Nghiên cứu tình hình hạn hán phục vụ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh thừa thiên huế

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

DƢƠNG QUỐC NÕN

NGHIÊN CỨU TÌNH HÌNH HẠN HÁN PHỤC VỤ QUY HOẠCH SỬ DỤNG
ĐẤT NÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: Quản lý đất đai
Mã số: 60850103

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN HỮU NGỮ

HUẾ - 2014


i
LỜI CAM ĐOAN
Luận văn này là cơng trình nghiên cứu thực sự và hoàn toàn nghiêm túc của cá
nhân, đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của Tiến sĩ Nguyễn Hữu Ngữ và sự
đồng ý của Hội đồng bảo vệ đề cƣơng luận văn thạc sỹ ngành Quản lý đất đai, trƣờng
Đại học Nông Lâm – Đại học Huế. Các số liệu, dẫn chứng đƣợc kế thừa trong Luận
văn này đều đã đƣợc trích dẫn đúng quy định. Những kết quả nghiên cứu đƣợc trình
bày trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố dƣới bất cứ hình thức
nào. Tơi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Học viên
Dƣơng Quốc Nõn

ii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................4
1.1. Cơ sở lý luận của các vấn đề nghiên cứu .................................................................4
1.1.1. Hạn hán và những ảnh hƣởng của hạn hán ...........................................................4
1.1.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu, đánh giá hạn hán .................................................10
1.1.3. Quy hoạch sử dụng đất và vấn đề lồng ghép rủi ro thiên tai, biến đổi khí hậu vào
quy hoạch sử dụng đất ở Việt Nam ...............................................................................16
1.2. Cơ sở thực tiễn của các vấn đề nghiên cứu ............................................................18
1.2.1. Tình hình hạn hán trên Thế giới ..........................................................................18
1.2.2. Tình hình hạn hán ở Việt Nam ............................................................................20
1.2.3. Hạn hán ở tỉnh Thừa Thiên Huế ..........................................................................22
1.3. Các cơng trình nghiên cứu có liên quan .................................................................22
1.3.1. Cơng trình nghiên cứu ngồi nƣớc ......................................................................22
1.3.2. Cơng trình nghiên cứu trong nƣớc.......................................................................23
Chƣơng 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................26
2.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỤ THỂ....................................................................26
2.2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................................26
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ..........................................................................................26
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................26
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................26
2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................27
2.4.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu ..............................................................................27
2.4.2. Phƣơng pháp xử lý số liệu ...................................................................................29
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...........................................34
3.1. Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tỉnh Thừa Thiên Huế ........................34
3.1.1. Điều kiện tự nhiên ...............................................................................................34
3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................................44
3.2. Diễn biến lƣợng mƣa, nhiệt độ trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 1980 2014 ...............................................................................................................................47

iii
3.2.1. Diễn biến lƣợng mƣa, nhiệt độ các tháng trong vụ Đông Xuân..........................48
3.2.2. Diễn biến lƣợng mƣa, nhiệt độ các tháng trong vụ Hè Thu ................................54
3.3. Đánh giá mức độ của hạn hán trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế dựa vào chỉ số
SPI và RDIstd ..................................................................................................................59
3.3.1. So sánh mức độ hạn hán dựa vào 2 chỉ số ...........................................................59
3.3.2. Tình hình hạn hán trong vụ Đơng Xn và vụ Hè Thu .......................................61
3.4. Sự phân bố không gian của hạn hán trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế ................66
3.4.1. Nội suy giá trị chỉ số khô hạn ..............................................................................66
3.4.2. Kết quả nội suy sự phân bố không gian của hạn hán trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên
Huế.................................................................................................................................68
3.5. Ảnh hƣởng của hạn hán đến năng suất lúa trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế ......71
3.5.1. Diễn biến diện tích, năng suất lúa trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế từ năm 2000
đến 2013 ........................................................................................................................71
3.5.2. Mức độ ảnh hƣởng của hạn hán đến năng suất lúa trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên
Huế.................................................................................................................................73
3.6. Mô phỏng rủi ro hạn hán theo kịch bản biến đổi khí hậu của tỉnh Thừa Thiên Huế
.......................................................................................................................................74
3.7. Đánh giá rủi ro hạn hán đối với đất trồng lúa đến năm 2020 của tỉnh Thừa Thiên
Huế.................................................................................................................................77
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...........................................................................................80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................82
PHỤ LỤC ......................................................................................................................87


iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
CMI : Crop Moisture Index – Chỉ số độ ẩm cây trồng

DEM : Digital Elevation Model – Mơ hình số độ cao
DI

: Drought Index – Chỉ số hạn hán

EDI

: Effective Drought Index – Chỉ số hạn hiệu nghiệm

IDW : Inverse Distance Weight
MI

: Moisture Index – Chỉ số ẩm

PDSI : Palmer Drought Severity Index – Chỉ số hạn Palmer
PET

: Potential Evapotranspiration – Bốc hơi tiềm năng

RDI

: Reconnaissance Drought Index – Chỉ số hạn RDI

SPI

: Standardized Precipitation Index – Chỉ số hạn (chuẩn hóa giáng thủy)

SWSI : Surface Water Supply Index – Chỉ số cấp nƣớc mặt
TRMM: Tropical Rainfall Measurement Mission
WMO : World Meteorological Organization – Tổ chức khí tƣợng thế giới

WTO : World Trade Organization – Tổ chức thƣơng mại thế giới


v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Phân cấp hạn theo chỉ số PDSI .....................................................................14
Bảng 1.2. Phân ngƣỡng mức độ hạn hán dựa vào chỉ số SPI và RDI...........................15
Bảng 1.3. Phân cấp hạn theo chỉ số K ...........................................................................16
Bảng 1.4. Các nhóm khu vực về đặc trƣng khô hạn phổ biến tại Việt Nam ................20
Bảng 2.1. Phân ngƣỡng mức độ hạn hán dựa vào chỉ số SPI và RDI...........................29
Bảng 3.1. Hiện trạng sử dụng một số loại đất nông nghiệp năm 2013 .........................45
Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng một số loại đất phi nơng nghiệp năm 2013 ...................46
Bảng 3.3. Diện tích lúa Đơng Xuân và Hè Thu năm 2013 ở tỉnh Thừa Thiên Huế .....71
Bảng 3.4. Năng suất lúa trung bình của các huyện ở tỉnh Thừa Thiên Huế .................73
Bảng 3.5. Hệ số tƣơng quan giữa chỉ số hạn SPI với năng suất lúa các nhóm huyện ..74
Bảng 3.6. Diện tích đất trồng lúa có rủi ro hạn hán trong vụ Đơng Xn trên địa bàn
tỉnh Thừa Thiên Huế......................................................................................................78
Bảng 3.7. Diện tích đất trồng lúa có rủi ro hạn hán trong vụ Hè Thu trên địa bàn tỉnh
Thừa Thiên Huế .............................................................................................................79


vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí các trạm quan trắc lƣợng mƣa, nhiệt độ trên địa bàn tỉnh Thừa
Thiên Huế đƣợc sử dụng trong nghiên cứu ...................................................................27
Hình 2.2. Lƣợng mƣa tháng đo bằng cơng nghệ viễn thám tại trạm Nam Đông, tỉnh
Thừa Thiên Huế. ............................................................................................................28
Hình 2.3. Lƣợng mƣa quan trắc và lƣợng mƣa đo bằng vệ tinh TRMM tại trạm Huế,
Phú Ốc tỉnh Thừa Thiên Huế.........................................................................................28
Hình 2.4. Các điểm đƣợc sử dụng để nội suy ...............................................................28

Hình 2.5. Giao diện chính của phần mềm DRINC .......................................................30
Hình 2.6. Giao diện chính của phần mềm SPI ..............................................................30
Hình 2.7. Định dạng dữ liệu đầu vào (Input) của phần mềm SPI.................................31
Hình 2.8. Quy trình tính chỉ số SPI...............................................................................31
Hình 2.9. Quy trình tính chỉ số RDI với phần mềm DrinC .........................................31
Hình 2.10. Minh họa biểu đồ Boxplot ..........................................................................32
Hình 2.11. Mối quan hệ giữ sự ảnh hƣởng và khoảng cách trong phƣơng pháp nội suy
IDW. ..............................................................................................................................33
Hình 3.1. Sơ đồ vị trí tỉnh Thừa Thiên Huế ..................................................................34
Hình 3.2. Địa hình tỉnh Thừa Thiên Huế từ dữ liệu DEM ...........................................35
Hình 3.3. Hình ảnh thu nhỏ của bản đồ đất tỉnh Thừa Thiên Huế................................37
Hình 3.4. Mạng lƣới thủy văn tỉnh Thừa Thiên Huế ....................................................38
Hình 3.5. Đẳng trị mƣa tỉnh Thừa Thiên Huế ..............................................................42
Hình 3.6. Cơ cấu tổng giá trị sản xuất các ngành kinh tế năm 2013 của tỉnh Thừa
Thiên Huế ......................................................................................................................45
Hình 3.7. Tổng lƣợng mƣa tại các trạm trong vụ Đông Xuân (a) và vụ Hè Thu (b) ....47
Hình 3.8. Bình quân nhiệt độ lớn nhất vụ Đông Xuân a) và Hè Thu b) .......................47
Hình 3.9. Nhiệt độ trung bình vụ Đơng Xn a) và Hè Thu b) ....................................48
Hình 3.10. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày khơng mƣa tháng 1 ................................48
Hình 3.11. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày không mƣa tháng 2 ................................49
Hình 3.12. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày khơng mƣa tháng 3 ................................50
Hình 3.13. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày không mƣa tháng 4 ................................50


vii
Hình 3.14. Diễn biến tổng lƣợng mƣa và tổng số ngày mƣa trong vụ Đơng Xn ......51
Hình 3.15. Diễn biến nhiệt độ lớn nhất (a) và nhiệt độ trung bình (b) các tháng 1, 2, 3,
và tháng 4.......................................................................................................................52
Hình 3.16. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày không mƣa tháng 5 ................................54
Hình 3.17. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày khơng mƣa tháng 6 ................................54

Hình 3.18. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày khơng mƣa tháng 7 ................................55
Hình 3.19. Diễn biến lƣợng mƣa và số ngày khơng mƣa tháng 8 ................................56
Hình 3.20. Diễn biến tổng lƣợng mƣa tổng số ngày không mƣa trong vụ Hè Thu ......56
Hình 3.21. Diễn biến nhiệt độ lớn nhất (a) và nhiệt độ trung bình (b) tháng 5, 6, 7 và
tháng 8 ...........................................................................................................................57
Hình 3.22. Chỉ số SPI-min trạm Nam Đông (a), trạm A Lƣới (b) và trạm Huế (c) ....60
Hình 3.23. Biểu đồ tán xạ giữa RDI và SPI ..................................................................60
Hình 3.24. Giá trị chỉ số SPI3month vụ Đơng Xn ........................................................61
Hình 3.25. Diến biến chỉ số SPI tháng 1 tại các trạm ...................................................61
Hình 3.26. Diến biến chỉ số SPI tháng 2 tại các trạm ...................................................62
Hình 3.27. Diến biến chỉ số SPI tháng 3 tại các trạm ...................................................62
Hình 3.28. Diến biến chỉ số SPI tháng 4 tại các trạm ...................................................63
Hình 3.29. Diễn biến chỉ số SPI trong vụ Đơng Xn .................................................63
Hình 3.30. Giá trị chỉ số SPI3month vụ Hè Thu ...............................................................64
Hình 3.31. Diến biến chỉ số SPI tháng 5 tại các trạm ...................................................64
Hình 3.32. Diến biến chỉ số SPI tháng 6 tại các trạm ...................................................65
Hình 3.33. Diến biến chỉ số SPI tháng 7 tại các trạm ...................................................65
Hình 3.34. Diến biến chỉ số SPI tháng 8 tại các trạm ...................................................66
Hình 3.35. Diễn biến chỉ số SPI vụ Hè Thu .................................................................66
Hình 3.36. Biểu đồ tán xạ giữa lƣợng mƣa quan trắc mặt đất với lƣợng mƣa đo bằng
công nghệ viễn thám TRMM tại các trạm vùng nghiên cứu .........................................67
Hình 3.37. Biểu đồ tán xạ giữa chỉ số SPI tính từ lƣợng mƣa quan trắc và tính từ
lƣợng mƣa TRMM ........................................................................................................68
Hình 3.38. Sự phân bố không gian của khô hạn trong một số vụ Đông Xuân trên địa
bàn tỉnh Thừa Thiên Huế ...............................................................................................69


viii
Hình 3.39. Sự phân bố khơng gian của khơ hạn trong một số vụ Hè Thu trên địa bàn
tỉnh Thừa Thiên Huế......................................................................................................70

Hình 3.40. Diện tích sản xuất lúa vụ Đơng Xuân và Hè Thu tỉnh Thừa Thiên Huế ....71
Hình 3.41. Phân bố đất trồng lúa tỉnh Thừa Thiên Huế ...............................................72
Hình 3.42. Năng suất lúa trung bình của tỉnh Thừa Thiên Huế....................................72
Hình 3.43. Mơ phỏng lƣợng mƣa các tháng trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế theo
kịch bản BĐKH (B2) lƣợng mƣa tăng 1,4% so với giai đoạn 1980-1999 ....................75
Hình 3.44. Mô phỏng hạn hán vụ Đông Xuân theo kịch bản B2 về lƣợng mƣa ..........75
Hình 3.45. Mơ phỏng hạn hán vụ Hè Thu theo kịch bản B2 về lƣợng mƣa.................76
Hình 3.46. Phân bố diện tích đất trồng lúa tỉnh Thừa Thiên Huế đến năm 2020 .........77
Hình 3.47. Mơ phỏng rủi ro khô hạn đối với đất trồng lúa vụ Đông Xn trên địa bàn
tỉnh Thừa Thiên Huế......................................................................................................77
Hình 3.48. Mơ phỏng rủi ro khô hạn đối với đất trồng lúa vụ Hè Thu trên địa bàn tỉnh
Thừa Thiên Huế .............................................................................................................78


1

MỞ ĐẦU
Hạn hán là loại thiên tai phổ biến trên thế giới mang tính đặc thù theo vùng, khu
vực địa lý. Nguyên nhân cơ bản là thiếu hụt lƣợng mƣa trong một thời gian dài. Hạn
hán có thể đƣợc nghiên cứu từ góc độ mơi trƣờng hoặc từ quan điểm quản lý, sử dụng
nguồn tài nguyên nƣớc [38]. Tác hại của hạn hán đƣợc cho là ở mức độ nghiêm trọng
lớn thứ tƣ trong năm loại thiên tai tồi tệ nhất xuất hiện ở thế kỷ 21[37] và đã gây ra sự
mất mát lớn hàng năm đối với sản xuất nông nghiệp [40]. Hạn hán làm giảm hàm
lƣợng ẩm trong khơng khí và hàm lƣợng nƣớc trong đất, làm suy kiệt dịng chảy sơng
suối, hạ thấp mực nƣớc ao hồ, mực nƣớc trong các tầng chứa nƣớc dƣới đất [6] làm
giảm năng suất cây trồng, tăng chi phí sản suất, giảm thu nhập của lao động nông
nghiệp.
Hạn hán đã ảnh hƣởng đến rất nhiều nƣớc trên thế giới, đặc biệt là các vùng khô
hạn, bán khô hạn. Ảnh hƣởng của hạn ngày càng nghiêm trọng hơn với tần suất và thời
gian kéo dài, mức độ khắc nghiệt tăng lên, phạm vi hạn cũng mở rộng hơn [9]. Hạn

hán khơng có cách phịng chống mà chỉ có thể thích ứng và giảm thiểu thiệt hại. Chính
vì vậy, cơng tác nghiên cứu hạn hán luôn luôn đƣợc quan tâm và đầu tƣ tại nhiều quốc
gia trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam giúp các cơ quan quản lý cũng nhƣ ngƣời sản
xuất chủ động điều chỉnh kế hoạch sản xuất, nhằm tăng khả năng chống chịu của hệ
thống trong điều kiện hạn hán, điều chỉnh hợp lý việc dùng nƣớc và tăng cƣờng tiết
kiệm nƣớc. Việc xem xét sự biến đổi và đánh giá tác động của hạn hán theo thời gian
rất có ý nghĩa, giúp đề ra kế hoạch ứng phó với tình trạng hạn hán ngay từ ban đầu
nhằm giảm thiểu tối đa những thiệt hại.
Trong xu thế nóng lên toàn cầu, sự biến đổi của hạn hán cũng hết sức phức tạp.
Do đó việc dự tính hạn hán ngày càng khó khăn hơn. Phƣơng pháp đánh giá hạn hán
phổ biến hiện nay là phân tích các dữ liệu khí tƣợng thủy văn và mơ phỏng trên cơ sở
các kịch bản biến đổi khí hậu. Dữ liệu về khí tƣợng, thủy văn đƣợc chuyển đổi thành
các chỉ số đánh giá hạn hán đƣợc gọi là chỉ số hạn [37]. Có rất nhiều chỉ số/hệ số hạn
khác nhau đã đƣợc phát triển và áp dụng ở các nƣớc trên thế giới và Việt Nam, chẳng
hạn: chỉ số ẩm Lang (1915), chỉ số ẩm Koppen (1918), chỉ số mƣa chuẩn hóa SPI
(Standardized Precipitation Index), chỉ số độ ẩm cây trồng CMI (Crop Moisture
Index), Chỉ số cấp nƣớc mặt SWSI (Surface Water Supply Index), chỉ số RDI
(Reconnaissance Drought Index), chỉ số cán cân nƣớc K, chỉ số khô Penman, chỉ số
CZI, EDI… [16].
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, tình trạng hạn hán ngày càng trở nên
nghiêm trọng hơn, tần suất xuất hiện nhiều hơn một phần do tác động của biến đổi khí
hậu. Sau lũ lụt và bão, hạn hán đƣợc xếp vào loại thiên tai thƣờng xuyên xảy ra ở Việt
Nam. Những nghiên cứu gần đây cho thấy khả năng xuất hiện nhiều hơn những đợt
hạn hán nặng trên nhiều vùng của Việt Nam [21].


2

Hạn hán ở Việt Nam đã có những tác động đáng kể tới hoạt động sản xuất nông
nghiệp. Năm 2010, khô hạn xảy ra nghiêm trọng tại các tỉnh ở miền núi phía Bắc và

các tỉnh Bắc Trung bộ làm năng suất ngơ tỉnh Sơn La (tỉnh có diện tích ngô lớn nhất)
giảm đến 40%. Cũng năm 2010, vụ hè thu ở các tỉnh Bắc Trung bộ đến hết tháng 7 vẫn
chƣa thể cấy vì đồng ruộng khơ hạn (thơng thƣờng là cấy trong tháng 6), ngay ở các hồ
chứa cũng khơng có nƣớc. Năm 2013, hạn hán xảy ra rất nghiêm trọng ở duyên hải
Nam Trung bộ và Tây Ngun làm 16 nghìn ha lúa hè thu khơng có đủ nƣớc nên chính
quyền địa phƣơng đã có khuyến cáo nông dân không sản xuất. Đợt hạn năm 2013 làm
hàng nghìn ha cà phê ở Tây Nguyên bị chết [1]. Ở huyện Đại Lộc, tỉnh Quảng Nam, đã
có khoảng 26% diện tích đất trồng lúa và cây hàng năm thƣờng xuyên bị hạn hán [13].
Có hơn 850 ha đất trồng lúa huyện Đại Lộc phải chuyển đổi sang mục đích khác trong
giai đoạn 1996 – 2013 do hạn hán [3].
Tỉnh Thừa Thiên Huế có diện tích đất canh tác hơn 500.000 hecta, chia thành 3
vùng sinh thái khác nhau: i) vùng sinh thái đồi núi, ii) vùng sinh thái đồng bằng và iii)
vùng sinh thái ven biển. Vùng sinh thái ven biển chịu sự tác động lớn của các hiện
tƣợng thời tiết cực đoan, với diện tích hơn 48.400 hecta đất cát [11]. Do nằm ở phía
Đơng dãy Trƣờng Sơn, chịu sự tác động của gió Tây khơ nóng nên năm nào Thừa
Thiên Huế cũng có diện tích đất nơng nghiệp bị hạn, tập trung vào hai thời kỳ trọng
điểm của vụ Đông Xuân (tháng 3, 4) và vụ Hè Thu (tháng 7, 8). Hạn nặng đã từng xuất
hiện tại các địa phƣơng nhƣ huyện Phú Vang, thị xã Hƣơng Trà, Hƣơng Thủy, Phú
Lộc, Quảng Điền, Phong Điền. Hai huyện miền núi Nam Đơng, A Lƣới ít bị hạn [32].
Tính đến thời điểm tháng 6/2014, trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế có 27.688 ha lúa
Đơng Xn và 25.260 ha đất lúa Hè Thu [31]. Đánh giá rủi ro hạn hán phục vụ cho
công tác quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp, giúp các cơ quan quản lý cũng nhƣ
ngƣời sản xuất nông nghiệp chủ động điều chỉnh kế hoạch sản xuất, tăng khả năng
chống chịu của hệ thống trong điều kiện hạn hán. Xuất phát từ những lý do trên,
nghiên cứu tình hình hạn hán phục vụ quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp trên địa
bàn tỉnh Thừa Thiên Huế” đƣợc thực hiện.

1.2. Mục đích của đề tài
Đánh giá đƣợc tình hình hạn hán và xây dựng bản đồ rủi ro hạn hán trên địa bàn
tỉnh Thừa Thiên Huế phục vụ cho quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp của tỉnh.

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu này sẽ góp phần làm rõ tính ứng dụng của dữ liệu khí tƣợng trong
việc tính toán các chỉ số hạn hán. Đồng thời, nghiên cứu này cịn góp phần khẳng định
phƣơng pháp kết hợp giữa dữ liệu khí tƣợng, chỉ số hạn hán, với cơng nghệ GIS trong
nghiên cứu, đánh giá hạn hán là phƣơng pháp có ý nghĩa khoa học và hiệu quả.


3

1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu này sẽ góp phần làm hoàn thiện thêm cơ sở cho các nhà quản lý,
hoạch định chính sách và ngƣời dân địa phƣơng trong việc ra quyết định, đề ra phƣơng
án linh hoạt hơn trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là đối với sản xuất lúa.

1.4. Những điểm mới của đề tài
Quy hoạch sử dụng đất, đặc biệt là quy hoạch sản xuất nơng – lâm – ngƣ nghiệp
trong bối cảnh nóng lên tồn cầu, biến đổi khí hậu vẫn cịn nhiều lúng túng, tính khả
thi chƣa cao do sự thay đổi dị thƣờng của khí hậu thời tiết. Để nâng cao hiệu quả
phƣơng án quy hoạch, nâng cao hiệu quả sử dụng đất thì việc lồng ghép, tích hợp các
nghiên cứu đánh giá rủi ro thiên tai là việc làm hết sức cấp thiết. Việc sử dụng dữ liệu
khí tƣợng để tính toán các chỉ số đánh giá hạn hán kết hợp công nghệ GIS nhằm
nghiên cứu rủi ro hạn hán đang là phƣơng pháp còn khá mới ở Việt Nam, đặc biệt là ở
khu vực miền Trung. Nghiên cứu này đƣợc thực hiện trong bối cảnh Thừa Thiên Huế
mới chỉ có những nghiên cứu đánh giá tổng hợp về hạn hán chứ chƣa có những nghiên
cứu đánh giá mức độ hạn hán cụ thể dựa vào các chỉ số hạn hán cũng nhƣ tác động của
hạn hán đến sản xuất lúa. Nghiên cứu rủi ro thiên tai nói chung và rủi ro hạn hán nói
riêng nhằm phục vụ cho quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp đang nhận đƣợc sự quan
tâm của cộng đồng trong những năm gần đây.

4

Chƣơng 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Cơ sở lý luận của các vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Hạn hán và những ảnh hưởng của hạn hán
1.1.1.1. Định nghĩa hạn hán
Trên thế giới, chƣa có một định nghĩa thống nhất về hạn và các chỉ tiêu xác
định hạn do sự xuất hiện của hạn ở các nơi trên thế giới rất khác nhau về tính chất hạn
và tác động. Hiện nay, có tới khoảng 60 định nghĩa khác nhau về điều kiện khô hạn
dựa trên mối quan hệ giữa các điều kiện khí tƣợng thủy văn. Từ năm 1980, đã có tới
hơn 150 khái niệm khác nhau về hạn hán. Tuy nhiên, tựu chung các định nghĩa đều
đƣợc đƣa ra dựa trên tình trạng thiếu hụt mƣa trong một thời gian tƣơng đối dài [21].
Theo Tsakiris và cộng sự, hạn hán là một phần tự nhiên của khí hậu có thể xảy
ra ở hầu hết tất cả các vùng khí hậu, với các đặc tính của hạn biến đổi đáng kể từ vùng
này sang vùng khác. Hạn hán là hiện tƣợng có tính chất tái lặp và ảnh hƣởng mạnh mẽ
đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau [55]. Heim cho rằng, hạn hán có thể đƣợc
định nghĩa là thời kỳ có thời tiết khơ một cách bất thƣờng dẫn đến sự thay đổi của lớp
thảm thực vật [43]. Hay hạn hán là trạng thái mà thời tiết mất cân bằng nƣớc tạm thời
do lƣợng mƣa suy giảm liên tục và kéo dài trong khoảng thời gian nhất định, sự xuất
hiện của hạn hán là rất khó, thậm chí khơng thể dự báo trƣớc chính xác đƣợc [44].
Theo cách tiếp cận từ góc độ quản lý tài nguyên nƣớc, hạn hán là tình trạng suy giảm
nghiêm trọng sự sẵn có của nguồn nƣớc (so với tình trạng bình thƣờng), kéo dài trong
một khoảng thời gian đáng kể ở một vùng nhất định [42]. Hạn hán là đặc điểm tự
nhiên của khí hậu và xảy ra ở hầu hết các vùng khí hậu với tần suất, mức độ và khoảng
thời gian kéo dài khác nhau [33].
Theo Wilhite (2000), hạn hán khác với các thảm họa tự nhiên khác theo các
khía cạnh quan trọng sau [39]:
- Không tồn tại một định nghĩa chung về hạn hán.

- Hạn hán có sự khởi đầu chậm, là hiện tƣợng xảy ra từ từ, dẫn đến khó có thể
xác định đƣợc 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 hƣởng bởi hạn hán có thể thay đổi theo thời gian.
- Khơng 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 nhƣ các tác động tiềm
năng của nó.
- Phạm vi khơng gian của hạn hán thƣờng lớn hơn nhiều so với các thảm họa
khác, do đó các ảnh hƣởng của hạn thƣờng trải dài trên nhiều vùng địa lý lớn.


5

- Các tác động của hạn nhìn chung khơng theo cấu trúc và khó định lƣợng.
- Các tác động tích lũy lại và mức độ ảnh hƣởng của hạn sẽ mở rộng khi các sự
kiện hạn tiếp tục kéo dài từ mùa này sang mùa khác hoặc sang năm khác.
Để mơ tả khái qt tình hình chung về hạn hán trong các khu vực và diễn biến
theo thời gian của chúng, ngƣời ta đã sử dụng chỉ số khô hạn các tháng và năm:
Kt =

(1.1)

Trong đó:
Kt: Chỉ số khơ hạn tháng (năm)
Pt: Lƣợng bốc hơi theo Piche tháng (năm)
Rt: Lƣợng mƣa tháng (năm)
- Hạn tháng: Hạn hán trong một tháng nào đó của 12 tháng trong chu kỳ năm
đƣợc ký hiệu là H(th)t xảy ra khi: R(th)t <= C(th)
Trong đó: R(th)t là lƣợng mƣa tháng t, C(th) là tiêu chuẩn hạn của lƣợng mƣa
tháng. Với lƣợng mƣa cả tháng bằng hoặc ít hơn 30mm mới đƣợc coi là tháng hạn.

Nhƣ vậy tần suất hạn theo tháng ký hiệu là P(th) đƣợc xác định bằng:
P(th) =

(1.2)

Trong đó: m(th) là số lần quan trắc đƣợc hạn tháng và n(th) là số lần quan trắc
lƣợng mƣa tháng.
- Hạn tuần: Hạn hán trong một tuần nào đó trong số 36 tuần của cả năm đƣợc
ký hiệu là H(t)t xảy ra khi: R(t)t <= C(t).
Trong đó: R(t)t là Lƣợng mƣa tuần t và C(t) là tiêu chuẩn hạn của lƣợng mƣa
tuần. Dựa trên kết quả thực nghiệm, có thể chọn C(t) là 10mm. Tƣơng tự nhƣ tần suất
hạn tháng, P(t) đƣợc gọi là tần suất hạn theo tuần đƣợc xác định bằng:
P(t) =

(1.3)

Trong đó: m(t) là số lần quan trắc đƣợc hạn tuần và n(t) là số lần quan trắc
lƣợng mƣa tuần.
1.1.1.2. Phân loại hạn hán
Theo WMO, hạn hán đƣợc phân làm 4 loại [59]:
a. Hạn khí tƣợng: Thiếu hụt nƣớc trong cán cân lƣợng mƣa – lƣợng bốc hơi,
nhất là trong trƣơng hợp liên tục mất mƣa. Ở đây, lƣợng mƣa tiêu biểu cho phần thu và
lƣợng bốc hơi tiêu biểu cho phần chi của cán cân nƣớc. Do lƣợng bốc hơi đồng biến


6

với cƣờng độ bức xạ, nhiệt độ, tốc độ gió và nghịch biến với độ ẩm nên hạn hán gia
tăng khi nắng nhiều, nhiệt cao gió mạnh, thời tiết khơ ráo.
b. Hạn nông nghiệp: Thiếu hụt mƣa dẫn tới mất cân bằng giữa hàm lƣợng nƣớc

thực tế trong đất và nhu cầu nƣớc của cây trồng. Hạn nông nghiệp thực chất là hạn
sinh lý đƣợc xác định bởi điều kiện nƣớc thích nghi hoặc khơng thích nghi của cây
trồng, hệ canh tác nơng nghiệp, thảm thực vật tự nhiên… Ngồi lƣợng mƣa ra, hạn
nông nghiệp liên quan với nhiều điều kiện tự nhiên (địa hình, đất,…) và điều kiện xã
hội (tƣới, chế độ canh tác…)
c. Hạn thủy văn: Dòng chảy sơng suối thấp hơn trung bình nhiều năm rõ rệt và
mực nƣớc trong các tầng chứa nƣớc dƣới đất hạ thấp. Ngoài lƣợng mƣa ra, hạn thủy
văn chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố khác: dòng chảy mặt, nƣớc ngầm tầng nông,
nƣớc ngầm tầng sâu… Hạn thuỷ văn đƣợc đặc trƣng bằng sự suy giảm dịng chảy sơng
và thiếu hụt các nguồn nƣớc mặt và nƣớc ngầm. Các chỉ tiêu hạn thuỷ văn tiêu biểu
bao gồm cán cân nƣớc, hệ số khô, hệ số cạn, hệ số hạn.
- Cán cân nƣớc:

W=G-L

(1.4)

Trong đó:
W: Lƣợng nƣớc có trong hệ thống
G: Lƣợng nƣớc đến
L: Lƣợng nƣớc tổn thất
- Chỉ số hạn:
+ Hệ số khơ:

Kkh = 1-

(1.5)

Trong đó: Kkh là hệ số khơ, R là lƣợng mƣa và E là lƣợng bốc hơi khả năng.
+ Hệ số cạn:

Kc = (1-

(1.6)

Trong đó:
Kc: Hệ số cạn
Qi: Lƣu lƣợng thời đoạn i của năm j
Qj: Lƣu lƣợng năm
Q0: Lƣu lƣợng trung bình nhiều năm
d. Hạn kinh tế xã hội: Nƣớc không đủ cung cấp cho nhu cầu của các hoạt động
kinh tế - xã hội.


7

1.1.1.3. Đặc trưng của hạn hán
Theo Wilhitle (2000) và Singh M. (2006), khi so sánh các đợt hạn hán với nhau,
tác giả thấy rằng mỗi đợt hạn hán thƣờng khác nhau bởi ba đặc trƣng là cƣờng độ, thời
gian, sự trải rộng theo không gian của hạn hán [39, 47].
- Cƣờng độ hạn hán đƣợc định nghĩa là mức độ thiếu hụt lƣợng mƣa hay mức
độ ảnh hƣởng hạn hán kết hợp với sự thiếu hụt đó và đƣợc xác định bởi sự chệch khỏi
mức trung bình của các chỉ số khí hậu và liên quan mật thiết với thời gian xác định ảnh
hƣởng của hạn.
- Thời gian hạn hán chỉ khoảng thời gian một đợt hạn hán kéo dài, thơng
thƣờng kéo dài ít nhất là hai đến ba tháng để chắc chắn là hạn hán, sau đó có thể kéo
dài hàng năm.
- Hạn hán cịn có sự khác nhau theo khơng gian. Hạn có thể xảy ra trên nhiều
vùng với diện tích hàng trăm km2 nhƣng với mức độ gần nhƣ không nghiêm trọng và
thời gian tƣơng đối ngắn. Hạn lục địa có thể trải rộng trên nhiều vùng với diện tích

hàng trăm, hàng nghìn km2, đặc biệt là các trƣờng hợp nghiêm trọng hạn có thể trải
rộng hàng triệu km2, có khi chiếm gần nửa đại lục [59]. Diện tích bị ảnh hƣởng bởi
hạn hán có thể tăng dần lên khi hạn nghiêm trọng xảy ra và các vùng hạn hán có cƣờng
độ hạn cực đại cũng sẽ thay đổi từ mùa này sang mùa khác.
1.1.1.4. Các nguyên nhân gây ra hạn hán
a. Nguyên nhân khách quan: Do khí hậu thời tiết bất thƣờng gây nên lƣợng mƣa
thƣờng xuyên ít ỏi hoặc nhất thời thiếu hụt.
- Mƣa ít, lƣợng mƣa nhỏ xảy ra trong thời gian dài trong các tháng mùa khơ,
đây là tình trạng phổ biến trên vùng Đơng Nam bộ. Tình trạng này có thể xảy ra trên
hầu khắp các vùng, kể cả vùng mƣa nhiều.
- Mƣa khơng ít lắm, nhƣng trong một thời gian nhất định trƣớc đó khơng mƣa
hoặc mƣa chỉ đáp ứng nhu cầu tối thiểu của sản xuất và môi trƣờng xung quanh. Đây
là tình trạng phổ biến trên các vùng khí hậu gió mùa, có sự khác biệt rõ rệt về mƣa
giữa mùa mƣa và mùa khô. Bản chất và tác động của hạn hán gắn liền với định loại về
hạn hán.
- Mùa khơ bắt đầu sớm hơn trung bình nhiều năm, trong mùa khơ khơng có
những trận mƣa trái mùa, để bổ sung nguồn nƣớc phục vụ sản xuất; thời tiết trong mùa
khơ diễn ra gay gắt, nắng nóng kéo dài, nhiệt độ trung bình, lƣợng bốc hơi ở mức cao;
tổng lƣợng mƣa mùa khô chỉ đạt thấp so với trung bình nhiều năm.
b. Nguyên nhân chủ quan
- Do con ngƣời gây ra, trƣớc hết là do tình trạng phá rừng bừa bãi làm mất
nguồn nƣớc ngầm dẫn đến cạn kiệt nguồn nƣớc;


8

- Việc trồng cây khơng phù hợp, vùng ít nƣớc cũng trồng cây cần nhiều nƣớc
(nhƣ lúa) làm cho việc sử dụng nƣớc quá nhiều, dẫn đến việc cạn kiệt nguồn nƣớc;
- Công tác quy hoạch sử dụng nƣớc, bố trí cơng trình khơng phù hợp, làm cho
nhiều cơng trình không phát huy đƣợc tác dụng... Vùng cần nhiều nƣớc lại bố trí cơng

trình nhỏ, cịn vùng thiếu nƣớc (nguồn nƣớc tự nhiên) lại bố trí xây dựng cơng trình
lớn. Cạnh đó, chất lƣợng thiết kế, thi cơng cơng trình chƣa đƣợc hiện đại hóa và khơng
phù hợp.
- Hạn hán thiếu nƣớc trong mùa khô (mùa kiệt) là do không đủ nguồn nƣớc và
thiếu những biện pháp cần thiết để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng gia tăng do sự
phát triển kinh tế-xã hội ở các khu vực, các vùng chƣa có quy hoạch hợp lý hoặc quy
hoạch phát triển không phù hợp với mức độ phát triển nguồn nƣớc, khơng hài hồ với
tự nhiên, mơi trƣờng vốn vẫn tồn tại lâu nay. Mức độ nghiêm trọng của hạn hán thiếu
nƣớc càng tăng cao do nguồn nƣớc dễ bị tổn thƣơng, suy thoái lại chịu tác động mạnh
của con ngƣời.
- Ở khu vực có cơng trình thủy lợi, ngƣời dân tự phát gieo trồng ngoài kế hoạch
sản xuất của chính quyền địa phƣơng.
- Việc thực hiện chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ lúa, sang bắp, hoa, màu ở
những vùng có khả năng xảy ra thiếu nƣớc chƣa đƣợc quan tâm thực hiện.
Từ các nguyên nhân gây hạn hán trên cho thấy, để phịng chống hạn thì đối với
nguyên nhân khách quan ta cần phải hiểu đƣợc quy luật của nó, dự báo đƣợc tình trạng
hạn sẽ xảy ra để từ đó có đƣợc các giải pháp thích hợp. Đối với các nguyên nhân chủ
quan, để hạn chế thiệt hại do chính mình gây ra thì cần phải có hành động phù hợp với
các điều kiện khách quan có sẵn hoặc phải tìm cách cải tạo điều kiện khách quan đó
bằng các chiến lƣợc, quy hoạch, kế hoạch hành động cụ thể. Để có kế hoạch hành
động cụ thể thì cũng cần phải lƣợng hóa hạn hán bằng các chỉ tiêu cụ thể.
1.1.1.5. Những ảnh hưởng của hạn hán
Hạn hán có tác động to lớn đến mơi trƣờng, kinh tế, chính trị xã hội và sức khoẻ
con ngƣời. Hạn hán là nguyên nhân dẫn đến đói nghèo, bệnh tật thậm chí là chiến
tranh do xung đột nguồn nƣớc. Hạn hán tác động đến môi trƣờng nhƣ huỷ hoại các
loài thực vật, các loài động vật, quần cƣ hoang dã, làm giảm chất lƣợng khơng khí,
nƣớc, làm cháy rừng, xói lở đất. Các tác động này có thể kéo dài và không khôi phục
đƣợc. Hạn hán tác động đến kinh tế xã hội nhƣ giảm năng suất cây trồng, giảm diện
tích gieo trồng, giảm sản lƣợng cây trồng, chủ yếu là sản lƣợng cây lƣơng thực. Tăng
chi phí sản xuất nông nghiệp, giảm thu nhập của lao động nông nghiệp. Tăng giá thành

và giá cả các lƣơng thực. Giảm tổng giá trị sản phẩm chăn nuôi. Các nhà máy thuỷ
điện gặp nhiều khó khăn trong q trình vận hành.
Ở Việt Nam, hạn hán xảy ra ở vùng này hay vùng khác với mức độ và thời gian


9

khác nhau, gây ra những thiệt hại to lớn đối với kinh tế-xã hội, đặc biệt là nguồn nƣớc
và sản xuất nơng nghiệp. Trong vịng 40 năm qua, có khơng ít những năm hạn nặng và
hạn nghiêm trọng. Ở Bắc Bộ những năm xảy ra hạn nặng vào vụ đông xuân là
1959,1961, 1970, 1984, 1986, 1989, 1993, 1998 và vào vụ hè là: 1960, 1961, 1963,
1964. Trung Bộ và Nam Bộ có hạn trong các năm 1983, 1987, 1988, 1990, 1992,
1993, 2003, 2004 đặc biệt hạn rất nghiêm trọng vào năm 1993 và năm 1998 [26]. Điển
hình nhƣ:
- Hạn hán thiếu nƣớc nghiêm trọng trong vụ Đông Xuân 1992-1993, Hè Thu
1993 xảy ra ở hầu hết các vùng. Tổng diện tích lúa đơng xn bị hạn trên 176.000ha
(bị chết trên 22.000 ha). Mực nƣớc trên các sông đều thấp hơn trung bình nhiều năm từ
0,1-0,5m. Mặn xâm nhập sâu vào các cửa sông, từ 10-20km. Tháng 7/1993, mực nƣớc
các hồ chứa lớn đều ở dƣới mức nƣớc chết vẫn đƣợc tiếp tục khai thác chống hạn. Các
hồ chứa vừa và nhỏ đều cạn kiệt. Hạn hán tác động mạnh nhất đến nơng nghiệp các
tỉnh Thanh Hố - Bình Thuận, gần 50% diện tích lúa vụ Hè Thu năm 1993 bị hạn, bị
chết 24.093 ha [10].
- Hạn hán, thiếu nƣớc mùa khô 1997-1998 nghiêm trọng nhất, hầu nhƣ bao
trùm cả nƣớc, gây thiệt hại nghiêm trọng. Lúa Đông Xuân, Hè Thu, lúa mùa bị hạn
trên 750.000ha (mất trắng trên 120.000ha); cây công nghiệp và cây ăn quả bị hạn trên
236.000ha (bị chết gần 51.000ha); 3,1 triệu ngƣời thiếu nƣớc sinh hoạt. Tổng số thiệt
hại về kinh tế khoảng 5.000 tỷ đồng. Chính phủ đã phải trợ giúp hàng chục tỷ đồng để
cung cấp nƣớc sinh hoạt cho 18 tỉnh. Những thiệt hại khác chƣa thống kê và tính tốn
hết đƣợc nhƣ vấn đề kinh tế, mơi trƣờng, xói mịn, sa mạc hoá, thiếu ăn, suy dinh
dƣỡng, khủng hoảng tinh thần và giảm sút sức khoẻ của hàng triệu ngƣời [10].

- 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 thƣợng và U Minh hạ
[10].
- Năm 2003, hạn hán xảy ra ở 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 nƣớc
cấp cho sinh hoạt của 100.000 hộ dân. Chỉ tính riêng cho Đắk Lắc, tổng thiệt hại ƣớc
tính khoảng 250 tỷ đồng [10].
- Hạn hán năm 2005 gây ra ở các tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên đã lên tới
trên 1.700 tỷ đồng. Chính phủ phải cấp 100 tỷ đồng để hỗ trợ các địa phƣơng khắc
phục hậu quả hạn hán thiếu nƣớc và 1500 tấn gạo để cứu đói cho nhân dân. Vùng đồng
bằng sông Cửu Long, thiệt hại do hạn hán, xâm mặn tới 720 tỷ đồng. Trên sông Tiền,
sông Hàm Luông, sông Cổ Chiên, sông Hậu, mặn xâm nhập sâu từ 60–80 km. Riêng
sông Vàm Cỏ, mặn xâm nhập sâu tới mức kỷ lục từ 120- 140km [10].
- Năm 2009-2010, Tại các tỉnh miền Trung, hiện tồn vùng đã có 47.000ha cây


10

trồng bị hạn, trong đó hơn 6.250ha diện tích bị khô nẻ nghiêm trọng không thể xuống
giống. Các tỉnh bị hạn nứt tập trung là Quảng Nam 2.700ha, Bình Định 6.500ha, Phú
Yên 2.000ha... Các tỉnh: Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa với diện tích 133.500ha thì có
35.000 ha chƣa gieo cấy đƣợc vì thiếu nƣớc, ngồi ra cịn 4.000ha khác phải gieo cấy
lại. Tại duyên hải Nam Trung Bộ, đã có hơn 25.000ha lúa hè - thu đang dần chết khơ
vì thiếu nƣớc, trong đó có 882ha đã bị mất trắng. Các đập dâng lớn nhƣ Đồng Cam
(Phú Yên), Thạch Nham (Quảng Ngãi) lƣợng nƣớc đều dƣới ngƣỡng tràn từ 1 – 1,2m.
Nhiều hồ chứa dung tích lớn mực nƣớc chỉ ở mức 30 – 40% dung tích thiết kế [12].
1.1.2. Các phương pháp nghiên cứu, đánh giá hạn hán
a. Phƣơng pháp dựa vào chỉ tiêu lƣợng mƣa
Hạn hán là một loại thiên tai khí tượng do mưa ít gây nên. Sản xuất nông

nghiệp, trước hết là lịch thời vụ được bố trí sao cho thích hợp với tình hình mưa hàng
năm. Do vậy, nếu lượng mưa của một năm hay một thời kỳ nào đó nhỏ hơn một giới
hạn nhất định thì hạn hán sẽ xảy ra. Do đó, có thể dùng giới hạn này làm chỉ tiêu hạn.
Ở vùng đồng bằng Trung Quốc, lượng mưa năm là 500 mm, mỗi năm trồng một vụ
ngô và một vụ lúa mì. Nếu năm nào có lượng mưa năm nhỏ hơn 350 mm thì sẽ thiếu
nước cho cây trồng, sản lượng cây trồng bị giảm; nếu lượng mưa năm nhỏ hơn 250
mm thì xảy ra hạn nghiêm trọng. Nếu hai năm có lượng mưa bằng nhau nhưng phân
phối trong năm khác nhau thì mức độ hạn cũng có thể khác nhau, đặc biệt là đối với
thời kỳ sinh trưởng tương đối dài. Để phản ánh tình hình này, xét đến sự phân phối
của mưa có thể chia ra các thời vụ khác nhau và xác định chỉ tiêu tương ứng cho từng
thời vụ.
b. Số ngày không mƣa liên tục
Ở những vùng khơng có hệ thống thuỷ nơng (hệ thống tưới) nếu trong thời kỳ
nào đó khơng mưa, sẽ khơng có nước thấm xuống đất. Đất không thu nhận được nước
mưa, nhưng lượng bốc hơi từ đất và phát tán của cây trồng lớn cũng sẽ dẫn đến nước
trong đất mất cân bằng giữa đầu vào - đầu ra, lượng nước trong đất giảm dần. Số ngày
liên tục không mưa càng dài thì mức độ thiếu nước càng nghiêm trọng. Đặc biệt là
vào thời kỳ cây trồng phát triển mạnh, diện tích lá lớn, nước tiêu hao do phát tán
nhiều, liên tục một số ngày không mưa sẽ gây ra hạn hán.
c. Tỷ số phần trăm so với lƣợng mƣa trung bình nhiều năm
Do lượng mưa năm giữa các vùng chênh lệch nhau khá lớn nên không thể dùng
chỉ tiêu nêu trên (chỉ tiêu về tổng lượng mưa) để đánh giá mức độ hạn hán trong các
vùng. Tuỳ theo lượng mưa năm trung bình nhiều năm mà bố trí cây trồng, và áp dụng
phương thức canh tác khác nhau. Ở những vùng mưa rất ít thì trồng cỏ, lượng mưa
tương đối ít thì trồng cây chịu hạn, lượng mưa tương đối nhiều thì trồng một vụ lúa,
lượng mưa rất nhiều thì trồng hai vụ lúa nước. Đối với vùng trồng hai vụ lúa có thể


11

phát sinh hạn. Đối với vùng bán hạn, cây chịu hạn có thể khơng bị hạn. Nhưng nếu
lượng mưa năm nào đó xấp xỉ bằng lượng mưa trung bình nhiều năm và phân phối
tương đối đều trong năm thì có thể sẽ không xảy ra hạn hán dù là đối với vùng mưa
nhiều hay vùng mưa ít. Nếu lượng mưa năm của năm nào đó thiếu hụt khá nhiều so
với lượng mưa trung bình nhiều năm thì dù lượng mưa năm là bao nhiêu cũng có thể
xảy ra hạn hán. Do đó, có thể dùng chỉ số đo so với lượng mưa trung bình nhiều năm
làm chỉ tiêu đánh giá hạn.
̅
D=

̅

x 100%

(1.7)

Trong đó X: Lượng mưa thực tế của một thời kỳ nào đó (năm, mùa, tháng,
tuần hay vài mùa, vài tháng, vài tuần);
̅: Lượng mưa trung bình nhiều năm cùng thời kỳ.
Ví dụ ở Cục Khí Tượng Trung Quốc đã chia ra các cấp độ hạn như sau:
+ Lượng mưa từ 3 tháng liên tục trở lên nhỏ hơn 25-50% giá trị trung bình
nhiều năm thì sẽ xảy ra hạn hán;
+ Lượng mưa từ 3 tháng trở lên liên tục nhỏ hơn 50% trở lên thì sẽ xảy ra hạn
nghiêm trọng;
+ Lượng mưa từ 2 tháng liên tục trở lên nhỏ hơn 50-80% thì sẽ xảy ra hạn hán,
nếu trên 80% thì sẽ xảy ra hạn nghiêm trọng.
d. Nƣớc trong đất
Cây trồng hút nước chủ yếu từ đất (thổ nhưỡng). Khi đất thiếu nước thì cây
trồng khơng hút được đủ nước để bù cho lượng nước mất đi do phát tán, hạn hán sẽ
xảy ra. Lượng nước trong các loại đất là khác nhau, lực hút nước cũng khác nhau,

trạng thái vận động của nước cũng như tính hiệu quả của nó đối với cây trồng cũng
khác biệt rõ rệt. Khi nước trong đất giảm đến một giới hạn nào đó, trạng thái liên kết
của nước mao dẫn bắt đầu bị phá vỡ, tính chảy của nước bị giảm, lực hút của đất đối
với nước bắt đầu tăng, rễ cây tuy có thể hút nước từ đất nhưng nước ở xung quanh rễ
cây thì khơng được bổ sung kịp thời, lượng nước do cây hút từ đất không đủ phát tán,
cây bắt đầu bị thiếu nước, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Lượng nước
trong đất tương ứng với thời điểm đó được lấy làm giới hạn mà dưới giới hạn đó thì
cây trồng bị hạn nhẹ. Nếu nước trong đất tiếp tục giảm, lực kéo (giữ) nước của đất
tăng dần lên, sự vận động của nước càng khó khăn, thực vật càng khó hút nước từ đất.
Khi thực vật không hút được đủ nước cho phát tán, tế bào thực vật mất đi tính giãn nở,
hiện tượng lá vàng héo xuất hiện. Nếu nước trong đất tiếp tục giảm thì sự vận động
của nước càng khó khăn. Khi nước trong đất giảm đến mức thực vật khơng thể khơi
phục được tính giãn nở cả vào ban đêm thì thực vật sẽ bị hạn nghiêm trọng và khô héo


12

dẫn tới tàn lụi.
e. Độ ẩm đất
Độ ẩm đất được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm trọng lượng của nước trong đất
so với trọng lượng đất. Độ ẩm đất còn được biểu thị bằng tỷ số phần trăm dung tích
nước trong đất so với tổng thể tích của đất. Khi độ ẩm đất thấp hơn một giới hạn nào
đó, thực vật khơng hút đủ nước thì sẽ bị hạn. Các loại đất ảnh hưởng đến tình trạng
hạn hán của thực vật là khác nhau tuỳ thuộc vào từng loại đất. Nói chung, đất có tính
sa thạch thì độ ẩm tương đối nhỏ, cịn đất sét có độ ẩm tương đối cao, hạt đất càng thơ
thì độ ẩm đất càng nhỏ và ngược lại. Mức độ mẫn cảm đối với sự thiếu nước của thực
vật tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng và thời kỳ sinh trưởng của chúng. Cho nên, tuỳ
từng loại cây trồng mà quy định chỉ tiêu hạn cho phù hợp. Thí dụ đối với thời kỳ gieo
hạt vào mùa xuân, độ ẩm đất tương đối cao thì hạt mới nảy mầm được, nếu độ ẩm đất
quá thấp thì hạt sẽ khơng nảy mầm được.

f. Lƣợng nƣớc tàng trữ có hiệu quả trong đất
Lượng nước trữ trong đất mà thực vật có thể hút được ảnh hưởng có tính quyết
định đến trạng thái nước trong thực vật. Lượng nước trữ trong đất giảm đến mức độ
nào đó thì thực vật sẽ bị hạn. Lượng nước trữ trong đất có hiệu quả (S) là lƣợng nước
có hiệu quả tàng trữ trong tầng đất có độ dầy nào đó. Cơng thức tính S như sau:
S = (W - Ww) x S x h x 0,1

(1.8)

Trong đó:
W:

Độ ẩm đất (độ ẩm chất lượng, %);

Ww: Độ ẩm khô héo, %;
S:

Dung trọng đất;

h:

Độ dầy tầng đất, cm.

Từ cơng thức trên, có thể nhận thấy độ dầy tầng đất khác nhau thì chỉ tiêu hạn
về lượng nước trữ trong đất có hiệu quả sẽ khác nhau. Thí dụ, đối với ngũ cốc, nếu
lượng nước có hiệu quả trong đất có độ dầy 0-20 cm, nhỏ hơn 20 mm thì sự sinh
trưởng của cây trồng bị ảnh hưởng, nếu nhỏ hơn 10 mm thì sẽ bị hạn.
g. Chênh lệch giữa lƣợng nƣớc cung và cầu
Hạn hán xảy ra khi nước do cây hút được không đủ bù cho phát tán. Cho nên
nhiều nhà khoa học dùng giá trị chênh lệch giữa lượng mưa với lượng bốc hơi để làm

chỉ tiêu hạn hán. Tổng lượng bốc hơi là tổng của bốc hơi mặt đất và phát tán của thực
vật. Nó phụ thuộc vào 3 yếu tố:
- Mức độ khơ hanh của khí quyển, điều kiện bức xạ và tốc độ gió;


13

- Trạng thái của thực vật;
- Lượng nước chứa trong đất và trạng thái thực vật khác nhau. Để phân tích
tình hình hạn hán trên vùng rộng thường chỉ chú ý xét đến tiềm năng bốc thoát hơi yếu tố quyết định chính đến thành phần tiêu hao nước của cây và được tính theo cơng
thức PenMan.
h. Chỉ số hạn Palmer (PDSI)
Năm 1965, Palmer đã đưa ra một chỉ tiêu hạn và đã được ứng dụng rộng rãi ở
Mỹ. Chỉ tiêu này được định nghĩa như sau “trong một thời kỳ (tháng, năm) trong một
khu vực nào đó, lượng nước cung cấp thực tế luôn luôn thấp hơn nhiều lượng nước
cần được cung cấp về phương diện khí hậu”. Cơng thức được tính tốn như sau:
(1.9)
Với Z là chỉ số dị thƣờng ẩm: Z= Kd.

(1.10)

Trong đó:
i) d = P - ̂= P – (αPE + βPR + yPRO + δPL)
chuẩn độ ẩm. Với:

(1.11) là độ lệch

+ PE: Lƣợng bốc hơi tiềm năng và đƣợc tính bằng phƣơng pháp Thornthwaite.
+ PR: Bổ sung tiềm năng - Lƣợng ẩm cần thiết để đƣa vào đất trƣờng khả năng
tích trữ.

+ PL: Thất thốt tiềm năng - Lƣợng hơi ẩm có thể bị mất từ đất để bốc thoát hơi
cung cấp giáng thủy trong suốt thời kì bằng 0.
+ PRO: Dịng chảy tiềm năng - Sự chênh lệch giữa giáng thủy tiềm năng và PR.
Các hệ số khí hậu đƣợc tính nhƣ là tỷ lệ giữa trung bình của các giá trị thực tế
so với tiềm năng cho 12 tháng: a = ̅̅̅̅/ ̅̅̅̅,   ̅/̅̅̅̅,  ̅̅̅̅/̅̅̅̅̅̅, và   ̅ /̅̅̅̅ cho 12
tháng.
ii) K là một yếu tố trọng lƣợng. Giá trị của K đƣợc xác định từ các bản ghi khí
hậu trƣớc khi các mơ hình tính tốn thực tế. Palmer đƣa ra các mối quan hệ thực
nghiệm cho K nhƣ sau:

=(

∑

̅

)

(1.12)

Ở đây, Di là trung bình giá trị tuyệt đối của d, và
cấp và nhu cầu nƣớc trung bình, đƣợc xác định:
*(

̅̅̅̅

̅
̅

̅̅̅̅

̅

)̅

+

phụ thuộc vào nguồn cung

(1.13)

Trong đó, PE là lƣợng bốc thoát hơi tiềm năng, R là lƣợng bổ sung, RO là dòng
chảy, P là giáng thủy và L là lƣợng thất thoát.


14

Bảng 1.1. Phân cấp hạn theo chỉ số PDSI
PDSI
,0
3,0 đến 3,99
2,0 đến 2,99
1,0 đến 1,99
0,5 đến 0,99
0,49 đến -0,49
-0,5 đến -0,99
-1,0 đến -1,99
-2,0 đến -2,99
-3,0 đến -3,99

Điều kiện

Cực ẩm
Rất ẩm
Ẩm vừa
Ẩm nhẹ
Chớm ẩm
Gần chuẩn
Chớm khô
Hạn nhẹ
Hạn vừa
Hạn nặng
Hạn nghiêm trọng
Nguồn: [9]

Chỉ tiêu Palmer thường được coi là chỉ tiêu hạn khí tượng. Nhưng thực tế nó
vượt ra ngồi phạm vi hạn khí tượng. Thí dụ, ngồi lượng mưa ra, nó còn xét đến
lượng bốc hơi, lượng dòng chảy, lượng nước chứa trong đất và lượng nước cần được
cung cấp xét về phương diện khí hậu. Do đó, nên gọi chỉ tiêu này là chỉ tiêu hạn tổng
hợp. Qua kiểm chứng từ tài liệu thực tế cho thấy, mức độ hạn được xác định từ chỉ
tiêu này về cơ bản phù hợp với thực tế.
i. Chỉ số ẩm MI
Chỉ số ẩm MI được định nghĩa bằng tỷ số giữa lượng mưa (X) với lượng bốc
thoát hơi tiềm năng (PET).
MI =

(1.14)

Nếu MI < 0,4, hạn hán đƣợc xác định ở mức độ nghiêm trọng; 0,4 < MI < 0,8
tƣơng ứng với mức hạn nhẹ; 0,8 < MI < 1,2 thể hiện trạng thái đủ ẩm và MI > 1,2 là
tình trạng thừa ẩm.
k. Hệ số dòng chảy năm

l. Tỷ số % lƣợng dịng chảy thiếu hụt so với trung bình thời kỳ nhiều năm
Để xem xét mức độ thiếu hụt hay dư thừa dịng chảy trong các thời kỳ, có thể
dùng tỷ số: K =

(1.15)

Trong đó:
Qi: Lượng trung bình trong thời đoạn thứ i của năm nào đó;
Qtb: Giá trị lưu lượng trung bình trong thời kỳ nhiều năm của thời đoạn tương
ứng.


15

m. Chỉ số hạn hán SPI (Standardized Precipitation Index) do McKee và cộng sự
̅

đề xuất năm 1993. Chỉ số SPI đƣợc tính bằng cơng thức: SPI =

, với R là lƣợng

mƣa thực tế; ̅ là lƣợng mƣa trung bình nhiều năm (thời đoạn tính); σ là độ lệch tiêu
chuẩn. Chỉ số SPI đƣợc tính tốn dựa trên xác suất của lƣợng mƣa quan trắc cho các
khoảng thời gian khác nhau nhƣ 1 tháng, 3 tháng, 6 tháng, 12 tháng... Chỉ số SPI đang
đƣợc sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu trên thế giới.
n. Chỉ số hạn hán RDIstd (Reconnaissance Drought Index Standardized) là chỉ
số đƣợc phát triển để tiếp cận đến sự thiếu hụt nguồn nƣớc một cách hiệu quả hơn,
RDIstd biểu thị sự cân bằng giữa đầu vào và đầu ra của hệ thống nƣớc [54], [55]. RDIstd
đƣợc xác định dựa vào cả lƣợng mƣa tích lũy (P) và lƣợng bốc hơi tiềm năng (PET).
PET có thể đƣợc tính theo phƣơng pháp của Hargreaves (Hargreaves and Samani

1985), hoặc Thornthwaite (1948) và phƣơng pháp Blaney – Criddle (Doorenbos &
Pruitt 1977) dựa vào nhiệt độ lớn nhất, nhỏ nhất, nhiệt độ trung bình hàng tháng [53].
Phƣơng pháp tính tốn PET dƣờng nhƣ không ảnh hƣởng đến kết quả của RDIstd trong
bất kỳ cách nào [57].
̅̅̅̅

(1.16)

̂

Trong đó:
tiêu chuẩn của y. Với

, ̅̅̅̅ là giá trị trung bình số học của y, và ̂ là độ lệch
∑

;

∑

lần lƣợt là lƣợng mƣa và lƣợng

bốc hơi tháng thứ j của năm thứ i.
Bảng 1.2. Phân ngưỡng mức độ hạn hán dựa vào chỉ số SPI và RDI
Phân ngƣỡng hạn theo chỉ số SPI, RDI

Giá trị của SPI, RDI

Cực kỳ ẩm ƣớt

2-3

Rất ẩm ƣớt

1,5 – 1,99

Tƣơng đối ẩm ƣớt

1,0 – 1,49

Gần chuẩn

-0,99 – 0,99

Tƣơng đối khô

-1,0 đến – 1,49

Khô nặng

-1,5 đến – 1,99

Cực kỳ khô

-2 đến -3

Nguồn: [48, 55, 58]
o. Chỉ số cán cân nƣớc (K). K là chỉ số thông dụng ở Việt Nam, đƣợc tính theo
cơng thức sau: R = . Trong đó, E là lƣợng bốc hơi trong khoảng thời gian xác định; R

16

là lƣợng mƣa trung bình trong khoảng thời gian xác định. Hạn xảy ra khi lƣợng bốc
hơi bắt đầu vƣợt quá lƣợng mƣa rơi xuống. Các ngƣỡng chỉ tiêu theo bảng sau:
Bảng 1.3. Phân cấp hạn theo chỉ số K
Giá trị K

Điều kiện

<0,5
0,5 đến 1,0
1,0 đến 2,0
2,0 đến 4,0
> 4,0

Rất ẩm
Ẩm
Hơi khô
Khô
Rất khô
Nguồn: [16]

Việc giám sát và quản lý hạn hán đƣợc dựa trên các chỉ số hạn và các ngƣỡng
hạn. Hiện nay, rất nhiều chỉ số/hệ số hạn khác nhau đã đƣợc phát triển và ứng dụng ở
các nƣớc trên thế giới nhƣ: Chỉ số ẩm Ivanov (1948), Chỉ số khơ Budyko (1950), Chỉ
số khơ Penman, Chỉ số gió mùa GMI, Chỉ số mƣa chuẩn hóa SPI, Chỉ số Sazonov, Chỉ
số Koloskov (1925), Hệ số khô, Hệ số cạn, Chỉ số Palmer (PDSI), Chỉ số độ ẩm cây
trồng (CMI), Chỉ số cấp nƣớc mặt (SWSI), Chỉ số RDI (Reclamation Drought
Index),... Kinh nghiệm trên thế giới cho thấy hầu nhƣ khơng có một chỉ số nào có ƣu

điểm vƣợt trội so với các chỉ số khác trong mọi điều kiện. Do đó, việc áp dụng các chỉ
số, hệ số hạn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng cũng nhƣ hệ thống cơ sở
dữ liệu quan trắc sẵn có ở vùng đó.
1.1.3. Quy hoạch sử dụng đất và vấn đề lồng ghép rủi ro thiên tai, biến đổi khí hậu
vào quy hoạch sử dụng đất ở Việt Nam
1.1.3.1. Quy hoạch sử dụng đất
Ở Việt Nam, Quy hoạch sử dụng đất là việc phân bổ và khoanh vùng đất đai
theo không gian sử dụng cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng, an
ninh, bảo vệ mơi trƣờng và thích ứng biến đổi khí hậu trên cơ sở tiềm năng đất đai và
nhu cầu sử dụng đất của các ngành, lĩnh vực đối với từng vùng kinh tế - xã hội và đơn
vị hành chính trong một khoảng thời gian xác định [15]. Mục đích, yêu cầu của quy
hoạch sử dụng đất là mang tính chất dự báo và thể hiện những mục tiêu chiến lƣợc
phát triển kinh tế - xã hội của một vùng lãnh thổ, các ngành, các lĩnh vực trên từng địa
bàn cụ thể theo các mục đích sử dụng đất đai hợp lý và có hiệu quả. Sau khi đƣợc phê
duyệt, quy hoạch sử dụng đất sẽ trở thành công cụ quản lý Nhà nƣớc về đất đai để các
cấp, các ngành quản lý điều chỉnh việc khai thác sử dụng đất phù hợp với yêu cầu của
từng giai đoạn; xử lý các vấn đề còn bất cập và các vi phạm pháp luật về quản lý và sử
dụng đất đai. Việc xây dựng quy hoạch sử dụng đất ở Việt Nam đã đƣợc pháp lý hoá
trong Luật Đất đai 2013 số 45/2013/QH13 và các văn bản dƣới Luật nhƣ Nghị định
43/2014/NĐ-CP, Thông tƣ 29/2014/TT-BTNMT. Nhiệm vụ của quy hoạch sử dụng
đất là phân bổ quỹ đất phục vụ các nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi