MỞ ĐẦU. Lý do lựa chọn đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
Phƣơng pháp thực hiện. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn .4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
TÀI NGUYÊN NƢỚC. Vai trò của nƣớc. CĂNG THẲNG NƢỚC. Khái niệm căng thẳng nƣớc.
Nguyên nhân gây căng thẳng nƣớc. Hệ quả tác động của căng thẳng nƣớc. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CĂNG THẲNG NƢỚC. Trên thế giới.
TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG GIS VÀ VIỄN THÁM NGHIÊN CỨU VỀ CĂNG THẲNG NƢỚC. TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU. Vị trí địa lý. Đặc điểm địa hình.
Đặc điểm khí hậu, khí tƣợng. Đặc điểm thủy văn. Tài nguyên rừng. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội.
Thực trạng phát triển đô thị và các khu dân cƣ nông thôn. Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng. NHU CẦU SỬ DỤNG NƢỚC VÀ HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƢỚC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ BUÔN MA THUỘT. Nhu cầu sử dụng nƣớc tại thành phố Buôn Ma Thuột.
Hiện trạng quản lý tài nguyên nƣớc tại thành phố Buôn Ma Thuột. THỰC TRẠNG CĂNG THẲNG NƢỚC TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 40 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. CƠ SỞ KHOA HỌC. Cơ sở viễn thám và thông tin đối tƣợng.
Bức xạ và nguyên lý. Cơ sở khoa học về căng thẳng nƣớc từ viễn thám. Cơ sở thống kê và phân tích hồi quy. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Tiền xử lý ảnh. Tính chỉ số thực vật NDVI. Tính nhiệt độ bề mặt đất LST. Tính chỉ số căng thẳng nƣớc.
Phân tích mối quan hệ giữa WSI với NVDI. Quy trình thực hiện .64 ix CHƢƠNG 3: THỰC TRẠNG CĂNG THẲNG NƢỚC TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU. PHÂN BỐ LỚP PHỦ BỀ MẶT TẠI THÀNH PHỐ BUÔN MA THUỘT. Tiền xử lý ảnh.
Phân loại lớp phủ bề mặt thành phố Buôn Ma Thuột. Đánh giá kết quả phân loại. PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT THÀNH PHỐ BUÔN MA THUỘT. Cơ sở đánh giá nhiệt độ bề mặt.
Phân bố nhiệt độ bề mặt thành phố Buôn Ma Thuột. CHỈ SỐ CĂNG THẲNG NƢỚC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ BUÔN MA THUỘT. BẢN ĐỒ CĂNG THẲNG NƢỚC THÀNH PHỐ BUÔN MA THUỘT .89 CHƢƠNG 4: QUAN HỆ GIỮA ĐỘ CHE PHỦ THỰC VẬT VỚI CĂNG THẲNG NƢỚC – ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ. TƢƠNG QUAN GIỮA NDVI VÀ WSI.
KIỂM TRA TÍNH CHÍNH XÁC CỦA MÔ HÌNH. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƢỚC BỀN VỮNG CHO THÀNH PHỐ BUÔN MA THUỘT.99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .105 TÀI LIỆU THAM KHẢO .106 x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BĐKH : Biến đổi khí hậu CTN : Căng thẳng nƣớc CWSI : Crop water stress index – Chỉ số căng thẳng nƣớc đối với cây trồng DEM : Digital Elevation Model – Mô hình số độ cao DN : Digital number – Giá trị ảnh ENVI : Enviroment for Visualizing Images – Phần mềm xử lý ảnh viễn thám EWR : Environmental water requirement - Lƣợng nƣớc cần thiết cho môi trƣờng FAO : Food and Agriculture Organization – Tổ chức nông lƣơng Liên hợp quốc GIS : Geographic Information systems – Hệ thống thông tin địa lý GPS : Global Positioning system – Hệ thống định vị toàn cầu HDI : Human Developent Index – Chỉ số phát triển con ngƣời IWMI : International Water Management Instittute – Viện quản lý nƣớc quốc tế LST : Land surface temperature - Nhiệt độ bề mặt đất MAR : Mean annual runoff – Tổng lƣợng chảy mặt trung bình năm NDVI : Normalized Difference Vegation Index – chỉ số thực vật khác biệt chuẩn hóa, thƣờng gọi tắt “chỉ số thực vật” RMSRs : Root mean square errors – Sai số trung phƣơng RS : Remote sensing – Viễn thám TN&MT : Tài nguyên và Môi trƣờng TP.BMT : Thành phố Buôn Ma Thuột TVDI : Temperature vegetation dryness index – Chỉ số khô hạn nhiệt và thực vật UBND : Ủy ban nhân dân USGS : United States Geological Survey – Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ VPD : Vapor pressure deficit – Suy giảm áp suất bốc hơi WaSSI : Water supply stress index – Chỉ số căng thẳng nƣớc cấp WDI : Water deficit index – Chỉ số khan hiếm nƣớc WS : Water stress – Căng thẳng nƣớc Wsci : Water scarcity index – Chỉ số khan hiếm nƣớc WSI : Water stress index – Chỉ số căng thẳng nƣớc WTA : Water resources vulnenability index – Chỉ số tổn thƣơng tài nguyên nƣớc xi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng phân loại tình trạng căng thẳng nƣớc (Falkenmark, 1989) .2: Phân loại khan hiếm nƣớc môi trƣờng (Smakhtin và cộng sự, 2005) .1: Đặc điểm các kênh ảnh của ảnh Landsat (USGS, 2016) .2: Giá trị K1, K2 đối với dữ liệu ảnh hồng ngoại nhiệt Landsat .1: Biến động diện tích lớp phủ TP.BMT giai đoạn 2000-2015 .2: Ma trận sai số phân loại lớp phủ bề mặt ảnh năm 2000 (a) và năm 2015 (b) .3: Thống kê % diện tích theo cấp NDVI thành phố Buôn Ma Thuột .4: Nhiệt độ bề mặt bình quân theo xã/phƣờng – TP.5: Thống kê phân loại nhiệt độ TP.BMT theo từng khoảng giá trị NDVI tại thời điểm ảnh chụp .6: Thống kê phân loại nhiệt độ bề mặt TP.BMT theo từng lớp phủ bề mặt vào thời điểm ảnh chụp .7: Tỉ lệ diện tích các ngƣỡng nhiệt độ bề mặt thành phố BMT .8: Sai số tính nhiệt độ qua các thời điểm chụp ảnh .9: Phân cấp mức căng thẳng nƣớc theo chỉ số WSI .10: Diện tích các cấp căng thẳng nƣớc trên địa bàn TP.BMT tại thời điểm ảnh chụp năm 2000 và 2015.11: Thống kê cấp căng thẳng nƣớc theo nhiệt độ bề mặt .1: Các thông số thống kê mô hình tƣơng quan hồi quy .98 xii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Chu trình thủy văn tổng quát (Texas Watershed Steward Handbook – 2008).2: Bản đồ hành chính thành phố Buôn Ma Thuột .1: Phổ điện từ thể hiện các kênh sử dụng trong các vùng hấp thụ của khí quyển của viễn thám quang học .2: Sơ đồ khái niệm về tam giác quan hệ LST và NDVI (Sandholt et al.3: Xác định chỉ số WSI (phỏng theo Lambin và Ehrlich, 1996 và Sandholt et al.4: Sơ đồ các bƣớc thực hiện .1: Các điểm khống chế và sai số nắn chỉnh ảnh.2: Ảnh cắt sơ bộ khu vực nghiên cứu.3: Các vùng mẫu đƣợc xác định cho các kiểu thảm phủ .4: Các kiểu lớp phủ vào các thời điểm ảnh năm 2000 (a) và 2015 (b) .5: Biểu đồ thể hiện biến động % che phủ các kiểu lớp phủ TP.BMT giai đoạn 2000-2015 .6: Thay đổi chỉ số NDVI vào các thời điểm ảnh năm 2000 (a) và 2015 (b) .7: Bản đồ phân bố nhiệt độ bề mặt (oC) TP.BMT tại các thời điểm ảnh năm 2000 (a) và 2015 (b) .8: Biểu đồ LST trung bình TP.BMT tại các thời điểm ảnh năm 2000 và 2015 .9: Biểu đồ nhiệt độ bề mặt trung bình theo các kiểu che phủ TP.10: Biểu đồ tỉ lệ diện tích các ngƣỡng nhiệt độ bề mặt TP.11: Đồ thị biểu diễn quan hệ LST và NDVI năm 2000 (a) và 2015 (b) .12: Bản đồ chỉ số căng thẳng nƣớc TP.BMT vào thời điểm ảnh 2000 (min=0, max=0,76).13: Bản đồ chỉ số căng thẳng nƣớc TP.BMT vào thời điểm ảnh 2015 (min=0, max=1).14: Biểu đồ tỉ lệ diện tích cấp căng thẳng nƣớc TP.15: Bản đồ phân cấp WSI thành phố Buôn Ma Thuột năm 2000 .16: Bản đồ phân cấp WSI thành phố Buôn Ma Thuột năm 2015 .1: Mô hình hồi quy giữa WSI và NDVI năm 2000 .2: Mô hình hồi quy giữa WSI và NDVI năm 2015 .3: Biểu đồ tƣơng quan WSI và NDVI theo mô hình hồi quy – 2000 .4: Biểu đồ tƣơng quan WSI và NDVI theo mô hình hồi quy – 2015 .5: Mô hình tƣới nƣớc tiết kiệm cho cây cà phê (Ảnh Thanh Sơn) .6: Mô hình nông nghiệp công nghệ cao .7: Mô hình cà phê trồng xen cây gỗ lớn. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI Nƣớc là một loại tài nguyên thiết yếu cho mọi sự sống trên trái đất. Để đáp ứng cho nhu cầu của con ngƣời cũng nhƣ các hệ sinh thái khác nhau thì nƣớc phải đƣợc cung cấp một cách đầy đủ về số lƣợng cũng nhƣ chất lƣợng nƣớc và phụ thuộc vào nhu cầu của mỗi ngành dùng nƣớc khác nhau nhƣ nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt và nhu cầu môi trƣờng… Tài nguyên nƣớc đƣợc quan tâm quản lý trên phạm vi toàn cầu, các quốc gia, các tổ chức quốc tế tiếp tục nghiên cứu những tác động tiềm ẩn của việc thiếu hụt nguồn nƣớc và gia tăng tốc độ ô nhiễm nƣớc (Tanriverdi, 2010).
Tổng lƣợng nƣớc trên trái đất khoảng 1.410 triệu Km3, trong đó chỉ có 1,3% là nƣớc ngọt (USGS, 2006a). Nƣớc dùng để tƣới là lĩnh vực sử dụng nƣớc nhiều nhất trên toàn cầu nhƣng mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội thấp hơn so với các ngành công nghiệp (Perry, 2005). Hiện nay, gần 60% lƣợng nƣớc ngọt trên trái đất đƣợc sử dụng cho mục đích tƣới (USGS, 2006b). Ở Mexico giá nƣớc đã tăng 45 – 180% vào năm 1996 và nông dân ở đây phải đầu tƣ nhiều vào hệ thống tƣới hơn trƣớc đây để cải thiện hệ thống quản lý nƣớc (Salas và Wilson, 2004).
Ở Trung Quốc, các kỹ thuật tƣới tiết kiệm nƣớc đã đƣợc áp dụng để tiết kiệm nƣớc tƣới (48,5%) và tăng năng suất cây trồng (từ 8,9 đến 12,9%) (Xiaoping và cộng sự, 2004). Tại Mỹ, việc cải thiện các thiết kế của các hệ thống tƣới tiêu ở California nhằm gia tăng hiệu quả của nƣớc tƣới và quản lý nông nghiệp (Hanson và Ayars, 2002). Bên cạnh đó, sự gia tăng lo lắng về thiếu nƣớc trên toàn cầu cho thấy sử dụng nƣớc hiệu quả là vấn đề rất quan trọng (Abu-Zeid và Rady 1990; Engelmanvà LeRoy 1993; Khairy và cộng sự, 2001; Gal và cộng sự, 2003; Naor và cộng sự, 2008). Việt Nam là một quốc gia có nguồn tài nguyên nƣớc dồi dào với lƣợng mƣa trung bình nhiều năm khoảng 1.940 mm, nhƣng do ảnh hƣởng của địa hình đồi núi, lƣợng mƣa phân bố không đều trên cả nƣớc và biến đổi mạnh theo thời gian đã tác động rất lớn đến trữ lƣợng và phân bố nƣớc ngọt.
Tuy có nguồn tài nguyên 2 nƣớc dồi dào nhƣng Việt Nam cũng đang đối mặt với tình trạng thiếu nƣớc trong những năm gần đây do tác động của biến đổi khí hậu, đô thị hóa, sử dụng nƣớc không bền vững, ô nhiễm nƣớc… Ở khu vực Tây Nguyên các đợt hạn hán xuất hiện nhiều hơn trong những năm gần đây, việc mở rộng diện tích nông nghiệp cũng góp phần làm cho nguồn nƣớc thiếu hụt không chỉ cho cây trồng mà cả cho sinh vật và con ngƣời trong mùa khô.
