HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 123 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG HẠN HÁN TẠI HUYỆN BẮC BÌNH, TỈNH BÌNH THUẬN (DROUGHT ASSESSMENT USING GIS: A CASE STUDY IN BAC BINH DISTRICT, BINH THUAN PROVINCE) Phạm Thị Thu Ngân (1) , Phạm Bách Việt (2) (1) Phân viện Điều tra Quy hoạch Rừng Nam bộ (2) Trường Khoa học Xã hội và Nhân văn TP HCM Email: phamthungan89@gmail.com Abstract: In Vietnam, drought is natural disasters which caused the third severest damage after floods, storms and tends to occur more severe, more difficult to control due to climate change. Particularly in BacBinh district, BinhThuan province, drought has had a profound effect on the life and economy of the region.The objective of this study was to build map of drought in BacBinh district, assess its impact on agricultural areas and suggest preventive measures to minimize damage to the area. By integrating GIS and Multi-Criteria Analysis (MCA), six factors including precipitation, evaporation, groundwater, river density, soil type and slope were overlaid for identify drought risk areas. The results had three levels of drought in the dry season at BacBinh district, of which 42.3% of the serious drought areas; 57.5% the medium drought areas and 0.2% of the mild drought areas. Based on analysis of the drought areas and the local cultivation that the impact of drought on agriculture in 2005 was very strong, which the area of rice drought were up 61.5%, annual plants were up 95% and 89% of perennial plants drought. Keywords: GIS, Multi-Criteria Analysis (MCA), drought, BacBinh district. 1. GIỚI THIỆU Theo National Drought Mitigation Center, hạn hán được xem là bắt nguồn từ sự thiếu hụt của lượng mưa trong một thời gian dài, dẫn đến sự khan hiếm nước phục vụ trong các hoạt động kinh tế- xã hội và môi trường.Tại Việt Nam, hạn được đánh giá là thiên tai gây thiệt hại nặng nề đứng thứ ba sau lũ, bão và có xu hướng xảy ra gay gắt do biến đổi khí hậu. Bắc Bình là m ột 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. Với số lao động trong ngành nông nghiệp chiếm 88,4% tổng số lao động, nên khi hạnxảy ra sẽ tác động trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp và gây nhiều khó khăn cho người dân trong vùng. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về hạn hán, họ đã đưa ra các chỉ số để đánh giá mức độ hạn. Các chỉ số được sử dụng như tỷ chuẩn lượng mưa (PN), thập phân vị (decile), chỉ số chuẩn hóa lượng mưa (SPI), chỉ số khắc nghiệt của hạn (PDSI), chỉ số ẩm cây trồng (CMI), chỉ số phục hồi hạn (RDI), chỉ số cung cấp mặt nước (SWSI). Cũng có những nghiên cứu về việc sử dụng viễn thám, GIS vào đ ánh giá nguy cơ hạn, phần lớn các nghiên cứu đều đưa ra các chỉ số hạn dựa vào phân tích ảnh viễn thám như chỉ số khác biệt thực vật (NDVI), chỉ số trạng thái thực vật (VCI), chỉ số tình trạng nhiệt độ (TCI). Bài báo cáo tập trung xác định các yếu tố tự nhiên tác động đến hạn, phân hạng các yếu tố dựa vào các chỉ số hạn, đồng thời kết hợp chồng lớp các yếu tố này trong GIS thành lập bản đồ hạn hán. HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 124 2. PHƯƠNG PHÁP 2.1. Dữ liệu Dữ liệu thu thập gồm các loại bản đồ và số liệu khí tượng từ các trạm khí tượng thủy văn phân bố ở các huyện và các tỉnh lân cận huyện Bắc Bình. Bảng 1: Dữ liệu bản đồ Tên Nội dung NămTỉ lệ Nguồn Bản đồ đất Việt Nam Phân loại các loại đất chính 1996 1/1.000.000 Tổng cục địa chính Bản đồ địa hình tỉnh Bình Thuận Đường bình độ, thủy văn, giao thông, ranh giới 2005 1/100.000 Sở tài nguyên môi trường tỉnh Bình Thuận Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỉnh Bình Thuận Phân loại 5 nhóm sử dụng đất chính 2005 1/100.000 Sở tài nguyên môi trường tỉnh Bình Thuận Bản đồ Hiện trạng tài nguyên nước dưới đất tỉnh Bình Thuận Tuổi địa chất, hệ tầng- phức hệ - 1/200.000 Cục Quản lý Tài nguyên nước Bản đồ hiện trạng khai thác, sử dụng tài nguyên nước vùng cực Nam Trung Bộ Diện tích khu tưới 2005 1/200.000 Dự án: Quy hoạch tài nguyên nước vùng cực Nam Trung Bộ” 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Quy trình tiến hành Để xác định vùng hạn hán, đề tài tiếp cận theo phương pháp đánh giá nhiều tiêu chí kết hợp với GIS được trình bày ở sơ đồ Hình 1. 2.2.2. Xác định và chuẩn hóa các tiêu chí Trên cơ sở tổng hợp tài liệu nghiên cứu trong nước và trên thế giới về hạn, 6 yếu tố gây hạn được lựa chọn: lượng mưa, lượng bốc hơi, mực nước ngầm, mật độ sông, loại đất và độ dốc. Chuẩn hóa (hay gắn điểm) cho đặc điểm của từng tiêu chí theo mức độ hạn, cụ thể 4: hạn khắc nghiệt, 3: hạn nặng, 2: hạn trung bình, 1: hạn nhẹ. - Lượng mưa tiến hành phân cấp theo ngưỡng giá trị từ 5- 25: trong đó lượng mưa tháng < 5mm là bắt đầu tháng kiệt, < 25 mm là bắt đầu tháng hạn (Thái Văn Trừng, 1978), giá trị chuẩn hóa xem b ảng 3. - Lượng bốc hơi gắn giá trị theo nguyên tắc: lượng bốc hơi càng lớn càng làm gia tăng hạn. Lượng bốc hơi trong vòng 6 tháng dao động từ 84- 127mm, chia làm 4 cấp như bảng 3. - Dựa vào thành phần cơ giới của từng loại đất suy ra sức chứa ẩm cực đại (FC) của từng loại (bảng 2). - Độ dốc: dựa vào khả năng giữ nước cho mục đích trồng trọt cây nông nghiệp trên đất dốc, phân chia độ dốc thành 4 cấp: < 8 0 , 8 0 - 15 0 , 15- 25 0 , > 25 0 . - Mực nước ngầm: Từ bản đồ địa chất thủy văn, xác định mực nước tiềm năng ở các tầng chứa nước, phân làm 3 cấp như sau: trung bình (tiềm năng khai thác > 5m 3 /h), nghèo (tiềm năng khai thác từ 0.5 – 5 m 3 /h), rất nghèo nước hoặc không chứa nước (< 0.5 m 3 /h). HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 125 Hình 1: Sơ đồ tiến trình thực hiện - Mật độ sông: Từ bản đồ thủy văn, tính mật độ sông ở khu vực huyện Bắc Bình và tiến hành chia thành 4 cấp: ≤ 0.5 (mật độ thưa); 0.5 – 1.0 (mật độ trung bình); 1.0 – 1.5 (mật độ dày); 1.5 – 2 (mật độ dày đặc). Bảng 2: Sức chứa ẩm cực đại của từng loại đất Loại đất FC Loại đất FC Cồn cát đỏ 10% Đất nâu đỏ 55% Cát trắng, vàng 10% Đất phù sa chua 40% Cát biển 16% Đất xám có tầng loang lỗ 29,5 % Cát đỏ và xám nâu 30% Đất xám feralit 35,5% Đất mặn trung bình và ít 40% Đất xói mòn trở sỏi đá < 10% (Nguồn: Hội khoa học đất Việt Nam, 2000; Hanson, 2000 in Juan M.Enciso et al.) Bảng 3: Chuẩn hóa và phân hạng của các tiêu chí Tiêu chí Số hạng (r) Lớp Số điểm (x) Tiêu chí Số hạng (r) Lớp Số điểm (x) Lượng mưa 6 < 5 mm 5 – 15 mm 15 – 25 mm >25 mm 4 3 2 1 Mật độ sông 3 < 0,5 Km/Km 2 0,5 – 1,0 Km/Km 2 1,0 – 1,5 Km/Km 2 < 1,5 Km/Km 2 4 3 2 1 Lượng bốc hơi 5 >117 mm 106 – 117 mm 95 – 106 mm < 95 mm 4 3 2 1 Loại đất * 2 < 20% 20 – 30 % 30 – 40 % ≥ 40 % 4 3 2 1 Mực nước ngầm 4 < 0,5 m 3 /h 0,5 – 5 m 3 /h >5 m 3 /h 4 3 1 Độ dốc 1 > 25 0 15- 25 0 8 0 - 15 0 < 8 0 4 3 2 1 ( * ) Đối với lớp sông hồ được gắn giá trị 0 (vùng không bị hạn) 12 6 2. 2 qu a đư ợ tổ n 3. K 3.1 kh ô tíc h b ì n chi gồ m Bả n D T 3.2 6 2 .3. Xác địn h Căn cứ v a n t r ọng giả m ợ c tính theo n g số hạng c ủ K ẾT QUẢ . Bản đồ h ạ Kết quả ô ng hạn, hạ n h là 42,5 % n h chiếm 57 , ếm 0,14%. V m hồ Bàu T r n g 4. Diện t í Lớp D iện tích (ha) T ỉ lệ (%) . Tác độn g Sau khi t h H Ộ h trọn g s ố v à ào nguồn tà i m d ần từ 6 phương ph á ủ a 6 yếu tố. T ạ n hán chồng lớp c n nhẹ, hạn t r phân bố c h , 3 % phân b V ùng khôn g r ắng, Hồ Sô n í ch các mức Không 1.036,7 2 0,57 H hạn lên nô n h ành lập bả n Ộ I THẢO Ứ N à chồn g lớp i liệu tham k đến 1 tươn g á p Ranking b T iến hành c h c ho ra bản đ r ung bình, h h ủ yếu ở ph í b ố chủ yếu p g hạn chiếm n g Lũy, Hồ C đ ộ hạn hạn Hạ n 2 254, 0,14 H ình 2: Bả n ng n g hiệp n đồ hạn há n N G DỤNG GI S bản đồ k hảo nghiên g ứng với t ừ b ằng cách l ấ h ồng lớp bả n đ ồ tiềm năn g h ạn nặng (c h í a Đông Bắ c p hía Tây B ắ 0,57% chín h C à Giây. n nhẹ H ạ 51 103 56, 8 n đ ồ hạn há n n , tiến hành c S TOÀN QU Ố cứu về hạn, ừ ng yếu tố n h ấ y số hạng c n đồ theo ph ư g mùa khô n h i tiết ở bản g c và Đông N ắ c và Tây N h là vùng d i ạ n trung bì n .681,62 8 1 n huyện Bắc c hồng lớp v ớ Ố C 2011 sắp xếp các h ư bảng 3. T c ủa yếu tố đ ư ư ơng pháp t r n hư hình 2, g 4). Vùng b N am huyện. N am huyện. V i ện tích hồ t ự n h Hạn n 77.534, 42,48 Bình ớ i bản đồ hi ệ yếu tố theo Tr ọng số m ỗ ư ợc gắn đó c r ọng số tuy ế trong đó c ó b ị hạn nặng Vùng bị h ạ V ùng hạn n h ự nhiên và n n ặng T ổ 05 182. 5 100 ệ n trạng sử d mức độ ỗ i yếu tố c hia cho ế n tính. ó 4 lớp: có diện ạ n trung h ẹ rất ít n hân tạo ổ ng 5 06,9 d ụng đất nă m tíc h hạ n Bả n K h Hạ n Hạ n Hạ n Tổ n 3.3 Th ắ (ít câ y câ y mạ và o xã H m 2005 nhằ m h lúa bị hạn t n trung bình H n g 5: Thốn g h ông hạn n nhẹ n trung bình n nặng n g . Đề xuất gi Đối với c ắ ng, một ph ầ mưa, bốc h ơ y hàng năm y lâu năm n h c hóa đất. B o mùa khô. M H òa Thắng. H Ộ m đánh giá ả t rung bình c chiếm 64,8 % H ình 3 Bản đ g kê diện tíc h Diện tích ( h 0 28,41 10.889,06 1.381,69 12.299,16 i ải pháp g i ả c ác xã nằm ầ n các xã B ì ơ i cao, phầ n thích nghi c h ư xoan… n B ên cạnh đó , M ở rộng kh u Ộ I THẢO Ứ N ả nh hưởng c c hiếm 88,5 % % (bảng 5). đ ồ phân bố h h từng mức đ Lúa h a) Tỉ lệ( % 0 0,23 88,53 11,23 100 ả m thiệt hại trong vùng ì nh Tân, Sô n n lớn đất cá t c hịu hạn nh ư n hằm ngăn c , vùng này c u tưới ở xã L N G DỤNG GI S c ủa hạn lên % , cây hàng n h ạn vùng đấ t đ ộ hạn đối v ớ Câ y % ) Diện tíc h 175,7 53,6 16.946,2 7 23.978 41.153,5 7 hạn lên sả n hạn nặng, ở n g Lũy, Lươ n t biển và n g ư sắn, dưa l ấ hặn hiện tư ợ c ần xây dự n L ương Sơn, S S TOÀN QU Ố vùng nông n n ăm bị hạn n t nông nghi ệ p ớ i lúa, cây h y hàng năm h (ha) Tỉ lệ ( 0,4 0,1 7 41,2 58,3 7 100 n xuất nôn g ở phía Nam n g Sơn do c ó g hèo nguồn n ấ y hạt, loại ợ ng cát di c h n g hồ chứa t r S ông Lũy, B Ố C 2011 n ghiệp (hìn h n ặng chiếm 5 ệ p huyện Bắ c h àng năm, c â ( %) Diện t í 16,24 7,1 5570,6 3004,2 8.598, 1 n g hiệp huyện, gồ m ó đặc điểm t n ước tưới) n đậu,… đồn g h uyển vào s r ên đất cát đ B ình Tân và x h 3). Thống 5 8%, cây lâ u c Bình â y lâu năm Cây lâu nă m í ch (ha) Tỉ 0,19 0,08 64,8 34,9 1 4 100 m Hồng Pho n t ự nhiên kh ắ n ên trồng c á g thời kết h ợ âu bên tron g đ ể dự trữ n ư x ây d ựng k h 127 kê diện u năm bị m lệ(%) n g, Hòa ắ c nghiệt á c giống ợ p trồng g gây sa ư ớc mưa h u tưới ở HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 128 Đối với các xã thuộc vùng núi cao gồm Phan Sơn, Phan Tiến, Phan Lâm, Phan Điền chủ yếu phát triển lâm nghiệp. Khu vực quanh hạ lưu sông Lũy gồm các xã Phan Hiệp, Phan Thành, Hải Ninh, Phan Rí Thành, Lương Sơn, Sông Lũy do đất có độ trữ ẩm cao, gần nguồn nước mặt, nước ngầm phong phú, lượng mưa khá nên có thể mở rộng diện tích trồng lúa. Cần mở rộng diện tích khu tưới ở khu vực này, xây dựng công trình thủy lợ i thích hợp. Đối với các xã thuộc vùng hạn trung bình, đất có độ ẩm tương đối khá gồm Bình An, một phần xã Phan Sơn, Phan Tiến, Sông Lũy, Sông Bình nên trồng giống cây lâu năm chịu hạn, sử dụng phương pháp tưới chủ bổ sung nước vào mùa khô, đồng thời kết hợp trồng đồng cỏ dưới tán rừng, tán cây lâu năm nhằm bảo vệ giữ ẩm cho đất. 4. KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Các yếu tố tự nhiên được chọn cho quá trình đánh giá gồm: lượng mưa, lượng bốc hơi, mực nước ngầm, mật độ sông, loại đất và độ dốc. Kết quả đã xác định 4 mức độ hạn trong mùa khô ở huyện Bắc Bình trong đó có hạn nặng (77.534,05 ha), hạn trung bình (103.681,62 ha), hạn nhẹ (254,51 ha) và không hạn (1.036,72 ha), từ đó đưa ra đánh giá tác động lên diện tích canh tác nông nghiệp năm 2005: Diện tích lúa là 12.299,16 ha, trong đó 4.743,54 ha diện tích lúa được tưới còn lại 7555,62 ha diện tích lúa bị hạn.Diện tích cây hàng năm là 41.153,57 ha, trong đó 2.032,99 ha diện tích được tưới nước còn lại 39.120,58 ha diện tích cây hàng năm bị hạn. Với 8.598,14 ha diện tích cây lâu năm, trong đó có 938,89 ha diện tích được tưới còn lại 7659,25 ha diện tích cây bị hạn. 4.2 Kiến nghị - Cần có những nghiên cứu chuyên sâu về sự tương quan giữa các yếu tố khí tượng, thủy văn, địa hình và thổ nhưỡng; mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này lên hạn nhằm giúp tăng độ chính xác và tin cậy cho bộ trọng số, phù hợp với tình hình hạn ở khu vực nghiên cứu. - Nghiên cứu chỉ đánh giá hạn dựa vào các yếu tố tự nhiên, song hạn tăng hay giảm đi còn phụ thuộc nhiều vào tác động của con người thông qua hệ thống thủy lợi, tính linh động khi tưới tiêu nông nghiệp. Nên cần có dữ liệu tình hình thủy lợi chi tiết hơn thể hiện được thời gian và quy mô tưới. Tài liệu tham khảo Malczewski J., 2004. GIS-based land-use suitability analysis: a critical overview. In Progress in Planning, 62(1), pp. 3–65, Londres. Nagarajan, R., 2009. Drought assessment. Springer and The Netherlands, India. pp.424. Nguyễn Quang Kim và ctv, 2005. Nghiên cứu dự báo hạn hán vùng Nam Trung Bộ và Tây Nguyên và xây dựng các giải pháp phòng chống. Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.08. Parual Chopra, 2006. Drought risk assessment using remote sensing and gis: a case study of Gujara. Master thesis, International institure for geo- information science and earth observation (TIC), the NetherLands. . HỘI THẢO ỨNG DỤNG GIS TOÀN QUỐC 2011 123 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG HẠN HÁN TẠI HUYỆN BẮC BÌNH, TỈNH BÌNH THUẬN (DROUGHT. hình tỉnh Bình Thuận Đường bình độ, thủy văn, giao thông, ranh giới 2005 1/100.000 Sở tài nguyên môi trường tỉnh Bình Thuận Bản đồ hiện trạng sử dụng