Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành Thủy văn học: Nghiên cứu ứng dụng mô hình Swat đánh giá mức độ xói mòn đất và vận chuyển bùn cát do dòng chảy tràn mặt đến bồi lắng đầm Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các sô liệu, kêt quả nêu trong

luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ luận văn nào khác.

Tôi xin cam đoan rang mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cam

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được trích dẫn rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Bùi Ngọc Quỳnh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình điều tra, thu thập, nghiên cứu dé hoàn thiện luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, quý báu của các nhà khoa học, của các cơ quan, tô

chức, cá nhân có sự hiệu biệt vê lĩnh vực nghiên cứu.

Tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn chân thành nhất tới 02 giáo viên hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Lê Tuấn và PGS.TS Phạm Thị Hương Lan đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.

Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các thầy giáo, cô giáo trong khoa

Thủy Văn và Tài nguyên nước - trường Đại học Thủy Lợi, các anh chị trong Viện

Nghiên cứu biến và hai đảo, Viện Nghiên cứu Tài nguyên nước và Môi trường đã

nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này.

Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới sự hỗ trợ của đề tài nghiên cứu khoa học và công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế TTH.2014-KC.06, “Nghiên cứu sự bồi lắng dam Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế” của TS Nguyễn Lê Tuấn (2014-2017), Viện Nghiên cứu biển và hải đảo.

Sau cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, những người thân, đồng nghiệp và bạn bè đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Mặc dù đã có nhiều cô găng dé thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất Song do

thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót,

vì vậy rất mong nhận được sự góp ý của các Thay, Cô và các bạn dé luận văn được

hoàn thiện hơn.

Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2017Tác giả luận văn

Bùi Ngọc Quỳnh

li

MỤC LỤC

DANH MỤC BANG uo ecsssssssssessessessessessesssssssvssecsessessessssussusavcsessessessssussussecsessesseeseeesaeses vi 020 1

1 Tinh cấp thiết của Dé tải - ¿5 - St SE E1 E1 1121111111011211211 2111111111111 11c 1

2 Mục tiêu NGHIEN CỨU - - c2 3 3211132118391189 111 11 8 30 1 11 11 11H HH 2

1.1 Xói mòn đất - + tk 2EEEEEEEE1511211211211111 2111111111111 11 11111111 11c 5 1.1.1 Khái niệm xói MON AGL ceescccssssssesssssessesssesessssessssssssssssusessssusessssissssssssesssssueeesssseseessees 5 1.1.2 Các nhân t6 ảnh hưởng tới xói MON đấ ©c2£+22c2se2EEE+ettEEEveesrrrkeerrrrree 5

1.1.2.2 (TT T Nưnggg 6

1.1.2.3 Yếu tO thổ nÌưỠÕïg - 5-55 EEEEEEEEEEEEEEEEE21121121111 110111111110 6 LiL.2.4 TRAIN thu VG nên ga 7

1.1.2.3 Hoạt động CUA CON HHỜI SH TH Hàn Hàng HH nưệt 8 1.1.3 Phân loại xói MON AGt seeccsecccsscssssssesssssessssssesssssesssesssuesssssesssssesssssscsssecsssueessseeessseeessees 8 1.2 Sự bồi lắng -:- s51 21 E1 1 1E 1E2111011211211 211215111111 1111111111111 111111111111 re, N2 1 .n

1.2.2 Ảnh hưởng của sự bôi lắng 1.3 Tổng quan các công trình nghiên cứu xói mòn, bồi lắng trên thế giới và ở Việt Nam10 1.3.1 Trên thé giới -©©ce++2EE+++EEEEEEEEE1E222E11E22.111 T.11 T11 12 1E cree 10 1.3.2 Tai Viet NGM vecececcesscsssssecssseseneseseceseesesssesesesesesesesesesesescseseseseseaeaeseeeeeeesesescecsenenensas 12 1.4 Giới thiệu về lưu vực đầm Lập Ate ceccccccccsscsssessessessessessecsesssessessessessecsssssesseeaes 14 LAD Vi an cc 14

14,2, Dieic Gir Mi Win T006 e H,H,H, 15 1.4.3 Dac diém thé nhưỡng, thám thurc VẬI các cà Series 16 1.4.3.1 Thổ nưỠIHg 55-55 ©5£ SE SE SE EEEEEEEEE121211 112111211111 e 16 I~ÝŠAN(' 86 a.ứunnạ 16

1.4.4 Đặc điểm khí hậu, thủy văn, thủy WV UCU coeccsessessuessessessucssesssssessecsessessesssessessuesesseess 19 NT 7i: na 19

1.4.4.2 Đặc điểm thủy văn và thiiy trÏỄM - c5: 55s Se+EE+E+EEEeEEerkerkerkersrree 24 1.4.5 Tinh hinh dén sinh, Kinh na nố.ốố.e 26

CHUONG 2: PHƯƠNG PHÁP TIẾP CAN VAN DE NGHIÊN CUU 28

2.1 Téng quan các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn 28

2.1.1 Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa các tài liệu, số liệu đã có 28 2.1.2 Phương pháp phân tích, thong kê thủy VGN . -©22cccccecccccvsecesccccscee 28 2.1.3 Phương pháp điều tra, khảo sát ngoài hiện trường -ccccccecccccccee 29

ili

2.1.4 Phương pháp bản do và hệ thong thông tin địa lý (GIS) - - 29

2.1.5 Phương pháp m6 hình ÍOÁH St k*k* kết gi, 292.2 Gidi thiéu m6 hinh SWAT oo 30

2.2.1 TOM QUAM 8n nh S|đđẬA:||||AAâậ 30

2.2.2 Nguyen Ly m6 Phong 8982aaaaa L Ả.Ả.Ả ,Ô 322.2.3 Phuong pháp tính todn trong mô hình SWỨA T' - + +c+essxsxexeeeexererersrs 35 2.2.4 Thông số mô hình 'SWW/AT -¿++2E+++e+2EE+E222EE132122E11112711112111111.1111 1.1 ce 57 2.2.5 Ứng dụng mô hình SWAT eeesseccssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssussssssssusessssssinessesssees 59 2.2.5.1 Chuẩn bị dữ liệu AGU vào -ccctcccktterkirtrrriirrrtiirrrriirrrrii 59 2.2.5.2 Thiét lp M6 WINN 08 nh .aaaa A.Ả 61

2.2.5.3 Đánh giá hiệu quả m6 ÌH., nh HH ng re,62 CHUONG 3: KET QUA UNG DUNG MÔ HÌNH SWAT TÍNH TOÁN MUC ĐỘ XOI MON DAT VA VAN CHUYEN BUN CAT DO DONG CHAY TRAN MAT DEN BOI LANG DAM LAP AN 5c 2 tre 64 3.1 Hiệu chỉnh thông số, kiểm định mô hình SWAT ccccsscsscessessessesssessessesseesseeseeseess 64 38.1.1 Lyra Chon Wt ng an ố 64

3.1.2 Thiét lập mô hình SWAT cho lưu VựC twONG te ccs-ccccsessererersrererrrree 66 3.1.3 Hiệu chỉnh thông số m6 hủÌhh s ©2s©e+SE©+££EEEEtSEEEEEEEEEetEEEEtErkerrrrkerrrrreee 68 3.1.4 Kiém 1g 151 7n ẽ.e 70

3.2 Mô phỏng tính toán xói mòn đất và vận chuyền bùn cát đến đầm Lập An 70

3.2.1 Pham Vi tinh 10 08nng6 caa.Ả 70

3.2.1.1 Dit 1.0 Sin nnốố 70

3.2.1.2 Dữ liệu khí tượng, thủÿ VĂNH chư, 73 3.2.2 Thiết lập mô hình SWAT cho lưu vực đầm Lập AN - -c-©cccz+cccsesccscee 74 3.2.2.1 Thiết lập mô hình ,SW/AIT - - s©k+Se+E+E£EEEEEEEEEEEE112112111 11111 te 74 3.2.2.2 Hiện trạng các sông suối nhập lưu vào đầm Lập An . -: 75

3.2.3 Đánh giá mức độ xói mòn đất và vận chuyển bùn cát do dòng chảy tràn mặt đến bôi lắng AGM Lập ÁI 2-©+++2E++£+EE++£EEEEEEEEEEEEEE1E12111221111.11 111 111 11 Xe 7ï 3.2.3.1 Đánh giá mức độ xói MON đất +55 SccStcc‡EEEEEerEerkerkerkerkereee 71 3.2.3.2 Đánh giá nông độ bùn cát trong các sông suối nhập lưu vào dam Lập An — 79

3.2.3.3 Đánh giá lượng bùn cát vận chuyển vào đâm Lập An - - 81

3.2.4 Dé xuất giải pháp han chế hiện tượng boi lắng cho đầm Lập An 83

KET LUAN VA KIEN NGHI 0057 85

DANH MỤC CONG TRÌNH CONG BO CUA TÁC GIA ccc 87

IV.108091908957 984.001 88

PHU LUC 0 90

IV

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 3 Biến động lượng mưa qua các tháng trong năm tại một số trạm khí tượng 22 Hình 1 4 Mạng lưới trạm khí tượng — thủy văn tỉnh Thừa Thiên Huế 22

Hình 2 1 Các quá trình thủy văn trên Ïưu VỰC 5s ke reereeeeee 31

Hình 2 4 Mối liên hệ giữa dòng chảy và mưa trong phương pháp đường cong SCS 37

Hình 2 5 Sự khác nhau giữa phân phối độ 4m theo chiều sâu mô phỏng theo phươngtrình Green&Ampt và trong thực tẾ -¿- 2 s+2E+2E£2EE2EE£EEEEE2EEEE1E71211211 212 re 38Hình 2 6 Vòng lặp tính toán cho HRU/lưu Vực COH 55-525 s+sssssseresereses 48

Hình 2 8 Sơ đồ mô phỏng các thành phần xói mòn và bồi lắng trên lưu vực 57

Hình 3 1 VỊ trí địa ly lưu vực nghiên cứu và lưu vực tương {Ự - -‹ -<«s+ 65

Hình 3 2 Các dữ liệu đầu vào mô hình SWAT trên lưu vực tương tự 67 Hình 3 3 Kết quả so sánh đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo tại trạm

Thuong Nhật (Giai đoạn hiệu chỉnh) - - 22321333 32EEEEEEErrrrrrrrrrrsrrrsee 69

Hình 3 4 Kết quả so sánh đường quá trình dòng chảy tính toán và thực đo tại trạm

Thuong Nhat (Giai đoạn kiểm Ginh) oocecececceccescssesccsesscscsscsesecsscsesecsesecsessessavsveavsnesvens 70

Hình 3 5 Bản đồ độ cao lưu vực đầm 0 :.-1iiA 71 Hình 3 6 Bản đồ sử dụng đất (2001-2010) trên lưu vực đầm Lập An 72 Hình 3 7 Bản đồ đất lưu vực đầm Lập An ccehhhehhhhgree 73

Hình 3 8 Phân chia tiêu lưu vực đầm Lập Án «ch, 75

Hình 3 10 Khu vực Hoi Dừa va Hói Cạn - 2c 5 2111112211111 1112511151 xx2 76

Hình 3 11 Khu vực Hoi Mit và Hói Sen 2 232222111122 1 S2 vn ve vec T7

Hình 3 13 Phân vùng mức độ xói mòn đất lưu vực đầm Lập An . - 79

Hình 3 14 Phan phối nồng độ bùn cát bình quân trong năm tại các nhánh sông, sudi80

Hình 3 15 Tỷ lệ % tổng lượng bùn cát bình quân theo mùa . 55+: 82

DANH MỤC BANG

Bảng 1 1 Tổng hợp một số phương pháp đánh giá xói mòn bồi lắng trên thé gidi 11

Bảng 1 2 Một số đặc trưng về khí hậu ở Huế, Nam Đông va Phú Lộc [1] 20

Bang 1 3 Lượng mưa năm bình quân (1977 — 2015) tại một số trạm khí tượng 21

Bang 1 4 Ty trong % lượng mua mùa, thời kỳ mưa nhiều nhất và it nhất so với tong Turong mua NAM pg :'"-: .-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.: 23

Bang 3 1 Dac điểm 2 lưu vực: Lập An va Thượng Nhật - c2 66 Bang 3 2 Dữ liệu đầu vào của mô hình SWATT -¿- 2+ ++cx+E+EzEcrEerkerkerkerkee 66 Bảng 3 3 Đặc trưng các tiểu lưu vực — Lưu vực Thượng Nhật [§] 68

Bảng 3 4 Kết quả hiệu chỉnh 07 thông số được lựa chọn trong SWAT-CUP 2012 69

Bảng 3 5 Thông tin các trạm khí tượng, thủy văn trên lưu vực và lân cận 74

Bang 3 6 Đặc trưng các Ïưu VỰC COII - c6 6 + 3 23 931919 1 HH ng ng ng y 74 Bảng 3 7 Các sông suối nhập lưu vào đầm Lập An [§] -¿-¿©cs+cx+cx=sz 76 Bảng 3 8 Phân loại mức độ xói mòn đất 2 2 +2 £+E++EE+EEezE+zrxsrxerxrres 71 Bang 3 9 Lượng đất xói mòn bình quân tại các tiểu lưu vực -. -s- +: 78 Bảng 3 10 Bảng phân cấp mức độ xói mòn đất trên 06 tiêu lưu vực đầm Lập An 78

Bảng 3 11 Nồng độ bùn cát bình quân trong các nhánh sông, suối 79

Bảng 3 12 Phân phối tong lượng bùn cát bình quân tại các tiêu lưu vực [§] 81

Bảng 3 13 Tổng lượng bùn cát bình quân năm tại cửa ra các tiểu lưu vực 81

vi

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của Đề tài

Đầm Lập An (còn có tên là An Cư hoặc Lăng Cô) là thuỷ vực biệt lập, có chiều dài theo hướng Bắc — Nam khoảng 5-6 km, chiều rộng 2-4 km Chiều sâu đầm phổ biến trong khoảng từ 1 đến 3 m Tại vùng cửa đầm có lạch sâu tới 10 m, nối liền đầm với vùng biển bên ngoài Day là một trong những đầm nước lg, có cảnh đẹp nên thơ, nổi tiếng trong hệ thống đầm phá phong phú của Thừa Thiên Huế Với diện tích mặt nước

khoảng 16,17 km’, chiếm 15,2% diện tích tự nhiên của thị tran Lăng Cô (huyện Phú

Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế), đầm Lập An có nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng phong phú và đa dạng Dam nằm ở khu vực gần bờ biển, đường quốc 16 1A, cảng nước

sâu Chân Mây với núi đồi, đồng bằng và mặt nước Với vị trí địa lý phù hợp, nước trong sạch, dam Lập An rất phù hợp dé phát triển du lịch sinh thái và đánh bat, nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là hàu Khai thác, sử dụng các tài nguyên của đầm Lập An là sinh kế quan trọng nhất của cộng đồng trên 12.000 dân địa phương Các hoạt động kinh tế quan trọng nhất của người dân quanh đầm Lập An là dịch vụ du lịch, buôn bán nhỏ, ngư nghiệp, nông nghiệp kết hợp tiểu thủ công nghiệp Trong đó, một trong những nghề đem lại nguồn thu nhập khá lớn cho cư dân địa phương, đặc biệt là cư dân thôn Lập An là nghề khai thác vỏ nhuyễn thé dé nung vôi Đây là một nghề có lịch sử phát triển đã lâu, ít nhất qua ba đời của người dân địa phương.

Trong những năm gần đây, đầm Lập An bị thay đổi mạnh địa hình đáy, đặc biệt là bị bồi lấp nghiêm trong Theo Nguyễn Văn Canh và nnk (2006), các hoạt động dao xới lòng hồ để khai thác hàu vôi cùng với các yếu tố động lực (như dòng chảy, sóng, gió, thủy triéu, ) đã làm xáo trộn phân bố tram tích, gây bồi lap, làm cạn lòng dam ở một số vi tri cũng như tao ra các hồ sâu tại các vị trí khác Ngoài các hoạt động nhân sinh -kinh tế - xã hội, nước mưa mang theo bùn cát rửa trôi từ trên sườn núi cũng đóng góp đáng kể vào việc bồi lắng lòng đầm Với các nguyên nhân nêu trên, trong những năm gần đây, lòng đầm càng ngày càng nông và bị thu hẹp lại, ảnh hưởng rất lớn tới các hoạt động kinh tế - xã hội của người dân và môi trường sinh thái [5].

Chính vi vậy, dé làm rõ hơn ảnh hưởng của việc xói mòn mặt dat và vận chuyền bùn cát do dòng chảy tràn bề mặt đến bôi lắng dam Lập An, luận văn “Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT đánh giá mức độ xói mòn đất và vận chuyền bùn cát do dòng chảy tràn mặt đến bồi lắng đầm Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế” đã được hình thành với mục tiêu nhằm đánh giá các nguyên nhân thủy văn tác động đến sự bồi lắng đầm, đánh giá tác động đến môi trường sinh thái và đời sống con người, từ đó đưa ra các giải pháp hạn chế bồi lắng, cải thiện và phục hồi tài nguyên môi trường nước ở vùng này.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Dé tài được thực hiện với các mục tiêu sau:

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT đê tính toán mức độ xói mòn đât và vậnchuyên bùn cát đên bôi lăng đâm Lập An;

- Đề xuất một số giải pháp hạn chế hiện tượng bồi lắng khu vực đầm Lập An.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Mức độ xói mòn mặt dat và vận chuyền bùn cát do dong chảy tràn mặt đến bồi lắng đầm Lập An.

- Phạm vi nghiên cứu: Lưu vực đầm Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế 4 Nội dung nghiên cứu và dự kiến kết quả đạt được

Dựa vào các mục tiêu đã đưa ra, đề tài sẽ cần thực hiện các nội dung sau:

- Nghiên cứu lý thuyết về xói mòn và bồi lắng, tổng quan các công trình nghiên cứu về xói mòn và bồi lắng trên thế giới và ở Việt Nam.

- Thu thập, tổng hợp các thông tin, dữ liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, điều kiện khí tượng thủy văn trên lưu vực đầm Lập An và lân cận.

- Xây dựng các lớp bản đồ và dữ liệu đầu vào cho mô hình SWAT: dit liệu DEM, dữ liệu sử dụng dat, dir liệu thé nhưỡng, các bảng dữ liệu thời tiết như: mưa, nhiệt độ không khí - Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình SWAT: Do trên lưu vực đầm Lập An không có trạm thủy văn quan trắc lưu lượng và dòng chảy bùn cát nên không thé tiến hành hiệu chỉnh, kiểm định kha năng hiệu quả của mô hình Vì vậy, nghiên cứu tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định thông số mô hình SWAT cho lưu vực tương tự, sau đó sử dụng bộ thông số xác định được dé áp dụng cho lưu vực đầm Lập An.

- Mô phỏng tính toán, đánh giá mức độ xói mòn và vận chuyên bùn cát do dòng chảy tràn mặt đến bồi lắng đầm Lập An: Việc mô phỏng tính toán, đánh giá mức độ xói

mòn và vận chuyền bùn cát được thực hiện trên 06 tiểu lưu vực (06 khe suối) nhập lưu

vào đầm Lập An.

- Dé xuất giải pháp hạn chế xói mòn và bôi lắng cho lưu vực đầm Lap An: Việc dé xuất

các giải pháp sẽ dựa trên kết quả nghiên cứu tính toán mức độ xói mòn từ mô hình SWAT và căn cứ vào hiện trạng về điều kiện tự nhiên, thảm phủ thực vật trên lưu vực 5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

5.1 Cách tiếp cận

Hiện nay việc thoát nước mưa trên lưu vực đầm Lập An vẫn được thoát theo mặt đất tự nhiên, phần thì ngắm xuống đất, phần thì theo mặt đốc chảy theo các khe tụ nước về các sông, suối đồ xuống đầm Lập An Với vị trí nằm trong vùng khí hậu ven biển Bac miền Trung, khu vực đầm Lập An là một trong những vùng mưa lớn trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế và cả nước, lượng mưa năm ở đây dao động trong khoảng 3.400 — 4.000 mm Vì vậy, mưa lớn gây xói mòn đất trên lưu vực, mang theo bùn cát rửa trôi từ trên vùng đôi núi và tập trung vào dòng chảy trong sông suối, sau đó vận chuyển đến cửa ra và gây bôi lắng lòng đầm Lập An.

Xuất phát từ tình hình thực tế trên đây, đề tài sẽ sử dụng cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu trên cơ sở các quá trình xảy ra trên bề mặt lưu vực và lòng dẫn như được trình bày

tại hình 1.

Mưa Xói mòn bẻ mặt

Luu lượng bun cat

Dang chảy mặt chuyên tai trên bể

mat lưu vực

a mm = Luu lượng bun cat

| Dong chaysongmgot chuyển tai trong sông

Van chuyển buncat trong sông

Xói mòn rãnh -Xói mon kênh dan

Hình 1 Sơ đô cách tiêp cận van đê nghiên cứu

5.2 Phương pháp nghiên cứu

Dé đạt được mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu ở trên, luận văn đã sử dụng tông hợp các

phương pháp nghiên cứu truyền thống và hiện đại sau đây:

- Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa các tài liệu, số liệu đã có; - Phương pháp phân tích, thống kê thủy văn;

- Phương pháp điều tra khảo sát ngoài hiện trường:

- Phương pháp bản đồ và hệ thống thông tin địa lý (GIS);

- Phương pháp mô hình toán.

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN

1.1 Xói mòn đất

1.1.1 Khái niệm xói mòn đất

Xói mon dat hiện nay có nhiêu định nghĩa khác nhau:

Theo Ellison (1944): “Xói mòn là hiện tượng di chuyên đất bởi nước mưa, bởi gió dưới tác động của trọng lực lên bề mặt của đất Xói mòn đất được xem như là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lượng

mưa và cường độ mưa”.

Theo Rattan Lal (1990): “Xói mòn đất là sự mang di lớp đất mặt do dòng chảy, tuyết tan hoặc các tác nhân địa chất khác bao gồm cả quá trình sat lở do trọng lực”.

Cũng dựa trên yếu tố trọng lực, tác giả Cao Đăng Dư (1992) có quan niệm cho rằng quá trình xói mòn, trượt lở, bồi lắp thực chat là quá trình phân bó lại vật chất dưới ảnh hưởng của trọng lực, xảy ra khắp nơi và bị chi phối bởi yếu tố địa hình.

Theo Tổ chức FAO (1994): “Xói mòn là hiện tượng các phần tử mảnh, cục và có khi

cả lớp bê mặt dat bi bào mòn, cuôn trôi do sức gid và sức nước”.

Theo cách tiếp cận khác khi nghiên cứu về lớp phủ thực vật của các tác giả Nguyễn Quang Mỹ và Nguyễn Tứ Dần (1986) cho rằng: “Xói mòn là một quá trình động lực phá hủy độ màu mỡ của đất, làm mất trạng thái cân bằng của cả vùng bị xói mòn lẫn vùng bị bồi tụ”.

Như vậy, xói mòn đất là hiện tượng các cấp hạt đất, cuc đất, có khi cả lớp đất bề mặt bị bào mòn, cuốn trôi do sức gid, suc nước va một số hoạt động khác của con người Xói mòn đất được biéu hiện bang hai hình thức chủ yếu là xói mòn bề mặt và xói mòn rãnh.

1.1.2 Các nhân tô ảnh hưởng tới xói mòn đất

Theo kết quả nghiên cứu xói mòn đất của các nhà khoa học (Ellision 1944, Wishmeier va Smith 1978, ) thì các yếu tổ ảnh hưởng đến xói mòn đất (chủ yếu là xói mòn do

nước) bao gồm: khí hậu (mưa), địa hình, thổ nhưỡng, thảm phủ bề mặt và hoạt động

của con người.

1.1.2.1 Yếu tổ khí hậu

Yếu tố khí hậu chính là mưa và gid O Viét Nam, mua 1a yếu tố khí hậu quan trọng nhất Gió ảnh hưởng đến xói mòn chủ yếu thông qua hướng gió và tốc độ gió, gió cũng

ảnh hưởng đến tốc độ thoát hơi nước và ầm độ đất Lượng mưa, cường độ mưa, và sự

phân bố mưa sẽ quyết định đến lực phân tán các hạt của đất, đến lượng nước và tốc độ của nước chảy tràn Tổng lượng mưa cao chưa han gây xói mòn mạnh hơn cường độ mưa cao Thời gian mưa ngắn cũng hạn chế xói mòn do không đủ lượng nước hình thành dòng chảy Khi cường độ mưa cao, thời gian mưa kéo dài, xói mòn rất nghiêm trọng Điều này đặc biệt nghiêm trọng sau khi thu hoạch hay ngay sau làm đất cho cây trồng Vụ Sau.

1.1.2.2 Yếu tổ địa hình

Độ dốc và chiều dài sườn dốc là 2 thành phần ảnh hưởng đến chảy tràn và xói mòn Độ đốc càng lớn, mức độ xói mòn càng cao Theo nguyên tắc, chiều đài sườn dốc càng dài, tốc độ dòng chảy càng tăng, nhưng thực tế, đất có tính thấm và không thật bằng phẳng nên sườn dốc càng dài, lượng nước chảy tràn lại giảm Chảy tràn chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng và tốc độ dòng chảy, và lưu tốc phụ thuộc vào độ dốc Tốc độ di chuyên càng nhanh, lực mang các vật liệu càng lớn.

1.1.2.3 Yếu to thé nhưỡng

Các tinh chất đất ảnh hưởng đến xói mon bao gồm các tinh chất ảnh hưởng đến tinh thấm ban đầu và tính bền của cấu trúc đất như sa cau (ti lệ phần trăm các cấp hạt khoáng như hạt sét, thịt, cát trong đất), chất hữu cơ, độ dốc Đất ảnh hưởng đến xói mòn phụ thuộc vào tốc độ thấm ban đầu và kha năng chống lại sự phân tán các hạt khi

nước chảy tran.

- Tính thấm ban đầu: Kha năng thấm nước mưa vào đất phụ thuộc: độ rong dat, am độ

dat trong thời gian mưa và tính thấm xuyên suốt phẫu diện đất Tốc độ thắm ban dau tỉ lệ nghịch với căn bậc 2 của âm độ đất tại thời điểm mưa bắt đầu.

- Khả năng chống phân tán của đất: Có 2 tính chất ảnh hưởng đến khả năng phân tán hạt (1) Khi đất khô và đất bị nén chặt, lượng mưa ban đầu sẽ có tác động tạo vữa (hỗn hợp sét và nước), làm tăng tỉ trọng nước chảy tràn Khi mưa kéo dài, phần đất bị phân tán,

tạo vữa, bị nước cuốn trôi đi, nên chỉ cón lại tầng đất bị nén chặt, âm ướt, lượng huyền phù (vữa) trong nước chảy tràn giảm dan theo thời gian mưa Tính chống chịu sự phân tán của tầng đất gia tăng theo hàm lượng sét Vì vậy, khi mưa đất bị xói mòn do sự tạo hồ vữa và tác động va đập của hạt mưa lên mặt đất Các vật liệu mịn bị mang đi chủ yếu trong giai đoạn này Đất có cấu trúc càng bền chặt, càng chống lại được sự phân

tán và tao hô vữa, nên càng giảm lượng huyện phù trong nước chảy tran.

Tuy nhiên nếu mưa lớn kéo dài, chảy tràn sẽ gia tăng cả lưu lượng và tốc độ, sự xói mòn phụ thuộc vào khả năng liên kết giữa các thành phần hạt trên mặt và bên dưới Trong trường hợp này, đất có cấu trúc tơi xốp có thé bi xói mòn mạnh hon đất bị nén chặt.

(2) Khi đất bão hòa, nhất là đất thịt, có tính dính thấp, nếu mưa to, xói mòn sẽ rất

nghiêm trọng.

1.1.2.4 Thảm thực vật

Can trở sự va đập trực tiếp của hạt mưa vào đất và làm tiêu hao năng lượng của hạt mưa Ngoài ra thảm phủ thực vat hay dư thừa có tac dụng như là 1 đập làm chậm tốc độ dòng chảy, thúc đây sự lắng đọng của hạt Tốc độ xói mòn gia tăng trên đất đốc khi làm đất và làm sạch cỏ trên các vùng đất bắt đầu đưa vào sản xuất nông nghiệp Khi đưa vào chăn thả gia súc tự do, rừng bị phá Con người là tác nhân chính làm dat thoái hóa khi đưa đất rừng vào sản xuất nông nghiệp.

Nguy cơ xói mòn cao nhất khi bắt đầu canh tác cây ngắn ngày, nhất là các vùng có nguy cơ xói mòn cao, hệ thống canh tác bỏ hóa Một thảm phủ thực vật tốt sẽ hạn chế rất lớn tác động của mưa, gió, nên hạn chế được xói mòn rất có ý nghĩa Trong nông nghiệp, ta không thể luôn luôn duy trì thảm phủ cây trồng, nhưng tác dụng của đất có canh tác hạn chế xói mòn cũng rất lớn Các ảnh hưởng của thực vật có thể chia thành 4 đạng:

(1) Chắn mưa do tán lá: Một phần nước mưa này đọng lại trên lá, không rơi vào đất, tiêu hao năng lượng hạt mưa, giảm lực va đập lên mặt đất Đây là tính chất quan trọng

của tán lá hạn chê xói mòn đât.

(2) Giảm tốc độ nước chảy tràn va cắt đòng chảy: Do tán lá giữ lại 1 phần nước nên

làm giảm được lượng nước chảy tràn trên mặt Thực vật đang sinh trưởng cũng làm

giảm | lượng nước chảy tràn hữu hiệu nhất Bất ky loại thực vat nao cũng làm cản trở dòng chảy của nước Thảm thực vật không chỉ làm giảm tốc độ dòng chảy theo độ dốc,

mà còn có khuynh hướng ngăn chặn sự tích lũy nước quá nhanh Đây chính là tác

dụng cắt dòng chảy của thảm thực vật Khi tốc độ chảy tràn giảm do thảm thực vật, tốc độ thấm của đất phải cần nhiều thời gian dé làm giảm tổng lượng nước chảy tràn Một thảm cỏ tốt có tác dụng cắt dòng chảy tốt.

(3) Rễ cây có ảnh hưởng đến cấu trúc đất, độ bền và các hoạt động sinh học liên quan đến sinh trưởng thực vật nên ảnh hưởng đến độ rỗng của đất.

(4) Thoát hơi nước làm giảm 4m độ dat, tăng tính thấm.

1.1.2.5 Hoạt động của con người

Nhiều kỹ thuật canh tác có thể làm gia tăng tốc độ xói mòn như du canh, đốt rừng làm ray, canh tác cây ngắn ngày, đồng cỏ chăn tha tự do, quản lý đất và hệ thống canh tác

không hợp lý

1.1.3 Phân loại xói mòn đất

Tuy theo tác nhân gây xói mòn mà người ta có thê phân loại xói mòn như sau:

(1) Xói mòn do gió

Hiện tượng xói mòn đất do gió thường xảy ra ở những vùng dat có thành phan cơ giới nhẹ như những vùng dat cát ven biển, đất vùng đôi bán khô hạn.

Mức độ xói mòn do gió mạnh hay yếu phụ thuộc vào những yếu tố như: tốc độ gió, thành phần CƠ gidi của đất, độ âm đất, độ che phủ của thảm thực vật.

(2) Xói mòn do nước

Xói mòn do nước là loại xói mòn do sự công phá của những hạt mưa đôi với lớp đât

mặt và sức cuôn trôi của dòng chảy trên bê mặt đât Đây là loại xói mòn nguy hiêmcho vùng đât dôc khi không có lớp phủ thực vật, gây ra các hiện tượng xói mòn mặt,

xói rãnh, xói khe.

(3) Xói mòn do trọng lực

Do đặc tính vật lý của đất là có độ xốp, đất có nhiều khe hở với nhiều kích thước khác nhau và đo lực hút của quả đất, nên đất có khả năng di chuyên từ tầng đất trên bề mặt xuống các tầng đất sâu hơn do chính trọng lượng của nó hoặc có thể là đất bị trôi nhẹ theo khe, rãnh Hay người ta còn gọi đây là hiện tượng rửa trôi đất theo chiều sâu của

phẫu diện đất.

(4) Xói mòn do các hoạt động sử dụng và quản lý đất của con người

Nhịp độ tăng trưởng kinh tế về mặt dân số và phát triển kinh tế - xã hội trong nhiều thập kỷ qua đã làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên đất Con người với các hoạt động sử dụng và quản lý đất khác nhau đã góp phần gây ra

xói mon dat, dân đên suy thoái dat.

Các hoạt động sử dụng và quản lý đất dẫn đến xói mòn đất: Khai thác rừng không hợp lý, phá rừng làm nương rẫy, canh tác nông nghiệp không bền vững, cháy rừng, chăn thả gia súc quá mức, xây dựng các công trình đường xá, cầu cống, nhà cửa, đường điện ở vùng núi không hợp lý, có trồng rừng nhưng không chú ý đến hỗn loài và chọn

Theo Đại học Michigan — Mỹ (2004): “Sự bồi lắng là quá trình tách ra của các hat đất

do xói mòn được lắng lại trong đất hoặc bên trong các nguồn nước như: hồ, suối và đất

ngập nước”.

Tóm lại, sự bồi lắng là quá trình tách ra của các hạt đất do xói mòn (chủ yếu là do nước) và được lắng lại bên trong đất hoặc bên trong các nguồn nước.

1.2.2 Ảnh hướng của sự bỗi lắng

Quá trình bồi lắng và quá trình xói mòn là 2 quá trình tự nhiên tất yếu xảy ra trên lưu

vực sông và các thê vật chứa nước khác Tuy nhiên, phạm vi, mức độ và các ảnh

hưởng của bôi lăng đên điêu kiện tự nhiên, tài nguyên, môi trường của lưu vực ở mỗi

nơi một khác Có thé nói, bồi lắng lòng dẫn/hồ, đầm sẽ làm: - Gia tăng điện tích đất sản xuất;

- Can trở giao thông thủy;

- Giảm năng lực, hiệu quả của các công trình thủy lợi;

- Gây ô nhiễm môi trường, góp phần gây nên dịch bệnh, gây nên thảm họa rất lớn nếu như bồi lắng xảy ra tại các cửa sông, cửa đầm làm giảm khả năng tiêu thoát nước cho

khu vực.

1.3 Tổng quan các công trình nghiên cứu xói mòn, bồi lắng trên thế giới và ở Việt Nam 1.3.1 Trên thé giới

Xói mòn đất đã trở thành một thách thức ké từ khi con người chuyền từ ngành nông nghiệp theo kiểu du canh du cư sang ngành nông nghiệp định cư Một trong số những biện pháp cố gang kiểm soát xói mòn đầu tiên trên thế giới là việc xây dựng các ruộng bậc thang trên đất dốc.

Theo Baver (1939), các nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất được các nhà khoa học người Đức thực hiện vào những năm 1877 Năm 1907, các chương trình nghiên cứu về xói mòn đất tại Mỹ được bắt đầu khi Bộ Nông nghiệp nước này tuyên bồ chính sách về bảo vệ nguồn tài nguyên đất, nhưng cũng phải đợi đến những năm 1930, khi các nghiên cứu hiện đại về xói mòn đất và các kỹ thuật kiêm soát xói mòn bắt đầu được triển khai thì các khái niệm cả về cơ bản lẫn ứng dụng trong nghiên cứu xói mòn và

bôi lăng mới được phát triên rộng rãi trên thê giới.

Năm 1947, Musgrave và cộng sự đã phát triển một phương trình thực nghiệm được gọi là phương trình Musgrave Phương trình này đã được triển khai áp dụng trong nhiều năm cho đến khi Wischmeier and Smith (1958) đưa ra công thức tính xói mòn đất, được gọi là phương trình mắt đất phố dụng (USLE) Từ giữa những năm 1980 đến đầu năm 1990, các mô hình xói mòn khác nhau đã được phát triển dựa trên phương trình USLE ở nhiều nơi trên thế giới như: mô hình dự đoán mat đất cho miền nam châu Phi-SLEMSA (Elwell, 1981), mô hình SOILLOSS (Rosewell, 1993) được phát triển tại Úc

10

và mô hình ANSWERS được phát triển vào cuối những năm 1970 dé đánh giá mức độ bồi lắng lưu vực sông (Beasley và ctv, 1980)

Bảng 1 1 Téng hợp một số phương pháp đánh giá xói mòn bồi lắng trên thé giới

STT Phương pháp Tác giả, năm1 | Phương trình Musgrave Musgrave và ctv, 1947

2 | Phương trình mat đất phô dụng USLE Wischmeier và Smith, 1958Hệ thống quản lý hóa chất, dòng chảy và xói mòn

6 | Mô hình đánh giá đất và nước SWAT Jeff Arnold, 1990s

7 Mô hình SOILOSS Rosewell, 1993

8 | Mô hình mô phỏng xói mòn do gió WERU Edward L.Skidmore, 1994

9 Mô hình xói mòn EROSION-3D Von Werner, 1995

10 Mô hình đánh gia xói mon dang muong xói tức thời Woodward, 1999

Dựa theo phương pháp đánh giá thi lich sử nghiên cứu xói mòn và bồi lắng trên thé giới có thé chia thành 4 thời kỳ chủ dao là:

- Phương trình Musgrave: 1947-1958.

- Phương trình mat đất phô dụng USLE (RUSLE): 1958-1980.

- Thời kỳ phát triển và ứng dụng các mô hình dựa trên phương trình USLE:

- Hiện nay với xu hướng sử dung GIS kết hợp với các phương pháp khác.

Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng Ví dụ như các phương pháp mô phỏng (mô hình mô phỏng, đồng vị, modul dòng bùn cát, ) thì có ưu điểm trực quan, dễ chấp nhận; quy mô nhỏ và chỉ tiết nhưng lại có nhược điểm là khó đưa ra các dự bao và đánh giá xu thé, tốn nhiều chi phí và thời gian cũng như chỉ đánh giá được các

nơi thuận lợi giao thông Các phương pháp mô hình toán (USLE, RUSLE, ) tuy ít

II

tốn chỉ phí, thời gian; có thé đánh giá ở các vùng hiểm trở khó tiếp cận và hoàn toàn có thể đưa ra dự báo xu thế nhưng lại khó thuyết phục, quy mô rộng mang tính khái quát Vì vậy việc xác định phương pháp đánh giá thích hợp cho từng vùng cụ thé là khía cạnh quan trọng trong việc nghiên cứu đánh giá xói mòn và bồi lắng.

1.3.2 Tại Việt Nam

Do địa hình chủ yếu là đồi núi, xói mòn đất diễn ra thường xuyên nên hiện tượng xói mòn cũng đã được nghiên cứu từ rất sớm ở nước ta Theo Nguyễn Quang Mỹ (2005)

thì lịch sử nghiên cứu xói mòn của nước ta có thê chia làm 3 giai đoạn:

- Trước năm 1954: Giai đoạn nay chỉ mới bat đâu xuât hiện các biện pháp canh tác

chông xói mòn như lam ruộng bậc thang, xây kẻ công chứ xói mon dat chưa được

nghiên cứu đưa lên thành lý luận.

- Từ 1954-1975: Giai đoạn này bắt đầu xuất hiện một số công trình nghiên cứu và nhiều biện pháp canh tác chống xói mòn được đưa ra hàng loạt trên các nông trường miền núi phía Bắc Một số nghiên cứu đáng chú ý giai đoạn này như: Thái Công Tụng và Moorman (1958) nghiên cứu về cơ bản xói mòn đất đã kết luận phương pháp canh

tác ruộng bậc thang của người làm nông giúp giảm hiện tượng xói mòn; Nguyễn Ngọc

Bình (1962) nêu lên ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất, góp phần đưa ra các tiêu chí bảo vệ đất, sử dụng và khai thác đất dốc; Chu Đình Hoàng (1962, 1963) nghiên cứu sự ảnh hưởng của giọt mưa đến xói mòn đất và chống xói mòn bằng biện pháp canh tác (Hoàng Tiến Hà, 2009).

- Từ 1975 đến nay: giai đoạn này các công trình nghiên cứu bắt đầu áp dụng phương trình mat đất đất phô dụng của Wischmeier and Smith (1978) như: Phạm Ngoc Dũng (1991) đã tiến hành nghiên cứu về ứng dụng phương trình mat đất phô quát vào dự báo tiềm năng xói mòn đất và đưa ra các biện pháp chống xói mòn cho các tỉnh Tây Nguyên; Nguyễn Tử Xiêm và Thái Phiên (1996) với công trình nghiên cứu về đất đồi núi Việt Nam Về mặt lý luận, các tác giả đã đánh giá được năng lực phòng hộ của một số dạng cấu trúc thảm thực vật rừng về mặt chống xói mòn và tiến hành các nghiên cứu với quy mô và áp dụng các biện pháp chống hiện đại hơn.

12

Trong những năm gần đây, việc ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) và mô hình SWAT để đánh giá xói mòn và bồi lắng được xem như là một hướng đi mới trong đánh giá xói mòn như: “Ứng dụng GIS ước lượng xói mòn đất tại lâm trường Mã Đà - tỉnh Đồng Nai” của Nguyễn Kim Lợi (2006); “Ứng dụng mô hình SWAT để quản lý xói mòn đất theo các tiểu lưu vực sông ở xã Dương Hòa, thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế” của Trần Lê Minh Châu, Nguyễn Quang Tuấn (2009); “Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất tại huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Kạn” của Hoàng Tiến Hà (2009), Một số đề tài đã có tính đến ảnh hưởng của quy hoạch sử dụng đất đối với tài nguyên đất và nước như đề tài “Ứng dụng mô hình SWAT đánh giá ảnh hưởng của thay đổi sử dung đất đến đất và nước ở cấp độ lưu vực: trường hợp nghiên cứu tại tiểu lưu vực sông La Nga — Việt Nam” của Nguyễn Kim Lợi, Nguyễn Hà Trang (2009) hay như đề tài “Ứng dụng mô hình

SWAT nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và sử dụng đất đến dòng chảy sông Bến Hải” của Nguyễn Ý Như (2009) Các công trình nghiên cứu này tập trung vào tính toán lượng đất xói mòn, đề ra một số biện pháp hạn chế xói mòn và ảnh hưởng của việc quy hoạch sử dụng đất nhưng vẫn chưa đề cập đến vấn đề hạn chế

các hậu quả do xói mòn gây ra.

Một số công trình nghiên cứu khác về xói mòn và bồi lắng được luận văn tham khảo về phương pháp nghiên cứu, cách tiếp cận vấn đề cũng như cách giải quyết vấn đề như “Nghiên cứu ứng dụng mô hình toán thông số phân bố SWAT để đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến bôi lắng hồ chứa nước, ứng dụng tính toán cho hồ chứa nước Đại Lải” của Phạm Thị Hương Lan (2008) đã ứng dụng mô hình thông số phân bố

SWAT để tính toán lượng dòng chảy bùn cát đến hồ và đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng đất đến bồi lắng hồ chứa, qua đó tác giả cũng đã đề xuất các biện pháp bảo vệ, phòng chống và giảm thiểu mức độ xói mòn cũng như lượng bùn cát đến hồ như: tăng độ che phủ của rừng bằng các biện pháp như trồng cây gây rừng ở thượng và hạ lưu, tăng cường các biện pháp bảo vệ rừng, giảm thiểu hiện tượng chặt phá rừng làm nương rẫy, khai thác rừng có quy hoạch, giảm độ dốc của lưu vực, thực hiện sản xuất nông

nghiệp theo hình thức ruộng bậc thang, trồng rừng theo những lô bậc thang, tạo thành

những vành đai xen kẽ, đào các rãnh song song theo các đường đồng mức có tác dụng làm giảm vận tốc dòng chảy, ngưng tụ bùn cát ; Nghiên cứu “Ứng dụng mô hình

13

SWAT trong tính toán xói bề mặt lưu vực hạ lưu sông MeKong” của Lê Mạnh Hùng (2012) đã thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định được mô hình SWAT cho vùng hạ lưu sông MeKong từ biên giới Trung Quốc — Lào đến Kratie của Campuchia với diện tích

phần lưu vực được mô hình hóa khoảng 490.000 km”, nghiên cứu bước đầu cũng cho

thấy mô hình SWAT có khả năng ước tính tải lượng bùn cát trên lưu vực với độ tin cậy chấp nhận được Các kết quả nghiên cứu trên đây minh họa khả năng ứng dụng của mô hình SWAT trong tính toán lượng bùn cát trên lưu vực, và các kết quả này cũng là khởi đầu cho các nghiên cứu tiếp theo như là đánh giá tác động của các kịch bản phát triển thượng nguồn (xây dựng đập, hồ chứa, thay đổi sử dụng đất, ) cũng như tác động của biến đồi khí hậu lên dòng chảy, dòng bùn cát trên lưu vực, phục vụ cho công

tác quản lý và quy hoạch lưu vực.

Như vậy, nhìn một cách tổng quan, lịch sử nghiên cứu xói mòn, bồi lắng trên thế giới và ở Việt Nam đã có lịch sử lâu đời, có những bước tiến đáng ghi nhận và dé lại những kết quả, thành tựu nhất định Kế thừa và phát huy những điều đó, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT đánh giá mức độ xói mòn đất và vận chuyển bùn cát do dòng chảy tràn mặt đến bôi lắng dam Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế" được thực hiện dé làm rõ hơn ảnh hưởng của việc xi mòn mặt đất và vận chuyền bùn cát do đòng chảy tran bề mặt đến bồi lắng đầm Lập An, từ đó đưa ra các giải pháp hạn chế bôi lắng, cải thiện

tài nguyên môi trường nước trong vùng này.

1.4 Giới thiệu về lưu vực đầm Lập An

1.4.1 Vi trí địa lý

Đầm Lập An thuộc thị tran Lăng Cô, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế Dam có chiều dai gần theo hướng Bắc — Nam khoảng 5-6 km, chiều rộng 2-4 km.

Đầm Lập An có diện tích mặt nước khoảng 16,17 km”, chiếm 15,2% diện tích tự nhiên của thị trấn Lăng Cô Đầm nằm ở khu vực gần bờ biển, đường quốc lộ 1A, cảng nước sâu Chân Mây với cả núi đồi, đồng băng, mặt nước Với vị trí địa lý phù hợp, nước trong sạch, đầm Lập An là một khu vực rất phù hợp dé phat trién du lich sinh thai, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là hàu.

14

KHU VỰC

NGHIÊN CỨU

Hình 1 1 Vị trí địa ly đầm Lập An 14.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình huyện Phú Lộc rất đa dạng, chạy theo hướng Đông Bắc — Tây Nam Căn cứ vào độ cao tuyệt đối và tương đối của địa hình của huyện, có thể chia thành các bậc địa

hình như sau:

- Núi trung bình: gồm dãy Bạch Mã - Hải Vân với độ cao tuyệt đối trên 750 m và độ

cao tương đối trên 100 m, diện tích 45,1 km”, chiếm 6,2% diện tích huyện.

- Núi thấp: có độ cao tuyệt đối 250-750 m, độ cao tương đối trên 100 m, có diện tích 128,1 km”, chiếm 17,6% diện tích huyện.

- Đồi: có độ cao 10-250 m với diện tích 170,5 km”, chiếm 23,4% diện tích huyện.

- Đồng bằng: có độ cao địa hình từ 10 m trở xuống với diện tích 269,2 km”, chiếm 37% diện tích huyện Ngoài ra, còn có diện tích mặt nước (sông, hồ và đầm phá):

115,2 km”, chiếm 15,8% diện tích huyện.

Riêng địa hình vùng nghiên cứu thuộc thị tran Lăng Cô chủ yếu là đồi núi bao bọc, là một vùng địa lý thấp trăng, có dạng là đồng bang ven biển.

15

Ẹ `“ 236 4 aa oe ước: =

Hinh 1 2 Dia hình khu vực dam Lập An

1.4.3 Đặc điểm thé nhưỡng, thảm thực vật 1.4.3.1 Thổ nhưỡng

Dat dai huyện Phú Lộc phat triển trên một địa hình phức tạp, bao gồm các loại đất chủ yếu: dat cát ven biển, đất mặn, đất phèn mặn, đất phù sa ngòi suối, đất phù sa được bôi hàng năm, đất đỏ vàng trên đá phiến sét, đất xám vàng trên phù sa cô, đất vàng nhạt trên đá cát, đất vàng đỏ trên đá granit, đất đỏ vàng biến đồi do trồng lúa, đất đốc tụ, đất

mun vàng đỏ trên đá magma axit va dat xói mòn tro sỏi đá.

Theo tài liệu thu thập được trên lưu vực đầm Lập An bao gồm 2 loại đất chủ yếu: đất cát ven biển và đất xám vàng trên phù sa cô.

1.4.3.2 Thảm thực vật

Với đặc điểm khí hậu mang tính chất chuyên tiếp giữa hai miền Nam - Bắc nên tổ hợp thực vật ở đây rất phong phú Vùng này là nơi giao lưu giữa hai luồng thực vật từ phía Bắc xuống và từ phía Nam lên Các điều tra nghiên cứu cho thấy ở Phú Lộc có các kiểu thảm thực vật tự nhiên nhiệt đới và á nhiệt đới Ngoài ra, còn có thảm thực vật nhân tạo như rừng trồng, cây ăn quả, cây công nghiệp và cây lương thực [ 1]

16

a Thảm thực vật tự nhiên [1]

* Rừng kin thường xanh á nhiệt đới trên núi trung bình: Phân bỗ ở độ cao trên 750 m ở

dãy núi Hải Vân và được chia làm 2 trạng thái.

- Trạng thái rừng nghèo: Do tầng cây gỗ lớn bị chết vì chiến tranh tàn phá nên rừng chỉ còn 3 tầng:

+ Tang cây gỗ cao từ 18-22 m có tán cây không liên tục Thảm thực vật chủ yếu là

những cây trong họ Kim giao (Podocarpaceae), họ Dẻ (Fagaceae), họ Chè

(Theaceae), như Hoàng dan giả (Dacrydium elatum), Dé gai (Castanopsis

chapaensis), Gò đồng nách (Gordonia axillaris), Thông nàng (Dacryarpus imbricartus) Ở đây, các cá thể Hoàng đàn giả chiếm ưu thế, chúng quần tụ xung

quanh các đỉnh núi.

+ Tang cây gỗ thấp cao từ 10-18 m gồm các cây gỗ thấp, nhỏ của các họ Chè

(Theaceae), họ Dé (Fagaceae), họ Long não (Lauraceae), họ Hồi (Illiciaceae), họ

Thích (Aceraceae) như Chon trà nhật (Eurya japonica), Ô dước nam (Linderamyrrha), Thich Bắc bộ (Acer tonkinensis), Đại hoa hồi nhỏ

+ Tang thảm tươi gồm các cây trong nghành Dương xỉ, ngành Thông đất va các cây

trong họ gừng

- Rừng phục hồi: Rừng được phục hồi sau khi bị tác động, phan lớn diện tích đều có cây gỗ sông sót mọc rải rác Tán cây được hình thành do các cây mới phục hồi thường có chiều cao dưới 10 m Dưới tán rừng là các cá thé của Hoàng đàn giả, Thông tre tái sinh mạnh Trong những khu vực có độ cao trên 1.000 m vẫn còn tồn tại một số diện tích đất trống với cỏ tranh, lau lách nhưng không đáng kẻ.

* Rừng kin thường xanh mưa mùa nhiệt đới trên vùng đôi núi: Phân bỗ ở độ cao đưới 750 m, rừng ở đây chia thành 5 tầng rõ rệt.

- Tang vuot tan: Gém những cây cao to trên 35 m của họ Dầu (Dipterocarpaceae), họ

Long Não (Lauraceae), họ Trám (Burseraceae) như Chò đen (Parashorea stellate),

Dầu Hasel (Dipterocarpus hasseltii), Rè hương (Cinnamomum parthenoxylon),

- Tang ưu thé sinh thái: Ở tang này cây phân bồ tương đối đồng đều, tạo nên tán chính của rừng, thực vật tầng này bao gồm những cây gỗ cao 18-30 m, thuộc họ Dau (Dipterocarpaceae), ho Bồ hòn (Sapidaceae), họ Long Não (Lauraceae), họ Dẻ

17

(Fagaceae), với các loài như Trường mật (Pometia pinnata), Re (Cinnamomum sp.),

Uoi (Scapium marcopodium), Huynh (Tarrietia javanica),

- Tầng dưới tán: Gồm các cây non của tầng trên và các cây từ 10-15 m của các họ Thau dau, ho Long não, ho Dau, như Vang trứng, Boi lời, Re, Doi

- Tang cây bụi, tiểu mộc: gồm những cây cao từ 8-10 m trong các họ Thau Dau, ho

Thị, họ Na, họ Gai, họ Chè

- Tang thảm tươi: Có thành phan loài gồm Rêu, Dương xi, Ngọc lan

* Thảm thực vật trên đất cát biển: Yếu tô sinh thái nỗi trội phát sinh thảm thực vật là lớp phủ thé nhưỡng với các loại cát trắng, cát vàng có nguồn gốc phong thành, thủy thành Các quan xã phân bồ và ton tại trong nền khí hậu nhiệt đới gió mùa, gồm có:

- Trảng cỏ tiên phong trên cát mới hình thành ven biển chiếm ưu thế: Cỏ chông (Spinifex littereus), rau muống biển (Ipomoea pes-caprea).

- Rừng ram thường xanh nhiệt đới trên dai cát cố định ven biển với quan xã cây lá rộng chiếm ưu thế: Tràm (Syzygium cinereum), Tra (Hibiscus tiliaceus), Cui (Heritiera littoralis), Hép (Scaevola toccata), Du dé (rawenhoffia siamensis).

- Trang cây bụi thứ sinh, thường xanh trên dyn cát và dai cát ven biển với quan xã cây lá rộng chiếm ưu thế: Dứa dại (Pandanus tectorius), Hếp (Scaevola toccata), Tra (Hibiscus tiliaceus) có nguồn gốc từ kiểu rừng tương ứng, xuất hiện sau nhân tác, có khả năng phục hồi trở thành rừng với chu kỳ tương đối dài (20-25 năm).

- Trảng cỏ xen cây bụi thấp trên cát khô ven biển gồm các loài ưu thế: Mao đỏ (Germainia capitata), Mao tái (Eriachne pallescens), Hải dang (Catharanthus roseus), Chéi xé (Baeckea frutescens).

b Tham thực vat nhân tac [1]

- Rừng trồng: Rai rác ở khu đôi trung bình và vùng cát ven biển với các loại cây lá

rộng: Bạch dan (Eucalyptus spp.), Keo lá tram (Acacia auriculaeformis), Keo tai tượng

(Acacia oraria) Diện tích rừng này có được là nhờ công tác phủ xanh đất trống đồi trọc trong những năm gần đây.

- Cây hàng năm: Chủ yêu là hoa màu với các loại cây ngô, khoal, săn; còn lúa nước

chiêm phân bô chủ yêu ở ven dam Lập An.

18

- Vườn tạp: Chủ yếu là rau các loại, đậu, dưa hấu, ớt, cây ăn quả được trồng trong

vườn nhà.

1.4.4 Đặc điểm khí hậu, thúy văn, thủy triều 1.4.4.1 Đặc điểm khí hậu

Vùng khí hậu của khu vực Lăng Cô — đầm Lập An nằm trong lãnh thổ huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế nên mang những đặc điểm khí hậu chung của đồng bằng ven biển Thừa Thiên Hué Hàng năm, khí hậu chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng VIII đến tháng II năm sau, mùa nắng từ tháng II đến tháng VIII.

Nam trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, Phú Lộc có chế độ bức xạ dồi dào, mỗi năm có hai lần mặt trời đi qua thiên đỉnh vào đầu tháng V và đầu thang VIII Tổng lượng bức xạ hang năm: 8.500 - 9.000°C, vùng ven biển từ 7.800 — 8.300°C, trung bình có 1.700 — 1.900 giờ nắng/năm.

Về hoàn lưu khí quyên, Phú Lộc chịu tác động mạnh mẽ của hoàn lưu khí quyền ở khu vực gió mùa Đông Nam Á Đó là sự tác động quanh năm của áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương và dãy áp thấp xích đạo Tuy nhiên, đóng vai trò quyết định trong cơ chế hoàn lưu khu vực là sự tác động theo mùa của các trung tâm khí áp hình thành theo mùa Về mùa đông tồn tại áp cao lạnh lục địa Chau A và áp thấp lục địa Châu Úc Về mùa hè, các trung tâm khí áp trên được thay thế bằng áp thấp

lục địa Châu Á, áp cao lục địa Châu Úc và ap cao Bắc An Độ Dương Các khối khí

của các trung tâm khí áp này có tính chất khác nhau thôi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp tạo nên các loại hình khí hậu rất đa dạng Ngoài ra, đây là vùng khí hậu chuyên tiếp giữa miền Bắc và miền Nam nên thường diễn ra sự giao tranh giữa các khối khí xuất phát từ các trung tâm tác động khác nhau mà hệ quả mang lại là hầu hết các loại hình thiên tai như: bão lụt, hạn hán.

* Chế độ nhiệt:

Nằm trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, được thừa hưởng một chế độ bức xạ déi dào nên Phú Lộc có một nền nhiệt độ cao, tuy nhiên do sự phân hóa nhiệt độ theo độ cao nên ở đồng bằng khá tiêu biểu cho chế độ nhiệt ở vùng nhiệt đới, còn ở miền núi

cao trên 500 m thì do quy luật giảm nhiệt độ theo độ cao nên có những chỉ tiêu không

19

đạt tiêu chuẩn nhiệt đới Điều đó cho thấy chế độ nhiệt ở Phú Lộc không những thay đổi theo thời gian do tác động của hoàn lưu khí quyền mà còn phân hóa theo không

gian dưới tác động của địa hình.

Bang 1 2 Một số đặc trưng về khí hậu ở Huế, Nam Đông va Phú Lộc [1]

3 | Nhiệt độ trung bình tháng | mo 1gsC | 198% | 200°C | >I8%Clạnh nhât

4_ | Biên độ năm của nhiệt độ 1-6°C 7,9°C 9,4°C 7-9°C

5 |Lượng mua trung bint) vụ 1.800 | 3454 2.555 3.436nam (mm) (Lộc Trì)

Không khí thịnh hành ¬ Nhiệt đới Nhiệt đới Nhiệt đới

6 mùa đôn Nhiệt đới và cận và cận và cận

ma done nhiệtđới | nhiệt đới | nhiệt đới

Không khí thịnh hành vào | Nhiệt đới và | Nhiệtđới | Nit dot | Nhiệt đới

đạo đạo

g | Buc xa tông cộng thực tê „ lao 125-127 | 124-126 | 120- 130năm (Kcal/cm“/năm)

+ Phân bố nhiệt độ theo không gian: Địa hình Phú Lộc cao dần từ Đông sang Tây nên theo quy luật thì nhiệt độ giảm dần từ Đông sang Tây.

Nhiệt độ trung bình năm tại miền núi: 20°C, đồng bằng: 25,2°C Nhiệt độ cao tuyệt đối tại đồng bằng: 44°C, miền núi: 43°C.

Nhiệt độ thấp tuyệt đối tại miền núi: 8,8°C, đồng bằng: 11,2°C.

Nếu xét chỉ tiết hơn thì nhiệt độ trung bình năm ở vùng đồng bằng và đồi núi thấp dưới

100 m dao động trong khoảng 24-25 °C, lên cao 500-800 m chỉ còn 20-22 °C, và từ độ

cao 1.000 m trở lên thì nhiệt độ giảm xuống dưới 18 °C.

+ Phân bó nhiệt độ theo thời gian: Nhiệt độ trung bình năm là 25,2°C Tháng nóng

nhất là tháng VI, tháng VII với nhiệt độ 41,3°C và tháng lạnh nhất là tháng XII với

20

nhiệt độ là 8,8°C Biên độ nhiệt năm của Phú Lộc phụ thuộc vào độ cao của địa hình,

càng lên cao biên độ nhiệt năm càng nhỏ: ở đồng bằng ven biển dao động khoảng 9

-10°C, còn ở vùng núi khoảng 8°C.

* Chế độ mưa:

Khu vực Lăng Cô là một trong những nơi mưa lớn trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế

và cả nước, lượng mưa năm ở đây dao động trong khoảng 3.400-4.000 mm.

Bang 1 3 Lượng mưa năm bình quân (1977 — 2015) tại một số trạm khí tượng

Mùa mưa ở đây thường đến muộn hơn so với các tỉnh miền Bắc từ 3-4 tháng Mưa trong vùng thường phụ thuộc vào yếu t6 địa hình lưu vực và cũng chia làm 2 mùa rõ

rệt là mùa mưa và mùa ít mưa.

Mùa khô ở Thừa Thiên — Huế bat đầu từ tháng I-VIII Tổng lượng mưa trong mùa khô chi đạt 25-30% tổng lượng mưa năm Giữa mùa khô có thời kỳ mưa tiêu mãn tháng IV, V Lượng mưa bình quân thời kỳ tiểu mãn chi đạt 12-15% tổng lượng mưa năm Trong các tháng từ I-IV thường có mưa nhỏ 20-30 mm/trận Đây là điều kiện rất thuận

lợi cho sản xuât vụ đông xuân.

Mùa mưa ở Thừa Thiên — Huế có thê tinh từ tháng IX-XII Tổng lượng mưa trong mùa mưa chiếm 70-75% tổng lượng mưa năm.

Do sự hội tụ của tín phong Bắc bán cầu và Nam bán cầu, thường hoạt động ở Thừa Thiên Huế vào các tháng V, VI Đây là nguyên nhân chính gây mưa sinh lũ "Tiểu mãn" Lượng mưa do loại hình này gây ra cũng rất lớn, nhất là khi kết hợp với loại hình thời tiết khác, có khi lượng mưa ngày lớn nhất năm lại rơi vào thời kỳ này.

21

Do đặc điểm này mà đồ thị phân phối mưa trong năm thường xuất hiện 2 đỉnh, một đỉnh cao nhất vào tháng X hay tháng XI, một đỉnh nhỏ hơn vào tháng V hoặc tháng VI.

Hình 1 4 Mạng lưới trạm khí tượng — thủy văn tinh Thừa Thiên Huế

Nếu ta coi mùa ít mưa trên lưu vực kéo dài từ tháng I đến tháng VIII, mặc dù trong khoảng thời gian đó có một mùa mưa phụ từ tháng V đến tháng VIII ở vùng núi và mùa mưa là từ tháng IX đến tháng XII thì có thê thấy được tỷ trọng lượng mưa trong

hai mùa nói trên so với tông lượng mưa năm như sau:

22

Bảng 1 4 Ty trọng % lượng mua mùa, thời kỳ mưa nhiều nhất và ít nhất so với tong

lượng mưa năm [1]

Mùa it mưa Mùa mưa

sae I-VIII II-IV IX-XH X-XI

Địa diém 7 5 z 5 7 ; Zz P° Tông Tỷ Tông Tỷ Tông Ty | Tông | Tỷ

lượng | trong| lượng trọng | lượng | trọng | lượng | trọng

Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche, qua quan trắc cho thấy răng ở đồng bằng lượng bốc hơi lớn hơn ở vùng núi Trung bình ở đồng bằng ven biển có tông lượng bốc hơi dao động trong khoảng 900-1.000 mm, ở vùng núi từ 800-900 mm, bằng khoảng 40% tông lượng mưa năm Càng lên cao khả năng bốc hơi ngược lại với biến trình năm của lượng mưa Những tháng có nhiệt độ cao trùng với tháng có lượng bốc hơi lớn và độ am thấp Vào thời kỳ thang I đến tháng VIII chiếm khoảng 77-82% tổng lượng bốc hơi năm Khả năng bốc hơi lớn, mưa ít, nhiệt độ cao đã gây ra khô hạn ở vùng đồng bằng ven biên, điều này cũng gây bat lợi lớn cho sản xuất nông nghiệp [1].

* Độ 4m không khí:

Độ 4m tương đối trung bình nhiều năm ở khu vực nghiên cứu là 85% Theo quy luật chung thì độ âm tương đối tăng theo độ cao của địa hình, ở những vùng núi cao trên 500 m (dãy Bach Mã) có độ âm tương đối 86-87%, còn ở đồng bằng ven biển độ âm chỉ còn 83-84% Vào thời kỳ gió Tây khô nóng hoạt động thì độ âm thấp nhất có thể xuống dưới 50%.

Độ âm cao nhất vào tháng II: 98,2%.

Độ âm thấp nhất vào tháng VII: 47,6% [1] * Chế độ gió:

Vùng nghiên cứu năm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, mùa đông chịu ảnh hưởng của

gió mùa Đông Bac, mùa hẻ chịu ảnh hưởng của gid mùa Tây Nam.

23

- Gió mùa đông (từ tháng X đến thang IV năm sau): Khu vực chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, thường có hướng từ Bắc đến Đông Bắc Xen kẽ trong các đợt gió mùa

Đông Bắc là những ngày có gió Đông hoặc Đông Nam.

- Gió mùa hè (từ tháng V đến tháng IX): Gió mùa này nguyên là gió tín phong Đông Nam thổi từ Nam bán cầu qua xích đạo lên Bắc bán cầu và đổi hướng Tây Nam thôi vào lục địa Ngoài ra trong mùa hè còn có những luồng gió khác xen kẽ có tần số khá cao như gió Đông hoặc Đông Nam Tốc độ gió trung bình dao động trong khoảng từ 1,0 đến 3,6 m/s Trong những trường hợp có ảnh hưởng của bão, lốc tố, đông và được gió mùa Đông Bắc tăng cường, tốc độ gió rất lớn, có thé dat 40 m/s trong bão, trên

20-30 m/s trong lốc, tổ [1].

Nhìn chung, Phú Lộc nằm ở ven biên nên khí hậu tương đối ôn hòa, thuận tiện cho sản xuất nông — lâm nghiệp, ngoại trừ thời kỳ quá khô hạn hoặc lũ lụt thì có ảnh hưởng lớn nên cần bố trí cơ cấu cây trồng cho thích hợp với điều kiện khí hậu của địa phương, đó là khí hậu nhiệt đới gió mùa Mùa đông chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, mùa

hè chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam Ngoài ảnh hưởng của hai trường gió chính,

do tính chất của vùng duyên hải nên ở đây tồn tại gió địa phương Do là gió biển và gió luc địa luân phiên thôi từ đất liền ra biển và từ biển vào đất liền trong chu kỳ ngày và đêm Khu vực còn chịu ảnh hưởng của các hệ thống thời tiết nguy hiểm như bão, ấp thấp nhiệt đới.

1.4.4.2 Đặc điểm thủy văn và thủy triéu * Đặc điểm thủy văn [1]:

- Hệ thong khe suối:

Trên hệ thông các khe suôi ở khu vực chưa có các trạm quan trắc thủy văn nên việc

xác định đặc điêm chê độ dòng chảy trong sông, suôi được tham khảo từ các lưu vực

tương tự.

Các sông suôi ở khu vực được bắt nguôn từ các dãy núi cao ở phía Tây với hàng chục

khe lớn nhỏ, được dé vào đầm Lập An trước khi thoát ra biển Do đặc điểm của địa

24

hình là một vòm cung chăn gió với sườn núi dôc đứng nên ở khu vực này có lượng

mưa lớn, tạo ra dòng chảy phong phú.

Hệ thống khe suối phân bố chủ yếu ở phía Tây Bắc đến phía Nam của đầm từ Cầu Lăng Cô đến chân đèo Phú Gia, gồm có 6 khe suối: Khe Hói Dừa, khe Hói Cạn, khe Hói Mít, khe Hói Sen, khe Ông Huy và khe suối nhỏ (ở phía Tây Bắc) Đầm Lập An nhờ có các khe suối lớn nhỏ đồ nước mưa vào đã góp phần làm cho đặc điểm thủy văn trong đầm khác biệt đối với bên ngoài Hầu hết các khe suối đều xuất phát từ núi cao, có độ che phủ tốt và lượng mưa lớn Về mùa hè lượng nước giảm khá nhiều Tuy nhiên do ở khu vực núi bao bọc ở phía Tây và phía Nam đầm thường xuất hiện cơn mưa nên về mùa hè, lượng nước của một số khe suối lớn đồ vào đầm vẫn được duy trì

ở mức độ trung bình.

- Phân bố dòng chảy năm:

Cũng như chế độ mưa, dòng chảy trên các sông cũng được cũng được chia làm hai

mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa cạn Mùa lũ trùng với thời gian mùa mưa (từ tháng IX-XI])

và mùa cạn trùng với mùa khô (từ thang I-VIID.- Dong chảy mùa lũ:

Nhờ có đầm Lập An với diện tích khá lớn lại nằm sát bờ biển nên lũ ở Lăng Cô chỉ tập

trung ở khu vực Hoi Dừa, Hói Mit.- Dong chảy mùa kiệt:

Dòng chảy mùa kiệt chủ yếu cung cấp bởi dòng chảy ngầm Tuy nhiên, trong mùa này ở khu vực núi bao bọc phía Tây Nam thường xuất hiện các cơn mưa, do vậy lượng

nước ở các khe suôi đô vào đâm vẫn được duy trì trong mùa này.

- Dam Lập An:

Dam đóng vai trò quan trọng về mặt thủy văn trong khu vực, đầm thông với biên Đông với diện tích mặt nước khoảng 1.617 ha, chiếm 7,48% diện tích của hệ thống đầm phá Thừa Thiên Huế Đầm năm trong vùng có địa hình bán lòng chảo, là nơi thu nhận nước

từ các khe suôi xung quanh Do đâm năm ở khu vực có lượng mưa rat lớn, địa hình

25

xung quanh rat dôc nên vào mùa mưa, đâm tiép nhận một lượng nước rat lớn đô xuônglàm nước trong đâm dâng lên nhanh gây khó khăn cho đời sông và sinh hoạt của nhân

dân trong vùng, đặc biệt là việc đi lại của nhân dân ở 2 thôn: Hói Dừa va Hoi Mit.

* Chế độ thủy triều [1]:

Cửa Lăng Cô và đầm Lập An nằm trong vùng chuyên tiếp giữa chế độ bán nhật triều không đều và nhật triều không đều Mực nước thủy triều trung bình năm tại cửa Lăng Cô là -8 cm, mực nước cực đại là +106 cm và cực tiểu là -47 cm Độ lớn thủy triều trung bình là 42 cm, độ lớn thủy triều cực đại 87 em và độ lớn thủy triều cực tiểu là 12 cm.

Mực nước dâng dao động trung bình từ 10-30 em Khi triều lên mực nước có giá trị tăng cao dần từ cửa Lăng Cô đến đầm Lập An Khi triều xuống mực nước có giá trị giảm dần từ phía Bắc của đầm Lập An ra đến cửa Lăng Cô.

1.4.5 Tình hình dân sinh, kinh tế

Năm 2016, huyện Phú Lộc đạt được những kết quả quan trọng: kinh tế tăng 9,5% so

với năm 2015 (dịch vụ tăng 11%, công nghiệp - xây dựng tăng 9%, nông nghiệp tăng

3%); cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng di vào khai thác các lợi thế của huyện; tong nguồn vốn huy động đầu tư trên toàn địa ban tăng khá Trong đó, tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ tăng 20% so với năm 2015 Mạng lưới chợ tiếp tục phát triển theo quy hoạch; đã xây mới va đưa vào sử dụng 3 chợ: Lộc Thủy, Vinh Hiền và Lộc Bồn; đang xúc tiến đầu tư xây dựng chợ Truồi (Lộc An) và chợ La Sơn (Lộc Sơn) theo hình thức BOT (hình thức đầu tư được ký giữa Nhà nước và doanh nghiệp, doanh nghiệp khai thác thu hồi vốn xong sẽ chuyền công trình cho Nhà nước quản lý) Lĩnh vực du lịch thu hút nhiều thành phần kinh tế tham gia với đa dạng loại hình từ sinh thái, nghỉ dưỡng, tâm linh đến cộng đồng, điển hình là các dự án: Laguna, Vedana Mũi Né, Thiền viện Trúc Lâm Bạch Mã, các khu nghỉ dưỡng ven biển Lăng Cô Hiện

trên địa bàn có 7 khu du lịch, resort, khu nghỉ dưỡng 4-5 sao, 7 khách sạn đạt 2 sao.

Hệ thông giao thông được dau tư nâng cap, mở thêm các tuyên mới, nhat là ở khu vực

nông thôn Nhiêu tuyên đường quan trọng như: ven biên, ven đâm, nội thị đên các

trung tâm kinh tê - xã hội các vùng và nhiêu công trình trọng điêm được đâu tư vànhiêu công trình đã đưa vào sử dụng.

26

Hạ tầng đô thị được tập trung đầu tư phát triển, đây nhanh tốc độ đô thị hoá Các công trình kiên cố hóa, tầng hóa hệ trường lớp học theo hướng đạt chuẩn quốc gia; đầu tư xây dựng Nhà máy nước Lộc Trì, Lộc An, Trung tâm y tế dự phòng huyện, Bệnh viện đa khoa Chân Mây đáp ứng tốt hơn yêu cầu sản xuất - sinh hoạt của nhân dan [9].

Như vậy, các yếu tố dân sinh — kinh tế nói trên đã ảnh hưởng đến sự phân hoá địa phận huyện Phú Lộc thông qua việc làm biến đổi các loại hình sử dụng đất, trong đó thảm thực vật nhân tạo có xu hướng tăng lên, còn thảm thực vật tự nhiên thì bị thu hẹp dần.

27

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÁN ĐÈ NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận văn 2.1.1 Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa các tài liệu, số liệu đã có

+ Thu thập các kết quả nghiên cứu đã có liên quan đến đầm Lập An, phân tích, tổng hop các kết quả nghiên cứu nhằm ké thừa tối đa những kết quả đó.

+ Điều tra, thu thập, tổng hợp các tài liệu, số liệu về điều kiện kinh tế - xã hội, khí

tượng thủy văn; hiện trạng x6i mon dat và bồi lăng của khu vực.

+ Thu thập số liệu về địa hình, sử dụng đất, loại đất khu vực đầm Lập An phục vụ

nghiên cứu ứng dụng mô hình SWAT.

2.1.2 Phương pháp phân tích, thống kê thủy văn

Các sô liệu quan trắc, đo đạc thực tê thường có sai sô Sai sô đo đạc thường có nhiêu

nguyên nhân và gôm 3 loại chủ yêu sau:

+ Sai sô ngau nhiên: Là sai sô mac phải do một hoặc nhiêu yêu tô ngau nhiên nào đó,và ta không xác định được nguyên nhân của sai sô này nên loại sai sô này không thêxử lý được.

+ Sai số hệ thống: Là sai số mắc phải nhiều lần trong quá trình quan trắc, đôi khi sai số có tích lũy và ngày càng lớn Sai số này thường có nguyên nhân do thiết bị đo đạc bị hỏng hoặc do sai sót trong quy trình đo đạc Dé hạn chế sai số này cần chuyên nghiệp hóa quá trình đo đạc, quan trắc, đồng thời kiểm tra kỹ lưỡng các thiết bị trước khi tiễn hành quan trắc Loại sai số này không thé xử lý khi kết quả đo đạc đã hoàn tat.

+ Sai số thô: Mắc phải do nguyên nhân chủ quan của người đo đạc hoặc ghi chép Sai

số này thường có biểu hiện là giá trị khác lạ và không tuân theo quy luật của toàn liệt số liệu, do đó có thé phát hiện và xử lý băng các phương pháp khác nhau.

Phương pháp thống kê, so sánh, phân tích và tông hợp địa ly dựa trên việc thống kê số

liệu, phát hiện và xử lý sai số, sau đó phân tích và tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã

28

có, các tài liệu đã thu thập được đê phục vụ các mục tiêu, nội dung nghiên cứu trongluận văn.

2.1.3 Phương pháp điều tra, khảo sát ngoài hiện trường

Căn cứ vào mục tiêu của đề tài để đi điều tra, khảo sát, thu thập các thông tin một cách day đủ và chính xác Kết hợp cả phương pháp điều tra định tính và định lượng dé thu thập thông tin với việc phân tích tài liệu và sé liệu có san [5].

2.1.4 Phương pháp ban đồ và hệ thống thông tin địa lý (GIS)

Nghiên cứu áp dụng phương pháp ban đồ và hệ thống thông tin địa ly (GIS) dé thé hiện các kết quả phân tích, thành lập các bản đồ chuyên đề và xây dựng cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình SWAT Bao gồm các bản đồ sau:

- Bản đồ số hóa độ cao (DEM) của lưu vực đầm Lập An và lân cận với độ phân giải không gian 30 m, được xử lý từ lớp ban đồ “NASA SRTM 1 arcsec” của Cục khảo sát địa chat Hoa Kỳ (USGS).

- Bản đồ đất trong khu vực nghiên cứu được xử lý từ lớp dữ liệu thé nhưỡng của

“FAO/UNESCO - Digital Soil Map of the World” ở định dạng “shapefile”.

- Ban đồ sử dung đất trong khu vực nghiên cứu trung bình giai đoạn 2001-2010, được

xử lý từ dữ liệu ảnh vệ tính “MODIS - based Global Land Cover Climatology” của

Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ (USGS) với độ phân giải không gian 0,5 km.

- Bản đồ mạng lưới sông suối và trạm đo khí tượng - thủy văn trong lưu vực đầm Lập

An và lân cận.

Các dữ liệu không gian dé xây dựng các ban đồ trên cho lưu vực đầm Lập An được xử ly bằng phan mềm ArcGIS và MapInfo.

2.1.5 Phương pháp mô hình toán

Mô hình thủy văn hiện nay là một công cụ phát triển của quản lý thủy văn tài nguyên nước Sự phát triển này là do quá trình phát triển nhanh chóng của máy tính và công nghệ thông tin, cung cấp cho loài người một khả năng mới trong sử dụng nước một

cách hợp lý và đưa ra những biện pháp bảo vệ hiệu quả.

29

Các mô hình thủy văn có nhiều ứng dụng khác nhau, ví dụ ứng dụng trong thủy văn vận hành, quản lý tài nguyên nước hoặc trong nghiên cứu giải quyết các bài toán như

tính toán dòng chảy từ mưa, tính toán khôi phục các chuỗi số liệu dòng chảy, dự báo

tình hình dòng chảy trong tương lai Ứng dụng phương pháp mô hình toán là công cụ

quan trọng trong tính toán, dự báo thủy văn ở nước ta.

Nghiên cứu đã tìm hiểu các thuật toán trong mô hình SWAT về cơ sở tính toán dòng chảy trong mô hình, phương trình tính toán xói mòn bùn cát, từ đó ứng dụng dé mô phỏng xói mòn đất và vận chuyền bùn cát đến dam Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế.

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, ứng dụng mô hình SWAT mô phỏng tính toán

cho thời gian thực với dữ liệu lớp phủ trung bình giai đoạn 2001-2010 và dữ liệu thời

tiết giai đoạn 1996-2015 của lưu vực đầm Lập An Sau khi tiến hành mô phỏng tính toán mức độ xói mòn đất, lượng bồi lắng cho giai đoạn trên, đề tài nhận xét đánh giá rồi từ đó đưa ra kết luận va đề xuất các giải pháp hạn chế bồi lang, cải thiện và phục hồi tài nguyên môi trường nước ở đầm Lập An.

2.2 Giới thiệu mô hình SWAT

2.2.1 Tổng quan

SWAT (Soil and Water Assessment Tool) là công cụ đánh giá nước và đất được xây dựng bởi tiến sĩ Jeff Arnold ở Trung tâm phục vụ Nghiên cứu Nông nghiệp (ARS

-Agricultural Research Service) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Ky (USDA - United States

Department of Agriculture) va giáo su Srinivasan thuộc Dai hoc Texas A&M, Hoa Ky.

Mô hình SWAT được phát triển liên tục trong gần 30 năm qua bởi Viện Nghiên cứu nông nghiệp USDA Phiên bản đầu tiên của SWAT là mô hình USDA-ARS, bao gồm chất hóa học, dòng chảy và xói mòn từ mô hình hệ thống quản lý nông nghiệp

(CREAMS), tác động lượng nước ngầm trong mô hình hệ thống quản lý nông nghiệp,

và mô hình khí hậu chính sách tác động môi trường (EPIC) — tính toán tác động hiệu

suất xói mòn Mô hình SWAT hiện tại là phiên bản tiếp theo của tính toán tài nguyên nước trong mô hình lưu vực SWRRB tính toán tác động của quan lý lưu vực đối với

chuyên động của nước, bùn cát.

30

Mô hình SWAT được xây dựng dé đánh giá tác động của việc sử dụng đất, của xói mòn và việc sử dụng hóa chất trong nông nghiệp trên một hệ thống lưu vực sông Mô hình

được xây dựng dựa trên cơ sở về mặt vật lý, bên cạnh đó kết hợp các phương trình hồi

quy mô tả mối quan hệ giữa các biến đầu vào và đầu ra, mô hình yêu cầu các thông tin về thời tiết, thuộc tính của đất, tài liệu địa hình, thảm phủ và việc sử dụng đất trên lưu vực Những quá trình vật lý liên quan đến sự chuyên động của nước, bùn cát, quá trình canh tác, chu trình chất dinh duGng, déu được mô tả trực tiếp trong mô hình SWAT

qua việc sử dụng dtr liệu dau vao này.

Hệ thống lưu vực SWAT

Quá trình trong dòng chảy

Hình 2 1 Các quá trình thủy văn trên lưu vực

Mô hình SWAT khi mô phỏng sẽ phân chia lưu vực lớn thành các tiểu lưu vực, các đơn vị thủy văn dựa trên bản đồ sử dụng đất, thổ nhưỡng, địa hình dé tăng mức độ chi tiết mô phỏng về mặt không gian Mô hình SWAT sẽ trực tiếp tính toán các quá trình tự nhiên liên quan tới chuyên động của nước, lắng đọng bùn cát, tăng trưởng mùa màng, chu trình chất dinh dưỡng, dựa vào các thông số dữ liệu đầu vào Do vậy mô hình còn có khả năng dự báo thông qua việc thay đổi dữ liệu đầu vào (quản lý sử dụng đất, khí hậu, thực vật ) đều định lượng được những tác động của sự thay đôi đến dòng chảy ra của các lưu vực hoặc các thông số khác; có thé tính toán và mô phỏng trên lưu vực rộng lớn hoặc hỗ trợ ra quyết định đối với những chiến lược quản lý đa dạng, phức tạp với sự đầu tư kinh tế và thời gian thấp; cho phép người sử dụng nghiên cứu những tác động trong thời gian dài Nhiều vấn đề hiện nay được SWAT xem xét không những lưu lượng dòng chảy, đỉnh lũ mà còn đến sự tích lũy chat ô nhiễm và

31

những ảnh hưởng đến vùng hạ lưu.

Hiện nay trong nước đã xuất hiện nhiều mô hình thủy văn phân chia, đánh giá tài

nguyên nước, tính toán lũ cho các lưu vực như MIKEBASIN, HEC-HMS,

ANSWERS, AGNPS nhưng hầu hết các mô hình thường không đi kèm các công cụ hiệu chỉnh, kiểm định một cách tự động dé tăng độ tin cậy SWAT cung cấp công cụ cho việc hiệu chỉnh và kiểm định một cách tự động SWAT-CUP, nhằm rút gọn thời

gian nhưng vẫn mang lại tính chính xác và hiệu quả cho người sử dụng.

Phiên bản hiện tại dang được phát triển là SWAT2012, với giao diện đã được phát triển cho môi trường hệ điều hành Windows (Visual Basic), GRASS, ArcGIS Trong thời gian gần đây, SWAT đã tiếp tục được phát triển, tập trung chính vào các mảng sau:

- Mở rộng phạm vi mô phỏng gồm cả thời gian và không gian;

- Cung cap nguôn dir liệu dau vào san có, miễn phí và đảm bảo chat lượng như thời

tiết, thuỷ văn, thổ nhưỡng, hoạt động sản xuất nông nghiệp;

- Hiệu chỉnh, phân tích tính bat định của mô hình;

- Mô phỏng theo thời gian thực;

- Tích hợp với các mô hình khác như APEX, SWMM(EPA), ALMANAC, DSSAT;

- Hợp tác phát trién mô hình với các tổ chức như CGIAR, ISRIC, ; - Tăng cường dao tạo, truyền thông về SWAT;

- Xây dựng nhiều tùy chọn cho người sử dụng SWAT về các phiên bản sử dụng (SWAT 2005, 2009, 2012), các phần mềm hỗ trợ như ArcGIS (ArcSWAT), Map

Window (MWSWAT), SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program), SWAT

Plot/Graph, VIZSWAT (Output Vizualization), các tài liệu hướng dan đa ngôn ngữ.

2.2.2 Nguyên lý mô phỏng

Mô hình SWAT được xây dựng trên nền các quan hệ thể hiện bản chất vật lý của hiện tượng tự nhiên Ngoài việc sử dụng các phương trình tương quan để mô tả mối quan

32

hệ giữa các biên vào và ra, SWAT còn yêu câu các sô liệu vệ thời tiệt, sử dung dat, dia

hình, thực vật và tình hình quản lý tài nguyên đất trong lưu vực.

Xét về toàn lưu vực thì mô hình SWAT là một mô hình thông số phân bố Mô hình này chia dòng chảy thành 3 pha: pha mặt đất, pha đưới mặt đất (sát mặt, ngầm) và pha trong sông Việc mô tả các quá trình thủy văn được chia làm hai phần chính: Phần thứ nhất là pha lưu vực (hay còn gọi là pha đất của chu trình thủy văn) dùng đề kiểm soát khối lượng nước, bùn cát, chất hữu cơ và được chuyền tải từ mỗi tiêu lưu vực tới lòng dẫn chính của lưu vực Phần thứ hai là pha nước của chu trình thủy văn, pha này diễn toán dòng chảy, bùn cát, hàm lượng chất hữu cơ trong hệ thống lòng dẫn và tới mặt cắt

cửa ra lưu vực, được gọi là pha diễn toán dong chảy Cơ sở toán học của các pha được

trình bày tóm tắt như sau:

° Pha lưu vực:

Chu trình thuỷ văn được mô tả trong mô hình SWAT dựa trên phương trình cân bằng

nước như sau:

SW, = SWo + DR aay Quart E, Weep Qew ) (2 1)

Trong do:

SW,: Tổng lượng nước tại cuối thời đoạn tính toán (mm) SW,: Tổng lượng nước ban đầu tại ngày thứ ¡ (mm)

t: Thời gian (ngày)

Raay: Tổng lượng mưa tại ngày thứ i (mm)

Qgurt? Tổng lượng nước mặt của ngày thứ 1 (mm) E,: Lượng bốc thoát hơi tại ngày thứ i (mm)

Weeep: Lượng nước đi vào tầng ngầm tại ngày thứ i (mm) Qow: Lượng nước hồi quy tại ngày thứ ¡ (mm)

33

Tangré cay iia TP — Déng chảy mat

` nước, Nước trong đất |S W, eetTầng không | Dongchaytré `bão hòa „ cea ; Nsee} | ¬— N

a " are ——>

Tângnước Thắm ngược từ tang Tham vào tang Pe ă

ngam nông nước ngậm nông nước ngậm nông Q hồi tu

à Dòng chảy ra khỏi

Tângnước ys re Thắm vào tang nước

ngâm sâu ngậm sâu

Hình 2 2 Sơ đô chu trình thủy văn trong pha lưu vực° Pha diễn toán dòng chảy:

Diễn toán dong chảy được tính toán chi tiết từ các công thức thủy lực với số liệu yêu cầu là đặc tính kênh, vận tốc trong kênh, phương pháp diễn toán theo Muskingum, có tinh tới tốn thất bộ phận và tôn thất doc đường.

Lưu lượng chảy ra ngoài đoạn sông Q,„„ trong phương pháp Muskingum được tinhtheo công thức sau:

Qoutend = C1 Qin start + C2Q in end + C3QGutstart (2.2)