1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
1.3.2. Khả năng giữ nước của rừng
Các nghiên cứu liên quan đến dòng chảy mặt và thảm thực vật rừng được thực hiện cho thấy rừng đóng vai trò lớn trong quá trình cung cấp nước cho sông, suối vào mùa khô. Đất rừng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất và sự hình thành dòng chảy mặt (Dũng, 1993) [7]. Nhân tố đất và sự xói mòn được nghiên cứu sâu hơn về mức độ thấm, thoát nước và sự thoái hoá đất rừng trong nghiên cứu của (Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải, 1997) [11].
Diện tích rừng đầu nguồn sông Ngàn Mọ từ 23.971 ha xuống 6.000 ha làm cho lượng nước hồ Kẻ Gỗ giảm đi từ 340 triệu m3 xuống còn 60 triệu m3, ảnh hưởng nặng nề đến sản xuất nông nghiệp (Vương Văn Quỳnh và cộng sự, 2007) [18].
Lưu lượng dòng chảy ở nơi có rừng thấp hơn 2,5 đến 27 lần so với khu vực canh tác nông nghiệp, rừng tự nhiên có tác dụng tốt hơn trong giảm dòng chảy mặt, dòng chảy kiệt so với những khu vực không có rừng.
Nghiên cứu của Viện Quy hoạch và thiết kế Nông nghiệp (1994) về sự khác biệt xói mòn trên một số loại đất; nghiên cứu của Đặng Huy Huỳnh (1990) về khả năng của rừng làm giảm bồi lắng ở vùng hồ thuỷ điện Hòa Bình; nghiên cứu về khả năng giữ nước và bảo vệ đất của rừng và các mô
hình canh tác của người Dao ở Hàm Yên - Tuyên Quang (Vương Văn Quỳnh và cộng sự, 2007) [18]; nghiên cứu của Phạm Văn Điển, về khả năng giữ nước của một số thảm thực vật ở vùng phòng hộ hồ thuỷ điện Hòa Bình. Kết quả đã cho thấy xói mòn dưới các thảm rừng là thấp nhất chúng dao động từ một vài tấn đến một vài chục tấn trên một ha một năm. Tỷ lệ che phủ rừng trên các lưu vực giảm đi sẽ dẫn đến gia tăng dòng chảy mùa lũ và giảm dòng chảy mùa kiệt (Phạm Văn Điển, 1999) [9].
Phân tích từ chương trình sử dụng đất và lâm nghiệp 2002 đã có kết luận như sau: Những bằng chứng về thuỷ văn rừng và chức năng phòng hộ đầu nguồn của rừng chưa được nghiên cứu đầy đủ ở Việt Nam. Mặc dù chúng ta không thể khái quát được tất cả những khu vực đầu nguồn trong mọi hoàn cảnh, song kiến thức dự đoán tốt nhất hiện nay của chúng ta là: - Rừng không làm tăng thêm dòng chảy mặt mà thực tế rừng thường làm giảm dòng chảy mặt; - Rừng có thể hoặc không thể điều tiết được lưu lượng nước theo mùa; - Rừng không tốt hơn các loại thảm thực vật khác trong việc hạn chế xói mòn đất; - Rừng không phải là yếu tố quan trọng như là yếu tố khí hậu trong việc kiểm soát lũ, song nó có thể có tác động nhất định ở những lưu vực nhỏ.
Tỷ lệ diện tích rừng quy đổi cần thiết cho mỗi lưu vực được thiết lập dựa trên các nhân tố ảnh hưởng đến tần xuất xuất hiện lũ, biểu thức xác định như sau (Quỳnh và sự, 2010):
(TLTVQDct) = ((0.225233 + 0.010177*sqrt(DtichLV) + 0.047206*(doc) -0.45526*(HSHD)+ 0.000804* (Lmua))-1.5)/ 0.04443 (1-1)
Trong đó: TLTVQDct là tỷ lệ cần thiết của rừng và thảm thực vật (%) DtichLV là diện tích lưu vực (ha)
Doc là độ dốc trung bình của lưu vực (độ)
HSHD là chỉ số hình dạng lưu vực, được xác định bằng tỷ lệ giữa chu vi lưu vực với chu vi hình tròn có diện tích bằng diện tích lưu vực
Lmua là lượng mưa của lưu vực.
Phần lớn loại đất trong lưu vực là đất rừng, đất trống và đất nông nghiệp.
Tỷ lệ diện tích các loại đất khác chiếm khoảng 5% tổng diện tích lưu vực.
Diện tích quy đổi cần thiết cho lưu vực có thể xác định trong công thức sau:
(TLRQĐct)=(100*(TLTVQDct)-5510)/42
(TLRQĐct)=(100*((0.225233 + 0.010177*sqrt(DtichLV) + 0.047206*(doc) - 0.45526*(HSHD)+ 0.000804* (Lmua))-1.5)/ 0.04443)-5510)/42 (1-2)
Trong đó: TLRQĐct là tỷ lệ diện tích rừng quy đổi cần thiết (%) TLTVQDct là tỷ lệ cần thiết của rừng và thảm thực vật (%)
Khả năng giữ nước của rừng được các tác giả đề cập đến và nghiên cứu rất sớm, (Bùi Ngạnh và Nguyễn Danh Mô, 1977) [14]; Bùi Ngạnh và Nguyễn Ngọc Đích, (1985) [15]; Lê Đăng Giảng và Nguyễn Thị Hoài Thu (1981) [10]. Các kết quả thể hiện sự thay đổi dòng chảy mặt trong phạm vi từ 5 - 20% phụ thuộc vào đặc điểm chung của trạng thái rừng, trong đó rừng tự nhiên luôn có tỷ lệ dòng chảy mặt thấp nhất.
Tiêu chuẩn cấu trúc của lớp thảm thực vật rừng giữ nước bằng phương pháp lượng hoá từng thành phần cân bằng nước của tuần hoàn thuỷ văn với các nhân tố ảnh hưởng quan trọng được đề xuất trong nghiên cứu của Phạm Văn Điển (1998) [8], tác giả đã nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn của một số thảm thực vật nhiệt rừng khu vực hồ thuỷ điện thuộc tỉnh Hoà Bình. Ba đối tượng được nghiên cứu là Keo tai tượng thuần loài, trảng cây bụi phục hồi sau nương rẫy, trảng cỏ nương rẫy, tất cả có tuổi đời khoảng 8 năm. Tiêu chuẩn này được dựa trên cơ sở sự biến đổi của hệ số dòng chảy bề mặt theo ba nhân tố: độ dốc, độ xốp tầng đất mặt, độ che phủ của thảm thực vật. Tuy nhiên, do giới hạn về số lượng ô tiêu chuẩn và phương tiện nghiên cứu, đề tài chỉ xây dựng được số lượng rất hạn chế, không có sự khác biệt lớn so với điều kiện lập địa và đặc điểm cấu trúc của lớp thảm thực vật rừng. Trong nghiên cứu
này, tác giả đã kết luận: Tỷ lệ phần trăm lượng nước giữ trên tán thảm thực vật dao động từ 2,91 - 18,55% tổng lượng mưa trong năm, tăng dần từ trảng cỏ, cây bụi, rừng trồng đến rừng tự nhiên. Lượng nước giữ hữu hiệu của vật rơi rụng chỉ đạt từ 2,5 - 83,2 mm/ha/năm, tương đương với tỷ lệ 0,1 - 4,6%
tổng lượng mưa. Điều đó cho thấy rằng, vật rơi rụng có khả năng giữ nước rất hạn chế. Tổng lượng nước giữ trên tán và vật rơi rụng của các trạng thái rừng từ 60,9 - 455,3 mm/ha/năm, tương đương với 3,04 - 22,70% tổng lượng mưa.
Lượng nước chảy bề mặt bình quân của các trạng thái rừng biến động từ 104,7 - 574,7 mm/ha/năm, tương đương với hệ số dòng chảy mặt từ 5,2 - 28,7%. Hệ số dòng chảy mặt cao nhất ở trảng cỏ, giảm xuống ở trảng cây bụi, rừng trồng và thấp nhất ở rừng tự nhiên.