Đánh giá ảnh hưởng của biến động lớp phủ thực vật đến dòng chảy lưu vực sông lại giang, tỉnh bình định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN TRẦN VĂN BÌNH ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT ĐẾN DÒNG CHẢY LƢU VỰC SƠNG LẠI GIANG, TỈNH BÌNH ĐỊNH Chun ngành : Địa lí tự nhiên Mã số : 84 40 217 Ngƣời hƣớng dẫn: TS NGƠ ANH TÚ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn “Đánh giá ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật đến dòng chảy lưu vực sơng Lại Giang, tỉnh Bình Định” cơng trình nghiên cứu khoa học nghiêm túc tác giả, với giúp đỡ người hướng dẫn Các nội dung nghiên cứu kết nghiên cứu đề tài trung thực chưa công bố Tác giả luận văn Trần Văn Bình LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ khoa học: “Đánh giá ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật đến dòng chảy lưu vực sơng Lại Giang, tỉnh Bình Định” hồn thành hướng dẫn TS Ngô Anh Tú Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành tới Thầy, Người hướng dẫn sâu sắc, giúp đỡ tận tình tơi suốt q trình nghiên cứu kiến thức lẫn tinh thần Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Bộ mơn Địa lí – Quản lý tài ngun mơi trường, Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường đại học Quy Nhơn; Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh Bình Định, Phịng tài nguyên huyện: An Lão, Hoài Nhơn Hoài Ân tỉnh Bình Định nhiệt tình cung cấp tài liệu, tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trong khuôn khổ luận văn, điều kiện thời gian hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận ý kiến đóng góp q báu từ q thầy đồng nghiệp Bình Định, ngày 10 tháng năm 2020 Học viên Trần Văn Bình DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Ý nghĩa CN (Curve number): Hệ số nhám LVS Lưu vực sông GIS HSG (Hydrologis soil group): Nhóm đất thủy văn TM Thematic Mapper: Bản đồ chuyên đề R&ĐLN Rừng đất lâm nghiệp RG Rừng giàu RNS Rừng nguyên sinh RPTNG Rừng phân theo nguồn gốc 10 RT Rừng trồng 11 RTN Rừng tự nhiên 12 RTS Rừng thứ sinh 13 RN Rừng nghèo 14 RTB Rừng trung bình 15 UBND Ủy ban nhân dân (Geographical Information Systems): Hệ thống thông tin địa lý MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu 2.2 Nhiệm vụ ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng 3.2 Phạm vi nghiên cứu NỘI DUNG NGHIÊN CỨU QUAN ĐIỂM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1 Quan điểm nghiên cứu 5.1.1 Quan điểm hệ thống 5.1.2 Quan điểm lãnh thổ 5.1.3 Quan điểm tổng hợp 5.1.4 Quan điểm phát triển bền vững 5.1.5 Quan điểm lịch sử 5.1.6 Quan điểm sinh thái 5.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 5.2.1 Phương pháp thu thập, phân tích xử lý tư liệu 5.2.2 Phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám 5.2.3 Phương pháp đồ hệ thống thông tin địa lý (GIS) 5.2.4 Phương pháp mơ hình tốn thủy văn 6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6.1 Ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn 7 CẤU TRÚC LUẬN VĂN CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở lí luận đánh giá tác động lớp phủ thực vật dòng chảy lƣu vực sông 1.1.1 Các vấn đề liên quan đến lớp phủ 1.1.2 Các vấn đề liên quan đến dịng chảy lưu vực sơng 1.1.3 Vai trò sử dụng đất dòng chảy lưu vực 18 1.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu liên quan đến đề tài 23 1.2.1 Trên giới 23 1.2.2 Ở Việt Nam 24 1.2.3 Ở địa bàn tỉnh Bình Định 28 1.3 Cơng nghệ thuật tốn sử dụng nghiên cứu 29 1.3.1 Tư liệu viễn thám hệ thống thông tin địa lí (GIS) 29 1.3.2 Thuật tốn tính tổn thất, chuyển đổi dịng chảy từ mưa 31 1.3.3 Mơ hình thủy văn HEC-HMS 33 1.4 Quy trình phƣơng pháp nghiên cứu đề tài 35 CHƢƠNG 2: ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾXÃ HỘI Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU ĐẾN BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT VÀ DỊNG CHẢY MẶT LƢU VỰC SƠNG LẠI GIANG 37 2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 37 2.1.1 Vị trí địa lí 37 2.1.2 Địa hình, địa mạo 38 2.1.3 Đặc điểm khí hậu 39 2.1.4 Đặc điểm Địa chất - Thổ nhưỡng 42 2.1.5 Đặc điểm khí tượng thủy văn lưu vực sông Lại Giang 43 2.1.6 Đặc điêm diện tích rừng lưu vực sơng Lại Giang 45 2.1.7 Đánh giá chung 47 2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 47 2.2.1 Đặc điểm dân cư 47 2.2.4 Tình hình phát triển kinh tế 48 2.2.5 Vấn đề giao đất, giao rừng 48 2.2.6 Các công trình thủy điện, thủy lợi 49 2.3 Hiện trạng sử dụng đất quy hoạch đô thị vùng hạ lƣu sông Lại Giang 50 2.3.1 Hiện trạng sử dụng đất 50 2.3.2 Công tác quy hoạch phát triển đô thị 51 2.4 Đánh giá chung 52 CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT ĐỐI VỚI DÒNG CHẢY MẶT LƢU VỰC SÔNG LẠI GIANG 54 3.1 Xây dựng đồ lớp phủ lƣu vực sông Lại Giang 54 3.1.1 Quy trình chung xây dựng đồ lớp phủ lưu vực sông Lại Giang 54 3.1.2 Bản đồ trạng lớp phủ lưu vực 55 3.2 Xây dựng đồ biến động lớp phủ lƣu vực sơng Lại Giang 59 3.2.1 Quy trình phương pháp xây dựng đồ biến động 59 3.2.2 Biến động lớp phủ rừng lưu vực sông Lại Giang 60 3.4 Biến động dịng chảy mặt lƣu vực sơng Lại Giang theo số liệu thực đo 66 3.5 Thử nghiệm biến động lƣu lƣợng dòng chảy từ năm 2010 đến 2019 theo kịch lớp phủ thực vật 68 3.5.1 Thiết lập sơ đồ dịng chảy mơ hình thủy văn 68 3.5.2 Thiết lập sơ đồ mặt cắt ngang cặt dọc lịng sơng 68 3.5.3 Thiết lập thông số đầu vào cho mô hình thủy văn HEC-HMS 70 3.5.4 Kết mơ dịng chảy 72 3.6 Đánh giá chung 75 3.7 Đề xuất giải pháp 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 Kết luận 80 Kiến nghị 81 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao) DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất sử dụng với viễn thám .8 Bảng 2.1 Phân bố độ cao trung bình lưu vực theo vùng lưu vực .39 Bảng 2.2 Thống kê lượng mưa địa bàn tỉnh Bình Định 41 Bảng 2.3 Đặc điểm mưa lưu vực sông Lại Giang .44 Bảng 2.4 Đặc điểm dịng chảy năm lưu vực sơng Lại Giang 44 Bảng 2.5 Diện tích rừng có phân theo huyện/thị xã 45 Bảng 2.6 Diện tích rừng phân theo nguồn gốc trữ lượng gỗ tự nhiên 45 Bảng 2.7 Cơ cấu diện tích tự nhiên huyện thuộc lưu vực sông Lại Giang 51 Bảng 2.8 Thống kê cấu sản xuất huyện 48 Bảng 3.1 Độ xác trung bình kết phân loại 56 Bảng 3.2 Diện tích loại lớp phủ lưu vực giai đoạn 2010 - 2015 60 Bảng 3.3 Ma trận thay đổi lớp phủ giai đoạn 2010 - 2015 61 Bảng 3.4 Diện tích loại lớp phủ lưu vực giai đoạn 2015 - 2019 62 Bảng 3.5 Ma trận thay đổi lớp phủ giai đoạn 2015 - 2019 63 Bảng 3.6 Diện tích loại lớp phủ lưu vực giai đoạn 2010 - 2019 64 Bảng 3.7 Ma trận thay đổi lớp phủ giai đoạn 2010 - 2019 65 Bảng 3.8 Toạ độ độ cao mặt cắt ngang lịng sơng 69 Bảng 3.9 Minh họa lượng mưa bình quân lưu vực từ tháng 10 đến 12 năm 2016 70 Bảng 3.10 Tính tính thơng số tổn thất (P) 71 Bảng 3.11 Hệ số Snyder LVS Lại Giang 71 Bảng 3.12 Giá trị độ nhám K 72 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ lưu vực sông 10 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống thủy văn toàn cầu .13 Hình 1.3 Sơ đồ minh họa nhân tố ảnh hưởng tới mạng lưới sông .14 Hình 1.4 Sơ đồ minh họa nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ dịng chảy sơng 15 Hình 1.5 Sơ đồ nhân tố ảnh hưởng tới chế độ nước sơng 16 Hình 1.6 Tốc độ dòng chảy bề mặt nơi khác 21 Hình 1.7 Sơ đồ quy trình phương pháp nghiên cứu 35 Hình 2.1 Khu vực nghiên cứu 37 Hình 2.2 Địa hình lưu vực sơng Lại Giang 38 Hình 2.3 Số nắng trung bình tháng trạm Hồi Nhơn 40 Hình 2.4 Sơ đồ phân bố địa chất khu vực sông Lại Giang 42 Hình 2.5 Phân bố thổ nhưỡng lưu vực sông Lại Giang 43 Hình 2.6 Rừng bị tàn phá xã An Hưng, huyện An Lão năm 2017 .46 Hình 2.7 Cơng trình đập chứa nước thủy lợi hồ Đồng Mít 50 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình xây dựng đồ trạng lớp phủ 55 Hình 3.2 Hiện trạng lớp phủ năm 2010 56 Hình 3.3 Cơ cấu diện tích loại lớp phủ lưu vực năm 2010 56 Hình 3.4 Hiện trạng lớp phủ năm 2015 57 Hình 3.5 Cơ cấu tích loại lớp phủ lưu vực năm 2015 57 Hình 3.6 Hiện lớp phủ lưu vực năm 2019 58 Hình 3.7 Cơ cấu diện tích loại lớp phủ 58 Hình 3.8 Sơ đồ quy trình xây dựng đồ biến động lớp phủ 59 Hình 3.9 Biến động lớp phủ giai đoạn 2010 - 2015 60 Hình 3.10 Diện tích loại lớp phủ (2010 2015) 60 Hình 3.11 Biểu đồ tỉ lệ biến động diện tích loại lớp phủ lưu vực 61 Hình 3.12 Biến động lớp phủ giai đoạn 2015 - 2019 .62 Hình 3.13 Biểu đồ diện tích loại lớp phủ (2015 2019) 62 Hình 3.14 Biểu đồ tỉ lệ biến động diện tích loại lớp phủ lưu vực sông Lại Giang giai đoạn 2015 – 2019 63 Hình 3.15 Biến động lớp phủ giai đoạn 2010 - 2019 .64 Hình 3.16 Biểu đồ diện tích loại lớp phủ (2010-2019) 64 Hình 3.17 Tỉ lệ biến động diện tích lớp phủ lưu vực sơng Lại Giang 65 Hình 3.18 Lưu lượng dịng chảy bình quan theo tháng giai đoạn 2010-2019 66 Hình 3.19 Lưu lượng dịng chảy trung bình theo năm giai đoạn 2010-2019 66 Hình 3.20 Lưu lượng dòng chảy ngày lớn nhất-nhỏ theo tháng 67 Hình 3.21 Biến động lưu lượng nhỏ theo tháng năm 2010, 2015 2019 67 Hình 3.22 Mơ sơ đồ dòng chảy lưu vực Lại Giang .68 Hình 3.23 Vị trí đo mặt cắt ngang sông Lại Giang 69 Hình 3.24 Đo mặt cắt ngang lịng sơng Lại Giang vị trí Trạm thủy văn 70 Hình 3.25 Minh họa mơ dịng chảy phần mềm HEC-HMS lưu vực sông Lại Giang 72 Hình 3.26 Lưu lượng dịng chảy (năm 2010-2019) theo kịch lớp phủ .73 Hình 3.27 Lưu lượng dòng chảy (năm 2010-2019) theo kịch lớp phủ .73 Hình 3.28 So sánh Q (m3/s) theo tháng ứng với kịch lớp phủ năm 2010 so với kịch lớp phủ năm 2019 .74 Hình 3.29 So sánh tổng lưu lượng dòng chảy theo kịch .74 Hình 3.30 Phá rừng An Lão năm 2017 78 Natural Resources Conservation Service, Conservation Engineering Division [58] X Cui, S Liu, and X Wei (2012), “Impacts of forest changes on hydrology: a case study of large watersheds in the upper reaches of Minjiang River watershed in China” Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing, 100091, China; Earth and Environmental Science, University of British Columbia (Okanagan campus), Kelowna, BC, V1V 1V7, Canada PHỤ LỤC Phụ lục SƠ ĐỒ CÁC ĐIỂM KHẢO SÁT THỰC ĐỊA TRÊN LƯU VỰC Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC ĐỊA TRÊN LƢU VỰC NGHIÊN CỨU Hình P2.1 Rừng tự nhiên lƣu vực sơng Lại Giang nhánh Kim Sơn Hình P2.2 Rừng trồng lƣu vực sông Lại Giang (đoạn xã Ân Sơn, huyện Hồi Ân) Hình P2.3 Lớp đất trống lộ sau rừng trồng đƣợc khai thác vùng thƣờng nguồn sơng Lại Giang (nhánh An Lão) Hình P2.4 Cơng trình hồ chứa thủy lợi Đồng Mít sơng Lại Giang Hình P2.5 Sơng Lại Giang mùa kiệt nƣớc (đoạn chảy qua xã An Hòa, huyện An Lão) Phụ lục MÃ ẢNH VỆ TINH ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI Độ mây Thời điểm Tên ảnh 5/5/2010 LT05_L1TP_124050_20100505_20161101_01_T1 Landsat 10 3/3/2015 LC08_L1TP_124050_20150303_20170425_01_T1 Landsat 0.91 15/4/2019 LC08_L1TP_124050_20190415_20180501_01_T1 Landsat 7.51 Vệ tinh (%) Phụ lục KHĨA GIẢI ĐỐN LỚP PHỦ TRÊN LƢU VỰC Loại lớp phủ Mẫu giải đoán Ảnh thực tế Tổ hợp màu Yếu tố nhận dạng 4-3-2 Màu xanh đậm 6-5-4 Màu xanh lục nhạt, phân bố theo dạng đám lớn 5-4-3 Màu đem mực, dạng tuyến vùng 6-5-4 Màu xanh chuối non, phân bố thành đám Rừng tự nhiên Rừng trồng Mặt nước Đất nông nghiệp Loại lớp phủ Dân cư, thị Đất trống Mẫu giải đốn Ảnh thực tế Tổ hợp màu Yếu tố nhận dạng 5-4-3 Màu xanh ngọc nhạt, phân bố dạng cụm 6-5-4 Màu trắng xám, màu hồng tím phân bố đám Phụ lục Bảng P5.1 phân loại đất theo thành phần giới Hoa Kì Nhóm đất Tên đất chi tiết Sét < 0,005mm - 20 % trọng lƣợng Limon 0,05 - 0,005mm - 20 Cát - 0,05mm 80 - 100 Đất cát Đất cát Đất thịt Đất cát pha - 20 - 50 50 - 80 Thịt nặng Đất thịt pha cát Đất thịt trung bình Đất thịt nặng pha cát - 20 - 20 20 - 30 30 - 50 50 - 100 - 30 30 - 50 - 30 50 - 80 Sét pha Đất thịt nặng Đất sét nhẹ Đất sét pha cát 20 - 30 20 - 30 30 - 50 20 - 50 50 - 80 - 20 20 - 50 - 30 30 - 50 Đất sét Đất sét Đất sét pha thịt Đất sét nặng 30 - 50 30 - 50 50 - 100 - 30 50 - 70 - 50 - 50 - 20 - 50 Bảng P5.2 Cơ sở phân loại nhóm đất thủy văn theo quan bảo vệ tài nguyên đất Hoa Kì Nhóm đất Điều kiện phân nhóm đất thủy văn Khả nƣớc Nhóm A Sét < 10%, Cát sỏi > 90%, cấu trúc đất chủ yếu cát pha, thịt pha cát, thịt nhẹ thịt trung bình Nhóm B Sét từ 10 - 20% cát sỏi từ 50 - 90%, cấu trúc đất chủ yếu Thịt nhẹ, Thịt trung bình, Thịt pha sét cát thịt trung bình Thốt nước bình thường Nhóm C Sét từ 20 - 40%, cát 40% cát < 50%, cấu trúc đất chủ yếu đất sét có khả trương nở cao, đất có mực nước ngầm cao, đất có lớp sét gần bề mặt, đất nông vật liệu gần không thấm nước Khơng nước Nhóm D Thốt nước tốt Phụ lục HIỆN TRẠNG LỚP PHỦ TRÊN LƢU VỰC SÔNG LẠI GIANG Hình P6.1 Hiện trạng lớp phủ lƣu vực sơng Lại Giang năm 2010 Hình P6.2 Hiện trạng lớp phủ lƣu vực sơng Lại Giang năm 2015 Hình P6.3 Hiện trạng lớp phủ lƣu vực sông Lại Giang năm 2019 Phụ lục BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ TRÊN LƢU VỰC SƠNG LẠI GIANG Hình P7.1 Biến động lớp phủ lƣu vực sông Lại Giang giai đoạn 20010-2015 Hình P7.2 Biến động lớp phủ lƣu vực sơng Lại Giang giai đoạn 2015-2019 Hình P7.3 Biến động lớp phủ lƣu vực sông Lại Giang giai đoạn 2010 – 2019 ... ? ?Đánh giá ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật đến dịng chảy lưu vực sơng Lại Giang, tỉnh Bình Định? ?? chọn nhằm đánh giá tác động biến động lớp phủ thực vật đến thay đổi dòng chảy lưu vực, định hướng... Hiện trạng lớp phủ thực vật lưu vực sông Lại Giang; Đánh giá ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật đến dịng chảy nước mặt lưu vực sơng Lại Giang; - Về không gian: Phạm vi lưu vực sông Lại Giang;... Chƣơng Đánh giá ảnh hưởng điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu đến lớp phủ thực vật dịng chảy mặt lưu vực sơng Lại Giang Chƣơng Đánh giá tác động lớp phủ thực vật dịng chảy mặt lưu