Đánh giá biến đổi độ mặn trên hệ thống thủy nông và biến động dùng đất tại huyện giao thủy, tỉnh nam định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN NHƢ THUẤN

ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐỘ MẶN TRÊN HỆ THỐNG
THỦY NÔNG VÀ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT
TẠI HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

NGUYỄN NHƢ THUẤN

ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐỘ MẶN TRÊN HỆ THỐNG
THỦY NÔNG VÀ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT
TẠI HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH
Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
Mã số

: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. Phạm Văn Cự

Hà Nội – Năm 2015


MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................... I
DANH MỤC HÌNH .................................................................................... III
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................... V
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................... VI
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................... 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ MẶN, XÂM NHẬP MẶN ..........................................4
1.1.1. Một số khái niệm .................................................................................. 4
1.1.1.1. Khái niệm về độ muối và độ mặn ........................................................4
1.1.1.2. Khái niệm xâm nhập mặn ....................................................................5
1.1.2. Tình hình xâm nhập mặn hiện nay ở Việt nam và trên thế giới ............. 6
1.2. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN
CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN ........10
1.2.1. Một số khái niệm ................................................................................ 10
1.2.2. Các ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động sử dụng
đất ................................................................................................................ 10
1.2.3. Các ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu xâm nhập mặn ...... 14
1.3. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .............................................18
1.3.1. Điều kiện tự nhiên huyện Giao thủy, tỉnh Nam Định .......................... 18
1.3.1.1. Vị trí địa lý .........................................................................................18
1.3.1.2. Đặc điểm địa hình, địa mạo ...............................................................18
1.3.1.3. Đặc điểm khí hậu ...............................................................................19
1.3.1.4. Đặc điểm thủy, hải văn ......................................................................20
1.3.1.5. Đặc điểm thổ nhƣỡng .........................................................................20

1.3.1.6. Các nguồn tài nguyên.........................................................................22
1.3.1.7. Cảnh quan môi trƣờng .......................................................................22
1.3.1.8. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, tài nguyên môi trƣờng và cảnh
quan môi trƣờng ..............................................................................................23

i


1.3.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định ............... 24
1.3.2.1. Thực trạng phát triển kinh tế ..............................................................24
1.3.2.2. Thực trạng phát triển Cơ sở hạ tầng – Hệ thống công trình Thủy lợi 26
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 32
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU .........................................................................32
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................32
2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất ................................. 32
2.2.1.1. Phƣơng pháp phân loại ảnh viễn thám ...............................................32
2.2.1.2. Phƣơng pháp đánh giá biến động .......................................................55
2.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu biến đổi độ mặn .......................................... 60
2.2.2.1. Phƣơng pháp đo mặn, chế độ đo mặn ................................................60
2.2.2.2. Phƣơng pháp thu thập và xử lý số liệu ...............................................62
2.2.2.3. Thành lập bản đồ hệ thống kênh tƣới tiêu và cống tƣới ....................66
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................... 68
3.1. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỔI ĐỘ MẶN...........................................68
3.1.1. Kết quả đánh giá biến đổi độ mặn trên sông ....................................... 68
3.1.2. Kết quả đánh giá biến đổi độ mặn trên hệ thống kênh nội đồng .......... 77
3.1.3. Kết quả thành lập bản đồ hệ thống công trình thủy lợi huyện Giao Thủy 82
3.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT ..........................84
3.2.1. Kết quả phân loại ảnh viễn thám và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất ................................................................................................................ 84
3.2.2. Bản đồ biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy ................................. 94

3.2.2.1. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất ......................................... 94
3.2.2.2. Đánh giá biến động ....................................................................... 100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 107
A. Kết luận .............................................................................................................107
B. Kiến nghị ...........................................................................................................108
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................... 110

ii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ xâm nhập mặn của C. Ophardt c. 1997 .............................................6
Hình 1.2. Bản đồ hành chính huyện Giao Thủy........................................................18
Hình 1.3. Mùa muối Bạch Long................................................................................26
Hình 2.1. Sơ đồ phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên cơ bản .............................32
Hình 2.2. Sơ đồ phân cấp bậc các đối tƣợng trên ảnh ...............................................36
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình phân loại ảnh ...................................................................39
Hình 2.4. Các ảnh vệ tinh sử dụng trong luận văn ....................................................41
Hình 2.5. Quá trình phân loại ảnh Landsat năm 1989 ..............................................42
Hình 2.6. Quá trình phân loại ảnh Landsat năm 1995 ..............................................45
Hình 2.7. Quá trình phân loại ảnh SPOT năm 2003 .................................................47
Hình 2.8. Quá trình phân loại ảnh SPOT năm 2007 .................................................49
Hình 2.9. Quá trình phân loại ảnh ALOS năm 2010.................................................51
Hình 2.10. Xây dựng bản đồ hiện trạng từ ảnh phân loại .........................................55
Hình 2.11. Các phƣơng pháp đánh giá biến động .....................................................57
Hình 2.12. Quy trình đánh giá biến động huyện Giao Thủy .....................................58
Hình 2.13. Xây dựng bản đồ biến động sử dụng đất ................................................59
Hình 2.14. Máy đo mặn.............................................................................................61
Hình 2.15. Bản đồ hiện trạng hệ thống CTTL do công ty khai thác CTTL Xuân Thủy –
tỉnh Nam Định quản lý ..............................................................................................63

Hình 2.16. Quá trình chọn lọc số liệu xử lý ..............................................................63
Hình 2.17. Sơ đồ thành lập bản đồ hệ thông CTTL huyện Giao Thủy .....................67
Hình 3.1. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống
năm 1989 ...................................................................................................................70
Hình 3.2. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống
năm 1995 ...................................................................................................................70
Hình 3.3. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống
năm 2003 ...................................................................................................................71
Hình 3.4. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống
năm 2007 ...................................................................................................................71

iii


Hình 3.5. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống
năm 2010 ...................................................................................................................72
Hình 3.6. Biểu đồ giá trị độ mặn trung bình và giá trị độ mặn lớn nhất tại các cống
năm 2012 ...................................................................................................................72
Hình 3.7. Xu thế biến đổi độ mặn trung bình tại các cống .......................................75
Hình 3.8. Độ mặn trung bình năm tại thời điểm đóng mở cống ...............................81
Hình 3.9. Bản đồ hệ thống công trình thủy lợi huyện Giao Thủy ............................83
Hình 3.10. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định năm
1989 ...........................................................................................................................85
Hình 3.11. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định năm
1995 ...........................................................................................................................86
Hình 3.12. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định năm
2003 ...........................................................................................................................87
Hình 3.13. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy – tỉnh Nam Định năm
2007 ...........................................................................................................................88
Hình 3.14. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy – tỉnh Nam Định năm

2010. ..........................................................................................................................89
Hình 3.15. Xu thế biến động diện tích các loại hình sử dụng đất qua các năm ........91
Hình 3.16. Cơ cấu diện tích các loại hình lớp phủ qua các năm ...............................92
Hình 3.17. Bản đồ biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định giai
đoạn 1989-1995 .........................................................................................................95
Hình 3.18. Bản đồ biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định giai
đoạn 1995-2003 .........................................................................................................96
Hình 3.19. Bản đồ biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định giai
đoạn 2003-2007 .........................................................................................................97
Hình 3.20. Bản đồ biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định giai
đoạn 2007-2010 .........................................................................................................98
Hình 3.21. Bản đồ biến động sử dụng đất huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định giai
đoạn 1989-2010 .........................................................................................................99

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tốc độ truyền đỉnh triều và đỉnh mặn ở vùng cửa sông .............................9
Bảng 1.2. Hiện trạng và cơ cấu sử dụng đất năm 2010 ............................................20
Bảng 1.3. Quy hoạch phân vùng tƣới tiêu của hệ thống thủy nông Xuân Thủy .......28
Bảng 2.1. Thông tin ảnh viễn thám sử dụng trong đề tài ..........................................33
Bảng 2.2. Một số đối tƣợng chú giải .........................................................................38
Bảng 2.3. Bảng ma trận sai số năm 2010 ..................................................................54
Bảng 2.4. Số liệu đo thuỷ nông cống Cồn Nhất tháng 12 - 2007 .............................65
Bảng 2.5. Số liệu độ mặn cống Cồn Nhất năm 2007 ................................................66
Bảng 3.1. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 1989 ..................68
Bảng 3.2. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 1995 ..................68
Bảng 3.3. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2003 ..................68
Bảng 3.4. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2007 ..................69

Bảng 3.5. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2010 ..................69
Bảng 3.6. Độ mặn trung bình các tháng có mặn tại các cống năm 2012 ..................69
Bảng 3.7. Độ mặn trung bình năm tại các cống từ năm 1989 đến 2012 ...................74
Bảng 3.8. Độ mặn trung bình thời điểm lấy nƣớc các tháng trong năm 1989 ..........77
Bảng 3.9. Độ mặn trung bình thời điểm lấy nƣớc các tháng trong năm 1995 ..........78
Bảng 3.10. Độ mặn trung bình thời điểm lấy nƣớc các tháng trong năm 2003 ........78
Bảng 3.11. Độ mặn trung bình thời điểm lấy nƣớc các tháng trong năm 2007 ........79
Bảng 3.12. Độ mặn trung bình thời điểm lấy nƣớc các tháng trong năm 2010 ........79
Bảng 3.13. Độ mặn trung bình thời điểm lấy nƣớc các tháng trong năm 2012 ........80
Bảng 3.14. Thống kê phân loại lớp phủ mặt đất các năm từ 1989 đến 2010 ............90
Bảng 3.15. Ma trận biến động sử dụng đất giai đoạn 1989-1995 ...........................100
Bảng 3.16. Ma trận biến động sử dụng đất giai đoạn 1995-2003 ...........................101
Bảng 3.17. Ma trận biến động sử dụng đất giai đoạn 2003-2007 ...........................102
Bảng 3.18. Ma trận biến động sử dụng đất giai đoạn 2007-2010 ...........................104
Bảng 3.19. Giá trị tăng thêm của các loại hình sử dụng đất qua các giai đoạn ......105

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CN-TTCN

Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp

CTTL

Công trình thủy lợi

ĐHĐT

Định hƣớng đối tƣợng

ĐX

Đông Xuân

GIS

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)

HTX

Hợp tác xã

LSWI

Chỉ số nƣớc (Land Surface Water Index)

MTNN

Môi trƣờng nông nghiệp

NDVI

Chỉ số thực vật (Normalized Difference Vegetation Index)

NTTS

Nuôi trồng thủy sản

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

vi


MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Xâm nhập mặn hiện nay trên thế giới đƣợc xem là một tai biến môi trƣờng,
nó ảnh hƣởng đến khả năng sinh trƣởng và phát triển của cây trồng, làm giảm tính
đa dạng sinh học và gây mất cân bằng sinh thái. Mỗi năm trên thế giới có thêm
khoảng 2 triệu ha đất bị nhiễm mặn [20]. Việc nghiên cứu xâm nhập mặn đã có từ
rất sớm, cùng với sự phát triển của công nghệ, con ngƣời đã có những bƣớc tiến to
lớn trong lĩnh vực này với việc đo đạc các diện tích đất bị nhiễm mặn, các loại đất
nhiễm mặn, và tình hình nhiễm mặn hiện nay.
Việt Nam là nƣớc có đƣờng bờ biển dài, trải dài từ Bắc tới Nam, vì vậy diễn
biến xâm nhập mặn hiện nay đang là vấn đề quan trọng và cần đƣợc quan tâm sâu
sắc. Xâm nhập mặn ảnh hƣởng trực tiếp tới sản xuất nông nghiệp, tới đời sống của
nhân dân vùng ven biển. Đặc điểm của xâm nhập mặn vào vùng cửa sông của hệ
thống sông Hồng, Việt Nam đƣợc nghiên cứu dựa trên các số liệu đo nhiều năm tập
trung độ mặn tại các trạm dọc theo cửa sông và trên một mô hình số. Theo kết quả
nghiên cứu của Vũ Thanh Ca (1996), đối với đồng bằng sông Hồng, xâm nhập mặn
vào mùa khô trên sông chính là khoảng 20 km và lớn hơn 20 km đối với một số
nhánh sông. Giá trị độ mặn lớn nhất đo đƣợc tại các nhánh sông chính có lƣu lƣợng
nƣớc ngọt cao thƣờng rơi vào trong tháng một, trong khi đối với các sông nhánh lƣu
lƣợng nƣớc ngọt thấp, giá trị độ mặn lớn nhất đo đƣợc thƣờng rơi vào trong tháng
ba. [43]

Hiện nay, tình hình xâm nhập mặn đang diễn ra phức tạp và ảnh hƣởng
nghiêm trọng đến sản xuất cũng nhƣ đời sống sinh hoạt của ngƣời dân các tỉnh đồng
bằng Bắc Bộ. Nam Định là một tỉnh nằm ở phía Đông Nam đồng bằng Bắc Bộ có
các cửa sông Hồng, Ninh Cơ và Đáy đổ ra Vịnh Bắc Bộ. Ngoài các thuận lợi về tài
nguyên nƣớc trên các nguồn sông này, vùng hạ lƣu thuộc tỉnh gồm các huyện Xuân
Trƣờng, Giao Thuỷ, Nghĩa Hƣng và Trực Ninh luôn đối mặt với hiện tƣợng xâm
nhập mặn vào các tháng mùa cạn hàng năm. Mặn xâm nhập sâu vào trong các vùng

1


cửa sông làm ảnh hƣởng đến quá trình lấy nƣớc ngọt phục vụ các ngành kinh tế,
trƣớc mắt là cho sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản (NTTS).
Sản xuất nông nghiệp và NTTS phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nƣớc, đặc biệt
là vụ sản xuất Đông Xuân (ĐX). Tất cả các khu vực cửa sông của các huyện Xuân
Trƣờng, Giao Thuỷ, Hải Hậu, Nghĩa Hƣng, Trực Ninh thƣờng xuyên gặp khó khăn
mỗi khi cần lấy nƣớc vào đồng, do vùng này đƣợc bao bọc và chia cắt bởi các con
sông lớn đổ ra biển quanh năm bị nhiễm mặn do thuỷ triều vịnh Bắc Bộ truyền vào.
Việc mở cống lấy nƣớc từ các đập, cống ngăn triều cho nông nghiệp và thuỷ
sản có độ mặn hoặc vƣợt quá (với cây trồng) hoặc thấp hơn (thuỷ sản) nồng độ cho
phép đã gây thiệt hại không nhỏ đến năng suất. Một vấn đề khác đang đƣợc quan
tâm ở địa phƣơng là sự chuyển dịch cơ cấu cây trồng, thay đổi mục đích sử dụng đất
trên địa bàn huyện đang diễn ra hết sức mạnh mẽ.
Trƣớc thực trạng và những vấn đề nêu trên đòi hỏi địa phƣơng cần có các
biện pháp để theo dõi diễn biến xâm nhập mặn, diễn biến biến động sử dụng đất
trên địa bàn huyện, từ đó đƣa ra những định hƣớng, những quyết sách đúng đắn cho
quy hoạch sử dụng đất trong điều kiện biến đổi khí hậu. Việc thành lập bản đồ biến
động sử dụng đất, bản đồ tƣới tiêu có thể xem nhƣ một phƣơng pháp hiệu quả tạo
tiền đề cho việc theo dõi quá trình diễn biến, giúp các nhà quản lý theo dõi, đánh giá
mức độ gia tăng xâm nhập mặn và biến động sử dụng đất, để từ đó có biện pháp

ứng phó kịp thời.
Với thế mạnh của viễn thám và khả năng phân tích không gian của GIS
(Geographic Information System), nhiều năm trở lại đây thế giới đã sử dụng rất
nhiều và rất hiệu quả trong nghiên cứu đánh giá biến đổi độ mặn và biến động sử
dụng đất, ví dụ nhƣ: Graciela Metternicht J.Alfred Zinck, 2008, Remote Sensing of
Soil Salinization: Impact on Land Management; Ahmed Eldiery, Luis A. Garcia,
Robin M.Reich, 2005, Estimating Soil Salinity from Remote Sensing Data in Corn
Fields.

2


Xuất phát từ thực tiễn trên, học viên đã lựa chọn đề tài “Đánh giá biến đổi độ
mặn trên hệ thống thủy nông và biến động sử dụng đất tại huyện Giao Thủy, tỉnh
Nam Định”.
2. Mục tiêu đề tài
 Đánh giá quá trình biến đổi độ mặn nƣớc tƣới tiêu trên hệ thống thủy nông
huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, từ năm 1989 – 2012;
 Đánh giá biến động sử dụng đất tại huyện Giao thủy, tỉnh Nam Định, từ năm
1989 -2010.
3. Kết quả và Ý nghĩa
* Kết quả nghiên cứu:
- Phân tích diễn biến xâm nhập mặn tại huyện Giao Thủy từ năm 1989 –
2012;
- Thành lập cơ sở dữ liệu hệ thống kênh, cống thủy lợi khu vực nghiên cứu;
- Tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm 1989, 1995, 2003, 2007, 2010;
- Tập bản đồ biến động sử dụng đất các giai đoạn: 1989-1995, 1995-2003,
2003-2007, 2007-2010, 1989-2010;
- Phân tích hiện trạng, diễn biến biến động sử dụng đất qua các năm.
* Ý nghĩa:

Ý nghĩa khoa học: Ứng dụng Viễn thám kết hợp với GIS trong nghiên cứu
biến động lớp phủ mặt đất và diễn biến xâm nhập mặn tại khu vực nghiên cứu.
Ý nghĩa thực tiễn: Chỉ ra đƣợc đặc trƣng của khu vực nghiên cứu tại các thời
điểm khác nhau, so sánh sự thay đổi và biến động đó, đồng thời so sánh đặc trƣng
của khu vực nghiên cứu để có đƣợc cái nhìn toàn cảnh về khu vực tại các thời điểm
khác nhau. Kết quả của nghiên cứu là cơ sở cho các nhà quản lý đƣa ra định hƣớng
quy hoạch sử dụng đất cho huyện Giao Thủy trong thời gian tới thích ứng với điều
kiện biến đổi khí hậu.
4. Bố cục Luận văn
MỞ ĐẦU
Chƣơng 1: TỔNG QUAN
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ MẶN, XÂM NHẬP MẶN
1.1.1. Một số khái niệm
1.1.1.1. Khái niệm về độ muối và độ mặn
Trong Luận văn này, học viên sử dụng khái niệm độ muối, độ mặn đƣợc hiểu
nhƣ sau:
Độ muối [11]
Độ muối là tổng các loại muối có trong 1000 gam nƣớc biển ở nhiệt độ
0

-

-

-

480 C (gồm các muối các-bon-nát bị ôxi hoá, I , Br , Cl

-

Thƣờng ngƣời ta xác định độ muối qua lƣợng ion Cl trong mẫu nƣớc.
C(‰) = 0,030 + 1,8050 Cl (‰)
Cl = (‰) Độ Clo tính bằng (‰)
Đây là công thức xác định mối quan hệ các đại lƣợng ở nƣớc biển đại dƣơng.
Trong sông công thức trên không thể dùng đƣợc do vậy việc xác định lƣợng
NaCl là loại muối có tỷ trọng lớn nhất trong các muối ở biển gọi là độ mặn.
Độ mặn [11]
Là tổng số gam muối NaCl trong một gam nƣớc biển, g/1000g. kí hiệu là S.
Để xác định độ mặn thƣờng dựa vào mối quan hệ giữa Clo và độ mặn nhƣ
sau:
S = 1,65 Cl
Cl = 0,607 S
S - độ mặn phần nghìn (‰)
Cl - Độ Clo phần nghìn (‰)
Phân loại nước theo độ mặn [16]
Căn cứ vào độ muối, năm 1934, Zernop đã phân chia giới hạn các loại nƣớc
tự nhiên nhƣ sau:
Nƣớc ngọt : S‰ = 0,02 - 0,5 ppt
Nƣớc lợ : S‰ = 0,5 - 16 ppt

4

Nƣớc Mặn: S‰ = 16 - 47 ppt
Nƣớc quá mặn: S‰ = trên 47 ppt
Sau này đƣợc A.F. Karpevits bổ sung và chi tiết hóa nhƣ sau:
Nƣớc ngọt: 0,01 - 0,5 ppt (các sông hồ, hồ chứa)
Nƣớc ngọt nhạt: 0,01 - 0,2 ppt
Nƣớc ngọt lợ: 0,2 - 0,5 ppt
Nƣớc lợ: 0,5 - 30 ppt (các hồ, biển nội địa, cửa sông)
Nƣớc lợ nhạt: 0,5 - 4 ppt
Nƣớc lợ vừa: 4 - 18 ppt
Nƣớc lợ mặn: 18 - 30 ppt
Nƣớc mặn: trên 30 ppt
Nƣớc biển: 30 - 40 ppt
Nƣớc quá mặn: 40 - 300 ppt (một số hồ, vịnh, vũng).
1.1.1.2. Khái niệm xâm nhập mặn
Định nghĩa xâm nhập mặn
Theo Freeze và Cherry (1979) thì: Xâm nhập mặn là sự di chuyển của nƣớc
mặn vào tầng chứa nƣớc ngọt dƣới ảnh hƣởng của sự phát triển nƣớc ngầm.
Theo Nguyễn Chu Hồi (2001), sự xâm nhập mặn của nƣớc biển sông đƣợc
giải thích là do mùa khô, nƣớc sông cạn kiệt khiến nƣớc biển theo các sông, kênh
dẫn tràn vào gây mặn. Hiện tƣợng tự nhiên này xảy ra hằng năm và do đó có thể dự
báo trƣớc. Nhƣng bên cạnh đó, những vùng đất ven biển cũng có nguy cơ nhiễm
mặn do thẩm thấu hoặc do tiềm sinh.
Xâm nhập mặn nói chung là đề cập đến sự vận động của nƣớc mặn vào tầng
chứa nƣớc nhạt hoặc là sự xâm lấn của nƣớc mặn vào tầng chứa nƣớc nhạt hoặc vào
các cửa sông. Nƣớc mặn dƣới đất còn có thể xuất hiện ở các tầng chứa nƣớc trong
đất liền, cũng nhƣ trong khu vực ven bờ biển, và có các liên quan tƣơng tự với việc
sử dụng nƣớc dƣới đất cũng nhƣ nƣớc mặn xâm nhập. Xâm nhập mặn là vấn đề cốt
lõi trong khai thác nƣớc ở các tầng chứa nƣớc ven bờ biển hàng thập kỷ qua.[18]

5


Sự xâm nhập của nƣớc mặn trong sông ngòi là một hiện tƣợng tự nhiên do sự
khác biệt về tỉ trọng giữa nƣớc ngọt và nƣớc mặn. Hiện tƣợng này chịu ảnh hƣởng
của nhiều yếu tố nhƣ lƣu lƣợng và thời lƣợng của nƣớc sông, cao độ của đáy sông
so với mặt nƣớc biển, độ dốc của lòng sông, biên độ thủy triều, vận tốc và chiều
gió, và nhiệt độ của nƣớc. [45]
Xâm nhập mặt có thể biểu diễn theo sơ đồ của C. Ophardt c. 1997:

Hình 1.1. Sơ đồ xâm nhập mặn của C. Ophardt c. 1997
1.1.2. Tình hình xâm nhập mặn hiện nay ở Việt nam và trên thế giới
Xâm nhập mặn hiện nay trên thế giới đƣợc xem là một tai biến môi trƣờng,
nó ảnh hƣởng đến khả năng sinh trƣởng, và phát triển của cây trồng, làm giảm tính
đa dạng sinh học và gây mất cân bằng sinh thái. Mỗi năm trên thế giới có thêm
khoảng 2 triệu ha đất bị nhiễm mặn [20]. Việc nghiên cứu xâm nhập mặn đã có từ
rất sớm, cùng với sự phát triển của công nghệ, con ngƣời đã có những bƣớc tiến to
lớn trong lĩnh vực này với việc đo đạc các diện tích đất bị nhiễm mặn, các loại đất
nhiễm mặn, và tình hình nhiễm mặn hiện nay.
Nam Định là một tỉnh nằm ở phía Đông Nam đồng bằng Bắc Bộ có các cửa
sông Hồng, Ninh Cơ và Đáy đổ ra Vịnh Bắc Bộ. Ngoài các thuận lợi về tài nguyên
nƣớc trên các nguồn sông này, vùng hạ lƣu thuộc tỉnh gồm các huyện Xuân Trƣờng,

6


Giao Thuỷ, Nghĩa Hƣng và Trực Ninh luôn đối mặt với hiện tƣợng xâm nhập mặn
vào các tháng mùa cạn hàng năm. Mặn xâm nhập sâu vào trong các vùng cửa sông
làm ảnh hƣởng đến quá trình lấy nƣớc ngọt phục vụ các ngành kinh tế, trƣớc mắt
cho sản xuất nông nghiệp.

Mặc dù, hệ thống đê khống chế toàn bộ vùng cửa sông nên đối với khu vực
cửa sông thuộc Nam Định mặn không xâm nhập vào trong đồng nhƣng làm ngƣng
trệ quá trình lấy nƣớc từ sông, chủ yếu phục vụ cho nông nghiệp trên một phạm vi
rộng lớn của đồng bằng vào các tháng kiệt.
Do không dự báo trƣớc tình hình xâm nhập mặn nên nhiều địa phƣơng rất
lúng túng khi quyết định thời điểm lấy nƣớc cho nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ
sản, đặc biệt trong vụ Đông Xuân.
Sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản phụ thuộc rất nhiều vào nguồn
nƣớc, đặc biệt là vụ sản xuất ĐX. Tất cả các khu vực cửa sông của các huyện Xuân
Trƣờng, Giao Thuỷ, Hải Hậu, Nghĩa Hƣng, Trực Ninh thƣờng xuyên gặp khó khăn
mỗi khi cần lấy nƣớc vào đồng, do vùng này đƣợc bao bọc và chia cắt bởi các con
sông lớn đổ ra biển quanh năm bị nhiễm mặn do thuỷ triều vịnh Bắc Bộ truyền vào.
Việc mở cống lấy nƣớc từ các đập, cống ngăn triều cho nông nghiệp và thuỷ
sản có độ mặn hoặc vƣợt quá (với cây trồng) hoặc thấp hơn (thuỷ sản) nồng độ cho
phép đã gây thiệt hại không nhỏ đến năng suất.
Theo công ty trách nhiệm hữu hạn (TNHH) một thành viên khai thác công
trình thủy lợi (CTTL) Xuân Thủy:
Vụ ĐX 1987-1988 ở Xuân Thuỷ, ĐX 1998-1999 ở miền hạ huyện Nghĩa
Hƣng (Nam Định) đã có nơi bị chết lúa do nƣớc lấy vào đồng có độ mặn vƣợt quá
giới hạn cho phép.
Có vụ phải cấy chậm lại so với thời vụ tốt nhất do không lấy đƣợc nƣớc vào
đồng nhƣ vụ ĐX 1998-1999 và vụ ĐX 2002-2003 ở 4 huyện vùng cửa sông thuộc
Nam Định.
Liên tiếp trong các năm từ 2004 - 2006, nƣớc mặn đã lấn sâu vào sông trên
địa bàn tỉnh Nam Định. Ranh giới mặn 1‰ đã xâm nhập ngày càng sâu vào trong

7


các sông Hồng, Ninh Cơ và Đáy. Đặc biệt, trong tháng 1/2006, trên tất cả 3 vùng

cửa sông, mặn xâm nhập sâu đến mức kỷ lục: trên sông Hồng mặn lấn sâu đến cửa
cống Hạ Miêu I với độ mặn 7,2 ‰ cách biển 26 km; trên sông Ninh Cơ mặn đã lấn
đến cửa cống Múc 2 với độ mặn 1,7 ‰, cách biển tới 37 km; trên sông Đáy mặn đã
đến cửa cống Bình Hải I với độ mặn 5 ‰, cách biển 18 km.
Đến năm 2010, độ mặn đã tăng rất cao, ở mức >10‰ đo tại cống Cồn Năm
cửa Ba Lạt thuộc huyện Xuân Thủy, điều đó có nghĩa là xâm nhập mặn đang có xu
hƣớng ngày càng bất lợi trong các năm trở lại đây, và ảnh hƣởng của xâm nhập mặn
đến sản xuất nông nghiệp và NTTS đã có những thay đổi trong các năm qua.
Trong khuôn khổ của luận văn, học viên tiến hành nghiên cứu diễn biến xâm
nhập mặn trên cách tiếp cận là sự tăng về độ mặn theo các năm trên các cửa Cống
lấy nƣớc vào nội đồng đƣợc phân bố bên sông Hồng.
Khái quát quy luật triều – mặn ở đồng bằng sông Hồng – sông Thái Bình
(xí nghiệp thủy nông Xuân Thủy).
Vịnh Bắc Bộ có chế độ nhật triều là chủ yếu có xen một ít chế độ nhật triều
không đều. Tính chất nhật triều càng kém thuần nhất có xu hƣớng dịch dần xuống
phía Nam. Độ lớn kỳ triều cƣờng cực đại có thể đạt đến 4,5m tại Hòn Dấu (1986),
kỳ nƣớc cƣờng có độ lớn triều trung bình vào khoảng 2,6 m đến 3,6 m và giảm dần
xuống phía Nam. Vào kỳ triều kém, độ lớn thuỷ triều có thể không vƣợt quá 0,5 m.
Triều mạnh nhất thƣờng vào các tháng 1, tháng 6, tháng 7 và tháng 12, trong khi
triều yếu nhất vào các tháng 3, tháng 4, tháng 8 và tháng 9 trong năm.
Thuỷ triều truyền vào trong sông xa hay gần, mạnh hay yếu phụ thuộc tƣơng
đối rõ nét cho các sông. Điều kiện địa mạo lòng sông và chế độ nƣớc sông quyết
định tính đặc thù cho mỗi nhánh sông. Trên sông Hồng, ảnh hƣởng thuỷ triều còn
đƣợc ghi nhận đến trên Hà Nội 10 km, cách biển đến 185 km. Trên sông Đáy,
khoảng cách ảnh hƣởng triều lớn nhất đến Ba Thái - Mai Lĩnh cách biển 207 km.
Tốc độ truyền triều trên sông Hồng khoảng 15 -20 km/giờ và trên suốt đoạn sông có
ảnh hƣởng thuỷ triều chỉ có một đỉnh sóng và một chân sóng do chu kỳ triều gốc là
nhật triều.

8

Phạm vi và mức độ nhiễm mặn nƣớc sông phụ thuộc độ lớn thuỷ triều, lƣu
lƣợng nƣớc sông và điều kiện địa hình lòng và bãi sông. Độ mặn trong vịnh Bắc Bộ
là trị số tƣơng đối ổn định và dao động trong khoảng 32 - 33‰, trong khi độ mặn tự
nhiên của nƣớc sông chỉ vào khoảng 0,01 - 0,02‰. Tại Hòn Dấu, nơi còn chịu ảnh
hƣởng ít nhiều của nƣớc sông nên độ mặn trung bình vào khoảng 29 - 30‰ trong
mùa kiệt và giảm xuống 9- 23‰ trong mùa lũ.
Trong mùa cạn, do nƣớc sông thƣợng nguồn đổ về nhỏ và tƣơng đồi ổn định,
nên chế độ mặn phụ thuộc chủ yếu vào chế độ triều. Hàng ngày, tƣơng ứng với một
con triều cũng xuất hiện một con mặn.
Nhìn chung, đỉnh mặn xuất hiện sau đỉnh triều một giờ, còn chân mặn xuất
hiện đồng thời cùng chân triều. Trong mỗi chu kỳ triều độ mặn nhỏ nhất xuất hiện
vào những ngày triều kém, độ mặn lớn nhất xuất hiện vào những ngày triều cƣờng.
Sự biến đổi độ mặn theo dọc sông
Độ dài và tốc độ mặn xâm nhập vào trong mạng lƣới sông ngòi, kênh rạch
phụ thuộc vào lƣợng nƣớc, tốc độ nƣớc từ thƣợng nguồn đổ về, độ lớn của thuỷ
triều, đặc điểm địa hình, thuỷ lực lòng sông và cửa sông. Khi truyền vào trong sông,
sóng triều bị biến dạng và tốc độ truyền triều giảm, thời gian triều lên ngắn đi
nhƣng thời gian triều rút tăng nên mặn truyền vào trong sông cũng giảm đáng kể.
Theo thống kê tốc độ truyền đỉnh triều và đỉnh mặn nhƣ bảng 3.1.
Bảng 1.1. Tốc độ truyền đỉnh triều và đỉnh mặn ở vùng cửa sông
Sông

Tốc độ km/giờ
Đỉnh triều

Đỉnh mặn

Sông Hồng

11,2

12,5

Các sông khác

15-20

20-27

Nhƣ vậy, ở vùng cửa sông tuy có điều kiện thuận lợi để lấy nƣớc ngọt bằng
phƣơng pháp tự chảy vào lúc đỉnh triều cƣờng nhƣng gặp khi nƣớc mặn tiến sâu vào
đất liền thì không thể lấy đủ nƣớc ngọt cho sản xuất nông nghiệp. Mỗi kỳ triều
cƣờng trong chu kỳ nửa tháng, tuỳ từng nơi có thể mở cống lấy nƣớc của 5- 7 con
triều, mỗi con triều 2 - 8 giờ tuỳ tình hình thực tế diễn biến độ mặn.

9


Trƣớc tình hình xâm nhập mặn ngày càng gia tăng tại địa bàn huyện Giao
Thủy, tỉnh Nam Định, đòi hỏi phải có các nghiên cứu để đánh giá mức độ xâm nhập
mặn qua các thời kỳ.
1.2. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG NGHIÊN
CỨU BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ ĐÁNH GIÁ XÂM NHẬP MẶN
1.2.1. Một số khái niệm
* Khái niệm biến động sử dụng đất
Biến động sử dụng đất là do sự thay đổi từ một loại hình sử dụng đất này
sang một loại hình sử dụng đất khác qua các thời kỳ, trong một khung cảnh không
gian nào đó.

* Khái niệm phân loại ảnh
Phân loại là kỷ thuật chiết tách thông tin phổ biến nhất trong viễn thám.
Trong không gian ảnh, một đơn vị phân loại đƣợc định nghĩa là một đoạn ảnh đƣợc
dùng làm quyết định phân loại. Một đơn vị phân loại có thể là một pixel, một nhóm
các pixel lân cận hoặc cả ảnh. Trong phân loại đa phổ truyền thống, các lớp đƣợc
sắp xếp chỉ dựa trên dấu hiệu phổ của đơn vị phân loại. Trong phân loại theo ngữ
cảnh, bên cạnh việc sử dụng các thông tin phổ của đơn vị phân loại, ngƣời ta còn sử
dụng cả các thông tin về thời gian, không gian và các thông tin liên quan khác.
Thông thƣờng, đó là pixel đƣợc sử dụng làm đơn vị phân loại. [3]
Phân loại ảnh có hai phƣơng pháp: 1- có kiểm định: sử dụng các mẫu phân
loại và 2- không kiểm định: chia ảnh thành các nhóm phổ và gộp các nhóm có giá trị
phổ giống nhau lại.
1.2.2. Các ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động sử dụng đất
Thực tế, sử dụng đất thƣờng đƣợc hiểu đơn giản là các hoạt động làm thay
đổi bề mặt trái đất của con ngƣời. Trong khi đó, khái niệm của quá trình chuyển đổi
sử dụng đất đề cập đến bất kỳ sự thay đổi trong hệ thống sử dụng đất từ một trạng
thái này sang một trạng thái khác. Sử dụng đất hiện nay diễn ra theo hai xu hƣớng:
thứ nhất là các quá trình thay đổi dần dần ở quy mô rộng lớn và thứ hai là sự chuyển
đổi đột ngột để ứng phó với các sự kiện quan trọng ở cấp cộng đồng địa phƣơng

10


hoặc cá nhân. Công nghệ viễn thám hiện nay với khả năng cung cấp thông tin trên
nhiều kênh phổ và đo chụp phủ vùng rộng lớn tại các thời điểm khác nhau đã và
đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp nhƣ xác định thành phần, cơ cấu
cây trồng và kiểm kê diện tích trồng trọt, dự báo sản lƣợng, nghiên cứu độ ẩm đất
trồng và hiệu quả sử dụng nƣớc trong nông nghiệp… Đối tƣợng chính để áp dụng
Viễn thám trong nông nghiệp là các loại lớp phủ khác nhau nhƣ: thực vật, khu dân
cƣ, đất trống và mặt nƣớc có độ phản xạ khác nhau tại các kênh phổ nhìn thấy, kênh

nhiệt và kênh sóng radar. Kỹ thuật xử lý ảnh sử dụng sự khác biệt này trong phân
loại, chiết tách các thông tin cần thiết đối với vùng đất nông nghiệp và đặc biệt là
vùng trồng lúa để xác định: quy mô, diện tích, tình trạng sinh trƣởng, sâu bệnh, khô
hạn, ngập úng, năng suất; từ đó đƣa ra các cảnh báo theo tần suất nhất định. Ngƣời
ta lập bản đồ các vùng sản xuất lúa bằng sử dụng độ phản xạ dải phổ quang học,
nhờ đó kiểm kê diện tích, ƣớc tính và dự báo sản lƣợng, và đánh giá mức độ thiệt hại.
Trong những năm gần đây, đã có nhiều ứng dụng viễn thám và GIS trong
nghiên cứu biến động sử dụng đất đƣợc tiến hành:
* Những nghiên cứu trên thế giới:
Trên phạm vi thế giới, các đề tài nghiên cứu về sự biến động loại hình sử
dụng đất nhằm phân tích, đánh giá, dự báo sự phát triển đã đƣợc ứng dụng khá rộng rãi.
Trong đề tài “Remote sensing-based quantification of land-cover and landuse change for planning” (Bjorn Prenzel, 2003), tác giả đã đƣa ra những cơ sở khoa
học về lựa chọn phƣơng pháp đƣợc sử dụng để đƣa ra các kết quả mang tính định
lƣợng trong việc nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật và sử dụng đất dựa vào cơ
sở viễn thám. Theo đó, tùy vào trƣờng hợp mà ta sử dụng các phƣơng pháp theo
thuyết xác định hay dựa vào kinh nghiệm. Một điểm đáng chú ý mà tác giả có đề
cập đến là yêu cầu về dữ liệu khi đánh giá biến động: dữ liệu thu thập phải có cùng
đặc điểm (về không gian, về độ phân giải phổ,…), dữ liệu phải đạt đƣợc những tiêu
chuẩn nhất định về bóng mây hay sƣơng mù, dữ liệu thu thập phải cùng khu vực
nghiên cứu. [23]

11


Trong nghiên cứu “Land Use/ Land Cover Changes Detection And Urban
Sprawl Analysis” (M. Harika, et al., 2012) đã đánh giá sự biến động loại hình sử
dụng đất/bề mặt đất tại các thành phố Vijayawada, Hyderabad và Visakhapatnam ở
vùng Đông Nam Ấn Độ. Bên cạnh sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám để giải đoán, đề
tài còn kết hợp sử dụng chuỗi Markov để dự đoán các khu vực có thể bị biến đổi
trong tƣơng lai [34].

Trong nghiên cứu “Monitoring Land Use Change By Multi-temporal
Landsat Remote Sensing Imagery” (Tayyebi và nnk., 2008), nhóm tác giả đã sử
dụng ảnh landsat đa thời gian đề đánh giá biến động đất đô thị trong quá khứ (giai
đoạn 1980-2000) để đƣa ra những dự đoán cho tƣơng lai (năm 2020). [40]
Trong đề tài “Analyzing Land Use/ Land Cover Chang Using Remote
Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey” (Selcuk Reis, 2008), tác giả đã thành
lập bản đồ biến động sử dụng đất/ lớp phủ mặt đất ở vùng Rize, Đông Bắc Thổ Nhĩ
Kỳ với 7 loại lớp phủ. Dữ liệu tác giả đã sử dụng trong đề tài này là ảnh Landsat
MSS (1976) và Landsat ETM+ (2000) với độ phân giải lần lƣợt là 79m và 30m. Tuy
nhiên, ở đề tài này, tác giả không trình bày rõ về phƣơng pháp thực hiện mà chỉ chú
trọng về đánh giá, thống kê biến động với những thay đổi sâu sắc đối với đất nông
nghiệp, đô thị, đồng cỏ và đất lâm nghiệp, những nơi gần biển và có độ dốc thấp
[39].
* Những nghiên cứu tại Việt Nam:
Ở Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lớp phủ mặt đất và biến động đất đô
thị cũng đã đƣợc thực hiện và bƣớc đầu mang lại những kết quả. Nhƣ trong đề tài
“Thành lập bản đồ thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám” tại khu
vực Tủa Chùa – Lai Châu (Hoàng Xuân Thành, 2006), tác giả đã dùng phƣơng pháp
phân loại có kiểm định đối với dữ liệu ảnh Landsat năm 2006 để phân ra 7 lớp thực
phủ khác nhau với chỉ số Kappa ~ 0,7. [13]
Trong đề tài “Ứng dụng viễn thám theo dõi biến động đất đô thị của thành
phố Vinh, tỉnh Nghệ An” (Nguyễn Ngọc Phi, 2009) dùng phƣơng pháp phân loại
gần đúng nhất để phân ra 5 lớp đối tƣợng. Điểm đáng chú ý của đề tài này là sử

12


dụng kết hợp nhiều loại ảnh viễn thám nhƣ Landsat (1992, 2000) và SPOT (2005)
để cho ra kết quả giải đoán, đồng thời có sự so sánh về độ chính xác, chi tiết giữa
các loại ảnh. Với chỉ số Kappa ~ 0,9, dữ liệu ảnh SPOT có độ chính xác sau phân

loại cao hơn hẳn so với Landsat (Kappa ~ 0,7). [10]
Trong nghiên cứu “Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ lớp phủ
mặt đất khu vực Chân Mây, huyện Phú Lộc, tình Thừa Thiên Huế” (Nguyễn Huy
Anh, Đinh Thanh Kiên, 2012), tác giả đã đã sử dụng phƣơng pháp phân loại gần
đúng nhất với dữ liệu ảnh Landsat TM độ phân giải 10 m, kết hợp với lấy mẫu thực
địa để phân ra 13 loại lớp phủ với độ chính xác tƣơng đối cao. [1]
Trong đề tài “Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh MODIS nghiên cứu mùa vụ cây
trồng, lập bản đồ hiện trạng và biến động lớp phủ vùng đồng bằng sông Hồng giai
đoạn 2008 – 2010” (Vũ Hữu Long, Phạm Khánh Chi, Trần Hùng, 2011), tác giả đã
phân loại lớp phủ dựa trên bộ dữ liệu NDVI tổ hợp tháng theo phƣơng pháp phân
loại có kiểm định sử dụng thuật toán phân loại gần đúng nhất. Đề tài đã phân loại
đƣợc 9 loại lớp phủ với chỉ số Kappa ~ 0,9. Để đánh giá độ chính xác, tác giả đã sử
dụng kết hợp cả dữ liệu mẫu khảo sát, điều tra thực địa với bản đồ hiện trạng sử
dụng đất năm gần nhất. [8]
Riêng ở khu vực huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, trong nghiên cứu “Thực
trạng sử dụng đất cửa Ba Lạt, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định” (Nguyễn Thị Thu
Trang, Nguyễn Hữu Thành, 2011), nhóm tác giả đã Điều tra khảo sát thực địa chỉnh
lý bản đồ hiện trạng sử dụng đất, sau đó xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất
vùng nghiên cứu tỷ lệ 1/10.000 bằng phần mềm Mapinfo, kết hợp giải đoán ảnh vệ
tinh Sport 5 độ phân giải 10m năm 2003, 2007, 2010 bằng phần mềm ENVI. Nghiên
cứu đã chỉ ra xu hƣớng biến động diện tích đất nông nghiệp giai đoạn 2007 - 2010
tại khu vực cửa Ba Lạt; đánh giá xu hƣớng biến động đất theo từng khu vực nhỏ gắn
liền với vƣờn quốc gia: 5 xã vùng đệm và khu vực khai thác tích cực, Khu vực khai
thác hạn chế và phân khu bảo vệ nghiêm ngặt, Phân khu phục hồi sinh thái. [14]

13


1.2.3. Các ứng dụng viễn thám và GIS trong nghiên cứu xâm nhập mặn
Với thế mạnh của viễn thám và khả năng phân tích không gian của GIS,

nhiều năm trở lại đây thế giới đã sử dụng rất nhiều và rất hiệu quả trong nghiên cứu
đánh giá xâm nhập mặn.
* Những nghiên cứu trên thế giới
Trong thực tế nghiên cứu, ứng dụng GIS trong nghiên cứu diễn biến xâm
nhập mặn đã bắt đầu đƣợc khai thác trong các năm gần đây ví dụ nhƣ: Graciela
Metternicht J.Alfred Zinck, 2008, Remote Sensing of Soil Salinization: Impact on
Land Management.; Ahmed Eldiery, Luis A. Garcia, Robin M.Reich, 2005,
Estimating Soil Salinity from Remote Sensing Data in Corn Fields.
Nhóm ba nhà khoa học Mahmoud A. Abdelfattah, Shabbir A. Shahid và
Yasser R. Othman đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám
vào xây dựng mô hình thành lập bản đồ đất nhiễm mặn tại Abu Dhabi, Ả Rập. Sử
dụng sản phẩm viễn thám mà cụ thể là ảnh Landsat-7 ETM và mẫu đất thu thập
dùng để xây dựng song song hai mô hình. Kết quả so sánh thực tế có độ tin cậy là
91,2%, cho thấy khả năng ứng dụng kết hợp GIS và Viễn thám cho hiệu quả rất cao.
[34]
Trong hoạt động nông nghiệp, nghiên cứu ƣớc tính độ mặn của đất trong
cánh đồng ngô cũng đƣợc ba nhà khoa học Ahmed Eldiery, Luis A. Garcia và
Robin M. Reich tiến hành thực hiện. Bằng công cụ là dữ liệu viễn thám và GIS, kết
hợp mẫu đất thực đo. Các nhà khoa học đã thành lập đƣợc bản đồ thể hiện mức độ
mặn của đất dựa trên sự thay đổi sinh trƣởng của cây ngô dƣới tác động của độ mặn
gia tăng trong đất. Từ đó kịp thời có các biện pháp ứng phó nhằm giảm thiểu thiệt
hại đến nông nghiệp ở mức thấp nhất.
* Những nghiên cứu ở Việt nam
Trong thời gian gần đây, việc ứng dụng khoa học công nghệ trong giám sát
và đánh giá xâm nhập mặn đƣợc các nhà khoa học trong nƣớc tiến hành nghiên cứu
dƣới nhiều phƣơng pháp khác nhau.

14

Năm 2007, Nhóm tác giả Trần Quốc Đạt, Nguyễn Hiếu Trung và Kanchit
Likitdecharote thuộc trƣờng Đại học Cần Thơ và Đại học Chulalongkorn - Thái Lan
đã tiến hành nghiên cứu “Mô phỏng xâm nhập mặn đồng bằng sông Cửu Long dưới
tác động của nước biển dâng và sự suy giảm lưu lượng nước từ thượng nguồn”.
Trong nghiên cứu này, xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long đƣợc mô phỏng
cho những kịch bản khác nhau của mực nƣớc biển dâng và lƣu lƣợng thƣợng nguồn
giảm bằng mô hình MIKE11. Mô hình đƣợc xây dựng dựa trên cở sỡ dữ liệu của
hai năm 1998 và 2005. Kết quả mô phỏng xâm nhập mặn năm 1998 đƣợc chọn làm
kịch bản gốc so sánh với bốn kịch bản xâm nhập mặn vào các năm 2020 và 2030.
Bốn kịch bản này đƣợc xây dựng dựa trên kịch bản CRES B2, kịch bản tăng diện
tích nông nghiệp và kịch bản diện tích nông nghiệp không đổi. Hai kịch bản đầu là
khi mực nƣớc biển dâng 14 cm và lƣu lƣợng thƣợng nguồn giảm 11% và 22%. Kịch
bản số ba và bốn là khi mực nƣớc biển dâng 20 cm và lƣu lƣợng thƣợng nguồn
giảm 15%. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng độ mặn 2,5g/l xâm nhập 14 km sâu hơn
kịch bản gốc năm 1998. Ngoài ra xâm nhập mặn cũng tác động hầu hết các dự án
ngăn mặn ở đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng ngay
cả khi tất cả hệ thống công trình ngăn mặn hiện thời vận hành đúng nhƣ thiết kế,
mặn vẫn xâm nhập sâu vào nội đồng và ảnh hƣởng đến hầu hết các vùng đƣợc bảo
vệ bởi dự án xâm nhập mặn.[4]
Việc phát triển hệ công cụ hỗ trợ nghiên cứu gồm 4 Modul chức năng: GIS –
Viễn thám – Modelling – Database có tên gọi là Geoinfomatics đã đƣợc Viện Môi
trƣờng và Tài nguyên Đại học Quốc gia TP.HCM nghiên cứu và áp dụng. Một trong
những ứng dụng của nó là dự báo diễn biến biên mặn trên hệ thống dòng chảy sông
Đồng Nai, sông Sài Gòn nhằm phục vụ việc quy hoạch, xác định cơ cấu cây trồng
phù hợp và triển khai hoạt động NTTS an toàn. Nghiên cứu sử dụng công cụ toán
học là phần mềm MK4 của PGS.TS Lê Song Giang. Từ dữ liệu, số liệu ban đầu của
năm 2002, phần mềm MK4 cho phép xây dựng những kịch bản diễn biến biên mặn
cho những năm tiếp theo theo mùa và theo các kịch bản xả lũ của các hồ chứa ở

15

thƣợng nguồn. Kết quả của nghiên cứu cho thấy sự dịch chuyển khá lớn về biên
mặn của mùa khô và mùa mƣa.
Năm 2007, Viện địa lý đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đánh giá thực trạng
xâm nhập mặn vào khu vực nội đồng do ảnh hưởng sự phát triển nuôi trồng thủy
hải sản trong đê tỉnh Thái Bình và đề xuất các biện pháp khắc phục” do TSKH.
NCVCC. Phạm Hoàng Hải làm chủ nhiệm. Đề tài đã đánh giá thực trạng xâm nhập
mặn (quy mô, mức độ) do hậu quả quá trình sử dụng tài nguyên dải ven biển Thái
Bình. Xây dựng bản đồ hiện trạng xâm nhập mặn dải ven biển Thái Bình tỷ lệ
1/50.000. [7]
Năm 2008 TS. Vũ Hoàng Hoa - Trƣờng Đại học Thủy Lợi và Th.S. Lƣơng
Hữu Dũng - Viện Khoa học Khí tƣợng Thủy văn và Môi trƣờng đã thực hiện
"Nghiên cứu, dự báo xu thế diễn biến xâm nhập mặn do nước biển dâng cho vùng
cửa sông ven biển Bắc Bộ". Nhóm tác giả đã sử dụng hai mô-đun 1 chiều của mô
hình MIKE11: thủy động lực HD và xâm nhập mặn AD để mô phỏng chế độ thủy
lực và xâm nhập mặn mùa kiệt trên hệ thống hạ lƣu sông Hồng – Thái Bình. Khi bài
toán thủy lực đƣợc mô phỏng, hiệu chỉnh tốt thông qua mô đun HD, khi đó tiếp tục
sử dụng mô đun AD để tính toán diễn biến và xâm nhập mặn trên các sông chính
của vùng nghiên cứu. Kết quả đã mô phỏng đƣợc diễn biến chế độ thủy lực và quá
trình xâm nhập mặn trên toàn hệ thống các cửa sông. Tuy nhiên do hệ thống sông
Hồng và Thái Bình là một hệ thống sông lớn, mà cơ sở số liệu không dài, không
liên tục, đƣợc quan trắc với nhiều mục đích riêng, dẫn đến kết quả phần mô phỏng
quá trình xâm nhập mặn chắc chắn khó cho độ chính xác cao đƣợc. Kết quả tính
toán cho ta cái khái quát về quá trình mực nƣớc và diễn biến mặn trên hệ thống, làm
cơ sở cho việc tính toán dự báo xu thế diễn biến xâm nhập mặn do nƣớc biển dâng
khi xảy ra các tình huống giả định. [6]
Năm 2009, nhóm nghiên cứu thủy văn và môi trƣờng gồm các chuyên gia
thuộc trƣờng Đại học khoa học tự nhiên và Đại học quốc gia Hà Nội đã áp dụng mô
hình MIKE 11 để thực hiện nghiên cứu “Đánh giá tình hình xâm nhập mặn trên hệ

thống sông Bến Hải và Thạch Hãn” cho kết quả tốt. Việc hiệu chỉnh và kiểm định

16


mô hình thủy lực và lan truyền chất đƣợc thực hiện với bộ số liệu đo đạc quan trắc
tháng 8 năm 2007. Để dự báo tính hình xâm nhập mặn đến năm 2020, các điều kiện
biên đƣợc kết hợp giữa việc dự báo tình hình sử dụng nƣớc thƣợng nguồn kết hợp
với các kịch bản nƣớc biển dâng. Kết quả mô phỏng bằng mô hình cho thấy, đến
năm 2020 mặn có thể xâm nhập khá sâu vào đồng bằng. Điều đó sẽ đặt ra những
thách thức cho hoạt động canh tác cây nông nghiệp sử dụng nguồn nƣớc tƣới từ
sông nhƣng đồng thời cũng tạo ra thời cơ tăng diện tích sản xuất cho ngành NTTS
nƣớc lợ.
Năm 2011, nhóm tác giả Phạm Gia Tùng, Huỳnh Văn Chƣơng, Phạm Hữu
Tỵ thuộc Khoa Tài nguyên Đất & MTNN – Trƣờng Đại học Nông lâm Huế đã thực
hiện nghiên cứu: “Ứng dụng GIS và viễn thám xây dựng bản đồ biến động quỹ đất
lúa do tác động của biến đổi khí hậu giai đoạn 2000 – 2010: trường hợp nghiên cứu
tại 3 xã thuộc huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế”. Nhóm tác giả đã sử dụng
phần mềm giải đoán ảnh Envi 4.5 để giải đoán ảnh Landsat tại các năm 2000 và
năm 2010; chuyển dữ liệu giải đoán về dạng vector và sử dụng Mapinfo 10.0 để xây
dựng các loại bản đồ biến động đất lúa do ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu. Nghiên
cứu chỉ ra rằng: Giai đoạn 2000 đến năm 2010; tại các xã Phú An, Phú Mỹ và Thị
trấn Thuận An do tác động của biến đổi khí hậu đã làm 57,6 ha đất lúa không thể
sản xuất đƣợc; phải chuyển sang NTTS. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã xây
dựng bản đồ dự báo mất đất lúa do mực nƣớc biển dâng theo các kịch bản ở mức
trung bình về mực nƣớc biển dâng của Bộ Tài nguyên và môi trƣờng; đến năm 2050
khi mực nƣớc biển dâng 30 cm thì 3 xã trong vùng nghiên cứu có 264,25 ha đất tự
nhiên; trong đó đất lúa là 161,51 ha bị ngập; nếu dâng lên 75 cm vào năm 2100 thì
diện tích tƣơng ứng là 1.218,35 ha và 527,51 ha. [15]
Nhìn chung, các nghiên cứu ứng dụng viễn thám và GIS phục vụ đánh giá

biến động sử dụng đất và xâm nhập mặn đã đƣợc ứng dụng phổ biến trên thế giới và
đã đạt đƣợc những kết quả nhất định ở Việt Nam.

17