Tài liệu đánh giá tác động của nước biển dâng do biến đổi khí hậu lên mức độ ngập đất trồng lúa tại tỉnh tiền giang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ THỊ PHỤNG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG DO BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU LÊN MỨC ĐỘ NGẬP ĐẤT TRỒNG LÚA TẠI TỈNH TIỀN GIANG Chuyên ngành: Quản lý Môi trường Mã số: 608510 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 8 – 2015 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Văn Trung Cán bộ đồng hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Danh Thảo Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Nguyễn Hồng Quân Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Vương Quang Việt Luận văn thạc sỹ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 01 tháng 8 năm 2015 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sỹ gồm: 1. PGS. TS Trương Thanh Cảnh – Chủ tịch 2. TS. Trần Tiến Khôi – Thư ký 3. TS. Nguyễn Hồng Quân – Phản biện 1 4. TS. Vương Quang Việt – Phản biện 2 5. PGS.TS Lê Văn Khoa - Ủy viên Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đa được sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Lê Thị Phụng. MSHV: 11260567 Ngày, tháng, năm sinh: 24/05/1981. Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Quản lý Môi trường. Mã số: 608510 I. TÊN ĐỀ TÀI: Đánh giá tác động của nước biển dâng do biến đổi khí hậu lên mức độ ngập đất trồng lúa tại tỉnh Tiền Giang. II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá tác động của nước biển dâng do biến đổi khí hậu lên mức độ ngập đất trồng lúa trên địa bàn tỉnh Tiền Giang thông qua việc ứng dụng công nghệ GIS, các nội dung thực hiện bao gồm: - Khảo sát, thu thập, phân tích các dữ liệu liên quan đến mực nước biển dâng, đất trồng lúa và độ cao địa hình của tỉnh Tiền Giang - Xây dựng mô hình cơ sở dữ liệu và chương trình ứng dụng GIS nhằm phục vụ quản lý, đánh giá ảnh hưởng của nước biển dâng đến diện tích đất trồng lúa. - Phân tích, đánh giá tác động của nước biển dâng đến đất trồng lúa theo đơn vị hành chính xã, huyện, tỉnh dựa trên các kịch bản Quốc gia về mực nước biển dâng. - Đề xuất giải pháp ứng phó. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo trong QĐ giao đề tài)…………………. IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo trong QĐ giao đề tài)………… V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): PGS. TS Lê Văn Trung, TS Nguyễn Danh Thảo. Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu cùng toàn thể Thầy Cô Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TPHCM đã tạo điều kiện, tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Văn Trung, TS Nguyễn Danh Thảo, với tâm huyết đáng quý của những giảng viên tận tụy, Quý Thầy đã đem hết tất cả nhiệt tình, động viên, hướng hướng dẫn tôi hoàn thành Luận văn này. Tôi chân thành cảm ơn TS. Lê Trung Chơn – Trưởng phòng Đào tạo Sau đại học Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TPHCM, mặc dù không trực tiếp hướng dẫn khoa học trong quá trình tôi thực hiện luận văn, nhưng vẫn luôn dành cho tôi sự quan tâm rất đáng quý, những lời động viên và khích lệ giúp tôi có thêm nghị lực để quyết tâm hoàn thành luận văn này Xin trân trọng gửi đến Trung tâm Địa Tin Học (GEOC) của Đại học Quốc gia TPHCM, đặc biệt là Anh Vương Quốc Việt đã giúp tôi thu thập số liệu cũng như những tài liệu nghiên cứu cần thiết liên quan tới đề tài tốt nghiệp. Tuy đã hoàn thành đề tài nhưng cũng không thể tránh khỏi những sai sót nhất định trong quá trình nghiên cứu, rất mong được sự thông cảm và chia sẻ quý báu của quý Thầy Cô và bạn bè. Tôi xin gửi lời chúc đến tất cả Quý Thầy Cô Trường Bách Khoa - Đại học Quốc gia TPHCM cùng các b ạ n luôn dồi dào sức khỏe và thành công. Học viên: Lê Thị Phụng iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Đánh giá tác động mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu ảnh hưởng lên mức độ ngập đất trồng lúa tại tỉnh Tiền Giang đã được đề tài đã tiếp cận theo hướng hệ thống hóa các cơ sở khoa học và đề xuất xây dựng cơ sở dữ liệu GIS hợp lý để tạo công cụ hỗ trợ công tác quản lý ngập lũ và dự báo ảnh hưởng đến cây lúa theo từng đơn vị hành chính cho tỉnh Tiền Giang. Luận văn đã thực hiện được kết quả điều tra, thu thập các dữ liệu cần thiết (bản đồ địa hình, hiện trạng sử dụng đất, địa giới hành chính, số liệu khí tượng, thủy văn …) nhằm tạo cơ sở dữ liệu GIS ban đầu theo mô hình Geodatabase của phần mềm ArcGIS. Ngoài ra, một chương trình “Đánh giá tác động mực của nước biển dâng do biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa tại tỉnh Tiền Giang” được xây dựng theo 3 cấp nhằm dễ dàng quản lý, tra cứu thông tin cũng như cập nhật dữ liệu. Kết quả thực nghiệm tương ứng với theo ba kịch bản mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu (thấp, trung bình, cao) cho thấy các công cụ GIS đề xuất cho phép thực hiện tự động hóa các quy trình quản lý và tổng hợp kết quả các lớp dữ liệu không gian về ngập lũ ở mức độ chi tiết theo đơn vị hành chính (huyện, xã) mà người sử dụng cần quan tâm. Ngoài ra, công cụ GIS đề xuất cũng rất hiệu quả trong phân tích, dự báo và lập báo cáo diện tích trồng lúa bị ảnh hưởng theo các mức độ khác nhau tại tỉnh Tiền Giang. iv ABSTRACT Assessing the impact of sea level rise caused by climate change affect the level of flooded rice land in Tien Giang province that has been approached with the direction of all sciencitic data basis and GIS databases reasonable, creating tools to manage flood level and forecasting the impacts on rice affect at the level of each administrative unit in the province of Tien Giang. The study is conducted from a completed thesis which had collected all neccessary data (terrain map, land use map, administrative unit map, data of meteo, data of hydrology,...) to create the primary GIS database following Geodatabase model (from ArcGIS software). Moreover, a program “Assessing the impact of sea level rise caused by climate change to rice production in Tien Giang province” has been elaborated with three categories for easier management, as well as search information updated data. The related practical findings of three scenarios of sea level rise caused by climate change (high, moderate, low) showed that the recommended GIS tools automizing the process of managing research results about flooding area at a detail levels according to administrative units (districts, communes) following users need. Also, the recommended GIS tools is effective in analyzing, forecasting and creating reports of rice fields which would be affected by sea rise at different levels in Tien Giang province. v LỜI CAM ĐOAN Luận văn này được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh sau khi tôi đã hoàn tất các môn học và thực hiện nghiêm túc các quy định của Quy chế Học vụ Sau Đại học năm 2011, tôi cam đoan với lời danh dự của người học viên cao học: công trình nghiên cứu báo cáo trong luận văn là hoàn toàn nghiên cứu mới, không có vi phạm bất cứ hình thức nào về đạo đức nghiên cứu khoa học. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung đã trình bày của luận văn. Học viên: Lê Thị Phụng vi MỤC LỤC Đề mục Trang Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ .......................................................................................i Lời cảm ơn ............................................................................................................ ii Tóm tắt luận văn ................................................................................................... iii Abstract .................................................................................................................iv Lời cam đoan .......................................................................................................... v Mục lục ..................................................................................................................vi Danh sách hình ......................................................................................................xi Danh sách bảng biểu ...........................................................................................xiv Danh mục các từ viết tắt....................................................................................... xv PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................... 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ..................................................................... 1 2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI ......................... 2 2.1. Tình hình nghiên cứu ................................................................................. 2 2.2. Nhận xét và đánh giá kết nghiên cứu ......................................................... 3 2.2.1. Nhận xét ........................................................................................... 3 2.2.2. Đánh giá ........................................................................................... 4 3. MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN ......................................................................... 5 3.1. Mục tiêu tổng quát ...................................................................................... 5 3.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................................ 5 4. GIỚI HẠN CỦA LUẬN VĂN .......................................................................... 6 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN......................... 6 5.1. Ý nghĩa khoa học ...................................................................................... 6 vii 5.2. Ý nghĩa thực tiễn ....................................................................................... 6 6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN .................................................................................. 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ........................................................ 8 1.1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ............................................ 8 1.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 8 1.1.2. Địa hình - địa chất ................................................................................. 9 1.1.3. Khí hậu .................................................................................................. 9 1.1.4. Thủy văn.............................................................................................. 11 1.2. TỔNG QUAN VỀ BĐKH VÀ NƯỚC BIỂN DÂNG .................................. 12 1.2.1. Định nghĩa về BĐKH .......................................................................... 12 1.2.2. Các nguyên nhân gây BĐKH .............................................................. 13 1.2.3. Khái quát BĐKH ở Việt Nam ............................................................. 13 1.2.4. Tác động BĐKH đến các yếu tố .......................................................... 14 1.2.4.1. Tác động đến nông - lâm - ngư nghiệp .................................... 14 1.2.4.2. Tác động đến công nghiệp ..................................................... 15 1.2.4.3. Tác động đến du lịch và dịch vụ ............................................ 15 1.2.5. Tác động đến dân cư và sức khỏe cộng đồng...................................... 15 1.2.6. Tác động đến nguồn nước ................................................................... 16 1.2.6.1. Tác động của BĐKH đến dòng chảy ...................................... 16 1.2.6.2. Tác động BĐKH đến nhu cầu dùng nước .............................. 19 1.2.7. Kịch bản BĐKH ................................................................................. 20 1.2.7.1. Khái niệm kịch bản BĐKH .................................................... 20 1.2.7.2. Phân loại kịch bản BĐKH Việt Nam ..................................... 20 1.2.8. Kịch bản nước biển dâng .................................................................... 22 viii 1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NƯỚC TƯỚI LÚA ............................ 23 1.3.1. Tiêu chuẩn về độ sâu ngập của nước tưới lúa ..................................... 23 1.3.2. Tiêu chuẩn về độ mặn của nước tưới lúa ............................................ 24 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC ...................................................................... 26 2.1. TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN ĐỊA LÝ.................................................... 26 2.1.1. Khái niệm về thông tin địa lý .............................................................. 26 2.1.2. Nguồn cung cấp thông tin địa lý ......................................................... 27 2.1.3. Quy trình xử lý Thông tin địa lý ......................................................... 28 2.2. HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ................................................... 29 2.2.1. Khái niệm về GIS ................................................................................ 29 2.2.2. Các chức năng của GIS ...................................................................... 30 2.2.3. Cấu trúc dữ liệu không gian ............................................................... 33 2.3. LÝ THUYẾT VỀ DEM ................................................................................ 37 2.4. NGUỒN DỮ LIỆU ....................................................................................... 39 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG GIS........................................................................... 40 3.1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ArcGIS ............................................................. 40 3.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU ................................................. 43 3.2.1. Mô hình dữ liệu không gian ................................................................ 43 3.2.2. Mô hình dữ liệu thuộc tính .................................................................. 46 3.3. XÂY DỰNG TỪ ĐIỂN DỮ LIỆU VÀ QUY TRÌNH CẬP NHẬT ........... 47 3.3.1. Xây dựng từ điển dữ liệu..................................................................... 47 3.3.2. Xây dựng quy trình cập nhật dữ liệu .................................................. 48 3.4. PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG GIS .................................. 49 3.4.1. Phân tích, thiết kế hệ thống ................................................................ 49 ix 3.4.2. Giải pháp công nghệ để phát triển chương trình ứng dụng................. 51 3.4.2.1. Các công cụ phần mềm được sử dụng ................................... 51 3.4.2.2 Giới thiệu về các phần mềm sử dụng ...................................... 52 3.4.3. Xây dựng các chức năng và thực thi chương trình ............................. 54 3.4.3.1. Nhóm chức năng quản trị hệ thống ........................................ 55 3.4.3.2 Chức năng bản đồ................................................................... 60 3.4.3.3 Chức năng tìm kiếm ................................................................ 61 3.4.4. Chức năng đánh giá tác động .............................................................. 66 3.4.4.1. Mở kịch bản ..................................................................................... 66 3.4.4.2. Chức năng thống kê ............................................................ 67 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP .............. 69 4.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................... 69 4.1.1. Kịch bản mực nước biển dâng thấp .................................................... 70 4.1.1.1. Giai đoạn 2030 - mực nước biển dâng 17cm ......................... 70 4.1.1.2. Giai đoạn 2050 - mực nước biển dâng 28cm ......................... 72 4.1.1.3 Giai đoạn 2100 - mực nước biển dâng 65cm .......................... 73 4.1.2. Kịch bản mực nước biển dâng trung bình ........................................... 75 4.1.2.1. Giai đoạn 2030 - mực nước biển dâng 17cm ......................... 75 4.1.2.2 Giai đoạn 2050 - mực nước biển dâng 30cm .......................... 75 4.1.2.3 Giai đoạn 2100 - mực nước biển dâng 75cm .......................... 77 4.1.3. Kịch bản mực nước biển dâng cao ...................................................... 79 4.1.3.1. Giai đoạn 2030 – mực nước biển dâng 17cm ........................ 79 4.1.3.2. Giai đoạn 2050 – mực nước biển dâng 33cm ........................ 79 4.1.3.3 Giai đoạn 2100 – mực nước biển dâng 100cm ....................... 81 x 4.2. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ................................................................................. 83 4.2.1. Giải pháp kỹ thuật ............................................................................... 85 4.2.1.1. Đối với cống các loại ............................................................. 85 4.2.1.2. Tu bổ và nâng cấp đê ............................................................. 86 4.2.2. Giải pháp phi công trình ..................................................................... 86 4.2.2.1. Công tác thông tin tuyên truyền ............................................. 86 4.2.2.2. Công tác quản lý .................................................................... 87 4.2.2.3. Nghiên cứu và áp dụng khoa học - công nghệ ...................... 89 4.2.2.4. Hợp tác quốc tế và khu vực ................................................... 89 4.2.3. Đối với việc trồng lúa.......................................................................... 90 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................92 5.1. KẾT LUẬN ................................................................................................... 92 5.2. KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 95 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 97 xi DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1. Các tác nhân chính hình thành nên BĐKH ......................................... 14 Hình 2.1. Quy trình xử lý thông tin địa lý ............................................................ 19 Hình 2.2. Thành phần cơ bản của GIS ................................................................. 22 Hình 2.3. Mô hình GIS 5 thành phần ................................................................... 23 Hình 2.4. Mô hình dữ liệu không gian của GIS ................................................... 27 Hình 2.5. Cấu trúc dữ liệu không gian của GIS ................................................... 27 Hình 2.6. Cấu trúc Topology được sử dụng trong GIS ........................................ 29 Hình 2.7. Mô hình DEM ...................................................................................... 30 Hình 2.8. Cấu trúc DEM (dạng Line và dạng TIN) ............................................. 31 Hình 2.9. Cấu trúc DEM dạng GRID ................................................................... 31 Hình 3.1. Bộ phần mềm ứng dụng ArcGIS (Nguồn: ESRI) ................................ 40 Hình 3.2. Mô hình quản lý cơ sở dữ liệu ............................................................. 43 Hình 3.3. Các định dạng được hỗ trợ bởi phần mềm ArcGIS ............................. 44 Hình 3.4. Mô hình CSDL Geodatabase được sử dụng trong ArcGIS.................. 45 Hình 3.5. Mô hình CSDL Geodatabase tỉnh Tiền Giang ..................................... 45 Hình 3.6. Quy trình cập nhật CSDL không gian và thuộc tính ............................ 49 Hình 3.7. Mô hình hóa các bước xây dựng chương trình ứng dụng .................... 50 Hình 3.8. Mô hình hệ thống của chương trình ứng dụng ..................................... 51 Hình 3.9. Đăng nhập hệ thống ............................................................................. 55 Hình 3.10. Thiết lập kết nối cơ sở dữ ................................................................... 56 Hình 3.11. Menu Hệ thống ................................................................................... 57 Hình 3.12. Đổi mật khẩu người sử dụng .............................................................. 58 Hình 3.13. Quản lý nhóm quyền .......................................................................... 59 xii Hình 3.14. Phân quyền cho nhóm ........................................................................ 59 Hình 3.15. Quản lý người sử dụng ....................................................................... 59 Hình 3.16. Thêm mới người sử dụng ................................................................... 60 Hình 3.17. Mở bản đồ ......................................................................................... 61 Hình 3.18. Tìm đơn vị hành chính – Tìm đơn giản ............................................. 62 Hình 3.19. Tìm đơn vị hành chính – Theo thuộc tính .......................................... 63 Hình 3.20. Tìm đơn vị hành chính – Theo giá trị duy nhất.................................. 64 Hình 3.21. Tìm đơn vị hành chính – Theo không gian ........................................ 65 Hình 3.22. Hiển thị các lớp dữ liệu tương ứng với kịch bản được chọn............. 67 Hình 3.23. Thống kê hiện trạng sử đất năm 2010 ................................................ 68 Hình 3.24. Hiển thị kết quả thống kê ................................................................... 68 Hình 4.1. Khu vực đất trồng lúa có độ cao dưới 1.6m ......................................... 70 Hình 4.2. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2030 với kịch bản thấp ....... 71 Hình 4.3. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2050 với kịch bản thấp ....... 73 Hình 4.4. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2100 với kịch bản thấp ....... 74 Hình 4.5. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2050 với kịch bản trung bình ....................................................................................................................... 76 Hình 4.6. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2100 với kịch bản trung bình ....................................................................................................................... 78 Hình 4.7. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2050 với kịch bản cao ........ 80 Hình 4.8. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2100 với kịch bản cao ........ 82 Hình 4.9. Diễn biến ngập theo kịch bản mực nước biển dâng thấp ..................... 84 Hình 4.10. Diễn biến ngập theo kịch bản mực nước biển dâng trung bình ......... 84 Hình 4.11. Diễn biến ngập theo kịch bản mực nước biển dâng cao .................... 85 xiii Hình 5.1. Diễn biến ngập theo kịch bản mực nước biển dâng thấp ..................... 90 Hình 5.2. Diễn biến ngập theo kịch bản mực nước biển dâng trung bình ........... 91 Hình 5.3. Diễn biến ngập theo kịch bản mực nước biển dâng cao ...................... 91 Phụ lục 1. Diện tích vùng lúa bị ngập của Xã năm 2030 ..................................... 97 Phụ lục 2. Diện tích vùng lúa bị ngập của Xã năm 2050- kịch bản thấp ............. 98 Phụ lục 3. Diện tích vùng lúa bị ngập của Xã năm 2100 - kịch bản thấp ............ 100 Phụ lục 4. Diện tích vùng lúa bị ngập của Xã năm 2050- kịch bản trung bình ... 104 Phụ lục 5. Diện tích vùng lúa bị ngập của Xã năm 2100- kịch bản trung bình ... 106 Phụ lục 6. Diện tích vùng lúa bị ngập của Xã năm 2050- kịch bản cao .............. 110 Phụ lục 7. Diện tích vùng lúa bị ngập của Xã năm 2100- kịch bản cao .............. 113 xiv DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Biến đổi dòng chảy trung bình năm của các sông chính dự báo theo kịch bản BĐKH trung bình B2 của Bộ TNMT .................................................... 10 Bảng 1.2. Biến đổi dòng chảy mùa lũ của các sông chính dự báo theo kịch bản BĐKH trung bình B2 của Bộ TNMT ................................................................... 11 Bảng 1.3. Biến đổi dòng chảy mùa cạn của các sông chính dự báo theo kịch bản BĐKH trung bình B2 của Bộ TNMT ............................................................ 12 Bảng 1.4. Mực nước biển dâng (cm) .................................................................. 16 Bảng 1.5. Độ sâu ngập tác động đến trồng lúa ................................................... 17 Bảng 1.6. Độ mặn tác động đến trồng lúa ........................................................... 18 Bảng 2.1. Chức năng phân tích chính của GIS .................................................... 24 Bảng 3.1. Mô hình dữ liệu thuộc tính tỉnh Tiền Giang ........................................ 46 Bảng 3.2. Dữ liệu Ranh giới hành chính cấp huyện ............................................ 47 Bảng 3.3. Dữ liệu Ranh giới hành chính cấp xã .................................................. 48 Bảng 4.1. Thông số mực nước biển dâng theo kịch bản Quốc gia (2009).......... 69 Bảng 4.2. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2030 với kịch bản thấp ....... 71 Bảng 4.3. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2050 với kịch bản thấp ....... 72 Bảng 4.4.. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2100 với kịch bản thấp ...... 74 Bảng 4.5. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2050 với kịch bản trung bình ....................................................................................................................... 76 Bảng 4.6. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2100 với kịch bản trung bình ....................................................................................................................... 78 Bảng 4.7. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2050 với kịch bản cao ........ 80 Bảng 4.8. Diện tích đất trồng lúa bị ngập giai đoạn 2100 với kịch bản cao ........ 82 xv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BĐKH Biến đổi khí hậu CSDL Cơ sở dữ liệu DEM Mô hình độ cao số (Digital Elevation Model) ĐHQG Đại học Quốc gia ESRI Environmental Systems Resrach Institute, Inc. GIS Hệ thống thông tin địa lý IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change TNMT Tài nguyên môi trường TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ĐBSCL là vùng đất thấp ven biển của Việt Nam nên sẽ là một trong nhiều khu vực bị tác hại nặng nề nhất do BĐKH gây ra. Mực nước biển dâng khiến cho nhiều vùng ĐBSCL bị xâm nhập mặn sâu làm thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp, nhiều khu vực thiếu nước sinh hoạt. Theo nghiên cứu của các chuyên gia, lượng mưa đầu mùa và cuối mùa tại khu vực ĐBSCL đều giảm. Vào khoảng năm 2030, lượng mưa từ đầu tháng 1 đến tháng 7 dương lịch sẽ giảm khoảng 20% so với năm 1980. Cụ thể, tháng 4 lượng mưa sẽ giảm 50%; các tháng còn lại giảm từ 10 - 20%, mùa mưa đến muộn gần nửa tháng. Nguy cơ thiếu nước có thể sẽ xảy ra. Thêm vào đó, mực nước biển cũng được dự báo sẽ tăng lên, sẽ làm vấn đề xâm nhập mặn trở nên trầm trọng hơn. Nước biển dâng cũng sẽ có những tác động bất lợi tới vấn đề lũ ở vùng thượng lưu của đồng bằng. Tiền Giang là tỉnh ven biển thuộc ĐBSCL, Tiền Giang có khu vực giáp biển Đông thuộc huyện Gò Công Đông với bờ biển dài 32km nằm kẹp giữa các cửa sông lớn là Xoài Rạp (sông Vàm Cỏ) và cửa Tiểu, cửa Đại (sông Tiền). Do vậy, khi mực nước biển dâng và những thay đổi về lưu lượng nước do biến đổi khí hậu thì toàn bộ hệ sinh thái và cơ cấu sản xuất nông nghiệp và sinh kế của người dân sẽ bị tác động mạnh mẽ. Những năm gần đây, việc phát triển của công nghệ GIS đã góp phần rất lớn trong việc giải quyết các vấn đề trên nhiều lĩnh vực, đặc biệt là lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Trong bối cảnh như vậy, ngành nông nghiệp tỉnh Tiền Giang cần có các nghiên cứu những yếu tố gây biến đổi và bất lợi trong sản xuất. Từ đó, đánh giá các tác động của biến đổi khí hậu lên nguồn nước và ảnh hưởng của nó đối với sản xuất lúa tỉnh Tiền Giang một cách cụ thể và chi tiết có ý nghĩa rất quan trọng trong định hướng qui hoạch phát triển kinh tế xã hội nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng trong dài hạn của tỉnh Tiền Giang nhằm hạn chế được các rủi ro gây ra bởi sự biến đổi khí hậu, đảm bảo phát triển bền vững. Đây chính là cơ sở để hình thành đề tài luận văn “Đánh giá tác động của nước biển dâng do biến đổi khí hậu lên mức độ ngập đất trồng lúa tại tỉnh Tiền Giang”. 2 2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI 2.1. Tình hình nghiên cứu Năm 2009, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã công bố Kịch bản (quốc gia) biến đổi khí hậu và nước biển dâng [4], đồng thời dự báo đến cuối thế kỷ 21 mực nước biển có thể dâng cao thêm 100cm, khi đó sẽ có 1,511 triệu ha diện tích đất canh tác tại Đồng bằng sông Cửu Long bị ngập. Tiền Giang là một tỉnh của đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), thuộc khu vực hạ lưu cuối nguồn của sông Mekong trước khi đổ ra biển thông qua hai nhánh sông chính là sông Tiền và sông Hậu. Tỉnh Tiền Giang là vùng đã được cảnh báo bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu. Do đó, luận văn tham khảo các chương trình, chiến lược, một số nghiên cứu liên quan để đề xuất khung định hướng nghiên cứu trên cơ sở các tài liệu thu thập được. - Bộ tài nguyên và môi trường: Chương trình mục tiêu Quốc gia Ứng phó với biến đổi khí hậu, 2008. - Bộ tài nguyên và môi trường: Kịch bản Biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, 2009. - Bộ tài nguyên và môi trường: Kịch bản Biến đổi khí hậu, nước biển dâng cho Việt Nam, 2012. Đây là thành quả dựa trên các nghiên cứu trong và ngoài nước về kịch bản biến đổi khí hậu đã được phân tích và tham khảo để xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho Việt Nam, cụ thể như sau: - Kịch bản biến đổi khí hậu xây dựng năm 1994 trong báo cáo về biến đổi khí hậu ở châu Á do Ngân hàng phát triển châu Á tài trợ. - Kịch bản biến đổi khí hậu trong Thông báo đầu tiên của Việt Nam cho Công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu năm 2003. - Kịch bản biến đổi khí hậu do Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường xây dựng năm 2007 cho dự thảo Thông báo lần hai của Việt Nam cho Công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu. 3 - Kịch bản biến đổi khí hậu do Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường xây dựng năm 2008 bằng phương pháp tổ hợp (phần mềm MAGICC/SCENGEN 5.3) và phương pháp chi tiết hóa thống kê. - Kịch bản biến đổi khí hậu cho khu vực Việt Nam do Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường phối hợp với SEA START và Trung tâm Hadley của Cơ quan khí tượng Vương Quốc Anh xây dựng năm 2008 bằng phương pháp động lực (mô hình PRECIS). Ngoài ra, luận văn sẽ tham khảo các một số nghiên cứu liên quan của các nước nhằm tìm giải pháp thích hợp để đề xuất các giải pháp thích ứng như: - ICEM – International Centre for Environmental Management. 28 March 2009. Climate Change Adaptation in the Lower Mekong Basin Countries. - ICEM – International Centre for Environmental Management . 08 March 2010. MRC Sea - 28 -For Hydropower On The Mekong Mainstream – Climate Change Baseline Working Paper. - IPCC Special Report. Emissions scenarios. 2000, Intergovernmental Panel on Climate Change. ISBN: 92-9169-113-5. - Jeremy Carew–Reid. ICEM – International Centre for Environmental Management. 2008. Rapid Assessment of the Extent and Impact of Sea Level Rise in Viet Nam. 2.2. Nhận xét và đánh giá kết nghiên cứu 2.2.1. Nhận xét - Nhiều kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước của các tổ chức và nhà khoa học đều thống nhất đánh giá rằng: khu vực ĐBSCL sẽ chịu tác động rất lớn của mực nước biển dâng do BĐKH, xét trên khía cạnh sản xuất nông nghiệp thì có hai nhân tố làm biến động nguồn nước (chất và lượng) bất lợi cho sản xuất trồng lúa là ngập lũ và xâm nhập mặn sẽ gia tăng theo thời gian cả về cường độ, tần suất và mức độ. - Công nghệ máy tính và công nghệ GIS trong thời gian qua liên tục có bước phát triển mạnh mẽ và ứng dụng của nó đã được phát huy rộng rãi trên nhiều lĩnh vực: khai thác dầu khí, quản lý thiên tai, … Những kết quả, kinh nghiệm, phương