Ứng Dụng Công Nghệ Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (Gis) Để Dự Báo Xói Mòn Đất Huyện Sơn Động - Tỉnh Bắc Giang
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.18 MB, 82 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---
---
HOÀNG TIẾN HÀ
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ DỰ BÁO XÓI MÒN ĐẤT HUYỆN
SƠN ĐỘNG - TỈNH BẮC GIANG
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC
ÀNH:
301
THÁI NGUYÊN, NĂM 2009
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---
---
HOÀNG TIẾN HÀ
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA
LÝ (GIS) ĐỂ DỰ BÁO XÓI MÒN ĐẤT
HUYỆN SƠN ĐỘNG - TỈNH BẮC GIANG
CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC
Mã số: 60.62.60
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: - TS. NGUYỄN VĂN SINH
- TS. ĐỖ THỊ LAN
ÀNH:
301
THÁI NGUYÊN, NĂM 2009
2
LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành theo chương trình đào tạo cao học khoá 14 tại
trường Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên.
Hoàn thành luận văn thạc sỹ này, tôi đã được sự quan tâm giúp đỡ của Ban
giám hiệu, khoa đào tạo Sau đại học trường Đại học Nông lâm. Nhân dịp này tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ quý báu đó.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Nguyễn Văn Sinh - Viện Sinh
thái và tài nguyên sinh vật, Tiến sĩ Đỗ Thị Lan - Giảng viên khoa Tài nguyên - Môi
trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã trực tiếp chỉ dẫn, nhiệt tình giúp
đỡ tôi hoàn thành luận văn.
Luận văn có ý kiến tham gia của Thạc sỹ Đỗ Văn Thanh, giảng viên trường
Đại học sư phạm Hà Nội; Thạc sỹ Hà Quý Quỳnh, Viện sinh thái và tài nguyên
sinh vật, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ quý báu đó.
Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của Lãnh đạo, cán bộ công chức các cơ quan:
UBND huyện Sơn Động, Hạt Kiểm lâm, Phòng Tài nguyên - Môi trường, Phòng
Thống kê, Trung tâm khí tượng thủy văn huyện Sơn Động đã tạo điều kiện và giúp
đỡ tôi trong quá trình thu thập các tài liệu phục vụ luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo các đơn vị: Sở Nông nghiệp và PTNT
Bắc Giang, Chi cục Lâm nghiệp, Chi cục Kiểm lâm đã tạo điều kiện cho tôi được tham
gia khóa học và những điều kiện tốt nhất để tôi học tập, nghiên cứu luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân, bạn bè và đồng nghiệp
đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian qua.
Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2009
Tác giả
Hoàng Tiến Hà
3
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...............................................................................................................................8
1. Đặt vấn đề................................................................................................................................. 8
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................................... 9
3. Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu................................................................................................. 9
4. Khối lượng và cấu trúc luận văn ............................................................................................ 9
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................................11
1.1. Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất ................................................ 11
1.1.1. Xói mòn đất........................................................................................................11
1.1.2. Các quá trình xói mòn đất .................................................................................11
1.1.2.1. Xói lở sông suối ..........................................................................................11
1.1.2.2. Xói mòn và rửa trôi bề mặt .........................................................................12
1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất ...........................................................12
1.1.3.1. Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất.................................13
1.1.3.2. Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất ...................................................13
1.1.3.3. Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất ......................................15
1.1.3.4. Ảnh hưởng của đất đến quá trình xói mòn đất ...........................................15
1.1.3.5. Ảnh hưởng của con người đến xói mòn đất ................................................15
1.2. Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới................................................................................ 16
1.2.1. Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn ...................................................16
1.2.2. Các phương pháp đánh giá xói mòn đất [30]....................................................17
1.2.3. Các mô hình đánh giá xói mòn đất ....................................................................18
1.2.3.1. Mô hình kinh nghiệm ..................................................................................18
1.2.3.2. Mô hình nhận thức......................................................................................24
1.3. Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam ................................................................................. 25
1.4. Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong đánh giá xói mòn đất ......................... 30
1.4.1. Sự hình thành và phát triển của GIS..................................................................30
1.4.2. Ứng dụng GIS trực tiếp xây dựng bản đồ xói mòn ............................................31
1.4.3. Ứng dụng GIS và mô hình hóa tính toán xói mòn đất .......................................32
CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI .........................................................35
KHU VỰC NGHIÊN CỨU ...............................................................................................35
2.1. Điều kiện tự nhiên............................................................................................................... 35
2.1.1. Vị trí địa lý, địa hình..........................................................................................35
2.1.1.1. Vị trí địa lý ..................................................................................................35
2.1.1.2. Địa hình ......................................................................................................36
2.1.2. Khí hậu, thuỷ văn ...............................................................................................37
2.1.2.1. Khí hậu........................................................................................................37
2.1.2.2. Thuỷ văn......................................................................................................39
2.1.3. Thổ nhưỡng........................................................................................................40
2.1.4. Đặc điểm tài nguyên rừng .................................................................................42
2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội.................................................................................................... 45
2.2.1. Thành phần dân tộc và phân bố dân cư.............................................................45
4
2.2.2. Y tế, giáo dục[21] ..............................................................................................45
2.2.3. Giao thông .........................................................................................................46
2.2.4. Tình hình phát triển sản xuất huyện Sơn Động .................................................46
Chương 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............47
3.1. Đối tượng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu................................................... 47
3.2. Thời gian nghiên cứu.......................................................................................................... 47
3.3. Nội dung nghiên cứu........................................................................................................... 47
3.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................... 48
3.4.1. Ngoại nghiệp......................................................................................................48
3.4.2. Nội nghiệp..........................................................................................................49
3.4.2.1. Hệ số mưa (R) .............................................................................................49
3.4.2.2. Hệ số thổ nhưỡng (K) .................................................................................51
3.4.2.3. Hệ số độ dốc (S) và chiều dài sườn dốc (L)................................................53
3.4.2.4. Hệ số thực bì (C).........................................................................................55
3.4.2.5. Hệ số các công trình bảo vệ đất (P) ...........................................................56
3.4.2.6. Thành lập bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động (V)........................57
3.4.2.7. Thành lập bản đồ xói mòn huyện Sơn Động (A).........................................57
3.4.3. Quy trình nghiên cứu .........................................................................................58
3.4.3.1. Xây dựng các bản đồ đơn thành phần:.......................................................58
3.4.3.2. Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và xói mòn thực tế:...........................58
3.5. Cơ sở tài liệu........................................................................................................................ 59
Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................................61
4.1. Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và xói mòn thực tế huyện Sơn Động................... 61
4.1.1. Xây dựng bản đồ hệ số xói mòn do mưa (R)......................................................61
4.1.2. Thành lập bản đồ hệ số kháng xói của đất (K)..................................................62
4.1.3. Thành lập bản đồ hệ số địa hình (LS)................................................................64
4.1.4. Thành lập bản đồ hệ số lớp phủ thực vật (C) ....................................................65
4.1.5. Bản đồ hệ số canh tác (P)..................................................................................67
4.1.6. Bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động......................................................68
4.1.7. Bản đồ xói mòn huyện Sơn Động.......................................................................71
4.2. Kiểm chứng kết quả nghiên cứu........................................................................................ 74
4.3. Ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mòn đất huyện Sơn Động .................... 75
4.3. Một số đề xuất cho khu vực nghiên cứu ........................................................................... 76
4.3.1. Đối với khu vực xói mòn cấp 1 - Cấp không xói mòn........................................76
4.3.2. Đối với khu vực xói mòn cấp 2 - Cấp ít nguy hại ..............................................76
4.3.3. Đối với khu vực xói mòn cấp 3 - Cấp nguy hại .................................................77
4.3.4. Đối với khu vực xói mòn cấp 4 - Cấp rất nguy hại............................................77
4.3.5. Đối với khu vực xói mòn cấp 5 - Cấp cực kỳ nguy hại ......................................77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................................79
1. Kết luận: ................................................................................................................................. 79
2. Kiến nghị: ............................................................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................80
5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất [6] ...................................................14
Bảng 2.1: Một số thông tin về chế độ khí hậu .................................................................38
huyện Sơn Động – Bắc Giang. ..........................................................................................38
Bảng 2.2: Lượng mưa huyện Sơn Động năm 2007 theo tháng ......................................38
Bảng 2.3: Độ che phủ thảm thực vật Sơn Động ..............................................................44
Bảng 3.1: Hệ số xói mòn đất của một số loại đất ở Việt Nam ........................................52
Bảng 3.2. Bảng tra C theo Hội khoa học đất quốc tế [3] ...............................................55
Bảng 3.3: Hệ số xói mòn đất của một số dạng thảm thực vật........................................56
ở Việt Nam [4] ....................................................................................................................56
Bảng 3.4. Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế [3]........................................57
Bảng 3.5: Phân cấp xói mòn và xói mòn tiềm năng ........................................................59
Bảng 4.1: Hệ số kháng xói các loại đất huyện Sơn Động ...............................................63
Bảng 4.2: Bảng hệ số C khu vực nghiên cứu ...................................................................66
Bảng 4.3: Phân cấp xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động ..............................................70
Bảng 4.4: Phân cấp xói mòn huyện Sơn Động ................................................................73
Bảng 4.5: Tương quan diện tích xói mòn với độ che phủ rừng .....................................75
6
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất .............................................12
Hình 1.2: Ứng dựng GIS trực tiếp tính toán xói mòn ....................................................32
Hình 1.3: Sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng GIS.........................34
Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Sơn Động............................................................................35
Hình 2.2: Bản đồ hành chính huyện Sơn Động...............................................................36
Hình 2.3: Biểu đồ lượng mưa huyện Sơn Động, năm 2007 ............................................39
Hình 2.4: Hệ thống sông, suối huyện Sơn Động..............................................................40
Hình 2.5: Bản đồ phân bố các loại đất huyện Sơn Động................................................41
Hình 2.6: Diện tích các loại đất chính huyện Sơn Động.................................................42
Hình 2.7: Bản đồ hiện trạng thảm thực vật.....................................................................43
huyện Sơn Động, năm 2007...............................................................................................43
Hình 2.8: Phân bố dân cư huyện Sơn Động ....................................................................45
Hình 3.1: Mô hình phương pháp tính toán bản đồ trên GIS.........................................48
Hình 3.2. Các bước xây dựng bản đồ hệ số R..................................................................50
Hình 3.3: Các bước xây dựng bản đồ hệ số LS ...............................................................54
Hình 3.4: Phương pháp nghiên cứu xói mòn đất ............................................................60
Hình 4.1: Bản đồ đường đẳng trị mưa huyện Sơn Động................................................61
Hình 4.2: Bản đồ hệ số xói mòn do mưa (R)....................................................................62
Hình 4.3: Bản đồ hệ số kháng xói của đất (K).................................................................64
Hình 4.4: Bản đồ hệ số LS.................................................................................................65
Hình 4.5: Bản đồ hệ số C khu vực nghiên cứu ...............................................................67
Hình 4.6: Bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động ..................................................69
Hình 4.7: Bản đồ xói mòn đất huyện Sơn Động..............................................................72
7
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Sơn Động là huyện miền núi của tỉnh Bắc Giang có diện tích tự nhiên
là 84.432,4 ha, trong đó diện tích đất lâm nghiệp là 68.348,29 hecta chiếm
72,0% [14]. Địa hình Sơn Động gồm đồi núi xen kẽ các thung lũng, manh
mún, địa hình chia cắt mạnh chênh lệch về độ cao, độ dốc lớn. Hiện tượng xói
mòn, rửa trôi đang xảy ra mạnh. Tuy nhiên, đến nay chưa có nghiên cứu nào
về xói mòn đất trên địa bàn huyện Sơn Động.
Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu đặc biệt, là thành phần
quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là tư liệu lao động chính của nền
kinh tế Nông – Lâm nghiệp. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ gần đây, cùng với
sự gia tăng dân số, các nguồn tài nguyên khoáng sản, thảm thực vật, đất đai đã
và đang được sử dụng ở mức độ cao, thậm chí không hợp lý. Việc khai thác
Nông – Lâm nghiệp không có ý thức ngày càng làm cho quá trình xói mòn đất
xảy ra nghiêm trọng, độ phì nhiêu ngày càng giảm, nhiều nơi trơ sỏi đá, trở
thành đất trống, đồi núi trọc [6].
Xói mòn đất là quá trình phá huỷ lớp thổ nhưỡng (bao gồm cả phá huỷ
thành phần cơ, lý, hoá, chất dinh dưỡng v.v… của đất) dưới tác động của các
nhân tố tự nhiên và nhân sinh làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái
hoá đất, laterit hoá, trơ sỏi đá v.v…, ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống và phát
triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác. [6].
Ðể giảm thiểu xói mòn ở khu vực miền núi, hai vấn đề cần được song
song nghiên cứu là: quá trình xói mòn, nguyên nhân, các yếu tố ảnh hưởng và
vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên. Có nhiều phương pháp nghiên cứu, đánh
giá xói mòn đất được các tác giả trong và ngoài nước sử dụng. Trong đó, việc
ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) là phương pháp, là công
8
cụ mạnh có khả năng phân tích không gian trong thời gian ngắn. Công nghệ
GIS còn cho phép tích hợp phương trình mất đất tổng quát của Wischmeier
W.H và Smith D.D để tính toán và xây dựng bản đồ xói mòn đất của các lưu
vực, vùng lãnh thổ một cách dễ dàng và chính xác.
Với các lý do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài: “Ứng dụng công nghệ hệ
thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động - tỉnh
Bắc Giang”.
2. Mục đích nghiên cứu
Dự báo xói mòn đất phục vụ quy hoạch sử dụng hợp lí tài nguyên đất
huyện Sơn Động.
Để đạt được mục đích trên, đề tài đặt ra những mục tiêu cụ thể sau:
- Xây dựng bản đồ xói mòn đất hiện tại và bản đồ dự báo tiềm năng xói
mòn đất huyện Sơn Động dựa trên ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa
lý (GIS), làm cơ sở định hướng cho chiến lược quy hoạch sử dụng đất huyện
Sơn Động.
- Đề xuất một số giải pháp chống xói mòn đất.
3. Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu
- Ý nghĩa khoa học:
Luận văn ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá và dự
báo xói mòn đất qua việc phân tích không gian và mối quan hệ của các nhân
tố địa hình, thủy văn, thổ nhưỡng, thực vật và con người tại huyện Sơn Động.
- Ý nghĩa thực tiễn của luận văn:
Đánh giá xói mòn và xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động, từ đó xây
dựng bản đồ xói mòn đất khu vực nghiên cứu làm cơ sở đề xuất một số giải
pháp hạn chế xói mòn đất.
4. Khối lượng và cấu trúc luận văn
9
Luận văn được trình bày trong 80 trang khổ A4 với 21 hình, 14 bảng
biểu và được trình như sau:
MỞ ĐẦU
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
Chương 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Chương 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.
10
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất
1.1.1. Xói mòn đất
Có nhiều định nghĩa về xói mòn đất, để phù hợp với khu vực nghiên cứu,
luận văn sử dụng định nghĩa của Nguyễn Quang Mỹ [6]: Xói mòn đất (soil
erosion) là quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng (bao gồm phá hủy các thành phần
cơ, lý, hóa, chất dinh dưỡng v.v... của đất) dưới tác động của các nhân tố tự
nhiên và nhân sinh, làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái hóa đất,
laterit hóa, trơ sỏi đá v.v... ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống và phát triển của
thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác. Xói mòn gồm 2 loại:
- Xói mòn bề mặt: Là loại xói mòn do mưa và băng tuyết tan. Kiểu xói
mòn này thường gặp trên sườn và đỉnh phân thủy cũng như ở trên các bồn
thu nước.
- Xói mòn theo dòng: Là kiểu xâm thực, xói mòn tập trung trong các dải
trũng như các rãnh sâu, thung lũng, sông suối. Xâm thực theo dòng chia làm 2
loại là xâm thực sâu và xâm thực ngang.
1.1.2. Các quá trình xói mòn đất
Các quá trình xói mòn gồm: Xói lở sông suối và xói mòn, rửa trôi bề mặt.
1.1.2.1. Xói lở sông suối
Quá trình xói lở sông suối được xác định theo công thức về động năng
của dòng chảy [6].
F=vm2/2
Trong đó:
F: là động năng của khối nước chảy
m: là khối lượng nước chảy
v: là vận tốc dòng chảy
11
Như vậy động năng của dòng chảy tỉ lệ thuận với bình phương của tốc độ
dòng chảy. Trong quá trình xói lở, dòng chảy tạo ra vật liệu, phù sa. Tùy theo
kích thước phù sa và tốc độ dòng chảy mà phù sa có thể vận chuyển xuôi theo
chiều dòng chảy. Khi động năng của dòng chảy không đủ sức mang đi từng
bộ phận vật chất, phù sa sẽ lắng đọng xuống dòng sông gọi là quá trình bồi tụ.
1.1.2.2. Xói mòn và rửa trôi bề mặt
Là quá trình xói mòn do dòng chảy tạm thời trên sườn lúc mưa hoặc
tuyết tan và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó yếu tố địa
hình là quan trọng nhất.
1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất
Các nhân tố chính ảnh hưởng đến quá trình xói mòn đất gồm: khí hậu,
địa hình, đất đai, thảm thực vật và con người, được mô tả trong hình 1.1:
A/H tích cực
A/H tiêu cực
A/H hai chiều
Khí
hậu
Con
người
Địa
hình
Xói
Mòn
Thảm
thực
vật
Đất
đai
Hình 1.1: Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất
12
1.1.3.1. Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất
Xói mòn chủ yếu do dòng chảy bề mặt gây ra, nhưng dòng chảy lại do
các yếu tố khí hậu quyết định đó là: Tổng lượng mưa và tính chất của mưa,
thời gian và cường độ mưa. Thời gian mưa càng lớn, cường độ mưa càng cao
thì quá trình xói mòn càng xảy ra mạnh. Sự xuất hiện của xói mòn phụ thuộc
rất nhiều vào lớp nước trong một đợt mưa và lượng mưa trung bình tháng,
năm. Lớp nước mặt trên diện tích trồng cà phê 3 năm tuổi là 754mm gây rửa
trôi 44,0 tấn/ha, khi lớp nước mặt 2501mm gây rửa trôi 213 tấn/ha. Như vậy
trong điều kiện như nhau, khi dòng chảy mặt tăng 4 lần sẽ làm tăng rửa trôi
đất từ 5 lần [6].
Cường độ mưa gây ảnh hưởng mạnh nhất đến dòng chảy mặt và xói
mòn đất. Theo Nguyễn Quang Mỹ [6]: trận mưa 10mm với cường độ trung
bình trong khoảng thời gian dưới 1 giờ, xói mòn đất xảy ra mạnh nhất khi
lớp nước đạt từ 8-10mm và đặc biệt trên đất bỏ hoang. Ảnh hưởng của
cường độ mưa đến xói mòn càng mạnh nếu cường độ đạt cực đại xảy ra vào
nửa giờ đầu của trận mưa.
Ở Việt Nam nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng, mưa phân hóa
theo mùa rõ rệt. Lượng mưa cực đại vào các tháng mùa hè và cực tiểu trong
những tháng mùa đông. Vì vậy việc bảo vệ đất, chống xói mòn đặc biệt trong
mùa mưa là vô cùng cần thiết.
Ngoài mưa ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn, các yếu tố khí hậu khác
như gió, nhiệt độ, ẩm độ cũng có ảnh hưởng đến xói mòn đất, tuy nhiên mức
độ ảnh hưởng không rõ ràng.
1.1.3.2. Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất
Địa hình cũng là nhân tố tự nhiên ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất. Nếu
xét trên diện rộng, địa hình có tác dụng làm thay đổi sự phân bố nhiệt và
lượng mưa rơi xuống. Sự thay đổi về độ cao kéo theo sự thay đổi về nhiệt độ,
13
mưa, ẩm. Các yếu tố địa hình như độ dốc, chiều dài sườn dốc, hình dạng (lồi,
lõm, thẳng, bậc thang v.v...) mức độ chia cắt ngang của địa hình ảnh hưởng
trực tiếp đến xói mòn đất.
Độ dốc của sườn là yếu tố địa hình có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình
xói mòn. Độ dốc lớn làm tăng cường độ dòng chảy và do đó đẩy nhanh quá
trình rửa trôi, xói mòn đất, gây nên xói mòn mạnh hơn. Bộ Nông nghiệp và
phát triển nông thôn đã đề xuất thang độ dốc trên lãnh thổ Việt Nam: 0-30, 380, 8-150, 15-250, trên 250, tuy chưa được hoàn thiện nhưng đây cũng là bước
thống nhất đầu tiên để sử dụng độ dốc ở nước ta [6].
Nguyễn Quang Mỹ đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất
tại Tây Nguyên từ năm 1978 đến 1982 trên đất bazan, trồng Chè một tuổi, kết
quả cho thấy:
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất [6]
Loại đất
Cây trồng
Độ dốc
(00)
Tổn thất
Năm nghiên
về đất
cứu, địa điểm
(T/ha/năm)
NC
Đất bazan
Chè 1 tuổi
3
96
Đất bazan
Chè 1 tuổi
8
211
Đất bazan
Chè 1 tuổi
15
305
Đất phù sa cổ
Sắn 1 tuổi
3
15
Đất phù sa cổ
Sắn 1 tuổi
5
47
Vĩnh Phú
Đất phù sa cổ
Sắn 1 tuổi
8
57
1982-1986
Đất phù sa cổ
Sắn 1 tuổi
22
147
Tây Nguyên
1978-1982
Bảng 1.1 cho thấy nếu độ dốc tăng 2 lần thì cường độ xói mòn tăng 2- 4 lần.
Chiều dài sườn dốc cũng là nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xói mòn
đất. Chiều dài sườn càng tăng, khối lượng nước càng lớn, lớp nước càng dày,
tốc độ và năng lượng dòng chảy càng lớn thì quá trình rửa trôi, xói mòn đất
14
càng xảy ra mạnh. Nếu tăng chiều dài sườn dốc lên 2 lần thì xói mòn đất tăng
từ 2 đến 7,5 lần [6].
Việt Nam có trên 3/4 lãnh thổ là đồi núi, mạng lưới sông suối dày đặc,
sông ngắn, dốc, lượng mưa lớn, 85-90% lượng mưa tập trung vào mùa mưa,
do đó xói mòn có điều kiện xảy ra mạnh.
1.1.3.3. Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất
Lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến quá trình xói mòn đất, nếu lớp
phủ thực vật càng tăng thì quá trình xói mòn càng giảm. Vai trò chống xói
mòn của lớp phủ thực vật phụ thuộc vào tuổi và độ che phủ của nó. Thực vật
có khả năng bảo vệ đất chống xói mòn qua việc làm giảm ảnh hưởng của hạt
mưa xuống mặt đất bởi tán lá và làm cho nước có khả năng chảy xuống đến
50-60% theo chiều thẳng đứng của bộ rễ. Không những thế, vật rơi rụng của
thực vật như cành khô, lá rụng... còn tạo ra lượng mùn lớn trong đất, giữ đất
tơi xốp, chống xói mòn.
1.1.3.4. Ảnh hưởng của đất đến quá trình xói mòn đất
Đất là đối tượng bị dòng chảy mặt phá hủy, bởi vậy sự phát triển của xói
mòn phụ thuộc vào tính chất và trạng thái của đất. Những yếu tố chính của đất
ảnh hưởng đến xói mòn đất là thành phần cơ giới, cấu trúc và độ thấm nước
cũng như hàm lượng mùn trong đất. Những yếu tố dó ảnh hưởng đến khả
năng hình thành dòng chảy khi mưa rào.
1.1.3.5. Ảnh hưởng của con người đến xói mòn đất
Con người ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xói mòn đất thông qua hoạt
động sống. Việc phá rừng đã gián tiếp đẩy mạnh quá trình xói mòn đất.
Những diện tích rừng mất đi làm lộ ra những khoảng trống không có thảm
thực vật che phủ đất. Khi mưa xuống quá trình xói mòn bề mặt xảy ra mạnh.
Canh tác trên đất dốc không khoa học, du canh du cư cũng là nhưng tác
nhân gia tăng xói mòn đất. Trên độ dốc < 30 đã bắt đầu xảy ra xói mòn khi có
15
mưa to. Từ độ dốc 30 trở lên, tùy vào yếu tố đất đai, thực vật, lượng mưa v.v...
mà quá trình xói mòn xảy ra mạnh hay yếu. Qua số liệu của lâm trường Cầu
Hai (Phú Thọ) cho thấy rừng phủ kín chỉ trôi đi 1 tấn đất/ha/năm trong khi các
nương sắn lại mất 147 tấn đất/ha/năm [6]. Rõ ràng biện pháp canh tác không
hợp lý đã gây tác hại lớn, ảnh hưởng xấu đến quá trình xói mòn đất.
1.2. Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới
Có thể nói rằng con người đã quan tâm đến hiện tượng xói mòn từ rất
sớm, từ thời Hy Lạp và La Mã cổ đại đã có những tác giả đề cập đến xói mòn
cùng với việc bảo vệ đất. Quá trình xói mòn hiện đại được gắn liền với các
hoạt động nông nghiệp. Nhiều người đã cho rằng đất đai bị khai thác cạn kiệt
có thể là nguyên nhân khiến các nền văn minh quá khứ mất đi. Vì vậy, cùng
với thoái hoá đất, xói mòn tồn tại như một vấn đề trong suốt quá trình phát
triển của toàn nhân loại [10].
Về nguyên nhân xói mòn, hầu hết các nhà nghiên cứu trên thế giới đều
thống nhất rằng có hai nguyên nhân cơ bản dẫn tới hiện tượng thoái hoá đất
đang diễn ra mạnh mẽ trên qui mô toàn cầu hiện nay là: nguyên nhân tự
nhiên và con người. Nguyên nhân con người, theo nhiều nhà nghiên cứu thể
hiện ở sự quản lý đất kém và dường như đó là một cái giá phải trả cho sự phát
triển kinh tế, xã hội. Các giải pháp đưa ra, được phân tích là khả thi nhất, là
các biện pháp can thiệp vào lớp phủ thực vật nhằm đạt được hiệu quả tốt hơn
trong việc chống xói mòn. Xói mòn tự nhiên là quá trình diễn ra liên tục trong
tự nhiên và chỉ là thứ yếu nếu so với xói mòn do nguyên nhân con người. Tuy
vậy, việc phân định nguyên nhân xói mòn không phải lúc nào cũng dễ dàng
và cũng không cần thiết, nên trong việc lập bản đồ xói mòn, nhiều khi người
ta không phân biệt hai nguyên nhân này.
1.2.1. Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn
16
Hiện nay, xói mòn được nghiên cứu mở rộng hơn dưới nhiều loại hình
và tính chất khác nhau. Xu hướng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu xói
mòn trên thế giới, thể hiện qua hội thảo lần thứ 12 của ISCO tổ chức tại Bắc
Kinh năm 2002 là nghiên cứu xói mòn theo hướng mô hình hóa diễn tả động
lực của quá trình xói mòn và nghiên cứu xói mòn kết hợp với các khoa học
khác, chủ yếu để tìm hiểu quá trình cũng như tác động của xói mòn lên môi
trường nhằm có được các biện pháp chống xói mòn khả thi [17].
Điều đáng chú ý là nhiều nhà khoa học [17] đã đồng ý rằng hầu hết các
nghiên cứu về xói mòn hiện được tiến hành nhằm các mục tiêu sao cho không
cần phải xem xét đến sự khác biệt tỷ lệ (qui mô) không gian và thời gian.
Nhưng điều này sẽ dẫn đến những sai biệt đáng kể. Theo Valentin và các
đồng nghiệp, để có thể dự báo được ảnh hưởng của sự thay đổi toàn cầu,
chúng ta buộc phải tìm hiểu quá trình xói mòn diễn ra ở các qui mô thời gian
và không gian khác nhau, điều này cũng hoàn toàn phù hợp với kết luận của
Drissa và nnk [18].
1.2.2. Các phương pháp đánh giá xói mòn đất [10]
- Phương pháp phân loại, phân vùng lãnh thổ theo mức độ xói mòn
Phương pháp này đã được áp dụng ở nhiều nước để phân chia khái quát
ra các vùng lớn có mức độ nguy hiểm xói mòn tiềm năng khác nhau trên toàn
lãnh thổ một quốc gia. Tuy nhiên hạn chế của phương pháp này là thiên về
định tính, mang đặc trưng của phương pháp chuyên gia, có khó khăn trong
việc giải quyết chính xác ranh giới giữa các vùng và ở các phạm vi hẹp.
Phương pháp này đã được các tác giả Liên Xô (cũ) và Trung Quốc áp dụng.
Các bản đồ phân vùng theo độ nguy hiểm tiềm năng xuất hiện xói mòn được
xây dựng trên cơ sở tổng hợp các bản đồ phân cấp các điều kiện tự nhiên
tham gia quá trình xói mòn : địa hình, khí hậu, lớp phủ thực vật. Trong các
yếu tố đó, các tác giả chú ý nhiều nhất đến các yếu tố địa hình và khí hậu.
17
- Phương pháp mô hình hoá
Sử dụng mô hình để diễn tả quá trình xói mòn. Các mô hình này có thể
là thực nghiệm hoặc lý thuyết. Ưu điểm của phương pháp này so với các
phương pháp khác là đã phần nào lượng hoá được vai trò của từng yếu tố ảnh
hưởng tới quá trình xói mòn, có nghĩa là làm rõ hơn vai trò của chúng trong
toàn bộ hệ thống. Phương pháp này cũng cho phép ứng dụng các công nghệ
thông tin vào nghiên cứu tính toán. Hạn chế của phương pháp là do quá trình
xói mòn diễn ra rất đa dạng, thay đổi theo điều kiện cụ thể của từng địa
phương nên mô hình có thể dùng tốt cho địa phương này nhưng không đúng
với địa phương khác. Vì vậy, khi vận dụng các mô hình cần phải chú ý tới các
điều kiện đặc thù tại địa phương, hay đúng hơn, là sử dụng các thông số của
mô hình đã được kiểm chứng cho địa phương [17].
1.2.3. Các mô hình đánh giá xói mòn đất
Việc mô hình hoá quá trình xói mòn bắt đầu vào thập niên 80 thế kỷ 20, góp
phần tính toán và dự báo xói mòn. Theo Phạm Hùng [3], có thể chia các mô
hình ra làm hai loại chính là mô hình kinh nghiệm và mô hình nhận thức.
Các mô hình được xây dựng trên cơ sở của lý thuyết hệ thống với giả thiết là
lượng vào và ra của hệ thống là đã xác định.
1.2.3.1. Mô hình kinh nghiệm
Mô hình kinh nghiệm là các mô hình được xây dựng dựa vào tổng kết từ
các quan sát thực tế. Nói theo nghĩa hẹp hơn, hầu hết các mô hình này đều
dựa vào phương trình mất đất tổng quát của Wischmeier và Smith hoặc các tư
duy tương tự. Có thể kể đến các mô hình: Phương trình Musgrave của
Musgrave, 1947; Phương pháp tỉ lệ phân chia bùn cát, Renfro, 1975; Phương
pháp Dendy - Boltan, Dendy và Bolten, 1976; MUSLE (modified universal
soil loss equation, Auerswwald, 1990 [3]:
18
Mục đích của các mô hình này là để tính toán lượng đất tổn thất trung
bình hàng năm cũng như dự báo xói mòn đất bình quân trên đất dốc. Ngoài ra,
việc sử dụng các mô hình cũng cho phép dự báo những thay đổi về xói mòn
đất do biến đổi trong hệ thống canh tác và đề xuất, ước đoán hiệu quả của các
biện pháp phòng chống xói mòn.
Mô hình kinh nghiệm có những hạn chế sau:
- Phạm vi ứng dụng mang tính địa phương, có độ chính xác hạn chế khi
áp dụng ở những khu vực khác nhau.
- Chưa đề cập đến quá trình bồi lắng và chuyển tải hạt đất
- Không có khả năng tính toán cho từng trận mưa hay các bước thời gian
ngắn hơn
- Đối với các lưu vực lớn, độ chính xác chưa cao do tính phức tạp của
khu vực nghiên cứu. Nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách chia
khu vực nghiên cứu thành các khu vực nhỏ hơn.
Mô hình thực nghiệm AĐ Ivanovaki và IA Kornev
Mô hình này được xây dựng tại các trạm thực nghiệm Novosilski.
Phương trình của mô hình có dạng [2]:
M=AI0,75L1,5X1,50
Trong đó:
M: lượng đất rửa trôi
I: Độ dốc sườn (tang góc dốc)
L: Khoảng cách từ đường chia nước (chiều dài sườn m)
X: Cường độ mưa hoặc tuyết tan (mm/ph)
A: Hệ số tính đến các nhân tố khác
Mô hình này chưa đề cập tới vai trò của thảm thực vật cũng như vai trò
của các loại đất, chỉ đưa vào dưới dạng một hệ số. Tuy vậy, mô hình thực
19
nghiệm này được một số nhà khoa học Việt Nam ứng dụng trong các tính
toán của mình để phân cấp tiềm năng xói mòn cho các khu vực khác nhau.
Mô hình USLE
USLE (Universal soil loss equation) – Phương trình mất đất tổng quát
(hay phương trình mất đất phổ dụng) được Wischmeier và Schmid hoàn thiện
vào năm 1978 từ kết quả của một nỗ lực thống kê lớn ( dữ liệu từ hơn 5000
plot hàng năm). Phương trình được thiết kế ban đầu như là một công cụ qui
hoạch để kiểm soát vấn đề xói mòn cho các cánh đồng ở vùng “vành đai ngô”
nước Mỹ [45]. Phương trình mất đất tổng quát cho phép đánh giá ở tỷ lệ từng
cánh đồng lượng đất mất do xói mòn khe rãnh và xói mòn liên rãnh. Trong
khung cảnh của phương trình mất đất tổng quát, xói mòn được định nghĩa là
tổng lượng đất được chuyển tới chân sườn dốc nơi các quá trình lắng đọng
quan trọng bắt đầu diễn ra hoặc các dòng chảy bắt đầu được tập trung lại.
Việc áp dụng cách tiếp cận mô hình hoá phân tích thống kê hồi qui đa
biến để xây dựng phương trình đã cho phép phân tách các nhân tố trọng số
của một loạt biến độc lập (mưa, đất, địa hình, lớp phủ thực vật và phương
thức canh tác). Hơn nữa, việc sử dụng các tham số đo lường lượng mất đất
hàng năm cho phép phương trình này có thể dùng được trong đánh giá lượng
mất đất trung bình hàng năm. Phương trình có được từ số lượng lớn các thửa
đất được quan sát hiếm khi quá 90m chiều dài và dốc quá 18%. Loại đất mà
mô hình ban đầu được xây dựng chủ yếu là loại đất cấu trúc hạt vừa [17].
Phương trình mất đất tổng quát có dạng như sau:
A=R*K*L*S*C*P (Phương trình: Wischmeier WH - Smith DD)
Trong đó:
A: lượng đất mất trung bình hàng năm chuyển tới chân sườn
(kg/m2.năm)
20
R: hệ số xói mòn do mưa (thang đo độ xói mòn được lập trên cơ sở
EI30) (KJ.mm/m2.h.năm)
K: hệ số kháng xói của đất (được xác định bằng lượng đất mất đi cho
một đơn vị xói mòn của mưa trong điều kiện chuẩn, nghĩa là chiều dài
sườn là 22,4m, độ dốc 9%, trồng luống theo chiều từ trên xuống sườn
dốc) (kg.h/KJ.mm)
L: Hệ số chiều dài sườn dốc, tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lượng
đất mất đi của thửa đất chuẩn (không thứ nguyên)
S: Hệ số độ dốc (tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lượng mất đất của
thửa đất chuẩn) (không thứ nguyên)
C: Hệ số cây trồng hoặc lớp phủ (không thứ nguyên) tỷ lệ lượng đất
mất của thửa đất so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn (bỏ hoá
cách năm)
P: Hệ số canh tác bảo vệ đất (không thứ nguyên) tỷ lệ lượng đất mất đi
của thửa đất so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn (trồng luống
theo chiều từ trên xuống sườn dốc)
Phương trình ban đầu được thành lập ở hệ đo lường Anh - Mỹ nhưng
ngày nay đã được chuyển sang hệ SI để tiện cho việc tính toán với các dữ liệu
thu thập được cũng như đánh giá so sánh USLE với các mô hình xói mòn
khác. Phương trình mất đất tổng quát có thể được coi là công cụ dự báo có thể
“đánh giá tốt nhất” [17] và chính xác dưới các điều kiện về khí hậu, đất, địa
hình đã được Wischmieier và Smith chỉ rõ. Cũng có thể nhận thấy rằng việc
sử dụng phương trình này để tính toán hoặc dự đoán các hiện tượng xói mòn
xảy ra trong thời gian ngắn hơn sẽ không chính xác [3] và khi áp dụng
phương trình cho các tỷ lệ khác (qui mô về không gian) cũng cần hết sức thận
trọng. Tuy nhiên, việc phân tách quá trình xói mòn thành các biến độc lập
cũng mang lại khả năng to lớn trong tính toán dự đoán xói mòn, và tư duy
21
này, cũng như bản thân phương trình USLE có thể được sửa đổi để thích hợp
với những hoàn cảnh cụ thể về tỷ lệ không gian, điều kiện khí hậu cũng như
các điều kiện địa - vật lý khác bằng cách thay đổi các hệ số của phương trình.
Vì lý do trên, phương trình USLE đã được thay đổi cho phù hợp với các điều
kiện khác nhau, ví dụ [17]:
- USLE cho đất canh tác nông nghiệp (chính là phương trình gốc của
Wischmeier và Smith)
- USLE cho đất xây dựng (Wischmeier, Jonson và Cross, 1971)
- USLE cho đất rừng (Dissmeier và Foster, 1981)
- USLE trong điều kiện bão (Onstad và Foster, 1974)
- USLE cho đánh giá lượng trầm tích của lưu vực (Williams, 1975)
Trong quá trình phát triển, phương trình USLE cũng đồng thời được các
chuyên gia đánh giá, đặc biệt là trên khía cạnh áp dụng. Mặc dù vẫn được coi
là công cụ hữu hiệu trong đánh giá xói mòn do mưa với ý tưởng quản lý tổng
hợp lưu vực và trong các nghiên cứu dựa trên GIS, Baumann và nnk [39], khi
so sánh kết quả nghiên cứu xói mòn của cùng một khu vực trong cùng một
thời kỳ (bang Chiapas, Mexico, 1997) của hai nhóm nghiên cứu cùng sử dụng
phương trình mất đất phổ dụng (USLE) đã thấy có sự khác biệt đáng kể (từ 57
đến 300 t/ha cho vùng cao và 20 đến 859 t/ha cho vùng thấp). Sau khi tìm
hiểu, họ thấy rằng sai lệch do bản đồ chỉ chiếm một phần, còn một phần là do
sai lệch trong quá trình diễn giải và đánh giá cùng một nguồn dữ liệu. Sự phân
tích tập trung vào ba nhân tố chính của phương trình USLE: C, K và R, nghĩa
là sự ảnh hưởng của lớp phủ thực vật, điều kiện thổ nhưỡng và đặc điểm mưa
trong quá trình xói mòn.
Mô hình SEIM
Để đánh giá được mức độ xói mòn trên lãnh thổ lớn (toàn bộ Đài Loan),
các tác giả đã sử dụng Mô hình chỉ số xói mòn đất (Soil Erosion Index Model
22
– SEIM). Mô hình này nghiên cứu sự ảnh hưởng của các chỉ số khác nhau tới
lượng đất xói mòn mà không nhằm tính ra cụ thể lượng đất xói mòn hàng năm
[15]. Với sự có mặt của Ci (chỉ số lớp phủ) và Ui (chỉ số sử dụng đất), mô
hình này mang tới bức tranh rõ rệt hơn về tình trạng xói mòn so với mô hình
xói mòn tiềm năng từ phương trình USLE (loại bỏ hệ số C và P). Mô hình chỉ
số xói mòn đất có dạng:
Ai=Ki+Ri+Ti+Ci+Ui
Trong đó:
Ki: chỉ số xói mòn của đất
Ri: Chỉ số xói mòn của mưa
Ti: Chỉ số xói mòn của sườn
Ci: Chỉ số xói mòn của lớp phủ
Ui: Chỉ số xói mòn của sử dụng đất.
Để có thể thấy rõ hơn vai trò của các chỉ số tới tiềm năng xói mòn, các
tác giả đã phân tích dựa trên cơ sở chia 5 loại chỉ số trên thành 2 lĩnh vực: các
chỉ số điều kiện tự nhiên và các chỉ số nhân tạo (artificial index) gồm Ci và
Ui, từ đó có được kết luận về những nơi mà con người cần có tác động để
giảm thiểu xói mòn
Mô hình ESLE (Emprical Soil loss equation)[17]
Trong nghiên cứu của mình, các tác giả đã sử dụng số liệu từ khoảng
1841 khoảnh-năm để đánh giá các hệ số trong phương trình USLE. Với hệ số
LS, khi áp dụng cho vùng đất dốc, các tác giả đã tìm ra sự khác biệt đáng kể
giữa kết quả thực nghiệm và phương trình khi độ dốc trên 10 độ. Theo tính
toán, các tác giả đưa ra công thức tính LS như sau:
S=10.8sin(teta) +0.03 khi góc dốc teta<=5 độ
S=16.8sin(teta)-0.5 teta >5-10 độ
S=21.91sin(teta)-0.96 teta>10
23
Để có thể đánh giá được rõ hơn các tác động của con người trong việc
bảo vệ đất chống xói mòn, các tác giả đã đưa vào phương trình 3 hệ số mới
(thay thế cho C và P) gọi là B(biological control), E(Engineering control) và
T (tillage). B đặc trưng cho các tác động đến lớp phủ, E cho các tác động đến
địa hình và T là hướng luống canh tác.
1.2.3.2. Mô hình nhận thức
Khác với mô hình kinh nghiệm, các mô hình nhận thức được phát triển
dựa vào hiểu biết về các qui luật vận động và cơ chế vật lý của quá trình xói
mòn, nghĩa là dựa vào các hiểu biết đã được lý thuyết hoá dưới dạng các định
luật hay phương trình vật lý. Các quá trình vật lý của xói mòn có thể được kể
ra gồm: quá trình bóc tách hạt đất (do năng lượng của hạt mưa rơi hoặc một
dạng năng lượng khác); quá trình chuyển tải (với các định luật về dòng chảy
mà quá trình này tuân thủ) và quá trình sa lắng của các hạt đất. Vì thế, cơ sở
lý thuyết của mô hình nhận thức là lý thuyết cơ học chất rắn, chất lỏng và
phân tích mô hình kinh nghiệm.
Mô hình nhận thức đơn giản
Bản chất của các mô hình nhận thức đơn giản là quá trình xói mòn được
chia ra làm hai bước, bước đất bị bóc tách và bước đất được chuyển tải tới
cửa ra. Lượng đất bị bóc tách thường được tính theo phương trình mất đất
tổng quát USLE, quá trình chuyển tải được tính toán qua các hàm diễn toán
thành phần chuyển tải. Các mô hình thuộc loại này có thể kể ra là Mô hình
diễn toán bùn cát theo Muskingum, Sign và Quiroga, 1986; Kết hợp mô hình
mô phỏng mưa, dòng chảy và bùn cát, Franchini và Schipa, 1993 [3]:
Theo nhận xét của Phạm Hùng [3], mô hình nhận thức đơn giản có các
ưu điểm và nhược điểm sau:
Ưu điểm:
24
- Mô tả và tính toán khá chi tiết quá trình chuyển tải hạt đất trên sườn
dốc thông qua việc phân chia lưu vực.
- Không bắt buộc phụ thuộc vào hình dạng xác định.
Nhược điểm: Không hoàn toàn dựa vào quá trình vật lý của hiện tượng
xói mòn mà mới chỉ đề cập đến lượng đất tổn thất hàng năm.
Mô hình nhận thức phức tạp
Các mô hình loại này được xây dựng dựa vào bản chất vật lý của hiện
tượng xói mòn lưu vực. Quá trình xói mòn lưu vực được mô tả qua ba quá trình
chính: 1) quá trình bóc tách các hạt đất do năng lượng của hạt mưa; 2) quá trình
chuyển tải hạt đất do dòng chảy mặt gây nên và 3) quá trình bồi lắng do khả
năng chuyển tải của bề mặt lưu vực nhỏ hơn nồng độ tập trung các hạt. Mỗi
quá trình đều tuân thủ những định luật vật lý và có thể mô phỏng được. Toàn
bộ ba quá trình trên là liên tục và tạo nên động lực của quá trình xói mòn trên
bề mặt lưu vực. Có thể kể ra các mô hình phổ biến sau: Dự báo xói mòn do
nước (WEPP), Lane và Nearing, 1989; Mô hình xói mòn châu Âu, Morgan,
1992; Chương trình dự báo xói mòn theo quá trình, Schramm, 1994 [3]:
Ưu điểm quan trọng nhất cần phải kể tới của mô hình nhận thức phức tạp
là nó đã khắc phục nhiều nhược điểm của mô hình nhận thức đơn giản. Cách
mô phỏng sát với quá trình xói mòn trên bề mặt lưu vực, vì thế, cho phép xem
xét phản ứng của hệ thống thuỷ văn khi muốn thay đổi một bộ phận hay toàn
bộ cấu trúc của hệ thống.
Nhược điểm dễ thấy của mô hình nhận thức phức tạp là đòi hỏi lượng
thông tin đầu vào tương đối lớn và chính xác.
1.3. Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam
Việt Nam có trên 3/4 diện tích tự nhiên là đồi núi với độ dốc cao, địa hình chia
cắt phức tạp. Trước đây hầu hết các diện tích đồi núi đều có rừng che phủ, ngày nay,
do nhu cầu lương thực thực phẩm, nhu cầu gỗ trong công nghiệp và xây dựng cũng
25
