Ứng dụng gis và mô hình swat đánh giá tương quan giữa lớp dòng chảy mặt và xói mòn đất ở lưu vực sông vu gia đoạn chảy qua huyện nam giang, tỉnh quảng nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA ĐỊA LÝ - - ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG GIS VÀ MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TƢƠNG QUAN GIỮA LỚP DÒNG CHẢY MẶT VÀ XĨI MÕN ĐẤT Ở LƢU VỰC SƠNG VU GIA ĐOẠN CHẢY QUA HUYỆN NAM GIANG, TỈNH QUẢNG NAM Giáo viên hƣớng dẫn : Th.S Lê Ngọc Hành Sinh viên thực : Hồ Thị Quỳnh Mai Lớp : 13CDMT Đà Nẵng, tháng năm 2017 LỜI CẢM ƠN Đƣợc phân công Khoa Địa Lý trƣờng Đại học Sƣ Phạm – Đại học Đà Nẵng, đồng ý Thầy giáo hƣớng dẫn ThS Lê Ngọc Hành em thực đề tài “Ứng dụng GIS mô hình SWAT đánh giá tương quan lớp dịng chảy mặt xói mịn đất lưu vực sơng Vu Gia đoạn chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam” Trong q trình thực khóa luận tốt nghiệp, ngồi nổ lực thân, em nhận đƣợc nhiều quan tâm, giúp đỡ tận tình từ nhiều cá nhân Nay khóa luận hồn thành, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giảng viên Khoa Địa Lý – Trƣờng Đại học Sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng quan tâm, dìu dắt em suốt 04 năm học trƣờng Đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Ngọc Hành tận tình, chu đáo giúp em thực khóa luận Ngồi ra, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè tạo điều kiện vật chất tinh thần cho em suốt thời gian học tập thực đề tài Một lần em xin chân thành cảm ơn!!! Sinh viên thực Hồ Thị Quỳnh Mai MỤC LỤC Trang A PHẦN MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Mục tiêu đề tài 2.2 Nhiệm vụ đề tài ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu NỘI DUNG NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1 Phƣơng pháp thu thập số liệu 5.2 Phƣơng pháp tổng hợp xử lý, phân tích số liệu 5.3 Phƣơng pháp đồ GIS 5.4 Phƣơng pháp khảo sát thực địa LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 7.1 Ý nghĩa khoa học 7.2 Ý nghĩa thực tiễn B PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LỚP DỊNG CHẢY, LỚP PHỦ THỰC VẬT VÀ SỰ XĨI MÒN 1.1.1 Các khái niệm lớp dòng chảy 1.1.2 Các khái niệm lớp phủ thực vật 1.1.3 Khái qt q trình xói mòn 1.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) 13 1.2.1 Định nghĩa GIS 13 1.2.2 Các thành phần GIS 14 1.3 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH SWAT TRONG NGHIÊN CỨU MÔI TRƢỜNG 16 1.3.1 Cơ sở lý thuyết mơ hình SWAT 16 1.3.2 Khả ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tƣơng quan lớp dịng chảy mặt mức độ xói mòn 18 CHƢƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI, HIỆN TRẠNG THẢM THỰC VẬT VÀ XĨI MỊN, BỒI TỤ CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 19 2.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN 19 2.1.1 Vị trí địa lý 19 2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 21 2.1.3 Đặc điểm khí hậu 21 2.1.4 Đặc điểm thủy văn 22 2.1.5 Đặc điểm thổ nhƣỡng 23 2.1.6 Tài nguyên sinh vật 25 2.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI 25 2.2.1 Dân cƣ nguồn lao động 25 2.2.2 Tình hình phát triển kinh tế 26 2.3 HIỆN TRẠNG XĨI MỊN Ở LƢU VỰC SƠNG VU GIA TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN NAM GIANG 26 2.3.1 Hoạt động khai thác vàng 26 2.3.2 Hoạt động thủy điện 27 2.3.3 Hoạt động sản xuất cƣ dân địa phƣơng 27 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG GIS VÀ MƠ HÌNH SWAT ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG SỰ TƢƠNG QUAN GIỮA LỚP DÒNG CHẢY MẶT VÀ MỨC ĐỘ XĨI MỊN CỦA LƢU VỰC SƠNG VU GIA 28 3.1 TỔNG QUAN VỀ DỮ LIỆU VÀ QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU 28 3.1.1 Quy trình nghiên cứu 28 3.1.2 Tổng quan liệu nghiên cứu 36 3.2 CÁC BƢỚC TIẾN HÀNH VÀ KẾT QUẢ CỦA MƠ HÌNH SWAT TRÊN LƢU VỰC SƠNG VU GIA CHẢY QUA HUYỆN NAM GIANG 37 3.2.1 Các bƣớc chạy mơ hình SWAT 37 3.2.2 Kết mô hình SWAT 47 3.3 ĐÁNH GIÁ SỰ TƢƠNG QUAN GIỮA LỚP DỊNG CHẢY MẶT VÀ MỨC ĐỘ XĨI MỊN CỦA LƢU VỰC SÔNG VU GIA 50 3.3.1 Biến động lớp dòng chảy mặt 50 3.3.2 Q trình xói mịn đất 59 3.3.3 Phân tích tƣơng quan biến động lớp dịng chảy mặt đến xói mịn đất 65 3.4 MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN THAY ĐỔI LỚP DÒNG CHẢY MẶT LƢU VỰC SÔNG VU GIA 72 3.4.1 Quản lý quy hoạch 72 3.4.2 Quản lý ngƣời 72 3.4.3 Định hƣớng hành động thích nghi phát triển vùng hạ lƣu sông Vu Gia 73 3.4.4 Định hƣớng hành động thích nghi sản xuất nông nghiệp 74 3.4.5 Định hƣớng hành động thích nghi phát triển hạ tầng môi trƣờng 74 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 KẾT LUẬN 76 KIẾN NGHỊ 76 D TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ GIS Hệ thống thông tin địa lý SWAT Soil and Water Assessment Tool CSDL Cơ sở liệu KTTV Khí tƣợng thủy văn HRU Đơn vị thủy văn DEM Bản đồ số mơ hình độ cao HTSDĐ Hiện trạng sử dụng đất KB Kịch DANH MỤC BẢN ĐỒ STT Tên đồ Trang 2.1 Bản đồ ranh giới lƣu vực sông Vu Gia khu vực nghiên cứu 20 2.2 Bản đồ thổ nhƣỡng huyện Nam Giang 24 3.2 Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2000 30 3.3 Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2015 32 3.4 Bản đồ quy hoạch sử dụng đất năm 2020 34 3.23 Bản đồ lƣu vực sông Vu Gia tiểu lƣu vực 49 3.25 Bản đồ dòng chảy mặt qua năm lƣu vực sông Vu Gia theo kịch (HTSDĐ năm 2000) 52 3.27 Bản đồ dòng chảy mặt qua năm lƣu vực sông Vu Gia theo kịch (HTSDĐ năm 2015) 54 3.29 Bản đồ dòng chảy mặt qua năm lƣu vực sông Vu Gia theo kịch (QHSDĐ năm 2020) 56 3.33 Bản đồ xói mịn đất lƣu vực sông Vu Gia huyện Nam Giang theo kịch (HTSDĐ năm 2000) 60 3.35 Bản đồ xói mịn đất lƣu vực sông Vu Gia huyện Nam Giang theo kịch (HTSDĐ năm 2015) 62 3.37 Bản đồ xói mịn đất lƣu vực sơng Vu Gia huyện Nam Giang theo kịch (QHSDĐ năm 2020) 64 DANH MỤC BIỂU ĐỒ STT Tên bảng Trang 3.24 Biểu đồ biến trình dịng chảy mặt sơng Vu Gia giai đoạn 2000-2015 theo kịch 51 3.26 Biểu đồ biến trình dịng chảy mặt sơng Vu Gia giai đoạn 2000-2015 theo kịch 53 3.28 Biểu đồ biến trình dịng chảy mặt sơng Vu Gia giai đoạn 2000-2015 theo kịch 55 3.30 Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2000 57 3.31 Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2015 58 3.32 Biểu đồ giá trị xói mịn trung bình tiểu lƣu lƣu vực giai đoạn 2000-2015 theo kịch 59 3.34 Biểu đồ giá trị xói mịn trung bình tiểu lƣu lƣu vực giai đoạn 2000-2015 theo kịch 61 3.36 Biểu đồ giá trị xói mịn trung bình tiểu lƣu lƣu vực giai đoạn 2000-2015 theo kịch 63 DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Lƣợng mƣa trung bình tháng, năm (mm) 21 2.2 Thống kê loại đất diện tích huyện Nam Giang 23 3.1 Loại hình sử dụng đất cấu năm 2000 29 3.2 Loại hình sử dụng đất cấu năm 2015 31 3.3 Loại hình sử dụng đất cấu năm 2020 33 3.4 Bảng xử lý thông số thời tiết trạm 1581078 35 3.5 Phạm vi giá trị tối ƣu thông số hiệu chỉnh mơ hình SWAT theo HTSDĐ năm 2000 44 3.6 Giá trị hiệu chỉnh kiểm định mơ hình theo trạng quy hoạch sử dụng đất 47 3.7 Thống kê diện tích tiểu lƣu vực 50 3.8 Biến động dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2000 57 3.9 Biến động dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2015 58 3.10 Thống kê giá trị xói mịn đất trung bình năm lƣu vực 59 3.11 Thống kê giá trị xói mịn đất trung bình năm lƣu vực 61 3.12 Thống kê giá trị xói mịn đất trung bình năm lƣu vực 63 3.13 Kết tính tốn xói mịn đất trung bình tồn lƣu vực theo HTSDĐ năm 2000 65 3.14 Kết tính tốn xói mịn đất trung bình tồn lƣu vực theo HTSDĐ năm 2015 66 3.15 Kết tính tốn xói mịn đất trung bình tồn lƣu vực theo QHSDĐ năm 2020 67 3.16 Kết xói mịn đất lớp dịng chảy tiểu lƣu vực theo HTSDĐ năm 2000 68 3.17 Kết xói mịn đất lớp dịng chảy tiểu lƣu vực theo HTSDĐ năm 2015 69 3.18 Kết xói mịn đất lớp dịng chảy tiểu lƣu vực theo QHSDĐ năm 2020 70 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 Tên hình Lớp dịng chảy Các nhân tố ảnh hƣởng đến xói mịn đất Tiến trình tác động hạt mƣa đến xói mịn đất Mối quan hệ độ che phủ xói mịn đất Các thành phần hệ thống thơng tin địa lý Hai dạng hình Vector Raster GIS Chồng lớp mơ hình raster vector Sơ đồ vịng tuần hồn thủy văn Sơ đồ dịng chảy Bản đồ ranh giới lƣu vực sông Vu Gia khu vực nghiên cứu Bản đồ thổ nhƣỡng huyện Nam Giang Quy trình nghiên cứu tác động tƣơng quan lớp dịng chảy mặt mức độ xói mịn lƣu vực sơng Vu Gia Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2000 Bản đồ trạng sử dụng đất năm 2015 Bản đồ quy hoạch sử dụng đất năm 2020 Cấu trúc tổng thể liệu thời tiết Tổng quan liệu nghiên cứu Hộp thoại Watershed Delineation Bản đồ ranh giới, tiểu lƣu vực lƣu vực sông Vu Gia Cửa xả lƣu vực sông Vu Gia Kết liệu Land Use Data ArcSWAT Kết liệu Soil Data ArcSWAT Bản đồ kết liệu Slope Kết chồng xếp Land/Soil/Slope Định nghĩa HRU Nhập thông số thời tiết Chạy SWAT Quá trình chạy SWAT Kết hiệu chỉnh mơ hình năm 2000, 2015 2020 Kết kiểm định mơ hình Hộp thoại mơ kết mơ hình SWAT Mơ giá trị trầm tích lƣu vực sơng Tƣơng quan xói mịn đất lƣu vực sông Bản đồ lƣu vực sông Vu Giavà tiểu lƣu vực Biểu đồ biến trình dịng chảy mặt sông Vu Gia giai đoạn 20002015 theo kịch Trang 10 11 12 15 15 15 17 18 20 24 28 60 32 34 35 36 37 38 38 39 40 41 42 42 42 43 43 45 46 47 48 48 48 51 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 3.36 3.37 3.38 3.39 3.40 3.41 3.42 3.43 3.44 Bản đồ dịng chảy mặt qua năm lƣu vực sơng Vu Gia theo kịch (HTSDĐ năm 2000) Biểu đồ biến trình dịng chảy mặt sơng Vu Gia giai đoạn 20002015 theo kịch Bản đồ dòng chảy mặt qua năm lƣu vực sông Vu Gia theo kịch (HTSDĐ năm 2015) Biểu đồ biến trình dịng chảy mặt sơng Vu Gia giai đoạn 20002015 theo kịch Bản đồ dòng chảy mặt qua năm lƣu vực sông Vu Gia theo kịch (QHSDĐ năm 2020) Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2000 Biểu đồ biến động lớp dòng chảy mặt (SUR_Q) năm 2015 Biểu đồ giá trị xói mịn trung bình lƣu vực giai đoạn 20002015 theo kịch Bản đồ xói mịn đất lƣu vực sông Vu Gia huyện Nam Giang theo kịch (HTSDĐ năm 2000) Biểu đồ giá trị xói mịn trung bình lƣu vực giai đoạn 20002015 theo kịch Bản đồ xói mịn đất lƣu vực sông Vu Gia huyện Nam Giang theo kịch (HTSDĐ năm 2015) Biểu đồ giá trị xói mịn trung bình lƣu vực giai đoạn 20002015 theo kịch Bản đồ xói mịn đất lƣu vực sông Vu Gia huyện Nam Giang theo kịch (QHSDĐ năm 2020) Đồ thị biểu diễn lƣợng đất xói mịn tồn lƣu vực theo tháng Đồ thị biểu diễn lƣợng đất xói mịn tồn lƣu vực theo tháng Đồ thị biểu diễn lƣợng đất xói mịn toàn lƣu vực theo tháng Đồ thị biểu diễn lƣợng đất xói mịn tiểu lƣu vực theo HTSDĐ năm 2000 Đồ thị biểu diễn lƣợng đất xói mòn tiểu lƣu vực theo HTSDĐ năm 2015 Đồ thị biểu diễn lƣợng đất xói mịn tiểu lƣu vực theo QHSDĐ năm 2020 Đồ thị biểu diễn biến đổi lƣợng đất xói mịn qua tháng từ 2000-2015 tiểu lƣu vực 12 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 66 67 68 69 70 71 71 3.3.2.3 Kịch – Sử dụng đồ quy hoạch sử dụng đất năm 2020 Bảng 3.12 Thống kê giá trị xói mịn đất trung bình năm lưu vực Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Trung bình Lƣợng đất xói mịn trung bình (tấn/ha) 3,33 2,17 1,92 2,10 1,38 2,68 1,10 4,38 4,83 5,59 3,64 2,10 1,23 2,26 2,67 2,76 Mức xói mịn lớn (tấn/ha) 39,92 25,99 23,07 25,22 16,53 32,20 13,18 52,55 58,01 67,03 43,73 25,15 14,79 27,14 32,01 67,03 Hình 3.36 Biểu đồ giá trị xói mịn trung bình tiểu lưu lưu vực giai đoạn 2000-2015 theo kịch Qua biểu đồ ta nhận thấy giai đoạn từ năm 2000 – 2015 q trình xói mịn có thay đổi rõ nguyên nhân chủ yếu dịng chảy mặt lớn làm thảm thực vật có thay đổi theo dẫn đến q trình xói mịn Nhìn chung, dịng chảy mặt q trính xói mịn tỉ lệ thuận với Dòng chảy mặt lớn q trình xói mịn diễn mạnh Trong năm, q trình xói mịn diễn chủ yếu tập trung vào tháng có lƣợng mƣa nhiều từ tháng đến tháng 12, thời gian thƣờng xảy lũ lụt, gây nhiều tác động tiêu cực đến lƣu vực sơng 63 Hình 3.37 Bản đồ xói mịn đất lưu vực sơng Vu Gia huyện Nam Giang theo kịch (QHSDĐ năm 2020) 64 3.3.3 Phân tích tƣơng quan biến động lớp dịng chảy mặt đến xói mịn đất Trong nghiên cứu này, lƣu vực sông Vu Gia đƣợc phân chia thành 16 tiểu lƣu vực khác Mơ hình SWAT mơ dòng chảy lƣu vực kịch bản, kịch (KB1) ứng với đồ trạng sử dụng đất năm 2000, kịch (KB2) ứng với đồ trạng sử dụng đất năm 2015, kịch (KB3) ứng với đồ quy hoạch sử dụng đất năm 2020 Ba kịch khác liệu sử dụng đất, liệu lại nhƣ thổ nhƣỡng, thời tiết nhƣ Sau đó, kết đầu SWAT liên quan đến dịng chảy xói mịn đất đƣợc xem xét, so sánh kịch với Sử dụng số liệu trạng sử dụng đất năm 2000 kết hợp với chuỗi số liệu khí tƣợng sử dụng chung từ năm 2000 – 2015, qua cho phép đánh giá định lƣợng tác động thay đổi dòng chảy đến xói mịn đất khu vực Khoảng thời gian đánh giá giai đoạn 2000 – 2015 Để so sánh đƣợc tƣơng quan lớp dòng chảy mặt mức độ xói mịn khu vực nghiên cứu Đề tài tiến hành so sánh giá trị thời điểm năm 2000 2015 theo ba kịch khác 3.3.3.1 Kết xói mịn chung tồn lưu vực Bảng 3.13 Kết tính tốn xói mịn đất trung bình tồn lưu vực theo HTSDĐ năm 2000 Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Trung bình Lƣợng mƣa (mm) 1553,99 1125,51 1046,51 896,24 756,43 1055,41 703,06 1246,94 1533,72 1188,25 1289,38 1656,50 1081,73 1184,23 1376,70 1179,64 Dòng chảy bề mặt (mm) 1105,51 894,83 652,98 660,60 524,96 741,96 357,77 1203,15 1065,85 1472,35 899,11 1487,87 726,55 1074,62 1153,87 934,80 Lƣợng đất xói mịn (tấn/ha) 5,03 5,99 6,31 7,03 4,80 8,83 4,09 13,75 16,70 18,29 12,69 6,43 4,00 7,28 8,80 8,67 Mức xói mịn MAX (tấn/ha) 60,35 71,93 75,73 84,36 57,56 105,99 49,05 164,94 200,36 219,53 152,29 77,13 47,95 87,34 105,59 219,53 Từ bảng 3.13 nhận thấy, năm 2009 có lƣợng đất xói mịn cao 18,29 tấn/ha đồng thời có lƣợng dịng chảy mặt cao (1472,35mm) Tiếp đến lƣợng đất xói mịn vào năm 2008 2010 chiếm cao đồng thời có lƣợng mƣa dòng chảy mặt cao (1065,85mm 899,11mm) Các năm sau đó, xói mịn đất có xu hƣớng biến đổi theo lƣợng mƣa dòng chảy mặt Lƣợng đất xói mịn trung bình năm 8,67 tấn/ha Qua hình 3.38 ta thấy, lƣợng đất xói mịn qua tháng có chênh lệch, hầu hết đạt đỉnh vào tháng 10 hàng năm Dựa vào tƣơng quan đồ thị 65 thấy, lƣợng đất xói mịn số thời điểm tn theo quy luật biến đổi lƣợng mƣa dịng chảy Hình 3.38 Đồ thị biểu diễn lượng đất xói mịn tồn lưu vực theo tháng Bảng 3.14 Kết tính tốn xói mịn đất trung bình tồn lưu vực theo HTSDĐ năm 2015 Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Trung bình Lƣợng mƣa (mm) 1510,11 1094,14 1007,95 859,60 725,01 1017,75 666,58 1207,46 1492,17 1149,53 1249,81 1619,18 1050,41 1154,55 1341,18 1143,03 Dòng chảy bề mặt (mm) 1110,17 894,95 648,91 658,37 518,89 738,56 352,62 1201,14 1069,58 1471,97 898,29 1490,91 732,34 1079,58 1156,26 934,84 Lƣợng đất xói mịn (tấn/ha) 4,21 3,99 4,26 4,63 3,25 5,67 2,88 8,64 10,52 11,40 8,16 4,59 2,89 4,81 5,85 5,72 Mức xói mịn MAX (tấn/ha) 50,57 47,93 51,18 55,55 39,06 68,00 34,53 103,70 126,25 136,75 97,94 55,04 34,67 57,68 70,22 136,75 Tƣơng tự kịch 1, năm 2009 có lƣợng đất xói mịn cao 11,40 tấn/ha đồng thời có lƣợng dịng chảy mặt cao (1471,97mm) Tiếp đến lƣợng đất xói mịn vào năm 2007 2008 chiếm cao đồng thời có lƣợng mƣa dòng chảy mặt 66 cao (1201,14mm 1069,58mm) Các năm sau đó, xói mịn đất có xu hƣớng biến đổi theo lƣợng mƣa dòng chảy mặt Lƣợng đất xói mịn trung bình năm 5,72 tấn/ha, có xu hƣớng giảm giảm 2,95 tấn/ha Hình 3.39 Đồ thị biểu diễn lượng đất xói mịn tồn lưu vực theo tháng Bảng 3.15 Kết tính tốn xói mịn đất trung bình tồn lưu vực theo QHSDĐ năm 2020 Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2015 Trung bình Lƣợng mƣa (mm) 1585,10 1149,16 1049,13 892,70 753,87 1058,72 688,67 1266,75 1562,24 1210,84 1307,97 1707,65 1104,11 1213,02 1213,02 1184,20 Dòng chảy bề mặt (mm) 998,50 805,92 564,34 581,97 453,08 658,63 295,85 1100,77 965,03 1369,54 801,27 1371,96 645,67 985,15 1052,79 843,36 Lƣợng đất xói mịn (tấn/ha) 3,33 2,17 1,92 2,10 1,38 2,68 1,10 4,38 4,83 5,59 3,64 2,10 1,23 2,26 2,67 2,76 Mức xói mịn MAX (tấn/ha) 39,92 25,99 23,07 25,22 16,53 32,20 13,18 52,55 58,01 67,03 43,73 25,15 14,79 27,14 32,01 67,03 Tƣơng tự kịch 2, năm 2009 có lƣợng đất xói mịn cao 5,59 tấn/ha đồng thời có lƣợng dịng chảy mặt cao (1369,54mm), nhiên có xu hƣớng giảm mạnh so với hai kịch Tiếp đến lƣợng đất xói mòn vào năm 2007 67 2008 chiếm cao đồng thời có lƣợng mƣa dịng chảy mặt cao (1100,77mm 965,03mm) Các năm sau đó, xói mịn đất có xu hƣớng biến đổi theo lƣợng mƣa dịng chảy mặt Lƣợng đất xói mịn trung bình năm 2,76 tấn/ha, giảm 3,1 lần so với kịch 2,1 lần so với kịch Hình 3.40 Đồ thị biểu diễn lượng đất xói mịn tồn lưu vực theo tháng 3.3.3.2 Kết xói mòn đất tiểu lưu vực a Kịch Từ đồ ta thấy đƣợc lƣu lƣợng dịng chảy trầm tích tiểu lƣu vực có tƣơng quan với Khi lƣợng mƣa lớn tập trung, lƣu lƣợng dòng chảy lớn nên lƣợng trầm tích tƣơng đối lớn Đặc biệt q trình xói mịn diễn mạnh năm với lƣợng trầm tích lớn tốc độ dịng chảy lớn với lƣợng mƣa nhiều, lũ lụt Bảng 3.16 Kết xói mịn đất lớp dịng chảy tiểu lưu vực theo HTSDĐ 2000 SUB SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha 1023,33 19,84 837,10 14,34 612,45 17,77 13 885,13 22,44 617,10 58,88 882,51 43,99 10 737,09 5,28 14 739,01 3,57 68 479,65 15,09 478,34 49,53 11 612,59 62,45 15 737,94 3,73 477,44 3,14 738,11 3,51 12 883,33 89,59 16 476,49 1,57 Hình 3.41 Đồ thị biểu diễn lượng xói mịn đất tiểu lưu vực theo HTSDĐ năm 2000 Qua hình 3.41, nhận thấy có tƣơng quan đƣờng biểu thị xói mịn đất dịng chảy mặt mức khá, nhiên có lệch hai đại lƣợng Nguyên nhân tiểu lƣu vực có khác biệt loại đất, cách sử dụng đất độ dốc, yếu tố có ảnh hƣởng định đến lƣợng đất xói mịn Tiểu lƣu vực 12 có giá trị xói mịn lớn 89,59 tấn/ha/năm Tiểu lƣu vực 16 có giá xói mịn nhỏ 1,57 tấn/ha/năm Các tiểu lƣu vực cịn lại có giá trị xói mịn trung bình Sự biến đổi xói mịn đất qua tháng giai đoạn nghiên cứu tiểu lƣu vực 12 đƣợc thể qua hình 3.44 b Kịch Bảng 3.17 Kết xói mịn đất lớp dịng chảy tiểu lưu vực theo HTSDĐ 2015 SUB SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha 997,51 19,44 735,32 13,88 612,45 17,77 13 998,38 22,72 483,44 2,06 882,51 44,10 10 737,09 5,28 14 739,01 3,57 69 476,18 14,85 478,34 49,63 11 480,28 2,01 15 737,94 3,73 477,44 3,14 1022,35 6,03 12 883,33 89,59 16 476,49 1,57 Hình 3.42 Đồ thị biểu diễn lượng xói mịn đất tiểu lưu vực theo HTSDĐ năm 2015 Tƣơng tự kịch 1, tiểu lƣu vực có khác biệt loại đất, cách sử dụng đất độ dốc, yếu tố có ảnh hƣởng định đến lƣợng đất xói mịn Tiểu lƣu vực 12 có giá trị xói mịn lớn (89,59 tấn/ha/năm), sau tiểu lƣu vực 6,7; tiểu lƣu vực 16 có giá trị xói mịn nhỏ 1,57 tấn/ha/năm; tiểu lƣu vực cịn lại có giá trị xói mịn nhỏ Sự biến đổi xói mịn đất qua tháng giai đoạn nghiên cứu tiểu lƣu vực 12 đƣợc thể qua hình 3.44 c Kịch Bảng 3.18 Kết xói mịn đất lớp dịng chảy tiểu lưu vực theo QHSDĐ 2020 SUB SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha Sub SURQmm SEDtấn/ha 1023,30 19,61 708,24 14,22 476,45 9,52 13 477,73 7,18 483,44 2,06 736,72 43,05 10 737,09 5,28 14 739,01 3,57 70 479,65 14,89 478,34 48,72 11 612,59 62,45 15 737,94 3,73 477,44 3,14 738,08 3,52 12 737,86 4,21 16 476,49 1,57 Hình 3.43 Đồ thị biểu diễn lượng xói mịn đất tiểu lưu vực theo QHSDĐ 2020 Tƣơng tự KB1 KB2, KB3 thấy tƣơng quan lƣợng xói mịn đất dịng chảy mặt, tiểu lƣu vực 11 có giá trị xói mịn lớn 62,45 tấn/ha/năm; tiểu lƣu vực 1,3,5,6,7 có giá trị xói mịn trung bình; tiểu lƣu vực cịn lại có giá trị xói mịn nhỏ < 10 tấn/ha/năm Sự biến đổi xói mịn đất qua tháng giai đoạn nghiên cứu tiểu lƣu vực 12 đƣợc thể qua hình 3.44 Hình 3.44 Đồ thị biểu diễn biến đổi lượng đất xói mịn qua tháng từ 2000-2015 tiểu lưu vực 12 Qua đồ thị ta thấy, lƣợng đất xói mịn tiểu lƣu vực có biến đổi sai lệch so với dòng chảy giai đoạn đầu Lƣợng xói mịn đất có xu hƣớng biến đổi theo dòng chảy mặt Lƣợng đất xói mịn tiểu lƣu vực 12 đạt giá trị tối đa 242,67 tấn/ha Điều cho thấy, tiểu lƣu vực có chênh lệch lớn lƣợng xói 71 mịn đất Ngun nhân khác đặc trƣng tiểu lƣu vực (diện tích, độ rộng, chiều cao, loại đất, sử dụng đất, độ dốc…) Qua đồ kịch bản, nhận thấy đƣợc tƣơng quan lƣu lƣợng dịng chảy (m3/s) trầm tích (tấn/ha) khu vực nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng số liệu lớp dòng chảy cửa xả lƣu vực Lớp dòng chảy bề mặt phụ thuộc vào lƣợng mƣa, độ che phủ rừng, biến động sử dụng đất lƣu vực Ở thời gian đầu hoàn tồn khơng sinh dịng chảy, mƣa xuất cƣờng độ tăng dần mặt đất xuất dịng chảy bề mặt phần ngấm xuống đất tạo nên dòng chảy ngầm Cả ba kịch bản, vào tháng mùa khơ dịng chảy thấp, lƣợng mƣa tăng (các tháng 9, 10, 11, 12) lớp dịng chảy tăng, đặc biệt tháng cao điểm mùa mƣa Về độ lớn dòng chảy qua ba kịch phụ thuộc vào độ che phủ rừng, mục đích sử dụng đất 3.4 MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT ĐẾN THAY ĐỔI LỚP DÕNG CHẢY MẶT LƢU VỰC SÔNG VU GIA 3.4.1 Quản lý quy hoạch Đối với tỉnh Quảng Nam, thực trạng nguy thiếu hụt nguồn nƣớc phía hạ lƣu có ảnh hƣởng khơng nhỏ đến đời sống sinh hoạt sản xuất ngƣời dân, doanh nghiệp Vì vậy, thiếu sót quy hoạch phát triển kinh tế tỉnh khơng tính đến tác động thay đổi sử dụng đất đến lớp dịng chảy lƣu vực sơng để có biện pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất nƣớc Kết nghiên cứu đề tài sở khoa học ban đầu tham khảo để xây dựng điều chỉnh quy hoạch cho phù hợp với tình hình thực tế Thực chủ trƣơng xố đói giảm nghèo, phát triển kinh tế xã miền núi, xây dựng cơng trình dân sinh nhƣ: thuỷ lợi, thuỷ điện, khu tập trung dân cƣ phải theo quy hoạch có giải pháp sử dụng tài nguyên đất nƣớc cách hiệu Trong quản lý quy hoạch, vấn đề quản lý cấu sử dụng đất cần phải đƣợc thực cách nghiêm ngặt Thực trạng điều kiện quản lý lơi lỏng không thƣờng xuyên làm nảy sinh gia tăng thiếu hụt tài nguyên nƣớc phía hạ du tƣơng lai Vì vậy, vấn đề khai thác sử dụng đất đai cách hợp lý có ý nghĩa thực tế quan trọng phòng ngừa thiếu hụt tài nguyên nƣớc phía hạ lƣu tƣơng lai 3.4.2 Quản lý ngƣời Vấn đề quản lý ngƣời giải pháp hữu hiệu việc sử dụng tài nguyên đất tài nguyên nƣớc hợp lý Để thực tốt nội dung đòi hỏi phải có giác ngộ, hiểu biết ngƣời dân, quan tâm cấp quyền địa phƣơng tinh thần lẫn vật chất Một số giải pháp nhƣ sau: 1) Giám sát hạn chế tối đa tƣợng chặt phá rừng bừa bãi dù với mục đích Cần phân loại chi tiết lƣu vực đầu nguồn làm sở cho quy hoạch trồng rừng phịng hộ thích đáng Đặc biệt lƣu ý đến lƣu vực sông Tranh, sông Bung lƣu 72 vực sông khác thƣợng lƣu, lẽ nơi nơi phát triển cơng trình thuỷ điện, nên cần phải tăng cƣờng phục hồi thảm phủ rừng nhiều 2) Hạn chế du canh tăng cƣờng định canh, không tiến hành canh tác nƣơng rẫy theo kiểu phát, đốt phá rừng bừa bãi Chính du canh gây tác hại đến mơi trƣờng, phá huỷ đất đai Mỗi đơn vị hành cấp cần sớm có quy hoạch sử dụng đất đai lâu dài lĩnh vực phát triển nông, lâm, ngƣ nghiệp Quản lý việc sử dụng đất theo quy hoạch, tránh tƣợng sử dụng đất sai mục đích, hạn chế tối đa tƣợng làm gia tăng hoang hóa đất trống Bên cạnh đó, cần phải tuyên truyền áp dụng biện pháp kỹ thuật cải tạo đất, áp dụng thành tựu công nghệ sinh học nông nghiệp nhằm góp phần ổn định nâng cao đời sống cho ngƣời dân địa 3) Vấn đề giao đất, giao rừng lâu dài cho ngƣời dân quản lý, khai thác sử dụng chủ trƣơng đắn Nhà nƣớc Tuy nhiên cần so sánh lợi hại chi phí cho dân bảo vệ khoanh trồng rừng chi phí giải hậu tai biến gây nguyên nhân rừng để từ đƣa sách phù hợp, vừa tạo điều kiện ổn định cho sống ngƣời dân, vừa hạn chế đƣợc việc phá rừng tràn lan nhƣ 4) Nghiêm cấm hình thức khai thác khống sản trái phép bừa bãi Những tổ chức cá nhân khai thác khoáng sản cần phải tăng cƣờng quản lý nhiêm ngặt thực biện pháp bảo vệ môi trƣờng, bảo vệ tài nguyên nƣớc 3.4.3 Định hƣớng hành động thích nghi phát triển vùng hạ lƣu sông Vu Gia Vùng hạ lƣu sông Vu Gia đƣợc mở rộng diện tích, tác động trình biến đổi trạng sử dụng đất năm 2000 2015 nên nhóm đất có thay đổi, cụ thể nhóm đất nơng nghiệp đƣợc mở rộng, nhóm đất phi nơng nghiệp đƣợc tăng lên nhóm đất chƣa sử dụng đƣợc dân cƣ sử dụng tối đa, hiệu cao, cho thấy dân cƣ vùng hạ lƣu sông biết sử dụng đất khai thác điều kiện tự nhiên lƣu vực đạt hiệu cao Tại vùng hạ lƣu, cần phải trọng vào vấn đề sau để đảm bảo phát triển vùng hạ lƣu: + Về Quy hoạch - Kiến trúc Các cơng trình hạ tầng xây dựng cần đƣợc xem xét lựa chọn vị trí xây dựng, tiêu chuẩn thiết kế phù hợp với yếu tố tác động biến động sử dụng đất gây nhƣ lũ lụt, lũ quét, mực nƣớc biển dâng Các cơng trình hữu phải đƣợc xem xét, đánh giá có kế hoạch nâng cấp hay di dời lộ trình thích ứng + Về mặt kinh tế - xã hội Giải pháp chế, sách: Cần có sách vĩ mơ phân bố dân cƣ, đất đai, tài nguyên, điều kiện phát triển kinh tế cho cộng đồng chỗ hai bên vùng hạ lƣu sông Vu Gia 73 Giải pháp văn hóa: Cần xây dựng mơ hình làng văn hóa theo hƣớng cộng cƣ tập trung với cảnh quan môi trƣờng xanh - - đẹp, bảo tồn phát huy di sản văn hóa, tăng cƣờng tính đồn kết nhân dân Giải pháp kinh tế: Tiếp tục thực chƣơng trình xố đói, giảm nghèo hạn chế khoảng cách giàu nghèo nhƣ nay, phát triển kinh tế du lịch chỗ liên kết vùng, sách hỗ trợ chi phí khoa học cơng nghệ cho ngƣời dân thực tăng gia sản xuất 3.4.4 Định hƣớng hành động thích nghi sản xuất nơng nghiệp Trƣớc hết cần có khảo sát, nghiên cứu nghiêm túc, có hệ thống để đánh giá cách cụ thể tác động trình biến động sử dụng đất qua thời kỳ với hệ thống sản xuất nơng nghiệp, sở đề xuất giải pháp ứng phó Mặc dù nhóm đất nơng nghiệp đƣợc mở rộng đƣợc chuyển qua nhóm đất phi nơng nghiệp nhƣng cần phải có giải pháp sử dụng hợp lý, mục đích, đạt hiệu cao phần diện tích đất nơng nghiệp đƣợc chuyển đổi Hiện tƣợng xói mịn đất lƣu vực sơng Vu Gia vấn đề cần quan tâm đắn, chủ yếu dạng xói mịn tiềm xói mịn trạng, cần có giải pháp cấp thiết để hạn chế q trình xói mịn nhƣ thực canh tác hợp lý, trồng rừng, mô hình nơng lâm kết hợp SALT 1, SALT 2, SALT Hạn chế tối đa tác động làm ảnh hƣởng đến xói mịn đất nhƣ cày xới, xử lý thực bì tồn diện, trồng sinh trƣởng chậm… Trên khu vực rừng tự nhiên cần có biện pháp mạnh tay kết hợp với công tác tuyên truyền để hạn chế chặt phá, đốt rừng lấn đất để làm nƣơng rẫy rừng trồng nghèo Quy hoạch chuyển đổi mùa vụ, trồng nhằm thích nghi với điều kiện tình trạng bị hạn hán mùa khô, bị úng ngập mùa mƣa nghiêm trọng kéo dài trƣớc Trồng lồi thích nghi với thổ nhƣỡng điều kiện tự nhiên lƣu vực 3.4.5 Định hƣớng hành động thích nghi phát triển hạ tầng mơi trƣờng Q trình biến đổi trạng sử dụng đất giai đoạn từ năm 2000 – 2015, mục đích nhằm tăng trƣởng kinh tế, nâng cao đời sống thu nhập ngƣời dân, nhƣng bên cạnh gây tác hại mơi trƣờng hoạt động chuyển đổi mục đích sử dụng đất khơng hợp lý Nhóm đất nơng nghiệp nhóm đất chƣa sử dụng đƣợc chuyển mục đích sử dụng sang nhóm đất phi nơng nghiệp nhằm để xây dựng cơng trình cơng cộng, cơng trình cơng sở, quan cơng trình khác nhƣ thủy điện, hồ, đập khu đô thị đƣợc xây dựng nhằm nâng cao mức sống cho ngƣời dân, tạo hội việc làm… Nhƣng cần phải có định hƣớng rõ ràng quy hoạch sử dụng đất, vấn đề giải bồi thƣờng, di cƣ việc làm cho ngƣời dân sau tái định cƣ vô quan trọng cần thiết 74 Các hoạt động phát triển nơng nghiệp cơng nghệ cao, q trình cơng nghiệp hóa – đại hóa đƣợc đẩy mạnh, nhƣng vấn đề bảo vệ môi trƣờng lƣu vực vấn đề quan trọng, cần phải có sách rõ ràng, cơng trình xử lý rác thải, khu tập kết rác, tuyên truyền cho ngƣời dân bảo vệ môi trƣờng, ngăn chặn hành vi chặt phá rừng, đốt rừng làm nƣơng rẫy, hạn chế đến mức thấp tình trạng khai thác khống sản thƣợng nguồn, gây ô nhiễm nguồn nƣớc hạ lƣu, thay đổi lƣu vực, lớp dòng chảy Xây dựng cơng trình bảo vệ che chắn xảy tƣợng xói mịn, ngập lụt, hạn chế ô nhiểm môi trƣờng, dịch bệnh, không đƣợc xây dựng bệnh viện, sở có khả gây nhiễm dọc bờ sông 75 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua kết đánh giá tƣơng quan lƣu lƣợng dòng chảy mức độ xói mịn đất lƣu vực sơng Vu Gia, tỉnh Quảng Nam, đề tài có số kết luận sau: - Việc ứng dụng GIS mơ hình SWAT đánh giá tƣơng quan lƣu lƣợng dòng chảy mức độ xói mịn đất đem lại hiệu cao, tiết kiệm thời gian chi phí - Dựa số liệu đầu vào, đề tài tiến hành mô thông số liên quan đến lƣu vực sông Vu Gia nhƣ: ranh giới lƣu vực, tiểu lƣu vực, đơn vị thủy văn, đặc biệt hai thông số quan trọng lớp dịng chảy mặt mức độ xói mịn theo kịch khác - Trên sở đó, đề tài tiến hành đánh giá tƣơng quan theo kịch khác - Khả ứng dụng mơ hình SWAT lớn Tuy nhiên yêu cầu số liệu đầu vào mơ hình nhiều cần nhiều thời gian để xử lý đặc biệt số liệu đồ nhƣ đồ địa hình, đồ trạng sử dụng đất số liệu thuộc tính chúng Để sử dụng mơ hình đánh giá định lƣợng ảnh hƣởng lƣu lƣợng dịng chảy đến mức độ xói mịn lƣu vực thiết phải có số liệu đầu vào đồng Do thời gian tới cần có chƣơng trình điều tra số liệu yếu tố nhƣ khí tƣợng, khí hậu, đất đai, thổ nhƣỡng, thủy văn, rừng…v.v để đƣa mơ hình vào sử dụng rộng rãi KIẾN NGHỊ Dựa vào kết nghiên cứu, đề tài có số kiến nghị sau: - Cần có nhiều nguồn liệu chi tiết sử dụng dịng chảy số liệu khí tƣợng liên quan đến lƣu vực sông Vu Gia để việc mô cho kết cách xác - Do hạn chế thời gian nhƣ số liệu liên quan, nên đề tài dừng lại việc mơ thơng số liên quan đến dịng chảy mặt mức độ xói mịn Các thơng số thủy văn khác chƣa đƣợc nghiên cứu đầy đủ đề tài Bên cạnh đó, việc kiểm chứng kết mơ hình chƣa đƣợc thực đề tài - Việc đánh giá tƣơng quan lƣu lƣợng dịng chảy mức độ xói mịn nhƣ lĩnh vực sản xuất đời sống cần thiết Vì cần phải đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin rộng rãi, phổ biến, thƣờng xuyên mở lớp tập huấn, bồi dƣỡng kiến thức tin học chuyên ngành, đầu tƣ trang thiết bị đồng - Cần có chế quản lí biện pháp bảo vệ mơi trƣờng hợp lí, phát triển kinh tế xã hội theo hƣớng bền vững 76 D TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Kỳ Phùng, Lê Thị Thu An (2012), “Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá tác động biến đổi khí hậu đến dịng chảy lưu vực sơng Đồng Nai”, Tạp chí khoa học cơng nghệ thủy lợi số 12/2012 [2] Nguyễn Thị Tịnh Ấu, Nguyễn Duy Liêm, Nguyễn Kim Lợi (2013), “Ứng dụng mơ hình SWAT cơng nghệ GIS đánh giá lưu lượng dịng chảy lưu vực sơng Đắk Bla”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Các Khoa học Trái đất Môi trƣờng, Tập 29, Số (201 1‐13) [3] Trần Hữu Hùng, Lê Hồng Giang, Nguyễn Duy Bình (2011), “Ứng dụng phần mềm mô SWAT để đánh giá tác động biến động diện tích rừng đến chế độ dịng chảy lưu vực thượng nguồn Sơng Mã”, Tạp chí Khoa học phát triển, Tạp chí Khoa học phát triển, Đại học Nông Nghiệp Hà Nội, Tập 9, số 3: 384 – 392 [4] Nguyễn Kim Lợi, Nguyễn Hà Trang (2009), “Ứng dụng mơ hình SWAT đánh giá lưu lượng dịng chảy bồi lắng tiểu lưu vực sơng La Ngà”, Kỷ yếu hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc năm 2011, Đà Nẵng [5] Nguyễn Thanh Sơn (2003), Tính tốn thủy văn, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội 77 ... Thầy giáo hƣớng dẫn ThS Lê Ngọc Hành em thực đề tài ? ?Ứng dụng GIS mơ hình SWAT đánh giá tương quan lớp dịng chảy mặt xói mịn đất lưu vực sông Vu Gia đoạn chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam? ??... tƣơng quan lớp dịng chảy mặt mức độ xói mịn lƣu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang, tỉnh Quảng Nam, đề tài sử dụng quy trình nhƣ sau: Hình 3.1 Quy trình nghiên cứu tác động tương quan lớp dòng. .. pháp thích ứng với xói mịn thay đổi lớp dòng chảy mặt lƣu vực PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để đánh giá đƣợc tƣơng quan lớp dịng chảy mặt mức độ xói mịn lƣu vực sông Vu Gia chảy qua huyện Nam Giang, đề