ỨNG DỤNG GIS – RS ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT TẠI HÀ GIANG

Xói mòn là hiện tượng di chuyển đất bởi nước mưa, bởi gió dưới tác động của trọng lực lên bề mặt của đất (Ellison,1944). Trong vài thập niên gần đây ở nước ta hiện tượng xói mòn đang xảy ra rộng hơn cả về diện và lượng. Số liệu thống kê đến năm 2008 của bộ tài nguyên môi trường cho thấy Việt Nam có khoảng 25 triệu hecta đất dốc, nguy cơ xói mòn và rửa trôi rất lớn khoảng 10 tấn/ha/năm) (Lý, 2010). Theo các quan trắc có hệ thống từ năm 1960 đến nay thì có khoảng 10-20% lãnh thổ bị ảnh hưởng xói mòn từ trung bình đến mạnh (Lý, 2010). Do đó, mỗi năm ở vùng đồi núi nước ta bị mất đi một khối lượng đất khổng lồ do hiện tượng xói mòn. Xói mòn đất làm mất đất, phá huỷ lớp thổ nhưỡng bề mặt, làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc màu, ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống và phát triển của thảm thực vật v.v…. Đồng thời, tùy thuộc vào đặc điểm hình thái địa mạo mà vật liệu xói mòn có thể được vận chuyển theo dòng chảy tạo ra nguồn chất lơ lửng và tích tụ tại những vị trí thích hợp thường là các vùng trũng, làm ảnh hưởng tới chất lượng môi trường nước và trầm tích. Để giảm thiểu xói mòn ở miền núi, hai vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu song song là: Thực trạng quá trình xói mòn đất, nguyên nhân, các yếu tố ảnh hưởng và những giải pháp ngăn chặn xói mòn đất (Mỹ, 2005). Các nghiên cứu về xói mòn đất là cơ sở khoa học giúp các nhà hoạch định chính sách, các nhà quy hoạch sử dụng đất đưa ra các chính sách đất đai phù hợp giúp cho việc quản lý đất đai đạt hiệu quả hơn, nâng cao mức sống cho người dân. Đồng thời tìm ra biện pháp giải quyết phòng chống xói mòn đất, nhằm mục đích sử dụng đất ngày càng đem lại hiệu quả cao hơn về cả kinh tế, xã hội và môi trường. Hà Giang với địa hình hết sức phức tạp gồm nhiều khu vực núi đá vôi với nhiều khu vực bị chia cắt mạnh có có độ dốc trung bình trên 250 và các thung lũng phân bố dọc sông Miện. Bên cạnh đó, trong điều kiện mưa lớn và tập trung làm cho đất đai bị xói mòn và thoái hóa, ảnh hưởng rất lớn đến quỹ đất sản xuất nông nghiệp vốn rất ít của huyện. Hơn nữa, việc quy hoạch, bố trí cơ cấu cây trồng chưa hợp lý, độ che phủ rừng thấp cũng là những nguyên nhân làm cho lũ ống, lũ quét thường xuyên xảy ra gây thiệt hại về người và của cho nhân dân nơi đây (Niên giám thống kê tỉnh Hà Giang, 2014). Có nhiều phương pháp khác nhau, cách tiếp cận khác nhau để nghiên cứu vấn đề xói mòn đất, trong đó phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám và GIS là phương pháp hiện đại có khả năng giải quyết những vấn đề ở tầm vĩ mô trong thời gian ngắn.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG GIS – RS ĐÁNH GIÁ XĨI MỊN ĐẤT TẠI HÀ GIANG NGÀNH: CHUYÊN NGÀNH: HVTH: GVHD: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGUYỄN PHƯỚC HIẾU PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH TP Hồ Chí Minh – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG GIS – RS ĐÁNH GIÁ XĨI MỊN ĐẤT TẠI HÀ GIANG Ngành: Chuyên ngành: HVTH: GVHD: Khoa học môi trường Khoa học môi trường NGUYỄN PHƯỚC HIẾU PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH TP Hồ Chí Minh – 2018 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Xói mòn tượng di chuyển đất nước mưa, gió tác động trọng lực lên bề mặt đất (Ellison,1944) Trong vài thập niên gần nước ta tượng xói mòn xảy rộng diện lượng Số liệu thống kê đến năm 2008 tài nguyên môi trường cho thấy Việt Nam có khoảng 25 triệu hecta đất dốc, nguy xói mòn rửa trơi lớn khoảng 10 tấn/ha/năm) (Lý, 2010) Theo quan trắc có hệ thống từ năm 1960 đến có khoảng 10-20% lãnh thổ bị ảnh hưởng xói mòn từ trung bình đến mạnh (Lý, 2010) Do đó, năm vùng đồi núi nước ta bị khối lượng đất khổng lồ tượng xói mòn Xói mòn đất làm đất, phá huỷ lớp thổ nhưỡng bề mặt, làm giảm độ phì đất, gây bạc màu, ảnh hưởng trực tiếp tới sống phát triển thảm thực vật v.v… Đồng thời, tùy thuộc vào đặc điểm hình thái địa mạo mà vật liệu xói mòn vận chuyển theo dòng chảy tạo nguồn chất lơ lửng tích tụ vị trí thích hợp thường vùng trũng, làm ảnh hưởng tới chất lượng môi trường nước trầm tích Để giảm thiểu xói mòn miền núi, hai vấn đề cần quan tâm nghiên cứu song song là: Thực trạng q trình xói mòn đất, ngun nhân, yếu tố ảnh hưởng giải pháp ngăn chặn xói mòn đất (Mỹ, 2005) Các nghiên cứu xói mòn đất sở khoa học giúp nhà hoạch định sách, nhà quy hoạch sử dụng đất đưa sách đất đai phù hợp giúp cho việc quản lý đất đai đạt hiệu hơn, nâng cao mức sống cho người dân Đồng thời tìm biện pháp giải phòng chống xói mòn đất, nhằm mục đích sử dụng đất ngày đem lại hiệu cao kinh tế, xã hội môi trường Hà Giang với địa hình phức tạp gồm nhiều khu vực núi đá vôi với nhiều khu vực bị chia cắt mạnh có có độ dốc trung bình 25 thung lũng phân bố dọc sông Miện Bên cạnh đó, điều kiện mưa lớn tập trung làm cho đất đai bị xói mòn thối hóa, ảnh hưởng lớn đến quỹ đất sản xuất nông nghiệp vốn huyện Hơn nữa, việc quy hoạch, bố trí cấu trồng chưa hợp lý, độ che phủ rừng thấp nguyên nhân làm cho lũ ống, lũ quét thường xuyên xảy gây thiệt hại người cho nhân dân nơi (Niên giám thống kê tỉnh Hà Giang, 2014) Có nhiều phương pháp khác nhau, cách tiếp cận khác để nghiên cứu vấn đề xói mòn đất, phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám GIS phương pháp đại có khả giải vấn đề tầm vĩ mô thời gian ngắn Xuất phát từ lý nên đề tài “ỨNG DỤNG GIS – RS ĐÁNH GIÁ XĨI MỊN ĐẤT TẠI HÀ GIANG” tiến hành Mục tiêu nghiên cứu − Tìm hiểu đặc điểm yếu tố ảnh hưởng đến tượng xói mòn đất − Thành lập đồ xói mòn trạng, xói mòn tiềm tỉnh Hà Giang Đưa đánh giá mức độ xói mòn đề xuất giải pháp cho việc hạn chế xói mòn đất tỉnh Hà Giang Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan xói mòn đất 1.1.1 Khái niệm xói mòn đất Theo Ellison (1944), “Xói mòn tượng di chuyển đất nước mưa, gió tác động trọng lực lên bề mặt đất Xói mòn đất xem hàm số với biến số loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ thảm thực vật, lượng mưa cường độ mưa” Ngồi ra, theo Hudson (1968) xói mòn đất xem chuyển dời vật lý lớp đất nhiều tác nhân khác, lực đập giọt nước, gió, tuyết bao gồm q trình sạt lở trọng lực Xói mòn đất q trình diễn chậm mà liên tục, tương đối khó nhận thấy xảy với tốc độ đáng báo động, gây đất nghiêm trọng Đất nén chặt, hàm lượng chất hữu thấp, kết cấu đất, thoát nước nội kém, nhiễm mặn vấn đề độ chua đất điều kiện gây suy thối đất nghiêm trọng khác đẩy nhanh q trình xói mòn đất Tầng đất mặt, có nhiều chất hữu cơ, phân bón sinh vật, thường di dời "tại chỗ" (on-site) tích tụ theo thời gian mang "ngoài khu vực" (off-site) nơi lấp đầy kênh nước Xói mòn đất làm giảm suất đất trồng trọt góp phần gây ô nhiễm nguồn nước, đầm lầy hồ khu vực lân cận Hiện nay, xói mòn đất chia làm ba loại: xói mòn nước, xói mòn gió xói mòn canh tác: 1.1.1.1 Xói mòn nước Xói mòn nước gây tác động nước chảy tràn bề mặt Để xảy xói mòn nước cần có lượng mưa làm tách hạt đất khỏi thể đất sau nhờ dòng chảy vận chuyển chúng Khoảng cách di chuyển hạt đất phụ thuộc vào lượng dòng chảy, địa hình bề mặt đất Bao gồm có dạng sau (Chính, 2006): − Xói mòn theo lớp: Đất bị theo lớp không đồng vị trí khác bề mặt địa hình Đơi dạng xói mòn kèm theo rãnh xói nhỏ đặc biệt rõ đồi trọc trồng bị bỏ hoang − Xói mòn theo khe, rãnh: Bề mặt đất tạo thành dòng xói theo khe, rãnh sườn dốc nơi mà dòng chảy tập trung Sự hình thành khe lớn hay nhỏ tùy thuộc vào mức xói mòn đường cắt dòng chảy − Xói mòn mương xói: Đất bị xói mòn dạng lớp khe, rãnh mức độ mạnh khối lượng nước lớn, tập trung theo khe thoát xuống chân dốc với tốc độ lớn, làm đất bị đào kht sâu 1.1.1.2 Xói mòn gió Là tượng xói mòn gây sức gió Đây tượng xói mòn xảy nơi có điều kiện thuận lợi sau (Chính, 2006): Đất khơ, tơi bị tách nhỏ đến mức độ gió - Mặt đất phẳng có thực vật che phủ thuận lợi cho việc di chuyển gió - Diện tích đất đủ rộng tốc độ gió đủ mạnh để mang hạt đất Thông thường đất cát loại dễ bị xói mòn gió liên kết hạt cát nhỏ, đất lại bị khô nhanh Dưới tác dụng gió đất di chuyển thành nhiều dạng phức tạp như: nhảy cóc, trườn bề mặt, lơ lửng 1.1.1.3 Xói mòn canh tác Xói mòn canh tác phân phối lại đất thông qua hoạt động cày xới đất trọng lực Nó dẫn đến dịch chuyển đất theo sườn dốc gây đất nghiêm trọng vị trí dốc tích tụ vị trí thấp Dạng xói mòn chế phân phối cho xói mòn nước Tác động hoạt động canh tác di chuyển đất đến khu vực hội tụ nơi nước chảy tràn tập trung Ngoài ra, lớp đất bên lộ sau canh tác dễ bị xói mòn với tác động nước gió Xói mòn canh tác có tiềm lớn cho di chuyển đất nhiều trường hợp gây xói mòn nhiều so với nước gió 1.1.2 Cơ chế xói mòn đất Về ngun lý, Ellision (1944) xem xói mòn đất hàm số với biến số loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ thảm thực vật, lượng mưa cường độ mưa Xói mòn q trình tự nhiên, nhiên vài nơi trình diễn nhanh hoạt động người Ellision xác định tác nhân gây xói mòn mạnh mẽ xung lực hạt mưa tác động vào mặt đất chia trình thành giai đoạn (Lợi, 2005): - Giai đoạn 1: Hạt mưa rơi xuống làm vỡ cấu trúc đất, tách rời hạt đất khỏi bề mặt đất - Giai đoạn 2: Những hạt đất bị bong bị dòng nước trôi theo sườn dốc, di chuyển nơi khác, làm đất khu vực - Giai đoạn 3: Những hạt đất lắng đọng nơi khác, tăng thêm khối lượng đất cho nơi này, vùi lấp bề mặt đất cũ, làm cạn lòng hồ Hình 1.1: Tiến trình xói mòn đất (Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005) 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất Căn theo kết nghiên cứu trình xói mòn nhà khoa học (Ellision 1944, Wishmeier Smith 1978…) yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất gồm: mưa, địa hình, thổ nhưỡng, độ che phủ bề mặt, yếu tố người (Chính, 2006): Hình 1.2: Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất 1.1.3.1 Yếu tố mưa (Rainfall Erosion Index) Sau nhiều cơng trình nghiên cứu xói mòn đất cách có hệ thống nhà khoa học phát nhân tố quan trọng gây xói mòn đất hạt mưa Theo Elison (1944) người hạt mưa thủ phạm tạo xói mòn Năm 1985 Hudson N.W từ kết thực nghiệm cho thấy hạt mưa có động lớn 256 lần so với dòng chảy mặt mà sinh (Xiêm, 1999) Hình 1.3: Tiến trình tác động hạt mưa đến xói mòn đất (Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005) Như tác động chủ yếu hạt mưa phá vỡ kết cấu lớp đất mặt động điều làm hạt đất tách khỏi mặt đất Đồng thời mưa tạo dòng chảy để vận chuyển hạt đất đến vị trí bồi lắng Giữa hạt mưa dòng chảy tạo có mối quan hệ với Chính va đập mưa vào mặt đất làm cho đất hóa lầy dòng chảy mặt tăng lên 1.1.3.2 Yếu tố thổ nhưỡng (Soil Erodibility Index) Thổ nhưỡng hay tính chất đất (tính chất vật lý, hóa học, sinh học) yếu tố định tính xói mòn đất Khi hạt mưa rơi xuống đất có hai tác động xảy đất dẫn đến trình xói mòn đất: - Năng lượng hạt mưa va đập phá vỡ kết cấu đất, tác động đến tính chất hóa học vật lý, làm tách rời hạt đất - Quá trình vận chuyển hạt đất 10 lên đất đưa tiến trình xói mòn Cơng thức tốn học Zingg (1940) đưa vào để đánh giá ảnh hưởng độ dốc độ dài sườn dốc đến xói mòn (Jacky Mania, 2007) Năm 1947 Musgrave cộng phát triển phương trình thực nghiệm gọi phương trình Musgrave (Hudson, 1995) Phương trình triển khai áp dụng nhiều năm Wischmeier and Smith (1958) đưa cơng thức tính xói mòn đất, gọi phương trình đất phổ dụng (USLE) Từ năm 1980 đến đầu năm 1990 mô hình xói mòn khác phát triển dựa phương trình USLE nhiều nơi giới như: mơ hình dự đốn đất cho miền nam châu Phi- SLEMSA (Elwell, 1981), mơ hình SOILOSS (Rosewell, 1993) phát triển Úc mơ hình ANSWERS phát triển vào cuối năm 1970 để đánh giá mức độ bồi lắng lưu vực sông (Beasley cộng sự, 1980) (Jacky Mania, 2007) 1.3.3.2 Tại Việt Nam Do nước ta có địa hình chủ yếu đồi núi, xói mòn đất diễn thường xun nên tượng xói mòn nghiên cứu từ sớm Thái Cơng Tụng Moorman (1958) có nghiên cứu xói mòn đất Sau q trình nghiên cứu họ đưa kết luận phương pháp canh tác ruộng bậc thang người làm nông giúp giảm tượng xói mòn Đến năm 1960 nghiên cứu xói mòn Việt Nam đáng ý tác giả Nguyễn Ngọc Bình (1962) nêu lên ảnh hưởng độ dốc đến xói mòn đất, góp phần đưa tiêu chí bảo vệ đất, sử dụng khai thác đất dốc, Chu Đình Hồng (1962, 1963) nghiên cứu ảnh hưởng giọt mưa đến xói mòn đất chống xói mòn biện pháp canh tác (Hà, 2009) Từ năm 80 trở cơng trình nghiên cứu bắt đầu áp dụng phương trình đất đất phổ dụng Wischmeier and Smith (1978) như: Phạm Ngọc Dũng (1991) (Tùng, 2007) tiến hành nghiên cứu ứng dụng phương trình đất phổ qt vào dự báo tiềm xói mòn đất đưa biện pháp chống xói mòn cho tỉnh Tây nguyên, Nguyễn Tử Xiêm Thái Phiên (1996) với cơng trình nghiên cứu đất 19 đồi núi Việt Nam (Xiêm, 1999) Về mặt lý luận tác giả đánh giá lực phòng hộ số dạng cấu trúc thảm thực vật rừng mặt chống xói mòn tiến hành nghiên cứu với quy mô áp dụng biện pháp chống xói mòn đại Đặc biệt năm gần đây, phương pháp viễn thám GIS áp dụng nghiên cứu xói mòn đất Đặc biệt đo vẽ đồ, đánh giá định lượng nhân tố ảnh hưởng đến trình xói mòn đất Tiêu biểu cho giai đoạn cơng trình Nguyễn Quang Mỹ, Nguyễn Xn Đạo, Phạm Văn Cự, Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Tứ Dần, Lại Vĩnh Cẩm Các cơng trình ứng dụng viễn thám GIS nghiên cứu xói mòn đất có độ tin cậy cao, thời gian thực ngắn đem lại chi phí thấp 1.4 Sơ lược điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội Hà Giang 1.4.1 Điều kiện tự nhiên 1.4.1.1 Vị trí địa lý ranh giới hành Hà Giang tỉnh thuộc vùng Đơng Bắc Việt Nam Phía Đơng giáp tỉnh Cao Bằng, phía Tây giáp tỉnh Yên Bái Lào Cai, phía Nam giáp tỉnh Tuyên Quang phía Bắc giáp nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa Hà Giang có diện tích tự nhiên 7.884,37 km2, theo đường chim bay, chỗ rộng từ tây sang đông dài 115 km từ bắc xuống nam dài 137 km Tại điểm cực bắc lãnh thổ Hà Giang, điểm cực bắc Tổ quốc, cách Lũng Cú chừng km phía đơng, có vĩ độ 23 013'00"; điểm cực tây cách Xín Mần khoảng 10 km phía tây nam, có kinh độ l04 024'05"; mỏm cực đơng cách Mèo Vạc 16 km phía đơng - đơng nam có kinh độ l05030'04" Tính đến Hà Giang có thành phố, 10 huyện, phường, 13 thị trấn 177 xã Dân số tỉnh Hà Giang theo điều tra dân số ngày tháng năm 2009 724537 người Trong đó, dân số thành thị 84338 người 20 1.4.1.2 Địa hình Nằm khu vực địa bàn vùng núi cao phía bắc lãnh thổ Việt Nam, Hà Giang quần thể núi non hùng vĩ, địa hình hiểm trở, có độ cao trung bình từ 800 m đến 1200 m so với mực nước biển Đây vùng tập trung nhiều núi cao Theo thống kê đây, dải đất Hà Giang rộng chưa tới 8000 km mà có tới 49 núi cao từ 500 m 2500 m (10 cao 500 - 1000 m, 24 cao 1000 - 1500 m, 10 cao 1500 – 2000m cao từ 2000 - 2500 m) Tuy vậy, địa hình Hà Giang bản, phân thành vùng sau: Vùng cao phía bắc gọi cao nguyên Đồng Văn, gồm huyện Quản Bạ, Yên Minh, Đồng Văn, Mèo Vạc với 90% diện tích núi đá vơi, đặc trưng cho địa hình karst Ở có dải núi đá tai mèo sắc nhọn, khe núi sâu hẹp, nhiều vách núi dựng đứng Ngày 03/10/2010 cao nguyên đá Đồng văn gia nhập mạng lưới Công viên địa chất (CVĐC) toàn cầu với tên gọi: CVĐC Cao nguyên đá Đồng Văn Vùng cao phía tây gồm huyện Hồng Su Phì, Xín Mần phần cao ngun Bắc Hà, thường gọi vòm nâng sơng Chảy, có độ cao từ 1000m đến 2000m Địa hình nơi phổ biến dạng vòm nửa vòm, lê, n ngựa xen kẽ dạng địa hình dốc, đơi sắc nhọn lởm chởm dốc đứng, bị phân cắt mạnh, nhiều nếp gấp Vùng núi thấp bao gồm địa bàn huyện, thị lại, kéo dài từ Bắc Mê, thị xã Hà Giang, qua Vị Xuyên đến Bắc Quang Khu vực có dải rừng già xen kẽ thung lũng tương đối phẳng nằm dọc theo sơng, suối 1.4.1.3 Khí hậu Nằm vùng nhiệt đới gió mùa miền núi cao, khí hậu Hà Giang mang đặc điểm vùng núi Việt Bắc – Hoàng Liên Sơn, song có đặc điểm riêng, mát lạnh tỉnh miền Đông Bắc, ấm tỉnh miền Tây Bắc 21 Nhiệt độ trung bình năm khoảng 21.6 C – 23.9 C, biên độ nhiệt năm có 0 dao động 10 C ngày từ - C Mùa nóng nhiệt độ cao tuyệt đối lên 0 đến 40 C (tháng 6, 7); ngược lại mùa lạnh nhiệt độ thấp tuyệt đối 2.2 C (tháng l) Chế 0 độ mưa Hà Giang phong phú Tồn tỉnh đạt bình qn lượng mưa hàng năm khoảng 2300 - 2400 mm Độ ẩm bình quân hàng năm Hà Giang đạt 85% dao động không lớn Thời điểm cao (tháng 6,7,8) vào khoảng 87 - 88%, thời điểm thấp tháng l,2,3) vào khoảng 81%, Các hướng gió Hà Giang phụ thuộc vào địa hình thung lũng Thung lũng sơng Lơ quanh năm có hướng gió đơng nam với tần suất vượt q 50% Nhìn chung gió yếu, tốc độ trung bình khoảng – l.5m/s Đây nơi có số ngày giơng cao, tới 103 ngày/năm, có tượng mưa phùn, sương mù nhiều đặc biệt sương muối Nét bật khí hậu Hà Giang độ ẩm năm cao, ưa nhiều kéo dài, nhiệt độ mát lạnh, có ảnh hưởng đến sản xuất đời sống 1.4.1.4 Thủy văn Do địa hình phức tạp tạo cho Hà Giang có nhiều sơng, suối, hồ phục vụ đời sống cư dân thuận tiện cho tưới tiêu đồng ruộng Ngồi sơng chảy qua địa phận tỉnh Hà Giang sông Lô, bắt nguồn từ Vân Nam (Trung Quốc) chảy qua Thanh Thuỷ, Thị xã Hà Giang sông Gâm bắt nguồn từ Trung Quốc qua Cao Bằng, Bắc Mê chảy xuống Tuyên Quang, có số sơng ngắn nhỏ chảy tỉnh đoạn nguồn sông Chảy, sông Nho Quế, sông Miện, sông Bạc, sông Chừng với nhiều suối to, nhỏ nằm xen núi rừng Sông Hà Giang có độ nơng sâu khơng đều, độ dốc lớn nhiều thác ghềnh, không thuận lợi cho giao thông đường thuỷ, nguồn nước phục vụ cho sinh hoạt, tưới tiêu đồng ruộng, đảm bảo môi trường sinh thái 1.4.1.5 Đặc điểm tài nguyên đất Trong 778473 diện tích đất tự nhiên, đất nơng nghiệp có 134184 ha, chiếm 17% diện tích tự nhiên, đất lâm nghiệp có 334100 ha, chiếm 42.4%, đất chưa sử dụng có 310064 ha, chiếm 39.3%, lại đất chun dùng đất Theo kết điều tra thổ 22 nhưỡng, tồn tỉnh có nhóm đất chính, chủ yếu nhóm đất xám thích hợp để trồng loại công nghiệp, dược liệu ăn 1.4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội Trong năm qua, Hà Giang Trung ương Đảng Chính phủ quan tâm đạo, giúp đỡ với nỗ lực tâm vượt khó lên Đảng bộ, nhân dân dân tộc tỉnh, tình hình kinh tế – xã hội tỉnh liên tục phát triển ổn định, nhịp độ tăng trưởng GDP năm sau cao năm trước Tổng sản phẩm địa bàn tỉnh năm 2017 (GRDP) ước tăng 7.36% so với năm 2016 Cơ cấu kinh tế: nông lâm nghiệp thủy sản chiếm 30.9%; công nghiệp xây dựng chiếm 22.5%; thương mại - dịch vụ chiếm 46.7% Tổng sản phẩm bình quân đầu người đạt 22.4 triệu đồng (tăng 7.7% tương đương 1.6 triệu đồng) Thu ngân sách địa bàn ước đạt 1950 tỷ đồng Tổng nguồn vốn đầu tư toàn xã hội ước đạt 7600 tỷ đồng, tăng 17.2 % so với năm 2016 1.4.2.1 Nơng nghiệp Đã hình thành số vùng sản xuất hàng hoá tập trung như: chè 14800ha, đậu tương 15000ha, cam 4700ha, tập trung phát triển trồng cỏ gắn liền với chăn nuôi gia súc hàng hoá Tỉnh trú trọng đến phát triển kinh tế tiểu vùng khí hậu nhiệt đới huyện vùng cao núi đá giống trồng giống rau, hoa chất lượng cao, dược liệu Thảo quả, quế, táo, lê Hiện Hà Giang chưa có nhà máy sản xuất chế biến chè, sản xuất thức ăn gia xúc nhà máy chế biến thực phẩm công nghệ đại, lĩnh vực có tiềm lớn cần nhà đầu tư quan tâm phát triển 1.4.2.2 Lâm nghiệp Tài nguyên đất rừng mạnh Hà Giang, tổng diện tích đất lâm nghiệp có rừng 375.723ha Trong đất rừng phòng hộ có 226698 ha, có 100 rừng kinh tế, có 300000 đất trống xây dựng phát triển 100000 đến 200000ha rừng kinh tế Đây nguồn tài nguyên bền vững cho ngành xây dựng phát triển ngành công nghiệp giấy, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp – thủ công nghiệp chế biến hàng 23 mây – tre đan ngành công nghiệp khác có nhu cầu sử dụng nguyên liệu từ lâm nghiệp bán thành phẩm từ lâm nghiệp 1.4.2.3 Cơng nghiệp Hà Giang có nhiều sơng, có độ dốc cao nhiều gềnh, tiềm phát triển thuỷ điện vừa nhỏ Hà Giang có số nhà máy thuỷ điện nhỏ đưa vào sử dụng, số nhà máy tích cực thi công Cùng với nguồn thuỷ phong phú, Hà Giang có hàng trăm điểm mỏ, có số điểm mỏ có trữ lượng triệu với hàm lượng khống chất cao antimon, sắt, chì - kẽm ; điểm mỏ quy hoạch đầu tư khai thác, tuyển luyện 24 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu nghiên cứu đánh giá mức độ xói mòn đất Hà Giang, nhóm tiến hành thực nội dung nghiên cứu sau: - Hiện trạng xói mòn đất Hà Giang - Đánh giá diễn biến xói mòn đất Hà Giang - Xác định ngun nhân gây xói mòn - Đề giải pháp 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Thu thập tổng hợp tài liệu Thu thập tài liệu đồ, số liệu thống kê, số liệu phân tích đất, báo cáo, dự án nhằm kế thừa tư liệu có địa phương Trong đề tài liệu, tài liệu tiến hành thu thập kế thừa từ nhiều nguồn khác nhau: Dữ liệu khí hậu, thổ nhưỡng, địa hình, thủy văn, giao thông, dân cư, trạng sử dụng đất, ảnh vệ tinh thu thập Internet, Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh Hà Giang 2.2.2 Đánh giá xói mòn sử dụng mơ hình USLE Ngun tắc tính tốn lượng xói mòn đất tính theo phương trình đất phổ dụng (USLE) Wischmeier Smith xây dựng năm 1978: A = R x K x (L x S) x (C x P) Trong đó: A: Lượng đất hàng năm (tấn/ha) R: Hệ số xói mòn mưa 25 K: Hệ số mẫn cảm đất xói mòn L: Hệ số xói mòn chiều dài sườn dốc S: Hệ số xói mòn độ dốc C: Hệ số bảo vệ đất thảm thực vật, trồng hệ thống canh tác P: Hệ số bảo vệ đất cơng trình chống xói mòn Để thành lập đồ nguy xói mòn đất cho khu vực nghiên cứu theo mơ hình USLE GIS ta cần xây dựng đồ hệ số R, đồ hệ số K, đồ hệ số LS đồ hệ số CP + Tính tốn hệ số xói mòn mưa (R) R hệ số xói mòn mưa dòng chảy (rainfall and runoff erosivity) Nó đặc trưng cho tác động mưa đến q trình xói mòn đất, thước đo sức mạnh xói mòn mưa sức chảy tràn bề mặt R không lượng mưa mà yếu tố thể qua tổng lượng mưa cường độ mưa Đối với tốn mơ hình hóa xói mòn, việc tính tốn hệ số xói mòn mưa thường dựa vào lượng mưa số ngày mưa trung bình nhiều năm liên tiếp Ngồi ra, việc xác lập cơng thức để tính tốn cho hệ số R phụ thuộc vào khu vực định vùng có khác lượng mưa, phân bố, tính chất mưa… Khi tính tốn hệ số R cho khu vực khác ta áp dụng cơng tính R khu vực nghiên cứu, ta phải chọn cơng thức tính hệ số R phù hợp với khu vực Tại tỉnh Hà Giang, nhóm sử dụng cơng thức kế thừa: R=a+bxP Trong đó: R: Hệ số xói mòn mưa a, b: Hệ số thực nghiệm 26 P: Lượng mưa trung bình năm Hệ số a, b xác định theo tính tốn thực nghiệm A G Toxopeus, với a=38,5 b=0,35 + Tính tốn hệ số K K hệ số thể khả xói mòn đất (soil erodibility) Nói cách khác nhân tố biểu thị tính dễ bị tổn thương đất với xói mòn đại lượng nghịch đảo với tính kháng xói mòn đất Đất có giá trị K lớn khả xói mòn cao K phụ thuộc vào đặc tính đất chủ yếu ổn định cấu trúc đất, thành phần giới đất Đặc biệt tầng đất mặt thêm vào thành phần giới, hàm lượng hữu có đất Một số cơng thức tính hệ số K: Wischmeier Smith (1978) Rosewell (1993) ISSS (1995) 100K=2,1.10-4 M1,14 (12-a) + 3,25 (b-2) + 2,5 (c-3) 100K= 2,27 M1,14 (10-7) (12-a) +4,28 (10-3) (b-2) +3,29 (10-3) (c3) 100K= 2,241 [2,1.10-4 (12-a) M1,14 +3,25 (b-2) +2,5 (c-3) Trong đó: K: Hệ số xói mòn đất đấtM xác định: (%) M = (%limon + % cát mịn) (100% - %sét) a: Hàm lượng chất hữu đất, đo phần trăm b: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng, xếp loại kết cấu đất c: Hệ số phụ thuộc khả tiêu thấm đất 27 Bảng 2.1: Một số giá trị K cho loại đất Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên, 1999) + Tính tốn hệ số chiều dài sườn độ dốc (LS) LS đại lượng biểu thị cho ảnh hưởng nhân tố độ dốc (S) độ dài sườn dốc (L) tới hoạt động xói mòn đất S độ dốc sườn, lượng đất lớn độ dốc cao Nó tỷ lệ đất từ độ dốc thực tế độ dốc chuẩn (9%) điều kiện khác đồng nhất, liên hệ đất độ dốc bị ảnh hưởng mật độ lớp phủ thực vật kích thước hạt đất L khoảng cách từ đường phân thủy đỉnh dốc đến nơi vận tốc dòng chảy chậm lại vật chất bị trầm lắng L S yếu tố xem xét chung tính tốn xói mòn Tùy thuộc vào khu vực mà ta có cách tính tốn LS cho phù hợp Trong nghiên cứu này, tác giả tính độ dài sườn dốc theo cơng thức A G Toxopeus: L = 0,4 x S + 40, Trong đó: 28 L chiều dài sườn (m), S độ dốc (độ) Cuối ta tính giá trị LS xây dựng đồ hệ số LS cách sau: - Đối với sườn có độ dốc < 20o, phương trình để tính hệ số có dạng (A G Toxopeus): LS = (L/72,6) x (65,41 x sin (S) + 4,56 x sin (S) + 0,065) - Đối với sườn có độ dốc > 20 o, phương trình Gaudasasmita sử dụng để tính hệ số có dạng: LS = (L/22,1) 0,7 x (6,432 x sin (S 0,79) x cos (S) + Tính hệ số C, P Để đánh giá ảnh hưởng hoạt động sản xuất biện pháp phòng chống xói mòn tới q trình xói mòn đất người ta đưa thừa số đặc trưng cho tượng hệ số che phủ C hệ số trợ giúp thực tế P C hệ số canh tác/trồng trọt quản lý (hệ số che phủ) Hệ số cần cho việc tính tốn lượng xói mòn thực Lượng đất "thực sự" tính cho loại sử dụng đất đơn vị hành chính, ngồi hệ số che phủ C sử dụng để đánh giá ảnh hưởng hệ thống quản lý trồng trọt tới xói mòn đất Hệ số C tỷ số so sánh lượng đất điều kiện hệ thống trồng trọt quản lý định với lượng đất tương ứng đất đất bỏ hoang liên tục đất canh tác Hệ số C xác định việc lựa chọn kiểu canh tác phương pháp canh tác Giá trị tạo cho cách canh tác cụ thể mà khơng tính đến ln canh hay thời tiết phân bố mưa hàng năm khu vực nông nghiệp khác vùng P hệ số trợ giúp thực tế Hệ số P số phản ánh ảnh hưởng hoạt động mà làm giảm khối lượng tốc độ nước bề mặt làm giảm khối lượng xói mòn Hệ số P thể tỷ số lượng đất biện pháp hỗ trợ chống xói mòn biện pháp cơng trình, biện pháp canh tác theo đường cơng tua Theo Wischmeier Smith (1978) hệ số C tỉ số lượng đất đơn vị diện tích có lớp phủ thực vật quản lý người lượng đất 29 diện tích trống tương đương Hệ số C hệ số đặc trưng cho mức độ che phủ đất lớp thực phủ bề mặt, biện pháp quản lý lớp phủ, biện pháp làm đất, sinh khối đất… Giá trị C chạy từ đến Đối với vùng đất trống khơng có lớp phủ thực vật hệ số C xem Để xác định hệ số C, Pcho vùng cách xác cần có quan trắc lâu dài Chúng ta có hai phương pháp để tính hệ số C: + Phương pháp khảo sát thực địa theo Wishmeir Smith (1978) + Phương pháp sử dụng đồ trạng sử dụng đất hay ảnh vệ tinh để xây dựng lớp phủ thực vật sau tham khảo hệ số C loại trạng từ tài liệu Nghiên cứu sử dụng phương pháp thứ Bảng 2.2 Giá trị hệ số C, P số loại hình sử dụng đất thảm thực vật 30 (Nguồn: Viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp) + Xây dựng đồ xói mòn đất Chồng xếp đồ hệ số R, K, LS xây dựng đồ nguy xói mòn đất phần mềm ArcGIS Chồng xếp đồ hệ số R, K, LS, C, P xây dựng đồ xói mòn đất phần mềm ArcGIS 2.2.3 Quan sát, điều tra thực địa Quá trình điều tra thực địa thực dựa việc sử dụng hệ thống định vị tồn cầu (GPS) đồ địa hình tỉ lệ 1:50000, nhằm xác định vị trí loại lớp phủ thực vật đặc trưng, chụp ảnh, ghi chép thông tin mơ tả loại hình sử dụng đất, quan sát xói mòn đất Kiểm định kết thực mơ hình cơng cụ GIS thực hiệu chỉnh cần Các điểm điều tra khảo sát đánh dấu đồ địa hình lưu tọa độ 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Chính, T V (2006) Giáo Trình thổ nhưỡng học Nhà xuất Nông Nghiệp Hà Nội Hà, H T (2009) Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Cạn Lợi, N K (2005) Bài giảng kiểm sốt xói mòn Hồ Chí Minh: Trường Đại học Nơng Lâm Lý, N (2010) Biến đổi khí hậu việc sử dụng bền vững tài nguyên đất: Cảnh báo khủng Retrieved from Bộ Tài Nguyên Môi Trường Mỹ, N Q (2005) Xói mòn đất đại biện pháp phòng chống Nhà xuất Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội Tùng, L H (2007) Hiện trạng xói mòn P xói mòn gây ảnh hưởng đến mơi trường lưu vực suối Rạt tỉnh Bình Phước Hồ Chí Minh: Trường Đại học KHXH&NV Xiêm, N T (1999) Đất đồi núi Việt Nam thối hóa phục hồi Hà Nội: Nhà xuất Nông Nghiệp Tài liệu Tiếng Anh Jacky Mania, (2007) Soil erosion modeling in mountainous Semi Arid Zone Alaaddin Yuksel Recep GundoganAbdullah E Akay, 2008 Using the Remote Sensing and GIS Technology for Erosion Risk Mapping of Kartalkaya Dam Watershed in Kahramanmaras, Turkey H.H Bennett (1993), Soil Conservation, Graw - Hill, New York and London FAO (2011), Tree crops - Guidelines for estimating area data, FAO Statistics 32 Nguyen Manh Ha, Nguyen Van Dung, Hoang Huyen Ngoc, 2013 Application of USLE and GIS tool to predict soil erosion potential and proposal land cover solutions to reduce soil loss in Tay Nguyen D Lu, G Li, G S Valladares, M Batistella, 2005 Mapping soil erosion risk in Rondônia, Brazilian Amazonia: using RUSLE, remote sensing and GIS R.P.C Morgan, 2005 Soil Erosion and Conservation Pidkova Oksana Mykolaivna, 2015 Analysis of Natural Conditions as Factors of Soil Erosion Processes In Ternopil Region Tung Gia Pham, Jan Degener, Martin Kappas, 2012 Integrated universal soil loss equation (USLE) and geographical information system (GIS) for soil erosionestimation in a sap basin; central Vietnam D Pimentel, World Soil Erosion and Conservation, Cambridge University Toxopeus A.G, 1996: “Cibodas: the erosion issue” ILWIS 2.1 for Windows Applications guide, Chapter 23 Soil Karine Vezina, Ferdinand Bonn, Cu Pham Van, 2006: Agricultural land-use patterns and soil erosion vulnerability of watershed units in Vietnam’s northern highlands, J Landscape Ecology, vol 21, No.8, pp.1311-1325, Springer, Netherlands, No 0921-2973 Wischmeier W H and Smith D D (1958), Evalution of Factor in Soil loss, Vol 39, Trans Am Geophysical Unio Wischmeier, W.H and Smith, D D, 1978: Predicting Rainfall Erosion Losses, U.S.Dep.Agric, Agric Handbook 537 33 ... hưởng đến q trình xói mòn đất Tiêu biểu cho giai đoạn cơng trình Nguyễn Quang Mỹ, Nguyễn Xuân Đạo, Phạm Văn Cự, Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Tứ Dần, Lại Vĩnh Cẩm Các cơng trình ứng dụng viễn thám... MÒN ĐẤT TẠI HÀ GIANG Ngành: Chuyên ngành: HVTH: GVHD: Khoa học môi trường Khoa học môi trường NGUYỄN PHƯỚC HIẾU PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH TP Hồ Chí Minh – 2018 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Xói mòn... dòng chảy mặt mà sinh (Xiêm, 1999) Hình 1.3: Tiến trình tác động hạt mưa đến xói mòn đất (Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005) Như tác động chủ yếu hạt mưa phá vỡ kết cấu lớp đất mặt động điều làm hạt