Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo tồn rừng cho lưu vực Năm Măng, tại huyện Thu La Khôm, tỉnh Viêng Chăn, nước CHDCND Lào

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Xác định được đặc điểm chung về hiện trạng rừng và sự thay đổi diện tích của lưu vực Năm Măng; đề xuất được giải pháp bảo tồn rừng ở lưu vực Năm Măng. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo tồn rừng cho lưu vực Năm Măng, tại huyện Thu La Khôm, tỉnh Viêng Chăn, nước CHDCND Lào

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi chưa từng công bố. Kết quả nghiên cứu là trung thực. Tài liệu tham khảo và số liệu thống kê trích dẫn có nguồn gốc rõ ràng. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình trước các quy định của nhà trường và pháp luật. Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2014 Tác giả Sinakhone LABOUNTHAN
ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Lâm nghiệp, tôi luôn nhận được sự quan tâm dạy dỗ và chỉ bảo ân cần của các thầy giáo, cô giáo và sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn đồng nghiệp, sự động viên của gia đình người thân đã giúp tôi vượt qua những khó khăn trở ngại để hoàn thành chương trình đào tạo thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp. Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS. Phùng Văn Khoa đã hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn tới Ban giám hiệu Nhà Trường, khoa Đào tạo sau đại học, khoa Quản lý Tài nguyên rừng và Môi trường, các thầy cô giáo hợp tác giảng dạy tại khoa sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn này. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn, do điều kiện hạn chế về thời gian, nhân lực và những khó khăn khách quan nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học và các bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2014 Tác giả Sinakhone LABOUNTHAN
iii MỤC LỤC Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN……………………………………..……………………….i LỜI CẢM ƠN…………………………….…………..………………………ii MỤC LỤC………………………………………………………………..…..iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT…………………………………………..vi DANH MỤC CÁC BẢNG.……………………………………………….....vii DANH MỤC CÁC HÌNH.……………………………………………….....viii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 3 1.1. Trên thế giới ............................................................................................... 3 1.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng tới dòng chảy .................................. 3 1.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm lưu vực đến dòng chảy ............ 7 1.2. Ở Việt Nam ................................................................................................ 9 1.2.1. Nghiên cứu vai trò giữ nước của rừng ................................................ 9 1.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm lưu vực đến dòng chảy .......... 16 1.3. Tại nước CHDCND Lào .......................................................................... 19 1.3.1. Về phát triển lâm nghiệp ................................................................... 21 1.3.2. Về quản lý bảo vệ rừng ..................................................................... 22 1.3.3. Các nghiên cứu về quản lý bảo vệ và phát triển lâm nghiệp tại Lào 22 Chương 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 24 2.1.1. Mục tiêu chung.................................................................................. 24 2.1.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................. 24 2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 24 2.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 24
iv 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu ............................................................ 24 2.3.2. Phương pháp xử lý số liệu................................................................. 27 Chương 3. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU................................................................................................................. 28 3.1. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên khu vực nghiên cứu ................................ 28 3.1.1. Vị trí địa lý, hành chính .................................................................... 28 3.1.2. Địa hình ............................................................................................. 28 3.1.3. Khí hậu, thuỷ văn .............................................................................. 29 3.1.4. Các nguồn tài nguyên ........................................................................ 30 3.2. Đặc điểm xã hội ....................................................................................... 32 3.2.1. Dân số, lao động................................................................................ 32 3.2.2. Đặc điểm kinh tế ............................................................................... 32 3.2.3. Thực trạng phát triển cơ sở hạ tầng...................................................32 3.2.4. Thực trạng phát triển của hệ thống hạ tầng xã hội ............................ 33 3.3.Nhận xét chung về điều kiện tự nhiên, xã hội khu vực nghiên cứu .......... 33 3.3.1. Thuận lợi ........................................................................................... 33 3.3.2. Những khó khăn, hạn chế ................................................................. 34 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 35 4.1. Kết quả nghiên cứu về đặc điểm cơ bản lưu vực Năm Măng .................. 35 4.1.1. Đặc điểm lưu vực nghiên cứu ........................................................... 35 4.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội vùng hồ Năm Măng ................................. 39 4.2. Đặc điểm rừng và sự thay đổi diện tích rừng ở lưu vực Năm Măng…....41 4.2.1. Đặc điểm cấu trúc các thảm thực vật trong khu vực nghiên cứu…..41 4.2.2. Đặc điểm cấu trúc tầng cây cao ........................................................ 42 4.2.3. Phân bố của các trạng thái rừng ........................................................ 53 4.2.4. Sự thay đổi diện tích rừng tại lưu vực Năm Măng ........................... 62 4.3. Kết quả nghiên cứu đặc điểm thủy văn ở lưu vực Năm Măng ................ 67
v 4.3.1. Đặc điểm mực nước trong hồ thủy điện Năm Măng ........................ 67 4.3.2. Chế độ mưa và đặc điểm dòng chảy của lưu vực ............................. 70 4.3.3. Biến động và đặc điểm dòng chảy của các lưu vực nghiên cứu ....... 70 4.4. Đề xuất giải pháp bảo tồn rừng phù hợp với đặc điểm lưu vực Năm Măng ......................................................................................................................... 73 4.4.1. Giải pháp về kinh tế .......................................................................... 73 4.4.2. Giải pháp về xã hội ........................................................................... 74 4.4.3. Giải pháp kỹ thuật ............................................................................. 79 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................... 80 1. Kết luận ....................................................................................................... 80 2. Tồn tại: ........................................................................................................ 82 3. Khuyến nghị ................................................................................................ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO
vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Viết đầy đủ CHDCND Cộng hòa dân chủ nhân dân CV Chu vi DT Diện tích FSIV Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam IIED Viện Quốc tế về Môi trường và Phát triển
vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Mối liên hệ giữa các chỉ tiêu dòng chảy với đặc điểm lưu vực 18 4.1 Đặc điểm tầng cây cao dưới các trạng thái rừng 43 4.2 Đặc điểm tầng cây bụi thảm tươi 48 4.3 Khối lượng thảm khô ở các trạng thái rừng 51 4.4 Diện tích các trạng thái trên lưu vực nghiên cứu 54 4.5 Phân cấp độ cao tại lưu vực hồ thủy điện Năm Măng. 56 4.6 Diện tích các trạng thái theo độ cao 57 4.7 Phân cấp độ dốc tại lưu vực hồ thủy điện Năm Măng. 59 4.8 Phân bố diện tích các trạng thái theo độ dốc 60 4.9 Sự thay đổi diện tích rừng theo các năm 63 4.10 Sự thay đổi diện tích và cơ câu đất đai tại lưu vực Năm Măng 65 4.11 Mực nước hồ trung bình theo tháng (m) 67 4.12 Mực nước bình quân của hồ theo năm 68 4.13 Đặc trưng lưu lượng nước vào hồ (m3/s) 69 4.14 Phân bố lưu lượng dòng chảy trong năm tại lưu vực nghiên cứu 71 4.15 Bảng thống kê đặc điểm dòng chảy của lưu vực nghiên cứu 71
viii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên bảng Trang 4.1 Khu vực thủy điện Năm Măng 36 4.2 Bản đồ huyện Thulakhom và lưu vực vùng hồ Năm Măng 37 4.3 Quan trắc và thu thập số liệu về khí tượng thủy văn khu vực 38 nghiên cứu 4.4 Rừng trồng thông 41 4.5 Rừng trồng trẩu 41 4.6 Rừng nghèo 41 4.7 Rừng phục hồi 41 4.8 Rừng trung bình 42 4.9 Đất trống 42 4.10 Chiều cao vút ngọn tầng cây cao các trạng thái 44 4.11 Đường kính trung bình của các trạng thái 44 4.12 Đường kính tán của các trạng thái rừng 45 4.13 Độ tàn che của các trạng thái 46 4.14 Mật độ cây trên các trạng thái rừng 47 4.15 Độ che phủ (%) cây bụi thảm tươi trên các trạng thái 48 4.16 Che phủ cây bụi ở các trạng thái 49 4.17 Che phủ thảm tươi trên các trạng thái 50 4.18 Chiều cao cây bụi Hình 4.19. Chiều cao thảm tươi 50 4.19 Khối lượng thảm khô 52
ix 4.20 Hệ số biến động thảm khô ở các trạng thái 52 4.21 Liên hệ của tỷ lệ che phủ của thảm khô với tổng độ tàn che và che 52 phủ của rừng 4.22 Ảnh vệ tinh thể hiện đặc điểm rừng khu vực nghiên cứu 54 4.23 Khối lượng thảm khô 52 4.24 Diện tích các trạng thái có trong lưu vực nghiên cứu 55 4.25 Phân bố diện tích các trạng thái theo độ cao ở lưu vực hồ thủy điện 58 4.26 Phân bố của các trạng thái thảm thực vật theo độ cao 59 4.27 Phân bố diện tích các trạng thái theo độ dốc ở lưu vực nghiên cứu 61 4.28 Phân bố của các trạng thái thảm thực vật theo độ dốc 61 4.29 Biểu đồ thống kê diện tích rừng theo các năm 63 4.30 Biểu đồ sự thay đổi diện tích các trạng thái rừng theo các năm 66
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Lũ lụt và hạn hán là những thiên tai gây thiệt hại nhiều nhất đến đời sống kinh tế - xã hội mà hàng ngàn đời nay con người đã và đang phải chống chọi và tìm cách thích ứng. Những tai biến, sự cố môi trường này ngày một diễn ra nhiều hơn đặc biệt tại những khu vực có lượng mưa lớn và tập trung. Bản chất của lũ lụt và hạn hán là quá trình dâng lên hoặc suy giảm bất thường của dòng nước mà quá trình này gây thiệt hại về kinh tế, suy thoái môi trường, ảnh hưởng đến đời sống của con người. Các chỉ số phản ánh đặc điểm của dòng chảy như: hệ số biến động dòng chảy, tốc độ tăng lũ, hệ số giảm lũ, thời gian trễ lũ, tổng lưu lượng dòng chảy tại các lưu vực có mối quan hệ với đặc điểm lưu vực như hiện trạng lớp phủ thực vật, độ dốc, độ chênh cao, diện tích, chu vi, hình dạng và chế độ mưa của lưu vực. Tuy nhiên ảnh hưởng của đặc điểm lưu vực đến dòng chảy là không giống nhau, có những nhân tố ảnh hưởng mạnh và có tính chất quyết định tính chất dòng chảy và có những nhân tố có mức độ ảnh hưởng thấp hơn. Năm 1992 chính phủ CHDCND Lào đã thực hiện dự án xây dựng đập thủy điện Năm Măng tại huyện Thu La Khôm, tỉnh Viêng Chăn. Công trình thủy điện này là một trong những tổ hợp nhà máy thủy điện Năm Mang. Việc xây dựng đập thủy điện Năm Măng còn được kỳ vọng sẽ giúp điều tiết và cung cấp nước tưới cho các vùng canh tác nông nghiệp xung quanh, thúc đẩy sự phát triển kinh tế nông nghiệp trong vùng. Mặc dù có lợi ích to lớn, song việc xây dựng đập thủy điện này cũng ảnh hưởng tới sự thay đổi về đặc điểm kinh tế, xã hội và diện tích vùng tại khu vực xây hồ thủy điện. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của lưu vực đối với các chỉ số phản ánh đặc điểm dòng chảy có ý nghĩa to lớn và là cơ sở khoa học cho các giải pháp quản lý, sử dụng lưu vực, đặc biệt là việc quy hoạch hệ thống dân sinh, kinh tế-xã hội, dự báo và xây dựng các biện pháp phòng tránh thiên tai, quản lý nguồn
2 nước. Ở nước CHDCND Lào, những nội dung nghiên cứu này còn khá mới mẻ, những kết quả thu được còn hạn chế, các biện pháp quản lý và sử dụng lưu vực còn thiếu cơ sở khoa học nên chưa hiệu quả. Để góp phần xây dựng cơ sở lý luận cho các giải pháp quản lý và sử dụng lưu vực, đặc biệt là phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai, tôi chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo tồn rừng cho lưu vực Năm Măng, tại huyện Thu La Khôm, tỉnh Viêng Chăn, nước CHDCND Lào”.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của rừng tới dòng chảy 1.1.1.1. Quan điểm về khả năng giữ nước của rừng Vai trò giữ nước của rừng được hiểu là khả năng lưu giữ và tích luỹ nước ở bất kỳ dạng nào - làm tăng lượng nước trong đất, giảm bốc thoát hơi nước, tăng mực nước ngầm, giảm dòng chảy bề mặt, hạn chế xói mòn đất, qua đó làm tăng và ổn định dòng chảy sông suối, cũng như làm sạch nước (Mon-tra- nop, 1960, 1973 - dẫn theo Vương Văn Quỳnh, 1999 [29]). Khả năng giữ nước của rừng có thể được phản ánh thông qua các tiêu chí như giảm tỷ lệ dòng chảy mặt, tăng lượng nước ngầm, giảm cường độ và tần xuất xuất hiện lũ trên các sông suối, ổn định dòng chảy giữa các mùa trong năm. Tuy nhiên khả năng giữ nước của rừng có giới hạn, nó phụ thuộc nhiều vào đặc điểm cấu trúc rừng và đặc điểm của đất rừng như (độ xốp, cấu tượng đất, tốc độ thấm nước, hàm lượng mùn, độ dày tầng đất). Những đặc điểm về cấu trúc lớp phủ thực vật, đất và địa hình quyết định dung tích chứa nước của rừng và đất rừng (Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001 [2]). 1.1.1.2. Phương pháp nghiên cứu Theo Thomas Dunne (1992), Menachem Agassi (1996), C.A.A Ciesiolka và C.W Rose (1998), F.Agus và cộng sự (1998) [51], có hai phương pháp cơ bản để nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng: Một là, nghiên cứu lưu vực: Khả năng giữ nước của rừng được đánh giá thông qua theo dõi sự thay đổi lưu lượng nước hoặc biến đổi tốc độ dòng chảy của sông suối trước và sau khi mưa, hoặc giữa mùa mưa và mùa khô, và lượng vật chất xói mòn được vận chuyển tại đầu ra của lưu vực. Với phương pháp này người ta chỉ có thể thấy được tác động tổng hợp của các
4 trạng thái rừng mà không định lượng được khẳ năng giữ nước của từng trại thái riêng biệt. Hai là, nghiên cứu quá trình thuỷ văn trên sườn dốc: Nghiên cứu này được thực hiện bằng cách bố trí các ô mẫu nghiên cứu và tiến hành đo đạc chi tiết trên các ô đó nhiều lần. Phương pháp này cho kết quả nghiên cứu chính xác hơn, đặc biệt là ảnh hưởng của từng kiểu rừng đến quá trình thủy văn rừng như: lượng nước được giữ lại trên tán, tỷ lệ dòng chảy mặt, tỷ lệ dòng chảy ngầm, sói mòn đất….v.v. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có sự đầu tư lớn và phức tạp hơn phương pháp đầu. Đặc điểm thuỷ văn rừng được biểu hiện thông qua vòng tuần hoàn nước hay tuần hoàn thuỷ văn. Quá trình tuần hoàn thuỷ văn rừng là một quá trình bắt đầu từ khi nước mưa đi vào hệ sinh thái rừng, đến quá trình nước thấm xuống đất, hình thành dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm, hình thành dòng chảy sông suối, bốc hơi nước vật lý và sinh lý và trở về khí quyển ...v.v. Nghiên cứu thủy văn rừng cần xem xét một cách tổng hợp của nhiều yếu tố như: Chế độ khí hậu, thời tiết, độ dốc, độ cao của lưu vực, hình dạng của lưu vực, đặc điểm đất và đặc điểm lớp thảm thực vật của lưu vực đó (Phạm Văn Điển, 2006 [10]). 1.1.1.3. Những kết quả nghiên cứu điển hình Nghiên cứu về thủy văn rừng trên thế giới đã thu được những thành quả quan trọng, các nghiên cứu đi từ định tính đến định lượng đặc biệt là đã một phần định lượng được các thành phần cân bằng nước trong hệ sinh thái rừng và xác định, dự báo xói mòn đất. Có thể kể ra một vài công trình nghiên cứu điển hình sau: a. Lượng nước mưa giữ lại trên tán rừng Lượng nước mưa giữ lại trên tán là một trong những chỉ tiêu quan trọng phản ánh khả năng giữ nước của rừng. Lượng nước mưa được giữ lại trên tán càng nhiều có thể tạo điều kiện để cho nước ngấm vào đất càng lớn, do đó
5 làm giảm tỷ lệ dòng chảy mặt, giảm nguy cơ sói mòn đất, đặc biệt là trên các vùng đất dốc. Theo Bruijnzeel (1990b) [46], nhiều công trình nghiên cứu về lượng nước chảy men thân trên thế giới đều cho kết quả từ 1 - 3% so với tổng lượng mưa. Các công trình nghiên cứu khả năng giữ nước của tán rừng lá kim ôn đới cho kết quả lượng nước mưa được giữ lại trên tán giao động từ 20 - 40% tổng lượng nước mưa (Gash và cộng sự, 1980; Rutter và cộng sự, 1971; Teklehaimanot, 1991 - dẫn theo Vương Lễ Tiên và cộng sự, 1991 [34]). Tại Trung Quốc nghiên cứu khả năng ngăn giữu nước mưa của tán rừng ở các đới khí hậu khác nhau cho kết quả tán rừng có thể ngăn giữ 11,4 - 34,3% tổng lượng nước mưa, hệ số biến động 6,68 - 55,05%. Trong đó tỷ lệ nước mưa đươ ̣c giữ lại trên tán của rừng lá kim thường xanh á nhiệt đới, trên núi cao ở miền Tây là lớn nhất, rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh với cây lá rộng rụng lá á nhiệt đới, miền núi là nhỏ nhất (Vu Chí Dân - Christoph Peisert - Dư Tân Hiểu (2001) [1]. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, lượng nước được giữ lại trên tán rừng tùy thuộc vào lượng mưa, cường độ mưa, đặc điểm cấu trúc rừng. Hiện nay việc mô phỏng lượng nước mưa bị giữ lại trên tán rừng, người ta thường sử dụng mô hình Rutter và mô hình giải tích Gash. Tỷ lệ phần trăm của lượng nước mưa lọt tán so với tổng lượng mưa của các loại rừng thường đạt từ 75% trở lên và tỷ lê ̣ này phụ thuộc vào cấu trúc tán lá, chỉ số diện tích lá, đặc điểm mưa và nhân tố gió; Năng lượng của lượng nước mưa lọt tán ở rừng cây gỗ một tầng thường lớn hơn năng lượng của mưa ngoài nơi trống.
6 b. Lượng nước hút giữ bởi vật rơi rụng trong rừng Lớp thảm mục có một ý nghĩa to lớn đối với đời sống của các sinh vật rừng và quá trình thủy văn rừng. Lớp thảm mục không chỉ có tác dụng thấm nước, là lớp ma sát ngăn cản dòng chảy, mà khi chúng phân hủy sẽ tạo cho đất rừng tơi xốp hơn, do vậy làm tăng dung tích chứa nước của đất. Kết quả nghiên cứu ở vùng hồ Mật Vân - Trung Quốc ghi nhận rằng, khối lượng nước lưu giữ trong lớp thảm mục có thể đạt tới 2 - 4 lần khối lượng khô của bản thân nó, tỷ lệ khối lượng nước được giữ lại trong lớp thảm mục tối đa bình quân là 309,54% (Vu Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) [2]. Những nghiên cứu về lượng nước hút giữ của lớp thảm mục trong rừng trồng phòng hộ trên cao nguyên Hoàng Thổ của Trương Hồng Giang (1989) [11], cho thấy rằng, tỷ lệ này hơn 191%. c. Lượng nước chảy trên bề mặt đất và nước ngầm Nhìn chung, đất rừng tự nhiên có khả năng thấm nước rất cao và ít khi xuất hiện dòng chảy bề mặt (Douglass, 1977 [49]). Tuy nhiên, khi rừng bị chặt hạ và trở nên thưa thớt và độ dốc mặt đất lớn, có thể tạo ra dòng chảy mặt. Nói chung, đất rừng có tốc độ thấm nước lớn hơn so với các loại hình sử dụng đất khác, tốc độ thấm nước ổn định của đất rừng có thể đạt 80 mm/giờ trở lên (Dunne, 1978) [50]. Kết quả nghiên cứu của Trần Huệ Tuyền (1994) [41] cho thấy, đất rừng có độ hổng ngoài mao quản lớn, thì tốc độ thấm nước và lượng nước thấm của đất rừng sẽ tăng lên. Theo kết quả nghiên cứu, mỗi hecta đất rừng có thể tích giữ được lượng nước 641 - 679 tấn/năm (Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [2]. Những kết quả nghiên cứu thủy văn và nghiên cứu môi trường sử dụng chất đồng vị phóng xạ cho thấy, trong một số trường hợp, dòng chảy mạch nước ngầm chính là nguồn gốc chủ yếu của lũ lưu vực; Quá trình lũ chủ yếu
7 là do “nước cũ” (Old water) bị "nước mới" thay thế đẩy ra ngoài tạo nên (Skash và cộng sự, 1986, dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006 [10]). 1.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm lưu vực đến dòng chảy Đặc điểm của lưu vực như kích thước, độ dốc, hình dạng, lớp thảm thực vật và chế độ khí hậu (lượng mưa, thời gian mưa và mùa mưa) là những nhân tố rất quan trọng ảnh hưởng đến đặc điểm của dòng chảy trên mỗi lưu vực như sản lượng nước của lưu vực, đỉnh lũ, độ muộn lũ..... Lĩnh vực nghiên cứu này đã được tiến hành rộng dãi trên thế giới để phát hiện ra mối liên hệ giữa đặc điểm dòng chảy với đặc điểm của lưu vực (Hewlett và cộng sự, 1984, 1977 [55] và [54]). Có rất nhiều yếu tố của lưu vực mà khi thay đổi sẽ làm thay đổi đặc điểm dòng chảy. Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước lưu vực đến quá trình thủy văn đã được thực hiện bởi Pilgrim và cộng sự (1982) [64]. Nhóm tác giả này đã kết luận rằng “kích thước của lưu vực có thể ảnh hưởng rõ rệt không chỉ đến đặc điểm của dòng chảy trung bình mà còn ảnh hưởng đến biến động dòng chảy. Khi kích thước lưu vực nhỏ, mức độ thay đổi của dòng chảy sông suối phụ thuộc rõ rệt vào lượng mưa và sự biến thiên của dòng lũ có xu hướng tăng lên khi lượng mưa tăng và ngược lại”. Tại Quebec, Lajoie và cộng sự (2007) [59] đã phân tích đặc điểm dòng chảy theo từng tháng giữa các dòng sông tự nhiên, các dòng sông có kiểm soát và kết luận rằng kích thước của lưu vực có mức độ ảnh hưởng toàn bộ đến sự thay đổi của quá trình thủy văn và mức độ thay đổi theo mùa của dòng chảy. Với hình dạng lưu vực, Tabios và cộng sự (1988) [60] đã phát hiện ra rằng ở những lưu vực có hình dạng dài ảnh hưởng rõ rệt đến sự biến đổi của dòng chảy hơn là các lưu vực hình tròn. Sự trì hoãn dòng chảy ở những lưu vực tập trung (hình tròn) có hiệu quả hơn các lưu vực có hình dạng dài (Goff và cộng sự, 2006 [53]).
8 Ảnh hưởng của rừng đối với dòng chảy trên các lưu vực: Sau khi xem sét các tài liệu trên thế giới về rừng và mối quan hệ dòng chảy, Sun và cộng sự (2007) [68] đã chỉ ra rằng tăng diện tích rừng có khả năng làm giảm sản lượng nước và tốc độ dòng lũ. Bằng cách tổng kết kết quả nghiên cứu của một số tác giả khác (Trendle and King, 1985; Fritsch, 1990; Robinson và cộng sụ, 1991; Hornbeck và cộng sự,1997 – dẫn theo Trần Quang Bảo, 2006 [43]), Andreassian (2004) [42] kết luận rằng sự mất rừng thường làm tăng tần xuất lũ và đỉnh lũ. Ảnh hưởng của chế độ mưa đến dòng chảy: sự gia tăng của lưu lượng dòng chảy chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi sự tăng lên của nước ngầm tại vùng cao hơn sự tăng lên của lượng mưa. Dựa vào việc so sánh 50 lưu vực lớn trên thế giới, Guillemette và cộng sự (2007) (dẫn theo Trần Quang Bảo, 2006 [43]) nhận thấy rằng đỉnh lũ bắt đầu từ khi mưa với những trận mưa có lượng mưa đủ lớn cho đến khi mưa bao trùm khoảng 30% lưu vực. Ngoài ra còn nhiều tài liệu khoa khọc liên quan đến rừng và nước, đặc biệt là tài liệu phân tích ảnh hưởng của phân bố rừng đến sản lượng nước của lưu vực. Các nhà quản lý lưu vực thủy văn rất quan tâm đến mối liên hệ giữa lượng mưa và dòng chả. Hewlett và cộng sự (1977, 1984) [54], [55] phân tích giưa lượng mưa và lưu lượng dòng chảy dựa trên số liệu mưa ghi chép của 30 năm tại vùng rừng đầu nguồn tại miền Nam Appalacians và kết luận rằng cường độ mưa theo giờ và theo phút không ảnh hưởng rõ ràng đến lưu lượng dòng chảy. Lượng mưa, dòng chảy ban đầu, mùa và khoảng thời gian mưa có mối liên hệ khoảng 86.4% với tổng lưu lượng dòng chảy. Một nghiên cứu về lượng mưa và lưu lượng dòng chảy tại một lưu vực tại Nepal chỉ ra rằng dòng chảy của lưu vực (mm) có mối tương quan cao nhất với lượng mưa (mm) và cường độ mưa lớn nhất trong 60 phút. Mức độ thay đổi của đỉnh lũ (%) có xu hướng giảm với sự tăng của lượng mưa hàng năm và lượng mưa lớn nhất
9 hàng ngày. Cường độ thay đổi của đỉnh lũ (%) có su hướng giảm với sự tăng dần của lượng mưa hàng năm và dòng chảy cực đại hàng ngày trong năm ở mùa xuân thường xuyên hơn so với giữa mùa đông (MacDonald và cộng sự, 1997) [60]. 1.2. Ở Việt Nam 1.2.1. Nghiên cứu vai trò giữ nước của rừng Ở Việt Nam nghiên cứu về khả năng giữ nước của lớp phủ thực vật được thực hiện chủ yếu theo 2 hướng tiếp cận chính chính là nghiên cứu trên quy mô lưu vực và nghiên cứu trên quy mô khu rừng. 1.2.1.1. Vai trò giữ nước của rừng trên lưu vực Những nghiên cứu về vai trò của rừng tới việc thay đổi chế độ dòng chảy mặt tại các lưu vực nước và ảnh hưởng đến lượng nước của sông ngòi đã được thực hiện bởi Nguyễn Viết Phổ (1992) [25]; Vũ Văn Tuấn (1977, 1981, 1982) [36], [37], [38]. Những nghiên cứu này đã cho thấy vai trò điều tiết nước hữu hiệu của thảm thực vật rừng, đặc biệt là việc cung cấp nước cho sông, suối vào mùa khô. Nghiên cứu của Phạm Ngọc Dũng (1993) [3] cho thấy ở nước ta, cây rừng có khả năng tiêu thụ một lượng nước rất lớn. Đất rừng cũng là một nhân tố ảnh hưởng rất rõ rệt đến dòng chảy mặt. Sự khác nhau về tính chất, chủ yếu là tính chất vật lý của các loại đất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất và sự hình thành dòng chảy. Vũ Văn Tuấn và Phạm Thị Lan Hương (1998) [39], Trần Thục và Huỳnh Thị Lan Hương (1999) [33] đã nghiên cứu ảnh hưởng của rừng đến dòng chảy và các mối quan hệ này đã được mô tả bằng những mô hình toán một cách có cơ sở khoa học.
10 Nguyễn Ngọc Lung và cộng sự (1995) [17] đã dựa vào mức độ thấm, thoát nước và sự thoái hoá của các loại đất dưới rừng để cho điểm và đánh giá vai trò của nhân tố đất ảnh hưởng tới xói mòn và dòng chảy. Vai trò của rừng trong việc giữ nước là rất quan trọng. Nghiên cứu của Võ Minh Châu (1993 - dẫn theo Vương Văn Quỳnh, 1999 [29]) cho thấy sự suy giảm diện tích rừng đầu nguồn sông Ngàn Mọ từ 23.971 ha xuống còn 6.000 ha đã làm cho lượng nước hồ Kẻ Gỗ giảm đi đáng kể, giảm từ 340 triệu m3 nước xuống còn 60 triệu m3, do đó không đảm bảo nước cho sản xuất nông nghiệp trên diện tích 6.000 ha. Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế và Vũ Tấn Phương (2002) [32] đã đưa ra dẫn liệu lưu lượng dòng chảy tại nơi có rừng thấp hơn từ 2,5 đến 27 lần so với khu vực canh tác nông nghiệp, rừng tự nhiên có tác dụng tốt hơn rừng trồng trong việc giảm dòng chảy mặt; dòng chảy kiệt ở nơi có rừng cao hơn ở nơi không có rừng. Trong ấn phẩm mới đây của Trung tâm sinh thái và môi trường rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam (FSIV) và Chương trình sử dụng đất và lâm nghiệp thuộc Viện Quốc tế về Môi trường và Phát triển (IIED) (2002) [35], với tiêu đề "Liệu rừng có phòng hộ đầu nguồn được không?", sau khi phân tích bốn ví dụ điển hình nhóm tác giả đã kết luận như sau: Những bằng chứng về thuỷ văn rừng và chức năng phòng hộ đầu nguồn của rừng chưa được nghiên cứu đầy đủ ở Việt Nam. Mặc dù chúng ta không thể khái quát được tất cả những khu vực đầu nguồn trong mọi hoàn cảnh, song kiến thức dự đoán tốt nhất hiện nay của chúng ta là: (1) - Rừng không làm tăng thêm dòng chảy mặt mà thực tế rừng thường làm giảm dòng chảy mặt; (2) - Rừng có thể hoặc không thể điều tiết được lưu lượng nước theo mùa; (3) - Rừng không tốt hơn các loại thảm thực vật khác trong việc hạn chế xói mòn
11 đất; (4) - Rừng không phải là yếu tố quan trọng như là yếu tố khí hậu trong việc kiểm soát lũ, song nó có thể có tác động nhất định ở những lưu vực nhỏ. Nhận định trên đây có hai điểm không thích đáng. Một là, nếu rừng không tốt hơn các loại thảm thực vật khác trong việc hạn chế xói mòn đất, thì tại các vùng đất dốc đất đai sẽ bị suy thoái theo thời gian và kéo theo hệ sinh thái rừng trên đó cũng suy thoái và có thể biến mất, điều này trái với thực tế. Chúng ta dễ dàng bắt gặp được ở những hệ sinh thái rừng tự nhiên, đặc biệt là rừng giầu và rừng trung bình thường có tầng đất dày, độ xốp cao thậm chí ở những vị trí có độ dốc cao và lượng mưa lớn. Do vậy kết luận này có thể chỉ đúng cho một số loại rừng trồng hoặc rừng thứ sinh nghèo kiệt, cần loại trừ rừng tự nhiên ra khỏi nhận định trên. Hai là, nếu coi yếu tố khí hậu có vai trò kiểm soát lũ thì không có tính thuyết phục bằng việc coi khí hậu là nhân tố có ảnh hưởng hoặc là nguyên nhân gây ra lũ lụt trên các lưu vực. Vương Văn Quỳnh và cộng sự, 2010 [31] khi nghiên cứu về tỷ lệ diện tích rừng rừng quy đổi cần thiết cho mỗi lưu vực dựa trên các nhân tố ảnh hưởng đến tần xuất xuất hiện lũ và yêu cầu giảm lũ là để tần suất xuất hiện lũ thấp hơn 1.5% đã xây dựng được biểu thức xác định tỷ lệ diện tích các thảm thực vật quy đổi và tỷ lệ diện tích rừng rừng quy đổi cần thiết như sau. (TLTVQDct) = ((0.225233 + 0.010177*sqrt(DtichLV) + 0.047206*(doc) -0.45526*(HSHD)+ 0.000804* (Lmua))-1.5)/ 0.04443 (1-1) Trong đó: TLTVQDct là tỷ lệ cần thiết của rừng và thảm thực vật (%) DtichLV là diện tích lưu vực (ha) Doc là độ dốc trung bình của lưu vực (độ) HSHD là chỉ số hình dạng lưu vực, được xác định bằng tỷ lệ giữa chu vi lưu vực với chu vi hình tròn có diện tích bằng diện tích lưu vực Lmua là lượng mưa của lưu vực.