3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN 1 Nội dung nghiờn cứu
3.2.2. Nguyờn lý mụ phỏng về phần mềm SWAT
3.2.2.1. Quỏ trỡnh xúi mũn ủất
Xúi mũn là quỏ trỡnh là suy thoỏi theo thời gian. Nú bao gồm sự tấn cụng, vận chuyển và sự lắng ủọng hạt ủất bởi lực ăn mũn của mưa và nước chảy bề mặt. Trong vựng ủất bao giờ cũng cú sụng và cỏc kờnh nhỏ. Mưa làm cuốn theo nhưng hạt ủất ra dũng suối, kờnh nhỏ, rồi từ ủú tiếp tục ủổ ra cỏc con sụng. Quỏ trỡnh này cú thể xảy ra tại bất kỳ thời ủiểm nào. Quỏ trỡnh xúi mũn diễn ra nhanh hơn nhờ cú cỏc hoạt ủộng của con người tỏc ủộng vào.
Xúi mũn liờn quan tới lưu lượng dũng chảy và cỏch thức quản lý tài nguyờn thiờn nhiờn. Hai lý do chớnh cần ủược xõy dựng là xõy dựng nguồn cung cấp nước và vấn ủề phũng chống lụt. Bề mặt ủất là nơi chứa ủựng chất hữu cơ và dinh dưỡng nhiều nhất của ủất.
Xúi mũn là nguyờn nhõn gõy ra bởi mưa và nước chảy bề mặt sẽ ủược tớnh toỏn trong chương trỡnh SWAT bằng phương trỡnh mất ủất ủó sửa ủổi (Modified Universal Soil Loss Equation - MUSLE). MUSLE là phiờn bản mới của Phương trỡnh mất ủất cổ ủiển (USLE) ủược phỏt triển bởi Wischmeier và Smith (1965,1978).
Phương trỡnh tổng hợp tớnh xúi mũn ủất cú dạng tổng quỏt sau (Nasr, A. and M. Bruen, 2003): Y = ψ (K ì CE ì PE ì LS) Trong ủú: Ψ: tham số khụng thứ nguyờn. K: Hệ số xúi mũn. Y: Khối lượng cặn. CE: Hệ số quản lý cõy trồng.
PE: Hệ số biện phỏp chống xúi mũn ủất. PE phụ thuộc vào biện phỏp chống xúi mũn ủất ủó ủược ỏp dụng (canh tỏc theo ủường ủồng mức, trồng xen kẽ băng cỏ và xõy dựng ruộng bậc thang)
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệp……… 57
LS: Chiều dài và hệ số dốc.
Hệ số quản lý cõy trồng CE ủược tớnh theo cụng thức:
CE = exp.[(ln 0,8 – ln CEmnj).exp.(-0,00115.CV) + ln.CEmnj]
Trong đó: CEmnj: Giỏ trị bộ nhất của hệ số canh tỏc ủối với cõy trồng j. Hệ số xúi mũn của ủất ủược xỏc ủịnh thụng qua cụng thức:
Với:
SAN: phần trăm (%) lượng cỏt; SIL: phần trăm lượng ủất thịt; CLA: Phần trăm lượng hạt sột; C: Phần trăm hàm lượng chất hữu cơ của ủất.
Giỏ trị tham số ủược xỏc ủịnh theo:
ỉ = EI for USLE (Wischmeier và Smith 1965,1978)
ỉ = 11.8 (Q x qp)0.56 for MUSLE (Williams, 1995)
Với cỏc trị số:
EI: Hệ số năng lượng mưa Q: Tổng dũng chảy (mm) Qp: Lưu lượng ủỉnh lũ (mm/h)
Q và qp ủược tớnh toỏn theo phương phỏp ủường cong SCS của USDA (Bộ Nụng nghiệp Hoa Kỳ)
Chiều dài và hệ số dốc ủược LS ủược xỏc ủịnh như sau:
S: ðộ dốc mặt ủất (m/m)
λ : chiều dài dốc (m), ξ : tham số dốc
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệp……… 58
SWAT (Soil and Water Assessment Toll) là một mụ hỡnh làm việc liờn tục nhằm quan sỏt những tỏc ủộng của quản lý và sự tớnh toỏn theo thời gian của sản xuất nụng nghiệp.
Thuỷ lợi trong SWAT cung cấp những tham số cần thiết ủể tớnh toỏn cho sự mất ủất. Thụng số quan trọng nhất là lượng nước chảy bề mặt ủược tớnh toỏn bởi số ủường cong SCS. Trong cỏch tớnh này, số ủường cong thay ủổi phi tuyến tớnh với hàm lượng ẩm. Mặt khỏc, luồng thụng số quan trọng khỏc
ủể chạy mụ hỡnh xúi mũn ủất là luồng chảy ở phớa dưới bề mặt hay chỳng chảy vào nhau. Mụ hỡnh ỏp dụng phương phỏp ủộng học ủể ủỏnh giỏ sự hợp thành của lưu lượng dũng chảy.
3.2.2.3. Dữ liệu ủầu vào cho mụ hỡnh SWAT
* ðịa hỡnh.
Mụ hỡnh sốủộ cao (DEM) hoặc bản ủồ ủịa hỡnh ở dạng số, tỷ lệ 1:250.000. Bản ủồ này bao phủ khụng chỉ diện tớch vựng nghiờn cứu mà cần phải bao gồm toàn bộ cỏc lưu vực sụng ngũi ảnh hưởng tới khu vực nghiờn cứu. Vớ dụ cú phần diện tớch nào ủú trong vựng nghiờn cứu thuộc về một lưu vực sống khỏc tờn là X thỡ DEM cần phải bao trựm cả lưu vực của con sụng X.
Ngoài ra bản ủồ ủịa hỡnh cần bao gồm cỏc ủịa hỡnh ủịa vật khỏc như
sụng, ngũi, ao hồ,vựng dõn cư, cụng nghiệp và dịch vụ, v.v.. *. ðất.
Dữ liệu ủiều tra ủất ở cỏc ủiểm lấy mẫu ủất trong ủú bao gồm chiều sõu lớp ủất, loại ủất (theo FAO), thành phần cơ giới cỏc lớp ủất (cần thiết ủể tớnh toỏn cỏc thành phần cỏt, sột và thịt), phần trăm lượng chất hữu cơ (mựn), khả
năng trao ủổi ion. Dữ liệu ủất này ủược thu thập tại Trung tõm cụng nghệ – Bộ Tài nguyờn và mụi trường.
* Mưa.
Số liệu quan trắc mưa ngày của 356 trạm khớ tượng thuỷ văn ở miền Bắc Việt Nam ớt nhất là 10 năm. (số liệu do Viện Khớ tượng Thủy văn cung cấp)
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học nụng nghiệp……… 59
* Sử dụng ủất.
Bản ủồ sử dụng ủất của vựng nghiờn cứu, trong ủú chỉ rừ diện tớch rừng, loại rừng, cỏc loại cõy trồng và biến ủộng theo mựa trong năm, diện tớch dõn cư, khu cụng nghiệp, giải trớ, v.v..
* Chếủộ canh tỏc.
Chế ủộ canh tỏc của cỏc loại cõy trồng phổ biến trong khu vực nghiờn cứu: khu vực ruộng bậc thang, vựng trồng cõy theo ủường ủồng mức, v.v..
*. Thủy văn.
Dữ liệu quan trắc dũng chảy của những sụng chớnh trong khu vực.