CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.4. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN ĐẤT
1.4.4. Ứng dụng GIS và các mô hình để đánh giá xói mòn đất
Các mô hình để đánh giá xói mòn đất được chia ra thành 2 loại mô hình là mô hình kinh nghiệm và mô hình nhận thức:
- Mô hình kinh nghiệm là các mô hình được xây dựng dựa vào tổng kết, quan sát thực tế. Mục đích của các mô hình này là để tính toán lượng đất tổn thất trung bình hàng năm cũng nhằm dự báo xói mòn đất bình quân. Ngoài ra, việc sử dụng các mô hình cũng cho phép dự báo những thay đổi về xói mòn đất do biến đổi trong hệ thống canh tác và đề xuất, ước tính hiệu quả của các biện pháp phòng chống xói mòn. Có thể kể đến một số mô hình sau [7]: Mô hình SEIM (Soil Erosion Index Model), mô hình ESLE (Emprical Soil Loss Equation), mô hình USLE (Universal Soil Loss Erosion)…
- Khác với mô hình kinh nghiệm, các mô hình nhận thức được phát triển dựa vào hiểu biết về các qui luật vận động và cơ chế vật lý của quá trình xói mòn, nghĩa là dựa vào các hiểu biết đã được lý thuyết hoá dưới dạng các định luật hay phương trình vật lý. Các quá trình vật lý của xói mòn có thể được kể ra gồm: quá trình tách hạt đất (do năng lượng của hạt mưa rơi hoặc một dạng năng lượng khác); quá trình chuyển tải (với các định luật về dòng chảy mà quá trình này tuân thủ) và quá trình sa lắng của các hạt đất. Vì thế, cơ sở lý thuyết của mô hình nhận thức là lý thuyết cơ học chất rắn, chất lỏng và phân tích mô hình kinh nghiệm. Có thể kể ra các mô hình phổ biến sau: Dự báo xói mòn do nước (WEPP), Lane và Nearing, 1989; Mô hình xói mòn châu Âu, Morgan, 1992; Chương trình dự báo xói mòn theo quá trình, Schramm, 1994 [7]…
Với việc các mô hình tính toán xói mòn phong phú, đa dạng, việc lựa chọn mô hình cần dựa trên yếu tố [1]:
- Tính khả thi, bao gồm cả việc khả thi về dữ liệu và phương pháp
- Tính phù hợp về thông tin. Các thông tin mà mô hình có thể đem lại (nghĩa là kết quả tính toán) phải đầy đủ, phù hợp với yêu cầu đặt ra.
- Tính chính xác, Mô hình được chọn phải có độ chính xác phù hợp với yêu cầu. Từ những yếu tố trên cho thấy USLE là một trong những mô hình phù hợp để đánh giá, tính toán xói mòn. Sử dụng mô hình USLE trong đánh giá xói mòn đã là đề tài nghiên cứu của nhiều tác giả và cho thấy mô hình USLE có thể áp dụng cho tính toán xói mòn ở cấp độ khu vực hoặc một huyện (như nghiên cứu của đề tài). Tính tổng hợp của mô hình USLE là đề cập đến tất cả các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn một cách riêng
biệt trong mối tương quan chặt chẽ. Điều này cho phép tách riêng từng yếu tố để phân tích ảnh hưởng vai trò của chúng đến xói mòn và tìm ra biện pháp tác động phù hợp nhất. Với cách tiệm cận vấn đề theo từng thông số ảnh hưởng đến xói mòn, USLE có thể được tính toán bằng GIS. Trình tự các bước cơ bản được thực hiện như sau [1]:
Bước 1: Xây dựng các bản đồ hợp phần: - Bản đồ thổ nhưỡng
- Bản đồ lượng mưa - Bản đồ địa hình - Bản đồ thảm thực vật
Bước 2: Từ các bản đồ đơn tính, ứng dụng GIS xây dựng các bản đồ hệ số xói mòn của phương trình USLE.
Bước 3: Từ các bản đồ hệ số xói mòn, ứng dụng GIS xây dựng bản đồ tiềm năng xói mòn và xói mòn hiện tại của khu vực nghiên cứu.
Các buớc thực hiện được mô phỏng như sau:
Hình 1.3. Sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng GIS
Hình 1.3 trên đây miêu tả việc sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng hệ thống thông tin địa lý. Các thông số của mô hình (các hệ số) được tính toán trên
GIS từ các dữ liệu đầu vào (các bản đồ). Cuối cùng, dựa trên bản đồ hệ số, tính toán bản đồ xói mòn và bản đồ xói mòn tiềm năng.
- Ưu điểm: Phương pháp này cho độ tin cậy cao, dễ phân cấp xói mòn [1].
- Nhược điểm: Cần hiểu rõ về GIS để thực hiện tốt các bước công việc trong khi đây là phần mềm tiên tiến với nhiều ứng dụng rất đa dạng, khó tìm hiểu, nắm bắt trong thời gian ngắn.
Tuy nhiên, cần đặc biệt lưu ý đối với việc ứng dụng GIS trong tính toán xói mòn đất là số liệu đầu vào phải đồng bộ và thống nhất về khuôn mẫu, tọa độ và tiêu chuẩn. Do đó, quan tâm đến việc xây dựng một cơ sở dữ liệu đủ tin cậy là yêu cầu hàng đầu trong việc ứng dụng GIS nói chung và ứng dụng GIS trong đánh giá xói mòn đất nói riêng [1].