(Luận văn thạc sĩ) Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

SIHAPHON PHOSALY

NG ỤNG C NG NGH VI N TH M V H TH NG TIN Đ
PH N V NG
PH

L

NH M

O HẠN N NG NGHI P V Đ XUẤT GIẢI PH P
CHO HUY N TƯ NG Ư NG T NH NGH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

H N i - 2018

N

NG


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

SIHAPHON PHOSALY

NG ỤNG C NG NGH VI N TH M V H TH NG TIN Đ
PH N V NG
PH

L NH M

O HẠN N NG NGHI P V Đ XUẤT GIẢI PH P
CHO HUY N TƯ NG Ư NG T NH NGH

Chuy n ng nh:

K thu t t i nguy n n

M s :

8 58 02 12

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ng

ih

ng

n kho h :

TS B i Th Ki n Trinh
TS Nguy n Qu ng Phi

H N i – 2018

N

NG


LỜI C M ĐO N
Tôi xin

m đo n đề t i lu n văn n y l sản phẩm nghi n ứu ủ ri ng á nhân

tôi Cá s liệu v kết quả trong lu n văn l ho n to n trung thự v
b tr

đây Tất ả á trí h

h

đ ợ

i ông

n đ đ ợ ghi rõ nguồn g

Hà Nội, ngày 04 tháng 10 năm 2018

Tác giả luận văn

Sihaphon PHOSALY

i


LỜI CẢM

N

S u một quá trình nghi n ứu, đến n y lu n văn thạ sĩ v i đề t i: “ ng dụng
công nghệ viễn thám v hệ thông tin địa lý nhằm phân vùng dự báo hạn nơng
nghiệp v đề xuất giải pháp ứng phó cho huyện Tương
đ ợ ho n th nh v i sự nỗ lự

ương tỉnh Nghệ

ủ bản thân v sự giúp đỡ ủ

n”đ

á thầy, ô giáo, bạn

bè và đồng nghiệp
Tác giả xin trân tr ng ảm ơn á thầy, cô giáo Tr
đ truyền đạt kiến thứ

ng Đại h

Thuỷ lợi, Kho

K

thu t t i nguy n n

Tr

ng Tá giả xin b y tỏ lòng biết ơn sâu sắ t i TS B i Th Ki n Trinh v TS.

Nguy n Qu ng Phi đ trự tiếp, t n tình hỉ bảo, h

trong quá trình h
ng

t p tại

n tá giả trong su t quá

trình thự hiện lu n văn
Tá giả xin hân th nh ảm ơn sự tạo điều kiện ủ Chính phủ h i n
N m v L o, Đại sứ quán L o tại Việt N m, á Phòng, B n trong Tr
Thuỷ lợi, á
h

ng Đại h

ơ qu n li n qu n đ tạo m i điều kiện thu n lợi để tá giả ó điều kiện

t p, nghi n ứu, nâng

Cu i

Việt

o trình độ huy n mơn

ng, tá giả xin hân th nh ảm ơn gi đình, bạn bè v đồng nghiệp đ

luôn động vi n, giúp đỡ tá giả trong quá trình l m lu n văn
V i th i gi n v kiến thứ

ó hạn, hắ

hắn khơng tránh khỏi những khiếm

khuyết, tá giả rất mong nh n đ ợ nhiều ý kiến góp ý ủ

á thầy ơ giáo, ủ quý

độ giả để lu n văn đ ợ ho n thiện hơn
Xin hân th nh ảm ơn!
Hà Nội, ngày 04 tháng 10 năm 2018
Tác giả luận văn

Sihaphon PHOSALY

ii


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề t i ........................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................. 2
3. Đối tượng v phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 2
4. Cách tiếp cận v phương pháp nghiên cứu........................................................... 3
4.1. Cách tiếp cận ................................................................................................... 3
4.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 3
5. ố cục luận văn ...................................................................................................... 4
CHƯ NG 1 T NG QU N V LĨNH V C NGHI N C U V V NG
NGHI N C U ........................................................................................................... 5
1.1.

Tổng quan về hạn hán ..................................................................................... 5

1.1.1. Khái niệm v phân loại hạn hán ................................................................... 5
1.1.2. Đặ tr ng ủ hạn hán v nguy n nhân gây r hạn hán ................................ 8
1.1.3. Tình trạng hạn hán ở Việt N m ................................................................. 10
1.1.4. Cá

hỉ s hạn hán..................................................................................... 13

1.2. Tổng quan ứng dụng công nghệ Viễn thám v Hệ thông tin địa lý trong
nghiên cứuhạn hán .................................................................................................. 17
1.2.1. Tổng qu n tr n thế gi i ............................................................................. 18
1.2.2. Tổng qu n trong n
1.3.

............................................................................... 20

Tổng quan vùng nghiên cứu .......................................................................... 23

1.3.1. Tổng qu n về điều kiện tự nhi n, ân sinh ................................................. 23
1.3.2. Đặ điểm khí h u, thuỷ văn ....................................................................... 27
CHƯ NG 2 PHƯ NG PH P X Y
2.1.

NG ẢN Đ

PH N V NG HẠN ....... 31

Phương pháp nghiên cứu hạn hán ................................................................ 31

2.1.1. Cá yếu t tá động đến hạn hán................................................................ 31
2.1.2. Ph ơng pháp nghi n ứu hạn hán .............................................................. 33
2.2.

Quy trình th nh lập bản đồ hạn hán............................................................. 36

iii


2.3.

ữ liệu nghiên cứu ......................................................................................... 37

2.4.

Tính tốn các chỉ số hạn ................................................................................ 39

2.4.1. Chỉ s NDVI ............................................................................................. 39

2.4.2. Chỉ s TVDI .............................................................................................. 45
CHƯ NG 3 Đ NH GI M C Đ HẠN H N V Đ XUẤT GIẢI PH P NG
PH .......................................................................................................................... 54
3.1.

Kết quả tính hạn nơng nghiệp ....................................................................... 54

3.2. Đề xuất giải pháp thích ứng v i hạn nơng nghiệp trên địa b n huyện Tương
ương ....................................................................................................................... 61
K T LUẬN V KI N NGH ................................................................................. 63
1. Kết luận ............................................................................................................. 63
2. Tồn tại v Kiến nghị .......................................................................................... 64
T I LI U TH M KHẢO ....................................................................................... 66

iv


NH MỤC H NH ẢNH
Hình

: M i qu n hệ giữ

Hình

Bản đồ hạn hán

á loại hạn hán ............................................................... 7
năm 99 v

b năm 998 ........................................... 11

Hình

4 Bản đồ h nh hính tỉnh Nghệ An ................................................................ 22

Hình

5 Bản đồ h nh hính huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An ............................. 23

Hình

6 R ng Săng L ở huyện T ơng D ơng, Nghệ An ........................................ 29

Hình 2.1. Tam giác khơng gian Ts/NDVI .................................................................. 34
Hình

Quy trình th nh l p bản đồ hạn hán ............................................................ 35

Hình

Bản đồ DEM huyện T ơng D ơng ............................................................. 36

Hình

4 Bản đồ hiện trạng sử ụng đất .................................................................... 37

Hình 2.5 Cơng ụ phân tí h ảnh vi n thám ................................................................ 40
Hình 2.6 Chứ năng tính NDVI ................................................................................ 40
Hình 2.7 Kết quả tính NDVI ủ ảnh LANDSAT 8 .................................................. 40
Hình

8 Bản đồ NDVI huyện T ơng D ơng năm

5 ........................................... 41

Hình

9 Bản đồ NDVI huyện T ơng D ơng năm

6 ........................................... 42

Hình

Bản đồ NDVI huyện T ơng D ơng năm

7 ......................................... 43

Hình 2.11 Tính bứ xạ L ......................................................................................... 47
Hình 2.12 Ảnh bứ xạ L .......................................................................................... 47
Hình 2.13 Tính nhiệt độ độ sáng TB .......................................................................... 48
Hình 2.14 Ảnh bứ xạ L ......................................................................................... 48
Hình 2.15. Tính LST .................................................................................................. 49
Hình 2.16 Bản đồ LST năm

5 .............................................................................. 49

Hình 2.17 Bản đồ LST năm

6 .............................................................................. 50

Hình 2.18 Bản đồ LST năm

7 .............................................................................. 50

Hình 2.19 L p h m hồi quy tuyến tính ...................................................................... 51
Hình 2.20 Tính hỉ s khơ hạn nhiệt độ - thự v t TVDI........................................... 52
Hình 3.1 Bản đồ hỉ s khơ hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng năm
2015........................................................................................................................... 54

v


Hình 3.2 Bản đồ hỉ s khơ hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng năm
2016........................................................................................................................... 55
Hình 3.3 Bản đồ hỉ s khơ hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng năm
2017........................................................................................................................... 56
Hình

4 Ng

i ân x T m Qu ng, T ơng D ơng trồng r ng ................................. 58

vi


NH MỤC ẢNG I U
Bảng

Một s

hỉ ti u/ hỉ s tính tốn khơ hạn v

á ng ỡng giá tr ủ

húng .. 13

Bảng

Tình hình sử ụng đất ủ tỉnh Nghệ An đến năm 2014) .......................... 25

Bảng
L ợng m trung bình tháng gi i đoạn 979ủ huyện T ơng D ơng
.................................................................................................................................. 27
Bảng

Th nh phần ơ gi i ủ đất v sứ

hứ ẩm ự đại t ơng ứng .................. 30

Bảng

Phân ấp mứ độ khô hạn theo hỉ s nhiệt độ - thự v t TVDI ................. 34

Bảng
Giá tr bứ xạ phổ ủ ải sóng đỏ, n hồng ngoại á loại ảnh LANDSAT
.................................................................................................................................. 38
Bảng 4 Giá tr Gres le , Bres le , Lm x, Lmin ................................................... 44
Bảng 5 Giá tr ML, AL đ i v i ảnh hồng ngoại nhiệt LANDSAT 8 ....................... 45
Bảng 6 Giá tr K , K đ i v i ữ liệu ảnh LANDSAT ........................................... 45
Bảng

Kết quả tính hỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t TVDI huyện T ơng D ơng
.................................................................................................................................. 53

vii


NH MỤC CH

VI T TẮT

WMO

Tổ hứ Khí t ợng Thế gi i

CHDCND

Cộng ho Dân hủ Nhân ân

DEM

Mơ hình độ

UNESCO

Tổ hứ Giáo ụ , Kho h

FAO

Tổ hứ L ơng thự v Nông nghiệp Li n Hiệp Qu

NDVI

Chỉ s thự v t

TVDI

Chỉ s khô hạn nhiệt độ - thự v t

SAVI

Chỉ s thự v t ó hiệu hỉnh ảnh h ởng ủ đất

os

viii

v Văn hó Li n Hiệp Qu


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề t i
Hạn hán l thi n t i đ ợ xếp hạng l n thứ
l ợng m

thiếu hụt nghi m tr ng kéo

v h m l ợng n
hồ, mự n
tr

trong đất, l m suy kiệt ịng hảy sơng su i, hạ thấp mự n

ng v kinh tế Hạn hán xảy r

ả trong m

o

i đất gây r những thiệt hại to l n về mơi

o biến đổi khí h u, ó thể xẩy r ở ả v ng m

nhiều, trong ả những năm m

ít l n năm m

nhiều, trong m

ít

khơ v

m

Trong th p kỷ 9
trong ả n

i, l m giảm h m l ợng ẩm trong khơng khí

trong á tầng hứ n

l n v ng m

s u lũ lụt v b o Đó l hiện t ợng

ủ thế kỷ tr

, hạn hán đ li n tiếp xảy r ở khắp á v ng

, trong đó hạn hán nặng tr n iện rộng th

ng xẩy r theo hu kỳ 5 năm

lần Những năm gần đây, o hiện t ợng El Nino v nạn hặt phá r ng n n tình trạng hạn
hán ng y

ng trở n n nghi m tr ng Hạn hán gây ảnh h ởng t i iện tí h ây trồng

khoảng t

h –5

h , giảm t

- % năng suất ây trồng, giảm t

% sản l ợng l ơng thự Chi phí h ng hạn hán th

ng rất t n kém o phải đầu t

xây ựng hồ hứ , trạm bơm v i mứ bình quân t 4 -5 triệu đồng/h đất

nh tá Do

v y, h n hán gây r những ảnh h ởng nghi m tr ng l m thiệt hại to l n về ng
ủ , kinh tế x hội v mơi tr

,5-

i, tiền

ng m khơng ó á h phịng h ng, hỉ ó thể tránh v

giảm thiểu thiệt hại
Những năm gần đây,

ng v i xu thế to n ầu, tình trạng hạn hán n

ng trở n n nghi m tr ng v
m

giảm, việ

hặt phá r ng b

i n biến khó l
b i

thu hút đ ợ rất nhiều sự qu n tâm ủ
qu n trắ , hủ yếu l

mặt, t
n

ng

t ng y

o hiện t ợng El Nino l m l ợng

Nghi n ứu về hiện t ợng hạn hán t lâu đ
á nh kho h

trong v ngo i n

Dữ liệu

á yếu t khí t ợng nh l ợng m , nhiệt độ khơng khí gần bề

độ gió, l ợng hơi n

trong khí quyển, độ ẩm t ơng đ i v sự b

thốt hơi

l những thơng tin đầu v o qu n tr ng để theo õi, đánh giá v đ nh l ợng mứ

độ hạn hán ũng nh
s ng ủ

on ng

á tá động ủ hạn hán đến môi tr

i

1

ng sinh thái, đến uộ


Gần đây, á thông tin về m , độ ẩm đất, nhiệt độ bề mặt đất, b
l ợng n

, thảm thự v t v độ he phủ đất đ

hơi, tổng trữ

ó thể đ ợ phân tí h, tính tốn t

ữ

liệu ảnh vi n thám (NASA; Office, 2000), t đó việ theo õi hạn hán tr n quy mô
l n, th m hí to n ầu đ

ó những b

tiến l n Tại Việt N m, ông nghệ vi n thám

bắt đầu đ ợ áp ụng trong nghi n ứu giám sát i n biến v theo õi hạn hán tại một
s khu vự v đ thu đ ợ những kết quả tin

y

Huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An nằm gần bi n gi i Việt – L o ó khí h u
khắ nghiệt, l nơi th

ng xuy n xảy r hạn hán Việ xem xét sự biến đổi v

ự tính

hạn hán l thiết thự v khả thi Vì v y, ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông
tin địa lý nhằm phân vùng, dự báo hạn nông nghiệp và đề xuất giải pháp ứng phó
cho huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An rất ần thiết ũng nh

ó ý nghĩ thự ti n

trong b i ảnh tình hình hạn hán đ ng i n biến bất th

t hiện n y

ng ở n

2. Mục tiêu nghiên cứu
Mụ ti u hung ủ đề t i l nâng

o hiệu quả ự báo hạn hán ho huyện

T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An, qu đó đánh giá ảnh h ởng ủ hạn hán đ i v i lĩnh vự
nông nghiệp Cụ thể á mụ ti u nh s u:
 Ứng ụng ông nghệ vi n thám v hệ thơng tin đ

lý để tính tốn v đánh giá

hạn hán tại đ b n huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An
 Đề xuất giải pháp ứng phó hạn nơng nghiệp ho huyện T ơng D ơng, tỉnh
Nghệ An
3. Đối tượng v phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
 Cá đặ điểm khí t ợng nh l ợng m ,

ng độ bứ xạ mặt tr i, nhiệt độ bề

mặt đất trung bình
 Cá đặ điểm đ hình đ mạo nh độ

đ hình, loại đất, độ he phủ đất

 Mứ độ hạn hán, khả năng ứng phó ủ đ ph ơng
Phạm vi nghiên cứu: Huyện T ơng D ơng, tỉnh Nghệ An
2


4. Cách tiếp cận v phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận
 Tiếp cận theo mục tiêu: Cá v ng sản xuất nông nghiệp, v ng quy hoạ h ho
sản xuất nơng nghiệp
 Tiếp

n kết quả ủ

h

ó nghi n ứu h y ảnh báo về nguy ơ hạn hán

á nghi n ứu trong v ngo i n

về vấn đề hạn hán

 Tiếp cận theo mơ hình: Sử ụng á mơ hình Khí h u to n ầu, ơng ụ xử lý
ảnh vệ tinh Er s, phần mềm GIS phân tí h không gi n Ar GIS
4.2. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp kế thừa:Lu n văn sử ụng, kế th

kết quả nghi n ứu, đề t i, ự

án tr n thế gi i ũng nh tại Việt N m về á vấn đề về hạn hán, ự báo, ảnh
báo hạn hán v quản lý hạn hán Kế th , sử ụng ó h n l

s liệu

 Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập số liệu: Nhằm đánh giá hiện trạng, thu
th p s liệu phụ vụ ơng tá tính tốn, đánh giá, xây ựng ơng ụ ự báo ũng
nh đề xuất á giải pháp ứng phó
 Phương pháp thống kê phân tích: Th ng k v phân tí h á s liệu đo đạc, thu
th p đ ợ để phụ vụ tính tốn phân tí h v

ự báo

 Phương pháp ứng dụng mơ hình: Lu n văn sử ụng á mơ hình về khí h u
to n ầu, ơng ụ ownlo

v xử lý ảnh GEE, Er s, phần mềm Ar GIS…

Những kết quả ự kiến đạt đ ợ nh s u:
 Tính tốn các thơng s bứ xạ, nhiệt độ bề mặt đất, độ ẩm đất… bằng ông ụ
phân tí h xử lý ảnh vệ tinh;
 L p bản đồ hạn hán thơng qua các phân tích khơng gian;
 Đánh giá tình trạng hạn nơng nghiệp ho v ng nghi n ứu;
 Đề xuất giải pháp ứng phó hạn nông nghiệp ho huyện T ơng D ơng, tỉnh
Nghệ An

3


5. ố cục luận văn
Lu n văn thạ sĩ đ ợ trình b y trong

h ơng hính v phần Mở đầu, phần

Kết lu n v Kiến ngh , ụ thể nh s u:
 Mở đầu
 Ch ơng : Tổng qu n về lĩnh vự nghi n ứu v v ng nghi n ứu.


Ch ơng : Ph ơng pháp xây ựng bản đồ hạn hán.

 Ch ơng : Đánh giá mứ độ hạn hán v đề xuất giải pháp ứng phó
 Kết lu n v Kiến ngh

4

CHƯ NG 1 T NG QU N V
NGHI N C U

LĨNH V C NGHI N C U V

V NG

1.1. Tổng quan về hạn hán
Hạn hán l hiện t ợng xảy r h ng năm tại Việt N m, th
t i tháng 4 năm s u Thiệt hại o hạn hán th

ng xuất hiện t tháng

ng đứng s u b o v lũ Thiệt hại o

hạn hán gây r nghi m tr ng nhất l về sinh kế v kinh tế Trong những năm gần đây
hạn hán th

ng bắt đầu s m hơn v kết thú muộn hơn (Dân, 2008-2010).

1.1.1. Khái niệm và phân loại hạn hán
Hạn hán đ ng ng y

ng nh n đ ợ sự qu n tâm ủ

nhiều khái niệm khá nh u đ ợ đ

á nh kho h

r , tuy nhi n hầu hết đều ự v o á

hủ yếu ủ khí h u nh nhiệt độ, l ợng m , l ợng b

hứ n
tr

thiếu hụt nghi m

i, l m giảm h m l ợng ẩm trong khơng khí v h m l ợng n

l m ạn kiệt ịng hảy sơng su i, hạ thấp mự n

o hồ, mự n

i đất, gây ảnh h ởng xấu đến sự sinh tr ởng ủ

ng suy thối gây đói nghèo,

i n biến

hơi

Theo quan điểm khí t ợng, hạn hán l hiện t ợng l ợng m
tr ng kéo

v i

trong đất,

trong á tầng
ây trồng, l m môi

h bệnh Nếu sắp xếp theo thứ tự loại hình thi n

t i gây thiệt hại về t i sản v sinh mạng tr n to n ầu thì hạn hán đứng thứ 4 s u lũ lụt,
động đất v b o Còn ở Việt N m, hạn hán đ ợ đánh giá l thi n t i gây thiệt hại
nặng nề đứng thứ

s u lũ, b o v

ó xu h

ng xảy r g y gắt, khó kiểm sốt hơn o

biến đổi khí h u
Theo Tổ hứ Khí t ợng Thế gi i WMO-World Meteorological Organization),
hạn hán đ ợ phân r b n loại: hạn khí t ợng Meteorologi l Drought , hạn nơng
nghiệp Agri ultur l Drought , hạn thuỷ văn Hy rologi l Drought v hạn kinh tế x
hội So ioe onomi Drought B loại hạn đầu ti n li n qu n đến ph ơng pháp l ợng
hó hạn hán nh một hiện t ợng v t lý Loại u i
năng ung ấp n

ng li n qu n đến nhu ầu v khả

, ũng nh ảnh h ởng ủ sự thiếu hụt n

tế x hội

5

đến á hệ th ng kinh


Hạn khí tượng đ ợ đ nh nghĩ

ự tr n mứ độ khơ hạn so v i trung bình

trong một khoảng th i gi n xá đ nh, xảy r khi thiếu hụt n
m , l ợng b

hơi, nhất l trong tr

biểu ho phần thu v l ợng b
b

hơi đồng biến v i

ng hợp li n tụ mất m

hơi ti u biểu ho phần hi ủ

ng độ bứ xạ, nhiệt độ, t

n n hạn hán gi tăng khi nắng nhiều, nhiệt độ

thự tế trong đất v nhu ầu n

Hạn nông nghiệp thự

đ

Ngo i l ợng m

ây trồng, hệ

Do l ợng

n t i mất ân bằng giữ h m
ây trồng trong th i gi n nhất đ nh
thí h nghi

nh tá nông nghiệp, thảm thự v t tự

r , hạn nông nghiệp li n qu n v i nhiều điều kiện tự nhi n

xuất hiện s u hạn khí t ợng v tr

i, hế độ

nh tá  Hạn nông nghiệp

hạn thủy văn

Hạn thủy văn li n qu n đến sự thiếu hụt nguồn n

mặt Dịng hảy sơng

á hồ, hồ hứ thấp hơn trung bình nhiều năm rõ rệt v mự n

trong á tầng hứ n

i đất hạ thấp Ngo i l ợng m

h ởng ủ nhiều yếu t khá : òng hảy mặt, n
sâu Th

ti u

o, gió mạnh, th i tiết khơ ráo

ủ

hình, loại đất v điều kiện x hội t

su i, mự n

án ân n

hất l hạn sinh lý đ ợ xá đ nh bởi điều kiện n

hoặ khơng thí h nghi ủ
nhi n

Ở đây l ợng m

độ gió v ngh h biến v i độ ẩm

Hạn nông nghiệp l hiện t ợng thiếu hụt m

l ợng n

trong án ân l ợng

ngầm tầng nơng, n

ng ó độ tr về th i gi n giữ sự thiếu hụt m

khiến ho á giá tr đo đạ thủy văn không phải l
khá nh th y đổi trong sử ụng đất, á

r , hạn thuỷ văn h u ảnh
hoặ n

ở á

ngầm tầng
òng hảy

hỉ s hạn s m nhất Cá nhân t

ơng trình thủy lợi đều ảnh h ởng đến á

đặ tr ng thủy văn ủ l u vự ng y ả khi khơng ó sự xuất hiện ủ hạn khí t ợng
(Hisdal et al., 2000).

6


Hạn kinh tế xã hội ó thể đ nh nghĩ l sự thiếu hụt trong ung ấp n

nhu ầu ủ

ho

á hoạt động kinh tế x hội, phản ánh m i qu n hệ kinh tế giữ

ầu m h ng hó l t i nguy n n

ung v

Hạn kinh tế x hội phụ thuộ v o l ợng m

nh ng ó thể xảy r ng y ả khi khơng ó hạn khí t ợng thủy văn o nhu ầu n
á ng nh kinh tế x hội tăng
trạng n y l

o (H ơng n Ho ng,

o sự thất bại trong quy hoạ h v quản lý n

ầu sử ụng v

ự toán t i nguy n n

ủ

) Nguy n nhân ủ tình
, ũng nh

o

tính nhu

tự nhi n (Hisdal et al., 2000).

Thiếu hụt l ợng m
l ợng,
ng độ, th i
gian)

Nhiệt độ cao, gió l n,độ ẩm t
ơngđ i thấp,
nắng nhiều, ít mây

Thẩm thấu giảm, òng hảy mặt, thẩm
thấu sâu v bổ sung nguồn n
ngầm

Thời gian

Thự v t, ây trồng thiếu n , sản
l ợng v sinh kh i giảm

Giảm dòng hảy vào ao, hồ,nguồn n ; giảm đất
ng p n
v môi tr ng s ng ho ng

Tác động đến kinh tế

Tác động đến xã hội

Tác động đến môi tr ng

Hạn nông nghiệp

trong đất

Hạn thủy văn

Thiếu hụt n

Tăng sự b và thốt
hơi n

Hạn khí tượng

Th y đổi á đặ tr ng khí h u

Hình
: M i qu n hệ giữ á loại hạn hán
(Nguồn: />B loại hạn khí t ợng, nơng nghiệp v thủy văn ó m i qu n hệ v i nh u,
i n r theo trình tự th i gi n hình 1.2 Hạn khí t ợng xảy r đầu ti n do các yếu t
khí h u b o gồm l ợng m
tăng b

thốt hơi n

đất,thự v t b ứ

rất ít hoặ khơng ó, đồng th i nhiệt độ, gió... làm gia

Hạn khí t ợng l m giảm l ợng n

trong đất, suy kiệt độ ẩm

hế sinh tr ởng v phát triển, l m giảm năng suất ảnh h ởng hoạt
7


động sản xuất nông nghiệp gây r hạn nông nghiệp Sự suy kiệt độ ẩm đất đồng th i
gây suy giảm l u l ợng v hạ thấp mự n
ngầm sau một khoảng th i gi n sẽ

ngầm Sự thiếu hụt ả n

mặt v n

n đến hạn thủy văn

1.1.2. Đặc trưng của hạn hán và nguyên nhân gây ra hạn hán
Theo Wilhite (Wilhite, 2000), hạn hán l một phần tự nhi n ủ khí h u v
những đặ tr ng ho n to n khá v i á thảm h

ó

tự nhi n khá nh động đất, núi lử ,

sóng thần ở á điểm s u:
 Hạn hán ó sự khởi đầu h m, l hiện t ợng t t ,

n đến khó ó thể xá

đ nh đ ợ sự bắt đầu v kết thú một sự kiện hạn
 Th i gi n hạn

o động t v i tháng đến v i năm, v ng trung tâm v v ng

xung qu nh b ảnh h ởng bởi hạn hán ó thể th y đổi theo th i gi n Khơng ó
một hỉ ti u hoặ một hỉ s hạn đơn l n o ó thể xá đ nh hính xá sự bắt
đầu v mứ độ khắ nghiệt ủ hạn ũng nh
 Phạm vi không gi n ủ hạn hán th
khá , o đó á ảnh h ởng ủ hạn th

á tá động tiềm năng ủ nó.

ng l n hơn nhiều so v i á thảm h
ng trải

i tr n nhiều v ng đ lý l n

 Cá tá động ủ hạn nhìn hung khơng theo ấu trú v khó đ nh l ợng
Cá tá động tí h lũy lại v mứ độ ảnh h ởng ủ hạn sẽ mở rộng khi á sự
kiện hạn tiếp tụ kéo

it m

n y s ng m

Khi so sánh á đợt hạn hán, thông th

ng

khá hoặ s ng năm khá
đặ tr ng đ ợ sử ụng l

độ, th i gi n v sự trải rộng theo không gi n ủ hạn hán (Singh, 2006). C
hán đ ợ đ nh nghĩ l mứ độ thiếu hụt l ợng m
kết hợp v i sự thiếu hụt đó Nó th
bình ủ

á

ng độ hạn

h y mứ độ ảnh h ởng hạn hán

ng đ ợ xá đ nh bởi sự hệ h khỏi mứ độ trung

hỉ s khí h u v li n qu n m t thiết v i th i gi n xá đ nh ảnh h ởng

ủ hạn Th i gi n hạn hán hỉ khoảng th i gi n một đợt hạn hán kéo
nó kéo

ng

i ít nhất l h i đến b tháng để hắ

i, thông th

ng

hắn l hạn hán, s u đó ó thể kéo dài

h ng tháng h ng năm Sự trải rộng theo không gi n ủ hạn hán đ ợ xá đ nh theo
diện tí h b ảnh h ởng bởi hạn
Nguyên nhân gây ra hạn hán ó nhiều, t p trung hủ yếu ở 2 nguyên nhân sau:
8


 Nguyên nhân khách quan: Do khí h u th i tiết bất th
th

ng gây n n l ợng m

ng xuy n ít hoặ nhất th i thiếu hụt

 M

rất ít, l ợng m

không đáng kể trong th i gi n

i hầu nh qu nh năm,

đây l tình trạng phổ biến tr n á v ng khô hạn v bán khô hạn L ợng m
trong khoảng th i gi n

i đáng kể thấp hơn rõ rệt mứ trung bình nhiều năm

ng kỳ Tình trạng n y ó thể xảy r tr n hầu khắp á v ng, kể ả v ng m

nhiều
 M

khơng ít lắm, nh ng trong một th i gi n nhất đ nh tr

hoặ m

hỉ đáp ứng nhu ầu t i thiểu ủ sản xuất v môi tr

đó khơng m
ng xung qu nh

Đây l tình trạng phổ biến tr n á v ng khí h u gió m , ó sự khá biệt rõ rệt
về m

giữ m

m

v m

khơ

 Ngun nhân chủ quan:

 Tình trạng phá r ng b
n

b i l m mất nguồn n

ngầm

n

; việ trồng ây khơng ph hợp, v ng ít n
nh lú

nguồn n

l m ho việ sử ụng n

n đến ạn kiệt nguồn

ũng trồng ây ần nhiều

quá nhiều,

n đến việ

ạn kiệt

;

 Công tá quy hoạ h sử ụng n

, b trí ơng trình khơng ph hợp, l m ho

nhiều ơng trình khơng phát huy đ ợ tá
trí ơng trình nhỏ, ịn v ng thiếu n

ụng
nguồn n

V ng ần nhiều n

lại b

tự nhi n lại b trí xây

ựng ơng trình l n;
 Chất l ợng thiết kế, thi ơng ơng trình h
 Khơng đủ nguồn n
sử ụng ng y
v ng h

đ ợ hiện đại hó v không ph hợp;

v thiếu những biện pháp ần thiết để đáp ứng nhu ầu

ng gi tăng o sự phát triển kinh tế-x hội ở á khu vự , các

ó quy hoạ h hợp lý hoặ quy hoạ h phát triển không ph hợp v i

mứ độ phát triển nguồn n

, không h i ho v i tự nhi n, môi tr

tồn tại lâu n y

9

ng v n v n


1.1.3. Tình trạng hạn hán ở Việt Nam
Hạn hán l hiện t ợng xảy r h ng năm tại Việt N m, th

ng xuất hiện t tháng

t i tháng 4 năm s u Hạn hán tá động to l n đến m i lĩnh vự môi tr

ng, kinh tế,

x hội Cá tá động đến nông nghiệp b o gồm giảm năng suất ây trồng, giảm iện
tí h gieo trồng, giảm sản l ợng ây trồng, hủ yếu l sản l ợng ây l ơng thự ,l m
tăng hi phí sản xuất nông nghiệp, giảm thu nh p ủ l o động nông nghiệp, tăng giá
th nh v giá ả á l ơng thự , giảm tổng giá tr sản phẩm hăn ni, v n h nh á
ơng trình thuỷ lợi thuỷ điện gặp khó khăn
ng

Tuy hạn hán ít gây thiệt hại trự tiếp về

i nh ng thiệt hại về kinh tế, x hội, l hết sứ phứ tạp, ó h u quả lâu

i, khó

khắ phụ
Hạn hán nghi m tr ng đ t ng xảy r trong quá khứ Những năm gần đây ó
một s đợt hạn hán điển hình nh (Bộ):
-

Năm 1992-1993:

Thiếu hụt nghi m tr ng l ợng m
ho sản xuất v

ân sinh trong năm 99

so v i trung bình nhiều năm t i

v o u i năm 99 gây hạn hán thiếu n
Ở Bắ Bộ v Bắ Trung Bộ, thiếu hụt m

-7 %, ó nơi

6 % trong những tháng đầu năm 99

% t tháng 8-

7 tháng đầu năm 99 , m

trung bình nhiều năm , đ gây r hạn hán ng y u i vụ m
ự trữ nguồn n

năm 99

/ 99 v t i 4 bằng 5-40%
Đầu năm 99 ,

trong đất, sông su i v ở á hồ hứ rất ít Hạn hán thiếu n

nghi m tr ng trong vụ đông xuân 99 - 99 , hè thu 99 , ở hầu hết á v ng Tổng
iện tí h lú đông xuân b hạn tr n 76

h

b

á sông đều thấp hơn trung bình nhiều năm t
ử sơng, t
ở

i mứ n

-

km, ó lú t i

hết tr n

Mự n

tr n

, - ,5m Mặn xâm nh p sâu v o á

km Tháng 7/ 99 , mự n

hết v n đ ợ tiếp tụ kh i thá

h

á hồ hứ l n đều

h ng hạn Cá hồ hứ v

v nhỏ

đều ạn kiệt Hạn hán tá động mạnh nhất đến nông nghiệp á tỉnh Th nh Hố - Bình
Thu n gần /

iện tí h lú vụ hè thu năm 99 b hạn, b hết 4 9 h Đồng bằng

sơng Cửu Long, hạn hán ít g y gắt hơn
-

Năm 1997-1998:

10


M

m

năm 997 kết thú s m hơn

bình quân hỉ đạt t

-7 %

ng kỳ; v ng Tây Nguy n, Đông N m Bộ v Đồng bằng

sông Cửu Long hầu nh không m
m

tháng; 6 tháng đầu năm 998 l ợng m

v o á tháng 3-6/ 998; Trung Bộ hầu nh không

trong tháng 6-9/ 998 Nhiệt độ á tháng đầu năm 998 đều

nhiều năm t

o hơn trung bình

o

-3oC Cá đợt nắng nóng g y gắt xảy r li n tụ v kéo

it

5-29

ng y trong tháng , 4, 5/ 998 ở N m Bộ v tháng 6, 7, 8/ 998 ở Trung Bộ Mự n
á sơng l n đều thấp hơn trung bình nhiều năm

ng kỳ t

,5- ,5m Đến đầu tháng

4/ 998, á sông su i nhỏ ở Trung Bộ, Tây Nguy n, Đông N m Bộ ịng hảy rất nhỏ
hoặ khơ hạn Một s hồ v
Quảng Bình
hứ v

v to n bộ hồ nhỏ đều khơ ạn Nghệ An ó 579 hồ,

hồ, Quảng Tr 85 hồ,

khá xấp xỉ mự n

Mự n

hết Mặn xâm nh p sâu 5 – 20 km v o nội đồng ở

Miền Trung v N m Bộ Nhiều nguồn n
tr ng đến ung ấp n

t

ng t b nhi m mặn, ảnh h ởng nghi m

i v sinh hoạt Hạn hán, thiếu n

nghi m tr ng nhất, hầu nh b o tr m ả n
xuân, hè thu, lú m

á hồ hứ l n v một s hồ

b hạn tr n 75
6

h
h

mất trắng tr n

ây ăn quả b hạn tr n

thiếu n

sinh hoạt Tổng s thiệt hại về kinh tế khoảng 5

phải trợ giúp h ng hụ tỷ đồng để ung ấp n
h

b

hết gần 5

h ; ây ông
h ; , triệu ng

sinh hoạt ho 8 tỉnh Những thiệt
ng, xói mịn,

ỡng, khủng hoảng tinh thần v giảm sút sứ kho

i

11

i

tỷ đồng Chính phủ đ

th ng k v tính tốn hết đ ợ nh vấn đề kinh tế, mơi tr

s mạ hố, thiếu ăn, suy inh
h ng triệu ng

khô 997-1998

, gây thiệt hại nghi m tr ng: Lú đông

nghiệp v

hại khá

m

ủ


(a)
Hình 1.3 Bản đồ hạn hán
-

năm 99 v

(b)
b năm 998

Năm 2001-2005:

Cá tỉnh Phú Y n, Quảng N m, Quảng Bình, Quảng Tr l những tỉnh b hạn
nghi m tr ng Cá tháng 6 v 7 hầu nh không m
hán nghi m tr ng đ
m

năm

m ng, gây háy r ng tr n iện rộng Những tháng tr

, hạn hán b o tr m hầu khắp Tây Nguy n, gây thiệt hại ho khoảng

h lú ở Kon Tum,

h lú ở Gi L i v 5

h đất

nh tá ở Đắk Lắ ;

thiếu n

ấp ho sinh hoạt ủ

nóng kéo

i, ịng hảy tr n á sơng su i ở mứ thấp hơn trung bình nhiều năm

hộ ân Ở Miền Trung v Tây Nguy n, nắng

kỳ, một s su i ạn kiệt ho n to n; nhiều hồ
n

sinh hoạt ho nhân ân, n

ng n ng

i thiếu n

thứ ăn v tr n 89
u i tháng 4 năm

, hạn

i n r ở v ng Duy n hải N m Trung Bộ, Tây Nguy n v Đông

N m Bộ gây thiệt hại về m
m

Trong 6 tháng đầu năm

i mự n

u ng ho gi sú

hết,hết khả năng ấp

Hạn hán thiếu n

sinh hoạt, 6 79 hộ thiếu đói, khoảng
bị,

,

u thiếu n

ng

u ng Theo th ng k

8
h

l m gần 5
on bò thiếu
đầy đủ, đến

5, tổng thiệt hại o hạn hán gây r ở á tỉnh N m Trung Bộ v

Tây Nguy n đ l n t i tr n

7

tỷ đồng V ng ĐBSCL, thiệt hại o hạn hán, xâm

12


mặn t i 7

tỷ đồng Tr n sông Tiền, sông H m Luông, sông Cổ Chi n, sông H u,

mặn xâm nh p sâu t 6 –8 km Ri ng sông V m Cỏ, mặn xâm nh p sâu t i mứ kỷ
lụ : 120–140km.
Những năm gần đây, hạn hán th

ng bắt đầu s m hơn v kết thú muộn hơn

Khảo sát ủ nghi n ứu n y ho thấy trong những năm gần đây, l ợng m
l u vự sông trong á tháng u i m , nhất l m

tr n á

khơ thiếu hụt so v i trung bình

nhiều năm khá nhiều, ó nơi thiếu hụt nghi m tr ng Tại Bắ Bộ v Bắ Trung Bộ,
theo s liệu th i kỳ 98 - 2009, tại 4 trạm thủy văn h t tr n l u vự sơng hính đ
xuất hiện á giá tr ự hạn; tại á hạ l u sông đều thấy rõ xu h
thấp nhất năm Cá biệt trong năm

, đợt hạn hán l n h

điểm đó đ gây áp lự nhiều tỉnh th nh tr n ả n
v i sản l ợng nông nghiệp v
tỷ đồng Theo th ng k

h

ng giảm mự n
t ng ó tính t i th i

n đến áp lự nghi m tr ng đ i

ung ấp điện, gây thiệt hại

tính l n đến h ng ng n

đầy đủ, năm đótỉnh Nghệ Anthuộ l u vự sông Cả

ũng xảy r hạn hán tr n iện rộng, iện tí h hạn khoảng 7

20.000ha(lợi,

Ở N m Bộ, phân tí h kết quả 8 trạm thủy văn ho thấy xu h
tăng mự n

ng xu h

).
ng gi

thấp nhất trong năm ở ĐBSCL, trong đó tăng nhiều hơn ở á khu vự

ven biển Đơng, tăng ít hơn khi v o trong nội đ
nh p mặn v o nội đ , l m ho hạn hán thiếu n

Điều n y ho thấy sự gi tăng xâm
ng t ở ĐBSCL L ợng n

sông su i th ợng nguồn vùng Đơng N m Bộ ó xu h
đây, nh ng tại hạ l u á sông, mự n

ở á

ng gi tăng trong vịng

thấp nhất ó xu h

gần

ng giảm

1.1.4. Các chỉ số hạn hán
Bảng
TT

Một s

hỉ ti u/ hỉ s tính tốn khơ hạn v

Tên chỉ tiêu tính tốn

SI (Severity Index)
1
Ng ỡng ủ

á ng ỡng giá tr ủ

húng

Cơng thức tính/ Điều kiện khí hậu
SI = (R- Rtb)/ R
R: L ợng m th i đoạn tính (mm);
Rtb: L ợng m trung bình th i đoạn tính
(mm).

hỉ ti u

13

0,75  1,0

Hạn nặng

0,50  0,74

Hạn v

0,25  0,49

Hạn nhẹ


0,0  0,24

Không hạn

SPI = (R - Rtb)/
Chỉ số chuẩn hóa lượng mưa R: L ợng m th i đoạn tính (mm) ;
SPI
Rtb:L ợng m trung bình th i đoạn tính;
(Standardized
Precipitation
(mm)
Index)
: Độ lệ h huẩn l ợng m th i đoạn tính
2
Ng ỡng ủ

hỉ ti u

> 2,0

Quá ẩm

1,5  1,99

Rất ẩm

1,0  1,49

Ẩm v

Gần trung bình

- 1,0  - 1,49

Hơi khô hạn

- 1,5  - 1,99

Hạn nặng

3
hỉ ti u

Ẩm

1,0  3,0

Ẩm

3,0  7,0

Khô hạn

5

hỉ ti u

Chỉ số cấp nư c mặt SWSI
(Surface Water Supply Index)

t

t

Hạn

Sa.Ii = (Ti/Ti) - (Ri/Ri)
T:Chuẩn s i nhiệt độ th i kỳ i
T: Độ lệ h huẩn nhiệt độ th i kỳ i
R: Chuẩn s i l ợng m th i kỳ i
R: Độ lệ h huẩn l ợng m th i kỳ i

4

Ng ỡng ủ

Rất ẩm

0,5  1,0

> 7,0

Chỉ số Sazonov (Sa.I)

Hạn ự nặng

H = PET/R
PET: B thốt hơi tiềm năng th i đoạn tính
R: L ợng m th i đoạn tính
< 0,5

Ng ỡng ủ

phải

- 0,99  0,99

≤ - 2,0
Chỉ số khô Penman

t

< -2

Úng ng p

< -1

D th

< 1,0

Không khô hạn

≥ ,0

Khô hạn

≥ ,0

Hạn nặng

n

SWSI = (aPtuyết + bPm + cP ịng hảy + dPdung
tí h hồ hứ – 50)/12
Trong đó : ,b, , l á tr ng s đ i v i các
14


th nh phần tuyết, m , òng hảy mặt v
ung tí h hồ hứ trong ân bằng n
l u
vự
+b+ + =
P l xá suất % không v ợt quá
ủ á th nh phần ân bằng n
t ơng
ứng
≤ - 4,0

Hạn ự nặng

-4  -3

Hạn rất nặng

-2,9  -2
Ng ỡng ủ

-1,9  -1,0

hỉ ti u

-0,99  0,99

Chỉ số khô hạn cán cân nư c
K tỷ s giữ phần thu hủ yếu
v phần hi hủ yếu ủ án ân
n

hỉ ti u

Hơi ẩm

2,0  2,9

Ẩm v

34

Rất ẩm

> 4,0

Cự ẩm

Ẩm

1,0  2,0

Hơi khô

2,0  4,0

Khô

ự tr n á

Rất khô
hỉ s hạn hán v

á ng ỡng

4 Hiện n y, rất nhiều hỉ s /hệ s hạn khá nh u đ đ ợ

phát triển v ứng ụng ở á n
khô Bu yko

ng

Rất ẩm

0,5  1,0

> 4,0

hạn Ts kiris & nnk,

Gần nh bình th

1,0  1,9

< 0,5

Việ giám sát v quản lý hạn đ ợ

Hơi khô

K i = E i / Ri
E i: L ợng b
hơi Pi he th i đoạn tính
(mm);
Ri: L ợng m th i đoạn tính (mm).

6
Ng ỡng á

Hạn v

tr n thế gi i nh : Chỉ s ẩm Iv nov

95 , Chỉ s khô Penm n, Chỉ s gió m

SPI, Chỉ s S zonov, Chỉ s Koloskov

GMI, Chỉ s m

9 5 , Hệ s khô, Hệ s

PDSI , Chỉ s độ ẩm ây trồng CMI , Chỉ s

948 , Chỉ s
huẩn hó

ạn, Chỉ s P lmer

ấp n

mặt SWSI , Chỉ s RDI

(Reclamation Drought Index)... Tổng qu n đầy đủ về á

hỉ s hạn ó thể th m khảo

trong nghi n ứu ủ Alley (Alley, 1984), Wu et al. (2001), Smakhtin và Hughes
(2004).

15