- Mô hình xói mòn đất châu Âu (EUROSEM)
2.3.2Phương pháp đánh giá xói mòn đất
VẬT LI U, NI DUNG V PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu
2.3.2Phương pháp đánh giá xói mòn đất
2.3.2.1 Phương pháp ứng dụng mô hình RUSLE đánh giá xói mòn đất
Trong nghiên cứu này, mô hình RUSLE được lựa chọn để đánh giá xói mòn đất huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ. Với cách tiếp cận hệ thống theo từng thông số ảnh hưởng đến xói mòn, mô hình RUSLE có thể được tính toán bằng GIS như hình 2.1.
Hình 2.1: Sử dụng mô hình RUSLE tính toán xói mòn bằng GIS
Phương pháp ứng dụng phương trình mất đất phổ dụng RUSLE: A=RKLSCP tính toán lượng đất mất do xói mòn do mưa.
A - Lượng đất mất bình quân bị xói mòn trong năm (tấn/ha/năm) R - Hệ số xói mòn do mưa.
K - Hệ số kháng xói của đất.
LS – Hệ số ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất.
C - Hệ số ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất. P - Hệ số ảnh hưởng của các biện pháp canh tác đến xói mòn đất.
Bản đồ lượng mưa trung bình năm Bản đồ địa hình Ảnh viễn thám Bản đồ thổ nhưỡng 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
Cơ sở dữ liệu đầu vào Bản đồ thành phần xói mòn Bản đồ kết quả GIS
Đối với mỗi hệ số xói mòn đất, có nhiều phương pháp tính toán khác nhau đã phân tích ở phần tổng quan. Vì vậy, việc lựa chọn phương pháp tính toán cho từng hệ số phù hợp với điều kiện cụ thể của địa bàn nghiên cứu là rất quan trọng, vì nó sẽ ảnh hưởng đến kết quả tính toán xói mòn đất.
2.3.2.2 Phương pháp xác định hệ số R
Áp dụng phương trình tính R theo lượng mưa hàng năm do Nguyễn Trọng Hà (1996) [6] đề nghị áp dụng cho miền Bắc nước ta như sau:
R = 0,548257P - 59,5 [2.1]
Với R: Hệ số xói mòn mưa trung bình năm (J/m2
) P: Lượng mưa trung bình hàng năm (mm/năm)
2.3.2.3 Phương pháp xác định hệ số K
Áp dụng công thức tính hệ số kháng xói đất K của Wischmeier và Smith (1978) [91] như sau:
100K = 2,1.10-4M1,14(12-a) + 3,25(b-2) + 2,5(c-3) [2.2] Trong đó:
K là hệ số kháng xói của đất, đơn vị là tấn/Mj.h/mm
M: trọng lượng cấp hạt (trọng lượng theo đường kính cấp hạt). M được tính theo công thức:
(%) M = (% limon + % cát mịn)x(100% - % sét) a: hàm lượng chất hữu cơ trong đất (%).
b: hệ số loại kết cấu đất. c: hệ số tiêu thấm của đất .
Trong đó: Kích thước các hạt của các nhóm đất như sau:
Nhóm hạt sét (<0,002 mm), nhóm limon (0,002 – 0,05 mm), nhóm hạt cát (0,05 – 2 mm), nhóm cuội sỏi (>2 mm).
Để thuận tiện cho việc tính toán hệ số K, Wischmeier và Smith (1978) [91] đã đưa ra toán đồ dựa vào công thức trên để tra hệ số K (Hình 2.2).
Hình 2.2: Bảng tr toán đồ hệ số củ Wischmeier và Smith (1978) [91]
2.3.2.4 Phương pháp xác định hệ số LS
Phương pháp xác định hệ số LS được dựa trên công thức của Mitasova (1998) [80]. Phương trình có dạng:
LS = (m+1) [A/a0]m [sin b/b0]n; trong đó:
A: Diện tích đóng góp cho dòng chảy trên đơn vị chiều dài dòng chảy (m2); b là độ dốc (độ); m, n là các thông số và a0 = 22,1 m là chiều dài tiêu chuẩn ô thực nghiệm; b0 = 0,09 = 9% = 5,160 là độ dốc tiêu chuẩn ô thực nghiệm trong phương trình USLE và giá trị n = 1,3; m = 0,6 được lấy từ thực nghiệm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau đó, tác giả cải biên công thức tính toán để phù hợp hơn với GIS.
LS = (FlowAccumulation*cellsize/22,13)0.6 * (Sin(Slope) * 0,01745/0,09)1.3 * 1,6
Trong đó :
- FlowAccumulation là dòng chảy tích luỹ được tích dựa vào hướng của dòng chảy (Flow Direction).
- Cellsize: Kích thước của các Pixel. - Slope: độ dốc tính bằng độ.
2.3.2.5 Phương pháp xác định hệ số C
De Jong và các cộng sự (1994) [65] đã hiệu chỉnh NDVI để tính toán hệ số C như sau: C = 0,431 – 0,805*NDVI; [2.4]
NDVI được tính theo công thức:
)(NIR R (NIR R R NIR NDVI ; trong đó:
R là cường độ phản xạ của các đối tượng trên mặt đất đối với bước sóng đỏ (%);
NIR là cường độ phản xạ của các đối tượng trên mặt đất đối với bước sóng cận hồng ngoại (%).
2.3.2.6 Phương pháp nội suy
- Nội suy số liệu mưa bằng phương pháp nội suy theo khoảng cách có trọng số IDW (Inverse Distance Weighted) để thành lập bản đồ lượng mưa.
- Nội suy bản đồ địa hình bằng phương pháp nội suy bề mặt Spline để thành lập mô hình số độ cao DEM.
2.3.2.7 Phương pháp xác định hệ số P
Hệ số P được xác định từ bản đồ độ dốc, áp dụng theo bảng tính P của Wischmeier và Smith (1978) [91] (bảng 2.1). Bảng 2.1: Bảng tra hệ số P ộ dốc (%) Hệ số P Gi i hạn chiều dài sƣ n dốc (m) 1 – 2 0,6 122 3 - 5 0,5 91 6 - 8 0,5 61 9 - 12 0,6 37 13 - 16 0,7 24 17 - 20 0,8 18 21 - 25 0,9 15
2.3.2.8 Phương pháp chồng xếp bản đồ
- Chồng xếp các bản đồ hệ số R, K, LS xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng đất bằng phần mềm ArcGIS.
- Chồng xếp các bản đồ hệ số R, K, LS, C, P xây dựng bản đồ xói mòn đất bằng phần mềm ArcGIS.
2.3.2.9 Phương pháp chuyên gia, phương pháp tổng hợp
Tham khảo ý kiến của các cán bộ đầu ngành, các cơ quan nghiên cứu để xây dựng các bản đồ hệ số xói mòn. Tổng hợp các kết quả điều tra nghiên cứu.