Đặc điểm phát sinh dòng chảy và xói mòn từ đường lâm nghiệp tại ba vì hà nội

LỜI CẢM ƠN Được trí Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trường, hướng dẫn thầy giáo Bùi Xuân Dũng- Trưởng môn quản lý môi trường giúp tiến hành thực thành cơng đề tài khóa luận “Đặc điểm phát sinh dịng chảy xói mịn từ đường lâm nghiệp Ba Vì- Hà Nội” để hồn thành chương trình đào tạo hệ quy trường Đại học Lâm Nghiệp khóa học 2012-2016 Nhờ hướng dẫn tận tình thầy Bùi Xuân Dũng, thầy cô khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trường, thầy phịng thí nghiệm, trung tâm thí nghiệm thực hành khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trường tạo điều kiện thuận lợi dụng cụ tiến hành thí nghiệm góp phần hồn thành khóa luận tốt nghiệp Nhân dịp này, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô Trường đại học Lâm Nghiệp truyền đạt cho kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu suốt năm học tập nghiên cứu trường Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Xuân Dũng tận tình trực tiếp hướng dẫn theo dõi suốt trình thực khóa luận Thầy khơng người cung cấp cho kiến thức lý thuyết mà hướng dẫn kỹ cần thiết thí nghiệm thực tế giúp cho tơi hiểu áp dụng thành thạo thực tế Mặc dù cố gắng, trình độ chun mơn tơi thời gian tiến hành cịn hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi sai sót, mong nhận quan tâm, đóng góp, bổ sung ý kiến thầy, cô giáo bạn để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày …tháng…năm 2016 Sinh viên thực Lê Thị Đào MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu dòng chảy mặt 1.1.2 Nghiên cứu xói mịn đất 1.2 Ở Việt Nam 1.2.1 Nghiên cứu phát sinh dòng chảy mặt 1.2.2 Nghiên cứu xói mịn đất CHƢƠNG II: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 13 2.1.1 Mục tiêu chung 13 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 13 2.2 Đối tượng nghiên cứu- phạm vi nghiên cứu 13 2.3 Nội dung nghiên cứu 13 2.4 Phương pháp nghiên cứu 14 2.4.1 Khảo sát thực địa lựa chọn vị trí lập 14 2.4.2 Phương pháp thiết kế điều tra dịng chảy mặt lượng đất xói mịn 15 2.4.3 Quan trắc dịng chảy xói mịn từ mặt đường 19 2.3.Phương pháp xử lý nội nghiệp 21 CHƢƠNG III: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ- XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 24 3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội điểm nghiên cứu 24 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 24 3.1.2 Điều kiện kinh tế-xã hội 26 CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 Đặc điểm phát sinh dòng chảy khu vực 30 4.2 Lượng đất xói mịn từ đường lâm nghiệp 41 CHƢƠNG IV: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ 52 4.1 Kết luận 52 4.2 Tồn 53 4.3 Khuyến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ Bảng 4.1: Kết đo dòng chảy vị trí nghiên cứu 34 Bảng 4.2 Kết đo lượng đất xói mịn yếu tố ảnh hưởng 42 Biểu đồ 4.1 Đặc điểm phát sinh tổng dòng chảy khu vực nghiên cứu 30 Biểu đồ 4.2 Đặc điểm phát sinh dòng chảy mặt mặt cắt sườn dốc 33 Biểu đồ 4.3 Mối liên hệ dòng chảy lượng mưa khu vực nghiên cứu 36 Biểu đồ 4.4 Mối quan hệ dòng chảy cường độ mưa khu vực nghiên cứu 39 Biểu đồ 4.5 Đặc điểm mưa mối quan hệ tổng lượng đất xói mịn qua trận mưa 43 Biểu đồ 4.6 Đặc điểm mối quan hệ lượng đất xói mịn mặt đường qua trận mưa 44 Biểu đồ 4.7 Mối quan hệ lượng đất xói mịn mặt cắt sườn qua trận mưa 45 Biểu đồ 4.8 Mối quan hệ trận mưa lượng đất xói mịn 47 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Vị trí lập nghiên cứu 14 Hình 2.2 Sơ đồ thiết kế Ơ Tiêu Chuẩn điều tra dịng chảy xói mịn 15 Hình 2.3 Hoạt động lắp đặt hệ thống quan trắc lập rãnh nghiên cứu 16 Hình 2.4 Hệ thống thùng thu gom nước dịng chảy đất xói mịn 17 Hình 2.5 Hệ thống máng dẫn nước đất xói mịn 18 Hình 2.6 Lấy mẫu đất để xác định tỷ trọng, dung trọng 19 Hình 2.7 Xác định dòng dòng chảy mặt, mặt cắt sườn dốc xói mịn 20 Hình 2.8 Mẫu đất xác định trước sấy 20 Hình 2.9 Hoạt động phân tích mẫu đất phịng thí nghiệm 21 Hình 3.1 Bản đồ hành xã Thái Hịa- Ba Vì - Hà Nội 24 Hình 4.1 Đặc điểm dòng chảy khu vực nghiên cứu 30 Hình 4.2: Tổng hợp trình dòng chảy khu vực nghiên cứu 41 Hình 4.3: Q trình xói mịn đất khu vực nghiên cứu 49 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Giải thích BHYT Bảo hiểm y tế FM Đài FM GĐVH Giá đình văn hóa GPMB Giải phóng miền bắc KHHGĐ Kế hoạch hóa gia đình L Chiều dài sườn dốc M Trọng lượng đất khô m2 Khối lượng sau sấy m3 Khối lượng trước sấy 10 M1 Mặt 11 M2 Mặt 12 P Hệ số bảo vệ đất hoạt động canh tác 13 PTNT Phát triển nông thôn 14 R Hệ số xói mịn mưa 15 r Hệ số tương quan 16 S1 Sườn 17 S2 Sườn 18 TBLS Thương binh liệt sỹ 19 TC Tàn che 20 THCS Trung học sở 21 UBND Ủy ban nhân dân xã TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: “Đặc điểm phát sinh dịng chảy xói mịn từ đường lâm nghiệp Ba Vì- Hà Nội” Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Xuân Dũng Sinh viên thực hiện: Lê Thị Đào Mục tiêu nghiên cứu: Nhằm cung cấp sở khoa học thực tác động đường lâm nghiệp tới đặc điểm dịng chảy, tính tốn lượng xói mịn đất từ góp phần đưa giải pháp hiệu bảo vệ đất chống xói mịn Nội dung nghiên cứu: Để thực mục tiêu đề ra, đề tài tiến hành nghiên cứu số nội dung sau: - Nghiên cứu đặc điểm phát sinh dòng chảy từ đường lâm nghiệp Ba Vì- Hà Nội - Đánh giá lượng đất xói mịn từ đường lâm nghiệp Ba Vì- Hà Nội - Đề xuất giải pháp hạn chế phát sinh dịng chảy xói mịn từ đường lâm nghiệp Ba Vì- Hà Nội Những kết đạt - Đường lâm nghiệp có tác động tới q trình phát sinh dịng chả xói mịn đất - Đo lượng dòng chảy mặt sườn dốc bề mặt đường từ đưa mối liên hệ chúng - Dòng chảy mặt sườn, mặt đường lượng mưa khu vực nghiên cứu có mối quan hệ chặt chẽ - Lượng đất xói mịn mối quan hệ lượng đất với yếu tố thủy văn - Đưa số giải pháp hạn chế phát sinh dịng chảy xói mịn đất từ đường lâm nghiệp Hà Nội, ngày …tháng….năm 2016 Sinh viên Lê Thị Đào ĐẶT VẤN ĐỀ Như biết, đất đai nguồn tài nguyên vô quý giá, tư liệu ngành Nơng- Lâm Nghiệp, thành phần quan trọng môi trường sống Tuy nhiên, với gia tăng dân số, mức độ thị hóa, cơng nghiệp hóa- đại hóa đất nước khai thác khoáng sản, phát triển ngành nông nghiệp, xây dựng sở hạ tầng,… ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn đất đai, làm cho trình xói mịn đất xảy ngày nhiều Ở nước ta xói mịn đất diễn nghiêm trọng hầu hết vùng đất dốc, nhân tố quan trọng làm suy thoái tài nguyên đất, hoang hóa vùng đất dốc dẫn đến đói nghèo người dân nhiều vùng Xói mịn tượng bào mòn lớp đất bề mặt, làm lớp mùn chất dinh dưỡng đất, gây ảnh hưởng tới đời sống sản xuất nông- lâm nghiệp người Q trình phát sinh dịng chảy mặt xói mịn đất thường phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, mưa, đất thảm thực vật Những tác động thiếu thận trọng người dù nhỏ dẫn đến biến đổi lớn xói mịn đất làm thay đổi đáng kể mặt sinh thái đặc biệt hoạt động xây dựng hệ thống đường lâm nghiệp phục vụ công tác lại người dân thời điểm CNH- HĐH Hệ thống đường làm thay đổi đường dòng chảy tăng lượng dòng chảy mặt mà cịn có nguy xói mịn, sạt trượt nở đất ảnh hưởng tới sống người Trên giới, có nhiều nghiên cứu ảnh hưởng hệ thống đường lâm nghiệp tới q trình dịng chảy xói mịn đất nước ta có nghiên cứu vấn đề Tùy vào loại đường, độ dốc, lượng mưa, kết cấu đất,… mà mức độ xói mịn đất khác nhau, từ mà có biện pháp tác động khác nhằm bảo vệ đất, chống xói mòn Theo nghiên cứu Dietrichet al, 1986, hệ thống đường góp phần 50% tổng số dòng chảy 70% lưu lượng đỉnh cao Sự hội tụ dòng chảy bề mặt làm cho kênh dốc dễ bị ổ định dễ gây nguy suy thoái đất, theo ISF cutbank đường đường trượt có xu hướng cao tạo lượng dòng chảy lớn mức độ ảnh hưởng liên quan phần tới loại đất, độ dốc, mức độ tác động người lượng mưa Xã Thái Hịa, huyện Ba Vì, Hà Nội với diện tích 562.58 ha, hệ thống đồi núi nhiều với độ cao, độ dốc khác nhau, lượng mưa quanh năm lớn,…với đặc điểm đường gây tác động khơng mong muốn xói mịn, sạt trượt lở đất Tuy nhiên khu vực chưa có nghiên cứu phát sinh dịng chảy xói mịn đất Chính vậy, tơi tiến hành nghiên cứu “Đặc điểm phát sinh dòng chảy xói mịn từ đƣờng lâm nghiệp xã Thái Hịa- Ba Vì- Hà Nội” để làm rõ vấn đề từ dự kiến đưa số biện pháp khắc phục CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong thập kỷ gần đây, dân số tăng nhanh nên nhu cầu đất ở, lương thực, thực phẩm lâm sản ngày tăng, nhu cầu lại người dân tăng lên Việc phục vụ nhu cầu lại cho người dân vấn đề nhức nhối toàn xã hội vùng dân tốc thiểu số, vùng núi, Việc cắt xẻ núi để xây dựng hệ thống đường việc làm mang đến tác hại vô xấu Một tác động đến kết cấu đất, đất yếu đi, phá vỡ kết cấu vốn có nó, kéo theo lượng lớn dịng chảy mặt Khi mưa xuống nguy xói mịn, sạt trượt nở đất điều khơng thể tránh khỏi Để đánh giá hệ thống đường đóng góp dịng chảy đất vào dịng chảy mặt, đóng góp chất lắng đọng xuống sông suối để biết ảnh hưởng việc xây dựng hệ thống đường đến trình dịng chảy xói mịn đất có nhiều nghiên cứu giới Việt Nam nghiên cứu vấn đề Dưới số nghiên cứu vấn đề 1.1 Trên giới 1.1.1 Nghiên cứu dịng chảy mặt Nghiên cứu dịng chảy mặt nghiên cứu thủy văn rừng Các nghiên cứu thủy văn rừng đề cập tới từ lâu nhiên tới năm 1930 trở lại có nghiên cứu định lượng cụ thể nghiên cứu mang lại ý nghĩa rõ rệt Dòng chảy mặt đất thành phần quan trọng tuần hoàn nước hệ sinh thái rừng, phản ánh tốt khả giữ nước rừng Nhìn chung đất rừng tự nhiên có khả thấm nước cao xuất dòng chảy mặt (douglass, 1977, Pritchett, 1979) Mặt khác rừng bị chặt hạ trở nên thưa thớt độ dốc mặt đất lớn tạo nhiều lượng nước chảy bề mặt (Ruxton B P, 1967, Imeson A C Vis, 1982) Năm 2006, Châu Phi J.O.Owino, SF.Owido, M.C.chemelil tiến hành thí nghiệm đánh giá khả hạn chế dòng chảy mặt đất thịt nhẹ - Tổng lượng dòng chảy mặt OTC cao sau đến OTC cuối OTC Vì OTC dang địa hình lõm lượng nước chảy tập trung lại đầu OTC địa hình lồi, lượng nước phân tán nhiều phía dẫn đến lượng nước dịng chảy đầu - Tổng lượng dòng chảy lại chia hai thành phần: dòng chảy mặt (biểu đồ b) dòng chảy mặt cắt sườn dốc ( biểu đồ c)  Ở biểu đồ b - Dựa vào biểu đồ cho thấy, dòng chảy mặt cường độ mưa tỷ lệ thuận với Lượng mưa lớn cường độ mưa lớn Cụ thể OTC 1: Cường độ mưa 0.0005mm/s, 0.0021mm/s, 0.007mm/s lượng nước dịng chảy mặt tương ứng 0.02mm, 0.3mm, 0.39mm - Hệ số tương quan đại lượng tương đối chặt OTC hệ số tương quan lại khác OTC 1, OTC 2, OTC 3hệ số tương quan đại lượng r= 0.83, 0.82, 0.8 - Ở địa hình lõm lượng dịng chảy mặt nhiều so với ô tiêu chuẩn cịn lại Sở dĩ địa hình lõm dịng chảy có xu hướng chảy tập trung hướng vào tiêu chuẩn dẫn đến tồn nước hứng vào cịn địa hình lồi lượng nước có xu hướng phân tán ra, chia rẽ ngồi OTC dẫn đến lượng nước chảy vào thùng ít, dẫn tới lượng nước dịng chảy mặt địa hình lồi  Ở biều đồ c - Dựa vào biểu đồ cho thấy, dòng chảy mặt cắt sườn dốc cường độ mưa tỷ lệ thuận với Lượng dòng chảy mặt cắt sườn dốc lớn cường độ mưa lớn Cụ thể địa hình lõm: Cường độ mưa 0.0005mm/s, 0.0021mm/s, 0.007mm/s lượng nước sườn cắt tương ứng 0.01mm, 0.18mm, 0.27mm - Ở ô tiêu chuẩn dạng địa hình lõm có lượng dịng chảy sườn dốc lớn hệ số tương quan hai đại lượng cường độ mưa dòng chảy sườn dốc tương đối chặt r = 0.86 tiếp đến ô tiêu chuẩn với hệ số tương 40 quan r= 0.83, lượng dịng chảy mặt cắt nhỏ tiêu chuẩn với hệ số tương quan chặt r= 0.86 Hình 4.2: Tổng hợp q trình dịng chảy khu vực nghiên cứu -Từ biểu đồ bên ta nhận thấy rằng: + Cùng lượng mưa xuống, dạng địa hình khác lượng dịng chảy vị trí mặt đường, mặt cắt sườn dốc khác + Dịng chảy mặt đường có xu hướng nhiều so với dòng chảy mặt cắt sườn dốc + Ở dạng địa hình lõm OTC lượng dòng chảy mặt đường mặt cắt sườn dốc lớn so với OTC OTC OTC dạng địa hình lồi có lượng dịng chảy thấp - Từ hình ảnh dễ dàng nhận thấy, mưa xuống, lượng dòng chảy mặt dao động từ 0mm đến 0.39 mm chiếm 59.09% tổng lượng nước Lượng dòng chảy đất dao động từ 0mm đến 0.27mm thấp so với lượng dòng chảy mặt chiếm 40.91% tổng lượng nước 40.91% lượng dòng chảy đất góp phần làm tăng lượng dịng chảy mặt, phá vỡ kết cấu đất, xói mịn sạt nở đất dễ xảy Cần có biện pháp nhằm hạn chế tối thiểu lượng dòng chảy mặt, bảo vệ đất chống xói mịn 4.2 Lƣợng đất xói mòn từ đƣờng lâm nghiệp - Như biết đường lâm nghiệp có tác động lớn tới kết cấu đất, thay đổi phá vỡ kết cấu đất, từ dẫn đến đất dễ bị sạt nở xói mịn có mưa 41 - Đoạn đường khu vực nghiên cứu thuận lợi để đánh giá lượng xói mịn Địa hình dốc với độ dốc 10-15°, bề dày tầng đất 70-80cm, bề mặt đất có sỏi đá nhỏ, đất đồi dễ sạt nở Sau tiến hành thí nghiệm quan sát thu số liệu 15 trận mưa, nghiên cứu thu kết lượng xói mịn: Bảng 4.2 Kết đo lƣợng đất xói mịn yếu tố ảnh hƣởng Ngày 9/3/2016 10/3/2016 13/3/2016 16/3/2016 17/3/2016 25/3/2016 9/4/2016 18/4/2016 20/4/2016 23/4/2016 24/4/2016 6/5/2016 24/5/2016 25/5/2016 26/5/2016 Tổng Lƣợng đất Lƣợng đất xói xói mịn mặt cắt (g) mịn mặt đất (g) Lƣợng mƣa OTC1 OTC OTC OTC OTC OTC 2.5 0 0 0 0.5 0 0 0 2.5 0 0 0 0 0 0 6.5 0 0 0 20 54.55 168.05 63.21 237.61 145.26 126.96 22 297.49 101.42 94.66 332.26 173.86 160.34 38.34 24.42 15.45 16.7 38.64 23.18 28 239.06 117.41 89.52 405.4 225.04 166.25 45 463.5 337.83 304.23 646.07 223.98 239.05 27 136.78 83.26 53.81 174.45 166.52 123.72 23 256.08 91.48 135.66 292.94 159.08 300.28 53 340 199.5 133 482.6 361.95 326.8 130 317.3 367.69 178.25 682.9 942.32 421.82 80 505.4 377.58 382.85 260.3 359.1 490.9 437 3196.67 2329.42 1529.03 5318.03 2334.97 2200.91 - Như biết, xói mịn đất có hai giai đoạn bắn phá trơi Khi có mưa, hạt mưa rơi từ cao xuống với lớn xuống mặt đất khiến cho hạt đất bị bắn tung tóe trở nên riêng rẽ Tùy vào tác động hạt mưa, đặc điểm, kết cấu đất mà trình xảy cách mạnh hay yếu Giai đoạn thứ giai đoạn hạt đất riêng rẽ bị nước dịng chảy mặt trơi theo Dịng chảy mặt lớn lượng đất xói mịn nhiều ngược lại 42 - Từ bảng kết dễ dàng nhận thấy với lượng mưa, cường độ mưa vị trí khác lượng đất xói mịn khác Đó đặc điểm ô nghiên cứu khác địa hình, độ dốc, đặc điểm đất Đề tài nghiên cứu chủ yếu tập trung vào yếu tố địa hình (lồi, lõm, phẳng) đường tới lượng xói mịn đất Lượng mưa(mm/trận) 20 40 60 80 100 120 Tổng lượng xói mịn đất (g) 140 1400 OTC 1200 OTC 1000 OTC 800 600 400 200 Tổng lượng đất xói mịn (g) 1400 OTC 1200 y = 8,977x + 141,4 R² = 0,630 OTC OTC 1000 800 600 y = 6,429x + 61,58 R² = 0,697 400 y = 10,16x + 4,727 R² = 0,976 200 0 20 40 60 80 Lượng mưa(mm) 100 120 140 Biểu đồ 4.5 Đặc điểm mƣa mối quan hệ tổng lƣợng đất xói mịn qua trận mƣa - Từ biểu đồ nhận thấy, thu thập tất 15 trận mưa, tổng lượng đất xói mịn biến động qua trận mưa có xu hướng tăng lên lượng mưa tăng 43 Lượng mưa(mm/trận) 20 40 60 80 100 120 Lượng xói mịn đất mặt đường (g) 140 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 1000 OTC 900 y = 5,280x + 76,29 R² = 0,612 Lượngđấtxóimịn mặtđường(g) OTC 800 OTC 700 600 500 400 300 y = 6,697x - 15,44 R² = 0,946 y = 4,075x + 35,81 R² = 0,766 200 100 0 20 40 Lượng 60 mưa(mm) 80 100 120 140 Biểu đồ 4.6 Đặc điểm mối quan hệ lƣợng đất xói mịn mặt đƣờng qua trận mƣa - Giống mối quan hệ lượng mưa với lượng đất xói mịn mặt đường, lượng đất xói mịn sườn cắt Lượng đất sườn cắt tỷ lệ thuận với lượng mưa Lượng mưa lớn lượng đất xói mịn sườn cắt lớn Cụ thể: OTC lượng mưa 9mm lượng đất xói mịn 16.7g, lượng mưa cao 45mm, lượng đất xói mịn tăng 646.07g - Ở OTC lượng đất xói mịn sườn cắt nhiều OTC thấp OTC Ở lượng mưa ngày 25/5/2016 lượng đất xói mịn tăng vượt trội so với OTC cịn lại tỷ trọng đất độ xốp ô tiêu chuẩn Ở ô tiêu chuẩn với độ xốp 98.87%, đất tơi xốp dẫn đến giai đoạn bắn phá trơi diễn mạnh mẽ - Vì dạng địa hình lõm mà nước xuống chảy tập trung vào phần lõm mà lượng đất bị phân tán nhiều phía khác ngồi khu vực OTC OTC đo lượng đất xói mịn nhiều Cịn OTC địa hình lồi, nước mưa xuống chảy phân tán phía có cịn chảy khỏi OTC 44 - Nhận thấy lượng đất xói mịn tỷ lệ thuận với cường độ mưa Lượng đất xói mòn lớn cường độ mưa lớn ngược lại Với hệ số tương quan ô tiêu chuẩn 1,2,3 0.612, 0.392, 0.345 - Sỡ dĩ có mối quan hệ chặt chẽ mưa xuống với cường độ lớn, trôi hết tất hạt đất với cường độ mạnh theo dẫn tới lượng đất xói mịn tăng 20 Lượng mưa(mm/trận) 40 60 80 100 120 500 400 300 200 100 600 OTC OTC OTC Lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc (g) Lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc (g) 140 600 500 400 y = 3,696x + 65,16 R² = 0,530 300 200 y = 2,353x + 25,77 R² = 0,510 y = 3,464x + 20,17 R² = 0,790 100 0 20 40 60 Lượng mưa(mm) 80 100 120 140 Biểu đồ 4.7 Mối quan hệ lƣợng đất xói mịn mặt cắt sƣờn qua trận mƣa - Từ biểu đồ thấy lượng mưa lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc đất tỷ lệ thuận với Lượng mưa lớn lượng đất xói mòn nhiều Cụ thể OTC lượng mưa 9mm lượng đất xói mịn 16.7 g, 45 lượng mưa 45mm lượng đất xói mịn 463.5 g, lượng mưa 80mm lượng đất xói mịn 505.4g Khi lượng mưa lớn hạt mưa rơi xuống với lớn, hạt đất bị bắn phá riêng rẽ, mưa lớn lượng nước nhiều trôi nhiều đất theo Chính mà lượng mưa lượng đất tỷ lệ thuận với - Qua 15 trận mưa OTC, OTC (dạng địa hình lõm) có lượng đất xói mịn nhiều tiếp sau OTC OTC dạng địa hình lồi Vì dạng địa hình lõm mà nước xuống chảy tập trung vào phần lõm mà lượng đất bị phân tán nhiều phía khác ngồi khu vực OTC OTC đo lượng đất xói mịn nhiều Cịn OTC địa hình lồi, nước mưa xuống chảy phân tán phía có chảy khỏi OTC lượng đất trơi - Tuy nhiên nhìn biểu đồ ta thấy lượng mưa lớn 80mm, 130mm lượng đất xói mịn bề mặt lại nhỏ so với lượng mưa 53mm Nguyên nhân ngày 24/5/2016 lượng mưa 53mm với cường độ lớn trôi hết lớp đất bề mặt lượng đất xói mịn cao, sang ngày 25/5/2016 tiếp tục mưa lớp đất bề mặt bị trôi trận mưa trước nên trận mưa lớp đất bị chai cứng lượng đất xói mịn so với trận mưa trước 46 Tổng lượng đất tích lũy (g) 7000 y = 39,45x2 - 178,1x + 109,0 R² = 0,993 6000 5000 y = 32,88x2 - 219,6x + 316,6 R² = 0,983 4000 3000 2000 y = 27,05x2 - 180,0x + 246,9 R² = 0,993 1000 Lượng xói mịn mặt Lượng đất xói mịn cắt sườn dốc tich mặt đường tích lũy (g) lũy (g) 4000 y = 22,12x2 - 89,61x + 37,80 R² = 0,990 3500 3000 y = 21,21x2 - 158,3x + 249,3 R² = 0,974 2500 2000 OTC 1500 OTC 1000 OTC y = 17,45x2 - 121,2x + 175,4 R² = 0,993 500 3000 y = 17,39x2 - 90,69x + 78,11 R² = 0,993 2500 2000 y = 11.676x2 - 61.313x + 67.375 R² = 0.9879 1500 OTC OTC OTC 1000 500 y = 9,748x2 - 59,50x + 70,82 R² = 0,987 0 mưa Trận 10 12 14 16 Biểu đồ 4.8 Mối quan hệ trận mƣa lƣợng đất xói mịn - Nhận thấy biểu đồ có xu hướng thể giống theo hướng lên, tăng dần không bị ngắt quãng hay giảm xuống trận mưa Điều chứng tỏ khu vực nghiên cứu, trận mưa trận mưa xảy xói mịn lượng mưa 9mm Lượng mưa 9mm ngưỡng xảy xói mịn đất - Tổng lượng đất xói mịn OTC lớn 29184.44g, OTC 19175.3g, thấp OTC 15640.51g Trong lượng đất xói mịn bề mặt đường: OTC 17332.17g, OTC 11044.13g, OTC 9630.81g Lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc : OTC 11852.27g, OTC 8131.17g, OTC 6009.7g 47 600 600 OTC 500 400 300 200 y = 1581,x + 2,345 R² = 0,818 100 1200 OTC Tổng lượng xói mịn đất (g) 700 Lượng đấ xói mịn mặt cắt sườn dốc (g) Lượng xói mịn đất mặt đường (g) 800 500 400 300 200 y = 1745,x + 32,26 R² = 0,753 100 600 200 300 y = 1858,x - 25,47 R² = 0,753 600 OTC Tổng lượng đấ xói mịn (g) Lượng đấ xói mịn mặt cắt sườn dốc (g) 800 1500 350 OTC 250 200 400 150 200 y = 1670,x - 5,696 R² = 0,879 100 50 OTC 1000 y = 1785,x - 31,91 R² = 0,880 500 450 350 y = 1793,x - 3,952 R² = 0,865 400 OTC 400 500 1000 Tổng lượng đấ xói mịn (g) OTC Lượng đấ xói mịn mặt cắt sườn dốc (g) Lượng xói mịn đất mặt đường (g) 600 300 250 300 200 200 150 100 100 0 0,1 0,2 Cường độ mưa (mm/s) 0,3 y = 1680,x + 25,48 R² = 0,882 400 400 Lượng xói mịn đất mặt đường (g) 800 1000 OTC 1000 y = 1476,x - 0,746 R² = 0,655 50 OTC 800 600 400 y = 1686,x - 8,824 R² = 0,844 200 0 0,1 0,2 Cường độ mưa (mm/s) 0,3 0 0,1 Cường 0,2độ mưa0,3 (mm/s) 0,4 0,5 Biểu đồ 4.9 Mối quan hệ cƣờng độ mƣa lƣợng đất xói mịn - Nhận thấy lượng đất xói mịn tỷ lệ thuận với cường độ mưa Lượng đất xói mòn lớn cường độ mưa lớn ngược lại Với hệ số tương quan chặt chẽ OTC1, 2, hệ số tương quan chặt chẽ - Sỡ dĩ có mối quan hệ chặt chẽ mưa xuống với cường độ lớn , trôi hết tất hạt đất với cường độ mạnh theo dẫn tới lượng đất xói mịn tăng 48 - Từ biểu đồ bên ta Mưa nhận thấy rằng: 0-130mm Lượng xói mịn mặt cắt sườn dốc 0- 382.85 + Cùng lượng mưa Lượng xói mịn mặt đường 0- 490.9g Dạng địa hình lồi (OTC 3) xuống, dạng địa hình khác lượng đất xói mịn vị trí mặt đường, mặt cắt Mưa – 130mm sườn dốc khác Lượng xói mịn mặt đường 0- 942.32g Lượng xói mịn mặt cắt sườn dốc 0377.58g Dạng địa hình phằng (OTC 2) cắt sườn dốc Đường đồng mức Lượng xói mịn mặt cắt sườn dốc 0- 505.4 g đường có xu hướng nhiều so với lượng đất xói mịn mặt Lượng xói mịn mặt đường 0-682.9 g Mưa (0- 130mm) + Lượng đất xói mịn mặt + Ở dạng địa hình lõm Dạng địa hình lõm (OTC1) OTC lượng xói mịn đất mặt đường mặt cắt sườn dốc lớn so với OTC OTC Hình 4.3: Q trình xói mịn đất OTC dạng địa hình lồi có lượng dịng chảy thấp khu vực nghiên cứu Từ hình 4.3 dễ dàng nhận thấy lượng đất xói mịn bề mặt đường lướn so với lượng đất xói mịn từ mặt cắt sườn dốc Ở OTC địa hình lõm, lượng đất xói mịn bề mặt đường dao động từ g đến 582.9g tổng lượng đất Lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc dao động từ g đến 505.4 g Lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc khơng có máng chứa xuống bề mặt đất, góp phần vào lượng xói mịn bề mặt tương đối nhiều, trình làm đường tác động đến đất, làm thay đổi kết cấu đất, làm đất dễ bị xói mịn Một gặp mưa lớn đất yếu gây trình vỡ, sạt nở đất cần có biện pháp bảo vệ đất cho phù hợp 49 Nhận thấy lượng nước vị trí mặt đất cao lượng nước vị trí mặt cắt sườn đất Bởi mặt cắt có diện tích tiếp xúc lớn hơn, lượng mưa rơi vào nhiều hơn, dốc nên lượng dòng chảy bè mặt nhiều so với mặt cắt sườn dốc Lượng đất xói mịn bề mặt đất lớn so với lượng đất xói mịn vị trí sườn cắt Lượng đất xói mịn tỷ lệ thuận với lượng mưa Khi mưa lớn, lượng nước thấm xuống đất ít, lượng nước dịng chảy mặt lớn kèm theo tốc độ mạnh trôi lớp đất bề mặt dẫn đến lượng đất xói mịn lớn Do điều kiện không đủ để nghiên cứu hết mối quan hệ lượng mưa, cường độ mưa tới dòng chảy mặt lượng xói mịn đất từ đường lâm nghiệp thấy trình tác động làm đường lâm nghiệp gây tượng xói mòn, sạt nở Lượng nước dòng chảy nền, dòng chảy sườn dốc góp phần vào dịng chảy mặt đất làm cho q trình xói mịn xảy mạnh mẽ gây hậu nghiêm trọng 4.3 Một số giải pháp hạn chế phát sinh dòng chảy mặt, bảo vệ đất chống xói mịn Dựa vào q trình nghiên cứu, thực nghiệm đánh giá thu thập số liệu đề tài xin đưa số giải pháp hạn chế tối đa dòng chảy mặt, bảo vệ đất chống xói mịn - Tạo điểm nước đoạn ngắn đường Việc tạo điểm nước có tác dụng làm giảm lượng dòng chảy mặt tập trung , thay đổi dòng chảy, hướng dòng chảy làm cho tốc độ chảy giảm hạn chế xói mịn sạt nở đất - Hạn chế lại trời mưa lại trời mưa làm cho đất bị nén chặt lại, bề mặt chai cứng Lượng nước mưa rơi xuống mặt đất chai cứng khơng thấm chuyển tồn lượng nước mưa rơi xuống thành dòng chảy mặt Tốc độ chảy mạnh, lượng dịng chảy mặt lớn gây xói mịn, sạt nở đất Chính việc hạn chế lại trời mưa cần thiết 50 - Dải sỏi nhỏ măt đường để tránh không cho mặt đất tiếp xúc trực tiếp với lượng mưa, làm giảm tác động tới bề mặt đất - Không nên tác động tới đất tác động đến đất, làm thay đổi kết cấu đất, đất yếu lúc xói mịn sạt nở đất dễ dàng xảy - Tạo hệ thống đường ống thoát nước đường tránh nước bị úng lại dễ gây sạt trượt nở đất - Tăng lớp phủ sườn cắt mặt dốc việc trồng loại cỏ rễ sâu có khả bảo vệ đất chống xói mịn - Dùng lưới dải sườn dốc mặt cắt nhằm hạn chế lượng đất xói mịn 51 CHƢƠNG IV KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KHUYẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua trình làm nghiên cứu, đề tài rút số kết luận sau: + Tổng lượng mưa quan sát 15 trận từ ngày 3/9/2016 đến ngày 26/5/2016 Lượng mưa tháng tiến hành thí nghiệm không đồng đều, tháng lượng mưa thấp, chủ yếu mưa phùn mưa nhỏ kéo dài Sang tháng 4, tháng lượng mưa lớn có xuất dịng chảy mặt, lượng đất xói mịn + Dỏng chảy mặt đất mặt cắt sườn dốc tỷ lệ thuận với lượng mưa, lượng mưa lớn lượng nước dòng chảy mặt mặt cắt sườn dốc lớn ngược lại Hệ số tương quan đại lượng tương đối chặt +Lượng mưa 9mm ngưỡng xuất dòng chảy khu vực nghiên cứu + Dòng chảy mặt đất mặt cắt sườn dốc tỷ lệ thuận với cường độ mưa Lượng đất xói mịn tỷ lệ thuận với lượng mưa cường độ mưa Lượng mưa lớn, cường độ mưa mạnh xói mịn đất nhiều Các đại lượng có mối tương quan tương đối chặt + Ở dạng địa hình lõm lượng nước lượng đất xói mịn lớn so với đại hình phẳng địa hình lồi + Hệ số dịng chảy mặt đường dao động từ – 0.8, hệ số dòng chảy mặt cắt sườn dốc dao động từ – 0.5 Hệ số dòng chảy OTC lớn OTC thấp lại OTC + Dòng chảy (dịng chảy mặt cắt sườn dốc) góp phần vào dòng chảy mặt làm tăng dòng chảy mặt, phá vỡ kết cấu đất làm đất yếu đi, làm tăng trình xói mịn sạt nở đất + Lượng đất xói mịn mặt đường có xu hướng nhiều so với lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc 52 + Ở OTC 1, lượng đất xói mịn bề mặt đường dao động từ g đến 582.9g tổng lượng đất Lượng đất xói mịn mặt cắt sườn dốc dao động từ g đến 505.4 g 4.2 Tồn - Đề tài nghiên cứu tồn số điểm hạn chế sau: + Thời gian thực đề tài khoảng tháng 3,4,5 tháng mùa khô năm khu vực nghiên cứu.Thời tiết khoảng thời gian thất thường, mưa nhỏ có kéo dài 2,3 ngày.Vì mà lượng mưa thu ít, quan hệ xói mịn với đối tượng liên quan hạn chế chưa thể rõ mức độ tương quan lẫn + Do kinh nghiệm nghiên cứu, thực đề tài hạn chế, nên q trình thực cịn lung túng thiếu tính chun nghiệp Đặc biệt q trình lắp đặt thí nghiệm tương đối khó khăn (địa hình gồ ghề, đất đồi cứng khó đào rãnh, q trình bảo quản thiết bị khó khăn nơi tiến hành thí nghiệm cách xa, đường khó đi…) Vì dẫn đến sai sót khơng đáng có q trình nghiên cứu + Dụng cụ nghiên cứu hạn chế kinh phí cịn hạn hẹp nên khơng thể tiến hành nghiên cứu diện rộng Do chưa phản ánh đầy đủ q trình phát sinh dịng chảy xói mịn đất khu vực nghiên cứu 4.3 Khuyến nghị - Nghiên cứu trình phát sinh dịng chảy xói mịn từ đường lâm nghiệp bên nước ngồi có rất nhiều nghiên cứu Việt Nam lại khơng có Cần có nhiều nghiên cứu để tìm quy luật đưa giải pháp hữu hiệu để bảo vệ đất chống xói mịn - Cần bổ sung thêm số trang thiết bị đại dễ dàng trình thiết kế, thu thập số liệu thí nghiệm Hơn số liệu xác so với q trình làm thủ cơng 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Xuân Dũng, Phí Thị Hải Ninh, Kiều Thị Dương, Lê Thái Sơn (2014), “Nghiên cứu đặc điểm chế độ dòng chảy chất lượng nước cửa lưu vực rừng trồng Núi Luốt, Trường Đại Học Lâm Nghiệp” Đề tài nghiên cứu cấp trường Bùi Xuân Dũng , 2014, Nghiên cứu đặc điểm chế độ dòng chảy chất lượng nước lưu vực rừng trồng Núi Luốt , trường Đại học Lâm Nghiệp Bùi Xuân Dũng, Bài giảng “Ảnh hưởng đường lâm nghiệp tới dịng chảy xói mịn đất” Phạm Văn Điển (2001) “Đo lượng nước chảy bề mặt lượng đất xói mịn nghiên cứu sinh thái thủy văn rừng” Tạp chí Nơng Nghiệp & PTNT, tháng 10/2001 Phạm Văn Điển (2000), Tiếp cận số phương pháp điều tra xói mịn đất Thơng tin trường Đại Học Lâm Nghiệp, số Tăng Sĩ Hiệp, “ Evaluating runoff and sediment yields from skid strails in a forest headwater catchment” Nguyễn Thành Luân, Trần Anh Phong, 1996, Một số thông tin đất dốc Việt Nam Hội khoa học đất Việt Nam (2000), Đất Việt Nam Hudson N (1981), bảo vệ đất chống xói mịn (Đào Trọng Năng Nguyễn Kim Dung dịch), Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội – 1981 10 Switalski TA, Bissonette JA, DeLuca TH, Luce CH, Madej MA 2004 “Lợi ích tác động loại bỏ đường” 11 Wemple BC, Swanson FJ, Jones JA 2001 đường rừng tương tác địa mạo, Cascade Range, Oregon 12 Ziegler AD, Sutherland RA, Giambelluca TW 2000 Phân vùng tổng xói mịn đường trải nhựa vào giật gân thành phần thủy lực