8. Cấu trúc của luận án
1.1.2. Tổng quan về phân cấp phòng hộ đầu nguồn trong sử dụng hợp lý lãnh thổ
lãnh thổ lƣu vực sông
Từ những năm nửa sau thế kỷ XX, trước sự biến đổi mạnh mẽ của ĐKTN, TNTN theo chiều hướng bất lợi do tác động từ các hoạt động dân sinh và các tai biến thiên
25
nhiên trên các LVS, một yêu cầu bức thiết được đặt ra cho công tác quản lý và SDHL nguồn tài nguyên nước trên các LVS. Yêu cầu đó, sau này được mở rộng cho các loại tài nguyên khác liên quan như đất, rừng, khoáng sản, đa dạng sinh học trên LVS. Đây chính là cơ sở hình thành quan điểm quản lý tổng hợp LVS và SDHL lãnh thổ LVS.
Có nhiều phương thức tiếp cận khác nhau, nhưng quản lý vùng đầu nguồn trên cơ sở phân cấp PHĐN được xem là một phương thức “khôn ngoan” và quan trọng hàng đầu trong quản lý, SDHL lãnh thổ LVS [82]. Bởi mọi hiện tượng, mọi quá trình xảy ra ở vùng đầu nguồn đều ảnh hưởng tới các vùng thấp, các bộ phận khác của lưu vực thông qua tác động của dòng chảy, hiện tượng lắng đọng và vật chất bị cuốn trôi theo dòng nước thuộc hệ thống LVS.
Vai trò của quản lý vùng đầu nguồn trên cơ sở phân cấp phòng hộ ngày càng được khẳng định qua rất nhiều nhận định và quyết định của các quốc gia trên thế giới [146]. Gần đây nhất, một số công trình nghiên cứu về LVS cũng đã khẳng định điều này:
H.M. Gregersen, K.N. Brooks và cộng sự (1987) trong chương trình đào tạo môi trường ở Phnom Penh (Campuchia) cho rằng, vùng đầu nguồn là một đơn vị để kế hoạch hoá, bởi nó buộc chúng ta phải nhận thức rằng: Muốn phát triển kinh tế bền vững dựa trên tài nguyên và đất đai, phải xem xét các mối tương quan của tất cả các yếu tố tự nhiên và hoạt động của chúng xảy ra trên toàn vùng. Đất vùng cao (thượng nguồn) và đất vùng thấp (hạ nguồn) đều gắn bó với nhau thông qua sự tác động của vùng đầu nguồn trong một chu trình thuỷ văn [112].
Adam G.Yates, Robert C. Bailey(2006) trong công trình nghiên cứu ―Dòng chảy và sự biến đổi thung lũng của nó‖ đã nhận định: Ít ai nhận ra rằng CQ và đất che phủ đầu nguồn có vai trò và tầm quan trọng như thế nào đến nâng cao, bảo tồn và thành công trong những kế hoạch sử dụng đất nông nghiệp [117].
G. K. William, H. Mariano, S. Darius, C.G. David (2007) trong nghiên cứu về sự thay đổi CQvùng đầu nguồn theo thời gian đã nhận định:Sự thay đổi độ che phủ đất ở các vùng đầu nguồn sẽ liên quan đến chất lượng, tiềm năng nước và đến bảo tồn, quy hoạch, phát triển nông nghiệp [156].
J. Yongjun& nnk (2008) phân tích sự thay đổi tính chất đất ở LVS của tỉnh Vân Nam, Trung Quốc đã khẳng định, sự thay đổi sử dụng đất đầu nguồn có tác động rất lớn đến tính chất đất ở các vùng thượng, trung và hạ lưu của LVS[162].
M.H. Ali (2011) trong công trình nghiên cứu ―Đất đai và quản lý lưu vực sông‖ cho rằng, hoạt động quản lý rừng đầu nguồn là điều kiện tiênquyết trong cải thiện, bảo vệ và phục hồi, nguồn nước và hệ thống nông nghiệp [118].
26
Ở Việt Nam, trong các hội nghị về quản lý LVS và quản lý rừng đầu nguồn, nhiều nhà nghiên cứu đã đánh giá về vai trò của rừng phòng hộ đầu nguồn đối với việc sử dụng lãnh thổ, điển hình là tác giả Dương Ngọc Hải, Vũ Ngọc Long đã khẳng định: Rừng đầu nguồn suy thoái không chỉ tác động bất lợi đến đa dạng sinh học, các chức năng sinh thái, điều kiện tự nhiên khác trong tổng thể lưu vực mà còn làm giảm chất lượng cuộc sống, đặc biệt với cộng đồng đang sống ở những LVS.
Trong Cẩm nang ngành Lâm nghiệp của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (chương Quản lý rừng đầu nguồn và rừng phòng hộ ven biển) cho rằng, rừng phòng hộ đầu nguồn được xây dựng và phát triển cho mục đích bảo vệ và điều tiết nguồn nước, bảo vệ đất, chống xói mòn đất, hạn chế thiên tai, điều hòa khí hậu, bảo đảm cân bằng sinh thái và an ninh môi trường cho toàn lưu vực [11].
Võ Đại Hải, Phạm Văn Điển trong các nghiên cứu về quản lý vùng đầu nguồn đã đưa ra nhận định, mọi sự việc xảy ra ở vùng đầu nguồn đều ảnh hưởng tới việc kinh doanh và các vấn đề tại vùng thấp, qua tác động của dòng chảy, hiện tượng lắng đọng và vật chất bị cuốn trôi theo dòng nước thuộc hệ thống. Nhiều bằng chứng thực tế cho thấy các phương thức sử dụng đất không thích hợp tại vùng cao đã gây nên tai hoạ cho vùng thấp [34].
Như vậy, có thể nhận định phân cấp PHĐN là một trong những công cụ quy hoạch sử dụng đất vĩ mô, phục vụ định hướng không gian cho SDHL lãnh thổ toàn lưu vực.
Trên thế giới, lịch sử nghiên cứu về phân cấp PHĐN được gắn liền với nghiên cứu xói mòn – XMTN, thủy văn và thủy văn - rừng.
a. Nghiên cứu về xói mòn và xói mòn tiềm năng
- Trên thế giới
Có thể tổng kết một số công trình điển hình về nghiên cứu xói mòn, XMTN qua các mô hình nghiên cứu sau:
+ Nghiên cứu thực nghiệm xác định lượng đất mất: Những công trình đầu tiên nghiên cứu về xói mòn và dòng chảy được Volni - nhà khoa học Đức tiến hành từ 1877 đến 1895 bằng việc nghiên cứu hàng loạt các ô thí nghiệm nhỏ. Sau đó, được triển khai mạnh mẽ ở Mỹ và Liên Xô (cũ), các nước ở châu Phi, châu Âu, châu Mỹ, châu Úc và châu Á. Điển hình là các công trình của Miler (1917) ở bang Missouri; Bennet Borot, Laws và Haillet (1938 - 1943); mô hình toán học của A. Sing (1940); Browing (1947), Musgarave và Ellison (1944) người đầu tiên đưa ra công thức:Xói mòn F = (tính xói mòn của mưa) x (tính xói mòn của đất). Tiếp đó, W.H. Wischmeier
27
và D.D.Smith hoàn thiện và đưa ra mô hình toán học có tên là "Phương trình mất đất phổ dụng - USLE", được Cục Bảo vệ đất của Mỹ ứng dụng trong phạm vi cả nước và được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước khác nhau trên thế giới [157 - 159].
Vào những năm 1970, một số tác giả đã cải tiến các hạn chế trong phương trình USLE để áp dụng cho đất lâm nghiệp và một số loại đất phi nông nghiệp khác, được gọi là ―Phương trình mất đất biến đổi‖. Trên cơ sở đó, một số nhà khoa học đã đưa ra những mô hình tương tự đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phòng hộ và xói mòn đối với ĐKTN của vùng nghiên cứu. Ở vùng Địa Trung Hải, có mô hình Weep (Nearing, 1989), Euro Sem (Morgan, 1991), Answers (De Roo, 1993). Ở Tiệp Khắc, có mô hình của Sterlik (1975); ở Liên Xô (cũ), có mô hình của A.D.Ivanovski và I.A.Kornev (1950) [17 - 19, 46, 126].
+ Phương trình phân cấp đầu nguồn (Watershed-Classification): Một trong những công trình được thế giới quan tâm và áp dụng phổ biến là công trình của GS.TS. David Woolridge (Mỹ) tiến hành từ những năm 80. Ông đã số hóa các nhân tố tự nhiên ảnh hưởng đến quá trình dòng chảy và xói mòn như: địa hình, đá mẹ, dạng đất,...., để xây dựng phương trình hồi quy về mối quan hệ giữa chúng với trị số đầu nguồn. Trên cơ sở đó, lượng hóa các khoảng giá trị đầu nguồn theo các mục đích sử dụng. Phương trình hồi quy phân cấp đầu nguồn còn được gọi là phương trình phân cấp đầu nguồn và có dạng:
Y = a + bX1 + cX2 + dX3 + eX4 + fX5
Trong đó, Y: Cấp đầu nguồn; X1: Độ cao; X2: Độ dốc; X3: Đá mẹ; X4: Địa thế (chân, sườn, đỉnh); X5: Dạng đất; a, b, c, d, e, f: Các hệ số
Phương pháp này đã được Ủy ban Sông Mêkông và tiến sĩ Kasem Chun Cao vận dụng thành công ở Thái Lan (1985-1993), đang được áp dụng tại Canada, Việt Nam và một số nước châu Á khác [8, 112].
- Ở Việt Nam
Nghiên cứu xói mòn, XMTN đất ở Việt Nam được nhiều ngành, nhiều cơ quan trong nước nghiên cứu với nhiều góc độ tiếp cận khác nhau. Trong đó, có hai hướng tiếp cận chính là hướng tiếp cận từ lĩnh vực Địa lý – Địa mạo và Địa lý – Thủy văn
Những công trình đầu tiên nghiên cứu xói mòn ở Việt Nam đáng ghi nhận là của các tác giả Nguyễn Quí Khải (1962), Nguyễn Xuân Khoát (1963), Tôn Gia Huyên (1963, 1964), Bùi Quang Toản (1965), Trần An Phong (1967) [67].
28
trong nhiều chương trình khoa học cấp Nhà nước như chương trình Tây Nguyên, Tây Bắc,...Những công trình này đã bắt đầu đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều yếu tố tự nhiên đến xói mòn; phương pháp nghiên cứu định lượng và có sức thuyết phục hơn, do quan trắc, cân đo chính xác. Điển hình là một số công trình của Vũ Văn Mễ (1972), Bùi Quang Toản (1985), Đỗ Hưng Thành (1982), Nguyễn Quang Mỹ và nnk (1985, 1987), Nguyễn Văn Nhưng (1997), Nguyễn Ngọc Lung, Võ Đại Hải (1992, 1997, 1998) [61, 62, 64, 65, 79].Đáng chú ý là mô hình được vận dụng và cải tiến công thức tính lượng đất mất của I.A. Kornev của các tác giả Đỗ Hưng Thành và Nguyễn Thị Kim Chương, đã xây dựng được sơ đồ phân bố tiềm năng xói mòn gia tốc Tây Bắc Việt Namvới công thức đưa ra để tính mức độ xói mòn đất và mối quan hệ giữa các yếu tố tham gia vào quá trình xói mòn như sau:
M = A. I.0,75.L0,5.X1,5t.t
Trong đó, M: Lượng đất mất; I: Độ sườn dốc tính bình quân cho từng 4km2; L:
Độ dài sườn tính trung bình cho từng ô vuông; X: Cường độ mưa gây xói mòn; t: Thời gian tương ứng với cường độ mưa gây xói mòn; A: Hệ số thể hiện khả năng chống xói của đất.
Đồng thời, phương pháp nghiên cứu xói mòn và phân cấp PHĐN còn do các nhà khoa học của Viện Điều tra Quy hoạch rừng, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ứng dụng để xây dựng lâm phận phòng hộ quốc gia và bổ sung các dự án thuộc chương trình 327.Phương pháp này dựa trên kết quả đánh giá tổng hợp các yếu tố quan trọng quyết định đến mức xung yếu bằng mô hình năng lượng dòng chảy mặt. Đây cũng là mô hình được tác giả Lương Thị Vân vận dụng trong phân cấp PHĐN cho các sông suối vùng đồi núi tỉnh Bình Định [99]:
Y = DOC0,75 * ∆H0,5 * MUA1,5
Trong đó, các biến số DOC là độ dốc trung bình của bề mặt địa hình tại điểm đang xét; ∆H là độ chênh cao địa hình trong mỗi LVS cấp 3, được tính bằng hiệu số giữa độ cao tại điểm đang xét với độ cao thấp nhất trong LVS; MUA là lượng mưa trung bình năm. Đây là mô hình định lượng được xây dựng cho toàn bộ khu vực nghiên cứu theo lưới ô vuông (pixel). Mỗi ô vuông có kích thước 50m*50m, tương ứng 0,25 ha ngoài thực địa đều có một giá trị Y.
b. Nghiên cứu thủy văn - rừng
Để phân cấp PHĐN, các nhà Địa lý - Thủy văn đã nghiên cứu đánh giá mức độ xói mòn hiện tại dựa trên đại lượng modul dòng chảy rắn của các LVS(dòng chảy cát
29
bùn) theo quan điểm dòng chảy cát bùn trong sông là hàm số của mưa, địa hình và diện thu nước.
-Trên thế giới
Trước đây, các công trình nghiên cứu thủy văn - rừng về xói mòn và dòng chảy mặt chủ yếu tiến hành ở Mỹ và Liên Xô (cũ) như công trình của A.A. Moltranov (1960); P.N Matveev (1973); L.S. Regina (1989), A. Giacomin (1992),... Trong đó, Moltranov đã nghiên cứu rất chi tiết ảnh hưởng của lượng nước mưa đến xói mòn và hình thành dòng chảy qua tác động trung gian của lớp phủ rừng. Sau đó, nghiên cứu thủy văn - rừng được áp dụng với thiết bị gây mưa nhân tạo đạt kết quả cao như nghiên cứu của Meyer (1960). Tuy nhiên, theo Hudson, kết quả nghiên cứu phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủ quan (trình độ, kinh nghiệm...) của nhà nghiên cứu. Ở Úc có công trình của Khanbecov, Lima và Oloughlin khi nghiên cứu thủy văn rừng bạch đàn tự nhiên. Ở Trung Quốc, có công trình của Trần Huệ Tuyền với việc phân tích chức năng giữ nước của rừng, bảo vệ nguồn nước tại đập Tùng Hoa (Côn Minh). Một số các công trình khác theo quan điểm nghiên cứu dòng cát bùn trong sông, đã phân tích tương quan giữa dòng chảy rắn và lượng mưa trung bình năm để tính lượng phù sa hình thành trên các LVS lớn của thế giới như F. Fouvnier, W. Langbien, S. Schumm (Mỹ) và S.M White (1989) [118, 1126, 130].
Ngày nay, khi vấn đề phòng hộ, đặc biệt là PHĐN đang được đặt ra với hầu hết các quốc gia trên toàn thế giới, cùng với nghiên cứu tổng hợp về xói mòn đất, nghiên cứu thủy văn đang được quan tâm phát triển nhanh chóng, từ định tính đến định lượng nhằm đánh giá đúng mức nhu cầu phòng hộ, bảo vệ nguồn nước, điều hòa dòng chảy và bảo vệ đất.
-Ở Việt Nam
Những năm gần đây, các nhà Địa lý - Thuỷ văn đã quan tâm đến nghiên cứu xói mòndựa trên đại lượng modul dòng chảy rắn của các lưu vực. Viện Khí tượng -Thủy văn (1977) đã tiến hành xây dựng sơ đồ phân vùng xói mòn hiện tại miền Bắc dựa trên modul dòng chảy cát bùn. Kết quả là toàn miền Bắc được phân làm 6 vùng với 6 cấp modul dòng chảy. Tiếp đó, là công trình nghiên cứu của tác giảVi Văn Vị, Trần Bích Nga [104 - 106] trong đánh giá dòng chảy cát bùn sông Hồng. Gần đây, còn có công trình nghiên cứu xác định quan hệ định lượng giữa xói mòn bề mặt LVSvà lượng bùn cát vào hồ Hoà Bình của nhóm tác giảNguyễn Lập Dân, Nguyễn Băng Thanh, Vũ Thị Thu Lan cũng đi theo hướng này.
30
1.1.3. Tổng quan các nghiên cứu ởBình Định và lƣu vực sôngLại Giang
Từ lâu, tỉnh Bình Định đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học, kinh tế, quân sự trong và ngoài nước.Tuy nhiên, tùy thuộc vào mục đích mà các công trình nghiên cứu ở góc độ và mức độ hoàn toàn khác nhau.
Trước đây, Bình Định chỉ được đề cập sơ lược trong một số tài liệu nghiên cứu, chủ yếu là khẳng định tầm quan trọng trong địa thế kinh tế, quân sự của Bình Định đối với khu vực miền Trung và Tây Nguyên như “Lịch triều hiến chương loại chí” của Phan Huy Chú, trong “Đại Nam nhất thống chí”, “Bình Định và cao nguyên An Khê”
của Trinquyet đầu TK XX. Sau đó, việc nghiên cứu tự nhiên Bình Định được tiến hành, nhưng cũng chỉ là sự mô tả về địa thế, phong tục, tập quán, cảnh đẹp trong
“Nước non Bình Định” của Quách Tấn, “An Nhơn – tiềm năng thức dậy” của Đinh Công Khoách. Vài công trình mang tính chuyên khảo về các thành phần tự nhiên của tỉnh do các tác giả nước ngoài nghiên cứu như địa hình Bình Định trong “Địa thế Nam Trung bộ và Tây Nguyên” của Lanchar, về địa chất khu vực của Fromaget. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu này rất khái quát và tản mạn, không nhất quán, thể hiện mối quan hệ lãnh thổ chưa cao.
Sau 1975, việc nghiên cứu đặc điểm Địa lý tự nhiên của tỉnh đã được quan tâm hơn. Một số tác phẩm đã giới thiệu tương đối cụ thể về địa lý kinh tế - nhân văn của khu vực như“Nghĩa Bình trong nước Việt Nam thống nhất",“Bình Định sử lược và du lịch, địa lý nhân sinh – hành chính” do Tỉnh ủy Nghĩa Bình biên soạn, ―Bình Định - tiềm năng triển vọng‖ (1994), giới thiệu tiềm năng chủ yếu của vùng đất ―địa linh nhân kiệt‖. Đặc biệt, do yêu cầu đổi mới, xóa bỏ quan liêu bao cấp - phát triển KT – XH theo cơ chế thị trường, số lượng các công trình nghiên cứu của địa phương, điều tra cơ bản, nghiên cứu các nguồn TNTN như khoáng sản, đất đai, rừng, khí hậu, thủy văn, nguồn lợi thủy sản,…. nhằm phục vụ phát triển các ngành kinh tế và các dự án sản xuất trọng điểm trên địa bàn tỉnh Bình Định ngày càng nhiều. Các công trình này đã cung cấp nhiều luận cứ khoa học cho việc quy hoạch, xây dựng kế hoạch phát triển KT- XH của vùng cũng như một số khu vực trọng điểm trên địa bàn tỉnh.
1.1.3.1. Hƣớng nghiên cứu về điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội
a. Về điều kiện tự nhiên
- Địa chất, địa hình:Là một bộ phận của khối KonTum thuộc khối nền Inđôsini, đặc điểm địa chất Bình Định đã được chú trọng trong một số công trình nghiên cứu.
Ngoài các nghiên cứu chung trên phạm vi khu vực và toàn quốc, công trình được cho là nghiên cứu mang tính chuyên đề đầu tiên về địa chất trên địa bàn tỉnh Bình