Luận án tiến sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật tài nguyên nước: Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý đánh giá mức độ xói mòn đất khu vực huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đê tài luận văn này là sản phâm nghiên cứu của riêng cá nhân

tôi Các sô liệu va kêt quả trong luận van là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công

bố trước đây Tắt cả các trích dẫn đã được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày thang 8 năm 2018 Tác giả luận văn

Sengpasert KHAMSING

ii

LỜI CẢM ƠN

Sau một quá trình nghiên cứu, đến nay luận văn thạc sĩ với đề tài: “Ứng dụng

công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý đánh giá mức độ xói mòn đất khu vực

huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An” đã được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân

và sự giúp đỡ của các thay, cô giáo, bạn bè và dong nghiệp.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Trường Đại học Thuỷ lợi, Khoa

Kỹ thuật tài nguyên nước đã truyền đạt kiến thức trong quá trình học tập tại Trường Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Bùi Thị Kiên Trinh và TS Nguyễn Quang Phi đã trực tiếp, tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình thực

hiện luận văn.

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự tạo điêu kiện của Chính phủ hai nước Việt Nam và Lào, Đại sứ quán Lào tại Việt Nam, các Phòng, Ban trong Trường Đại học

Thuỷ lợi, các cơ quan liên quan đã tạo mọi điêu kiện thuận lợi đê tác giả có điêu kiện

học tập, nghiên cứu, nâng cao trình độ chuyên môn.

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã

luôn động viên, giúp đỡ tác giả trong quá trình làm luận văn.

Với thời gian và kiến thức có hạn, chắc chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến góp ý của các thầy cô giáo, của quý

độc giả dé luận văn được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2018 Tác giả luận văn

Sengpasert KHAMSING

ill

MỤC LỤC

97.000 3

1 Tính cấp thiết của đề tài - - 5s St E2 T12 1 E1E11211011211 2111111111 1 Hye 3 2 Mục đích của đề tài - 2-52 Set TT E11 1211211111 011011 21111111 1111 1 ga grec 4 3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài - ¿- 5-5252 te EEE1211211 21211111111 xe 5 4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu -2- 2-52 £+++£x+zxzxzrxerxees 5 4.1 Cách tiếp cận -. ¿- 2-52 ST T1 1121121111111 11 1111111111111 11111111111 5

4.2 Phương pháp nghiên CỨU - G5 22c 3231391139115 119311 111 1 1 HH ng re 5

5 Bố cục luận văn - 2 s+x£SE2EEEEEEEXE211211211717112111111111211 11111111 de 6

CHUONG 1: TONG QUAN VE LĨNH VUC NGHIÊN CỨU VA VUNG NGHIEN 8590007 a 7

1.1 Tổng quan ứng dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý trong

144/19/8010 84)8//0)) 200010707 o4 7

1.1.1 Tổng quan trên thé giới -¿- 2 + ©E2E2EE+EESEEEEEEEEEEEEEEE21E211271 21.211 xe 8

1.1.2 Tổng quan trong nưỚC - + + s+S£+EE+EE+E£EEEEEEEEEEEEEESEEEEEEEE7121 112.1 cyeC 9 1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu - 2 © 2 +SE£EE£EE#EESEEEEEEEEEEErEerkerkerkrrrres 11

1.2.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên, dân sinh ¿2 + +Sx+k£E+EeExeEerxererxers 11 1.2.2 Đặc điểm khí hậu, thuỷ Van o e.ccecccccececsesscssessessessecsssssessessecsscssessessessesssessesseeses 16

CHUONG 2: PHƯƠNG PHÁP XÂY DUNG BAN DO XOI MON ĐÁT 20

2.1 Phương pháp tính toán xói mòn đất 2-2 essessecssessesseeseessessesseeses 20 2.1.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất do nước :- z2: 20

2.1.2 Mô hình đánh gid XÓI IMÒN 5 SG 3212211321132 EEEEEErrkrrrerrsee 23

2.1.3 Quy trình thành lập bản đồ nguy cơ xói mòn 2-2 2 2 +x+£xerxzzx+xeez 25

2.1.4 Dữ liệu nghiÊn CỨU 5 3221321135113 1111111111111 111111 1 kg TH gi ng rệt 26

2.2 Phương pháp tính toán các hệ số trong phương trình USLE 27

CHƯƠNG 3: DANH GIA MUC ĐỘ XÓI MON DAT VA DE XUẤT GIAI PHÁP

9000:1102 50

3.2 Kết quả lập bản đồ xói mòn hiện trạng ¿5° s++Ee£Ee£xerxerxerxered 50

3.3.3 Đề xuất giải pháp giảm thiểu, phòng chống xói mòn cho vùng nghiên cứu 56 3.4 Kết quả tính toán xói mòn theo các kịch bản 2 52 5 xccxezxersered 58

1 Kết luận - 25k E212 12E1211211211211211 211211111 1.11111111111111 1111k 68

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình 1.1 Bản đồ hành chính tỉnh Nghệ An 10Hình 1.2 Bản đồ hành chính huyện Tương Dương, tinh Nghệ An 10Hình 1.3 Lượng mưa trung bình thing của huyện Tương Dương (1979-2010) 14Mình 2.1 Các loại hình x6i môn do nước "6

Hình 2.2 Các nhân tổ chính ảnh hưởng đến x:

Hình 2.3 Ứng dụng viễn thám, GIS vào mô hình USLE thành lập bản đồ xói mòn đất

mon đất 1721

Hình 2.4 Quy trình tính xói mòn dat theo mô hình USLE 2I

Hình 2.5 Bản đổ phân vùng mưa trung bình năm tinh Nghệ An 24

Hình 2.6 Bản đồ hệ số R huyện Tương Duong 25Hình 2.7 Ban đồ đắt Nghệ An 2%Hình 2.8 Bản đồ đắt huyện Tương Dương 2Hình 2.9 Bản đồ hệ số K huyện Tương Dương 28Hình 2.10, Bản đồ DEM huyện Tương Dương 30 Hình 2.11, Bản đồ độ đốc huyện Tương Dương 32

Hình 2.12 Quy trình tính toán hệ số LS 35

Hình 2.13, Bản đồ hệ số LS huyện Tương Dương, 36

Hình 2.14 Công cụ phân ích ảnh viễn thám, 3Hình 2.15 Chúc năng tinh NDVI 39Hình 2.16, Kết quả tinh NDVI cia ảnh LANDSAT 8 39

Hình 2.17, Bản đồ chỉ số thực vật NDVI huyện Tương Dương năm 2017 40 Hình 2.18, Bản đổ hệ số C huyện Tương Dương năm 2017 42

Hình 2.19, Bản đồ hệ số P huyện Tương Duong 4

Hình 3.1 Bản đổ nguy cơ xói môn huyện Tương Dương 47 Hình 3.2 Bản đổ x6i môn hiện trạng huyện Tương Dương năm 2017 48 Hình 3.3 Ban dé xói mòn ứng với kịch bản giảm cén 1⁄2 chiều dai sườn đốc.

Hình 3.4 Bản đỗ xói mòn ứng với kịch bản giảm còn 1/3 chiều dai sườn đốc.

Mình 3.5, Ban đỗ x6i mén ứng với kịch bản giảm còn 1⁄4 chiều dai sườn đốc ban đầu Hình 3.6 Ban đỗ xói mòn khi tăng chỉ số thực vật 10%.

Hình 3.7 Bản đồ xói mòn khi tăng chỉ số thực vật 20% - ¿2-2 + ++zx+zxrxze:

Hình 3.8 Bản đồ xói mòn khi tăng chỉ số thực vật 30% - ¿2 2+cz+x+cszzcced

Hình 3.9 Tang mật độ thực phủ 10% kết hợp giảm chiều dài sườn đốc còn L/2

vi

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 1.1 Tình hình sử dụng dat của tỉnh Nghệ An (đến năm 2014) - 13

Bảng 1.2 Luong mưa trung bình tháng giai đoạn 1979-2010 của huyện Tương Duong ¬ :::©-5Õ-55+25: 14

Bảng 1.3 Phân bố lưu vực của các sông lớn tại huyện Tương Duong 19

Bảng 1.4 Đặc trưng hình thái lưu vực các sông lớn tại huyện Tương Dương 19

Bảng 2.2 Lượng mưa trung bình nhiều năm tại Nghệ An (1956-2016) 24

Bảng 2.3 Diện tích giá trị mưa nội suy và hệ số R khu vực huyện Tương Duong 25

Bang 2.4 Hệ số K của các loại đất huyện Tương Dương, Nghệ An - 27

Bảng 2.5 Thống kê độ dốc từ bản đồ độ đốc - 2-2 ¿+ £+£++EE+EEtzEzExzrxerxres 31Bang 2.6 Hệ số LS của huyện Tương Dương 2- 5© 2252+£E+£EtzEzEerxerxeres 31Bảng 2.7 Tham số P đối với các biện pháp chống xói mòn 2-2-2552 38Bảng 2.8 Phân loại mức độ xói mòn đất do mưa - c©sSt+teEkEEEEerkerrkerxekrree 39Bang 3.1 Phân cấp xói mòn tiềm năng huyện Tương Dương -5- 5-52 41Bang 3.2 Phân cấp xói mòn hiện trạng huyện Tương Dương - 2-2-5252 43Bảng 3.3 Tổng hợp kết qua tính toán các kịch bản giảm thiểu xói mòn 54

DANH MỤC CHỮ VIET TAT

USLE Phương trình mắt đất phổ dụng

CHDCND “Công hoà Dân chủ Nhân din

MUSLE Phương trình mắt đất phổ dụng hiệu chỉnh

SLEMSA Mô hình dự đoán mắt dt cho miễn Nam Châu Phi

RUSLE Phương trình mắt đất phổ dụng sửa đổi Gis Hệ thống thông tn dia lý

DEM Mô hinh độ cao số.

IDW Nội suy khoảng cách nghịch dao có trọng số

UNESCO Tô chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc.

FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

NDVI Chi số thực vật

MỞ DAU

1 Tính cấp thiết cin đề tài

Đắt dai là nguồn tải nguyên quý gi, quan trọng hing đầu của môi trường sống “rong sản xuất nông nghiệp, đất vừa là đối tượng lao động vừa là tư liệu sản xuất không thể thay thể được Trên quan điểm sinh thái và môi trường, đắt là nguồn tải "nguyên ti tạ, là tư liệu sản xuất, là đối tượng lao động, là vật mang được đặc thủ bởi

tính chất độc đáo mà không vật thé tự nhiên nào có được - đó là độ phì nhiều Dat

sung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cung cắp lương thực cho con người và động vat để bảo tồn sự sống Cuộc sống của cơn người phụ thuộc rất nhiễu vào lớp đắt trồng trot dé sin xuất ra lương thực, thực phẩm và các nguyên liệu sin xuất công nghiệp phục vụ cho cuộc sống của mình Tuy nhiên lớp đắt có khả năng canh tic này lại luôn

chịu những tác động mạnh mẽ của tự nhiên và các hoạt động canh tác do con người

khiến nó bị thoái hóa và dẫn mắt đi khả năng sin xuất Một tong những nguyễn nhân làm cho đất bị thoái hóa mạnh nhất là do xói mòn, hiện tượng mắt đất do xói mòn mạnh hon rit nhiễu so với sự tạo thành đất trong quả tình ự nhiên.

X6i mon đất ừ lâu đã được coi là nguyên nhân gây thoái hóa ải nguyên đắt "nghiêm trong ở các wing đồi ni Dưới tác động của các yêu tổ tự nhiễn, quá trình xd mòn diễn ra gây nên hiện tượng mắt đt, phá hủy lớp thổ nhường bề mặt, làm giảm chất lượng dat, từ đó dẫn đến bạc màu ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống và phát triển của thám thực vat Do các hoạt động kinh tế xã hội của con người, hiện tượng xói mòn ngày cảng nghiêm trong và ảnh hưởng đến môi trường, kinh tế xã hội (Khoa, 2001)

Xöi mòn đt không chỉ ảnh hường đến hiệu qua sử dụng đất mà còn ảnh hưởng

đến uổi thọ các công trình thủy lợi, thủy điện và mỗi trường sinh thi Tác động của

ối mồn đắt ảnh hưởng trực tiếp đến vin đ phát iển kinh tế xã hội không chỉ ở phạm, ví quốc gia mà là phạm vỉ toàn cầu, đặc bi là trong bối cảnh biển đổi khí hậu ngày

cảng gia tăng như hiện nay,

Xôi môn do giỏ và nước là ai yế tổ cơ bản làm giảm chất lượng đt; nấu xét cả bai trường hợp này, chúng chiém đến 84% sự xuống cấp của dt wn toàn edu, nên đây là một trong những vin đề môi trường quan trong nhất toàn cầu Việt Nam là quốc gia có

nên nguy cơ xói mon và rửa rồi đất là rất lớn Trong

gin diy ở nước ta hiện tượng xói môn đang xảy ra rộng hon cả về điện

và lượng Nhằm giảm thiểu xói mòn đất ở khu vực miền núi cần nghiên cứu kỹ tưởng về

thực trang quế kinh xôi môn, nguyên nhân, các yếu tổ ảnh hướng và những gi pháp

ngăn chặn (Khiêm and al, 2010; Mỹ, 2005).

Cé nhiều cách tp cận cũng như phương pháp khác nhau trong việc nghiên cứu đất, dic

vấn để xói mon đất như sử dụng các mô hình tinh toán xối mí tra thực địathám và GIS để

“Trong đó, các tiếp cận sử dung công nghệ viễ tô hình hóa, tính toán

xói môn đất theo phương trình mắt đắt phổ đụng USLE (Universal Soi Loss Equation)

của Wischmeier vả Smith là phương pháp hiện đại giúp cải thiện độ chính xác của kết

«qua cũng như tit kiệm thời gian thực địa và đem lại hiệu quả cao (Thiện and nnk,2015) Đây được xem là một hưởng di mới trong việc giải quyết vẫn để x6i môn đắt Việc xây dựng các bản đỗ nguy cơ x6i mòn dit theo phương pháp này sẽ giúp ích rit

nhiều trong việc quản lý, phòng chống xói mỏn, hạn chế thiệt hại.

“Tương Dương là huyện miễn núi của tỉnh Nghệ An, gin biên giới với nước

“Công hoà Dân chủ Nhân dân (CHDCND) Lio có dia hình hết sức phức tạp gồm nhiều

nủi cao, bị chia cắt mạnh, có độ đốc lớn va ít thực vật che phủ Bên cạnh đó, khu vực này thường xuyên hứng chịu ning nóng xen KE các trận bão, áp thấp nhiệt đồi kèm theo mưa lớn va tập trung làm cho đất đai bị x6i min và thoái hóa, ảnh hưởng nghiêm trong đến quỹ nông nghiệp cia huyện Hơn nữa, việc dé đất hoang hóa hoặc quy hoạch sử dụng đất, bo ơ cấu cây trồng chưa hợp lý và độ che phủ rừng

thấp là những nguyên nhân chính làm cho lũ ống, lũ quét thường xuyên xây ra gây

thiệt hại vỀ người và của cho nhân dân noi đây (An, 2016) Vì vậy, ứng dụng công nghệ vẫn thâm và hệ thông tin dia lý đánh giá mired xói môn dắt khu vực huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An là khả thi, cô ÿ nghĩa thực tiễn và vô cùng cần thiết trong bối cảnh tinh trang xói mon đang điển biển ngày cing bất lợi do ảnh hưởng của

nhiều yếu tổ.

2 Mục đích của đề tài

Lập bản đồ nguy cơ xói mòn đất huyện Tương Dương, Nghệ An bằng ảnh viễn thám và mô hình mắt dat tổng quát và đề xuất giải pháp giảm thiểu x6i mòn.

3, Phạm vi nghiên cứu cia đề

~ Đổi lượng nghiền cứu: Lượng mưa, độ đắc địa hình thâm phủ thực vật, đặc tính của đất và quy hoạch sử dụng đất trên ja bản

~ Phạm vi nghiên cứu: Huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.4.1 Cách tiếp cận

- Tiếp cận theo mục tiêu: Những vùng dit bỏ hoang, ving đất déc đã trồng cây

nông nghiệp cây công nghiệp, đất đốc mới hình thành hoặc chưa có nghiên cứu, đánh

~ Tiếp cận kết quả của các nghiên cứu trong và ngoài nước về vấn để x6i mon.~ Tiếp cận theo mô hình: Sử dụng công cụ xử lý ảnh vệ tinh Erdas, công cụphân tích không gian AreGIS, phương trình tính toán xói môn USLE (Universal SoilLoss Equation)

4.2 Phương pháp nghiên cứu.

"Phương pháp ké thừa: Luận văn kể thừa, sử dụng cô chon lọc số liệu và kết ‘qua nghiên cứu trên thể giới cũng như tại Việt Nam về các vin để về đánh giá, dự báo, cảnh báo xói mòn và lập kế hoạch khai thác sử dụng đất hợp lý.

= Phương pháp điều tra, khảo sắt thụ thập 6 lu ti thực da, hiện trường:

'Nhằm đánh gid hiện trạng, thu thập số liệu phục vụ công tác đánh giá, xây dựng công.

cu cũng như dự báo, cảnh báo nhằm đỀ xuất các giải pháp quy hoạch cây tring, quy hoạch sử dụng đắt; đồng thời tham vấn ý kiến cộng đồng dân cư các thông tin về tình hình x6i môn, mắt đất tại khu vực nghiên cứu

- Phương pháp thống ké phân ích: Thông kế các số liệu đo đạc trong quá khứ48 tiền hành kiểm định, so sánh kết qua tính toán.

- Phương pháp ting dụng mô hình: Luận văn sử dung các công cụ download và

xử lý ảnh Erdas, GEE, phần mém GIs phân ích không gian AreGIS, m6 hình tính toán

xói môn USLE (Universal Soil Loss Equation)

5 Bo cục luận van

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Kiến nghị, Tài liệu tham khảo, luận văn bao gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu và vùng nghiên cứu Chương này

giới thiệu tổng quát về xói mòn và những kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên khắp thé giới Đồng thời, những thông tin chung về vùng nghiên cứu là huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An cũng được đề cập;

Chương 2: Phương pháp xây dựng bản đồ xói mòn đất Chương này nêu cụ thé phương pháp nghiên cứu và xây dựng bản đồ nguy cơ và bản đồ hiện trạng xói mòn theo phương trình mat đất tong quát từ các nhân tố ảnh hưởng, mô hình đánh giá và quy trình thực hiện;

Chương 3: Đánh giá mức độ xói mòn đất và đề xuất giải pháp giảm thiêu Chương

này trình bày kết quả tính toán xói mòn, xây dựng một số kịch bản nhằm giảmthiêu xói mòn và đê xuât giải pháp.

CHUONG 1: TONG QUAN VE LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

VÀ VÙNG NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan ứng dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý trong

nghiên cứu xói mòn

Loài người đã quan tâm đến hiện tượng xói mòn từ rất sớm Từ xa xưa đã có

những tác giả ở Hy Lạp và La Mã cô đại đề cập đến xói mòn tự nhiên cùng với biện

pháp bảo vệ dat đơn giản Ở thời hiện đại, quá trình xói mòn được cho rang gắn liền với các hoạt động nông nghiệp do đất đai bị khai thác cạn kiệt Do vậy, xói mòn cùng

với thoái hóa đất tồn tại xuyên suốt quá trình phát triển của loài người.

Về nguyên nhân xói mòn, hau hết các nghiên cứu trên thế giới đều thống nhất rằng có hai nhóm nguyên nhân chính là tự nhiên và con người Xói mòn tự nhiên là

quá trình diễn ra liên tục trong tự nhiên do 3 yếu tố gió, trọng lực và nước (Khiết,

2014), tuy nhiên đây chỉ là nguyên nhân thứ yếu nếu so với xói mòn do con người

(Hương, 2015) Nguyên nhân con người theo nhiều nhà nghiên cứu là do sự quản lý

đất kém và đường như đó là một cái giá phải trả cho sự phát triển kinh tế, xã hội Tuy

vậy, việc phân định nguyên nhân xói mòn không phải lúc nào cũng dễ dàng và cũng

không cần thiết, nên trong việc lập bản đồ xói mòn đất nhiều khi người ta không phân

chia theo hai nhóm nguyên nhân này.

Nghiên cứu xói mòn đất đã đi được một chặng đường dài và đạt được nhiều kết quả Trọng tâm của các nghiên cứu trong thế kỷ 20 là đo đạc và dự báo tốc độ xói mòn

và các tác động trực tiếp đến sản lượng nông nghiệp Một số ảnh hưởng của xói mòn tới chất lượng nước, ô nhiễm, tai biến thiên nhiên cũng đã được đề cập đến Gần đây, xói mòn đất được nghiên cứu mở rộng hơn dưới nhiều loại hình và tính chất khác

nhau Xu hướng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu xói mòn trên thế giới là theo hướng mô hình hóa diễn tả động lực của quá trình xói mòn và nghiên cứu xói mòn kết hợp với các khoa học khác, chủ yếu dé tìm hiểu quá trình cũng như tác động của xói mòn lên môi trường nhằm có các biện pháp chống xói mòn khả thi Sử dụng các công cụ viễn thám va GIS cùng với các mô hình trong nghiên cứu xói mòn đất nham tăng độ chính xác trong đánh giá cũng là một trong các van dé đang được quan tâm hàng đầu

hiện nay.

LLL, Tổng quan trên thổ giới

“Các nghiên cứu đầu tiên về xôi man dit được thực hiện vào những năm 1877

bởi các nhà khoa học người Đức Đến năm 1907 các chương trình nghiên cứu về xối

mòn đất được bắt đầu tại Mỹ Năm 1947 Musgrave và cộng sự đã phát triển một

phương trình thực nghiệm có tên là phương trình Musgrave được sử dụng trong nhiều

năm cho đến khi Wischmeier và Smith đưa ra công thức tính xói mòn đất mới được sợi là phương trinh mắt dt phổ dụng (USLE) vào năm 1958 Đến năm 1975, Wiliams đã hiệu chỉnh USLE thành MUSLE (Modified USLE) để tính toán xói mòn đất gây ra bởi mưa và ding chấy mặt Tuy nhỉ ái quyết phương trình USLE hay MUSLE vẫn gặp nhiề

mòn, Từ giữa những năm 1980 đến đầu năm 1990 các mô hình xbi môn khác nhau đã khó khăn trong việc xúc định các biến ảnh hưởng đến việc xôi cược phát tiển đựa trên phương trinh USLE ở nhiễu noi trên thể giới như: mô hình dự đoán mat đất cho miền nam châu Phi - SLEMSA, mö hình SOILOSS được phát triển tại Ue và mô hình ANSWERS để đánh giá mức độ bồi ng khu vực sông

Renard (1997) đã tiếp tục hiệu chỉnh, cải tiến phương tình USLE thànhRUSLE (Revised USLE) với những phương pháp khả thi hơn cho việc xác định và

tinh toán những yếu tổ xi mn đất Phương trình này đến nay vẫn là lựa chọn hàng ig được gọi là USLE “Cũng với sự phát triển của công nghệ Viễn thám (RS) và hệ thống thông tin địa lý GIS đầu trong các nghiên cứu về xói mòn trên toàn thể giới, và ci

(Geographic Information System), việc lượng hóa xói mon dit theo không gian và thời

agian được thực hiện với độ chính xác cao hơn với chỉ phi thấp hơn và cỏ thể áp dụngcho các khu vực nghiên cứu có phạm vi rộng lớn Đến nay, các nghiên cứu hiện đại về ối môn đất và các kỹ thuật kễ soát xói mòn được phát t ở khắp nơi trên toàn thể

giới với nhiều tổ chức nghiên cứu xói mòn và bảo tồn đất trên toàn thisử dung

phương trình RUSLE, với công cụ hữu hiệu là GIS va viễn thám.

Biswaject và công sự đã sử dụng công cụ GIS để phân ích theo USLE với dt

liệu đa nguồn trong đó có ảnh viễn thám, tìm được mối trong quan giữa hiện tượng xôi môn và sat lờ ở đảo Penang, Malaysia, từ đổ lập kế hoạch bảo tồn phù hợp, kịp thời giảm thiểu hiện tượng xói môn đắt Pradhan et al, 2012) Tao Chen và ác cộng

sự đã ứng dụng phương trình USLE cải tiến cho dữ liệu ảnh Landsat ETM+, sử dung

kỹ thuật viễn thám và GIS để thành lập bản đồ rủi ro xói mòn đất ở khu vực sông Miyun, miền Bắc Trung Quốc phục vụ chiến lược bảo tồn đất (Chen et al., 2011) Ali Demirci và Ahmet Karaburun đã tính toán và biểu diễn các nhân tố của phương trình USLE trong môi trường GIS để ước tính lượng xói mòn đất của khu vực hồ

Buyukcekmece, Tây Bắc Thổ Nhĩ Kỳ (Demirci and Karaburun, 2012), từ đó đề xuất

phương pháp bảo tồn đất hiệu quả và giảm nguy cơ xói mòn Dimitrios D Alexakis và cộng sự đã phát triển phương pháp tích hợp viễn thám ảnh vệ tinh và GIS để ước tính tỷ lệ xói mòn đất trên phần trung tâm khu vực sông Yialias ở Cyprus, trong đó phương trình USLE được dùng dé đánh giá ton thất đất (Alexakis et al., 2013) Paidamwoyo Mhangara và cộng sự đã sử dung GIS dé đánh giá rủi ro xói mòn đất của khu vực Keiskamma (Nam Phi) dựa trên công cụ được xây dựng từ phương trình USLE, đồng thời đề xuất các biện pháp kiềm chế suy thoái, kiểm soát bảo tồn đất cho địa phương (Mhangara et al., 2012) Những nghiên cứu này đã cho thấy khả năng ứng dụng kỹ thuật viễn thám và các công cụ phân tích không gian trong GIS đối với ước tính, đánh giá và xây dựng phương án phòng chống, giảm thiểu, khắc phục hiện tượng xói mòn đất trên phạm vi lớn.

1.1.2 Tổng quan trong nước

Trên thế giới hầu như không có quốc gia nào là không chịu ảnh hưởng của xói mòn, nhất là xói mòn do nước và do gió Việt Nam là nước 3/4 diện tích đất ở vùng đôi núi, có độ đốc cao, lượng mưa lớn (1800 - 2000mm/năm) tập trung vào 4 - 5 tháng mùa mưa với lượng mưa chiếm tới 80% tổng lượng mưa, nên hiện tượng xói mòn đất luôn xảy ra và gây hậu quả nghiêm trọng Đồng thời, nước là một nước nhiệt đới gió

mùa với khí hậu và địa hình phân hóa phức tạp, do đó hiện tượng xói mòn diễn ra rộng

khắp và đa dạng Công tác nghiên cứu xói mòn đất vì thế đã được quan tâm từ rất sớm Các biện pháp truyền thống chủ yếu được áp dụng trong nền văn minh lúa nước của cha ông ta là làm ruộng bậc thang trồng lúa nước ở những nơi có khả năng cung cấp nước tự chảy từ các khu rừng già, đồng thời xây các loại kè, cống, đập, đào mương dẫn

nước Rất nhiều ruộng bậc thang ở miễn núi và vùng cao trên khắp đất nước đến nay

vẫn đang được canh tác và cho năng suất 6n định Tập quán du canh cũng là giải pháptruyền thống dé khôi phục độ phì nhiêu của đất, chống xói mòn, bảo vệ đất trong điềukiện đất rộng người thưa.

Do hiện tượng xói mòn đất diễn ra thường xuyên nên được nghiên cứu từ rất sớm Tuy nhiên các nghiên cứu và biện pháp phòng chống trong giai đoạn trước thập

kỷ 60 của thé kỷ trước hầu như chưa đem lại kết qua gì đáng kế bởi chỉ dựa chủ yếu

vào kinh nghiệm thực tiễn Trong giai đoạn từ 1960 đến 1980, công tác nghiên cứu xói mòn đã phát triển cả về bề rộng và bề sâu Các nghiên cứu đáng chú ý ở giai đoạn này đề cập đến 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; nghiên cứu sự ảnh hưởng của giọt mưa đến xói mòn đất và chống xói mòn băng biện pháp canh tác; làm thí nghiệm về ảnh hưởng của biện pháp cắt dòng chảy và cây trồng phủ đất đến khả năng giữ âm chống xói mòn đất; xây

dựng các bãi và các bê hứng nước và đất trôi sau các trận mưa để định lượng đất và

nước đã bị nước mưa cuốn đi dưới các thảm cây trồng khác nhau; xây dựng các mô

hình chống xói mòn ở một số địa phương Các công trình này đã thu được nhiều kết quả khả quan sau khi tiến hành quan trắc một loạt các yếu tố tự nhiên và tác động của con người qua các biện pháp kỹ thuật trồng trọt trên nhiều loại đất và cơ cấu cây trồng, đồng thời đã bước đầu giải quyết được một số vẫn đề trong xói mòn và chống xói mòn

nhưng tính định lượng chưa cao.

Từ những năm 1980 trở đi, phương trình mat đất phô dung USLE bắt đầu được

áp dụng cho các nghiên cứu về dự báo tiềm năng xói mòn đất và đưa ra các biện pháp

chống xói mòn (Dũng, 1991; Khang and Quý, 2008; Siêm and Phiên, 1991); đánh giá năng lực chống xói mòn của một số dạng cấu trúc thảm thực vật rừng; xây dựng lý thuyết về thành lập chỉ tiêu tiềm lực xói mòn thuộc vùng mưa rào dòng chảy, xét tương quan giữa các yếu tố và một số yếu tố chính ảnh hưởng tới xói mòn; thiết lập công thức tính lượng xói mòn sườn dốc và modun dòng chảy cát bùn trong sông (Hùng, 2001), tính cường độ xói mòn qua các chỉ số mưa trung bình hoặc cường độ mưa; xây dựng sơ đồ phân vùng xói mòn đất trên cơ sở các số liệu, các nhân tố gây xói mòn và ảnh hưởng giữa chúng: các nghiên cứu và thí nghiệm dai hạn về chống xói

mòn, bảo vệ dat trong chương trình đất đốc châu A "Sử dụng, quản lý đất dốc dé phát

triển nông nghiệp bền vững" đã được tiễn hành ở Việt Nam từ 1990 tới nay và đã đạt được một số kết quả nhất định.

10

"Đặc biệt trong những năm gin đây phương pháp viễn thám và GIS đã được ápdung trong nghiên cứu xói mon đất ở nước ta và đã được công nhận là có độ tin câysao thời gian thực hiện ngắn và đem lại chỉ phí thấp Công nghệ GIS có tr điểm r rệt

trong việc xác định yếu tổ dia hình LS từ dữ liều mô hình độ cao số DEM (Digital

Elevation Model) (Đức, 2011; Hùng, 2001; Trung and Hoàng, 2016; Vinh and Minh,

2009) Bên cạnh đó, những kỹ thuật nội suy trong GIS như Kriging, Spline, InverseDistance Weighted (IDW) cũng đã được phát triển cho việc xác định các biển số ở.những vị tí không thể do lượng trực sử dung các dữ liệu mẫu &kể (Hương, 2015; Tuấn and Dẫn, 2012: Vinh et al, 2011) Các

pp thông qua vinhững khu vực ¿i

nghiên cứu gin đây ứng dụng kỹ thuật viễn thám và GIS sử dụng phương tình USLE

cho những mục dich khác nhau được thực hiện trên khắp các địa phương trong cả nước Các nghiên cứu xói mỏn ở Trà Khúc - Quảng Ngai, sông Hương - Huế, Tam

Nong ~ Phú Thọ được

trùng bình để phân ích (Tuân, 2007; Ty and Ki

hành bằng cách sử đụng nguồn ảnh vệ tinh cũ cổ chất lượng

2008; Vinh and Minh, 2009) Các

nghiên cứu xói mỏn ở huyện Son Động tỉnh Đắc Kạn (Hà, 2009) và lưu vực sông Da

Tam tính Lâm Đồng (Tú, 2011) sử dụng số liệu mưa trung binh năm nhưng không nêu

rõ thời gian thủ thập dữ liệu, Đa số nghiệ

2012; Đức, 2011; Hà, 2009; Hing tal, 2017; Hương, 2015; Khit, 2014; Ngọc and

Linh, 2014; Ti, 2011; Tuân, 2007; Tùng, 2007; Ty and Ki 2008; Thảo, 2011; Thiện

and mk, 2015; Trung and Hoàng, 2016; Vinh and Minh, 2009; Vinh eta, 2011) đều sử dung công thức tinh hệ số xói mòn của mưa và dòng chây R của Nguyễn Trọng Hacứu xói mn (Cảnh, 2014; Dũng and Kỳ,

(Hồ, 1996) Những kết quả thụ được nh chưng đãchứng mink tính hiệu guả và đúng dần của phương pháp ứng dung GIS và viễn thám trong nghiên cứu xối mòn

1.2 Tổng quan vùng nghiên cứu.

12.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiền, dân sinh

Tỉnh Nghệ An là tỉnh lớn nhất cả nước, nằm ở trung tâm khu vực Bắc Trung Bộ, dân số đứng thứ tư cả nước với hơn 3 triệu người, là quê hương của Chủ tịch Hỗ Chi Minh và rất nhiều danh nhân khác Noi đây hội tụ đầy đủ các tuyến giao thông đường bộ, đường sắt, đường hing không đường biển đường thuỷ nội địa: có điều kiện

tự nhiên phong phú, da dạng.

"

“Tương Dương la một huyện miễn ni vũng cao nằm ở phía Tây Nam tỉnh Nghệ

An, là một trong 3 huyện nghèo của tỉnh Đây là huyện có diện tích lớn nhất toàn quốc,

có kkhí hậu và thời tiết khắc nghiệt Huyện được UNESCO đưa vào danh sách các địa danh thuộc khu dự trữ sinh quyển miễn tây Nghệ An, nơi có vườn quốc gia Pù Mat

1211 Vitridia ly

Huyện Tương Duong nằm ở phía Tây tinh Nghệ An, cách thành phố Vinh gin

200km, phía Đông giáp huyện Quy Châu, phia Đông Bắc giáp huyện Qué Phong,

Đông Nam giáp huyện Con Cuông, phía Tây giáp huyện Kỳ Sơn, phía Bắc và Nam giáp Lào với toạ độ cụ thể như sau:

= Vïđộ: Từ I8`S8'48” đến 19°40°27"

—_ Kinh độ: Từ 104°15'20” đến 104957703”

ĐÀN0Ô HÀ NI chí TÍNH Nou AN

Hình 1.2 Bản đồ hành chính huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An

Toàn bộ huyện năm trong vùng địa hình có độ cao trung bình từ 65 — 75m so với mực nước biên, địa hình phức tạp, núi non hiểm trở, giao thông đi lại khó khăn.

Quốc lộ 7A chạy ngang qua huyện là tuyến giao thông huyết mạch Ngoài ra, sông Cả cũng là một tuyến giao thông đường thuỷ trọng yếu bởi một số xã vùng sâu chỉ đi lại bằng đường sông Hiện nay, tinh lộ 487 nói liền quốc lộ 7A và quốc lộ 48 đã rút ngắn hành trình từ Tương Dương đến các huyện lân cận vùng Tây Bắc Nghệ An.

1.2.1.2 Đặc điểm địa hình

Tương Dương là một huyện miền núi của tỉnh Nghệ An, gần biên giới với

CHDCND Lào có địa hình hết sức phức tạp gồm nhiều núi cao tạo thành nhiều thung

lũng nhỏ hẹp Địa hình bị chia cắt mạnh bởi 3 sông chính là Nậm Nơn, Nậm Mộ, sông Cả (vùng hạ lưu còn được gọi là sông Lam) cũng như các khe suối lớn nhỏ tạo nên nhiều lớp gon sóng cao dan Về tông thé, đồi núi tạo thành 2 mái nghiêng lớn về phía

sông Cả và thấp dần về phía hạ lưu.

13

Do địa hình có độ đốc lớn va t thực vật che phủ, lại thường xuyên hứng chịunắng nóng xen kể các trận bao, áp thip nhiệt đới kèm theo mưa lớn làm cho đất đai bị

xi môn và thoái hóa, ảnh hưởng nghiêm trọng đến quỹ đắt sin xuất nông nghiệp của

1.2.1.3 Diện tích, dân sinh

Huyện Tương Dương có điện tích tự nhiên là 281.129,37ha (chiếm 17% điện tích toàn tinh), đây là huyện cổ điện tích tr nhiên rộng nhất trong các huyện của Việt Nam, sắp hơn 3 lần tỉnh Bắc Ninh và gin gắp đôi tinh Thái Bình

6 đây tip rung đồng đồng bio din tộc thiểu số, với tổng dân số khoảng 76,000 người, gồm chủ yêu là người dân tộc Thái chiếm 72.13%, người Mông chiếm 4,06%,

người Khơ-mú chiếm 11,82%, người Kinh chiếm 10,27%, còn lại là người Tảy-poong Ø-du và các dân tộc khác (theo số liệu điều tra dan số và nha ở năm 2009).

Dân cư phân bố chủ yếu tập trung đọc theo quốc lộ 7A, đặc biệt là thị trấn Hòa Bình Mật độ dân số trung bình là 27 người km Cơ cầu dân số rẻ, nguồn lao động đồi dio nhưng trình độ dan trí không cao nên chủ yếu là lao động phổ thông, lao động 6 trinh độ kỹ thuật và tay nghề it Nghề nghiệp chủ yếu ở địa phương là sin xuất nông

nghiệp, tuy nhiên nãng suit chưa cao và việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất

còn hạn chế,

Phong tục tip quần lạc hậu còn tồn tai ở các xã vùng sâu, vũng xa và một số xã ‘ving trên Nhiều năm gần đây, từ chủ trương của tỉnh và huyện, cấp ủy, chính quyền cácsắp huyện Tương Dương đã tập trung lãnh đạo, chỉ đạo khai thác tốt idm năng, thểmạnh địa phương để phát triển kính tổ, Thông qua xây dựng, tiển khai các chươngtrình, dự án phát triển kinh tế hộ, đời sống nhân dân Tương Dương đã Không ngừngđược ei thiện.

1.2.1.4, Bait dai, thổ nhường

“Theo phân loại đất của Tổ chức Nông lương thé giới FAO, huyện Tương Dương có các nhóm đất chủ yếu sau

~ Bait vàng đô trên đá mắc-ma a-xit (Fa)“

Dit nấu vàng trên phủ s cổ (Fp)= Đắt văng nhạttrên dct (FQ)

~ Bit đô ving trên đá sé (Fs)

Dt man ving nhạt trên đã cát (Hq)~ Đất min đỏ vàng trên đá sét (Hs)

Dit phi sa ngôi suối (Py)

~ Bait đen trên sản phẩm béi ty eacbonat (Rdv)

Diện tích đắt nông nghiệp chỉ có 901,09ha (chiếm 0,32% diện tích tự nhiên củahuyện), còn lại là đất lâm nghiệp va các loại đất khác.

Bang 1.1 Tình hình sử dụng đắt của tinh Nghệ An (đến năm 2014)

TT Loại đất fn tích (ha) | Tỷ lệ G6)

Tong diện tích tự nhiên 16489971 10000 T | Điện tích đất nông nghiệp 12491741|— 75/5 = Dil sản xuất nông nghi, 2760741 | 167g

Dil lâm nghiệp có rừng 3636910|— S844

Dit môi trông thủy sản 79841 | 048 = Dat làm muối 837,8 0,05,

~ Dit hông nghiệp khác 616.1 | — 001

2_ | Diện tích dat phi nông nghiệp 129.171,6 783

-Đấtb 30617| — 125Dit chuyên đụng 72.0545 | 437Dit tôn giáo, tin ngưỡng 399.0) 008- Đẫt nghĩa trang, nghĩa địa 6535| — 040Dit sông suối và mặt nước chuyên ding 294203|— 178- Đẫt phi nông nghiệp khác 1326) 001

3 | Điện tch đất chưa sử đụng 270.6494 | — 1642

- Diện túch đất bằng chưa sử đụng 104034] — 063Dit đồi núi chưa sử đụng 2519820] - 1528- Nii đã Không có rừng cây 5263| 051

1s

1.2.2, Đặc diém khí hậu, thuy vẫn

"ương Dương chịu ảnh hưởng rực iếp của vùng khí hậu Tây Nam Nghệ An,

mang đặc diém khi hậu nhiệt đồi gió mùa với 2 mia rf trong năm: từ tháng 4 đến tháng 10 là mùa hạ nóng, dm, mưa nhiều và từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau là mùa.

đồng lạnh, it mưa.

1.2.15 Khíhậu

4) Chế độ nhiệt

Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23 - 25°C, có 6 tháng nhiệt độ vượt quá 23" C.

Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm khá cao, Nhiệt độ trung bình thing

nồng nhất (tháng 7) là 39-41°C, nhiệt độ cao tuyệt đối 42,7%C; nhiệt độ trung bình

tháng lạnh nhất (tháng 1) là 8°C, nhiệt độ thấp tuyệt đối - 0,5°C 8) Chế độ mưa

Lượng mưa bình quân năm đạt 1.450mm, phân bổ khong đều theo không gian và thời gian Về thời gian, mùa mưa kéo dài từ thắng $ đến thing 10, lượng mưa tap trung chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm, thing mưa nhiều nhất là thing 7, 8, 9 cỏ

lượng mưa từ 220 - S40mmAhing, số ngày mưa 15 - 19 ngàytháng, mùa này thường

khô từ tháng 11

= 20% lượng mưa cả năm, tháng khô hạn nhất là tháng 1, 2; lượng mưa chỉ đạt 7 - 60

chiếm 15

lên tháng 4 năm sau, lượng mưa cl

kém theo gió bảo Mù

mnvtháng Vé không gian, khu vực thượng nguồn sông Ca từ Cửa Rao trở lên, mùa

rong 3 tháng 8,9, 10 với lượng mưa bình quân năm chỉ đạt 1.350 mm Khu

vực he lưu sông Cả từ Cửa Rio trở xuống, mia mưa bit đầu từ tháng 7, kết thúc vào

tháng 9, lượng mưa bình quân nhiều năm trên 2.000 mm Riêng khu vực Cửa Rio, xã

“Xã Lượng chịu ảnh hưởng một phần gid Tây Nam (gié Lào) xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 8, gây khô, nóng, được đánh giá là nơi nóng nhất Đông Dương.

Bảng L2 Lượng mưa trung binh thing giai đoạn 1979-2010 của huyện Tương Duong

Lượng mưa

(mạ) [322 | 403 | 59⁄9 |I33.03438|303.4|5320)3839297.6)t974| 65.7 | 35.6

16

Lượng mưa trung bình (mm/thang)

Day là vùng có độ am thấp nhất Trị số độ 4m tương đối trung bình năm tối đa từ 80 - 90%, chênh lệch giữa độ âm trung bình tháng 4m nhất và tháng khô nhất tới 18

- 19% Lượng bốc hơi từ 700 - 940mm/năm d) Chế độ gió:

Tương Dương cũng như các huyện khác của Nghệ An chịu ảnh hưởng của hai

loại gió chủ yêu: gió mùa Đông Bắc và gid phon Tây Nam Gió mùa Đông Bắc thường xuất hiện vào mùa Đông từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, bình quân mỗi năm có

khoảng 30 đợt gió mùa Đông Bắc, mang theo không khí lạnh, khô làm cho nhiệt độ

giảm xuống 5 - 10°C so với nhiệt độ trung bình năm.

Gió phơn Tây Nam là một loại hình thời tiết đặc trưng cho mùa hạ của vùng Bắc Trung Bộ Loại gió này thường xuất hiện vào tháng 5 đến tháng 8 hang năm, số ngày khô nóng trung bình hằng năm là 20 - 70 ngày Gió Tây Nam gây ra khí hậu khô, nóng và hạn hán, ảnh hưởng không tốt đến sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân

dân trên phạm vi toàn tỉnh.

Nhìn chung, khí hậu Tương Dương có phần khắc nghiệt, đặc biệt là bão và gió Tây Nam gây trở ngại không nhỏ cho sự phát triển chung, nhất là sản xuất nông

17

12.16 Thuy văn:

Hệ thống sông suối ở Tương Dương kha dày, bao gồm 3 con sông chính chảy

qua huyện Tương Dương là sông Nam Non, sông Nam M6 và sông Cả Ngoài ra còn

có hệ thống khe suối lớn, nhỏ phân bồ trên địa bàn huyện, điển hình như khe Nguyên,

Chà Lạp, khe Kiên Mật độ sông suối trong huyện dat trên | km/knử.

Sông Nậm Nơn khởi nguồn từ hợp lưu nhiều suối trên nước bạn Lào, trong đó dòng chính bắt nguồn từ sườn tây nam dãy núi Phu Xai Lai Leng tại huyện Khamkeuth và Viengthong tỉnh Bolikhamxay Sông chảy về hướng Tây Bắc đến địa phận Việt Nam ở xã Keng Du, huyện Kỳ Sơn rồi qua các xã Mai Sơn, Hữu Khuông, Nhôn Mai,

Lượng Minh, Yên Na đến làng Cửa Rào, xã Xá Lượng của huyện Tương Dương, có

chiều dai gần 100 km và diện tích lưu vực trên 2000 km” Sông có nhiều thác, ghénh,

lòng sông sâu và rộng Lưu vực sông năm trong vùng có lượng mưa thấp (1500 mm/năm) Mùa khô khả năng cung cấp nước cho sản xuất, sinh hoạt và vận chuyển

đường thủy gặp nhiều khó khăn.

Dòng chính sông Nậm Mô bắt nguồn từ dãy Phu Săm Sum độ cao 2.620m thuộc tỉnh Xiêm Khoảng bên Lào, chảy sang nước ta ở địa phận Mường Típ huyện Kỳ Sơn, rồi qua các xã Lưu Kiền, Xá Lượng đến làng Cửa Rào huyện Tương Dương.

Sông Nậm Mô có đặc điểm là độ dốc lớn, nước chảy xiết, khả năng vận tải đường thuỷ

không thuận lợi Sông chảy qua vùng có lượng mưa hàng năm nhỏ nhất của Bắc Trung

Bộ, chỉ đạt trung bình từ 1.200 - 1.300mm Do vậy mặc dù diện tích lưu vực sông Nậm

Mô đạt 3.970km” chiếm 14,6% diện tích toàn lưu vực sông Cả nhưng lượng dòng chảy

năm chỉ chiếm 9,3% tổng lượng dòng chảy năm trên toàn diện tích lưu vực Đến làng Cửa Rào xã Xá Lượng huyện Tương Dương, sông Nậm Mô hợp lưu với Nậm Nơn thành sông Cả.

Sông Cả bắt nguồn từ Cửa Rào chảy qua các xã dọc quốc lộ 7A, là sông chính

của hệ thống sông Lam, một trong 9 hệ thống sông lớn của nước ta Sông Cả là sông lớn

nhất tỉnh Nghệ An với chiều dải lưu vực 361km, điện tích lưu vực 15.346km”, lòng sông

sâu, it có thác ghénh thuận lợi cho việc cung cap nước và vận chuyên đường thuỷ.

18

Nhin chung, mang lưới sông suối ở Tương Dương có độ dốc lớn, lại ở wingtrung du nỗi chuyên tiếp giữa miễn núi và đồng bing ngắn cho nên khỉ mưa lớn lũ tập trung nhanh, it bị điều it dẫn tới nước lồ tập trung về đồng bằng rit nhanh gặp mưa

lớn ở hạ du và triều cường thường gây ld lụt trên diện rộng Tuy sông ngòi nhiều,

lượng nước khá dồi dào nhưng lưu vực sông nhỏ, điều kiện địa hình dốc nên việc khai thie sử dụng nguồn nước sông cho sản xuất và đồi sống còn gặp nhiều khổ khăn

Đặc trưng hình thái lưu vực sông của dòng chính sông Cả vi sông Nam Mô,được tôm tit trong Bảng 1.3, và Bảng 1.4.

Bảng 1.3 Phân bố lưu vực của các sông lớn tại huyện Tương Dương, Toàn bộ Phin Việt Nam ~ Lào

TT | Luu vực song

F (kat) % Flv | F (km) | % Flv | F (km) | % Flv

1} Sông Cả 2383) 1000| 1436) 60,3) - 947, 397

2 | Sông Nậm Mô | 397 166] 2,39) 100] 1,58) 66

Bảng 1.4 Đặc trưng hình thái lưu vực các sông lớn tại huyện Tương Duong

TT "Đặc trưng hình thái ‘Song Cả | Sông Nam Mô

1 ích lưu vực F (km) 23,83 397 2 | Chiều dai sông L (km) sai 173

3 | Độ cao bình quân (m) 204 960

4 | Độ đốc bình quân lưu vực (%) 1.83 251

5 | Mat dé lưới sông (km/km”) 89,00 38,20

6 | Mật độ lưới sông bình quân (km/km”) 0.60

7 | Hệ số không đối xing 0,14 022

8 | Hệ số hình dang lưu vực 029 027

19

'CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BẢN DO XÓI MON DAT.

21 Phương pháp tinh toán sói mon đất

Mô hình hoá củc quả trình x6i môn vẫn đang la thách thức với khoa học hiện ti bởi tính chất phức tạp và độ chính xác chưa cao Đối với sản xuất nông nghiệp, gid và

nước là hai tác nhân chủ yếu gây xói mòn Hiện tượng xói mòn gây ra bởi sức gió khi

có những điều kiện thuận ợi sau (Chính et al, 2006)

- Đất khô, tơi và bị tách nhỏ đến mức độ gió có thể cudn đi.

~ _ Mặt đất phẳng có thực vật che phủ thuận lợi cho vie di chuyển của giớ.

= Điện ích đất đã rộng và tốc độ gió đủ mạnh dé mang các hạt dit di

Xi môn do nước di ra khi cổ tác động của nước cháy trim trên b mặt đt, bao gm các dạng sau (Chính etal, 2006): (1) Xói mòn bề mặt là đắt bị mắt di theo lớp không đồng đều nhau trên những vị trí khác nhau của bề mặt địa hình; (2) Xói mòn khe có bề mặt đất tạo thành những đồng x6i theo các khe trên sườn đốc, nơi mã ding chiy được tip tung và (3) Xéi môn rãnh do đắt bị xói mồn theo cả 2 dang trên ở mức độ mạnh do khổi lượng nước lớn, tập trung theo các khe thoát xuống chân đốc với tắc độ lớn, làm dit bị đào khoét sâu

2.1-L Các nhân tổ ảnh hướng tối xói mén đắt do nước

C6 5 nhân tổ chính ảnh hưởng tới x6i môn đất là địa hình, đt dai, thảm thựcVat khí hậu và con người (Fangmmcier etal, 2005)

20

Khí hậu có thé nói là yêu tổ ảnh hướng lớn nhất đến xôi mòn đắt ở vùng nhiệt đổi và cân nhit đổi, trong đồ mưa là quan trọng hơn cả Da có nhiễu công trình nghiên cứu cả trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa cho thấy tác động của hạt mưa lớn hơn nhiều so với các yêu tổ khác như hiệu ứng cắt xế và rửa xối của ding chiy do

nước mưa vả gây nên, Ngoài ra có những yếu tổ ảnh hưởng trực tiếp hay witiếp đếnxối mòn như nhiệt độ không khí, độ am, tốc độ gió

2.112 Ảnh hưởng của địa hình

"Địa hình ảnh hường rực iếp đến xôi mòn thông qua hai yếu tổ chink là độ dốc và chiều đài sườn dée, với mỗi kiểu địa hình sẽ có loại hình x6i mon tương ứng Nếumi

lớn thi

địa hình ni, phân cắt có độ d môn khe rãnh dạng tuyển diỄn ra mạnh mẽ Cdn đối với những mặt sườn phơi và đị hình thấp, thoải thì xói mòn theo diện hay xói môn bề mặt sẽ chiếm ưu thé Với địa hình núi đ vôi thi không cổ bai loại hình trên mà số xi mon ngằm, tạo các dạng hang động

Về lý thuyết, những vùng núi cao có độ dốc lớn được coi là những nơi có xói môn Những ving đồng bằng, nơi có độ đốc không đáng kế thi được oi là vũng bồ tụ,

tức ích tụ vật chất bị x6i mòn từ những vũng cao xuống Thực tế thi cả những vùng

đồng bằng cũng có bị xói mòn nhưng lượng đắt mắt rắt ít, chủ yếu là quá trình rửa tôilớp đất màu b mặt và hậu qua là làm giảm độ phi của đất canh tic.

Địa hình côn gián tiếp tác động đến quá trình x6i mon đất do làm thay déi vi khí hậu trong vùng Địa hình núi cao cùng với sườn chắn gió ẩm lả một trong những.

yếu tổ tạo nên những tâm mưa lớn2.1.1.3 Ảnh hướng của yết tổ đất

Những yêu ổ tác dung đến tinh x6i mòn của đt được chia làm 2 nhóm: (1) C tinh chất vat ý của đất như cầu trúc đất, (hành pl cơ giới tốc độ thấm, mật độ và

(2) Hàm lượng nước trong đất ảnh hưởng đến khả năng thắm, do đó ảnh hưởng đến lượng dòng chảy trên bể mặt gây xói mòn; và (3) Hàm lượng hữu cơ trong đất ảnh hưởng đến khả năng chẳng xôi mòn

2114 Ảnh hướng của thâm thực vật

Tham ph thực vật có tác đụng rất lớn trong việc ngn chặn xói môn nhữ:

Lâm giảm năng lượng của hạt mưa trên tin Lá cây và lớp lí rụng trên bé mặt

đấu châm ich tụ nước làm giảm đồng chảy mặt;Han ché cấu trúc Kim di chuyển đất

~ Cai thiện tinh liên kết và cấu trúc củado rễ cây và xác thực vật

~ Tang hoạt động của vi sinh vật

“Thoát hơi nước của thực vật lim giảm lượng nước trong đất, do đó tăng khảnăng trữ nước của đt và làm giảm đồng chay mat;

Lam giảm năng lượng của gió,

Tham thực vật rừng nhiệt đới tự nhiên có khả năng hạn chế xói mòn cao hơn.nhiều so với rừng trồng về công năng giữ đắt và giữ nước.

3.1.1.5 Ảnh hưởng của con người

"rong các hoạt động của minh, con người ác động đến th giới tự nhiên theohai hướng tích cục và tiêu cự Các hoạt động này có th là nguyên nhân tực tiếp haygián tiếp tác động lên xói mòn.

VỀ mặt tiêu cực, việc chặt phá rừng của con người đã gián tiếp đầy mạnh quảtrình x6i môn đất, Canh tác nông nghiệp trên đt không khoa học, co giới hoá, sử dụng phân bón và hoá chất khác, chấn thả gia sốc trong thời gian đã cũng là những tácnhân gây x6i môn đất

VỀ mặt tích cực thông qua các biện php canh tac hợp lý và duy t sản xuất một

cách bin vững, thảm thự vật được tăng cường và củng cổ giúp hạn chế xói mòn, Ngoài

ra, một số biện pháp công trình cũng có tác dụng giảm mức độ xói mòn đắt.

2.1.2, Mô hình đánh giá xói mòn

Việc mô hình hóa quá trình xói môn đất đã bắt đầu từ thập niên 80 của thể kỳ

trước nhằm mục địch tính toán và dự báo xói mòn Đến nay, mô hình được sử dụng

rộng rầi nhất trong dự bảo xói mòn đất là phương trinh mắt dit tổng quát USLE cña

Wischmeier W.H-Smith (Ward and Trimble, 2003) Mục dich của mô hình là inh toánlượng đắt tn thất trung bình hàng năm cũng như dự báo xói mòn đắt bình quản trên

đất dốc Ngoài ra, việc sử dụng mô hình cũng cho phép dự báo những thay đổi về xsi mòn dat do biến đổi các yếu tổ tác động cũng như dé xuất, ước tính hiệu quả của các biện pháp phòng chống xói môn Tiêu chuỗn quốc gia về phương pháp xác định mức:

độ xôi môn đất do mưa TCVN 52992009 (nghị

USLE với 5 yếu tố

, 2009) đã sử dụng phương trình nh hướng tới quá tình x6i mòn đắt là chế độ mưa, độ

cdốc, chiều dai sườn dốc, thảm phủ thực vật và kết cấu đất:

K _ Hệ sốbiễuthịtỉnh xói môn của đất

L Hệsốbiểuthịảnh hưởng của chiều di sườn đốc S ——_ Hệ số biễuthịảnh hưởng của độ dốc

© _ Hệ số biểu thị ảnh hưởng của yến tổ thực vật Pˆ—_ Hệ số biểu thị các biện pháp chồng xói môn.

Độ đốc quyết định thé năng cia hạt đắt vi đồng chảy phát sinh trên b8 mặt, do vây day là yếu tổ quyết định đến lượng xói mòn đất Chiều dài và cầu trúc của sườn đốc cũng có ảnh hưởng rit lớn tối quả trình x6i mòn đất Lượng dit bị mắt ở các sườn đốc phẳng sẽ lớn hơn ở các sườn đốc có dạng lồi Các yếu tổ ảnh hưởng trong

phương trình USLE được quy về mảnh đất đơn vị có điều kiện tiêu chuẩn là độ dốc

'⁄%, chiều dải sườn dốc 22.13m (72.6 feet) và việc trồng trọ trên sườn dốc không có

biện pháp bao vệ (C x P= 1).

Ngoài việc đánh giá hiện trang xói mòn dat còn cần đánh giá tiém năng xói môn, tức là đánh giá xói man về mặt tự nhiên chỉ xét đến tính nhạy cảm của các yếu tổ

tự nhiên liên quan như khí hậu (chế độ mưa) đắt, khả năng x6i mòn đất, yếu tổ địa

hình (độ đố:

vào con người (như độ che phủ, loại hình canh tác

5 mang tính phụ thuộc c và chiều dài sườn đốc), không tính đến các y

Các bước đánh giá thực trang và tiềm năng xói mòn đất của huyện Tương Duong được iến hành theo rình tự sau

“Bước 1: Sử dụng phương trình USLE và GIS din tả quá trình xói mon đất, tính toán lượng đất sói môn, thành lập bản đồ x6i môn iềm năng và xôi mồn hiện trang:

Bước 2: Căn cứ vào kết quả của mô hình tiến hành đánh giá mức độ xói mon; “Bước 3: Tà kết quả đánh giá tiến hành xây dựng kịch bản và đề xuất giải pháp

hạn ch xói man,

Để thực. n việc phân tích xói môn đất, xây dụng bản đồ tiềm năng và bản đồ hiện trang x6i mòn cần thiết kế cơ sở dữ liệu GIS tương ứng với các thông số đầu vio của mô hình USLE, Quy trinh đề xuất trong việc sử dụng các chức năng phân tích thông ke không và chéng lớp của GIS sử dụng mô hình USLE trong think lập bản đồ

Xói nôn đất như hình 2.3.

Í SảBạu lượng mee ) Jae] Darga do cao đa hinh mo )

Lapa lậu hệ số

"du lạu hệ sở cạnh te

Hình 2.3 Ứng dung viễn thảm, GIS vào mô hình USLE thành lập bản đồ xôi môn dắt đồ tính bản đỗ x6i mòn tim năng từ các bản đồ hệ số R, bản đỗ hệ số K, bản đồ hệ số LS Cuối cũng, bản đồ x6i mòn hiện trang được tinh từ bản đồ xôi mồn tiềm năng với ‘ban đỏ hệ số P, bản đồ hệ số C Tat cả quy trình như trên được thực hiện trong phần mềm AreGIS 103.

2:3 Quy trình thành lập bản dé nguy cơ xói mòn

35

—¬ oan

Em =

Hình 24 Quy trình tính x6i môn dt theo mô bình USLE

Die liệu nghiên cứu.

Các dữ liệu, tài liệu được tiến hành thu thập và kế thừa từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các nh vực:

~ _ Điều kiện tự nhiên (khí hậu, thổ nhường, địa hình, thủy văn), kinh tế, xã hội

(giao thông, dan cư, hiện trang sử dụng dit) của khu vực:= Tinh hình sử dụng tải nguyên đất, nước;

~ _ Đặc điểm hệ thông nông nghiệp vùng dat dốc, hiệu qua kinh tế của chúng;

Phat hiển tài nguyên nước của huyện:

~ Các dự án phát triển kinh tế xã hội của huyện;

“Các phần mềm chuyên dụng để phân tích xử lý dữ liệu

"Để thu thập các loại ải liệu, dữ liệu liên quan nêu trên, tác giá đã liên hệ và làm.việc với cácơ quan, đơn vị hữu trách của huyện Tương Dương cũng như của tỉnh

"Nghệ An Ngoài ra, tá

khu vực có địa hình đặc biệt và thu thập, bổ sung, chỉnh lý được những tải liệu sau:

ic giả cũng tiền hành khảo sát thực dia, quan sát, kiểm tra một số

%6

SỐ liệu lượng mưa trung bình năm tại các trạm khí tượng hoặc đo mưa rongvùng nghiên cứu hoặc khu vực lần cận cùng với toa độ của các tram để làm cơ.sở xây dựng bản đỗ hệ số xói môn do mưa (R);

Bản đồ dit của tỉnh Nghệ An tỷ lệ 1/100.000 do Viện Quy hoạch và T!

Nông nghiệp xây dựng năm 2004 để làm cơ sở thành lập bản đồ hệ số ứng chịu

xói mòn của đất (K):

~_ Mô hình

"ương Dương, Nghệ An tý lệ 150.000 năm 2003 để think lập bản đồ hệ số độ đốc (S) và chiều dai sườn dốc (L);

ố độ cao DEM được xây dựng từ bản đồ địa hình khu vực huyện

+ Ảnh vệ tinh Landsat-8 khu vực huyện Tương Dương có độ phân giải 30 m để

tính chỉ số (DVI nhằm thành lập bản đồ chỉ số x6i mon của lớp phủ thực vật C;

= Bản đỗ hiện trang sử dụng đất kết hợp với DEM xây dựng bản đỗ hệ số hiệu <q của các biện pháp chống x6i môn P.

3⁄2 Phương pháp tinh toán các hệ số trong phương trình USLE 221 HeséR

R là hệ số xói môn của mưa và đồng chấy (rainfall and runoff erosivity), Nó đặc trưng cho sự tác động của mưa đến quá trình xói mòn dat, đây là thước đo sức mạnh xói môn của mưa và sức chủy tràn trên bề mặt R không chỉ là lượng mưa mà yếu tổ

nảy thể hiện qua tổng lượng mưa vả cường độ mưa.

Sau nhiều công tình nghiên cứu với 8.250 chi số thực nghiệm của 35 trạm thi

Wishmeier (1958) đã tìm ra tích số giữa động năng của mưa và cường độ mưa lớn nhất

trong 30 phút ký hiệu là Ely (Mỹ otal, 1984), Trị số này phản ánh mỗi quan hệ giữa lượng đắt mắt và chế độ mưa Người ta thấy rằng giữa lượng đất mắt và lượng mưa rơi

trong những thời điểm khác nhau thì khác nhau và phụ thuộc vào động năng của mưa,

nhất là cường độ mưa trong 30 phút Wishmeier đề xuất công thức tính hệ số R dựa

vào Eljy như sau:

R=EI,/1000 22)

trong đó: la hệ số xói mòn của mưa và đồng chảy;

E là động năng mưa (/m*);

Tp là lượng mưa lớn nhất trong 30 phút (mm/h)

Khi tr số Ely được tìm ra thi tí số này đã được sử đụng rô rãi để xác ập hệ số xói mòn của mưa và dòng chảy.

Việc xác lập công thức để tính toán cho hệ số R phụ thuộc vào từng khu vực nhất định do mỗi ving đều có sự khác nhau về lượng mưa, sự phân bổ, tính chấtmưa Cường độ mưa cảng lớn và thời gian mưa cảng lâu, tiềm năng xmôn cảng

cao Giá tị R thay đối từ năm này qua năm khác nên việc xác định hệ số R chung là

rất khó, muốn tính được hệ số R một cách chính xác phải dựa vào chế độ mưa vả số.

ligu thống kẻ của vùng nghiên cứu cụ thể qua nhiều năm Khi nh toán hg số R cho các

khu vực khác nhau thì ta cỏ thể áp dụng các công tính R của các khu vực đã nghiên

city, nhưng ta phải chọn công thie nh hệ số R phủ hợp với khu vực đỏ nhất Công

thức của Nguyễn Trọng Hà (1996) inh toán hệ số R theo lượng mưa trung bình hàng năm hay được sử dụng nhất (Hà, 1996)

.548257 xP - 59.9 63)trong dé: Rlà Hệ số x6i mòn của mưa và dòng chảy;

P là Lượng mưa trung bình năm,

“rong luận văn, để thành lập bản đỗ hệ số R, tác giả sử dụng số iệu quan trắc

in 2016 (Bang 22 và hình 2.5) đểmưa của L1 trạm thuỷ văn ở Nghệ An từ năm 1956

nội suy bản dé phân ving mua,

Bảng 22 Lượng mưa trung bình nhiều năm tại Nghệ An (1956-2016)

TT én team Địa điểm VIđộ Kinh ap | Lượng nưa

1 |QuỷChâu | ChâuHội-Quỳ Châu 1923 10508 | lố733

2 | Mường Xến |TàKạ- Kỳ Sơn 1924 10207] H802

3 [Dia “Tường Sơn - Anh Sơn 1859 10502] 17623

4 | Nghĩa Khánh | Nghĩa Khánh - Nghĩa Dan | 1926 | 10520 | 15010

28

1| Tnưym Địa aiém rag Kihdg| Enna

5 | Yên Thượng | Thanh Yên- Thanh Chương | 18°41" 1023 | 1919.96 |ThạchGiám | Thạch Giám-Tương Dương | 1917 1020| 19542

7 | Đô Lương _ |BaRa-ĐôLương 1856 | 10517] 18019

$ |Nam Đàn — |Thiuẩn Nam Đàn A42 [10929] 1770 9 |CữaHội — | Nghi Hai - Nehi Loe 1845 | 10543 | 1648.7

10 | Chợ Tring | HưngPhú-IhưmgNguyên | 18934 | 10838 | 1766.8

11 [Con Cuông _ | Chỉ Khê- Con Cuông, 19708" [1085I| 17058

‘BAN ĐÔ PHAN VUNG MƯA TRUNG BÌNH NAM TÍNH NGHỆ AN

fap ih pe ge ye en T-U ƯPNG)

Ban đồ hệ số R được tinh toán từ bản đỗ phân vùng mưa theo công thức của 'Nguyễn Trọng Ha (Ha, 1996), kết quả thể hiện trong Hình 2.6 và Bang 2.3.

Bang 2.3, Diện tích giá trị mưa nội suy và hệ số R khu vực huyện Tương Dương.

GHYNH | mm | rms HH | BƠ | HP | ame | 202 | ase

Gian | SƠ | oe | 8 | om | mg | ME | om | mg

ah 2á eoeo531 4939612|456/066| 35001203157] 20663630833

29

BAN DO HỆ SO R HUYỆN TƯƠNG DƯƠNG

“TỶ LỆ : 1500000

11008800 0 — 11000Meters

Hình 2.6 Bản đồ hệ số R huyện Tương Dương.

30

2.22 Hệ sốK

Kahthể hiện khả năng xói mon của đất (soil erodibility) Nói cách khác

đây là một nhân tổ biểu thi tính 8 bị tổn thương của đất với xói môn và là đại lượng nghịch dao với tính kháng xói mòn của đắt Dit có giá trị K càng lớn tl

nôn cảng cao K phụ thuộc vào đặc tỉnh của đất chủ yếu là sự ôn định v cu trú đất,

khả năng xôi

thành phần cơ giới đắt.

"ĐỂ xác định K tong những diễu kiện thé nhường khác nhau, sử dụng những kết ‘qua đo trực tiếp lượng đất bị xói mòn trong những điều kiện địa hình giống nhau và éu dai 25 m và độ đốc 10% Để cách ly ảnh hướng của mưa, lượng đt bị xói mòn được quy về điều kiện

chuẩn có el trạng thi đắt bỏ hóa hoàn toàn được quy về khu dã

1 và tinh ứng chịu xói mon của đất được xác định theo:

K=AR" 63) trong đó Ay là lượng đắt bị xói môn xác định bằng thực nghiệm (tắn/ha)

Bản đồ các loi đắt có ở huyện Tương Dương (Hình 2.8) được xây đựng từ bản

đồ đắt của tỉnh Nghệ An (Hình 2.7) Kết quả xác định hệ số K của cúc loi đắt có ở

huyện Tương Dương, tỉnh Nghệ An được thể hiện trong Bảng 2.4.

Hình 2.7 Bản đồ đất Nghệ An (Nguồn: Viện Quy hoạch và Thiát kế Nong nghiệp)

31

BAN BO DAT HUYỆN TƯƠNG DUONG

Bảng 24 Hệ số K của các loại đắt huyện Tương Dương, Nghệ An

Rw |S in Hạ Tp Py Fa Fy

026 | 032 | 023 | 023 | 040 | 04 | o27 | 026

Kết quả cho thiy, ở huyện Tương Dương hệ số K có gi tỉ từ 0.26 ~ 0.11 chiếm phần lớn điện tích vùng (76.52%) Hệ số K ở đây có giá ti chênh lệch lớn cho thấy khả năng kháng xói mòn của các loại đắt trên có sự khác biệt nhiều.

Hệ số K trong Bảng 2.4 được gin cho các loại đất tương ứng trên ban đồ đất huyện Tương Dương bằng phần mém AreGIS, kết qua thu được bản 43 hệ số K nhưHình 2.9.

33