ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT BẰNG MÔ HÌNH RUSLE NGHIÊN CỨU Ở HUYỆN QUẢNG NINH, TỈNH QUẢNG BÌNH<br />
NGUYỄN TIẾN ĐẠT<br />
Trường Đại học Khoa học – Đại học Huế<br />
NGUYỄN THÁM<br />
Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế<br />
Tóm tắt: Xói mòn đất huyện Quảng Ninh được nghiên cứu trên cơ sở mô<br />
hình RUSLE với sự trợ giúp công nghệ GIS. Kết quả cho thấy lượng đất xói<br />
mòn dao động từ 0-672,64 tấn/ha.năm, lượng đất mất trung bình trên toàn<br />
lãnh thổ là 11,27 tấn/ha.năm. Bản đồ xói mòn đất được phân thành 5 cấp<br />
theo TCVN 5299:2009, trong đó, cấp không xói mòn (50<br />
tấn/ha.năm) chiếm 10,32% diện tích đất tự nhiên. Kết quả nghiên cứu là cơ<br />
sở khoa học đề xuất các biện pháp chống xói mòn, bảo vệ và sử dụng bền<br />
vững nguồn tài nguyên đất trên địa bàn huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng<br />
Bình.<br />
<br />
1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br />
Xói mòn đất đang là vấn đề cấp bách mang tính toàn cầu và tác động nghiêm trọng đến<br />
nền kinh tế của nhiều Quốc gia trên thế giới. Đặc biệt là xói mòn do nước. Xói mòn đất<br />
là nguyên nhân chính gây thoái hóa đất. Xói mòn vừa làm mất đất, mất khả năng giữ<br />
nước, dần dần mất khả năng canh tác, giảm năng suất cây trồng và gây ô nhiểm môi<br />
trường sinh thái. Xói mòn thường xảy ra ở trên vùng đất dốc, lượng mưa lớn và lớp phủ<br />
thực vật bị tàn phá. Đánh giá xói mòn đất phục vụ công tác quy hoạch sử dụng, bảo vệ<br />
đất, góp phần đảm bảo tính bền vững nguồn tài nguyên đất là việc làm cấp bách và cần<br />
thiết.<br />
Trước đây xói mòn đất được nghiên cứu bằng thực nghiệm như đóng cọc, bẩy đất, phẩu<br />
diện…Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ đặc biệt là công nghệ GIS,<br />
bài toán xói mòn được giải quyết dể dàng hơn, tiết kiệm thời gian và công sức thông<br />
qua các mô hình toán học. Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng mô hình Revised<br />
Universal Soil Loss Equation (Renard et al., 1997).<br />
2. KHÁI QUÁT VÙNG NGHIÊN CỨU<br />
Quảng Ninh, một huyện nông nghiệp ở phía Nam tỉnh Quảng Bình, có tọa độ địa lý từ<br />
1704‘7“ đến 17026‘18“ vĩ độ Bắc và từ 106017‘9“ đến 106048‘ kinh độ Đông.<br />
Diện tích toàn huyện là 119.169,19 ha [4]. Địa hình đồi núi chiếm ưu thế (chiếm<br />
86,67%), vùng đồi mở rộng với nhiều nhánh tiến ra sát biển. Vùng đồng bằng chỉ chiếm<br />
13,33% diện tích đất tự nhiên. Địa hình phân hóa phức tạp, theo hướng kinh tuyến, địa<br />
Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế<br />
ISSN 1859-1612, Số 04(24)/2012: tr. 68-75<br />
<br />
ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT BẰNG MÔ HÌNH RUSLE…<br />
<br />
69<br />
<br />
hình nghiêng dần từ Tây sang Đông với độ dốc lớn (trung bình 20,10), mật độ chia cắt<br />
sâu và chia cắt ngang cao.<br />
<br />
Hình 1. Mô hình số độ cao (DEM)<br />
<br />
Hình 2. Bản đồ độ dốc<br />
<br />
Quảng Ninh là khu vực có lượng mưa khá cao, lượng mưa năm trung bình nhiều năm<br />
đạt trên 2.100mm, mưa lớn tập trung vào các tháng IX, X, XI với lượng mưa chiếm 7075% tổng lượng mưa năm.<br />
Theo bảng phân loại đất của FAO-UNESCO-WRB, huyện Quảng Ninh có 15 loài đất<br />
thuộc 8 nhóm đất: nhóm đất cát (C), nhóm đất mặn (M), nhóm đất phèn (S), nhóm đất<br />
phù sa (P), nhóm đất glây (GL), nhóm đất mới biến đổi (CM), nhóm đất xám (X) và<br />
nhóm đất tầng mỏng (E).<br />
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ DỮ LIỆU<br />
3.1. Phương pháp nghiên cứu<br />
Nghiên cứu xói mòn đất đất khu vực huyện Quảng Ninh được thực hiện trên cơ sơ mô<br />
hình dự báo xói mòn đất RUSLE (Renard et al., 1997) dưới sự trợ giúp của hệ thống<br />
thông tin địa lý (GIS)<br />
A = R*K*S*L*C*P<br />
Trong đó:<br />
A - Lượng đất trung bình năm bị mất đi trên một đơn vị diện tích (tấn/ha.năm);<br />
R - Hệ số xói mòn do mưa/chảy tràn, là khả năng gây ra xói mòn do mưa, tương ứng<br />
với tiềm năng xói mòn do mưa trong điều kiện đất trống;<br />
K - Hệ số kháng xói của đất, là tỉ lệ mất đất trên một đơn vị diện tích trong điều kiện<br />
chuẩn (dài sườn 22,13m và nghiêng đều với độ dốc 5,160)<br />
L - Hệ số chiều dài sườn dốc, là tỉ lệ mất đất của sườn thực tế so với sườn dài 22,13m.<br />
S - Hệ số độ dốc, là tỉ lệ lượng đất mất ở độ dốc thực tế so với sườn có độ dốc 5,160<br />
C - Hệ số lớp phủ thực vật, là tỷ lệ giữa lượng đất mất trên một đơn vị diện tích có lớp<br />
phủ thực vật với lượng đất mất trên đất trống tương đương.<br />
<br />
70<br />
<br />
NGUYỄN TIẾN ĐẠT – NGUYỄN THÁM<br />
<br />
P - Hệ số canh tác bảo vệ đất, là tỷ số giữa lượng đất mất đi khi áp dụng các biện pháp<br />
chống xói mòn và lượng đất mất đi khi không có các biện pháp phòng chống xói mòn.<br />
3.2. Cơ sở dữ liệu đánh giá xói mòn:<br />
Cơ sở dữ liệu được tác giả sử dụng phục vụ cho nghiên cứu bao gồm:<br />
- Dữ liệu mưa trung bình nhiều năm từ 17 trạm quan trắc trên địa bàn và vùng phụ cận<br />
[1], là cơ sở để tính giá trị R phục vụ cho mô hình đánh giá.<br />
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 toạ độ VN-2000, là cơ sở xây dựng bản đồ hệ số LS.<br />
- Bản đồ thổ nhưỡng và số liệu điều tra, phân tích mẫu đất làm dữ liệu đầu vào để tính<br />
hệ số kháng xói của đất.<br />
- Bản đồ hiện trạng rừng và bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010, tỷ lệ 1/50.000 là<br />
dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán hệ số lớp phủ thực vật (C) và hệ số canh tác (P).<br />
4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU<br />
4.1. Quy trình nghiên cứu<br />
Xói mòn đất huyện Quảng Ninh được tác<br />
giả đánh giá theo quy trình hình 3<br />
4.2. Xây dựng bản đồ xói mòn đất.<br />
a. Bản đồ hệ số xói mòn do mưa - R<br />
Hệ số xói mòn do mưa là độ đo tính xói<br />
mòn của mưa và thuộc tính của mưa,<br />
được tính trên cơ sở động năng mưa (E),<br />
cường độ mưa cực đại trong thời gian 30<br />
phút của từng cơn mưa (I30) và tổng các<br />
cơn mưa trong năm.<br />
Tuy nhiên, nguồn dữ liệu về cường độ<br />
Hình 3. Quy trình đánh giá<br />
mưa 30 phút là rất khó thực hiện ở nhiều<br />
khu vực và huyện Quảng Ninh cũng không ngoài lệ. Để thuận lợi hơn trong tính toán,<br />
các nhà nghiên cứu đã tìm ra mối tương quan giữa hệ số R với lượng mưa trung bình<br />
năm. Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng phương pháp tính hệ số xói mòn do mưa<br />
(R) theo công thức của Nguyễn Trọng Hà (1996) áp dụng cho những khu vực khí hậu<br />
ẩm có lượng mưa từ mức trung bình đến cao [3].<br />
R = 0,548257* P - 59,9<br />
Trong đó:<br />
R: Hệ số xói mòn do mưa (J/m2)<br />
P: Lượng mưa trung bình năm của nhiều năm (mm)<br />
Trên cơ sở bản đồ lượng mưa năm trung bình của nhiều năm, tác giả sử dụng phương<br />
pháp raster hóa và áp dụng công thức trên để tính giá trị R cho từng điểm pixel. Kết quả<br />
<br />
ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT BẰNG MÔ HÌNH RUSLE…<br />
<br />
71<br />
<br />
thu được bản đồ hệ số xói mòn do mưa (hình 4).<br />
b. Bản đồ hệ số kháng xói của đất - K<br />
Hệ số kháng xói mòn của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần cơ giới, thành<br />
phần chất hữu cơ, hệ số thấm, hệ số cấu trúc đất và tương quan giữa các thành phần<br />
khác nhau trong đất. Phương pháp tính toán hệ số K trong nghiên cứu này dựa vào toán<br />
đồ của Wischmeier và Smith, đồng thời có kế thừa giá trị hệ số K một số loại đất của<br />
Nguyễn Trọng Hà [2]. Kết quả thu được bản đồ hệ số kháng xói mòn của đất (hình 5).<br />
Bảng 1. Giá trị hệ số K huyện Quảng Ninh<br />
Loại đất<br />
Loại đất<br />
K<br />
*<br />
Đất cồn cát trắng vàng<br />
0,19<br />
Đất xám lẫn đá<br />
*<br />
Đất cát biển trung tính ít chua<br />
0.01<br />
Đất xám cơ giới nhẹ<br />
*<br />
Đất mặn trung bình và ít<br />
0,035<br />
Đất xám bạc màu<br />
Đất phèn hoạt động<br />
0,45<br />
Đất xám feralit<br />
*<br />
Đất phù sa trung tính ít chua<br />
0,67<br />
Đất xám kết von<br />
Đất phù sa chua<br />
0,41<br />
Đất xám mùn trên núi<br />
Đất glây chua<br />
0,51*<br />
Đất tầng mỏng chua<br />
Đất mới biến đổi chua<br />
0,40<br />
Mặt nước, núi đá<br />
(*)<br />
(Ghi chú: Tham khảo từ hệ số kháng xói mòn đất của một số loại đất ở Việt Nam Trọng Hà, 1996)<br />
<br />
Hình 4. Bản đồ hệ số R<br />
<br />
K<br />
0,35<br />
0,23*<br />
0,23<br />
0,24<br />
0,32*<br />
0,19*<br />
0,58<br />
0,00<br />
Nguyễn<br />
<br />
Hình 5. Bản đồ hệ số K<br />
<br />
c. Bản đồ hệ số địa hình - LS<br />
Ảnh hưởng của hình thái địa hình đến xói mòn đất thể hiện trong mô hình RUSLE<br />
thông qua hệ số LS.<br />
Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng phương trình tính hệ số LS theo công thức<br />
toán của Mitasova và cộng sự (1996) như sau:<br />
<br />
72<br />
<br />
NGUYỄN TIẾN ĐẠT – NGUYỄN THÁM<br />
<br />
Trong đó:<br />
A: là diện tích đóng góp do dòng chảy trên đơn vị chiều dài dòng chảy; β: Độ dốc; Lo:<br />
Độ dài tiêu chuẩn ô thí nghiệm trong RUSLE (72,6 feet = 22,13m); bo: độ dốc tiêu<br />
chuẩn trong ô thí nghiệm RUSLE (9% hoặc 5,160); n: Hằng số, thay đổi từ 1-1,4; t:<br />
Hằng số phụ thuộc vào độ dốc<br />
Để phù hợp với tính toán trong ArcGIS, công thức được thay đổi [3]:<br />
LS=(([FlowAcc]*Cellsize/22,13)n)* ((Sin([Slope]*0,01745))/0,09)1,3*1,6<br />
Trong đó:<br />
LS: Hệ số ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất ; FlowAcc: Giá trị dòng chảy tích<br />
lũy ; Cellsize: Kích thước pixel (10m); Slope: Độ dốc (tính bằng độ); n: Thông số thực<br />
nghiệm. Theo kết quả phân tích, huyện Quảng Ninh phần lớn là đồi núi, độ dốc trên 80<br />
chiếm 71,12% diện tích; do đó hệ số n được chọn cố định bằng 0,5.<br />
Kết quả thu được bản đồ hệ số kháng xói mòn của đất (hình 6).<br />
d. Bản đồ hệ số lớp phủ thực vật - C<br />
Hệ số C đặc trưng cho mức độ hạn chế xói mòn đất, phụ thuộc vào lớp phủ thực vật, thể<br />
hiện mức độ ảnh hưởng khác nhau của các loại cây trồng đối với quá trình xói mòn đất.<br />
C là hệ số quan trọng nhất trong mô hình RUSLE vì nó đại diện cho yếu tố giảm xói<br />
mòn một cách linh hoạt nhất (Renard at al., 1994) [5]<br />
Bảng 2. Hệ số C huyện Quảng Ninh<br />
Lớp phủ thực vật<br />
Rừng giàu<br />
Rừng trung bình<br />
Rừng nghèo<br />
Cây bụi, gỗ rải rác<br />
Trảng cỏ<br />
Rừng trồng<br />
<br />
C<br />
0,001<br />
0,003<br />
0,009<br />
0,05<br />
0,83<br />
0,02<br />
<br />
S (ha)<br />
11.290,90<br />
25.309,86<br />
37.105,49<br />
13.356,41<br />
1.158,86<br />
13246,23<br />
<br />
Lớp phủ thực vật<br />
Cây trồng lâu năm<br />
Cây hàng năm<br />
Cây trồng nương rẫy<br />
Vườn tạp<br />
Đất trống CSD<br />
Mặt nước<br />
<br />
C<br />
0,05<br />
0,20<br />
0,60<br />
0,17<br />
0,85<br />
0,00<br />
<br />
S (ha)<br />
554,75<br />
8216,11<br />
934,04<br />
2535.75<br />
3238.59<br />
2222.20<br />
<br />
Giá trị hệ số C được cập nhật vào bảng cơ sở dữ liệu thuộc tính của bản đồ lớp phủ thực<br />
vật và raster hóa để thành lập bản đồ hệ số C.<br />
e. Bản đồ hệ số canh tác - P<br />
Hệ số canh tác biểu thị cho mức độ bảo vệ đất chống xói mòn nhờ vào các hoạt động<br />
canh tác của con người. Trong nghiên cứu này, giá trị P được xác định trên cơ sở tham<br />
khảo đề xuất của Shin, 1999 (bảng 3) [6].<br />
Căn cứ vào bản đồ hiện trạng sử dụng đất, khảo sát điều kiện canh tác thực tế, độ dốc<br />
của từng loại hình sử dụng đất, tiến hành nhóm các loại hình sử dụng đất có sự tương<br />
đồng về biện pháp canh tác để tính toán giá trị P cho khu vực nghiên cứu. Các giá trị P<br />
tương ứng với từng cấp độ dốc và từng loại hình sử dụng đất được nhập vào lớp dữ liệu<br />
hiện trạng sử dụng đất. Bằng phầm mềm ArcGIS raster hóa, kết quả thu được bản đồ hệ<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
