BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN -o0o KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ HẠN HÁN TẠI HUYỆN BẮC BÌNH TỈNH BÌNH THUẬN Họ tên: PHẠM THỊ THU NGÂN Ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ Niên khóa: 2007 - 2011 Tháng 08 năm 2011 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ HẠN HÁN TẠI HUYỆN BẮC BÌNH TỈNH BÌNH THUẬN Tác giả PHẠM THỊ THU NGÂN Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Thông tin Địa lý Ứng dụng Giáo viên hướng dẫn: Th.S PHẠM BÁCH VIỆT LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc Luận Văn Tốt Nghiệp này, nhận đƣợc giúp đỡ, động viên, bảo nhiệt tình quý thầy cô, quan, gia đình bạn bè Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, quý thầy cô đặc biệt thầy T.S Nguyễn Kim Lợi, Th.S Trần Thống Nhất, thầy Vũ Minh Tuấn môn Hệ Thống Thông Tin Địa Lý Ứng Dụng toàn thể quý thầy cô Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh tận tình dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt bốn năm học Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy Th.S Phạm Bách Việt, giảng viên trƣờng Đại Học Khoa học Xã hội Nhân văn, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo trình thực luận văn Tôi cảm ơn giúp đỡ quan, sở ban ngành tỉnh Bình Thuận: phòng Tài nguyên nƣớc, Trung tâm Công nghệ Thông tin thuộc sở Tài Nguyên- Môi Trƣờng, Công ty Khai thác Công trình Thủy lợi Cảm ơn tập thể lớp DH07GI, bạn giúp đỡ tháng ngày ngồi dƣới giảng đƣờng đại học Cuối cùng, biết ơn gia đình giúp đỡ, ủng hộ, động viên để hoàn thành luận văn i TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ GIS đánh giá nguy hạn hán huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận” đƣợc tiến hành huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận, thời gian từ tháng đến tháng năm 2011 Với mục tiêu thành lập đồ nguy hạn hán huyện Bắc Bình, đánh giá tác động hạn lên nông nghiệp đƣa đề xuất phòng giảm thiểu thiệt hại hạn cho địa phƣơng, đề tài tiến hành chồng lớp sáu yếu tố tác động đến tình hình hạn nhƣ: lƣợng mƣa, lƣợng bốc hơi, mực nƣớc ngầm, mật độ sông, loại đất, độ dốc; xác định vùng hạn tiềm GIS Từ tiếp tục chồng lớp đồ trạng khu tƣới có, để đánh giá tác động hạn lên vùng đất sản xuất nông nghiệp địa phƣơng Kết xác định ba mức độ hạn tiềm mùa khô huyện Bắc Bình có 77.223,89 diện tích hạn nặng, 104.995,86 diện tích hạn trung bình, 254,51 diện tích hạn nhẹ Trên sở phân tích vùng hạn vùng canh tác cho thấy tác động hạn tiềm lên nông nghiệp năm 2005 mạnh: - Diện tích lúa 12.295,94 ha, 4.734,84 diện tích lúa đƣợc tƣới lại 7561,1 diện tích lúa bị hạn - Diện tích hàng năm 41.147,83 ha, 2.064,29 diện tích đƣợc tƣới nƣớc lại 39.083,54 diện tích bị hạn - Với 8.597,53 diện tích lâu năm, có 946,9 diện tích đƣợc tƣới lại 7.650,63 diện tích bị hạn ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC VIẾT TẮT viii Chƣơng MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Cách giải đề tài 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chƣơng TỔNG QUAN 2.1 Khái niệm hạn hán 2.1.1 Đặc điểm hạn hán 2.1.2 Nguyên nhân gây hạn hán 2.1.3 Các yếu tố tự nhiên tác động lên hạn hán 2.1.3.1 Yếu tố khí tƣợng 2.1.3.2 Nguồn nƣớc 2.1.3.3 Địa hình thổ nhƣỡng 2.1.3.4 Rừng 10 2.1.4 Phân loại hạn hán 10 2.2 Tác hại hạn hán 12 2.3 Biện pháp phòng chống hạn 13 2.4 Tình hình nghiên cứu hạn hán 13 2.4.1 Thế giới 13 2.4.2 Trong nƣớc 15 2.5 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) 16 2.5.1 Khái niệm 16 2.5.2 Thành phần 16 iii 2.5.3 Chức 16 2.5.4 Phân tích liệu 17 2.5.4.1 Nội suy 17 2.5.4.2 Chồng lớp 17 2.6 Phân tích đa tiêu chuẩn (MCA) 18 2.6.1 Giới thiệu 18 2.6.2 Phƣơng pháp tính trọng số 18 2.7 Kết hợp GIS MCA 19 Chƣơng TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 21 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 21 3.1.1.1 Vị trí địa lý 21 3.1.1.2 Địa hình 22 3.1.1.3 Thổ nhƣỡng 22 3.1.1.4 Khí hậu 23 3.1.1.5 Tài nguyên nƣớc 24 3.1.2 Điều kiện kinh tế- xã hội 28 3.1.2.1 Hành 28 3.1.2.2 Dân số 28 3.1.2.3 Tình hình kinh tế xã hội 28 3.1.3 Hiện trạng sử dụng đất 29 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP 30 4.1 Dữ liệu 30 4.1.1 Dữ liệu đồ 30 4.1.2 Dữ liệu khác 32 4.2 Phƣơng pháp 32 4.2.1 Các bƣớc thực 32 4.2.2 Xác định tiêu chí 33 4.2.3 Chuẩn hóa tiêu chí 43 4.2.4 Xác định trọng số 49 4.2.5 Chồng lớp đồ 49 4.2.6 Đánh giá tác động nông nghiệp: 49 iv Chƣơng KẾT QUẢ 50 5.1 Bản đồ hạn tiềm 50 5.2 Tác động hạn lên nông nghiệp 52 5.3 Khu tƣới cho nông nghiệp 55 5.4 Đề xuất giải pháp giảm thiệt hại hạn lên sản xuất nông nghiệp 59 Chƣơng KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ 60 6.1 Kết luận 60 6.2 Kiến nghị 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 65 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng phân cấp mức độ độ dốc sử dụng sản xuất nông lâm nghiệp Bảng 2.2 Thành phần giới đất sức chứa ẩm cực đại tƣơng ứng Bảng 2.3 Các yếu tố đặc trƣng số hạn đƣợc sử dụng phổ biến 14 Bảng 3.1 Tổng hợp loại đất huyện Bắc Bình 23 Bảng 3.2 Đặc trƣng thủy văn sông Lũy 24 Bảng 3.3 Trữ lƣợng, tiềm khai thác nguồn nƣớc ngầm sông Lũy 27 Bảng 3.4 Hiện trạng sử dụng đất huyện Bắc Bình năm 2005 29 Bảng 4.1 Dữ liệu dạng đồ 30 Bảng 4.2 Sức chứa ẩm cực đại loại đất 44 Bảng 4.3 Điểm chuẩn hóa, phân hạng trọng số tiêu chí 44 Bảng 5.1 Diện tích mức độ hạn 50 Bảng 5.2 Diện tích mức độ hạn lúa, hàng năm, lâu năm 55 Bảng 5.3 Diện tích tƣới lúa, hàng năm lâu năm 56 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mối quan hệ hạn khí tƣợng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn 12 Hình 3.1 Vị trí địa lý huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận 21 Hình 4.1 Sơ đồ tiến trình thực 33 Hình 4.2 Bản đồ lƣợng mƣa tháng mùa khô: (a, b, c, d, e, f) 37 Hình 4.3 Bản đồ lƣợng bốc tháng mùa khô: (g, h, i, j, k, l) 40 Hình 4.4 Bản đồ đất (m), đồ độ dốc (n) 41 Hình 4.5 Bản đồ tiềm mực nƣớc ngầm (o), đồ mật độ sông (p) 42 Hình 4.6 Bản đồ phân cấp lƣợng mƣa lƣợng bốc tháng mùa khô 46 Hình 4.7 Bản đồ phân cấp mực nƣớc ngầm (trái) mật độ sông (phải) 47 Hình 4.8 Bản đồ phân cấp loại đất (trái) độ dốc (phải) 48 Hình 5.1 Bản đồ hạn tiềm huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận 51 Hình 5.2 Bản đồ trạng đất nông nghiệp huyện Bắc Bình năm 2005 53 Hình 5.3 Bản đồ phân bố hạn vùng đất nông nghiệp huyện Bắc Bình 54 Hình 5.4 Bản đồ trạng khu tƣới huyện Bắc Bình 57 Hình 5.5 Bản đồ chồng lớp vùng sản xuất Nông nghiệp khu tƣới 58 vii DANH MỤC VIẾT TẮT AHP (Analytic Hierarchy Process) Phân tích thứ bậc CBM (Commonwealth Bureau of Meteorology) Liên bang Cục Khí tƣợng Úc CMI (Crop Moisture Index) Chỉ số độ ẩm trồng GIS (Geographic Information System) Hệ thống Thông tin Địa lý MCA (Multicriteria Analysis) Phân tích đa tiêu chuẩn NDMC (National Drought Mitigation Centre) Trung tâm giảm thiểu hạn quốc gia NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) Chỉ số khác biệt thực vật PDSI (Palmer Drought Severity Index) Chỉ số khắc nghiệt hạn PET (Potential Evapo-Transpiration) Lƣợng bốc tiềm PN (Percent of Normal) Tỷ chuẩn RDI (Reclamation Drought Index) Chỉ số phục hồi hạn SPI (Standardized Precipitation Index) Chỉ số chuẩn hóa lƣợng mƣa SWSI (Surface Water Supply Index) Chỉ số cung cấp nƣớc bề mặt TCI (Temperature Condition Index) Chỉ số trạng thái nhiệt độ VCI (Vegetation Condition Index) Chỉ số trạng thái thực vật WLC (Weighted Linear Combination) Trọng số tuyến tính kết hợp WMO (World Meteorological Organization) Tổ chức Khí tƣợng Thế giới WRSI (Water Requirement Satisfaction) Thỏa mãn nhu cầu nƣớc trồng viii Chƣơng MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hạn đặc trƣng bình thƣờng, thƣờng xuyên khí hậu, xảy khắp nơi trái đất có đặc điểm thay đổi từ vùng sang vùng khác Do hạn khó xác định, phụ thuộc vào khác biệt vùng Theo National Drought Mitigation Center (NDMC, 2006), hạn đƣợc cho bắt nguồn từ thiếu hụt lƣợng mƣa thời gian dài, dẫn đến khan nƣớc phục vụ hoạt động kinh tế- xã hội môi trƣờng Tại Việt Nam, hạn đƣợc đánh giá thiên tai gây thiệt hại nặng nề đứng thứ ba sau lũ, bão có xu hƣớng xảy gay gắt, khó kiểm soát biến đổi khí hậu (Ngọc Anh, 2011) Trong năm gần đây, hạn xảy nhiều nơi với cƣờng độ cao, miền Trung, miền Bắc Tây Nguyên gây nhiều khó khăn cho địa phƣơng Tỉnh Bình Thuận thuộc vùng bán khô hạn, có khí hậu khắc nghiệt, sông suối ngắn dốc, lòng sông hẹp nên thƣờng khô cạn vào mùa khô lũ lên nhanh vào mùa mƣa Theo Trung tâm Dự báo Khí tƣợng Thủy văn Trung ƣơng, đợt hạn kéo dài tháng (từ tháng 11 đến tháng 2) năm 2004-2005 tỉnh Bình Thuận hầu nhƣ không mƣa, mực nƣớc sông gần nhƣ cạn kiệt với lƣợng dòng chảy nhỏ, toàn lƣợng nƣớc lại hồ chứa xuống dƣới mực nƣớc chết Hậu làm gần 50.000 ngƣời thiếu nƣớc sinh hoạt, thiệt hại nông nghiệp làm 16.790 hộ thiếu đói, hàng trăm ngàn gia súc thiếu thức ăn nƣớc uống Riêng Bắc Bình, hai huyện tỉnh Bình Thuận có nguy suy thoái đất hoang mạc hóa hàng đầu khu vực Duyên hải Nam Trung bộ, mà tác nhân gây hạn hán (Hữu Bằng, 2008) Với đặc điểm khí hậu địa hình tự nhiên làm cho huyện Bắc Bình khô nóng quanh năm, hình thành nên chế độ khí hậu bán khô hạn trở thành vùng khô hạn nƣớc (Hữu Bằng, 2008) Dân số toàn huyện năm 2009 117.128 ngƣời, số lao động nông nghiệp chiếm 88,4% tổng số lao động, lại 11,6% lao động ngành nghề khác, hạn xảy tác động trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp gây nhiều khó khăn cho ngƣời dân vùng Từ thực tế này, vấn đề đƣợc đặt cần phải xác định nguy vùng bị hạn để có biện pháp giám sát, quản lý thích hợp nhằm phòng chống, giảm thiểu thiệt hại hạn gây cho sống ngƣời dân địa phƣơng Ngày nay, việc ứng dụng khoa học công nghệ phục vụ quản lý dự báo thiên tai đƣợc quan nƣớc quan tâm nghiên cứu Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ngành khoa học với chức lƣu trữ, phân tích, quản lý sở liệu hiển thị liệu thành đồ, dễ dàng tƣơng tác với phần không gian thuộc tính đối tƣợng nên thuận tiện việc quản lý đối tƣợng Với khả phân tích chồng lớp đồ chuyên đề, GIS xác định vùng mức độ nguy thiên tai xảy từ yếu tố tác động gây thiên tai Xuất phát từ lý trên, đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS đánh giá nguy hạn hán huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận” đƣợc thực 1.2 Mục tiêu đề tài Thành lập đồ phân vùng nguy hạn hán, đánh giá tác động hạn hán lên vùng nông nghiệp huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận đề xuất biện pháp nhằm phòng chống, giảm thiểu thiệt hại hạn hán cho địa phƣơng Các mục tiêu cụ thể sau: - Sử dụng GIS phân tích phân vùng hạn tiềm năng, thành lập đồ mức độ hạn huyện Bắc Bình - Đánh giá tác động hạn hán lên vùng nông nghiệp huyện Bắc Bình Đề xuất số giải pháp phòng chống, giảm nhẹ thiên tai hạn hán 1.3 Cách giải đề tài Xác định yếu tố tự nhiên tác động đến hạn, phân cấp yếu tố dựa vào mức độ ảnh hƣởng chúng lên hạn, đồng thời kết hợp chồng lớp yếu tố GIS Sáu yếu tố tự nhiên gây hạn ảnh hƣởng chúng đến mức độ hạn đƣợc xác định, bao gồm lƣợng mƣa, lƣợng bốc hơi, mật độ sông, mực nƣớc ngầm, loại đất, độ dốc Ngoài ra, có yếu tố ràng buộc liên quan đến hạn đƣợc phân tích kết hợp để đánh giá tác động hạn lên nông nghiệp huyện Bắc Bình, yếu tố khu tƣới trạng sử dụng đất (yếu tố ngƣời) 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Góp phần củng cố sở khoa học việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý quản lý thiên tai, dự báo vùng có khả xảy hạn hán - Kết nghiên cứu hoàn thiện phƣơng pháp xác định phân vùng hạn hán giúp quyền địa phƣơng có sách, quy hoạch nguồn tài nguyên hợp lý - Là tài liệu tham khảo cho nhà quản lý, hoạch định đƣa sách phòng chống, góp phần giảm nhẹ thiên tai địa phƣơng, tài liệu tham khảo cho nghiên cứu liên quan đến hạn Chƣơng TỔNG QUAN 2.1 Khái niệm hạn hán Hạn hán (hay hạn) định nghĩa tổng quát mà thay đổi theo vùng riêng, phản ánh khác biệt đặc điểm khí hậu nhƣ kết hợp yếu tố khác vật lý, sinh học kinh tế - xã hội khu vực cụ thể, thƣờng gặp khó khăn thay đổi định nghĩa ban đầu hạn để áp dụng từ vùng sang vùng khác (Parul Chopra, 2006) Theo Viện khoa học Khí Tƣợng Thủy Văn Môi Trƣờng, có khoảng 150 định nghĩa hạn, có số khái niệm bật nhƣ:  Hạn tình trạng thiếu nƣớc để thỏa mãn nhu cầu Redmond đề xuất năm 2002 (Trần Thục ctv, 2008)  Hạn nhƣ “sự thiếu hụt nƣớc nghiêm trọng” giám đốc Liên bang Cục Khí Tƣợng Úc (CBM) đề xuất năm 1965 (Parual Chopra, 2006)  Hạn hán thời kỳ thời tiết khô dị thƣờng đủ dài thiếu mƣa gây nên cân nghiêm trọng nƣớc; thiếu mƣa thời kỳ dài gây nên thiếu nƣớc cho nhiều hoạt động nhóm ngành nhóm môi trƣờng (Trần Thục ctv, 2008) Nhìn chung, hạn tƣợng khí hậu mang tính tạm thời diễn tự nhiên, xảy tất vùng địa lý đặc điểm hạn thay đổi đáng kể từ vùng sang vùng khác Trong trình nghiên cứu, cần phân biệt hai khái niệm hạn hán khô hạn Khác với hạn hán, khô hạn đặc trƣng vĩnh cửu khí hậu gắn liền với vùng có lƣợng mƣa thấp (Trần Thục ctv, 2008) 2.1.1 Đặc điểm hạn hán Theo Nguyễn Quang Kim (2005) hạn hán khác với thảm họa thiên nhiên khác số điểm nhƣ: - Hạn không tồn định nghĩa chung; - Là tƣợng diễn chậm, khó xác định thời điểm bắt đầu kết thúc hạn; - Khoảng thời gian xảy tính tháng, năm vùng trung tâm tâm hạn thay đổi theo thời gian; - Phạm vi không gian ảnh hƣởng thƣờng lớn thảm họa tự nhiên khác, khó đánh giá tác động có hành động đối phó với hạn tác động lan rộng vùng địa lý lớn hơn; - Các tác động thƣờng cấu trúc khó định lƣợng Chúng mang tính tích lũy kéo dài hàng năm nhiều năm; - Không thể dùng thị đơn lẻ để nhận diện xác bắt đầu khốc liệt tƣợng 2.1.2 Nguyên nhân gây hạn hán Có nhiều nguyên nhân gây hạn, phân chia theo khách quan chủ quan nhƣ sau: - Khách quan: tác động khí hậu thời tiết thất thƣờng, với yếu tố địa hình, gây hạn hán diễn diện rộng Lƣợng mƣa thấp không mƣa thời gian dài kết hợp với nắng nóng, lƣợng bốc cao gây nên thiếu hụt nguồn nƣớc so nhu cầu sinh hoạt, hoạt động sản xuất nông nghiệp, kinh tếxã hội môi trƣờng - Chủ quan: ngƣời chặt phá rừng đầu nguồn gây ảnh hƣởng nguồn nƣớc dƣới đất, cạn kiệt nguồn nƣớc mặt Khai thác, sử dụng không hợp lý nguồn nƣớc mặt sản xuất nông nghiệp gây lãng phí nhƣ: trồng không phù hợp với đặc điểm nguồn nƣớc địa phƣơng, hoạt động tăng diện tích gieo trồng vƣợt khả tƣới khu vực Dƣới tác động ngƣời, mức độ hạn hán ngày gay gắt nguồn nƣớc dễ bị tổn thƣơng suy thoái 2.1.3 Các yếu tố tự nhiên tác động lên hạn hán Các yếu tố ảnh hƣởng đến hạn hán bao gồm: 2.1.3.1 Yếu tố khí tượng Hai yếu tố khí tƣợng quan trọng tác động đến hạn lƣợng mƣa bốc a Lƣợng mƣa Lƣợng mƣa yếu tố định tình hình hạn hán khu vực (Đào Xuân Học, 2003) Theo Trần Thục (2008) có nhiều xác định hạn dựa sở lƣợng mƣa nhƣ sau: - Theo Brounov (đầu kỷ XX), hạn xảy 10 ngày liên tiếp có lƣợng mƣa không 5mm; - Theo Henry (1906), hạn xảy 21 ngày có lƣợng mƣa nhỏ 30% lƣợng mƣa thời kỳ; - Theo Cole (1933), hạn xảy nhiều 15 ngày liên tiếp không mƣa; - Theo Bates (1935), năm hạn có lƣợng mƣa nhỏ 75% lƣợng mƣa trung bình năm; tháng hạn có lƣợng mƣa nhỏ 50% lƣợng mƣa trung bình tháng; - Baldwin – Wiseman, hạn xảy tháng liên tục lƣợng mƣa nhỏ 50% lƣợng mƣa trung bình nhiều năm kỳ; - Viện Khí tƣợng Thủy văn xác định tiêu hạn với điều kiện mƣa cụ thể chẳng hạn nhƣ (i) Đợt hạn xảy 20 ngày liên tục lƣợng mƣa không 10 mm, ngày mƣa nhiều không mm; (ii)Tuần hạn xảy lƣợng mƣa tuần không mm (iii) Tháng hạn xuất lƣợng mƣa tháng không 10mm Ảnh hƣởng yếu tố mƣa đến hạn tƣơng đối phức tạp phụ thuộc vào đặc điểm mƣa nhƣ tổng lƣợng mƣa, cƣờng độ thời gian (NDMC, 2006)  Lƣợng mƣa: lƣợng nƣớc mƣa đo đƣợc trạm quan trắc đơn vị diện tích thời đoạn đó, phân chia theo trận, ngày, tháng, năm  Cƣờng độ mƣa: Là lƣợng mƣa rơi đơn vị thời gian (Đơn vị: mm/h, mm/phút)  Thời gian mƣa thƣờng xét theo vụ mùa, ngày, tháng, năm…Khoảng thời gian mà cƣờng độ mƣa biến thiên hình thành đƣờng trình mƣa b Lƣợng bốc tiềm (PET) Lƣợng bốc khí phụ thuộc vào ba điều kiện chính: nhiệt độ, gió độ ẩm (Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn Trung Ƣơng) Trong đó: - Nhiệt độ lƣợng cần thiết cho bốc xuất Năng lƣợng đƣợc sử dụng để bẻ gãy liên kết phân tử nƣớc, nguyên nhân nƣớc dễ dàng bốc điểm sôi (212°F, 100°C) nhƣng bốc chậm điểm đóng băng Trong khí độ bốc phụ thuộc vào nhiệt độ không khí nhiệt độ mặt đệm - Độ ẩm tƣơng đối: độ ẩm tƣơng đối không khí (là tỷ lệ khối lƣợng nƣớc 1m3 không khí) nhân tố tác động tới bốc Khi độ ẩm tƣơng đối không khí trạng thái bão hoà nƣớc, bốc tiếp tục diễn Độ ẩm nhỏ, bốc diễn mạnh mẽ - Gió chuyển động đối lƣu không khí: nơi có gió chuyển động đối lƣu mạnh mẽ có lƣợng bốc thoát nuớc cao Điều có mối quan hệ với độ ẩm tƣơng đối; gió, không khí môi trƣờng xung quanh không lƣu thông, làm cho độ ẩm gia tăng, không tạo điều kiện thuận lợi cho bốc ngƣợc lại Lƣợng bốc có hai loại: lƣợng bốc thực tế bốc tiềm (PET) Trong PET đặc trƣng cho mức độ thời tiết khí hậu địa phƣơng tạo điều kiện cho trình bốc hơi, yếu tố khí hậu tổng hợp quan trọng có ảnh hƣởng nhiều đến nhu cầu cấp nƣớc từ ảnh hƣởng đến tình hình hạn hán (Đào Xuân Học, 2003) Cùng với mƣa, PET đại lƣợng quan trọng tính toán cân nƣớc, xác lập nhu cầu cấp nƣớc bổ sung cho khu vực Công thức tính PET theo Ivanov (1948) (trích Nguyễn Khanh Vân ctv, 2000) nhƣ sau: PET= 0,0018* (T+25)2 * (100- U) Trong đó: - T nhiệt độ không khí (0C) - U độ ẩm không khí tƣơng đối (%) 2.1.3.2 Nguồn nước a Nƣớc mặt Trữ lƣợng nƣớc mặt dồi nhƣng phân bố không theo không gian thời gian ảnh hƣởng đến tình hình hạn hán khu vực (Đào Xuân Học, 2003) Lƣợng nƣớc sông phần lớn dòng chảy mặt cung cấp Dòng chảy kiệt đặc trƣng cho chế độ dòng chảy sông suối vào mùa khô, chủ yếu nƣớc ngầm lƣu vực cung cấp Các yếu tố tác động lên dòng chảy kiệt chia thành ba nhóm (Trần Thục, 2008): nhóm yếu tố sinh dòng chảy (mƣa, nƣớc dƣới đất), nhóm yếu tố gián tiếp (các yếu tố khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, bốc yếu tố mặt đệm nhƣ địa hình, địa chất thủy văn, thổ nhƣỡng, thực vật…) nhóm yếu tố đặc trƣng cho đặc điểm lƣu vực (độ dốc sông, hình thái, mật độ sông…) Trong yếu tố sinh dòng chảy gián tiếp yếu tố trình hình thành dòng chảy kiệt Ngoài yếu tố đặc điểm lƣu vực thể khả điều tiết lƣu vực hạn hình dạng lƣu vực, mật độ sông, độ dốc lƣu vực độ dốc lòng sông có vai trò lớn b Nƣớc ngầm Nƣớc ngầm nguồn bổ sung dòng chảy chủ yếu cho sông, suối vào mùa khô Sau mƣa xuống, phần nƣớc chảy bề mặt, phần bốc hơi, phần lại thấm vào đất trở thành nƣớc ngầm Nƣớc ngầm đƣợc khai thác từ tầng chứa nƣớc dƣới đất, có vai trò kho chứa nƣớc ngầm điều tiết dẫn cho nƣớc mặt Sự di chuyển nƣớc ngầm phụ thuộc vào độ thấm khe rỗng đá bên dƣới mặt đất 2.1.3.3 Địa hình thổ nhưỡng a Độ dốc Độ dốc địa hình nhân tố tự nhiên ảnh hƣởng đến hạn hán tác động đến khả giữ nƣớc đất Độ dốc lớn khả giữ ẩm, giữ nƣớc bề mặt đất Trong sản xuất nông lâm nghiệp ngƣời ta phân chia đất đai thành cấp độ dốc (Nguyễn Viết Khoa, 2008): Bảng 2.1 Bảng phân cấp mức độ độ dốc sử dụng sản xuất nông lâm nghiệp Đặc điểm Cấp - Độ dốc I Dốc nhẹ Dƣới 70 II Dốc vừa 8-150 III Dốc mạnh 16-250 IV Dốc mạnh 26-350 V Dốc mạnh Trên 350 Dƣới 70: với độ dốc đƣợc xem phẳng, không gây trở ngại cho việc trồng trọt 80-150: Ở cấp độ dốc loại đất mẫn cảm xói mòn (thành - phần giới nhẹ, sức kháng xói thấp, mƣa tập trung, sƣờn dốc dài…) cần làm ruộng bậc thang 160-250: đất sử dùng sản xuất nông nghiệp nhƣng cần làm ruộng bậc - thang có mặt ruộng hẹp, gia cố bờ chắn, tránh trƣợt đất Từ 250: việc trồng nông nghiệp hạn chế Đất khu vực chủ yếu - khoang nuôi trồng rừng b Thổ nhƣỡng Độ trữ ẩm (sức chứa nƣớc) thể khả giữ (chứa) nƣớc đất, số quan trọng độ phì đất Nhờ tính chất mà đất giữ lại cho lƣợng nƣớc dự trữ, cung cấp cho trồng vào thời kỳ khô hạn Có nhiều loại độ trữ ẩm, độ trữ ẩm cực đại (hay sức chứa ẩm cực đại) đại lƣợng vật lý thể tỉ lệ phần trăm lƣợng nƣớc lớn mà đất giữ lại đƣợc sau nƣớc trọng lực rút chảy, tƣợng bốc tƣợng dâng mao quản từ dƣới mạch nƣớc ngầm lên (Trần Kông Tấu, 2005) Sức chứa ẩm cực đại phụ thuộc lớn vào thành phần giới đất Các loại đất có thành phần giới khác khả giữ ẩm khác thể bảng 2.2 Thông thƣờng đất giàu mùn, đất có hàm lƣợng sét cao, có kết cấu tốt khả giữ nƣớc tốt ngƣợc lại (Nguyễn Thế Đặng, 2007) Bảng 2.2 Thành phần giới đất sức chứa ẩm cực đại tƣơng ứng Thành phần giới đất STT Sức chứa ẩm cực đại (%) Cát (sand) 10 Cát pha thịt (Loamy sand) 16 Thịt pha cát (Sandy Loam) 21 Thịt (loam) 27 Thịt pha limôn (Silty Loam) 30 Thịt pha sét pha cát (Sandy Clay Loam) 36 Sét pha cát (Sandy Clay) 32 Thịt pha sét (Clay Loam) 29 Thịt pha sét pha limôn (Silty Clay Loam) 28 10 Sét pha limôn (Silty Clay) 40 11 Sét (Clay) 40 (Nguồn: Hanson, 2000 trích Juan M.Enciso et al,.) 2.1.3.4 Rừng Trong chế hình thành hạn, rừng có vai trò điều tiết dòng chảy Về mùa lũ, rừng giữ lại phần nƣớc mƣa có tác dụng cản trở dòng chảy làm chậm lũ Về mùa khô, thông qua tác dụng giữ nƣớc rừng, trì nguồn nƣớc ngầm cung cấp cho dòng chảy Vì vậy, tác dụng rừng đến hạn đƣợc đánh giá thông qua dòng chảy vào mùa cạn, tác động điều tiết rừng kể đến tác động điều tiết thân lƣu vực mà hình dạng lƣu vực, mật độ lƣới sông, độ dốc lƣu vực độ dốc dòng sông có vai trò lớn (Đào Xuân Học, 2003) Đặc biệt vào mùa khô, thời gian rút nƣớc địa hình dốc vƣợt khả giữ nƣớc rừng lƣu vực sông nên cho dù có rừng, hạn xảy 2.1.4 Phân loại hạn hán Tất loại hạn bắt nguồn từ thiếu hụt mƣa thời gian dài (Wilhite and Glantz, 1985 trích Donald A.Wilhite, 2005), theo tổ chức khí tƣợng giới (WMO) hạn hán đƣợc phân loại Hạn khí tƣợng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn hạn kinh tế xã hội - Hạn khí tƣợng: Palmer (1965) mô tả hạn khí tƣợng thời kỳ (theo tháng năm) có lƣợng mƣa thấp mức bình thƣờng, gây thiếu hụt cân lƣợng mƣa lƣợng bốc Trong lƣợng mƣa đặc trƣng cho phần thu, lƣợng bốc đặc trƣng cho phần chi Lƣợng bốc cao góp phần làm hạn gia tăng - Hạn nông nghiệp: đƣợc định nghĩa thời kỳ mà thiếu hụt mƣa gây cân lƣợng nƣớc cần thiết đất nhu cầu trồng Đất có khả giữ nƣớc để cung cấp cho mùa vụ thức ăn cho gia súc Mỗi loại đất có khả giữ nƣớc khác hạn dễ xảy đất có khả giữ nƣớc thấp Nhu cầu nƣớc thực vật phụ thuộc vào đặc trƣng thời tiết, đặc điểm sinh học loài riêng, trạng thái phát triển phụ thuộc vào đặc tính vật lý hóa học đất Ngoài lƣợng mƣa, hạn nông nghiệp liên quan 10 [...]... đồ phân vùng nguy cơ hạn hán, đánh giá tác động hạn hán lên vùng nông nghiệp ở huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận và đề xuất các biện pháp nhằm phòng chống, giảm thiểu thiệt hại hạn hán cho địa phƣơng Các mục tiêu cụ thể sau: - Sử dụng GIS phân tích và phân vùng hạn tiềm năng, thành lập bản đồ mức độ hạn ở huyện Bắc Bình - Đánh giá tác động hạn hán lên vùng nông nghiệp huyện Bắc Bình Đề xuất một số giải... nên thuận tiện trong việc quản lý đối tƣợng Với khả năng phân tích chồng lớp các bản đồ chuyên đề, GIS có thể xác định các vùng mức độ nguy cơ thiên tai xảy ra từ các yếu tố tác động gây ra thiên tai đó Xuất phát từ những lý do trên, đề tài Ứng dụng công nghệ GIS đánh giá nguy cơ hạn hán tại huyện Bắc Bình tỉnh Bình Thuận đã đƣợc thực hiện 1.2 Mục tiêu của đề tài Thành lập bản đồ phân vùng nguy cơ hạn. .. và nƣớc uống Riêng tại Bắc Bình, một trong hai huyện của tỉnh Bình Thuận có nguy cơ suy thoái đất và hoang mạc hóa hàng đầu ở khu vực Duyên hải Nam Trung bộ, mà tác nhân chính gây ra là do hạn hán (Hữu Bằng, 2008) Với đặc điểm khí hậu và địa hình tự nhiên đã làm cho huyện Bắc Bình khô nóng quanh năm, hình thành nên chế độ khí hậu bán khô hạn và trở thành một trong những vùng khô hạn nhất nƣớc (Hữu... đến hạn đƣợc phân tích kết hợp để đánh giá tác động của hạn lên nông nghiệp của huyện Bắc Bình, là các yếu tố khu tƣới và hiện trạng sử dụng đất (yếu tố con ngƣời) 1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Góp phần củng cố cơ sở khoa học của việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý trong quản lý thiên tai, dự báo vùng có khả năng xảy ra hạn hán - Kết quả nghiên cứu hoàn thiện phƣơng pháp xác định phân vùng hạn. .. khái niệm hạn hán và khô hạn Khác với hạn hán, khô hạn là một đặc trƣng vĩnh cửu của khí hậu gắn liền với các vùng có lƣợng mƣa thấp (Trần Thục và ctv, 2008) 2.1.1 Đặc điểm của hạn hán Theo Nguy n Quang Kim (2005) hạn hán khác với các thảm họa thiên nhiên khác ở một số điểm nhƣ: 4 - Hạn không tồn tại một định nghĩa chung; - Là hiện tƣợng diễn ra chậm, khó xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc hạn; -... có rừng, hạn vẫn có thể xảy ra 2.1.4 Phân loại hạn hán Tất cả các loại hạn đều bắt nguồn từ sự thiếu hụt mƣa trong thời gian dài (Wilhite and Glantz, 1985 trích Donald A.Wilhite, 2005), theo tổ chức khí tƣợng thế giới (WMO) hạn hán đƣợc phân ra 4 loại Hạn khí tƣợng, hạn nông nghiệp, hạn thủy văn và hạn kinh tế xã hội - Hạn khí tƣợng: Palmer (1965) đã mô tả hạn khí tƣợng là một thời kỳ (theo tháng hoặc... hội và môi trƣờng Tại Việt Nam, hạn đƣợc đánh giá là thiên tai gây thiệt hại nặng nề ứng thứ ba sau lũ, bão và có xu hƣớng xảy ra gay gắt, khó kiểm soát hơn do biến đổi khí hậu (Ngọc Anh, 2011) Trong những năm gần đây, hạn đã xảy ra ở nhiều nơi với cƣờng độ cao, nhất là miền Trung, miền Bắc và Tây Nguy n gây nhiều khó khăn cho các địa phƣơng này Tỉnh Bình Thuận thuộc vùng bán khô hạn, có khí hậu khắc... Theo Cole (1933), hạn xảy ra khi nhiều hơn 15 ngày liên tiếp không mƣa; - Theo Bates (1935), năm hạn có lƣợng mƣa nhỏ hơn 75% lƣợng mƣa trung bình năm; tháng hạn có lƣợng mƣa nhỏ hơn 50% lƣợng mƣa trung bình tháng; - Baldwin – Wiseman, hạn xảy ra khi ít nhất 3 tháng liên tục lƣợng mƣa nhỏ hơn 50% lƣợng mƣa trung bình nhiều năm cùng kỳ; - Viện Khí tƣợng Thủy văn đã xác định các chỉ tiêu hạn với điều kiện... lý thích hợp nhằm phòng chống, giảm thiểu thiệt hại do hạn gây ra cho cuộc sống của ngƣời dân tại địa phƣơng Ngày nay, việc ứng dụng khoa học công nghệ phục vụ quản lý dự báo thiên tai đã và đang đƣợc các cơ quan trong và ngoài nƣớc quan tâm nghiên cứu Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là ngành khoa học với chức năng lƣu trữ, phân tích, quản lý cơ sở dữ liệu và hiển thị dữ liệu thành các bản đồ, dễ dàng... Hanson, 2000 trích Juan M.Enciso et al,.) 2.1.3.4 Rừng Trong cơ chế hình thành hạn, rừng có vai trò điều tiết dòng chảy Về mùa lũ, rừng giữ lại một phần nƣớc mƣa và có tác dụng cản trở dòng chảy làm chậm lũ Về mùa khô, thông qua tác dụng giữ nƣớc của rừng, duy trì nguồn nƣớc ngầm cung cấp cho các dòng chảy Vì vậy, tác dụng của rừng đến hạn đƣợc đánh giá thông qua dòng chảy vào mùa cạn, ngoài tác động điều