DỰ ĐOÁN LƯỢNG ĐẤT XÓI MÒN TIỀM TÀNG VÀ VẤN ĐỀ PHÂN CẤP ĐẦU NGUỒN KHU VỰC HỒ THUỶ ĐIỆN SƠN LA Nguyễn Hữu Tân Đại học Hồng Đức TÓM TẮT Bài báo đã dự báo lượng đất xói mòn tiềm tàng
Trang 1DỰ ĐOÁN LƯỢNG ĐẤT XÓI MÒN TIỀM TÀNG VÀ VẤN ĐỀ PHÂN CẤP ĐẦU NGUỒN KHU VỰC HỒ THUỶ ĐIỆN SƠN LA
Nguyễn Hữu Tân
Đại học Hồng Đức
TÓM TẮT
Bài báo đã dự báo lượng đất xói mòn tiềm tàng và vấn đề phân cấp đầu nguồn khu vực hồ thủy điện Sơn La, trên cơ sở xác định lượng mất đất theo phương trình mất đất của Wischmeier W.H và Smith D.D (1978) và phương trình hiệu chỉnh hệ số xói mòn đất (K) của tác giả Nguyễn Trọng Hà
và các cộng sự; chúng tôi đã xây dựng bảng hệ số xói mòn đất khu vực nghiên cứu, bản đồ phân cấp lượng xói mòn và bản đồ phân bố GT + CP + TM; dự báo lượng xói mòn và tỷ lệ (%) diện tích của các cấp đầu nguồn tương ứng (ít xung yếu, xung yếu, rất xung yếu) tại lưu vực hồ thủy điện Sơn La địa bàn Tỉnh Sơn La
Từ khoá: Phân cấp đầu nguồn, thảm thực vật, rừng phòng hộ đầu nguồn
ĐẶT VẤN ĐỀ
Ở nước ta, việc xây dựng và phát triển hệ thống rừng phòng hộ đầu nguồn đang trở thành nhu cầu khẩn thiết và còn nhiều vấn đề bức bách cần được giải quyết cả về lý luận lẫn thực tiễn Tuy nhiên, những nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này còn nhiều hạn chế nên hiện nay chúng ta chưa
đủ hệ thống thông tin và cơ sở khoa học cần thiết cho xây dựng cấu trúc của thảm thực vật phòng hộ Hạn chế này đã làm cho hiệu quả quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn chưa cao
Một trong những lĩnh vực nghiên cứu có tầm quan trọng đặc biệt là nghiên cứu xói mòn đất gắn với những đề xuất về phân cấp đầu nguồn Phân cấp đầu nguồn đã được hiểu là phân chia khu vực đầu nguồn ra thành các cấp khác nhau theo tiềm năng suy thoái đất và nước Vì vậy, việc phân chia lượng đất xói mòn tiềm tàng thành các cấp khác nhau được xem như một trong những căn cứ quan trọng để phân cấp đầu nguồn
Với ý nghĩa đó, bài báo này tập trung xác định lượng đất xói mòn tiềm tàng ở khu vực hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La Từ đó đưa ra một số ý kiến trong việc phân cấp đầu nguồn và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của bài báo là diện tích tự nhiên thuộc vùng hồ thuỷ điện Sơn La thuộc tỉnh Sơn La, với ranh giới hành chính theo quyết định 364/CP
Phương pháp nghiên cứu
Lượng đất xói mòn tiềm tàng được xác định theo phương trình mất đất của Wischmeier W.H
và Smith D.D (1978), cụ thể như sau:
A = 2,47.R.K.LS.C.P (1-1) trong đó:
A = lượng đất xói mòn (tấn/ha/năm)
2,47 = hệ số đổi từ acre sang hecta
R = hệ số xói mòn do mưa (phút-tấn/acre)
K = Hệ số xói mòn đất
Trang 2LS = Hệ số địa hình
C = hệ số thảm thực vật
P = hệ số bảo vệ đất
- Hệ số xói mòn do mưa (R) được xác định theo phương pháp tính gần đúng theo tiêu chuẩn ngành của Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn b”ng phương trình:
R = 0,548527* P - 59,9 (1-2)
Trong đó, P là lượng mưa trung bình năm được xác định từ bản đồ đẳng trị mưa của Cục khí tượng thuỷ văn và nội suy dựa trên phần mềm sinh khí hậu của Trường đại học Lâm nghiệp
- Hệ số xói mòn đất (K) được xác định bằng phương pháp hiệu chỉnh bảng hệ số xói mòn đất đối với 20 loại đất của Nguyễn Trọng Hà và cộng sự (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, Phạm Văn Điển, 2005) Theo bản đồ đất và điều tra hiện trường, tại khu vực nghiên cứu có 15 loại đất Với kết quả phân tích mẫu đất lấy tại một số điểm có loại đất đặc trưng của khu vực nghiên cứu, dùng toán đồ Wischmeier W.H để tính hệ số xói mòn đất, đem so sánh kết quả với các hệ số mà Nguyễn Trọng
Hà và cộng sự đã nghiên cứu, nhận thấy hệ số xói mòn đất có sự sai lệch kh”ng nhiều, vì thế chúng tôi công nhận những kết quả còn lại và chỉnh lý hệ số xói mòn của một số loại đất đã có kết quả phân tích Dưới đây là bảng hệ số xói mòn đất (K) trong khu vực nghiên cứu
Bảng 1 Hệ số xói mòn đất (K) trong khu vực nghiên cứu
TT Loại đất Ký hiệu Hệ số K Diện tích (ha) Tỷ lệ %
1 Đất Feralit mùn phát triển trên đá trầm tích
2 Feralit phát triển trên đá mác ma chua Fa 0,24 2.507,4 1,4
3 Feralit mùn phát triển trên đá mác ma chua Fha 0,23 1.710,7 1,0
4 Feralit mùn phát triển trên đá mác ma bazơ
5 Feralit mùn phát triển trên đá v”i FHv 0,29 2.320,2 1,3
6 Feralit phát triển trên đá mác ma bazơ và
7 Feralit phát triển trên đá trầm tích và biến
8 Feralit phát triển trên đá trầm tích và biến
9 Feralit phát triển trên đá v”i Fv 0,30 3.581,4 2,1
10 Đất mùn núi cao phún xuất chua Ha 0,15 1.203,3 0,7
12 Đất thung lũng tầng trung bình T2 0,20 3.388,5 2,0
Tổng diện tích 173.157,3 100,0
- Hệ số địa hình (LS) bao gồm độ dốc và chiều dài sườn dốc Theo Nguyễn Ngọc Lung (1997),
“chiều dài sườn dốc được tính bằng khoảng cách từ điểm bắt nguồn dòng chảy mặt đến điểm diễn ra
sự lắng động bùn cát hoặc là tới điểm tiếp xúc với lòng dẫn nào đó” Như vậy có thể chia các mái
chảy thành các lô có độ dài sườn dốc và độ dốc khác biệt để tính toán riêng hệ số L và hệ số S
Theo c”ng thức của Wischmeier W.H.-Smith D.D hệ số chiều dài sườn dốc L được tính cho đoạn sườn dốc chuẩn 22,13 mét là:
Trong đó:
X
Trang 3L: Hệ số chiều dài sườn dốc
X: Chiều dài sườn dốc (m)
M: Hệ số mũ dao động từ 0,2 – 0,5
+ m = 0,5 nếu độ dốc sườn dốc > 5%
+ m = 0,4 nếu độ dốc sườn dốc khoảng 3% < độ dốc ≤ 5%
+ m = 0,3 nếu độ dốc sườn dốc khoảng 1% < độ dốc ≤ 3%
+ m = 0,2 nếu độ dốc sườn dốc ≤ 1%
Khu vực nghiên cứu có địa hình rất dốc, trên 5%, do đó hệ số chọn ở đây là 0,5
Hệ số độ dốc S (Slope) cũng được tính theo c”ng thức của Wischmeier W.H và Smith D.D:
S = 0,065 + 0,0456.s + 0,00654.s 2 (1-4)
trong đó :
S : Hệ số độ dốc
s : Độ dốc ( % )
Trong thực tế, do mối liên hệ giữa độ dốc và chiều dài sườn dốc là rất chặt chẽ, nên hai hệ số
L và S đã được tính gộp lại theo tích số của hai công thức trên và xây dựng một bản đồ chuyên đề duy nhất để đánh giá ảnh hưởng của chúng tới xói mòn đất
Đã sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 thể hiện dưới dạng các đường đồng mức cách đều 20m, với sự trợ giúp của chương trình ArcView, xây dựng mô hình số hoá địa hình (DTM) với kích thước pixel 30m, từ đó tính toán độ dốc và đai cao của từng pixel Bản đồ độ cao và độ dốc sau đó được chồng ghép và sử dụng Extention trong ArcView (wwf_hydro) để tính chiều dài sườn dốc tỉnh
từ đỉnh d”ng tới điểm tiếp nhận nước cuối cùng áp dụng c”ng thức để xác định trị số LS
- Hệ số thảm thực vật được xác định theo bảng phân loại của Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) Trong nghiên cứu này, để tính lượng đất xói mòn tiềm năng - tức là lượng đất xói mòn lớn nhất trong điều kiện không có rừng che phủ - đã dựa vào kết quả khảo sát hiện trường Trong điều kiện không có rừng, độ che phủ bình quân của thảm tươi từ 70 - 90%, vì vậy hệ số C được xác định b”ng 0,0097
- Hệ số bảo vệ đất (P) là tỷ số giữa lượng đất xói mòn trên đất trồng cây có áp dụng các biện pháp chống xói mòn đất với lượng đất xói mòn trên đất không thực hiện các biện pháp chống xói mòn Như vậy, trị số P cao nhất ( P=1) trong điều kiện canh tác không thực hiện các biện pháp chống xói mòn như phân cắt dòng chảy, đắp bờ, đào hố nước, v.v… Trị số P < 1 trong trường hợp thực hiện các biện pháp chống xói mòn trên sườn dốc như làm ruộng bậc thang, canh tác theo đường đồng mức, bẫy đất… ở địa bàn nghiên cứu hầu như chưa sử dụng những biện pháp bảo vệ đất nên P = 1
Tất cả các loại bản đồ như bản đồ đẳng vũ, bản đồ đất, bản đồ thuỷ văn, bản đồ hành chính, bản đồ khoảnh đều được số hoá bằng hệ mềm MICROSTATION Lượng đất xói mòn tiềm tàng (trong điều kiện không có thảm thực vật rừng che phủ) và bản đồ xói mòn đất tiềm tàng là một trong những cơ sở để kiểm tra mức độ phù hợp của hệ thống phân cấp đầu nguồn vùng hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La
Giả sử rằng lượng đất xói mòn được tính toán khi chưa có rừng che phủ, áp dụng c”ng thức Wischmeier W.H và Smith D.D với các hệ số R, K, LS, C và P đã được xác định, đã dự đoán được lượng đất xói mòn cho từng vị trí bề mặt lưu vực
Trên cơ sở tiêu chuẩn Nhà nước số 579/TCVN - 1995 về phân chia cấp xói mòn, ta có thể phân chia lưu vực hồ thuỷ điện Sơn La thành 4 cấp, sau đó tính toán diện tích và lượng đất xói mòn cho từng cấp xói mòn:
Trang 4Hình 1 Bản đồ xói mòn đất tiềm tàng khu vực nghiên cứu Bảng 2 Thống kê diện tích các cấp xói mòn tại khu vực nghiên cứu
Cấp
xói mòn
Lượng đất bị mất (tấn/ha/năm) Diện tích (ha) Tỷ lệ %
Lượng đất bị rửa tr”i (tấn/năm)
Cấp II 10 - 50 23.808 13,7 720.494 Cấp III 50 - 200 85.031 49,1 10.383.984
Trang 5Tổng cộng 173.153 100,0 28.538.726
Phân bố diện tích lưu vực theo cấp xói mòn
0 đến 10
10 đến 50
50 đến 200
>200
Hỡnh 2 Phõn bố diện tớch theo cấp xúi mũn
Hỡnh trờn cho thấy trong khu vực nghiờn cứu, diện tớch đất bị xúi mũn ở cấp 1 và cấp 2 là tương đương nhau, chiếm khoảng 13%, cấp xúi mũn 3 chiếm diện tớch lớn nhất, gần 50% Theo dự đoỏn trong trường hợp kh”ng cú thảm thực vật che phủ, lưu vực hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La sẽ mất đi khoảng 28 triệu tấn đất mỗi năm do xúi mũn, trong đú phần lớn tập trung ở cỏc cấp II và III phõn bố
ở những nơi cao và dốc
Nếu xỏc định cấp xúi mũn I là ớt xung yếu, cấp xúi mũn II là xung yếu và cấp xúi mũn III + IV
là rất xung yếu, sẽ thu được bảng 3 dưới đõy;
Bảng 3 Phõn cấp xung yếu theo cấp xúi mũn
TT Cấp xung yếu Diện tớch (ha) Tỷ lệ %
Phạm Văn Điển (2006) đó đề xuất phương phỏp tớnh độ che phủ cần thiết để giữ đất khỏi
nguy cơ xúi mũn thụng qua Chỉ tiờu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) hợp thành từ cỏc hệ số xúi mũn
đất (K), độ dốc mặt đất (S, độ), chỉ số diện tớch tỏn (GT, %), độ che phủ cõy bụi thảm tươi (CP, %),
và độ che phủ của vật rơi rụng (TM, %) Lượng đất xúi mũn cú liờn hệ chặt chẽ với Chỉ tiờu tổng
hợp (GT+CP+TM)/(K.S) theo phương trỡnh dạng mũ bằng cụng thức (trang 8)
(Đơn vị: tấn/ha/năm)
Trang 6Hình 3 Bản đồ Phân bố GT + CP + TM lưu vực hồ thủy điện Sơn La
A = 184,6571 ((GT+CP+TM)/(K.S)) -0,8334
Trang 7Thay lượng đất xói mòn được tính b”ng phương trình Wischmeier W.H và Smith D.D vào
c”ng thức trên đây, có thể dễ dàng tính được giá trị của Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) trên lưu vực hồ thuỷ điện Sơn La Dưới đây là bản đồ phân bố Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S)
Từ trên bản đồ cho thấy r”ng, phần lớn diện tích vùng đầu nguồn hồ thuỷ điện Sơn La n”m trong vùng có Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) dao động trong khoảng 51 đến 120 Đây cũng chính là khu vực có lượng đất xói mòn tiềm tàng ở cấp 3 (từ 50 đến 200 tấn/ha/năm)
KẾT LUẬN
Tổng lượng đất xói mòn tiềm tàng vùng hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La được dự báo là 28,5 triệu tấn/năm, trong đó cấp xói mòn III và IV là chủ yếu Nếu việc phân cấp đầu nguồn dựa vào lượng đất xói mòn tiềm tàng thì tỷ lệ diện tích của các cấp đầu nguồn tương ứng là: ít xung yếu - 12,8%, xung yếu - 13,7%, rất xung yếu 73,4%
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Ban thư ký Uỷ hội sông Mê Kông, 1997 Phân cấp đầu nguồn sông Mê Kông Hướng dẫn lập và
sử dụng bản đồ phân cấp đầu nguồn Trung tâm M”i trường và Phát triển, Trường Đại học Berne, Thuỵ Sỹ, Băng Cốc, 1997, 77 trang
Phạm Văn Điển, 2006 Nghiên cứu khả năng giữ nước của một số thảm thực vật ở vùng phòng
hộ thủy điện tỉnh Hòa Bình, Luận án Tiến sĩ nông nghiệp, Trường đại học Lâm nghiệp
Phạm Xuân Hoàn, Phạm Văn Điển, 2005 Rà soát hệ thống phân cấp đầu nguồn hồ Hoà Bình
và thử nghiệm phân cấp đầu nguồn hồ thuỷ điện Sơn La, Báo cáo khoa học đề tài nghiên cứu cấp Bộ,
Hà Nội
Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải, 1997 Kết quả bước đầu nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nước của một số thảm thực vật chính và các nguyên tắc xây dựng rừng phòng hộ nguồn nước, NXB N”ng nghiệp TP Hồ Chí Minh
Wischmeir W.H, 1978 Predicting rainfall erosion soil loss, US, Dept Agri Handbook, USA
ESTIMATING THE AMOUNT OF POTENTIAL PLANE OF EROSION AND THE PROBLEM OF FOUNTAIN HEAD GRADATION IN THE AREA OF SON LA POWER
POOL
Nguyen Huu Tan
Hong Duc University – Thanh Hoa
SUMMARY
The article has estimated the amount of potential plane of erosion and the problem of fountain head gradation in the area of Son La Power Pool On the basis of the equation of erosion by Wischmeier and Smith D.D (1978) and the correction plate of erosion coefficient by Nguyen Trong
Ha, we have estimated the amount of plane erosion, wich help us to build up a table of erosion coefficient, a gradation map and a distribution map of erosion; to forecast the amount of plane erosion and the percentage (%) of correlative fountain head gradation (not very important, important, very important) in the area of Son La Power Pool,
Keywords: Watershed classification, vegetation, headwater protection forest
