Xây dựng hệ hỗ trợ quyết định không gian trong quản lý bền vững lưu vực sông áp dụng trường hợp lưu vực sông đắkbla, tỉnh kontum, việt nam

i

LỜI CAM ĐOAN

Luận án Tiến sỹ “Xây dựng hệ hỗ trợ quyết định không gian trong quản lý bền
vững Lưu vực sông – Áp dụng trường hợp Lưu vực sông ĐắkB’la, tỉnh Kon Tum,
Việt Nam” do Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Tịnh Ấu thực hiện tại Viện Môi trường
và Tài nguyên - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
Tác giả xin cam đoan đây là cơng 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 đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Tịnh Ấu


ii

LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành được luận án: “Xây dựng hệ thống hỗ trợ quyết định không gian
trong quản lý bền vững Lưu vực sông – Áp dụng trường hợp Lưu vực sông
ĐắkB’la, tỉnh Kon Tum, Việt Nam.”, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Thầy PGS.TS. Nguyễn Kim Lợi, giảng viên hướng dẫn khoa học đã tận tâm
chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian Nghiên cứu sinh
thực hiện luận án
- Thầy TS Ngơ An đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ và hỗ trợ trong suốt q
trình hồn thành luận án.
- Lãnh đạo Viện Mơi trường và Tài ngun, Phịng Quản lý tài nguyên đã tạo
điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh có thời gian học tập, nghiên cứu và hồn thành

luận án này. Phịng Đào tạo của Viện trong suốt quá trình học tập đã hướng dẫn và
giúp đỡ Nghiên cứu sinh hoàn tất các thủ tục cần thiết.
- Các anh chị tại Sở Khoa học và Công nghệ; Sở Tài nguyên và Môi trường;
Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông; Sở Nông nghiệp và Phát triển nơng
thơn; Trung tâm khí tượng thủy văn tỉnh Kon Tum đã giúp đỡ và cung cấp số liệu
quý giá cho Nghiên cứu sinh thực hiện tốt luận án của mình.
- Các thành viên trong nhóm nghiên cứu SWAT - trường Đại học Nơng Lâm
Tp.HCM đã hỗ trợ trong q trình Nghiên cứu sinh làm việc tại trường.
- Các Anh/Chị/Cô/Bác ở địa bàn nghiên cứu đã bỏ thời gian để cung cấp các
thông tin liên quan đến luận án, giúp Nghiên cứu sinh trong quá trình thực hiện
nghiên cứu.
- Và đặc biệt xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên trong
suốt thời gian qua.
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Thị Tịnh Ấu


iii

TĨM TẮT
Nằm ở vị trí thượng nguồn, lưu vực sơng ĐắkB’la chảy qua địa phận tỉnh Kon
Tum và một phần tỉnh Gia Lai có các điều kiện về tự nhiên khá phức tạp. Trong công
cuộc đổi mới thời gian qua, tỉnh Kon Tum nói chung và lưu vực sơng ĐắkB’la nói
riêng đã có những bước phát triển về kinh tế khả quan, tuy nhiên vẫn phải đối mặt
với nhiều thách thức liên quan đến phát triển bền vững, các vấn đề về sử dụng hợp lý
tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ mơi trường. Để giải quyết bài tốn phát triển bền
vững, hướng đến duy trì sự cân bằng giữa áp lực phát triển và bảo vệ tài nguyên, cần
thiết phải có các cơng cụ và kĩ thuật quản lý tổng hợp tài nguyên thiên nhiên phù hợp
cho lưu vực. Hệ hỗ trợ ra quyết định không gian là một hướng đi bền vững và lâu dài.

Hệ hỗ trợ ra quyết định không gian giúp giải quyết các vấn đề mang tính cấu trúc,
tích hợp các nguồn thơng tin về kinh tế, xã hội, môi trường từ các dữ liệu thuộc tính
và dữ liệu khơng gian, xác định những lựa chọn thích hợp cho phát triển bền vững.
Để xây dựng Khung Hệ hỗ trợ ra quyết định không gian cho Lưu vực sông
ĐắkB’la, luận án tiến hành nghiên cứu theo cách tiếp cận quy hoạch sử dụng đất đai
bền vững qua việc tích hợp cơ sở dữ liệu về kinh tế, xã hội, tự nhiên và môi trường
với các mô hình tốn hiện đại nhằm giải quyết các vấn đề về sử dụng đất đai bền
vững, hỗ trợ cho việc ra các quyết định trong bối cảnh xung đột giữa các mục tiêu
phát triển trên lưu vực nghiên cứu.
Kết quả nghiên cứu của luận án đã xây dựng Khung hệ hỗ trợ ra quyết định không
gian cho lưu vực sông ĐắkB’la với các hợp phần:
(i) Đánh giá tình hình thay đổi sử dụng đất đai trên LVS qua các giai đoạn và dự
báo xu thế biến đởi các loại hình sử dụng đất đai trên lưu vực bằng việc tích hợp GIS
và mơ hình tốn Markov: xác định khả năng thay đổi các kiểu sử dụng đất đai dựa
trên sự tiến triển các kiểu sử dụng đất đai và các nhân tố ảnh hưởng đến sự thay đổi,
trên cơ sở đó xác định ma trận biến động sử dụng đất đai từ quá khứ đến hiện tại và
dự báo sự thay đổi sử dụng đất đai trong tương lai. Ma trận biến động hiển thị kết quả
thống kê diện tích của mỗi loại hình sử dụng đất đai và xác suất chuyển đởi sang loại
hình sử dụng đất đai khác.


iv
(ii) Đánh giá ảnh hưởng của việc thay đổi sử dụng đất đai đến dòng chảy và bùn
cát trên lưu vực qua các kịch bản sử dụng đất đai: Mô hình mơ phỏng ảnh hưởng của
q trình sử dụng đất đai tới dòng chảy, bùn cát… trong quản lý bền vững lưu vực
sơng bằng mơ hình thủy văn SWAT, hỗ trợ đắc lực cho người ra quyết định để thực
hiện bài toán quy hoạch, giúp dự báo những ảnh hưởng về mặt môi trường khi thay
đổi quy hoạch sử dụng đất đai.
(iii) Đánh giá thích nghi đất đai bền vững theo phương pháp FAO (1993b) bằng
kỹ thuật phân tích đa tiêu chí với phương pháp trọng số AHP-GDM, xác định trọng

số các yếu tố bền vững cho cây trồng nhằm xác định diện tích đất nơng nghiệp thích
nghi bền vững cho từng loại cây trồng, hỗ trợ công tác ra quyết định cho các nhà quản
lý trong vấn đề quy hoạch sử dụng đất đai.
(iv) Xác định cơ cấu sử dụng đất nơng nghiệp tối ưu bằng thuật tốn Quy hoạch
tuyến tính và Tối ưu tồn cục nhằm dung hịa các mục tiêu phát triển về kinh tế-xã
hội và môi trường, thể hiện chính sách phát triển của địa phương cũng như mong
muốn của các nhà ra quyết định với các loại hình sử dụng đất đai được xây dựng
trong mơ hình tốn thơng qua việc lựa chọn các mục tiêu ưu tiêu.
(iv) Tái bố trí về mặt khơng gian diện tích sử dụng đất nơng nghiệp tối ưu cho các
loại cây trồng bằng thuật toán Cell automata, phù hợp với điều kiện của khu vực
nghiên cứu theo ranh giới lưu vực, tự động hóa bố trí khơng gian các phương án sử
dụng đất đai tối ưu, hỗ trợ các nhà ra quyết định trong việc đưa ra các chính sách phù
hợp nhằm phát triển bền vững lưu vực sông.
Liên kết các hợp phần với nhau để giải quyết toàn diện bài tốn xây dựng Hệ hỗ
trợ quyết định khơng gian trong quản lý bền vững tài nguyên trên lưu vực sông
ĐắkB’la.


v

ABSTRACT
Located upstream, the DakB'la river basin flows through Kon Tum province and
a part of Gia Lai province has relatively complicated natural conditions. Kon Tum
province in general and the Dakb'la river basin in particular have made good progress
in economic development, but still face many challenges related to sustainable
development, rational use of natural resources and environmental protection. In order
to address the sustainable development and target the balance between the developing
pressure and resource preservation, it is necessary to have appropriate integrated tools
and techniques for natural resource management at these areas. Spatial decision
support systems are a sustainable and long-term direction. Spatial decision support

systems help to solve structural problems, integrate economic, social and
environmental database from attributed data and spatial data, and thereby identify the
right decision for sustainable development.
To design an appropriate Spatial Decision Support System framework for the
Dakb'la river basin, the thesis focused on the a planning approaches for the
sustainable land use through integrating the economic-, societal-, natural-, and
environmental-database with modern mathematical models,

aiming to solve

sustainable land use problems and support the decision making in dealing with
conflicting targets regarding sustainable development at the studied basin. The thesis
has also developed a framework of spatial decision support system for the DakB'la
river basin with following components:
(i) Assessment on the change in the land-use at the studied river basin over the periods
and subsequently forecast the changing trend of different types of the land use at these
area through integrating the GIS technology and Markov mathematical model:
determine the possibility of the change in the types of the land use based on the
evolution of different land-use types and factors influencing the change. From that, it
helps to determine the matrix of variations for the land use from the past to the present
and forecast the change of land-use in the future. The matrix shows the statistical data


vi

at the researched area for each type of land use and the probability of the conversion
of the type of land-use
(ii) Assessment on the impact of the change in land use to the flow and
sedimentation at the researched area for different land-use scenarios by using the
hydrological model of Soil Water Assessment Tools (SWAT). It provides efficient

supports for decision makers to carry out the land use planning problem, forecast
environmental impacts when land use planning changes.
(iii) Evaluation on the sustainable land use: the Multi- Criteria Analysis (MCA)
of the FAO guidelines (1993b) and the research Analytic Hierarchy Process (AHP) Group Decision Making (GDM) method are applied to determine the weighted
factors for each of the sustainable elements for the land use, to identify area used for
the each land use type, and to support managers in making decisions for land use
planning in the basin.
(iv) Identification of the optimal structure of agricultural land use by applying the
linear programming (LP) and goal programming (GP) algorithm, aiming to
harmonize the socio-economic and environmental development objectives. The
structure shows the local development policy as well as expectations of the decision
makers and planners for the types of land use which were simulated in the
mathematical models via selecting of priority objectives.
(v) Rearrangement the use and spatial distribution of agricultural land for different
crop fields by applying the cellar automata algorithm. The algorithmic model was
operated at the conditions that simulate the practical boundary conditions at the
studied area. It provides a useful tool to automatically arrange the optimum spaces
for the land use and to support authorized officers to set up reasonable policies for
the sustainable development at the studied river basin.
Link the components altogether to solve the whole problem of building spatial
decision support system for the sustainable management of natural resources at the
DakB'la river basin.


vii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................ ii
TÓM TẮT ..................................................................................................................... iii

ABSTRACT ................................................................................................................... v
MỤC LỤC .................................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ x
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................. xiii
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... xv
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT ................................................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 3
2.1. Mục tiêu chung .................................................................................................. 3
2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................. 3
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ......................................................... 3
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..................................................................................... 4
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .............................................................. 5
5.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................... 5
5.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................... 4
6. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN.................................................................................... 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. LƯU VỰC SÔNG VÀ QUẢN LÝ BỀN VỮNG LƯU VỰC SƠNG .................... 6
1.1.1. Định nghĩa Lưu vực sơng ............................................................................... 6
1.1.2. Quản lý bền vững lưu vực sông ...................................................................... 7
1.1.3. Quản lý bền vững sử dụng đất đai .................................................................. 9
1.2. HỆ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH KHÔNG GIAN ............................................... 10
1.2.1. Quá trình ra quyết định ................................................................................. 11
1.2.2. Hệ hỗ trợ ra quyết định ................................................................................. 11
1.2.3. Hệ hỗ trợ quyết định không gian .................................................................. 18
1.2.4. Hỗ trợ ra quyết định không gian trong quản lý bền vững Lưu vực sông. .... 21


viii
1.3. ẢNH HƯỞNG CỦA THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI ĐẾN DỊNG CHẢY VÀ

XĨI MỊN TRÊN LƯU VỰC SƠNG .................................................................... 22
1.3.1. Tiến trình xói mịn đất .................................................................................. 23
1.3.2. Sự thay đởi kiểu sử dụng đất đai .................................................................. 25
1.3.3. Vai trị của thảm phủ ảnh hưởng đến q trình xói mịn và hình thành dịng
chảy ......................................................................................................................... 27
1.3.4. Đánh giá ảnh hưởng của thay đởi sử dụng đất đai đến dịng chảy và bùn cát
trên lưu vực ............................................................................................................. 29
1.4. MƠ HÌNH TỐN TỐI ƯU TRONG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN ....................... 31
1.4.1. Quy hoạch tuyến tính .................................................................................... 31
1.4.2. Tối ưu hóa đa mục tiêu ................................................................................. 32
1.5 MƠ HÌNH BỐ TRÍ KHƠNG GIAN CÁC LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI ... 36
1.6. GIS VÀ PHÂN TÍCH ĐA TIÊU CHÍ (MCA) TRONG ĐÁNH GIÁ THÍCH
NGHI ĐẤT ĐAI ..................................................................................................... 37
1.7. LƯU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................................. 38
1.5.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................ 38
1.5.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ............................................................................. 42
1.5.3. Hiện trạng sử dụng đất đai ở khu vực nghiên cứu ........................................ 43
1.5.4. Tình hình nghiên cứu tại lưu vực sông ĐắkB’la .......................................... 45
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG
KHUNG SDSS
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................ 50
2.1.1. Mơ hình Markov ........................................................................................... 50
2.1.2. Mơ hình SWAT ............................................................................................ 52
2.1.3. Đánh giá thích nghi đất đai ........................................................................... 55
2.1.4. Phân tích đa tiêu chuẩn (MCA) trong đánh giá thích nghi đất đai ............... 58
2.1.5. Tởng quan lý thuyết tối ưu ........................................................................... 66
2.1.6. Hệ tự hành dạng tế bào (CA) ........................................................................ 71
2.2. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG KHUNG HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH KHÔNG
GIAN TẠI LƯU VỰC SÔNG ĐĂKB’LA ........................................................... 74
2.1.1 Phương pháp tiếp cận .................................................................................... 74

2.1.2. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 83


ix
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI GIAI ĐOẠN 2000-2015
TRONG LƯU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................. 105
3.1.1. Đánh giá sự thay đổi sử dụng đất đai giai đoạn 2000-2015 ....................... 105
3.1.2. Dự báo biến động sử dụng đất đai dựa trên mô hình Markov .................... 115
3.2. ĐÁNH GIÁ LƯU LƯỢNG DỊNG CHẢY VÀ LƯỢNG BÙN CÁT THEO CÁC
KỊCH BẢN SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI ....................................................................... 119
3.2.1 Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình ............................................................... 120
3.2.2. Đánh giá diễn biến dòng chảy và bùn cát trên LVS ĐắkB’la .................... 122
3.3. ĐÁNH GIÁ THÍCH NGHI ĐẤT ĐAI .............................................................. 130
3.3.1. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai.................................................................. 130
3.3.2. Đánh giá thích nghi đất đai tự nhiên........................................................... 134
3.3.3. Đánh giá thích nghi đất đai bền vững ........................................................ 139
3.4. TỐI ƯU ĐA MỤC TIÊU XÁC ĐỊNH CƠ CẤU SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI SẢN
XUẤT NÔNG NGHIỆP ....................................................................................... 154
3.4.1. Phân vùng thích hợp đất đai ....................................................................... 154
3.4.2. Xây dựng hàm mục tiêu .............................................................................. 155
3.4.3. Xác định hệ ràng buộc ................................................................................ 155
3.4.4. Giải bài toán đa mục tiêu ............................................................................ 157
3.5. BỐ TRÍ KHƠNG GIAN SỬ DỤNG ĐẤT ĐAI CÁC PHƯƠNG ÁN ............... 159
3.5.1. Cấu trúc mơ hình CA trong bố trí khơng gian các phương án sử dụng đất
nơng nghiệp LVS ĐắkB’la ................................................................................... 159
3.5.2. Bố trí khơng gian sử dụng đất đai............................................................... 160
3.5.3. Đánh giá kết quả mơ hình ........................................................................... 163
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN ...................................................................................................... 167

2. KIẾN NGHỊ ...................................................................................................... 169
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 170
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 172


x
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AHP

: Analytic Hierarchy Process - Quy trình phân tích thứ bậc

ALES

: Automated Land Evaluation System - Phần mềm đánh giá đất đai

ARS

: Agricultural Research Service - Dịch vụ nghiên cứu nông nghiệp

CA

: Cell Automata - Hệ tự hành tế bào

CFSR

: Climate Forecast System Reanalysis - Hệ thống phân tích dự báo khí hậu

CSDL

: Cơ sở dữ liệu

CS

: Cộng sự

DBMS

: DataBase Management System - Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

DEM

: Digital Elevation Model - Mô hình độ cao số

DGMS

: Dialogue Generation and Management System - Hệ quản lý và kết nối

DM

: Decision Maker - Người ra quyết định

DSS

: Decision Support System - Hệ hỗ trợ ra quyết định

DTM

: Digital Terrain Model - Mơ hình địa hình số

FAO

: Food and Agriculture Organization - Tở chức Nơng Lương

GADS

: Hệ thống phân tích và hiển thị dữ liệu khơng gian

GDEM

: Global Digital Elevation Model - Mơ hình độ cao số toàn cầu

GDM

: Group Decision Making - Ra quyết định nhóm

GDP

: Gross Domestic Product - Tởng sản phẩm quốc nội

GIS

: Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý

GP

: Goal Programming - Quy hoạch mục tiêu

GRASS : Geographic Resources Analysis Support System - Hệ thống hỗ trợ phân
tích tài nguyên địa lý

GTSX

: Giá trị sản xuất

HTSDĐ : Hiện trạng sử dụng đất đai
HRU

: Hydrologic Response Unit - Đơn vị thủy văn

HUMUS : Hydrologic Unit Model for the United States - Mơ hình đơn vị thủy văn
Hoa Kỳ
KBMS

: Knowledge Base Management System - Hệ quản trị cơ sở kiến thức


xi

KTTV

: Khí tượng thủy văn

KTXH

: Kinh tế xã hội

LC

: Land Characteristic - Tính chất đất đai

LGP

: Linear Goal Programming - Quy hoạch mục tiêu tuyến tính

LMU

: Land Mapping Unit - Bản đồ đơn vị đất đai

LN

: Lâm nghiệp

LQ

: Land Quality - Chất lượng đất đai

LP

: Linear Programming - Quy hoạch tuyến tính

LS

: Language System - Hệ thống ngơn ngữ

LULC

: Land use and land cover - Độ che phủ và sử dụng đất đai

LUR

: Land Use Requirement - Yêu cầu sử dụng đất đai

LUT

: Land Use Type - Loại hình sử dụng đất đai

LVS

: Lưu vực sông

LUC

: Land use change - Thay đổi sử dụng đất đai

MADA

: Multiple Attribute Decision Analysis - Phân tích ra quyết định đa thuộc tính

MBMS

: Model Base Management System - Hệ thống quản lý các mô hình

MCA

: Multi Criteria Analysis - Phân tích đa tiêu chí

MCDA

: Multiple Criteria Decision Analysis - Phân tích ra quyết định đa tiêu chí

MCE

: Multi-Criteria Evaluation - Đánh giá đa tiêu chuẩn

MODA

: Multiple Objective Decision Analysis - Phân tích ra quyết định đa mục tiêu

MOLP

: Multi Objective Linear Programming - Quy hoạch tuyến tính đa mục tiêu

MOP

: Multi-Objective Optimization - Tối ưu đa mục tiêu

MUSLE : Modified Universal Soil Loss Equation - Phương trình mất đất phở dụng
hiệu chỉnh
NCEP

: The National Centers for Environmental Prediction - Trung tâm Quốc gia

về Dự báo Môi trường
NCS

: Nghiên cứu sinh

NN

: Nông nghiệp

NN&PTNT: Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
NPV

: Net Present Value - Giá trị hiện tại thuần


xii

NSI

: Nash - Sutcliffe Index - Chỉ số Nash

PBIAS

: Percent BIAS - Độ lệch phần trăm

PC

: Persional Computer - Máy tính cá nhân

PPS

: Problem Processing system - Hệ thống tiến trình giải quyết vấn đề

QĐ

: Quyết định

QH

: Quy hoạch

QL

: Quốc lộ

SQL

: Structure Query Language - Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc

SDĐ

: Sử dụng đất đai

SDSS

: Spatial Decision Support System - Hệ hỗ trợ ra quyết định không gian

SUFI-2

: Sequential Uncertainty Fitting - Mơ hình hiệu chỉnh SUFI-2

SWAT

: Soil and Water Assessment Tools - Công cụ đánh giá đất và nước

TIN

: Triangulated Irregular Network - Mơ hình lưới tam giác khơng đều

TN&MT : Tài nguyên và Môi trường
TP

: Thành phố

UBND

: Ủy ban nhân dân

UNESCO : The United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc
USDA

: United States Department of Agriculture - Bộ phận Nông nghiệp Hoa Kỳ

USLE

: The Universal Soil Loss Equation - Phương trình mất đất phở dụng


xiii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các bước của quá trình ra quyết định .......................................................11
Bảng 1.2. Hiện trạng sử dụng đất đai lưu vực sông ĐắkB'la qua các năm ...............43
Bảng 1.3. Dự kiến chỉ tiêu phát triển một số cây trồng chủ yếu ...............................45
Bảng 2.1 Ma trận về thay đổi các kiểu SDĐ trong khoảng thời gian t0 đến t1 ........52
Bảng 2.2. Thang so sánh ...........................................................................................62
Bảng 2.3. Giá trị phân phối của loại hình sử dụng trên đơn vị đất đai .....................68
Bảng 2.4. Dữ liệu nghiên cứu ...................................................................................83

Bảng 2.5. Các loại đất trên LVS Đắk Bla (theo FAO-74) ........................................89
Bảng 2.6. Các loại hình sử dụng đất đai trên LVS Đắk Bla .....................................90
Bảng 2.7. Đặc trưng địa lý của các trạm quan trắc ...................................................92
Bảng 2.8. Trạm quan trắc thủy văn trên lưu vực ......................................................93
Bảng 2.9. Phân hạng chỉ số theo thống kê ................................................................95
Bảng 2.10. Thông số nhạy và giá trị .........................................................................96
Bảng 3.1. Ma trận về thay đổi sử dụng đất đai giai đoạn 2000-2005 (ha) ..............105
Bảng 3.2. Ma trận về thay đổi sử dụng đất đai giai đoạn 2005-2010 (ha) ..............107
Bảng 3.3. Ma trận về thay đổi sử dụng đất đai giai đoạn 2010-2015 (ha) ..............109
Bảng 3.4. Sự thay đởi về diện tích các kiểu sử dụng đất đai tại các năm 2000, 2005,
2010 và 2015 ...........................................................................................................112
Bảng 3.5. Diện tích các loại hình sử dụng đất đai ở các thời điểm năm 2010, 2015, và
dự báo cho 2020, 2025 và năm 2030 theo hệ số biến động 2010-2015. .................115
Bảng 3.6. Thống kê các yếu tố trên LVS Đắk Bla ..................................................120
Bảng 3.7. Đánh giá kết quả mơ phỏng dịng chảy giai đoạn hiệu chỉnh, kiểm định
.................................................................................................................................121
Bảng 3.8. Lưu lượng dịng chảy trung bình theo mùa giai đoạn 2001 – 2012 .......125
Bảng 3.9. Thay đổi dòng chảy theo mùa theo kịch bản 2 .......................................126
Bảng 3.10. Lượng bùn cát trung bình năm mơ phỏng giai đoạn 2001 – 2012 .......127
Bảng 3.11. Các loại đất trên lưu vực sông ĐắkB’la................................................130
Bảng 3.12. Các giá trị về thành phần cơ giới ..........................................................131


xiv
Bảng 3.13. Các giá trị về tầng dày ..........................................................................132
Bảng 3.14. Các chỉ tiêu về khả năng tưới ..............................................................133
Bảng 3.15. Các giá trị về độ dốc .............................................................................133
Bảng 3.16. Yêu cầu sử dụng đất đai của các loại hình sử dụng đất đai .................135
Bảng 3.17. Tởng hợp kết quả phân hạng thích nghi tự nhiên .................................137
Bảng 3.18. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính bền vững .............................................139

Bảng 3.19. Giá trị so sánh cặp các yếu tố cấp 1 của các chuyên gia ..................... 139
Bảng 3.20. Ma trận so sánh tổng hợp các yếu tố cấp 1 và trọng số các yếu tố tổng hợp
................................................................................................................................ 139
Bảng 3.21. Giá trị so sánh cặp các yếu tố cấp 2 thuộc nhóm kinh tế .....................141
Bảng 3.22. Trọng số các yếu tố cấp 2-kinh tế ........................................................141
Bảng 3.23. Giá trị so sánh cặp các yếu tố cấp 2 thuộc nhóm xã hội ...................... 142
Bảng 3.24. Giá trị so sánh cặp các yếu tố cấp 2 thuộc nhóm mơi trường.............. 143
Bảng 3.25. Cấu trúc thứ bậc và trọng số các yếu tố bền vững ................................144
Bảng 3.26. Giá trị các tiêu chuẩn phân cấp .............................................................145
Bảng 3.27. Phân cấp đánh giá các chỉ tiêu kinh tế ................................................147
Bảng 3.28. Tổng hợp kết quả phân hạng thích nghi kinh tế ...................................148
Bảng 3.29. Phân loại chỉ số thích hợp ....................................................................150
Bảng 3.30. Tởng hợp kết quả phân hạng thích nghi bền vững ...............................150
Bảng 3.31. Diện tích thích nghi bền vững cho LUTs theo GP ..............................154
Bảng 3.32. Giá trị các hàm mục tiêu ......................................................................157
Bảng 3.33. Kết quả giải bài toán tối ưu đa mục tiêu ...............................................158
Bảng 3.34. Các loại hình sủ dụng đất chính trên LVS ĐăkB'la ..............................161


xv

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hệ thống lưu vực sơng ................................................................................6
Hình 1.2. Các thành phần cơ bản của DSS ..............................................................14
Hình 1.3. Quá trình ra quyết định ............................................................................19
Hình 1.4. Các thành phần của SDSS ........................................................................20
Hình 1.5. Diễn biến các thơng số khí tượng trung bình tại trạm khí tượng Kon Tum
từ năm 2005-2010 .....................................................................................................40
Hình 2.1. Sơ đồ thuật tốn SWAT cho chu trình nước trong pha đất .......................53
Hình 2.2. Cấu trúc thứ bậc với n cấp độ ..................................................................60

Hình 2.3. Ma trận Saaty ............................................................................................62
Hình 2.4. Các bước xác định trọng số trong AHP-GDM..........................................64
Hình 2.5. Cấu trúc các tế bào lân cận theo Neumamn(a) và Moore(b) ....................73
Hình 2.6. Khung hỗ trợ ra quyết định không gian trong quản lý bền vững sử dụng đất
đai trên LVS ĐăkB'la ................................................................................................75
Hình 2.7. Mơ hình đánh giá biến động sử dụng đất đai qua các giai đoạn ...............76
Hình 2.8. Mơ hình đánh giá ảnh hưởng của biến động sử dụng đất đai đến dịng chảy
và bùn cát .................................................................................................................77
Hình 2.9. Mơ hình đánh giá thích nghi đất đai bền vững bằng phương pháp FAO .78
Hình 2.10. Mơ hình tối ưu đa mục tiêu cho quy hoạch sử dụng đất đai bền vững ...79
Hình 2.11. Mơ hình bố trí khơng gian các phương án sử dụng đất đai tối ưu ..........80
Hình 2.12. Tiến trình hoạt động và liên kết các mơ hình ..........................................81
Hình 2.13. Bản đồ DEM ...........................................................................................88
Hình 2.14. Bản đồ thỗ nhưỡng ..................................................................................89
Hình 2.15. Bản đồ sử dụng đất đai năm 2010 ...........................................................91
Hình 2.16. Bản đồ sử dụng đất đai năm 2015 ...........................................................91
Hình 2.17. Bản đồ phân bố trạm khí tượng thủy văn ................................................92
Hình 2.18. Tiến trình SWAT trong đánh giá lưu lượng dịng chảy và bùn cát.........94
Hình 2.19. Tiến trình đánh giá thích nghi đất đai bền vững .....................................97
Hình 2.20. Thuật tốn bố trí khơng gian sử dụng đất đai .......................................102


xvi
Hình 2.21. Bố trí vùng nơng nghiệp LUT(j) ...........................................................102
Hình 2.22. Bố trí sử dụng đất đai các phương án....................................................103
Hình 2.23. Chọn các vùng chưa được bố trí ...........................................................103
Hình 3.1 . Ma trận chuyển đởi giữa các loại hình SDĐ giai đoạn 2000-2005 .......106
Hình 3.2 . Ma trận chuyển đởi giữa các loại hình SDĐ giai đoạn 2005-2010 ........108
Hình 3.3 . Ma trận chuyển đởi giữa các loại hình SDĐ giai đoạn 2010-2015 ........110
Hình 3.4. Biến động các loại hình sử dụng đất đai qua các giai đoạn 2000-2015 ..112

Hình 3.5. Phép nhân 2 ma trận ................................................................................115
Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện diện tích các loại hình sử dụng đất đai của các giai đoạn
năm 2015, 2020, 2025 và 2030 ...............................................................................116
Hình 3.7a). Bản đồ thay đổi sử dụng đất đai các giai đoạn 2000-2005 ..................117
Hình 3.7b). Bản đồ thay đởi sử dụng đất đai các giai đoạn 2005-2010 ..................117
Hình 3.7c). Bản đồ thay đổi sử dụng đất đai các giai đoạn 2005-2010 ..................118
Hình 3.7d). Bản đồ thay đởi sử dụng đất đai các giai đoạn 2005-2010 ..................118
Hình 3.8. Bản đồ phân định tiểu LVS Đắk Bla.......................................................119
Hình 3.9. Diễn biến lưu lượng dòng chảy giai đoạn 2000 – 2012 với kịch bản nền120
Hình 3.10. Diễn biến dịng chảy thực đo và mơ phỏng (hiệu chỉnh và kiểm định) 121
Hình 3.11. Diễn biến bùn cát thực đo và mô phỏng (hiệu chỉnh và kiểm định) .....122
Hình 3.12. Dịng chảy mơ phỏng tại trạm Kon Tum theo 2 kịch bản sử dụng đất đai
.................................................................................................................................123
Hình 3.13. Lưu lượng dịng chảy trung bình mơ phỏng theo mùa giai đoạn 2001 –
2012 trạm thủy văn Kon Tum .................................................................................125
Hình 3.14. Dao động dịng chảy theo mùa tương ứng với KB 2 so với KB 1 ........126
Hình 3.15. Diễn biến lượng bùn cát mơ phỏng và lưu lượng dịng chảy (theo hai kịch
bản sử dụng đất đai) ................................................................................................127
Hình 3.16. Lượng bùn cát trung bình mơ phỏng theo mùa giai đoạn 2001 – 2012 trạm
thủy văn Kon Tum ..................................................................................................129
Hình 3.17. Bản đồ loại đất ......................................................................................130
Hình 3.18. Bản đồ thành phần cơ giới đất ..............................................................131
Hình 3.19 Bản đồ tầng dày ......................................................................................132


xvii
Hình 3.20. Bản đồ khả năng tưới ............................................................................133
Hình 3.21. Bản đồ độ dốc........................................................................................134
Hình 3.22. Bản đồ phân vùng thích nghi tự nhiên ..................................................152
Hình 3.23. Bản đồ phân vùng thích nghi kinh tế ...................................................152

Hình 3.24. Bản đồ phân vùng thích nghi bền vững ...............................................153
Hình 3.25. Khai báo khơng gian bố trí các loại hình sử dụng đất đai .....................161
Hình 2.26. Kết quả bố trí khơng gian phương án sử dụng đất đai tối ưu................162
Hình 3.27. Bản đồ bố trí khơng gian sử dụng đất đai tối ưu đa mục tiêu ...............163


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT
Quản lý bền vững lưu vực sông là một vấn đề đã và đang được thực hiện ở nhiều
nước trên thế giới trong nửa cuối của thế kỷ 20 và phát triển rất mạnh trong vài thập
kỷ gần đây nhằm đối phó với những thách thức về sự khan hiếm nước, sự gia tăng
tình trạng ơ nhiễm và suy thối các nguồn tài ngun và mơi trường của các lưu vực
sơng. Tuy nhiên, suy thối lưu vực vẫn đang diễn ra nhiều nơi trên khắp thế giới. Có
rất nhiều nguyên nhân làm cho lưu vực suy thối, nhưng quan trọng nhất là việc sử
dụng khơng hợp lý tài nguyên trong lưu vực, trong số các tài nguyên thì việc sử dụng
đất được xem là quan trọng nhất. Sự thay đởi các kiểu sử dụng đất có ý nghĩa rất lớn
ảnh hưởng đến xói mịn đất, đến việc chuyển biến khí hậu. Hậu quả của việc suy thoái
là những trận lũ lụt và hạn hán rất nguy hiểm đối với con người và tài nguyên thiên
nhiên
Lưu vực sơng ĐăkB’la dài 144 km, có nguồn tài ngun nước phong phú với
mạng lưới thủy văn với mật độ lưới sông, suối khá dày, mức độ gây lũ chủ yếu từ
tháng 10, 11 khi có bão hoặc áp thấp nhiệt đới với khơng khí lạnh. Do địa hình có
nhiều điểm khác biệt nên diễn biến thuỷ văn rất phức tạp, thường xảy ra lũ quét rất
ác liệt.
Theo số liệu báo cáo của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Kon Tum, từ
năm 2007 đến nay, diện tích rừng tự nhiên trên lưu vực đã giảm hơn 4.578 ha do
nhiều nguyên nhân, trong đó những nguyên nhân đáng kể là tình trạng phá rừng làm
nương rẫy, lấn chiếm đất rừng, cháy rừng và khai thác gỗ lậu...

- Hiện tượng xói mòn đất xảy ra nhanh do đất rừng bị phá làm cho mật độ che phủ
giảm, lũ lụt thường xuyên,.. ảnh hưởng đến sự an nguy của phần lớn cư dân sinh sống
trên lưu vực của sông, tác động trực tiếp tới hạ lưu sông ĐắkB’la, tới các vùng sản
xuất nông nghiệp, công nghiệp và năng lượng của địa phương
- Nhu cầu về sử dụng nước cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp tăng lên mạnh
trong tất cả các vùng, ảnh hưởng đến tài nguyên nước.
- Các hoạt động tự phát của con người như chặt phá rừng bừa bãi; quy hoạch và
sử dụng đất nông, lâm nghiệp không hợp lý; phân bón và các chất thải bừa bãi vào
lưu vực, … đã, đang và sẽ gây nên những hậu quả rất nghiêm trọng làm cho đất suy
thoái và nguồn nước ngày càng bị cạn kiệt và ô nhiễm.


2
- Sự biến đởi của khí hậu tồn cầu đang tác động mạnh đến hệ sinh thái, môi
trường sống, ảnh hưởng đến đất đai và nguồn nước tại lưu vực. Biến đởi khí hậu
khơng chỉ tác động đến lượng mưa, tính chất mưa của từng vùng, trong từng năm,
từng mùa và từng tháng khác nhau mà còn ảnh hưởng đến từng đợt mưa và từng trận
mưa cụ thể. Đây cũng là tác động làm cho diễn biến thiên tai lũ lụt, lũ quét và sạt lở
đất trong những năm gần đây phức tạp và khốc liệt hơn. Nhiệt độ tăng kết hợp với
những thay đổi mạnh mẽ trên bề mặt lưu vực đã làm cho diễn biến thủy văn của các
con sơng, suối trong mùa lũ nói chung và từng trận lũ nói riêng trở nên rất bất thường.
Trận lũ lịch sử năm 2009 là một ví dụ điển hình. Với lượng mưa từ 300 - 400mm chỉ
xảy ra trong khoảng 18 – 36 giờ, trong đó thực chất mưa chỉ tập trung mạnh trong
khoảng 15 giờ, điều chưa từng ghi nhận được trong các số liệu đo về lượng mưa trước
đây ở Kon Tum.[Nguồn : Trung tâm KTTV Kon Tum]
- Đặc biệt là việc xây dựng ồ ạt các cơng trình thủy lợi và thủy điện đã dẫn tới
những tổn thất hết sức nặng nề gây thiệt hại về tài sản và tính mạng con người. Theo
Tuoitreonline ngày 10/02/2014 việc đầu tư phát triển thủy điện ở khu vực Tây Ngun
vẫn cịn nhiều vấn đề bức xúc về mơi trường, xã hội. Cụ thể, đến nay, khu vực Tây
Nguyên đã phải chuyển đổi 80.000 ha đất các loại cho thủy điện và có gần 26.000 hộ

dân bị ảnh hưởng khi xây dựng các cơng trình thủy điện. Việc trồng rừng bù lại diện
tích rừng bị mất do xây dựng thủy điện còn rất chậm (mới trồng được 757 ha so với
22.770 ha rừng đã chuyển đởi mục đích xây dựng thủy điện), quản lý chất lượng của
các dự án thủy điện vừa và nhỏ bị bng lỏng, cịn nhiều dự án chậm khắc phục hậu
quả về môi trường.
Việc thay đổi sử dụng đất trong lưu vực đã ảnh hưởng rất lớn đến tài ngun đất
đai, gây xói mịn đất; tài nguyên nước ngày càng bị cạn kiệt và ô nhiễm, ảnh hưởng
đến sự an nguy của phần lớn cư dân sinh sống trên lưu vực của sông, tới các vùng sản
xuất nông nghiệp, công nghiệp và năng lượng của tồn lưu vực nghiên cứu.
Hiện tại, chưa có bất kỳ một cơng trình nghiên cứu chính thức nào đánh giá ảnh
hưởng của việc thay đởi các loại hình sử dụng đất đai tác động đến các dạng tài
nguyên trên lưu vực cũng như ảnh hưởng đến đời sống kinh tế xã hội của cư dân địa
phương. Việc quản lý các dạng tài nguyên trên lưu vực vẫn đang được thực hiện theo
ranh giới hành chính, chưa có bất kỳ cơng cụ hữu ích nào hỗ trợ cho các nhà ra quyết
định trong vấn đề quản lý bền vững lưu lực sơng. Để có cái nhìn tởng qt hơn và
quản lý có hiệu quả hơn đối với lưu vực sơng thì việc đánh giá tài nguyên tại khu vực


3
nghiên cứu và vấn đề khai thác sử dụng hiệu quả tài nguyên là điều hết sức quan trọng
và cần thiết.
Nhằm giải quyết các vấn đề trong quản lý bền vững lưu vực, việc xây dựng một
mơ hình dự báo định lượng các kịch bản thay đổi hiện trạng sử dụng đất đai bằng hệ
hỗ trợ quyết định không gian (SDSS) là hết sức cần thiết, kết quả đạt được của đề tài
sẽ là cơ sở quan trọng cho việc đưa ra những chính sách phát triển kinh tế - xã hội
gắn liền với quản lý bền vững lưu vực sơng nhằm ứng phó với biến đởi khí hậu tại
lưu vực sông DakB’la
Xuất phát từ những lập luận trên, Nghiên cứu sinh tiến hành nghiên cứu “Xây
dựng hệ hỗ trợ quyết định không gian trong quản lý bền vững lưu vực sông: Áp
dụng trường hợp lưu vực sông ĐắkB’la, tỉnh Kon Tum, Việt Nam”.

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu chung
Xây dựng Khung hỗ trợ ra quyết định không gian trong quản lý bền vững sử dụng
đất đai ở cấp lưu vực sông, nhằm hỗ trợ các nhà ra quyết định trong việc quản lý bền
vững LVS ĐắkB’la qua cách tiếp cận tích hợp các mơ hình (Markov, SWAT, LP/GP,
CA) và các tiêu chí đánh giá thích nghi đất đai bền vững theo FAO(1993b) kết hợp
với GIS trong quản lý tài nguyên đất và nước.
2.2. Mục tiêu cụ thể
Mục tiêu cụ thể của luận án như sau:
(1) Đánh giá thay đổi sử dụng đất đai tại LVS ĐắkB’la từ năm 2000 đến năm
2015.
(2) Đánh giá ảnh hưởng của việc thay đởi sử dụng đất đai đến lưu lượng dịng
chảy và lượng bùn cát tại LVS ĐắkB’la trên cơ sở ứng dụng GIS và mơ hình SWAT
(3) Xây dựng khung hệ hỗ trợ ra quyết định không gian trong quản lý bền vững
sử dụng đất đai tại LVS ĐắkB’la trên cơ sở ứng dụng Qui hoạch tuyến tính (LP) và
Qui hoạch mục tiêu (GP) kết hợp Hệ thống thông tin địa lý (GIS).
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu chính của luận án là đánh giá sử dụng đất đai bền vững theo
hướng tiếp cận ranh giới lưu vực sơng, trong đó tập trung vào các khía cạnh chính
bao gồm: xác định sự biến động sử dụng đất đai trên lưu vực qua các giai đoạn, đánh
giá sự thích nghi đất đai bền vững về kinh tế, xã hội và môi trường để tái phân bổ sử


4
dụng đất đai nông nghiệp hợp lý trên lưu vực, dựa vào các kịch bản sử dụng đất đai
để đánh giá lượng bùn cát và lưu lượng dòng chảy trên LVS, đảm bảo cân bằng nước.
Phạm vi nghiên cứu của luận án : Xây dựng khung hỗ trợ quyết định không gian
cho quản lý bền vững sử dụng đất đai theo ranh giới LVS cho lưu vực sông ĐakB’la.
Trong khuôn khổ nghiên cứu của luận án, nghiên cứu sinh chỉ tiến hành nghiên cứu
theo hướng tiếp cận qy hoạch sử dụng đất đai bền vững và giải quyết bài toán làm thế

nào tích hợp các mơ hình tốn trong một Khung hỗ trợ ra quyết định không gian để
xây dựng phương án sử dụng đất tối ưu đa mục tiêu. Nghiên cứu không xét đến các
thành phần khác trong lưu vực cũng như ảnh hưởng của hoạt động khai thác tài
nguyên nước trên các nhánh sông của lưu vực nghiên cứu.
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
Để hoàn thành các mục tiêu đặt ra, Luận án đã tiến hành các nội dung nghiên cứu
chính sau đây:
 Đánh giá thay đổi sử dụng đất đai trên lưu vực qua các giai đoạn từ 2000 đến
2015. Phân tích và dự báo xu hướng biến động sử dụng đất đai trên khu vực nghiên
cứu.
 Phân tích và đánh giá lưu lượng dịng chảy và lượng bùn cát trên lưu vực dưới
ảnh hưởng của thay đổi sử dụng đất đai. Đề xuất các biện pháp hỗ trợ quản lí và
bảo vệ tài nguyên nước trước tác động của ảnh hưởng thay đổi sử dụng đất đai.
 Đánh giá thích nghi đất đai bền vững theo các tiêu chí kinh tế-xã hội-mơi trường
 Ứng dụng bài toán tối ưu đa mục tiêu để xác định cơ cấu sử dụng đất đai sản xuất
nông nghiệp hợp lý, bao gồm : Phân vùng thích hợp đất đai; Xây dựng hàm mục
tiêu: tối đa về thu nhập, tối đa về hiệu quả xã hội, tối đa về hiệu quả môi trường;
Xác định biến của hàm mục tiêu; Xác định hệ ràng buộc; Giải bài toán tối ưu đa
mục tiêu bằng thuật giải Goal Programming
 Tái phân bổ sử dụng đất đai theo các kịch bản đề xuất.
 Liên kết các bài toán với nhau để giải quyết tồn diện bài tốn xây dựng Khung
hệ hỗ trợ quyết định không gian trong quản lý bền vững sử dụng đất đai trên lưu
vực.


5
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN
5.1. Ý nghĩa khoa học
Luận án đã xây dựng Khung hệ hỗ trợ ra quyết định không gian trong quản lý bền
vững sử dụng đất đai theo ranh giới LVS, là cơ sở cho việc nghiên cứu, bảo vệ và sử

dụng hợp lý tài nguyên đất và nước, góp phần vào việc quản lý bền vững các LVS
theo ranh giới lưu vực hiện nay, khi mà q trình thay đởi sử dụng đất đai cho các
mục đích khác nhau ngày càng gia tăng do sự gia tăng tốc độ đô thị hóa và cơng
nghiệp hóa của đất nước.
Kết quả của luận án cung cấp cách tiếp cận nghiên cứu quản lý bền vững tài
nguyên theo ranh giới lưu vực. Đồng thời thiết lập được hệ thống tích hợp cơ sở dữ
liệu về kinh tế, xã hội và môi trường với các mơ hình tốn trong mơi trường khơng
gian nhằm hỗ trợ hiệu quả công tác quản lý bền vững tài nguyên trên lưu vực.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận án hỗ trợ cho những nhà ra quyết định và quản lý
căn cứ vào những dữ liệu thực tế về tình hình khai thác và sử dụng tài nguyên trên
LVS cũng như căn cứ vào những dự báo khoa học về tác động có thể xảy ra để đi đến
quyết định của mình trong việc quản lý bền vững LVS. Ngồi ra, Luận án sẽ góp
phần nâng cao ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý, trang bị hệ thống công
cụ quản lý cho các nhà hoạch định chính sách cũng như tăng cường nguồn thơng tin
quản lý giúp các nhà quản lý ra các quyết định chính xác hơn.
6. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN
 Luận án đã xây dựng Khung hỗ trợ ra quyết định trong quản lý bền vững lưu vực
sông theo hướng tiếp cận quản lý bền vững sử dụng đất đai bằng việc tích hợp cơ sở
dữ liệu với các mơ hình tốn hiện đại trong mơi trường khơng gian để giải quyết bài
toán xung đột giữa các mục tiêu phát triển trên lưu vực nghiên cứu, hỗ trợ công tác
ra quyết định liên quan đến quy hoạch sử dụng đất đai bền vững.
 Luận án đã xây dựng mơ hình dự báo định lượng được những tác động của việc
thay đổi sử dụng đất đai đến tài nguyên đất và nước, đồng thời đánh giá khả năng
thích nghi đất đai bền vững trên lưu vực nghiên cứu nhằm tái phân bổ sử dụng đất
đai hợp lý hỗ trợ các nhà ra quyết định trong việc đưa ra các chính sách phát triển
nông nghiệp bền vững.


6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. LƯU VỰC SÔNG VÀ QUẢN LÝ BỀN VỮNG LƯU VỰC SÔNG
1.1.1. Định nghĩa Lưu vực sông
Lưu vực sông (LVS) là một hệ thống mở và ln tương tác với tầng khí quyển
bên trên thơng qua hoạt động của hồn lưu khí quyển và chu trình thuỷ văn, nhờ đó
hàng năm LVS đều nhận được một lượng nước đến từ mưa để sử dụng cho các nhu
cầu của con người và duy trì hệ sinh thái. Có nhiều khái niệm về LVS:
Theo Luật tài nguyên nước, LVS là vùng đất mà trong phạm vi đó nước mặt,
nước dưới đất chảy tự nhiên vào sông và thoát ra một cửa chung hoặc thoát ra biển[4].
Brooks và cs (1992) đã mô tả rằng LVS là phần diện tích mặt đất được giới hạn
bằng đường phân thủy, trên đó nước chảy vào một con sơng hay một hệ thống sơng
nào đó. LVS là một phần của hệ thống lớn trải dài trên bề mặt trái đất với các lưu vực
tiếp giáp nhau và được phân chia bởi đường ranh giới (hình 1.1)[5].

Hình 1.1. Hệ thống lưu vực sơng (Nguồn: hawp.org)


7
1.1.2. Quản lý bền vững lưu vực sông
a) Quản lý lưu vực
Cách tiếp cận cổ điển trong quản lý tài nguyên là chỉ tập trung quản lý từng tài
nguyên riêng lẽ như quản lý rừng, đời sống hoang dã, thủy sản …hay quản lý riêng
lẽ từng thành phần môi trường như nước, khơng khí hoặc đất đai. Việc quản lý các
hệ sinh thái còn bị phân nhỏ hơn nữa tùy vào người sử dụng. Quản lý lưu vực được
xem là cách tiếp cận hợp lý hơn để khai thác và bảo vệ tài nguyên.
Một câu hỏi đặt ra là: Tại sao chúng ta phải quản lý tài nguyên theo lưu vực? Câu
trả lời cho chúng ta thấy rằng để duy trì đất đai và phát triển dựa vào tài nguyên, tùy
thuộc vào sự tác động lẫn nhau của các hoạt động diễn ra trên toàn lưu vực. Thượng
lưu và hạ lưu được kết nối với nhau thơng qua chu trình thủy văn. Các hoạt động diễn

ra trên thượng nguồn sẽ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến hạ nguồn qua dịng
chảy, lượng trầm tích hay các vật chất khác lan truyền trong nước thông qua hệ thống
này. Thực tế cho thấy rằng, ở những vùng thượng nguồn việc sử dụng đất đai kém thì
gây ra những tác động xấu đến hạ du. Vấn đề xói mịn ở thượng nguồn không những
gây ra việc giảm năng suất lâu dài mà cịn làm mất đi dung tích của các hồ chứa, giảm
sản lượng thủy điện, gia tăng lũ lụt hay làm mất năng suất tưới cho hạ du, suy giảm
dòng chảy môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Trên mỗi LVS luôn tồn tại các mối quan hệ chặc chẽ giữa các thành phần tài
nguyên, ví dụ như giữa đất và nước, giữa đất, nước và hệ sinh thái. Mối quan hệ này
biểu hiện và diễn biến theo không gian và thời gian, đặc biệt là trong khai thác và sử
dụng tài nguyên của các vùng thượng lưu, trung lưu tới hạ lưu. Chính nhờ các mối
quan hệ này khiến cho LVS từ một vùng địa lý trở thành một hệ thống ln kết dính
với nhau[7].
b) Quản lý bền vững lưu vực sơng
Tính bền vững liên quan đến việc đảm bảo cung cấp lâu dài nguồn nước cho tất
cả các mục đích sử dụng, trong khi vẫn đảm bảo việc giảm thiểu tác động kinh tế, xã
hội, sinh thái và duy trì cấu trúc và chức năng của các hệ thống tự nhiên.
Quản lý bền vững LVS là một quá trình thực hiện các kế hoạch, chương trình, dự
án để duy trì và tăng cường các chức năng của lưu vực có ảnh hưởng đến thực vật,


8
động vật và cộng đồng người sinh sống trên lưu vực với mục tiêu tổng quát là sử dụng
bền vững các tài nguyên trên lưu vực[8].
Quản lý bền vững LVS là quản lý tất cả những gì có trên lưu vực, khơng chỉ quản
lý nước truyền thống mà cịn bao gồm cả những phần vô cùng quan trọng của quy
hoạch sử dụng đất đai, các chính sách nơng nghiệp và kiểm sốt xói mịn, quản lý
mơi trường và nhiều chính sách khác nữa theo định hướng phát triển bền vững[9].
Trong bối cảnh các nguồn tài nguyên thiên nhiên hạn chế và sự gia tăng dân số
nhanh chóng, khái niệm về “đa sử dụng” và quản lý bền vững đã được thành lập để

đối phó với những nhu cầu ởn định xã hội lâu dài của các thế hệ tương lai. Quản lý
lưu vực liên quan đến quản lý tổng hợp tất cả các nguồn tài nguyên thiên nhiên trên
một lưu vực để bảo vệ, duy trì hoặc cải thiện sản lượng nước. Nó địi hỏi cách tiếp
cận tởng hợp, tích hợp các khía cạnh khác nhau của thủy văn, sinh thái, đất, khí hậu
và các khoa học khác để cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý. Trên cơ sở này,
phát triển các quy tắc, áp dụng hợp lý các thông tin để đạt được kết quả mong muốn
và đưa ra những nguyên tắc lựa chọn các phương án quản lý chấp nhận được trong
phạm vi mong muốn và nhu cầu của xã hội [10].
Phương pháp tiếp cận quản lý LVS bao gồm tất cả các khía cạnh của sự tương tác
phức tạp giữa các yếu tố sinh học-kỹ thuật, xã hội, kinh tế, thể chế và chính trị được
đưa vào xem xét để đảm bảo rằng tất cả các hoạt động phát triển tài nguyên được thực
hiện đồng bộ để đạt được thành công tất cả các mục tiêu. Nó được xem như là một
phần của tài nguyên thiên nhiên mà bao gồm ba nguyên tắc chính: (1) Quy hoạch sử
dụng đất đai về khả năng đất đai và sự phù hợp, (2) Sử dụng và bảo tồn tài nguyên
phụ thuộc vào đặc điểm của tài nguyên thiên nhiên và (3) Kiểm sốt ơ nhiễm về mặt
xói mòn, lũ lụt, bảo vệ các giá trị thẩm mỹ và kế hoạch giảm nhẹ các tác động khác
[11;12;13;14].
Tại Hội nghị liên hợp quốc về Môi trường và Phát triển: "Hội nghị Thượng đỉnh
Trái đất" được tổ chức tại Rio de Janeiro vào tháng sáu, năm 1992, Chương trình nghị
sự 21 đã chỉ ra rằng “Quản lý lưu vực phải được quy hoạch và quản lý một cách tích
hợp và tồn diện để ngăn chặn tình trạng thiếu nước, ơ nhiễm nguồn nước, cản trở sự
phát triển. Sự hài lòng cho các nhu cầu cơ bản của con người và bảo quản hệ sinh thái