Ứng Dụng Mô Hình Trí Tuệ Nhân Tạo Dự Báo Xói Mòn Đất Và Đề Xuất Giải Pháp Quản Lý, Sử Dụng Bền Vững Đất Dốc Tại Huyện Yên Châu, Tỉnh Sơn La.pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** VŨ DUY TIỆP ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TRÍ TUỆ NHÂN TẠO DỰ BÁO XÓI MÒN ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, SỬ DỤNG BỀN VỮNG ĐẤT DỐC TẠI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

***

VŨ DUY TIỆP

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TRÍ TUỆ NHÂN TẠO DỰ BÁO XÓI MÒN ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, SỬ DỤNG BỀN VỮNG ĐẤT DỐC TẠI HUYỆN YÊN CHÂU, TỈNH SƠN LA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - năm 2022

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

***

VŨ DUY TIỆP

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH TRÍ TUỆ NHÂN TẠO DỰ BÁO XÓI MÒN ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, SỬ DỤNG BỀN VỮNG ĐẤT DỐC TẠI HUYỆN YÊN CHÂU, TỈNH SƠN LA

Chuyên ngành: Môi trường và Phát triển bền vững

LỜI CẢM ƠN

Trong su t quá tr nh h t p nghi n u và th hi n lu n v n này tôi

nh n ư s gi p t n t nh r t nhiều th y ô giáo á nh n á qu n và

á t h Trư h t tôi xin t l ng k nh tr ng và bi t n s u s t i th y TS

V Đ nh Tu n và th y TS Ph m Anh H ng á th y t n t nh hư ng n luôn

l ng ngh ng như nh hư ng và h tr gi p tôi r t nhiều trong quá tr nh nghi n u và th hi n lu n v n

Tôi ng mu n m n h n thành n th y ô trong Kho Môi trường và môn Môi trường và Phát triển bền vững Trường Đ i h Kho h T nhi n luôn t o iều ki n ho tôi trong quá tr nh h t p và th hi n lu n v n

Tôi xin m n á ng h l nh o và án b t i U N huy n Y n

h u; Ph ng Nông nghi p và PTNT huy n Y n h u t nh S n L ung p tài li u và t o iều ki n t t trong quá tr nh tôi i th t i phư ng

Tôi xin h n thành m n những người th n b n b và gi nh hi s

ng tôi những kh kh n ng vi n và t o m i iều ki n t t nh t ho tôi h t p nghi n u và hoàn thành lu n v n

K t qu nghi n u ề tài này là m t ph n ề tài nghi n u kho

h c ư tài tr bởi Quỹ phát triển Kho h và ông ngh Vi t N m (NAFOSTE ) m s 105.08-2017.302

Xin tr n tr ng m n

Hà Nội, à 13 tháng 5 ăm 2022

Học vi n t ực i n

V Du Ti p

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÓI MÒN ĐẤT VÀ MÔ HÌNH DỰ BÁO XÓI MÒN ĐẤT 2

1.1.T ng qu n về nghi n u x i m n t 2

1.1.1 i i m i m t 2

1.1.2 Nguyên nhân gây xói mòn 3

1.1.3 i i m t 3

1.1.4 i i m t 4

1.2 á nghi n u về x i m n t tr n th gi i và t i Vi t N m 4

1.2.1 N i u i m t tr t ế iới 4

1.2.2 N i u i m t t i i t N m 6

1.3 á mô h nh báo x i m n t 7

1.3.1 C Mô ì tru ề t ố 8

1 3 2 C mô ì trí tu t 12

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1.Đ i tư ng ph m vi và n i ung nghi n u 15

2 1 1 Mụ ti u và ối tượ i u 15

2.1.2 m vi i u 15

2.1.3 Nội du i u 16

2.2 á nh n t nh hưởng n x i m n át khu v Y n h u t nh S n L 16

2 2 1 C ếu tố tự nhiên 16

2 2 2 C ếu tố i tế xã hội 22

2.3.Phư ng pháp nghi n u 23

2 3 1 u t ập và ử ý dữ i u 23

2.3 2 ươ p p mô ì dự b i m 25

CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 K t qu l h n mô h nh tr tu nh n t o báo x i m n 34

3.2 K t qu kh o sát ánh giá nh n th ng ng về nguy n nh n g y xói mòn 39

3.3 Đề xu t gi i pháp qu n lý sử ụng bền vững t t i huy n Y n h u 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

FKNN: Thu t toán l n n K iểm mờ g n nh t

USLE: Mô hình Universal soil loss equation

SWAT: Mô hình Soil and Water Assessment Tool

VSATTP: V sinh n toàn th phẩm

ng 4 K t qu oán á mô h nh (T : trung b nh ; ĐL : l h huẩn)… 35

ng 5 So sánh hi u su t á mô h nh v i thử nghi m x p h ng Wil oxon…… 37

ng 6: K t qu kh o sát án b và người n t i huy n Y n h u (phụ lụ k m th o)

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1: Ti n tr nh mô ph ng SWAT……… 11

Hình 2: Ph m vi nghi n u……… 15

Hình 3: Mô h nh s h nh khu v Y n h u……… 18

Hình 4: Phân lo i khu v Y n h u……… 19

H nh 5: Ph n t h s b t nh li n qu n á thông s u vào……….… 29

Hình 6 Ph n b ữ li u 10 bi n u vào á mô h nh tr tu nh n t o…… 32

Hình 7: K t qu t nh toán á mô h nh: ( ) ANN, (b) FKNN, (c) RVM………… 34

H nh 8 Đường ong RO á mô h nh: ( ) FKNN (b) ANN ( ) RVM…… 36

H nh 9 Hi u su t báo á mô h nh: ( ) AR (b) AU ……… 37

Hình 10 S h th ng quan tr lư ng mư và nh báo x i m n t ………… 41

MỞ ĐẦU

Huy n Y n h u là m t huy n v ng o bi n gi i t nh S n L i n t h

là 859,37 km2 v i h nh tư ng i ph t p và b hi t bởi á y n i á vôi cao Huy n ư hi t thành 2 v ng rõ r t: V ng l ng h o o trung bình 400m so v i mặt nư biển; V ng o bi n gi i o trung b nh 900 - 1000m so

v i mặt nư biển g m i n i x n kẽ á thung l ng ph n l n i n t h t i vùng manh mún và có l n Hi n tư ng x i m n rử trôi ng x y r m nh Cho

n nay nhiều mô h nh oán x i m n truyền th ng tr n th gi i và ở Vi t N m

H u h t á mô h nh oán x i m n truyền th ng x y ng tr n v t lý/th nghi m gặp kh kh n trong gi i o n phát triển mô h nh ng như h nh xá oán; h n nữ á thông s mô h nh thường n ph i ư hi u h nh th o á ữ

li u khu v thu ư và vi phát triển á mô h nh báo x i m n i h i nhiều thời

ph n nghi n u kh n ng báo nh báo x i m n và ư r á gi i pháp qu n lý

b o v ngu n tài nguy n t tr n bàn huy n Y n h u t nh S n L

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU XÓI MÒN ĐẤT VÀ MÔ HÌNH

DỰ BÁO XÓI MÒN ĐẤT

1.1 Tổng quan về ng i n cứu xói mòn đất

1.1.1 K i ni m xói mòn đất

Đ n n y r t nhiều á nh nghĩ khái ni m khá nh u về x i m n t

Th o Từ iển bá h kho toàn thư về kho h t x i m n xu t phát từ ti ng L tin là

“ ro r ” h s n m n n thu t ngữ x i m n ng ể h các quá trình liên quan

n á l p t á t i r và b m ng i bởi á tá nh n như gi nư b ng tuy t t n hoặ ho t ng sinh v t

Th o Ellison (1944) “X i m n là hi n tư ng i huyển t bởi nư mư bởi

gi ư i tá ng tr ng l l n bề mặt t X i m n t ư x m như là m t hàm s v i bi n s là lo i t h nh m t h ph th m th v t

lư ng mư và ường mư ” [39]

á nh n t t nhi n và nh n sinh làm gi m ph t g y r b m u thoái

h t l t rit h tr s i á v.v nh hưởng tr ti p n s s ng và phát triển

th m th v t rừng th m y tr ng khá á khái ni m x i m n t phụ thu vào

hư ng ti p n i tư ng và mụ ti u nghi n u

1.1.2 Nguyên nhân gây xói mòn

x i m n t ho phép L p t bào m n ho phép là từ 0.025 n 0.125mm trong m t

n m Lư ng t m t i trong iều ki n b nh thường th y i từ 5-10 t n/h /n m

- X i m n o on người: h y u o l i qu n lý như: t ng vụ quá m mà không bi n pháp b o v t th h h p hoặ phá rừng phá h y nghi m tr ng t ng

t mặt làm m t s n bằng trong qu n h t y tr ng môi trường

1.1.3 Phân lo i xói mòn đất

X i m n g m 2 lo i: (1) X i m n o nư ; (2) X i m n o gi Tuy nhi n trong nghi n u này h ng t h nghi n u nguy n nh n x i m n o nư

- X i m n o nư g y r o tá ng nư h y tràn tr n bề mặt Để x y r

x i m n nư n n ng lư ng mư làm tá h á h t t r kh i thể t s u nhờ

ng h y v n huyển h ng i Kho ng á h i huyển h t t phụ thu vào n ng lư ng

m n ở ng l p và kh r nh ở m m nh o kh i lư ng nư l n t p trung theo

á kh thoát xu ng h n v i t l n làm t b ào khoét s u

1.1.4 T c i c a xói mòn đất

* Tác hại c a xói mòn đất đ n độ phì c a đất và năng xuất cây tr ng

X i m n t nh hưởng r t l n n lư ng và h t t ễ nh n th y là m t

lư ng l n v t h t b u n trôi tr n bề mặt g y trư t t x i lở t o r nh b l l p á

m và b i l ng á thung l ng ng như ng bằng ư i h lưu

* Tác hại c a xói mòn đất đ n các hệ sinh thái

T p quán u nh u ư và n n phá rừng làm nư ng r y v n ti p iễn làm ho

i n t h t b x i m n ngày àng t ng n rừng y tá ụng ph ng h th b thu

h p và phá h y làm ho l lụt h n hán và kh h u ngày àng th y i rõ r t

á h t inh ư ng trong t b ng h y u n trôi i ng v i á h t t ư

th v t ( h y u là t o) h p thụ ể phát triển sinh kh i Khi t o h t i s ph n h y á

h t hữu bởi á vi sinh v t làm gi m lư ng ôxi trong nư n s sinh t n

á lo i á và ng v t khá và u i ng sẽ phá v s n bằng h sinh thái

* Các tác hại hác

Ph s á on sông l n từ thư ng lưu h y về h lưu á on sông

n ng m nư sông g y trở ng i gi o thông l lụt Ph s n làm ho á ông tr nh

th y l i như h h nư k nh mư ng b n ng…b thu h p ung t h hi u su t sử ụng b h n h ông tá tư i ti u b trở ng i

Những ông tr nh x y ng nhà máy thể b hư h i nặng o x i m n ôi khi

b l p hoàn toàn hi ph phụ h i l i r t o

1.2 Các ng i n cứu về xói mòn đất tr n t giới và t i Vi t Nam

1.2.1 Ng i n cứu xói mòn đất tr n t giới

Qu n lý và kiểm soát x i m n trở thành m t thá h th kể từ khi ngành nông nghi p nh ư (s ttl gri ultur ) r ời V i g ng kiểm soát x i m n tr n những

v ng t n n s r ời kiểu nh tá tr n ru ng b th ng Ru ng b

th ng trở thành nét truyền th ng trong á ng ng ư n tr n toàn th gi i b o

g m Trung Đông (Pho ni i ns) Trung và Đông N m T y (Y m n) và Trung –

N m Mỹ Người n In thi t k h th ng ru ng b th ng v i tường á ph t p ở Peru

Những nghi n u hi n i về x i m n t và á kỹ thu t kiểm soát x i m n

b t u t i Mỹ từ những n m 1930 Từ gi i o n này á kh nh về b n l n

ng ụng trong nghi n u x i m n ư phát triển ở kh p n i tr n toàn th gi i [33]

M t s t h qu c t thu c CGIAR nghi n u x i m n và b o t n t iển h nh:

Vi n nông nghi p nhi t i qu t (IITA); Trung t m nông nghi p nhi t i

qu t ( IAT); Vi n nghi n u y tr ng nhi t i bán khô h n qu t (I RISAT)

và n nghi n u và qu n lý t qu t (I SRAM) á nghi n u qu n lý lưu v

tư ng t ư ti n hành bởi I RISAT trong những n m 1980 và 1990 Những th nghi m về tá ng x i m n n h t lư ng t và n ng su t ư ư ti n hành trong những n m 1980 và 1990 bởi IAT và I SRAM M t trong á kh nh

qu n tr ng ông tá nghi n u x i m n t i IAR li n qu n n vi phát triển á

m ng lư i nhằm ư r á hư ng tr nh h p tá v i á vi n nghi n u nông nghi p

qu gi (NARI) trong á v ng sinh thái o h qu n lý T i h i ngh qu t về qu n

lý và b o t n t trong á v ng nhi t i ẩm (1975) á nhà kho h k t h p v i

nh u và u i ng thành l p m t m ng lư i nhằm t h á u h i th o nh k luân phiên dư i s b o tr T h b o t n t qu t (IS O) Li n qu n hặt hẽ

v i IS O là T h b o t n t và nư th gi i (WASW )

Cá t h khá nghi n u về x i m n t tr n ph m vi qu t b o g m T

h lư ng th và Nông nghi p Li n hi p qu (FAO) hư ng tr nh môi trường Li n

Hi p qu (UNEP) FAO g ng phát triển phư ng pháp nhằm ánh giá s b màu t g y r b i x i m n và á tá nh n khá và t h m t m ng lư i ể ánh giá tá ng x i m n l n s n lư ng y tr ng á nghi n u toàn u về x

m h và phư ng th kiểm soát h ng ng ư t h bởi UNEP ng v i

IS O và WASW n m t s t h huy n môn qu t mà thành vi n h

li n qu n n nghi n u x i m n t H i t h qu n tr ng như th là H i á kho

h th y v n qu t (IAHS) và T h nghi n u t tr ng tr t qu t (ISTRO)

Hi p h i á kho h t qu t (IUSS) ư l p r ể gi i quy t á nhi m vụ li n

qu n n x i m n và b o t n t

á t h nghi n u qu gi : x i m n và kiểm soát x i m n là á v n ề

ưu ti n hàng u v i h u h t á t h nghi n u qu gi trong á lĩnh v tài nguy n t nông h th y v n và kỹ thu t nông nghi p M i qu gi ều á t

h ư l p r hoặ h n ng nghi n u x i m n và á bi n pháp h n h x i

m n t trong ph m vi l nh th ng như qui mô qu t

Phư ng pháp mô h nh h ư ông nh n là r t ưu vi t ể ư t nh lư ng t

b x i m n x y r th o thời gi n và không gi n Những mô h nh ư t nh và mô ph ng

lư ng t b x i m n s khá bi t l n về m ph t p ữ li u u vào nguy n

lý mô ph ng á hiển th và quy mô á ữ li u u r Đư sử ụng r ng r i nh t là

mô h nh USLE và sử i RUSLE Những n m g n y á nghi n u về x i m n

t tr n th gi i ngày àng hư ng về á mô h nh quá tr nh v t lý (MMF AGNPS SWAT) và mô h nh ng thái tr n sở v t lý ( REAMS EUROSEM KINEROS EPI WEEP) o những mô h nh này mô ph ng hi ti t h n iễn bi n hi n tư ng

x i m n t nhờ thể ư t nh ư lư ng t x i m n ở á gi i o n và quy mô

l n h n ng thời ph n nào gi i quy t những kh kh n trong quá tr nh hi u h nh và kiểm h ng tr n th S phát triển ông ngh thông tin sẽ t o r xu hư ng m i trong nghi n u báo x i m n t từ á mô h nh tr tu nh n t o v i á thu t toán

Xu hư ng này gi p xá nh h nh xá h n á khu v nguy x i m n h tr á quá tr nh r quy t nh về h nh sá h sử ụng t nhằm t ư nhiều mụ ti u về phát triển bền vững Tuy nhi n báo x i m n t li n qu n n nhiều nh n t khá

nh u o á thu t toán ng ụng tr tu nh n t o ti n ti n h n n ư ti p tụ nghi n u

1.2.2 Ng i n cứu xói mòn đất t i Vi t Nam

Vi t N m là m t nư nhi t i gi m kh h u và h nh ph n h ph t p

o hi n tư ng x i m n iễn r r ng kh p và ng ông tá nghi n u x i m n

t ng v th ư qu n t m từ r t s m Tuy nhi n á nghi n u x i m n t và các bi n pháp ch ng x i m n trong gi i o n trư c những n m 1960 h u như hư m

l i k t qu g áng kể và ch d a ch y u vào kinh nghi m th c tiễn

Từ những n m a th p niên 60 th kỷ 20, cùng v i s phát triển kinh t c a Miền B c g n v i nền nông nghi p t p trung là s xu t hi n m t lo t các công trình nghiên c u xói mòn và ch ng x i m n t Đáng h ý nh t trong thời k này là các tác gi : T Quang Bửu, Tr n Ích Châm, H Sỹ Chúc, Tôn Gia Huyên, Nguyễn Xuân Quát v v… á ông tr nh nghi n u á tá gi này gi i quy t ư c nhiều

v n ề trong xói mòn và ch ng x i m n nhưng t nh nh lư ng hư o

S u n m 1975 á nghi n u x i m n t ư c ti n hành r ng kh p trên toàn

qu c Các tr m nghiên c u x i m n t ư c xây d ng t i những khu v ặ trưng mang l i t nh nh lư ng cho công tác này Các nghiên c u trong gi i o n này thu

ư c nhiều k t qu quan tr ng như á ông tr nh a Bùi Quang To n, Ngô Tr ng Thu n, Lê Th c Cán, Nguyễn Quang Mỹ v v… á ông tr nh áp ụng các mô hình toán trong nghiên c u x i m n ng ư c các tác gi như: hu Đ c M i Đ nh Yên, Nguyễn Quang Mỹ, Nguyễn Tử Si m Đ u Cao L Thái Phi n v v… ư vào trong gi i o n này v i m t s nghiên c u: Nghi n u x i m n phụ vụ ho s n xu t Nông - L m nghi p; Nghi n u x i m n ể ề xu t ti u huẩn th m th v t rừng

ph ng h ngu n nư b o v t; Nghi n u thử nghi m á h s phư ng tr nh

m t t ph ụng (USLE) vào iều ki n Vi t N m; Nghi n u ánh giá tá ng

lo i thành á mô h nh thư nghi m ( mpiri l/r gr ssion ư thành l p tr n những ph n t ch th ng k tư ng qu n) và á mô h nh ng thái (physi l-b s trong những ông th toán hoc trong mô hình ư thành l p tr n sở sử ụng nh

lu t b o toàn v t h t và n ng lư ng) n nh nhiều ph n mềm mô h nh x i m n

t thu lo i k t h p giữ ông th th nghi m và mô h nh ng thái ( on ptu l)

nh n t nh hưởng n x i m n (lư ng mư h nh t l p ph th v t t p quán

nh tá ) m t á h ri ng bi t trong m i tư ng qu n hặt hẽ v i nh u thể hi n trong phư ng tr nh m t t Mô h nh USLE ư thể hi n thông qu phư ng tr nh:

A = R * K * LS * C * P Trong : A lư ng m t t trung b nh tr n m t n v i n t h trong n m

Trong phư ng tr nh tr n n v A phụ thu xá nh n v biểu iễn K R Tr n

th t t nh toán n v A (t n/h n m)

R : H s mư / h y tràn là h s ánh giá n ng lư ng mư và ng h y tràn (MJ mm h-1 ha-1 y-1)

K : H s x i m n t t (t n h h h -1 MJ-1 mm-1 )

LS : H s hiều ài sườn và là t l m t t sườn và th t so

v i sườn ài 22 1 m (72 6 f t) và nghi ng ều v i 9% (~5o)

: H s l p ph bề mặt t

P : H s nh tá h y h s á h làm t

- Mô h nh RUSE: Mô h nh USLE ư US A i ti n bằng á h xác nh giá

tr h s K bi n ng th o m và ư vào h s hi ti t phu thu vào lo i h nh sử ụng t trư l n tán lá y m h ph th v t và nhám bề mặt t Phư ng tr nh này tên g i là phư ng tr nh t ng h p x i m n i ti n (RUSLE) USDA-ARS (2010) nh nghĩ RUSLE là m t phư ng pháp t nh th o á h s trong biểu th m nh hưởng á y u t n lư ng t b x i m n x y r ở

ph n i n t h sườn nằm giữ á kh x i o tác ng va p khi r i á gio

mư và ng h y tràn trên mặt t qu ho th y x i m n t phu thuô vào: (1) t ng lư ng và ường mư r i và ng h y tràn; (2) kh n ng a lo i h nh sử dụng t h ng l i tá ng mư và ng h y; (3) kh n ng h ng x i t (thể

hi n qu những t nh h t a t); (4) h nh bề mặt t như hiều ài và

d ng sườn c [40]

Trong RUSLE t h s a h s mư (R) và h s kháng x i m n t (K) thể hiên lư ng t bi x i m n a m t ô ru ng ư i iều ki n ti u huẩn M t ô ru ng ti u huẩn ng h nh vuông v i hiều ài nh 22,1 m, 9% không th c v t

h ph và ư làm t th o m t tr nh tư huẩn Như v y giá tr h s s c ề kháng

x i m n (K) t hoàn toàn m ng t nh h t th c nghi m (US A-ARS 2010) H

sô h ph ( ) biểu thi tá ng lo i h nh sư ụng t l n lư ng t bi x i m n và giá tr bi n ng th o t nh h t l p ph th c v t h th ng làm t và ác bi n pháp nh tá khác V y phư ng tr nh RUSLE t nh n tác ng ác bi n pháp

nh tá h ng x i m n như tr ng hàng y th o ường ng m tr ng th o i xen

kẽ ặ t nh l i lõm a ng sườn ru ng b th ng y tr ng x n kẽ b ng o h y hàng rào thư v t ph r m r … nhằm làm gi m ường ô ng h y tràn tr n m t

Là m t mô h nh th nghi m RUSLE không t nh n ng h y hoặ á quá

tr nh tá h rời l ng ng hoặ v n huyển tr m t h Ưu iểm h nh RUSLE so v i USLE là n kh n ng ư t nh h s từ thông tin về th m th v t ho t ng

ph n r và làm t th y v từ ữ li u ô th nghi m như ư sử ụng trong USLE

- Mô h nh SWAT (Soil n W t r Ass ssm nt Tool): là ông ụ ánh giá nư và

vi qu n lý sử ụng ngu n tài nguy n t n ngu n nư s b i l ng và lư ng

h h t sinh r từ m t rừng và ho t ng nông nghi p tr n những lưu v r ng l n và

ph t p trong kho ng thời gi n ài Mặ ư x y ng tr n nền á qu n h thể

hi n b n h t v t lý hi n tư ng t nhi n v i vi sử ụng á phư ng tr nh tư ng quan h i qui ể mô t m i qu n h giữ thông s u vào (Sử ụng t/th m th v t

t h nh và kh h u) và thông s u r (lưu lư ng ng h y b i l ng …) SWAT n y u u á s li u về thời ti t sử ụng t h nh th v t và t nh h nh

qu n lý tài nguy n t trong lưu v

Mô h nh SWAT sẽ tr ti p t nh toán á quá tr nh t nhi n li n qu n t i huyển

ng nư l ng ng b n át t ng trưởng m màng hu tr nh h t inh

ư ng … vào á thông s ữ li u u vào o v y mô h nh n kh n ng báo thông qu vi th y i ữ li u u vào (qu n l sử ụng t kh h u th v t…)

ều nh lư ng ư những tá ng s th y i n ng h y r á lưu v hoặ á thông s khá ; hi u qu o thể t nh toán và mô ph ng tr n lưu v

r ng l n hoặ h tr r quy t nh i v i những hi n lư qu n l ng ph t p

v i s u tư kinh t và thời gi n th p; ho phép người sử ụng nghi n u những tá

ng trong thời gi n ài Nhiều v n ề hi n n y ư SWAT x m xét không những lưu

lư ng ng nh l mà n n như s t h l y h t ô nhiễm và những nh hưởng n

v ng h lưu Hi n n y á mô h nh th y v n ánh giá tài nguy n nư t nh toán l ho

á lưu v như MIKE ASIN HE -HMS ANSWERS AGNPS nhưng h u á mô

h nh thường không i k m á ông ụ hi u h nh kiểm nh m t á h t ng ể t ng tin y SWAT ung p ông ụ ho vi hi u h nh và kiểm nh m t á h t

ng SWAT- UP nhằm r t g n thời gi n nhưng v n m ng l i t nh h nh xá và hi u

qu ho người sử ụng

Mô h nh SWAT i h i r t nhiều ữ li u u vào khá nh u Tuy nhi n không

ph i t t ữ li u u vào ều b t bu mà t y thu vào từng nghi n u ụ thể thể b qu m t s ữ li u không n thi t Nh n hung quá tr nh thi t l p mô h nh SWAT ho b t k ng ụng nào ều ng như H nh 3 b o g m sáu bư : (1) huẩn

b ữ li u (2) ph n nh lưu v (3) nh nghĩ n v th y v n (4) nh p ữ li u u vào (5) h y mô h nh (6) hi u h nh kiểm nh mô h nh

Ti n tr nh mô ph ng ng h y trong SWAT ư th hi n ư i s h tr

ph n mở r ng Ar SWAT 2012 h y tr n ph n mềm Ar GIS 10.0/10.1

Hình 1: Ti n trìn mô p ỏng c a SWAT 1.3.2 Các mô ìn trí tu n ân t o

* Mô hình ANN

R ời xu t phát từ ý tưởng mô ph ng b n o on người Gi ng như on người ANN ư h bởi kinh nghi m lưu những kinh nghi m và sử ụng trong t nh

hu ng ph h p

- H giám sát (sup rvis l rning): H giám sát là nh m thu t toán oán u r (output) ữ li u m i (n w input) tr n á ặp ữ li u bi t trư

ặp ữ li u này n ư g i là ữ li u - nhãn (data - l b l) Đ y là nh m ph bi n nh t trong á thu t toán ng ụng tr tu nh n t o Th o toán h h giám sát là khi

m t t p h p “n” bi n u vào X = {x1 x2 … xn } và m t t p h p “n” nh n tư ng ng

Y = {y1 y2 … yn} á ặp ữ li u bi t trư (xi yi) ư g i là t p ữ li u hu n luy n (tr ining t ) Từ t p hu n luy n này n t o r m t hàm s ánh x m i ph n tử từ

t p X s ng m t ph n tử (x p x ) tư ng ng t p Y

Nh m thu t toán h giám sát g m á bài toán h nh s u:

Ph n lo i ( l ssif tion): á nh n ữ li u u vào ư hi thành á

nh m hữu h n

H i quy (r gr ssion): Nh n là m t giá tr th ụ thể

- H không giám sát (unsup rvis l rning)

Trong thu t toán này không bi t trư ư u r h y nh n t p ữ li u u vào h vào u tr ữ li u ể th hi n ông vi như: ph n nh m ( lust ring) hoặ gi m s hiều ữ li u ( im nsion r u tion) ể thu n ti n trong

vi lưu trữ và t nh toán

H không giám sát là khi h ữ li u u vào X mà không bi t nh n Y tư ng

ng

- H bán giám sát (s mi - supervised learning)

á bài toán khi m t lư ng l n ữ li u X nhưng h m t ph n ư gán

nh n ư g i là h bán giám sát Những bài toán thu nh m này nằm giữ 2 nh m trên

- H ng (r infor m nt l rning)H ng gi p h th ng t ng xá

nh hành vi tr n hoàn nh ể t ư l i h o nh t (m ximising th performance)

* Máy véc tơ liên quan (Relevance Vector Machine (RVM)

RVM ư ề xu t bởi Tipping (Tipping 2000) là m t phư ng pháp tr n suy

lu n y si n thể ư sử ụng ể gi i quy t á v n ề ph n lo i [36] ng h

n ng RVM tư ng t như máy v t h tr H n nữ m t phư ng pháp tr n t i

h k v ng ư sử ụng ể x y ng mô h nh oán RMV

* Thuật toán Fuzzy -Nearest Neighbor (FKNN)

Thu t toán FKNN ư ề xu t bởi K ll r t l (K ll r t l 1985) là m t bi n thể n ng o thu t toán k N r st N ighbor (KNN) thông thường [22] FKNN sử ụng khái ni m lý thuy t t p mờ ể i thi n n ng l h t p và hi u su t oán KNN Phư ng th FKNN gán á thành vi n mờ á m u u vào ho m i nh n

l p trong b nh n Nh n l p i k m v i m thành vi n t i ư h n làm u r

ho m u u vào ư qu n t m

tr n á th nghi m về x i m n thể ư r á kỹ thu t h ng x i m n

m i và ung p ữ li u n thi t ể th hi n á mô h nh m i ữ li u th nghi m từ

á nghi n u ư ng ụng ho m t s mô h nh về x i m n v ụ: USLE và RUSLE; SWAT hoặ WEPP h t lư ng báo ở á mô h nh không h phụ thu vào ữ li u u vào mà n phụ thu vào u tr và quy tr nh mô h nh ho

n n y hi u su t và h nh xá mô h nh v n là m t trở ng i trong ông tá báo Trong những n m g n y phư ng pháp ng ụng tr tu nh n t o ư áp ụng

ể ph n t h ữ li u từ á th nghi m nhằm mụ h oán x i m n t á mô h nh

tr n ng ụng tr tu nh n t o thể ung p m t gi i pháp th y th hữu h ph

h p v i t nh h t bi n và ph t p á hi n tư ng trong kho h trái t và khoa

h h t [25] Li zn r N ring nghi n u kh n ng sử ụng m ng lư i th n kinh

nh n t o (ANN) ể ph n t h nh lư ng x i m n t ữ li u x i m n ở Ho K

ư thu th p và sử ụng ể x y ng mô h nh nghi n u ho th y ANN thường t t

h n mô h nh WEPP Trong m t nghi n u g n y ANN ư ng ể ư t nh x i

m n t k t qu này ho th y lư ng t b x i m n tư ng qu n ư ng v i lư ng mư

và ng h y [11] Các mô h nh WEPP và ANN ng ư Alb r yi và á ng s

sử ụng ể mô ph ng x i m n t nghi n u này h r rằng WEPP ánh giá th p

s m t t và k t qu ANN r t ph h p v i ữ li u qu n sát Ứng ụng m ng n ron Kohon n (KNN) ánh giá x i m n t o ng h y ho th y KNN vư t tr i so v i mô

h nh h i quy tuy n t nh thông thường Những nghi n u này ho th y phư ng pháp ng ụng tr tu nh n t o ti n ti n thể ung p á gi i pháp t t h n ho mô h nh báo

x i m n t [34] Tuy nhi n báo x i m n t li n qu n n nhiều nh n t khá

nh u o á thu t toán ng ụng tr tu nh n t o ti n ti n h n n ư ti p tụ nghi n u

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, p m vi và nội dung nghiên cứu

Ph m vi nghi n u về không gi n là r nh gi i hành h nh huy n Y n h u v i

á iểm nghi n u x i m n t i x hiềng Hặ và hiềng Khoi (Hình 2)

Hìn 2: P m vi ng i n cứu

2.1.3 Nội dung nghiên cứu

- Thu th p dữ li u s p về quan ni m và nh n th c người dân và cán b a phư ng về x i m n t t i huy n Yên Châu, t nh S n L

- Thu th p dữ li u th c p về x i m n t t i huy n Yên Châu, t nh S n L

- L a ch n và ng dụng mô hình trí tu nhân t o v i phư ng pháp h máy t

h nh xá o nh t ể báo x i m n t và sử dụng mô h nh ư c l a ch n vào h

th ng d báo, c nh báo x i m n t

- Nghiên c u ề xu t các gi i pháp qu n lý, sử dụng bền vững t d c t i huy n Yên Châu, t nh S n L

2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất khu vực huyện Yên Châu, tỉnh Sơn La [5]

2.2.1 C c u tố tự nhiên

Khu v c nghiên c u nằm trong ranh gi i c a huy n Yên Châu t nh S n L Đ y

là m t huy n miền núi biên gi i c a t nh S n L r nh gi i phía Nam giáp Lào Lãnh th tr i ài th o hư ng Tây B c – Đông N m ph n ph c t p Yên Châu có trục qu c l 6 ch y xuyên su t cùng v i m ng lư i giao thông khá phát triển, t o iều

ki n thu n l i trong phát triển kinh t và xã h i Tuy nhi n y ng là khu v c có

ặ iểm t nhiên ph c t p, là khu v c mà các ho t ng xói mòn x y ra m nh mẽ ặc

bi t là vào m mư

* Y u tố địa chất

Nền a ch t khu v c Yên Châu bao g m các thành t o có tu i từ mbri n

t Các thành t o này ch y u bao g m á á tr m tích và bi n ch t, các tr m tích h t thô như: át k t, b t k t và tr m tích cacbonat phân b d c khu v c theo hư ng Tây

B c – Đông N m á thành t o iển hình và phân b c h ng như s u:

- H t ng Paham bao g m á á phi n sét á phi n Sili á phun trào ph n

b thành d i phía Tây Nam khu v c, giáp v i biên gi i Lào

- H t ng Yên Duy t bao g m á á phi n sét á phi n sét th n á phi n vôi,

á phi n sili á vôi

- H t ng Viên Nam phân b ở ph Đông c khu v c nghiên c u, có c u t o

từ profia bazan, xpilit, k tofi á phi n lục xen fenzit

- H t ng Đ ng Giao bao g m các thành t o cacbonat phân b kéo dài theo

hư ng Tây B c - Đông N m Đ y là thành t o ph bi n nh t trong khu v c, t o nên các

y n i á vôi b o g m á vôi màu xám sáng á vôi màu xám tr ng á phi n sét á phi n vôi

- H t ng Yên Châu: là các tr m tích lục nguyên phân b ở áy và sườn c a thung l ng Đ y là thành t o ph bi n nh t trong khu v c nghiên c u, phân b tr i dài

th o hư ng Tây B c - Đông N m H t ng này chia làm hai phụ i p nh : phụ i p trên bao g m á á h t m n như át k t, b t k t, s n k t á sét; phụ i p ư i bao

g m ch y u là á á h t thô như u i k t, s n k t, cát k t á vôi ng m

Nhìn chung, c u tr a ch t c a khu v c nghiên c u khá ph c t p, phân b

th o hư ng c t g y Sông Đà phư ng T y c - Đông N m L p v phong hóa dày c ng v i iều ki n khí h u mư th o m n n vi thường xuyên x y ra hi n

tư ng trư t lở, tai bi n

Hình 3 Mô ìn số địa ìn u vực Y n C âu

giữ h i v ng n i o o thường xuy n x y r á hi n tư ng l quét s t lở khi

mư l n Ngoài r v ng này n là n i t p trung ph n l n n ư là n i iễn r nhiều

ho t ng s n xu t nông l m nghi p là nguy n nh n làm t ng ho t ng x i m n t

- V ng n i o trung b nh từ 900 – 1000 m so v i m nư biển V ng này ặ trung v i á phi ng b i khá bằng ph ng nằm x n giữ á y n i o Tuy nhi n h nh ở y ng b hi t ph t p l n n n á ho t ng x i

m n iễn r ph bi n Đ y n là v ng phát triển tr ng á lo i y huy n nh t p trung và h n nuôi gi s g p ph n làm t ng quá tr nh x i m n t

Th o á nghi n u trư y là m t trong á nguy n nh n qu n tr ng làm t ng ường x i m n t Đ khu v nghi n u ư thể hi n bằng

th ng k trong h nh ư i y:

Hình 4 P ân o i độ dốc u vực Y n C âu

n th o á th ng k tr n y thể th y rằng:

- i n h nh khu v Y n h u l n h u h t h nh t p trung trong kho ng từ 30o – 70o

- m t s v ng tư ng i bằng ph ng những v ng nh không nhiều Khu v tr n 60o nhiều n i nh t l n n 85o

* Y u tố hí hậu

Y n h u nằm trong khu v nhi t i gi m n ng ẩm mư nhiều Đ y ng

là m t trong á tá nh n qu n tr ng g y r quá tr nh x i m n t m nh mẽ trong khu

v này K t h p v i á y u t về v tr lý h nh t o ho Y n h u s ph n

về kh h u mặ i n t h khu v không l n

Th o th ng k từ tr m kh tư ng th y v n Y n h u th m mư b t u từ tháng 5 n tháng 10 hàng n m m khô từ tháng 11 n tháng 4 n m s u Lư ng mư

t p trung h y u vào á tháng 5 n tháng 9 v i ường m nh n n nguy l quét trư t lở và m t t r t o

* Y u tố thổ nhưỡng

Th o k t qu t nh toán tr n b n th như ng khu v Y n h u sáu lo i

t h nh s u:

Nh m t nông nghi p hi m 76,0 % i n t h t t nhi n trong di n tích

tr ng y hàng n m hi m tỷ l 93,3 % t ng i n t h nh m t này b o g m á y ngô s n x n á y ng n ngày H u h t á y hàng n m ư nh tá tr n v ng t

hi n hành) t 1.294 tỷ ng Vi t ng ường áp ụng ti n b kho h kỹ thu t và

n ng o tr nh s n xu t người n ư th hi n Tuy nhi n ng v i quá

tr nh phát triển s n xu t nông nghi p vi mở r ng i n t h t tr ng y ng làm

á ngành kinh t khá như ông nghi p h vụ hư phát triển và không tá

ng nhiều n t i Tuy nhi n Y n h u là m t khu v tiềm n ng về khoáng

s n n n ng n ề ph ng nguy thoái h t khi xu t hi n ông nghi p kh i thá

và h bi n khoáng s n

* Đặc điểm dân số, việc làm

Huy n Yên Châu có dân s 76.917 người (n m 2015) g m 05 dân t c anh em

ch y u sinh s ng (Kinh Thái Mông Xinh mun Kh m ) Trong n t c Kinh chi m 20,0 %, dân t c Thái chi m 52,6 %, dân t c Mông chi m 14,3 %, dân t c Sinh Mun chi m 12,1 %, dân t Kh M hi m 0,2 %, còn l i dân t c khác chi m 0,6 %

S gi t ng n s kéo theo nhiều s c ép, vi làm ời s ng, y t v n h giáo ục,

tr t t xã h i

Đ i b ph n dân s ở nông thôn, sinh s ng ch y u bằng nông nghi p, ngành nghề ch m phát triển L lư ng l o ng tr n 33.000 l o ng; trong nông nghi p

có trên 31.000 l o ng Vì v y, vi c qu n lý và sử dụng t phục vụ nông nghi p c n

h t s c quan tâm vì vi c khai thác nông, lâm nghi p tiềm ẩn nhiều nguy g y x i

Thu th p ữ li u th p ư thu th p h n l ở á qu n khu v nghi n u á ngành p t nh p huy n b o g m: báo áo s li u b n về iều

ki n t nhi n kinh t - x h i á tài li u s li u về t i kh h u …

Thu th p á tài li u k t qu nghi n u về á v n ề li n qu n n

ề tài từ á sá h bài báo trong và ngoài nư

* Thu thập dữ liệu sơ cấp

- X y ng m u phi u iều tr kh o sát v i 11 h ti u g m á thông tin

li n qu n t i x i m n t như: (1) T nh tr ng sử ụng t; (2) Nguyên nhân gây xói

m n t; (3) á bi n pháp b o v t

- Th hi n kh o sát 30 người t i huy n Y n h u, là những án b trong b máy qu n lý nhà nư và người dân tr ti p s n xu t tr n tài nguy n t, b o g m:

án b á qu n thu h nh quyền huy n x (16 án b ): V n ph ng Huy n y (01

án b ) hi ụ Th ng k (01 án b ) Ph ng Nông nghi p và Phát triển nông thôn (01

án b ) QL án á ông tr nh huy n (04 án b ) Ph ng Kinh t H t ng huy n (02 án b ) H i Nông n huy n (01 án b ) H i Li n hi p Phụ nữ huy n (01 án

b ) Trung t m h vụ kỹ thu t nông nghi p huy n (05 án b ); h n thu 02 x hiềng Hặ và hiềng Khoi (14 h n)

ặ trưng bởi m mư từ tháng 5 n tháng 10 và m khô từ tháng 11 n tháng 3 Nhi t trung b nh hàng n m là 21° và nhi t trung b nh hàng tháng o ng từ 16°C vào tháng 2 n 27° vào tháng 8 [34]

ữ li u ư thu th p từ 24 ô th nghi m ư thi t k hiều r ng 4m và hiều

ài là 18m (72m2

) Cá th nghi m b o g m 4 ông th 3 l n lặp thi t k th o

kh i ng u nhi n hoàn h nh (T i m i iểm 12 ô th nghi m ể t nh trung b nh

và so sánh):

ông th s 01: Đư nh tá th o truyền th ng b n ( ể i h ng)

ông th s 02: Tr ng b ng ghin ( n ng h y) x n giữ á y ngô v i kho ng á h á b ng là 6m

ông th s 03: Làm t t i thiểu x n v i l i

ông th s 04: Làm t t i thiểu tr ng x n u nho nh

Ph ư i 04 ông th ng h th ng thu nư và t b x i trôi xu ng th o á

tr n mư nhằm t nh tư ng qu n giữ lư ng mư và ường mư h y t nh r n ng

lư ng h t mư p xu ng t

á s li u x i m n t k m th o á nh n t nh hưởng n x i m n h y n

g i là á bi n gi i th h [34]

Đ u ti n y u t x i m n o kh h u ư thể hi n bằng ng n ng h t mư (kin ti r inf ll n rgy) ư t nh bằng t ng n ng lư ng tr n mư X i m n t ng

l n khi ường mư t ng nh t là ở v ng nhi t i Th m s I30 ph n nh thời gi n

trong : i là ường mư t i 30 ph t

Thông s th 2 và 3 là hiều ài sườn và h y n g i là y u t

h nh nh hưởng r t l n n x i m n Thông thường l n h n sẽ tiềm n ng gây r x i m n l n h n l n th ph n lư ng mư t o thành ng h y tràn àng

l n h n hiều ài sườn l n ng n n t ng t h l y ng h y tràn t o r l

2.3.2 Phương pháp mô hình hóa dự báo xói mòn

Ba phư ng pháp ng ụng mô hình tr tu nh n t o khá nh u sẽ ư kiểm

nh: t m ng lư i th n kinh nh n t o (ANN) xu t phát từ ý tưởng m ng lư i

th n kinh sinh h mô ph ng nh n th và quá tr nh suy lu n b n o người;

hai máy h tr vé t th h h p (RVM) là phư ng pháp tr n suy lu n y si n

thể ng ể gi i á bài toán ph n lo i ng th h n ng RVM tư ng t v i máy v t phụ tr H n nữ m t phư ng pháp tr n t i h mong i ư ng

ụng ể x y ng mô h nh oán RMV; b thu t toán l n n K iểm mờ g n

nh t ư ề xu t bởi K ll r và ng nghi p (1985) là bi n thể n ng o thu t toán l n n K iểm g n nh t thông thường (KNN) FKNN sử ụng khái ni m lý thuy t

b sườn ể i thi n kh n ng h và oán hi u su t KNN Phư ng pháp KFNN

ph n ông á bi n s u vào mô h nh ho m i nh n l p b n trong t p nh n Nh n





Na

Nc CAR

Trong Nc và Na l n lư t là s trường h p ph n lo i h nh xá và t ng s trường h p ph n lo i [23]

TP TPR



TN FP

FP FPR



FN TP

FN FNR



FP TN

TN TNR

t h v ng ph ư i ường ong RO (h y vi t t t là AU ) thể hi n hi u su t ph n

lo i mô h nh [35]

Mô h nh ANN ư triển kh i trong môi trường M tl b v i h p ông ụ Th ng

k và Máy h [35]; Mô h nh RVM ư thi t l p thông qu á h p ông ụ ư phát triển bởi r b nt r t l và Tipping [14,36] tư ng ng; Mô h nh FKNN ho t

ng trong môi trường M tl b và ư m h bởi á tá gi

Thi t l p á t p ữ li u hu n luy n và kiểm h ng

Hu n luy n mô h nh oán v i t p hu n luy n (80%)

oán mô h nh v i t p thử nghi m (20%)

End For

End For

T m giá tr t t nh t p1 và p2 tr n PM

T uật to n 1 Một t tục tìm i m ƣới điển ìn để ựa c ọn t am số

Toàn b t p ữ li u ư ph n tá h thành n m t p on không tr ng lặp nh u Quá

tr nh ào t o và oán mô h nh ư th hi n n m l n và t p á thông s t o

h s AR trung b nh o nh t sẽ ư h n là t p th h h p nh t Thu t toán 1 mô t quy tr nh t m ki m lư i ư sử ụng ho m t mô h nh h i th m s t o

* Qu trìn uấn u n và iểm địn mô ìn

Trư khi ti n hành hu n luy n mô h nh và oán x i m n n ph n t h s

b về s ph h p á bi n u vào