Nghiên cứu đặc tính dòng chảy mặt của một số mô hình sử dụng đất tại lâm trường lương sơn huyện lương sơn tỉnh hòa bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP  - LẠI THỊ LOAN NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH DỊNG CHẢY MẶT CỦA MỘT SỐ MƠ HÌNH SỬ DỤNG ĐẤT TẠI LÂM TRƯỜNG LƯƠNG SƠN – HUYỆN LƯƠNG SƠN – TỈNH HỒ BÌNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Lâm học Mã số: 60.62.60 Cán hướng dẫn khoa học: TS Phùng Văn Khoa Hà Nội, 2009 ĐẶT VẤN ĐỀ Nước thành phần môi trường, nhân tố sinh thái vô quan trọng tồn người thiên nhiên Không có nước đồng nghĩa với khơng có sống Mặc dù chiếm giữ vai trò to lớn thay đời sống, tài nguyên nước bị suy giảm nghiêm trọng số lượng chất lượng Có nhiều nguyên nhân gây nên tượng này, có xói mịn dịng chảy mặt Dịng chảy mặt xuất hiện, tiền đề tượng lũ lụt Sự xuất dòng chảy mặt thường kéo theo chất hữu cơ, chất hòa tan, bùn, cát, có nhiệt độ thay đổi khơng ổn định phụ thuộc vào nhiệt độ bề mặt đất nơi chúng qua Điều dẫn đến việc ổn định nguồn nước làm cho nguồn nước bị ô nhiễm Làm để hạn chế dòng chảy mặt kiểm sốt nhiễm nước có nguồn khơng xác định – câu hỏi lớn đặt cho nhà quản lý chuyên gia môi trường nước Chúng ta biết tác dụng khu rừng chất lượng nước tốt so với loại hình sử dụng đất khác Nhưng tốt cụ thể nào? Hàm lượng chất lắng đọng dòng chảy mặt đất rừng bao nhiêu? Tốc độ phân hủy chất hữu sao? Các cơng trình nghiên cứu mối quan hệ rừng nước Việt Nam dạng định tính Rất cần thiết có nghiên cứu định lượng vấn đề Vì lý đó, chưa có khuyến cáo vấn đề chất lượng nước mặt khởi đầu hay vấn đề nhiễm nguồn nước có nguồn khơng xác định Có thực tế lượng dịng chảy mặt đóng góp phần khơng nhỏ vào lượng nước sông suối lưu vực Trong sống người dân miền núi có mối liên quan mật thiết đến nguồn nước tự nhiên Từ thực tế cho thấy việc nghiên cứu dòng chảy mặt chất lượng dòng chảy mặt khởi đầu cần thiết cấp bách giai đoạn – mà tài nguyên nước ngày khan Để góp phần giải tồn trên, tác giả thực đề tài “Nghiên cứu đặc tính dịng chảy mặt số mơ hình sử dụng đất Lâm trường Lương Sơn – huyện Lương Sơn - tỉnh Hịa Bình” Phương hướng nghiên cứu luận văn phân tích mối quan hệ định lượng dòng chảy mặt số mơ hình sử dụng đất chủ yếu vùng Lương Sơn – Hịa Bình với nhân tố có ảnh hưởng quan trọng, từ làm sở để dự báo lũ cho khu vực; đồng thời xác định mức độ ô nhiễm nước mặt đưa số khuyến nghị môi trường Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Dòng chảy mặt xuất cường độ mưa lớn so với tỷ lệ thấm đất, hay lượng mưa vượt khả thấm đất (Mingteh Chang, 2005) Sự xuất dòng chảy mặt thường theo nhiều bùn cát, chất hữu cơ, chất hòa tan có nhiệt độ biến đổi mạnh phụ thuộc nhiệt độ mặt đất, ngun nhân làm cho nước sơng hồ có tính ổn định thấp, mức nhiễm nước tăng lên (Vương Văn Quỳnh, 2007) Trên giới nói chung Việt Nam nói riêng có nhiều tác giả nghiên cứu dòng chảy mặt mức độ ảnh hưởng dòng chảy mặt chất lượng nước sơng ngịi Một số nét lớn cơng trình nghiên cứu có liên quan đến đặc tính dịng chảy mặt khởi đầu trình bày tóm tắt sau: 1.1 Thế giới 1.1.1 Về dòng chảy bề mặt đất Nghiên cứu dòng chảy mặt đất thực chất nghiên cứu thủy văn rừng Thuật ngữ “Thủy văn rừng” đời vào năm đầu kỷ XIII (chính xác vào năm 1215), lĩnh vực đề cập nghiên cứu từ lâu, song thành tựu mang ý nghĩa rõ rệt sống phải kể từ năm 1930 trở lại mà nghiên cứu định lượng phát triển cách mạnh mẽ Dịng chảy mặt đất phận vơ quan trọng tuần hoàn nước hệ sinh thái rừng, phản ánh tốt khả giữ nước rừng Đã có nhiều lý luận dịng chảy bề mặt đất như: “Cơ chế dòng chảy mặt đất siêu thấm”; khái niệm “Diện tích sản sinh dịng chảy biến động” Nhìn chung, đất rừng tự nhiên có khả thấm nước cao xuất dòng chảy bề mặt (Douglass 1977; Pritchett, 1979) Tuy nhiên, rừng bị chặt hạ trở nên thưa thớt độ dốc mặt đất lớn, tạo nhiều lượng nước chảy bề mặt (Ruxton B P, 1967; Imeson A C Vis, 1982) Nhưng có quan điểm cho chặt rừng lại làm giảm lượng dòng chảy mặt đất (Mingteh Chang, 2005) Đó khu rừng có nhiều nước, tạo nên mưa cục rừng (mưa sương ngưng kết) hay khu vực có lượng mưa nội lớn so với lượng bốc thoát nước rừng Thủy văn học truyền thống phát triển lý luận dòng chảy mặt đất Horton vào năm 30 40 kỷ XX để nghiên cứu chế hình thành dịng chảy mặt đất Lý luận chiếm địa vị thống trị lĩnh vực thủy văn học cơng trình kéo dài suốt khoảng 30 năm (Foster G R, 1982) Hibbert A R, (1967) dựa vào quan trắc thực nghiệm hồn cảnh rừng, cường độ mưa lớn tốc độ thấm nước tiềm tàng đất, nêu khung lý luận động thái hình thành dịng chảy mưa rào, sau triển khai nhiều nghiên cứu thực nghiệm nhằm tìm hiểu chế hình thành dịng chảy mưa gây ra, chủ yếu khu vực ôn đới ẩm ướt châu Âu Mỹ (Bonell M, 1993) Vào năm 1970, lý luận “diện tích phát sinh dịng chảy biến động” thừa nhận rộng rãi, nghiên cứu thủy văn học đất dốc phát triển mạnh mẽ thay giả thuyết “dòng chảy siêu thấm” - học giả Trung Quốc gọi “trường phái thủy văn học đất dốc” (Trương Hồng Giang, 1989; Vương Lễ Tiên, 1990) - đặt sở cho việc hình thành lý luận chế phát sinh dịng chảy (Phạm Văn Điển, 2006) Các cơng trình nghiên cứu dòng chảy mặt đất thường gắn liền với nghiên cứu xói mịn Phần lớn nghiên cứu tập trung làm rõ ảnh hưởng nhân tố loại đất, độ dốc tầng đất mặt, thực bì, lượng mưa, biện pháp canh tác đến phát sinh dịng chảy xói mịn Những nghiên cứu thực vào năm 80 kỷ 19 (1877 – 1885) nhà bác học người Đức Volni tiến hành (Hudson N, 1981) Kết nghiên cứu cho thấy có mối quan hệ mật thiết hình thành dịng chảy bề mặt nhân tố ảnh hưởng lượng mưa, đặc điểm cấu trúc lớp phủ thực vật, đặc điểm thấm giữ nước đất với đặc điểm địa hình Bennett vào năm 1938 – 1943 (Hudson N, 1981) tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng biện pháp kỹ thuật canh tác tới xói mịn dịng chảy mặt đất Tại Châu Phi, nghiên cứu dòng chảy thiết lập trường đại học Pretoria giáo sư Haillet tiến hành vào năm 1929 (Hudson N, 1981) Cũng Châu Phi, J.O.Owino, S.F.O.wido, M.C.Chemelil (2006) tiến hành thí nghiệm đánh giá khả hạn chế dòng chảy mặt đất thịt nhẹ cỏ Hương cỏ Voi Kết cho thấy dòng chảy mặt thí nghiệm có cỏ Hương cỏ Voi giảm tương ứng 54% 12% Song phần lớn kết luận nghiên cứu chưa định lượng xác, chưa khái quát thành quy luật Một cơng trình nghiên cứu tương đối tồn diện thủy văn rừng cơng trình Moltranov tiến hành Liên Xô (Moltranov A.A, 1960, 1973) Ông nghiên cứu tỷ mỷ khác biệt lượng nước bị giữ lại tán rừng, lượng nước chảy men thân cây, lượng mưa tán rừng, khả thấm giữ nước tán rừng Bằng thí nghiệm mình, ơng khu rừng Châu Âu tán rừng có khả giữ 25 – 40% tổng lượng giáng thủy Ơng khẳng định nơi có độ dốc 25 – 300 rừng có khả biến nước chảy mặt đất thành nước ngầm Các phương pháp nghiên cứu thủy văn rừng không ngừng nhà khoa học tìm tịi, phát triển, ưu việt phương pháp gây mưa nhân tạo Với phương pháp này, việc nghiên cứu ảnh hưởng nhân tố cấu trúc rừng đến khả điều tiết bảo vệ đất rừng trở nên dễ dàng hơn, kết thu xác thời gian nghiên cứu giảm xuống Áp dụng phương pháp nghiên cứu tiến này, nhóm tác giả Tao Liang, Hao Wang, Hsiang–te Kung Chao–sheng Zhang nghiên cứu ảnh hưởng loại hình sử dụng đất (rừng tre, vườn trồng dâu tằm, rừng thông, mảnh đất trồng rau, ruộng lúa) đến chất dinh dưỡng phía tây lưu vực Tiaoxi – Trung Quốc (2004) đưa kết luận với cường độ mưa 2mm/phút sau 10 phút dịng chảy mặt bắt đầu xuất mảnh đất trồng rau, loại hình sử dụng đất cịn lại thời gian trung bình để dòng chảy mặt xuất 2,5 – phút Khi nghiên cứu thủy văn rừng bạch đàn tự nhiên, Lima Oloughlin (Poore M.E.D, 1988) kết luận tồn mối quan hệ tuyến tính lượng mưa với lượng nước chảy men thân cây, dòng chảy mặt, lượng mưa bị tán rừng ngăn giữ… theo dạng y = a + bx (trong x lượng mưa, y dòng chảy mặt) Mối liên hệ dòng chảy với việc chặt rừng nghiên cứu nhiều tác giả Theo Bosch Hewlett (1986) (Phạm Văn Điển, 2006), thực tồn mối liên hệ nghịch tổng lượng dòng chảy với rừng bị chặt 94 thí nghiệm đo nước nhiều nơi giới hai ông xác lập cơng thức tính mức gia tăng trữ lượng nước mùa theo tỷ lệ khai thác trắng rừng Ngồi có thí nghiệm cho thấy gia tăng mực nước ngầm theo mức khai thác rừng Sở dĩ có nhận định kết luận trái ngược nhiều tác giả khơng phân tích cách đầy đủ mối quan hệ nhân rừng – đất – chế độ mưa thành phần cân nước hệ sinh thái rừng Phần lớn thí nghiệm đưa đến kết luận hiệu làm tăng sản lượng tính ổn định nguồn nước khai thác rừng tiến hành vùng ôn đới – nơi có tổng lượng giáng thủy nhỏ phân bố tương đối năm, nơi mà khai thác khơng làm thay đổi mục đích sử dụng đất chuyển thành đất nông nghiệp đất đồng cỏ, nghĩa làm thay đổi tình trạng lớp phủ thực vật với mức độ định, thời gian ngắn đặc biệt không làm tính chất thủy văn đất rừng Đối với vùng nhiệt đới nơi có lượng mưa lớn chủ yếu tập trung vào mùa mưa năm việc khai thác rừng có ảnh hưởng lớn đến việc làm tăng dòng chảy mặt khả xuất lũ lớn McCuen, R.H., (1998) nghiên cứu tính tốn hệ số dịng chảy mặt cho số mơ hình sử dụng đất khác nhóm đất khác Những nghiên cứu phần lớn thực nước Châu Âu kết sử dụng để so sánh, ước lượng cho vị trí có điều kiện tương tự khu vực khác Trong nghiên cứu dòng chảy bề mặt, việc xác định lượng dòng chảy bề mặt yếu tố vơ quan trọng Có nhiều phương pháp đo lượng dòng chảy mặt đất xây bể kiên cố cạnh ô mẫu để đo lượng nước chảy bề mặt lượng đất xói mịn Phương pháp áp dụng phổ biến nhiều nước phát triển giới từ năm 40 kỷ trước Ưu điểm có độ tin cậy cao, có nhược điểm tốn kém, phức tạp nhiều thực điều kiện thi cơng khó khăn Ngồi cịn có phương pháp dùng máng kim loại để thu nước đặt cạnh thí nghiệm, đưa lại hiệu thu nước tối ưu lại khơng linh hoạt thích hợp với mẫu đo dịng chảy có chiều rộng từ 0,5 – 2m (Gerlack, 1952) Đến chưa có phương pháp đo lượng nước chảy bề mặt coi chuẩn mực phạm vi toàn giới để sử dụng cách thống (Phạm Văn Điển, 2006) Tùy thuộc vào điều kiện thực tế nghiên cứu mà áp dụng phương pháp đo dòng chảy cách linh hoạt hợp lý Nhìn chung nghiên cứu dịng chảy mặt nói riêng thủy văn rừng nói chung giới đạt đến bước phát triển định có nhiều đóng góp cho nghiên cứu thủy văn học đại Đó tảng vững cho nghiên cứu sau 1.1.2 Chất lượng nước dòng chảy mặt khởi đầu Sự phú dưỡng lo ngại lớn môi trường nước Mỗi lưu vực nước trở nên phú dưỡng, xem chúng bị “chết” hệ sinh thái thủy vực bị suy thoái Hiện nay, phú dưỡng khơng cịn “xu thế” mà trở thành “hiện trạng” Hậu trực tiếp phú dưỡng làm suy giảm hàm lượg oxy hòa tan nước, ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh Sự phú dưỡng sinh loài tảo độc gây nguy hiểm đến sức khỏe người Sự phú dưỡng xảy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nguyên nhân hàm lượng chất dinh dưỡng (chủ yếu nitơ photpho) nước cao Hàm lượng chất dinh dưỡng cao dẫn đến phát triển mạnh thực vật phù du chí “bùng nổ” – gọi tượng “tảo nở hoa” Các tiêu nitrat, phốtphát việc dùng để đánh giá mức độ phì dưỡng nguồn nước cịn dùng để đánh giá q trình phân hủy chất hữu có chứa nitơ, phốt nguồn nước Vì vậy, nghiên cứu chất lượng nước, quan tâm đến tham số vật lý (nhiệt độ, pH, độ dẫn điện) hóa học (kim loại nặng, chất dinh dưỡng,…) dòng chảy bề mặt mức độ ảnh hưởng đến khả nhiễm nguồn nước cần thiết Trong N P thành phần chất lơ lửng dịng chảy mặt Những phân tích nước Lysimeter cho thấy nước mưa thấm qua lớp đất mặt theo lượng chất hữu cơ, đạm nguyên tố kiềm Huyền phù nước hứng Lysimeter chứa chủ yếu phân tử mịn, tức nhóm sét keo có giá trị cho trì cấu trúc đất (Võ Đại Hải, 1996) Khi xem xét mối quan hệ rừng với nước khẳng định rừng thực làm nguồn nước Dưới tán rừng chất lượng nước tốt hẳn so với hình thức sử dụng đất khác (Chang et al., 1983, Ice and Sugden, 2003) Omernik (1976) nghiên cứu rừng có độ che phủ 90% nồng độ N P nước bề mặt tương ứng 0,398 mg/l 0.018 mg/l, thấp nhiều so với độ che phủ dạng canh tác nông nghiệp 5,354 mg/l 0,161 mg/l Việc khai thác rừng làm ảnh hưởng không nhỏ đến đặc tính nguồn nước, tác động mạnh đến nhiệt độ dịng chảy, tập trung hóa chất nước, lượng oxi hòa tan (DO), độ dẫn điện, pH, hoạt động bề mặt vi khuẩn,… (Eschner and Larmoyeux, 1963; Binkley and Brown, 1993; Bolstad and Swank, 1997) Theo Likens cộng (1977), chặt rừng nguyên nhân gây nên gia tăng đột biến lượng NO3- nước (15mg/l) Chang, M., Roth, F.A., II, Hunt, E.V., Jr (1982) quan sát phân tích 30 trận mưa khu rừng thuộc bang Texas, Mỹ năm 1980, 1981 tổng lượng chất lắng đọng lượng dinh dưỡng bị rừng chưa bị tác động tương ứng 10,7 kg/ha 2,33 kg/ha, thấp nhiều so với lưu vực bị tác động mạnh mẽ 3462 kg/ha 71 kg/ Nghiên cứu mối liên hệ lưu lượng dòng chảy Q với nồng độ chất lắng đọng P nó, Giáo sư John Stednick trường đại học Colorado, Mỹ (2009) cho có dạng liên hệ: Một Q tăng P tăng 94 hình rừng trồng Keo lai Bạch đàn, 0.7 mơ hình Sắn Ngồi mối liên hệ với lượng dịng chảy mặt, API có mối liên hệ mức vừa phải hàm lượng chất có dịng chảy mặt, hệ số tương quan r dao động khoảng từ 0.35 – 0.69 Bảng 4.27 Tương quan tiêu vật lý đất với lượng dòng chảy mặt hàm lượng chất dòng chảy mặt X DA API |r| Sig |r| Sig |r| Sig DCMsắn 0.166 0.408 0.358 0.067 0.740 0.000 DCMkeo 0.166 0.407 0.349 0.075 0.803 0.000 DCMbđ 0.154 0.444 0.390 0.044 0.815 0.000 NO3-sắn 0.367 0.112 0.349 0.131 0.352 0.016 NO3-keo 0.314 0.177 0.303 0.193 0.589 0.006 NO3-bđ 0.281 0.230 0.398 0.082 0.699 0.001 PO43-sắn 0.177 0.455 0.286 0.222 0.590 0.006 3- PO4 keo 0.109 0.648 0.375 0.104 0.560 0.010 PO43-bđ 0.137 0.563 0.240 0.308 0.469 0.037 SO42-sắn 0.378 0.100 0.506 0.023 0.584 0.007 2- SO4 keo 0.232 0.326 0.317 0.173 0.597 0.005 SO42-bđ 0.216 0.360 0.720 0.000 0.486 0.030 Mối liên hệ API với dòng chảy mặt hàm lượng chất dòng chảy mặt mơ hình thể hình từ 4.39 – 4.50 95 140.000 60.000 120.000 50.000 DCMkeo (mm) DCMsắn (mm) 100.000 80.000 60.000 40.000 30.000 20.000 40.000 10.000 20.000 0.000 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 0.000 0.00 250.00 50.00 100.00 4.0 60.000 3.5 50.000 NO3sắn (mg/l) DCMbđ (mm) 70.000 40.000 30.000 20.000 3.0 2.5 2.0 1.5 0.5 50.00 100.00 150.00 200.00 0.0 0.00 250.00 50.00 100.00 150.00 3.5 2.5 3.0 2.0 2.5 NO3bđ (mg/l) NO3keo (mg/l) 3.0 1.5 1.0 0.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 50.00 100.00 150.00 200.00 0.0 0.00 250.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 API (mm) API (mm) Hình 4.43 Liên hệ API hàm lượng NO3- DCMkeo Hình 4.44 Liên hệ API hàm lượng NO3- DCMbđ 2.00 2.00 1.80 1.80 1.60 1.60 1.40 1.40 PO4keo (mg/l) PO4sắn (mg/l) 250.00 Hình 4.42 Liên hệ API hàm lượng NO3- DCMsắn Hình 4.41 Liên hệ API DCMbđ 1.20 1.00 0.80 0.60 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.40 0.20 0.20 0.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 0.00 0.00 250.00 50.00 100.00 Hình 4.45 Liên hệ API hàm lượng PO43- DCMsắn 200.00 250.00 Hình 4.46 Liên hệ API hàm lượng PO43- DCMkeo lai 1.80 70 1.60 60 SO4sắn (mg/l) 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 50 40 30 20 10 0.20 0.00 0.00 150.00 API (mm) API (mm) PO4bđ (mg/l) 200.00 API (mm) API (mm) 50.00 100.00 150.00 200.00 0.00 250.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 API (mm) API (mm) Hình 4.47 Liên hệ API hàm lượng PO43- DCMbđ Hình 4.48 Liên hệ API hàm lượng SO42- DCMsắn 70 60 60 50 50 40 SO4bđ (mg/l) SO4keo (mg/l) 250.00 1.0 10.000 0.00 200.00 Hình 4.40 Liên hệ API DCMkeo Hình 4.39 Liên hệ API DCMsắn 0.000 0.00 150.00 API (mm) API (mm) 30 20 30 20 10 10 0.00 40 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 API (mm) Hình 4.49 Liên hệ API hàm lượng SO42- DCMkeo 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 API (mm) Hình 4.50 Liên hệ API hàm lượng SO42- DCMbđ 96 Biểu đồ đám mây điểm cho thấy phụ thuộc lớp dịng chảy mặt vào API có xu hướng đồng biến Kết tính tốn bảng 4.27 biểu đồ từ hình 4.39 – 4.50 cho thấy thực có mối liên hệ API với dịng chảy mặt hàm lượng chất dòng chảy mặt Mối liên hệ thể cách trực quan thơng qua phương trình sau: Bảng 4.28 Phương trình liên hệ API với dịng chảy mặt hàm lượng chất Mơ hình R R2 F tính Sig F Beta DCMsắn = 0.345API 0.756 0.572 33.365 0.000 0.756 Sai số phương trình (4-25) 17.739 - (4-26) NO3 sắn = 2.131 - 0.011API Sắn 0.532 0.283 7.113 0.016 0.532 1.066 3- (4-27) PO4 sắn = 2.574 - 0.4ln(API) 0.666 SO42-sắn 0.584 0.443 14.345 0.001 -0.666 0.355 (4-28) = 33.128 + 0.113API 0.341 9.333 0.007 0.584 9.751 (4-29) DCMkeo = 0.197API 0.828 0.685 54.396 0.000 0.828 7.944 - (4-30) NO3 keo = 0.594+ 0.006API Keo lai 0.589 0.347 9.546 0.006 0.589 0.477 3- (4-31) PO4 keo = 0.917 + 0.003API 0.560 SO42-keo 0.670 0.313 8.206 0.010 0.560 0.270 (4-32) = 81.247 - 12.149ln(API) 0.449 14.653 0.001 -0.670 10.672 (4-33) DCMbđ = 0.198API 0.834 0.696 57.277 0.000 0.834 7.764 - Bạch đàn (4-34) NO3 bđ = 0.008API 0.699 0.489 17.238 0.001 0.665 0.485 3- (4-35) PO4 bđ = 1.048 + 0.001API 0.469 0.220 5.072 0.037 0.469 0.173 Các phương trình tương quan từ (4-25) đến (4-35) biểu diễn mối liên hệ API với dòng chảy mặt hàm lượng chất dạng tuyến tính (trừ 97 liên hệ hàm lượng PO43- có dịng chảy mặt mơ hình sắn hàm lượng SO42- có dịng chảy mặt mơ hình keo lai với API dạng phi tuyến) (Xem chi tiết phụ biểu 24) 4.3.4 Liên hệ đặc trưng dòng chảy mặt với tiêu tổng hợp Dòng chảy bề mặt đất chịu tác động nhiều nhân tố khác độ xốp tầng đất mặt, tỉ lệ đá nổi, độ ẩm đất, lượng mưa,… Các nhân tố khơng tồn độc lập mà có tác động qua lại lẫn nhau, nghĩa biến đổi nhân tố kéo theo thay đổi nhân tố khác chúng tồn tại, gắn bó với hệ sinh thái Chính việc xác định mối liên hệ dòng chảy mặt đất tổng hợp nhân tố cần thiết Chỉ tiêu tổng hợp (TH) đề cập luận văn tiêu (P.API)/(X.TTCB.TM.danoi.DA) Phương trình biểu diễn mối liên hệ dịng chảy mặt tiêu tổng hợp có dạng: Bảng 4.29 Liên hệ dịng chảy mặt mơ hình tiêu tổng hợp Mơ hình Sắn R F tính Sig F Beta 0.941 398.276 0.000 0.970 0.920 286.568 0.000 Bạch đàn DCMbđ = 1.946 + 34408.366THbđ 0.962 0.926 310.613 0.000 5.01 (4-37) DCMkeo = 1.860 + 28606.107THkeo 0.959 V% (4-36) DCMsắn = 3.516 + 1748.684THsắn 0.970 Keo lai R2 0.959 5.91 (4-38) 0.962 5.67 (Xem chi tiết phụ biểu 25) Kết phân tích tương quan bảng 4.29 cho thấy dịng chảy mặt có mối liên hệ chặt chẽ với tiêu tổng hợp nhân tố lượng mưa, độ xốp, độ che phủ lớp thảm thực vật, độ ẩm đất mặt với hệ số tương quan lên đến 0.95, mức độ biến động dịng chảy mặt mơ hình đạt thấp, 6% hệ số biến động dịng chảy mặt mơ hình Sắn nhỏ 98 4.3.5 Phân tích mối liên hệ tổng hợp mơ hình số nhân tố dịng chảy mặt Các phương trình liên hệ luận văn trình bày phần lớn phân tích mối liên hệ nhân tố ảnh hưởng tới mơ hình riêng lẻ Xét quy mơ lưu vực bao gồm nhiều mơ hình khác có tác động liên hệ đến việc có mặt mơ hình ảnh hưởng đến mơ hình khác hồn tồn Cách tốt để phản ánh mối liên hệ tổng hợp mô hình số nhân tố dịng chảy mặt dùng phương trình tương quan biến loại Bằng phương pháp xử lý thống kê phân tích tương quan có tham gia biến loại, luận văn xây dựng phương trình với hệ số tương quan hệ số xác định cao sau: DCM = 58.903 + 0.335P - 0.097P.BĐ + 0.209P.S - 0.641CP + 0.039API + 0.579CP.S – (3.77E-006) P.API.DA.CP.S (4-39) R = 0.995; R2 = 0.990 Hệ số beta của: P = 0.592; P.BĐ = -0.120; P.S = 0.259; CP = -0.580 API = 0.116; CP.S = 1.052; P.API.DA.CP.S = -0.914 Hệ số biến động: V% = 6.47 Việc kiểm tra tồn hệ số phương trình (4-39) trình bày phụ biểu 26 Dựa vào hệ số dấu hệ số phương trình (4-39), cho rằng, trường hợp cố định nhân tố khác lượng mưa có tác dụng làm dòng chảy mặt tăng lên 0.335 đơn vị, kết hợp với loài Bạch đàn lại làm lượng dịng chảy mặt giảm xuống 0.097 đơn vị, có mặt lồi Sắn làm dịng chảy mặt tăng lên Cũng phương trình ta thấy nhờ có che phủ mà dịng chảy mặt giảm 0.641 đơn vị, 99 kết hợp với loài Sắn lại làm dòng chảy mặt tăng lên 0.597 đơn vị, chứng tỏ mơ hình Sắn gây ảnh hưởng làm gia tăng dịng chảy mặt Như lồi Bạch đàn có tác dụng làm giảm dịng chảy mặt, lồi Sắn có ảnh hưởng tiêu cực làm dịng chảy mặt tăng lên Mặc dù đứng riêng lẻ tiêu độ ẩm đất DA rõ mối liên hệ với dòng chảy mặt tiêu P, API có tác dụng làm tăng dịng chảy mặt, đứng tiêu tổng hợp với có mặt CP lồi Sắn lại có tác dụng làm giảm lượng dòng chảy mặt Dựa vào hệ số Beta tham số phương trình (4-39) thấy nhân tố CP.S có mối liên hệ lớn dòng chảy mặt (hệ số Beta lớn nhất) Các nhận định nêu hoàn toàn phù hợp với kết phân tích trình bày luận văn 4.4 Đề xuất số biện pháp giảm thiểu dịng chảy mặt mơ hình sử dụng đất khác cho khu vực nghiên cứu Trên sở phương trình (4-39) thiết lập được, luận văn đề xuất số biện pháp giảm thiểu dòng chảy mặt sau: - Trong điều kiện khơng có rừng tự nhiên, mơ hình rừng trồng có tác dụng làm giảm thiểu lượng dòng chảy mặt so với mơ hình trồng lương thực ngắn ngày sườn dốc Vì vậy, để hạn chế dịng chảy mặt khu vực nghiên cứu cần mở rộng diện tích rừng trồng (chú ý đến vấn đề trồng gây rừng), hạn chế trồng loại lương thực ngắn ngày (đặc biệt Sắn) sườn dốc, trồng cần kết hợp với lâm nghiệp - Độ che phủ thực có tác dụng làm giảm lượng dịng chảy mặt Cần trì tăng độ che phủ lớp thảm tươi bụi Khi thiết kế trồng rừng, 100 cần ý xử lý thực bì nên theo băng, tránh phát toàn diện làm độ che phủ cần thiết Mặt khác cần trì mật độ trồng rừng mức ổn định, đảm bảo độ tàn che cho rừng trồng, từ góp phần làm giảm lượng nước mưa đến bề mặt đất rừng, hạn chế dòng chảy mặt - Đối với khu vực có độ dốc tương đối lớn khu vực nghiên cứu nghiên cứu áp dụng biện pháp canh tác bền vững làm ruộng bậc thang, xây dựng băng cản đất,… để hạn chế tối đa dịng chảy mặt xói mịn đất - Lựa chọn loài trồng rừng vấn đề cần ưu tiên lồi có đặc tính sinh thái khác nhau, có ảnh hưởng đến môi trường, đến khả hạn chế dòng chảy mặt, cải thiện chất lượng nguồn nước khác Đối với khu vực nghiên cứu, việc trồng Sắn làm gia tăng lượng dòng chảy mặt, trồng rừng Bạch đàn Keo lai hạn chế phần dòng chảy bề mặt tác hại Vì việc lựa chọn tập đoàn trồng cần thiết 101 Chương KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ toàn kết nghiên cứu cho phép đến số kết luận sau: Cấu trúc thảm thực vật mơ hình nghiên cứu khơng có khác biệt đáng kể Phần lớn tiêu cấu trúc mơ hình rừng trồng Keo lai cao so với mơ hình rừng trồng Bạch đàn, nhìn chung rừng trồng Keo lai sinh trưởng tốt so với rừng trồng Bạch đàn Mơ hình Sắn có độ biến động lớp thảm tươi bụi lớn nhất, so với thời điểm đầu thời kỳ quan sát thời điểm cuối độ che phủ tăng lên 300% Điều kiện địa hình khu vực nghiên cứu tương đối đồng nhất, độ dốc phổ biến khoảng từ 20 -250 Các thí nghiệm bố trí độ cao dao động khoảng từ 120 – 160m so với mặt nước biển Độ ẩm lớp đất mặt mơ hình khơng có khác rõ rệt Xét mặt trung bình, độ ẩm đất mơ hình rừng trồng Bạch đàn đạt cao (25.86%), tiếp đến độ ẩm mô hình rừng trồng Keo lai (23.29%), thấp mơ hình Sắn (23.20%) Tuy nhiên, mức độ phân hóa độ ẩm diễn mạnh mơ hình Sắn nhỏ mơ hình rừng trồng Bạch đàn Tại khu vực nghiên cứu, độ ẩm lớp đất mặt thường không vượt 34% Chỉ số lượng mưa trước API – coi số phản ánh độ ẩm đất – dao động lớn khoảng từ – 224.40mm API có mối liên hệ chặt với lượng mưa số lượng trận mưa xuất 10 ngày Sự phụ thuộc thể sinh động qua phương trình: API = 16.762 + 0.38xPN Có thể sử dụng số API để dự báo độ ẩm thực tế theo công thức: DA = 15.519 + 0.556API - 0.007API2 + (2.07E-005)API3 102 Lượng mưa tán có biến động lớn Về trung bình lượng mưa tán rừng Bạch đàn chiếm 66.34% lượng mưa, cao so với lượng mưa tán rừng Keo lai (chỉ chiếm 57.39% lượng mưa) Lượng mưa tán phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa Hệ số dịng chảy mặt mơ hình khác khác nhau, hệ số dịng chảy mặt mơ hình Sắn cao nhất, hay khả xuất dịng chảy mặt mơ hình Sắn cao hẳn so với mơ hình rừng trồng Bạch đàn rừng trồng Keo lai Lượng dòng chảy bề mặt đất đạt cao mô hình Sắn, giảm dần đến mơ hình Keo lai thấp mơ hình Bạch đàn Trung bình lượng dịng chảy mặt mơ hình Sắn 15.88mm cao gấp 1.87 lần so với mơ hình Bạch đàn (trung bình đạt 8.778mm), gấp 1.81 lần so với mơ hình Keo lai (trung bình đạt 8.509mm) Hàm lượng nitrat sunphat dòng chảy mặt đạt cao mơ hình Sắn (1.3mg/l 42mg/l), hàm lượng photphat dịng chảy mặt mơ hình Bạch đàn cao (1.16mg/l) Nhìn chung hàm lượng chất dịng chảy mặt mơ hình nghiên cứu nằm ngưỡng cho phép tiêu chuẩn nước Riêng hàm lượng photphat dòng chảy mặt mơ hình vượt q mức cho phép, gây nên tượng phú dưỡng, ảnh hưởng xấu đến mơi trường 10 Hàm lượng chất dịng chảy mặt có mối liên hệ chặt với dịng chảy mặt, hệ số tương quan dao động khoảng rộng từ 0.55 – 0.95 Tại mơ hình Bạch đàn Keo lai, mối liên hệ dòng chảy mặt với hàm lượng nitrat photphat dòng chảy liên hệ thuận, với hàm lượng sunphat liên hệ nghịch Điều ngược lại so với mơ hình Sắn 11 Dịng chảy mặt có mối liên hệ chặt chẽ với lượng mưa tiêu tổng hợp (P.API)/(X.TTCB.TM.danoi.DA), hệ số tương quan xác lập đạt 0.95 12 Mối liên hệ tổng hợp mơ hình số nhân tố dòng chảy mặt phản ánh tốt phương trình sau: 103 DCM = 58.903 + 0.335P - 0.097P.BĐ + 0.209P.S - 0.641CP + 0.039API + 0.579CP.S – (3.77E-006) P.API.DA.CP.S Từ phương trình cho thấy muốn giảm thiểu lượng dòng chảy mặt khu vực nghiên cứu cần mở rộng diện tích trồng Keo lai Bạch đàn, giảm diện tích trồng Sắn đất dốc, đồng thời chăm sóc, giữ cho độ che phủ lớp thảm thực vật phát triển tốt 5.2 Tồn - Vì thời gian phương tiện nghiên cứu có hạn, nên luận văn xây dựng thí nghiệm cho mơ hình nghiên cứu, chưa hồn tồn đại diện cho khu vực nghiên cứu Do thời gian điều kiện thực tế nên luận văn chưa điều tra cách đầy đủ tiêu tầng cao để đưa vào phân tích liên hệ với lượng dịng chảy mặt - Các thí nghiệm lập điều kiện khơng có khác biệt lớn hoàn cảnh lập địa đặc điểm điều tra lâm phần; yếu tố chiều dài sườn dốc – yếu tố địa hình có ảnh hưởng lớn đến xuất dòng chảy bề mặt đất – chưa đề cập đến luận văn dẫn đến hạn chế định q trình phân tích quy luật thủy văn rừng - Do kinh phí thực phương tiện tiến hành thí nghiệm có hạn nên luận văn phân tích tính chất vật lý hàm lượng số chất hóa học dòng chảy mặt, hàm lượng kim loại nặng chưa phân tích đến, việc đánh giá chất lượng nước mặt khởi đầu chưa thực đầy đủ 5.3 Kiến nghị Nghiên cứu đặc tính dịng chảy mặt mà cụ thể hệ số dòng chảy mặt hàm lượng chất có dịng chảy mặt việc làm cần thiết nhằm góp phần cải thiện chất lượng nguồn nước Vì đề nghị tiếp tục đầu tư mở rộng nghiên cứu theo định hướng đề tài 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Phạm Ngọc Dũng (1993) “Rừng với tác dụng dòng chảy” Tạp chí Lâm nghiệp, N0 10.1993, trang 14 – 16 Phạm Văn Điển (1998) “Bước đầu nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn số thảm thực vật rừng làm sở cho việc xây dựng tiêu chuẩn rừng giữ nước - vùng xung yếu hồ thuỷ điện Hồ Bình” Luận văn thạc sĩ khoa học Lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Phạm Văn Điển (2001) "Đo lượng nước chảy bề mặt lượng đất xói mịn nghiên cứu sinh thái thuỷ văn rừng" Tạp chí Nơng nghiệp, Bộ Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, N0 10.2001, tr 726-727 Phạm Văn Điển (2002) “Thăm dò phương pháp đo lượng nước chảy bề mặt lượng nước chảy men thân phục vụ cho nghiên cứu sinh thái thuỷ văn rừng nhiệt đới” Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Phạm Văn Điển (2006) “Nghiên cứu khả giữ nước số thảm thực vật vùng phòng hộ hồ thuỷ điện tỉnh Hồ Bình” Luận án tiến sỹ Nơng nghiệp Lê Đăng Giảng, Nguyễn Thị Hồi Thu (1981) “Một vài nhận xét khả giữ nước, điều tiết dòng chảy rừng thứ sinh hỗn giao rộng có độ tàn che khác vùng Núi Tiên – Hữu Lũng – Lạng Sơn” Thông tin Khoa học kỹ thuật, trường Đại học Lâm Nghiệp, N0 1.1981, trang – 12 Nguyễn Trọng Hà (1996) “Xác định yếu tố gây xói mịn khả dự báo xói mịn đất dốc” Luận án phó tiến sỹ khoa học kỹ thuật, Trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội 105 Võ Đại Hải (1996) “Nghiên cứu dạng cấu trúc hợp lý cho rừng phòng hộ đầu nguồn Việt Nam” Luận án PTS khoa học Nông nghiệp, Hà Nội Lê Hùng Nam, Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Thu Thủy, Phạm Thanh Tú, Nguyễn Văn Tuấn (2005) “Mô tổng hợp thành phần dịng chảy mặt, ngầm, bốc qua tầng thảm phủ hệ thống cơng trình khai thác nguồn nước vùng đất Bazan cao nguyên Dăklăk” Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn, kỳ 1, tháng 12/2005 10 Hudson N (1981) “Bảo vệ đất chống xói mịn” (Đào Trọng Năng Nguyễn Kim Dung dịch) NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Nguyễn Thế Hưng (2008) “Một số kết nghiên cứu vai trò bảo vệ nguồn nước số dạng thảm thực vật ven thành phố Hạ Long (Quảng Ninh)” Tạp chí Các Khoa học Trái đất, số 61/2008 12 J.O.Owino, S.F.O.wido, M.C.Chemelil (2006) “Hạn chế xói mịn dòng chảy mặt đất thịt nhẹ dải băng cỏ” Tạp chí Hội Bảo vệ Đất Nước giới, tháng 2/2006 13 Khanbecop (1984) “Ảnh hưởng rừng đến môi trường” NXB Nông nghiệp, Hà Nội 14 Phùng Văn Khoa (1997) “Nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn rừng thông đuôi ngựa khu vực núi Luốt, Xuân Mai, Hà Tây” Luận văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 15 Hoàng Đức Liên, Tống Ngọc Tuấn (2003) “Kỹ thuật thiết bị xử lý chất thải bảo vệ môi trường” NXB Nông nghiệp, Hà Nội 106 16 Bùi Ngạnh, Nguyễn Danh Mơ (1977) “Nghiên cứu khả điều tiết dịng chảy giữ nước, giữ đất rừng thứ sinh hỗn loài rộng với độ tàn che 0,3 – 0,4 0,7 – 0,8 Hữu Lũng – Lạng Sơn” Báo cáo tổng kết đề tài NCKH, Viện Lâm nghiệp, 1977, 44 trang 17 Bùi Ngạnh, Vũ Văn Mễ (1995) “Kết bước đầu nghiên cứu tình hình xói mịn biện pháp phịng chống xói mịn đất rừng trồng bồ đề Tứ Quận Tuyên Quang (1974 - 1976)” Khoa học kỹ thuật lâm nghiệp Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 18 Nguyễn Viết Phổ (1992) ”Các vấn đề thuỷ văn rừng nhiệt đới" Tạp chí Lâm nghiệp, Bộ Lâm nghiệp, N0 11.1992, tr - 6, 19 Vương Văn Quỳnh (2002) Đề cương giảng Khí tượng Thủy văn Rừng Trường Đại học Lâm nghiệp 20 Vương Văn Quỳnh (2007) Đề cương giảng Quản lý nguồn nước Trường Đại học Lâm nghiệp 21 Vũ Thanh Te, Trần Quốc Thưởng, Phạm Anh Tuấn (2005) “Nghiên cứu tác động lớp phủ thực vật đến khả gây xói mịn đất vận chuyển bùn cát lưu vực sơng chợ Lèn” Tạp chí Nơng nghiệp & Phát triển Nông thôn, kỳ 1, tháng 8/2005 22 Nguyễn Thị Thì (2009) “Nghiên cứu tác động số hoạt động kinh tế xã hội đến chất lượng nước sông Cầu xã Tiên Phong Tân Phú - Phổ Yên - Thái Nguyên” Khóa luận tốt nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp, Xuân Mai, Hà Nội 23 Vũ Văn Tuấn (1977) "Vài nhận xét dòng chảy kiệt qua tài liệu nghiên cứu thực nghiệm" Tập san Khí tượng thuỷ văn, N0 2.1977, tr 24-26 24 Vũ Văn Tuấn (1981) "Nhận xét ảnh hưởng rừng qua tài liệu thực nghiệm thuỷ văn" Tập san Khí tượng thuỷ văn, N0 7.1981, tr 1719 107 25 Vũ Văn Tuấn (1982) "Dòng chảy mặt sườn dốc việc xây dựng đai rừng phòng hộ vùng mưa nhiệt đới” Tập san Khí tượng thuỷ văn, N0 11.1982, tr 19-21 26 Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi (2005) “Khai thác sử dụng SPSS để xử lý số liệu nghiên cứu lâm nghiệp” Nhà xuất Nông nghiệp 27 Nguyễn Hải Tuất, Vũ Tiến Hinh, Ngơ Kim Khơi (2006) “Phân tích thống kê lâm nghiệp” Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 28 Trần Hữu Uyển, Trần Việt Nga (2000) “Bảo vệ sử dụng nguồn nước” NXB Nông nghiệp 29 Hứa Thị Yến, Nguyễn Thùy Dương, Trần Văn Hùng (2009) “Nghiên cứu tác động môi trường sân golf Long Sơn thuộc xã Lâm Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hồ Bình” Đề tài nghiên cứu khoa học, trường Đại học Lâm nghiệp, Xuân Mai, Hà Nội 30 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5002:2003 (2003) “Nước cấp sinh hoạt – Yêu cầu chất lượng” Tiểu ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC47/SC1 Sản phẩm hóa học biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ ban hành 31 Bộ Tài nguyên Môi trường (2008) “QCVN 08 : 2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt” TIẾNG ANH 32 John Stednick (2009) “Water quality” Bài giảng cho chương trình đào tạo Hydrologic Processes and Effects of Land Use & Field Measurements in Hydrology Watershed Science Program, Colorado State University 108 33 Mingteh Chang (2005) “Forest Hydrology: An Introduction to Water and Forests, Second Edition” Talor & Francis Group 34 Tao Liang, Hao Wang, Hsiang–te Kung, Chao–sheng Zhang (2004) “Agriculture Land – Use Effects on Nutrient Losses in West Tiaoxi Watershed, China” Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 35 Thomas Dunne, Luna B.Leopold (1995) “Water in Environmental Planning” W.H Freeman and Company, New York ... vi giới hạn nghiên cứu 2.4.1 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu số lượng chất lượng dòng chảy mặt số mơ hình sử dụng đất đặc trưng lâm trường Lương Sơn – huyện Lương Sơn – tỉnh Hịa Bình 2.4.2... sử dụng đất Lâm trường Lương Sơn – huyện Lương Sơn - tỉnh Hòa Bình? ?? Phương hướng nghiên cứu luận văn phân tích mối quan hệ định lượng dịng chảy mặt số mơ hình sử dụng đất chủ yếu vùng Lương Sơn. .. tồn nghiên cứu đặc tính dịng chảy mặt đất: 1- Nghiên cứu dịng chảy mặt cịn ít, thường kết hợp với nghiên cứu xói mịn độ thấm đất Chưa có cơng trình sâu nghiên cứu dịng chảy mặt chất lượng dòng chảy