Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và đất lưu vực sông srepok

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
−−−−−Δ−−−−−

NGUYỄN THỊ NGỌC QUYÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐẤT
LƯU VỰC SƠNG SREPOK

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

TP. Hồ Chí Minh, năm 2018


ii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

NGUYỄN THỊ NGỌC QUYÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐẤT LƯU
VỰC SÔNG SREPOK

CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 62 85 15 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TSKH. BÙI TÁ LONG

2. PGS.TS. NGUYỄN KIM LỢI

TP. Hồ Chí Minh, năm 2018


iii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

NGUYỄN THỊ NGỌC QUYÊN

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN
ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐẤT
LƯU VỰC SÔNG SREPOK

CHUYÊN NGÀNH: SỬ DỤNG VÀ BẢO VỆ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 62 85 15 01

Phản biện độc lập 1: PGS.TS. HOÀNG MINH TUYỂN
Phản biện độc lập 2: TS. BẢO THẠNH
Phản biện 1: PGS.TS. VŨ HOÀNG HOA
Phản biện 2: TS. NGUYỄN HOÀNG ANH
Phản biện 3: TS. NGUYỄN HỒNG QUÂN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TSKH. BÙI TÁ LONG
2. PGS.TS. NGUYỄN KIM LỢI

TP. Hồ Chí Minh, năm 2018

TP. Hồ Chí Minh, năm 2017


i

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ
một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu
có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận án

Nguyễn Thị Ngọc Quyên


ii

LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành luận án “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến
tài nguyên nước và đất lưu vực sông Srepok”, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
-

Tập thể giáo viên hướng dẫn: Thầy PGS.TSKH. Bùi Tá Long và Thầy PGS.TS.
Nguyễn Kim Lợi đã nhiệt tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu trong
suốt thời gian nghiên cứu sinh thực hiện luận án;

-

Quý Thầy Cô và các cán bộ, công nhân viên Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại
học Quốc Gia Tp. HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh học tập;

-

Công ty TNHH MTV Nước và Mơi trường Bình Minh đã hỗ trợ, tạo điều kiện
và động viên tinh thần nghiên cứu sinh trong suốt thời gian nghiên cứu;

-

Các thành viên thuộc nhóm ENVIM, Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, nhóm
nghiên cứu thuộc Trường Đại học Nơng Lâm Tp. HCM, nhóm nghiên cứu thuộc
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp. HCM, nhóm nghiên cứu thuộc Trường
Đại học Tây Nguyên, quý thầy cô Bộ môn Quản lý Tài nguyên đất, Khoa Nông
Lâm nghiệp, Đại học Tây Nguyên và rất nhiều các anh chị em đồng nghiệp khác
đã hỗ trợ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện luận án;

-

Tập thể cô chú, anh chị tại Đài khí tượng thủy văn khu vực Tây Nguyên và
Trung tâm khí tượng thủy văn Đắk Lắk, Đắk Nơng, Lâm Đồng đã giúp đỡ và
cung cấp số liệu quý giá cho nghiên cứu sinh thực hiện tốt luận án của mình;

-

Lời cuối cùng, con xin cảm ơn Bố Mẹ đã sinh thành, dưỡng dục và bên con
trong suốt thời gian qua; cảm ơn chồng và con trai đã luôn bên cạnh mẹ với
những cái ôm thật ấm áp trong những lúc khó khăn nhất; cảm ơn tất cả các thành
viên trong gia đình, tồn thể bạn bè và các em sinh viên đã động viên trong quá

trình học tập và nghiên cứu.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Ngọc Quyên


iii

TĨM TẮT
Biến đổi khí hậu đang diễn biến phức tạp và trở thành một thách thức lớn đối với
nhân loại, tác động đến nhiều đối tượng, nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có tài
nguyên nước và đất trên lưu vực. Tham chiếu các nghiên cứu trong và ngoài nước,
logic của bài tốn nghiên cứu biến đổi khí hậu gồm đánh giá biến đổi khí hậu, đánh
giá tác động của biến đổi khí hậu và đề xuất các giải pháp ứng phó. Kế thừa cách tiếp
cận trên và dựa vào đặc điểm độ dốc cao, phân tầng mạnh, lượng mưa tập trung cũng
như hạn chế về số liệu của vùng Tây Nguyên, phương pháp chi tiết hóa thống kê được
lựa chọn để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu và phương pháp mơ hình hóa được
ứng dụng để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và đất.
Trên cơ sở lý thuyết của các phương pháp đã lựa chọn, các dữ liệu được xử lý theo
u cầu đầu vào của các mơ hình. Sau đó, tính hợp lý, khả thi của các phương pháp
được minh chứng trong trường hợp nghiên cứu điển hình trên lưu vực sơng Srepok.
Kết quả, nhiệt độ có xu thế tăng và lượng mưa có xu thế biến động khác nhau trong
giai đoạn 1980-2012. Trên nền tảng đó, kịch bản biến đổi khí hậu cho lưu vực đã được
xây dựng và thể hiện nhiệt độ có xu hướng tăng khơng đáng kể, lượng mưa có xu
hướng tăng mạnh vào các tháng chính của mùa mưa (khoảng 70%) làm cường độ mưa
mùa mưa lớn hơn, và giảm vào các tháng giao mùa dẫn đến tình trạng hạn hán kéo dài.
Tiếp theo, đánh giá tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và đất dựa trên
5 kịch bản (i) Kịch bản nền; (ii) Kịch bản thay đổi thảm phủ; (iii) Kịch bản tích hợp

hồ chứa; (iv) Kịch bản biến đổi khí hậu; (v) Kịch bản tổng hợp. Kết quả, hầu hết các
kịch bản đều làm giảm dòng chảy kiệt 8%-50% và tăng dịng chảy lũ 6%-23%, trong
đó kịch bản thảm phủ có tác động mạnh mẽ nhất và kịch bản BĐKH có xu hướng làm
gia tăng nguy cơ hạn hán khi làm giảm lưu lượng dòng chảy vào các tháng giao mùa;
Với yếu tố tải lượng bùn cát, kịch bản thảm phủ đóng vai trị quyết định hơn hẳn so
với các kịch bản khác khi làm tăng yếu tố này xấp xỉ 16% ở mùa lũ; kịch bản BĐKH
và kịch bản tổng hợp làm tăng tải lượng bùn cát lên 33% nhưng vào mùa khô nên thực
chất khối lượng tăng khơng đáng kể.
Cuối cùng, để có một bức tranh tồn diện, các hệ quả đến tài ngun nước được
tính toán qua việc phân vùng hạn bằng chỉ số K hạn và đánh giá thích nghi đất đai tự
nhiên theo FAO, 1976 kết hợp CROPWAT 8.0 xác định nhu cầu nước của cây trồng
trong bối cảnh biến đổi khí hậu.


iv

SUMMARY
Climate change is complexing development and has become a major challenge for
humanity. It impacts on a wide range of objects as well as fields, including water and
land resources in the basin. Referencing the studies showed that, the logic of climate
change research includes climate change assessment, climate change impacts, and
recommendations. Adopting this approach and relying on characteristics like high
slope, strong stratification levels, rainfall concentration as well as data limitations of
the Central Highlands, Statistical Down-Scaling method was selected for establishing
climate change scenarios and the mathematical modeling method was applied to assess
the impact of climate change on water and soil resources.
Based on the theory of methods, data was processed following the requirement of
the models. Then, the rationality and feasibility of the methods are demonstrated in the
Srepok Basin as a case study. As the result, temperature tend to increase, precipitation
fluctuates in the period 1980 - 2012. Based on this, climate change scenarios for the

Srepok watershed was established by statistical probability method with the support
of SDSM model. The outcomes showed that a slight upward trend of temperature
results in a remarkable increase in rainy season (about 70%) and a sharp decline in
precipitation during the dry season leading to increase drought and floods risks
respectively. In the next step, SWAT was applied to quantify the effects of climate
change on water and soil resources on five scenarios: i) baseline, ii) land cover change,
iii) integrated reservoirs, iv) climate change and v) synthesis. The overall picture
indicates that, most scenarios showed “low flow” was decreased from 8 - 50 percent,
flood flow was increased from 6 - 23 percent. In summary, land cover change scenario
had the most influence on the stream flow and climate change scenarios could make
drought more dangerous than before because of declining water discharge in months
of season changes. In terms of sediment, the land cover scenario had a dramatic impact
which deflate close to 16 percent of sediment in flood season and the climate change
scenarios affected in dry season with 33 percent, but the mass was not too large.
Finally, the consequence of climate change on water and soil resources was
presented clearly by drought zoning map according to factor K drought and assessment
of natural land adaptation FAO, 1976 which combined CROPWAT 8.0 software to
calculate crops water demand in the context of climate change.


v

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................. ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
SUMMARY....................................................................................................................iv
MỤC LỤC .......................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... vii

DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................xi
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................ xii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT..................................................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ...................................................................................3
3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................3
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................4
5. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN ................................................................7
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN ................................7
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN ................................................................................8
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ..................................................................9
Giới thiệu ..............................................................................................................9
Biến đổi khí hậu và các tác động đến tài nguyên nước và đất .............................9

Đặc điểm vùng nghiên cứu điển hình - lưu vực sơng Srepok ............................25

Kết luận ...............................................................................................................32
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU ...................................34
Giới thiệu ............................................................................................................34
Phương pháp tiếp cận .........................................................................................34
Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................40


vi

Dữ liệu nghiên cứu .............................................................................................58

Kết luận ...............................................................................................................64
CHƯƠNG 3 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN TÀI
NGUYÊN NƯỚC VÀ ĐẤT TRÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH ...........................65

Giới thiệu ............................................................................................................65
Đánh giá biến đổi khí hậu trên lưu vực sông Srepok .........................................65

Đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và đất trên lưu vực
sơng Srepok ...............................................................................................................87

Ứng phó với biến đổi khí hậu phục vụ quy hoạch quản lý tài nguyên nước và đất...124

Kết luận .............................................................................................................153
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................155
1.

Kết luận................................................................................................................155

2.

Kiến nghị .............................................................................................................157

DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AGCM/MRI

Atmosphere General Circulation Model/Meteorology Research Institute Mơ hình hồn lưu khí quyển của Viện nghiên cứu Khí tượng, Nhật Bản

AR4

Fourth Assesment Report - Báo cáo lần thứ 4

AR5

Fifth Assesment Report - Báo cáo lần thứ 5

ArcGIS

Là dịng sản phẩm hỗ trợ trong hệ thống thơng tin địa lý của ESRI (Mỹ)

ARS

Agricultural Research Service - Trung tâm phục vụ nghiên cứu nông nghiệp

ASTER

Advanced borne Thermal Emission and Reflection Radiometer - Ảnh vệ tinh

BĐKH

Biến đổi khí hậu

BDP

Basin Development Planning - Quy hoạch phát triển lưu vực

BMT

Buôn Ma Thuột

BTN&MT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

CMIP5

The 5th phase of The Coupled Model Intercomparison Project - Chương
trình đối chứng các mơ hình khí hậu lần 5

COP

Conference of the parties - Hội nghị các bên tham gia

CRCM

The Canadian Regional Climate Model

CRiSTAL

Community - based Risk Screening Tool - Adaptation & Livelihoods - Công
cụ tham vấn cộng đồng và khả năng thích ứng

CSDL

Cơ sở dữ liệu

CREAMS

A Field-Scale Model for Chemicals, Runoff, and Erosion from Agricultural Management - Mơ hình thực nghiệm về vận chuyển dinh
dưỡng, dịng chảy và xói mịn từ nơng nghiệp.

CRCM

The Canadian Regional Climate Model - Mơ hình chi tiết hóa động lực

CROPWAT

Crop Water - Mơ hình tính tốn nhu cầu sử dụng nước cho cây trồng

DEM

Digital Elevation Model - Mơ hình cao độ số

DFS

Decision Support Framework - Khung hỗ trợ ra quyết định

DHI

Danish Hydraulic Institute - Viện Thủy lợi Đan Mạch

DT

Diện tích

ENVI

ENviroment for Visualizing Images - Cơng cụ phân loại ảnh vệ tinh

EPIC

Environmental Policy Integrated Climate - Cơng cụ về chính sách tổng hợp
mơi trường và khí hậu

FAO

Food Agriculture Oganization - Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực thế giới

FAR

First Assesment Report - Báo cáo lần thứ 1


viii
GAM

Gender Analysis Matrix - Cơng cụ ma trận giới tính

GCM

General Circulation Model - Mơ hình hồn lưu khí quyển

GIS

Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý

GLEAMS

Groundwater Loading Effects of Agricultural Management Systems
Công cụ mô phỏng nước ngầm trong hệ thống nông nghiệp

HD

Hydrodynamic Module - Mô đun thủy lực

HEC-HMS

Hydrologic Engineering Center's the Hydrologic Modeling System - Mơ
hình thủy lực

HEC-RAS

Hydrologic Engineering Center's River Analysis System - Mơ hình thủy lực

HEC-RESSIM

Hydrologic Engineering Center's Resevoir Simulation - Mơ hình mơ phỏng
hệ thống hồ chứa

HSPF

Hydrological Simulation Program Fortran - Mơ hình thủy văn

HRUs

Hydrologic Response Units - Đơn vị thủy văn

IA

Internal Assessment - Đánh giá nội bộ

IC

Initial Condition - Điều kiện biên ban đầu

IMF

International Monetary Fund - Quỹ tiền tệ quốc tế

IPCC

Intergovernmental Panel on Climate Change
Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu

KTTV

Khí tượng thủy văn

LAM

Local Area Model - Mơ hình địa phương

LARS-WG

Long Ashton Research Station Weather Generator
Mơ hình chi tiết hóa thống kê

LBC

Lateral Boundary Condition - Điều kiện biên dưới

LC

Land Characteristic - Tính chất đất đai

LCM

Land Change Modeler - Mơ hình mô phỏng thay đổi sử dụng đất

LMB

Lower Me Kong Basin - Hạ lưu lưu vực sông Mê Kông

LMU

Land Mapping Unit - Bản đồ đơn vị đất đai

LQ

Land Quality - Chất lượng đất đai

LUT

Land Use Type - Loại hình sử dụng đất

LUR

Land Use Require - Yêu cầu sử dụng đất

MAGICC

Model for the Assessment of Greenhouse-gas Induced Climate Change - Mơ
hình mơ phỏng khí hậu

MIKE

Magellan Inamori Kyocera Echelle - Mơ hình thủy lực

MIKE-SHE

Magellan Inamori Kyocera Echelle - the System Hydrological Europe - Mơ
hình thủy lực


ix
MIKE-BASIN

Magellan Inamori Kyocera Echelle - BASIN - Mơ hình thủy lực

MRC

Me Kong River Commission - Ủy hội sông Mê Kông

NAM

Nedber Afstremnings Model - Mơ hình mưa rào dịng chảy

NASA

National Aeronautics and Space Administration - Cơ quan không gian Mỹ

NCEP

National Centers for Environmental Prediction
Trung tâm dự báo môi trường quốc gia

NCAR

The National Center for Atmospheric Research - Trung tâm nghiên cứu khí quyển

NSE

Nash-Sutcliffe - Hệ số hiệu quả

N-NO3

Nitơ nitrat

NWS

Nation Weather Service - Trung tâm nghiên cứu khí hậu quốc gia

ORCHID

Opportunities and Risks from Climate Change and Disasters
Công cụ đánh giá cơ hội và nguy cơ từ biến đổi khí hậu

PBIAS

Percent Bias - Hệ số cân bằng tổng lượng

PCA

Principle Component Analysis - Cơng cụ phân tích đa tiêu chí

PGS

Phó giáo sư

PRECIS

Providing Regional Climates for Impacts Studies - Mơ hình chi tiết hóa động lực

PRMS

Precipitation Runoff Modeling System - Mơ hình mưa rào dịng chảy

RCM

Regional climate models - Mơ hình khí hậu vùng

RCP

Representative Concentration Pathway - Kịch bản phát thải khí nhà kính

RMSE

Root Mean Square Error - Sai số bình phương

RS

Remote sensing - Viễn thám

SAC-SMA

Sacramento Soil Moisture Accounting Model - Mơ hình thủy văn

SAR

Second Assesment Report - Báo cáo lần thứ 2

SCS

Soil Conservation Service - Trung tâm nghiên cứu và bảo tồn tài ngun đất

SMA

Simple Moving Average - Mơ hình trung bình trượt đơn giản

SDSM

Statistical DownScaling Model - Mơ hình chi tiết hóa thống kê

SEA-START

Southeast Asia START Regional Center - Trung tâm nghiên cứu khí hậu
khu vực Đơng Nam Á

SIMCLIM

The Simulator of Climate Change Risks and Adaptation Initiatives - Mơ
hình mơ phỏng nguy cơ của biến đổi khí hậu và giải pháp thích ứng

SLRPP

The Sea Level Rise Rectification Program - Mơ hình mơ phỏng nước biển dâng

SSARR

Streamflow Synthesisand Reservoir Regulation - Mơ hình thủy văn

SST

Điều kiện biên dưới

SWAT

Soil and water Assessment Tool - Công cụ đánh giá đất và nước


x
SWAT-CUP

SWAT Calibration and Uncertainty Programs - Chương trình hiệu chỉnh tự
động mơ hình SWAT

SWMM

Storm Water Management Model - Mơ hình quản lý tài ngun nước

SWM

Stanford Watershed Model - Mơ hình quản lý lưu vực

SWRRB

Simulator for Water Resources in Rural Basins - Mơ hình mơ phỏng tài
ngun nước trên lưu vực

TAR

Third Assesment Report - Báo cáo lần thứ 3

TN

Tổng tải lượng nitơ

TP

Tổng phốt pho

Tp.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

TS

Tiến sỹ

TSKH

Tiến sỹ khoa học

UNEP

United Nations Environment Programme - Chương trình mơi trường của
Liên Hợp Quốc

UNESCO

United Nations Educational Scientific and Cultural Organization - Tổ chức
giáo dục của Liên Hợp Quốc

UNFCCC

The United Nations Framework Convention on Climate Change - Công ước
khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu

USDA

United States Department of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ

WG

Weather generator - Nguồn sinh thời tiết

WG

Work Group - Nhóm cơng tác

WMO

World Meteorological Organization - Tổ chức Khí tượng thế giới

WRFG

The Weather Research and Forecasting Model - Mơ hình chi tiết hóa động lực


xi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các biến dự báo trong mô hình SDSM .................................................................... 44
Bảng 2.2. Các giá trị chỉ số Kappa trong đánh giá kết quả phân loại ảnh ............................... 48
Bảng 3.1. Các biến dự báo có tác động đến nhiệt độ tối cao trên lưu vực sông Srepok ......... 72
Bảng 3.2. Các biến dự báo có tác động đến nhiệt độ tối thấp trên lưu vực sông Srepok ....... 72
Bảng 3.3. Các biến dự báo cho yếu tố mưa trên lưu vực sông Srepok .................................... 75
Bảng 3.4. Kết quả đánh giá độ nhạy trong SWAT-CUP trên lưu vực sông Srepok ................ 87
Bảng 3.5. Kết quả hiệu chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng dòng chảy lưu vực sơng Srepok. 88
Bảng 3.6. Độ chính xác kết quả mơ phỏng dòng chảy giai đoạn hiệu chỉnh - kiểm định........ 88
Bảng 3.7. Khoảng giá trị mới của các thông số sau q trình hiệu chỉnh dịng chảy .............. 90
Bảng 3.8. Kết quả hiệu chỉnh các yếu tố tác động đến tải lượng bùn cát lưu vực sông Srepok..91
Bảng 3.9. Đánh giá độ chính xác kết quả mơ phỏng tải lượng bùn cát tại trạm Bản Đôn ....... 91
Bảng 3.10. Ma trận đánh giá độ chính xác kết quả phân loại ảnh Landsat lưu vực sơng Srepok .....96
Bảng 3.11. Diện tích các loại hình sử dụng đất lưu vực sơng Srepok qua các năm ................ 96
Bảng 3.12. Biến động lớp thảm phủ lưu vực sông Srepok theo các kịch bản ......................... 98
Bảng 3.13. Hệ số khơ trung bình tháng các tiểu lưu vực năm 2000 ...................................... 126
Bảng 3.14. Hệ số cạn trung bình tháng các tiểu lưu vực năm 2000 ....................................... 127

Bảng 3.15. Hệ số hạn trung bình tháng các tiểu lưu vực năm 2000 ...................................... 128
Bảng 3.16. Hệ số khô trung bình tháng các tiểu lưu vực năm 2030 ...................................... 129
Bảng 3.17. Hệ số cạn trung bình tháng các tiểu lưu vực năm 2030 ....................................... 130
Bảng 3.18. Hệ số hạn trung bình tháng các tiểu lưu vực năm 2030 ...................................... 131
Bảng 3.19. Diện tích các loại đất lưu vực sơng Srepok ......................................................... 135
Bảng 3.20. Diện tích các cấp độ dốc lưu vực sơng Srepok .................................................... 135
Bảng 3.21. Diện tích phân cấp theo độ dày tầng đất lưu vực sông Srepok ............................ 136
Bảng 3.22. Diện tích phân cấp theo thành phần cơ giới lưu vực sông Srepok ...................... 136
Bảng 3.23. Bảng giá trị Kc của một số loại cây trồng chính trên lưu vực sông Srepok ......... 139
Bảng 3.24. Lượng bốc thốt hơi nước tiềm năng trên lưu vực sơng Srepok giai đoạn 1980-2012…139
Bảng 3.25. Lượng bốc hơi mặt ruộng trên lưu vực sông Srepok giai đoạn 1980-2012 ......... 139
Bảng 3.26. Lượng mưa hiệu quả trên lưu vực sông Srepok giai đoạn 1980-2012 ................ 140
Bảng 3.27. Định mức tưới cho các loại cây trồng trên lưu vực sông Srepok giai đoạn 1980-2012…141
Bảng 3.28. Lượng bốc hơi mặt ruộng trên lưu vực sông Srepok giai đoạn 2013-2045 ......... 141
Bảng 3.29. Lượng mưa hiệu quả trên lưu vực sông Srepok giai đoạn 2013-2045 ................ 142
Bảng 3.30. Định mức tưới cho các loại cây trồng trên lưu vực sông Srepok giai đoạn 2013-2045....142
Bảng 3.31. Khả năng cấp nước tưới của lưu vực sông Srepok theo các kịch bản BĐKH ..... 144
Bảng 3.32. Diện tích phân theo số tháng hạn trên lưu vực sông Srepok theo các kịch bản BĐKH...145
Bảng 3.33. Thống kê các đơn vị đất đai theo loại đất với kịch bản RCP 2.6......................... 145
Bảng 3.34. Thống kê các đơn vị đất đai theo loại đất với kịch bản RCP 4.5......................... 146
Bảng 3.35. Thống kê các đơn vị đất đai theo loại đất với kịch bản RCP 8.5........................... 146
Bảng 3.36. Yêu cầu sử dụng đất của các LUT lưu vực sông Srepok ..................................... 147
Bảng 3.37. Diện tích các LUT chính lưu vực sơng Srepok theo kịch bản RCP 2.6 ................ 149
Bảng 3.38. Diện tích các LUT chính lưu vực sơng Srepok theo kịch bản RCP 4.5 .............. 151
Bảng 3.39. Diện tích các LUT chính lưu vực sơng Srepok theo kịch bản RCP 8.5 .............. 152


xii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1. Tiến trình nghiên cứu của luận án................................................................................. 6
Hình 1.1. Vị trí lưu vực sơng Srepok ....................................................................................... 26
Hình 1.2. Biểu đồ phân phối dịng chảy trong năm theo lưu lượng trung bình tháng nhiều năm
tại các trạm thủy văn trên lưu vực sơng Srepok ....................................................................... 29
Hình 2.1. Khung phương pháp tiếp cận đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và
đất trên lưu vực sơng ................................................................................................................ 39
Hình 2.2. Các bước xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu từ cơng cụ SDSM ........................... 44
Hình 2.3. Sơ đồ chu trình thủy văn trong pha đất .................................................................... 50
Hình 2.4. Các q trình trong dịng chảy được mơ phỏng bởi SWAT .................................... 51
Hình 2.5. Quy trình ứng dụng mơ hình SWAT trong nghiên cứu ........................................... 51
Hình 2.6. Quy trình đánh giá thích nghi tự nhiên đất đai theo FAO ....................................... 57
Hình 2.7. Dữ liệu đầu vào mơ hình SWAT ............................................................................. 61
Hình 2.8. Các tiểu lưu vực, vị trí các hồ chứa thủy điện và các trạm quan trắc ...................... 62
Hình 3.1. Xu thế biến đổi của Tx thời kỳ 1980-2012 tại các trạm khí tượng........................... 66
Hình 3.2. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tx thời kỳ 1980-2012 tại các trạm khí tượng .............. 67
Hình 3.3. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tn thời kỳ 1980-2012 tại các trạm khí tượng .............. 67
Hình 3.4. Xu thế biến đổi của Tn thời kỳ 1980-2012 tại các trạm khí tượng........................... 68
Hình 3.5. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi X thời kỳ 1980-2012 tại các trạm quan trắc ................ 69
Hình 3.6. Biến trình mưa trung bình năm lưu vực sơng Srepok .............................................. 70
Hình 3.7. Xu thế biến đổi của X thời kỳ 1980-2012 tại các trạm khí tượng ........................... 71
Hình 3.8. So sánh dữ liệu mơ phỏng và thực đo yếu tố nhiệt độ giai đoạn hiệu chỉnh............. 73
Hình 3.9. So sánh dữ liệu mơ phỏng và thực đo yếu tố nhiệt độ giai đoạn kiểm định ............. 74
Hình 3.10. Hiệu chỉnh và kiểm định yếu tố lượng mưa trên lưu vực sơng Srepok ................. 76
Hình 3.11. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tx thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản thấp .................. 77
Hình 3.12. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tn thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản thấp .................. 77
Hình 3.13. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi X thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản thấp ................... 78
Hình 3.14. Phần trăm thay đổi X trung bình thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản thấp ............... 78
Hình 3.15. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tx thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản trung bình......... 79
Hình 3.16. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tn thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản trung bình......... 79
Hình 3.17. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi X thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản trung bình ......... 79

Hình 3.18. Phần trăm thay đổi X trung bình thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản trung bình ..... 79
Hình 3.19. Phần trăm thay đổi về lượng mưa từng năm trong thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản thấp..80
Hình 3.20. Phần trăm thay đổi về lượng mưa từng năm trong thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản
trung bình .................................................................................................................................. 81
Hình 3.21. Phần trăm thay đổi về lượng mưa từng năm trong thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản cao..82
Hình 3.22. Sự phân bố nhiệt độ tối thấp theo các kịch bản BĐKH ......................................... 83
Hình 3.23. Sự phân bố lượng mưa trung bình năm theo các kịch bản BĐKH ........................ 84
Hình 3.24. Sự phân bố nhiệt độ tối cao theo các kịch bản BĐKH .......................................... 85


xiii
Hình 3.25. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tx thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản cao.................... 85
Hình 3.26. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi Tn thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản cao.................... 86
Hình 3.27. Hệ số a1 xây dựng từ chuỗi X thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản cao .................... 86
Hình 3.28. Phần trăm thay đổi X trung bình thời kỳ 2013-2045 theo kịch bản cao ................ 86
Hình 3.29. Lưu lượng dịng chảy mơ phỏng và thực đo giai đoạn hiệu chỉnh và kiểm định ..... 89
Hình 3.30. So sánh tải lượng bùn cát mô phỏng và thực đo tại trạm Bản Đơn ......................... 91
Hình 3.31. Ghép và cắt ảnh theo ranh giới lưu vực sông Srepok ............................................ 93
Hình 3.32. Tăng cường độ phân giải trên ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI ..................................... 93
Hình 3.33. Mức độ phân biệt giữa các mẫu giải đốn ............................................................. 95
Hình 3.34. Phân loại có giám định lưu vực sơng Srepok......................................................... 95
Hình 3.35. Các kịch bản thảm phủ lưu vực sông Srepok ........................................................ 97
Hình 3.36. Sơ đồ biến động thảm phủ lưu vực sơng Srepok ................................................... 99
Hình 3.37. Biến động lưu lượng dịng chảy tháng kịch bản thấp so với kịch bản nền .......... 101
Hình 3.38. Biến động lưu lượng dịng chảy mùa kịch bản thấp so với kịch bản nền ............ 101
Hình 3.39. Biến động lưu lượng dòng chảy tháng kịch bản trung bình so với kịch bản nền 102
Hình 3.40. Biến động lưu lượng dịng chảy mùa kịch bản trung bình so với kịch bản nền .. 102
Hình 3.41. Biến động lưu lượng dòng chảy tháng kịch bản cao so với kịch bản nền ........... 102
Hình 3.42. Biến động lưu lượng dòng chảy mùa kịch bản cao so với kịch bản nền ............. 103
Hình 3.43. Tác động của các kịch bản BĐKH đến lưu lượng dịng chảy tháng .................... 103

Hình 3.44. Tác động của các kịch bản BĐKH đến lưu lượng dịng chảy mùa ...................... 104
Hình 3.45. Biến động lưu lượng dòng chảy tháng kịch bản thảm phủ năm 2000 so với kịch bản nền..105
Hình 3.46. Biến động lưu lượng dịng chảy mùa kịch bản thảm phủ năm 2000 so với kịch bản nền..105
Hình 3.47. Biến động lưu lượng dịng chảy tháng kịch bản thảm phủ năm 2010 so với kịch bản nền...105
Hình 3.48. Biến động lưu lượng dịng chảy mùa kịch bản thảm phủ năm 2010 so với kịch bản nền…106
Hình 3.49. Biến động lưu lượng dịng chảy tháng kịch bản thảm phủ năm 2015 so với kịch bản nền…106
Hình 3.50. Biến động lưu lượng dòng chảy mùa kịch bản thảm phủ năm 2015 so kịch bản nền..107
Hình 3.51. Tác động của các kịch bản thảm phủ đến lưu lượng dịng chảy tháng ................ 108
Hình 3.52. Tác động của các kịch bản thảm phủ đến lưu lượng dòng chảy mùa .................. 108
Hình 3.53. Biến động lưu lượng dịng chảy tháng kịch bản hồ chứa so với kịch bản nền .... 109
Hình 3.54. Biến động lưu lượng dịng chảy mùa kịch bản hồ chứa so với kịch bản nền ...... 109
Hình 3.55. Biến động lưu lượng dòng chảy tháng kịch bản tổng hợp với RCP 2.6 so với kịch bản nền..110
Hình 3.56. Biến động lưu lượng dòng chảy mùa kịch bản tổng hợp với RCP 2.6 so với kịch bản nền.110
Hình 3.57. Biến động lưu lượng dòng chảy tháng kịch bản tổng hợp với RCP 4.5 so với kịch bản nền..111
Hình 3.58. Biến động lưu lượng dòng chảy mùa kịch bản tổng hợp với RCP 4.5 so với kịch bản nền.111
Hình 3.59. Biến động lưu lượng dòng chảy tháng kịch bản tổng hợp với RCP 8.5 so với kịch bản nền.112
Hình 3.60. Biến động lưu lượng dòng chảy mùa kịch bản tổng hợp với RCP 8.5 so với kịch bản nền.112
Hình 3.61. Tác động của các kịch bản tổng hợp đến lưu lượng dịng chảy tháng ................. 112
Hình 3.62. Tác động của các kịch bản tổng hợp đến lưu lượng dòng chảy mùa ................... 113
Hình 3.63. Tác động của các kịch bản giả định đến lưu lượng dòng chảy tháng .................. 114
Hình 3.64. Tác động của các kịch bản giả định đến dòng chảy mùa ..................................... 115


xiv
Hình 3.65. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản thấp so với kịch bản nền ................ 116
Hình 3.66. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản thấp so với kịch bản nền .................. 116
Hình 3.67. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản trung bình so với kịch bản nền....... 116
Hình 3.68. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản trung bình so với kịch bản nền......... 116
Hình 3.69. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản cao so với kịch bản nền.................. 117
Hình 3.70. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản cao so với kịch bản nền.................... 117

Hình 3.71. Tác động của các kịch bản BĐKH đến tải lượng bùn cát .................................... 117
Hình 3.72. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản thảm phủ năm 2000 so với kịch bản nền..118
Hình 3.73. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản thảm phủ năm 2000 so với kịch bản nền.118
Hình 3.74. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản thảm phủ năm 2010 so với kịch bản nền..119
Hình 3.75. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản thảm phủ năm 2010 so với kịch bản nền..119
Hình 3.76. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản thảm phủ năm 2015 so với kịch bản nền..119
Hình 3.77. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản thảm phủ năm 2015 so với kịch bản nền..119
Hình 3.78. Tác động của các kịch bản thảm phủ đến tải lượng bùn cát ................................ 120
Hình 3.79. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản hồ chứa theo quy trình vận hành so
với kịch bản nền…………………………………………………………………………….120
Hình 3.80. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản hồ chứa theo quy trình vận hành so với
kịch bản nền………………………………………………………………………………...121
Hình 3.81. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản thấp so với kịch bản nền ................ 121
Hình 3.82. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản thấp so với kịch bản nền .................. 121
Hình 3.83. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản trung bình so với kịch bản nền....... 122
Hình 3.84. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản trung bình so với kịch bản nền......... 122
Hình 3.85. Biến động tải lượng bùn cát tháng kịch bản cao so với kịch bản nền.................. 122
Hình 3.86. Biến động tải lượng bùn cát mùa kịch bản cao so với kịch bản nền.................... 122
Hình 3.87. Tác động của các kịch bản tổng hợp đến tải lượng bùn cát ................................. 123
Hình 3.88. Tác động của các kịch bản đến tải lượng bùn cát ................................................ 124
Hình 3.89. Sơ đồ phân cấp hạn trung bình tháng XII-III lưu vực sơng Srepok năm 2004 ...... 132
Hình 3.90. Bản đồ phân cấp hạn trung bình tháng năm 2028 theo kịch bản RCP 4.5 ................. 133
Hình 3.91. Các chỉ tiêu xây dựng bản đồ đơn vị đất đai .......................................................... 137
Hình 3.92. Bản đồ hiện trạng (a) và phân vùng đất nơng nghiệp (b) lưu vực sơng Srepok năm 2015..138
Hình 3.93. Bản đồ khả năng nguồn nước cấp cho nông nghiệp của lưu vực sơng Srepok ...... 143
Hình 3.94. Bản đồ số tháng hạn lưu vực sông Srepok theo các kịch bản BĐKH .................... 144
Hình 3.95. Bản đồ đề xuất sử dụng đất nông nghiệp lưu vực sông Srepok theo các kịch bản
BĐKH……………………………………………………………………………………...150

1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT
Trong chu trình thủy văn, nước là một sản phẩm của khí hậu nên sự biến động khơng
theo quy luật của những yếu tố khí hậu như mưa, nhiệt độ dẫn đến những thay đổi bất
thường về dịng chảy trên sơng như nguồn nước mặt khan hiếm trong mùa khô gây hạn
hán và dư thừa trong mùa mưa gây lũ lụt, kéo theo sự xói mịn, rửa trơi đất đai.
Là một bài tốn mang tính tồn cầu, BĐKH đang được sự quan tâm đặc biệt trong
những năm gần đây của nhiều quốc gia, các tổ chức và các nhà khoa học trên thế giới,
trong đó có Việt Nam, thể hiện qua những chương trình nghị sự như Nghị định thư
Kyoto liên quan đến chương trình khung về BĐKH, COP18, COP21 (Conference of the
parties) trong khuôn khổ của công ước khung của Liên hợp quốc về BĐKH hay nghiên
cứu về thiết lập các kịch bản phát thải của tổ chức IPCC [1]-[12], MRC [13]-[15],
MONRE [16]-[18], IMHEN [19], … và những nghiên cứu nỗ lực tăng độ phân giải của
mơ hình GCMs ở quy mơ địa phương [20]-[25]. Tuy nhiên, bởi tính tồn cầu với sự biến
thiên theo khơng và thời gian của những đặc trưng khí hậu (cụ thể mưa và nhiệt độ),
việc xây dựng các bài tốn BĐKH theo quy mơ địa phương cần phải thực thi nhằm tiên
đốn hệ quả của nó đến tài ngun đất và nước cho khu vực cần quan tâm.
Dự báo một cách định lượng sự thay đổi của tài nguyên đất và nước trong điều kiện
BĐKH là hết sức cần thiết để có những kế hoạch thích ứng hiệu quả. Tham chiếu những
nghiên cứu như đánh giá tác động của BĐKH đến tài nguyên nước trên lưu vực sông
Honduras, Mỹ [26]; sông Vu Gia [27], sông Nhuệ Đáy [28], các lưu vực sơng tỉnh Khánh
Hịa [29]; đến chế độ dịng chảy và quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng [30]; đến chất
lượng nước trên sơng Des Plaines, Chicago [31]; tính tốn độ xói mịn bề mặt và hàm
lượng bồi lắng [32]... có thể thấy phương pháp nghiên cứu hầu hết phải dựa vào các mơ
hình mơ phỏng như LCM, HSPF, MIKE, HEC-RAS, SWAT,… Có thể khẳng định, đây
là cách tiếp cận phù hợp và hiện đại. Tuy nhiên, hiện nay có đến hàng trăm mơ hình tốn
thủy văn, thủy lực khác nhau do các hãng phần mềm chuyên nghiệp xây dựng. Ví dụ
như chỉ riêng đối với lĩnh vực tài ngun nước, đầu tiên là mơ hình SWM (Stanford

Watershed Model) của Crawford và Linsley vào năm 1966, là thử nghiệm đầu tiên mơ
hình hóa hầu như tồn bộ chu trình thủy văn, tiếp đến là các mơ hình SWMN (Storm
Water Management Model), NWS (Nation Weather Service), NAM (Nedb∅r


2
Afstr∅mnings Model), IHDM (Institude of Hydrology Distributed Model), SSARR
(Streamflow Synthesisand Reservoir Regulation), PRMS (Precipitation Runoff
Modeling System), SWAT (The Soil and Water Asessment Tool) được phát triển trong
suốt thập niên 1970 và 1980… nhưng khơng có mơ hình nào mang tính tồn cầu. Do đó
việc lựa chọn mơ hình phù hợp để nghiên cứu BĐKH và tác động của nó đến tài nguyên
nước và đất trên một lưu vực là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn [33].
Qua những tài liệu tham khảo, khơng nhiều những nghiên cứu về BĐKH có tính hệ
thống được thực hiện để giải quyết tồn diện từ đầu vào cho đến đầu ra cuối cùng, đặc
biệt ở vùng Tây Ngun, Việt Nam. Chính vì thế, cùng với thực tiễn nêu trên, “Nghiên
cứu đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và đất lưu vực sông
Srepok” là chủ đề cấp thiết với tính ứng dụng thực tế cao. Đầu vào ở đây là thiết lập các
kịch bản BĐKH dựa vào mơ hình tồn cầu địa phương hóa với hai biến mưa và nhiệt
độ. Sau đó tác động đến tài nguyên đất và nước (lượng dòng chảy, sự dịch chuyển pha
thời gian, lượng đất xói mịn) được định lượng thơng qua mơ hình mơ phỏng. Tất cả các
thành phần được minh chứng tính đầy đủ, khả thi và có thể giải quyết mục tiêu đặt ra
một cách đúng đắn và đảm bảo độ tin cậy trong điều kiện công nghệ và dữ liệu sẵn có
hiện nay. Kết quả cuối cùng sẽ cho thấy bức tranh về hạn hán và khả năng thích nghi tự
nhiên đất đai làm cơ sở cho các nhà ra quyết định trong công tác quản lý sử dụng tài
nguyên nước và đất trên lưu vực hướng tới sự phát triển bền vững.
Nghiên cứu điển hình được thực hiện cho lưu vực sơng Srepok, một khu vực chìa
khóa của vùng Tây Nguyên mà ở đó tài nguyên nước và đất đang được khai thác đa mục
tiêu và mang lại lợi ích rất lớn phục vụ phát triển kinh tế xã hội. Đây cũng là vùng sẽ
chịu tác động rất lớn của BĐKH với lượng mưa mùa khô giảm mặc dù xu hướng chung
lượng mưa năm và nhiệt độ năm sẽ tăng trong tương lai [23],[24] dẫn đến mất cân bằng

và khả năng thiếu hụt nguồn nước tưới khá lớn [34], [35], và trên thực tế, qua quá trình
khảo sát thực địa, khan hiếm nước đang diễn ra thường xuyên ở các khu vực thượng lưu
vào những tháng cuối khô trong những năm gần đây và cực điểm năm 2016, hạn hán
xảy ra hầu khắp lưu vực sơng Srepok. Có thể nói rằng, dưới tác động của BĐKH, hạn
hán và khan hiếm nguồn nước sẽ ngày càng tăng. Như vậy, các công cụ và phương pháp
nghiên cứu được kiểm chứng thực tiễn, bên cạnh là nền tảng để giải quyết bài toán quản
lý tài nguyên nước và đất cho lưu vực điển hình Srepok, nó cịn là tài liệu tham chiếu
hữu ích cho các nghiên cứu liên quan.


3
Từ thực tiễn trên, các câu hỏi nghiên cứu được đặt ra như sau:
•

Các nội dung và trình tự thực hiện thế nào để có cách tiếp cận thích hợp định
lượng BĐKH và các hệ quả của nó đến tài ngun nước và đất cho trên lưu vực
sơng Srepok?

•

BĐKH thơng qua hai đặc trưng nhiệt độ và mưa diễn biến như thế nào ở hiện
tại và trong tương lai trên cơ sở luận giải bài tốn tồn cầu và địa phương hóa
vùng nghiên cứu điển hình?

•

Những tác động của BĐKH (sự thay đổi về nhiệt độ và lượng mưa) đến tài
nguyên nước và đất được giải quyết như thế nào?

•

Giá trị sản phẩm cuối cùng của nghiên cứu này thể hiện ở khía cạnh nào đối với
bài tốn quản lý tài ngun mơi trường và phịng tránh thiên tai?

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu chung
Đánh giá được ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên nước và đất lưu vực sông
Srepok, phục vụ công tác quản lý sử dụng bền vững tài nguyên nước và đất ứng phó với
sự thay đổi của khí hậu tự nhiên.
2.2. Mục tiêu cụ thể
•

Lựa chọn được các phương pháp, công cụ tiếp cận thành phần để giải bài toán
nghiên cứu BĐKH và chứng thực được các phương pháp trên lưu vực Srepok
với các tiêu chuẩn đánh giá theo đúng nguyên lý khí tượng và thủy văn;

•

Chi tiết hóa thống kê kịch bản BĐKH cho khu vực nghiên cứu điển hình trên
cơ sở xu hướng thay đổi yếu tố mưa và nhiệt độ trong giai đoạn nền;

•

Định lượng được tác động của BĐKH đến tài ngun nước và đất thơng qua các
đặc trưng điển hình như lưu lượng dòng chảy và hàm lượng bùn cát trên sơng
trên khu vực nghiên cứu;

•

Phân vùng hạn và đánh giá thích nghi tự nhiên đất đai tích hợp với kịch bản

BĐKH làm cơ sở ứng phó với sự thay đổi của khí hậu tự nhiên.

3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Luận án nghiên cứu về BĐKH và các tác nhân là tài nguyên nước mặt và tài nguyên
đất trên lưu vực. Cụ thể, trong yếu tố khí hậu, hai yếu tố được đề cập chính yếu là mưa
và nhiệt độ bởi sự ảnh hưởng trực tiếp của chúng đến tài nguyên nước và đất trên lưu


4
vực sông; Tài nguyên nước mặt được đánh giá bởi ba đặc trưng cơ bản là số lượng, chất
lượng và động thái của nó, tuy nhiên, nghiên cứu này tập trung vào đánh giá mức độ
phong phú của tài nguyên nước thơng qua thơng số lưu lượng dịng chảy; Tương tự, tài
ngun đất được nghiên cứu qua q trình xói mòn bề mặt và vận chuyển bùn cát ra hệ
thống sơng ngịi.
3.3. Phạm vi nghiên cứu
Khơng gian nghiên cứu của luận án được thực hiện trên lưu vực sông Srepok thuộc
lãnh thổ Việt Nam với diện tích 1.191.438 ha nằm trên địa bàn ba tỉnh Đắk Lắk, Đắk
Nông và Lâm Đồng.
Giới hạn về thời gian với chuỗi dữ liệu được nghiên cứu trong giai đoạn 1980-2012
và tiên đoán/ dự báo các kịch bản về BĐKH và những hệ quả của nó đến năm 2045.
3.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Tổng quan những nghiên cứu trong và ngoài nước về xây dựng khung
phương pháp luận có liên quan đến BĐKH, các nghiên cứu đánh giá tác động đến tài
nguyên nước và đất trên lưu vực sông;
Nội dung 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và lựa chọn công cụ, phương pháp trong
xây dựng khung phương pháp luận đánh giá ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên nước
và đất trên lưu vực;
Nội dung 3: Ứng dụng mơ hình chi tiết hóa thống kê xây dựng kịch bản BĐKH (với
hai đặc trưng mưa và nhiệt độ) cho lưu vực sông Srepok;

Nội dung 4: Định lượng ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên nước và đất (lưu
lượng dòng chảy và tải lượng bùn cát trên sông) theo nhiều kịch bản khác nhau;
Nội dung 5: Phân vùng hạn hán và đánh giá thích nghi tự nhiên đất đai có tính đến
yếu tố BĐKH lưu vực sơng Srepok ứng phó với những thay đổi của khí hậu tự nhiên.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện các nội dung của đề tài nhằm đạt được mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra,
các phương pháp chủ yếu sau sẽ được sử dụng sau đây:
(1) Phương pháp thu thập, kế thừa và tổng hợp tài liệu:
•

Thu thập/ kế thừa các tài liệu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, đặc biệt số liệu,
tài liệu chuyên môn về khí tượng và thủy văn, tài liệu về hiện trạng khai thác sử
dụng tài ngun nước, các cơng trình hồ chứa, thủy điện từ các nghiên cứu đã
có và các cơ quan quản lý trong vùng nghiên cứu;


5
•

Thu thập, tổng hợp tài liệu về các nghiên cứu liên quan ở trong nước và trên thế
giới, tổng kết kinh nghiệm, chọn lọc và tiếp thu kết quả, đặc biệt là các tài liệu
về BĐKH và tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và đất, về các phương
pháp đánh giá BĐKH, các báo cáo, số liệu, kịch bản liên quan đến BĐKH của
các tổ chức quốc tế, bộ, ban ngành, địa phương.

(2) Phương pháp điều tra khảo sát thực địa
Công tác khảo sát thực địa là rất cần thiết để bổ sung các thông tin và kiểm chứng
tài liệu nhằm đảm bảo độ tin cậy về thông tin, số liệu phục vụ nghiên cứu:
•

Làm việc với các cơ quan, chính quyền địa phương các tỉnh Đắk Lắk, Đắk Nông,
Lâm Đồng để nắm bắt các thông tin liên quan đến tài ngun nước và đất trên
lưu vực sơng Srepok;

•

Khảo sát sơng Krơng Ana, Krơng Knơ, dịng chính Srepok, các trạm quan trắc
khí tượng thủy văn, các nhà máy thủy điện, các khu vực nhạy cảm chịu tác động
của BĐKH… (Hình ảnh được thể hiện tại Phụ lục 2);

•

Định vị GPS vị trí các trạng thái thảm phủ, các cơng trình hồ chứa, thủy điện
trên lưu vực cũng như thu thập thông tin về chế độ vận hành của chúng.

(3) Phương pháp giải tích và phân tích thống kê
Phương pháp này dùng để chỉnh lý và xử lý dữ liệu:
•

Các số liệu cơ bản về điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội được xử lý dựa trên
phương pháp thống kê chủ yếu bằng phần mềm Excel để phân tích, đánh giá và
làm số liệu đầu vào sơ cấp khi ứng dụng phương pháp mơ hình hóa;

•

Số liệu khí tượng, thủy văn được thống kê, phân tích nhằm đánh giá biến động
của chúng dưới tác động của BĐKH và các hoạt động của con người (hay nói
cách khác là theo các kịch bản nghiên cứu khác nhau);

•

Sử dụng phương pháp Thiessen để tính tốn mưa trung bình cho các tiểu lưu
vực thuộc lưu vực sơng Srepok;

•

Bốc thốt hơi nước tiềm năng được tính tốn trực tiếp bằng mơ hình PenmanMonteith trên cơ sở dữ liệu khí tượng liên quan và thơng số AVHRR, LDAS…

•

Hệ số hạn được tính tốn dựa trên số liệu mưa, bốc thoát hơi nước tiềm năng,
lưu lượng dòng chảy.


6
MỤC TIÊU
NGHIÊN CỨU
NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU
SỐ LIỆU
NGHIÊN CỨU
Tổng quan
nghiên cứu

ĐẦU VÀO Phương pháp

Đề tài/ Dự án/ Tạp chí khoa học trong
nước và quốc tế

thu thập, kế thừa

ĐẦU VÀO Phương pháp

-Tài liệu trong, ngoài nước
-Số liệu của khu vực nghiên cứu

thu thập, kế thừa
Phương pháp
khảo sát thực địa

ĐẦU VÀO Phương pháp chi

Xây dựng kịch bản
BĐKH

ĐẦU VÀO Phương pháp

Tác động của
BĐKH đến tài
nguyên nước và đất

-Dữ liệu khí tượng giai đoạn hiện trạng tiết hóa thống kê
-Dữ liệu mơ hình GCMs

-Kịch bản nền
-Kịch bản thảm phủ
-Kịch bản thủy điện
-Kịch bản BĐKH
-Kịch bản tổng hợp

Nghiên cứu cơ sở lý
thuyết và lựa chọn
mơ hình

mơ hình hóa

ĐẦU VÀO Phương pháp

-Hệ số hạn
-Các yếu tố mặt đệm
-Nhu cầu nước của cây trồng
-Yêu cầu sử dụng đất của cây trồng

khảo sát thực địa
Phương pháp
kế thừa
Phương pháp
thống kê

Phân vùng hạn và
đánh giá thích nghi
tự nhiên đất đai

KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU
Phương pháp
tổng hợp

ĐẦU RA
-Phương pháp/kết quả đạt được

-Xác định khoảng trống
-Định hướng nghiên cứu

Phương pháp
tổng hợp

ĐẦU RA
-Ưu nhược các mơ hình
-Lựa chọn mơ hình phù hợp

Phương pháp
thống kê

ĐẦU RA
Dữ liệu khí tượng giai đoạn dự báo
theo các kịch bản

ĐẦU RA
Phương pháp
thống kê
-Phân vùng lượng mưa, nhiệt độ
Phương pháp
bản đồ, công -Mức độ tác động đến tài nguyên nước
nghệ GIS -Mức độ tác động đến tài ngun đất

Phương pháp
mơ hình hóa
Phương pháp
bản đồ, công
nghệ GIS

ĐẦU RA

-Bản đồ phân vùng hạn
-Bản đồ đề xuất sử dụng đất
-Một số giải pháp thích ứng

Hình 1. Tiến trình nghiên cứu của luận án
(4) Phương pháp mơ hình hóa
Trong luận án này, mơ hình hóa là phương pháp đóng vai trị đặc biệt quan trọng để
giải quyết mục tiêu nghiên cứu, cụ thể:
•

Mơ hình chi tiết hóa thống kê SDSM được ứng dụng để xây dựng kịch bản
BĐKH cho lưu vực sơng Srepok;

•

Mơ hình SWAT được sử dụng để mô phỏng chế độ thủy văn với các kịch bản khác
nhau nhằm đánh giá tác động của BĐKH đến tài ngun nước và đất trên lưu vực;

•

Mơ hình CROPWAT dùng để tính tốn nhu cầu nước tưới cho cây trồng.

(5) Phương pháp bản đồ và công nghệ GIS
Sử dụng bản đồ để minh họa, giải thích, thể hiện những nội dung/phương án/sự
phân bố về mặt không gian của các đối tượng nghiên cứu và kết quả nghiên cứu, cụ thể:

7
•

Ứng dụng cơng nghệ ảnh viễn thám cập nhật thơng tin và hiệu chỉnh bản đồ cao
độ số lưu vực sơng Srepok làm cơ sở đánh giá dịng chảy theo khơng - thời gian;

•

Sử dụng các phần mềm ENVI để phân loại ảnh, ArcGIS xây dựng các bản đồ/sơ
đồ chuyên đề phục vụ nghiên cứu.

5. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN
•

Đánh giá được chi tiết tác động của BĐKH đến tài nguyên nước và đất theo 5
kịch bản (kịch bản nền, kịch bản BĐKH, kịch bản thảm phủ, kịch bản thủy điện,
kịch bản tổng hợp) bằng mơ hình mã nguồn mở SWAT. Trong đó, kịch bản
BĐKH được xây dựng cho lưu vực sơng Srepok bằng phương pháp chi tiết hóa
thống kê dưới sự hỗ trợ của công cụ SDSM dựa trên kết quả đầu ra của mơ hình
GCMs theo chương trình CMIP5 của IPCC; kịch bản thảm phủ được hình thành
trên nền tảng cơng nghệ viễn thám và GIS.

•

Đề xuất được phương án sử dụng tài nguyên nước và đất ứng phó với BĐKH
trên lưu vực sơng Srepok thơng qua bản đồ/sơ đồ đề xuất sử dụng đất nông
nghiệp đến năm 2030 được xây dựng dựa trên quá trình đánh giá thích nghi đất
đai tự nhiên theo FAO (1976) có tích hợp kịch bản BĐKH.

6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

Về mặt khoa học, luận án đã đánh giá được khả năng ứng dụng của mô hình chi tiết
hóa thống kê SDSM trong xây dựng kịch bản BĐKH cho lưu vực sơng; mơ hình SWAT
khi mơ phỏng chế độ thủy văn trên lưu vực với các kịch bản khác nhau và mơ hình
CROPWAT xác định nhu cầu nước tưới cho cây trồng. Những kết quả này góp phần
nâng cao kiến thức về mơ hình tốn, làm cơ sở để các nhà nghiên cứu quyết định lựa
chọn nên sử dụng một mơ hình khác, phát triển một mơ hình mới hay khắc phục những
hạn chế của mơ hình đã đề xuất trong khung phương pháp luận. Bên cạnh đó, bài tốn
được giải quyết một cách hệ thống tại một lưu vực trên cơ sở ứng dụng các phương pháp
cơ bản cũng như những tiến bộ về mặt cơng nghệ như mơ hình tốn, GIS để có kết quả
định lượng đúng đắn và diễn giải tường minh với các bảng thống kê tham chiếu, biểu
đồ và sơ đồ minh họa trong quản lý tài nguyên và ứng phó với BĐKH.
Các kịch bản BĐKH được xây dựng và kết quả dự báo diễn biến tài nguyên nước
và đất là nguồn tài liệu tham khảo cho việc cập nhật kịch bản BĐKH vùng Tây Ngun;
là thơng tin hữu ích cho các nhà ra quyết định phục vụ cho công tác quản lý tài nguyên
môi trường như quy hoạch sử dụng đất; cấp phép khai thác sử dụng nước; hay cụ thể


8
hơn, lưu lượng tại các chân cơng trình là cơ sở cho các nhà quản lý cơng trình điều phối
nguồn nước định lượng các vấn đề về lưu lượng bùn cát trên sơng giúp các nhà nơng và
lâm học có thể đưa ra các biện pháp canh tác, giữ đất, giữ rừng chống xói mịn, bản đồ
hạn hán giúp các nhà thủy lợi học đưa ra các giải pháp khắc phục hệ quả tiêu cực của
BĐKH đến tài nguyên thiên nhiên và môi trường sống của con người trên khu vực
nghiên cứu. Luận án vì vậy có tính ứng dụng thực tiễn cao.
7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Kết quả nghiên cứu của luận án được cấu trúc trong 3 chương chính ngồi phần mở
đầu và kết luận. Phần Mở đầu trình bày tính cấp thiết hay định nghĩa tầm quan trọng của
đề tài, mục tiêu, nội dung, đối tượng, phạm vi, ý nghĩa và tính mới của luận án. Để minh
chứng tính cấp thiết của đề tài, Chương 1 sẽ trình bày chi tiết những vấn đề liên quan
bao gồm mô tả vùng nghiên cứu với các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội lý giải cho

việc lựa chọn lưu vực sông Srepok làm trường hợp nghiên cứu điển hình, đồng thời tổng
quan các nghiên cứu trong ngồi nước nhằm chỉ ra những khiếm khuyết cần phải bổ
sung, hoàn thiện và luận giải, lựa chọn các phương pháp cũng như cách tiếp cận thích
hợp nhất cho đánh giá BĐKH, mô phỏng những ảnh hưởng của BĐKH đến tài nguyên
nước và đất. Cơ sở lý thuyết của phương pháp tiếp cận bao gồm đánh giá xu thế BĐKH,
xây dựng các kịch bản BĐKH và đánh giá các tác động của BĐKH sẽ được trình bày
trong Chương 2. Đồng thời, các dữ liệu đầu vào cho nghiên cứu được xử lý một cách
đầy đủ nhằm đảm bảo tính khả thi và hiệu quả khi ứng dụng cho lưu vực nghiên cứu điển
hình. Trên cơ sở lý thuyết về vấn đề nghiên cứu đã được phân tích chi tiết, q trình ứng
dụng thực tiễn trên lưu vực sông Srepok ở Chương 3 đã cho thấy tính phù hợp của bộ dữ
liệu đầu vào và các khía cạnh được giải quyết trong một trình tự logic, chặt chẽ. Diễn
biến của BĐKH trên lưu vực sông Srepok, kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mô hình và
những tác động đến tài nguyên nước, đất đã minh chứng rõ ràng cho sự phù hợp của tiến
trình nghiên cứu. Cuối cùng, kết quả phân vùng hạn hán và khả năng thích nghi tự nhiên
đất đai có tính tới yếu tố BĐKH đã làm rõ hơn những hệ quả của BĐKH đối với tài
nguyên nước và đất, làm cơ sở cho công tác quy hoạch quản lý lưu vực hướng tới sự phát
triển bền vững. Đồng thời, phần cuối của luận án đã liệt kê đầy đủ các tài liệu tham khảo,
các cơng trình đã cơng bố và đính kèm các phụ lục để thể hiện sự tường minh và tham
chiếu cho các nội dung trong các chương.