TỔNG QUAN
Khu vực nghiên cứu
Sông Đak Bla là một nhánh sông lớn cấp I, nằm ở phía Đông-Đông Nam tỉnh Kon Tum Sông bắt nguồn từ núi Ngọc Cơ Rinh với độ cao 2.039 m, chảy theo hướng Đông Bắc-Tây Nam và hợp lưu với sông Sê San cách Yaly 16 km về phía hạ lưu.
Sông Đak Bla có chiều dài 110,6 km và diện tích lưu vực 1.239 km², với lưu lượng trung bình năm khoảng 15,2 m³ theo thủy điện Thượng Kon Tum Lưu vực sông Đak Bla nằm tại tỉnh Kon Tum, bao gồm phần diện tích chảy qua huyện Kon Rẫy, huyện Kon Plong và một số xã thuộc huyện Đak Hà Phía Bắc giáp hệ thống sông Thu Bồn, phía Đông giáp hệ thống sông Ba, và phía Nam là hạ lưu sông Sê San.
Hình 2.1 Vị trí địa lý lưu vực sông Đak Bla
Lưu vực Đak Bla tọa lạc ở phía Tây dãy Trường Sơn, với độ cao dao động từ 558 đến 2039 mét Đặc điểm địa hình tại đây có xu hướng thấp dần từ Đông Bắc xuống Tây Nam Trong tỉnh Kon Tum, địa hình của lưu vực này có thể được phân chia thành ba dạng chủ yếu.
Địa hình tỉnh Kon Tum chủ yếu là núi trung bình và núi cao, tập trung ở phía bắc lưu vực Với độ dốc trung bình từ 15 độ trở lên, khu vực này có nhiều núi cao liên kết với nhau, tạo nên những thung lũng và khe suối hiểm trở Các ngọn núi ở đây được hình thành từ đá biến chất cổ, mang hình dạng khối đặc trưng.
- Dạng địa hình núi thấp: phân bố ở trung tâm phần lưu vực trong tỉnh Kon
Tum Độ dốc bình quân 15 – 20 0 Đƣợc hình thành từ các đồi trầm tích neogen và đá bazan, biến chất; mức độ chia cắt vừa đến mạnh.
Thung lũng và máng trũng là dạng địa hình chủ yếu phân bố ở phía Nam lưu vực tỉnh Kon Tum, với độ dốc trung bình từ 10 đến 15 độ Địa hình này được hình thành từ quá trình bóc mòn ven sông, tạo nên các lòng máng thấp dần về phía Tây Nam.
Lưu vực Đak Bla có khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Mùa Đông kéo dài từ tháng 11 đến tháng 3, trong khi mùa Hạ bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 9 hoặc tháng 10 Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.121 mm, với lượng mưa cao nhất đạt 2.260 mm và thấp nhất là 1.234 mm Tháng có lượng mưa cao nhất thường là tháng 8 và tháng 9.
Trên lưu vực Đak Bla, hướng gió thay đổi theo mùa với đặc điểm gió mùa Đông Nam Á, chủ yếu thịnh hành từ hướng Tây và Đông với tần suất khoảng 28 ÷ 36% Hướng Bắc và Nam xuất hiện ít hơn, chỉ khoảng 1 ÷ 2% Độ ẩm trung bình hàng năm dao động từ 78 - 87%, trong đó tháng 8 - 9 có độ ẩm cao nhất khoảng 90%, còn tháng 3 là tháng có độ ẩm thấp nhất với khoảng 66%.
Tổng lượng bốc hơi trung bình hàng năm tại trạm Kon Tum đạt 940 mm/năm Lượng bốc hơi cao nhất thường rơi vào các tháng 2 và 3, trong khi đó, mức bốc hơi thấp nhất xảy ra vào mùa mưa.
Tổng lượng bức xạ hằng năm tại tỉnh Kon Tum đạt từ 220-204 Kcal/cm², dẫn đến cân bằng bức xạ năm đạt 95-115 Kcal/cm², ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và phân bố thực vật trong khu vực Trung bình, số giờ nắng hàng năm tại trạm Kon Tum dao động từ 2100-2400 giờ, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển nông nghiệp.
Lƣợng mƣa Bốc hơi Độ m
Hình 2.2 Đồ thị trạm khí tượng Kon Tum từ năm 2005-2010
(Nguồn: Nguyễn Bách Thắng và ctv, 2010)
Hệ thống sông Đak Bla bao gồm sông chính Đak Bla, các sông nhánh như Đak Ne, Đak Pơ Ne và nhiều suối nhỏ, chảy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam và đổ vào sông Sê San, đi qua tỉnh Gia Lai và Cam Pu Chia Lưu vực Đak Bla có độ cao nguồn sông đạt 1.650m, và tại vị trí hợp lưu với sông Sê San là 1.100m Tổng lượng dòng chảy hàng năm của lưu vực này khoảng 2.804.529.10^6 m^3, chiếm 32,43% tổng lượng dòng chảy của tỉnh Có 18 nhánh sông suối chính đổ vào Đak Bla, với độ dài từ 10 – 70 km; trong đó, các suối lớn nhất như Đak Akol, Đak Pơ Ne, Ia Krom chiếm 60% diện tích lưu vực sông Đak Bla Mật độ mạng lưới sông Đak Bla là 0,49 km/km^2, với hệ số uốn khúc là 2,03 và độ dốc trung bình của lòng sông chính là 4%.
Lưu vực sông Đak Bla có lượng mưa trung bình hàng năm đạt 2.121 mm, tạo ra dòng chảy năm Qo là 98,5 m³/s Mô số dòng chảy năm Mo ghi nhận là 32,3 l/s/km², chiếm 24,1% tổng dòng chảy của toàn lưu vực Sê San.
Mùa khô tại lưu vực Đak Bla có lượng mưa rất thấp, chỉ chiếm từ 10 đến 15% tổng lượng mưa hàng năm Trong số đó, ba tháng khô nhất là tháng 2, 3 và 4, chỉ đóng góp 10% tổng lượng nước trong cả năm.
Bảng 2.1 Đặc điểm các nhánh sông của lưu vực sông Đak Bla Độ cao Độ dài Độ cao Độ rộng Độ dốc Mật độ nguồn sông TB lưu TB
Sông TB lưu lưới sông sông chính vực lưu vực vực (%) (km/km2)
(Nguồn: Nguyễn Bách Thắng và ctv, 2010)
2.1.4 Điều kiện kinh tế - xã hội
Lưu vực sông Đak Bla, thuộc huyện Kon Rẫy, Kon Plong và một số xã của huyện Đak Hà, có tổng dân số khoảng 74.344 người theo Niên giám thống kê 2010 Mật độ dân cư trong khu vực này không đồng đều; thị trấn có mật độ dân cư cao hơn, trong khi vùng nông thôn lại có mật độ thấp hơn.
Lưu vực Đak Bla đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho thủy lợi và thủy điện tại tỉnh Kon Tum và các tỉnh lân cận Với quốc lộ 14 kết nối thuận lợi với tỉnh Gia Lai, khu vực này cũng là trung tâm kinh tế chủ chốt của tỉnh.
Kết cấu hạ tầng của lưu vực sông Đak Bla, nằm cạnh thành phố Kon Tum - trung tâm kinh tế chính trị của tỉnh, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống giao thông Đường Hồ Chí Minh kết nối với các tỉnh Tây Nguyên và Quảng Nam, trong khi quốc lộ 24 dẫn đến Quảng Ngãi và quốc lộ 40 hướng tới Atôpư (Lào) Mạng lưới giao thông tại thành phố cùng các tuyến đường liên huyện, liên xã đáp ứng tốt nhu cầu di chuyển và vận chuyển hàng hóa của người dân.
Khái quát về xói mòn đất
2.2.1 Định nghĩa xói mòn đất
Xói mòn đất có nhiều định nghĩa khác nhau nhƣ:
Xói mòn đất, theo Ellison (1944), là hiện tượng di chuyển đất do tác động của nước mưa, gió và trọng lực lên bề mặt đất Nó được xác định bởi các yếu tố như loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, cũng như lượng và cường độ mưa.
Xói mòn đất là hiện tượng mất đi lớp đất mặt do tác động của nước chảy, tuyết và các yếu tố địa chất khác, bao gồm cả sự sạt lở do trọng lực, theo Rattan Lal (1990).
Xói mòn là hiện tượng mà các phần tử nhỏ, cục bộ, và thậm chí cả lớp bề mặt đất bị bào mòn và cuốn trôi bởi sức gió và sức nước, theo định nghĩa của FAO (1994).
Xói mòn đất là quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng bề mặt do tác động của các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội, dẫn đến mất đất, giảm chất lượng đất và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường cũng như kinh tế xã hội Khái niệm xói mòn đất có thể thay đổi tùy thuộc vào hướng tiếp cận và mục tiêu nghiên cứu của từng đối tượng.
2.2.2 Các kiểu xói mòn chính
Xói mòn dưới tác nhân thể lỏng được phân loại dựa trên các yếu tố như tác nhân gây xói mòn và dạng xói mòn Hai kiểu xói mòn chính là xói mòn do nước và xói mòn băng hà Trong khuôn khổ đề tài này, chúng ta chỉ tập trung vào xói mòn do nước, với hai tác nhân chính là mưa và dòng chảy.
Hình 2.3 Các loại xói mòn do tác nhân thể lỏng (Nguồn: Nguyễn Trường Ngân, 2012)
Xói mòn do nước xảy ra khi nước chảy tràn trên bề mặt, tạo ra năng lượng từ mưa để tách các hạt đất khỏi thể đất và vận chuyển chúng đi Khoảng cách di chuyển của các hạt đất phụ thuộc vào năng lượng của dòng chảy và địa hình bề mặt Theo nghiên cứu của Nguyễn Siêu Nhân và cộng sự, xói mòn do nước có thể được phân loại thành nhiều dạng khác nhau dựa trên tác động của dòng nước.
- Xói mòn theo lớp: Đất bị mất đi theo lớp không đồng đều nhau trên những vị trí khác nhau của bề mặt địa hình.
- Xói mòn theo các khe, rãnh: Bề mặt đất tạo thành những dòng xói theo các khe, rãnh trên sườn dốc nơi mà dòng chảy được tập trung.
Xói mòn mương xói là hiện tượng đất bị xói mòn mạnh mẽ, thể hiện qua việc hình thành các lớp và khe rãnh Nguyên nhân chính là do khối lượng nước lớn tập trung theo các khe thoát, chảy xuống chân dốc với tốc độ cao, dẫn đến việc đất bị đào khoét sâu.
2.2.3 Tiến trình xói mòn đất
Theo Ellision (1944), xói mòn đất được xem như một hàm số phụ thuộc vào các yếu tố như loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ thực vật, lượng mưa và cường độ mưa Mặc dù xói mòn là một quá trình tự nhiên, nhưng ở một số khu vực, tốc độ xói mòn lại gia tăng do hoạt động của con người Ellision đã chỉ ra rằng tác nhân gây xói mòn mạnh mẽ nhất là xung lực từ hạt mưa tác động lên bề mặt đất, và ông đã chia quá trình này thành ba giai đoạn.
- Giai đoạn 1: Hạt mƣa rơi xuống làm vỡ cấu trúc đất, tách rời từng hạt đất ra khỏi bề mặt đất.
- Giai đoạn 2: Những hạt đất bị bong ra bị dòng nước cuốn trôi theo sườn dốc, di chuyển đi nơi khác, làm mất đất ở khu vực này.
- Giai đoạn 3: Những hạt đất lắng đọng ở một nơi khác, tăng thêm khối lƣợng đất cho nơi này, vùi lấp bề mặt đất cũ, làm cạn lòng hồ.
Hình 2.4 Tiến trình xói mòn đất (Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005)
2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất
Nghiên cứu về quá trình xói mòn đất của các nhà khoa học như Ellision (1944) và Wishmeier cùng Smith (1978) cho thấy rằng có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất, bao gồm lượng mưa, địa hình, loại thổ nhưỡng, độ che phủ bề mặt và các yếu tố do con người tác động.
Hình 2.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất
Mưa ảnh hưởng đến xói mòn chủ yếu qua tổng lượng và cường độ mưa Ban đầu, người ta cho rằng dòng chảy mặt là nguyên nhân chính gây xói mòn, nhưng nghiên cứu đã chỉ ra rằng mưa mới là yếu tố quyết định Elison (1944) là người đầu tiên xác định rằng chính hạt mưa gây ra xói mòn Năm 1985, Hudson N.W đã chứng minh qua thực nghiệm rằng hạt mưa có động năng lớn hơn 256 lần so với dòng chảy mặt mà nó tạo ra.
Hình 2.6 Tiến trình tác động của hạt mưa đến xói mòn đất
Sự phân bố mùa mưa là yếu tố quan trọng gây xói mòn, đặc biệt ở Việt Nam và lưu vực Đak Bla, tỉnh Kon Tum Mùa mưa ở đây có sự phân hóa rõ rệt, với lượng mưa đạt cực đại vào các tháng mùa hè và cực tiểu trong mùa đông.
Vì vậy việc bảo vệ đất, chống xói mòn đặc biệt trong mùa mƣa là vô cùng cần thiết.
Ngoài mưa, các yếu tố khí hậu như gió, nhiệt độ và độ ẩm cũng tác động đến xói mòn đất, mặc dù mức độ ảnh hưởng của chúng không được xác định rõ ràng.
Thổ nhưỡng, bao gồm các tính chất vật lý, hóa học và sinh học, là yếu tố quyết định đến mức độ xói mòn của đất Khi mưa rơi xuống, nó tác động đến đất theo hai cách chính, dẫn đến quá trình xói mòn.
- Năng lƣợng của hạt mƣa và đập phá vỡ kết cấu đất, tác động đến tính chất hóa học và vật lý, làm tách rời các hạt đất.
- Quá trình vận chuyển các hạt đất.
Sự xói mòn của các loại đất khác nhau phụ thuộc vào khả năng thấm và sự ổn định cấu trúc của đất Yếu tố thổ nhưỡng, bao gồm thành phần cơ giới và hàm lượng hữu cơ, cũng ảnh hưởng đến quá trình xói mòn Đất có kết cấu tốt, cân bằng và giàu hữu cơ sẽ khó xói mòn hơn so với đất có kết cấu lỏng lẻo và nghèo chất hữu cơ.
2.2.4.3 Nhân tố địa hình Độ dốc ảnh hưởng, liên quan trực tiếp đến lượng đất xói mòn, rửa trôi, vì độ dốc quyết định thế năng của hạt đất và dòng chảy phát sinh trên mặt Đất có độ dốc lớn dễ bị xói mòn hơn đất bằng phẳng vì các yếu tố tạo xói mòn nhƣ: sự bắn tóe đất, sự xói rửa bề mặt, sự lắng đọng, và di chuyển khối tác động lớn hơn trên sườn dốc có độ dốc cao Ngoài ra, xói mòn còn chịu ảnh hưởng của dạng hình học và chiều dài sườn dốc Bề mặt sườn dốc phẳng sẽ xói mòn mạnh hơn bề mặt lõm và nhỏ hơn bề mặt sườn dốc lồi Chiều dài sườn dốc càng tăng, khối lượng nước càng lớn, lớp nước càng dày, tốc độ và năng lượng dòng chảy càng lớn thì quá trình rửa trôi, xói mòn đất càng xảy ra mạnh Theo Nguyễn Quang Mỹ (1995) thì:
- Độ dốc tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 đến 4 lần.
- Chiều dài sườn tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 - 7, 5 lần.
- Sườn lồi tăng 2-3 lần so với sườn thẳng.
Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã đề xuất thang độ dốc trên lãnh thổ
Việt Nam: 0 -3 0 , 3-8 0 , 8-15 0 ,15-25 0 ,trên 25 0 , tuy chƣa đƣợc hoàn thiện nhƣng đây cũng là bước thống nhất đầu tiên để sử dụng độ dốc ở nước ta.
Sự bồi lắng
Theo Bengt Carlsson (1998) : “Bồi lắng (trầm tích) là lớp tích tụ của các hạt lơ lửng mà nặng hơn nước”.
Bồi lắng là quá trình mà các hạt đất bị tách ra do xói mòn và sau đó được lắng lại trong đất hoặc trong các nguồn nước như hồ, suối và đất ngập nước, theo nghiên cứu của Đại học Michigan, Mỹ (2004).
Bồi lắng là quá trình mà các hạt đất bị tách ra do xói mòn, chủ yếu do nước, và sau đó được lắng lại trong đất hoặc các nguồn nước.
Quá trình hình thành bãi bồi diễn ra khi nước lũ hoặc nước lớn làm mực nước sông dâng cao, dẫn đến việc nước tràn vào thung lũng hai bên bờ Trong quá trình này, đất sét, bùn và các hạt cát, sỏi nhỏ sẽ lắng đọng và phủ kín bề mặt của bãi bồi.
Bồi lắng của các con sông suối miền núi chủ yếu bao gồm đá tảng, sỏi, sạn và cuội Các sông, suối chảy qua các khe xói và khe hẻm, dẫn đến việc hình thành bồi tích khó phân loại Điều này gây khó khăn trong việc xác định ranh giới giữa các dạng bồi tích lòng sông, bãi bồi và các dạng khác, khiến cho thành phần hạt hỗn tạp và tính phân lớp không được thể hiện rõ ràng.
Hình 2.8 Bồi lắng do xói mòn trên lưu vực sông Đak Bla tỉnh Kon Tum (Nguồn:
2.3.3 Ảnh hưởng của bồi lắng
Hiện tượng bồi lắng và xói mòn là những quá trình tự nhiên không thể tránh khỏi của các dòng chảy, cho thấy rằng không có sông hay biển nào hoàn toàn ổn định Sự ổn định chỉ là tương đối, trong khi biến hình và xói bồi là những yếu tố tuyệt đối Hậu quả của bồi lắng có sự khác biệt tùy thuộc vào từng địa điểm, và việc bồi lắng lòng dẫn có thể gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và hệ sinh thái xung quanh.
- Gia tăng diện tích đất sản xuất;
- Cản trở giao thông thủy;
- Giảm năng lực, hiệu quả của các công trình thủy lợi;
Ô nhiễm môi trường không chỉ góp phần gây ra dịch bệnh mà còn có thể dẫn đến thảm họa nghiêm trọng nếu hiện tượng bồi lắng xảy ra tại các cửa sông, làm giảm khả năng tiêu thoát nước cho khu vực.
Mô hình SWAT
2.4.1 Tổng quan về mô hình SWAT
The SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model is a comprehensive tool developed for assessing soil and water resources It was created by Dr Jeff Arnold at the Agricultural Research Service (ARS) of the United States Department of Agriculture (USDA) and Professor Srinivasan from Texas A&M University in the early 1990s.
Mô hình SWAT là công cụ quản lý đất và nước hiệu quả nhờ vào khả năng mô phỏng lưu vực mà không cần dữ liệu giám sát, định lượng tác động của các dữ liệu đầu vào thay thế, và mô phỏng chi tiết không gian thông qua việc chia nhỏ lưu vực thành các tiểu lưu vực Mô hình này có khả năng tính toán trên quy mô lớn với chi phí và thời gian tiết kiệm, đồng thời cho phép dự báo dài hạn SWAT được thiết kế để phân tích ảnh hưởng của quản lý nguồn tài nguyên đất đến nguồn nước, bồi lắng và ô nhiễm từ mất rừng và hoạt động nông nghiệp Dựa trên các quan hệ vật lý tự nhiên và sử dụng các phương trình hồi quy, SWAT yêu cầu dữ liệu về thời tiết, sử dụng đất, địa hình, thực vật và quản lý tài nguyên trong lưu vực để đạt được kết quả chính xác.
Mô hình SWAT tính toán các quá trình tự nhiên như chuyển động nước, lắng đọng bùn cát, tăng trưởng mùa màng và chu trình chất dinh dưỡng dựa trên dữ liệu đầu vào Mô hình này có khả năng dự báo thông qua việc thay đổi các thông số như quản lý sử dụng đất, khí hậu và thực vật, từ đó định lượng tác động đến dòng chảy và các thông số khác SWAT có hiệu quả cao trong việc mô phỏng trên lưu vực rộng lớn và hỗ trợ ra quyết định cho các chiến lược quản lý phức tạp với chi phí và thời gian thấp Mô hình cũng xem xét các vấn đề như lưu lượng dòng, đỉnh lũ và sự tích lũy chất ô nhiễm ảnh hưởng đến vùng hạ lưu Mặc dù có nhiều mô hình thủy văn khác như MIKEBASIN, HEC-HMS, ANSWERS và AGNPS, hầu hết không có công cụ hiệu chỉnh tự động SWAT cung cấp công cụ SWAT-CUP cho việc hiệu chỉnh và kiểm định tự động, giúp tiết kiệm thời gian nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác và hiệu quả cho người sử dụng.
2.4.2 Quá trình phát triển của SWAT
SWAT được phát triển từ mô hình mô phỏng tài nguyên nước lưu vực nông thôn SWRRP, cùng với các mô hình khác như CREAMS, GLEAMS và EPIC, nhằm quản lý nông nghiệp, đánh giá tác động của hóa chất, rửa trôi, xói mòn và sự tích trữ nước ngầm.
Hình 2.9 Sơ đồ phát triển của mô hình SWAT
SWAT ra đời vào đầu những năm 1990, kết hợp hai mô hình SWRRP và ROTO Kể từ đó, SWAT đã trải qua nhiều lần xem xét, đánh giá và cải tiến để mở rộng khả năng mô phỏng Những cải tiến đáng kể nhất của các mô hình qua các phiên bản khác nhau đã góp phần nâng cao hiệu quả và tính chính xác trong việc mô phỏng.
- SWAT 94.2: bổ sung khái niệm đơn vị thuỷ văn (HRUs).
SWAT 96.2 đã cập nhật với nhiều tính năng mới, bao gồm quản lý tùy chọn cho phương án tự động bón phân và tưới nước, cũng như tính toán lượng nước mà tán lá cây lưu trữ Phiên bản này còn bổ sung mô phỏng CO2 trong mô hình tăng trưởng cây trồng, phục vụ cho các nghiên cứu về biến đổi khí hậu, và cập nhật phương trình Penman-Monteith để tính toán bốc thoát nước tiềm năng.
SWAT 98.1 đã được cải tiến với nhiều tính năng mới, bao gồm mô phỏng lượng tuyết tan, cải thiện tính toán chất lượng nước trong các dòng sông suối, và mở rộng khả năng truyền vòng tuần hoàn chất dinh dưỡng Ngoài ra, phiên bản này còn bổ sung phương thức quản lý tiêu nước thông qua việc cày sâu, đồng thời xem xét tác động của chăn thả và bón phân hóa học Mô hình cũng đã được điều chỉnh để có thể áp dụng hiệu quả tại khu vực Nam bán cầu.
SWAT 99.2 đã cải tiến tính truyền vòng tuần hoàn chất dinh dưỡng, nâng cao khả năng tính toán cho ruộng lúa và đầm lầy Phiên bản này bổ sung ước tính về lượng tổn thất chất dinh dưỡng do quá trình bồi lắng trong hồ chứa, ao và đầm lầy Ngoài ra, SWAT 99.2 cũng cập nhật thông tin về lượng nước chứa được nhờ vào bờ sông và cải thiện tính truyền kim loại theo thứ tự các đoạn sông suối.
SWAT 2000 đã cải tiến khả năng mô phỏng dòng chảy khu vực bằng cách bổ sung tính truyền vận chuyển vi khu Nó cũng tích hợp phương trình thấm Green & Ampt, nâng cao mô hình mô phỏng thời tiết Phiên bản này cho phép người dùng nhập hoặc mô phỏng dữ liệu bức xạ mặt trời hàng ngày, độ ẩm tương đối và tốc độ gió Hơn nữa, SWAT 2000 hỗ trợ đọc vào hoặc ước tính các giá trị bốc thoát nước tiềm năng (ET) cho lưu vực, giúp cải thiện độ chính xác trong các nghiên cứu thủy văn.
SWAT 2005 đã cải thiện khả năng truyền vận chuyển vi khuẩn trong dòng chảy, đồng thời thêm kịch bản dự báo thời tiết và mô phỏng lượng mưa Ngoài ra, thông số lưu trữ nước trong tính toán giá trị chất lượng nước hàng ngày có thể phụ thuộc vào độ ẩm của đất hoặc lượng bốc thoát hơi nước từ cây cối.
Phiên bản SWAT 2012 hiện đang trong quá trình phát triển với nhiều cải tiến, bao gồm giao diện cho các mô hình trên hệ điều hành Windows (Visual Basic), GRASS và ArcView Trong tương lai, SWAT sẽ tiếp tục được nâng cấp, tập trung vào các lĩnh vực phát triển chính.
- Mở rộng phạm vi mô phỏng gồm cả thời gian và không gian.
- Cung cấp nguồn dữ liệu đầu vào sẵn có, miễn phí và đảm bảo chất lƣợng nhƣ thời tiết, thuỷ văn, thổ nhƣỡng, hoạt động sản xuất nông nghiệp.
- Hiệu chỉnh, phân tích tính bất định của mô hình.
- Mô phỏng theo thời gian thực.
- Tích hợp với các mô hình khác nhƣ APEX, SWMM (EPA), ALMANAC, DSSAT.
- Hợp tác phát triển mô hình với các tổ chức nhƣ CGIAR, ISRIC,…
- Tăng cường đào tạo, truyền thông về SWAT.
-Xây dựng nhiều tùy chọn cho người sử dụng SWAT về các phiên bản sử dụng (SWAT 2005, 2009, 2012), các phần mềm hỗ trợ nhƣ ArcGIS (ArcSWAT), Map
Window (MWSWAT), SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program), SWAT Plot/Graph, VIZSWAT (Output Vizualization), các tài liệu hướng dẫn đa ngôn ngữ.
2.4.3 Nguyên lý mô phỏng của SWAT
Cân bằng nước là yếu tố quyết định trong nghiên cứu SWAT, ảnh hưởng đến mọi khía cạnh trong lưu vực Để dự đoán chính xác sự di chuyển của thuốc trừ sâu, phù sa và dưỡng chất, mô hình chu trình thủy văn trong SWAT cần phản ánh đúng các diễn biến hiện tại của lưu vực.
Mô hình thủy học trong lưu vực được phân chia thành hai nhóm chính (Susan L.N và ctv, 2009):
Chu trình thủy văn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lượng nước, phù sa, dinh dưỡng và thuốc trừ sâu từ các tiểu lưu vực chảy ra sông chính Hình 2.12 minh họa rõ nét các pha đất trong chu trình này, cho thấy sự ảnh hưởng của chúng đến chất lượng nước và môi trường sống.
Hình 2.10 Sơ đồ chu trình thủy văn trong pha đất
Pha nước trong chu trình thủy văn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự di chuyển của dòng nước và quá trình bồi lắng Những quá trình này diễn ra thông qua hệ thống sông ngòi của lưu vực, dẫn đến cửa xả.
Hình 2.11 Sơ đồ các quá trình diễn ra trong dòng chảy
Pha đất của chu trình thủy văn SWAT mô hình hóa chu trình nước dựa trên cơ sở phương trình cân bằng nước sau (Susan L.N và ctv, 2009): n
SW t = SW o i= 1 + ∑ (R day − Q surf − E a − w seep − Q gw )
- SWt : lượng nước trong đất tại thời điểm t (mm H2O)
-SW o : lượng nước trong đất tại thời điểm ban đầu trong ngày thứ i (mm H 2 O)
- Rday : lượng nước mưa trong ngày thứ i (mm H2O)
- Qsurf : lƣợng dòng chảy bề mặt trong ngày thứ i (mm H2O)
- Ea : lượng nước bốc hơi trong ngày thứ i (mm H2O)
- wseep : lượng nước thấm vào vùng chưa bão hòa trong ngày thứ i (mm H2O)
- Qgw : lượng nước ngầm chảy ra sông trong ngày thứ i (mm H 2 O)
Quá trình chia nhỏ lưu vực thành các tiểu lưu vực và HRUs làm cho việc mô tả cân bằng nước thêm độ chính xác và tốt hơn.
Pha nước trong chu trình thủy văn là quá trình di chuyển nước, phù sa, dưỡng chất và thuốc trừ sâu vào mạng lưới sông ngòi của lưu vực SWAT sử dụng cấu trúc lệnh để tính toán sự truyền tải dọc theo mạng lưới sông ngòi, giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong lưu vực (Williams và Hann, 1972 trích dẫn trong Susan L.N ctv., 2009, p.20).
Hình 2.12 Vòng lặp HRU/tiểu lưu vực (Nguồn: Phỏng theo Susan và ctv, 2009)
2.4.4 Tiến trình mô phỏng SWAT
Tổng quan các công trình nghiên cứu xói mòn – bồi lắng trên thế giới và ở Việt Nam
Đánh giá xói mòn bồi lắng là quá trình nghiên cứu và tính toán mức độ xói mòn dưới tác động của các yếu tố như mưa, thổ nhưỡng, địa hình, sử dụng đất và con người Nhiều nghiên cứu về xói mòn bồi lắng đã được thực hiện trên toàn cầu và tại Việt Nam, sử dụng các phương pháp khác nhau Những phương pháp này bao gồm thực nghiệm như mô hình mô phỏng, đồng vị, modul dòng bùn cát, cầu xói mòn, và máy quét hồng ngoại, cũng như các mô hình toán học như USLE, RUSLE, mô hình kết hợp trầm tích, mô hình tính toán mương xói, mô hình xói mòn do gió và mô hình cân bằng vật chất.
Xói mòn đất đã trở thành thách thức lớn kể từ khi con người chuyển từ nông nghiệp du canh sang nông nghiệp định cư Để kiểm soát tình trạng này, một trong những biện pháp đầu tiên được áp dụng là xây dựng ruộng bậc thang trên đất dốc.
Các nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất được thực hiện bởi các nhà khoa học Đức vào năm 1877 (Hudson, 1995) Đến năm 1907, Mỹ đã khởi động các chương trình nghiên cứu về xói mòn đất sau khi Bộ Nông nghiệp nước này công bố chính sách bảo vệ nguồn tài nguyên đất Tuy nhiên, phải đến những năm 1930, các nghiên cứu hiện đại về xói mòn đất và các kỹ thuật kiểm soát xói mòn mới bắt đầu được triển khai.
Tại Mỹ, các khái niệm liên quan đến nghiên cứu xói mòn và bồi lắng đã được phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây Một trong những nghiên cứu đầu tiên trong lĩnh vực này là đề tài "Nguyên nhân và bồi lắng ở hồ Decatur" do Carl B Brown và cộng sự thực hiện vào năm 1947 Nghiên cứu này đã đạt được những kết quả tích cực, đặc biệt trong việc tính toán lượng bồi lắng gia tăng từ năm 1922.
Vào năm 1946, nghiên cứu về thiệt hại kinh tế do xói mòn và bồi lắng đã được đề xuất với các giải pháp khả thi Năm 1960, Fourier công bố cuốn “Thời tiết và xói mòn”, khám phá lượng bồi lắng của các con sông và các hệ thống quản lý sơ khai về mất đất Ông đã tiên phong trong việc sử dụng hệ thống lưu vực để tính toán xói mòn, mở đường cho các nghiên cứu quy mô lớn sau này Năm 1996, D E Walling và B W Webb đã tổng hợp và mở rộng nghiên cứu của Fourier, lập bản đồ xói mòn và bồi lắng toàn cầu Đến năm 2001, Helena Mitasova và Lubos Mitas đã phát triển phương pháp phân cấp xói mòn nhằm hỗ trợ quản lý đất đai, với ứng dụng cụ thể như nghiên cứu giảm bồi lắng trên lưu vực Tana, Kenya.
“Ảnh hưởng lâu dài của việc quy hoạch sử dụng đất đến hiện trạng bồi lắng tại đầm phá Oualidia, Ma Rốc” (Mehdi MAANAN và ctv, 2014)
Bảng 2.3 Tổng hợp một số phương pháp đánh giá xói mòn bồi lắng trên thế giới
Phương pháp Tác giả, năm
Phương trình Musgrave Musgrave và ctv, 1947
Phương trình mất đất phổ dụng USLE Wischmeier và Smith, 1958
Hệ thống quản lý hóa chất, dòng chảy và Knisel, 1980 xói mòn CREAMS
Phương pháp Đồng vị L.M Norderman, 1980
Mô hình dự đoán mất đất cho miền nam Elwell, 1981 châu Phi SLEMSA
Mô hình đánh giá xói mòn đất châu Âu Chisci và Morgan, 1988
Phương pháp modul dòng bùn cát S.M White, 1989; Bowie, 1975; Mou và
Mô hình động lực học về xói mòn và Woohiser và ctv, 1990 dòng chảy KINEROS
Mô hình đánh giá đất và nước SWAT Jeff Arnold, 1990s
Dự án dự báo xói mòn nước WEPP Laflen, 1991
Mô hình mô phỏng xói mòn do gió Edward L.Skidmore, 1994
Mô hình xói mòn EROSION-3D von Werner, 1995
Mô hình đánh giá xói mòn dạng mương Woodward, 1999 xói tức thời EGEM
Dựa theo phương pháp đánh giá thì lịch sử nghiên cứu xói mòn và bồi lắng trên thế giới có thể chia thành 4 thời kỳ chủ đạo là:
- Phương trình mất đất phổ dụng USLE (RUSLE): 1958-1980s.
- Thời kỳ phát triển và ứng dụng các mô hình dựa trên phương trình USLE: 1980s-1990s.
- Hiện nay xu hướng sử dụng GIS kết hợp với các phương khác.
Mỗi phương pháp đánh giá xói mòn và bồi lắng đều có ưu và nhược điểm riêng Các phương pháp mô phỏng như mô hình mô phỏng và modul dòng bùn cát có ưu điểm trực quan, dễ chấp nhận và chi tiết, nhưng lại khó đưa ra dự báo chính xác và tốn nhiều chi phí, thời gian Ngược lại, các phương pháp mô hình toán như USLE và RUSLE ít tốn kém hơn, có thể áp dụng ở các vùng hiểm trở và có khả năng dự báo xu thế, nhưng lại thiếu tính thuyết phục và chỉ mang tính khái quát Do đó, việc xác định phương pháp đánh giá phù hợp cho từng vùng cụ thể là rất quan trọng trong nghiên cứu xói mòn và bồi lắng.
Do địa hình chủ yếu là đồi núi ở nước ta, hiện tượng xói mòn đất diễn ra thường xuyên và đã được nghiên cứu từ rất sớm.
Quang Mỹ (2005) thì lịch sử nghiên cứu xói mòn của nước ta có thể chia làm 3 giai đoạn:
Trước năm 1954, các biện pháp canh tác chống xói mòn như làm ruộng bậc thang và xây kè cống mới chỉ bắt đầu được áp dụng, trong khi đó, vấn đề xói mòn đất vẫn chưa được nghiên cứu và phát triển thành lý luận.
Từ năm 1954 đến 1975, nhiều công trình nghiên cứu và biện pháp canh tác chống xói mòn đã được triển khai trên các nông trường miền núi phía Bắc Nổi bật trong số đó là nghiên cứu của Thái Công Tụng và Moorman (1958), cho thấy phương pháp canh tác ruộng bậc thang giúp giảm xói mòn đất Nguyễn Ngọc Bình (1962) đã chỉ ra ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất, từ đó đưa ra các tiêu chí bảo vệ và khai thác đất dốc Chu Đình Hoàng (1962) cũng có những đóng góp quan trọng trong lĩnh vực này.
1963) nghiên cứu sự ảnh hưởng của giọt mưa đến xói mòn đất và chống xói mòn bằng biện pháp canh tác(Hoàng Tiến Hà, 2009).
Từ năm 1975, các nghiên cứu về xói mòn đất tại Việt Nam đã áp dụng phương trình mất đất phổ dụng của Wischmeier và Smith (1978), như nghiên cứu của Phạm Ngọc Dũng (1991) về tiềm năng xói mòn tại Tây Nguyên và các biện pháp chống xói mòn Năm 1996, Nguyễn Tử Xiêm và Thái Phiên đã nghiên cứu về đất đồi núi Việt Nam, đánh giá năng lực phòng hộ của các cấu trúc thảm thực vật rừng Gần đây, việc ứng dụng GIS và mô hình SWAT đã mở ra hướng đi mới trong đánh giá xói mòn, với các nghiên cứu tiêu biểu như của Nguyễn Kim Lợi (2006) và Trần Lê Minh Châu, Nguyễn Quang Tuấn (2009) Một số nghiên cứu cũng xem xét ảnh hưởng của quy hoạch sử dụng đất đến tài nguyên đất và nước, như đề tài của Nguyễn Kim Lợi, Nguyễn Hà Trang (2009) và Nguyễn Ý Như (2009) Mặc dù các công trình này đã tính toán lượng đất xói mòn và đề xuất biện pháp hạn chế, nhưng vẫn chưa giải quyết triệt để các hậu quả do xói mòn gây ra.
Lịch sử nghiên cứu xói mòn và bồi lắng trên thế giới và Việt Nam đã phát triển lâu dài, ghi nhận nhiều bước tiến quan trọng và đạt được những thành tựu nhất định Đề tài này kế thừa và phát huy những kết quả đáng giá từ các nghiên cứu trước đó.
Ứng dụng GIS và SWAT đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng bản đồ quy hoạch sử dụng đất bền vững cho lưu vực sông Đak Bla, tỉnh Kon Tum, nhằm hỗ trợ phát triển kinh tế - xã hội khu vực này.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu
Dựa vào các mục tiêu đã đƣa ra, đề tài sẽ cần thực hiện các nội dung sau:
- Nghiên cứu lý thuyết về xói mòn và bồi lắng.
Để xây dựng các lớp bản đồ và dữ liệu đầu vào cho mô hình SWAT, cần thu thập các loại dữ liệu quan trọng như dữ liệu DEM, dữ liệu sử dụng đất, dữ liệu thổ nhưỡng và các bảng dữ liệu thời tiết bao gồm thông tin về mưa, gió, ánh sáng mặt trời, nhiệt độ và độ ẩm tương đối.
Đánh giá xói mòn và bồi lắng trên lưu vực sông Đak Bla tỉnh Kon Tum được thực hiện trong hai giai đoạn 2005 – 2010 và 2015 - 2020, nhằm phù hợp với quy hoạch sử dụng đất của tỉnh đến năm 2020 Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn tổng quan về tình trạng xói mòn và bồi lắng, từ đó đưa ra các giải pháp quản lý tài nguyên đất hiệu quả hơn trong khu vực.
Để hạn chế xói mòn và bồi lắng do quy hoạch sử dụng đất trên lưu vực sông Đak Bla tỉnh Kon Tum, cần thực hiện các giải pháp như tăng cường trồng cây che phủ, áp dụng biện pháp canh tác bền vững, và quản lý nước hiệu quả Việc giáo dục cộng đồng về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường và khuyến khích người dân tham gia vào các hoạt động bảo vệ đất đai cũng là rất cần thiết Bên cạnh đó, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng trong việc giám sát và thực hiện các chính sách bảo vệ tài nguyên nước và đất đai.
Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên nội dung nghiên cứu, chúng tôi đã thu thập dữ liệu cần thiết và tài liệu liên quan, sau đó xử lý dữ liệu bằng phần mềm Arcgis và Excel để tạo ra dữ liệu đầu vào cho mô hình SWAT Nghiên cứu xây dựng hai kịch bản khác nhau về dữ liệu lớp phủ và thời tiết: Kịch bản 1 sử dụng dữ liệu lớp phủ năm 2010 và thời tiết giai đoạn 2005 – 2010, trong khi Kịch bản 2 dựa trên dữ liệu lớp phủ quy hoạch đến năm 2020 và thời tiết giai đoạn 2015 - 2020 Sau khi mô phỏng lượng bồi lắng cho cả hai kịch bản, chúng tôi so sánh kết quả và đưa ra kết luận cùng với các đề xuất nhằm quy hoạch sử dụng đất bền vững cho lưu vực.
Hình 3.1 Sơ đồ tiếp cận
3.2.1 Thu thập dữ liệu – tài liệu Đối với mô hình SWAT ta cần thu thập các dữ liệu đầu vào sau: dữ liệu DEM, dữ liệu sử dụng đất, dữ liệu thổ nhƣỡng, dữ liệu độ dốc và dữ liệu thời tiết Bên cạnh đó nghiên cứu còn thu thập các tài liệu và báo cáo liên quan trực tiếp đến định hướng phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Các dữ liệu trên đƣợc thu thập ở Internet, Trung tâm nghiên cứu biến đổi khí hậu, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Kon Tum và Đài Khí tƣợng thủy văn tỉnh Kon Tum Các dữ liệu cần thiết cho đề tài đƣợc thể hiện nhƣ bảng 3.1
Bảng 3.1 Các dữ liệu cần thiết cho đề tài
Bản đồ thổ nhưỡng tỉnh Kon Tum Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Kon
Dữ liệu hiện trạng sử dụng đất tỉnh Kon Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Kon
Dữ liệu quy hoạch sử dụng đất tỉnh Kon Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Kon
Dữ liệu khí tƣợng thủy văn tỉnh Kon Tum -Đài khí tƣợng thủy văn tỉnh Kon Tum từ năm 2000 - 2020 (trạm Đak Tô, Kon Tum, Kon Plong).
-Website: http://globalweather.tamu.edu/
Bản đồ DEM tỉnh Kon Tum http://earthexplorer.usgs.gov/
Nghiên cứu này đánh giá xói mòn và bồi lắng thông qua mô hình SWAT, sử dụng các dữ liệu đầu vào đã được xử lý phù hợp với yêu cầu của mô hình Các dữ liệu đầu vào bao gồm mô hình độ cao số (DEM), thông tin sử dụng đất, loại thổ nhưỡng và dữ liệu thời tiết.
Dữ liệu DEM của tỉnh Kon Tum được tải từ website của USGS và sau đó được cắt theo ranh giới tỉnh bằng công cụ “Extract by mask” trong Arcgis Quy trình thực hiện được thể hiện trong hình 3.2.
Hình 3.2 Quy trình xử lý dữ liệu DEM 3.2.2.2 Dữ liệu sử dụng đất
Dữ liệu sử dụng đất tỉnh Kon Tum năm 2010 và 2020 được lưu trữ dưới định dạng file dgn và đã được chuyển đổi sang shapefile (.shp) Sau đó, các loại lớp phủ được phân loại và gán mã theo mã loại hình sử dụng đất trong cơ sở dữ liệu của mô hình SWAT Tiếp theo, bản đồ được chuyển đổi thành dạng raster để đáp ứng yêu cầu đầu vào của dữ liệu SWAT, và cuối cùng, bảng tra cứu sử dụng đất cho mô hình được tạo ra.
Hình 3.3 Quy trình xử lý dữ liệu sử dụng đất 3.2.2.3 Dữ liệu thổ nhƣỡng
Tiến trình xử lý dữ liệu thổ nhưỡng diễn ra tương tự như xử lý dữ liệu sử dụng đất Sau khi hoàn tất, chúng ta sẽ có bản đồ thổ nhưỡng dưới dạng raster cùng với bảng tra mã loại đất, đáp ứng đầy đủ yêu cầu đầu vào cho mô hình SWAT.
Dữ liệu thời tiết được thu thập và thống kê theo ngày, sau đó tính toán chỉ số điểm sương bằng công cụ “TinhDEW” dựa trên nhiệt độ cao nhất, thấp nhất và nhiệt độ trung bình Đồng thời, công cụ “WGNmaker” được sử dụng để tính toán các thông số cho các trạm thời tiết phục vụ trong ArcSwat.
Hình 3.4 Quy trình xử lý dữ liệu thời tiết
3.2.3 Tiến trình ứng dụng mô hình SWAT
Dựa trên dữ liệu cần thiết như DEM, bản đồ sử dụng đất, bản đồ thổ nhưỡng và các bảng dữ liệu thời tiết (mưa, gió, mặt trời, nhiệt độ, độ ẩm tương đối), quá trình chạy mô hình SWAT được thực hiện qua các bước: mô phỏng lưu vực, phân tích đơn vị thủy văn, thiết lập và chạy mô hình, kiểm định và chạy mô hình Toàn bộ quy trình này được hỗ trợ bởi phần mềm ArcSWAT 2012 Sau khi hoàn thành mô hình SWAT, kết quả về xói mòn và bồi lắng sẽ được sử dụng để so sánh và đánh giá hai giai đoạn 2005 – 2010.
2015 – 2020 Từ đó đƣa ra nhận xét và kiến nghị về quy hoạch sử dụng đất của địa phương.
Hình 3.5 Quy trình chạy SWAT đánh giá xói mòn – bồi lắng lưu vực Đak Bla tỉnh
3.2.4 Đánh giá độ chính xác
Hiệu quả của mô hình được đánh giá bằng cách so sánh kết quả chạy mô hình với số liệu thực đo dòng chảy của lưu vực theo năm, tháng và ngày Để xác định độ tin cậy của mô hình, người ta thường sử dụng Hệ số xác định (R²) và chỉ số Nash – Sutcliffe (NSI) Trong khuôn khổ đề tài này, việc kiểm định mô hình được thực hiện thông qua chỉ số NSI bằng phần mềm SWAT-CUP.
- Công thức tính hệ số xác định(R 2 ) là: n − n
Hệ số xác định R² đánh giá hiệu quả của mô hình, trong khi chỉ số biến thiên của dữ liệu phản ánh sự phân tán của các giá trị đo đạc thực tế (xi) so với giá trị tính toán theo mô hình (x’i).
Hệ số hiệu quả của mô hình thường nằm trong khoảng từ 0 đến 1 Nếu R² lớn hơn 0,9 và nhỏ hơn 1,0, mô hình đạt kết quả tốt Khi R² nằm trong khoảng 0,7 đến 0,9, mô hình cho kết quả khá Nếu R² lớn hơn 0,5 và nhỏ hơn 0,7, kết quả được xem là trung bình Cuối cùng, nếu R² lớn hơn 0,3 và nhỏ hơn 0,5, mô hình có kết quả kém, cần xem xét lại cách hiệu chỉnh các thông số và dữ liệu đầu vào.
- Công thức tính chỉ số NSI:
O : Giá trị thực đo i : Chỉ số biến thiên của dữ liệu n : Số lƣợng giá trị tính toán
Giá trị thực đo trung bình, được biểu thị qua chỉ số NSI, có khoảng chạy từ -∞ đến 1 Nếu chỉ số NSI nhỏ hơn hoặc bằng 0, kết quả sẽ được coi là không thể chấp nhận hoặc có độ tin cậy kém Ngược lại, khi NSI đạt giá trị bằng 1, điều này cho thấy kết quả có độ tin cậy cao.
1, thì kết quả mô phỏng của mô hình là hoàn hảo.
Hiệu chỉnh mô hình là bước quan trọng khi kiểm định mà các chỉ số không đạt yêu cầu Trong trường hợp này, cần quay lại để điều chỉnh và kiểm tra các thông số đầu vào của mô hình trước khi tiến hành chạy lại mô hình.
Cơ sở tính toán xói mòn bồi lắng trong mô hình SWAT
Trong mô hình SWAT, lượng bồi lắng được xác định thông qua phương trình mất đất phổ quát sửa đổi (MUSLE) do Williams (1975) phát triển MUSLE là phiên bản sửa đổi của phương trình mất đất phổ quát (USLE) được giới thiệu bởi Wishchmeier và Smith (1965, 1978) Công thức của MUSLE được thể hiện như sau: sed = 11.8.(Q surf q peak area hru )^0.56 K USLE C USLE P USLE LS USLE CFRG.
+ sed : sản lƣợng trầm tích trong một ngày cụ thể (tấn).
+ Qsurf : lƣợng dòng chảy bề mặt (mm H2O/ha).
+ qpeak : tốc độ dòng chảy đỉnh điểm (m 3 /s).
+ areahru : diện tích của HRU (ha).
+ KUSLE : hệ số thể hiện khả năng xói mòn của đất trong phương trình USLE.
CUSLE là tỷ số giữa lượng đất mất trên một đơn vị diện tích có lớp phủ thực vật và sự quản lý của con người đối với lượng đất mất trên một diện tích trống tương đương trong phương trình USLE.
PUSLE là hệ số đánh giá hiệu quả của các phương thức canh tác, phản ánh các hoạt động làm đất của con người Hệ số này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đất và hạn chế xói mòn, đặc biệt trên các vùng đất dốc, theo phương trình USLE.
LUUSLE là đại lượng thể hiện tác động của độ dốc (S) và chiều dài sườn dốc (L) đến quá trình xói mòn đất theo phương trình USLE.
+ CFRG : hệ số phân mảnh thô.
Hình 3.6 Mô phỏng lượng bồi lắng trong mô hình SWAT
KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
Bộ cơ sở dữ liệu đầu vào cho mô hình SWAT tại lưu vực sông Đak Bla
Dữ liệu địa hình lưu vực sông Đak Bla được thu thập từ USGS, cho phép xác định ranh giới lưu vực, hướng dòng chảy và các điểm đầu ra Địa hình dao động từ 558 đến 2039 m, thấp dần từ Bắc xuống Nam, với các đỉnh núi cao ở phía Bắc thuộc khối núi Ngọc Linh Mặc dù địa hình chủ yếu là đồi núi, tạo điều kiện cho mạng lưới thủy văn dày đặc và tiềm năng phát triển thủy điện, nhưng việc khai thác rừng và phát triển thủy điện ồ ạt đã dẫn đến tình trạng xói mòn đất gia tăng và lượng bồi lắng trong lưu vực cũng tăng theo.
Hình 4.1 Bản đồ độ cao lưu vực sông Đak Bla tỉnh Kon
Tum 4.1.2 Dữ liệu sử dụng đất
4.1.2.1 Dữ liệu sử dụng đất năm 2010
Dữ liệu sử dụng đất cho mô hình SWAT tại lưu vực sông Đak Bla năm 2010 được xây dựng từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất của Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Kon Tum Theo hình 4.3, loại hình sử dụng đất chủ yếu trong lưu vực là đất rừng (93.030 ha) và đất nông nghiệp (9.443 ha), giúp bề mặt đất đai được phủ xanh, từ đó hạn chế xói mòn và bồi lắng trong khu vực.
Hình 4.2 Bản đồ sử dụng đất năm 2010 trên lưu vực sông Đak Bla tỉnh Kon Tum 4.1.2.2 Dữ liệu quy hoạch sử dụng đất năm 2020
Dữ liệu sử dụng đất lưu vực sông Đak Bla năm 2020 được xây dựng từ bản đồ quy hoạch của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Kon Tum Theo hình 4.3, diện tích đất rừng giảm 19.655 ha, trong khi đất phi nông nghiệp tăng 18.883 ha và đất kinh doanh cùng khu dân cư đô thị tăng 5.508 ha Sự biến đổi này làm gia tăng nguy cơ xói mòn và bồi lắng trong khu vực lưu vực.
Hình 4.3 Bản đồ sử dụng đất dự kiến tại lưu vực sông Đak Bla tỉnh Kon Tum năm
Dữ liệu đất lưu vực sông Đak Bla được xây dựng từ bản đồ đất năm 2000 tỉnh Kon Tum, qua đó cắt theo ranh giới lưu vực và chuyển đổi thành dạng raster bằng Arcgis để đáp ứng yêu cầu dữ liệu đầu vào cho SWAT Theo bảng hệ thống phân loại đất FAO74, các loại đất được chú thích và đối chiếu với mã loại đất trong SWAT, kết quả cho thấy lưu vực Đak Bla có 17 loại đất theo FAO70 và 14 loại theo mã SWAT Trong đó, loại đất xám glây chiếm tỉ lệ 66,11%, có thành phần cơ giới nhẹ và kết cấu kém bền Ngoài ra, loại đất xám Feralit cũng phổ biến với tỉ lệ 18,07%, có đặc điểm địa chất phụ thuộc vào lớp đá mẹ Điều này dẫn đến nguy cơ xói mòn cao và đáng báo động trong khu vực nghiên cứu.
Bảng 4.1 Tỉ lệ các loại đất trong lưu vực Đak Bla
STT Tên đất theo FAO Mã SWAT Diện tích(km 2 ) Tỉ lệ (%)
Hình 4.4 Bản đồ đất lưu vực sông Đak Bla, Kon Tum 4.1.4 Dữ liệu khí tƣợng – thủy văn
Trong nghiên cứu này, dữ liệu khí tượng thủy văn bao gồm lượng mưa, nhiệt độ không khí tối đa và tối thiểu, số giờ nắng, dữ liệu gió, độ ẩm không khí trung bình và lưu lượng dòng chảy đã được thu thập Đối với giai đoạn 2005 - 2010, dữ liệu thời tiết được lấy từ 5 trạm: Măng Đen, Kon Tum và 6 trạm thời tiết toàn cầu (1421081, 1451081, 1481081, 1421084, 1451084, 1481084) Trong khi đó, dữ liệu cho giai đoạn 2015 - 2020 được thu thập từ 3 trạm thời tiết toàn cầu (1421081_2020, 1451081_2020, 1481081_2020) Dữ liệu thủy văn được cung cấp từ trạm Kon Plong, với vị trí các trạm được thể hiện trong hình 4.5.
Bảng 4.2 Đặc trưng địa lý của các trạm quan trắc khí tượng
STT Trạm đo Vĩ độ Kinh độ Cao Yếu tố đo đạc Khoảng
Bắc( 0 ) Đông( 0 ) độ(m) giá trị
Ghi chú: P (Lượng mưa), T (Nhiệt độ), S (Nhật chiếu), W (Gió), H (Độ ẩm), E (Bốc hơi), TV(thủy văn)
Hình 4.5 Vị trí các trạm khí tượng thủy văn để mô phỏng xói mòn bồi lắng lưu vực sông Đak Bla, Kon Tum
Kết quả mô phỏng tính toán xói mòn bồi lắng
Mô hình SWAT sử dụng dữ liệu đầu vào như mô hình độ cao số (DEM), hiện trạng sử dụng đất, loại đất và độ dốc để tạo ra các đơn vị thủy văn (HRUs) trong khu vực nghiên cứu Sau khi thiết lập dữ liệu thời tiết và chạy mô hình, kết quả cho thấy tổng lượng bồi lắng trên lưu vực trong giai đoạn 2005 – 2010 đạt 21.964.060,2 tấn, với lượng bồi lắng đỉnh điểm 2.159.000 tấn vào tháng 9/2009 Lượng bồi lắng tăng mạnh vào mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11) so với mùa nắng, gấp gần 10 lần (19.887.400 tấn so với 2.076.660,2 tấn), đạt đỉnh 4.311.200 tấn vào tháng 9 Điều này cho thấy mưa lớn và tập trung trong mùa mưa làm tăng khả năng xói mòn Trong giai đoạn này, tiểu lưu vực số 5 ghi nhận lượng bồi lắng cao nhất.
15.504.480 tấn do lưu lượng dòng chảy lớn (7.770,6 m 3 /s) Trong khi đó tiểu lưu vực số
Tiểu lưu vực 1 có tổng lượng bồi lắng nhỏ nhất trong 7 tiểu lưu vực, chỉ đạt 1.051.961 tấn Điều này dễ hiểu do đây là tiểu lưu vực đầu nguồn, sở hữu diện tích rừng lớn và lưu lượng dòng chảy thấp, chỉ đạt 435,39 m³/s.
Hình 4.6 Lượng bồi lắng trên lưu vực sông Đắk Bla giai đoạn 2005 -2010
Hình 4.7 Bản đồ phân định các tiểu lưu vực trên lưu vực Đak Bla tỉnh Kon Tum
Sau khi thực hiện mô hình, nghiên cứu đã kiểm chứng thông qua chỉ số NSI dựa trên lưu lượng dòng chảy tại trạm Kon Plong, với kết quả cho thấy chỉ số NSI đạt 0,04 Nguyên nhân chỉ số này chưa cao là do dữ liệu hiện có còn hạn chế và khoảng cách giữa trạm đo và đầu ra của lưu vực khá xa, dẫn đến độ chính xác của mô hình không cao Thêm vào đó, dữ liệu khí tượng quan trắc không đầy đủ, với một số ngày bị thiếu dữ liệu Hiện tại, chỉ có một trạm thời tiết thực đo nằm trong lưu vực.
Trạm khí tượng Kon Tum và Măng Đen hiện chỉ có dữ liệu khí tượng mô phỏng, trong đó Măng Đen chỉ cung cấp dữ liệu mưa Giá trị mô phỏng này có độ tin cậy thấp do sự ảnh hưởng của các công trình thủy điện như Đak Nơ Pe 1, 2, 2ab, Đak Ne, Thượng Kon Tum và Đaks Grét, làm thay đổi dòng chảy và khiến giá trị thực đo sai lệch so với mô phỏng Hơn nữa, mô hình SWAT sử dụng các phương trình thực nghiệm phát triển dựa trên điều kiện khí hậu của Hoa Kỳ, dẫn đến kết quả đầu ra chỉ có thể chấp nhận trong bối cảnh hiện tại.
Hình 4.8 Biểu đồ kiểm chứng lưu lượng dòng chảy đầu ra của lưu vực sông Đak
Bla trong mô hình SWAT bằng phần mềm SWAT – CUP
Mô hình SWAT đã sử dụng dữ liệu quy hoạch sử dụng đất đến năm 2020 và dữ liệu thời tiết từ 2015 đến 2020 để mô phỏng lượng bồi lắng trên lưu vực sông Đak Bla, với tổng lượng bồi lắng đạt 509.959.470 tấn trong giai đoạn này Lượng bồi lắng đạt đỉnh 45.130.000 tấn vào tháng 10/2020, và tăng khoảng 10,2 lần trong mùa mưa so với mùa nắng, với các số liệu tương ứng là 464.431.600 tấn và 45.527.870 tấn Đỉnh điểm bồi lắng xảy ra vào tháng 11 với 130.085.000 tấn Giai đoạn 2015 - 2020 cũng cho thấy tình trạng tương tự như giai đoạn 2005 - 2010, khi lưu vực số 5 ghi nhận tổng lượng bồi lắng cao nhất với 341.366.570 tấn, trong khi lưu vực số 1 có tổng lượng xói mòn thấp nhất là 37.848.451 tấn Sự chênh lệch giữa các tiểu lưu vực cũng rõ rệt, với lưu vực số 5 tăng hơn 22 lần và lưu vực số 1 tăng gần 38 lần so với giai đoạn trước.
Hình 4.9 Lượng bồi lắng trên lưu vực sông Đắk Bla giai đoạn 2015
-2020 4.3 Đánh giá xói mòn – bồi lắng giữa hai giai đoạn
Kết quả mô phỏng cho thấy lượng bồi lắng do xói mòn ở giai đoạn 2 đã tăng đáng kể so với giai đoạn 1, từ 21.964.060,2 tấn lên 509.959.470 tấn, tức là tăng hơn 23 lần Hình 4.8 minh họa rằng lượng bồi lắng trung bình cũng gia tăng một cách đáng lo ngại, với không tháng nào có mức tăng dưới 6 lần, đặc biệt từ tháng 10 đến tháng 12, mức tăng lên đến 37 lần.
Trong nghiên cứu, lượng bồi lắng tăng cao nhất vào tháng 12 với mức tăng gần 80 lần, trong khi lượng xói mòn thấp nhất vào tháng 3 cũng tăng khoảng 6 lần Những con số này phản ánh một thực trạng đáng lo ngại, cho thấy nếu không điều chỉnh quy hoạch, lượng bồi lắng và xói mòn sẽ gia tăng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống cư dân và môi trường lưu vực Đặc biệt, sự gia tăng đột biến của bồi lắng và xói mòn vào các tháng mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, cùng với tháng 12, chỉ ra rằng kết cấu đất đã yếu đi, dẫn đến khả năng xói mòn cao hơn Đây là hệ quả của việc quy hoạch sử dụng đất không hợp lý để phát triển kinh tế trong khu vực.
Hình 4.10 So sánh lượng bồi lắng trung bình theo tháng giữa giai đoạn 2005 -
4.4 Đề xuất giải pháp hỗ trợ công tác đề xuất quy hoạch sử dụng đất
Bài toán quy hoạch sử dụng đất cần tối ưu hóa lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường, đảm bảo phát triển kinh tế mà không làm suy giảm môi trường và đời sống xã hội Đề án quy hoạch hiện tại đã làm tình trạng bồi lắng do xói mòn trở nên nghiêm trọng hơn, yêu cầu các cơ quan chức năng phải xem xét lại quy hoạch Cần tập trung vào ba vấn đề chính: tăng cường thảm phủ thực vật, cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, cũng như lập kế hoạch hợp lý cho quá trình đô thị hóa Nghiên cứu đã đề xuất các giải pháp dựa trên kết quả mô phỏng để giải quyết những thách thức này.
4.4.1 Tăng thảm phủ thực vật
Thảm phủ thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc chống xói mòn và bồi lắng, vì vậy cần duy trì mật độ che phủ hợp lý trên lưu vực Để đạt hiệu quả, thảm thực vật không chỉ cần đủ số lượng mà còn phải đảm bảo chất lượng, bao gồm việc bảo tồn rừng lâu năm và trồng mới rừng ở những khu vực đã bị tàn phá Trong bối cảnh tài nguyên rừng đang suy giảm nghiêm trọng do chặt phá bừa bãi và quy hoạch đất đai cho phát triển kinh tế, các cơ quan có thẩm quyền cần thực hiện biện pháp bảo vệ rừng, quy hoạch kinh tế và đô thị một cách hợp lý để tránh ảnh hưởng đến rừng nguyên sinh và rừng phòng hộ, đồng thời trồng mới rừng trong khu vực nghiên cứu.
4.4.1.1 Giữ nguyên diện tích rừng
Nếu giả định diện tích rừng năm 2020 không thay đổi so với năm 2010, mô hình dựa trên bản đồ sử dụng đất mới cho thấy tổng lượng bồi lắng trên lưu vực giảm còn 446.903.956 tấn, tức là giảm hơn 63 triệu tấn so với kịch bản năm 2015.
Đến năm 2020, lượng bồi lắng trong lưu vực đã tăng khoảng 20 lần so với giai đoạn 2005 - 2010, với đỉnh điểm đạt 42.260.000 tấn vào tháng 10/2010 Cụ thể, lượng bồi lắng mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11) là 412.730.000 tấn, trong khi mùa nắng (tháng 12 và từ tháng 1 đến tháng 4) chỉ đạt 34.173.956 tấn Đặc biệt, tháng 11 ghi nhận lượng bồi lắng cao nhất với 118.646.000 tấn Việc bảo vệ rừng đã góp phần giảm đáng kể lượng bồi lắng trong lưu vực, nhưng vẫn cần áp dụng thêm nhiều biện pháp khác do lượng bồi lắng hiện tại vẫn còn cao so với giai đoạn trước.
Hình 4.11 So sánh lượng bồi lắng giữa kịch bản giữ nguyên diện tích rừng và kịch bản theo quy hoạch giai đoạn 2015 – 2020
Hình 4.12 So sánh lượng bồi lắng giữa giai đoạn 2005 - 2010 và giai đoạn 1015 -
2020 theo kịch bản giữ nguyên diện tích rừng
4.4.1.2 Giữ nguyên diện tích rừng kết hợp phủ xanh đất trống đồi trọc
Giả định diện tích rừng năm 2020 không đổi so với năm 2010 và toàn bộ đất trống đã được phủ xanh bằng rừng, tổng lượng bồi lắng trên lưu vực giảm còn 426.474.852 tấn, tức giảm hơn 83 triệu tấn so với quy hoạch sử dụng đất cũ, chỉ còn gấp khoảng 19 lần so với giai đoạn 2005 - 2010 Lượng bồi lắng đỉnh điểm đạt 40.780.000 tấn vào tháng 10/2010, với lượng bồi lắng trong mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11) là 394.487.600 tấn và mùa nắng (tháng 12 và từ tháng 1 đến tháng 4) là 31.987.252 tấn Lượng bồi lắng đỉnh điểm tập trung vào tháng 11, đạt 114.681.000 tấn Như vậy, việc giữ rừng và phủ xanh đồi trọc đã góp phần giảm đáng kể lượng bồi lắng trong lưu vực.
Hình 4.13 So sánh lượng bồi lắng giữa kịch bản giữ nguyên diện tích rừng phủ xanh đồi trọc và kịch bản theo quy hoạch giai đoạn 2015 – 2020
Hình 4.14 So sánh lượng bồi lắng giữa giai đoạn 2005 - 2010 và giai đoạn 1015 -
2020 theo kịch bản giữ nguyên diện tích rừng kết hợp phủ xanh đồi trọc
4.4.2 Cân bằng lợi ích kinh tế và môi trường
Phát triển kinh tế là mục tiêu sống còn của quốc gia, nhưng cần phải gắn liền với bảo vệ môi trường để đảm bảo tính bền vững Nếu không, sẽ dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng như xói mòn và bồi lắng Lưu vực có tiềm năng lớn cho phát triển thủy điện, công nghiệp và thông thương, nhưng cũng làm giảm lớp thực phủ và suy giảm chất lượng thổ nhưỡng Do đó, các cơ quan chức năng cần có định hướng quy hoạch rõ ràng cho phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.
4.4.3 Quá trình đô thị hóa Đô thị hóa được biết là có ảnh hưởng đến quan hệ lượng mưa – dòng chảy, những yếu tố quyết định đến quá trình xói mòn – bồi lắng Tuy nhiên trong nhiều mô hình trước đây người ta ít tính đến yếu tố này với lý do là đô thị thường chiếm diện tích nhỏ trong lưu vực Tuy nhiên không vì thế mà chúng ta được quyền xem nhẹ vấn đề này Điển hình nhƣ trong đề tài đã tính đến thay đổi sử dụng đất trong đó có quá trình đô thị hóa đã làm cho lƣợng bồi lắng tăng một cách chóng mặt Đây là bài toán nan giải đòi hỏi chính quyền cần xây dựng các khu dân cƣ đô thị tránh xa các nhánh sông chính cũng nhƣ các cánh rừng nguyên sinh để đảm bảo giảm tác động và áp lực của đô thị hóa lên môi trường.
4.4.4 Một số biện pháp hạn chế xói mòn bồi lắng khác
Mỗi lưu vực có điều kiện tự nhiên và xã hội riêng, dẫn đến những biện pháp khác nhau để hạn chế xói mòn Một số biện pháp hiệu quả có thể áp dụng trong khu vực nghiên cứu nhằm giảm thiểu tình trạng xói mòn đất.
Đề xuất giải pháp hỗ trợ công tác đề xuất quy hoạch sử dụng đất
Bài toán quy hoạch sử dụng đất cần tối ưu hóa lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường, nhằm phát triển kinh tế mà không làm suy giảm môi trường và đời sống xã hội Đề án quy hoạch hiện tại trong lưu vực đã dẫn đến tình trạng bồi lắng nghiêm trọng do xói mòn, yêu cầu các cơ quan chức năng cần định hướng lại quy hoạch Cần tập trung vào ba vấn đề chính: tăng cường thảm phủ thực vật, cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, cũng như tính toán quy hoạch hợp lý cho quá trình đô thị hóa Dựa trên kết quả mô phỏng, nghiên cứu đề xuất các giải pháp khả thi để giải quyết vấn đề này.
4.4.1 Tăng thảm phủ thực vật
Thảm phủ thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc chống xói mòn và bồi lắng, vì vậy cần duy trì mật độ che phủ hợp lý trên lưu vực Không chỉ cần đảm bảo số lượng, thảm thực vật còn phải đạt chất lượng, bao gồm việc bảo tồn rừng lâu năm và trồng mới rừng ở những khu vực đã bị tàn phá Trong bối cảnh tài nguyên rừng ngày càng suy giảm do chặt phá bừa bãi và quy hoạch đất đai để phát triển kinh tế, các cơ quan chức năng cần thực hiện các biện pháp bảo vệ rừng và quy hoạch đô thị một cách hợp lý, nhằm bảo vệ rừng nguyên sinh và rừng phòng hộ, đồng thời trồng mới rừng trong khu vực nghiên cứu.
4.4.1.1 Giữ nguyên diện tích rừng
Giả định rằng diện tích rừng năm 2020 không thay đổi so với năm 2010, mô hình sử dụng đất mới cho thấy tổng lượng bồi lắng trên lưu vực giảm còn 446.903.956 tấn, tương ứng với mức giảm hơn 63 triệu tấn so với kịch bản năm 2015.
Theo quy hoạch, lượng bồi lắng vào năm 2020 gấp khoảng 20 lần so với giai đoạn 2005 - 2010, với đỉnh điểm đạt 42.260.000 tấn vào tháng 10/2010 Lượng bồi lắng trong mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11) là 412.730.000 tấn, trong khi mùa nắng (tháng 12 và từ tháng 1 đến tháng 4) chỉ đạt 34.173.956 tấn, với đỉnh điểm vào tháng 11 đạt 118.646.000 tấn Việc giữ rừng đã góp phần giảm lượng bồi lắng trong lưu vực một cách đáng kể, nhưng lượng bồi lắng vẫn còn cao so với giai đoạn 2005 - 2010, do đó cần áp dụng thêm nhiều biện pháp khác.
Hình 4.11 So sánh lượng bồi lắng giữa kịch bản giữ nguyên diện tích rừng và kịch bản theo quy hoạch giai đoạn 2015 – 2020
Hình 4.12 So sánh lượng bồi lắng giữa giai đoạn 2005 - 2010 và giai đoạn 1015 -
2020 theo kịch bản giữ nguyên diện tích rừng
4.4.1.2 Giữ nguyên diện tích rừng kết hợp phủ xanh đất trống đồi trọc
Giả định rằng diện tích rừng năm 2020 không thay đổi so với năm 2010 và toàn bộ đất trống đã được phủ xanh, mô hình sử dụng đất mới cho thấy tổng lượng bồi lắng trên lưu vực giảm còn 426.474.852 tấn, giảm hơn 83 triệu tấn so với kịch bản cũ và chỉ gấp khoảng 19 lần so với giai đoạn 2005 - 2010 Lượng bồi lắng đỉnh điểm đạt 40.780.000 tấn vào tháng 10/2010, với lượng bồi lắng trong mùa mưa đạt 394.487.600 tấn và mùa nắng là 31.987.252 tấn Đặc biệt, lượng bồi lắng cao nhất tập trung vào tháng 11, đạt 114.681.000 tấn Do đó, việc giữ rừng và phủ xanh đất trống đã góp phần đáng kể vào việc giảm lượng bồi lắng trong lưu vực.
Hình 4.13 So sánh lượng bồi lắng giữa kịch bản giữ nguyên diện tích rừng phủ xanh đồi trọc và kịch bản theo quy hoạch giai đoạn 2015 – 2020
Hình 4.14 So sánh lượng bồi lắng giữa giai đoạn 2005 - 2010 và giai đoạn 1015 -
2020 theo kịch bản giữ nguyên diện tích rừng kết hợp phủ xanh đồi trọc
4.4.2 Cân bằng lợi ích kinh tế và môi trường
Phát triển kinh tế là mục tiêu sống còn của đất nước, nhưng cần gắn liền với bảo vệ môi trường để đảm bảo tính bền vững Nếu không chú trọng đến môi trường, phát triển kinh tế sẽ dẫn đến những hệ quả nghiêm trọng như xói mòn và bồi lắng Lưu vực có tiềm năng lớn cho phát triển thủy điện, công nghiệp và thông thương, nhưng cũng gây giảm lớp thực phủ và suy giảm chất lượng thổ nhưỡng Do đó, các cơ quan chức năng cần có định hướng quy hoạch rõ ràng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.
4.4.3 Quá trình đô thị hóa Đô thị hóa được biết là có ảnh hưởng đến quan hệ lượng mưa – dòng chảy, những yếu tố quyết định đến quá trình xói mòn – bồi lắng Tuy nhiên trong nhiều mô hình trước đây người ta ít tính đến yếu tố này với lý do là đô thị thường chiếm diện tích nhỏ trong lưu vực Tuy nhiên không vì thế mà chúng ta được quyền xem nhẹ vấn đề này Điển hình nhƣ trong đề tài đã tính đến thay đổi sử dụng đất trong đó có quá trình đô thị hóa đã làm cho lƣợng bồi lắng tăng một cách chóng mặt Đây là bài toán nan giải đòi hỏi chính quyền cần xây dựng các khu dân cƣ đô thị tránh xa các nhánh sông chính cũng nhƣ các cánh rừng nguyên sinh để đảm bảo giảm tác động và áp lực của đô thị hóa lên môi trường.
4.4.4 Một số biện pháp hạn chế xói mòn bồi lắng khác
Mỗi lưu vực có điều kiện tự nhiên và xã hội riêng biệt, ảnh hưởng đến hiệu quả của các biện pháp hạn chế xói mòn Dưới đây là một số biện pháp có thể áp dụng để giảm thiểu xói mòn trong khu vực nghiên cứu.
Xây dựng ruộng bậc thang và canh tác theo đường đồng mức là biện pháp hiệu quả giúp dẫn dòng, ngăn dòng và giảm tốc độ dòng chảy trong địa hình lưu vực Việc đào mương và đắp đập cũng góp phần quan trọng trong việc quản lý nước, bảo vệ đất đai và tăng cường khả năng sản xuất nông nghiệp bền vững.
Xây dựng các hồ chứa phụ và hệ thống thủy lợi là biện pháp hiệu quả để tích nước, giảm áp lực dòng chảy từ các đập thủy điện Những công trình này không chỉ giúp quản lý nguồn nước tốt hơn mà còn bảo vệ môi trường và đảm bảo sự bền vững cho hệ sinh thái.
- Cải tạo và làm mới các diện tích đất bị xói mòn bằng các biện pháp nhƣ: bón vôi, bón phân, trồng các loại cây để tạo thảm phủ,
- Phủ xanh các diện tích đất trống hoặc bị bỏ hoang.
- Hướng dẫn người dân canh tác theo hướng bảo tồn đất.
Mối liên hệ giữa thay đổi sử dụng đất đến lƣợng bồi lắng
Việc thay đổi sử dụng đất có ảnh hưởng rõ rệt đến tình trạng xói mòn và bồi lắng trong lưu vực Khi diện tích đất rừng giảm và các loại hình sử dụng đất khác gia tăng, lượng bồi lắng tăng nhanh chóng Mỗi loại hình sử dụng đất có khả năng giữ đất và hạn chế xói mòn khác nhau Chẳng hạn, sự thay đổi diện tích rừng theo quy hoạch sử dụng đất năm 2020 đã tác động đáng kể đến lượng bồi lắng trong khu vực, như thể hiện trong bảng 4.1 dưới đây.
Bảng 4.3 trình bày diện tích rừng và lượng bồi lắng theo các kịch bản quy hoạch sử dụng đất khác nhau vào năm 2020 trong lưu vực sông Đăk Bla, tỉnh Kon Tum Các số liệu này giúp đánh giá tác động của các kịch bản quy hoạch đến tài nguyên rừng và chất lượng môi trường trong khu vực.
Kịch bản quy hoạch SDD năm 2020 Diện tích rừng (ha) Lƣợng bồi lắng (tấn)
Kịch bản giữ rừng kết hợp phủ xanh đất 111.913 426.474. trống đồi trọc
