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 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN TRẦN VĂN BÌNH ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT ĐẾN DỊNG CHẢY LƯU •• VỰC SƠNG LẠI GIANG, TỈNH BÌNH ĐỊNH • • Chuyên ngành : Địa lí tự nhiên Mã số : 84 40 217 Người hướng dẫn: TS NGÔ ANH TÚ • LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Đánh giá ảnh hưởng biến động lớp phủ thực vật đến dịng 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 cơng bố rri r _ • 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 dịng chảy lưu vực sơng Lại Giang, tỉnh Bình Định” hồn thành hướng dẫn TS Ngơ 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 Bộ mơn Địa lí - Quản lý tài nguyên môi trường, Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường đại học Quy Nhơn; Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh Bình Định, Phịng tài ngun huyện: An Lão, Hồi Nhơn Hồi Ân tỉnh Bình Định nhiệt tình cung cấp tài liệu, tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trong khn khổ luận văn, điều kiện thời gian hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý 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 (Geographical Information Systems): Hệ thống 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 thông tin địa lý 11 RTN 12 RTS Rừng tự nhiên 13 RN Rừng nghèo 14 RTB Rừng trung bình 15 UBND Ủy ban nhân dân Rừng thứ sinh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI .1 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU .2 2.1 Mục tiêu 2.2 Nhiệm vụ ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .3 3.1 Đối tượng 3.2 Phạm vi nghiên cứu NỘI DUNG NGHIÊN CỨU QUAN ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1 Quan điểm nghiên cứu .3 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 Phương 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 6.1 Ý nghĩa khoa học .6 6.2 Ý nghĩa thực tiễn 7 CẤU TRÚC LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .8 1.1 Cơ sở lí luận đánh giá tác động lớp phủ thực vật dịng chảy lưu vực sơng 1.1.1 Các vấn đề liên quan đến lớp phủ .8 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 _ Ị 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 thơng 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 phương pháp nghiên cứu đề tài .35 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN Tự NHIÊN, KINH TẾXà HỘI Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU ĐẾN BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT VÀ DỊNG CHẢY MẶT LƯU 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 sơng Lại Giang 43 2.1.6 Đặc điêm diện tích rừng lưu vực sông 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 cơng trình thủy điện, thủy lợi 49 2.3 Hiện trạng sử dụng đất quy hoạch đô thị vùng hạ lưu 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 CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT ĐỐI VỚI DỊNG CHẢY MẶT LƯU Vực SƠNG LẠI GIANG 54 3.1 Xây dựng đồ lớp phủ lưu 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 lưu vực sông 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 dòng chảy mặt lưu vực sông Lại Giang theo số liệu thực đo 66 3.5 Thử nghiệm biến động lưu lượng dòng chảy từ năm 2010 đến 2019 theo kịch lớp phủ thực vật 68 3.5.1 Thiết lập sơ đồ dòng 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 thơng số đầu vào cho mơ 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 .1 PHỤ LỤC .8 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 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 dòng chảy năm lưu vực sông 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 sơng .10 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống thủy văn tồn cầu .13 Hình 1.3 Sơ đồ minh họa nhân tố ảnh hưởng tới mạng lưới sơng 14 Hình 1.4 Sơ đồ minh họa nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ dòng chảy sơng 15 Hình 1.5 Sơ đồ nhân tố ảnh hưởng tới chế độ nước sông 16 Hình 1.6 Tốc độ dịng 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 dịng 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 dịng chảy lưu vực Lại Giang 68 Hình 3.23 Vị trí đo mặt cắt ngang sơng 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 sơng Lại Giang .72 Hình 3.26 Lưu lượng dịng chảy (năm 2010-2019) theo kịch lớp phủ 73 Hình 3.27 Lưu lượng dịng 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 dịng chảy theo kịch 74 Hình 3.30 Phá rừng An Lão năm 2017 .78 PHỤ LỤC Phụ lục SƠ ĐỒ CÁC ĐIỂM KHẢO SÁT THỰC ĐỊA TRÊN LƯU VỰC LG01 MCBS7 LG03 ' LG04 LG05 P-G06 - LG07 LG1 LG08 ° LoZ* MCBS "-G13 ^CBS4 LG 12 MCBS-3 MCBS1 MCBS5 r \ A J Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC ĐỊA TRÊN LƯU Vực NGHIÊN CỨU Hình P2.1 Rừng tự nhiên lưu vực sông Lại Giang nhánh Kim Sơn Hình P2.2 Rừng trồng lưu vực sơng Lại Giang (đoạn xã Ân Sơn, huyện Hồi Ân) Hình P2.3 Lớp đất trống lộ sau rừng trồng khai thác vùng thường nguồn sông Lại Giang (nhánh An Lão) Hình P2.4 Cơng trình hồ chứa thủy lợi Đồng Mít sơng Lại Giang Hình P2.5 Sông Lại Giang mùa kiệt nước (đoạn chảy qua xã An Hòa, huyện An Lão) Phụ lục Mà ẢNH VỆ TINH ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI Độ mây Thời điểm Tên ảnh Vệ tinh 5/5/2010 LT05_L1TP_124050_20100505_20161101_01_T1 Landsat 10 Landsat 0.91 Landsat 7.51 3/3/2015 15/4/2019 LC08_L1TP_124050_20150303_20170425_01_T LC08_L1TP_124050_20190415_20180501_01_T (%) Phụ lục Loại lớp phủ KHĨA GIẢI ĐỐN LỚP PHỦ TRÊN LƯU Vực Mẫu giải đoán Ảnh thực tế Tổ hợp màu a Yếu tố nhận dạng Màu xanh lục nhạt, phân bố theo dạng đám lớn Đất nông nghiệp 1) fl ilJl / ■' Ẫ \f ỉ lil 11* L All F J MI III*, lì/ ỉlll lì I L'/ 5-4-3 Màu đem mực, dạng tuyến vùng 6-5-4 Màu xanh chuối non, phân bố thành đám Loại lớp phủ Mẫu giải đoán Ảnh thực tế Tổ hợp màu ■Il■ J >A T 6-5-4 Màu trắng xám, màu hồng tím phân bố đám ■ ỆĨ ■1 Đất trống 'z dạng 5-4-3 11 nhận Màu xanh ngọc nhạt, phân bố dạng cụm ■1 Dân cư, đô thị Yếu tố Phụ lục Bảng P5.1 phân loại đất theo thành phần giới Hoa Kì % trọng lượng Nhóm Tên đất chi tiết Sét Limon đất < 0,005mm 0,05 Đất cát Đất cát - 20 - 20 Đất thịt Đất cát pha - 20 - 50 Cát - 0,05mm 80 - 100 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 nước 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 khơng thấm nước Khơng nước Nhóm D Thốt nước tốt Phụ lục HIỆN TRẠNG LỚP PHỦ TRÊN LƯU Vực SÔNG LẠI GIANG 250000 0 0 0 0 0 0 0 0 260000 270000 280000 290000 300000 Ba Tơ An Lão ) ( í, X Vĩnh Thạnh Ă Chú Giải Đát giao thông Phù Mỹ Đát mặt nước Đắt nông nghẹp Đát rừng Đát trơng Đát địi núi trọc Đát ả, còng trinh, nhà máy 250000 260000 Kilometers 270000 1:300,00 280000 290000 _ 300000 Hình P6.1 Hiện trạng lớp phủ lưu vực sông Lại Giang năm 2010 0 0 0 0 0 0 0 0 Phụ lục 1:300,00 Hình P6.2 Hiện trạng lớp phủ lưu vực sông Lại Giang năm 2010 250000 15 70 00 15 80 00 15 90 00 16 00 00 16 10 00 16 20 00 16 30 00 260000 270000 280000 ■ 290000 15 70 00 15 80 00 15 90 00 16 00 00 16 10 00 16 20 00 16 30 00 V ì An Lão \ Vĩnh Thạnh Chú Giải Phù Mỹ 1.5 — 250000 ■ Kilometers 260000 270000 280000 290000 1:300,00 Hình P6.3 Hiện trạng lớp phủ lưu vực sông Lại Giang năm 2015 12 300000 250000 260000 270000 280000 ■ 290000 1:300,00 Hình P6.4 Hiện trạng lớp phủ lưu vực sơng Lại Giang năm 2015 Hoài  ĩnh Thạnh Chú Giãi Phù Mỹ 12 ■ Kilometers 250000 260000 270000 280000 290000 1570000158000015900001600000161000016200001630000 1570000158000015900001600000161000016200001630000 Phụ lục BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ TRÊN LƯU Vực SÔNG LẠI GIANG 260000 I 270000 280000 290000 300000 I 15700001580000159000016ŨŨŨŨŨ161000016200001630000 1570000158000015900001600000161000016200001630000 250000 Phù Mỹ Kilometers 0000161000016200001630000 I 260000 260000 I 270000 280000 290000 300000 270000 ■ I 1:300,00 0lưu vực sông Lại Giang giai đoạn 20010Hình P7.1 Biến động lớp phủ 2015 250000 260000 270000 280000 1.5 290000 .f 12 Phù 300000 ■Mỹ Kilometers f 0000161000016200001630000 250000 250000 /• 290000 300000 1:300,00 Hình P7.2 Biến động lớp phủ lưu vực sông Lại Giang giai đoạn 20152019 Ba Tơ ạnh 260000 270000 280000 290000 Phù Mỹ 300000 12Kilometers 5900001600000161000016200001630000 5900001600000161000016200001630000 280000 ... Chương Đánh giá ảnh hưởng điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu đến lớp phủ thực vật dòng chảy mặt lưu vực sông Lại Giang Chương Đánh giá tác động lớp phủ thực vật dòng chảy mặt lưu. .. trạng lớp phủ lưu vực 55 3.2 Xây dựng đồ biến động lớp phủ lưu vực sông 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... ĐỘNG BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ THỰC VẬT ĐỐI VỚI DỊNG CHẢY MẶT LƯU Vực SƠNG LẠI GIANG 54 3.1 Xây dựng đồ lớp phủ lưu vực sông Lại Giang 54 3.1.1 Quy trình chung xây dựng đồ lớp phủ lưu vực sông Lại Giang