Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý gis trong việc nghiên cứu xói mòn đất tại huyện võ nhai tỉnh thái nguyên

Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đất đai nguồn tài nguyên vô quý giá, tư liệu đặc biệt, thành phần quan trọng hàng đầu môi trường sống, địa bàn hoạt động chủ yếu kinh tế Đất phục vụ cho phát triển Nông - Lâm nghiệp đánh giá theo tầng dày, độ phì Xói mịn đất tượng phổ biến mùa mưa thường xuyên xảy đất dốc, lớp đất màu bị trơi khiến cho đất đai độ phì nhiêu, làm giảm suất trồng, gây thiệt hại nghiêm trọng kinh tế Xói mịn đất q trình phá huỷ lớp thổ nhưỡng (bao gồm phá huỷ thành phần cơ, lý, hoá, chất dinh dưỡng v.v đất) tác động nhân tố tự nhiên nhân sinh làm giảm độ phì đất, gây bạc màu, thoái hoá đất, laterit hoá, trơ sỏi đá v.v , ảnh hưởng trực tiếp tới sống phát triển thảm thực vật rừng, thảm trồng khác Võ Nhai huyện vùng cao nằm phía Đơng Bắc tỉnh Thái Ngun có tổng diện tích tự nhiên 84.5104,41 với dân số 58.900 người, với điều kiện địa hình phức tạp nhiều đồi núi có độ dốc cao, giao thơng lại khó khăn, đồng thời tổng lượng mưa cường độ mưa năm lớn Đây nguyên nhân dẫn đến lượng đất đai bị xói mịn mạnh Có nhiều có nhiều phương pháp nghiên cứu, đánh giá xói mịn đất tác giả nước sử dụng để chống xói mịn đất trồng phịng hộ, thâm canh, cải tạo hệ thống chắn nước, nước Trong đó, việc ứng dụng cơng nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) phương pháp, cơng cụ mạnh có khả phân tích khơng gian thời gian ngắn Cơng nghệ GIS cịn cho phép tích hợp phương trình đất tổng qt Wischmeier W.H Smith D.D để tính tốn xây dựng đồ xói mịn đất Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai lưu vực, vùng lãnh thổ cách dễ dàng xác Vấn đề đặt làm để nâng cao tính hiệu việc chống xói mịn đất nói chung Huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên nói riêng Xuất phát từ thực tiễn đó, hướng dẫn TS Đàm Xuân Vận tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng Hệ thống thơng tin địa lý (GIS) việc nghiên cứu xói mòn đất huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên” Mục đích yêu cầu đề tài + Mục đích đề tài Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội địa phương để từ thấy ảnh hưởng đến tượng xói mịn đất địa bàn huyện Vận dụng kỹ thuật GIS để nghiên cứu tượng xói mịn đất huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên + Yêu cầu đề tài - Góp phần hệ thống hóa sở lý luận thực tiễn việc ứng dụng công nghệ tin học ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào việc nghiên cứu quản lý tài nguyên môi trường, đặc biệt tài nguyên đất - Xác định, phân cấp mức độ xói mòn xây dựng đồ dự báo nguy xói mịn đất cho huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Ngun - Đề giải pháp công tác chống xói mịn đất cho người nơng dân huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên để từ có biện pháp canh tác hợp lý, mang lại hiệu cao sản xuất đất đai khơng bị gây xói mịn thời gian tới Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Về khoa học - Góp phần bổ xung hồn thiện sở lý luận khoa học công tác ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để nghiên cứu đánh giá đắn chất tượng trình xói mịn đất đai Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai - Đề tài sau hoàn thành minh chứng cho việc củng cố áp dụng kiến thức chuyên môn học vào thực tiễn công tác * Về thực tiễn - Luận văn ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) việc nghiên cứu xói mịn đất đai huyện Võ Nhai Từ xây dựng đồ dự báo nguy xói mịn đất khu vực nghiên cứu làm sở đề xuất số giải pháp hạn chế xói mịn đất Bố cục luận văn Luận văn bao gồm phần chương Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan tài liệu Chương 2: Nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết nghiên cứu thảo luận Phần kết luận đề nghị Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hồng Viết Thảo Quản lý đất đai Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU Cơ sở khoa học tầm quan trọng việc nghiên cứu xói mịn đất đai Có nhiều định nghĩa xói mịn đất, để phù hợp với khu vực nghiên cứu, luận văn sử dụng định nghĩa Nguyễn Quang Mỹ [6]: Xói mịn đất (soil erosion) trình phá hủy lớp thổ nhưỡng (bao gồm phá hủy thành phần cơ, lý, hóa, chất dinh dưỡng v.v đất) tác động nhân tố tự nhiên nhân sinh, làm giảm độ phì đất, gây bạc mầu, thối hóa đất, laterit hóa, trơ sỏi đá v.v ảnh hưởng trực tiếp đến sống phát triển thảm thực vật rừng, thảm trồng khác Xói mịn gồm loại: - Xói mịn bề mặt: Là loại xói mịn mưa băng tuyết tan Kiểu xói mòn thường gặp sườn đỉnh phân thủy bồn thu nước - Xói mịn theo dịng: Là kiểu xâm thực, xói mịn tập trung dải trũng rãnh sâu, thung lũng, sơng suối Xâm thực theo dịng chia làm loại xâm thực sâu xâm thực ngang 1.1 Các q trình xói mịn đất Các q trình xói mịn gồm: Xói lở sơng suối xói mịn, rửa trơi bề mặt * Xói lở sơng suối Q trình xói lở sơng suối xác định theo cơng thức động dòng chảy [10] F mv 2 Trong đó: F: động khối nước chảy m: khối lượng nước chảy v: vận tốc dịng chảy Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai * Xói mịn rửa trơi bề mặt Là q trình xói mịn dịng chảy tạm thời sườn lúc mưa tuyết tan chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố tự nhiên, yếu tố địa hình quan trọng [10] 1.2 Các nhân tố ảnh hƣởng đến q trình xói mịn đất đai Các nhân tố ảnh hưởng đến q trình xói mịn đất bao gồm: khí hậu, địa hình, đất đai, thảm thực vật người mô tả hình đây: A/h tích cực Khí hậu A/h tiêu cực A/h hai chiều Con ngƣời Địa hình Xói mòn Thảm thực vật Đất đai 1.2.1 Ảnh hưởng nhân tố khí hậu Võ Nhai nằm vùng khí hậu đặc trưng miền núi trung du, nhiệt độ trung bình hàng năm từ 230 - 24,50C Độ ẩm khơng khí trung bình thay đổi từ 80% - 87% Khí hậu Võ Nhai chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa mùa khô Mùa mưa vào khoảng tháng đến tháng 9, nhiệt độ trung bình 270 - 320C, lượng mưa trung bình 300 - 500 mm chiếm 50 - 70% lượng mưa năm Đây mùa thuận lợi cho việc sinh trưởng phát triển Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai trồng đàn gia súc Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3, nhiệt độ trung bình 170 - 210C có lúc xuống thấp đến 120C Như vậy, tổng lượng mưa tính chất mưa, thời gian cường độ mưa tính liên tục tạo nên tượng xói mịn dịng chảy bề mặt Ngồi mưa ảnh hưởng trực tiếp tới xói mịn, yếu tố khí hậu khác gió có ảnh hưởng gián tiếp đến q trình xói mịn đất 1.2.2 Ảnh hưởng địa hình, địa mạo Võ Nhai có địa hình phức tạp, đồi núi chủ yếu, đất ruộng ít, phần lớn diện tích đồi núi dốc núi đá vơi chiếm đến 92% cịn lại diện tích phẳng cho sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ lệ nhỏ, tập trung theo khe suối, triền sông thung lũng, độ cao trung bình 100 - 800m so với mặt nước biển Địa hình nhân tố tự nhiên ảnh hưởng lớn đến xói mịn đất Nếu xét diện rộng, địa hình có tác dụng làm thay đổi phân bố nhiệt lượng mưa rơi xuống Sự thay đổi độ cao kéo theo thay đổi nhiệt độ, lượng mưa, ẩm độ Các yếu tố địa độ dốc, chiều dài sườn dốc, hình dạng (lồi, lõm, thẳng, bậc thang v.v ) mức độ chia cắt ngang địa hình ảnh hưởng trực tiếp đến xói mịn đất Độ dốc sườn yếu tố địa hình có ảnh hưởng lớn đến q trình xói mịn Độ dốc lớn làm tăng cường độ dịng chảy đẩy nhanh q trình rửa trơi, xói mịn đất, gây nên xói mịn mạnh Chiều dài sườn dốc nhân tố ảnh hưởng đến q trình xói mịn đất Chiều dài sườn tăng, khối lượng nước lớn, lớp nước dày, tốc độ lượng dòng chảy lớn q trình rửa trơi, xói mịn đất xảy mạnh 1.2.3 Ảnh hưởng lớp phủ thực vật Lớp phủ thực vật có ảnh hưởng đến trình xói mịn đất, lớp phủ thực vật tăng q trình xói mịn đất giảm Vai trị chống xói Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai mòn lớp phủ thực vật phụ thuộc vào tuổi độ che phủ Thực vật có khả bảo vệ đất chống xói mịn qua việc làm giảm ảnh hưởng hạt mưa xuống mặt đất tán làm cho nước có khả chảy xuống 50 60% theo chiều thẳng đứng rễ Không thế, vật rơi rụng thực vật cành khơ, rụng cịn tạo lượng mùn lớn đất, giữ đất tơi xốp, chống xói mòn 1.2.4 Ảnh hưởng đất đai Đất đối tượng bị dòng chảy mặt phá huỷ, phát triển xói mịn phụ thuộc vào tính chất trạng thái đất Những yếu tố đất ảnh hưởng đến xói mịn đất thành phần giới, cấu trúc độ thấm đất hàm lượng mùn đất Những yếu tố ảnh hưởng đến khả hình thành dịng chảy mưa rào 1.2.5 Ảnh hưởng người Con người ảnh hưởng trực tiếp đến xói mịn đất thơng qua hoạt động sống Việc phá rừng gián tiếp đẩy mạnh q trình xói mịn đất Những diện tích rừng làm lộ khoảng trống khơng có thảm thực vật che phủ đất Khi mưa xuống trình xói mịn bề mặt xảy mạnh Canh tác đất dốc không khoa học, du canh du cư tác nhân gia tăng xói mịn đất Trên độ dốc < 30 bắt đầu xảy xói mịn có mưa to Từ độ dốc 30 trở lên, tuỳ vào yếu tố đất đai, thực vật, lượng mưa v.v mà q trình xói mịn xảy mạnh hay yếu [7] Nghiên cứu xói mịn đất giới Việt Nam 2.1 Tình hình nghiên cứu xói mịn đất giới 2.1.1 Nghiên cứu xói mịn đất Liên Xơ (cũ) Nghiên cứu xói mịn đất mưa tuyết tan nhà bác học Nga M.B.Lômônôxốp (các năm 1751, 1753, 1763) đặt móng ý nhiều đến nhiệm vụ bảo vệ đất khỏi xói mịn Sau cơng trình P.A.Kostưtrep (năm 1886), N.A Xocolop (năm 1884), v.v… Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai Dưới đạo giáo sư D.P Armanda C.I Xiclbextrob Viện hàn lâm khoa học Liên Xô (cũ), cơng trình chun khảo lớn “Xói mịn chống xói mịn đất nơng nghiệp” (năm 1956, 1958) xuất làm sở khoa học vững cho q trình nghiên cứu xói mịn đất thời cẩm nang cho chuyên gia nông nghiệp sử dụng hữu hiệu phát triển nông nghiệp Liên Xô (cũ) Trong năm 1950 - 1960 hàng loạt sách chuyên khảo, sách giáo khoa tác giả N.N Makkaveep (năm 1953), I.D Brazil (năm 1956), M.N Zaslabski (năm 1964, 1966, 1987) bổ sung vào nguồn tài liệu q giá lĩnh vực nghiên cứu xói mịn đất Liên Xô (cũ) Trong năm 70 kỷ 20, Liên Xơ (cũ) có 10 Viện hàng trăm trạm nghiên cứu xói mịn chống xói mịn xây dựng vùng lãnh thổ phát triển nông nghiệp Liên Xô (cũ) nhằm hướng dẫn cho nông dân phát triển nông lâm nghiệp đại theo Luật bảo vệ đất đai khỏi xói mịn Sau có nghị Đảng Cộng Sản Chính phủ Liên Xơ (cũ) “Bảo vệ đất khỏi xói mịn gió nước”, hàng vạn cơng trình mắt bạn đọc, đặc biệt cơng trình D.C Zakharop (năm 1971), N.I.Makkaveep (năm 1987) làm cho cơng cụ nghiên cứu xói mịn đại mang tính định lượng cao, đem lại hiệu lớn Từ năm 1980 đến có 10 nghìn đầu sách, báo viết xói mịn đất Đây dẫn quan trọng cho sản xuất đất nơng lâm nghiệp có hiệu mang lại nhiều sản phẩm có chất lượng cao, sản lượng lớn sử dụng đất đai Liên Xơ (cũ) mục đích [10] 2.1.2 Nghiên cứu xói mịn đất Mỹ Diện tích ruộng đất nước Mỹ 906,40 triệu ha, đất rừng chiếm gần 293 triệu Một nguy to lớn mà nhân dân Mỹ phải đối mặt nạn xói mịn đất, chí thức thừa nhận tai hoạ dân Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo Quản lý đất đai tộc Trong thập niên gần giá trị tổn thất tài nguyên đất nguồn nước đạt tới tỉ đôla năm, chưa kể đến thiệt hại chất dinh dưỡng xói mịn đất Thiệt hại xói mịn đất đánh giá đến 500 triệu đơla năm Do rừng phịng hộ nên Mỹ người ta đề biện pháp để chống xói mịn nước gió có hiệu Những giải rừng trồng khẩn cấp phịng hộ cho đồng ruộng soạn thảo nhằm mục đích Các phương tiện để thực đồ án tách khỏi gọi “Nguồn hỗ trợ” Các dải rừng thành lập chủ yếu hai dạng đối xứng không đối xứng Ở dải đối xứng người ta trồng có chiều cao lớn dãy giữa, dãy hai bên trồng thấp bụi Ở kết cấu không đối xứng, số lượng lặp giảm bớt, nguyên tắc bố trí sau: giống chậm phát triển sống lâu bố trí nửa dải rừng, cịn loại phát triển nhanh phân bố nửa dải rừng cịn lại Ở Mỹ khởi thảo biện pháp kỹ thuật nông nghiệp cải tạo đất lâm nghiệp đồng cỏ để chống xói mịn đất Tất biện pháp (cày vòng theo đường đồng mức, gieo cách dải loại nơng nghiệp, bố trí rãnh kênh dẫn nước dọc theo đường đồng mức để ngăn dòng chảy mặt, phủ đất làm ruộng bậc thang sườn dốc, cày hốc, cày không lật vỉa, bón phân khống, san mương xói, v.v…) nhằm giảm dòng chảy nước mặt đất, giảm tốc độ gió, tạo lớp phủ ổn định giữ độ ẩm định tầng đất trồng Các biện pháp chống xói mòn bờ phục hồi đất bị phá hoại q trình làm đất đồi có ý nghĩa to lớn Phương pháp chủ yếu để chống xói mịn bờ củng cố bờ thực vật bảo hộ giới Để nhằm mục đích người ta làm cơng trình ngăn dịng để điều chỉnh làm giảm tốc độ dòng chảy triệt tiêu xói mịn [10] Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo 10 Quản lý đất đai 2.1.3 Nghiên cứu xói mịn đất Canada Ở Canada việc khai khẩn đất nông nghiệp cách rộng rãi bắt đầu kỷ XX Những người di cư (chủ yếu từ Châu Âu sang) bắt đầu áp dụng biện pháp làm đất phổ biến quê mình, việc cày ruộng hoang cày lật vỉa việc sử dụng rộng rãi bừa tạo điều kiện cho phát triển xói mịn gió, cịn vùng có địa hình đồi gị lại phát triển nước Sự xói mịn gió bắt đầu sau đất hoang cày lên năm mạnh thêm bao trùm tồn vùng Trong năm 30 xói mịn có nguy rộng lớn trở thành vấn nạn thiên tai tầm cỡ quốc gia Trong trình nghiên cứu nhà khoa học chứng minh đất không bị phá hoại vùng có giữ rạ (gốc thân) nơng nghiệp đất phủ cỏ gieo cỏ tự nhiên Loại trừ việc cày cày lật vỉa, người ta bắt đầu áp dụng máy xới cắt phẳng, máy xới lưỡi nặng cày ngả rạ loại đĩa, làm đất chúng trừ lại gốc không bị cày lên, tiêu diệt cỏ dại tích trữ độ ẩm cho đất Ở tất biện pháp làm đất việc gieo nông nghiệp theo nguyên tắc tiến hành theo phương trực giao với gió ưu Trong đấu tranh chống xói mịn gió người ta áp dụng việc cày cấy theo dải vòng khoanh với giải gieo trồng có chiều rộng từ 40 200m Xen kẽ với dải bỏ hoang, người ta giữ lại rạ xuất non dải bên cạnh Một biện pháp triệt để chống xói mịn gió nước phổ biến rộng rãi việc gây rừng phòng hộ Các dải rừng phịng hộ thường bố trí theo ranh giới đất quanh nhà [10] 2.1.4 Nghiên cứu xói mịn đất Pháp Nước Pháp có khoảng 30% lãnh thổ núi miền cao, miền Bắc miền Tây miền đất thấp, rộng lớn Đặc trưng địa hình nơi đồi núi, miền đất cao cao ngun có độ mấp mơ lớn, ổn định chống xói Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo 73 Quản lý đất đai thông số giúp cho việc phác họa biện pháp chống xói mịn xây dựng bậc thang, đai chắn, mạng lưới nước, loại đai phịng chống khác - Những đồ chứa đựng nhiều số liệu đáp ứng cho việc đánh giá khả sử dụng đất Do qua nghiên cứu này, việc đánh giá mức độ nguy hiểm xói mịn, khả đất, biện pháp phịng chống gắn kết tốt hơn, hỗ trợ cho nhà chuyên môn việc hoạch định quy hoạch khu vực thích hợp với đối tượng nơng nghiệp lâm nghiệp (trồng rừng, trồng cỏ, làm rẫy ) - Các đị cịn cung cấp sở cho việc đánh giá nguy hiểm xói mịn đất, từ xác định nhân tố chủ đạo ảnh hưởng đến xói mịn * Tồn nguyên nhân Trong việc ứng dụng GIS vào nghiên cứu xói mịn đất chúng tơi chưa đồng đều, tập trung vào nghiên cứu xác định, đánh giá yếu tố gây xói mịn là: + Độ dốc: Mức độ xói mòn dựa phân cấp độ dốc khu vực nghiên cứu + Độ che phủ: Các loại hình sử dụng đất với mức độ che phủ có ảnh hưởng đến mức độ xói mịn + Kết cấu đất: Các loại đất khác có mức độ kết cấu khác mức độ xói mịn khác Cần thiết phải nghiên cứu sâu yếu tố có quan hệ đến độ dốc, độ chiều dài sườn, hệ thống trồng đa dạng, hệ số bảo vệ đất Mặc dù cố gắng khai thác, nguồn tư liệu hạn chế (mưa tự ghi, tính chất lý đất, tư liệu thống kê trồng, độ che phủ ) nên kết hạn chế mức độ dự báo xói mịn khái quát Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo 74 Quản lý đất đai *Nhận xét Vì thực chất xói mịn q trình tự nhiên, khơng thể tránh khỏi, có khả làm giảm trình cách tối đa thông qua biện pháp như: bảo vệ lớp phủ thực vật, xây dựng cơng trình điều tiết nước, đề xuất quy chế sử dụng đất đai kỹ thuật canh tác Trong điều kiện tại, để đề thực biện pháp chống xói mịn đất ta cần phải có tư liệu dạng đồ thể phân bố cường độ xói mòn Khi xây dựng đồ này, sử dụng tư liệu ảnh viễn thám kết hợp đo kiểm tra thực tế để xây dựng đồ đánh giá xói mịn đất đai 3.7 Đề xuất phƣơng pháp phịng chống xói mịn đất hiệu tƣơng lai - Phƣơng pháp quản lý Tăng cường công tác quản lý, tuyên truyền, tập huấn canh tác đất dốc cho cán sở bà nông dân - Phƣơng pháp che phủ đất Trồng phủ đất số loại đặc thù loại họ đậu có thân bị mặt đất, đáp ứng nhu cầu chất lượng: dễ trồng, mọc mạnh, sức chống chịu cao, tán rộng, lớp phủ dày - Phƣơng pháp tủ rơm Là phủ đất lớp rơm cỏ dày, ngồi tác dụng chống xói mịn, lớp phủ khơ cịn nhiều lợi ích khác Nó mang đến chất hữu cơ, tạo lớp màng bảo vệ làm giảm nước thoát nước ngăn cản không cho loại cỏ dại phát triển - Cách thức canh tác Tại vùng nhiệt đới, vùng đất dốc cần áp dụng số biện pháp canh tác để bảo vệ đất Tránh cày, cuốc (dù nhẹ) mùa mưa vùng đất nhẹ Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hồng Viết Thảo 75 Quản lý đất đai - Phƣơng pháp đào hố Để hạn chế tổn thất xói mịn đất dốc, người ta đào hố sâu thẳng góc với đường dốc lớn nhất, hố rộng từ 0,3 - 0,4m, sâu từ 0,5 - 0,6m Cuối mùa mưa, hố bị đất lấp đào lên, sau hố dùng để ủ phân hay để trống - Phƣơng pháp cải tạo địa hình Nếu đất dốc, cải tạo địa hình trở nên cần thiết Giá thành cải tạo địa hình cao nên cơng việc dù giới nên thực điều kiện đặc biệt diện tích giới hạn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo 76 Quản lý đất đai PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Ứng dụng công nghệ hệ thống thơng tin địa lý (GIS) để dự báo xói mịn đất huyện Võ Nhai vấn đề mới, có ý nghĩa khoa học mang tính thực tiễn, thời - Tỷ lệ xói mịn trung bình (cấp 3,4) huyện Võ Nhai chiếm tỷ lệ cao 41,53% tổng diện tích tự nhiên phân theo cấp thứ tự từ cấp tới cấp 5; Tỷ lệ xói mịn yếu (cấp 1,2) chiếm 2,28% tổng diện tích tự nhiên; Xói mịn mạnh (cấp 5) chiếm 2,55% tổng diện tích tự nhiên Điều phù hợp với địa hình huyện có độ dốc cao độ che phủ hạn chế Lượng đất hàng năm huyện Võ Nhai 424,904 tấn/ha/năm Đây lượng đất tương đối lớn - Đề tài xây dựng đồ tiềm xói mịn đất đồ xói mịn thực tế huyện Võ Nhai sở cho việc sử dụng đất hợp lý cho khu vực nghiên cứu, đảm bảo tính bền vững lãnh thổ - Những kết đề tài kiểm chứng ngồi thực địa, kết đề tài đáng tin cậy, có hàm lương khoa học, làm tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác quy hoạch sử dụng đất địa phương - Đề tài vào tình hình thực tế kết nghiên cứu đưa số đề xuất cho khu vực nghiên cứu theo cấp xói mịn Do thời gian có hạn nên đề xuất chưa đầy đủ Tuy nhiên, tài liệu tham khảo đáng tin cậy cho địa phương nhân dân Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo 77 Quản lý đất đai Kiến nghị Cần tiếp tục có nghiên cứu xói mịn đất việc áp dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) phạm vi lớn (cấp tỉnh cấp quốc gia) để đồng trình phân tích đánh giá lựa chọn biện pháp tác động mang tính tổng hợp hệ thống Trong nghiên cứu xói mịn đất, cần kết hợp việc sử dụng công nghệ GIS với biện pháp xác định xói mịn ngồi thực địa để kiểm chứng, nâng cao giá trị thực tiễn vấn đề nghiên cứu địa phương Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo 78 Quản lý đất đai TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Nguyễn Tuấn Anh Hà Văn Thuân (2006), Bài giảng thực hành ứng dụng quản lý Tài nguyên & Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Phạm Văn Cự (2005), Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý Viễn thám quản lý Tài nguyên & Môi trường Việt Nam - Thực trạng thuận lợi thách thức, Trung tâm viễn thám Geomatic VTGEO, Hà Nội Nguyễn Thế Đặng Nguyễn Thế Hùng (1999), Giáo Trình Đất, Nxb Nơng nghiệp Hà Nội Ngô Thị Hồng Gấm (2006), Bài giảng thực hành Hệ thống thông tin địa lý (GIS), sử dụng phần mềm Mapinfo, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Nguyễn Trọng Hà (1996), Xác định yếu tố gây xói mịn khả dự báo xói mịn đất dốc, Luận án PTS Khoa học kỹ thuật, Trường Ðại học Thủy lợi Hà Nội Nguyễn Trọng Hà Nguyễn Thế Hưng (2005), Kết bước đầu nghiên cứu xói mịn đất khu vực tưới vùng đồi, thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, số 12, tr.45, 46, 47, 48 Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên (1999), Xác định yếu tố gây xói mịn khả dự báo xói mịn đất dốc, Nxb Nông nghiệp Hà Nội Phạm Hùng (2001), Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật mơ hình tốn tính tốn xói mịn lưu vực Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật trường Ðại học Thủy lợi, Hà Nội Nguyễn Thành Hùng Lê Xuân Thiên (1995), Nghiên cứu xói mịn đất khu vực tỉnh Lâm Đồng, Thông tin khoa học công nghệ Lâm Đồng, số 10 Nguyễn Quang Mỹ (2000), Xói mịn đất biện pháp chống xói mịn, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoàng Viết Thảo 79 Quản lý đất đai 11 Trung tâm liên ngành viễn thám GIS - Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2000), Báo cáo đề tài khoa học Đánh giá tiềm xói mịn vùng đồi núi Bắc trung Việt Nam, Hà Nội 12 Uỷ ban nhân dân huyện Võ Nhai (2006), “Báo cáo thuyết minh tổng hợp quy hoạch kế hoạch sử dụng đất huyện Võ Nhai giai đoạn 2006 - 2010, định hướng đến năm 2015” 13 Uỷ ban nhân dân huyện Võ Nhai (2010), ”Báo cáo thực nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2009 kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội năm 2010” 14 Đàm Xuân Vận (2009), Bài giảng hệ thống thông tin địa lý, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên 15 “Các phương pháp chống xói mịn đất hiệu đất dốc”, http://www.khoahoc.com.vn, ngày 21/7/2006 16 “Cơng tác nghiên cứu phịng chống xói mòn địa bàn tỉnh Thái Nguyên, thực trạng giải pháp”, http://www.thainguyen.gov.vn, ngày 27/9/2008 II Tiếng Anh 17 Lai Vinh Cam (2000), “Soil erosion study in NorthWest region of Viet Nam by intergrating watersheed analysis and universal soil loss equation (USLE)” Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học tự nhiên số XI 18 Environmental System Research Institute, Inc (1996), ArcView GIS, The Geographic Information System for everyone,U.S.A 19 Helena Mitasova, GMSL UofI, MEAS NCSU, Bill Brown GMSL UofI (2007), Landscape soil erosion modeling for spatial conservation planning: GIS-based tutorial, U.S.A http://www.gis.com 20 Bui Dung The, Erosion and choice of land use systems by upland in the central coast, Viet Nam, http://www.128.100.163/ncpd/buiDung/methods.html Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG VIẾT THẢO ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU XÓI MÕN ĐẤT TẠI HUYỆN VÕ NHAI TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành : QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Mã số : 60.62.16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS Đàm Xuân Vận Thái Nguyên – năm 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu Luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Hồng Viết Thảo Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Hoàn thành luận văn thạc sỹ này, em quan tâm giúp đỡ Ban giám hiệu, khoa đào tạo Sau đại học trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên Nhân dịp em xin bày tỏ lòng biết ơn đến giúp đỡ quý báu Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Đàm Xuân Vận – Giảng viên khoa Tài nguyên & Môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên trực tiếp hướng dẫn, nhiệt tình bảo em hồn thành luận văn Em xin cảm ơn giúp đỡ Lãnh đạo, cán công chức, viên chức quan: UBND huyện Võ Nhai, Phịng Tài ngun - Mơi trường, Phịng Thống kê, Trung tâm khí tượng thủy văn huyện Võ Nhai tạo điều kiện giúp đỡ em trình thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu luận văn Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ em suốt thời gian qua Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 10 năm 2011 Tác giả Hồng Viết Thảo Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT GIS : Hệ thống thông tin địa lý CNH – HĐH : Cơng nghiệp hố, Hiện đại hóa DEM : Mơ hình số hố độ cao FAO : Tổ chức nơng lương giới UNESCO : Tổ chức văn hoá giáo dục khoa học Liên hiệp quốc UBND : Uỷ ban nhân dân CSDL : Cơ sở liệu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Một số đặc điểm khí hậu thuỷ văn huyện Võ Nhai 23 Bảng 3.2: Tình hình dân số lao động huyện Võ Nhai giai đoạn 2008 - 2010 29 Bảng 3.3: Thành phần dân tộc huyện Võ Nhai giai đoạn 2008 - 2010 30 Bảng 3.4: Cơ cấu lao động huyện Võ Nhai năm 2010 30 Bảng 3.5: Kết sản xuất ngành kinh tế huyện Võ Nhai giai đoạn 2008 - 2010 31 Bảng 3.6: Phân loại hộ nghèo theo tiêu chuẩn mức sống dân cư giai đoạn 2008 - 2010 32 Bảng 3.7: Năng suất trồng huyện Võ Nhai qua năm 32 Bảng 3.8: Hiện trạng sử dụng đất huyện Võ Nhai năm 2010 33 Bảng 3.9: Phân cấp mức độ xói mịn độ dốc 34 Bảng 3.10: Phân cấp mức độ xói mịn loại đất 34 Bảng 3.11: Bảng phân cấp mức độ xói mịn độ che phủ 35 Bảng 3.12 Phân cấp độ dốc đất huyện Võ Nhai 42 Bảng 3.13: Diện tích đơn vị đất theo đồ đất huyện Võ Nhai 46 Bảng 3.14: Diện tích sử dụng loại đất huyện Võ Nhai 51 Bảng 3.15: Kết xói mịn huyện Võ Nhai 56 Bảng 3.16: Các giá trị nhân tố địa hình LS cho mối liên hệ đặc biệt chiều dài độ dốc sườn (Wischmeier & Smith, 1978) 58 Bảng 3.17: Kết tính số xói mịn đất K số loại đất vùng đồi núi Việt Nam 60 Bảng 3.18: Khả xói mịn tương đối đất số loại trồng có tuổi mức sản lượng khác giai đoạn sinh trưởng khác 62 Bảng 3.19: Phân bố lượng mưa bình quân năm theo cấp cường độ mưa 63 Bảng 3.20: Năng lượng mưa sinh bình quân hàng năm đơn vị diện tích (J/m2) 63 Bảng 3.21: Phân bố mưa P số xói mịn mưa R bình quân năm tỉnh Thái Nguyên 64 Bảng 3.22: Phương pháp hội quy tuyến tính 64 Bảng 3.23: Giá trị đề xuất hệ số kiểm sốt xói mịn P 65 Bảng 3.24: Độ dốc, chiều dài sườn nhân tố LS 68 Bảng 3.25: Bảng tra C theo hội khoa học đất quốc tế 69 Bảng 3.26: Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế 70 Bảng 3.27: Kết tính tốn lượng đất xói mịn 70 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Vị trí địa lý huyện Võ Nhai 19 Hình 3.2: Bản đồ hành huyện Võ Nhai 21 Hình 3.3: Nhiệt độ trung bình tháng năm huyện Võ Nhai 24 Hình 3.4: Lượng mưa trung bình tháng năm huyện Võ Nhai 24 Hình 3.5: Qui trình xây dựng đồ độ dốc 36 Hình 3.6: Chuẩn hóa lớp đồ địa hình Microstation 37 Hình 3.7: Cơ sở liệu đồ địa hình chuyển đổi sang ArcMap 38 Hình 3.8: Cơ sở liệu địa hình huyện Võ Nhai 38 Hình 3.9: Mơ hình số hóa độ cao huyện Võ Nhai 40 Hình 3.10: Bản đồ độ dốc huyện Võ Nhai 41 Hình 3.11: Quy trình thành lập đồ đất dạng lưới 43 Hình 3.12: Nhập thuộc tính cho lớp đồ 44 Hình 3.13: Bản đồ thổ nhưỡng huyện Võ Nhai 45 Hình 3.14: Quy trình xây dựng đồ thực phủ 47 Hình 3.15: Chuẩn hóa lớp đồ trạng sử dụng đất Microstation 48 Hình 3.16: Cơ sở liệu trạng huyện Võ Nhai 49 Hình 3.17: Bản đồ thực phủ huyện Võ Nhai 50 Hình 3.18: Bản đồ phân cấp xói mịn huyện Võ Nhai 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích yêu cầu đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục luận văn Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Cơ sở khoa học tầm quan trọng việc nghiên cứu xói mịn đất đai 1.1 Các q trình xói mịn đất 1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến q trình xói mòn đất đai 1.2.1 Ảnh hưởng nhân tố khí hậu 1.2.2 Ảnh hưởng địa hình, địa mạo 1.2.3 Ảnh hưởng lớp phủ thực vật 1.2.4 Ảnh hưởng đất đai 1.2.5 Ảnh hưởng người Nghiên cứu xói mịn đất giới Việt Nam 2.1 Tình hình nghiên cứu xói mịn đất giới 2.1.1 Nghiên cứu xói mịn đất Liên Xơ (cũ) 2.1.2 Nghiên cứu xói mịn đất Mỹ 2.1.3 Nghiên cứu xói mịn đất Canada 10 2.1.4 Nghiên cứu xói mòn đất Pháp 10 2.2 Tình hình nghiên cứu xói mịn đất Việt Nam 11 2.2.1 Giai đoạn trước năm 1945 12 2.2.2 Giai đoạn từ năm 1945 - 1975 12 2.2.3 Giai đoạn từ năm 1975 đến 14 Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 16 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 16 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 16 2.2 Nội dung nghiên cứu 16 2.2.1 Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Võ Nhai 16 2.2.2 Xác định tiêu chuẩn đánh giá xói mịn đất công nghệ GIS 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.3 Chồng ghép đồ, xây dựng đồ dự báo nguy xói mịn đất 16 2.2.4 Điều tra dã ngoại thực địa để kiểm tra bổ xung kết thu 17 2.3 Phương pháp nghiên cứu 17 2.3.1 Phương pháp thống kê phân tích số liệu 17 2.3.2 Phương pháp xây dựng chồng ghép đồ 17 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Đặc điểm địa bàn nghiên cứu 18 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 18 3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 27 3.2.1 Tổng quan tình hình kinh tế - xã hội 27 3.2.2 Điều kiện sở vật chất kỹ thuật 27 3.2.3 Tình hình phát triển ngành kinh tế địa bàn huyện 31 3.3 Ứng dụng GIS xây dựng đồ nguy xói mịn đất huyện võ Nhai 34 3.3.1 Phân cấp mức độ nguy xói mịn huyện Võ Nhai 34 3.3.2 Xây dựng sở liệu đồ đơn tính 35 3.3.3 Thiết lập mơ hình xây dựng đồ dự báo nguy xói mịn 52 3.4 Xác định lượng đất xói mịn hàng năm huyện Võ Nhai 57 3.4.1 Các tiêu xác định lượng đất xói mịn 57 3.4.2 Xác định lượng đất tổng quát 65 3.5 Một số đề xuất mang tính thực tế khu vực nghiên cứu 70 3.6 Đánh giá kết đạt 72 3.7 Đề xuất phương pháp phịng chống xói mịn đất hiệu tương lai 74 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 Kết luận 76 Kiến nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ... đó, hướng dẫn TS Đàm Xuân Vận tiến hành nghiên cứu đề tài: ? ?Ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) việc nghiên cứu xói mịn đất huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên? ?? Mục đích yêu cầu đề tài + Mục đích... hệ thống hóa sở lý luận thực tiễn việc ứng dụng công nghệ tin học ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào việc nghiên cứu quản lý tài nguyên môi trường, đặc biệt tài nguyên đất - Xác định,... hội địa phương để từ thấy ảnh hưởng đến tượng xói mịn đất địa bàn huyện Vận dụng kỹ thuật GIS để nghiên cứu tượng xói mòn đất huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên + Yêu cầu đề tài - Góp phần hệ thống