8. Cấu trúc luận án
1.3.1. Phương pháp đánh giá tiềm năng xói mòn đất theo lưu vực
1.3.1.1. Lựa chọn phương pháp đánh giá
Trên thế giới có nhiều phương pháp đánh giá xói mòn đất. Những phương
pháp chủ yếu trong đánh giá xói mòn đất [114], [158], [163] là:
- Phân loại, phân vùng lãnh thổ theo mức độ xói mòn trên cơ sở đánh giá tổng hợp ảnh hưởng của các ĐKTN đến xói mòn. Đây là phương pháp được áp dụng
rộng rãi ở Liên Xô (cũ) và Trung Quốc. Các bản đồ phân vùng theo độ nguy hiểm
tiềm năng xuất hiện xói mòn được xây dựng trên cơ sở tổng hợp các bản đồ phân
cấp các nhân tố tự nhiên tham gia vào quá trình xói mòn như địa hình, khí hậu, lớp
phủ thực vật, trong đó địa hình và khí hậu là những nhân tố được chú ý nhiều nhất.
- Phương pháp mô hình hoá dựa trên cơ sở mô hình thực nghiệm nghiên cứu
quá trình xói mòn (mô hình thực nghiệm), những kết quả quan sát xói mòn thực tế
(mô hình kinh nghiệm) hoặc dựa trên sự hiểu biết về các quy luật vận động và cơ
39
phương trình vật lý. Đây là phương pháp mang tính định lượng, sử dụng các mô
hình toán thực nghiệm hoặc mô hình lý thuyết để thể hiện quá trình xói mòn.
Phương pháp mô hình hóa có thể cho phép ứng dụng các công nghệ hiện đại vào nghiên cứu tính toán. Tuy nhiên, do quá trình xói mòn diễn ra rất đa dạng và mang
tính địa phương cao nên khi áp dụng cho các lãnh thổ khác nhau cần chú ý tới
những đặc thù địa lý của từng địa phương bằng cách sử dụng các thông số của mô
hình đã được kiểm chứng cho địa phương.
Do khả năng ứng dụng rộng rãi công cụ GIS với các ưu thế của những kỹ
thuật mới trong quá trình nghiên cứu xói mòn nên luận án đã sử dụng phương pháp
mô hình trong nghiên cứu đánh giá XMTN lưu vực.
1.3.1.2. Lựa chọn mô hình đánh giá a. Cơ sở lựa chọn mô hình
Mô hình đánh giá được sử dụng cần đảm bảo các yêu cầu chủ yếu sau:
- Tính khả thi, bao gồm cả việc khả thi về nguồn tư liệu và phương pháp thực hiện.
- Tính chính xác và phù hợp về thông tin: kết quả tính toán của mô hình phải có độ chính xác cao, đầy đủ và phù hợp với mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra.
- Thể hiện được sự phân hóa không gian phù hợp với điều kiện chia cắt địa
hình nói riêng, sự phân hóa các ĐKTN nói chung của lãnh thổ nghiên cứu.
Luận án đã sử dụng mô hình mất đất phổ dụng USLE của Wischmeier và
Schmid để đánh giá XMTN LVS Gâm, sau khi đã loại bỏ hệ số C và P. Việc lựa
chọn mô hình này xuất phát từ những lý do sau đây:
Thứ nhất, việc lựa chọn mô hình USLE cho phép đáp ứng được yêu cầu
nghiên cứu phân cấp XMTN làm cơ sở cho việc đề xuất phân cấp phòng hộ theo lưu
vực, trong đó các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn được đề cập một cách riêng biệt
trong một mối tương quan chặt chẽ.
Thứ hai, nhiều tác giả nghiên cứu xói mòn trên thế giới và trong nước đã khẳng định USLE là mô hình có thể áp dụng thành công cho xói mòn lưu vực [118], [154], [162], [165], [166], [167], [169].
Thứ ba, các tham số của phương trình USLE có thể được sửa đổi để thích hợp
với những hoàn cảnh cụ thể về tỷ lệ không gian, điều kiện khí hậu cũng như các điều kiện địa - vật lý khác. Tuy nhiên, có thể xuất hiện các sai lệch do áp dụng máy
40
luận án đã chú ý đến lập luận và công thức của các tác giả khác đã công bố với các lưu vực có điều kiện tương tự và đặc biệt là trong điều kiện của Việt Nam. Các hệ
số được quan tâm nhiều trong việc thay đổi là LS, R và K.
Thứ tư, với cách tiếp cận hệ thống theo từng thông số ảnh hưởng xói mòn, mô hình USLE có thể được tính toán bằng công cụ GIS (hình 1.3).
Theo hình 1.3, các hệ số của quá trình xói mòn đất được tính toán trên GIS từ các
dữ liệu đầu vào là các bản đồ thành phần. Dựa trên bản đồ các hệ số này, bản đồ xói
mòn và bản đồ XMTN được tính toán. Một điều cần nhấn mạnh là để có thể tính toán được trên GIS, việc đầu tiên cần quan tâm là xây dựng một cơ sở dữ liệu.
b. Mô hình đánh giá
- Phương trình mất đất tổng quát USLE được Wischmeier và Schmid hoàn thiện vào năm 1978 từ kết quả quan trắc và thống kê lớn từ thực tế. Phương trình USLE được thiết lập trên cơ sở định lượng các nhân tố gây ra xói mòn. Lượng xói
mòn đất là một hàm của nhiều biến số; tiến hành tách biệt từng biến số và biểu diễn
nó bằng số; khối lượng đất xói mòn bằng tích của tất cả các biến số đó. Phương
trình mất đất tổng quát có dạng: A=R×K×L×S×C×P.
Trong đó:
A: lượng đất mất trung bình hàng năm chuyển tới chân sườn (kg/m2.năm).
R: hệ số xói mòn do mưa (thang đo độ xói mòn được lập trên cơ sở EI30)
(KJ.mm/m2.h.năm).
Bản đồ thành phần xói mòn
Cơ Sở dữ liệu đầu vào Bản đồ kết quả GIS
Bản đồ lượng mưa trung bình năm Bản đồ địa hình Bản đồ thổ nhưỡng Bản đồ lớp phủ thực vật giải đoán từ ảnh vệ tinh Hệ số R Hệ số LS Hệ số K Hệ số C Hệ số P Bản đồ xói mòn tiềm năng Bản đồ xói mòn
41
K: hệ số kháng xói của đất (được xác định bằng lượng đất mất đi cho một đơn
vị xói mòn của mưa trong điều kiện chiều dài sườn là 22,4m, độ dốc 9%, trồng
luống theo chiều từ trên xuống sườn dốc) (kg.h/KJ.mm).
L: Hệ số chiều dài sườn dốc, tỷ lệ đất mất đi của thửa đất cần tích toán so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn.
S: Hệ số độ dốc (tỷ lệ đất mất đi của thửa đất cần tích toán so với lượng mất đất của thửa đất chuẩn có độ dốc 9%).
C: Hệ số cây trồng hoặc lớp phủ (không thứ nguyên) tỷ lệ lượng đất mất của
thửa đất so với lượng đất mất đi của thửa đất chuẩn (bỏ hoá cách năm).
P: Hệ số canh tác bảo vệ đất (tỷ lệ lượng đất mất đi của thửa đất cần tính toán
so với lượng đất mất đi của thửa đất không thực hiện biện pháp canh tác bảo vệ đất
(thửa đất chuẩn, trồng luống theo chiều từ trên xuống sườn dốc). Trong nội dung
nghiên cứu của luận án, hệ số C và P được loại bỏ để thành lập bản đồ XMTN lưu
vực. Khi đó, mô hình USLE có dạng: A=R×K×L×S (1.6).
Chi tiết về phương pháp và quy trình cũng như kết quả tính toán các đại lượng trong phương trình này sẽ được phân tích cụ thể ở chương 3 của luận án. Trong đó,
bản đồ XMTN được thành lập thể hiện mức độ xói mòn với giả sử không có lớp
phủ thực vật và các biện pháp canh tác chống xói mòn. Chính vì vậy, kết quả tính
toán xói mòn không hướng tới việc phản ánh lượng đất xói mòn thực tế mà nhằm
phân cấp khả năng xói mòn lưu vực do ảnh hưởng của các ĐKTN (lượng mưa, loại đất, độ dốc, độ dài sườn dốc) đến quá trình xói mòn đất, làm cơ sở cho việc đề xuất
SDHL và bảo vệ tài nguyên đất, phân cấp phòng hộ và phục hồi lớp phủ rừng lưu vực.