Nghiên cứu khả năng thấm nước của đất tại một số mô hình sử dụng đất khác nhau ở huyện lương sơn tỉnh hòa bình

-1- ĐẶT VẤN ĐỀ Dịng chảy mặt xói mịn đất vấn đề nghiêm trọng, tốn khó giải cho nhà hoạch định sách, quy hoạch sử dụng nguồn tài nguyên đất, nước Tác động xói mịn ảnh hưởng trực tiếp không tới hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp chỗ, mà cịn ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái sống cộng đồng người dân vùng hạ lưu đất bị thối hóa nhanh chóng phương diện như: hóa học, lý học sinh học Đây nguyên nhân làm giảm độ phì nhiêu đất tính bền vững việc sử dụng đất dốc Do vậy, việc hạn chế tối đa dịng chảy mặt xói mịn đất giải pháp trước tiên cần giải để bảo vệ đất dốc canh tác nơng lâm nghiệp bền vững Dịng chảy mặt xói mịn đất liên quan mật thiết tới khả thấm nước đất Vì vậy, nghiên cứu khả thấm nước đất có ý nghĩa quan trọng hoạt động quản lý rừng phát triển nông lâm nghiệp Nghiên cứu khả thấm nước đất lĩnh vực có ý nghĩa, tầm quan trọng đặc biệt quản lý lưu vực phát triển nông lâm nghiệp bền vững, nắm đặc điểm này, nhà hoạch định sách có biện pháp thích hợp nâng cao chức bảo vệ nguồn nước trì dịng nước ngầm lịng đất Tuy nhiên, nghiên cứu khả thấm nước đất nhiều nước nhiệt đới nói chung nước ta nói riêng cịn hạn chế Kết phần lớn nghiên cứu giúp nhận thức cách định tính đặc trưng thấm nước đất, mà chưa làm sáng tỏ quan hệ định lượng chúng Nếu có, thơng tin ỏi số khu rừng cụ thể chưa đủ để khái quát hóa thành quy luật khả thấm nước đất Hạn chế dẫn đến can thiệp thiếu người thiên nhiên, -2- nhiều thảm thực vật rừng trở thành đất trống đồi trọc, nhiều khu rừng phòng hộ xung yếu xung yếu trơ lại trảng cỏ, hậu trận bão dội, giơng nguy hiểm, vùng đất bị xói mịn trơ sỏi đá, đợt mưa lớn gây lũ lụt thời kỳ khô hạn kéo dài thiếu nước Với mong muốn làm rõ mối quan hệ định lượng khả thấm nước đất với nhân tố độ xốp đất, độ ẩm đất, độ dốc, trạng thái lồi cây… chúng tơi tiến hành đề tài “Nghiên cứu khả thấm nước đất số mơ hình sử dụng đất khác Lương Sơn – Hịa Bình” -3- CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ngoài nước Tuần hoàn thuỷ văn rừng mơ tả theo trình tự định, nước mưa vào hệ sinh thái, đến trình nước mưa bị giữ lại tán rừng, nước mưa lọt qua tán, nước mưa chảy men thân cây, nước mưa chảy tràn bề mặt đất, đến trình nước thấm xuống đất, bốc nước vật lý từ đất, từ thảm mục, thoát nước thực vật để trở khí (Douglas, 1977) Nhìn chung, trình chịu ảnh hưởng rõ nét cấu trúc lớp thảm thực vật rừng, chế độ mưa, địa hình, đất Quá trình thấm nước đất vấn đề nghiên cứu sâu rộng lĩnh vực thủy văn học Theo lý luận phát sinh dòng chảy mặt, thấm nước đất thị cho khả tầng điều tiết quan trọng tuần hoàn thủy văn rừng, sau nước mưa qua bầu khí lớp thảm thực vật che phủ Sự thấm nước đất có tác dụng quan trọng việc hình thành chế phát sinh dòng chảy Trên giới, cơng trình nghiên cứu đặc trưng thấm nước đất nhà bác học Darcy vào năm 1856 (Micheal Kasenov, 2001), ông đưa định luật có tên Định luật Darcy để tính lượng nước thấm vào đất theo phương trình: Q = K.S.T.h/l Trong đó: Q lượng nước thấm (cm3), K hệ số thấm (cm3), T thời gian thấm (phút), h độ chênh lệch áp lực cột nước đầu đầu cột thấm, l chiều dài đoạn đường thấm (cm) Đồng thời định luật biểu thị phương trình tốc độ thấm: -4- V = K.I Trong đó: v tốc độ thấm (mm/giây, cm/phút, m/ngày đêm); I = h/l Trong định luật ông khẳng định hệ số thấm phụ thuộc vào tính chất đất đồng thời phụ thuộc vào tính chất chất lỏng (nước) – tức độ nhớt chúng Mặt khác, độ nhớt nước lại phụ thuộc nhiệt độ mức độ khống hóa Như vậy, nhiệt độ giảm độ nhớt tăng dẫn đến giảm tốc độ thấm ngược lại Sau này, người ta nhận thấy xác định tính thấm đất điều kiện nhiệt độ thay đổi so sánh Do vậy, người ta quy điều kiện chuẩn 100C cách sử dụng “hệ số điều chỉnh nhiệt độ” Hazen (0,7 + 0,03 t) tính hệ số thấm Hệ số thấm theo nhiệt độ điều chỉnh tính theo cơng thức sau: K10 = Kt / (0,7+0,03t) Trong đó: K10 hệ số thấm điều kiện 100C, Kt hệ số thấm thời điểm t, t nhiệt độ nước sử dụng xác định Đến năm 1937, Vusoski (Nguyễn Thị Bích Ngọc, 2005) nhà bác học Nga xây dựng cơng thức tính lượng nước thấm xuống mặt đất: W = P0 – (E0 + T + S) Trong đó: W lượng nước thấm xuống, P0 nước mưa trung bình năm khu vực nghiên cứu, E0 lượng nước bốc lấy từ trạm khí tượng, T lượng nước thoát thực vật, S lượng nước chảy mặt đất -5- Có nhiều mơ hình thấm nước đất dựa vào việc đơn giản hóa q trình vật lý mơ hình kinh nghiệm, liệt kê mơ hình thấm nước xây dựng như: STT Mơ hình Green and Ampt Kostiakov Horton Philip Holtan Overton Hydrograph model (Dunin, 1969) Modified Kostiakov Mein and Larson Snyder 10 Năm 1911 1932 1933 1957 1961 1964 STT 11 12 13 14 15 16 1969 1971 1971 Mơ hình Smith Dooge Morel – Seytoux and Khanji Partange Collis – George Smith and Parlange Năm 1972 1973 1975 1971 1977 1978 17 Zhao 1981 18 19 20 HEC Simgh and Yu Mishra and Singh 1981 1990 2002 (American Society of Engineers, 1996) Đáng ý mơ hình thấm Green – Ampt, Horton, Philip, Smith, Smith and Parlange Mơ hình Green – Ampt (William A Jury and Robert Horton, 2004) xây dựng sở định luật Darcy Tác giả xây dựng cơng thức tính tỷ lệ thấm: f= K (change in potential)/ (distance) f = f = K(d + Lf + Ψ)/Lf Trong đó: f tốc độ thấm, f biến đổi theo thời gian mà front nước thấm tiến sâu dần vào đất K độ dẫn thủy phần đất thấm nước phẫu diện đất Lf độ sâu front nước thấm -6- Ψ áp suất thủy đầu (áp suất làm ướt khả làm ướt, sức làm ướt) đầu front nước thấm d độ sâu lớp nước bề mặt Horton (1933) (Surendra Kumar Mishra and Vijay P.Singh, 2003) lại dựa vào tốc độ thấm khởi đầu, ổn định xây dựng mơ hình thấm nước Công thức: f = fc + (f0 – fc)e-kt Trong đó: f tốc độ thấm thời điểm t, fc tốc độ thấm ổn định, f0 tốc độ thấm ban đầu, k số, t thời gian (phút) Philip (1957) (American Society of Engineers, 1996) lại sử dụng tỷ lệ hút nước tốc độ thấm nước ổn định thiết lập mơ hình thấm nước: i = 0,5 S.t-1/2 + A i = St1/2 + At Trong đó: i tốc độ thấm thời điểm t (m/s), t (giây), S tỷ lệ hút nước, A hệ số dẫn thủy bão hịa (m/s) – thường ước tính Smith (1972) (American Society of Engineers, 1996) xây dựng cơng thức tính tốc độ thấm: f = fc + A (t – to)- α f tốc độ thấm nước thời điểm t; fc tốc độ thấm nước ổn định; A, t0 α số kinh nghiệm, phụ thuộc vào loại đất lượng mưa Năm 1978, Smith Parlange (American Society of Engineers, 1996) thiết lập mơ hình thấm cải tiến: f = K [C0/KF] Trong đó: f tốc độ thấm thời điểm t (cm/h); F tổng lượng thấm (cm); K hệ số dẫn thủy (cm/h) Những mơ hình đạt thành công lớn Đã mô -7- vận động nước đất nông nghiệp thủy văn lưu vực đất nông nghiệp (American Society of Engineers, 1996) Tuy nhiên, ứng dụng lưu vực rừng lại gây thách thức nghiêm trọng Vì rằng, nước thấm vào đất, vận động nước chịu khống chế trọng lực lực hấp dẫn địa cầu sinh lực mao quản tiếp xúc nước hạt đất (Baver, 1937), biến đổi kết cấu đất thành phần giới đất, dẫn đến rối loạn đan chéo vào đường vận động nước đất Như vậy, việc ứng dụng định luật Darcy cho vận động nước đất rừng để nghiên cứu định lượng dự báo, dẫn đến sai lệch tương đối lớn so với tình hình thực tế, phạm vi sử dụng định luật Darcy cho vận động dịng chảy tầng đất Từ góc độ ảnh hưởng rừng tuần hoàn thủy văn mà xét, hồn cảnh rừng có phân giải liên tục thảm mục, hoạt động rễ cây, hoạt động phong phú động vật, dẫn đến vận động dòng chảy theo đường ống lỗ hổng tương đối lớn (Zakharop, 1981) Theo Dunne (1978a), đất rừng có tốc độ thấm nước lớn nhiều lần so với đất dạng thảm thực vật khác, tốc độ thấm nước ổn định rừng đạt 80mm/giờ trở lên Tốc độ thấm ổn định số loại đất (Thomas Dunne, Luna B Leopold, 1978b) Loại đất Đất trống Đất hoa màu Đất trồng cỏ nghèo Đất trồng cỏ tốt Đất rừng Kết cấu thô vừa, cát, sỏi 13 15 25 76 Kết cấu mịn tới mịn 2 Kết nghiên cứu Diêu Hoa Hạ (1989), Thẩm Băng Nông Tấn (1992) Trần Huệ Tuyền (1994) cho thấy đất rừng có độ hổng mao quản lớn tốc độ thấm nước tăng lên mơ q trình thấm nước xuống -8- đất rừng theo mơ hình Phillip Cũng theo quan điểm này, nghiên cứu Douglass (1977), Pritchett (1979) khẳng định đất rừng tự nhiên có khả thấm nước cao xuất dịng chảy mặt Ở Trung Quốc, nhà khoa học thường dùng lượng nước bão hịa lỗ hổng ngồi mao quản đất rừng để tính tốn lượng nước thấm xuống đất Vu Chí Dân Vương Lễ Tiên (2001) cho tốc độ thấm với hàm lượng mùn, độ dày tầng đất, độ xốp, cấu tượng đất định tới lượng giữ nước đất rừng Theo kết nghiên cứu này, hecta đất rừng tích giữ lượng nước 641 - 679 tấn/năm Hisskink (1990) nghiên cứu tính thấm đất có chứa nhiều ngun tố Natri, cho rằng, trao đổi Bazơ làm thay đổi tính thấm nước có mặt đất loại muối dễ tan với số lượng lớn làm cho tính thấm đất bị ảnh hưởng Hiskink cho trao đổi Bazơ thay đổi tính thấm có quan hệ với nhau, Natri thay Bazơ trao đổi vốn có đất (chủ yếu Ca++) (Nguyễn Thị Bích Ngọc, 2005) Nghiên cứu Derness (1976) (Nguyễn Thị Bích Ngọc, 2005) cho khả thấm nước đất rừng chịu ảnh hưởng lớn lửa rừng Lửa đốt trụi lớp thảm thực vật bề mặt đất, tạo lớp tro lớn gây vít khe hở, lỗ hổng, tạo lớp đất khó thấm nước Theo kết nghiên cứu này, đốt lửa làm cho lớp đất mặt từ 2,5 – 30 cm giảm rõ rệt độ thấm nước làm tăng bay bề mặt, lớp đất mặt trở nên khô, độ xốp đất giảm kết cấu đất bị phá vỡ Hibbert A R, (1967) dựa vào quan trắc thực nghiệm hoàn cảnh rừng tự nhiên thành thục, cường độ mưa lớn tốc độ thấm nước tiềm tàng đất (Bonell M, 1993) -9- Nhà khoa học Đức Volni tiến hành nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến xói mịn đất khẳng định: đặc điểm thấm, lượng mưa, đặc điểm cấu trúc lớp phủ thực vật, đặc điểm giữ nước với đặc điểm địa hình định tới hình thành dịng chảy bề mặt Tuy nhiên, kết luận phần lớn định tính, chưa khái quát thành quy luật (Hudson, 1981) Joseph R Williams (1998) tỷ lệ nước thấm vào đất phụ thuộc vào yếu tố lượng mưa, thời gian mưa, tính chất vật lý đất, độ dốc, trạng thái bề mặt (thảm thực vật, mức độ ghồ ghề bề mặt ) Tuy nhiên, tác giả chưa xây dựng phương trình tương quan thể mối liên hệ yếu tố tới lượng nước thấm Cũng theo tác giả, tỷ lệ nước thâm nhập vào đất lúc đầu cao nhanh chóng giảm, cuối đạt giá trị đều Để đại diện giá trị cuối tác giả dùng thuật ngữ hệ số dẫn thủy bão hòa Ks Bằng nhiều nghiên cứu, nông nghiệp Hoa Kỳ xác định số nhân tố ảnh hưởng tới khả thấm nước Kết cấu đất ảnh hưởng rõ nét tới khả thâm nhập nước Nghiên cứu loại kết cấu thịt, sét, cát cho thấy khả thâm nhập bề mặt đất cát cao loại đất cịn lại Ngồi kết cấu, nghiên cứu xác định vai trị lớp vỏ trái đất, lớp khơng thấm nước vỏ trái đất, lượng nước, nhiệt độ đất, lớp hữu tới khả thâm nhập nước vào đất Tuy vậy, kết luận dừng lại định tính chưa lượng hóa cách cụ thể (USDA Natural Resouces Conservation Service, 1998) Về phương pháp nghiên cứu, Geering (1995), dùng thiết bị đĩa đo độ thấm (disc permeameter), lỗ khoan đo độ thấm (borehole permeameter), vịng đơi đo thấm (Daniel B Stephens, 1995) Lee Macdonal (1999) cho rằng, để nghiên cứu khả thấm nước đất nên áp dụng phương pháp: sử dụng vịng đo thấm thí nghiệm mưa nhân tạo thí nghiệm (rainfall simulator) - 10 - Meyer (1960), xuất thiết bị gây mưa nhân tạo mở triển vọng phát triển nghiên cứu thủy văn rừng, rút ngắn thời gian nghiên cứu, đồng thời nâng cao độ xác kết Thời gian sau này, thiết bị gây mưa nhân tạo dụng cụ dùng phổ biến nghiên cứu thủy văn rừng Tuy nhiên, theo N Hudson (1981), phương pháp gây mưa nhân tạo tỏ có nhiều ưu điểm, song lại yêu cầu nghiêm ngặt trang thiết bị nghiên cứu việc thiết kế sử dụng trang thiết bị q trình thí nghiệm, kết nghiên cứu phụ thuộc nhiều yếu tố chủ quan nhà nghiên cứu trình độ, kinh nghiệm (Phùng Văn Khoa, 1998) Nghiên cứu thấm sở gây mưa nhân tạo, có chất: biết xác lượng mưa đầu vào, dịng chảy mặt từ tính lượng thấm Phương pháp có số ưu điểm: điều chỉnh tổng lượng mưa, cường độ mưa; kết nghiên cứu tương đối xác gây mưa nhân tạo tương đối giống điều kiện mưa thực tế Tuy nhiên, phương pháp lại cịn số tồn vài khó khăn thực việc cung cấp lượng nước vô lớn (có vài m3 cho thí nghiệm), công việc không dễ thực nơi có địa hình phức tạp Trong số trường hợp, tiến hành thí nghiệm theo kiểu lại nguyên nhân gây biến đối khơng mong muốn xói mịn đất, Nhìn chung, thí nghiệm mưa nhân tạo khơng đơn giản Điều thể việc lựa chọn kích thước tốc độ hạt mưa nhân tạo cho giống hạt mưa tự nhiên Nếu lựa chọn hai tiêu không hợp lý ảnh hưởng tới kết thí nghiệm lớn lẽ chúng chi phối tới áp lực hạt mưa vào đất Đối với phương pháp sử dụng vịng đo thấm, áp dụng cách: dùng vòng đơn (simple ring) vòng đôi (douple ring) Đơn giản, dễ dàng rẻ tiền - 84 - 4.4 Xây dựng phương trình dự báo lượng thấm chung cho mơ hình nghiên cứu Các phương trình tương quan dùng để dự báo lượng nước thấm cho mơ hình riêng lẻ biết đồng thời yếu tố độ xốp đất, độ ẩm đất hay độ dốc Tuy nhiên, quy mô lưu vực thường tồn nhiều mơ hình sử dụng đất khác nhau, nhiều trạng thái thảm thực vật khác có nhiều nhân tố khác ảnh hưởng đồng thời tới tổng lượng thấm Vì vậy, xây dựng phương trình tương quan đa biến để dự báo lượng thấm cho quy mơ lưu vực cần thiết Trong việc đưa biến loại có ý nghĩa thực tiễn to lớn Bản chất biến loại trường hợp loài mơ hình sử dụng đất Dạng phương trình lựa chọn để xây dựng phương trình dự báo có dạng: LT = a + b1*NR + b2*BĐ + b3*αWX + b4*NR*αWX + b5*BĐ*αWX (40) Kết kiểm tra tồn phương trình (40).và hệ số phương trình tổng hợp bảng 4.32 (chi tiết phụ biểu 257) Bảng 4.32 Kiểm tra tồn hệ số phương trình (40) Các hệ số Tương quan riêng phần Tương quan chung Hệ số xác định a b1 b2 b3 b4 b5 Giá trị R1 R2 R3 R4 R5 R R2 - 0,32 - 0,41 - 0,8 0,31 0,34 0,9 0,81 119,23 - 26,049 - 38,14 - 32,269 11,123 10,696 Kiểm tra tồn hệ số Sig Kết luận Ho0 Ho0 Ho0 Ho0 Ho0 Ho0 Ho0 Ho0,001 Ho0 Ho0 Ho0,001 Ho0 Ho- - 85 - Dạng phương trình tương quan đưa hoàn toàn tồn với hệ số xác định tương đối cao (R2 = 0,81), theo đó, phương trình viết lại sau: LT = 119,23 -26,049*NR - 38,14*BĐ - 32,269*αWX + 11,123*BĐ*αWX + 0,69*NR*αWX (40) Căn vào hệ số Beeta (trong phụ biểu 257) thấy biến số biến tích (αWX) biến dự báo quan trọng biến lại Đối với lưu vực tồn đồng thời mơ hình sử dụng đất với đặc điểm đất, thảm thực vật phân tích Nếu biết độ ẩm, độ xốp, độ dốc tổng lượng thấm mơ hình dùng phương trình (40) để dự báo xu tổng lượng thấm mơ hình cịn lại Dấu hệ số phương trình (40) cho thấy, tổng lượng thấm mơ hình rừng keo cao mơ hình nương rẫy bạch đàn xét mối tương quan với biến tổng hợp αWX Điều hoàn toàn phù hợp với kết phân tích phương sai nội dung trước 4.5 Đề xuất số biện pháp nâng cao khả thấm Trong trồng nông nghiệp, việc tưới cho điều tất yếu tương đối dễ dàng để thực Ngược lại, kinh doanh lâm nghiệp việc tưới nước cho điều xảy ra, khó khăn địa hình phức tạp, diện tích q rộng, Vì vậy, để sinh trưởng tốt việc nâng cao khả thấm nước đất có ý nghĩa lớn Về mặt thủy văn, khả thấm nước đất có mối liên hệ với dịng chảy mặt, xói mịn – nguyên nhân gây nên lũ lụt, sạt lở đất Nâng cao khả thấm nước đất biện pháp để giảm thiểu nguy Với kết nghiên cứu khẳng định độ dốc, độ xốp, độ ẩm có ảnh hưởng lớn tới khả thấm nước đất Về độ dốc, xu hướng độ dốc tăng khả thấm giảm Vì thế, để tăng khả thấm đất biện pháp tối quan trọng phải làm giảm độ dốc Giảm độ dốc vùng đồi núi không đơn san phẳng mặt đất, áp dụng phương thức làm đường đồng mức canh tác theo - 86 - đường đồng mức Về độ xốp, đất xốp thấm tốt Có nhiều cách để tăng độ xốp đất Đơn giản phổ biến trước trồng thực xới đất, có điều kiện thực làm đất diện rộng Hiện nay, thâm canh rừng người ta lựa chọn giải pháp ni giun để cải tạo tính chất đất Nhiều nghiên cứu khẳng định vai trò to lớn giun việc cải thiện độ phì nhiêu đất, góp phần phân giải chất hữu cơ, tạo kết cấu, tạo độ xốp, cải thiện độ ẩm cho đất Biện pháp nên thực với giai đoạn trồng rừng Lưu ý, thả giun nên dùng cành khô rụng thảm mục để phủ lên, thả vào lúc chiều tối Về độ ẩm, kết nghiên cứu rõ khả thấm tỷ lệ nghịch với độ ẩm đất Mặc dầu vậy, cần có biện pháp giữ ẩm cho đất, chẳng hạn sử dụng thảm thực vật che phủ,… Một số biện pháp khác làm tăng lượng nước thấm vào đất như: làm rào cản giới, làm bẫy đất Các biện pháp có tác dụng lại phần nước, vật chất xói mịn, sau nước thấm từ từ vào đất thay chảy tràn mặt đất Qua đó, lượng nước chuyển vào đất nhiều Để khả thấm nước đất cao cần thực tổng hợp biện pháp - 87 - CHƯƠNG KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Cấu trúc thảm thực vật thủy văn khu vực - Sinh trưởng rừng Keo bạch đàn mức trung bình với Keo lai: Nht = 600 cây/ha; D1.3 = 15,1 cm; H = 16,5m; độ che phủ 55%; độ tàn che 0,6; khối lượng vật rơi rụng 0,3 kg/m2 Bạch đàn Nht = 600 cây/ha; D1.3 = 13 cm; H = 16,5m; độ che phủ 70%; độ tàn che trung bình 0,4; khối lượng vật rơi rụng 0,3 kg/m2 Nương rẫy sinh trưởng tốt - Số trận mưa 29/90 ngày (từ 27/5/09 – 23/8/09), lượng mưa dao động từ 0,8 – 143,8mm; cường độ mưa dao động khoảng 0, – 54,5mm/h Độ ẩm đất độ xốp đất: Độ xốp đất trung bình mơ hình nương rẫy, keo lai bạch đàn 52,6%; 49,7%; 52,8% Trong đó, mơ hình bạch đàn keo có độ xốp cao mơ hình keo lai Độ ẩm đất trung bình mơ hình nương rẫy, keo lai bạch đàn lần lượt: 20,3%; 19,5%; 18,1%; độ ẩm đất mơ hình keo lai nương rẫy đồng Đặc trưng thấm nước mơ hình Xét chung cho mơ hình, tổng lượng nước thấm mơ hình dao động từ 6,9 – 86,1 mm; v0 dao động khoảng 0,3 – 1,6 mm/phút; vc nằm khoảng 0,1 – 1,2 Trong đó: Mơ hình có tốc độ thấm nước khởi đầu cao nhất: mơ hình keo – cấp độ dốc 1- cấp độ xốp – cấp độ ẩm Đây mơ hình có tốc độ thấm nước ổn định khởi đầu cao - 88 - Mối liên hệ tốc tổng lượng thấm, v0, vc với nhân tố Có thể sử dụng phương trình tương quan tuyến tính để thể mối liên hệ tổng lượng thấm (hoặc v0 hay vc) với nhân tố độ dốc, độ ẩm, độ xốp tích nhân tố này, hệ số tương quan mức tương đối chặt đến chặt - Có thể sử dụng phương trình sau để dự báo lượng thấm chung cho mơ hình nghiên cứu: LT = 119,23 -26,049*NR - 38,14*BĐ - 32,269*αWX + 11,123*BĐ*αWX + 0,69*NR*αWX (40) - Có thể sử dụng kết nghiên cứu đề tài để xác định tổng lượng nước thấm đầu tiên, tốc độ thấm khởi đầu mơ hình có điều kiện tương tự 5.2 Tồn Vì thời gian nghiên cứu có hạn nên đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu khả thấm nước đất phạm vi độ ẩm rộng Vì vậy, phương trình tương quan độ ẩm đất với tổng lượng thấm (vc, vc) chưa có điều kiện để kiểm nghiệm phù hợp phương trình với thực tế 5.3 Kiến nghị Quá trình thấm nước đất khâu quan trọng trình thủy văn Khả thấm nước đất có mối liên hệ mật thiết với dịng chảy mặt, xói mịn (ngun nhân gây lũ lụt, sạt lở đất), xác định khả thấm nước đất cần thiết Do đó, đề nghị cần tiếp tục đầu tư mở rộng quy mô nghiên cứu - 89 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt Thẩm Băng Nông Tấn (1992), Bình luận việc nghiên cứu mơ hình toán học thủy văn đất dốc, (Trần Văn Mão dịch), tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, Trường Đại học Lâm nghiệp Vu Chí Dân - Christoph Peisert - Dư Tân Hiểu (2001), Sổ tay rừng bảo vệ nguồn nước, Đại học lâm nghiệp Bắc Kinh - Trung Quốc, (Trần Văn Mão lược dịch), Tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, Trường Đại học Lâm nghiệp Vũ Chí Dân Vương Lễ Tiên (2001), Nghiên cứu hiệu rừng nuôi dưỡng nguồn nước, Đại học Lâm nghiệp Bắc Kinh, Trung Quốc (Nguyễn Tiến Nghênh dịch), tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, Trường Đại học Lâm nghiệp Phạm Văn Điển (2006), Nghiên cứu giữ nước số thảm thực vật vùng phòng hộ thủy điện tỉnh Hịa Bình, Luận án TS nơng nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Phạm Văn Điển, Phạm Đức Tuấn (2008), Nghiên cứu đặc trưng thấm nước đất số trạng thái thảm thực vật vùng hồ Thủy Điện Hịa Bình, Tạp chí NN & PTNT 2008 Phạm Ngọc Dũng (1993), “Rừng với tác dụng dịng chảy”, Tạp chí Lâm nghiệp 93(10) Diệu Hoa Hạ (1989), “Mơ tốn học hiệu ứng thủy văn rừng” (Nguyễn Tiến Nghênh dịch), tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, Trường Đại học Lâm nghiệp Hudson, N.1981, “Bảo vệ đất chống xói mòn” (Đào Trọng Năng Nguyễn Kim Dung dịch), NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hà Quang Khải (2002), “Giáo trình Đất lâm nghiệp”, NXB nơng nghiệp 10 Phùng Văn Khoa (1998), Nghiên cứu số đặc điểm thủy văn rừng trồng thông mã vĩ làm sở cho việc xây dựng tiêu chuẩn rừng trồng giữ nwowcsowr khu thực nghiệm trường đại học lâm nghiệp Xuaan Mai, Hà - 90 - Tây 11 Hoàng Thị Linh (2003), “Khả thấm giữ nước đất số trạng thái thảm thực vạt vùng phòng hộ thủy điện tỉnh Hịa Bình”, Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Lâm nghiệp 12 Nguyễn Ngọc Lung (1992), “Phương pháp phân cấp xung yếu đầu nguồn Viện Khoa học lâm nghiệp Việt Nam” Báo cáo khoa học năm 1992 13 Nguyễn Ngọc Lung cộng (1995), “Nghiên cứu áp dụng sở khoa học, giải pháp kinh tế, kỹ thuật để quy hoạch thiết kế lưu vực phòng hộ, xây dựng rừng phòng hộ nguồn nước”, NXB Nông nghiệp TPHCM 14 Nguyễn Ngọc Lung cộng (1995), Nghiên cứu áp dụng sở khoa học giải pháp kinh tế kỹ thuật để quy hoạch thiết kế lưu vực phòng hộ xây dựng rừng phịng hộ nguồn nước, rừng chống gió bão ven biển, Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KN 03 - 09, Hà Nội 15 Nguyễn Ngọc Lung Võ Đại Hải (1997), Kết bước đầu nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nước số thảm thực vật nguyên tắc xây dựng rừng phịng hộ nguồn nước, NXB Nơng nghiệp TP Hồ Chí Minh 16 Bùi Ngạnh (1977), “Nghiên cứu khả điều tiết dòng 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 17 Hà Học Ngơ (1998), “Tính thấm nước đất chưa bão hịa nước”, tạp chí Nơng nghiệp Cơng nghiệp Thực phẩm 18 Nguyễn Thị Bích Ngọc (2005), Nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước đất rừng xã Vầy Nưa, huyện Đà Bắc, tỉnh Hịa Bình 19 Nguyễn Viết Phổ (1992), “Các vấn đề thủy văn rừng nhiệt đới”, Tạp chí Lâm nghiệp, Bộ Lâm nghiệp 92(11) 20 Trần Kông Tấu, Ngô Văn Phụ Hoàng Văn Huây (1986), Thổ nhưỡng học, tập II, NXB Đại học Trung học 21 Trần Đức Toàn, Nguyễn Văn Thiết (2004), “Nghiên cứu khả thấm - 91 - nước đất dốc tác động lượng mưa theo phương thức sử dụng đất khác nhau”, Tạp chí NN & PTNN 2005 22 Nguyễn Hải Tuất (2006), Phân tích thống kê lâm nghiệp, NXB nông nghiệp Hà Nội 23 Trần Huệ Tuyền (1994), Phân tích chức giữ nước rừng bảo vệ nguồn nước đập Tùng Hoa, Côn Minh, (Trần Văn Mão dịch), thơng tin Lâm nghiệp nước ngồi, Trường Đại học Lâm nghiệp 1996 24 Zakharop P.X (1981), Xói mịn đất biện pháp chống, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Tài liệu tham khảo tiếng Anh Baver (1937), Soil permeability in relation to non-capillary porosity Bonell M (1993), "Progress in the understanding of runoff generation dynamics in forests", Journal of hydrology, 93 (1), pp 99-104 Daniel B Stephens (1995), Vadose zone hydrology Douglass (1977), Humid landform, The Massachusetts Institutes of Technology Press, Cambridge, Massachusetts Dunne (1978), a, Field studies of hillslope flow processes, Hillslope hydrology NewYork Dunne, (1978), b, Water in Enviroment planning Geeves G (1995), Productivity and sustainability from managing soil structure in cropping soils of southern NSW and northern Victoria on lighter textured soil surfaces, CSIRO Division of Soils & NSW Dept Land and Water Conservation Hibbert, A.R (1967), Forest treatment effects on water yield, Sopper, W.E and Lull, H.W ( Eds) American Society of Engineers, 1996, Hydrology handbook 10 Lee Macdolnald, John D Stednick (2003), Forests and water: a state-of-theart review for ColoradoColorado, State University 2003 11 Micheal Kasenov (2001), Applied ground – water hydrology and well - 92 - hydraulics 12 Pritchett (1979), "Properies and management of forest soil", Journal of forest hydrology, Wiley, New York, USA 13 Reid, K.D., B.P Wilcox, D.D Breshears, and L.H MacDonald (1999) Runoff and erosion in a pinon-juniper woodland: influence of vegetation patches Soil Science Society of America Journal 63: 1869-1879 14 Smith R.E and Palange J.Y (1978), A parameter - efficient hydrologic infiltration model, Water Res R 15 Surendra Kumar Mishra and Vijay P.Singh (2003), Soil conservation service curve number (SCS – CN) methodology 16 William A Jury and Robert Horton, 2004, Soil physisc 17 USDA Natural Resouces Conservation Service, 1998 - 93 - MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ - CHƯƠNG - TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU - 1.1 Ngoài nước .- 1.2 Ở nước - 12 CHƯƠNG - 19 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, - 19 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 19 2.1 Mục tiêu nghiên cứu - 19 2.1.1 Mục tiêu chung - 19 2.1.2 Mục tiêu cụ thể - 19 2.2 Đối tượng nghiên cứu - 19 2.3 Phạm vi giới hạn đề tài - 20 2.4 Nội dung nghiên cứu - 21 2.4.1 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc thảm thực vật đặc trưng mưa khu vực 21 2.4.2 Nghiên cứu đặc điểm độ dốc, độ ẩm độ xốp lớp đất mặt mơ hình.- 21 2.4.3 Nghiên cứu đặc trưng thấm nước đất mơ hình - 21 2.4.4 Nghiên cứu so sánh khả thấm nước (tổng lượng thấm, tốc độ thấm khởi đầu, tốc độ thấm ổn định) mối liên hệ số nhân tố ảnh hưởng với khả thấm mơ hình - 21 2.4.5 Đề xuất biện pháp nâng cao khả thấm nước đất cho khu vực nghiên cứu - 21 2.5 Phương pháp nghiên cứu - 21 2.5.1 Quan điểm phương pháp luận - 21 2.5.3 Phương pháp thu thập số liệu - 23 2.5.4 Phương pháp xử lý số liệu - 27 CHƯƠNG - 28 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU - 28 2.1 Đặc điểm tự nhiên - 28 2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội .- 31 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .- 34 4.1 Đặc điểm cấu trúc thảm thực vật đặc trưng mưa khu vực nghiên cứu- 34 4.1.1 Đặc điểm cấu trúc thảm thực vật .- 34 4.1.2 Đặc trưng mưa khu vực nghiên cứu - 35 4.2 Đặc điểm độ ẩm độ xốp mơ hình .- 37 4.2.1 Đặc điểm xốp mơ hình - 38 4.2.1.1 Biến động độ xốp mơ hình nương rẫy - 38 - - 94 - 4.2.1.2 Biến động độ xốp đất mơ hình Keo lai - 38 4.2.1.3 Biến động độ xốp đất mơ hình Bạch đàn - 39 4.2.1.4 So sánh độ xốp đất mơ hình - 40 4.2.2 Đặc điểm độ ẩm đất mô hình .- 43 4.2.2.1 Đặc điểm độ ẩm đất mơ hình nương rẫy - 43 4.2.2.2 Đặc điểm độ ẩm đất mơ hình rừng trồng Keo - 44 4.2.2.3 Đặc điểm độ ẩm đất mơ hình rừng trồng Bạch đàn - 44 4.2.2.4 So sánh độ ẩm đất mơ hình - 45 4.3 Khả thấm nước đất mơ hình - 46 4.3.1 Khả thấm nước đất mơ hình nương rẫy .- 47 4.3.1.1 Quá trình thấm nước - 48 4.3.1.2 Tổng lượng thấm 60 phút - 49 4.3.1.3 Tốc độ thấm nước khởi đầu - 50 4.3.1.4 Tốc độ thấm nước ổn định - 51 4.3.2 Khả thấm nước đất mơ hình rừng trồng Keo lai - 52 4.3.2.1.Quá trình thấm nước .- 52 4.3.2.2 Tổng lượng nước thấm 60 phút - 53 4.3.2.3 Tốc độ thấm nước khởi đầu - 54 4.3.2.4 Tốc độ thấm nước ổn định - 54 4.3.3 Đặc trưng thấm nước đất mơ hình rừng trồng Bạch đàn .- 55 4.3.3.1 Quá trình thấm nước - 55 4.3.3.2 Tổng lượng nước thấm 60 phút - 56 4.3.3.3 Tốc độ thấm nước khởi đầu - 57 4.3.3.4 Tốc độ thấm nước ổn định - 57 4.4 Kết nghiên cứu so sánh khả thấm nước (tổng lượng thấm, tốc độ thấm khởi đầu, tốc độ thấm ổn định) mối liên hệ số nhân tố ảnh hưởng với khả thấm mô hình .- 58 4.4.1 Về tổng lượng thấm - 58 4.4.1.1 So sánh tổng lượng thấm điều kiện khác mô hình nương rẫy .- 58 4.4.1.2 So sánh tổng lượng thấm điều kiện khác mơ hình Keo 60 4.4.1.3 So sánh tổng lượng thấm điều kiện khác mơ hình Bạch đàn 61 4.4.1.4 So sánh tổng lượng nước thấm mơ hình - 63 4.4.1.5 Phương trình liên hệ lượng thấm nhân tố - 65 4.4.2 Về tốc độ thấm khởi đầu (v0) - 71 4.4.2.1 So sánh v0 điều kiện khác mơ hình nương rẫy - 71 4.4.2.2 So sánh v0 điều kiện khác mơ hình Keo - 72 4.4.2.3 So sánh v0 điều kiện khác mơ hình Bạch đàn .- 74 - - 95 - 4.4.2.4 So sánh tốc độ thấm khởi đầu mơ hình - 74 4.4.2.5 Phương trình liên hệ v0 nhân tố .- 76 4.4.3 Về tốc độ thấm ổn định (Vc) - 78 4.4.3.1 So sánh vc điều kiện khác mơ hình nương rẫy - 78 4.4.3.2 So sánh vc điều kiện khác mơ hình Keo - 79 4.4.3.3 So sánh vc điều kiện khác mơ hình Bạch đàn - 80 4.4.3.4 So sánh tốc độ thấm ổn định mơ hình - 81 4.4.3.5 Phương trình liên hệ vc nhân tố - 82 4.4 Xây dựng phương trình dự báo lượng thấm chung cho mơ hình nghiên cứu - 84 4.5 Đề xuất số biện pháp nâng cao khả thấm - 85 CHƯƠNG - 87 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ - 87 5.1 Kết luận - 87 5.2 Tồn - 88 5.3 Kiến nghị - 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 89 Tài liệu tham khảo tiếng Việt .- 89 Tài liệu tham khảo tiếng Anh .- 91 MỤC LỤC - 93 - - 96 - DANH SÁCH BẢNG BIỂU Mẫu biểu 01: Biểu điều tra độ tàn che .- 24 Mẫu biểu 02: Điều tra độ che phủ .- 24 Bảng 03: Tốc độ thấm - 26 Bảng 4.1 So sánh độ xốp đất mơ hình - 42 Bảng 4.2 So sánh độ ẩm đất tầng mặt mơ hình - 45 Bảng 4.3 Tổng lượng thấm 60 phút vị trí - 49 Bảng 4.4 Bảng đánh giá độ thấm đất - 50 Bảng 4.5 Tốc độ thấm nước khởi đầu vị trí – cấp độ dốc - 50 Bảng 4.6 Tốc độ thấm nước ổn định sau 1h vị trí – cấp độ dốc .- 51 Bảng 4.7 Tổng lượng thấm 1h vị trí - Keo - 53 Bảng 4.8 Tốc độ thấm nước khởi đầu vị trí – cấp độ dốc - 54 Bảng 4.9 Tốc độ thấm nước ổn định vị trí – cấp độ dốc - 54 Bảng 4.10 Tổng lượng thấm 60 phút vị trí – Bạch đàn .- 56 Bảng 4.11 Tốc độ thấm nước khởi đầu vị trí – cấp độ dốc - 57 Bảng 4.12 Tốc độ thấm nước ổn định vị trí đo thấm – cấp độ dốc - 57 Bảng 4.13 So sánh tổng lượng thấm điều kiện khác – Nương rẫy - 59 Bảng 4.14 So sánh tổng lượng thấm điều kiện khác – Keo - 60 Bảng 4.15 So sánh tổng lượng thấm cấp độ dốc – BĐ - 62 Bảng 4.16 So sánh tổng lượng thấm mơ hình điều kiện - 64 Bảng 4.17 Kiểm tra tồn hệ số tương quan tuyến tính độ dốc tổng lượng nước thấm - 66 Bảng 4.18 Kiểm tra tồn hệ số tương quan tuyến tính độ xốp tổng lượng nước thấm - 67 Bảng 4.19 Kiểm tra tồn hệ số tương quan tuyến tính độ ẩm tổng lượng nước thấm - 69 Bảng 4.20 Kiểm tra mối tương quan lượng nước thấm 60 phút với độ ẩm theo dạng hàm Meyer - 69 Bảng 4.21 Kiểm tra tồn hệ số tương quan tuyến tính tổng lượng nước thấm với độ dốc, độ xốp độ ẩm - 71 Bảng 4.22 So sánh v0 cấp độ ẩm, độ xốp độ dốc - 72 Bảng 4.24 So sánh vc cấp độ ẩm, độ xốp độ dốc - 73 Bảng 4.24 So sánh v0 cấp nhân tố – bạch đàn .- 74 Bảng 4.25 So sánh tổng lượng thấm mơ hình điều kiện - 75 - - 97 - Bảng 4.26 Phương trình liên hệ tốc độ thấm khởi đầu với nhân tố - 77 Bảng 4.27 So sánh vc cấp độ ẩm, độ xốp độ dốc - 78 Bảng 4.28 Kiểm tra ảnh hưởng độ xốp, độ ẩm độ dốc tới vc (Keo) - 79 Bảng 4.29 So sánh vc cấp độ dốc, độ xốp độ ẩm - 80 Bảng 4.30 So sánh tốc độ thấm ổn định mơ hình .- 81 Bảng 4.31 Phương trình liên hệ tốc độ thấm ổn định với tiêu .- 83 Bảng 4.32 Kiểm tra tồn hệ số phương trình (*) - 84 - - 98 - DANH SÁCH BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.1 Phân bố lượng mưa theo ngày - 36 Biểu đồ 4.2 Cường độ mưa trận mưa - 37 Biểu đồ 4.3 Biến động độ xốp đất mơ hình nương rẫy - 38 Biểu đồ 4.4 Biến động độ xốp đất mô hình keo - 39 Biểu đồ 4.5 Biến động độ xốp đất mơ hình bạch đàn - 40 Biểu đồ 4.6 Biến động độ ẩm đất mơ hình nương rẫy - 43 Biểu đồ 4.7 Biến động độ ẩm đất mơ hình keo - 44 Biểu đồ 4.8 Biến động độ ẩm đất mơ hình bạch đàn - 45 Biểu đồ 4.9 Tốc độ thấm nước theo thời gian cấp độ dốc – Nương rẫy - 48 Biểu đồ 4.10 Tốc độ thấm nước theo thời gian cấp độ dốc – Keo - 52 Biểu đồ 4.11 Tốc độ thấm nước theo thời gian cấp độ dốc – Bạch đàn - 55 DANH SÁCH HÌNH Hình 01: Vịng đo thấm……………………………………………… Hình 02: Vịng đo thấm thiết bị vôn kế…………………………… - 25 - 26 - ... thấm nước đất mô hình - Tổng lượng nước thấm - Tốc độ thấm nước khởi đầu - Tốc độ thấm nước ổn định 2.4.4 Nghiên cứu so sánh khả thấm nước (tổng lượng thấm, tốc độ thấm khởi đầu, tốc độ thấm. .. tính thấm đất nói riêng chưa thực phổ biến Sử vòng đo thấm cách phổ biến nghiên cứu khả thấm nước đất Việt Nam Tóm lại: Các kết nghiên cứu tổng quan đến số tồn nghiên cứu khả thấm nước đất: Vì... sánh tốc độ thấm đất hai đề tài với kết nghiên cứu tác giả khác khả thấm nước đất khu vực nghiên cứu cao gấp vài chục chí hàng trăm lần! Nhìn chung, nghiên cứu khả thấm nước đất nước ta thực