Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS, VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH SWAT
ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỨC ĐỘ XÓI
MÒN ĐẤT LƯU VỰC HỒ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN
Mã số: ĐH2015-TN03-03

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Quang Thi

Thái Nguyên – 5/2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS, VIỄN THÁM VÀ MÔ HÌNH SWAT
ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ THAY ĐỔI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ MỨC ĐỘ XÓI
MÒN ĐẤT LƯU VỰC HỒ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN
Mã số: ĐH2015-TN03-03

Xác nhận của tổ chức chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ tên, đóng dấu)

(ký, họ tên)

ThS. Nguyễn Quang Thi

Thái Nguyên – 5/2017


DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT

Họ và tên

Đơn vị công tác và
lĩnh vực chuyên môn

1

PGS.TS. Phan Đình Binh

Khoa QLTN

2

ThS. Chu Văn Trung

Khoa QLTN

3

ThS. Phạm Văn Tuấn

Khoa QLTN

4

PGS.TS. Hoàng Văn Hùng

Phân hiệu Đại học Thái Nguyên tại
Lào Cai


i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ALES (Automated Land Evaluation
Hệ thống đánh giá đất tự động
System)
ANLT

An ninh lương thực

ATTP

An toàn thực phẩm

BĐKH

Biến đổi khí hậu

BVMT

Bảo vệ môi trường

CAQ

Cây ăn quả

CIAT (The International Center for
Tropical Agriculture)

Trung tâm Quốc tế Nông nghiệp
Nhiệt đới

DEM (Digital Elevation Model)

Mô hình số độ cao

ĐBSH

Đồng bằng sông Hồng

ĐKTN

Điều kiện tự nhiên

FAO (Food and Agriculture
Organization of the United Nations)

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp
Liên Hiệp Quốc

FESLM (Framework for Evaluating
Sustainable and Management)

Khung đánh giá quản lý đất bền vững

GDP (Gross Domestic Product)

Tổng sản phẩm quốc nội

GIS (Geographic information system) Hệ thống thông tin địa lý
H (High)

Cao

IBSRAM (International Board for Tổ chức Quốc tế nghiên cứu quản lý
Soil Research and Management)
đất dốc
IRRI (The International Rice Research Viện nghiên cứu lúa quốc tế
Institute)
KT-XH-MT

Kinh tế - Xã hội – Môi trường

LUT (Land use type)

Loại hình sử dụng đất

L (Low)

Thấp


ii

LMU (Land Mapping Unit)

Bản đồ đơn vị đất đai

LV

Lưu vực

M (Medium)

Trung bình

MBCR (Marginal Benefit Cost Ratio) Chỉ số chi phí lơi ích cận biên
MNBB

Miền núi Bắc Bộ

NLKH

Nông lâm kết hợp

NN & PTNT

Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

PTBV

Phát triển bền vững

SALT (Sloping Agricultural Land
Technology)

Kỹ thuật canh tác trên đất dốc

SDHL

Sử dụng hợp lý

SWAT (Soil and Water Assessment
Tool)

Công cụ đánh giá nước và đất

TB

Trung bình

TNTN

Tài nguyên thiên nhiên

XMTN

Xói mòn tự nhiên

UBND

Ủy ban nhân dân

VAC

Vườn ao chuồng

VACR

Vườn ao chuồng rừng

VietGAP (Vietnamese Good
Agricultural Practices)

Thực hành nông nghiệp tốt theo tiêu
chuẩn Việt Nam

VSMT

Vệ sinh môi trường


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Diện tích 10 lưu vực sông, hồ lớn nhất trên thế giới ......................... 10

Bảng 2.1: Danh sách các xã được chọn và số phiếu được điều tra tại các tiểu
vùng của lưu vực hồ Ba Bể............................................................................... 46
Bảng 3.1: Phân cấp độ cao lưu vực hồ Ba Bể ................................................... 53
Bảng 3.2: Thống kê diện tích các loại đất theo phân loại phát sinh ................... 55
Bảng 3.3: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB1 đất phù sa ngòi suối ................ 57
Bảng 3.4: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB2 đất đỏ nâu trên đá vôi ............. 58
Bảng 3.5: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB3 đất đỏ vàng trên đá sét ............ 60
Bảng 3.6: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB4 đất vàng đỏ trên đá granit ....... 61
Bảng 3.7: Kết quả phân tích phẫu diện LVBB5 đất đỏ vàng biến đổi ............... 62
Bảng 3.8: Hiện trạng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể năm 2015......................... 66
Bảng 3.9: Tổng hợp các loại sử dụng và kiểu sử dụng đất ................................ 67
Bảng 3.10: Hiệu quả kinh tế của các loại sử dụng và kiểu sử dụng đất nông
nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể ............................................................................. 74
Bảng 3.11: Bảng phân cấp hiệu quả kinh tế của các loại sử dụng đất nông
nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể (tính bình quân trên 1ha)...................................... 78
Bảng 3.12: Phân cấp đánh giá hiệu quả kinh tế các loại sử dụng đất nông
nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể ............................................................................. 79
Bảng 3.13: Phân cấp hiệu quả xã hội của các loại sử dụng đất nông nghiệp tại
lưu vực hồ Ba Bể .............................................................................................. 82
Bảng 3.14: Phân cấp đánh giá hiệu quả xã hội của các loại sử dụng đất nông
nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể ............................................................................. 83
Bảng 3.15: Phân cấp hiệu quả môi trường của các loại sử dụng đất nông
nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể ............................................................................. 87
Bảng 3.16: Phân cấp hiệu quả môi trường các loại sử dụng, ............................. 89
Bảng 3.17: Bảng phân cấp hiệu tính bền vững của các loại, kiểu sử dụng đất
nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể .................................................................... 90
Bảng 3.18: Các loại và kiểu sử dụng đất bền vững được lựa chọn để đề xuất
phát triển tại lưu vực hồ Ba Bể ........................................................................ 91
Bảng 3.19: Tổng hợp các yếu tố, chỉ tiêu và ngưỡng phân cấp phục vụ xây
dựng bản đồ đơn vị đất đai lưu vực hồ Ba Bể ................................................... 93

Bảng 3.20: Tổng hợp diện tích các loại đất lưu vực hồ Ba Bể .......................... 95
Bảng 3.21: Phân cấp độ dốc lưu vực hồ Ba Bể ................................................. 95
Bảng 3.22: Phân cấp độ dày tầng đất mịn ......................................................... 96


iv

Bảng 3.23: Phân cấp thành phần cơ giới ........................................................... 97
Bảng 3.24: Phân vùng nhiệt độ không khí lưu vực Ba Bể ................................. 97
Bảng 3.25: Phân vùng lượng mưa trung bình năm lưu vực hồ Ba Bể ............... 97
Bảng 3.26: Tổng hợp diện tích theo khả năng tưới nước .................................. 98
Bảng 3.27: Phân cấp khả tiêu, thoát nước ......................................................... 98
Bảng 3.28: Đặc tính đơn vị đất đai lưu vực hồ Ba Bể ....................................... 98
Bảng 3.29: Yêu cầu sử dụng đất của các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu
vực hồ Ba Bể .................................................................................................. 101
Bảng 3.30: Kết quả phân hạng mức độ thích hợp của đất đai với các loại sử
dụng đất lưu vực hồ Ba Bể ............................................................................. 103
Bảng 3.31: Đề xuất sử dụng đất nông nghiệp bền vững lưu vực hồ Ba Bể đến
năm 2020........................................................................................................ 111


v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.2: Toán đồ xác định hệ số K dựa vào thành phần cấp hạt và hàm lương
OM ................................................................................................................... 51
Hình 3.1: Bản đồ phân cấp hệ số kháng xói (K) của đất lưu vực hồ Ba Bể ..... 106
Hình 3.2: Bản đồ phân cấp hệ số lớp phủ (C) tại lưu vực hồ Ba Bể ................ 107
Hình 3.3: Bản đồ phân cấp hệ số canh tác bảo vệ đất (P) lưu vực hồ Ba Bể ... 108
Hình 3.4: Bản đồ phân cấp nguy cơ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể ................ 108

vi

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................. v
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ................................................................................... 2
3. Ý nghĩa của đề tài........................................................................................................ 2
3.1. Ý nghĩa khoa học ......................................................................................................... 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn .......................................................................................................... 2
4. Một số đóng góp mới của đề tài.................................................................................. 3
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ......................................................... 4
1.1. Cơ sở lý luận chung ................................................................................................. 4
1.1.1. Một số khái niệm khoa học ...................................................................................... 4
1.1.2. Lưu vực...................................................................................................................... 6
1.1.3. Sử dụng đất nông nghiệp bền vững hạn chế xói mòn .......................................... 15
1.1.4. Hiệu quả sử dụng đất ............................................................................................. 20
1.1.5. Đánh giá đất và đánh giá tiềm năng đất đai ........................................................ 21
1.2. Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp lưu vực trên thế giới và Việt Nam.. 23
1.2.1. Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp lưu vực trên thế giới .................... 23
1.2.2. Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp theo lưu vực tại Việt Nam ......... 29
1.3. Các nghiên cứu về sử dụng đất nông nghiệp tại Bắc Kạn và lưu vực hồ Ba Bể ... 37
1.4. Đánh giá chung về tổng quan tài liệu..................................................................... 40
CHƯƠNG 2 ..................................................................................................... 43
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 43
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 43

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................ 43
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................ 43
2.2. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................. 43
2.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 44
2.3.1. Cách tiếp cận .......................................................................................................... 44
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 44
CHƯƠNG 3 ..................................................................................................... 52
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................................................. 52
3.1. Điều kiện tự nhiên của lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn....................................... 52
3.1.1. Phạm vi và vị trí địa lý lưu vực hồ Ba Bể ............................................................. 52
3.1.2. Địa hình................................................................................................................... 52


vii

3.1.3. Khí hậu, thời tiết ..................................................................................................... 53
3.1.4. Thuỷ văn .................................................................................................................. 54
3.1.5. Tài nguyên rừng ..................................................................................................... 54
3.1.6. Tài nguyên đất tại lưu vực hồ Ba Bể ..................................................................... 55
3.2. Hiện trạng sử dụng đất và các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba
Bể .................................................................................................................................. 65
3.2.1. Hiện trạng sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể ............................................................ 65
3.2.2. Hiện trạng các loại sử dụng đất và kiểu sử dụng đất tại lưu vực hồ Ba Bể ....... 67
3.3. Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể ....................... 73
3.3.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế ...................................................................................... 73
3.3.2. Đánh giá hiệu quả xã hội....................................................................................... 81
3.3.3. Đánh giá hiệu quả môi trường .............................................................................. 86
3.3.4. Đánh giá tính bền vững của các loại sử dụng đất lưu vực hồ Ba Bể ................. 90
3.3.5. Nhận xét chung ....................................................................................................... 91
3.4. Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể ........................................ 93

3.4.1. Xây dựng bản đồ đơn vị đất đai ............................................................................ 93
3.4.2. Đánh giá tiềm năng đất đai với các loại sử dụng đất đã lựa chọn để phát
triển trong lưu vực ............................................................................................................ 99
3.4.3. Nhận xét chung ..................................................................................................... 104
3.5. Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba Bể........ 105
3.5.1. Đánh giá mức độ xói mòn đất tại lưu vực hồ Ba Bể .......................................... 105
3.5.2. Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể ............... 108
3.6. Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực
hồ Ba Bể ...................................................................................................................... 109
3.6.1. Đề xuất định hướng sử dụng bền vững đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể 109
3.6.2. Giải pháp sử dụng đất nông nghiệp bền vững tại lưu vực hồ Ba Bể ................ 113
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 117
1. Kết luận ................................................................................................................... 117
2. Kiến nghị ................................................................................................................. 118
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ............. 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 120


viii

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung
- Tên đề tài: “Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình
SWAT để đánh giá sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực
hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn”
- Mã số: ĐH2015-TN03-03
- Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Quang Thi
- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: 02 năm từ tháng 10/2015 đế tháng 10/2017
2. Mục tiêu
- Điểu tra, thu thập các thông tin, số liệu về điều kiện tự nhiên, khí hậu,
thời tiết tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
- Hiện trạng sử dụng đất và các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu
vực hồ Ba Bể.
- Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể.
- Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể, xây dựng cơ
sở dữ liệu không gian bằng công nghệ viễn thám và GIS, xây dựng các bản đồ
chuyên đề, bản đồ đơn vị đất đai.
- Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba
Bể bằng việc ứng dụng mô hình SWAT.
- Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp
tại lưu vực hồ Ba Bể.
3. Tính mới và tính sáng tạo
- Đề tài là công trình nghiên cứu có hệ thống, tổng hợp đầu tiên về sử
dụng đất nông nghiệp trên toàn lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. Lựa chọn
được các LUT và mô hình sử dụng đất nông nghiệp bền vững đề xuất cho áp
dụng.
- Đề tài đã xây dựng được một bộ dữ liệu bao gồm cả dữ liệu không
gian với các bản đồ chuyên đề và bản đồ tổng hợp bằng các phương pháp
chuẩn và dữ liệu thuộc tính về hiện trạng sử dụng đất, tài nguyên đất, rừng,
khí hậu làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên ngành tiếp theo.


ix

4. Kết quả nghiên cứu
Đề tài đã thu được các kết quả nghiên cứu chính sau:
- Điều kiện tự nhiên của lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn

- Hiện trạng sử dụng đất và các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu
vực hồ Ba Bể
- Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể
- Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể
- Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba Bể
- Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp
tại lưu vực hồ Ba Bể.
5. Sản phẩm
5.1. Sản phẩm khoa học
5.1.1. Nguyễn Quang Thi, Chu Văn Trung, Hà Thị Nguyệt, Hoàng Văn
Hùng (2016), ‘’Nghiên cứu xác định hệ thống thủy văn lưu vực sông Chợ Lèng,
tỉnh Bắc Kạn (thuộc hệ thống lưu vực hồ Ba Bể) bằng công nghệ GIS”, Tạp chí
Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập 155, Số 10, tr. 61-66.
5.1.2. Nguyễn Quang Thi, Chu Văn Trung, Âu Thị Hoa, Hoàng Văn
Hùng (2016), ‘’Ứng dụng công nghệ GIS và phần mềm ALES đánh giá phân
hạng thích nghi đất trồng dưa hấu trên địa bàn xã Quảng Khê huyện Ba Bể,
tỉnh Bắc Kạn”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập
159, Số 14, tr. 4-51.
5.1.3. Nguyễn Quang Thi, Hoàng Văn Hùng, Phan Đình Binh, Chu Văn
Trung, Phạm Văn Tuấn (2016), “Xây dựng các loại bản đồ phục vụ công tác
quản lý và bảo vệ đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn”, Tạp chí
Khoa học và Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập 150, Số 05, tr. 103-108.
5.1.4. Nguyễn Quang Thi, Hoàng Văn Hùng, Hoàng Thị Thúy Hằng
(2016), “Nghiên cứu tình hình sử dụng đất và môi trường vùng đệm hồ Ba
Bể, tỉnh Bắc Kạn-khu vực nghiên cứu huyện Chợ Đồn”, Tạp chí Khoa học và
Công nghệ Đại học Thái Nguyên, Tập 149, Số 04, tr. 75-80.
5.1.5. Hoàng Văn Hùng, Chu Văn Trung, Nguyễn Quang Thi (2013),
“Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công
tác đánh giá mối tương quan giữ rừng với tỷ lệ hộ nghèo tại xã Khang Ninh,
huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn”, Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn,

tháng 9/2013, tr. 169-175.
5.1.6. Nguyễn Quang Thi, Hoang Van Hung, Phan Dinh Binh, Nguyen
Thu Thao (2015), “Agricultural Land in Ba Be Lake Basin, Bac Kan Province


x

in the context of Climate Change”, Proceedings of The international
Conference on livelihood Development and Sustainable Environmental
Management in the Context of Climate Change (LDEM), Thai Nguyen
University of Agriculture and Forestry. Thai Nguyen, November 13-15, 2015,
pp. 236-242.
5.1.7. Nguyễn Quang Thi, Hoàng Thị Thúy Hằng, Hoàng Văn Hùng
(2015), “Nghiên cứu vùng nhạy cảm với môi trường tại huyện Ba Bể, tỉnh Bắc
Kạn”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học toàn quốc về Sinh thái và tài nguyên sinh vật,
lần thứ 6, Hà Nội, tr. 1686-1692.
5.1.8. Nguyễn Quang Thi, Phan Đình Binh (2015), “Ứng dụng hệ thống
thông tin địa lý (GIS) và viễn thám nghiên cứu biến động sử dụng đất huyện Ba
Bể, tỉnh Bắc Kạn giai đoạn 2005-2015”, Kỷ yêu Hội nghị GIS toàn quốc năm
2015, Hà Nội, tr. 682-686.
5.1.9. Nguyễn Quang Thi, Phan Đình Binh, Hoàng Văn Hùng (2015),
”Thực trạng và giải pháp phát triển nông nghiệp nông thôn tại Việt Nam và
tỉnh Bắc Kạn”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học - Chính sách nông nghiệp nông
thôn và vấn đề người nông dân bỏ ruộng, Hội khoa học đất Việt Nam, Hà
Nội, tr. 67-71.
5.1.10. Hoàng Văn Hùng, Chu Văn Trung, Sẻn Păn Nha Kếp Kẹo,
Nguyễn Quang Thi, Trần Thị Mai Anh (2013), “Nghiên cứu xây dựng bản đồ
trạng thái rừng tại một số khu vực vùng lõi và vùng đệm của Vườn Quốc gia
Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn bằng công nghệ GIS và viễn thám”, Kỷ yếu hội nghị
Khoa học Địa lí toàn quốc lần thứ 7, Tập 2, ISBN: 978-604-915-044-9, tr.

196-204.
5.2. Sản phẩm đào tạo
5.2.1. Hà Thị Nguyệt (2016), Nghiên cứu xác định hệ thống thủy văn
thuộc lưu vực hồ Ba Bể, tình Bắc Kạn bằng công nghệ GIS, Khóa luận tốt
nghiệp đại học, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên.
5.2.2. Nông Thị Như (2016), Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông
nghiệp trên địa bàn xã Nông Thượng, thành phố Bắc Kạn, tỉnh Bắc Kạn,
Khóa luận tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái
Nguyên.
5.3. Sản phẩm ứng dụng
5.3.1. Bộ cơ sở dữ liệu không gian và thuộc tính về xói mòn đất lưu
vực hồ Ba Bể.
5.3.2. Báo cáo tổng kết đề tài.


xi

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang
lại của kết quả nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở khoa học quan trọng để huyện
Ba Bể, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn xem xét trong quá trình quy hoạch và
định hướng sử dụng đất theo quan điểm bền vững.
Kết quả nghiên cứu là tài liệu học tập, tài liệu tham khảo có ý nghĩa cho
sinh viên các ngành Quản lý Đất đai, Môi trường của trường Đại học Nông
Lâm Thái Nguyên.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 5 năm 2017
Tổ chức chủ trì
Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên, đóng dấu)
(ký, họ và tên)

ThS. Nguyễn Quang Thi


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sử dụng đất đai không hợp lý và xói mòn, bồi lắng có ảnh hưởng rất
lớn tới lưu vực các dòng sông, các tác động của nó đều diễn ra trên quy mô
lưu vực. Xói mòn, bồi lắng là hệ quả tất yếu của hoạt động các dòng sông,
nguyên nhân của nó chính là nước mưa và lưu lượng các dòng chảy. Như
chúng ta đã biết nước vận động theo lưu vực sông, không theo địa giới hành
chính. Vì vậy, về mặt khoa học cũng như thực tiễn, cần phải quản lý, nghiên
cứu tài nguyên nước theo lưu vực sông.
Lưu vực hồ Ba Bể được bắt nguồn từ hồ Ba Bể đổ nước vào sông Năng
chảy sang địa phận tỉnh Tuyên Quang rồi hợp lưu với sông Gâm tại địa bàn
thị trấn Na Hang, huyện Na Hang. Sông Năng là một dòng sông tại miền bắc
Việt Nam. Sông được hợp thành từ nhiều khe suối nhỏ thuộc hai huyện Bảo
Lạc và Bảo Lâm của tỉnh Cao Bằng và huyện Pác Nặm thuộc tỉnh Bắc Kạn.
Sông Năng có chiều dài 117 km với diện tích lưu vực là 2.293 km².
Trong lưu vực hồ Ba Bể, cách trung tâm tỉnh Bắc Kạn 70 km về phía
Bắc, Hồ Ba Bể được biết đến là một trong 20 hồ nước ngọt đẹp nhất thế giới
đã được công nhận là Vườn di sản ASEAN, là khu Ramsar thứ ba của Việt
Nam, hồ là trung tâm của Vườn quốc gia Ba Bể và nằm trọn vẹn trong khu
vực bảo vệ nghiêm ngặt của Vườn, mặt hồ có diện tích hơn 300 ha, có chiều
dài 8 km và chiều rộng 800 m. Nằm trên độ cao 178 m so với mặt nước biển,
hồ Ba Bể là hồ tự nhiên trên núi duy nhất có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ở
Việt Nam. Hồ Ba Bể “viên ngọc xanh” còn là một điểm du lịch sinh thái nổi
tiếng với du khách trong và ngoài nước.

Trong những năm gần đây, hoạt động khai thác khoáng sản, khai thác
quặng sắt, khai thác vàng trái phép, khai thác vật liệu xây dựng, khai thác cát,
sỏi cùng với đó là việc sử dụng đất không hợp lý, đặc biệt là việc sử dụng các
loại hình sử dụng không phù hợp trên các khu vực đất dốc đã đe dọa đến lưu
vực và có ảnh hưởng đặc biệt nghiêm trọng đến môi trường, cảnh quan và quá
trình xói mòn, bồi lấp lòng hồ Ba Bể. Đây là vấn đề cấp bách đã thu hút sự
quan tâm của đông đảo người dân, của những nhà quản lý, của các nhà khoa
học trong và ngoài nước.
Trước yêu cầu cấp thiết mà thực tế đặt ra để giải quyết vấn đề “hồ Ba
Bể có thể bị vùi lấp toàn bộ” trong một tương lai không xa. Tác giả sử dụng
kết hợp Công nghệ Viễn thám & GIS (Geographic Information System) và


2

Mô hình SWAT (Soil and Water Assement Tools) trong đề tài để giải quyết
vấn đề “điểm nóng” của hồ Ba Bể lúc này.
Xuất phát từ những lý do trên, sau khi tìm hiểu tình hình thực tế tại địa
phương và khu vực nghiên cứu được sự nhất trí của Ban giám hiệu trường Đại
học Nông Lâm, BCN Khoa Quản lý Tài nguyên, tôi tiến hành nghiên cứu đề
tài “Ứng dụng Công nghệ GIS, viễn thám và mô hình SWAT để đánh giá
sự thay đổi sử dụng đất và mức độ xói mòn đất lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc
Kạn”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Điểu tra, thu thập các thông tin, số liệu về điều kiện tự nhiên, khí hậu,
thời tiết tại lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
- Hiện trạng sử dụng đất và các loại sử dụng đất nông nghiệp tại lưu
vực hồ Ba Bể
- Đánh giá hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại lưu vực hồ Ba Bể
- Đánh giá tiềm năng đất nông nghiệp lưu vực hồ Ba Bể, xây dựng cơ

sở dữ liệu không gian bằng công nghệ viễn thám và GIS, xây dựng các bản đồ
chuyên đề, bản đồ đơn vị đất đai
- Ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến xói mòn đất trong lưu vực hồ Ba
Bể bằng việc ứng dụng mô hình SWAT.
- Đề xuất định hướng và giải pháp sử dụng bền vững đất nông nghiệp
tại lưu vực hồ Ba Bể.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Góp phần bổ sung cơ sở lý luận và thực tiễn trong nghiên cứu về xói
mòn đất, đánh tiềm năng, sử dụng đất nông nghiệp bền vững tại một lưu vực
hồ lớn có rừng quốc gia dựa trên tiếp cận hệ thống, tổng hợp và liên ngành.
- Cung cấp cơ sở khoa học cho việc quy hoạch sử dụng đất nông nghiệp
nói riêng và sử dụng đất nói chung phục vụ phát triển kinh tế, xã hội và bảo
vệ môi trường trong lưu vực.
- Sản phẩm đào tạo của đề tài là 02 sinh viên tốt nghiệp đại học, 01 tiến
sĩ ngành Quản lý Đất đai.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài không chỉ góp phần cảnh báo được nguy
cơ xói mòn đất trong lưu vực, nâng cao giá trị gia tăng trên một đơn vị diện
tích đất nông nghiệp mà còn góp phần bảo tồn quỹ đất nông nghiệp gắn với
bảo tồn đa dạng sinh học tại rừng quốc gia Ba Bể.


3

4. Một số đóng góp mới của đề tài
- Đề tài là công trình nghiên cứu có hệ thống, tổng hợp đầu tiên về sử
dụng đất nông nghiệp trên toàn lưu vực hồ Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. Lựa chọn
được các LUT và mô hình sử dụng đất nông nghiệp bền vững đề xuất cho áp
dụng.

- Đề tài đã xây dựng được một bộ dữ liệu bao gồm cả dữ liệu không
gian với các bản đồ chuyên đề và bản đồ tổng hợp bằng các phương pháp
chuẩn và dữ liệu thuộc tính về hiện trạng sử dụng đất, tài nguyên đất, rừng,
khí hậu làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyên ngành tiếp theo.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
1.1. Cơ sở lý luận chung
1.1.1. Một số khái niệm khoa học
- Đất (soil): Docuchaev (1846 – 1903) đã đưa ra một định nghĩa tương
đối hoàn chỉnh về đất: "Đất là lớp vỏ phong hoá trên cùng của trái đất, được
hình thành do tác động tổng hợp của năm yếu tố sinh vật, khí hậu, đá mẹ, địa
hình và thời gian. Nếu là đất đã sử dụng thì có thêm sự tác động của con
người là yếu tố hình thành đất thứ 6”. Giống như vật thể sống khác, đất cũng
có quá trình phát sinh, phát triển và thoái hoá vì các hoạt động về vật lý, hoá
học và sinh học luôn xảy ra trong nó.
Theo Wiliam (1863 – 1939) đưa ra định nghĩa: "Đất là lớp tơi xốp của
vỏ lục địa có khả năng sản xuất ra những sản phẩm của cây trồng". Như vậy
theo quan điểm này, đặc tính cơ bản nhất của đất là độ phì nhiêu, là khả năng
cho sản phẩm.
- Đất đai (land): Là một vùng đất có ranh giới, vị trí, diện tích cụ thể và
có các thuộc tính tương đối ổn định hoặc thay đổi nhưng có tính chất chu kỳ
có thể dự đoán được có ảnh hưởng tới việc sử dụng đất trong hiện tại và
tương lai của các yếu tố tự nhiên, kinh tế, xã hội như thổ nhưỡng, khí hậu, địa
hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, thực vật, động vật cư trú và hoạt động sản
xuất của con người. Theo học thuyết sinh thái học cảnh quan (Landscape
Ecology), đất đai được coi là vật mang (Carrier) của hệ sinh thái (EcoSystem). Trong đánh giá phân hạng, đất đai được định nghĩa như sau: “Một

vùng hay khoanh đất được xác định về mặt địa lý là một diện tích bề mặt của
trái đất với những thuộc tính ổn định hoặc thay đổi có tính chất chu kỳ có thể
dự đoán được của sinh quyển bên trên, bên trong và bên dưới nó như là:
không khí, đất, điều kiện địa chất, thủy văn, thực vật và động vật cư trú,
những hoạt động hiện nay và trước đây của con người, ở chừng mực mà
những thuộc tính này có ảnh hưởng, có ý nghĩa tới việc sử dụng vạt đất đó
của con người hiện tại và trong tương lai”.
- Chất lượng đất đai (land quality): Một thuộc tính của đất có ảnh
hưởng tới tính bền vững đất đai đối với một kiểu sử dụng đất cụ thể như: đất
cát, đất mặn, đất phèn, đất phù sa (loại đất), độ dốc (0-30; > 3-80; v.v…), v.v...
- Khái niệm về đánh giá đất (Land Evaluation - LE): FAO đã định
nghĩa về đánh giá đất đai như sau: Đánh giá đất đai là quá trình so sánh, đối


5

chiếu những tính chất vốn có của vạt/khoanh đất cần đánh giá với những tính
chất đất đai mà loại yêu cầu sử dụng đất cần phải có (FAO, 1976).
- Sử dụng đất (land uses): Đó là hoạt động tác động của con người vào
đất đai nhằm đạt kết quả mong muốn trong quá trình sử dụng. Trên thực tế có
nhiều loại hình sử dụng đất chủ yếu như đất trồng cây hàng năm, đất trồng
cây lâu năm, đất trồng cỏ, đất trồng rừng, đất cảnh quan du lịch, v.v…, ngoài
ra còn có đất sử dụng đa mục đích với hai hay nhiều kiểu sử dụng chủ yếu
trên cùng một diện tích đất. Kiểu sử dụng đất có thể là trong hiện tại nhưng
cũng có thể là trong tương lai, nhất là khi các điều kiện kinh tế, xã hội, cơ sở
hạ tầng, tiến bộ khoa học thay đổi. Trong mỗi kiểu sử dụng đất thường gắn
với những đối tượng cây trồng hay vật nuôi cụ thể.
- Yêu cầu sử dụng đất đai (land use requirements - LUR) là những đòi
hỏi về đặc tính và tính chất đất đai để đảm bảo cho mỗi loại sử dụng đất đưa
vào đánh giá có thể phát triển bền vững.

- Loại hình/kiểu sử dụng đất đai chính (major kind of land use): Phân
chia nhỏ chủ yếu của sử dụng đất nông nghiệp như: đất sản xuất nông nghịêp,
đất lâm nghiệp, đất nuôi trồng thuỷ sản, đất làm muối, đất nông nghiệp khác.
Ví dụ: Nông nghiệp nước trời; Nông nghiệp được tưới; Lâm nghiệp - rừng;
Đồng cỏ chăn thả; Nuôi trồng thuỷ sản.
- Loại/kiểu sử dụng đất (land utilization type- LUT): Một loại sử dụng
đất đai được miêu tả hay xác định theo mức độ chi tiết từ kiểu sử dụng đất
chính. Loại sử dụng đất đai có liên quan tới mùa vụ, kết hợp mùa vụ hoặc hệ
thống cây trồng với các phương thức quản lý và tưới xác định trong môi
trường kỹ thuật và kinh tế - xã hội nhất định.
- Loại hình sử dụng đất là bức tranh mô tả thực trạng sử dụng đất của
một vùng đất với những thuộc tính của các LUT và các yêu cầu sử dụng đất
(LUR) của chúng, LUT được cụ thể hoá bằng kiểu sử dụng đất.
- Xói mòn đất (erosion) là sự chuyển dời vật lý lớp đất mặt do nhiều tác
nhân khác nhau như: lực của giọt nước mưa, dòng chảy trên bề mặt và qua
chiều sâu của phẩu diện đất, tốc độ gió và sức kéo của trọng lực. Quá trình
mang đi lớp đất mặt do nước chảy, gió, tuyết hoặc các tác nhân địa chất khác,
bao gồm cả các quá trình sạt lở do trọng lực. Quá trình di chuyển lớp đất do
nước đều kéo theo các vật liệu tan và không tan.
Xói mòn vật lý gồm sự tách rời và di chuyển những cấu tử đất không tan
như cát, sét, bùn và chất hữu cơ. Sự di chuyển được xảy ra có thể theo phương
nằm ngang trên bề mặt và cũng có thể theo phương thẳng đứng dọc theo bề dày


6

của phẫu diện đất qua các khe hở, kẽ nứt, lỗ hỏng có sẵn trong đất.
Xói mòn hóa học là sự di chuyển các vật liệu hòa tan. Xói mòn hóa học
có thể xảy ra do tác động của dòng chảy bề mặt hoặc dòng chảy ngầm từ tầng
này tới tầng khác.

Quá trình xói mòn sẽ làm mất đất do đó rất nguy hiểm cho phát triển
nông lâm nghiệp. Xói mòn đất làm thoái hóa đất làm giảm tính năng sản xuất
của đất.
1.1.2. Lưu vực
1.1.2.1. Khái niệm lưu vực
Nước trên bề mặt đất theo quy luật chung đều chảy từ nơi cao xuống
nơi thấp, lâu ngày các đường chảy tạo thành sông suối. Mỗi một dòng sông
đều có phần diện tích hứng và tập trung nước gọi là lưu vực sông.
Một lưu vực sông là vùng địa lý được giới hạn bởi đường chia nước
(hay còn gọi là đường phân thủy) trên mặt và dưới đất. Đường chia nước trên
mặt (hay còn gọi là đường phân nước mặt) là đường nối các đỉnh cao của địa
hình. Nước từ đỉnh cao chuyển động theo hướng dốc của địa hình để xuống
chân dốc là các suối nhỏ rồi tập trung đến các nhánh sông lớn hơn chảy về
biển. Cứ thế chúng tạo thành mạng lưới sông. Trên lưu vực sông, ngoài các
diện tích đất trên cạn còn có các phần chứa nước trong lòng sông, hồ và các
vùng đất ngập nước theo từng thời kỳ. Tất cả phần bề mặt lưu vực cả trên cạn
và dưới nước là môi trường cho các loài sinh sống. Đường chia nước dưới đất
(hay còn gọi đường phân nước ngầm) là đường giới hạn trong lòng đất mà
theo đó nước ngầm chảy về hai phía đối lập nhau. Đường phân nước mặt và
đường phân nước ngầm nhìn chung là không trùng nhau, do đó sẽ có hiện
tượng nước từ lưu vực này chuyển sang lưu vực khác. Sự khác nhau là do cấu
tạo và phân bố địa chất khác nhau. Đặc biệt, với các lưu vực sông nằm trên
vùng đá vôi thường xuất hiện hiện tượng kaster, tức dòng chảy ngầm từ lưu
vực này chuyển sang lưu vực khác, thậm chí dòng chảy mặt trên sông tự
nhiên biến mất và lộ ra ở hạ lưu hay chuyển sang một dòng sông của lưu vực
khác...
Về mặt hình thái, một con sông có thể chia thành các vùng thượng lưu,
trung lưu và hạ lưu.
- Vùng thượng lưu của sông thường là các vùng cao với địa hình dốc,
chia cắt phức tạp. Đây là nơi khởi nguồn của các dòng sông và bề mặt thường

bao phủ bằng những cánh rừng được ví như những “kho nước xanh” có vai
trò điều hòa dòng chảy, làm giảm dòng chảy đỉnh lũ và tăng lượng dòng chảy


7

mùa cạn cho khu vực hạ lưu.
- Vùng trung lưu các con sông thường là vùng đồi núi hoặc cao nguyên
có địa hình thấp và thoải hơn, là vùng trung gian chuyển nước xuống vùng hạ
lưu. Tại vùng trung lưu, các con sông thường có độ dốc nhỏ hơn, lòng sông
bắt đầu mở rộng ra và bắt đầu có bãi, đáy sông có nhiều cát mịn. Các bãi ven
sông thường có nguy cơ bị ngập nước tạo thành các bãi chứa lũ tạm thời.
- Hạ lưu sông là vùng thấp nhất của lưu vực sông, phần lớn là đất bồi tụ
lâu năm có thể tạo nên các vùng đồng bằng rộng. Nhìn chung các sông khi
chảy đến hạ lưu thì mặt cắt sông mở rộng, sông thường phân thành nhiều
nhánh đổ ra biển. Sông ở hạ lưu thường có độ dốc nhỏ, dòng bùn cát chủ yếu
ở đáy sông là cát mịn và bùn. Do mặt cắt sông mở rộng nên tốc độ nước giảm
nhỏ khiến cho quá trình bồi lắng là chủ yếu, còn xói lở chỉ xảy ra trong mùa
lũ tại một số điểm nhất định. Tại hạ lưu gần biển các sông thường dễ bị phân
nhánh, lòng sông biến dạng uốn khúc theo hình sin và thường có sự biến đổi
về hình thái dưới tác động của quá trình bồi xói liên tục.
Lưu vực sông là một hệ thống mở và luôn tương tác với tầng khí quyển
bên trên thông qua hoạt động của hoàn lưu khí quyển và chu trình thuỷ văn, nhờ
đó hàng năm lưu vực sông đều nhận được một lượng nước đến từ mưa để sử dụ
ng cho các nhu cầu của con người và duy trì hệ sinh thái. Có nhiều khái niệm
khác nhau về lưu vực sông, dưới đây là một số định nghĩa có thể tham khảo:
- Phần diện tích mặt đất giới hạn bởi đường phân thủy, trên đó nước
chảy vào một con sông hay một hệ thống sông nào đó gọi là lưu vực. Phần
diện tích từ đó nước mặt và nước ngầm tập trung vào một hệ thống được gọi
là diện tích tập trung nước của hệ thống sông.

- Lưu vực sông là vùng địa lý mà trong phạm vi đó nước mặt, nước
dưới đất chảy tự nhiên vào sông.
- Phần mặt đất bao gồm tất cả những vật tự nhiên và nhân tạo có trên
đó và cung cấp nguồn nước nuôi dưỡng cho hệ thống sông hay một con sông
riêng biệt gọi là lưu vực của hệ thống sông hoặc là lưu vực sông. Lưu vực của
mỗi con sông bao gồm phần thu nước bề mặt và phần thu nước ngầm. Phần
thu nước mặt là phần diện tích bề mặt trái đất mà từ đó tất cả lượng nước sinh
ra gia nhập vào hệ thống sông hoặc một con sông riêng biệt. Phần thu nước
ngầm được tạo nên bởi tầng đất đá mà từ đó nước ngầm chảy vào lưới sông.
- Một lưu vực sông là diện tích đất được giới hạn bởi đường phân thủy
mà trên đó tất cả nước sẽ tập trung chảy ra một cửa duy nhất. Lưu vực sông
cũng được gọi là diện tích lưu vực. Các cạnh của một lưu vực sông được gọi


8

là đầu nguồn, ở phía bên kia đường phân thủy, sẽ có một lưu vực sông khác.
Tóm lại, lưu vực sông vùng đất mà tất cả lượng mưa rơi trên đó đều tập
trung về một sông hoặc suối. Lưu vực sông được giới hạn bằng các đường
chia nước. Lưu vực sông được gọi là lưu vực kín khi có đường chia nước mặt
và đường chia nước ngầm trùng nhau; nếu không trùng nhau thì gọi là lưu vực
hở. Trong thực tế tính toán rất khó có thể xác định chính xác đường phân
nước ngầm nên thường coi là trùng với đường phân nước mặt. Lưu vực tương
tự là lưu vực có cùng điều kiện hình thành dòng chảy với lưu vực nghiên cứu.
1.1.2.2. Các phương pháp xác định lưu vực
Hiện nay, có 2 phương pháp xác định lưu vực như sau:
- Phương pháp cổ điển: Sử dụng bản đồ địa hình in trên giấy;
- Phương pháp kỹ thuật số: Sử dụng công cụ hỗ trợ của hệ thống thông
tin địa lý GIS với bản đồ kỹ thuật số.
* Xác định lưu vực bằng bản đồ địa hình

Trước khi có các công cụ hỗ trợ trên máy tính thì phương pháp xác
định lưu vực sông phổ biến là sử dụng bản đồ cao độ địa hình, tạo các đường
đồng cao độ, sau đó khoanh lưu vực theo những cao độ lớn nhất trên khu vực
nghiên cứu.
Phương pháp xác định đường phân thuỷ (ranh giới) lưu vực sông trên
bản đồ địa hình được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Xác định vị trí cần nghiên cứu trên sông
- Bước 2: Xác định đường chia nước lưu vực. Việc xác định này thực
hiện bằng cách nối các điểm cao độ cao nhất trong khu vực. Công việc xác
định ranh giới lưu vực sông trên thực tế thường chịu ảnh hưởng bởi kinh
nghiệm và tính chủ quan của người thực hiện, và mất khá nhiều thời gian.
- Bước 3: Sau khi xác định được đường chia nước lưu vực, việc tiếp
theo là xác định diện tích lưu vực và các đặc trưng cần thiết khác. Diện tích
lưu vực thường được thực hiện bằng phương pháp đếm ô vuông hoặc dùng
máy đo diện tích chạy theo đường phân nước được xác định trên bản đồ địa
hình. Để đảm bảo độ chính xác người ta thường dùng các bản đồ địa hình tỉ lệ
lớn 1/5.000, 1/10.000, 1/25.000 hay lớn hơn, tuỳ yêu cầu về độ chính xác.
Phương pháp này có một số ưu, nhược điểm sau:
- Ưu điểm: Được thực hiện khá đơn giản, không cần các thiết bị máy
tính; Có thể tổng quan hóa lưu vực trên bản đồ giấy.
- Nhược điểm: Mất nhiều thời gian để khoanh lưu vực, tính diện tích
lưu vực hoặc độ dốc. Bên cạnh đó, việc xác định lưu vực sông bằng


9

phương pháp này phụ thuộc nhiều vào các yếu tố chủ quan khi tiến hành
công việc trên bản đồ. Độ chính xác của lưu vự c phụ thuộc rất lớn vào
trình độ và kinh nghiệm của người thực hiện. Phương pháp này không linh
hoạt khi cần có sự thay đổi về vị trí,...

* Xác định lưu vực bằng bản đồ số GIS
Công cụ hiệu quả nhất hiện nay hỗ trợ việc xác định ranh giới lưu vực
sông bất kỳ là sử dụng công nghệ GIS bao gồm các phương pháp tính, các
phần mềm chuyên dụ ng, và cơ sở dữ liệu bản đồ số (bao gồm bản đồ dưới
dạng vector (dạng điểm, đường, và vùng) hay dưới dạng raster (dạng ô lưới)).
Hiện nay, có nhiều phần mềm GIS được ứng dụng rộng rãi như MapInfo,
Arcview GIS, ArcGIS, Map Windows,... Để kết hợp việc xác định ranh giới
lưu vực với phân tích, đánh giá, và tính toán các đặc trưng lưu vực sông nhiều
công cụ được xây dự ng và nhúng kết vào các phần mềm này. Một trong
những các công cụ điển hình về xác định lưu vực sông được nhiều người biết
đến đó là Hydrologic Modeling (v. 1.1), AVSWAT (ArcView SWAT) được
viết bằng ngôn ngữ Avenue Script trong Arcview GIS 3.2; AV-ThreshR
(1999-2000) (NWS-HRL); HEC-GeoHMS (ESRI, HEC) kết hợp HECPrepro
(Univ. of Texas at Austin) và Watershed Delineator (ESRI, TNRCC),... Ngoài
ra, có khá nhiều các công cụ, đoạn chương trình được chia sẻ miễn phí trên
mạng internet có thể sử dụng cho việc xác định lưu vực sông.
Để xác định lưu vực sông một cách tự động, hầu hết các công cụ được
xây dựng dựa trên lý thuyết "mô hình dòng chảy 8 hướng" (D8 flow direction
model). Mô hình này dựa trên lý thuyết là dòng chảy tại một ô lưới (grid) sẽ
chảy đến 1 trong 8 hướng xung quanh ô lưới đó. Các công cụ xác định ranh
giới lưu vực sông chỉ khác nhau về mức độ sử dụng thể hiện qua các đặc tính
của công cụ như (1) tính linh động trong xác định lưu vực, (2) tốc độ tính toán
nhanh chậm, (3) việc tính toán các đặc trưng lưu vực, (4) cách thức lưu giữ,
liên kết thông tin, và (5) cách thức sử dụng và kết nối các đặc trưng của lưu vực
sông với các công cụ khác bên ngoài. Các bước cơ bản để xác định lưu vực
sông một cách tự động dựa trên bản đồ số dưới dạng raster (ô lưới) như sau:
- Bước 1: Chuẩn bị số liệu cao độ số DEM
- Bước 2: Xử lý số liệu cao độ số (Xử lý số liệu cao độ -Fill DEM)
- Bước 3: Tính toán xác định hướng dòng chảy theo mô hình 8 hướng
trên (Flow Direction)

- Bước 4: Xác định liên kết hướng dòng chảy giữa các ô lưới (Flow
Accumulation)


10

- Bước 5: Xác định lưu vực sông và tính toán các đặc trưng của nó.
Phương pháp xác định ranh giới lưu vực sông bằng ứng dụng công
nghệ GIS trên bản đồ số có thể khắc phục được những nhược điểm của
phương pháp xác định bằng bản đồ giấy địa hình lưu vực sông. Bên cạnh đó,
việc ứng dụng công nghệ GIS không chỉ dừ ng lại ở việc xác định ranh giới
lưu vực sông mà nó còn có thể phát huy được các chức năng của công cụ máy
tính như liên kết, tự động hóa, cải tiến tốc độ tính toán, ứng dụng mở rộng
trong tính toán xử lý phía sau đó. Trên cơ sở các nội dung nêu trên, phần tiếp
theo của chuyên đề sẽ trình bày ứng dụng công cụ GIS nhỏ để xác định lưu
vực sông tại một số tuyến trên lưu vực sông Đồng Nai.
1.1.2.3. Các hệ thống lưu vực sông, hồ lớn trên thế giới
Chúng ta đã nghe tên 10 con sông dài nhất thế giới, 10 lưu vực sông
đông dân cư nhất thế giới và dưới đây là 10 lưu vực sông, hồ rộng lớn nhất
trên thế giới:
Bảng 1.1: Diện tích 10 lưu vực sông, hồ lớn nhất trên thế giới
STT
1

2

Lưu vực/
Tên các nước
Amazon
Brazil

Peru
Bolivia
Colombia
Ecuador
Venezuela
Guyana
Suriname
French Guiana
Congo/Zaire
Kinshasa
Trung Phi
Angola
Cộng hòa Brazzaville
Zambia
Tanzania
Cameroon
Burundi
Rwanda
Sudan
Gabon
Malawi
Uganda

Tổng diện tích lưu Tỷ lệ diện tích lưu vực
vực/các nước (ha)
của các nước (%)
5.883.400
3.670.300
62,38
956.500

16,26
706.700
12,01
367.800
6,25
123.800
2,1
40.300
0,68
14.500
0,25
1.400
0,02
30
>0
3.691.000
2.302.800
62,39
400.800
10,86
290.600
7,87
248.100
6,72
176.000
4,77
166.300
4,51
85.200
2,31

14.400
0,39
4.500
0,12
1.400
0,04
500
0,01
100
>0
70
>0


11

3

4

5

6

7

8

9

Mississippi
Hoa Kỳ
Canada
Nile
Sudan
Ethiopia
Egypt
Uganda
Tanzania
Kenya
Kinshasa
Rwanda
Burundi
Ai Cập
Eritrea
Sudan
La Plata
Brazil
Argentina
Paraguay
Bolivia
Uruguay
Ob
Nga
Kazakhstan
Trung Quốc
Mông Cổ
Jenisej/Yenisey
Nga
Mông Cổ

Hồ Chad
Chad
Niger
Trung Phi
Nigeria
Algeria
Sudan
Cameroon
Chad
Libya
Niger
Nigeria
Mali
Niger
Algeria

3.226.300
3.176.500
49.800
3.031.700
1.927.300
356.000
272.600
238.500
120.200
50.900
21.400
20.700
12.900
4.400

3.500
2.000
2.954.500
1.379.300
817.900
400.100
245.100
111.600
2.950.800
2.192.700
743.800
13.900
200
2.557.800
2.229.800
327.900
2.388.700
1.079.200
674.200
218.600
180.200
90.000
82.800
46.800
12.300
4.600
2.113.200
561.900
540.700
497.900

161.300

98,46
1,54
63,57
11,74
8,99
7,87
3,96
1,68
0,71
0,68
0,43
0,15
0,12
0,07
46,69
27,68
13,54
8,3
3,78
74,31
25,21
0,47
0,01
87,17
12,82
45,18
28,23
9,15

7,54
3,77
3,47
1,96
0,51
0,19
26,59
25,58
23,56
7,63