Luận án Nghiên cứu động thái xâm nhập mặn đến một số mô hình nông lâm nghiệp phổ biến tỉnh Sóc Trăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHAN THỊ NGỌC THUẬN NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI XÂM NHẬP MẶN ĐẾN MỘT SỐ MÔ HÌNH NÔNG LÂM NGHIỆP PHỔ BIẾN TỈNH SÓC TRĂNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ NGÀNH: 62440303 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHAN THỊ NGỌC THUẬN MÃ SỐ NCS: P0717003 NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI XÂM NHẬP MẶN ĐẾN MỘT SỐ MÔ HÌNH NÔNG LÂM NGHIỆP PHỔ BIẾN TỈNH SÓC TRĂNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ: 62440303 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS. TS. VĂN PHẠM ĐĂNG TRÍ 2023 i CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận án này với tựa đề là “Nghiên cứu động thái xâm nhập mặn đến một số mô hình nông lâm nghiệp phổ biến tỉnh Sóc Trăng”, do nghiên cứu sinh Phan Thị Ngọc Thuận thực hiện theo sự hướng dẫn của PGS.TS. Văn Phạm Đăng Trí. Luận án đã báo cáo và được Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: . Luận án đã được chỉnh sửa theo góp ý và được Hội đồng đánh giá luận án xem lại. Thư ký Ủy Viên Ủy Viên Phản biện 3 Phản biện 2 Phản biện 1 Người hướng dẫn Chủ tịch hội đồng ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các cá nhân và tổ chức đã giúp đỡ tác giả tận tình trong quá trình làm luận án tốt nghiệp. Tác giả xin trân trọng và tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Văn Phạm Đăng Trí đã cung cấp những kinh nghiệm cũng như những kiến thức chuyên môn và tận tình hướng dẫn, luôn động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận án. Xin gửi lòng biết ơn đến các em sinh viên ngành Lâm sinh khóa 39 và các em sinh viên ngành Khoa học Môi trường đã hỗ trợ trong quá trình thu thập và xử lý số liệu. Cảm ơn bạn lớp Lâm Sinh khóa 40 trường Đại học Cần Thơ đã hỗ trợ tôi trong việc thu số liệu quả kinh tế nông hộ. Chân thành cám ơn em Lê Thanh Huy sinh viên ngành Kỹ Thuật Tài nguyên Nước đã hỗ trợ trong quá trình viết chuyên đề của luận án. Cảm ơn Ban Chủ Nhiệm dự án E3 - ODA đã tạo điều kiện về kinh phí cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Cảm ơn Quý Thầy Cô Bộ môn Khoa học môi trường và Khoa Môi trường Tài nguyên thiên nhiên , Trường Đại học Cần Thơ - đơn vị trực tiếp quản lý và đào tạo ngành đã giúp đỡ trong suốt quá trình học tập. Sau cùng tác giả chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cha, mẹ và gia đình đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tinh thần cho tác giả hoàn thành tốt thời gian học tập và thực hiện luận án tốt nghiệp, gia đình là chổ dựa vững chắc giúp tác giả vượt qua mọi khó khăn trong cuộc sống và công việc. Xin chân thành cảm ơn! iii TÓM TẮT Xâm nhập mặn đã và đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng, gây ảnh hưởng lớn đến sinh kế nông hộ và hiệu quả các mô hình canh tác vùng ven biển. Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá tác động của xâm nhập mặn đến các nguồn vốn sinh kế của các mô hình nông - lâm nghiệp chính vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng làm cơ sở đề xuất giải pháp thích ứng sinh kế của người dân. Luận án đã kết hợp nhiều phương pháp khác nhau để mô phỏng và đánh giá tác động của xâm nhập mặn. Mô hình toán MIKE 11 được sử dụng để mô phỏng thủy lực và lan truyền mặn trên hệ thống sông của tỉnh Sóc Trăng. Phương pháp nội suy Cubic Spline được ứng dụng để trình bày sự lan truyền mặn dựa trên các số liệu thực đo từ các trạm quan trắc độ mặn trên hệ thống sông chính và sông nội đồng thuộc tỉnh Sóc Trăng. Ngoài ra, phương pháp phỏng vấn người dân canh tác các mô hình nông - lâm nghiệp chính để đánh giá mức độ tổn thương về các nguồn vốn theo khung của DFID. Phương pháp đánh giá đa tiêu chí được sử dụng để đánh giá khả năng thích ứng của các mô hình canh tác dưới tác động xâm nhập mặn. Qua kết quả phân tích thống kê lịch sử mặn cho thấy, năm 2016 và năm 2020 là thời gian xâm nhập mặn xảy ra nghiêm trọng nhất trên địa bàn tỉnh Sóc Trăng. Mô hình toán MIKE 11 đã cho kết quả mô phỏng tốt về thủy lực và mức độ lan truyền mặn trên hệ thống sông chính; tuy nhiên, đối với hệ thống sông nội đồng, thì mô hình cần được bổ sung thêm các thông số về việc vận hành hệ thống cống để cho kết quả tốt hơn. Bên cạnh đó, kết quả nội suy mức độ xâm nhập mặn từ phương pháp Cubic Spline sử dụng số liệu thực đo cho thấy xâm nhập mặn diễn ra nghiêm trọng hơn trong năm 2020. Kết quả dự báo xâm nhập mặn dựa trên các kịch bản tương lai cũng cho thấy xâm nhập mặn sẽ xâm nhập sâu vào nội đồng hơn dưới tác động của nước biển dâng và giảm lưu lượng nước thượng nguồn. Khả năng thích ứng trong hoạt động sản xuất của nông hộ ở vùng ven biển được đánh giá ở mức thích ứng trung bình dưới tác động của xâm nhập mặn; cụ thể, chi phí sản xuất tăng cao để thích ứng với xâm nhập mặn dẫn đến lợi nhuận canh tác của người nông dân không cao, hiệu quả kinh tế một số mô hình canh tác nông nghiệp năm 2020 giảm so với năm 2018; do đó, chính quyền địa phương và nông dân cần phối hợp trong công tác dự báo xâm nhập mặn và có lịch thời vụ hợp lý để tránh mặn, giảm thiểu thiệt hại cho kinh tế hộ gia đình. Từ khóa: Khả năng thích ứng, sinh kế, vùng ven biển Sóc Trăng, xâm nhập mặn. iv ABSTRACT Saline intrusion is a critical issue that has been significantly impacting coastal farming system and household livelihoods. The objective of the study is to evaluate how saline intrusion has affected the primary agro-forestry models in the coastal region of Soc Trang Province's livelihood capital sources in order to develop solutions for livelihood adaptation. To model and assess the effects of saline intrusion, the study has applied several methodologies. Hydraulics and salinity propagation on the river system of the province of Soc Trang were simulated using the MIKE 11 mathematical model. To depict salinity propagation based on actual data collected from salinity monitoring stations on the major river system and interior rivers in Soc Trang province, Cubic Spline interpolation method was used. Furthermore, according to the DFID framework, the method of interviewing people cultivating the main agro-forestry models was to assess vulnerability to capital sources. To evaluate the adaptation of farming models under saline intrusion, the multi-criteria evaluation method is applied. According to the salinity history's statistical study, Soc Trang province's most serious saline intrusion events occurred in 2016 and 2020. On the main river system, the MIKE 11 model produced good simulation results for hydraulics and salinity distribution; however, for the inland river systems, the model needs to be expanded with parameters for the operation of the sluice system in order to produce better results. Additionally, the results of saline intrusion interpolation using observed data and the Cubic Spline approach reveal that the saline instrusion more serious in 2020. According to the predictions of saline intrusion based on future scenarios, saline intrusion will move further into the inland field as a result of sea level rise. The degree of adaptation of coastal household production activities to the effects of saline intrusion is rated as medium. Because of the saline intrusion, production costs have specifically gone up. Because of this, farmers make less benifits from their operations, and some agricultural farming models are less efficient economically in 2020 than they were in 2018. To prevent salinity and limit harm to the farmer economy, local authorities and farmers should work together to foresee saline intrusion and establish a realistic seasonal timetable. Keywords: Adaptability, farmer livelihood, saline intrusion, Soc Trang coastal areas. vi MỤC LỤC CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG ............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. ii TÓM TẮT ................................................................................................................................. iii ABSTRACT .............................................................................................................................. iv LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... v MỤC LỤC ................................................................................................................................. vi DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................................. x DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................................ xii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................... xv CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ................................................................................................. 1 1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................................... 2 1.2.1. Mục tiêu chung .................................................................................................................. 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................................. 2 1.3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................................... 3 1.4. Phạm vi, đối tượng và thời gian nghiên cứu ..................................................................... 3 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ....................................................................... 3 1.6. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................................... 4 1.7. Giới hạn nghiên cứu của luận án ....................................................................................... 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. 6 2.1. Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu......................................................................................... 6 2.2. Xu hướng và tác động của xâm nhập mặn vùng ven biển ĐBSCL .................................. 8 2.2.1. Xu hướng xâm nhập mặn tại ĐBSCL ............................................................................... 8 2.2.2. Tác động của xâm nhập mặn vùng ven biển ĐBSCL ..................................................... 12 2.3. Hiện trạng và tác động xâm nhập mặn tỉnh Sóc Trăng ................................................... 16 2.3.1. Hiện trạng xâm nhập mặn ở tỉnh Sóc Trăng ................................................................... 16 2.3.2. Tác động của xâm nhập mặn đến sản xuất nông nghiệp ................................................. 17 2.4. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về mô hình thủy lực mô phỏng xâm nhập mặn .................................................................................................................................. 18 2.4.1. Các nghiên cứu trong nước ............................................................................................. 18 2.4.2. Các nghiên cứu ngoài nước ............................................................................................. 21 2.5. Tổng quan khu vực nghiên cứu tỉnh Sóc Trăng .............................................................. 22 2.5.1. Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu .................................................................... 22 vii 2.5.2. Đặc trưng khí hậu tỉnh Sóc Trăng ................................................................................... 24 2.5.3. Đặc điểm tài nguyên nước tỉnh Sóc Trăng ...................................................................... 25 2.5.4. Tác động của biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước và lưu vực sông ............................ 25 2.5.5. Các mô hình canh tác chính của tỉnh Sóc Trăng ............................................................. 31 2.5.6. Đặc điểm tự nhiên huyện Trần Đề .................................................................................. 34 2.5.7. Đặc điểm tự nhiên huyện Vĩnh Châu .............................................................................. 35 2.5.8. Đặc điểm tự nhiên huyện Mỹ Xuyên .............................................................................. 36 2.5.9. Đặc điểm tự nhiên huyện Cù Lao Dung .......................................................................... 36 2.6. Tổng quan về địa điểm nghiên cứu ................................................................................. 37 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 41 3.1. Phương pháp phân tích động thái xâm nhập mặn, ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến độ mặn các mô hình canh tác vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng ............................................... 41 3.1.1. Phương pháp thu thâp số liệu trong xây dựng và chạy mô hình MIKE 11 ..................... 41 3.1.2. Phương pháp xây dựng mô hình MIKE 11 ..................................................................... 41 3.1.3. Module thuỷ lực (.HD) .................................................................................................... 42 3.1.4 Phương pháp xây dựng bản đồ ........................................................................................ 53 3.1.5 Tóm tắt phương pháp mô phỏng và xây dựng bản đồ mặn trên hệ thống sông .............. 54 3.2. Đánh giá tác động của xâm nhập mặn đến kiểu sử dụng đất vùng ven biển .................. 55 3.2.1. Thu thập số liệu thứ cấp .................................................................................................. 55 3.2.2. Thu thập số liệu sơ cấp .................................................................................................... 55 3.3.4 Phương pháp tính tổng trọng điểm của từng kiểu sử dụng đất đai .................................. 56 3.3. Đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến các điều kiện sinh kế và hiệu quả kinh tế của các mô hình nông lâm nghiệp ......................................................................................... 58 3.3.1. Đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến các điều kiện sinh kế ................................ 58 3.3.2. Phương pháp phân tích thống kê ..................................................................................... 59 3.3.3. Đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến hiệu quả kinh tế ........................................ 59 3.4. Đánh giá khả năng thích ứng sinh kế, xác định các thuận lợi và khó khăn của người dân trong hoạt động nông lâm nghiệp dưới ảnh hưởng của diễn biến xâm nhập mặn .......... 60 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu .......................................................................................... 60 3.4.2. Phương pháp xác định chỉ số tổn thương ........................................................................ 60 3.4.3. Phương pháp phân tích SWOT ....................................................................................... 61 3.4.4. Sơ đồ nghiên cứu ............................................................................................................. 62 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 64 4.1. Phân tích động thái xâm nhập mặn và ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến độ mặn các mô hình canh tác vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng ................................................................... 64 4.1.1. Đánh giá tình hình diễn biến xâm nhập mặn theo thời gian ........................................... 64 4.1.2. Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình MIKE 11 trong điều kiện mặn cao ........................... 69 viii 4.1.3. Các kịch bản mô phỏng ................................................................................................... 76 4.1.4. Hiện trạng công trình thủy lợi giai đoạn 2010 – 2018 tại tỉnh Sóc Trăng ...................... 79 4.1.5. Ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến các mô hình canh tác tỉnh Sóc Trăng ..................... 81 4.2. Đánh giá tác động của xâm nhập mặn đến sự thay đổi kiểu sử dụng đất vùng ven biển 89 4.2.1. Hiện trạng sử dụng đất nông lâm nghiệp chính vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng .............. 89 4.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến các kiểu sử dụng đất nông lâm nghiệp chính vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng ................................................................................................................. 90 4.2.3. Giải pháp trong việc phát triển các kiểu sử dụng đất canh tác nông lâm nghiệp chính vùng ven biển 102 4.3. Đánh giá ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến các điều kiện sinh kế và hiệu quả kinh tế của các mô hình nông lâm nghiệp ....................................................................................... 104 4.3.1. Nguyên nhân và ảnh hưởng của xâm nhập mặn đến hoạt động canh tác ..................... 104 4.3.2. Thực trạng sinh kế của nông hộ trong điều kiện xâm nhập mặn .................................. 110 4.3.3. Hiệu quả kinh tế của các mô hình canh tác nông nghiệp chính tỉnh Sóc Trăng 115 4.4. Xác định các thuận lợi và khó khăn của người dân trong hoạt động nông lâm nghiệp dưới ảnh hưởng của diễn biến xâm nhập mặn ....................................................................... 122 4.4.1. Kết quả đánh giá điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và rủi ro và chiến lược phát triển của các mô hình canh tác chính ................................................................................................. 122 4.4.2. Kết quả đánh giá điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và rủi ro và chiến lược phát triển chung cho các mô hình nông lâm nghiệp chính tỉnh Sóc Trăng .............................................. 127 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 129 5.1. Kết luận ......................................................................................................................... 129 5.2 Kiến nghị .......................................................................................................................... 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 131 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........... 139 PHỤ LỤC I ................................................................................................................................. 1 PHỤ LỤC II ............................................................................................................................. 18 PHỤ LỤC III ............................................................................................................................ 23 PHỤ LỤC IV ............................................................................................................................ 26 PHỤ LỤC V ............................................................................................................................. 32 ix DANH SÁCH BẢNG Tên Bảng Trang Bảng 2.1 Các hệ thống thủy lợi khép kín điển hình tại vùng ĐBSCL ..................................... 11 Bảng 2.2 Bảng tổng hợp diện tích đất nông nghiệp bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn năm 2016 .................................................................................................................................................. 18 Bảng 2.3 Diện tích sử dụng đất năm 2010 và năm 2018 của tỉnh Sóc Trăng .......................... 39 Bảng 2.4 Diện tích đất nông lâm nghiệp trong