Nghiên cứu xây dựng công cụ giám sát và cảnh báo hạn phục vụ công tác chỉ đạo sản xuất và phòng chống thiên tai cho tỉnh đăk lăk​

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu xây dựng công cụ giám sát và cảnh
báo hạn phục vụ công tác chỉ đạo sản xuất và phòng chống thiên tai cho tỉnh Đăk
Lăk” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của PGS. TS Ngô Lê An. Các kết quả
nghiên cứu trong luận văn do tôi thực hiện và chưa công bố bất cứ ở đâu.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi trình bày trong luận văn
này.
Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2019
Tác giả

Nguyễn Ngọc Hoa

i


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nỗ lực, cố gắng của bản thân luận văn “Nghiên cứu xây dựng công
cụ giám sát và cảnh báo hạn phục vụ công tác chỉ đạo sản xuất và phòng chống
thiên tai cho tỉnh Đăk Lăk” đã hoàn thành. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và
hoàn thiện luận văn, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô và bạn bè.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và trân trọng tới PGS. TS Ngô Lê An là
người đã chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ rất tận tình trong suốt thời gian thực hiện
luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Phòng Đào tạo và Khoa Khí tượng - Thủy văn Trường Đại
học Thủy Lợi, Hà Nội và toàn thể các thầy, cô đã giảng dạy, giúp đỡ trong thời gian
học tập cũng như thực hiện luận văn.
Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ viên chức Trung tâm dự báo
Khí tượng - Thủy văn Quốc gia và những đồng nghiệp đã giúp đỡ trong quá trình thực
hiện luận văn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn bè, người thân trong gia đình đã
động viên, ủng hộ, chia sẻ và là chỗ dựa tinh thần giúp tôi tập trung nghiên cứu và

hoàn thành luận văn.
Do thời gian nghiên cứu hạn chế, trình độ và kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều nên luận
văn chắc chắn không tránh được thiếu sót, vì vậy kính mong các thầy, cô giáo, đồng
nghiệp đóng góp ý kiến để kết quả nghiên cứu được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2019
Tác giả

Nguyễn Ngọc Hoa

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU........................................................... 3
1.1 Tổng quan về hạn hán ............................................................................................ 3
1.1.2 Định nghĩa và phân loại hạn hán .....................................................................3
1.1.2 Các đặc trưng và nguyên nhân gây ra hạn hán ...............................................6
1.1.3 Đặc điểm hạn hán trong những năm gần đây ..................................................8
1.2 Tổng quan các phương pháp và nghiên cứu về hạn hán trong và ngoài nước. ....12
1.2.1 Các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới ....................................................... 12
1.2.1 Các nghiên cứu về hạn hán tại Việt Nam ...................................................... 16
1.3 Tổng quan về đặc điểm khu vực nghiên cứu ....................................................... 20
1.3.1 Vị trí địa lý lưu vực Srêpôk ...........................................................................20
1.3.2 Đặc điểm địa hình .......................................................................................... 21
1.3.3 Đặc điểm địa chất - thổ nhưỡng - thảm thực vật ...........................................22
1.3.4 Mạng lưới sông ngòi ...................................................................................... 23
1.3.5 Đặc điểm khí hậu ........................................................................................... 24
1.3.6 Đặc điểm tài nguyên nước mặt ......................................................................29
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................... 33

2.1 Tổng quan về phương pháp nghiên cứu ............................................................... 33
2.2 Phân tích lựa chọn chỉ số hạn ...............................................................................33
2.2.2 Chỉ số hạn khí tượng ...................................................................................... 34
2.2.3 Chỉ số hạn thủy văn........................................................................................ 42
2.3 Phân tích lựa chọn mô hình khí tượng .................................................................46
2.3.1 Khái quát về hệ thống dự báo của ECWMF ..................................................46
2.3.2 Thực trạng khai thác và sử dụng số liệu ECWMF tại Việt Nam ...................48
2.3.3 Tổng quan mô hình IFS .................................................................................50
2.4 Phân tích lựa chọn mô hình thủy văn ...................................................................60
2.4.1 Phân tích lựa chọn mô hình thủy văn ............................................................ 60
2.4.2 Tổng quan mô hình SWAT............................................................................61
2.4.3 Tổng quan mô hình hai thông số. ..................................................................70
2.5 Thiết lập sơ đồ nghiên cứu ...................................................................................71
iii


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .....................................................................73
3.1 Kết quả hiệu chỉnh các yếu tố khí tượng từ mô hình toàn cầu IFS. ..................... 73
3.2 Kết quả tính toán dự báo hạn vừa 10 ngày cho khu vực nghiên cứu ...................80
3.2.1 Thiết lập mô hình thủy văn SWAT cho khu vực nghiên cứu ........................ 80
3.2.2 Đánh giá hạn hán và dự báo thử nghiệm cho khu vực nghiên cứu ...............88
3.3 Kết quả tính toán dự báo hạn dài 1 tháng, 6 tháng cho lưu vực nghiên cứu........92
3.3.1 Thiết lập mô hình thủy văn hai thông số cho khu vực nghiên cứu................92
3.3.2 Dự báo thử nghiệm và đánh giá hạn hán cho khu vực nghiên cứu ...............95
3.4 Xây dựng công cụ dự báo cảnh báo hạn cho khu vực nghiên cứu.....................101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................107

iv

MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1: Sơ đồ phân loại các quá trình hạn hán (Nguồn: Trung tâm giảm nhẹ hạn hán
quốc gia, đại học Nebraska-Lincoln, U.S.A). .................................................................5
Hình 2: Công cụ giám sát hạn hán ở Hoa Kỳ ................................................................ 12
Hình 3: Thông tin giám sát hạn hán ở Bắc Mỹ ............................................................. 13
Hình 4: Các sản phẩm liên quan đến khí hậu và hạn hán của ICPAC .......................... 13
Hình 5: Sản phẩm giám sát và dự báo hạn tại Hoa Kỳ..................................................14
Hình 6: Các thành phần khác nhau của mô hình hạn ....................................................15
Hình 7: Các thành phần khác nhau của dự báo hạn ...................................................... 16
Hình 8: Sơ đồ thực hiện dự báo và cảnh báo hạn hán của đề tài Nghiên cứu và xây
dựng công nghệ dự báo và cảnh báo sớm hạn hán ở Việt Nam. ...................................19
Hình 9: Bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn vùng nghiên cứu.......................... 25
Hình 10: Sơ đồ khối mô tả các thành phần trong hệ thống IFS của ECMWF ..............47
Hình 11: Sơ đồ khối quá trình thu thập số liệu ECMWF tại TTDBTƯ ........................ 49
Hình 12: Tổng quan mô hình IFS ..................................................................................54
Hình 13: Mô tả định dạng dữ liệu GRIB1 .....................................................................55
Hình 14: Mô tả định dạng dữ liệu GRIB2 .....................................................................56
Hình 15: Mô tả định dang dữ liệu NetCDF ...................................................................58
Hình 16: Sơ đồ phát triển của mô hình SWAT ............................................................. 62
Hình 17: Sơ đồ chu trình thủy văn trong pha đất .......................................................... 66
Hình 18: Sơ đồ các quá trình diễn ra trong dòng chảy ..................................................67
Hình 19: Vòng lặp HRU/Tiểu khu vực .........................................................................68
Hình 20: Sơ đồ nghiên cứu ............................................................................................ 72
Hình 21: Lượng mưa trạm Giang sơn quá trình hiệu chỉnh sai số ................................ 74
Hình 22: Lượng mưa trạm Krông Buk quá trình hiệu chỉnh sai số ............................... 75
Hình 23: Lương mưa trạm Buôn Mê Thuột quá trình hiệu chỉnh sai số ....................... 75
Hình 24: Lượng mưa trạm Bản Đôn quá trình hiệu chỉnh sai số ..................................75
Hình 25: Lương mưa trạm Cầu 14 quá trình hiệu chỉnh sai số .....................................76
Hình 26: Lương mưa trạm Buôn Hồ quá trình hiệu chỉnh sai số ..................................76

Hình 27: Lương mưa trạm Giang Sơn quá trình kiểm định - năm 2018 ....................... 76
Hình 28: Lương mưa trạm Krông Buk quá trình kiểm định - năm 2018 ...................... 77
Hình 29: Lương mưa trạm Buôn Mê Thuột quá trình kiểm định - năm 2018 ..............77
Hình 30: Lương mưa trạm Bản Đôn quá trình kiểm định - năm 2018 .......................... 77
Hình 31: Lương mưa trạm Cầu 14 quá trình kiểm định - năm 2018 ............................. 78
Hình 32: Lương mưa trạm Buôn Hồ quá trình kiểm định - năm 2018 ......................... 78
Hình 33: Nhiệt độ trạm Buôn Hồ quá trình hiệu chỉnh sai số .......................................78
Hình 34: Nhiệt độ trạm Buôn Mê Thuột quá trình hiệu chỉnh sai số ............................ 79
Hình 35: Nhiệt độ trạm Buôn Hồ quá trình kiểm định - năm 2018 .............................. 79
Hình 36: Nhiệt độ trạm Buôn Mê Thuột quá trình kiểm định - năm 2018 ...................79
Hình 37: Bản đồ DEM khu vực nghiên cứu ..................................................................81
v


Hình 38: Bản đồ phân loại đất khu vực nghiên cứu Srepok năm 1990 được giải đoán từ
ảnh vệ tinh Landsat 4,5 TM với độ phân giải 30x30m. ................................................82
Hình 39: Bản đồ sử dụng đất đất khu vực nghiên cứu ..................................................83
Hình 40: Phân chia tiểu lưu vực trong mô hình SWAT ................................................84
Hình 41: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Krông Buk thời gian hiệu chỉnh
.......................................................................................................................................85
Hình 42: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Giang Sơn thời gian hiệu chỉnh 85
Hình 43: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Krông Buk thời gian kiểm định 87
Hình 44: Đường quá trình mô phỏng lưu lượng trạm Giang Sơn thời gian kiểm định .87
Hình 45: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 01/01/2015 .......................................88
Hình 46: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 10/01/2015 .......................................89
Hình 47: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 20/01/2015 .......................................89
Hình 48: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 30/01/2015 .......................................90
Hình 49: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số EDI - 10/01/2018 .......................................91
Hình 50: Đường quá trình dự báo dòng chảy 10 ngày trạm Krông Buk ....................... 91
Hình 51: Đường quá trình dự báo dòng chảy 10 ngày trạm Giang Sơn........................ 92

Hình 52: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Giang Sơn thời gian hiệu chỉnh
.......................................................................................................................................93
Hình 53: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Krông Buk thời gian hiệu chỉnh
.......................................................................................................................................94
Hình 54: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Giang Sơn thời gian kiểm định 94
Hình 55: Đường quá trình mô phỏng dòng chảy trạm Krông Buk thời gian kiểm định
.......................................................................................................................................94
Hình 56: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 02/2015 ...............................................95
Hình 57: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 03/2015 ...............................................96
Hình 58: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 04/2015 ...............................................96
Hình 59: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 05/2015 ...............................................97
Hình 60: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 01/2018 ...............................................98
Hình 61: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Krông Buk ........................... 98
Hình 62: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Giang Sơn ........................... 99
Hình 63: Bản đồ cảnh báo hạn theo chỉ số SPI - 05/2018 .............................................100
Hình 64: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Krông Buk .........................100
Hình 65: Đường quá trình dự báo dòng chảy tháng trạm Giang Sơn .........................101
Hình 66: Giao diện chính của công cụ ........................................................................102
Hình 67: Đăng nhập hệ thống ......................................................................................102
Hình 68: Modul dữ liệu ...............................................................................................103
Hình 69: Modul dự báo ...............................................................................................103
Hình 70: Xuất tin dự báo .............................................................................................103
Hình 71: Thông tin bản quyền sử dụng phần mếm .....................................................103
Hình 72: Bản tin dự báo, cảnh báo hạn .......................................................................104
vi


MỤC LỤC BẢNG
BẢNG 1: Đặc trưng hình thái lưu vực sông SrêPôk ..................................................... 24
BẢNG 2: Đặc trưng nguồn nước trong vùng nghiên cứu .............................................30

BẢNG 3: Đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm tại các trạm thủy văn ...............30
BẢNG 4: Phân cấp hạn theo chỉ số PDSI .....................................................................36
BẢNG 5: Phân cấp hạn theo chỉ số SPI ........................................................................37
BẢNG 6: Giá trị nghưỡng của PAI : (theo Palfai, 1995) ..............................................38
BẢNG 7: Phân cấp hạn theo chỉ số Ped ........................................................................38
BẢNG 8: Phân cấp hạn theo chỉ số SI ..........................................................................39
BẢNG 9: Phân cấp hạn theo chỉ số AIU ........................................................................39
BẢNG 10: Phân cấp hạn theo chỉ số hiệu suất giáng thủy............................................40
BẢNG 11: Phân cấp hạn khí tượng theo chỉ số hạn thực tế (EDI) ............................... 41
BẢNG 12: Phân cấp hạn theo chỉ số BMDI .................................................................42
BẢNG 13: Phân cấp mức độ hạn theo chỉ số KHẠN ...................................................43
BẢNG 14: Phân cấp hạn theo chỉ số SWSI ..................................................................45
BẢNG 15: Danh sách các biến dự báo được thu thập trong bộ số liệu dự báo tất định
hạn vừa của ECMWF ....................................................................................................50
BẢNG 16: Danh sách các biến dự báo được thu thập trong bộ số liệu dự báo tổ hợp
hạn tháng của ECMWF .................................................................................................52
BẢNG 17: Danh sách các biến dự báo dạng dị thường được thu thập trong bộ số liệu
dự báo tổ hợp hạn mùa của ECMWF ............................................................................53
BẢNG 18: Danh sách các trạm khí tượng - thủy văn trên lưu vực ............................... 80
BẢNG 19: Đánh giá các chỉ tiêu cho chất lượng mô phỏng của mô hình ....................86
BẢNG 20: Bộ thông số mô hình SWAT trong thời gian hiệu chỉnh ............................ 86
BẢNG 21: Đánh giá các chỉ tiêu cho chất lượng mô phỏng của mô hình ....................87
BẢNG 22: Đánh giá dòng chảy dự báo trung bình 10 ngày so với thời đoạn TBNN ..92
BẢNG 23: Các lưu vực nghiên cứu ..............................................................................92
BẢNG 24: Tổng hợp kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình ..................................93
BẢNG 25: Phân cấp độ hạn theo chỉ số K hạn ............................................................. 99
BẢNG 26: Phân cấp độ hạn theo chỉ số K hạn ...........................................................101

vii

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài:
Ở Việt Nam hạn hán xảy ra ở các vùng với mức độ và thời gian khác nhau. Do sự tích
lũy chậm mà tác động của hạn hán thường khó nhận biết hơn và khi nhận biết được thì
sự thiệt hại xảy ra là đáng kể. Hạn hán thường gây ra ảnh hưởng trên diện rộng và ít
khi là nguyên nhân trực tiếp gây tổn thất về người nhưng thiệt hại về kinh tế gây ra do
hạn hán là rất lớn. Thiệt hại do hạn hán thường xếp thứ nhất hoặc thứ hai trong các
loại hình thiên tai phổ biến. Đặc biệt, năm 2015 và đầu năm 2016, hạn hán nghiêm trọng
diễn ra ở Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long. Ở khu vực Tây
Nguyên, lượng nước trên các ao hồ, công trình thủy lợi rơi vào tình trạng cạn kiệt và gây
thiệt hại lớn cho ngành nông nghiệp ở Tây Nguyên. Tại Đăk Lăk, diện tích hạn, thiếu
nước gồm 11.811 ha lúa, 457 ha ngô, 47.835 ha cà phê và cây trồng khác; trong đó, diện
tích bị mất trắng 4.364 ha (3.260 ha lúa, 274 ha ngô, 655 ha cà phê…). 19.000 hộ dân
thiếu nước; Tại Đắc Nông gồm 460 ha lúa, 16.300 ha cây trồng khác bị hạn, thiếu nước;
tại Gia Lai có 3.888,78 ha lúa, rau màu 551,33ha, cây công nghiệp 5.405, 08ha bị hạn,
thiếu nước; tại Kon Tum diện tích hạn, thiếu nước gồm 252,96ha lúa. Ước tính chung
thiệt hại do hạn hán đầu năm 2016 gây ra cho riêng tỉnh Đắk Lắk khoảng 2.009 tỷ đồng,
tỉnh Gia Lai khoảng 141,1 tỷ đồng.
Đối với tỉnh Đăk Lăk, biến đổi khí hậu đã gây ra tổng lượng mưa và nhiệt độ các khu
vực hàng năm biến động không theo quy luật, xu hướng bất lợi cho sản xuất và đời
sống của nhân dân.
Cho đến thời điểm hiện nay, Trung tâm dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia và các
đài khí tượng thủy văn khu vực chưa xây dựng được hệ thống giám sát và cảnh báo
hạn cho một số các khu vực trọng điểm. Bên cạnh đó, các phương án dự báo thủy văn
10 ngày và tháng thường mắc sai số lớn với chất lượng thường chỉ đạt 50-60% vì các
phương án chỉ là các quan hệ hồi quy đơn giản được xây dựng từ lâu. Để phục vụ tốt
cho công tác dự báo nghiệp vụ, cảnh báo sớm hạn hán thì việc xây dựng một hệ thống
giám sát, cảnh báo, dự báo hạn trở thành yêu cầu rất cấp bách, cần được sớm xây dựng
hoàn chỉnh tạo thành công cụ hỗ trợ hữu hiệu đưa ra các dự báo cảnh báo về thiếu

nước, khô hạn đối với khu vực nghiên cứu.
Vì vậy, đề tài: “ Nghiên cứu xây dựng công cụ giám sát và cảnh báo hạn phục vụ
công tác chỉ đạo sản xuất và phòng chống thiên tai cho tỉnh Đăk Lăk ” nhằm bước
đầu nghiên cứu đánh giá xây dựng một công cụ mới cho công tác dự báo hạn cho khu
1


vực giúp cảnh báo tốt tình trạng hạn hán xảy ra trong mùa cạn.
2. Mục tiêu của luận văn:
Nghiên cứu, phân tích và thử nghiệm xây dựng một công cụ cho công tác dự báo hạn
cho khu vực giúp cảnh báo tình trạng hạn hán xảy ra trong mùa cạn.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Dựa vào số liệu khí tượng thủy văn trên khu vực kết hợp với
mô hình toán và các phần mềm hỗ trợ khác để dự báo hạn trên khu vực.
- Phạm vi nghiên cứu: Tỉnh Đăk Lăk.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu, các thông tin liên quan
- Thu thập tài liệu, số liệu, các thông tin có liên quan đến đề tài như: Điều kiện tự
nhiên, Kinh tế - Xã hội khu vực nghiên cứu
- Thu thập tài liệu, số liệu, các thông tin có liên quan đến tình hình hạn hán của khu
vưc.
- Thu thập tài liệu, số liệu, các thông tin có liên quan đến tình hình khí tượng, thủy
văn.
4.2 Phương pháp mô hình toán
Từ những tài liệu, số liệu thu thập được, tiến hành phân tích, tổng hợp số liệu, lựa
chọn mô hình toán phù hợp để sử dụng tính toán mô phỏng thủy văn cho khu vực
nghiên cứu.
5. Kết quả dự kiến đạt được:
- Xây dựng phương pháp cảnh báo hạn khu vực nghiên cứu.
- Xây dựng bản đồ cảnh báo hạn khu vực nghiên cứu.

6. Cấu trúc luận văn:
Nội dung của luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được chia thành 3
chương với nội dung như sau:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về hạn hán
1.1.2 Định nghĩa và phân loại hạn hán
Hạn hán là một hiện tượng thường xuyên tái diễn của khí hậu. Hạn hán thường được
kết hợp với thiếu mưa và được định nghĩa như là một sự kiện khí tượng mà xuất phát
từ sự thiếu hụt lượng mưa trong một khoảng thời gian dài so với một số điều kiện
trung bình dài hạn. Sự xuất hiện và tác động của hạn hán được dự kiến sẽ tăng trong
tương lai như biến đổi khí hậu có thể làm thay đổi tần suất, cường độ và mức độ của
hạn hán (IPCC, 2012:13) thêm vào áp lực tăng trưởng dân số và đô thị hóa. Đặc biệt ở
vùng đất khô hạn hoặc bán khô hạn sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất như các nguồn nước có
sẵn ở mức thấp trong điều kiện bình thường, nhu cầu thường là gần hoặc vượt quá khả
năng thích ứng của tự nhiên và xã hội để đối phó với tình hình hạn hán (Dai, 2011
trong Van Loon 2013: 4).
Hạn hán là một sự sai khác theo thời gian, rất khác với sự khô hạn. Bởi khô hạn bị giới
hạn trong những vùng lượng mưa thấp, nhiệt độ cao và là một đặc trưng lâu dài của
khí hậu (Whitle, 2003). Hơn nữa, hạn là một trong các thảm họa tự nhiên như: xoáy, lũ
lụt, động đất, sự phun trào núi lửa, và sóng thần, nhưng hầu hết các thảm họa tự nhiên
này đều là các sự kiện có sự khởi đầu nhanh chóng, và có ảnh hưởng trực tiếp và có

cấu trúc, thì hạn hán lại ngược lại.
Hạn hán khác với các thảm họa khác theo các khía cạnh quan trọng sau: (Wilhite,
2003)
- Không tồn tại một định nghĩa chung về hạn hán
- Hạn hán có sự khởi đầu chậm, là hiện tượng từ từ, dẫn đến khó có thể xác định được
sự bắt đầu và kết thúc một sự kiện hạn.
- Thời gian hạn dao động từ vài tháng đến vài năm, vùng trung tâm và vùng xung
quanh bị ảnh hưởng bởi hạn hán có thể thay đổi theo thời gian.
- Không có một chỉ thị hoặc một chỉ số hạn đơn lẻ nào có thể xác định chính xác sự
bắt đầu và mức độ khắc nghiệt của sự kiện hạn cũng như các tác động tiềm năng của
3


nó, nhưng với sự kết nhiều chỉ số lại có hiệu quả hơn.
- Phạm vi không gian của hạn hán thường lớn hơn nhiều so với các thảm họa khác, do
đó các ảnh hưởng của hạn thường trải dài trên nhiều vùng địa lý lớn
Các tác động của hạn nhìn chung không theo cấu trúc và khó định lượng.
Các tác động tích lũy lại và mức độ ảnh hưởng của hạn sẽ mở rộng khi các sự kiện hạn
tiếp tục kéo dài từ mùa này sang mùa khác hoặc sang năm khác
Mặt khác, hạn hán ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực kinh tế và xã hội nên các định nghĩa
về hạn sẽ được đưa ra theo nhiều cách tiếp cận khác nhau: như các ngưỡng sử dụng,
theo mục đích sử dụng, khu vực, địa phương… Hơn nữa, hạn xảy ra với tần suất thay
đổi gần như ở tất cả các vùng trên toàn cầu, các tác động của hạn đến nhiều lĩnh vực
cũng khác nhau theo không gian và thời gian. Như vậy để có được một định nghĩa
chung nhất về hạn hán thì rất khó.
Theo Wilhite (2003), tác giả cho rằng mặc dù các nhân tố khí hậu (nhiệt độ cao, gió
mạnh, độ ẩm tương đối thấp) thường gắn liền với hạn hán ở nhiều vùng trên thế giới
và có thể làm nghiêm trọng thêm mức độ hạn, song lượng mưa vẫn là nhân tố ảnh
hưởng chính gây ra hạn hán và tác giả cũng đã đưa ra một định nghĩa về hạn: “hạn hán
là kết quả của sự thiếu hụt lượng mưa tự nhiên trên một thời kỳ dài, thường là một

mùa hoặc lâu hơn”. Chính vì vậy mà hạn hán thường được gắn liền với các khoảng
thời điểm (mùa hạn chính, sự khởi đầu muộn của mùa mưa, sự xuất hiện mưa trong
mối liên hệ với các giai đoạn sinh trưởng chính của cây trồng) và đặc tính của mưa
(cường độ mưa, các đợt mưa). Với các thời điểm hạn xuất hiện hạn khác nhau sẽ dẫn
đến các sự kiện hạn khác nhau về tác động, phạm vi ảnh hưởng cũng như các đặc tính
khí hậu của hạn khác nhau.
Do đó, việc quản lý tác động hạn hán trong tương lai thông qua việc tăng khả năng
thích ứng của các cộng đồng địa phương sẽ rất quan trọng. Mỗi quá trình hạn hán gắn
liền với không gian và thời gian khác nhau. So với lũ lụt, hạn hán phát triển chậm và
rất khó để phát hiện và có nhiều tác động trong bất cứ khu vực nào. Hạn hán thường
được xác định theo hạn khí tượng nông nghiệp, thủy văn và kinh tế xã hội (Mishra và
Singh, 2010) (Hình 1).

4


Nhiệt độ trên cao, gió trên cao, độ
ẩm tương đối thấp, ánh sáng mặt
trời lớn, độ che phủ mây thấp

Giảm sự lọc, dòng chảy, sự thấm
sâu và gia nhập nước ngầm

Gia tăng sự bốc thoát hơi nước

Thiếu hụt nước dưới đất

Hạn thủy văn

Căng thẳng kế hoạch về nước,

giảm sinh khối và năng suất

Suy giảm dòng chảy tới hồ chứa, hồ,
ao, đầm lầy và môi trường tự nhiên

Tác động kinh tế

Hạn nông nghiệp

Thiếu hụt lượng mưa
(tổng lượng, cường độ, thời gian)

Hạn khí tượng

Sự biến đổi khí hậu tự nhiên

Tác động xã hội

Tác động môi trường

Hình 1: Sơ đồ phân loại các quá trình hạn hán (Nguồn: Trung tâm giảm nhẹ hạn hán
quốc gia, đại học Nebraska-Lincoln, U.S.A).
Hạn hán có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhưng phổ biến nhất là phân
thành bốn loại hạn cơ bản: hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn, hạn kinh tế
xã hội.
Hạn khí tượng (Meteorological Drought): Thường là một biểu hiện về sự chênh lệch
(thiếu hụt) lượng mưa (giáng thủy) trong suốt một khoảng thời gian nào đó
Các ngưỡng đã được chọn, (như 50 % lượng mưa chuẩn của thời kì 6 tháng) sẽ biến
đổi theo nhu cầu và ứng dụng của người sử dụng ở từng địa phương. Những trị số đo
khí tượng là những chỉ số đầu tiên của hạn hán.

Hạn nông nghiệp (Agricultural Drought): Hạn nông nghiệp thường xảy ra ở nơi độ ẩm
đất không đáp ứng đủ nhu cầu của một cây trồng cụ thể ở thời gian nhất định và cũng
ảnh hưởng đến vật nuôi và các hoạt động nông nghiệp khác.
Mối quan hệ giữa lượng mưa và lượng mưa thấm vào đất thường không được chỉ rõ.
Sự thẩm thấu lượng mưa vào trong đất sẽ phụ thuộc vào các điều kiện ẩm trước đó, độ
dốc của đất, loại đất, cường độ của sự kiện mưa. Các đặc tính của đất cũng biến đổi.
5


Ví dụ, một số loại đất có khả năng giữ nước tốt hơn, nên nó giữ cho các loại đất đó ít
bị hạn hơn.
Hạn thuỷ văn (Hydrological Drought): Hạn thủy văn liên quan đến sự thiếu hụt nguồn
nước mặt và các nguồn nước mặt phụ. Nó được lượng hóa bằng dòng chảy, tuyết, mực
nước hồ, hồ chứa và nước ngầm. Thường có sự trễ thời gian giữa sự thiếu hụt mưa,
tuyết, hoặc ít nước trong dòng chảy, hồ, hồ chứa, làm cho các giá trị đo đạc của thủy
văn không phải là chỉ số hạn sớm nhất.
Cũng giống như hạn nông nghiệp, hạn thủy văn không chỉ ra được mối quan hệ
rõ ràng giữa lượng mưa và trạng thái cung cấp nước bề mặt trong các hồ, bể chứa, tầng
ngập nước, dòng suối. Bởi vì các thành phần của hệ thống thủy văn rất hữu ích cho
những mục tiêu cạnh tranh và phức tạp, như sự tưới tiêu, tái tạo lại, ngành du lịch,
kiểm soát lũ lụt, vận chuyển, sản xuất năng lượng thủy nhiệt điện, cung cấp nước trong
nhà, bảo vệ các loài vật nguy hiểm và việc quản lý và bảo tồn môi trường và xã hội.
Hạn kinh tế-xã hội khác hoàn toàn với các loại hạn khác. Bởi nó phản ánh ánh mối
quan hệ giữa sự cung cấp và nhu cầu hàng hóa kinh tế (ví dụ như cung cấp nước, thủy
điện), nó phụ thuộc vào lượng mưa. Sự cung cấp đó biến đổi hàng năm như là một
hàm của lượng mưa và nước. Nhu cầu nước cũng dao động và thường có xu thế dương
do sự tăng dân số, sự phát triển của đất nước và các nhân tố khác nữa.
1.1.2 Các đặc trưng và nguyên nhân gây ra hạn hán
Theo (Whitle, 2003, M. Singh, 2006) khi so sánh các đợt hạn hán với nhau, tác giả
thấy rằng mỗi đợt hạn hán thường khác nhau bởi được bởi ba đặc trưng sau đây: cường

độ, thời gian, sự trải rộng theo không gian của hạn hán.
- Cường độ hạn hán được định nghĩa là mức độ thiếu hụt lượng mưa hay mức
độ ảnh hưởng hạn hán kết hợp với sự thiếu hụt đó. Nó thường được xác định bởi sự
trệch khỏi mức độ trung bình của các chỉ số khí hậu và liên quan mật thiết với thời
gian xác định ảnh hưởng của hạn.
- Thời gian hạn hán chỉ khoảng thời gian một đợt hạn hán kéo dài, thông thường
nó kéo dài ít nhất là hai đến ba tháng để chắc chắn là hạn hán, sau đó có thể kéo dài
hàng tháng hàng năm.

6


- Hạn hán còn có sự khác nhau theo không gian. Hạn có thể xảy ra trên nhiều vùng với
diện tích hàng trăm km2 nhưng với mức độ gần như không nghiêm trọng và thời gian
tương đối ngắn. Hạn lục địa có thể trải rộng trên nhiều vùng với diện tích hàng trăm,
hàng nghìn km2, đặc biệt là các trường hợp nghiêm trọng hạn có thể trải rộng hàng
triệu km2, có khi chiếm gần nửa đại lục (WMO, 1975). Diện tích bị ảnh hưởng bởi hạn
hán có thể tăng dần lên khi hạn nghiêm trọng xảy ra và các vùng hạn hán có cường độ
hạn cực đại cũng sẽ thay đổi từ mùa này sang mùa khác.
Theo Nguyễn Đức Ngữ (2002), hạn hán xảy ra do thời tiết bất thường gây nên lượng
mưa thường xuyên ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt lượng mưa. Thường hạn hán bắt
nguồn từ các nguyên nhân sau
Hạn hán do mưa quá ít, lượng mưa không đáng kể trong một thời gian dài, hầu như
quanh năm, đây là tình trạng khá phổ biến trên các vùng khô hạn và bán khô hạn.
Hạn hán do lượng mưa trong một thời gian dài thấp hơn rõ rệt so với mức nhiều năm
cùng kỳ. Tình trạng này có thể xảy ra cả ở nhiều vùng mưa.
Mưa không ít lắm, nhưng trong một thời gian nhất định trước đó không mưa hoặc mưa
chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trường xung quanh. Đây là tình
trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, có sự khác biệt rõ rệt về mưa giữa mùa
mưa và mùa khô. Bản chất và tác động của hạn hán gắn liền với định loại về hạn hán.

Hiện tượng ElNino cũng tác động khá mạnh đến tình trạng hạn hán. Năm ELNino,
lượng mưa giảm, nhiệt độ bức xạ mặt trời tăng lên, bốc hơi tăng mạnh nên dễ gây hạn
hán (như bang ladet), Còn ở Việt Nam, 1998 xảy ra hiện tượng ElNino hạn hán
nghiêm trọng ở Tây Nguyên.
Ngoài ra còn do tác động của con người. Đầu tiên là do tình trạng phá rừng bừa bãi
làm mất nguồn nước ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nước. Tiếp đó là việc trồng cây
không phù hợp, vùng ít nước trồng cây cần nhiều nước (như lúa) làm cho việc sử dụng
nước quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nước. Thêm vào đó công tác quy hoạch
sử dụng nước, bố trí công trình không phù hợp, làm cho nhiều công trình không phát
huy được tác dụng trong khi vùng cần nhiều nước lại bố trí công trình nhỏ, còn vùng
thiếu nước (nguồn nước tự nhiên) lại bố trí xây dựng công trình lớn. Bên cạnh đó, chất
lượng thiết kế, thi công công trình chưa được hiện đại hóa và không phù hợp. Hạn hán

7


thiếu nước trong mùa khô (mùa kiệt) là do không đủ nguồn nước và thiếu những biện
pháp cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng tăng của nền kinh tế-xã hội ở
các khu vực nơi chưa có quy hoạch hợp lý hoặc quy hoạch phát triển không phù hợp
với mức độ hài hòa của tự nhiên. Mức độ nghiêm trọng của hạn hán càng tăng cao do
nguồn nước dễ bị tổn thương, suy thoái lại chịu tác động mạnh của con người.
1.1.3 Đặc điểm hạn hán trong những năm gần đây
Hạn thường gây ảnh hưởng lớn trên diện rộng và gây thiệt hại lớn về người và của.
Tuy ít khi là nguyên nhân trực tiếp gây tổn thất về nhân mạng nhưng thiệt hại do hạn
gây ra rất lớn. Theo số liệu của Trung tâm giảm nhẹ hạn hán quốc gia Mỹ, hàng năm
hạn hán gây thiệt hại cho nền kinh tế Mỹ khoảng 6-8 tỷ USD (so với 2,41 tỷ USD do
lũ và 1,2-4,8 tỷ USD do bão). Đợt hạn hán lịch sử ở Mỹ xảy ra vào năm 1988-1989
gây thiệt hại 39-40 tỷ USD, lớn hơn nhiều so với thiệt hại kỷ lục của lũ (15-27,6 tỷ
USD, 1993) và bão (25-33,1 tỷ USD, 1992). Hạn hán cùng với sa mạc hóa là những
thiên tai mang tính thường xuyên ở Châu Phi, và là một trong hai nguyên nhân chính

(hạn hán và nội chiến) dẫn đến nạn đói ở nhiều quốc gia thuộc lục địa đen. Hạn cũng
gây những tổn thất lớn về kinh tế và môi sinh ở nhiều quốc gia khác như Ấn độ,
Pakistan, Australia, ... Hạn hán dưới tác động của El Nino vào năm 1997-1998 đã gây
cháy rừng trên diện rộng ở Indonesia, không chỉ làm thiệt hại rất lớn về kinh tế của
nước này mà còn là một thảm họa môi sinh cho nhiều nước thuộc khu vực Đông Nam
Á. Khói của những đám cháy này đã lan qua các quốc gia láng giềng Singapore,
Malaysia đến tận gần phần biển thuộc Việt Nam. Trong đợt sóng nhiệt diện rộng năm
1994, nhiệt độ bình quân 37-400C kéo dài trong nhiều ngày ở Nhật Bản gây hạn nặng
trên 1/3 lãnh thổ nước này và gây thiếu nước sinh hoạt trầm trọng nhiều nơi trong
vùng.
Trong những năm gần đây tình trạng hạn hán có xu hướng ngày càng gia tăng và khốc
liệt có thể kể đến một số đợt hạn nặng tại một số nước như sau: Năm 2014, nhiều nơi ở
Tây Ban Nha bị hạn hán cường độ cao nhất trong hơn một thế kỷ rưỡi. Valencia và
Alicante là hai trong những khu vực bị ảnh hưởng tồi tệ nhất. Theo cơ quan khí tượng
của nước nước này, trong vòng 150 năm qua, họ chưa bao giờ chứng kiến một đợt hạn
hán dài và dữ dội như vậy; Hạn hán Brazil năm 2015, là một đợt hạn hán kéo dài ảnh
hưởng đến phía đông nam của Brazil bao gồm cả khu vực đô thị của Sao Paulo và Rio
8


de Janeiro. Đợt hạn hán này được mô tả là tồi tệ nhất trong 80 năm qua.
Hàng năm hạn hán xảy ra ở vùng này hay vùng khác với mức độ và thời gian khác
nhau, gây ra những thiệt hại to lớn đối với kinh tế. Theo thống kê của Trung tâm dự
báo khí tượng thủy văn Trung ương trong 40 năm qua, ở Bắc Bộ đã xảy ra những năm
hạn nặng vào vụ đông xuân: năm 1959, 1961, 1970, 1984, 1986, 1989, 993, 1998 và
vụ mùa 1960, 1961, 1963, 1964. Trung Bộ và Nam Bộ có hạn nặng trong các năm
1983, 1987, 1988, 1990, 1992, 1998. Đặc biệt là hai đợt hạn nghiêm trọng năm 19921993, 1997-1998 ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước sản xuất nông nghiệp trên
cả nước. Thiếu hụt nghiêm trọng lượng mưa năm 1992 đã gây hạn hán thiếu nước cho
sản xuất và dân sinh trong năm 1993. Năm 1992, lượng mưa hàng năm thiếu hụt tới
30-70%, có nơi tới 100% so với trung bình nhiều năm từ tháng VIII đến tháng XI, tới

40- 60% năm 1993 trong 7 tháng đầu năm. Tổng diện tích lúa vụ đông xuân bị hạn
trên các vùng trên 176.000 ha, bị chết là trên 22.000 ha. Vụ hè thu năm 1993, lượng
mưa thiếu hụt nghiêm trọng, nắng nóng gay gắt, bốc hơi nhiều dẫn đến hạn hán rất
nghiêm trọng, dự trữ nước trong đất, sông suối và ở các hồ chưa rất ít. Mực nước trên
các sông lớn đều thấp hơn trung bình nhiều năm từ 0,1- 0,5m, các hồ chứa vừa và nhỏ
đều cạn kiệt. Đặc biệt các tỉnh từ Thanh Hóa đến Bình Thuận, hạn hán tác động mạnh
đến nông nghiệp (41,2% diện tích gieo trồng bị hạn, trong đó 24.090 ha bị chết, đồng
bằng sông Cửu Long hạn hán ít gay gắt hơn, có 8564 ha lúa bị chết). Hạn hán năm
1998 xảy ra trên toàn đất nước là do hiện tượng El- Nino 1997- 1998 kéo dài 15 tháng
(từ tháng IV năm 1997 đến tháng VI năm 1998) gây ra. Nhiệt độ bề mặt trái đất năm
1997 cao hơn trung bình nhiều năm là 0,430C. Ở nước ta nhiệt độ trung bình tháng từ
tháng X đến 1997 đến tháng VI năm 1998 thường cao hơn trung bình nhiều năm,
nhiều đợt nắng nóng gay gắt, kéo dài nhiều ngày với nhiệt độ cao nhất tuyệt đối lên tới
40-410C. Bên cạnh đó, lượng mưa cũng đặc biệt, Bắc Bộ mưa rất ít trong các tháng
đầu năm, mùa mưa đến muộn tổng lượng mưa chỉ bằng trung bình năm 1998 chỉ bằng
60-80% lượng mưa trung bình nhiều năm, ở Bắc Trung Bộ lượng mưa chỉ bằng 6095% lượng mưa trung bình nhiều năm, Nam Trung Bộ, từ tháng I đến tháng VIII (trừ
tháng V), lượng mưa thấp hơn trung bình nhiều năm, nhưng các tháng còn lại lượng
mưa cao hơn bình thường. Chính vì vậy đầu năm hạn hán xảy ra nghiêm trọng, lũ lụt
xảy ra nghiêm trọng từ tháng IX cho đến cuối năm. Ở Nam Bộ và Tây Nguyên, lượng
9


mưa đều ít hơn trung bình nhiều năm. Hạn hán, thiếu nước mùa khô 1997-1998
nghiêm trọng nhất, hầu như bao trùm cả nước, gây thiệt hại lớn: diện tích lúa bị hạn
cả nước lên tới 254.000 ha trong đó 30.740 ha bị mất trắng vụ đông xuân, 435.320 ha
bị hạn trong đó 70810ha bị chết vụ hè thu, 153.070 ha trong đó 22.690 ha bị mất trắng
trong vụ mùa. Ngoài ra hàng chục nghìn ha cây công nghiệp và cây ăn quả bị hạn, gần
3 triệu người thiếu nước sinh hoạt.
Trong những năm gần đây, hạn hán cũng xảy ra trên diện rộng và gây ra những thiệt
hại nghiêm trọng cho người dân ở nhiều tỉnh.

Năm 2001, các tỉnh Phú Yên, Quảng Nam, Quảng Bình, Quảng Trị là những tỉnh bị
hạn nghiêm trọng. Các tháng VI và VII hầu như không mưa. Chỉ riêng ở Phú Yên, hạn
hán đã gây thiệt hại cho 7200 ha mía, 500 ha sắn, 225 ha lúa nước và 300 ha lúa
nương.
Trong 6 tháng đầu năm 2002, hạn hán nghiêm trọng đã diễn ra ở vùng Duyên hải Nam
Trung Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ gây thiệt hại về mùa màng, gây cháy rừng
trên diện rộng, trong đó có cháy rừng lớn ở các khu rừng tự nhiên U Minh thượng và
U Minh hạ.
Những tháng trước mùa mưa năm 2003, hạn hán bao trùm hầu khắp Tây Nguyên, gây
thiệt hại cho khoảng 300 ha lúa ở Kon Tum, 3000 ha lúa ở Gia Lai và 50.000 ha đất
canh tác ở Đắk Lắc; thiếu nước cấp cho sinh hoạt của 100.000 hộ dân. Chỉ tính riêng
cho Đắk Lắc, tổng thiệt hại ước tính khoảng 250 tỷ đồng.
Hạn hán thiếu nước năm 2004-2005 xảy ra trên diện rộng nhưng không nghiêm trọng
như năm 1997-1998. Ở Bắc Bộ, mực nước sông Hồng tại Hà Nội vào đầu tháng 3
xuống mức 1,72 m thấp nhất kể từ năm 1963 đến năm 2005. Ở Miền Trung và Tây
Nguyên, nắng nóng kéo dài, dòng chảy trên các sông suối ở mức thấp hơn trung bình
nhiều năm cùng kỳ, một số suối cạn kiệt hoàn toàn; nhiều hồ, đập dâng hết khả năng
cấp nước. miền Trung và Tây Nguyên, nắng nóng kéo dài, dòng chảy trên các sông
suối xuống thấp và ở mức thấp hơn trung bình nhiều năm cùng kỳ, một số suối cạn
kiệt hoàn toàn; nhiều hồ, đập dâng hết khả năng cấp nước. Ninh Thuận là địa phương
bị hạn hán thiếu nước khốc liệt nhất trong vòng 20 năm qua, toàn tỉnh có 47.220 người
10


thiếu nước sinh hoạt. Tại Bình Thuận thì từ tháng 11/2004-2/2005 hầu như không có
mưa. Mực nước trên các sông suối gần như cạn kiệt hoặc còn rất nhỏ,mực nước các hồ
chứa trong tỉnh đều thấp hơn mực nước chết từ 1,7-2,2m, hạn hán thiếu nước đã khiến
16.790 hộ thiếu đói, gần 50.000 người bị thiếu nước sinh hoạt. Tổng thiệt hại do hạn
hán gây ra ở các tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên đã lên tới trên 1.700 tỷ đồng.
Ninh Thuận là địa phương bị hạn hán thiếu nước khốc liệt nhất trong vòng 20 năm

qua, chủ yếu do mưa ít, lượng mưa trong 4 tháng (từ tháng 11/2004 đến tháng 2/2005)
chỉ bằng khoảng 41% TBNN; các sông suối, ao hồ đều khô cạn, chỉ có hồ Tân Giang
còn khoảng 500.000 m3 nước nhưng ở dưới mực nước chết, hồ thuỷ điện Đa Nhim
nguồn cung cấp nước chủ yếu cho Ninh Thuận, cũng chỉ còn 1/3 dung tích so với cùng
kỳ năm trước. Toàn tỉnh có 47.220 người thiếu nước sinh hoạt.
Hạn hán thiếu nước mùa khô năm 2009 – 2010: là năm rất nhiều khu vực trên thế
giới, trong đó có Việt Nam. Trên các hệ thống sông, suối toàn quốc, dòng chảy đều
thiếu hụt nhiều so với trung bình nhiều năm, có nơi tới 60-90%; mực nước nhiều nơi
đạt mức thấp nhất lịch sử đã gây thiếu nước cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp.
Bên cạnh tình trạng hạn hán còn xảy ra ra hiện tượng cháy rừng do thiếu nước, nhiệt
độ cao, bốc hơi nhiều. Năm 2011 cũng xảy ra nhiều vụ cháy rừng như ở Phú Yên,
Thừa Thiên Huế. Trong năm 2013, hạn hán bao trùm hầu khắp Tây Nguyên, gây thiệt
hại cho khoảng 300 ha lúa ở Kon Tum, 3000 ha lúa ở Gia Lai và 50.000 ha đất canh
tác ở Đắk Lắc; thiếu nước cấp cho sinh hoạt của 100.000 hộ dân. Chỉ tính riêng cho
Đắk Lắc, tổng thiệt hại ước tính khoảng 250 tỷ đồng. Hạn hán cuối năm 2015 đầu năm
2016: Hạn hán nghiêm trọng diễn ra ở Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Đồng bằng
sông Cửu Long. Ở khu vực Tây Nguyên, lượng nước trên các ao hồ, công trình thủy
lợi rơi vào tình trạng cạn kiệt và gây thiệt hại lớn cho ngành nông nghiệp ở Tây
Nguyên. Tại Đắk Lắk, diện tích hạn, thiếu nước gồm 11.811 ha lúa, 457 ha ngô,
47.835 ha cà phê và cây trồng khác; trong đó, diện tích bị mất trắng 4.364 ha (3.260 ha
lúa, 274 ha ngô, 655 ha cà phê…). 19.000 hộ dân thiếu nước; Tại Đắc Nông gồm 460
ha lúa, 16.300 ha cây trồng khác bị hạn, thiếu nước; tại Gia Lai có 3.888,78 ha lúa, rau
màu 551,33ha, cây công nghiệp 5.405, 08ha bị hạn, thiếu nước; tại Kon Tum diện tích
hạn, thiếu nước gồm 252,96ha lúa. Ước tính chung thiệt hại do hạn hán đầu năm 2016

11


gây ra cho riêng tỉnh Đắk Lắk khoảng 2.009 tỷ đồng, tỉnh Gia Lai khoảng 141,1 tỷ
đồng.

Trong bối cảnh thiên tai đang có xu hướng cực đoan hơn bởi tác động của biến đổi khí
hậu, công tác phòng, chống thiên tai được Đảng, Nhà nước và nhân dân ta xác định là
một trong những nhiệm vụ ưu tiên và xuyên suốt trong quá trình phát triển kinh tế - xã
hội. Bên cạnh đầu tư kinh phí và sức lực liên tục trong nhiều năm để xây dựng hệ
thống các công trình, cơ sở vật chất phòng chống thiên tai, Nhà nước đã quan tâm đầu
tư cho những nghiên cứu về hạn hán nhằm giảm nhẹ những thiệt hại do hạn hán gây
ra.
1.2 Tổng quan các phương pháp và nghiên cứu về hạn hán trong và ngoài nước.
1.2.1 Các nghiên cứu về hạn hán trên thế giới
Xu hướng gần đây về sự gia tăng của dao động khí hậu và sự tổn thương với hạn hán
đã nhấn mạnh sự cần thiết phải tiến hành thiết lập và thực hiện một hệ thống giám sát
và dự báo tích hợp. Công cụ giám sát hạn hán Hoa Kỳ (The US Drought Monitor)
được thành lập năm 1999 để tích hợp tốt hơn các dữ liệu về các điều kiện hiện tại là
một công cụ mới và quan trọng trong việc giám sát hạn hán. Công cụ này là sự liên kết
những nỗ lực của Bộ Nông nghiệp Mỹ, Trung tâm Quốc gia giảm thiểu hạn hán, Trung
tâm Dự báo Khí hậu (CPC) của NOAA và Trung tâm Dữ liệu Khí hậu Quốc gia
(NCDC) và trở thành sản phẩm nghiệp vụ từ ngày 18 tháng 8 năm 1999 (Hình 2).

Hình 2: Công cụ giám sát hạn hán ở Hoa Kỳ
Giám sát hạn Bắc Mỹ (NADM) là kết quả hợp tác giữa Hoa Kỳ, Mexico và Canada
bắt đầu từ năm 2002. Bản tin giám sát hạn được cập nhật trên web site
12


Ví dụ về bản tin giám
sát hạn Bắc Mỹ được trình bày trên hình 3.

Hình 3: Thông tin giám sát hạn hán ở Bắc Mỹ
WMO và UNDP đã thiết lập Trung tâm Giám sát hạn khu vực (DMC) cho Vùng Sừng
lớn Châu Phi (Greater Horn of Africa) vào năm 1989. Sau đó đến năm 2003, DMC tại

Nairobi trở thành Viện đặc biệt của Cơ quan quyền lực Liên chính phủ về phát triển
(IGAD) và đổi tên thành Trung tâm dự báo và ứng dụng khí hậu của IGAD (ICPAC).
Trung tâm này có trách nhiệm về giám sát, dự báo, cảnh báo sớm và ứng dụng thông
tin khí hậu nhằm giảm thiểu nguy hại liên quan đến khí hậu cho Vùng Sừng Lớn châu
Phi. Bản tin của ICPAC được cập nhật trên web site (Hình 4).

Hình 4: Các sản phẩm liên quan đến khí hậu và hạn hán của ICPAC

13


Một bản tin dự báo hạn hán thông thường phải bao gồm các thành phần chính như:
Giám sát, dự báo và cảnh báo sớm hạn hán; Đánh giá rủi ro và tác động; Kế hoạch
giảm nhẹ và ứng phó. Chẳng hạn, bản tin giám sát và dự báo hạn của Hoa Kỳ phân
loại ra được 5 vùng với những kế hoạch ưu tiên khác nhau gồm: vùng có kế hoạch tập
trung ứng phó; vùng có kế hoạch tập trung giảm nhẹ; vùng phát triển kế hoạch lâu dài;
vùng với kế hoạch hạn hán được giao cho chính quyền địa phương; và những vùng
không có kế hoạch hạn hán. Để có được sự phân vùng như vậy cần có hệ thống giám
sát, cảnh báo sớm, đánh giá rủi ro và tác động. Trên cơ sở bản tin dự báo về tình hình
hạn hán sắp tới mà đề ra các biện pháp giảm nhẹ hoặc ứng phó (Hình 5).

Hình 5: Sản phẩm giám sát và dự báo hạn tại Hoa Kỳ
Các phân tích về hạn hán trên quy mô mô toàn cầu (Dai và cs, 2004; Niko Wanders và
cs, 2010), khu vực và địa phương (A.V.Meshcherskaya và cs 1996; Benjamin LloydHughes và cs 2002; Hayes, 1996,…) thông qua các chỉ số hạn dựa trên số liệu mưa,
nhiệt độ và độ ẩm quan trắc trong quá khứ cho thấy số đợt hạn, thời gian kéo dài hạn,
cũng như tần suất và mức độ của nó ở một số nơi đã tăng lên đáng kể. Nổi bật lên
trong nghiên cứu hạn trên quy mô toàn cầu là nghiên cứu của Niko Wanders và cs
(2010). Trong bài, tác giả đã phân tích ưu điểm, nhược điểm của 18 chỉ số hạn hán bao
gồm cả chỉ số hạn khí tượng, chỉ số hạn thủy văn, chỉ số độ ẩm, rồi lựa chọn ra các chỉ
số thích hợp để áp dụng phân tích các đặc trưng của hạn hán trong năm vùng khí hậu

khác nhau trên toàn cầu: vùng xích đạo, vùng khô hạn cực, vùng nhiệt độ ấm, vùng
tuyết, vùng địa cực. Nhiều nghiên cứu cho thấy sự giảm lượng mưa đáng kể đi kèm

14


với sự tăng nhiệt độ sẽ làm tăng quá trình bốc hơi, gây ra hạn hán nghiêm trọng hơn
(A.V.Meshcherskaya và V.G.Blazhevich, 1996); (A.loukas và L. Vasiliades, 2004),
Ceglar và CS (2008). Cùng với xu thế ấm hơn trên toàn cầu giai đoạn (1980-2000), tần
suất và xu thế hạn tăng lên và xảy ra nghiêm trọng hơn vào bất cứ mùa nào trong năm,
như ở Cộng hòa Séc cứ khoảng 5 năm lại xảy ra đợt hạn hán nặng trong suốt mùa
đông hoặc mùa hè, với mức độ nặng và tần suất lớn nhất vào tháng IV và tháng VI
(xảy ra trên toàn bộ lãnh thổ với tổng diện tích là 95%) (Potop và cs, 2008); hạn xảy ra
vào các tháng mùa hè ở Hy Lạp ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoa màu và sự cung cấp
nước trong thành phố (A.loukas và L. Vasiliades, 2004); ở Cộng hòa Moldova, cứ 2
năm thì lại có một đợt hạn nặng vào mùa thu (V. Potop J.Soup, 2008).
Phân tích hạn
theo thời gian
và không gian

Đặc điểm
xác suất
của hạn

Tác động
của BĐKH
đến hạn

Mô hình
Hạn

Dự báo
hạn

Hệ thống mô
phỏng dữ
liệu đất

Quản lý
hạn
Hình 6: Các thành phần khác nhau của mô hình hạn

Bên cạnh sự gia tăng về tần suất và mức độ hạn, thời gian kéo dài các đợt hạn cũng
tăng lên đáng kể. Thời gian xảy ra hạn có thể kéo vài tháng đến vài năm trong nhiều
quốc gia. Nghiên cứu hạn dựa trên bộ số liệu mưa và nhiệt độ tháng quan trắc với
bước lưới 0,5 độ trên toàn lãnh thổ Châu Âu 350-700N và 350E – 100W, Benjamin
Lloyd- Hughes và Mark Asauders (2002) đã chỉ ra rằng thời gian hạn hán lớn nhất
trung bình trên mỗi ô lưới ở Châu Âu là 48 ± 17 tháng. Tần suất hạn hán cao hơn xảy
ra ở lục địa Châu Âu, thấp hơn ở bờ biển phía đông bắc Châu Âu, bờ biển Địa Trung
Hải, thời gian hạn kéo dài nhất thì xảy ra ở Italya, đông bắc Pháp, đông bắc Nga, với
thời gian kéo dài là 40 tháng. Còn, Q. Zhang (2005) chỉ ra rằng hạn hán ở phía bắc
Trung Quốc có xu thế tăng lên kể từ sau những năm 1990, đặc biệt có vài vùng hạn
hán kéo dài 4-5 năm từ năm 1997 đến năm 2003.
15


Các biến khí tượng thủy văn
Mưa, dòng chảy, nhiệt
độ, bốc hơi, mực nước
ngầm, mực nước hồ

chứa, độ ẩm đất.

Các chỉ số hạn

Phương pháp

Standardized
Precipitation Index (SPI)
Palmer Drought Severity
Index (PDSI)
Effective Drought Index
(EDI)

Mô hình hồi quy
Mô hình chuỗi thời gian
Mô hình mạng thần kinh
Mô hình xác suất
Mô hình kết hợp

Kết quả
Thời gian dự kiến
Bắt đầu và kết thúc
Bản chất của sự
nghiêm trọng
Xác suất của sự xảy ra

Chỉ số khí hậu
El Nino - Southern Oscillation
(ENSO)
Sea Surface Temperature (SST)

Inter - decadal Pacific
Oscillatation (IPO)

Hình 7: Các thành phần khác nhau của dự báo hạn
Các thành phần khác nhau của mô hình về hạn hạn được chỉ ra trong hình 6. Dự báo
hạn là một thành phần quan trọng của hạn thủy văn, cái đóng vái trò chủ chốt trong
quản lý rủi ro, phòng chống và giảm nhẹ hạn hán. Tuy nhiên có một thách thức lớn
trong các nghiên cứu là để phát triển một công nghệ phù hợp cho việc dự báo thời gian
bắt đầu và kết thúc của đợt hạn. Các thành phần khác nhau của dự báo hạn được đưa ra
trong hình 7, bao gồm các biến đầu vào, các phương pháp và các kết quả đạt được.
1.2.1 Các nghiên cứu về hạn hán tại Việt Nam
Ở Việt Nam, những nghiên cứu về hạn hán cũng đã được tiến hành đến từng vùng khí
hậu, tỉnh, địa phương. Vào năm 1995, Nguyễn Trọng Hiệu đã nghiên cứu sự phân bố
hạn hán và tác động của hạn hán ở các vùng khí hậu Việt Nam. Các kết quả tính toán
cho thấy, hạn mùa đông chủ yếu ở khu vực Bắc Bộ, Nam Bộ, Tây Nguyên, hạn mùa
hè thịnh thành ở Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ. Hạn mùa đông tần suất cao hơn hạn
mùa hè và tần suất hạn mùa đông có thể lên đến 100% ở một số nơi thuộc Tây Nguyên

16


và Nam Bộ. Nguyễn Trọng Hiệu và các cộng sự ( 2003) sử dụng các số liệu lượng
mưa và lượng bốc hơi của khoảng 160 trạm khí tượng bề mặt với thời gian quan trắc
phổ biến (1961-2000) để nghiên cứu tính chất, mức độ hạn và phân vùng hạn ở Việt
Nam. Dựa trên các kết quả tính toán, tác giả đã chia hạn hán thành 5 loại: từ khô hạn
đến ít khô hạn nhất và phân chia Việt Nam thành 8 vùng có mùa khô khác nhau
I. Tây Bắc: hạn cả mùa đông và mùa xuân
II. Đông Bắc: hạn trong mùa đông
III. Đồng bằng Bắc Bộ: hạn trong mùa đông
IV. Bắc Trung Bộ: hạn vào nửa cuối mùa đông

V. Nam Trung Bộ: hạn cuối mùa đông và kéo dài đến giữa mùa hè
VI. Cực Nam Trung Bộ Hạn nặng cả mùa đông và mùa xuân
VII.Tây Nguyên: hạn nặng cả mùa đông và mùa xuân
VIII. Nam Bộ: hạn năng trong cả mùa đông và mùa xuân
Tác giả đưa ra kết luận, hạn chỉ xảy ra vào các tháng mùa đông, mùa xuân, mùa hè và
không có tình trạng hạn vào các tháng mùa thu
Mai Trọng Thông (2006) đánh giá mức độ khô hạn của vùng Đông Bắc và đồng bằng
Bắc Bộ thời kỳ (1975-2004) và cho thấy kết quả tính toán khá phù hợp với điều kiện
khí hậu thực tế ở hai khu vực này. Cùng năm 2008, một số nghiên cứu khác về hạn
hán cũng thu được những kết quả đáng kể trong việc ứng dụng sản xuất nông nghiệp,
quản lý nguồn nước (Nguyễn Văn Liêm, Lê Sâm và cs).
Trong báo cáo tổng kết đề tài: “Xây dựng bản đồ hạn hán và mức độ thiếu nước sinh
hoạt ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên năm 2008”, Trần Thục và cs (2008) đã tiến
hành những nghiên cứu đánh giá bổ sung về các điều kiện khí tượng thuỷ văn nhằm
phục vụ tính toán và đánh giá mức độ khắc nghiệt của hạn hán và tính toán các chỉ số
của 3 loại hạn: hạn khí tượng, hạn thuỷ văn và hạn nông nghiệp chi tiết đến huyện cho
9 tỉnh vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên.
Ngoài ra, còn có rất nhiều đề tài nghiên cứu về hạn hán đã được thực hiện trong 10
năm trở lại đây, những nghiên cứu này tập trung chủ yếu vào 2 vấn đề chính là nghiên
cứu cơ bản về hạn hán và tác động tới dân sinh, kinh tế, xã hội và các giải pháp, phòng
chống và giảm nhẹ hạn hán như: Đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn điều
17


hành cấp nước mùa cạn cho đồng bằng sông Hồng” (Lê Kim Truyền, Đề tài
NCKHCN cấp Nhà nước,Trường Đại học Thủy Lợi, năm 2009). Đề tài đã đề xuất
được cơ sở khoa học để điều hành cấp nước và phân phối nước cho toàn mùa kiệt và
những năm hạn. Đề xuất được quy trình vận hành các hồ chứa phục vụ phát điện và
cấp nước trong thời kỳ mùa kiệt trên hệ thống sông Hồng. Đề tài đã xây dựng các
phương trình hồi quy đa biến (các yếu tố dòng chảy kỳ trước) dự báo dòng chảy 10

ngày mùa cạn và ứng dụng mô hình mạng thần kinh nhân tạo ANN dự báo dòng chảy
1 tháng tại các vị trí Yên Bái, Tạ Bú, Hàm Yên, Chiêm Hóa và Sơn Tây. Tuy nhiên
phương án dự báo dòng chảy mùa cạn trong đề tài chỉ tập trung vào yếu tố dòng chảy
trung bình thời kỳ 1 tháng và 10 ngày. Đặc trưng dòng chảy nhỏ nhất chưa được dự
báo. Mặt khác, hệ thống hồ chứa thượng nguồn hiện nay đã có thêm hồ Sơn La, Huội
Quảng - Bản Chát, hệ thống mô hình dự báo cần phải bổ sung các phương án và kịch
bản đáp ứng hiện trạng phát triển hiện nay. Đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định
và dự báo tiềm năng nguồn nước mặt phục vụ thông báo tiềm năng nguồn nước hàng
năm, áp dụng thử nghiệm ở lưu vực sông Hồng” (Trịnh Thu Phương, Đề tài NCKHCN
cấp Bộ, năm 2013). Đề tài đã xây dựng công nghệ dự báo tiềm năng nguồn nước theo
các đặc trưng dòng chảy lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình theo hạn tháng, mùa và năm
tại các hồ chứa lớn trên sông Hồng và các trạm thủy văn trên dòng chính bằng phương
pháp hồi quy, thống kê khách quan trên môi trường windows. Tuy nhiên quy trình liên
hồ chứa mùa cạn sông Hồng chưa được ban hành, do đó vận hành các hồ trong mùa
cạn vẫn thực hiện theo phương thức phát điện theo công suất đảm bảo các tháng mùa
cạn và cấp nước phục vụ vụ Đông Xuân trong tháng 1-2. Vấn đề nghiên cứu nhận định
dòng chảy lũ lớn và dòng chảy cạn đến các hồ chứa và các nhánh sông không có hồ
chứa thượng lưu sông Hồng, nhận dạng lũ lớn và dòng chảy cạn hạ lưu sông Hồng
trung hạn và dài hạn chưa được đề cập. Đề tài “Đánh giá tác động của hệ thống hồ
chứa trên sông Đà, sông Lô đến dòng chảy mùa cạn hạ lưu sông Hồng và đề xuất giải
pháp đảm bảo nguồn nước cho hạ du” (Nguyễn Lan Châu, Đề tài NCKHCN cấp Bộ,
năm 2009). Đề tài này đã đạt được những thành quả như đề tài đã đánh giá tác động
của hệ thống hồ chứa phía Trung Quốc và phía Việt Nam đến dòng chảy hạ lưu sông
Hồng trong mùa cạn. Đề tài đã xây dựng công nghệ dự báo quá trình dòng chảy 5 ngày
trong mùa cạn trên cơ sở kết nối sản phẩm mô hình số trị dự báo mưa 5 ngày theo
18