Bài viết này trình bày tóm tắt phương pháp thành lập bản đồ phân cấp thổ nhưỡng bằng công nghệ GIS. Đây sẽ là các tài liệu có ích cho việc phân vùng nguy cơ và cảnh báo lũ trong khu vực nghiên cứu.
Trang 1ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN CẤP THỔ NHƯỠNG THEO MỨC ĐỘ ẢNH HƯỞNG ĐẾN
NGUY CƠ LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG LAM
Đặng Tuyết Minh
Trường Đại học Thuỷ lợi
Tóm tắt
Trong những năm gần đây, lũ lụt ở miền Trung nói chung và lưu vực sông Lam nói riêng xảy ra thường xuyên với mức độ nghiêm trọng hơn về người, của cải và môi trường sinh thái Việc phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do lũ đang là một vấn đề hết sức cấp bách được nhiều tổ chức và các nhà khoa học trên thế giới cũng như Việt nam quan tâm nghiên cứu Để tìm ra được giải pháp hạn chế lũ lụt, cần phải phân tích và nghiên cứu các yếu tố tác động trực tiếp đến lũ Nguyên nhân tác động đến lũ lụt kéo dài ngoài lượng mưa, độ dốc, mật độ lưới sông, loại hình sử dụng đất thì khả năng thấm nước của các loại đất cũng là tác nhân chính đến nguy cơ lũ Việc thực hiện các giải pháp sẽ dễ dàng hơn nếu dữ liệu về các yếu tố ảnh hưởng này thể hiện trên bản
đồ với các mức độ nguy cơ tương ứng Bài báo này trình bày tóm tắt phương pháp thành lập bản đồ phân cấp thổ nhưỡng bằng công nghệ GIS Đây sẽ là các tài liệu có ích cho việc phân vùng nguy cơ và cảnh báo lũ trong khu vực nghiên cứu
Từ khóa: Bản đồ phân cấp thổ nhưỡng, nguy cơ lũ, sông Lam.
Abstract
Application of GIS technology to build a soil classification map following level
of flood risk in Lam river basin
In recent years, floods in Central Vietnam in general and Lam river basins in particular happen more often with a higher level of loss in lives, goods and ecological environment The prevention and mitigation of losses caused by flood is nowdays a burning-global issue which is being researched by lots of organizations and scientists all over the globe as well as in Vietnam In order to find a proper solution to prevent and predict flood, it is necessary to analyze and research factors which directly affect floods formation Besides rainfall, slope, drainage density, and land use,permeability
of soil is another important factor affecting flood hazard It would be easier to implement solution if the data of this influencing factors were displayed on the map with corresponding level of flood hazard This paper will briefly present a summary
of the methodology for establishing a soil classification map with GIS technology This shall be useful for natural hazard mapping and flood warning in the study area.
Keywords: Soil classification map, flood risk, Lam river.
1 Đặt vấn đề
Lưu vực sông Lam thuộc khối địa
chất Bắc Trung Bộ có thành phần mẫu
chất đa dạng, hình thành nhiều loại đất:
Đất phù sa và đất cát ven biển, đất bùn
lầy, đất mặn và đất feralit mùn vàng
nhạt trên núi Ở vùng đối núi, đất được phát triển trên nhiều loại nham thạch Ở vùng đồng bằng, đất được hình thành từ phù sa sông Đất ở vùng trung du khá
đa dạng: Các loại đất chua, đất glay hoặc đất glay mặn úng nước Vùng đồi
Trang 2chuyển tiếp từ đồng bằng lên núi chủ
yếu là Faralitic [2]
Một trong những yếu tố ảnh hưởng
tới lũ là khả năng giữ nước hoặc độ thấm
của tầng thổ nhưỡng Để có dữ liệu phân
tích nguy cơ lũ và thành lập bản đồ phân
vùng lũ, thông tin về các loại đất, khả
năng thấm và mức độ nguy cơ tương
ứng cần được thể hiện trên bản đồ Xuất
phát từ những lập luận trên, nghiên cứu
này được thực hiện nhằm phân cấp các
loại đất theo mức độ tác động của nó
đến nguy cơ lũ và thể hiện lên bản đồ để
phục vụ việc phân vùng nguy cơ lũ lụt
trên lưu vực sông Lam
2 Phương pháp nghiên cứu
2.1 Xây dựng bảng phân cấp
thổ nhưỡng
Khi nước mưa rơi xuống, một phần
được thấm vào lớp đất mặt, một phần
bị bốc hơi, một phần được giữ lại bởi
các yếu tố thực vật và phần còn lại tạo
thành dòng chảy mặt Do đó, khả năng
giữ nước của đất có ảnh hưởng lớn trong việc điều tiết dòng chảy mặt Độ thấm của tầng thổ nhưỡng ảnh hưởng trực tiếp đến nguy cơ lũ lụt [1] và được coi
là một tham số ảnh hướng đến lũ Nhân
tố này ảnh hưởng đến dòng chảy, xói mòn đất, tích trữ nước ngầm Tỷ lệ thấm phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài và đặc tính của các loại đất [5] Phần lớn nước được giữ lại trong đất dưới dạng nước mao quản và nước trọng lực Tổng lượng nước này phụ thuộc vào tầng dày
và thành phần cơ giới của đất [1] Như vậy, đặc điểm, cấu trúc của thổ nhưỡng quyết định độ thấm của chúng trong khu vực nghiên cứu Ngoài ra, loại đất cũng đóng vai trò quan trọng vì chúng ảnh hưởng đến lượng nước ngấm vào đất cũng như tác động đến dòng chảy [6] Lưu vực sông Lam có nhiều loại đất khác nhau phân bố không đều trên toàn lưu vực Thành phần của từng loại đất trong các nhóm thổ nhưỡng này có tính chất khác nhau nên khả năng thấm nước không giống nhau [3]
Hình 1: Bản đồ thổ nhưỡng lưu vực sông Lam
[Nguồn: sở TN và MT Nghệ An, Sở TN và MT Hà Tĩnh, Sở TN và MT Thanh Hoá]
Trang 3Khả năng thấm nước của đất giảm
sẽ làm tăng dòng chảy mặt do đó nguy
cơ xảy ra lũ lụt sẽ nhiều hơn và ngược
lại Khi nước được cung cấp vượt quá
khả năng thấm của đất, nước sẽ tràn ra
có thể dẫn đến lũ lụt [6] Tức là trong
trường hợp mưa dài ngày và cường độ
mưa cao hơn hệ số thấm thì khả năng lũ
lụt sẽ tăng cao [4]
Từ bản đồ thổ nhưỡng lưu vực sông Lam cho thấy có 38 loại đất trong khu vực này Theo ý kiến chuyên gia, với đặc điểm, nguồn gốc hình thành khác nhau, khả năng thấm của các loại đất được chia thành 5 mức được thể hiện ở bảng
1 Trong bảng này, đất có khả năng giữ nước cao tức là nguy cơ lũ giảm và ngược lại đối với khu vực đất có độ thấm thấp
Bảng 1: Tính thấm của các loại đất trên lưu vực sông Lam
1 A Đất mùn alit trên cao Đất mùn alit trên núi cao Cao
2 B Đất xám bạc màu trên phù sa cổ Đất xám Trung bình
3 Ba Đất xám bạc màu trên đá macma axit Đất xám Trung bình
4 Bq Đất xám bạc màu trên đá cát Đất xám Trung bình
6 Cc Đất cồn cát trắng vàng Đất cát biển Rất cao
7 D Đất thung lũng do sản phẩm dốc tụ Đất thung lũng Thấp
8 E Đất xói mòn trơ sỏi đá Đất xói mòn trơ sỏi đá Rất thấp
9 Fa Đất vàng đỏ trên đá macma axit Đất đỏ vàng Trung bình
10 Fj Đất đỏ vàng trên đá biến chất Đất đỏ vàng Trung bình
11 Fk Đất nâu đỏ trên đá bazan Đất đỏ vàng Trung bình
12 Fl Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa Đất đỏ vàng Thấp
13 Fp Đất vàng nhạt trên đá cát Đất đỏ vàng Trung bình
14 Fq Đất vàng nhạt trên đá cát Đất đỏ vàng Trung bình
15 Fs Đất đỏ vàng trên đá phiến sét Đất đỏ vàng Thấp
16 Fv Đất đỏ nâu trên đá vôi Đất đỏ vàng Trung bình
17 Ha Đất mùn vàng đỏ trên đá macma axit Đất mùn vàng đỏ trên núi Cao
18 Hq Đất mùn vàng nhạt trên đá cát Đất mùn vàng đỏ trên núi Cao
19 Hs Đất mùn vàng đỏ trên đá phiến sét Đất mùn vàng đỏ trên núi Cao
24 Nt Bãi ngập triều Bãi ngập triều Trung bình
26 P đất phù sa không được bồi Đất phù sa Trung bình
27 Pb đất phù sa được bồi Đất phù sa Trung bình
28 Pf đất phù sa có tầng loang lổ Đất phù sa Trung bình
31 Py Đất phù sa ngòi suối Đất phù sa Trung bình
32 R Đất nâu thẫm trên sản phẩm đá bọt và bazan Đất đen Trung bình- cao
33 Rdv Đất đen trên sản phẩm bồi tụ cacbonat Đất đen Trung bình- cao
34 Rk Đất đen trên sản phẩm bồi tụ đá bazan Đất đen Trung bình
35 Sj1Mi Đất phèn hoạt động nông mặn ít Đất phèn Thấp
36 Sj2Mi Đất phèn hoạt động sâu mặn ít Đất phèn Thấp
37 SM Đất phèn ít và trung bình, mặn trung bình Đất phèn Thấp
38 W Sông suối, ao hồ Sông suối, ao hồ
Trang 4Dựa vào khả năng thấm của các
loại đất ở bảng 1, tiến hành phân cấp
thổ nhưỡng theo mức độ tác động của
nó đến nguy cơ lũ tương ứng như trong
bảng 2
Bảng 2: Phân cấp thổ nhưỡng theo mức
độ ảnh hưởng đến nguy cơ lũ
STT Các loại đất nguy cơ Mức độ
2 A, Ha, Hq, Hs Thấp
3 Fk, Fp,Fv, Nt, B, Ba, Bq, Fa, Fj, Fq, P, Pb, Pf, Py, R,
4 D, Fl, Fs, SM, Sj1Mi, Sj2Mi, M, Mi, Mm, Mn,
Từ bảng phân cấp thổ nhưỡng trên
và bản đồ phân loại thổ nhưỡng, tiến hành
xây dựng bản đồ phân cấp thổ nhưỡng
2.2 Xây dựng bản đồ phân cấp
thổ nhưỡng
Sử dụng bản đồ thổ nhưỡng lưu vực
sông Lam kết hợp với số liệu điều tra
thực địa về thổ nhưỡng, đồng thời tham
khảo nguồn tài liệu về các loại đất của
khu vực nghiên cứu thành lập bản đồ phân cấp thổ nhưỡng lưu vực sông Lam Bản đồ phân cấp theo 5 mức ảnh hưởng đến nguy cơ lũ lụt của thổ nhưỡng (hình 2) được xây dựng dựa trên Analysis Tools của phần mềm ArcGIS bằng cách gộp các loại đất có cùng mức độ tác động đã được phân loại trong bảng 2
Từ bản đồ phân cấp thổ nhưỡng
có thể xác định diện tích khu vực ảnh hưởng đến nguy cơ lũ tương ứng với các cấp độ như bảng 3
Từ kết quả thống kê cho thấy nhóm đất ảnh hưởng ít đến nguy cơ lũ chiếm không nhiều (4,36% và 1,12%) trong khi nhóm có ảnh hưởng cao và rất cao chiếm đến quá nửa diện tích lưu vực (56,75%), phần còn lại chiếm khoảng 1/3 (37,77%) là nhóm có ảnh hưởng với mức độ trung bình
Đây mới chỉ là kết quả phân tích một tiêu chí ảnh hưởng đến lũ lụt khi nghiên cứu Để có kết quả phân vùng nguy cơ lũ chi tiết, cụ thể cần phải kết hợp với kết quả phân tích của các tiêu chí ảnh hưởng khác
Hình 2: Bản đồ phân cấp thổ nhưỡng lưu vực sông Lam
Trang 53 Kết luận
Giống như bản đồ phân cấp các
nhân tố tác động đến nguy cơ lũ khác,
bản đồ phân cấp thổ nhưỡng theo theo
mức độ ảnh hưởng đến nguy cơ lũ lụt
của khu vực nghiên cứu là tài liệu cần
thiết, quan trọng góp phần cho việc phân
tích, đánh giá khả năng lũ lụt xảy ra trên
lưu vực sông Lam Kết hợp bản đồ này
với một số bản đồ tiêu chí ảnh hưởng
khác như: Bản đồ phân cấp lượng mưa,
bản đồ phân cấp độ dốc, bản đồ phân
cấp mật độ lưới sông, bản đồ loại hình
sử dụng đất và bản đồ địa giới hành
chính, sử dụng công nghệ GIS, sẽ cho
biết diện tích và chỉ rõ cấp độ nguy cơ
lũ của từng khu vực Do đó, cần phải
nghiên cứu và phân tích tình hình thổ
nhưỡng sông Lam chi tiết, cụ thể để từ
đó phân định được tính chất và cấp độ
lũ khác nhau trên từng vùng, giúp giảm
thiểu tối đa nguy cơ lũ và hạn chế thiệt
hại mà lũ đem lại
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Thám, Nguyễn Hoàng
Sơn, (2008); Giảm thiểu lũ lụt ở lưu
vực sông Hương tỉnh Thừa Thiên Huế
trên cơ sở quy hoạch thảm thực vật;
Tạp chí khoa học, Đại học Huế, số 48,
trang 143 - 152
[2] Trần Duy Kiều (2015); Đề tài nghiên cứu nhận dạng lũ lớn, phân vùng nguy cơ lũ lớn và xây dựng bản đồ ngập lụt phục vụ cảnh báo lũ lớn lưu vực sông Lam, Đề tài nghiên cứu cấp Bộ
[3] Uông Đình Khanh, (2007);
Phân tích tác động của nhân tố địa chất, địa mạo tới việc hình thành các tai biến thiên nhiên (lũ lụt, lũ quét, lũ bùn đá, trượt lở, xói lở bờ sông) lưu vực song Hương, viện Địa lý, Hà Nội.
[4] Andi Besse Rimba, Martiwi Diah Setiawati, Abu Bakar Sambah,
and Fusanori Miura, 2017, Physical Flood Vulnerability Mapping Applying Geospatial Techniques in Okazaki City,
Aichi Prefecture, Japan, Urban Sci 1, 7; doi:10.3390/urbansci1010007
[5] Tejedor, M.; Neris, J.;
Jiménez, C Soil Properties Controlling Infiltration in Volcanic Soils (Tenerife, Spain) Soil Sci Soc Am J (2013), 77,
202-212
[6] Yashon O Ouma and
Ryutaro Tateishi, 2014; Urban Flood Vulnerability and Risk Mapping Using Integrated Multi-Parametric AHP and GIS: Methodological Overview and Case Study Assessment, Water, p 1515
-1545, doi:10.3390/w6061515
Bảng 3: Diện tích khu vực có loại thổ nhưỡng ảnh hưởng đến nguy cơ lũ
BBT nhận bài: Ngày 6/5/2017; Phản biện xong: Ngày 30/5/2017