Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện sơn động tỉnh bắc giang

Có thể kể đến các mô hình: Phương trình Musgrave của Musgrave,1947; Phương pháp tỉ lệ phân chia bùn cát, Renfro, 1975; Phương pháp Dendy -Boltan, Dendy và Bolten, 1976; MUSLE modified un

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Sơn Động là huyện miền núi của tỉnh Bắc Giang có diện tích tự nhiên là84.432,4 ha, trong đó diện tích đất lâm nghiệp là 68.348,29 hecta chiếm 72,0%[14] Địa hình Sơn Động gồm đồi núi xen kẽ các thung lũng, manh mún, địa hìnhchia cắt mạnh chênh lệch về độ cao, độ dốc lớn Hiện tượng xói mòn, rửa trôiđang xảy ra mạnh Tuy nhiên, đến nay chưa có nghiên cứu nào về xói mòn đấttrên địa bàn huyện Sơn Động

Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu đặc biệt, là thành phầnquan trọng hàng đầu của môi trường sống, là tư liệu lao động chính của nền kinh

tế Nông - Lâm nghiệp Tuy nhiên, trong vài thập kỷ gần đây, cùng với sự gia tăngdân số, các nguồn tài nguyên khoáng sản, thảm thực vật, đất đai đã và đang được

sử dụng ở mức độ cao, thậm chí không hợp lý Việc khai thác Nông -Lâm nghiệpkhông có ý thức ngày càng làm cho quá trình xói mòn đất xảy ra nghiêm trọng, độphì nhiêu ngày càng giảm, nhiều nơi trơ sỏi đá, trở thành đất trống, đồi núi trọc[6]

Xói mòn đất là quá trình phá huỷ lớp thổ nhưỡng (bao gồm cả phá huỷthành phần cơ, lý, hoá, chất dinh dưỡng v.v… của đất) dưới tác động của cácnhân tố tự nhiên và nhân sinh làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái hoáđất, laterit hoá, trơ sỏi đá v.v…, ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống và phát triển củathảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác [6]

Ðể giảm thiểu xói mòn ở khu vực miền núi, hai vấn đề cần được song songnghiên cứu là: quá trình xói mòn, nguyên nhân, các yếu tố ảnh hưởng và vấn đề

sử dụng hợp lý tài nguyên Có nhiều phương pháp nghiên cứu, đánh giá xói mònđất được các tác giả trong và ngoài nước sử dụng Trong đó, việc ứng dụng côngnghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) là phương pháp , là công cụ mạnh có khảnăng phân tích không gian trong thơi gian ngắn Công nghệ GIS còn cho phéptích hợp phương trình mất đất tổng quát của Wischmeier W.H và Smith D.D đểtính toán và xây dựng bản đồ xói mòn đất của các lưu vực, vùng lãnh thổ mộtcách dễ dàng và chính xác

Vơi cac ly do nêu trên , chúng tôi chọn đề tài: “Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động - tỉnh Bắc Giang”.

2 Mục đích nghiên cứu

Dự báo xói mòn đất phục vụ quy hoạch sử dụng hợp lí tài nguyên đấthuyện Sơn Động

Để đạt được mục đích trên, đề tài đặt ra những mục tiêu cụ thể sau:

- Xây dựng bản đồ xói mòn đất hiện tại và bản đồ dự báo tiềm năng xóimòn đất huyện Sơn Động dựa trên ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý(GIS), làm cơ sở định hướng cho chiến lược quy hoạch sử dụng đất huyện SơnĐộng

- Đề xuất một số giải pháp chống xói mòn đất

3 Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu

- Ý nghĩa khoa học:

Luận văn ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá và dự báoxói mòn đất qua việc phân tích không gian và mối quan hệ của các nhân tố địahình, thủy văn, thổ nhưỡng, thực vật và con người tại huyện Sơn Động

- Ý nghĩa thực tiễn của luận văn:

Đánh giá xói mòn và xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động, từ đó xây dựngbản đồ xói mòn đất khu vực nghiên cứu làm cơ sở đề xuất một số giải pháp hạnchế xói mòn đất

4 Khối lượng và cấu trúc luận văn

Luận văn được trình bày trong 80 trang khổ A4 với 21 hình, 14 bảng biểu

và được trình như sau:

MỞ ĐẦU

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨUChương 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUChương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất

1.1.1 Xói mòn đất

Có nhiều định nghĩa về xói mòn đất, để phù hợp với khu vực nghiên cứu,luận văn sử dụng định nghĩa của Nguyễn Quang Mỹ [6]: Xói mòn đất (soilerosion) là quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng (bao gồm phá hủy các thành phần

cơ, lý, hóa, chất dinh dưỡng v.v của đất) dưới tác động của các nhân tố tự nhiên

và nhân sinh, làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái hóa đất, laterit hóa,trơ sỏi đá v.v ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống và phát triển của thảm thực vậtrừng, thảm cây trồng khác Xói mòn gồm 2 loại:

- Xói mòn bề mặt: Là loại xói mòn do mưa và băng tuyết tan Kiểu xóimòn này thường gặp trên sườn và đỉnh phân thủy cũng như ở trên các bồn thunước

- Xói mòn theo dòng: Là kiểu xâm thực, xói mòn tập trung trong các dảitrũng như các rãnh sâu, thung lũng, sông suối Xâm thực theo dòng chia làm 2loại là xâm thực sâu và xâm thực ngang

1.1.2 Các quá trình xói mòn đất

Các quá trình xói mòn gồm: Xói lở sông suối và xói mòn, rửa trôi bề mặt

1.1.2.1 Xói lở sông suối

Quá trình xói lở sông suối đƯợc xác định theo công thức về động năng củadòng chảy [6]

phận vật chất, phù sa sẽ lắng đọng xuống dòng sông gọi là quá trình bồi tụ.

1.1.2.2 Xói mòn và rửa trôi bề mặt

Là quá trình xói mòn do dòng chảy tạm thời trên sườn lúc mưa hoặc tuyếttan và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó yếu tố địa hình làquan trọng nhất

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất

Các nhân tố chính ảnh hưởng đến quá trình xói mòn đất gồm: khí hậu, địahình, đất đai, thảm thực vật và con người, được mô tả trong hình 1.1:

A/H tích cực

A/H tiêu cực

A/H hai chiều

Hình 1.1: Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất

1.1.3.1 Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất

Xói mòn chủ yếu do dòng chảy bề mặt gây ra, nhưng dòng chảy lại docác yếu tố khí hậu quyết định đó là: Tổng lượng mưa và tính chất của mưa,thời gian và cường độ mưa Thời gian mưa càng lớn, cường độ mưa càng caothì quá trình xói mòn càng xảy ra mạnh Sự xuất hiện của xói mòn phụ thuộc rấtnhiều vào lớp nước trong một đợt mưa và lượng ưa trung bình tháng, năm.Lớp nước mặt trên diện tích trồng cà phê 3 năm tuổi là 754mm gây rửa trôi44,0 tấn/ha, khi lớp nước mặt 2501mm gây rửa trôi 213 tấn/ha Như vậy trongđiều kiện như nhau, khi dòng chảy mặt tăng 4 lần sẽ làm tăng rửa trôi đất từ 5lần [6]

Cường độ mưa gây ảnh hưởng mạnh nhất đến dòng chảy mặt và xóimòn đất Theo Nguyễn Quang Mỹ [6]: trận mưa 10mm với cường độ trungbình trong khoảng thời gian dưới 1 giờ, xói mòn đất xảy ra mạnh nhất khi lớpnước đạt từ 8-10mm và đặc biệt trên đất bỏ hoang Ảnh hưởng của cường

độ mưa đến xói mòn càng mạnh nếu cường độ đạt cực đại xảy ra vào nửa giờđầu của trận mưa

Ở Việt Nam nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng, mưa phân hóatheo mùa rõ rệt Lượng mưa cực đại vào các tháng mùa hè và cực tiểu trongnhững tháng mùa đông Vì vậy việc bảo vệ đất, chống xói mòn đặc biệt trongmùa mưa là vô cùng cần thiết

Ngoài mưa ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn, các yếu tố khí hậu khácnhư gió, nhiệt độ, ẩm độ cũng có ảnh hưởng đến xói mòn đất, tuy nhiên mức

độ ảnh hưởng không rõ ràng

1.1.3.2 Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất

Địa hình cũng là nhân tố tự nhiên ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất Nếuxét trên diện rộng, địa hình có tác dụng làm thay đổi sự phân bố nhiệt và lượngmưa rơi xuống Sự thay đổi về độ cao kéo theo sự thay đổi về nhiệt độ, mưa,

ẩm Các yếu tố địa hình như độ dốc, chiều dài sườn dốc, hình dạng (lồi, lõm,thẳng, bậc thang v.v ) mức độ chia cắt ngang của địa hình ảnh hưởng trực tiếp

đến xói mòn đất.

Độ dốc của sườn là yếu tố địa hình có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trìnhxói mòn Độ dốc lớn làm tăng cường độ dòng chảy và do đó đẩy nhanh quátrình rửa trôi, xói mòn đất, gây nên xói mòn mạnh hơn Bộ Nông nghiệp vàphát triển nông thôn đã đề xuất thang độ dốc trên lãnh thổ Việt Nam: 0-30, 3-

80, 8-150, 15-250, trên 250, tuy chưa được hoàn thiện nhưng đây cũng là bướcthống nhất đầu tiên để sử dụng độ dốc ở nước ta [6]

Nguyễn Quang Mỹ đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc đến xói mònđất tại Tây Nguyên từ năm 1978 đến 1982 trên đất bazan, trồng Chè một tuổi,kết quả cho thấy:

Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất [6]

Vĩnh Phú1982-1986

từ 2 đến 7,5 lần [6]

Việt Nam có trên 3/4 lãnh thổ là đồi núi, mạng lưới sông suối dày đặc,

sông ngắn, dốc, lượng mưa lớn, 85-90% lượng mưa tập trung vào mùa mƣa,

do đó xói mòn có điều kiện xảy ra mạnh

1.1.3.3 Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất

Lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến quá trình xói mòn đất, nếu lớpphủ thực vật càng tăng thì quá trình xói mòn càng giảm Vai trò chống xói mòncủa lớp phủ thực vật phụ thuộc vào tuổi và độ che phủ của nó Thực vật có khảnăng bảo vệ đất chống xói mòn qua việc làm giảm ảnh hưởng của hạt mưaxuống mặt đất bởi tán lá và làm cho nước có khả năng chảy xuống đến 50-60%theo chiều thẳng đứng của bộ rễ Không những thế, vật rơi rụng của thực vậtnhư cành khô, lá rụng còn tạo ra lượng mùn lớn trong đất, giữ đất tơi xốp,chống xói mòn

1.1.3.4 Ảnh hưởng của đất đến quá trình xói mòn đất

Đất là đối lượng bị dòng chảy mặt phá hủy, bởi vậy sự phát triển của xóimòn phụ thuộc vào tính chất và trạng thái của đất Những yếu tố chính của đấtảnh hưởng đến xói mòn đất là thành phần cơ giới, cấu trúc và độ thấm nướccũng như hàm lượng mùn trong đất Những yếu tố dó ảnh hưởng đến khả nănghình thành dòng chảy khi mưa rào

1.1.3.5 Ảnh hưởng của con người đến xói mòn đất

Con người ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xói mòn đất thông qua hoạtđộng sống Việc phá rừng đã gián tiếp đẩy mạnh quá trình xói mòn đất.Những diện tích rừng mất đi làm lộ ra những khoảng trống không có thảm thựcvật che phủ đất Khi mưa xuống quá trình xói mòn bề mặt xảy ra mạnh

Canh tác trên đất dốc không khoa học, du canh du cư cũng là nưng tácnhân gia tăng xói mòn đất Trên độ dốc < 30 đã bắt đầu xảy ra xói mòn khi cómưa to Từ độ dốc 30 trở lên, tùy vào yếu tố đất đai, thực vật, lượng mưa v.v

mà quá trình xói mòn xảy ra mạnh hay yếu Qua số liệu của lâm trường CầuHai (Phú Thọ) cho thấy rừng phủ kín chỉ trôi đi 1 tấn đất/ha/năm trong khi cácnương sắn lại mất 147 tấn đất/ha/năm [6] Rõ ràng biện pháp canh tác khônghợp lý đã gây tác hại lớn, ảnh hưởng xấu đến quá trình xói mòn đất

1.2 Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới

Có thể nói rằng con người đã quan tâm đến hiện tượng xói mòn từ rấtsớm, từ thời Hy Lạp và La Mã cổ đại đã có những tác giả đề cập đến xói mòncùng với việc bảo vệ đất Quá trình xói mòn hiện đại được gắn liền với các hoạtđộng nông nghiệp Nhiều người đã cho rằng đất đai bị khai thác cạn kiệt có thể

là nguyên nhân khiến các nền văn minh quá khứ mất đi Vì vậy, cùng với thoáihoá đất, xói mòn tồn tại như một vấn đề trong suốt quá trình phát triển của toànnhân loại [10]

Vê nguyên nhân xoi mon , hâu hêt cac nha nghiên cư u trên thế giới đềuthông nhât răng có hai nguyên nhân cơ bản dẫn tới hiện tượng thoái hoá đấtđang diễn ra mạnh mẽ trên qui mô toàn cầu hiện nay là: nguyên nhân tự nhiên

và con người Nguyên nhân con người, theo nhiều nhà nghiên cứu thể hiện ở sựquản lý đất kém và dường như đó là một cái giá phải trả cho sự phát triển kinh

tế, xã hội Các giải pháp đưa ra, được phân tích là khả thi nhất, là các biện phápcan thiệp vào lớp phủ thực vật nhằm đạt được hiệu quả tốt hơn trong việcchống xói mòn Xói mòn tự nhiên là quá trình diễn ra liên tục trong tự nhiên vàchỉ là thứ yếu nếu so với xói mòn do nguyên nhân con người Tuy vậy, việcphân định nguyên nhân xói mòn không phải lúc nào cũng dễ dàng và cũngkhông cần thiết, nên trong việc lập bản đồ xói mòn, nhiều khi người ta khôngphân biệt hai nguyên nhân này

1.2.1 Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn

Hiện nay, xói mòn được nghiên cứu mở rộng hơn dưới nhiều loại hình

và tính chất khác nhau Xu hướng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu xói mòntrên thế giới, thể hiện qua hội thảo lần thứ 12 của ISCO tổ chức tại Bắc Kinhnăm 2002 là nghiên cứu xói mòn theo hướng mô hình hóa diễn tả động lực củaquá trình xói mòn và nghiên cứu xói mòn kết hợp với các khoa học khác, chủyếu để tìm hiểu quá trình cũng như tác động của xói mòn lên môi trường nhằm

có được các biện pháp chống xói mòn khả thi [17]

Điều đáng chú ý là nhiều nhà khoa học [17] đã đồng ý rằng hầu hết các

nghiên cứu về xói mòn hiện được tiến hành nhằm các mục tiêu sao chokhông cần phải xem xét đến sự khác biệt tỷ lệ (qui mô) không gian và thời gian.Nhưng điều này sẽ dẫn đến những sai biệt đáng kể Theo Valentin và cácđồng nghiệp, để có thể dự báo được ảnh hưởng của sự thay đổi toàn cầu,

chúng ta buộc phải tìm hiểu quá trình xói mòn diễn ra ở các qui mô thời gian và không gian khác nhau, điêu nay cung hoan toan phu hơp vơi kêt luân cua

Drissa va nnk [18]

1.2.2 Các phương pháp đánh giá xói mòn đất [10]

- Phương pháp phân loại, phân vùng lãnh thổ theo mức độ xói mòn

Phương pháp này đã được áp dụng ở nhiều nước để phân chia khái quát

ra các vùng lớn có mức độ nguy hiểm xói mòn tiềm năng khác nhau trên toànlãnh thổ một quốc gia Tuy nhiên hạn chế của phương pháp này là thiên về địnhtính, mang đặc trưng của phương pháp chuyên gia, có khó khăn trong việc giảiquyết chính xác ranh giới giữa các vùng và ở các phạm vi hẹp Phương phápnày đã được các tác giả Liên Xô (cũ) và Trung Quốc áp dụng Các bản đồ phânvùng theo độ nguy hiểm tiềm năng xuất hiện xói mòn được xây dựng trên cơ sởtổng hợp các bản đồ phân cấp các điều kiện tự nhiên tham gia quá trình xóimòn : địa hình, khí hậu, lớp phủ thực vật Trong các yếu tố đó, các tác giả chú ýnhiều nhất đến các yếu tố địa hình và khí hậu

- Phương pháp mô hình hoá

Sử dụng mô hình để diễn tả quá trình xói mòn Các mô hình này có thể làthực nghiệm hoặc lý thuyết ưu điểm của phương pháp này so với cácphương pháp khác là đã phần nào lượng hoá được vai trò của từng yếu tố ảnhhưởng tới quá trình xói mòn, có nghĩa là làm rõ hơn vai trò của chúng trongtoàn bộ hệ thống Phương pháp này cũng cho phép ứng dụng các công nghệthông tin vào nghiên cứu tính toán Hạn chế của phương pháp là do quá trìnhxói mòn diễn ra rất đa dạng, thay đổi theo điều kiện cụ thể của từng địaphương nên mô hình có thể dùng tốt cho địa phương này nhưng không đúngvới địa phương khác Vì vậy, khi vận dụng các mô hình cần phải chú ý tới cácđiều kiện đặc thù tại địa phương, hay đúng hơn, là sử dụng các thông số của mô

hình đã được kiểm chứng cho địa phương [17].

1.2.3 Các mô hình đánh giá xói mòn đất

Việc mô hình hoá quá trình xói mòn bắt đầu vào thập niên 80 thế kỷ 20,góp phần tính toán và dự báo xói mòn Theo Phạm Hùng [3], có thể chia các

mô hình ra làm hai loại chính là mô hình kinh nghiệm và mô hình nhận thức.

Các mô hình được xây dựng trên cơ sở của lý thuyết hệ thống với giả thiết làlượng vào và ra của hệ thống là đã xác định

1.2.3.1 Mô hình kinh nghiệm

Mô hình kinh nghiệm là các mô hình được xây dựng dựa vào tổng kết từcác quan sát thực tế Nói theo nghĩa hẹp hơn, hầu hết các mô hình này đều dựavào phương trình mất đất tổng quát của Wischmeier và Smith hoặc các tư duytương tự Có thể kể đến các mô hình: Phương trình Musgrave của Musgrave,1947; Phương pháp tỉ lệ phân chia bùn cát, Renfro, 1975; Phương pháp Dendy -Boltan, Dendy và Bolten, 1976; MUSLE (modified universal soil loss equation,Auerswwald, 1990 [3]:

Mục đích của các mô hình này là để tính toán lượng đất tổn thất trungbình hàng năm cũng như dự báo xói mòn đất bình quân trên đất dốc Ngoài ra,việc sử dụng các mô hình cũng cho phép dự báo những thay đổi về xói mòn đất

do biến đổi trong hệ thống canh tác và đề xuất, ước đoán hiệu quả của các biệnpháp phòng chống xói mòn

Mô hình kinh nghiệm có những hạn chế sau:

- Phạm vi ứng dụng mang tính địa phương, có độ chính xác hạn chế khi

áp dụng ở những khu vực khác nhau

- Chưa đề cập đến quá trình bồi lắng và chuyển tải hạt đất

- Không có khả năng tính toán cho từng trận mưa hay các bước thời gianngắn hơn

- Đối với các lưu vực lớn, độ chính xác chưa cao do tính phức tạp củakhu vực nghiên cứu Nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách chiakhu vực nghiên cứu thành các khu vực nhỏ hơn

Mô hình thực nghiệm AĐ Ivanovaki và IA Kornev

Mô hình này được xây dựng tại các trạm thực nghiệm Novosilski.Phương trình của mô hình có dạng [2]:

Mô hình USLE

USLE (Universal soil loss equation) – Phương trình mất đất tổng quát(hay phương trình mất đất phổ dụng) được Wischmeier và Schmid hoàn thiệnvào năm 1978 từ kết quả của một nỗ lực thống kê lớn ( dữ liệu từ hơn 5000 plothàng năm) Phương trình được thiết kế ban đầu như là một công cụ qui hoạch

để kiểm soát vấn đề xói mòn cho các cánh đồng ở vùng “vành đai ngô” nước

Mỹ [45] Phương trình mất đất tổng quát cho phép đánh giá ở tỷ lệ từng cánhđồng lượng đất mất do xói mòn khe rãnh và xói mòn liên rãnh Trong khungcảnh của phương trình mất đất tổng quát, xói mòn được định nghĩa là tổnglượng đất được chuyển tới chân sườn dốc nơi các quá trình lắng đọng quantrọng bắt đầu diễn ra hoặc các dòng chảy bắt đầu được tập trung lại

Việc áp dụng cách tiếp cận mô hình hoá phân tích thống kê hồi qui đabiến để xây dựng phương trình đã cho phép phân tách các nhân tố trọng số củamột loạt biến độc lập (mưa, đất, địa hình, lớp phủ thực vật và phương thức canhtác) Hơn nữa, việc sử dụng các tham số đo lường lượng mất đất hàng năm chophép phương trình này có thể dùng được trong đánh giá lượng mất đất trungbình hàng năm Phương trình có được từ số lượng lớn các thửa đất được quan

sát hiếm khi quá 90m chiều dài và dốc quá 18% Loại đất mà mô hình ban đầuđược xây dựng chủ yếu là loại đất cấu trúc hạt vừa [17].

Phương trình mất đất tổng quát có dạng như sau:

A=R*K*L*S*C*P (Phương trình: Wischmeier WH - Smith DD)

L: Hệ số chiều dài sườn dốc, tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lượngđất mất đi của thửa đất chuẩn (không thứ nguyên)

S: Hệ số độ dốc (tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lượng mất đất củathửa đất chuẩn) (không thứ nguyên)

C: Hệ số cây trồng hoặc lớp phủ (không thứ nguyên) tỷ lệ lượng đất mấtcủa thửa đất so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn (bỏ hoá cách năm)

P: Hệ số canh tác bảo vệ đất (không thứ nguyên) tỷ lệ lượng đất mất đicủa thửa đất so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn (trồng luống theo chiều

từ trên xuống sườn dốc)

Phương trình ban đầu được thành lập ở hệ đo lường Anh - Mỹ nhưngngày nay đã được chuyển sang hệ SI để tiện cho việc tính toán với các dữ liệuthu thập được cũng như đánh giá so sánh USLE với các mô hình xói mònkhác Phương trình mất đất tổng quát có thể được coi là công cụ dự báo có thể

“đánh giá tốt nhất” [17] và chính xác dưới các điều kiện về khí hậu, đất, địahình đã được Wischmieier và Smith chỉ rõ Cũng có thể nhận thấy rằng việc sửdụng phương trình này để tính toán hoặc dự đoán các hiện tượng xói mòn xảy

ra trong thời gian ngắn hơn sẽ không chính xác [3] và khi áp dụng phương

trình cho các tỷ lệ khác (qui mô về không gian) cũng cần hết sức thận trọng.Tuy nhiên, việc phân tách quá trình xói mòn thành các biến độc lập cũng manglại khả năng to lớn trong tính toán dự đoán xói mòn, và tư duy này, cũng nhưbản thân phương trình USLE có thể được sửa đổi để thích hợp với những hoàncảnh cụ thể về tỷ lệ không gian, điều kiện khí hậu cũng như các điều kiện địa -vật lý khác bằng cách thay đổi các hệ số của phương trình Vì lý do trên,phương trình USLE đã được thay đổi cho phù hợp với các điều kiện khácnhau, ví dụ [17]:

- USLE cho đất canh tác nông nghiệp (chính là phương trình gốc củaWischmeier và Smith)

- USLE cho đất xây dựng (Wischmeier, Jonson và Cross, 1971)

- USLE cho đất rừng (Dissmeier và Foster, 1981)

- USLE trong điều kiện bão (Onstad và Foster, 1974)

- USLE cho đánh giá lượng trầm tích của lưu vực (Williams, 1975)

Trong quá trình phát triển, phương trình USLE cũng đồng thời được cácchuyên gia đánh giá, đặc biệt là trên khía cạnh áp dụng Mặc dù vẫn được coi làcông cụ hữu hiệu trong đánh giá xói mòn do mưa với ý tưởng quản lý tổng hợplưu vực và trong các nghiên cứu dựa trên GIS, Baumann và nnk [39], khi sosánh kết quả nghiên cứu xói mòn của cùng một khu vực trong cùng một thời kỳ(bang Chiapas, Mexico, 1997) của hai nhóm nghiên cứu cùng sử dụng phươngtrình mất đất phổ dụng (USLE) đã thấy có sự khác biệt đáng kể (từ 57 đến 300t/ha cho vùng cao và 20 đến 859 t/ha cho vùng thấp) Sau khi tìm hiểu, họ thấyrằng sai lệch do bản đồ chỉ chiếm một phần, còn một phần là do sai lệch trongquá trình diễn giải và đánh giá cùng một nguồn dữ liệu Sự phân tích tập trungvào ba nhân tố chính của phương trình USLE: C, K và R, nghĩa là sự ảnhhưởng của lớp phủ thực vật, điều kiện thổ nhưỡng và đặc điểm mưa trong quátrình xói mòn

Mô hình SEIM

Để đánh giá được mức độ xói mòn trên lãnh thổ lớn (toàn bộ Đài Loan),các tác giả đã sử dụng Mô hình chỉ số xói mòn đất (Soil Erosion Index Model– SEIM) Mô hinh nay nghiên cứu sự ảnh hưởng của các chỉ số khác nhau tớilượng đất xói mòn ma không nhằm tính ra cụ thể lượng đất xói mòn hàng năm[15] Vơi sự co măt cua Ci (chỉ số lớp phủ ) và Ui (chỉ số sử dụng đất ), môhình này mang tới bức tranh rõ rệt hơn về tình trạng xói mòn so với mô hình

xói mòn tiềm năng từ phương trình USLE (loại bỏ hệ số C va P) Môhinh chi sô xoi mon đât co dang :

Ai=Ki+Ri+Ti+Ci+Ui

Trong đo:

Ki: chỉ số xói mòn của đất Ri: Chỉ số xói mòn của mưa Ti: Chỉ số xóimòn của sườn

Ci: Chỉ số xói mòn của lớp phủ

Ui: Chỉ số xói mòn của sử dụng đất

Đê co thê thây ro hơn vai tro cua cac chi sô tơi tiêm năng xoi mon, cáctác giả đã phân tích dựa trên cơ sở chia 5 loại chỉ số trên thành 2 lĩnh vực : cácchỉ số điều kiện tự nhiên và các chỉ số nhân tao (artificial index ) gôm Ci va Ui,

tự đo co được kêt luân vê những nơi ma con ngươi cân co tac đông đê giảmthiểu xói mòn

Mô hình ESLE (Emprical Soil loss equation)[17]

Trong nghiên cứu cua minh , các tác giả đã sử dụng số liệu từ khoảng

1841 khoảnh -năm đê đanh gia cac hê sô trong phương trinh USLE Vơi hê sô

LS, khi ap dung cho vung đât dôc , các tác giả đã tìm ra sự khác biệt đáng kểgiữa kêt qua thực nghiêm va phương trinh khi đô dô c trên 10 đô Theo tinhtoán, các tác giả đưa ra công thức tính LS như sau :

S=10.8sin(teta) +0.03 khi goc dôc teta<=5 đô

S=16.8sin(teta)-0.5 teta >5-10 đô

S=21.91sin(teta)-0.96 teta>10

Đê co thê đanh gia đươc ro hơn cac tac đông cua con ngươi trong viêc bảo

vệ đất chống xói mòn , các tác giả đã đưa vào phương trình 3 hê sô mơi (thay thêcho C va P ) gọi là B (biological control ), E(Engineering control ) và T (tillage )

B đăc trưng cho cac tac đông đên lơp phu , E cho cac tac đông đên đia hinh va T

là hướng luống canh tác

1.2.3.2 Mô hình nhận thức

Khác với mô hình kinh nghiệm, các mô hình nhận thức được phát triển dựavào hiểu biết về các qui luật vận động và cơ chế vật lý của quá trình xói mòn,nghĩa là dựa vào các hiểu biết đã được lý thuyết hoá dưới dạng các định luật hayphương trình vật lý Các quá trình vật lý của xói mòn có thể được kể ra gồm: quátrình bóc tách hạt đất (do năng lượng của hạt mưa rơi hoặc một dạng năng lượngkhác); quá trình chuyển tải (với các định luật về dòng chảy mà quá trình này tuânthủ) và quá trình sa lắng của các hạt đất Vì thế, cơ sở lý thuyết của mô hình nhậnthức là lý thuyết cơ học chất rắn, chất lỏng và phân tích mô hình kinh nghiệm

Mô hình nhận thức đơn giản

Bản chất của các mô hình nhận thức đơn giản là quá trình xói mòn đượcchia ra làm hai bước, bước đất bị bóc tách và bước đất được chuyển tải tới cửa ra.Lượng đất bị bóc tách thường được tính theo phương trình mất đất tổng quátUSLE, quá trình chuyển tải được tính toán qua các hàm diễn toán thành phầnchuyển tải Các mô hình thuộc loại này có thể kể ra là Mô hình diễn toán bùn cáttheo Muskingum, Sign và Quiroga, 1986; Kết hợp mô hình mô phỏng mưa, dòngchảy và bùn cát, Franchini và Schipa, 1993 [3]:

Theo nhận xét của Phạm Hùng [3], mô hình nhận thức đơn giản có các

Ưu điểm và nhược điểm sau:

* Nhược điểm: Không hoàn toàn dựa vào quá trình vật lý của hiện tượngxói mòn mà mới chỉ đề cập đến lượng đất tổn thất hàng năm.

Mô hình nhận thức phức tạp

Các mô hình loại này được xây dựng dựa vào bản chất vật lý của hiệntượng xói mòn lưu vực Quá trình xói mòn lưu vực được mô tả qua ba quá trìnhchính: 1) quá trình bóc tách các hạt đất do năng lượng của hạt mưa; 2) quá trìnhchuyển tải hạt đất do dòng chảy mặt gây nên và 3) quá trình bồi lắng do khả năngchuyển tải của bề mặt lưu vực nhỏ hơn nồng độ tập trung các hạt Mỗi quá trìnhđều tuân thủ những định luật vật lý và có thể mô phỏng được Toàn bộ ba quátrình trên là liên tục và tạo nên động lực của quá trình xói mòn trên bề mặt lưuvực Có thể kể ra các mô hình phổ biến sau: Dự báo xói mòn do nước (WEPP),Lane và Nearing, 1989; Mô hình xói mòn châu Âu, Morgan,

1992; Chương trình dự báo xói mòn theo quá trình, Schramm, 1994 [3]:

Ưu điểm quan trọng nhất cần phải kể tới của mô hình nhận thức phức tạp là

nó đã khắc phục nhiều nhược điểm của mô hình nhận thức đơn giản Cách môphỏng sát với quá trình xói mòn trên bề mặt lưu vực, vì thế, cho phép xem xétphản ứng của hệ thống thuỷ văn khi muốn thay đổi một bộ phận hay toàn bộ cấutrúc của hệ thống

Nhược điểm dễ thấy của mô hình nhận thức phức tạp là đòi hỏi lượngthông tin đầu vào tương đối lớn và chính xác

1.3 Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam

Việt Nam có trên 3/4 diện tích tự nhiên là đồi núi với độ dốc cao, địa hìnhchia cắt phức tạp Trước đây hầu hết các diện tích đồi núi đều có rừng che phủ,ngày nay, do nhu cầu lương thực thực phẩm, nhu cầu gỗ trong công nghiệp và xâydựng cũng như quá trình buông lỏng quản lí những năm đầu đổi mới làm cho diệntích rừng Việt Nam giảm mạnh Độ che phủ đất ngày càng giảm cùng với hiệntượng mưa tập trung theo mùa là nguyên nhân chính gây nên xói mòn vùng đấtdốc và đang ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất Nông Lâm nghiệp các tỉnh miền

núi Tuy vậy việc nghiên cứu xói mòn mới chỉ bắt đầu từ những năm 60 trở lạiđây Một số tác giả đã nghiên cứu xói mòn đất ở Đông bắc, Tây bắc bằng cácphương pháp đơn giản và trực quan như đóng cọc, dùng dây hoặc mô tả, đánhgiá định tính quá trình xói mòn trong khoảng thời gian ngắn (4 năm 1961-1964).Sau đó, do chiến tranh (1965-1976), vấn đề xói mòn ít được quan tâm nghiêncứu Những công trình đầu tiên nghiên cứu xói mòn ở Việt Nam đáng chú ý làcủa các tác giả Nguyễn Quí Khải (1962), Nguyễn Xuân Khoát (1963), Tôn GiaHuyên (1963, 1964), Bùi Quang Toản (1965), Trần An Phong (1967) [17] Trong những năm 1977,

1978, các đề tài nghiên cứu xói mòn được triển khai trong nhiều chươngtrình khoa học cấp nhà nước như các chương trình Tây nguyên, Tây bắc,Môi trường Những công trình này đã đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của nhiềuyếu tố đến xói mòn; phương pháp nghiên cứu định lượng, quan trắc, cân đo chínhxác Đáng chú ý một số công trình của Bùi Quang Toản (1985), Đỗ Hưng Thành(1982), Phan Liên (1984), Nguyễn Quang Mỹ và nnk (1985, 1987) [6],[7],nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố địa hình tới xói mòn, Nguyễn Quang Mỹ

đã có những tổng kết rằng hiện tượng xói mòn trên lãnh thổ Việt Nam là khánghiêm trọng do ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên và canh tác và có thể tóm tắtnhư sau [5]:

- Độ dốc tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 đến 4 lần

- Chiều dài sườn tăng 2 lần, xói mòn tăng 2 đến 7,5 lần

- Hướng Đông, Đông nam, Tây nam, Tây, do năng lượng mặt trời chiếunhiều, nhiệt độ tăng cao dẫn tới quá trình phong hoá khiến vật chất bị vỡ làm choxói mòn tăng từ 1,8 đến 3,9 lần

- Sườn lồi tăng 2 đến 3 lần so với sườn thẳng Sườn lõm xói mòn yếu, sườnbậc thang xói mòn không đáng kể

Theo Nguyễn Quang Mỹ [6], lịch sử nghiên cứu xói mòn ở nước ta có thểchia thành 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Trước năm 1954.

Giai đoạn này xói mòn đất hầu như chưa được nghiên cứu đưa lên thành

lý luận Một số biện pháp canh tác chống xói mòn mang tính sơ khai như làmruộng bậc thang, xây kè cống … mới bước đầu xuất hiện

- Giai đoạn 2: Từ 1954 đến 1975.

Nghiên cứu về xói mòn đất ở Việt Nam có thể nói bắt đầu từ những năm

1960 Trong thời gian này, miền Bắc xây dựng nhiều nông trường, nông trang,các hợp tác xã nông nghiệp Ở khu vực trung du và miền núi nước ta chủ yếu làđất dốc, do đó vấn đề sử dụng hợp lý và có hiệu quả đất đai được nhiều người chú

ý, nhất là Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Trường Sơn v.v Cán bộ kỹ thuật ở các nôngtrường, nông trang đã đề ra hàng loạt các biện pháp chống xói mòn

Giai đoạn này đã bắt đầu xuất hiện một số công trình nghiên cứu về xóimòn đất, nổi bật là công trình nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Bình (1962),Nguyễn Quý Khải (1962), Cao Văn Bính (1962) về ảnh hưởng của độ dốc đến xóimòn đất, góp phần đưa ra các tiêu chí bảo vệ đất, sử dụng và khai thác đất dốc.Các tác giả Tôn Gia Huyên, Chu Đình Hoàng, Nguyễn Xuân Kỳ, Nguyễn QuýKhải, Bùi Ngạnh (1963) [5] v.v đã tập trung nghiên cứu về xói mòn khu vực vàbiện pháp, công trình trồng cây xanh che phủ đất chống xói mòn ở Tây bắc, BắcThái (cũ), Phú Thọ (cũ), Sơn La và Lào Cai Tuy mới là các nghiên cứu định tính,

mô tả là chủ yếu nhưng những công trình nghiên cứu này đã góp phần xây dựngnên quy phạm tạm thời về "thiết kế trên đồi" của Bộ Nông nghiệp và Phát triểnnông thôn

Cuối giai đoạn này, các công trình nghiên cứu xói mòn đất tập trung nghiêncứu theo chiều sâu, đã có phân vùng xói mòn, xây dựng các trạm quan trắc định

vị lâu dài Nổi bật là các công trình của Chu Đình Hoàng và Đào Khương vềnhững nét đặc trưng chủ yếu của xói mòn vùng khí hậu nhiệt đới Việt Nam.Những công trình nghiên cứu giai đoạn này bước đầu đã ứng dụng nhằm ngănchặn, kiểm soát xói mòn đất trong canh tác Nông Lâm nghiệp

- Giai đoạn 3: Từ 1975 đến nay.

Nhiều công trình nghiên cứu về xói mòn đất được triển khai trong giai đoạn

này và áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại, xây dựng hàng loạt các khuquan trắc kiên cố như trạm nghiên cứu xói mòn An Châu (Hữu Lũng – LạngSơn), trạm Ekmat (Buôn ma thuột), trạm nghiên cứu xói mòn đất Tây nguyên.Trong giai đoạn này các công trình nghiên cứu đã đi theo hướng định lượng nhưcông trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ [7] về xói mòn đất Nông nghiệpTây nguyên và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn Công trình của Phạm NgọcDũng (1991) [1] về ứng dụng phương trình mất đất phổ quát vào dự báo tiềmnăng xói mòn đất và đưa ra các biện pháp chống xói mòn cho các tỉnh Tâynguyên Công trình này mở ra triển vọng cho việc ứng dụng phương trìnhWischmeier W.H– Smith D.D vào dự báo xói mòn đất trong điều kiện nước tahiện nay Năm 1996, Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải đã công bố công trìnhnghiên cứu với tựa đề “Nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nước của một sốthảm thực vật chính và các nguyên tắc xây dựng rừng phòng hộ nguồn nước”[4].

Về mặt lý luận các tác giả đã đánh giá được năng lực phòng hộ của một số dạngcấu trúc thảm thực vật rừng về mặt chống xói mòn

Một số nghiên cứu xói mòn phục vụ cho công tác tính toán bồi lắng cũngđáng được đề cập Vi Văn Vị và Trần Bích Nga [12] đã thử dự đoán lượng cátbùn bồi lấp lòng hồ Hoà Bình với lượng xói mòn được đề cập cho toàn lưu vực là

từ 20.000 đến 40.000 tấn/km2 năm Nghiên cứu sự liên quan giữa xói mòn vàtrầm tích trên lưu vực sông đã dẫn tới những kết luận đáng chú ý

Không nhằm nghiên cứu xói mòn tại từng điểm, Lại Vinh Cẩm [16] sửdụng phương trình mất đất tổng quát (USLE) để đánh giá tiềm năng và mức độxói mòn hiện tại của từng lưu vực (4 lưu vực lớn ở miền Bắc Việt Nam) Kết quảnghiên cứu về xói mòn tại các lưu vực được tích hợp với phân tích lưu vực nhằmchỉ ra các khu vực xói mòn nguy hiểm làm cơ sở cho đề xuất các biện pháp phòngtránh hữu hiệu nhằm mục tiêu phát triển bền vững [16]

Trong thời gian gần đây, khoảng từ những năm 90, với sự phát triển mạnh

mẽ của hệ thông tin địa lý, một số nhà nghiên cứu Việt Nam cũng đã thử giảiquyết bài toán xói mòn bằng cách mô hình hoá, sử dụng sức mạnh tính toán của

công nghệ tin học Phương trình mất đất tổng quát (USLE) của Wischmeier vàSmith được sử dụng rộng rãi trong các mô hình do tính minh bạch và dễ áp dụngcủa nó Điển hình cho các nghiên cứu loại này là của Trần Minh Ý, Lại VinhCẩm, Nguyễn Tứ Dần, Trần Thị Bích Nga [12],[13],[16].

Gân đây nhât , trong đề tài nghiên cứu cơ bản 74 06 01 [10], tác giả VũAnh Tuân đã ứng dụng phương trình mất đất tổng quát USLE để tính toán xóimòn Điểm đặc biệt là các thông tin về lớp phủ thực vật đã được xét đến “thông

số lớp phủ thực vật” đã được thu nhận qua tư liệu viễn thám đa phổ UoSAT-12

Quá trình xói mòn đất làm phá hủy lớp thổ nhƣưỡng, rửa trôi dinh dưỡngtrong đất, gây thoái hóa bạc mầu đất, làm giảm năng xuất cây trồng, thậm trí làmmất khả năng tồn tại và sinh tồn của cây trồng trên đất bị xói mòn Xói mòn còngây nên hiện tượng bồi lắng sông hồ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng lưuthông và tích trữ nước Hiện nay vấn đề bảo vệ đất chống xói mòn đã trở thànhmột vấn đề lớn và cấp bách của thế giới và ở Việt Nam Các đề tài nghiên cứu vềxói mòn đất đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu

Sơn Động là huyện miền núi, địa hình phức tạp, độ dốc lớn, khí hậu có tínhchất đặc thù, lượng mưa lớn với cường độ cao, đa phần nhân dân canh tác nônglâm nghiệp trên đất dốc nhưng chưa áp dụng những biện pháp canh tác khoa học.Đây là những nguyên nhân cơ bản gây thoái hóa, xói mòn đất Tuy nhiên đến naychưa có công trình khoa học nào nghiên cứu đánh giá xói mòn đất trên địa bànhuyện Sơn Động Vì vậy đề tài nghiên cứu đánh giá xói mòn đất và tìm ra biệnpháp tác động phù hợp nhằm giảm thiểu xói mòn trên địa bàn là rất cần thiết vàcấp bách

1.4 Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong đánh giá xói mòn đất

1.4.1 Sự hình thành và phát triển của GIS

Trong xã hội thông tin, thông tin địa lý giữ một vai trò rất quan trọng Khicung cấp thông tin hoặc sự kiện, nhà cung cấp thông tin cần phải cho biết vật ấy,

sự kiện ấy xảy ra ở đâu, khi nào, đó chính là thông tin địa lý (GeographicInformation) [9]

Từ khi ra đời, hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information

System) phát triển với tốc độ mạnh, đã và đang được ứng dụng trong rấtnhiều ngành, lĩnh vực GIS đã phát triển từ những ứng dụng trên các đối tượngliên quan đến đất đai và biến đổi chậm như tài nguyên, môi trường đến nhữngứng dụng trong các lĩnh vực liên quan đến con người hoặc những đối tượng cótần số biến đổi nhanh như cơ sở kỹ thuật hạ tầng, kinh tế, xã hội

Với những ứng dụng ngày càng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ trong cáclĩnh vực kinh tế, xã hội, từ năm 1992, các nhà khoa học Mỹ đã xác lập một ngànhkhoa học mới: Khoa học thông tin địa lý (Geographic Information Science).Khoa học thông tin địa lý đã từng bước hoàn thiện các mô hình biểu diễn đốitượng, hoạt động, sự kiện và các quan hệ của chúng trong thế giới thực, đồngthời nghiên cứu phát triển các thuật toán lưu trữ, xử lý số liệu theo không gian vàthời gian [9]

Có nhiều phần mềm GIS, để phù hợp với điều kiện tài chính và bảnquyền, đề tài chọn phần mềm Mapinfo và Arcview là hai công cụ chính để lậpbản đồ, chồng xếp và phân tích bản đồ, quản lí dữ liệu, xử lý và truy xuất thôngtin

1.4.2 Ứng dụng GIS trực tiếp xây dựng bản đồ xói mòn

Như trình bày ở trên cho thấy GIS là công cụ mạnh có khả năng ứng dụng

để đánh giá xói mòn đất Sử dụng trực tiếp GIS trong đánh giá, xây dựng bản đồxói mòn đất được thực hiện qua 2 bước sau:

Bước 1: Xây dựng bản đồ hợp phần gồm 4 loại bản đồ sau:

- Bản đồ thổ nhưỡng

- Bản đồ lượng mưa

- Bản đồ địa hình

- Bản đồ thảm thực vật

Bước 2: Sử dụng GIS tính toán để được bản đồ xói mòn đất

Các bước cụ thể được mô phỏng theo hình 1.2 dưới đây:

Bản đồ thổ nhưỡng

Bản đồ lượng mưa

Bản đồ địa hình

GIS

Bản đồ xóimòn đất

Bản đồ thảm thực vậtHình 1.2: Ứng dựng GIS trực tiếp tính toán xói mòn

- Ưu điểm của phương pháp này: Nhanh, tốn ít công

- Nhược điểm: Độ tin cậy không cao, khi tạo thành bản đồ thành quả cần cónhững kiểm định thực tế

1.4.3 Ứng dụng GIS và mô hình hóa tính toán xói mòn đất

Với việc các mô hình tính toán xói mòn phong phú, đa dạng (như đã trìnhbày ở mục 1.2, 1.3), việc lựa chọn mô hình cần dựa trên yếu tố:

- Tính khả thi, bao gồm cả việc khả thi về dữ liệu và phương pháp

- Tính phù hợp về thông tin Các thông tin mà mô hình có thể đem lại(nghĩa là kết quả tính toán) phải đầy đủ, phù hợp với yêu cầu đặt ra

- Tính chính xác Mô hình được chọn phải có độ chính xác phù hợp với yêucầu

Từ những yếu tố trên cho thấy USLE là một trong những mô hình phù hợp

để đánh giá, tính toán xói mòn Sử dụng mô hình USLE trong đánh giá xói mòn

đã là đề tài nghiên cứu của nhiều tác giả và cho thấy mô hình USLE có thể ápdụng cho tính toán xói mòn ở cấp độ khu vực hoặc một huyện (như nghiên cứucủa đề tài) Tính tổng hợp của mô hình USLE là đề cập đến tất cả các nhân tố ảnhhưởng tới xói mòn một cách riêng biệt trong mối tương quan chặt chẽ Điều nàycho phép tách riêng từng yếu tố để phân tích ảnh hưởng vai trò của chúng đến xóimòn và tìm ra biện pháp tác động phù hợp nhất

Với cách tiệm cận vấn đề theo từng thông số ảnh hưởng đến xói mòn,

USLE có thể được tính toán bằng GIS Trình tự các bước cơ bản được thựchiện như sau:

PP khác + GIS GIS GIS

Cơ sở dữ liệu đầu

vào

Bản đồ thành phần Bản đồ kết quả

GIS

Hình 1.3: Sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng GIS

Hình 1.3 trên đây miêu tả việc sử dụng mô hình USLE trong tính toán xóimòn bằng hệ thống thông tin địa lý Các thông số của mô hình (các hệ số) đƣợctính toán trên GIS từ các dữ liệu đầu vào (các bản đồ) Cuối cùng, dựa trên bản đồ

hệ số, tính toán bản đồ xói mòn và bản đồ xói mòn tiềm năng.

- Ưu điểm: Phương pháp này cho độ tin cậy cao, dễ phân cấp xói mòn

- Nhược điểm: Cần hiểu rõ về GIS để thực hiện tốt các bước công việctrong khi đây là phần mềm tiên tiến với nhiều ứng dụng rất đa dạng, khó tìm hiểu,nắm bắt trong thời gian ngắn

Tuy nhiên, cần đặc biệt lưu ý đối với việc ứng dụng GIS trong tính toán xóimòn đất là số liệu đầu vào phải đồng bộ và thống nhất về khuôn mẫu, tọa độ vàtiêu chuẩn Do đó, quan tâm đến việc xây dựng một cơ sở dữ liệu đủ tin cậy làyêu cầu hàng đầu trong việc ứng dụng GIS nói chung và ứng dụng GIS trongđánh giá xói mòn đất nói riêng

CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1 Điều kiện tự nhiên

Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Sơn Động

Các đơn vị hành chính của huyện gồm 20 xã và 02 thị trấn, trong đó các xã

đa số là miền núi, vùng cao, dân tộc ít người, diện tích canh tác đất nông nghiệp

ít, đời sống của nhân dân còn gặp rất nhiều khó khăn, chủ yếu sống

2.1.2 Khí hậu, thuỷ văn

2.1.2.1 Khí hậu

Khí hậu mang tính chất đặc thù của khí hậu nhiệt đới gió mùa Trong mộtnăm có 4 mùa rõ rệt:

- Mùa xuân thường có mưa bụi, độ ẩm không khí cao

- Mùa hạ thường có mưa nhiều

- Mùa thu khí hậu tương đối mặt mẻ

- Mùa đông thời tiết thường rất lạnh và khô Về chế độ nhiệt

Nhiệt độ bình quân năm là 23,20C (T0tb từ 2001-2006), nhiệt độ tháng caonhất đạt 39,20C (ngày 07/5/2003), tháng thấp nhất chỉ còn 20C (ngày24/12/2001)

Về chế độ ẩm

Độ ẩm không khí của huyện Sơn Động dao động từ 66% đến 90%, trungbình là 72,46%; những tháng mùa hè độ ẩm không khí cao hơn những tháng mùađông

Về chế độ mưa

Lượng mưa trung bình năm là 1704,3mm, tập trung từ tháng 6 đến tháng 8,chiếm khoảng 70% lượng mưa cả năm Trong một năm, lượng mưa tháng caonhất đạt 555,1mm (tháng 8), tháng thấp nhất là 22,3mm (tháng 1)

Các thông tin về chế độ khí hậu huyện Sơn Động được tổng hợp trong bảng2.1

Bảng 2.1: Một số thông tin về chế độ khí hậu huyện Sơn Động – Bắc Giang.

Năm Lượng mưa trung bình

(mm)

Nhiệt độ trung bình (0C)Trung bình

năm Tháng cao nhất

Tháng thấpnhất

(Nguồn: Trạm khí tượng huyện Sơn Động - Bắc Giang, từ 2001-2007)

Yếu tố khí hậu, đặc biệt là lượng mưa hàng năm có ảnh hưởng đến xói mònđất qua cường độ, tần xuất mưa Qua Bảng 2.1 ta thấy lượng mưa bình quân nămcủa khu vực nghiên cứu là khá cao, trên 1700mm

Bảng 2.2: Lượng mưa huyện Sơn Động năm 2007 theo tháng

Bảng 2.2 và hình 2.3 cho thấy biến động về lượng mưa trong năm rất lớn.Lượng mưa trong tháng 7,8,9, chiếm 75,9 % lượng mưa cả năm, còn lại các thángkhác lượng mưa không đáng kể Do địa hình khá phức tạp, độ dốc lớn nên ảnhhưởng của mưa bão đến khu vực nghiên cứu là rất lớn.

Chế độ gió: Huyện Sơn Động chịu ảnh hưởng của hai loại gió mùa Giómùa Đông Bắc thường xuất hiện vào mùa Đông, mùa Xuân kèm theo sươngmuối, mưa phùn và giá lạnh (kéo dài từ tháng 12 năm trước đến tháng 1,2,3 nămsau) Gió mùa Đông Nam thường xuất hiện vào mùa Hè, mùa Thu kèm theo làmưa to và rất to, nắng nóng và giông bão (kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10)

2.1.2.2 Thuỷ văn

Sơn Động là huyện đầu nguồn của hệ thống sông Lục Nam, trên địa bànhuyện có hàng trăm con suối và nhiều hồ, đập lớn Có 4 sông đổ về hệ thống sôngLục Nam, đó là: sông An Châu bắt nguồn từ Vân Sơn, Hữu Sản; sông An Bá bắtnguồn từ An Lạc; sông Tuấn Đạo bắt nguồn từ Thanh Sơn, Thanh Luận; sôngCẩm Đàn bắt nguồn từ Chiêm Sơn

Hình 2.4: Hệ thống sông, suối huyện Sơn Động

(Nguồn: Hạt Kiểm lâm huyện Sơn Động, năm 2007)

Hình 2.5: Bản đồ phân bố các loại đất huyện Sơn Động

(Nguồn: Viện điều tra quy hoạch, 2007)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái

Đất ở huyện Sơn Động được thảm thực vật che phủ nhiều năm nên giàudinh dưỡng, nhiều diện tích vẫn còn tính chất đất rừng Đây là điều kiện thuận lợi

để phát triển kinh tế nông lâm nghiệp ở địa phương

2.1.4 Đặc điểm tài nguyên rừng

Theo số liệu của UBND tỉnh Bắc Giang năm 2007, cơ cấu diện tích cácloại đất chính huyện Sơn Động gồm:

Diện tích tự nhiên: 84.432,4 ha, trong đó:

- Đất Nông nghiệp = 10.096,2 hecta

- Đất lâm nghiệp = 68.348,29 hecta, trong đó

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái

17%

11%

72%

§Êt N«ng nghiÖp §Êt l©m nghiÖp §Êt kh¸c

Hình 2.6: Diện tích các loại đất chính huyện Sơn Động

Trong tổng số 68.348,29 ha đất lâm nghiệp, diện tích đất có rừng chiếm85,5%, gồm nhiều kiểu thảm thực vật khác nhau.