Chương 1 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
1.2. Phương phỏp nghiờn cứu
1.2.3. Phương phỏp xử lý thụng tin
1.2.3.1. Tớnh toỏn lượng mưa và tổng lượng nước mưa.
- Lượng mưa là đại lượng thể hiện mức độ mưa nhiều hay ớt ở một vựng nào đú, nú được đo bằng chiều cao của cột nước mưa thu được trờn một bề
mặt phẳng. Lượng mưa thường được đo bằng đơn vị milimet, hoặc được đo bằng đơn vị lớt trờn một vuụng (1 l/m² = 1 mm) và được ký hiệu là X. Qua theo dừi chế độ mưa trong nhiều năm và kết quả khảo sỏt của Trung tõm khớ tượng thủy văn tỉnh Kon tum, trong toàn khu vực nghiờn cứu được bố trớ 07 trạm đo mưa đú là: trạm đo số 1 đặt tại xó Măng Bỳt, huyện Konplong; trạm đo số 2 đặt tại xó Măng Cành, huyện Konplong; trạm đo số 3 đặt tại thị trấn Măng Đen, huyện Konplong; trạm đo số 4 đặt xó Đắk Kụi, huyện Kon rẫy; trạm đo số 5 đặt tại xó Đắk Tờ Re huyện Kon rẫy; trạm thủy văn Kon Plong đặt tại xó Tõn lập, huyện Kon rẫy và Trạm đo mưa thành phố Kon tum.
- Căn cứ vào vị trớ trạm đo mưa và vựng khống chế của lưu vực, lượng mưa bỡnh quõn cho mỗi lưu vực được tớnh theo cỏc phương phỏp sau:
+ Cỏc lưu vực ở trong vựng ảnh hưởng mưa của 01 trạm đo mưa thỡ lấy lượng mưa đo được từ trạm đo mưa là lượng mưa của lưu vực. Cụ thể: Lưu vực 1 ở trong vựng ảnh hưởng mưa của trạm đo số 1 nờn lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực này được tớnh từ lượng mưa đo được tại trạm đo số 1. Tương tự, lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 7 được tớnh từ lượng mưa đo được tại trạm đo số 4, lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 14 được tớnh từ lượng mưa đo được tại trạm đo số 5, lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 13 được tớnh từ lượng mưa đo được tại trạm thủy văn Kon Plong và lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 15 được tớnh từ lượng mưa đo được tại trạm đo mưa thành phố Kon Tum.
+ Cỏc lưu vực nằm hoàn toàn trong vựng ảnh hưởng mưa của 01 trạm đo mưa và một phần nằm trong vựng ảnh hưởng mưa của 01 trạm đo mưa khỏc thỡ tớnh lượng mưa bỡnh quõn lưu vực theo phương phỏp chiết giảm lượng mưa theo đường đẳng trị lượng mưa. Cụ thể: Lưu vực 2 nằm hoàn toàn trong vựng ảnh hưởng mưa của trạm đo mưa số 1 và một phần nằm trong
vựng ảnh hưởng mưa của trạm đo mưa số 2, lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 2 được tớnh theo cụng thức X2=(2.X1+X2)/3. Tương tự lượng mưa lưu vực 5 được tớnh theo cỏc cụng thức X5=( X2+2.X3)/3, lượng mưa bỡnh quõn cỏc lưu vực 8,9,10 tớnh theo lượng mưa bỡnh quõn của 2 trạm đo mưa số 4 và trạm thủy văn Konplong với hệ số giảm lượng mưa từ trạm đo mưa số 4 về trạm thủy văn Konplong.
+ Cỏc lưu vực nằm trong vựng ảnh hưởng mưa của 02 trạm đo mưa thỡ tớnh lượng mưa bỡnh quõn lưu vực theo phương phỏp bỡnh quõn cộng. Cụ thể: Lưu vực 3 nằm trong vựng ảnh hưởng mưa tại trạm đo số 1 và trạm đo số 2 nờn lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực này là trung bỡnh cộng lượng mưa đo được tại trạm đo số 1 và số 2. Tương tự, lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 4 là trung bỡnh cộng lượng mưa đo được tại trạm đo số 2 và 3; lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 11 bằng trung bỡnh cộng lượng mưa đo được tại trạm đo số 4 và trạm thủy văn Kon Plong.
+ Cỏc lưu vực nằm trong vựng ảnh hưởng của 03 trạm mưa trở lờn thỡ tớnh mưa bỡnh quõn lưu vực theo phương phỏp bỡnh quõn gia quyền về diện tớch (cũn gọi là phương phỏp đa giỏc Theissen). Cụ thể: lượng mưa bỡnh quõn của lưu vực 6, lưu vực 12 và lưu vực chớnh sụng Đăkbla được tớnh theo phương phỏp này. Theo Lờ Văn Nghinh (2000) [21], diện tớch khống chế của mỗi trạm đo mưa được xỏc định bằng cỏch nối cỏc trạm đo mưa bằng cỏc đoạn thẳng chia lưu vực thành nhiều tam giỏc, kẻ cỏc đường trung trực của cỏc cạnh tam giỏc, cỏc đường này sẽ tạo nờn giới hạn của cỏc diện tớch bộ phận lưu vực chịu ảnh hưởng của từng trạm mưa. Lượng mưa bỡnh quõn lưu vực được xỏc định theo cụng thức:
Xbq = (X1.f1+X2f2+…+Xn fn) /Flv (1-1) Trong đú: Xbq là lượng mưa bỡnh quõn trờn lưu vực.
Xn là lượng mưa bỡnh quõn tại từng trạm.
fn là diện tớch bộ phận lưu vực chịu ảnh hưởng của từng trạm mưa. Flv là diện tớch lưu vực.
- Tớnh lượng mưa theo mựa như sau: lượng mưa mựa mưa bao gồm tổng lượng mưa từ thỏng 5 đến thỏng 10; lượng mưa mựa khụ bằng tổng lượng mưa từ thỏng 11 đến thỏng 4 năm sau; lượng mưa mựa lũ bằng tổng lượng mưa trong cỏc thỏng mựa lũ ( từ thỏng 8 đến thỏng 12); lượng mưa mựa cạn bằng tổng lượng mưa trong cỏc thỏng mựa cạn (từ thỏng 1 đến thỏng 7).
- Tổng lượng nước mưa trong lưu vực được tớnh từ lượng mưa trung bỡnh trong năm hoặc trong mựa, đơn vị được tớnh là m3, ký hiệu là T. Cụng thức tớnh tổng lượng nước mưa trờn lưu vực là :
T = X.Flv (1-2)
Trong đú: - T là tổng lượng nước mưa rơi xuống bề mặt lưu vực. - X là lượng mưa bỡnh quõn đo được trong lưu vực. - Flv là diện tớch bề mặt lưu vực.
1.2.3.2. Tớnh toỏn cỏc đặc trưng biểu thị dũng chảy. a. Lưu lượng dũng chảy.
Lưu lượng dũng chảy là lượng nước chảy qua một mặt cắt vuụng gúc với dũng chảy trong một đơn vị thời gian, được tớnh theo cụng thức:
Q = V.Fmc (1-3)
Trong đú: Q – lưu lượng dũng chảy (m3/s)
V – Vận tốc trung bỡnh của dũng chảy (m/s).
b. Lưu lượng bỡnh quõn năm.
Lưu lượng dũng chảy bỡnh quõn biểu thị số lượng nước đi ra khỏi lưu vực trong một khoảng thời gian nhất định. Lưu lượng bỡnh quõn năm là lượng nước tớnh trung bỡnh trong năm chảy qua mặt cắt vuụng gúc với dũng chảy tại đầu ra của lưu vực trong một giõy, được ký hiệu là Q, đơn vị tớnh là m3/s hay lớt/s, được tớnh theo cụng thức:
Qnăm= ∑ Qi / n (1-4)
Trong đú: Qnăm - lưu lượng bỡnh quõn năm (m3/s)
Qi - Lưu lượng dũng chảy trung bỡnh ngày (m3/s) n - Số ngày trong năm
i - Ngày thứ i trong năm
c. Tổng lượng dũng chảy năm.
Tổng lượng dũng chảy năm là lượng nước đi qua mặt cắt vuụng gúc với dũng chảy tại đầu ra của lưu vực trong một năm, được ký hiệu là W, đơn vị tớnh là m3 được tớnh theo cụng thức:
Wnăm = Qnăm .n. 86400 (1-5)
Trong đú: Wnăm - Tổng lượng dũng chảy năm (m3). Qnăm - Lưu lượng bỡnh quõn năm (m3/s) 86400 - Số giõy trong 1 ngày
n - Số ngày trong năm
Đõy là chỉ tiờu biểu thị tổng số lượng nước cú trong lưu vực trong một khoảng thời gian nào đú, là tổng lượng nước mưa rơi xuống lưu vực sau khi đó bị tổn thất trờn bề mặt lưu vực đó chảy vào sụng suối. Thụng qua tổng
lượng dũng chảy trong lưu vực cú thể biết được khả năng cung cấp nước của sụng suối trong một thời gian nào đú.
d. Mụ đuyn dũng chảy năm.
Mụ đuyn dũng chảy năm là lượng nước cú khả năng sinh sản ra trờn một đơn vị diện tớch lưu vực là 1 km2 trong một năm, được ký hiệu là Mnăm, đơn vị tớnh là m3/s.km2 hay lớt/s.km2, được tớnh theo cụng thức:
Mnăm= Qnăm.103/ Flv (1-6) Trong đú: Mnăm- Mụ đuyn dũng chảy năm (l/s.km2).
Qnăm - Lưu lượng bỡnh quõn năm (m3/s) Flv - Diện tớch lưu vực (km2)
103 - Hệ số đổi đơn vị.
Mụ đuyn dũng chảy lớn tức là lượng nước trờn bề mặt lưu vực cung cấp cho sụng suối nhanh, nhiều và ngược lại.
e. Độ sõu dũng chảy năm.
Độ sõu dũng chảy năm là độ dày lớp nước trờn một đơn vị diện tớch bề mặt lưu vực trong một năm, ký hiệu là Ynăm, được tớnh theo cụng thức:
Ynăm= Wnăm . 10 -3/ Flv (1-7)
Trong đú: Ynăm - Độ sõu dũng chảy năm ( mm). Wnăm - Tổng lượng dũng chảy năm (m3) Flv - Diện tớch lưu vực (km2)
g. Hệ số dũng chảy năm.
Hệ số dũng chảy là đại lượng biểu thị mức tổn thất lượng nước mưa rơi vào lưu vực trong một năm trước khi chảy vào dũng chảy sụng suối, ký hiệu là ŋnăm và được tớnh theo cụng thức:
Trong đú: ŋnăm - Hệ số dũng chảy năm.
Ynăm - Độ sõu dũng chảy năm (mm)
Xnăm - Lượng mưa trung bỡnh năm lưu vực (mm)
Hệ số dũng chảy lớn tức là lượng nước mưa giữ trờn bề mặt lưu vực ớt, phần lớn chảy vào dũng chảy sụng suối và ngược lại.
h. Lưu lượng bựn cỏt lơ lửng mựa lũ.
Lưu lượng bựn cỏt lơ lửng mựa lũ là khối lượng bựn cỏt lơ lửng di chuyển qua mặt cắt quan trắc bỡnh quõn trờn một giõy trong cỏc thỏng mựa lũ, ký hiệu là Rbclu, đơn vị là kg/s, được tớnh theo cụng thức:
i bclu
R n
R (1-9)
Trong đú: Rbclu - Lưu lượng bựn cỏt lơ lửng mựa lũ (kg/s). Ri - Lưu lượng bựn cỏt thỏng thứ i (kg/s).
n - số thỏng trong mựa lũ ( n= 5 thỏng)
i. Tổng lượng bựn cỏt lơ lửng trong mựa lũ.
Tổng lượng bựn cỏt lơ lửng trong mựa lũ là khối lượng bựn cỏt bị xúi mũn trờn lưu vực di chuyển qua mặt cắt quan trắc bỡnh quõn trong một mựa lũ và được tớnh theo cụng thức: 3 10 bclu bclu W R x 153 x 86.400 (1-10)
Trong đú: Wbclu - Tổng lượng bựn cỏt lơ lửng mựa lũ (tấn/mựa lũ) Rlu - Lưu lượng bựn cỏt lơ lửng bỡnh quõn mựa lũ (kg/s) 153 - Số ngày trong một mựa lũ. 86.400 - Số giõy / ngày.
k. Mụ đuyn bựn cỏt lơ lửng mựa lũ . Là lượng bựn cỏt bị bào mũn trờn
mặt 1 km2 diện tớch lưu vực trong một mựa lũ và được tớnh theo cụng thức:
bclu bclu lv W M F (tấn/km2. mựa lũ) (1-11)
Trong đú: Mbclu - Mụ đuyn bựn cỏt lơ lửng mựa lũ (tấn/km2. mựa lũ)
Wbclu -Tổng lượng bựn cỏt lơ lửng mựa lũ (tấn/mựa lũ).
Flv - Diện tớch lưu vực (km2)
1.2.3.3. Phõn loại trạng thỏi rừng, tớnh toỏn độ che phủ rừng, tỷ lệ diện tớch rừng giàu và trung bỡnh và thể tớch cõy đứng.
a. Phõn loại trạng thỏi rừng.
Phõn chia trạng thỏi rừng theo quy định của Bộ NN &PTNT [2], trong đú trạng thỏi là rừng giàu và trung bỡnh, cú trữ lượng gỗ trờn 100 m3/ha; rừng nghốo cú trữ lượng gỗ 10 m3/ha đến dưới 100 m3/ha; rừng phục hồi chưa cú trữ lượng gỗ, trữ lượng cõy đứng dưới 50 m3/ha; rừng trồng là rừng được hỡnh thành do con người trồng. Nhúm đất chưa cú rừng là đất trống, trảng cỏ, cõy bụi; nhúm cũn lại khụng thuộc cỏc nhúm trờn được xếp thành nhúm đất khỏc.
b. Độ che phủ rừng thực tế.
Độ che phủ rừng thực tế là tỷ lệ tớnh theo phần trăm giữa diện tớch đất cú rừng ( cả rừng tự nhiờn và rừng trồng) trong lưu vực với tổng diện tớch lưu vực, được tớnh theo cụng thức: i lv S CP F . 100 (%) (1-12) Trong đú: CP- Độ che phủ rừng.
Si- Diện tớch trạng thỏi rừng i. Flv- Diện tớch lưu vực.
Tỷ lệ diện tớch rừng giàu và rừng trung bỡnh là tỷ lệ tớnh theo phần trăm giữa tổng diện tớch rừng giàu và rừng trung bỡnh trong lưu vực với tổng diện tớch của lưu vực, được tớnh theo cụng thức:
gtb gtb lv S P F . 100 (%) (1-13)
Trong đú: Pgtb – Tỷ lệ rừng giàu và trung bỡnh.
Sgtb - Diện tớch rừng giàu và trung bỡnh trong lưu vực.
Flv- Diện tớch lưu vực.
d. Thể tớch cõy đứng.
V = G.H.F (1-14)
Trong đú: G - là tiết diện ngang của cõy tại vị trớ độ cao 1,3 m.
H - là chiều cao vỳt ngọn trung bỡnh của cõy theo cấp kớnh. F - là hỡnh số thon.
(Cõy gỗ rừng tự nhiờn F=0,45; cõy gỗ rừng trồng F=0,5).
1.2.3.4. Tớnh toỏn hệ số hỡnh dạng lưu vực.
Hệ số hỡnh dạng lưu vực được tớnh theo cụng thức sau:
Kd = 0,28. Clv / Flv0,5 (1-15)
Trong đú: Kd - Hệ số hỡnh dạng lưu vực. Flv - Diện tớch lưu vực.
Clv - Chu vi lưu vực.
1.2.3.5. Phõn tớch mối liờn hệ giữa độ che phủ rừng, tỷ lệ diện tớch rừng giàu và trung bỡnh và cỏc yếu tố lập địa với cỏc đặc trưng biểu thị dũng chảy
trong lưu vực.
Mối liờn hệ giữa cỏc đại lượng đặc trưng thảm thực vật rừng với cỏc đại lượng biểu thị dũng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sụng là mối quan hệ một chiều và ngẫu nhiờn, tức là chỉ cú cỏc đại lượng đặc trưng của thảm thực vật rừng ảnh hưởng đến cỏc đại lượng biểu thị dũng chảy, khụng cú sự
tỏc động theo chiều ngược lại và cỏc mối liờn hệ này luụn cú sự chi phối bởi cỏc nhõn tố ngẫu nhiờn khỏc như lượng mưa, điều kiện lập địa như địa hỡnh, thổ nhưỡng, cũng tỏc động đồng thời và một chiều lờn cỏc đại lượng biểu thị dũng chảy. Do vậy, khi phõn tớch mối liờn hệ từng cặp nhõn tố riờng biệt, cũn phải phõn tớch trong mối liờn hệ với cỏc nhõn tố cú ảnh hưởng khỏc. Phương phỏp phõn tớch hồi quy đơn biến và đa biến trong thống kờ toỏn học, với sự hỗ trợ bởi cỏc phần mềm chuyờn dụng EXCELL và SPSS trờn mỏy vi tớnh là cụng cụ để phõn tớch cỏc mối liờn hệ này rất hiệu quả và cú độ tin cậy cao. Quy trỡnh phõn tớch được túm lược như sau:
a. Xỏc định mức độ liờn hệ giữa cỏc đại lượng.
Theo Nguyễn Hải Tuất (1982) [29], để đỏnh giỏ mức độ liờn hệ giữa hai đại lượng nào đú trong trường hợp khụng cần biết trước dạng liờn hệ người ta dựng chỉ tiờu thuyết minh chung nhất là tỷ tương quan. Đặc trưng này được vận dụng để đỏnh giỏ mức độ liờn hệ giữa cỏc biến độc lập và biến phụ thuộc. Tỷ tương quan được tớnh theo cụng thức:
η = Q Q Q y x y y /
Trong đú: Qy là tổng ly sai bỡnh phương từ cỏc giỏ trị quan sỏt của y đến số bỡnh quõn mẫu của nú theo cụng thức:
Qy = m i fi j y y 1 1 2 ) (
Qy/x là tổng ly sai bỡnh phương từ cỏc giỏ trị quan sỏt của y đến số bỡnh quõn cú điều kiện Y/x theo cụng thức:
Qy/x = m i fi j y y xi 1 1 2 ) (
Trong đú: fi là tần số quan sỏt ở mỗi tổ của biến X.
y xi tức là số bỡnh quõn của những trị số của biến Y trong cựng một tổ của X.
Người ta đó phõn chia mức độ liờn hệ giữa hai đại lượng thụng qua độ lớn của tỷ tương quan đú là: 0 ≤ η ≤0,3 thỡ hai đại lượng cú liờn hệ yếu; 0,3 ≤ η ≤0,5 thỡ hai đại lượng cú liờn hệ vừa; 0,5 ≤ η ≤0,7 thỡ hai đại lượng cú liờn hệ tương đối chặc.
- Kiểm tra sự tồn tại của tỷ tương quan. Giả thuyết H0: η0=0 và H1: η0 ≠ 0. Giả thuyết H0 được kiểm tra bằng tiờu chuẩn của F theo cụng thức:
F = ( η2/1-η2) x ( (n-m)/ (m-1))
Nếu F tớnh được lớn hơn F05 tra bảng với bậc tự do k1= m-1 và k2= n-m thỡ giả thuyết H0 bị bỏc, nghĩa là tỷ tương quan thực sự tồn tại trong tổng thể.
Nếu F tớnh được nhỏ hơn F05 tra bảng với bậc tự do k1= m-1 và k2= n-m thỡ
giả thuyết H0 chấp nhận, nghĩa là tỷ tương quan khụng thực sự tồn tại trong tổng thể.
b. Xỏc lập phương trỡnh hồi quy biểu thị mối liờn hệ giữa cỏc biến độc lập và biến phụ thuộc.
- Xỏc định biến độc lập và biến phụ thuộc: Cỏc biến độc lập bao gồm: độ che phủ rừng, tỷ lệ diện tớch rừng giàu và trung bỡnh, lượng mưa, độ dốc và chỉ số hỡnh dạng lưu vực. Cỏc biến phụ thuộc bao gồm lưu lượng dũng