Chuyên đề 2 : ỨNG DỤNG GIS TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ TRONG PHƯƠNG TRÌNH MẤT ĐẤT PHỔ DỤNG USLE

Chia sẻ: NGUYEN QUYNH ANH | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:0

0
154
lượt xem
36
download

Chuyên đề 2 : ỨNG DỤNG GIS TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ TRONG PHƯƠNG TRÌNH MẤT ĐẤT PHỔ DỤNG USLE

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1) Ứng dụng GIS tính tóan R- factor (nhân tố lượng mưa) trong phương trình xói mòn USLE (Universal Soil Loss Equation) trong việc dự báo xói mòn trong một lưu vực; (on-site soil erosion); 2) Ứng dụng GIS tính tóan LS-factor (độ dốc) trong phương trình xói mòn USLE (Universal Soil Loss Equation); 3) Ứng dụng GIS tính tóan K –factor (độ xói mòn của đất), CP-factor (nhân tố che phủ của tham thực vật và hình thức canh tác)...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề 2 : ỨNG DỤNG GIS TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ TRONG PHƯƠNG TRÌNH MẤT ĐẤT PHỔ DỤNG USLE

  1. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor Chuyeân ñeà 2 ÖÙNG DUÏNG GIS TÍNH TOAÙN CAÙC THAM SOÁ  TRONG PHÖÔNG TRÌNH MAÁT ÑAÁT PHOÅ DUÏNG USLE  (Universal Soil Loss Equation) Muïc tieâu: 1) ÖÙng duïng GIS tính toùan R- factor (nhaân toá löôïng möa) trong phöông trình xoùi moøn USLE (Universal Soil Loss Equation) trong vieäc döï baùo xoùi moøn trong moät löu vöïc; (on-site soil erosion); 2) ÖÙng duïng GIS tính toùan LS-factor (ñoä doác) trong phöông trình xoùi moøn USLE (Universal Soil Loss Equation); 3) ÖÙng duïng GIS tính toùan K –factor (ñoä xoùi moøn cuûa ñaát), CP-factor (nhaân toá che phuû cuûa tham thöïc vaät vaø hình thöùc canh taùc) . Taøi lieäu tham khaûo: (1) Nguyen Kim Loi. 2002. Effect of Land Use/ Land Cover Changes and Practices on Sediment Contribution to the Tri An Reservoir of Dong Nai Watershed, Vietnam. M.Sc. Thesis, Graduate School, Kasetsart University, Bangkok, Thailand. 113p. (2) ARS-USDA. 2001. The National Soil Erosion Research Laboratory, at Website: http://topsoil.nserl.purduc.edu/nserl web lentry.html [Connect to WEPP software, RUSLE Link Page (3) Nguyeãn Kim Lôïi .2004. Aûnh höôûng cuûa söï thay ñoåi caùc kieåu söû duïng ñaát ñeán boài laéng loøng hoà Trò An cuûa löu vöïc soâng Ñoàng Nai.Tạp chí Khoa học đất, Soá ñaëc bieät 20/2004, Haø Noäi. (4) Cochrane, T.A. 1999. Methodologies for Watershed Modeling with GIS and DEMs for parameterization of the WEPP Model. Ph.D Dissertation. Graduate School, Purdue University, West Lafayette, Indiana. 198p. (5) Nguyen Kim Loi. and N. Tangtham. 2004. Decision support system for sustainable watershed management in Dong Nai watershed – Vietnam: Applying Linear Programming Technique for Land Allocation. Paper presented in International  Environmental   Modelling   and   Software   Society   iEMSs  2004     International   Conference   .   Complexity   and  Integrated   Resources   Management   Session.  14-17 June 2004 University of Osnabrück, Germany. Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 113
  2. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor (6) Rollans, S. 1999. Soil Erosion and Sediment Yield Modeling using GIS. GIS in Water Resources, University of Texasa at Austin, at Website: http://www.ce.utexas.edu/stu/rollansw/termroject.html (7) Roose, E.J.,1977. Use of the universal soil erosion equation to predict erosion in West Africa. In Soil Erosion: Prediction and Control. Soil Cons. Soc. Am., Ankeny, Iowa, p.60-74. (8) Nipon Tangtham and K.Lorsirirat .1993. Prediction Models of the Effect of Basin Characteristics and Forest Cover on Reservoir Sedimentation in Northeastern Thailand. Kasetsart J. (Nat. Scl.)27: 230 – 235p. Vaät lieäu caàn chuaån bò: 1) Baûn ñoà söû duïng ñaát 2) Maùy tính vôùi caùc phaàn meàm hoã trôï: Arc View, Arc GIS,… 3) Baûn ñoà ñòa hình 4) Löôïng möa cuûa khu vöïc caàn nghieân cöùu 5) Baûn ñoà ñaát Caùc kieán thöùc caên baûn 1. Phöông phaùp döï ñoùan xoùi moøn ñaát Xoùi moøn ñaát (Soil erosion) ñaõ töøng ñöôïc nghieân cöùu caùch nay hôn 60 naêm. Nhieàu phöông trình vaø coâng thöùc ñaõ ñöôïc phaùt trieån ñeå öôùc löôïng xoùi moøn. Maëc duø nhieàu nhaø nghieân cöùu ñaõ cho ra nhieàu phöông phaùp vaø phöông trình khaùc nhau, nhöng phöông trình USLE vaø MUSLE vaãn ñöôïc xem laø quan troïng nhaát trong vieäc öôùc löôïng xoùi moøn ñaát. 2. Lòch  söû  phöông  trình  xoùi moøn ñaát  (Universal  Soil  Loss Equation, USLE) Xoùi moøn ñaát do möa laø hieän töôïng phoå bieán treân beà maët traùi ñaát. Xoùi moøn ñaát theå hieän moái quan heä giöõa cheá ñoä möa vaø ñaëc ñieåm maët ñaát (Bao goàm tính chaát ñaát, thaønh phaàn cô giôùi ñaát, ñoä doác, chieàu daøi söôøn, tham phuû vaø caùc hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi). Phöông trình döï baùo xoùi moøn (Wischmeier vaø Smith, 1965, 1975 vaø 1978) hieän ñang ñöôïc thöøa nhaän vaø söû duïng roäng raõi treân theá giôùi, coù lòch söû phaùt trieån laâu daøi. Ñaây laø phöông trình toaùn hoïc bieåu thò löôïng ñaát xoùi moøn phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá möa (R), ñaát (K), ñòa hình (LS), Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 114
  3. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor caây troàng (C), vaø bieän phaùp söû duïng ñaát (P). Phöông trình trình nhö sau: A = RKCPSL Trong ñoù: A: döï ñoaùn löôïng ñaát xoùi moøn (tons/ acre); R: heä soá xoùi moøn bôû möa hay nhaân toá möa (ft- ton/acre-in); K: heä soá xoùi moøn cuûa ñaát hay nhaân toá ñaát; LS: heä soá chieàu daøi söôøn vaø ñoä doác hay nhaân toá ñòa hình; C: heä soá caây troàng hay thaûm thöïc vaät; P: heä soá baûo veä ñaát hay bieän phaùp söû duïng ñaát hay hình thöùc canh taùc. Söï taùc ñoäng cuûa möa vaøo maët ñaát taïo ra ñoäng löïc xoùi moøn (naêng löôïng cuûa haït möa vaø toác ñoä chaûy traøn), ñoä doác vaø chieàu daøi söôøn ñoùng vaøi troø nhö laø moät maët tröôït taïo theâm gia toác cho khaû naêng xoùi moøn cuûa doøng chaûy nöôùc maët vaø khaû naêng khaùng laïi söï xoùi moøn cuûa ñaát, vaø lôùp phuû thöïc vaät vaø kyõ thuaät baûo veä ñaát goùp phaàn laøm haïn cheá löïc xoùi moøn bôûi nöôùc maët vaø möa. R- Löôïng mua Rainfall Factor Baûn ñoà K-Factor ñaát Soil Baûn ñoà CP- SD Land Factor Ñaát cover L- Slopes Factor Baûn ñoà LS- Soil Contours DEM Factor loss ñòa hình S- Slopes Factor Hình1.ÖÙng duïng GIS trong xaây döïng baûn ñoà xoùi moøn ñaát (Nguyeãn Kim Lôïi, 2005) Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 115
  4. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor Baûn ñoà Baûn ñoà Baûn heä heä ñoà heä Soá R Soá K Soá LS Baûn ñoà tieàm naêng xoùi moøn Baûn ñoà heä soá CP Baûn ñoà hieän traïng xoùi moøn Hình 2. Phöông phaùp tieáp caän ñaùnh giaù xoùi moøn ñaát 3.   YÙ   nghóa   cuûa   caùc   yeáu   toá   trong   phöông   trình   xoùi  moøn ñaát, USLE. 3.1. Yeáu toá löôïng möa, (R, Rainfall Erosion Index) R laø nhaân toá xoùi moøn (erosivity) cuûa möa. Theo Ellision quaù trình xoùi moøn do möa coù theå chia laøm 3 pha: Taùch caùc haït ñaát ra khoûi khoái ñaát, dichuyeån caùc haït vaø cuoài cuøng laø chuùng bò traàm laéng. Nhö vaäy taùc ñoäng chuû yeáu cuûa caùc haït möa laø taùch haït ñaát ra khoûi maët ñaát, trong khi ñoù taùch ñoäng chuû yeáu cuûa doøng chaûy treân maët laø vaän chuyeån chuùng. Giöõa xoùi moøn do haït möa gaây ra vaø xoùi moøn do doøng chaûy treân maët coù quan heä qua laïi vôùi nhau. Söï va ñaäp cuûa haït möa vaøo maët ñaát laøm maët ñaát hoùa laày vaø doøng chaûy treân maët taêng leàn. Sau nhieàu coâng trình nghieân cöùu veà moái quan heä giöõa löôïng maát ñaát vaø cheá ñoä möa ngöôøi ta thaáy raèng: Moái töông quan giöõa löôïng ñaát maát vaø löôïng möa rôi trong nhöõng thôøi löôïng khaùc nhau khoâng chaët cheû nhöng coù töông quan toát vaø phuï thuoäc chaët cheû vôùi ñoäng naêng cuûa möa, nhaát laø cöôøng ñoä möa toái ña trong 30 phuùt. Töø ñoù chæa soá EI 30 ra ñôøi. Caên cöù treân chæ soá EI30 ñeå xaùc laäp heä soá xoùi moon do möa ® ñöôïc söû duïng roäng raûi. Tuøy thuoäc vaøo tính chaát möa vaø soá lieäu möa hieän coù ôû ñòa phöông maø caùc coâng thöùc tính chæ soá R ñöôïc xaùc laäp töø nhöõng coâng thöùc khaùc nhau, ñöôïc chæ ra trong Baûng döôùi ñaây. Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 116
  5. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor BaÛng 1 Phöông phaùp söû duïng ñeå tính nhaân toá möa (R- factor). Roose (1975) Chæ soá xoùi moøn tính theo löôïng möa = 0.5 x P x 1.73 (5) haèng naêm Morgan (1974) Chæ soá xoùi moøn tính theo löôïng möa = 9.28 x P - 8,838 haèng naêm (MAE1) (KE>25) (j/m2) Multiply by I30 (75 mm/h; max. value = MAE1 x I30 recommended By Wischmeier, 1977) (6) Foster et al. (1981) Chæ soá xoùi moøn tính theo löôïng möa = 0.276 x P x I30 haèng naêm (MAE2) (kg.m.mm)/(m2.h) = MAE2/100 (7) Renard and Freimund, Chæ soá xoùi moøn tính theo löôïng möa = 0.0048 x P1.61 haèng naêm (8) El-Swaify and others 1985 Chæ soá xoùi moøn tính theo löôïng möa = 38.5 + 0.35 (P) haèng naêm (9) Wanapiryarat et al. 1986 Chæ soá xoùi moøn tính theo löôïng möa = -3.2353 + 1.789 haèng naêm ln(x) Chæ soá xoùi moøn tính theo löôïng möa = Σy haèng naêm (10) Trong ñoù, P= löôïng möa haèng naêm vaø x= löôïng möa haèng ngaøy. 3.2 Yeáu toá ñaát K (Soil Erodibility Index) K laø yeáu toá xoùi moøn cuûa ñaát (soil-erodibility), laø thöôùc ño ñoä xoùi moøn ñaát trong ñieàu kieän tieâu chuaån treân Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 117
  6. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor moät ñôn vò thöûa ñaát coù chieàu daøi laø 72.6 ft (22.13 m) coù ñoä doác 9% (50), coù caùch laøm ñaát canh taùc gioáng nhau. Yeáu toá K theå hieän caû söï nhaïy caûm ôû xoùi moon ñaát do möa vaø doøng chaûy beà maët, khi ño ñaïc döôùi ñieàu kieän ñôn vò thöûa ñaát chuaån. Nhöõng tính chaát ñaát chính aûnh höôûng tôùi nhaân toá K laø: Sa caáu ñaát, chaát höõu cô, caáu truùc vaø ñoä thaám cuûa phaåu dieän ñaát. Keát quaû khaûo saùt töø maûnh ñaát chuaån cho thaáy nhöõng ñaát coù haøm löôïng seùt cao thì coù giaù trò K thaáp, khoûang 0.05 – 0.15, bôûi khaû naêng khaùng cao, nhöõng loaïi ñaát coù caáu truùc thoâ nhö ñaát caùt cuõng coù giaù trò K thaáp khoaûng 0.05 – 0.2 bôûi doøng chaûy maët thaáp duø laø chuùng coù ñoä khaùng taùch yeáu. Nhöõng ñaát coù caáu truùc trung bình nhö ñaát thòt coù giaù trò K trung bình khoaûng 0.25 – 0.4, nhöõng ñaát coù haøm löôïng boät cao deã bò xoùi moon hôn caû, bôûi chuùng coù khaû naêng khaùng thaáp, haït ñaát deã bò taùch khoûi maët ñaát vaø coù chieàu höôùng hình thaønh lôùp voû cöùng, giaù trò K leân ñeán 0.4. Chaát höõu cô laøm haïn cheá khaû naêng xoùi moon nhôø tính thaám, tính keát dính caùc haït ñaát vaø haáp thu cao cuûa chuùng. Do ñoù, söï theâm vaøo ñaát chaát höõu cô thoâng qua thaûm muïc töï nhieân hoaëc boùn phaân höõu cô goùp phaàn haïn cheá xoùi moøn. Töø nhöõng keát quaû nghieân cöùu treân Wischmeier, Johnson vaø Cross naêm 1971, ñaõ xaùc laäp chæ soá K döïa vaøo bieåu ñoà chæ soá xoùi moon cuûa ñaát, treân bieåu ñoà bao goàm 5 thoâng soá sau nay: - % Caùt (0.1 – 2 mm). - % Boät + Caùt raát mòn (0.02 – 0.1 mm) - % Chaát höõu cô (OM) - Caáu truùc (Si) - Ñoä thaám (Pi) 3.3 Nhaân toá LS (LS­factor) L laø nhaân toá chieàu daøi söôøn doác, theå hieän söï taùc ñoäng cuûa chieàu daøi söôøn ñeán söï xoùi moøn ñaát. Noù laø tæ soá giöõa söï maát ñaát ôû nhöõng loaïi ñaát gioáng nhau coù ñoä doác gioáng nhau coù chieàu daøi söôøn khaùc nhau so vôùi chieàu daøi söôøn cuûa oâ ñaát chuaån (72.6 foot hay 22.13 m). Chieàu daøi söôøn laø khoaûng caùch töø ñöôøng phaân thuûy ôû ñænh doác ñeán nôi vaän toác doøng chaûy chaäm laïi vaø vaät chaát bò traàm tích. Löôïng maát ñaát ñöôïc tính khoâng chæ cho thaáy coù söï nhaïy caûm ñaëc bieät ñoái vôùi chieàu daøi söôøn doác vaø söï khaùc nhau cuûa chieàu daøi söôøn doác khoaûng +/- 10% laø khoâng quan troïng treân haàu heát caùc ñoä doác. Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 118
  7. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor S laø ñoä doác cuûa söôøn theå hieän söï aûnh höôûng cuûa ñoä doác ñoái vôùi xoùi moøn. Söï maát ñaát taêng leân nhanh choùng khi ñoä doác taêng hôn laø taêng chieàu daøi söôøn. Noù laø tæ leä cuûa söï maát ñaát töø ñoä doác thöïc teá ñoái vôùi ñoä doác tieâu tieâu chuaån (9%) döôùi nhöõng ñieàu kieän khaùc ñoàng nhaát, söï lieân heä cuûa söï maát ñaát ñoái vôùi ñoä doác bò aûnh höôûng bôûi maät ñoä che phuû thöïc vaät vaø kích thöôùc haït ñaát. L vaø S laø 2 yeáu toá ñöôïc xeùt chung khi xeùt ñeán söï aûnh höôûng ñoái vôùi xoùi moøn. Trong coâng thöùc maát ñaát phoå duïng RUSLE heä soá LS theå hieän nhöõng taùc ñoäng lieân keát cuûa xoùi moøn khe raûnh (rill) vaø beân trong khe raûnh (interrill). Xoùi moøn khe raûnh ñöôïc hình thaønh bôûi doøng chaûy nöôùc maët vaø gia taêng theo höôùng chaân doác. Xoùi moøn beân trong khe raûnh gaây ra bôûi taùc ñoäng möa rôi vaø chuùng ñöôïc tính theo coâng thöùc sau nay: LS = (x/22.13)m(0.065 +0.045 s + 0.0065 s2) x: chieàu daøi söôøn thöïc teá tính baèng m s: ñoä doác tính baèng % m = 0.5 3.4 Yeáu toá C (Crop management factor) C laø yeáu toá quaûn lyù lôùp phuû. Yeáu toá C ñöôïc söû duïng ñeå phaûn aùnh thöïc teá quaûn lyù vaø muaø vuï ñoái vôùi xoùi moøn. Noù laø yeáu toá ñöôïc söû duïng ñeå so saùnh nhöõng taùc ñoäng lieân quan cuûa chöùc naêng quaûn lyù ôû nhöõng phöông thöùc baûo veä ñaát khaùc nhau. Yeáu toá C chæ baùo phöông thöùc baûo veä ñaát naøo seõ aûnh höôûng ñeán söï maát ñaát trung bình haøng naêm vaø khaû naêng maát ñaát naøo seõ ñöôïc phaân boá trong suoát thôøi gian hoaït ñoäng saûn xuaát. Yeáu toá C theå hieän aûnh höôûng cuûa lôùp thöïc vaät, thaûm phuû ñaát, sinh khoái ñaát. 3.5 Yeáu toá P (Practice Human) Trong USLE yeáu toá P phaûn aùnh söï taùc ñoäng cuûa nhöõng thöïc teá baûo veä ñaát ñoái vôùi tæ leä xoùi moøn haèng naêm. Yeáu toá P chính laø hoaït ñoäng canh taùc cuûa con ngöôøi trong quaù trình kieåm soaùt xoùi moøn. Thöôøng P = 1. Noäi dung thöïc hieän: 1) ÖÙng duïng vaø GIS tính toùan caùc tham soá xoùi moøn ñaát Gaàn ñaây, vôùi söï hoã trôï cuûa caùc phaàn meàm,(Exel,..) vaø ñaët bieät Geographic Information System (GIS), maùy tính ñaõ coù theå öùôc löôïng, döï baùo vôùi tính chính xaùc cao cuûa caùc hieän töôïng töï nhieân (natural phenomena). Toång hôïp caùc coâng cuï Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 119
  8. Laboratory Exercise No. 2 GIS & R_CP_K_LS Factor naøy ñeå veõ laïi, thu thaäp, moâ phoûng, phaân tích caùc côû sôû döõ lieäu trong quaûn lyù taøi nguyeân thieân nhieân. - Xaùc ñònh taát caû caùc tham soá cuûa phöông trình USLE söû duïng caùc cell trong Spreasheet hoaëc Grid, Pixel trong GIS. - ÖÙng duïng Microsoft Exel hoaëc ArcView GIS tính xoùi moøn ñaát. - Nhöng thuaän lôïi & khoù khaên cuûa phöông phaùp naøy. - Caùc kieán nghò vaø ñeà xuaát Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 120

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản