Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông Đăkbla, tỉnh Kon tum (tóm tắt + toàn văn)

Tronggiới hạn một lưu vực sông, sự biến đổi của thảm thực vật rừng ở mức độ nhất định cóthể dẫn đến sự thay đổi nhiều yếu tố khác như xói mòn bề mặt đất, chế độ dòng chảy,châ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

Mai, huyện Chương Mỹ, Thành phố Hà Nội.

Người hướng dẫn khoa học:

……….………

giờ ngày tháng năm

Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia và Thư viện trường Đại họcLâm nghiệp

MỞ ĐẦU

I Đặt vấn đề.

Rừng và nước là hai yếu tố cấu thành cơ bản của cảnh quan địa lý, là nhữngnguồn tài nguyên thiên nhiên có vai trò quan trọng và ảnh hưởng sâu sắc nhất đối vớiđời sống của con người và các loài sinh vật khác trên trái đất Mối quan hệ giữa rừngvà nước rất phức tạp, đan xen trong nhiều mối quan hệ với các thành phần khác củamôi trường như khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng và các hoạt động của con người Tronggiới hạn một lưu vực sông, sự biến đổi của thảm thực vật rừng ở mức độ nhất định cóthể dẫn đến sự thay đổi nhiều yếu tố khác như xói mòn bề mặt đất, chế độ dòng chảy,chất lượng nước sông suối, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến sinh hoạt và sản xuất của

cư dân trong lưu vực Vì vậy, việc phát hiện quy luật tương tác giữa thảm thực vậtrừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông, để có giải pháp quản lývà sử dụng hiệu quả cả hai nguồn tài nguyên rừng và nước là nhiệm vụ quan trọngtrong nghiên cứu thủy văn rừng, có ý nghĩa to lớn cả về mặt khoa học và thực tiễn

Sông Đăkbla là một trong hai nhánh chính của hệ thống sông Sê San nằm trênđịa bàn hai tỉnh Kon tum và Gia lai, với diện tích lưu vực là 3.060 km2, có vai trò rấtquan trọng trong việc cung cấp nguồn nước cho sản xuất và sinh hoạt của cư dân sinhsống trong lưu vực Sông Đăkba còn là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho nhiều côngtrình thủy điện lớn của quốc gia như công trình thủy điện Yaly, Sê san 3, Sê san 3Avà Sê san 4, đóng góp một sản lượng điện to lớn trong việc đảm bảo an ninh nănglượng của nước ta Phần lớn lưu vực sông Đăkbla nằm trong vùng có địa hình cao,dốc, chia cắt mạnh, có lượng mưa lớn và phân bố không đều, cho nên bảo vệ và pháttriển hệ thống rừng phòng hộ đầu nguồn nhằm điều tiết nguồn nước, giảm thiểunhững hiểm họa như khô hạn hay lũ lụt, hạn chế xói mòn và sạt lở đất gây bồi lắngcác hồ chứa của các công trình thủy điện trong lưu vực, đồng thời nâng cao chấtlượng nước phục vụ sản xuất và sinh hoạt của người dân địa phương là vấn đề có tầmquan trọng chiến lược Tuy nhiên, từ trước đến nay vẫn chưa có những công trìnhnghiên cứu khoa học một cách sâu rộng và có hệ thống, làm cơ sở lý luận cho côngtác quản lý, sử dụng bền vững tài nguyên rừng và tài nguyên nước trong lưu vực sôngĐăkbla

Đề tài luận án tiến sĩ “ Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với

dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông Đăkbla, tỉnh Kon tum” được thực

hiện nhằm góp phần đáp ứng yêu cầu khoa học và thực tiễn đó

II Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu của đề tài.

1 Mục tiêu nghiên cứu chung Phân tích và đánh giá khả năng điều tiết nước

trong dòng chảy sông suối và hạn chế xói mòn đất của thảm thực vật rừng, bước đầu

đề xuất quy mô diện tích và chất lượng rừng cần thiết nhằm nâng cao sản lượng và

chất lượng nước trong dòng chảy sông Đăkbla.

2 Mục tiêu nghiên cứu cụ thể Xây dựng các mô hình toán mô phỏng mối

liên hệ giữa thảm thực vật rừng và các yếu tố lập địa với dòng chảy và chất lượngnước trong lưu vực sông Đăkbla làm cơ sở tính toán diện tích rừng cần thiết trong lưuvực

1

3 Đối tượng nghiên cứu Các mối liên hệ giữa đặc trưng của thảm thực vật

rừng (gồm độ che phủ rừng và tỷ lệ diện tích rừng giàu và trung bình) và các nhân tốlập địa (lượng mưa, độ dốc, chỉ số hình dạng lưu vực, ) với các đặc trưng dòng chảy(lưu lượng dòng chảy, mô đuyn dòng chảy, hệ số dòng chảy) và chất lượng nước(mô đuyn bùn cát lơ lửng)

III Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài

có những phát hiện mới, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1 Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ mối liên hệ và

vai trò của rừng đối với sản lượng và chất lượng nước trong dòng chảy sông suối củalưu vực sông Đăkbla, phục vụ nghiên cứu thủy văn rừng ở Tây nguyên nói riêng và ởnước ta nói chung

2 Ý nghĩa thực tiễn Đã góp phần giúp cho các nhà quản lý đánh giá thực

trạng công tác quản lý hệ thống rừng đầu nguồn trong lưu vực sông Đăkbla, từ đóhoạch định chính sách quản lý hài hòa và bền vững các nguồn tài nguyên rừng vànước trong lưu vực sông, phục vụ phát triển kinh tế - xã hội kết hợp bảo vệ môitrường sinh thái ở địa phương

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Rừng và nước có mối quan hệ tương tác rất phức tạp, trong phức hệ tương tác

đa chiều với các thành phần khác của môi trường Vai trò của rừng đối với việc quản

lý nước vẫn là vấn đề đang gây tranh cãi ở trên thế giới, cho dù hiểu biết khoa học đã

có sự tiến bộ ( IUFRO, 2007) Nghiên cứu mối liên hệ của thảm thực vật rừng đối vớidòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông là một trong những cách tiếp cậnkhoa học của thủy văn rừng nhằm làm sáng tỏ cơ chế tương tác giữa rừng và nước, từ

đó có giải pháp sử dụng hài hòa và hiệu quả cả tài nguyên rừng và tài nguyên nước,

phục vụ tốt lợi ích của con người

năng làm giảm dòng chảy mặt và cố định các chất, vì vậy có tác dụng như những máylọc làm sạch nguồn nước

- Ảnh hưởng của rừng trồng đối với sản lượng nước trong dòng chảy cũng làmột vấn đề được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm Theo kết quả nghiên cứu củaKathleen A Farley và cộng sự (2005) [48] đã chỉ ra rằng khi đất trảng cỏ và đất câybụi chuyển sang rừng trồng thì sản lượng dòng chảy năm giảm đi 44% và 31% Trong

đó, rừng Bạch đàn làm giảm sản lượng dòng chảy ở mức cao nhất (75%) và rừngThông làm giảm 40%

- Qua tổng kết các kết quả nghiên cứu rừng và lũ của các nhà khoa học trên thếgiới, FAO và CIFOR (2005) đã khái quát: Trên thực tế khó có thể xác định mối liênhệ trực tiếp giữa nạn phá rừng với hiện tượng lũ lụt Ngược lại với những điều mọingười thường nghĩ, rừng có ảnh hưởng rất hạn chế đến các trận lũ lụt lớn vùng hạlưu, đặc biệt đối với những trận lũ lụt trên diện rộng

1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng đối với chất lượng nước trong lưu vực.

Về vai trò của rừng đối với nâng cao chất lượng nước trong lưu vực, đến nay

đã có nhiều công trình nghiên cứu khẳng định vai trò của rừng trong bảo vệ và cảithiện chất lượng nguồn nước của lưu vực (Carsten L et al, 2007) Trong việc duy trìchất lượng nước cao, rừng đóng góp đáng kể nhất cho các đặc trưng thủy văn của cáchệ sinh thái lưu vực Điều này đạt được thông qua giảm thiểu xói mòn đất trong lưuvực, giảm chất bồi lắng trong các bể chứa nước (vùng đất ngập nước, ao, hồ, suối,sông) và lọc các chất ô nhiễm nước khác trong thảm mục rừng (I Calder, T Hofer, S.Vermont, P Warren, 2011)

Tóm lại, nghiên cứu ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đến sản lượng và chấtlượng nước ở quy mô khu rừng và lưu vực có lịch sử hình thành và phát triển tươngđối lâu dài ở nhiều nước trên thế giới, đã cung cấp một nguồn tri thức to lớn và quýgiá cho quá trình nâng cao nhận thức của con người về bản chất mối quan hệ tươngtác giữa rừng và nước ở quy mô khu rừng cũng như trong lưu vực sông và đưa nhữngkiến thức này vào quá trình hoạch định và thực thi các chính sách quản lý cả tàinguyên rừng và tài nguyên nước có hiệu quả cao nhất ở mỗi quốc gia và khu vực trêntoàn thế giới Tuy nhiên, nội dung nghiên cứu ảnh hưởng của rừng đến dòng chảy vàchất lượng nước ở quy mô lưu vực còn ít và chỉ mới đánh giá vai trò của từng nhântố riêng rẽ của thảm thực vật rừng hoặc từng trạng thái rừng đối với sản lượng vàchất lượng nước trong dòng chảy; Kết quả của những công trình nghiên cứu ảnhhưởng của rừng đối với sản lượng nước trong dòng chảy của lưu vực vẫn còn nhữnghoài nghi và tranh cãi, nhất là trong điều kiện các vùng nhiệt đới như nước ta.Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của rừng đến sản lượng và chất lượng nướctrong dòng chảy chưa thống nhất về tiêu chí xác định quy mô lưu vực nghiên cứu

II Ở Việt Nam.

Ở Việt nam, nghiên cứu quan hệ giữa rừng và nước đã có từ những năm 1970và được đẩy mạnh trong những năm 1990 đến nay

2.1 Ảnh hưởng của độ che phủ rừng đến sản lượng nước trong dòng chảy sông suối.

3

Nghiên cứu của Võ Đại Hải và Ngô Đình Quế (2006) về đánh giá tác động củarừng đến dòng chảy và xói mòn trên lưu vực sông Rào nậy (Quảng bình) cho thấy:Khi độ che phủ của rừng giảm 11% thì lưu lượng đỉnh lũ đã tăng lên 7,6% và lưulượng dòng chảy mùa kiệt giảm đi 16% Đối với dòng chảy bề mặt, khi diện tích rừnggiàu tăng lên 82,2% thì lưu lượng dòng chảy mặt giảm 86,1%, diện tích rừng trungbình giảm đi 81,8% làm cho dòng chảy trong lưu vực tăng lên 51,1% và các dạngrừng khác như rừng nghèo, rừng lồ ô và rừng trồng có tác động không lớn đối vớidòng chảy mặt trong lưu vực; Nghiên cứu của Vũ Tấn Phương, Phạm Thị Hương Lanvà Nguyễn Thị Hải (2007) tại lưu vực sông Chảy, sông Bồ và sông Ba cho thấy ởvùng đầu nguồn, rừng có ảnh hưởng rất lớn đến dòng chảy và xói mòn đất che phủthảm thực vật rừng có liên hệ chặc chẽ với dòng chảy và xói mòn đất Độ che phủrừng có tác động tích cực đến dòng chảy kiệt, dòng chảy lũ và xói mòn Che phủ rừngtăng thêm 20-25% đã làm giảm dòng chảy mùa lũ khoảng 7,5-9,3% và tăng dòngchảy mùa kiệt khoảng 8,5-11,2% Che phủ của rừng đạt khoảng 65-80% thì tác độngcủa che phủ rừng đến tổng dòng chảy mùa lũ và kiệt trên lưu vực là không rõ nét

2.2 Ảnh hưởng của độ che phủ rừng đến chất lượng nước trong dòng chảy sông, suối.

Kết quả nghiên cứu tại hồ chứa nước Đại lải, tỉnh Vĩnh phúc (Phạm Thị HươngLan, 2005) cho thấy: Khi diện tích rừng trên lưu vực bị giảm thì lượng bùn cát lơlửng gia nhập vào hồ sẽ tăng, đặc biệt trong mùa lũ Nhìn chung khi diện tích rừnggiảm thì dòng chảy có xu hướng tăng lên, mức độ xói mòn bề mặt cũng gia tăng vàmức tăng này nổi trội trong mùa lũ, còn trong mùa cạn thì lại có xu hướng giảm rõhơn Kết quả nghiên cứu của Vũ Tấn Phương, Phạm Thị Hương Lan và Nguyễn ThịHải (2007) tại lưu vực sông Chảy, sông Bồ và sông Ba cho thấy, ở vùng đầu nguồn,rừng có ảnh hưởng rất lớn đến dòng chảy và xói mòn đất, độ che phủ rừng tăng thêm20-25% giảm lượng xói mòn khoảng 7,2-38% Che phủ của rừng đạt khoảng 65-80%thì tác động của che phủ rừng đến xói mòn đất là thấp nhất

2.4 Xác định diện tích rừng cần thiết trong lưu vực.

Theo kết quả nghiên cứu Vương Văn Quỳnh và cộng sự (2007) xác định đượcbảng tra diện tích rừng cần thiết cho các lưu vực ở Việt Nam với diện tích trung bình

từ 10.000 – 300.000 ha Theo kết quả nghiên cứu của Võ Đại Hải và Ngô Đình Quế(2006), tác giả đã đề xuất tiêu chuẩn đánh giá môi trường bền vững, an toàn và không

an toàn trên lưu vực với 2 chỉ số cơ bản là độ che phủ của rừng và tỷ lệ diện tíchrừng trung bình và giàu trên lưu vực để có định hướng tác động

Tóm lại, nghiên cứu về hiệu quả giữ nước và chống xói mòn đất của rừng ởViệt Nam từ trước đến nay đã có được một số thành quả nhất định như: (1) Địnhlượng được những thành phần cân bằng nước chủ yếu của một số trạng thái rừng,gồm cả rừng tự nhiên và rừng trồng;(2) Nghiên cứu và đề xuất một số tiêu chuẩn cấutrúc rừng hợp lý cho rừng phòng hộ đầu nguồn; (3) Sử dụng phương pháp nghiên cứuđịnh lượng trong nghiên cứu ở cả hai cấp độ là lưu vực và trên sườn dốc Tuy nhiên,vẫn còn một số tồn tại như: (1) Số lượng các công trình nghiên cứu không nhiều, chủ

yếu nghiên cứu trên quy mô nhỏ, phân bố phân tán (2) Mối liên hệ giữa thảm thựcvật rừng và dòng chảy trong lưu vực vẫn còn các quan điểm khác nhau và chưa đượclượng hoá (3) Đối với các nghiên cứu ở quy mô lưu vực, phương tiện thiết bị nghiêncứu lạc hậu, độ chính xác thấp, thông tin, dữ liệu quan trắc thủy văn không liên tục,độ tin cậy chưa cao (4) Khả năng và phạm vi ứng dụng cho các vùng sinh thái vàtrên cả nước của các công trình nghiên cứu còn hạn chế, đặc biệt là địa bàn Tâynguyên, trong đó có tỉnh Kon tum.

NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.

Chương 1 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

1.1 Nội dung nghiên cứu.

1.1.1 Phân tích một số đặc trưng cơ bản của các lưu vực nghiên cứu.

- Xác định vị trí, ranh giới, diện tích, chỉ số hình dạng, độ dốc, thổ nhưỡng, mậtđộ lưới sông, suối của các lưu vực nghiên cứu

- Phân tích các đặc trưng về chế độ mưa, thảm thực vật rừng và dòng chảy sôngsuối trong các lưu vực nghiên cứu

1.1.2 Phân tích mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng và các yếu tố lập địa với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông Đăkbla.

- Mối liên hệ giữa độ che phủ rừng và các yếu tố lập địa với từng nhân tố: lưulượng dòng chảy, mô đuyn dòng chảy, hệ số dòng chảy và mô đuyn bùn cát lơ lửngtrong dòng chảy lũ

- Mối liên hệ giữa tỷ lệ diện tích rừng giàu và trung bình và các yếu tố lập địavới từng nhân tố: lưu lượng dòng chảy, mô đuyn dòng chảy, hệ số dòng chảy và môđuyn bùn cát lơ lửng trong dòng chảy lũ

1.1.3 Bước đầu đề xuất quy mô diện tích và chất lượng rừng cần thiết nhằm nâng cao sản lượng và chất lượng nước trong dòng chảy của lưu vực sông Đăkbla

- Đánh giá khả năng điều tiết nước trong dòng chảy sông suối và hạn chế xóimòn đất của thảm thực vật rừng hiện có trong lưu vực sông Đăkbla

- Bước đầu đề xuất quy mô diện tích và chất lượng rừng cần thiết nhằm nângcao sản lượng và chất lượng nước trong dòng chảy của lưu vực sông Đăkbla

1.2 Phương pháp nghiên cứu.

1.2.1 Phương pháp luận.

Xuất phát từ mục đích, đối tượng và nội dung nghiên cứu của đề tài, kết hợp

với điều kiện và năng lực nghiên cứu thực tế, đề tài lựa chọn phương pháp tiếp cận

nghiên cứu ở quy mô lưu vực Lưu vực được chọn nghiên cứu là những lưu vực kín,

quy mô vừa và nhỏ, thuận tiện cho việc thu thập và phân tích thông tin về đối tượngnghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài vận dụng các cách tiếp cận chủyếu sau:

5

- Tiếp cận hệ thống Lưu vực là một đơn vị cơ bản của tự nhiênlà một hệ thống

gồ m nhiều nhân tố hợp thành như: Khí hậu, địa hình, địa chất và thổ nhưỡng, thảmthực vật che phủ, dòng chảy sông suối và các hoạt động của con người Các nhân tốnày có mối quan hệ tác động qua lại với nhau có thể mô phỏng bằng các mô hìnhtoán, trên cơ sở đó có thể điều tiết dòng chảy và cải thiện nguồn nước trong lưu vựcbằng cách kiểm soát các tác động vào những nhân tố trong phương trình tương quan,bao gồm cả thảm thực vật rừng Phương pháp tiếp cận hệ thống được vận dụng để thuthập và xử lý thông tin trong đề tài

- Tiếp cận phân tích và tổng hợp Với phương pháp tiếp cận phân tích và tổng

hợp, lưu vực nghiên cứu được phân chia thành 15 lưu vực phụ để thu thập và xử lý sốliệu về các đối tượng ở quy mô không gian khác nhau trong cùng thời gian Mặt khác,trong từng lưu vực, các trạng thái rừng không ảnh hưởng một cách riêng rẽ đến dòngchảy mặt và dòng chảy ngầm, mà luôn có sự tương tác giữa các trạng thái rừng trướckhi đổ ra sông suối, cho nên mối liên hệ của thảm thực vật rừng với dòng chảy khôngphân tích tách biệt cho từng trạng thái rừng mà dùng chỉ tiêu tổng hợp là độ che phủrừng và tỷ lệ diện tích rừng giàu và rừng trung bình trong mỗi lưu vực

1.2.2 Phương pháp thu thập thông tin.

1.2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu.

Nguồn tài liệu được khai thác từ các thư viện, các trung tâm lưu trữ và trênmạng Internet

1.2.2.2 Phương pháp phi thực nghiệm.

a Thu thập số liệu để phân tích các đặc trưng cơ bản của lưu vực.

Khảo sát và dùng GPS đánh dấu vị trí mặt cắt điểm đầu ra của các lưu vực trênthực địa trong các lưu vực nghiên cứu Trên bản đồ địa hình 1/10.000, bản đồ hệ

thống sông suối, bản đồ mô hình số hóa độ cao (DEM), sử dụng phần mềm ArcSwat

được tích hợp trong phần mềm ArcGis để nội suy từ mô hình số hóa độ cao ra hướngdòng chảy, đường phân thuỷ, hệ thống sông suối, đồng thời tính toán các chỉ tiêu độcao, độ dốc, diện tích và chỉ số hình dạng các lưu vực nghiên cứu

b Thu thập số liệu đặc điểm thổ nhưỡng trong lưu vực.

: Sau khi lập được bản đồ ranh giới lưu vực sông Đăk Bla, tiến hành chồngghép lên bản đồ đất tỉnh Kon tum tỷ lệ 1/100.000, và dùng phần mềm ArcGis để tínhtoán được bảng thuộc tính chứa các thông tin về diện tích của các loại đất của lưu vựcnghiên cứu Truy xuất bảng thuộc tính này ra thành dữ liệu sử dụng được trên phầnmềm Excel, từ đó tính ra bảng số liệu báo cáo

c Thu thập số liệu lượng mưa trong lưu vực.

Bố trí 7 trạm đo mưa trong lưu vực nghiên cứu Vị trí các trạm được đánh dấutrên bản đồ bằng máy định vị GPS Mỗi trạm được đo mưa theo ngày trong suốt thờigian từ tháng 1/2011 đến tháng 12/2013 Công cụ đo mưa bằng vũ kế tiêu chuẩn củaTrung tâm khí tượng thủy văn Kon tum

d Thu thập số liệu lưu lượng dòng chảy trong lưu vực.

+ Đo diện tích mặt cắt ngang lòng dẫn của dòng chảy sông suối tại điểm đầu racủa các lưu vực nghiên cứu bằng máy dẫn thăng bằng (máy thủy bình) và mia

+ Đo vận tốc nước: Khi nước cạn có thể lội được thì đo bằng máy lưu tốc kếkiểu cánh quạt; khi có lũ thì tiến hành đo tốc độ dòng nước bằng phao theo quy trìnhquan trắc thủy văn Chu kỳ đo mỗi tháng 2 lần trong 6 tháng mùa mưa, mỗi tháng 1lần vào 6 tháng mùa khô, bắt đầu từ tháng 1/2011 đến tháng 12/2013

e Thu thập số liệu lượng bùn cát lơ lửng trong dòng chảy.

Lấy mẫu nước của dòng chảy theo phương pháp hỗn hợp tại một số điểm theomặt cắt ngang và theo độ sâu của dòng chảy đã được Tổng cục Khí tượng thủy vănquy định Mẫu nước trong 1 lưu vực mỗi tháng thu thập 1 lần trong mùa lũ, cùng thờiđiểm đo lưu lượng nước tại mặt cắt Dùng thiết bị kiểu chai với dung tích 0,8 – 0,9 lít

để lấy mẫu

g Thu thập số liệu diện tích các trạng thái rừng trong lưu vực.

- Phân tích ảnh Landsat và sử dụng các phần mềm chuyên dụng của GIS để lậpbản đồ hiện trạng và tính toán diện tích các trạng thái rừng, kết hợp điều tra bổ sungtrên thực địa Các trạng thái rừng được phân chia theo quy định tại thông tư số34/TT-BNNPTNT ngày 10/6/2009 Quy định tiêu chí xác định và phân loại rừng

- Mỗi trạng thái rừng lập 6 ô tiêu chuẩn điển hình tạm thời diện tích 500 m2 ởcác trạng thái rừng để xác định các chỉ tiêu cơ bản của trạng thái và trữ lượng rừng

1.2.3 Phương pháp xử lý thông tin.

1.2.3.1 Tính toán lượng mưa và tổng lượng nước mưa.

Lượng mưa bình quân lưu vực được xác định theo công thức:

X bq = (X 1 f 1 +X 2 f 2 +…+X n f n ) /F lv (1-1)Trong đó: Xbq là lượng mưa bình quân trên lưu vực

Xn là lượng mưa bình quân tại từng trạm

fn là diện tích bộ phận lưu vực chịu ảnh hưởng của từng trạm mưa

Flv là diện tích lưu vực

- Lượng mưa mùa mưa bao gồm tổng lượng mưa từ tháng 5 đến tháng 10;lượng mưa mùa khô bằng tổng lượng mưa từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau; lượngmưa mùa lũ bằng tổng lượng mưa trong các tháng mùa lũ ( từ tháng 8 đến tháng 12);lượng mưa mùa cạn bằng tổng lượng mưa trong các tháng mùa cạn (từ tháng 1 đếntháng 7)

- Tổng lượng nước mưa trong lưu vực được tính từ lượng mưa trung bình trongnăm hoặc trong mùa, đơn vị được tính là m3, ký hiệu là T Công thức tính tổng lượngnước mưa trên lưu vực là :

T = X.F lv (1-2)Trong đó: T là tổng lượng nước mưa rơi xuống bề mặt lưu vực; X là lượng mưa bìnhquân đo được trong lưu vực; Flv là diện tích bề mặt lưu vực

1.2.3.2 Tính toán các đặc trưng biểu thị dòng chảy

a Lưu lượng dòng chảy

Lưu lượng dòng chảy là lượng nước chảy qua một mặt cắt vuông góc với dòngchảy trong một đơn vị thời gian, được tính theo công thức:

7

Q = V.F mc (1-3)Trong đó: Q – lưu lượng dòng chảy (m3/s);V – Vận tốc trung bình của dòng chảy (m/s); Fmc – Diện tích mặt cắt vuông góc với dòng chảy (m2).

b Lưu lượng bình quân năm

Lưu lượng dòng chảy bình quân được ký hiệu là Q, đơn vị tính là m3/s hay lít/s,được tính theo công thức:

Q năm = ∑ Q i / n (1-4)

Trong đó: Qnăm - lưu lượng bình quân năm (m3/s); Qi - Lưu lượng dòng chảy trung bình ngày (m3/s); n - Số ngày trong năm; i - Ngày thứ i trong năm

c Tổng lượng dòng chảy năm.

Tổng lượng dòng chảy năm được ký hiệu là W, đơn vị tính là m3 được tínhtheo công thức:

W năm = Q năm n 86400 (1-5)

Trong đó: Wnăm - Tổng lượng dòng chảy năm (m3); Qnăm - Lưu lượng bình quân năm (m3/s) ; 86400 - Số giây trong 1 ngày; n - Số ngày trong năm

d Mô đuyn dòng chảy năm

Mô đuyn dòng chảy năm được ký hiệu là Mnăm, đơn vị tính là m3/s.km2 hay lít/s.km2, được tính theo công thức:

M năm = Q năm 10 3 / F lv (1-6)

Trong đó: Mnăm- Mô đuyn dòng chảy năm (l/s.km2); Qnăm - Lưu lượng bình quânnăm (m3/s); Flv - Diện tích lưu vực (km2); 103 - Hệ số đổi đơn vị

e Độ sâu dòng chảy năm

Độ sâu dòng chảy năm ký hiệu là Ynăm, được tính theo công thức:

Y năm = W năm 10 -3 / F lv (1-7)

Trong đó: Ynăm - Độ sâu dòng chảy năm ( mm); Wnăm - Tổng lượng dòng chảy năm (m3); Flv - Diện tích lưu vực (km2)

g Hệ số dòng chảy năm

Hệ số dòng chảy ký hiệu là ŋnăm và được tính theo công thức:

ŋ năm = Y năm / X năm (1-8)

Trong đó: ŋnăm - Hệ số dòng chảy năm;Ynăm - Độ sâu dòng chảy năm (mm);Xnăm - Lượng mưa trung bình năm lưu vực (mm)

h Lưu lượng bùn cát lơ lửng mùa lũ.

Lưu lượng bùn cát lơ lửng mùa lũ ký hiệu là Rbclu, đơn vị là kg/s, được tínhtheo công thức:

i

bclu

R n

R  (1-9)Trong đó: Rbclu - Lưu lượng bùn cát lơ lửng mùa lũ (kg/s); Ri - Lưu lượng bùn cáttháng thứ i (kg/s); n - số tháng trong mùa lũ ( n= 5 tháng)

i Tổng lượng bùn cát lơ lửng trong mùa lũ.

Tổng lượng bùn cát lơ lửng trong mùa lũ được tính theo công thức:

3

10

bclu bclu

W R x 153 x 86.400 (1-10)

Trong đó: Wbclu - Tổng lượng bùn cát lơ lửng mùa lũ (tấn/mùa lũ); Rlu - Lưu lượng bùn cát lơ lửng bình quân mùa lũ (kg/s); 153 - Số ngày trong một mùa lũ 86.400 - Số giây / ngày; 103 - Hệ số chuyển đổi giữa đơn vị kg/s và tấn/s

k Mô đuyn bùn cát lơ lửng mùa lũ Là lượng bùn cát bị bào mòn trên mặt 1

km2 diện tích lưu vực trong một mùa lũ và được tính theo công thức:

F

 100 (%) (1-12) Trong đó: CP - Độ che phủ rừng; Si- Diện tích trạng thái rừng i; Flv- Diện tích lưuvực

b Tỷ lệ diện tích rừng giàu và trung bình.

Tỷ lệ diện tích rừng giàu và rừng trung bình được tính theo công thức:

Trong đó: P gtb – Tỷ lệ rừng giàu và trung bình; S gtb - Diện tích rừng giàu và trung bình

trong lưu vực; F lv - Diện tích lưu vực

c Thể tích cây đứng

V = G.H.F (1-14)

Trong đó: G - là tiết diện ngang của cây tại vị trí độ cao 1,3 m; H - là chiều cao vút

ngọn trung bình của cây theo cấp kính; F - là hình số thon (Cây gỗ rừng tự nhiên F=0,45; cây gỗ rừng trồng F=0,5)

1.2.3.4 Tính toán hệ số hình dạng lưu vực.

Hệ số hình dạng lưu vực được tính theo công thức sau:

K d = 0,28 C lv / F lv 0,5 (1-15)

Trong đó: Kd - Hệ số hình dạng lưu vực; Flv - Diện tích lưu vực; Clv - Chu vi lưu vực

1.2.3.5 Phân tích mối liên hệ giữa độ che phủ rừng, tỷ lệ diện tích rừng giàu

và trung bình và các yếu tố lập địa với các đặc trưng biểu thị dòng chảy trong lưu vực.

9

a Xác định mức độ liên hệ giữa các đại lượng Dùng chỉ tiêu thống kê là tỷ

tương quan

b Xác lập phương trình hồi quy biểu thị mối liên hệ giữa các biến độc lập và biến phụ thuộc.

-Để đánh giá mức độ phụ thuộc của biến phụ thuộc vào biến độc lập, người ta

sử dụng chỉ tiêu đặc trưng thống kê đó là hệ số xác định R2

- Trên cơ sở xác định sự tồn tại và mức độ liên hệ giữa các biến độc lập và biếnphụ thuộc thông qua đại lượng tỷ tương quan, tiến hành thăm dò và xác lập phươngtrình hồi quy biểu thị mối liên hệ giữa các biến độc lập và các biến phụ thuộc Có 8dạng liên hệ đơn biến đó là hàm tuyến tính, hàm logarit, hàm nghịch đảo, hàmparabol bậc 2, hàm parabol bậc 3, hàm Power, hàm compound và hàm chữ S đượcthăm dò để lựa chọn phương trình phù hợp nhất Ngoài ra còn thăm dò các dạng liênhệ tuyến tính đa biến khác Ký hiệu tên hàm và dạng hàm được trình bày ở danh mụccác ký hiệu tính toán

1.2.3.6 Đề xuất quy mô diện tích và chất lượng rừng cần thiết nhằm nâng cao sản lượng và chất lượng nước trong dòng chảy của lưu vực sông Đăkbla

Trên cơ sở xác định phương trình hồi quy ước lượng mối liên hệ giữa độ chephủ rừng và các yếu tố lập địa đối với mô đuyn dòng chảy, trong đó lượng mưa và độche phủ rừng là hai yếu tố biến đổi gây nên biến đổi mô đuyn dòng chảy năm, lậpmột ma trận trong đó mỗi một ô là một giá trị của mô đuyn dòng chảy năm tương ứngmột giá trị của lượng mưa và một giá trị của độ che phủ rừng Đối chiếu các giá trịtính được tại các ô với các giá trị mô đuyn dòng chảy ở các ngưỡng chế độ dòng chảy(cạn kiệt, trung bình, lũ ) để xác định độ che phủ rừng cần thiết đảm bảo chế độ dòngchảy ổn định, từ đó tính được quy mô diện tích rừng cần tăng hay giảm so với hiệntại Tương tự cách tính này ta cũng xác định độ che phủ rừng cần thiết để đảm bảolượng bùn cát lơ lửng trong dòng chảy là thấp nhất và xác định tỷ lệ diện tích rừnggiàu và trung bình cần thiết theo mục tiêu nghiên cứu

Chương 2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.

2.1 Phân tích các đặc trưng cơ bản của khu vực nghiên cứu.

2.1.1 Xác định vị trí, ranh giới, diện tích, độ dốc, chỉ số hình dạng, thổ nhưỡng, mật độ lưới sông, suối của các lưu vực nghiên cứu.

2.1.1.1 Vị trí sông Đăkbla trong hệ thống sông tỉnh Kon tum

Sông Đăkbla là một trong những sông chính trong hệ thống sông suối của tỉnhKon tum, bao gồm: Sông Đăk Psi, sông Pô Kô, sông Đăkbla, sông Sa Thầy và sông

Sê san Sông Đăkbla có chiều dài 144 km, bắt nguồn từ dãy núi Ngọc Krinh có độcao từ 1700 – 1850 mét ở phía Đông Bắc tỉnh Kon tum đến hợp lưu với sông Pô Kôtại thành phố Kon tum Lưu vực sông Đăk Bla có dạng hình nan quạt, phần lớn nằmtrên địa phận tỉnh Kon tum ( gồm thành phố Kon Tum, huyện Kon Rẫy, KonPlong,

Tu Mơ Rông và Đăk Hà) và một phần thuộc huyện ChưPả, tỉnh Gia Lai

2.1.1.2 Vị trí và ranh giới các lưu vực nghiên cứu.

Khu vực nghiên cứu được phân chia thành 16 lưu vực sông, suối, gồm lưu vựcchính là toàn bộ lưu vực sông Đăkbla và 15 lưu vực phụ nằm trong lưu vực chính,được đánh số theo thứ tự từ bắc xuống nam Tên sông, suối và tọa độ điểm tại mặt cắtđầu ra của từng lưu vực nghiên cứu được thể hiện ở bảng 2.1.của luận án

2.1.1.3 Diện tích, độ dốc, chỉ số hình dạng lưu vực

Ứng dụng công nghệ giải đoán ảnh viễn thám và GIS, với sự hỗ trợ của cácphần mềm chuyên dụng trên máy vi tính, các chỉ tiêu diện tích, độ dốc và chỉ số hìnhdạng của các lưu vực trong phạm vi nghiên cứu đã được tính toán và thể hiện chi tiếttại bảng 2.1 của luận án

Độ cao bình quân của lưu vực sông Đăkbla là 1.090 m, điểm cao nhất 2.060 m,điểm thấp nhất 200 m Độ dốc bình quân của lưu vực chính là 24% Chỉ số hình dạnglưu vực sông Đăkbla và hầu hết các lưu vực phụ tương đối lớn, hình dạng các lưu vựcsông dài và hẹp, nước trong dòng chảy tập trung nhanh

2.1.1.4 Thổ nhưỡng.

Do sự đa dạng về địa hình (độ cao, độ dốc), địa chất (đá mẹ, thành phầnkhoáng, tầng dày) và điều kiện khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm,lượng mưa) đã ảnh hưởngmạnh đến quá trình phong hóa, cho nên trong lưu vực sông Đăkbla đã hình thành nênnhiều loại đất khác nhau và hầu hết các loại đất phân bố đan xen trên nhiều vùng địa

hình khác nhau

2.1.1.5 Mạng lưới sông, suối trong lưu vực sông Đăkbla.

Lưu vực sông Đắk Bla có hệ thống sông suối khá phát triển với mật độ lướisông trung bình từ 0,48 – 0,50 km/km2.Tính tổng cộng các nhánh suối có chiều dài từ10km trở lên, sông Đắk Bla có tổng cộng 18 chi lưu cấp 1 và cấp 2

2.1.2 Phân tích các đặc trưng về chế độ mưa, thảm thực vật rừng và chế độ dòng chảy sông, suối trong các lưu vực nghiên cứu.

2.1.2.1 Chế độ mưa

Chế độ mưa trong lưu vực nghiên cứu mỗi năm có hai mùa: mùa mưa từ tháng

5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 4 đến tháng 11 năm sau Trong khi đó, dòng chảysông, suối mùa lũ từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa cạn từ tháng 1 đến tháng 7 Dodiện tích lưu vực nghiên cứu rộng và lượng mưa phân bố không đều trên các tiểuvùng khác nhau, cho nên lượng mưa ở các lưu vực nghiên cứu có khác nhau Lượngmưa trung bình năm của toàn lưu vực khoảng 2.200 mm/năm, lượng mưa trung bìnhmùa lũ khoảng 1.300 mm/mùa, lượng mưa trung bình mùa cạn khoảng 900 mm/ mùa.Lượng mưa năm 2011 ở mức trung bình, năm 2012 thấp nhất và năm 2013 cao nhất

2.1.2.2 Các đặc trưng chủ yếu của thảm thực vật rừng

Diện tích và chất lượng rừng trong toàn lưu vực sông Đăkbla ở mức trungbình Diện tích đất có rừng chưa đến 50% tổng diện tích tự nhiên, số còn lại là đấttrống, trảng cỏ, cây bụi và đất khác Về chất lượng rừng, diện tích rừng giàu và rừngtrung bình chiếm tỷ lệ rất thấp, chỉ chiếm 12,2%, trong khi đó diện tích rừng nghèovà rừng phục hồi chiếm trên 31%, diện tích rừng trồng chiếm tỷ lệ thấp nhất, chỉ có

11