Hoang mạc là vùng có lượng mưa rất ít, ít hơn lượng cần thiết để hầu hết các loại thực vật sinh trưởng, là vùng đại diện cho những khu vực có khí hậu nhiệt đới lục địa khô. Hoang mạc được xác định là những khu vực có lượng mưa ít hơn 250 mm/năm (10 in/năm),[1][2] do vậy nước ở hoang mạc rất hiếm, thường không có sông và suối, sự sống hiếm hoi vì có rất ít loại động vật và thực vật có thể thích nghi với môi trường khắc nghiệt này, chỉ có ít những cây bộ gai, họ xương rồng sống được điều kiện khô cằn ít nước. Trong các nguyên nhân gây ra nạn sa mạc hóa, phần lớn là do tác động của con người từ khoảng 10.000 năm nay (Thế Holocen). Việc lạm dụng đất đai trong các ngành chăn nuôi gia súc (nhất là mục súc), canh tác ruộng đất, phá rừng, đốt đồng, trữ nước, khai giếng, tăng độ mặn của đất và biến đổi khí hậu toàn cầu đã góp sức làm sa mạc hóa nhiều vùng trên trái đất.
Đất sa mạc thường có biên giới rõ rệt với miền kế cận nhưng cũng có khi vùng sa mạc tiếp giáp một vùng chuyển tiếp rồi mới đến vùng đất ẩm nên miền ven sa mạc khó ấn định hơn. Vùng chuyển tiếp ở ven sa mạc này thường có hệ sinh thái mong manh. Đây cũng là nơi có nhiều tiểu khí hậu. Thí dụ như: cồn cát cao có thể che khuất gió cho một thửa đất trũng, và từ đó tạo điều kiện cho cây cỏ mọc xen vào. Đến khi có mưa thì vùng có thảo mộc sẽ có nhiệt độ mát hơn.
Hệ sinh thái ở vùng ven rất dễ bị dao động bởi sinh hoạt con người như trong trường hợp chăn nuôi. Móng guốc của loài mục súc thường nện chặt các tầng đất, làm giảm lượng nước thấm xuống các mạch nước ngầm. Những lớp đất trên thì chóng khô, dễ bị gió mưa soi mòn. Con người còn gây nên nạn đốn cây lấy củi cùng động tác của các loài gia súc gặm cỏ làm hư lớp rễ thảo mộc vốn quyện lớp đất xuống. Đất vì đó dễ tơi lên, chóng bị khô và biến thành bụi. Hiện tượng này diễn ra ở những vùng ven sa mạc khi con người chuyển từ lối sống du mục sang lối sống ngụ canh.
Các cồn cát sa mạc cũng có thể di chuyển góp phần vào hiện tượng sa mạc hóa. Gió là động lực chính đẩy các cồn cát. Những hạt cát có thể lăn trên mặt đất hoặc tung lên trên không rồi rơi xuống. Chính động tác tung lên sẽ làm dao động thêm, khuếch đại lượng cát bị xô đẩy. Kết quả là lũ cát khi cả một cồn cát trườn vào. Khi có gió mạnh làm bão cát thì lũ cát có thể làm cồn cát tiến lên hàng chục mét tương tự như hiện tượng tuyết truồi (avalanche). Lũ cát còn có thể xảy ra khi cát dồn lên đến đỉnh cồn sẽ trượt xuồng triền dốc bên kia, làm cồn cát tiến lên.
Hạn hán có khi bị ngộ nhận là nguyên do của tiến trình sa mạc hóa. Hạn hán phải nói là góp phần trong tiến trình đó nhưng nguyên do chính là do áp lực sinh hoạt con người trên môi trường thiên nhiên. Theo địa chất học thì trước thời kỳ văn minh nhân loại, không có bằng chứng khoa học nào để nói rằng diện tích sa mạc đang lan rộng thêm. Chỉ sau khi con người thay đổi môi trường sống ta mới thấy hiện tượng sa mạc hóa.
Hạn hán là biến chuyển thường xuyên xảy ra ở những vùng khô cằn nhưng khi đã có mưa thì môi sinh bình phục nhanh chóng. Chính là nạn lạm dụng đất đai làm suy thoái chất đất như trong trường hợp chăn nuôi mục súc quá tải và nạn nhân mãn đã tăng cường tốc độ sa mạc hóa ở vùng ven sa mạc. Dân du mục khi muốn thoát vùng sa mạc khô cằn thường đưa đàn mục súc đến vùng ven để sinh sống nhưng chính động tác đó đã làm sa mạc thêm rộng lớn và họ đã vô tình mang cái khô cằn của sa mạc theo với họ.
Vùng khô cằn cũng có thể canh tác được nhưng khi áp lực của con người làm hư hại lượng thảo mộc thiên nhiên thì đất khô dễ bị gió biến thành bụi. Thiếu bóng rợp, nước trong lòng đất mau bốc hơi, lưu lại chất muối làm tăng độ mặn của đất. Quá trình này làm đất thêm cằn cỗi, cây cỏ không mọc được và tốc độ suy thoái càng nhanh khi khí hậu trong vùng bị biến đổi với lượng mưa càng ít đi.
Những giải pháp công trình:
Xây dựng các công trình điều tiết nguồn nước:
- Tiếp tục đầu tư xây dựng các công trình hồ chứa lớn dạng tổng hợp phục vụ đa mục tiêu vừa cắt lũ trong mùa mưa, tăng nguồn nước trong mùa kiệt, vừa phát điện, khai thác du lịch....
- Triển khai xây dựng các hồ ao nhỏ để trữ nước tại chỗ với quy mô phù hợp, với giải pháp che phủ hạn chế bốc hơi tạo nguồn nước mặt và tăng nước ngầm.
Nâng cao hiệu quả khai thác công trình hiện có:
- Nâng cấp các công trình nhất là các hồ chứa đảm bảo tích đủ dung tích thiết kế. Những nơi có điều kiện có thể nâng cấp để tăng thêm dung tích chứa nước trong mùa lũ để bổ sung nguồn nước mùa kiệt.
- Tiếp tục thực hiện chương trình kiên cố hóa kênh mương, giảm tổn thất nước trong quá trình truyền dẫn.
- Xây dựng quy trình vận hành điều tiết hồ, liên hồ để có sự phối hợp tốt nhất các hồ chứa trong một lưu vực cả trong chống lũ, tích nước và cấp nước, đặc biệt là trong mùa cạn.
- Tăng cường công tác quản lý vận hành, ứng dụng các trang thiết bị quản lý để quản lý chặt chẽ nguồn nước, nhu cầu dùng nước và kiểm soát quá trình phân phối nước.
- Ứng dụng những kỹ thuật tưới hiện đại, tiết kiệm nước: Phun mưa, nhỏ giọt cho những cây trồng có giá trị kinh tế cao như: cà phê, hồ tiêu, nho, thanh long....
- Thực hiện các giải pháp để hạn chế bốc thoát nước cho cây trồng như che phủ nilông, phủ gốc bằng rơm, rạ…
Khai thác hợp lý và bảo vệ nước ngầm – xây dựng các đập chắn ngầm:
Việc khai thác nước ngầm thiếu quy hoạch có những dấu hiệu giảm thiểu nước ngầm, chủ yếu do nhiễm mặn nhiễm bẩn và không tái nạp đủ. Để khai thác nước ngầm hợp lý cần:
- Xác định trữ lượng nước có thể khai thác hợp lý trong từng khu vực, quy hoạch và kiểm soát khai thác phòng, chống ô nhiễm nguồn nước.
- Tăng khả năng tái nạp từ nguồn nước mặt.
- Trồng rừng để hạn chế độ bốc hơi và giữ nước mặt.
- Xây dựng các hồ chứa để trữ nước sử dụng trong mùa khô và cung cấp nguồn nước cho nước ngầm.
- Xây dựng các đập ngầm dọc ven biển hạn chế thoát nước ngọt ra biển, tăng trữ lượng nước ngầm.
- Tăng nguồn cung cấp nước mặt, giảm thiểu sự thoát nước ngầm, tạo nên sự cân bằng mực nước tương đối.
- Sử dụng phương pháp lập trình động, tính toán trữ lượng nước có thể khai thác được sau khi xây dựng đập chắn ngầm.
Xử lý nước thải và sử dụng nước hồi quy
Đây là một giải pháp hết sức quan trọng. Cần kiên quyết thực hiện việc xử lý nước thải theo các quy định của Luật Tài nguyên nước và Luật Bảo vệ môi trường. Chỉ đưa vào nguồn nước sau khi nước thải đã được xử lý đạt tiêu chuẩn quy định. Kiên quyết tạm ngừng sản xuất đối với các cơ sở sản xuất có nước thải chưa xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn nước.
Nếu xử lý nước thải tốt, có một nguồn nước hồi quy đã qua sử dụng để cấp cho những nhu cầu sử dụng phù hợp khác.
Các giải pháp phi công trình
Chuyển đổi và sắp xếp cơ cấu kinh tế, cơ cấu mùa vụ, cây trồng phù hợp:
- Thực hiện mô hình quản lý theo nhu cầu thay vì quản lý theo khả năng công trình từ đó sắp xếp cơ cấu kinh tế phù hợp, hài hòa giữa các ngành kinh tế, xã hội và môi trường.
- Sử dụng các loại giống cây trồng thích hợp, sử dụng ít nước với thời gian gieo trồng thích hợp để giảm diện tích lúa là loại cây cần nhiều nước, vẫn đảm bảo thu nhập cao cho nông dân.
Trồng rừng và bảo vệ rừng:
Ngoài việc trồng rừng để chống nhiễm mặn và chắn cát di động, trồng rừng để bảo vệ rừng đầu nguồn, tăng lưu lượng nước của các hệ thống sông suối hiện tại và giảm nhẹ thiên tai lũ lụt. Phấn đấu nâng độ che phủ chung lên 42% vào năm 2010.
Dự báo hạn hán:
Nâng cao năng lực dự báo hạn hán nhất là dự báo trung hạn và dài hạn để phòng chống nguy cơ sa mạc hóa:
- Dự báo hạn hán theo lượng thiếu hụt mưa mùa khô, cả năm theo chu trình khí hậu.
- Dự báo hiện tượng Elnino và hậu quả gây hạn hán trầm trọng kéo dài do hụt mưa và nắng nóng.
Xây dựng các chính sách phòng chống hạn hán:
Một số chính sách cần được xây dựng nhằm quản lý phòng, chống có hiệu quả và đối phó kịp thời với hạn hán và sa mạc hóa:
- Chính sách về bảo hiểm hạn hán;
- Chính sách về hỗ trợ vùng bị hạn hán;
- Một số chính sách bắt buộc trong thời kỳ hạn hán.
Cải thiện việc phân phối nước trong thời kỳ hạn hán:
Với hạn hán cấp một (hạn nhẹ): Khi mực nước trong các hồ chứa giảm 10% so với mức thiết kế, việc cấp nước cho nông nghiệp sẽ bị cắt giảm.
Với hạn hán cấp hai (hạn hán trung bình): Khi các nguồn nước giảm tới 10-25%, việc cấp nước cho nông nghiệp sẽ bị cắt giảm mạnh. Việc cấp nước cho các hệ thống kênh cấp 3 và 4 sẽ theo chế độ luân phiên. Việc này sẽ làm tăng hệ số sử dụng nước.
Với hạn hán cấp ba (hạn hán nặng): Khi mực nước trong các hồ chứa giảm xuống dưới 25% mức thiết kế, việc cung cấp nước sẽ theo chế độ luân phiên cho tất cả các hệ thống tưới tiêu và khối lượng nước sẽ bị giảm cho mỗi lần tưới. Phụ thuộc vào các tình huống đặc biệt, khối lượng nước cho trong các trạm thủy điện có thể bị giảm nhằm tăng lượng nước cung cấp cho nông nghiệp.
Với hạn hán rất nặng: Hán hán rất nặng (đặc biệt) xảy ra khi nước được cung cấp giảm xuống dưới 40% mức thiết kế. Tại thời điểm này, nước cung cấp cho du lịch và dịch vụ cần ngừng lại. Nước cung cấp cho nông nghiệp cũng cần phải giảm tới mức tối đa, sử dụng những biện pháp nêu trên. Ưu tiên sử dụng nước cho sinh hoạt.