Ứng dụng gis và mô hình swat đánh giá tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và xói mòn đất ở lưu vực sông vu gia đoạn chảy qua huyện nam giang, tỉnh quảng nam

Thống kê những năm gần đây cho thấy tác động của lớp dòng chảy mặt đến mức độ xói mòn ngày càng diễn ra mạnh và nhanh chóng ở nhiều địa phương và cả nước trong đó có lưu vực sông Vu Gia,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA ĐỊA LÝ - -

ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG GIS VÀ MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TƯƠNG QUAN GIỮA LỚP DÒNG CHẢY MẶT VÀ XÓI MÕN ĐẤT Ở LƯU VỰC SÔNG VU GIA ĐOẠN CHẢY QUA HUYỆN NAM GIANG, TỈNH QUẢNG NAM

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Lê Ngọc Hành Sinh viên thực hiện : Hồ Thị Quỳnh Mai

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Khoa Địa Lý trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng, và sự đồng ý của Thầy giáo hướng

dẫn ThS Lê Ngọc Hành em đã thực hiện đề tài “Ứng dụng GIS

và mô hình SWAT đánh giá tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và xói mòn đất ở lưu vực sông Vu Gia đoạn chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam”

Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự

nổ lực của bản thân, em còn nhận được nhiều sự quan tâm, giúp

đỡ tận tình từ nhiều cá nhân Nay khóa luận đã hoàn thành, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy cô là giảng viên Khoa Địa Lý – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã luôn quan tâm, dìu dắt em trong suốt 04 năm học ở trường Đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Lê Ngọc Hành đã tận tình, chu đáo giúp em thực hiện khóa luận này

Ngoài ra, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè

đã tạo mọi điều kiện về vật chất và tinh thần cho em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!!!

Sinh viên thực hiện

Hồ Thị Quỳnh Mai

MỤC LỤC

Trang

A PHẦN MỞ ĐẦU 1

1.LÝDOCHỌNĐỀTÀI 1

2.MỤCTIÊUVÀNHIỆMVỤCỦAĐỀTÀI 2

2.1 Mục tiêu của đề tài 2

2.2 Nhiệm vụ của đề tài 2

3.ĐỐITƯỢNGVÀPHẠMVINGHIÊNCỨU 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

4.NỘIDUNGNGHIÊNCỨU 2

5.PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 3

5.1 Phương pháp thu thập số liệu 3

5.2 Phương pháp tổng hợp xử lý, phân tích số liệu 3

5.3 Phương pháp bản đồ và GIS 3

5.4 Phương pháp khảo sát thực địa 3

6.LỊCHSỬNGHIÊNCỨU 4

7.ÝNGHĨAKHOAHỌCVÀTHỰCTIỄNCỦAĐỀTÀI 4

7.1 Ý nghĩa khoa học 4

7.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

B PHẦN NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1.KHÁIQUÁTCHUNGVỀLỚPDÒNGCHẢY,LỚPPHỦTHỰCVẬTVÀSỰ XÓIMÒN 5

1.1.1 Các khái niệm về lớp dòng chảy 5

1.1.2 Các khái niệm về lớp phủ thực vật 6

1.1.3 Khái quát về quá trình xói mòn 8

1.2.NHỮNGVẤNĐỀCƠBẢNVỀHỆTHỐNGTHÔNGTINĐỊALÝ(GIS) 13

1.2.1 Định nghĩa GIS 13

1.2.2 Các thành phần của GIS 14

1.3 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG 16

1.3.1 Cơ sở lý thuyết mô hình SWAT 16

1.3.2 Khả năng ứng dụng của mô hình SWAT trong đánh giá tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn 18

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI, HIỆN TRẠNG THẢM THỰC VẬT VÀ XÓI MÒN, BỒI TỤ CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 19

2.1.ĐIỀUKIỆNTỰNHIÊNVÀTÀINGUYÊNTHIÊNNHIÊN 19

2.1.1 Vị trí địa lý 19

2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 21

2.1.3 Đặc điểm khí hậu 21

2.1.4 Đặc điểm thủy văn 22

2.1.5 Đặc điểm thổ nhưỡng 23

2.1.6 Tài nguyên sinh vật 25

2.2.ĐẶCĐIỂMKINHTẾ-XÃHỘI 25

2.2.1 Dân cư và nguồn lao động 25

2.2.2 Tình hình phát triển kinh tế 26

2.3 HIỆN TRẠNG XÓI MÒN Ở LƯU VỰC SÔNG VU GIA TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆNNAMGIANG 26

2.3.1 Hoạt động khai thác vàng 26

2.3.2 Hoạt động thủy điện 27

2.3.3 Hoạt động sản xuất của cư dân địa phương 27

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIS VÀ MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA LỚP DÒNG CHẢY MẶT VÀ MỨC ĐỘ XÓI MÒN CỦA LƯU VỰC SÔNG VU GIA 28

3.1.TỔNGQUANVỀDỮLIỆUVÀQUYTRÌNHNGHIÊNCỨU 28

3.1.1 Quy trình nghiên cứu 28

3.1.2 Tổng quan về dữ liệu nghiên cứu 36

3.2.CÁCBƯỚCTIẾNHÀNHVÀKẾTQUẢCỦAMÔHÌNHSWATTRÊNLƯU VỰCSÔNGVUGIACHẢYQUAHUYỆNNAMGIANG 37

3.2.1 Các bước chạy mô hình SWAT 37

3.2.2 Kết quả của mô hình SWAT 47

3.3 ĐÁNH GIÁ SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA LỚP DÒNG CHẢY MẶT VÀ MỨC ĐỘXÓIMÒNCỦALƯUVỰCSÔNGVUGIA 50

3.3.1 Biến động lớp dòng chảy mặt 50

3.3.2 Quá trình xói mòn đất 59

3.3.3 Phân tích tương quan của biến động lớp dòng chảy mặt đến xói mòn đất 65

3.4 MỘT SỐGIẢI PHÁPHẠNCHẾ TÁCĐỘNG CỦA BIẾNĐỘNGSỬ DỤNG ĐẤTĐẾNTHAYĐỔILỚPDÒNGCHẢYMẶTLƯUVỰCSÔNGVUGIA 72

3.4.1 Quản lý quy hoạch 72

3.4.2 Quản lý con người 72

3.4.3 Định hướng hành động thích nghi đối với phát triển vùng hạ lưu sông Vu Gia 73

3.4.4 Định hướng hành động thích nghi trong sản xuất nông nghiệp 74

3.4.5 Định hướng hành động thích nghi trong phát triển hạ tầng và môi trường 74

C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

1.KẾTLUẬN 76

2.KIẾNNGHỊ 76

D TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

GIS Hệ thống thông tin địa lý

SWAT Soil and Water Assessment Tool

KTTV Khí tƣợng thủy văn

DEM Bản đồ số mô hình độ cao

HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất

DANH MỤC BẢN ĐỒ

2.1 Bản đồ ranh giới lưu vực sông Vu Gia ở khu vực nghiên cứu 20

3.23 Bản đồ lưu vực sông Vu Gia và các tiểu lưu vực 49

3.25 Bản đồ dòng chảy mặt qua các năm tại lưu vực sông Vu Gia theo

3.30 Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2000 57

3.31 Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2015 58

3.32 Biểu đồ giá trị xói mòn trung bình của các tiểu lưu lưu vực giai

DANH MỤC BẢNG

2.2 Thống kê các loại đất và diện tích huyện Nam Giang 23

3.4 Bảng xử lý các thông số thời tiết tại trạm 1581078 35

3.5 Phạm vi và giá trị tối ưu của các thông số hiệu chỉnh mô hình

SWAT theo HTSDĐ năm 2000

44

3.6 Giá trị hiệu chỉnh và kiểm định mô hình theo hiện trạng và quy

hoạch sử dụng đất

47

3.10 Thống kê về giá trị xói mòn đất trung bình của từng năm trên lưu

DANH MỤC HÌNH

1.3 Tiến trình tác động của hạt mưa đến xói mòn đất 11

1.5 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý 15

2.1 Bản đồ ranh giới lưu vực sông Vu Gia ở khu vực nghiên cứu 20

3.1 Quy trình nghiên cứu tác động sự tương quan giữa lớp dòng chảy

mặt và mức độ xói mòn của lưu vực sông Vu Gia 28

3.8 Bản đồ ranh giới, tiểu lưu vực lưu vực sông Vu Gia 38

3.10 Kết quả dữ liệu Land Use Data trên ArcSWAT 39

3.18 Kết quả hiệu chỉnh mô hình năm 2000, 2015 và 2020 45

3.20 Hộp thoại mô phỏng những kết quả của mô hình SWAT 47

3.21 Mô phỏng giá trị trầm tích trên lưu vực sông 48

3.22 Tương quan giữa xói mòn đất trên lưu vực sông 48

3.23 Bản đồ lưu vực sông Vu Giavà các tiểu lưu vực 48

3.24 Biểu đồ biến trình dòng chảy mặt sông Vu Gia giai đoạn

3.25 Bản đồ dòng chảy mặt qua các năm tại lưu vực sông Vu Gia theo

3.30 Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2000 57

3.31 Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2015 58

3.32 Biểu đồ giá trị xói mòn trung bình của lưu vực giai đoạn

3.38 Đồ thị biểu diễn lượng đất xói mòn của toàn lưu vực theo tháng 66

3.39 Đồ thị biểu diễn lượng đất xói mòn của toàn lưu vực theo tháng 67

3.40 Đồ thị biểu diễn lượng đất xói mòn của toàn lưu vực theo tháng 68

3.41 Đồ thị biểu diễn lượng đất xói mòn của từng tiểu lưu vực theo

3.44 Đồ thị biểu diễn sự biến đổi lượng đất mất do xói mòn qua các

Theo nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng những tác động của biến đổi sử dụng đất làm cho lớp dòng chảy mặt không ổn định ảnh hưởng đến mức độ xói mòn Thảm thực vật cũng là một yếu tố quan trọng làm thay đổi lớp dòng chảy mặt Thảm thực vật đại diện cho sự sống của sinh vật và bảo vệ lớp thổ nhưỡng Thảm thực vật là quy mô hay chỉ

số đo độ xanh tươi, được dựa trên một số yếu tố: số lượng và số loài thực vật để thấy được sự sinh trưởng và phát triển của chúng Lớp dòng chảy mặt thay đổi dẫn đến nhiều hệ lụy về sau và có tác động rất lớn đối với nhiều hệ sinh thái, đa dạng sinh học

và tài nguyên thiên nhiên, ảnh hưởng sâu rộng đến nhiều mặt trong đời sống và sản xuất của con người

Trong nền kinh tế hội nhập và hiện trạng biến đổi khí hậu ngày nay thì lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn ngày càng được chú trọng hơn Thảm thực vật, nước là những hệ sinh thái nhạy cảm với những tác động của con người, thiên nhiên và các hệ thống thủy điện Thống kê những năm gần đây cho thấy tác động của lớp dòng chảy mặt đến mức độ xói mòn ngày càng diễn ra mạnh và nhanh chóng ở nhiều địa phương

và cả nước trong đó có lưu vực sông Vu Gia, huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam Huyện Nam Giang là huyện miền núi nằm ở phía tây tỉnh Quảng Nam Sông Vu Gia là sông chính ở đây, chảy ngang qua huyện theo hướng Đông – Tây Địa hình đồi núi chiếm ưu thế, lượng mưa tương đối lớn, dòng chảy phát triển Hơn nữa, ở đây nhiều thủy điện như thủy điện A Vương với công suất lắp máy 210 MW; thủy điện ĐăkMi 4 4210 MW, thủy điện Đăk Mi 1 255 MW, thủy điện Sông Bung 4 là 220 MW Những công trình đó đã có tác động đến quá trình xói mòn và lớp dòng chảy mặt của lưu vực sông Vu Gia tại huyện Nam Giang, Quảng Nam Cho nên việc nghiên cứu sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn ở lưu vực sông Vu Gia đoạn chảy qua huyện Nam Giang, Quảng Nam có ý nghĩa thực tiễn to lớn

Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, hệ thống thông tin địa lý (GIS) ngày càng có vai trò quan trọng trong các lĩnh vực khoa học Các mô hình toán trong GIS được sử dụng rất nhiều để đánh giá định lượng các thông số của môi trường Trong đó, mô hình SWAT là một công cụ hữu hiệu để đánh giá các thông số liên quan đến thảm thực vật, môi trường đất và nước Việc ứng dụng mô hình SWAT để phân tích và đánh giá sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn đất đến lưu

2

vực sông Vu Gia là một giải pháp khả thi

Nhận thức được sự thay đổi đó sẽ ảnh hưởng rất lớn đến lớp dòng chảy mặt và quá trình xói mòn Từ đó sẽ tác động đến các vấn đề môi trường khác cũng như đời sống

sinh hoạt và sản xuất của khu vực Vì vậy, việc nghiên cứu đề tài “Ứng dụng GIS và

mô hình SWAT đánh giá tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và xói mòn đất ở lưu vực sông Vu Gia đoạn chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam” là cần thiết

và cấp bách

2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Mục tiêu của đề tài

- Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình SWAT để đánh giá sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn ở lưu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam

- Đề xuất các giải pháp hạn chế và thích ứng

2.2 Nhiệm vụ của đề tài

Để thực hiện được mục tiêu trên, đề tài thực hiện được các nhiệm vụ sau:

- Tổng quan cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

- Khái quát điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu

- Nghiên cứu lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn của khu vực nghiên cứu

- Tìm hiểu về công nghệ GIS và mô hình SWAT

- Đánh giá sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn tại lưu vực sông Vu Gia bằng mô hình SWAT

- Đề xuất các giải pháp hạn chế và thích ứng

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu những vấn đề về lý luận và thực tiễn việc thay đổi lớp dòng chảy mặt đến xói mòn của lưu vực sông Vu Gia Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là lớp dòng chảy mặt, lớp phủ thực vật, xói mòn tại khu vực nghiên cứu

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Về không gian: Đề tài nghiên cứu sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức

độ xói mòn ở lưu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam

- Về thời gian: Đề tài nghiên cứu thời gian mô phỏng mô hình từ năm 2000 đến năm 2015

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để nghiên cứu được sự tương quan giữa lớp dòng chảy và mức độ xói mòn tại lưu vực sông Vu Gia, đề tài đã tiến hành nghiên cứu các nội dung chính sau:

- Khái quát cơ sở lý luận và thực tiễn liên quan đến đề tài

- Khái quát về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và lớp dòng chảy mặt, thảm thực

3

vật, lưu vực sông Vu Gia

- Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình SWAT xây dựng bản đồ và phân tích sự tương quan giữa lớp dòng chảy và mức độ xói mòn ở lưu vực sông Vu Gia

- Đề xuất các giải pháp thích ứng với xói mòn và thay đổi lớp dòng chảy mặt trên lưu vực

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để có thể đánh giá được sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn

ở lưu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang, đề tài đã lựa chọn những phương pháp nghiên cứu chính sau:

5.1 Phương pháp thu thập số liệu

Là phương pháp thu thập toàn bộ số liệu, thông tin có liên quan đến đề tài, sau đó sẽ tiến hành tiến hành xử lý, đánh giá tài liệu thu thập được Những số liệu và các thông tin này chúng tôi thu thập ở các cơ quan đó là: Trung tâm khí tượng thủy văn Trung Trung

Bộ, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Nam Giang tỉnh Quảng Nam Mục đích nhằm giảm bớt thời gian thực hiện và công sức cũng như làm tăng tính logic của đề tài Trong quá trình thực hiện, chúng tôi đã thu thập một số tài liệu liên quan đến đề tài Ngoài các số liệu thu thập ở các cơ quan, chúng tôi còn khai khác những thông tin qua các kênh thông tin, đặc biệt là internet, sách báo

5.2 Phương pháp tổng hợp xử lý, phân tích số liệu

Với các số liệu thu thập được cần phải tổng hợp, xử lý và phân tích để nghiên cứu đề tài Xử lý và phân tích số liệu hay dữ liệu là một trong các bước cơ bản của một nghiên cứu Bản thân số liệu chỉ là các số liệu thô, qua xử lý, phân tích trở thành thông tin và sau đó trở thành tri thức Đây chính là điều mà tất cả các nghiên cứu đều mong muốn

5.3 Phương pháp bản đồ và GIS

Đây là phương pháp quan trọng và không thể thiếu của công tác nghiên cứu địa lý Bản đồ sẽ được sử dụng trong suốt quá trình thực hiện đề tài Bản đồ không chỉ có tác dụng cụ thể hóa các vấn đề nghiên cứu mà còn có tác dụng thúc đẩy cho công tác nghiên cứu địa lý tiến triển tốt hơn

Từ các số liệu và bản đồ thu thập được trong quá trình nghiên cứu Với sự hỗ trợ của mô hình SWAT và các phần mềm GIS (ArcGIS) để xử lý và thiết lập các bản đồ thành phần Từ đó thành lập bản đồ tác động của dòng chảy mặt đến xói mòn ở lưu vực sông Vu Gia Trên cơ sở đó, đề tài sử dụng các công cụ phân tích, thống kê trên

mô hình SWAT, phần mềm GIS để đánh giá tác động trên Đây là phương pháp chủ đạo trong quá trình nghiên cứu của đề tài

5.4 Phương pháp khảo sát thực địa

Khảo sát thực địa là phương pháp tốt nhất để kiểm chứng độ chính xác của các tài liệu, số liệu thu thập được Đồng thời phương pháp này giúp thu thập các thông tin bổ sung cần thiết cho đề tài mà phương pháp thu thập chưa đạt yêu cầu

4

Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi đã đi khảo sát về lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn ở lưu vực sông Vu Gia và những vấn đề khác có liên quan

6 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

Việc ứng dụng GIS và mô hình SWAT để nghiên cứu các vấn đề về môi trường đã

có một số tác giả thực hiện, cụ thể như sau:

- Đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS và mô hình SWAT đánh giá lớp dòng chảy mặt lưu vực sông Bé”của nhóm tác giả Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Thị Hồng, Trương Phước Minh, Nguyễn Kim Lợi

- Đề tài “Ứng dụng mô hình SWAT đánh giá lớp dòng chảy mặt và bồi lắng tại tiểu lưu vực sông La Ngà”của nhóm tác giả Nguyễn Kim Lợi và Nguyễn Hà Trang

- Đề tài “Ứng dụng mô hình SWAT và công nghệ GIS đánh giá lớp dòng chảy mặt trên lưu vực sông Đắk Bla”của nhóm tác giả Nguyễn Thị Tịnh Ấu, Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Kim Lợi

- Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá tác động của biến đổi dòng chảy kiệt đến xâm nhập mặn khu vực Hạ Du sông Mã và sông Cả”của tác giả Lương Ngọc Chung - Phó Viện Trưởng, Viện Quy Hoạch Thủy Lợi

- Đề tài “Đánh giá tác động của rừng đến dòng chảy và xói mòn đất trên một số lưu vực sông Miền Trung và Tây Nguyên”của tác giả Ngô Đình Quế, Trung Tâm nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

Các đề tài trên tập trung đánh giá các thông số môi trường dựa trên kết quả của mô hình SWAT, các kết quả đem lại rất khả quan Với hướng nghiên cứu đánh giá tác động của thảm thực vật đến xói mòn và bồi tụ là hoàn toàn có thể thực hiện được

7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

7.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là nguồn tư liệu tham khảo quan trọng, góp phần cung cấp các thông tin về tình hình biến động lớp dòng chảy mặt, tác động của nó đến xói mòn Kết quả của đề tài sẽ cung cấp cho địa phương một nguồn dữ liệu và công cụ

có thể giám sát, đánh giá, theo dõi sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn; đề xuất các giải pháp sử dụng, bảo vệ hợp lý lãnh thổ

- Đây là tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo Từ kết quả của đề tài, chúng ta có thể áp dụng để nghiên cứu ở những lãnh thổ khác có tính chất tương đồng

5

B PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LỚP DÕNG CHẢY, LỚP PHỦ THỰC VẬT VÀ

SỰ XÓI MÕN

1.1.1 Các khái niệm về lớp dòng chảy

Lớp dòng chảy của một lưu vực trong một giai đoạn là lớp nước giả định thu được nếu ta lấy toàn bộ tổng lượng dòng chảy của lưu vực trong thời đoạn đó rải đều trên bề mặt lưu vực

Lớp dòng chảy được tính bằng tỉ số giữa tổng lượng dòng chảy chia cho diện tích lưu

k : hệ số chuyển đơn vị, không thứ nguyên

Nếu y tính bằng mm, W tính theo m3, F tính theo km2 thì k = 0,001

1.1.1.1 Lớp dòng chảy mặt

Dòng chảy mặt xảy ra khi đất có lượng nước cung cấp vượt quá độ thấm tối đa, nước này có thể là nước mưa, nước tan ra hoặc nước từ nguồn khác chảy qua đất Đây

là một phần chính của vòng tuần hoàn nước và là tác nhân của nước xói mòn

Dòng chảy tạo ra trên bề mặt trước khi đạt được kênh thì có thể gọi là không đáng

kể Nếu một nguồn không đáng kể chứa chất gây ô nhiễm nhân tạo thì dòng chảy được gọi là nguồn gây ô nhiễm không đáng kể Một diện tích hay một vùng được giới hạn bởi các đường phân thủy và được khống chế bởi một mạng sông được gọi là lưu vực thoát nước Khi dòng chảy trên mặt đất, nó có thể nhận chất gây ô nhiễm như xăng, dầu thuốc trừ sâu hoặc phân bón mà trở thành nguồn xả ô nhiễm không đáng kể

Ngoài gây xói mòn và ô nhiễm nước, dòng chảy mặt là nguyên nhân chính gây lũ lụt đô thị dẫn đến thiệt hại tài sản

a Dòng chảy mặt khi đất được bão hòa

Dòng chảy mặt xảy ra khi cường độ mưa vượt quá tốc độ thấm của đất và tổng lượng mưa lớn hơn độ thiếu bão hòa của đất Thường xảy ra trong đất khô cằn và bán khô hạn, nơi có cường độ mưa cao và khả năng thấm nước kém

b Bão hòa dòng chảy trên mặt dư thừa

Khi đất bão hòa và lưu trữ đầy, và tiếp tục mưa, lượng mưa sẽ ngay lập tức tạo ra dòng chảy bề mặt Mức độ ẩm của đất tiền đề là một yếu tố ảnh hưởng đến thời gian cho đến khi đất trở nên bão hòa Dòng chảy này được gọi là bão hòa dòng chảy trên

Hình 1.1 Lớp dòng chảy 1.1.1.2 Lưu lượng nước mưa

Nếu như trước đây, muốn xem xét những biến động, quá trình xói mòn, bồi tụ thì

mô hình khí hậu, việc đánh giá khí hậu là điều hiển nhiên Tuy nhiên bây giờ mô hình

về thảm thực vật cũng quan trọng không kém Thảm thực vật đại diện rất quan trọng cho sự sống của sinh vật và việc bảo vệ lớp thổ nhưỡng.Vì vậy, việc nghiên cứu những tác động của thảm thực vật đến quá trình xói mòn và bồi tụ của các lưu vực sông là việc vô cùng cấp bách và cần thiết ngay thời điểm này

7

Thảm thực vật là thành phần quan trọng của hệ thống khí hậu,bao phủ trên bề mặt Trái Đất, chiếm hơn 1/3 diện tích đất liền của Trái Đất (hơn 40 triệu km2) Để đánh giá tác động của biến động thảm thực vật đến quá trình xói mòn và bồi tụ ở các lưu vực sông hoặc những gì đang xảy ra,thảm thực vật được đưa vào các mô hình, bản đồ Theo những nghiên cứu của tiến sĩ Elfatih Eltahir-giáo sư kỹ thuật dân dụng và môi trường tại MIT đã đánh giá được vai trò của chu trình thủy học trong hệ thống khí hậu

tự nhiên tại các khu vực; tác động của biến đổi khí hậu thủy văn, hệ sinh thái đặc biệt

là thảm thực vật đối với vấn đề xói mòn và bồi tụ

Từ đó mô hình lý thuyết mới được phát triển và thử nghiệm chống vệ tinh quan sát

và bộ dữ liệu lưu trữ của biến thủy văn,thảm thực vật và khí quyển, cũng như quan sát thu thập được trong các chiến dịch hiện trường.Cũng theo Phó vụ trưởng của phòng thí nghiệm Parsons- Elfatih Eltahir “Nếu công nhận đại dương là nhân tố quan trọng cấu thành nên hệ thống khí hậu, thì thảm thực vật trên các vùng đất liền cũng quan trọng không kém”

Lớp phủ mặt đất là tất cả các thành phần vật chất tự nhiên và nhân tạo bao phủ trên

bề mặt trái đất bao gồm các yếu tố thực vật (mọc tự nhiên hoặc được trồng), các công trình Kinh tế - Xã hội được xây dựng của con người, thổ nhưỡng, nước, dải đất cát…Lớp phủ mặt đất thể hiện trạng thái tự nhiên

Lớp phủ thực vật là toàn bộ thảm thực vật xuất hiện trên mặt đất bao gồm thực vật mọc tự nhiên và thực vật được trồng do con người Lớp phủ thực vật che phủ trên

bề mặt phản ánh hiện trạng về tài nguyên thực vật và các nguồn tài nguyên sinh vật khác cùng tồn tại trong đó

Thảm thực vật đại diện cho sức khỏe và sự sạch của đời sống thực vật và lượng đất nền được cung cấp bởi thực vật và động vật Thảm thực vật không có đơn vị phân loại, dạng sống, cấu trúc, liên kết không gian mở rộng cụ thể, hay bất kỳ thực vật cụ thể hoặc các đặc tính tốt khác Nó rộng hơn so với hệ thực vật vốn chỉ dành riêng cho thành phần loài Có lẽ từ đồng nghĩa nhất với nó là quần xã thực vật, nhưng thảm thực vật có thể, và thường là, đề cập đến một phạm vi rộng hơn phạm vi không gian của thuật ngữ kia, bao gồm cả quy mô lớn như toàn cầu Rừng cây gỗ đỏ nguyên sinh, bãi ngập mặn ven biển, đầm lầy rêu nước, lớp vỏ đất sa mạc, những đám cỏ dại ven đường, cánh đồng lúa mì, vườn cây và thảm cỏ trồng; tất cả đều nằm trong phạm vi nghĩa của thảm thực vật

Thảm thực vật là tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá của mỗi quốc gia Việt Nam nằm trong vành đai khí hậu gió mùa nên có một hệ thực vật vô cùng phong phú

và đa dạng Tuy nhiên những biến động thảm thực vật đang diễn ra mạnh mẽ ở nước

ta Có thể thấy diện tích đất nhạy cảm ở đồi núi và ven biển nước ta chiếm 2/3 tổng diện tích đất đai cả nước, ước tính khoảng 25 triệu ha Một diện tích khá rộng lớn đã bị khai phá mất thảm thực vật trở nên trơ trọi, xói mòn và bị thiếu nước nghiêm trọng

Ở những vùng khô hạn, bị Mặt Trời đốt nóng nên thảm thực vật rất nghèo nàn, một

8

số loại đây có thể chịu hạn có gai lá cứng bóng tồn tại Do không có điều kiện tốt như

độ ẩm, đất để phát triển những cây trồng khác nên thảm thực vật ở những khu vực này ngày càng khô cằn

Vấn đề được đặt ra là làm thế nào để sử dụng hệ sinh thái nhạy cảm một cách tốt nhất để phát triển thảm thực vật nói chung Có thể nói việc đầu tiên chúng ta nên nghĩ đến là lập lại cân bằng hệ sinh thái, là giữ nước và đất Ở vùng đồi núi trọc phải xây dựng các bậc thang biến đất dốc thành đất bằng, trồng cây ở bờ các bậc thang để giữ nước cũng như giữ đất Cần che phủ mặt đất bằng thảm cây nông nghiệp như các loại cây họ Đậu

Đối với những vùng cát khô nóng nên tạo những dải cây phòng hộ để phủ xanh, đồng thời làm mát đất, cản lượng bốc hơi nước, tạo mùn để giữ nước, giữ ẩm cũng như tạo điều kiện cho sinh vật sống trong đất phát triển Đối với những vùng không đủ độ

ẩm cho cây trồng nên đào mương sâu để rễ cây trồng tiếp xúc được được nước ở dưới mao dẫn …

Nếu như trước đây, muốn xem xét những biến động, quá trính xói mòn, bồi tụ thì

mô hình khí hậu, việc đánh giá khí hậu là điều hiển nhiên Tuy nhiên bây giờ mô hình

về thảm thực vật cũng quan trọng không kém Thảm thực vật đại diện rất quan trọng cho sự sống của sinh vật và việc bảo vệ lớp thổ nhưỡng.Vì vậy, việc nghiên cứu những tác động của thảm thực vật đến quá trình xói mòn và bồi tụ của các lưu vực sông là việc vô cùng cấp bách và cần thiết ngay thời điểm này

1.1.3 Khái quát về quá trình xói mòn

1.1.3.1 Khái niệm

Có nhiều khái niệm về quá trình được đưa ra như:

Ellison (1944): “Xói mòn là hiện tượng di chuyển đất bởi nước mưa,bởi gió dưới

tác động của trọng lực lên bề mặt đất Xói mòn đất được xem như là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lượng mưa và cường độ mưa.”

Theo FAO (1994): “Xói mòn là hiện tượng các phần tử mảnh, cục và có khi cả lớp

đề mặt đất bị bào mòn,cuốn trôi do sức gió và sức nước.”

Ngoài ra xói mòn còn được hiểu là quá trình của các tác nhân ngoại lực như nước, gió, sóng biển… làm chuyển dời các vật liệu (sản phẩm phong hoá) ra khỏi vị trí ban đầu của chúng

Quá trình xói mòn gồm có các quá trình: xâm thực, thổi mòn, mài mòn…

Xâm thực được thực hiện do gió, nước chảy, sóng biển, băng hà…

Xâm thực do nước chảy diễn ra theo chiều sâu, với tốc độ nhanh tạo thành những dạng địa hình phổ biến trên bề mặt Trái Đất Các dòng chảy tạm thời thường tạo ra những khe rãnh, còn dòng chảy thường xuyên tạo thành các thung lũng sông…

Tác động xâm thực của các dòng chảy làm xói mòn tác động trực tiếp, gây xói mòn

9

và bồi tụ ở các lưu vực sông

Tác động xâm thực do gió còn gọi là quá trình thổi mòn, thường xảy ra mạnh ở những vùng khí hậu khô khan Các cơn gió cuốn theo những hạt cát đập mạnh vào bề mặt đá, phá huỷ đá để tạo thành những dạng địa hình độc đáo như nấm đá, cột đá… Mài mòn là quá trình tác động của nước chảy tràn trên sườn dốc, sóng biển, chuyển động của băng hà… Quá trình này diễn ra chậm, chủ yếu là ở trên những bề mặt đất

đá Mài mòn do sóng biển thường tạo nên các địa hình như hàm ếch sóng vỗ, nền mài mòn… ở bờ biển

Quá trình xói mòn được dự báo riêng lẻ trên từng tiểu lưu vực và được sử dụng để tính toán lượng xói mòn chung trên toàn lưu vực Điều này giúp nâng cao tính chính xác và mô tả ý nghĩa vật lý của phương trình cân bằng nước tốt hơn

Việc phân tách hoạt động tạo địa hình của các tác nhân ngoại lực thành các quá trình phong hoá, bóc mòn, vận chuyển và bồi tụ mang tính quy ước, vì ranh giới giữa chúng không rõ ràng Nội lực và ngoại lực tác động đồng thời lên bề mặt Trái Đất Nhìn chung, những biểu hiện của chúng đối nghịch nhau: các quá trình nội lực có xu hướng làm cho bề mặt Trái Đất gồ ghề hơn, còn quá trình ngoại lực lại có xu hướng san bằng những chỗ gồ ghề đó Tuy nhiên, chúng rất thống nhất và luôn xen kẽ, bổ sung cho nhau để tạo ra các dạng địa hình bề mặt Trái Đất

1.1.3.2 Phân loại xói mòn

a Xói mòn do nước

Xói mòn do nước gây ra do tác động của nước chảy tràn trên bề mặt Để xảy ra xói mòn nước cần có năng lượng của mưa làm tách các hạt đất ra khỏi thế đất sau đó nhờ dòng chảy vận chuyển chúng đi Khoảng cách di chuyển hạt đất phụ thuộc vào năng lượng của dòng chảy, địa hình của bề mặt…bao gồm các dạng sau:

Xói mòn theo lớp: đất bị mất đi theo lớp không đồng đều nhau trên những vị trí khác nhau của bề mặt địa hình Đôi khi dạng xói mòn này cũng kèm theo những rãnh xói nhỏ đặc biệt ở những đồi trọc trồng cây hoặc bị bỏ hoang

Xói mòn theo các khe, rãnh: bề mặt đất tạo thành những dòng xói theo các khe, rãnh trên sườn dốc nơi mà dòng mà dòng chảy được tập trung Sự hình thành các khe lớn hay nhỏ tùy thuộc vào mức xói mòn và đường cắt của dòng chảy

Xói mòn mương xói: đất bị xói mòn cả ở dạng lớp và khe, rãnh ở mức độ mạnh do khối lượng nước lớn, tập trung theo các khe thoát xuống chân dốc với tốc độ lớn, làm đất bị đào khoét sâu

b Xói mòn do gió

Là hiện tượng xói mòn gây ra ở sức gió Đây là hiện tượng xói mòn có thể xảy ra tại bất kì nơi nào khi có những điều kiện thuận lợi sau:

- Đất khô, tơi và bị tách nhỏ đến mức độ gió có thể cuốn đi

- Mặt đất phẳng có ít thực vật che phủ thuận lợi cho việc di chuyển của gió

10

- Diện tích đất đủ rộng và tốc độ gió đủ mạnh để mang các hạt đất đi

Thông thường đất cát là loại rất dễ bị xói mòn do gió vì sự liên kết giữa các hạt cát

là rất nhỏ, đất lại bị khô nhanh Dưới tác dụng của gió thì đất có thể di chuyển thành nhiều dạng phức tạp như: nhảy cóc, trườn trên bề mặt, lơ lửng

c Tiến trình xói mòn đất

Về nguyên lý, Ellision (1944) xem xói mòn đất như là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lượng mưa và cường độ mưa Xói mòn là một quá trình tự nhiên, tuy nhiên ở một vài nơi quá trình này diễn ra nhanh hơn do các hoạt động của con người Ellision đã xác định tác nhân gây xói mòn mạnh mẽ nhất là các xung lực hạt mưa tác động vào mặt đất và chia quá trình thành 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: hạt mưa rơi xuống làm vỡ cấu trúc đất, tách rời từng hạt đất ra khỏi

bề mặt đất

- Giai đoạn 2: những hạt đất bị bong ra bị dòng chảy cuốn theo sườn dốc, di chuyển

đi nơi khác,làm mất đất ở khu vực này

- Giai đoạn 3: những hạt đất lắng đọng ở một nơi khác, tăng thêm khối lượng đất chơ nơi này, vùi lấp bề mặt đất cũ, làm cạn lòng hồ

1.1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất

Căn cứ theo kết quả nghiên cứu quá trình xói mòn của các nhà khoa học (Ellision

1944, Wishmeier và Smith 1978…) thì các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất gồm: mưa, địa hình, thổ nhưỡng, độ che phủ bề mặt, yếu tố con người

Hình 1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất

a Yếu tố mưa

Sau nhiều công trình nghiên cứu về xói mòn đất một cách có hệ thống các nhà khoa học phát hiện ra rằng nhân tố quan trọng nhất gây xói mòn đất đó là hạt mưa Theo Ellision (1944) là người đầu tiên chỉ ra chính hạt mưa là thủ phạm tạo ra sự xói mòn Năm 1985 Hudson N.W từ kết quả thực nghiệm cho thấy hạt mưa có động năng lớn hơn 256 lần so với dòng chảy trên mặt mà nó sinh ra

11

Hình 1.3 Tiến trình tác động của hạt mưa đến xói mòn đất

(Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005)

Như vậy tác động chủ yếu của các hạt mưa là sự phá vỡ kết cấu lớp đất mặt bằng động năng của mình chính điều này làm các hạt đất tách ra khỏi mặt đất Đồng thời mưa còn tạo ra dòng chảy để vận chuyển các hạt đất đến vị trí bồi lắng giữa hạt mưa

và dòng chảy do nó tạo ra có quan hệ với nhau Chính sự va đập của mưa và mặt đất làm cho đất quá lầy và dòng chảy trên mặt tăng lên

b Yếu tố thổ nhưỡng

Thổ nhưỡng hay tính chất đất (tính chất vật lý, hóa học, sinh học) là yếu tố quyết định tính xói mòn của đất khi hạt mưa rơi xuống đất thì có 2 tác động xảy ra đối với đất dẫn đến quá trình xói mòn đất:

- Năng lượng của hạt mưa va đập phá vỡ kết cấu đất, tác động đến tính chất hóa học

và vật lý, làm tách rời các hạt đất

- Quá trình vận chuyển các hạt đất

Nếu đất có kết cấu, tồn tại một trạng thái cân bằng, các khe hở và các đoàn lạp được duy trì làm cho cấu trúc đất khó bị phá vỡ Nếu đất không có cấu tạo hạt kết thì các hạt đất không liên kết với nhau Đất như vậy rời rạc khi năng lượng của hạt mưa tác động vào đất làm cho cấu trúc đất dễ bị phá vỡ dẫn đến xói mòn đất

Như vậy, sự xói mòn của các loại đất khác nhau thì khác nhau Tính xói mòn của đất không chỉ chịu sự ảnh hưởng của thành phần cơ giới mà còn phụ thuộc vào cấu trúc đất Đối với các loại đất có cấu trúc,giàu hữu cơ thì khả năng kháng xói mòn tốt hơn các loại đất không có cấu trúc (cấu trúc rời rạc),nghèo hữu cơ

c Nhân tố địa hình

Độc dốc ảnh hưởng,liên quan trực tiếp đến lượng đất xói mòn, rửa trôi, vì độ dốc quyết định thế năng của hạt đất và dòng chảy phát sinh trên mặt năng lượng gây xói mòn của dòng chảy bề mặt gia tăng khi độ dốc tăng lên Đất có độ dốc lớn dễ bị xói mòn hơn đất bằng phẳng vì các yếu tố tạo xói mòn như: sự bắn tóe đất, sự rửa bề mặt,

sự lắng đọng và di chuyển khối tác động lớn hơn trên sườn dốc có độ dốc cao Dạng hình học của sườn dốc có ảnh hưởng khác nhau đến xói mòn Lượng đất mất đi từ sườn dốc phẳng lớn hơn khi sườn dốc có dạng lõm và nhỏ hơn khi sườn dốc có dạng lồi Ngoài ảnh hưởng của độ dốc, xói mòn còn phụ thuộc vào chiều dài của sườn dốc

d Yếu tố che phủ bề mặt

Dưới tác động của mưa thì những vùng đất trống,có độ dốc lớn khả năng xói mòn

Thứ hai vật rơi rụng của lớp phủ như lá, cành cây, tạo ra một lượng mùn làm cho đất tơi xốp, giữ đất, giữ nước, làm giảm lưu lượng dòng chảy tràn trên bề mặt

Hình 1.4 Mối quan hệ giữa độ che phủ và xói mòn đất

(Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005)

Tóm lại, mỗi loài thực vật có một đặc trưng riêng nên thực vật có ảnh hưởng khác nhau đến quá trình xói mòn.Thực vật càng phát triển xanh tốt và mức độ che phủ của

nó càng dày thì vai trò bảo vệ đất và giữ nước của nó càng lớn

e Yếu tố con người

Trong các hoạt động của mình con người tác động đến thế giới tự nhiên theo hai hướng tích cực và tiêu cực, các hoạt động này có thể là nguyên nhân trực tiếp hay gián tiếp tác động lên xói mòn Yếu tố con người ở đây có thể là các hoạt động cày bừa, làm đất hay chặt phá rừng, chăn nuôi gia súc trong thời gian dài…

1.1.3.4 Tác hại của xói mòn đất

Xói mòn đất đã gây ra nhiều thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp, môi trường và hệ sinh thái bao gồm:

Mất đất, chất dinh dưỡng trong đất: lượng đất bị mất do xói mòn là rất lớn, làm giảm đi quỹ đất cho sản xuất nông nghiệp lượng chất dinh dưỡng trên bề mặt đất bị xói mòn cuốn đi hết lượng dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng Ngoài ra, lượng chất dinh dưỡng bị mất đi còn làm thay đổi cả tính chất hóa lý của đất

Năng suất cây trồng: năng suất cây trồng bị giảm mạnh do đất bị mất đi chất dinh dưỡng nghiêm trọng hơn, nhiều nơi do xói mòn đất mà sau nhiều vụ thu hồi thì những

vụ sau đó đã không thể thu hoạch được

Gây hại đến môi trường, hệ sinh thái: các chất dinh dưỡng bị dòng chảy cuốn đi

13

cùng với các hạt đất được thực vật (chủ yếu là cỏ) hấp thụ để phát triển sinh khối khi tảo chết đi, sự phân hủy các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật làm giảm lượng Oxy trong nước đe dọa đến sự sinh tồn đến các loài cá, động vật khác và cuối cùng sẽ phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái nước xói mòn còn gây ô nhiễm nguồn nước do trong hạt đất

có chứa Photpho, Nitrat hay hấp thụ thuốc trừ sâu gây nguy hại đến sức khỏe con người bên cạnh đó, các hạt đất bị di chuyển bởi dòng chảy làm nước trở nên đục, tia nắng Mặt trời khó thâm nhập vào nước đục, làm hạ thấp khả năng quang hợp của thực vật thủy sinh

1.1.3.5 Các phương pháp đánh giá xói mòn

Như chúng ta đã biết việc đánh giá xói mòn đất có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp như:

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

Phương pháp đánh giá xói mòn dung đồng vị 137Cs

Phương pháp mô hình hóa

Trong những thập niên gần đây phương pháp mô hình hóa được ứng dụng nhiều cho việc đánh giá xói mòn đất các mô hình có thể là mô hình kinh nghiệm hay lý thuyết thông qua mô hình ta có thể diễn tả quá trình xói mòn đất, tính toán, dự báo lượng đất xói mòn Từ đó đánh giá được tiềm năng và thực trạng xói mòn phương pháp này đã phần nào lượng hóa được vai trò của các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn Tóm lại, quá trình xói mòn và bồi tụ là quá trình đối nghịch nhau, là quá trình phá hủy và bổ sung lớp thổ nhưỡng bề mặt dưới tác động của các yếu tố tự nhiên và kinh tế

xã hội, làm mất đất (hay bồi tụ), làm giảm chất lượng đất (hoặc nâng cao thêm) ảnh hưởng đến môi trường – kinh tế xã hội Các khái niệm xói mòn và bồi tụ phụ thuộc vào hướng tiếp cận đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 1.2.1 Định nghĩa GIS

GIS là hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) đề cập đến các

dữ liệu về thuộc tính và không gian của đối tượng GIS có tính hệ thống và được xây dựng từ các mô đun Việc tạo các mô đun giúp thuận lợi trong việc quản lý, hợp nhất các đối tượng và có ứng dụng rất lớn Từ năm 1980 đến nay đã có rất nhiều các định nghĩa được đưa ra, tuy nhiên không có định nghĩa nào khái quát đầy đủ về GIS vì phần lớn chúng đều được xây dựng trên khía cạnh ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh vực Có

ba định nghĩa được dùng nhiều nhất

GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với các dữ liệu trong một

hệ toạ độ quy chiếu GIS bao gồm một hệ cơ sở dữ liệu và các phương thức để thao tác với dữ liệu đó

GIS là một hệ thống nhằm thu thập, lưu trữ, kiểm tra, tích hợp, thao tác, phân tích

và hiển thị dữ liệu được quy chiếu cụ thể vào trái đất

14

GIS là một chương trình máy tính hỗ trợ việc thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị

dữ liệu bản đồ

Theo Ducker (1979): “GIS là một trường hợp đặc điệt của hệ thống thông tin, ở đó

cơ sở dữ liệu bao gồm sự quan sát các đặc trưng phân bố không gian, các hoạt động

sự kiện có thể được xác định trong khoảng không gian như điểm, đường, vùng.”

Theo Broughs (1986): “GIS là một công cụ mạnh dung để lưu trữ và truy vấn, biến

đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho các mục tiêu khác nhau.”

Cũng có thể hiểu, GIS là một chuỗi của các quá trình:

Dữ liêu vào: dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi giữa các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp…

Quản lý dữ liệu: sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung cấp các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: bảo mật số liệu, tích hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì GIS lưu thông tin thế giới thực thành các tầng

dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng một hệ trục toạ độ và chúng có khả năng liên kết với nhau

Xử lý dữ liệu: các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin Nó giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì Kết quả của xử lý dữ liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ

Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định lượng thông tin đã thu thập

Dữ liệu ra: một trong các phương diện công nghệ GIS là sự thay đổi của các phương pháp khác nhau trong đó thông tin có thể hiển thị khi nó được xử lý bằng GIS Các phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản đồ và ảnh 3 chiều

15

Hình 1.5 Các thành phần của hệ thống thông tin địa lý

Con người (people) là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thực hiện các thao tác

điều hành sự hoạt động của hệ thống GIS, sử dụng các phần mềm GIS để giải quyết các bài toán không gian theo mục đích của họ Họ thường là những người được đào tạo tốt về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia, người xây dựng bản đồ, người xuất bản, người phân tích, người xây dựng dữ liệu, quản trị CSDL, người thiết kế CSDL cũng có thể là người phát triển, xây dựng hoặc cải tạo các phần mềm GIS để đáp ứng các nhu cầu cụ thể

Dữ liệu (Geographic Data) bao gồm:

- Dữ liệu không gian (Spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất

- Dữ liệu thuộc tính (Non-Spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biết thêm thông tin thuộc tính của đối tượng

Hình 1.6 Hai dạng mô hình Vector và Raster của GIS

Hình 1.7 Chồng lớp các mô hình raster và vector

16

Phần cứng (Hardware) bao gồm các thiết bị mạng cần thiết khi triển khai GIS trên

môi trường mạng GIS cũng đòi hỏi các thiết bị ngoại vi đặc biệt cho việc nhập và xuất

dữ liệu như: máy số hoá (digitizer), máy vẽ (plotter), máy quét (scanner)…

Phần mềm (Software) Hệ thống phần mềm GIS rất đa dạng Mỗi công ty xây dựng

GIS đều có hệ phần mềm riêng của mình Tuy nhiên, có một dạng phần mềm mà các công ty phải xây dựng là hệ quản trị CSDL địa lý Dạng phần mềm này nhằm mục đích nâng cao khả năng cho các phần mềm CSDL thương mại trong việc: sao lưu dữ liệu, định nghĩa bảng, quản lý các giao dịch do đó ta có thể lưu các dữ liệu đồ địa lý dưới dạng các đối tượng hình học trực tiếp trong các cột của bảng quan hệ và nhiều công việc khác

Phương pháp (Methods) Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật

thương mại là được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức

1.3 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SWAT TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƯỜNG

1.3.1 Cơ sở lý thuyết mô hình SWAT

Mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool) được xây dựng để mô phỏng ảnh hưởng của việc quản lý sử dụng đất đến nguồn nước, bùn cát và hàm lượng chất hữu cơ trong hệ thống lưu vực sông với các loại đất, với các điều kiện sử dụng đất khác nhau và điều kiện quản lý tương ứng với một khoảng thời gian dài

Mô hình được xây dựng trên nền các quan hệ thể hiện bản chất vật lý của hiện tượng tự nhiên Ngoài việc sử dụng các phương trình tương quan để mô tả mối quan

hệ giữa các biến vào và ra, SWAT còn yêu cầu các số liệu về thời tiết, sử dụng đất, địa hình, thực vật và tình hình quản lý tài nguyên đất trong lưu vực Các quá trình tự nhiên liên quan tới chuyển động của nước, lắng đọng bùn cát, tăng trưởng mùa màng, chu trình chất dinh dưỡng,… được tính toán trực tiếp bởi mô hình từ các thông số đầu vào Việc mô phỏng cho một lưu vực theo các chiến lược quản lý khác nhau có thể được diễn ra tương đối đơn giản Mô hình SWAT dựa trên các bản đồ số về địa hình (DEM), sông ngòi, đường bao lưu vực để tính toán và chia lưu vực ra thành các vùng hay các lưu vực nhỏ (sub-basin) Đây là các lưu vực của các nhánh sông chính trong lưu vực nghiên cứu

Mô hình đồng thời cho phép người sử dụng thêm các nút bổ sung nước (inlet) để hỗ trợ cung cấp thêm nguồn nước thực tế khi mà các bản đồ GIS chưa cập nhật kịp thời

và các điểm đo nước (outlet) để chia nhỏ các lưu vực con giúp người sử dụng có thể tham khảo các vùng khác của lưu vực trong cùng một phạm vi không gian Phương pháp sử dụng các lưu vực nhỏ trong mô hình để mô phỏng dòng chảy là rất thuận lợi khi mà các lưu vực này có đủ số liệu về sử dụng đất cũng như đặc tính của đất Bên cạnh đó, mô hình cho phép mô phỏng hoạt động của hồ chứa trên lưu vực với các thông số như dung tích, diện tích mặt nước, Q tràn,

17

Ảnh hưởng của đất và việc sử dụng đất được thể hiện rõ trong việc nhập và xử lý các bản đồ GIS Mô hình sẽ cập nhật bản đồ sử dụng đất và phân loại sử dụng đất theo tên và số phần trăm diện tích loại hình sử dụng đất đó Tương tự với bản đồ đất, cũng được cập nhật theo tên và phần trăm diện tích đất

Các trạm KTTV được cập nhật theo kinh vĩ độ và tương ứng là các chuỗi số liệu của trạm đó theo thời gian Mô hình tính toán mưa theo phương pháp đa giác Theissen Trong quá trình tính toán dòng chảy, mô hình đã sử dụng phương pháp tính bốc hơi (theo Penman-Monteith, Priestley-Taylor, Hardgreve hoặc đọc từ file), diễn toán dòng chảy theo phương pháp Muskingum, các phương pháp diễn toán chất lượng nước Xét

về toàn lưu vực thì mô hình SWAT là một mô hình phân bố Mô hình này chia dòng chảy thành 3 pha: pha mặt đất, pha dưới mặt đất (sát mặt, ngầm) và pha trong sông Việc mô tả các quá trình thuỷ văn được chia làm hai phần chính: Phần thứ nhất là pha lưu vực với chu trình thuỷ văn dùng để kiểm soát khối lượng nước, bùn cát, chất hữu

cơ và được chuyển tải tới các lòng dẫn chính của mỗi lưu vực Phần thứ hai là diễn toán dòng chảy, bùn cát, hàm lượng các chất hữu cơ trong hệ thống lòng dẫn và tới mặt cắt cửa ra của lưu vực

Hình 1.8 Sơ đồ vòng tuần hoàn thủy văn

SWt: Tổng lượng nước tại cuối thời đoạn tính toán (mm)

SWo: Tổng lượng nước ban đầu tại ngày thứ i (mm)

t: Thời gian (ngày)

Rday: Tổng lượng mưa tại ngày thứ i (mm)

Qsurf: Tổng lượng nước mặt của ngày thứ i (mm)

Ea: Lượng bốc thoát hơi tại ngày thứ i (mm)

Wseep: Lượng nước đi vào tầng ngầm tại ngày thứ i (mm)

Qgw: Lượng nước hồi quy tại ngày thứ i (mm)

1.3.2 Khả năng ứng dụng của mô hình SWAT trong đánh giá tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn

Các sản phẩm của mô hình được thể hiện định lượng nhằm:

- Đánh giá về số lượng và về chất lượng của tài nguyên nước trong lưu vực

- Đánh giá lượng bùn cát vận chuyển trên lưu vực

- Đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện tự nhiên như hiện trạng rừng, đất, sử dụng đất tới dòng chảy, bùn cát, xói mòn, chất dinh dưỡng…

- Đánh giá hiệu quả trong công tác quản lý lưu vực

19

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI, HIỆN TRẠNG THẢM THỰC VẬT VÀ XÓI MÒN, BỒI TỤ CỦA

KHU VỰC NGHIÊN CỨU

2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

2.1.1 Vị trí địa lý

Nam Giang là huyện miền núi, nằm ở phía Tây tỉnh Quảng Nam Cách thành phố

Đà Nẵng gần 70 km về phía Tây Nam, cách tỉnh lỵ Tam kỳ 120 km về phía Tây Bắc, cách cửa khẩu Đắc Ốc - Đắc Tà Ọc 70 km về phía Đông Có chung đường biên giới hơn 70 km với nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào Toàn huyện có 12 xã, thị trấn với 63 thôn Dân số toàn huyện có trên 23000 người, là nơi sinh sống của đồng bào dân tộc thiểu số

Nam Giang nằm trong tọa độ 15°36'25"N, 107°33'42"E Phía Bắc giáp huyện Hiên (một huyện cũ của tỉnh Quảng Nam, nay là hai huyện Đông Giang và Tây Giang), phía Tây giáp Lào, phía Nam giáp huyện Phước Sơn, phía Đông giáp huyện Đại Lộc và Nông Sơn

20

Hình 2.1 Bản đồ ranh giới lưu vực sông Vu Gia ở khu vực nghiên cứu

21

2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Đây là vùng núi cao hiểm trở, địa hình phân cắt mạnh, độ cao tuyệt đối từ 600m đến 900m, các dãy núi chủ yếu kéo dài theo phương á kinh tuyến, với độ dốc sườn 200 đến 400,

có nơi đạt 600 Địa hình đồi núi chiếm phần lớn diện tích, dốc thoải nghiêng từ Tây sang Đông với những sườn núi cao, có độ dốc trung bình từ 10 - 150, ngoài ra còn có nhiều đồng

cỏ

Trong vùng gồm các loại đá: chủ yếu là các trầm tích lục nguyên, macma xâm nhập bị phong hóa, bào mòn mạnh nên thường gây ra hiện tượng sạt lở làm ảnh hưởng tới giao thông sinh hoạt của người dân trong vùng

Có địa hình phức tạp, bị chia cắt mạnh bởi hệ thống sông, suối

2.1.3 Đặc điểm khí hậu

Vùng Nam Giang nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô, ít chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh miền Bắc Khí hậu mang đặc tính nóng và ẩm tương đối cao, nhiệt độ trung bình 20-210C, không có sự cách biệt lớn giữa các tháng trong năm

Giá trị độ ẩm tương đối trung bình thay đổi từ 80 -90% Độ ẩm tương đối lớn nhất xảy ra vào mùa mưa với giá trị cực đại là 100%, độ ẩm tương đối nhỏ nhất xảy ra vào mùa khô với giá trị nhỏ nhất quan trắc được là 22% (Trà My) Giá trị độ ẩm không khí trung bình tháng cho thấy độ ẩm tương đối giữa các tháng trong năm không thay đổi nhiều

Lượng mưa trung bình 2000 – 2500 mm nhưng phân bố không đều theo thời gian và không gian, mưa ở miền núi nhiều hơn đồng bằng, mưa tập trung vào các tháng 9 – 12, chiếm 80% lượng mưa cả năm; mùa mưa trùng với mùa bão, nên các cơn bão nên các cơn bão đổ vào miền Trung thường gây ra lở đất, lũ quét ở các huyện Nam Trà My, Bắc Trà My,

Tây Giang, Đông Giang, Nam Giang và ngập lụt ở các huyện đồng bằng

Ngoài ra, hàng năm thường xuất hiện lốc xoáy, lũ lớn, rét đậm, hạn hán gây ảnh hưởng xấu đến sinh hoạt và sản xuất nông – lâm nghiệp trong vùng

22

Bảng 2.1 Lượng mưa trung bình tháng, năm (mm)

Nguồn: Viện Khí Tượng Thủy Văn – 2008

2.1.4 Đặc điểm thủy văn

Sông Vu Gia là một sông lớn ở phía Bắc tỉnh Quảng Nam Sông bắt nguồn từ vùng núi ở phía Tây Nam của tỉnh Quảng Nam và ở phía Bắc của tỉnh Kon Tum Sông Thu Bồn cùng với sông Vu Gia, hợp lưu tại Đại Lộc tạo thành hệ thống sông lớn có vai trò rất quan trọng đối với đời sống và tâm hồn người Quảng Phần lớn diện tích lưu vực sông chảy trong địa phận Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng, phần thượng nguồn một phần nằm trên đất Kon Tum và Quảng Ngãi

Là một trong hai sông hợp thành hệ thống sông Thu Bồn nên cũng có người gọi hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia Lưu vực sông Vu Gia nằm về phía bắc lưu vực sông Thu Bồn thuộc địa phận các huyện Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Đại Lộc và Điện Bàn tỉnh Quảng Nam, huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng Sông Vu Gia có các phụ lưu cấp II quan trọng gồm sông Bung, sông Kôn, sông Cái Chiều dài dòng chính tính từ thượng nguồn sông Cái đến cửa Hàn (Đà Nẵng) dài 204 km Tổng diện tích lưu vực đến thị trấn Ái Nghĩa (huyện lị huyện Đại Lộc) đạt 5180 km2 Phần thượng nguồn sông Vu Gia có một phần lưu vực nằm trên đất Kon Tum, thuộc huyện Đăk Glei với tổng diện tích lưu vực đạt 500 km2

Tại Ái Nghĩa, sông được gọi với một tên khác là sông Quảng Huế và đổ nước vào sông Thu Bồn Sông được chia thành 2 chi lưu Sông Yên và sông Chu Bái Sông Yên chảy về phía An Trạch, sau đó nhập lưu với sông Túy Loan chảy vào sông Hàn, Đà Nẵng

Do đặc điểm địa lý, thủy văn của hệ thống sông ở miền Trung - Tây Nguyên với lưu lượng mưa hằng năm rất lớn so với cả nước (từ 2000 mm/năm trở lên) nên hệ thống sông suối ở khu vực này ẩn chứa một tiềm năng thủy điện rất lớn, đặc biệt là hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn thuộc các tỉnh Quảng Nam Theo tính toán của Công ty Tư vấn xây dựng

23

điện 1, trên hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn có tới 10 công trình thủy điện với tổng công suất lắp máy 1279 Mw, gấp 1,76 lần so với Nhà máy Thủy điện Yaly (Gia Lai - Kon Tum), sản lượng điện bình quân hằng năm là 4751,3 tỷ kWh Trong đó có nhiều công trình thủy điện có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt có thể sớm đưa vào xây dựng được như A Vương 1, Sông Tranh 2, Đak Mi 4, Sông Bung 4, Sông Côn 2 và Đak Mi 1 Theo phê duyệt Quy hoạch bậc thang thủy điện hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn do Tổng Công ty Điện lực Việt Nam thực hiện, hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn gồm 8 dự án thủy điện

2.1.5 Đặc điểm thổ nhưỡng

Đất đai ở huyện Nam Giang rất đa dạng, chủ yếu là nhóm đất xám bạc màu, đất đỏ vàng, đất thung lũng, đất bạc màu xói mòn trơ sỏi đá,…

Bảng 2.2 Thống kê các loại đất và diện tích huyện Nam Giang

(ha)

Cơ cấu (%)

24

Hình 2.2 Bản đồ thổ nhưỡng huyện Nam Giang

25

2.1.6 Tài nguyên sinh vật

Huyện Nam Giang có tổng diện tích đất lâm nghiệp là 184232,3 ha (chiếm trên 85% diện tích tự nhiên), trong đó đất có rừng 30046 ha Tổng diện tích rừng phòng hộ

là 10518 ha và rừng đặc dụng là 17484 ha

Hệ động thực vật phong phú, có nhiều loài động vật quý hiếm Theo những kết quả nghiên cứu trước đây của FIPI và WWF tháng 6 năm 1997 thì khu hệ thực vật thuộc vùng phía Tây Quảng Nam đã thống kê được 32 loài khuyết thực vật với 20 chi thuộc

13 họ, 6 loài thực vật hạt trần với 5 chi thuộc 3 họ, 504 loài thực vật hạt kín với 344 chi thuộc 90 họ Kết quả khảo sát hệ thực vật của vùng nghiên cứu nằm trong lưu vực

đã ghi nhận được: 415 loài thuộc 99 họ Số loài thực vật đã biết ở vùng nghiên cứu bằng 3.8% so với tổng số loài của Việt Nam (theo WWF, 1997)

Địa hình ở đây bao gồm vùng núi non hiểm trở, triền dốc cao Trước khi có sự can thiệp của con người, toàn bộ lãnh thổ nghiên cứu được bao phủ bởi rừng rậm lá rộng thường xanh nhiệt đới ẩm rất có giá trị về mặt tài nguyên cũng như đa dạng sinh học Tài nguyên khoáng sản: Có vàng sa khoáng hiện đang được các cơ quan thẩm quyền cho một số đơn vị triển khai thăm dò Trữ lượng đá vôi ở Thạnh Mỹ khá lớn, nhà máy xi măng Thạnh Mỹ đang xây dựng và sắp đưa vào sử dụng Có khu du lịch sinh thái thác Grăng, hiện đang trong quá trình đầu tư xây dựng để khai thác du lịch

2.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI

2.2.1 Dân cư và nguồn lao động

Theo niên giám thống kê của huyện Nam Giang năm 2009, toàn huyện có 25364 người trong đó có 13527 nam và 11837 nữ Tỷ lệ phát triển dân số 2.5%, mật độ dân

số 12 người/km2 Tỉ lệ sinh năm 2009 là 23.11%, tỉ lệ chết là 5.35 %¬, tỉ lệ tăng tự nhiên là 16%

Huyện có 11 xã và 01 Thị trấn với tổng dân số 25364 người, gồm các dân tộc anh

em, trong đó, được chia theo hộ gia đình:

Tuy nhiên quá trình đô thị hóa của tỉnh đang diễn ra mạnh mẽ sẽ tác động lớn đến

sự phân bố dân cư nông thôn-thành thị

Do nằm ở vùng đồi núi, nên nguồn lao động ở đây không dồi dào và ít phát triển,

26

chủ yếu là các ngành nghề thủ công như trông rừng, khai thác, làm đồng án,…

2.2.2 Tình hình phát triển kinh tế

Về kinh tế: Trước đây, việc đổi mới cách thức sản xuất trong nông nghiệp, chuyển

đổi cơ cấu cây trồng, con vật nuôi còn chậm nên năng suất, chất lượng chưa cao, không tạo ra được các vùng chuyên canh sản xuất theo hướng hàng hóa; trong khi đó tiềm năng đất đai còn nhiều nhưng lại chưa thể khai thác hiệu quả Huyện ủy, UBND huyện đã quyết định tạo sự đột phá trong việc phát triển nông nghiệp bằng cách hỗ trợ

12 xã, thị trấn mỗi địa phương 200 triệu đồng/năm Đây được xem là bước ngoặt đối với nông nghiệp Nam Giang Với số tiền được hỗ trợ, các xã, thị trấn đầu tư vào việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, con vật nuôi, giúp người dân từng bước làm nông nghiệp hiệu quả Các địa phương còn đẩy mạnh khai hoang nà thổ ở những nơi có điều kiện thuận lợi, vận động bà con dồn điền đổi thửa, phục hóa ruộng đồng để giảm bớt diện tích đất nhỏ lẻ, manh mún

Thế mạnh của Nam Giang chính là nông nghiệp gắn với kinh tế rừng Kinh tế rừng cũng được huyện Nam Giang chú trọng phát triển với cây trồng chủ lực là cao su Trong 5 năm qua, huyện đã trồng được 766 ha cao su đại điền và 17 ha cao su tiểu điền, nâng tổng số diện tích cây cao su trên địa bàn lên gần 1400ha Đây được xác định là cây mũi nhọn trong việc phát triển kinh tế của địa phương, vừa tạo việc làm, thu nhập ổn định cho người dân vừa nâng cao hiệu quả kinh tế

Về văn hóa – xã hội: Huyện tổ chức tuyển sinh, đào tạo cho gần 14000 người, góp

phần tăng tỷ lệ lao động khu vực nông thôn được qua đào tạo; đã có 68 xã đạt tiêu chí giáo dục Trong đó, có 30/50 xã phấn đấu đạt chuẩn NTM vào năm 2015; có 61 xã đạt tiêu chuẩn về y tế; 51 xã đạt chuẩn về tiêu chí văn hóa; 51 xã đạt tiêu chí về môi trường… Tuy nhiên trước mắt và lâu dài vẫn có những thuận lợi cơ bản cho sự phát triển Huyện Nam Giang có tiềm năng về đất đai, con người có thế mạnh về phát triển lâm nghiệp, du lịch-dịch vụ, CN-TTCN…Bên cạnh đó, huyện còn nhận được sự quan tâm đầu tư, giúp đỡ của trung ương, điều đó sẽ tạo thêm cơ sở vật chất và điều kiện cho kinh tế huyện phát triển Đặc biệt là có sự đồng thuận và thống nhất cao trong xã hội cho một mục tiêu chung, đó là sự phát triển của huyện nhà

2.3 HIỆN TRẠNG XÓI MÕN Ở LƯU VỰC SÔNG VU GIA TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN NAM GIANG

2.3.1 Hoạt động khai thác vàng

Hoạt động khai thác vàng gốc bằng phương pháp thủ công, không đúng quy trình công nghệ đang diễn ra ở những nơi mà rừng nguyên sinh còn được bảo tồn nguyên vẹn như những vùng thuộc thượng nguồn sông Vu Gia Hoạt động này không những gây biến đổi mạnh mẽ địa hình, tàn phá các khu rừng nguyên sinh, mà còn làm sụt lở sườn núi, xói mòn đất tại lưu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang một cách đáng báo động

27

2.3.2 Hoạt động thủy điện

Theo quy hoạch, phát triển thủy điện ở lưu vực sông Vu Gia-Thu Bồn chủ yếu nằm trên địa phận tỉnh Quảng Nam với 62 dự án thủy điện, tổng công suất gần 2000 MW Trong đó, riêng lưu vực sông Vu Gia có đến 31 dự án thủy điện với công suất 1312

MW Đến nay tuy có 2 dự án thủy điện A Vương và song Côn 2 đã phát triện và 2 công trình thủy điện sông Tranh 2 và Đăk Mi 4 đang xây dựng, nhưng thực tế đã bộc

lộ những bất cập trong việc phát triển ồ ạt dự án thủy điện trên địa bàn, ảnh hưởng không nhỏ đến đất, rừng và nước

Các dự án thủy điện hình thành kéo theo sự ra đời của các tuyến đường giao thông đến các nhà máy, tạo ra cơ hội tốt cho lâm tặc tiếp cận với rừng đầu nguồn để khai tthác và vận chuyển gỗ trái phép, làm cho nguy cơ rừng nguyên sinh bị tàn phá ngày càng trở nên trầm trọng hơn

2.3.3 Hoạt động sản xuất của cư dân địa phương

Việc đốt phá rừng đầu nguồn, canh tác tự do trên đất dốc của cư dân làm tăng sự rửa trôi, xói mòn đất, làm giảm độ che phủ rừng, đặc biệt là chất lượng lớp phủ rừng (độ tán che) Đây là yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng điều tiết dòng chảy mặt, thời gian truyền lũ

Trong nhiều thập niên qua, có nhiều chương trình trồng rừng triển khai ở lưu vực sống Vu Gia song vẫn không phục hồi được diện tích rừng bị tàn phá Mặt khác, rừng trồng thường có độ tán che thấp (< 20%) và khả năng giữ nước thấp (kém 30 lần so với rừng nguyên sinh) nên có tác động xấu đến điều tiết dòng chảy Theo số liệu điều tra lâm nghiệp, độ che phủ rừng của lưu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang trong 15 năm qua tăng lên rất chậm, từ 37% - 1990 tăng lên 42,5% - 2005 Trong khi

đó, diện tích rừng già và rừng trung bình có tán che lớn hơn 50% lại bị giảm từ 47,4% xuống 43,8% do khai thác gỗ, đốt phá rừng canh tác, khai thác khoáng sản và chuyển mục đích sử dụng

Như vậy, theo thời gian sự tàn phá rừng do nhiều nguyên nhân dẫn đến khả năng tiết nước chống hạn, giảm lũ của rừng dần bị hạn chế, tình trạng lũ lụt ở lưu vực sông

Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang ngày càng tăng

28

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG GIS VÀ MÔ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG SỰ TƯƠNG QUAN GIỮA LỚP DÒNG CHẢY MẶT VÀ MỨC ĐỘ

XÓI MÒN CỦA LƯU VỰC SÔNG VU GIA

3.1 TỔNG QUAN VỀ DỮ LIỆU VÀ QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

3.1.1 Quy trình nghiên cứu

Để thực hiện nghiên cứu tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và mức độ xói mòn của lưu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam, đề tài đã sử

dụng quy trình như sau:

Hình 3.1 Quy trình nghiên cứu tác động sự tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và

mức độ xói mòn của lưu vực sông Vu Gia

29

3.1.1.1 Dữ liệu địa hình

Dữ liệu địa hình đƣợc thể hiện bằng bản đồ số mô hình độ cao (DEM – Digital Elevation Model) đƣợc trích xuất từ dữ liệu ASTER GDEM (ASTER Global Digital Elevation Model)

3.1.1.2 Dữ liệu về hiện trạng và quy hoạch sử dụng đất

Bảng 3.1 Loại hình sử dụng đất và cơ cấu năm 2000 của huyện Nam Giang

SWAT

DIỆN TÍCH (ha)

CƠ CẤU (%)

30

Hình 3.2 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2000