Ứng dụng công cụ xây dựng mô hình trong arcgis để xây dựng mô hình xói mòn đất phục vụ đánh giá sự di chuyển và phân bố dioxin tại huyện a lưới, tỉnh thừa thiên huế

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học: “Ứng dụng công cụ xây
dựng mô hình trong ArcGis để xây dựng mô hình xói mòn đất phục vụ đánh giá sự
di chuyển và phân bố dioxin tại huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế” là do tôi thực
hiện với sự hƣớng dẫn của TS. Mai Văn Trịnh và TS. Trần Thanh Chi. Đây không
phải là bản sao chép của bất kỳ một cá nhân, tổ chức nào. Các số liệu, kết quả trong
luận văn đều do tôi làm thực nghiệm, xác định và đánh giá.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày
trong luận văn này.
Hà Nội, ngày 17 tháng 9 năm 2013
HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Thanh Huyền

1


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Khoa học và
Công nghệ môi trƣờng (INEST) và Viện Sau Đại học – Trƣờng Đại học Bách Khoa
Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ làm luận
văn tốt nghiệp thạc sỹ.
Thứ hai, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Mai Văn Trịnh đã định hƣớng cho tôi
một đề tài thú vị, có tác dụng thiết thực đối với công việc hiện tại của tôi. Đồng
thời, tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn tới TS. Trần Thanh Chi đã đóng góp những ý
kiến quan trọng giúp tôi hoàn thành bản luận văn này.
Thứ ba, tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS. Vũ Chiến Thắng cũng nhƣ Văn phòng
Ban Chỉ đạo 33 – Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, nơi tôi đã từng công tác, đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập chƣơng trình cao học cũng
nhƣ thực hiện luận văn này.

Thứ tƣ, tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến các giảng viên của Viện Khoa học và
Công nghệ môi trƣờng (INEST) cùng các học viên trong lớp cao học kỹ thuật môi
trƣờng đã tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian học tập tại chƣơng trình Thạc sỹ
chuyên ngành Kỹ thuật môi trƣờng tại trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Cuối cùng và đặc biệt nhất, tôi cũng xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn đối với gia
đình và cảm ơn bạn bè vì đã hết lòng ủng hộ và chia sẻ những khó khăn trong cuộc
sống để tôi có thể hoàn thành bản luận văn này.
Học viên

Nguyễn Thị Thanh Huyền

2


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AO

:

Chất độc da cam

CĐHH

:

Chất độc hóa học

IBSRAM

:

Tổ chức Nghiên cứu Quản lý đất Quốc tế

FIPI

:

Viện Điều tra Quy hoạch rừng

ISSS

:

Hội Khoa học đất quốc tế

AIT

:

Viện Công nghệ Châu Á

GIS

:

Hệ thống thông tin địa lý

DEM

:

Mô hình số độ cao

USLE

:

Phƣơng trình mất đất phổ dụng

RUSLE

:

Phƣơng trình mất đất phổ dụng cải tiến

CCTA

:

Uỷ ban hợp tác kỹ thuật Nam Sahara

SARCCVS

:

Hội đồng bảo vệ và sử dụng đất đai Nam Phi

CSDL

:

Cơ sở dữ liệu

DL

:

Dữ liệu

3


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Công thức cấu tạo của dioxin TCDD ........................................................13
Hình 1.2. Sơ đồ hình thành dioxin trong quá trình sản xuất chất da cam .................14
Hình 1.3. Mô phỏng đƣờng di chuyển và phân bố dioxin trong đất .........................16
Hình 1.4. Vị trí địa lý của huyện A Lƣới, tỉnh Thừa Thiên Huế và huyện A Lƣới
nhìn qua ảnh vệ tinh theo không gian 3D .........................................................26
Hình 2.1. Phổ phản xạ của đất, thực vật phát triển và cây khô .................................39
Hình 2.2. Mô tả mô hình xói mòn dựa trên phƣơng trình mất đất phổ dụng kết hợp
với công cụ Model Builder trong ArcGIS.........................................................45
Hình 2.3. Bản chất mô hình tính toán xói mòn bằng công cụ Model Builder ..........47
Hình 2.4. Sơ đồ chồng xếp bản đồ trong ArcGis ......................................................48
Hình 2.5. Mô hình xói mòn tổng thể .........................................................................49
Hình 2.6. Mô hình biểu diễn tính toán hệ số R bằng công cụ Model Builder ..........49
trong ArcGis ..............................................................................................................49
Hình 2.7. Bản đồ điểm lấy mẫu đất phân tích các đặc tính vật lý đất phục vụ tính
toán xói mòn. .....................................................................................................50
Hình 2.8. Biểu diễn mô hình tính toán hệ số LS .......................................................51
Hình 2.9. Biểu diễn mô hình tính toán hệ số cây trồng C .........................................52

Hình 3.1. Lƣợng mƣa hàng năm tại trạm A Lƣới giai đoạn 1976-2008 ...................55
Hình 3.2. Số ngày mƣa trong năm tại trạm A Lƣới giai đoạn 1976 – 2008 .............55
Hình 3.3. Bản đồ tính toán hệ số xói mòn K huyện A Lƣới, tỉnh Thừa Thiên Huế .57
Hình 3.4. Bản đồ chỉ số thực vật NDVI tại khu vực A Lƣới ....................................58
Hình 3.5. Bản đồ hệ số cây trồng C cho khu vực A Lƣới .........................................59
Hình 3.6. Bản đồ độ dốc (theo độ) huyện A Lƣới ....................................................61
Hình 3.7. Bản đồ hệ số độ dốc và chiều dài sƣờn dốc (LS) ......................................63
4


Hình 3.8. Bản đồ xói mòn tiềm tàng huyện A Lƣới .................................................65
Hình 3.9. Bản đồ hệ số xói mòn đất huyện A Lƣới, tỉnh Thừa Thiên Huế...............67
Hình 3,10, Vùng xói mòn trung bình – mạnh và xói mòn mạnh ..............................69
Hình 3,11. Bản đồ các đƣờng băng rải chất độc hóa học tại A Lƣới (đƣờng màu
xanh) thể hiện trên bản đồ các khu vực bị xói mòn trung bình – mạnh và mạnh.
...........................................................................................................................69
Hình 3.12. Tƣơng quan giữa lƣợng xói mòn đất tính toán theo phƣơng trình mất đất
phổ dụng và theo kỹ thuật Cs137 ......................................................................70

5


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Số lƣợng dioxin rải xuống miền Nam Việt Nam theo các tác giả ............ 12
Bảng 1.2. Thống kê tình hình sử dụng đất huyện A Lƣới năm 2006....................... 30
Bảng 2.1. Phân loại nhóm cấu trúc đất (S) theo đặc tính đất .................................... 35
Bảng 2.2. Phân loại nhóm độ dẫn nƣớc (p) theo thành phần cơ giới của đất ........... 36
Bảng 2.3. Chi tiết về số kênh, chiều dài sóng, vùng điện từ và những ứng dụng khái
quát của ảnh vệ tinh Landsat TM (Landsat Thematic Mapper) và Landsat
ETM+ (Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus) ......................................... 40

Bảng 2.4. Giá trị P cho ruộng bậc thang canh tác theo đƣờng đồng mức và độ dốc42
Bảng 2.5.Giá trị P cho ruộng bậc thang canh tác theo đƣờng đồng mức và độ dốc 42
Bảng 3.1.Một phần bảng thuộc tính của bản đồ đất vùng A Lƣới, Thừa Thiên Huế 56
Bảng 3.2. Diện tích các vùng phân bố theo độ dốc và độ cao so với mặt biển......... 61
Bảng 3.3. Thang đánh giá xói mòn đất của ISSS ...................................................... 64
Bảng 3.4: Bảng phân bố diện tích các mức xói mòn tiềm tàng theo đơn vị hành
chính huyện ....................................................................................................... 65
Bảng 3.5. Phân bố diện tích xói mòn hiện trạng theo đơn vị hành chính huyện ...... 67

6


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................2
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................3
DANH MỤC HÌNH VẼ ..............................................................................................4
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................6
PHẦN MỞ ĐẦU .........................................................................................................9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT ĐỘC HÓA HỌC DIOXIN, XÓI MÒN,
CÁC MÔ HÌNH XÓI MÒN VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .................................11
1.1.Chất độc hóa học dioxin, các nghiên cứu về dioxin và tồn lƣu dioxin tại A
Lƣới .......................................................................................................................11
1.2.Xói mòn và các mô hình xói mòn ...................................................................17
1.2.1.Xói mòn và các loại xói mòn đất ..............................................................17
1.2.2.Các nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới ................................................20
1.2.3.Các nghiên cứu xói mòn đất tại Việt Nam ...............................................22
1.2.4.Ứng dụng GIS và các mô hình tính toán xói mòn trong đánh giá xói mòn ..24
1.3.Tổng quan về khu vực nghiên cứu ..................................................................26
1.3.1.Vị trí của huyện A Lưới ............................................................................26

1.3.2.Khái quát điều kiện tự nhiên ....................................................................28
1.3.2.1.Điều kiện địa chất địa hình ...............................................................28
1.3.2.2.Điều kiện khí hậu thủy văn ...............................................................28
1.3.2.3.Điều kiện thổ nhƣỡng, sinh vật .........................................................28
1.3.2.4.Tình hình sử dụng đất .......................................................................29
1.3.3.Kinh tế xã hội ...........................................................................................30
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU ..........................................32
2.1. Phƣơng trình mất đất phổ dụng .....................................................................32
2.1.1 Hệ số xói mòn do mưa (R)........................................................................33
2.1.2 Hệ số xói mòn đất (K) ..............................................................................34
2.1.3 Hệ số độ dốc và chiều dài sườn dốc (SL).................................................36
7


2.1.4 Hệ số cây trồng (C) ..................................................................................38
2.1.5 Hệ số bảo vệ đất (P) .................................................................................41
2.2 Ứng dụng công cụ xây dựng mô hình (Model Buider) trong ArcGis để xây
dựng mô hình xói mòn dựa vào phƣơng trình mất đất phổ dụng..........................43
2.3. Các bƣớc thực hiện.........................................................................................46
2.3.1.Thu thập dữ liệu .......................................................................................46
2.3.2.Chuyển đổi và chuẩn hóa các loại dữ liệu ...............................................46
2.3.3.Xây dựng mô hình sử dụng công cụ Model Builder .................................47
2.3.4.Xây dựng mô hình tính toán xói mòn đất .................................................48
2.3.4.1. Mô hình tổng thể ..............................................................................48
2.3.4.2.Mô hình hệ số R ................................................................................49
2.3.4.3.Mô hình hệ số K ................................................................................50
2.3.4.4.Mô hình hệ số LS ..............................................................................51
2.3.4.5.Mô hình hệ số C ................................................................................51
2.3.5.Hiệu chỉnh mô hình ..................................................................................52
2.3.6.Xây dựng bản đồ xói mòn.........................................................................53

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................54
3.1 Các yếu tố đầu vào ..........................................................................................54
3.2 Xây dựng các bản đồ hợp phần .......................................................................54
3.2.1 Bản đồ hệ số mưa .....................................................................................54
3.2.2 Bản đồ hệ số K .........................................................................................56
3.2.3 Bản đồ hệ số cây trồng C .........................................................................57
3.2.4 Bản đồ hệ số độ dốc và chiều dài sườn dốc (LS) .....................................61
3.2.5 Mô hình xói mòn huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế ............................63
3.2.5.1 Bản đồ xói mòn tiềm tàng .................................................................64
3.2.5.2 Bản đồ xói mòn hiện trạng ................................................................66
3.2.6 Sự tương quan giữa lượng đất xói mòn tính toán theo phương trình mất
đất phổ dụng và lượng đất mất tính toán theo kỹ thuật Cs-137........................70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................73
PHỤ LỤC ..................................................................................................................76
8


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong cuộc chiến tranh chống Mỹ, huyện A Lƣới – tỉnh Thừa Thiên Huế là
một trong những vùng bị ảnh hƣởng nặng nề nhất trong chiến dịch phun rải chất
diệt cỏ dọc đƣờng mòn Hồ Chí Minh của quân đội Mỹ. Các chất diệt cỏ này chứa
hàm lƣợng dioxin nhất định gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng và sức khỏe của con
ngƣời. Do địa hình, thổ nhƣỡng, thời tiết và đặc tính của dioxin mà gần 40 năm sau
chiến tranh, cần có sự nghiên cứu phân bố, di chuyển dioxin tại khu vực này để làm
cơ sở cho việc lấy mẫu, phân tích, đánh giá hiện trạng làm cơ sở cho việc lấy mẫu,
phân tích, đánh giá hiện trạng ô nhiễm để triển khai các biện pháp xử lý phù hợp.
Xói mòn đất là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tình trạng thoái
hóa và suy thoái chất lƣợng tài nguyên đất. Do địa hình phức tạp và thời gian bị rải chất

diệt cỏ kéo dài, độ che phủ rừng của A Lƣới giảm mạnh, thậm chí trơ bề mặt đất trong
thời gian dài. Trong điều kiện địa hình dốc, chia cắt và mƣa lớn tập trung thì quá trình
xói mòn đất xảy ra mạnh mẽ. Do đặc tính hóa học của dioxin nên việc nghiên cứu sự
phân bố, di chuyển của dioxin gần 40 năm sau chiến tranh tại huyên A Lƣới, tỉnh Thừa
Thiên Huế có liên quan mật thiết với quá xói mòn đất đang diễn ra tại đây. Một số tác
giả cho rằng, dioxin hiện nay đang tồn lƣu ở những điểm khó xác định do kết quả của
quá trình di chuyển cùng quá trình xói mòn. Để làm rõ hơn vấn đề này, tôi đã tiến hành
nghiên cứu đề tài “Ứng dụng công cụ xây dựng mô hình trong ArcGis để xây dựng
mô hình xói mòn đất phục vụ đánh giá sự di chuyển và phân bố dioxin tại huyện A
Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế”.

9


2. Phạm vi của đề tài
Phạm vi nghiên cứu của đề tài đƣợc thực hiện trên toàn bộ huyện A Lƣới,
tỉnh Thừa Thiên Huế.
3. Đối tượng
Trong khuôn khổ của đề tài, đối tƣợng nghiên cứu ở đây là xói mòn đất
huyện A Lƣới, tỉnh Thừa Thiên Huế và sự phân bố, di chuyển của dioxin tại khu
vực này.
4. Mục đích của đề tài
Xây dựng mô hình xói mòn đất dựa trên công cụ GIS cùng thuật toán của
phƣơng trình mất đất phổ dụng RUSLE phục vụ đánh giá sự di chuyển và phân bố
lại dioxin thông qua sự di chuyển và phân bố lại đất tại khu vực A Lƣới, Thừa
Thiên Huế.

10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT ĐỘC HÓA HỌC DIOXIN, XÓI
MÒN, CÁC MÔ HÌNH XÓI MÒN VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
1.1.Chất độc hóa học dioxin, các nghiên cứu về dioxin và tồn lƣu dioxin tại A Lƣới
Cuộc chiến tranh của Mỹ tại Việt Nam đã kết thúc. Gần 40 năm sau cuộc
chiến, hậu quả của nó để lại lên môi trƣờng và sức khỏe ngƣời dân Việt Nam vẫn
rất nặng nề do các đợt phun rải nhiều loại chất diệt cỏ khác nhau.
10/8/1961 là ngày quân đội Mỹ bắt đầu „Chƣơng trình đặc biệt‟, phun rải
CĐHH xuống miền Nam Việt Nam. Chƣơng trình này kéo dài và kết thúc vào ngày
31 tháng 10 năm 1971. „Chƣơng trình đặc biệt‟ đƣợc thực hiện trên toàn lãnh thổ
miền Nam Việt Nam, trong suốt một thời gian dài 1961-1971, có trọng tâm, trọng
điểm cho từng vùng chiến thuật. Trong chƣơng trình có các chiến dịch và kế hoạch
dƣới các mật danh khác nhau:
Chiến dịch Agile : Bắt đầu từ giữa năm 1961 đến 1968, nhằm thử nghiệm,
lựa chọn chọn các CĐHH, nghiên cứu đánh giá kĩ thuật khai quang.
Chiến dịch Ranch Hand là cột trụ của chƣơng trình, phun rải CĐHH từ trên
không chủ yếu bằng máy bay vận tải C-123 nhằm mục đích phát quang và phá hoại
mùa màng.
Các kế hoạch khác của không lực Hoa Kỳ từ 1962-1970: thử nghiệm và phát
triển các phƣơng tiện phun rải trên không.
Chƣơng trình sử dụng chất diệt cỏ và làm rụng lá cây (còn gọi là chất khai
quang), đƣợc tiến hành dƣới mật danh "Chiến dịch Ranch Hand" thực hiện 3 mục
đích chính là: tấn công, phá hoại mùa màng và phòng vệ.
Chiến dịch Ranch Hand đƣợc thực hiện kết hợp với nhiều biện pháp khác
nhằm tăng cƣờng hiệu quả gây tổn hại cho đối phƣơng. Chiến thuật quen thuộc
trong chiến dịch Ranch Hand là sau vài ba ngày phun rải chất độc, cây rụng lá chết
khô, tiếp đến là bom, đạn, hàng nghìn gallon nhiên liệu diezel, napan và bom
11


photpho trắng đƣợc thả xuống để đốt cháy. Ở nhiệt độ cao 2,4,5-T và 2,4-D có trong

chất da cam, sẽ tạo ra thêm 2,3,7,8 TCDD (theo thói quen thƣờng gọi là dioxin)
ngoài số TCDD tạp nhiễm trong sản xuất 2,4,5-T.
Trong cuộc chiến tranh này, Mỹ đã sử dụng nhiều loại chất diệt cỏ khác
nhau: chất da cam, hồng, tím, xanh mạ, trắng, xanh với tổng lƣợng phun rải là
khoảng 72 triệu lít (Westing, 1976).
Trong chất Da cam chứa một tạp chất tự sinh ra là Dioxin với nhiều đồng
phân và đồng vị, là hóa chất độc nhất đƣợc biết cho đến ngày nay. Lƣợng dioxin bị
phun rải xuống miền Nam Việt Nam chƣa có số liệu chính xác. Tuy nhiên, nhiều
nghiên cứu thƣờng sử dụng số liệu của tác giả Westing với lƣợng dioxin phun rải
xuống miền Nam Việt Nam là 170kg. Dioxin đƣợc coi là nguyên nhân gây hậu quả
lâu dài đối với sức khỏe con ngƣời, môi trƣờng và hệ sinh thái ở miền Nam Việt
Nam. Hiện nay, theo thống kê của Trung ƣơng Hội Nạn nhân chất độc da cam Việt
Nam, thì số nạn nhân chất độc da cam ở nƣớc ta hiện nay là khoảng 3 triệu ngƣời.
Về môi trƣờng, các điểm nóng về ô nhiễm dioxin đƣợc biết đến là sân bay Đà Nẵng,
sân bay Biên Hòa và sân bay Phù Cát cùng với rất nhiều khu vực bị phun rải chƣa
có các nghiên cứu cụ thể.
Bảng 1.1. Số lƣợng dioxin rải xuống miền Nam Việt Nam theo các tác giả
TT

Lƣợng dioxin (kg)

Tác giả

1

Westing

170

2

Veteran Ad. (1981)

109

3

Fokin (1983)

4

Stellman (2003) (Chất tím và chất hồng)

500 - 600
366

Trong quá trình tổng hợp chất diệt cỏ 2,4,5-T, có sự phát sinh ngẫu nhiên ra
chất TCDD ngoài sự kiểm soát của con ngƣời. Nhiều bằng chứng cho thấy vào thập
12


kỷ 60, công nghệ sản xuất chất diệt cỏ 2,4,5-T còn rất lạc hậu, hàm lƣợng dioxin tạo
ra sẽ lớn hơn 2ppm (theo tính toán từ phƣơng pháp sản xuất theo công nghệ hiện
đại). Điều này đƣợc minh chứng khi tiến hành điều tra vụ nổ ở nhà máy hóa chất
sản xuất chất diệt cỏ 2,4,5-T thuộc hãng Coalite Company vào năm 1968 [22].
Công thức cấu tạo của dioxin và cấu trúc của vòng dibenzo-p-dioxin và
dibenzofuran đƣợc thể hiện nhƣ sau :

Cấu trúc vòng dibenzo-p-dioxin

Cl

O

Cl

Cl

O

Cl

2,3,7,8-Tetraclodibenzo-para-dioxin

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của dioxin TCDD
Tính chất lý học của dioxin :
 Bền vững trong môi trƣờng, ít bị phân hủy do các yếu tố bên ngoài
 Khó tan trong nƣớc, ít tan trong dung môi hữu cơ.
 Chịu đƣợc nhiệt từ 800 – 10000C, nhiệt độ phân hủy hoàn toàn >12000C.
 Tỷ trọng thể rắn (250C) là 1,827 g/cm3
 Có tính phát tán, hấp phụ và bám dính cao.
 Có tính ái mỡ cao
 Cấu trúc có thể bị phá hủy nhƣng chậm dƣới tác dụng của tia cực tím, ánh
sáng mặt trời.
 Hoàn toàn không bị phân hủy bởi sinh học do vi sinh vật thông thƣờng
 Chu kỳ bán hủy (3-12 năm)
Tính chất hóa học của dioxin
 Danh pháp hóa học : 2,3,7,8-tetraclodibenzo-para-dioxin (TCDD)
 Công thức phân tử : C12H4O2Cl4
 Trọng lƣợng phân tử : 321,931g

13


 Dioxin không bị phân hủy dƣới tác dụng của axit và kiềm, kể cả bền vững
với các chất oxy hóa mạnh nếu không có chất xúc tác và ở nhiệt độ cao.
 Dễ tạo phức với các hợp chất polime hữu cơ sinh học.
Sự hình thành của dioxin trong quá trình sản xuất chất da cam có thể đƣợc
diễn giải nhƣ hình ở dƣới:
Phenol

2,4diclophenol

Axit
acetic

Axit
cloaxetic

2,4-D
(axit)

Tetraclobe
nzen

ChÊt da
cam
(Orange)

Natri
cloaxetat

2,4,5-T

Benzen

Butyl este
2,4-D

2,4,5-Triclo

(axit)

Butyl este
2,4,5-T

ronbenzo

Dioxin vµ c¸c ®ång ph©n

Hình 1.2. Sơ đồ hình thành dioxin trong quá trình sản xuất chất da cam
Nhƣ vậy, gần 40 năm sau cuộc chiến, việc nghiên cứu ô nhiễm dioxin trong
môi trƣờng là việc cần thiết. Việc nghiên cứu ô nhiễm tại các kho chứa đã đƣợc
thực hiện và có những kết quả nhất định. Ngoài ra, công việc nghiên cứu ô nhiễm
dioxin tại các vùng bị phun rải đã và đang là vấn đề cấp bách trong công tác khắc
phục hậu quả chất độc hóa học/dioxin do Mỹ sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam.
Tại khu vực nghiên cứu, huyện A Lƣới, tỉnh Thừa Thiên Huế là khu vực phải
hứng chịu rất nhiều các đợt phun rải chất diệt cỏ của quân đội Mỹ. Bên cạnh đó, sân
bay A So còn là nơi tập kết và kho chứa các chất diệt cỏ. Các nghiên cứu về dioxin
tại đây đã đƣợc thực hiện từ năm 1996 bởi Hatfield và Ủy ban 10 – 80. Nghiên cứu
sau đó đƣợc thực hiện vào các năm 1997 và 1999. 50 mẫu phân tích tại nhiều khu
vực tại A Lƣới đã đƣợc thực hiện. Kết quả này sau đó đƣợc nhiều nhà khoa học

thẩm định, đánh giá và đƣa ra kết luận: phần lớn các mẫu đất thu thập ở A Lƣới đều
bị nhiễm dioxin mà nguyên nhân của nó là CĐHH đã rải xuống đây trong những
năm 1965-1970. Ngoài các mẫu lấy ở A So, phần lớn các mẫu đều có nồng độ thấp,
có thể dùng làm đất ở và đất sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, việc điều tra cần phải
đƣợc tiếp tục tiến hành (Hatfield, Hoàng Đình Cầu và cs, 2000) [3]. Nhƣ vậy, các
14


nghiên cứu tại A Lƣới trong 3 năm này chủ yếu đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp
lấy mẫu và phƣơng pháp chuyên gia để đánh giá các kết quả đó mà chƣa có phƣơng
pháp tổng hợp, sử dụng các số liệu cũ để đánh giá phân bố, di chuyển và tồn lƣu của
dioxin.
Thời gian gần đây, việc sử dụng các mô hình định lƣợng trong đánh giá tồn
lƣu dioxin đã đƣợc thực hiện. Mai Văn Trịnh và cộng sự đã tiến hành để xây dựng
mô hình tồn lƣu dioxin cho khu vực Mã Đà, Đồng Nai và bƣớc đầu cho kết quả
đáng tin cậy [3]. Sử dụng mô hình định lƣợng với sự hỗ trợ của công cụ ArcGis sẽ
mở ra một hƣớng nghiên cứu mới cho phép dự đoán đƣợc sự phân bố và di chuyển
của dioxin trong môi trƣờng đất tại huyện A Lƣới.
Đất là nơi tích tụ và tồn lƣu dioxin cao. Trong đất, dioxin dễ dàng kết hợp
với các hợp chất hữu cơ trong đất, đặc biệt là axit humic hay thành phần mùn trong
đất và chủ yếu đƣợc giữ trên lớp đất bề mặt. Dioxin ít bị rửa trôi từ đất do nƣớc
mƣa, trừ trƣờng hợp nƣớc mƣa rửa trôi lớp đất bề mặt kéo theo hợp chất hữu cơ.
Thời gian bán hủy dioxin trong đất theo nhiều tài liệu là khác nhau, song thƣờng rất
lâu. Kết quả nghiên cứu sự phân bố dioxin theo chiều sâu của nhiều nhà khoa học
trên thế giới cho rằng dioxin chỉ thấm sâu xuống đất đến 30 cm và nồng độ của
chúng thƣờng tập trung ở độ sâu 5 – 10 cm. Tuy nhiên, thành phần của đất mà đặc
biệt là thành phần hữu cơ của đất nhƣ axit Humic đóng vai trò quan trọng trong việc
thấm sâu của dioxin vào đất. Độ lan truyền của dioxin giảm khi tăng hàm lƣợng
chất hữu cơ trong đất. Theo kết quả phân tích của Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga
(Bộ Quốc Phòng), tại vùng đất có hàm lƣợng mùn dƣới 1% thì dioxin tại khu vực

đó thấm sâu vào đất hơn 1,5m với khoảng thời gian trên 30 năm [5].
Thực tế, quá trình khuếch tán dioxin trong đất phụ thuộc vào hàng loạt tính
chất nhƣ thành phần đất (PH, hàm lƣợng mùn, sét…), độ ẩm, nhiệt độ và hoạt tính
sinh học. Bên cạnh đó, các đặc trƣng của địa hình nhƣ độ dốc cũng ảnh hƣởng trực
tiếp đến nhiều quá trình diễn ra trong đất. Vùng đồi núi, vùng cao ở đồng bằng, quá
trình xói mòn diễn ra mạnh. Ngƣợc lại, trong các thung lũng ở vùng đồi núi hoặc
15


vùng trũng ở đồng bằng diễn ra quá trình tích lũy các chất. A Lƣới là một vùng núi
với hệ sinh thái rừng rậm nhiệt đới, ở đây hầu hết các núi có độ dốc > 150 nên việc
nghiên cứu quá trình di chuyển dioxin là rất phức tạp, cần có mô hình mô phỏng tốc
độ xói mòn đất, kết hợp với các điều kiện khí hậu, địa hình, số liệu phân tích dioxin
ở A Lƣới để xây dựng bản đồ phân bố và di chuyển của dioxin phục vụ công tác
nghiên cứu, khắc phục hậu quả chất độc hóa học do Mỹ sử dụng trong chiến tranh ở
Việt Nam một cách tốt nhất.
Tại vùng đồi núi dốc A Lƣới, do tác động mạnh mẽ của thời tiết, các yếu tố
nhƣ địa hình, cây trồng, mƣa…mà xảy ra quá trình xói mòn. Dioxin không những bị
phân rã tại chỗ, mà còn bị di chuyển theo các lớp đất bề mặt và dòng chảy đi theo
sự vận động của địa hình địa mạo, qua khe rạch, sông suối, ao hồ. Tốc độ di chuyển
của dioxin phụ thuộc vào tốc độ xói mòn.

A
C

B

D

E

Hình 1.3. Mô phỏng đƣờng di chuyển và phân bố dioxin trong đất
Mô hình định lƣợng có ứng dụng công cụ không gian vào đánh giá phân bố,
di chuyển dioxin cho kết quả đầu ra là bản đồ phân bố và di chuyển của dioxin. Bản
đồ này đƣợc xây dựng dựa trên các yếu tố đầu vào nhƣ sau:
-

Bản đồ xói mòn đất huyện A Lƣới

-

Bản đồ hƣớng dòng chảy từ mô hình số độ cao (DEM )
16


-

Bản đồ băng rải chất độc hóa học (Văn phòng Ban Chỉ đạo 33 – Bộ Tài
nguyên và Môi trƣờng)

-

Hàm lƣợng dioxin tại các điểm lấy mẫu tại A Lƣới một số năm (Kết quả từ
các đợt lấy mẫu phân tích).
Có thể tính toán mật độ dioxin và bản đồ phân bố dioxin ban đầu dựa vào

bản đồ băng rải và bản đồ mật độ dioxin do Mỹ cung cấp. Kết quả này cùng với kết
quả của mô hình xói mòn đất huyện A Lƣới sẽ là cơ sở để xây dựng bản đồ phân bố
hàm lƣợng dioxin. Bằng việc chồng lớp bản đồ phân bố hàm lƣợng dioxin trong đất
và bản đồ hƣớng dòng chảy, chúng ta có thể xác định đƣợc hƣớng di chuyển của

dioxin, điểm tồn lƣu của dioxin. Hơn nữa, bằng việc chồng các lớp giao thông, sông
suối, hành chính, quang cảnh 3D, chúng ta có thể xác định đƣợc chính xác tọa độ,
đơn vị hành chính, địa hình của điểm tồn lƣu hoặc vùng nhiễm dioxin. Nhƣ vậy, kết
quả của mô hình xói mòn đóng vai trò quan trọng trong đánh giá sự phân bố và di
chuyển dioxin.
1.2.Xói mòn và các mô hình xói mòn
1.2.1.Xói mòn và các loại xói mòn đất
Có thể nhận thấy đối với thực tiễn sản xuất nông nghiệp không có sự thoái
hoá đất nào mạnh và hiểm hoạ hơn xói mòn đất bởi nó liên quan đồng thời tới các
quá trình mất đất, mất chất dinh dƣỡng và nƣớc cho cây trồng đồng thời còn gây ra
tác động xấu tới môi trƣờng.
Xói mòn đất là quá trình làm mất lớp đất trên mặt và phá huỷ các tầng đất
bên dƣới do tác động của nƣớc mƣa hoặc do gió [20].
Việt Nam có khoảng 23 triệu ha đất đồi núi (chiếm ¾ diện tích tự nhiên).
Quá trình sử dụng đất đồi núi sản xuất nông nghiệp ở nƣớc ta đã có lịch sử từ rất lâu
đời theo hệ thống canh tác truyền thống (đốt nƣơng, làm rẫy) để sản xuất lƣơng
thực. Có nhiều loại xói mòn, chúng đã và đang gây ra ảnh hƣởng suy thoái đất sản
xuất nông nghiệp ở nƣớc ta, chúng làm suy giảm nhanh chóng sức sản xuất của đất
17


và gây ra những tác động xấu khôn lƣờng đến đời sống của ngƣời dân và môi
trƣờng sinh thái.
Các số liệu thống kê hiện trạng sử dụng đất năm 2008 cho thấy Việt Nam có
khoảng 25 triệu ha đất dốc nên nguy cơ xói mòn và rửa trôi rất lớn. Theo các quan
trắc có hệ thống từ năm 1960 đến nay thì có khoảng 10-20% lãnh thổ bị ảnh hƣởng
xói mòn từ trung bình đến mạnh. Đặc biệt là khu vực miền núi và trung du. Do
thảm thực vật che phủ bị tàn phá đã dẫn đến hiện tƣợng sụt lở đất, làm giảm diện
tích đất đồi, thu hẹp đất ruộng. Quan trắc ở 14 khu vực thuộc Phú Thọ, Bắc Kạn,
Thái Nguyên, Đắk Lắk cho thấy, tỷ lệ mất đất tới 1-2%/năm. Kết quả nghiên cứu về

xói mòn đất của Hội Khoa học đất Việt Nam ở huyện Quỳnh Nhai - Sơn La cũng
cho phép ƣớc tính lƣợng đất mất hàng năm lên tới hơn 800 nghìn tấn, thiệt hại mỗi
năm khoảng trên 15 tỷ đồng.
Xét về mặt vật lý xói mòn chính là một quá trình tiêu thụ năng lƣợng. Năng
lƣợng bị tiêu hao khi phá vỡ kết cấu của đất, làm bắn toé những hạt đất và tạo nên
dòng chảy xoáy vận chuyển các hạt đất chà xát lên bề mặt đất làm tăng xói mòn.
Xói mòn do nước:
Hiện tƣợng xói mòn do nƣớc xảy ra ở khắp mọi nơi trên bề mặt trái đất, song
tập trung mạnh nhất ở những vùng nhiệt đới ẩm nơi thƣờng có lƣợng mƣa hàng năm
lớn, tập trung theo mùa với cƣờng độ cao, kết hợp với đất có địa hình cao và dốc đã
tạo ra những dòng chảy tràn lớn trên bề mặt. Trong nhiều vùng đất dốc hiện tƣợng
nƣớc chảy tràn trên mặt không chỉ làm mất đi một lƣợng nƣớc lớn trong mùa mƣa
mà kèm theo đó là hiện tƣợng đất bị mất do xói mòn mạnh và đây mới chính là thiệt
hại nghiêm trọng đối với đất canh tác hơn cả vì chúng làm cho lớp đất mặt bị bào
mòn dẫn đến hậu quả là đất bị mất dần và thậm chí không còn khả năng sản xuất.
Khi xói mòn xảy ra, một lƣợng nhất định chất dinh dƣỡng bị mất đi, tuy nhiên
lƣợng dinh dƣỡng này còn phụ thuộc vào hệ thống cây trồng trên đó. Các dạng xói

18


mòn do nƣớc bao gồm: xói mòn theo lớp (sheet erosion), xói mòn theo các khe,
rãnh nhỏ (ridge erosion), mƣơng xói.
Nguyên nhân của hiện tƣợng xói mòn do nƣớc xảy ra ở các vùng nhiệt đới
ẩm chủ yếu là do mƣa nhiều và đất dốc. Ngoài tác động va đập của mƣa và dòng
chảy đối với đất thì khả năng xói mòn còn bị chi phối bởi các yếu tố độ dốc, chiều
dài dốc của bề mặt đất, cấu trúc đất và các biện pháp canh tác áp dụng đối với đất.
Xói mòn do gió:
Xói mòn do gió xảy ra chủ yếu ở các vùng khô hạn, đôi khi cũng xảy ra ở
những vùng khí hậu ẩm vào mùa khô. Gió và những trận cuồng phong có thể mang

những hạt đất mịn lên cao và đƣa đi xa hàng trăm km. Những ảnh hƣởng của xói
mòn do gió thƣờng rất nghiêm trọng, nó không chỉ bào mòn, bóc đi lớp đất mặt phì
nhiêu nhất mà còn có thể bóc hết đất mặt làm trơ bộ rễ của cây trồng và cuối cùng
làm cây trồng không thể sống đƣợc. Ảnh hƣởng của xói mòn do gió không chỉ xảy
ra ở những vùng khô hạn mà cả ở những vùng ít mƣa hoặc có mùa khô kéo dài và
khốc liệt nhƣ ở vùng ven biển và Tây nguyên ở nƣớc ta. Gió có thể di chuyển các
đụn cát hoặc bào mòn lớp đất mặt về mùa khô. Xói mòn do gió chịu ảnh hƣởng của
các yếu tố nhƣ: Tốc độ gió và sức cuốn của gió; Điều kiện bề mặt đất; Đặc tính của
đất; Tình trạng thực vật che phủ trên bề mặt đất; Sự ổn định của các đặc tính cơ lý
của đất nhƣ dung trọng, tỷ trọng và kích thƣớc của các hạt có khả năng bị bào mòn
do đất.
Xói mòn do trọng lực
Do đặc tính vật lý của đất là có độ xốp, đất có khe hở với nhiều kích thƣớc
khác nhau và do lực hút của trái đất, nên đất có khả năng di chuyển từ tầng đất trên
bề mặt xuống các tầng đất sâu do chính trọng lƣợng của nó hoặc có thể đất bị trôi
nhẹ theo khe, rãnh (hay còn gọi là hiện tƣợng rửa trôi đất theo chiều sâu của phẫu
diện đất).
19


Trong khuôn khổ đề tài luận văn Thạc sỹ, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu
vấn đề về xói mòn do nƣớc.
1.2.2.Các nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới
Trên thế giới, khoa học về lĩnh vực xói mòn đất còn khá mới mẻ so với các
lĩnh vực khác. Cho tới thế kỷ XIX con ngƣời mới tiến hành những nghiên cứu thí
nghiệm đầu tiên có tính hệ thống về xói mòn đất. Ngay sau đó, nghiên cứu xói mòn
đất đã và đang phát triển mạnh mẽ cả về quy mô, mức độ và phạm vi.
Tại Mỹ, nhiều nghiên cứu về cơ chế xói mòn đất trong phòng và ngoài thực
địa đƣợc tiến hành. Đến thập niên 40 của thế kỷ XX đã xây dựng đƣợc 44 trạm
nghiên cứu xói mòn đất. Những nhà nghiên cứu tiên phong, trong giai đoạn này nhƣ:

Bennet (Bennet, 1939) [1], Ellison (Ellison, W.D (1944) [2], Stalling (Hudson, 1965)
[47], Laws (Laws, 1940) [11], Musgave (Musgrave, 1947) [13] v.v…Những kết quả
nghiên cứu của họ đã tạo ra bƣớc ngoặt trong nghiên cứu xói mòn đất. Các đặc điểm
của quá trình xói mòn đƣợc đánh giá về mặt định lƣợng. Tuy nhiên, cho đến giai
đoạn này những kết quả nghiên cứu còn giới hạn trong diện hẹp.
Châu Phi, một lục địa có hoạt động xói mòn mãnh liệt, đã trở thành khum vực
thuận lợi cho việc nghiên cứu xói mòn, thu hút nhiều nhà khoa học đến từ Mỹ và
châu Âu. Nhiều nƣớc châu Phi đã có mạng lƣới trạm nghiên cứu xói mòn đất ngoài
thực địa. Các cơ quan, tổ chức khoa học liên kết cùng nhau nghiên cứu nhƣ: Đại học
Tổng hợp Pretoria, Uỷ ban hợp tác kỹ thuật Nam Sahara (CCTA), Hội đồng bảo vệ
và sử dụng đất đai Nam Phi (SARCCVS) (Nguyễn Trọng Hà, 1996) [8].
Ở Châu

u, các Nhà khoa học Liên xô (cũ), Bungari, Đức, ý, Pháp v.v…đã

thu đƣợc nhiều kết quả về nghiên cứu và giải pháp khắc phục hiện tƣợng xói mòn
đất. Các thành tựu đạt đƣợc này có ý nghĩa trên các mặt lý thuyết về cơ chế tác động
của các nhân tố ảnh hƣởng tới xói mòn, đặc biệt là tác động của dòng chảy và băng
tan. Từ đó, đã xây dựng đƣợc nhiều mô hình dự báo xác định lƣợng đất bị xói mòn,
lắng đọng và rửa trôi, đề xuất các biện pháp phòng chống hữu hiệu trên từng điều
20


kiện địa hình cụ thể (Morgan, 1980).
Ở Châu Á, một số lớn công trình nghiên cứu đã đƣợc tiến hành ở Xrilanca, ấn
Độ, Nhật Bản, Thái Lan và Philipine v.v...những công trình này chủ yếu là ứng dụng
các thành tựu và công nghệ khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu xói mòn đất từ Mỹ
và Châu u để định lƣợng các nhân tố và dự báo xói mòn. Ellison là ngƣời đầu tiên,
vào năm 1944 bằng thực nghiệm nghiên cứu về tác động cơ học của hạt mƣa vào đất.
Ông đã xác định đƣợc rằng chính hạt mƣa rơi gây ra xói mòn.

Năm 1892, Lowe là ngƣời đầu tiên tiến hành đo kích thƣớc hạt mƣa, dựa theo
diện tích hạt bị bắn toé mà năm 1970 tác giả Hall, đã đề xuất công thức xác định
đƣờng kính hạt mƣa nhƣ sau:
D = a. Sb
Trong đó:
D: đƣờng kính hạt mƣa
S: Đƣờng kính vết bột màu
a và b: Các đại lƣợng thay đổi
Mối quan hệ giữa đƣờng kính hạt mƣa với trọng lƣợng và vận tốc rơi của nó
là tƣơng quan thuận. Nếu hạt mƣa có đƣờng kính 0,2mm thì trọng lƣợng 0,01mg và
vận tốc rơi là 0,8m/s, đƣờng kính hạt mƣa tăng lên 1,0mm, trọng lƣợng tăng 0,5mg
và tốc độ đạt 4,2m/s, khi đƣờng kính hạt mƣa đạt 4,0mm thì các giá trị này tƣơng
ứng: 38,5mg và 7,7m/s (Kinnell, 1972) [9].
Theo Baruah, P.C cho rằng kích thƣớc đƣờng kính hạt mƣa thay đổi trong
khoảng 1-7 mm, và phổ biến 5 mm. Các hạt mƣa có đƣờng kính dƣới 4,6 mm thì có
độ bền vững trong quá trình rơi, còn lớn hơn 4,6 mm rễ bị vỡ tan mà không phụ
thuộc vào sự biến động của không khí (Baruah, 1973)[4].

21


1.2.3.Các nghiên cứu xói mòn đất tại Việt Nam
Tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu xói mòn đầu tiên xuất hiện vào
những năm 1960 – 1964 nhƣ công trình của Nguyễn Ngọc Bình, Cao Văn Vinh về
ảnh hƣởng của độ dốc tới xói mòn đất, đề ra các chỉ tiêu, quy chế bảo vệ, sử dụng
và khai thác đất dốc. Cũng trong thời gian này, các tác giả nhƣ Tôn Gia Huyên, Chu
Đình Hoàng, Nguyễn Xuân Quát…đã tập trung nghiên cứu tại Tây Bắc, Bắc Thái,
Sơn La, Phú Thọ, Lào Cai về các biện pháp công trình và trồng cây che phủ đất.
Vào những năm 1965 – 1975, do hoàn cảnh khó khăn của chiến tranh, các
nghiên cứu bị gián đoạn. Tuy công tác nghiên cứu có ít đi, nhƣng thực chất đã có

hƣớng phát triển theo chiều sâu và chiều rộng, đã có phân vùng xói mòn, xây dựng
các trạm quan trắc xói mòn định vị lâu dài. Điển hình là một số công trình của Chu
Đình Hoàng (1976, 1977), Đào Khƣơng (1970) về những nét đặc trƣng chủ yếu của
xói mòn vùng khí hậu nhiệt đới Việt Nam, công trình của Hà Học Ngô và Ngô Đức
Thiều (1971) về biện pháp công trình phân cắt dòng chảy, công trình của Bùi Quang
Toán (1974) về kỹ thuật canh tác trên nƣơng đã định canh…Những nghiên cứu này
bƣớc đầu đề ra đƣợc một số biện pháp chống xói mòn đất thích hợp.
Sau khi chiến tranh kết thúc, các công trình nghiên cứu xói mòn đất đã đƣợc
xúc tiến với nhiều phƣơng pháp nghiên cứu hiện đại đƣợc ứng dụng.
Các công trình nghiên cứu xói mòn đất ở Thanh Hoà (Phú Thọ), Nguyễn
Quang Mỹ và Đào Đình Bắc (1985) đã đƣa ra nhận xét về đặc điểm xói mòn đất ở
Việt Nam nhƣ sau [14]:
+ Quá trình xói mòn đất ở Việt Nam có những đặc điểm khác biệt so với các
miền ôn đới, hàn đới. Ở nƣớc ta, hiện tƣợng xói mòn theo bề mặt gây tác hại to lớn
hơn cả, tiếp sau là xói mòn theo dòng, còn xói mòn do gió chỉ xảy ra ở một số nới
nhƣ Tây Nguyên và dải đồng bằng hẹp ven biển miền Trung. Do vậy, hƣớng nghiên
cứu và các biện pháp chống xói mòn đất ở nƣớc ta chủ yếu nhằm vào quá trình xói
mòn bề mặt.
+ Việc chống xói mòn ở Việt Nam phải mang đặc điểm riêng của miền nhiệt
đới ẩm, chứ không theo khuôn mẫu của các nƣớc Âu, Mỹ.
22


+ Cƣờng độ xói mòn đất nông nghiệp ở Việt Nam rất mạnh (150 – 200
tấn/ha/năm), song các biện pháp chống xói mòn còn rất thô sơ và chƣa đƣợc triển
khai rộng rãi. Tuy nhiên, nhận định này còn mang tính phiến diện vì lƣợng đất xói
mòn 150 – 200 tấn/ha/năm chỉ xảy ra ở một số nơi có độ dốc lớn, đất có kết cấu
không tốt, nghèo mùn, thảm thực vật trơ trụi.
Từ đầu những năm 1990, với sự sát nhập vào mạng lƣới Nghiên cứu đất dốc
Châu Á của tổ chức IBSRAM, nhiều nghiên cứu định vị đã đƣợc triển khai ở các

tỉnh phía Bắc và Tây Nguyên. Các ô đo đếm xói mòn đƣợc thiết kế thống nhất, việc
quan trắc tiến hành lâu dài và có hệ thống. Tiêu biểu là một số công trình: Công
trình của Bùi Quang Toàn (1991), “Một số vấn đề về nƣơng rẫy ở Tây Bắc và
phƣơng hƣớng sử dụng”; Công trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ (1979,
1983, 1984, 1990) về xói mòn đất nông nghiệp Tây Nguyên và các nhân tố ảnh
hƣởng tới xói mòn;…
Nguyễn Văn Dung và cs (2002) [6] khi nghiên cứu về ảnh hƣởng của các loại
hình sử dụng đất đến quá trình suy thoái đất ở Đà Bắc – Hoà Bình với 4 hình thức
sử dụng đất khác nhau: đất rừng, lúa nƣơng, trồng sắn, bỏ hoá, đã kết luận: Dòng
chảy bề mặt và xói mòn đất phụ thuộc chủ yếu vào cƣờng độ mƣa, thời gian mƣa và
mức độ che phủ thực vật. Lƣợng mƣa, hình thức sử dụng đất khác nhau ảnh hƣởng
khác nhau đến xói mòn đất và lƣợng đất bị mất do xói mòn trên đất lúa nƣơng và đất
trồng sắn lớn hơn so với trên đất rừng (10,07tấn/ha so với 2,94 tấn/ha trong năm
2000 và 30,07 và 25,57 tấn/ha so với 1,41 tấn/ha trong năm 2001; 9,64 tấn/ha so với
0,97 tấn/ha trong năm 2002) [6]
Các nghiên cứu về xói mòn đất do nƣớc ở Việt Nam có thể kể đến các công
trình nhƣ Vi Văn Vị đã xây dựng lý thuyết về thành lập chỉ tiêu tiềm lực xói mòn
thuộc vùng mƣa rào dòng chảy, đã xét tƣơng quan giữa các yếu tố ảnh hƣởng tới xói
mòn. Chỉ tiêu này theo tác giả có thể làm cơ sở cho dự báo lƣợng đất xói mòn theo
quá trình phát triển của thảm thực vật và diễn biến của mƣa (Vi Văn Vị, 1983) [24].
Dựa trên lý thuyết của mình và số liệu thực tế, tác giả đã thiết lập đƣợc một số công
23


thức tính lƣợng đất xói mòn trên sƣờn dốc và dòng chảy cát bùn trong sông thuộc
miền Bắc Việt Nam. Theo tác giả mức độ chính xác của các công thức này khá cao,
có thể áp dụng trong thực tiễn Việt Nam. Nguyễn Quang Mỹ và Hoàng Xuân Cơ đã
tính mối tƣơng quan giữa chỉ số mƣa và xói mòn ở Tây Nguyên qua áp dụng công
thức của các tác giả nƣớc ngoài cho thấy: Giữa chỉ số mƣa và lƣợng đất xói mòn có
mối quan hệ không chặt chẽ, nhƣng giữa cƣờng độ mƣa và chỉ số mƣa trung bình có

mối tƣơng quan chặt (Nguyễn Quang Mỹ và Hoàng Xuân cơ, 1985) [15].
1.2.4.Ứng dụng GIS và các mô hình tính toán xói mòn trong đánh giá xói mòn
Hiện nay trên thế giới, việc nghiên cứu xói mòn đất ngày càng phát triển
mạnh do có sự áp dụng rộng rãi các mô hình vật lý, mô hình toán, toán – lý, các lĩnh
vực về khoa học chất lỏng, chất rắn và khoa học đất...cùng việc sử dụng những công
cụ mạnh nhƣ máy tính, kỹ thuật viễn thám và GIS trong nghiên cứu và ứng dụng.
Xuất phát từ tính chất, năng lực của GIS và khả năng ứng dụng các mô hình
dự báo xói mòn để lập bản đồ xói mòn đất. Về nguyên lý thì việc ứng dụng kỹ thuật
GIS trong các mô hình dự báo xói mòn đất đều với mục đích xây dựng các bản đồ
chuyên đề tƣơng ứng với các tầng nhân tố trong các mô hình dự báo. Đây chính là
các cơ sở dữ liệu ban đầu, sử dụng các phần mềm GIS nhƣ: Microstation, Arcview,
Arc/Infor, Mapinfo, Idrisi, chúng cho phép tạo khuôn dạng cơ sở dữ liệu ở dạng:
Vector hoặc Raster. Từ đó thực hiện việc truy xuất và phân tích dữ liệu bằng các
phép tính toán học: Cộng, trừ, nhân, chia v.v...các lớp bản đồ với nhau theo mô
hình dự báo. Cuối cùng lập đƣợc bản đồ tƣơng ứng với các phép tính của các thông
số trong mô hình.
Năm 2000 ứng dụng kỹ thuật GIS (phần mềm Arc/Info 7.0) và phƣơng trình
mất đất phổ dụng USLE (The Universal Soil Loss Equation) cho lƣu vực Upper
Ewaso Ng‟iro North basin của Kenya, nhóm tác giả đã xây dựng đƣợc các bản đồ
chuyên đề tƣơng ứng với các nhân tố trong phƣơng trình nhƣ: Bản đồ chỉ số xói
mòn của mƣa (R), bản đồ hệ số kháng xói của đất (K), bản đồ độ dốc và chiều dài
sƣờn dốc (SL), bản đồ hệ số cây trồng (C) và bản đồ hệ số bảo vệ đất (P). Sau đó dựa
24


vào khả năng truy xuất và phân tích của GIS bằng phép tính tích hợp (nhân) các bản
đồ này với nhau, cuối cùng đƣợc bản đồ xói mòn đất (Bancy et al., 2000) [16].
Tác giả Manish Kokh-Shrestha đã ứng dụng kỹ thuật GIS (phần mềm
IlWIS 3.0) và mô hình dự báo xói mòn của Morgan, Morgan và Finney năm
1984 để lập bản đồ xói mòn cho lƣu vực Jhikhu Khola của Nepal. Ở đây chức

năng của GIS là xây dựng các lớp bản đồ theo các nhân tố trong mô hình. Dựa vào
khả năng truy xuất cũng nhƣ phân tích toán học nhƣ: Cộng, trừ, nhân, chia,
hàm log và hàm mũ các bản đồ chuyên đề này, cuối cùng đƣợc bản đồ xói mòn
theo mô hình dự báo (Shrestha, 1999) [12].
Năm 2001, nhóm tác giả Eiumnoh, Pongsai, và Sewana thuộc Viện Công
nghệ Châu Á (AIT), Thái Lan đã ứng dụng mô hình dự báo xói mòn đất lƣu
vực MSEC1 cho lƣu vực Huay Pano, Luang Prabang, Lào. Mô hình này đƣợc
phát triển từ dự án quản lý xói mòn đất (Management of Soil Erosion
Consortium) của Viện Quản lý nƣớc Quốc tế IWMI (International Water
Management Institute).
Tại Việt Nam, việc ứng dụng GIS trong đánh giá, dự báo xói mòn cũng
đƣợc áp dụng rộng rãi. Mô hình dự báo xói mòn đất PLER (Predict and Localize
Erosion and Runoff) là một mô hình xói mòn vật lý, mô tả quá trình xói mòn xảy ra
nhƣ trong tự nhiên theo ba quá trình: Bóc tách các hạt đất ra khỏi bề mặt đất, vận
chuyển và lắng đọng. Mô hình PLER đƣợc lập ra dựa vào mô hình xói mòn toán
học GUESS (Griffith University Erosion Sedimentation System) và hệ thống tin địa
lý ở dạng Raster (PCRaster) nên có thể áp dụng mô hình trên địa hình có độ dốc
lớn, phù hợp với công tác dự báo xói mòn theo pha động trên quy mô lƣu vực. Việc
ứng dụng GIS và mô hình PLER đã đƣợc triển khai tại lƣu vực Đồng Cao, Lƣơng
Sơn, Hoà Bình với kết quả đầu ra là bản đồ xói mòn theo pha động cho khu vực
trên [17].
Nghiên cứu của Trƣơng Đình Trọng, Nguyễn Quang Việt, Đỗ Thị Việt
25