nghiên cứu về đất đồi
núi Việt Nam. Về mặt lý luận các tác giả đã đánh giá được năng lực phòng hộ của
một số dạng cấu trúc thảm thực vật rừng về mặt chống xói mịn và tiến hành các
nghiên cứu với quy mô lớn hơn và áp dụng các biện pháp chống xói mịn hiện đại
hơn.
Trong những năm gần đây, phương pháp viễn thám và GIS đã được áp dụng trong
nghiên cứu xói mịn đất. Đặc biệt là trong đo vẽ bản đồ, đánh giá định lượng các nhân
tố ảnh hưởng đến q trình xói mịn đất. Tiêu biểu cho giai đoạn này là các cơng trình
của Nguyễn Quang Mỹ, Nguyễn Xuân Đạo, Phạm Văn Cự, Nguyễn Ngọc Thạch,
Nguyễn Tứ Dần, Lại Vĩnh Cẩm... Các cơng trình ứng dụng viễn thám và GIS trong
nghiên cứu xói mịn đất có độ tin cậy cao, thời gian thực hiện ngắn, chi phí thấp.
2.2 Hệ thống thơng tin địa lý GIS
2.2.1 Sơ lược về hệ thống thông tin địa lý GIS
Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System (GIS) là một nhánh của
cơng nghệ thơng tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ trước và phát triển
rất mạnh trong những năm gần đây.GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp
thông tin không gian (bản đồ) gắn với các thơng tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu,
quy hoạch và quản lý các hoạt động theo lãnh thổ.
Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ giúp quyết

định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốc phịng, đối phó với
thảm hoạ thiên tai... GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản
lý, các doanh nghiệp, các cá nhân... đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các
thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy
vấn, phân tích và tích hợp các thơng tin được gắn với một nền bản đồ số nhất quán
trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu bản đồ đầu vào.

Học viên: Bùi Thị Phương

14

MSHV: CB160006


Luận văn Thạc sĩ

GVHD: TS. Nguyễn Ngọc Tuệ

Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung: GIS là một hệ thống kết hợp giữa con
người và hệ thống máy tính cùng các thiết bị ngoại vi để lưu trữ, xử lý, phân tích,
hiển thị các thơng tin địa lý để phục vụ m ột mục đích nghiên cứu, quản lý nhất định.
✓ Xét dưới góc độ là cơng cụ, GIS dùng để thu thập, lưu trữ, biến đổi, hiển thị các
thơng tin khơng gian nhằm thực hiện các mục đích cụ thể.
✓ Xét dưới góc độ là phần mềm, GIS làm việc với các thông tin không gian, phi
không gian, thiết lập quan hệ không gian giữa các đối tượng. Có thể nói các chức
năng phân tích khơng gian đã tạo ra diện mạo riêng cho GIS.
✓ Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể được hiểu như là
một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ để biến chúng thành các thông tin trợ
giúp quyết định phục vụ các nhà quản lý.
✓ Xét dưới góc độ hệ thống, GIS là hệ thống gồm các hợp phần: Phần cứng, Phần

mềm, Cơ sở dữ liệu và Cơ sở tri thức chuyên gia. [10]
Theo Burrough (1986), GIS là một hộp công cụ mạnh được dùng để lưu trữ và truy
vấn tùy ý, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu
đặc biệt.
Theo Smith (1987), GIS là hệ thống cơ sở dữ liệu mà các dữ liệu gắn liền với vị trí
khơng gian và qui trình hoạt động của nó nhằm đáp ứng những yêu cầu của đối tượng
không gian trong cơ sở dữ liệu.
Theo Nguyễn Kim Lợi (2009), GIS là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu
đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không
gian, nhằm trợ giúp việc thu nhận; lưu trữ; quản lý; xử lý; phân tích và hiển thị các
thông tin không gian từ thế giới thực, để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho
các mục đích của con người đặt ra như hỗ trợ việc ra quyết định cho vấn đề quy
hoạch; quản lý; sử dụng đất; tài nguyên thiên nhiên...
Bảng 2.1 Lịch sử phát triển ngành GIS

Học viên: Bùi Thị Phương

15

MSHV: CB160006