Dùng ảnh viễn thám để theo dõi biến động diện tích mặt nước hồ chứa

vhdong | 20/01/2024

PGS.TS Trịnh Lê Hùng – Học viện Kỹ thuật Quân sự cùng các đồng sự đã sử dụng hình ảnh viễn thám Sentinel 2 MSI trong nghiên cứu về biến động diện tích nước mặt tại một số hồ chứa tỉnh Đắk Lắk trong mùa khô, nhằm giải quyết vấn đề hạn hán và các tình trạng nghiêm trọng khác liên quan đến nguồn nước…

Vấn đề về hạn hán được coi là một trong những thảm hoạ thiên nhiên, gây ra thiệt hại lớn về kinh tế - xã hội và môi trường. Tại Việt Nam, hạn hán xảy ra ở hầu hết các vùng trên cả nước với mức độ và thời gian khác nhau, ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn nước và sản xuất nông nghiệp. Riêng đối với khu vực Tây Nguyên, hạn hán là thiên tai có tác động tiêu cực nhất đến đời sống và sản xuất.

Vì vậy, việc theo dõi, giám sát sự thay đổi diện tích mặt nước các hồ chứa trong điều kiện tác động của hạn hán là một vấn đề có tính cấp thiết, cung cấp thông tin khách quan và kịp thời cho các nhà quản lý trong giảm thiểu ảnh hưởng của hạn hán gây ra.

PGS.TS Trịnh Lê Hùng cho biết, các phương pháp truyền thống dựa trên kết quả quan trắc trực tiếp sự biến động diện tích mặt nước các hồ chứa, đặc biệt với các hồ có diện tích rộng còn gặp nhiều khó khăn trong việc theo dõi, do đó, công nghệ viễn thám với những ưu điểm vượt trội như vùng phủ rộng và khoảng thời gian cập nhật ngắn đã được sử dụng hiệu quả trong việc đánh giá tác động của hạn hán đến tài nguyên nước và theo dõi được kịp thời sự thay đổi diện tích mặt nước các hồ chứa.

Từ phương pháp xác định đối tượng nước qua hình ảnh viễn thám, có thể thấy, nước mặt được phân biệt rõ ràng với các đối tượng lớp phủ mặt đất khác do sự khác biệt về đặc điểm phản xạ phổ trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại. Bên cạnh đó, trong các dải sóng cận hồng ngoại và hồng ngoại sóng ngắn, nước hấp thụ phần lớn năng lượng bức xạ điện tử, vì vậy, các dải phổ này thường được dùng để phân loại nước mặt.

Hệ thống ảnh vệ tinh Sentinel 2 MSI do cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu phát triển, cung cấp ảnh ở dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại với 13 kênh phổ, độ phân giải không gian từ 10 – 60m. Hình ảnh được sử dụng viễn thám trong nghiên cứu tại tỉnh Đắk Lắk bao gồm hồ Ea Sup Thượng, dung lượng nước lên đến 146 triệu m3; hồ Ea Uy, có giá trị về mặt thuỷ lợi, thuỷ sản và là nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho địa phương; hồ Krong Búk Hạ, dung tích chứa gần 110 triệu m3, cung cấp nước sinh hoạt cho hơn 72.000 hộ dân.

Phân tích kết quả vào tháng 1/2020 cho thấy, diện tích mặt nước hồ Ea Sup Thượng đạt 1368,80 ha, sau đó giảm liên tục đến tháng 5/2020 chỉ còn 231,72 ha. Như vậy, giai đoạn cuối mùa khô năm 2020, diện tích mặt nước hồ Ea Sup Thượng bị giảm khoảng 6 lần so với giai đoạn đầu mùa khô.

Tương tự, kết quả nghiên cứu giai đoạn mùa khô với diện tích mặt nước hồ Ea Uy đạt tương ứng là 97,72 ha, đến cuối mùa khô, diện tích mặt nước hồ Ea Uy đã giảm khoảng 4 lần, chỉ còn 24,49 ha. Đối với hồ Krong Búk Hạ, diện tích mặt nước hồ đạt 1096,26 ha, trong điều kiện hạn hán nghiêm trọng, diện tích hồ tiếp tục suy giảm 28%, còn 790,25 ha.

Theo PGS.TS Trịnh Lê Hùng, dữ liệu ảnh Sentinel 2 MSI trong nghiên cứu đã dùng để đánh giá sự thay đổi diện tích mặt nước các hồ thuộc tỉnh Đắk Lắk trong giai đoạn mùa khô với mỗi hồ chứa. 4 cảnh ảnh Sentinel 2 MSI các tháng từ 1/2020 – 5/2020 được sử dụng để trích xuất diện tích mặt nước các hồ, trên cơ sở phân tích đặc trưng của phản xạ phổ, hình thành chỉ số nước phục vụ việc chiết tách nhanh lớp phủ nước mặt từ ảnh viễn thám quang học, thông qua chỉ số nước chênh lệch chuẩn hoá đã sửa đổi MNDWI (Modified Normalized Difference Water Index), sau đó sẽ chồng xếp để so sánh, đánh giá sự thay đổi diện tích mặt nước các hồ chứa.

Từ kết quả nghiên cứu trên, PGS.TS Trịnh Lê Hùng cũng đưa ra một số đề xuất giảm thiểu tình trạng hạn hán như: Cần chủ động sử dụng tổ hợp các công cụ, mô hình có thể đánh giá được biến động, xu thế và dự báo để từ đó đưa ra cách tiếp cận toàn diện trong quản lý, khai thác nước bền vững từ các hồ chứa, đập thuỷ lợi; Xây dựng mới những hồ chứa có dung tích thích hợp nhằm tăng cường dòng chảy kiệt cho các hệ thống sông.

Trong sản xuất, nhất là sản xuất nông nghiệp, tiết kiệm nước cần được thực hiện về cả 3 phương diện: Quy hoạch tưới tiêu hợp lý, xây dựng đồng ruộng có khả năng tăng cường giữ nước trong đất và tuyển lựa được các giống cây trồng có nhiều khả năng chịu hạn; Xây dựng mới và nâng cấp các công trình tưới tiêu, giành thế chủ động tưới tiêu trên phần lớn diện tích canh tác nông nghiệp, vừa là giải pháp trước mắt vừa là giải pháp lâu dài phòng, chống hạn hán. Ngoài ra, một giải pháp phòng chống hạn hán hiệu quả lâu dài và bền vững là trồng rừng và bảo vệ rừng.

Kết quả ghi nhận được trong nghiên cứu là cơ sở cung cấp thông tin giúp các nhà quản lý trong giám sát, đánh giá ảnh hưởng của hạn hán đến tài nguyên nước, từ đó, đưa ra các biện pháp kịp thời nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của hạn hán cũng như sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước mặt ở khu vực cần nghiên cứu.

Hoài Thu-Báo Monre.gov.vn