Ứng dụng công nghệ GIS thành lập bản đồ phân cấp thổ nhưỡng theo mức độ ảnh hưởng đến nguy cơ lũ trên lưu vực sông Lam

Nghiên cứu ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ PHÂN CẤP THỔ NHƯỠNG THEO MỨC ĐỘ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NGUY CƠ LŨ TRÊN LƯU VỰC SÔNG LAM Đặng Tuyết Minh Trường Đại học Thuỷ lợi Tóm tắt Trong năm gần đây, lũ lụt miền Trung nói chung lưu vực sơng Lam nói riêng xảy thường xuyên với mức độ nghiêm trọng người, cải mơi trường sinh thái Việc phịng chống giảm nhẹ thiệt hại lũ vấn đề hết sức cấp bách nhiều tổ chức nhà khoa học thế giới Việt nam quan tâm nghiên cứu Để tìm giải pháp hạn chế lũ lụt, cần phải phân tích nghiên cứu yếu tố tác động trực tiếp đến lũ Nguyên nhân tác động đến lũ lụt kéo dài ngồi lượng mưa, độ dốc, mật độ lưới sơng, loại hình sử dụng đất khả thấm nước loại đất tác nhân đến nguy lũ Việc thực giải pháp dễ dàng liệu yếu tố ảnh hưởng thể đồ với mức độ nguy tương ứng Bài báo trình bày tóm tắt phương pháp thành lập đồ phân cấp thổ nhưỡng công nghệ GIS Đây tài liệu có ích cho việc phân vùng nguy cảnh báo lũ khu vực nghiên cứu Từ khóa: Bản đồ phân cấp thổ nhưỡng, nguy lũ, sông Lam Abstract Application of GIS technology to build a soil classification map following level of flood risk in Lam river basin In recent years, floods in Central Vietnam in general and Lam river basins in particular happen more often with a higher level of loss in lives, goods and ecological environment The prevention and mitigation of losses caused by flood is nowdays a burning-global issue which is being researched by lots of organizations and scientists all over the globe as well as in Vietnam In order to find a proper solution to prevent and predict flood, it is necessary to analyze and research factors which directly affect floods formation Besides rainfall, slope, drainage density, and land use,permeability of soil is another important factor affecting flood hazard It would be easier to implement solution if the data of this influencing factors were displayed on the map with corresponding level of flood hazard This paper will briefly present a summary of the methodology for establishing a soil classification map with GIS technology This shall be useful for natural hazard mapping and flood warning in the study area Keywords: Soil classification map, flood risk, Lam river Đặt vấn đề nhạt núi Ở vùng đối núi, đất Lưu vực sông Lam thuộc khối địa phát triển nhiều loại nham thạch Ở chất Bắc Trung Bộ có thành phần mẫu vùng đồng bằng, đất hình thành từ chất đa dạng, hình thành nhiều loại đất: phù sa sơng Đất vùng trung du Đất phù sa đất cát ven biển, đất bùn đa dạng: Các loại đất chua, đất glay lầy, đất mặn đất feralit mùn vàng đất glay mặn úng nước Vùng đồi 74 Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 16 - năm 2017 Nghiên cứu chuyển tiếp từ đồng lên núi chủ yếu Faralitic [2] Một yếu tố ảnh hưởng tới lũ khả giữ nước độ thấm tầng thổ nhưỡng Để có liệu phân tích nguy lũ thành lập đồ phân vùng lũ, thông tin loại đất, khả thấm mức độ nguy tương ứng cần thể đồ Xuất phát từ những lập luận trên, nghiên cứu này được thực hiện nhằm phân cấp loại đất theo mức độ tác động đến nguy lũ thể lên đồ để phục vụ việc phân vùng nguy cơ lũ lụt trên lưu vực sông Lam Phương pháp nghiên cứu 2.1 Xây dựng bảng phân cấp thổ nhưỡng Khi nước mưa rơi xuống, phần thấm vào lớp đất mặt, phần bị bốc hơi, phần giữ lại yếu tố thực vật phần lại tạo thành dịng chảy mặt Do đó, khả giữ nước đất có ảnh hưởng lớn việc điều tiết dịng chảy mặt Độ thấm tầng thổ nhưỡng ảnh hưởng trực tiếp đến nguy lũ lụt [1] coi tham số ảnh hướng đến lũ Nhân tố ảnh hưởng đến dịng chảy, xói mịn đất, tích trữ nước ngầm Tỷ lệ thấm phụ thuộc vào yếu tố bên ngồi đặc tính loại đất [5] Phần lớn nước giữ lại đất dạng nước mao quản nước trọng lực Tổng lượng nước phụ thuộc vào tầng dày thành phần giới đất [1] Như vậy, đặc điểm, cấu trúc thổ nhưỡng định độ thấm chúng khu vực nghiên cứu Ngoài ra, loại đất đóng vai trị quan trọng chúng ảnh hưởng đến lượng nước ngấm vào đất tác động đến dịng chảy [6] Lưu vực sơng Lam có nhiều loại đất khác phân bố không toàn lưu vực Thành phần loại đất nhóm thổ nhưỡng có tính chất khác nên khả thấm nước khơng giống [3] Hình 1: Bản đồ thổ nhưỡng lưu vực sông Lam [Nguồn: sở TN MT Nghệ An, Sở TN MT Hà Tĩnh, Sở TN MT Thanh Hố] Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 16 - năm 2017 75 Nghiên cứu Khả thấm nước đất giảm làm tăng dòng chảy mặt nguy xảy lũ lụt nhiều ngược lại Khi nước cung cấp vượt khả thấm đất, nước tràn dẫn đến lũ lụt [6] Tức trường hợp mưa dài ngày cường độ mưa cao hệ số thấm khả lũ lụt tăng cao [4] STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 76 Từ đồ thổ nhưỡng lưu vực sông Lam cho thấy có 38 loại đất khu vực Theo ý kiến chuyên gia, với đặc điểm, nguồn gốc hình thành khác nhau, khả thấm loại đất chia thành mức thể bảng Trong bảng này, đất có khả giữ nước cao tức nguy lũ giảm ngược lại khu vực đất có độ thấm thấp Bảng 1: Tính thấm loại đất lưu vực sơng Lam Ký hiệu Loại đất Nhóm đất Khả thấm A Đất mùn alit cao Đất mùn alit núi cao Cao B Đất xám bạc màu phù sa cổ Đất xám Trung bình Ba Đất xám bạc màu đá macma axit Đất xám Trung bình Bq Đất xám bạc màu đá cát Đất xám Trung bình C Đất cát biển Đất cát biển Rất cao Cc Đất cồn cát trắng vàng Đất cát biển Rất cao D Đất thung lũng sản phẩm dốc tụ Đất thung lũng Thấp E Đất xói mịn trơ sỏi đá Đất xói mịn trơ sỏi đá Rất thấp Fa Đất vàng đỏ đá macma axit Đất đỏ vàng Trung bình Fj Đất đỏ vàng đá biến chất Đất đỏ vàng Trung bình Fk Đất nâu đỏ đá bazan Đất đỏ vàng Trung bình Fl Đất đỏ vàng biến đổi trồng lúa Đất đỏ vàng Thấp Fp Đất vàng nhạt đá cát Đất đỏ vàng Trung bình Fq Đất vàng nhạt đá cát Đất đỏ vàng Trung bình Fs Đất đỏ vàng đá phiến sét Đất đỏ vàng Thấp Fv Đất đỏ nâu đá vôi Đất đỏ vàng Trung bình Ha Đất mùn vàng đỏ đá macma axit Đất mùn vàng đỏ núi Cao Hq Đất mùn vàng nhạt đá cát Đất mùn vàng đỏ núi Cao Hs Đất mùn vàng đỏ đá phiến sét Đất mùn vàng đỏ núi Cao M đất mặn trung bình Đất mặn Thấp Mi đất mặn Đất mặn Thấp Mm đất mặn sú vẹt Đất mặn Thấp Mn đất mặn nhiều Đất mặn Thấp Nt Bãi ngập triều Bãi ngập triều Trung bình Nu Núi đá Núi đá Không P đất phù sa không bồi Đất phù sa Trung bình Pb đất phù sa bồi Đất phù sa Trung bình Pf đất phù sa có tầng loang lổ Đất phù sa Trung bình Pg đất phù sa glây Đất phù sa Thấp Pj Đất phù sa úng nước Đất phù sa Thấp Py Đất phù sa ngịi suối Đất phù sa Trung bình R Đất nâu thẫm sản phẩm đá bọt bazan Đất đen Trung bình- cao Rdv Đất đen sản phẩm bồi tụ cacbonat Đất đen Trung bình- cao Rk Đất đen sản phẩm bồi tụ đá bazan Đất đen Trung bình Sj1Mi Đất phèn hoạt động nơng mặn Đất phèn Thấp Sj2Mi Đất phèn hoạt động sâu mặn Đất phèn Thấp SM Đất phèn trung bình, mặn trung bình Đất phèn Thấp W Sơng suối, ao hồ Sơng suối, ao hồ   Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 16 - năm 2017 Nghiên cứu Dựa vào khả thấm loại đất bảng 1, tiến hành phân cấp thổ nhưỡng theo mức độ tác động đến nguy lũ tương ứng bảng Bảng 2: Phân cấp thổ nhưỡng theo mức độ ảnh hưởng đến nguy lũ Mức độ STT Các loại đất nguy C, Cc Rất thấp A, Ha, Hq, Hs Thấp Fk, Fp,Fv, Nt, B, Ba, Bq, Fa, Fj, Fq, P, Pb, Pf, Py, R, Trung bình Rdv, Rk D, Fl, Fs, SM, Sj1Mi, Sj2Mi, M, Mi, Mm, Mn, Cao Pg, Pj E, Nu Rất cao Từ bảng phân cấp thổ nhưỡng đồ phân loại thổ nhưỡng, tiến hành xây dựng đồ phân cấp thổ nhưỡng 2.2 Xây dựng đồ phân cấp thổ nhưỡng Sử dụng đồ thổ nhưỡng lưu vực sông Lam kết hợp với số liệu điều tra thực địa thổ nhưỡng, đồng thời tham khảo nguồn tài liệu loại đất khu vực nghiên cứu thành lập đồ phân cấp thổ nhưỡng lưu vực sông Lam Bản đồ phân cấp theo mức ảnh hưởng đến nguy lũ lụt thổ nhưỡng (hình 2) xây dựng dựa Analysis Tools phần mềm ArcGIS cách gộp loại đất có mức độ tác động phân loại bảng Từ đồ phân cấp thổ nhưỡng xác định diện tích khu vực ảnh hưởng đến nguy lũ tương ứng với cấp độ bảng Từ kết thống kê cho thấy nhóm đất ảnh hưởng đến nguy lũ chiếm khơng nhiều (4,36% 1,12%) nhóm có ảnh hưởng cao cao chiếm đến nửa diện tích lưu vực (56,75%), phần cịn lại chiếm khoảng 1/3 (37,77%) nhóm có ảnh hưởng với mức độ trung bình Đây kết phân tích tiêu chí ảnh hưởng đến lũ lụt nghiên cứu Để có kết phân vùng nguy lũ chi tiết, cụ thể cần phải kết hợp với kết phân tích tiêu chí ảnh hưởng khác Hình 2: Bản đồ phân cấp thổ nhưỡng lưu vực sơng Lam Tạp chí Khoa học Tài ngun Mơi trường - Số 16 - năm 2017 77 Nghiên cứu Bảng 3: Diện tích khu vực có loại thổ nhưỡng ảnh hưởng đến nguy lũ Cấp nguy Rất thấp Thấp Trung bình Cao Rất cao Diện tích (km2) 974,711 249,419 8448,367 11798,179 897,844 Kết luận Giống đồ phân cấp nhân tố tác động đến nguy lũ khác, đồ phân cấp thổ nhưỡng theo theo mức độ ảnh hưởng đến nguy lũ lụt khu vực nghiên cứu tài liệu cần thiết, quan trọng góp phần cho việc phân tích, đánh giá khả lũ lụt xảy lưu vực sông Lam Kết hợp đồ với số đồ tiêu chí ảnh hưởng khác như: Bản đồ phân cấp lượng mưa, đồ phân cấp độ dốc, đồ phân cấp mật độ lưới sông, đồ loại hình sử dụng đất đồ địa giới hành chính, sử dụng cơng nghệ GIS, cho biết diện tích rõ cấp độ nguy lũ khu vực Do đó, cần phải nghiên cứu phân tích tình hình thổ nhưỡng sơng Lam chi tiết, cụ thể để từ phân định tính chất cấp độ lũ khác vùng, giúp giảm thiểu tối đa nguy lũ hạn chế thiệt hại mà lũ đem lại TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thám, Nguyễn Hoàng Sơn, (2008); Giảm thiểu lũ lụt lưu vực sông Hương tỉnh Thừa Thiên Huế sở quy hoạch thảm thực vật; Tạp chí khoa học, Đại học Huế, số 48, trang 143 - 152 % 4,36% 1,12% 37,77% 52,74% 4,01% [2] Trần Duy Kiều (2015); Đề tài nghiên cứu nhận dạng lũ lớn, phân vùng nguy lũ lớn xây dựng đồ ngập lụt phục vụ cảnh báo lũ lớn lưu vực sông Lam, Đề tài nghiên cứu cấp Bộ [3] ng Đình Khanh, (2007); Phân tích tác động nhân tố địa chất, địa mạo tới việc hình thành tai biến thiên nhiên (lũ lụt, lũ quét, lũ bùn đá, trượt lở, xói lở bờ sơng) lưu vực song Hương, viện Địa lý, Hà Nội [4] Andi Besse Rimba, Martiwi Diah Setiawati, Abu Bakar Sambah, and Fusanori Miura, 2017, Physical Flood Vulnerability Mapping Applying Geospatial Techniques in Okazaki City, Aichi Prefecture, Japan, Urban Sci 1, 7; doi:10.3390/urbansci1010007 [5] Tejedor, M.; Neris, J.; Jiménez, C Soil Properties Controlling Infiltration in Volcanic Soils (Tenerife, Spain) Soil Sci Soc Am J (2013), 77, 202-212 [6] Yashon O Ouma and Ryutaro Tateishi, 2014; Urban Flood Vulnerability and Risk Mapping Using Integrated Multi-Parametric AHP and GIS: Methodological Overview and Case Study Assessment, Water, p 1515 -1545, doi:10.3390/w6061515 BBT nhận bài: Ngày 6/5/2017; Phản biện xong: Ngày 30/5/2017 78 Tạp chí Khoa học Tài nguyên Môi trường - Số 16 - năm 2017 ... loại đất bảng 1, tiến hành phân cấp thổ nhưỡng theo mức độ tác động đến nguy lũ tương ứng bảng Bảng 2: Phân cấp thổ nhưỡng theo mức độ ảnh hưởng đến nguy lũ Mức độ STT Các loại đất nguy C, Cc... thực địa thổ nhưỡng, đồng thời tham khảo nguồn tài liệu loại đất khu vực nghiên cứu thành lập đồ phân cấp thổ nhưỡng lưu vực sông Lam Bản đồ phân cấp theo mức ảnh hưởng đến nguy lũ lụt thổ nhưỡng. .. Nu Rất cao Từ bảng phân cấp thổ nhưỡng đồ phân loại thổ nhưỡng, tiến hành xây dựng đồ phân cấp thổ nhưỡng 2.2 Xây dựng đồ phân cấp thổ nhưỡng Sử dụng đồ thổ nhưỡng lưu vực sông Lam kết hợp với