Để nghiên cứu biến động của ruộng bậc thang có nhiều phƣơng pháp khác nhau với nhiều nguồn tài liệu khác nhau nhƣ: từ các số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm kê, hay từ các cuộc điều tra. Các phƣơng pháp này thƣờng tốn nhiều thời gian, kinh phí và không thể hiện đƣợc sự thay đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác của lớp phủ mặt đất, và vị trí không gian của sự thay đổi đó. Phƣơng pháp sử dụng tƣ liệu viễn thám đã khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm đó.
Cơ sở tƣ liệu viễn thám là phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên, có thể phân tích và thể hiện, đặc biệt có thể chia tách các vùng của các đối tƣợng trong lớp phủ mặt đất với các diện tích vùng riêng biệt. Dựa trên đặc trƣng phản xạ phổ của các lớp đối tƣợng, bằng các mô hình, phần mềm chuyên dụng, tƣ liệu viễn thám đƣợc xử lý để xác định và chia tách với từng đối tƣợng. Tƣ liệu viễn thám đa thời gian cho phép xác định nhanh biến động lớp phủ mặt đất trong các khoảng thời gian giữa các thời điểm thu ảnh. Các thông tin về các đối tƣợng lớp phủ sau khi chiết tách, có thể tạo ra các bản đồ hiện trạng và tính toán cụ thể diện tích tại từng thời điểm cũng nhƣ tổng hợp phân tích kết quả về phân bố và biến động.
Ứng dụng viễn thám trong theo dõi biến động của ruộng bậc thang thực chất là nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất của đối tƣợng là đất nông nghiệp tại ruộng bậc thang ở Sa Pa để từ đó đƣa ra xu thế biến động về mặt không gian. Từ tƣ liệu ảnh vệ tinh có độ phân giải cao, tiến hành xử lý, giải đoán, phân loại, chiết tách các thông tin, thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất tại các thời điểm. Sau đó sử dụng công nghệ GIS chồng ghép bản đồ lớp phủ để tính toán, thành lập bản đồ biến động.
Nhƣ vậy, công nghệ viễn thám kết hợp với GIS cho hiệu quả cao và khách quan trong đánh giá và dự báo biến đổi lớp phủ mặt đất. Không chỉ thế công nghệ viễn thám kết hợp với GIS rất hữu hiệu trong việc xác định diện tích biến động của các đối tƣợng lớp phủ, hình thái biến động, mức độ biến động của từng đối tƣợng. Bên cạnh đó, việc sử dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao hoàn toàn đáp ứng đƣợc yêu cầu về độ chính xác hình học cũng nhƣ cung cấp đủ lƣợng thông tin để xây dựng bản đồ biến động lớp phủ mặt đất đến cấp huyện.
25
CHƢƠNG 2 - ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ VÀ HIỆN TRẠNG CANH TÁC
RUỘNG BẬC THANG TẠI HUYỆN SAPA 2.1 Điều kiện tự nhiên
2.1.1 Vị trí địa lý
Sa Pa là một huyện vùng núi cao, nằm ở phía Tây tỉnh Lào Cai, có diện tích tự nhiên là 68.329,09 ha chiếm 10,70% diện tích tự nhiên của tỉnh. Huyện Sa Pa cách thành phố Lào Cai 38 km và 376 km tính từ Hà Nội.
Hình 2.1: Bản đồ vị trí huyện Sapa
Sa Pa nằm trong toạ độ địa lý từ 220 07’04’’ đến 220 28’46’’ vĩ độ bắc và 1030 43’28’’ đến 104004’15’’ kinh độ đông. Phía bắc giáp huyện Bát xát. Phía nam giáp huyện Văn Bàn. Phía đông giáp huyện Bảo Thắng. Phía tây giáp huyện Than Uyên và Tỉnh Lai Châu.
26
Huyện Sa Pa có 17 xã và một thị trấn. Thị trấn Sa Pa là trung tâm huyện, nằm cách thị xã Lào Cai về phía Tây Nam. Nằm trên trục quốc lộ 4D từ Lào Cai đi Lai Châu, Sa Pa là cửa ngõ giữa hai vùng đông bắc và tây bắc.
2.1.2 Địa chất - địa mạo - địa hình
a) Địa chất – địa mạo
Huyện Sa Pa nằm hoàn toàn trong đới Fanxipăng với dãy núi địa luỹ phức nếp lồi Hoàng Liên Sơn, là đƣờng phân thuỷ giữa lƣu vực sông Hồng và sông Đà. Nền địa chất bao gồm thành tạo biến chất tuổi Proterozoi hệ tầng Ngòi Hút và một phần đá biến chất tuổi Proterozoi Cambri thƣợng đến hạ. Phía trên là các trầm tích Paleozoi. Quá trình trầm tích bị gián đoạn tuổi Devon xuất hiện các tầng cát kết, cuội kết, đá phiến sét, đá vôi. Trầm tích Neogen và Đệ Tứ phân bố rải rác ở các thung lũng hẹp giữa núi. Còn lại phần lớn lãnh thổ đƣợc cấu tạo bởi đá xâm nhập magma axit.
Hình 2.2: Địa hình huyện Sa Pa
Thành tạo trong quá trình tạo núi Tân kiến tạo với sự phân bậc của địa hình đã tạo bề mặt địa hình cổ, tạo nên tính chất núi cao của lãnh thổ. Cấu trúc địa chất cùng với các quá trình ngoại sinh đã tạo nên sự đa dạng địa hình. Nằm trong khu vực có nhiều núi cao, độ dốc lớn. Độ dốc trung bình 35 - 400, tạo nên những thung
27
lũng hẹp, khe suối sâu. Độ cao cách mặt biển hơn 1500m và có nhiều khe suối. Đất canh tác nông nghiệp chủ yếu nằm trên các sƣờn đồi, đất có độ dốc lớn canh tác hết sức khó khăn. Hiện tƣợng xói mòn rửa trôi lớn làm cho đất đai ngày càng bạc màu.
b) Địa hình
Sa Pa có địa hình đặc trƣng của miền núi phía Bắc, độ dốc lớn, trung bình từ 35 - 400, có nơi có độ dốc trên 450, địa hình hiểm trở và chia cắt phức tạp. Nằm ở phía Đông của dãy Hoàng Liên Sơn, Sa Pa có độ cao trung bình từ 1.200 m đến 1.800 m, địa hình nghiêng và thoải dần theo hƣớng Tây - Tây Nam đến Đông Bắc. Điểm cao nhất là đỉnh Phan Xi Păng cao 3.143 m và thấp nhất là suối Bo cao 400 m so với mặt biển.
Địa hình của Sa Pa chia thành ba dạng đặc trƣng là tiểu vùng núi cao trên đỉnh, tiểu vùng Sa Pa – Sa Pả, tiểu vùng núi phân cắt mạnh.
- Tiểu vùng núi cao trên đỉnh: Gồm các xã Tả Giàng Phình, Bản Khoang,
Tả Phìn, San Sả Hồ. Diện tích của vùng 16.574 ha, chiếm 24,42 % diện tích tự nhiên của huyện. Độ cao trung bình của khu vực từ 1.400 - 1.700 m, địa hình phân cắt, độ dốc lớn và thung lũng hẹp tạo thành một vùng hiểm trở.
- Tiểu vùng Sa Pa - Sa Pả: Gồm các xã Sa Pả, Trung Chải, Lao Chải, Hầu
Thào, Tả Van, Sử Pán và Thị trấn Sa Pa có diện tích 20.170 ha, chiếm 29,72 % diện tích của huyện. Đây là tiểu vùng nằm trên bậc thềm thứ hai của đỉnh Phan Xi Păng, độ cao trung bình là 1.500 m, địa hình ít bị phân cắt, phần lớn có kiểu đồi bát úp.
- Tiểu vùng núi phân cắt mạnh: Gồm 7 xã phía Nam của huyện là Bản
Phùng, Nậm Sài, Thanh Kim, Suối Thầu, Thanh Phú, Nậm Cang và Bản Hồ có diện tích 31.120 ha, chiếm 45,86 % diện tích của huyện. Đặc trƣng của vùng là kiểu địa hình phún xuất núi cao, đỉnh nhọn, sƣờn dốc, thung lũng hẹp sâu.
Do địa hình của xã bị chia cắt mạnh, việc khai thác sử dụng đất cho các mục đích sử dụng nhƣ nông nghiệp, lâm nghiệp, chuyên dùng gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là đất trồng lúa nƣớc và cây lƣơng thực khác.
2.1.3 Khí hậu - thuỷ văn
a) Khí hậu
Sa Pa nằm sát chí tuyến trong vành đai Á nhiệt đới Bắc bán cầu, có khí hậu ôn đới lạnh với hai mùa điển hình. Mùa hè mát mẻ, mƣa nhiều từ tháng 5 đến tháng
28
10 hàng năm, mùa đông lạnh giá, ít mƣa kéo dài từ tháng 11 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau .
Do ảnh hƣởng của các yếu tố địa hình, địa mạo phức tạp, bị chia cắt mạnh và với vị trí địa lý đặc biệt nên khí hậu Sa Pa có các đặc trƣng cơ bản sau :
- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm là 15,40 C. Giao động nhiệt độ trung bình từ 18 - 200
C vào các tháng mùa hè, 10 - 120 C vào các tháng mùa đông. Nhiệt độ tháng cao nhất đạt 21,8°C, thấp nhất là 3,8°C. Nhiệt độ xuống thấp nhất từ tháng 2 năm sau, thấp nhất khoảng 00 C (cá biệt có những năm xuống tới -3,20 C). Tuy nhiên do đặc điểm địa hình của các khu vực khác nhau nên tạo ra các vùng sinh thái khác nhau và có nhiệt độ khác nhau trong cùng một thời điểm.
Hình 2.3: Nhiệt độ trung bình tháng tại Sa Pa giai đoạn 1980-2011
Nguồn [6]
Độ biến thiên theo năm của nhiệt độ rất lớn với biên độ trung bình năm từ 11-12°C. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng khác nhau rất khác nhau. Vào các tháng giao thời sự khác biệt nhiệt độ ngày và đêm có lúc lên tới 15-200C. Do đó tuy ban ngày thời tiết nóng bức, nhƣng đến đêm và sáng lại mát mẻ, nhiệt độ xuống thấp.
Số liệu từ Chƣơng trình tăng cƣờng năng lực điều phối, giảm nhẹ thiên tai và ứng phó với biến đổi khí hậu trong nông nghiệp ở miền núi phía bắc Việt Nam (UNJP/VIE/037/UNJ) cho thấy, nhiệt độ trung bình hàng năm (oC) tại Sa Pa tăng 0.2 0C trong giai đoạn 2001-2010 (15.40C) so với giai đoạn 10 năm trƣớc đó từ 1981-1990 (15.20C).
29
Hình 2.4: Xu hƣớng nhiệt độ trung bình hàng năm ở Sa Pa
Nguồn [32]
- Nắng: Tổng số giờ nắng trung bình hàng năm của Sa Pa biến động trong
khoảng 1.400 - 1.460 giờ. Số ngày nắng không đều giữa các tháng, mùa hè số giờ nắng nhiều, tháng 4 hàng năm từ 180 - 200 giờ, tháng 10 số giờ nắng ít nhất, khoảng 30 - 40 giờ.
- Độ ẩm: Độ ẩm không khí tƣơng đối bình quân hàng năm từ 85 - 90 %, độ
ẩm thấp nhất vào tháng 4 khoảng 65 % - 70 %. Do sƣơng mù nhiều, càng lên cao càng dày đặc, đặc biệt trong những thung lũng kín và khuất gió khí hậu ẩm ƣớt hơn các khu vực khác.
- Lƣợng mƣa: Tổng lƣợng mƣa bình quân hàng năm khoảng 2.782 mm, cao
nhất 3.484 mm và phân bố không đều qua các tháng cũng nhƣ theo không gian. Mƣa cũng phụ thuộc vào địa hình từng khu vực, càng lên cao mƣa càng lớn. Mùa mƣa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm khoảng 80 % lƣợng mƣa cả năm. Các tháng ít mƣa có lƣợng mƣa trung bình từ 50 - 100 mm/tháng. Mƣa đá hay xảy ra vào các tháng 2, 3,4 và không thƣờng xuyên trong các năm.
Nhìn chung tại hầu hết các vùng thấp và thung lũng dọc các con sông có lƣợng mƣa từ 1600-1800mm, trong khi đó đại bộ các phận các vùng có độ cao trên 1400m ở sƣờn phía đông dãy Hoàng liên sơn và rải rác các đỉnh cao dãy núi phía đông… có mƣa trên 2.000mm. Thời gian không mƣa liên tục xuất hiện trong mùa đông, ngƣợc lại mƣa dài ngày xuất hiện vào mùa hạ.
30
Hình 2.5: Lƣợng mƣa trung bình tháng tại Sapa giai đoạn 1980-2011
Nguồn [6]
Ngƣợc lại với nhiệt độ, số liệu về lƣợng mƣa từ Chƣơng trình tăng cƣờng năng lực điều phối, giảm nhẹ thiên tai và ứng phó với biến đổi khí hậu trong nông nghiệp ở miền núi phía bắc Việt Nam (UNJP/VIE/037/UNJ) cho thấy, xu hƣớng tổng lƣợng mƣa trung bình năm trong thập kỷ 2001-2010 là 2669 mm, giảm 199mm so với tổng lƣợng mƣa trung bình năm trong thập kỷ 1981-1990 (2868 mm). Việc giảm lƣợng mƣa sẽ tác động trực tiếp đến nguồn cung cấp nƣớc cho hệ thống ruộng bậc thang ở Sa Pa.
Hình 2.6: Xu hƣớng lƣợng mƣa hàng năm ở Sa Pa
31
- Chế độ bốc hơi: trung bình hàng năm lƣợng bốc hơi tiềm năng không vƣợt
quá 1000mm. Lƣợng bốc hơi có sự phân hóa theo đai cao: khoảng 900- 1000mm ở vùng thấp, 800- 900mm ở núi trung bình và khoảng 650-700 mm ở núi cao. Vào tháng V lƣợng bốc hơi có trị số cực đại, khoàng 110- 130mm/ tháng. Ở khu vực núi cao lƣợng bố hơi cực đại quan trắc thấy vào tháng IV, tháng V với trị số thấp 80- 90mm/ tháng. Tháng XII, tháng I là tháng có lƣợng bốc hơi nhỏ nhất; khu vực cao <1000m có trị số khoảng 30- 45mm/ tháng, khu vực >1000m đạt 30- 40mm/ tháng.
- Gió: Sa Pa có hai hƣớng gió chính và đƣợc phân bố theo hai mùa, mùa hè
có gió Tây và Tây Bắc, mùa đông có gió Bắc và Đông Bắc. Với địa hình đồi núi phức tạp và nằm sâu trong lục địa, Sa Pa ít chịu ảnh hƣởng của chế độ gió mùa mà chủ yếu là gió địa hình diễn ra cục bộ theo từng khu vực, tốc độ gió trung bình đạt 2,2 m/s, mạnh nhất có thể lên tới 19,7 m/s. Ngoài ra huyện Sa Pa còn chịu ảnh hƣởng của gió Ô Quí Hồ (gió địa phƣơng) cũng rất khô nóng, thƣờng xuất hiện vào các tháng 2,3,4.
b) Các hiện tượng thời tiết đặc biệt:
- Giông: Hay gặp vào mùa hè. Trung bình khoảng 50-55 ngày giông/ năm, vùng núi cao có số ngày có giông nhiều hơn (55-60 ngày giông/năm). Sau mỗi cơn giông thƣờng có mƣa to kéo theo lũ nguồn, lũ quét ở những khu vực có địa hình cao, dốc.
- Sƣơng mù: thƣờng xuất hiện phổ biến trong năm, trung bình khoảng 115- 120 ngày có sƣơng mù/năm, ở dãy Hoàng Liên Sơn có 205-210 ngày/năm. Sƣơng mù hay gặp vào mùa đông; một số nơi có mức độ rất dày. Trong các đợt rét đậm, ở những vùng núi cao và thung lũng kín gió còn có cả sƣơng muối, băng giá, tuyết. mỗi đợt kéo dài 2 - 3 ngày, gây ảnh hƣởng xấu tới sản xuất nông, lâm nghiệp.
- Mƣa đá: mƣa đá thƣờng kèm theo giông, càng lên cao hiện tƣợng mƣa đá càng xuất hiện nhiều. Ở thị trấn Sapa trung bình khoảng 2-3 trận mƣa đá/ năm.
- Mƣa phùn: Sapa là nơi có nhiều mƣa phùn nhất nƣớc ta do nằm ở khu vực phía Đông Hoàng Liên Sơn vào mùa đông luôn có một front tĩnh, gây mƣa dai dẳng cho khu vực. Mƣa phùn tập trung vào mùa đông. Tháng 1,2 có số ngày mƣa phùn lớn nhất, trung bình 8-9 ngày/tháng ở vùng thấp, 13-14 ngày/tháng ở vùng có độ cao trên 1500m.
32
- Gió khô nóng Ô Quy Hồ: hình thành do hiệu ứng Fon, tính chất hanh khô, tốc độ lớn, từ vùng Tây Bắc tràn xuống lãnh thổ Sapa qua đèo Hoàng Liên, khi xuống thấp trở nên rất khô và tƣơng đối nóng. Thời kỳ hoạt động từ tháng 11 đến tháng 4, mạnh nhất là vào tháng 12 và tháng 1, tốc độ trung bình khoảng 5,1 - 5,4m/s; trong các tháng 3-4, vận tốc gió cực đại có thể lên đến 29-30m/s, độ ẩm còn 13-5%.
Do địa hình cao, chia cắt phức tạp, phía Tây và Tây Nam đƣợc dãy Hoàng Liên Sơn bao bọc, khí hậu Sa Pa có những nét điển hình riêng và phân chia thành hai vùng khí hậu là vùng cao và vùng thấp, tạo nên sự đa dạng về sản xuất nông lâm nghiệp. Khí hậu Sa Pa mát mẻ và trong lành là nơi nghỉ mát lý tƣởng của khách du lịch trong và ngoài nƣớc. Tuy nhiên các hiện tƣợng tuyết rơi, băng giá, mƣa đá, sƣơng muối cũng ảnh hƣởng tới sản xuất và sinh hoạt của nhân dân.
c) Thủy văn
Sa Pa có mạng lƣới sông suối khá dày, bình quân khoảng 0,7 -1,0 km/km2 , với hai hệ thống suối chính là hệ thống suối Đum và hệ thống suối Bo.
- Hệ thống suối Đum có tổng chiều dài khoảng 50 km, bắt nguồn từ vùng núi cao phía Bắc dãy Hoàng Liên Sơn đƣợc phân thành hai nhánh chính và phân bố ở hầu hết các xã phía Bắc và Đông Bắc gồm các xã Sa Pả, Trung Chải, Tả Phìn với tổng diện tích lƣu vực khoảng 156 km2 .
- Hệ thống suối Bo có chiều dài khoảng 80 km, bắt nguồn từ các núi cao phía Nam dãy Hoàng Liên Sơn với diện tích lƣu vực khoảng 578 km2 chạy dọc theo sƣờn phía Tây và Tây Nam của dãy Hoàng Liên Sơn gồm các xã San Sả Hồ, Lao Chải, Tả Van, Bản Hồ, Nậm Sài, Thanh Phú, Hầu Thào, Thanh Kim và Bản Phùng.
Nhìn chung, huyện Sa Pa đã có mặt nƣớc đủ để đáp ứng nhu cầu của cuộc sống và sản xuất. Các suối hầu hết có lòng hẹp, dốc, thác ghềnh nhiều. Lƣu lƣợng nƣớc thất thƣờng và biến đổi theo mùa, mùa mƣa thƣờng có lũ lớn với dòng chảy