Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động - Tỉnh Bắc Giang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ------ HOÀNG TIẾN HÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ DỰ BÁO XÓI MÕN ĐẤT HUYỆN SƠN ĐỘNG - TỈNH BẮC GIANG CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: - TS. NGUYỄN VĂN SINH - TS. ĐỖ THỊ LAN ÀNH: 301 THÁI NGUYÊN, NĂM 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ------ HOÀNG TIẾN HÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ DỰ BÁO XÓI MÕN ĐẤT HUYỆN SƠN ĐỘNG - TỈNH BẮC GIANG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: LÂM HỌC ÀNH: 301 THÁI NGUYÊN, NĂM 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành theo chƣơng trình đào tạo cao học khoá 14 tại trƣờng Đại học Nông lâm - Đại học Thái Nguyên. Hoàn thành luận văn thạc sỹ này, tôi đã đƣợc sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu, khoa đào tạo Sau đại học trƣờng Đại học Nông lâm. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Nguyễn Văn Sinh - Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật, Tiến sĩ Đỗ Thị Lan - Giảng viên khoa Tài nguyên - Môi trƣờng, trƣờng Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã trực tiếp chỉ dẫn, nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Luận văn có ý kiến tham gia của Thạc sỹ Đỗ Văn Thanh, giảng viên trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội; Thạc sỹ Hà Quý Quỳnh, Viện sinh thái và tài nguyên sinh vật, tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn đến sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của Lãnh đạo, cán bộ công chức các cơ quan: UBND huyện Sơn Động, Hạt Kiểm lâm, Phòng Tài nguyên - Môi trƣờng, Phòng Thống kê, Trung tâm khí tƣợng thủy văn huyện Sơn Động đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập các tài liệu phục vụ luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo các đơn vị: Sở Nông nghiệp và PTNT Bắc Giang, Chi cục Lâm nghiệp, Chi cục Kiểm lâm đã tạo điều kiện cho tôi đƣợc tham gia khóa học và những điều kiện tốt nhất để tôi học tập, nghiên cứu luận văn này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến ngƣời thân, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian qua. Một lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 11 năm 2009 Tác giả Hoàng Tiến Hà Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 6 1. Đặt vấn đề ............................................................................................................................6 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................................7 3. Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu..............................................................................................7 4. Khối lƣợng và cấu trúc luận văn .........................................................................................7 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................................... 9 1.1. Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hƣởng đến xói mòn đất .................................................9 1.1.1. Xói mòn đất ...................................................................................................... 9 1.1.2. Các quá trình xói mòn đất ................................................................................ 9 1.1.2.1. Xói lở sông suối ......................................................................................... 9 1.1.2.2. Xói mòn và rửa trôi bề mặt ...................................................................... 10 1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất ........................................................ 10 1.1.3.1. Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất ............................... 11 1.1.3.2. Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất ................................................. 11 1.1.3.3. Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất .................................... 13 1.1.3.4. Ảnh hưởng của đất đến quá trình xói mòn đất ......................................... 13 1.1.3.5. Ảnh hưởng của con người đến xói mòn đất .............................................. 13 1.2. Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới ............................................................................. 14 1.2.1. Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn ................................................. 14 1.2.2. Các phương pháp đánh giá xói mòn đất [30] ................................................. 15 1.2.3. Các mô hình đánh giá xói mòn đất ................................................................. 16 1.2.3.1. Mô hình kinh nghiệm ............................................................................... 16 1.2.3.2. Mô hình nhận thức .................................................................................. 22 1.3. Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam............................................................................... 23 1.4. Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong đánh giá xói mòn đất ......................... 28 1.4.1. Sự hình thành và phát triển của GIS ............................................................... 28 1.4.2. Ứng dụng GIS trực tiếp xây dựng bản đồ xói mòn .......................................... 29 1.4.3. Ứng dụng GIS và mô hình hóa tính toán xói mòn đất ..................................... 30 CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI ....................................................... 33 KHU VỰC NGHIÊN CỨU ........................................................................................... 33 2.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................................... 33 2.1.1. Vị trí địa lý, địa hình ...................................................................................... 33 2.1.1.1. Vị trí địa lý .............................................................................................. 33 2.1.1.2. Địa hình .................................................................................................. 34 2.1.2. Khí hậu, thuỷ văn ........................................................................................... 35 2.1.2.1. Khí hậu ................................................................................................... 35 2.1.2.2. Thuỷ văn ................................................................................................. 37 2.1.3. Thổ nhưỡng .................................................................................................... 38 2.1.4. Đặc điểm tài nguyên rừng .............................................................................. 40 2.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ................................................................................................ 43 2.2.1. Thành phần dân tộc và phân bố dân cư .......................................................... 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 2.2.2. Y tế, giáo dục[21] .......................................................................................... 43 2.2.3. Giao thông ..................................................................................................... 44 2.2.4. Tình hình phát triển sản xuất huyện Sơn Động ............................................... 44 Chƣơng 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........... 45 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu và giới hạn phạm vi nghiên cứu.................................................. 45 3.2. Thời gian nghiên cứu ...................................................................................................... 45 3.3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................................... 45 3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................................ 46 3.4.1. Ngoại nghiệp.................................................................................................. 46 3.4.2. Nội nghiệp ..................................................................................................... 47 3.4.2.1. Hệ số mưa (R) ......................................................................................... 47 3.4.2.2. Hệ số thổ nhưỡng (K) .............................................................................. 49 3.4.2.3. Hệ số độ dốc (S) và chiều dài sườn dốc (L).............................................. 51 3.4.2.4. Hệ số thực bì (C) ..................................................................................... 53 3.4.2.5. Hệ số các công trình bảo vệ đất (P) ......................................................... 54 3.4.2.6. Thành lập bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động (V)....................... 55 3.4.2.7. Thành lập bản đồ xói mòn huyện Sơn Động (A) ....................................... 55 3.4.3. Quy trình nghiên cứu ..................................................................................... 56 3.4.3.1. Xây dựng các bản đồ đơn thành phần:..................................................... 56 3.4.3.2. Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và xói mòn thực tế: ......................... 56 3.5. Cơ sở tài liệu .................................................................................................................... 57 Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................................... 59 4.1. Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và xói mòn thực tế huyện Sơn Động ................... 59 4.1.1. Xây dựng bản đồ hệ số xói mòn do mưa (R) ................................................... 59 4.1.2. Thành lập bản đồ hệ số kháng xói của đất (K) ................................................ 60 4.1.3. Thành lập bản đồ hệ số địa hình (LS) ............................................................. 62 4.1.4. Thành lập bản đồ hệ số lớp phủ thực vật (C) .................................................. 63 4.1.5. Bản đồ hệ số canh tác (P) .............................................................................. 65 4.1.6. Bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động ................................................... 66 4.1.7. Bản đồ xói mòn huyện Sơn Động .................................................................... 69 4.2. Kiểm chứng kết quả nghiên cứu ..................................................................................... 72 4.3. Ảnh hƣởng biến động lớp phủ thực vật tới xói mòn đất huyện Sơn Động .................... 73 4.3. Một số đề xuất cho khu vực nghiên cứu ......................................................................... 74 4.3.1. Đối với khu vực xói mòn cấp 1 - Cấp không xói mòn ...................................... 74 4.3.2. Đối với khu vực xói mòn cấp 2 - Cấp ít nguy hại ............................................ 74 4.3.3. Đối với khu vực xói mòn cấp 3 - Cấp nguy hại ............................................... 75 4.3.4. Đối với khu vực xói mòn cấp 4 - Cấp rất nguy hại .......................................... 75 4.3.5. Đối với khu vực xói mòn cấp 5 - Cấp cực kỳ nguy hại .................................... 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 77 1. Kết luận: ............................................................................................................................. 77 2. Kiến nghị: ........................................................................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Ảnh hƣởng của độ dốc đến xói mòn đất [6] ................................................. 12 Bảng 2.1: Một số thông tin về chế độ khí hậu............................................................... 36 huyện Sơn Động – Bắc Giang........................................................................................ 36 Bảng 2.2: Lƣợng mƣa huyện Sơn Động năm 2007 theo tháng .................................... 36 Bảng 2.3: Độ che phủ thảm thực vật Sơn Động ........................................................... 42 Bảng 3.1: Hệ số xói mòn đất của một số loại đất ở Việt Nam ...................................... 50 Bảng 3.2. Bảng tra C theo Hội khoa học đất quốc tế [3] ............................................. 53 Bảng 3.3: Hệ số xói mòn đất của một số dạng thảm thực vật ...................................... 54 ở Việt Nam [4] ............................................................................................................... 54 Bảng 3.4. Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế [3] ...................................... 55 Bảng 3.5: Phân cấp xói mòn và xói mòn tiềm năng...................................................... 57 Bảng 4.1: Hệ số kháng xói các loại đất huyện Sơn Động ............................................. 61 Bảng 4.2: Bảng hệ số C khu vực nghiên cứu ................................................................ 64 Bảng 4.3: Phân cấp xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động ............................................ 68 Bảng 4.4: Phân cấp xói mòn huyện Sơn Động .............................................................. 71 Bảng 4.5: Tƣơng quan diện tích xói mòn với độ che phủ rừng ................................... 73 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Các nhân tố chính ảnh hƣởng đến xói mòn đất ........................................... 10 Hình 1.2: Ứng dựng GIS trực tiếp tính toán xói mòn .................................................. 30 Hình 1.3: Sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng GIS........................ 32 Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Sơn Động ........................................................................ 33 Hình 2.2: Bản đồ hành chính huyện Sơn Động ............................................................ 34 Hình 2.3: Biểu đồ lƣợng mƣa huyện Sơn Động, năm 2007 .......................................... 37 Hình 2.4: Hệ thống sông, suối huyện Sơn Động ........................................................... 38 Hình 2.5: Bản đồ phân bố các loại đất huyện Sơn Động .............................................. 39 Hình 2.6: Diện tích các loại đất chính huyện Sơn Động ............................................... 40 Hình 2.7: Bản đồ hiện trạng thảm thực vật .................................................................. 41 huyện Sơn Động, năm 2007 ........................................................................................... 41 Hình 2.8: Phân bố dân cƣ huyện Sơn Động.................................................................. 43 Hình 3.1: Mô hình phƣơng pháp tính toán bản đồ trên GIS ....................................... 46 Hình 3.2. Các bƣớc xây dựng bản đồ hệ số R ............................................................... 48 Hình 3.3: Các bƣớc xây dựng bản đồ hệ số LS ............................................................ 52 Hình 3.4: Phƣơng pháp nghiên cứu xói mòn đất ......................................................... 58 Hình 4.1: Bản đồ đƣờng đẳng trị mƣa huyện Sơn Động.............................................. 59 Hình 4.2: Bản đồ hệ số xói mòn do mƣa (R) ................................................................. 60 Hình 4.3: Bản đồ hệ số kháng xói của đất (K) .............................................................. 62 Hình 4.4: Bản đồ hệ số LS ............................................................................................. 63 Hình 4.5: Bản đồ hệ số C khu vực nghiên cứu ............................................................ 65 Hình 4.6: Bản đồ xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động ................................................ 67 Hình 4.7: Bản đồ xói mòn đất huyện Sơn Động ........................................................... 70 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Sơn Động là huyện miền núi của tỉnh Bắc Giang có diện tích tự nhiên là 84.432,4 ha, trong đó diện tích đất lâm nghiệp là 68.348,29 hecta chiếm 72,0% [14]. Địa hình Sơn Động gồm đồi núi xen kẽ các thung lũng, manh mún, địa hình chia cắt mạnh chênh lệch về độ cao, độ dốc lớn. Hiện tƣợng xói mòn, rửa trôi đang xảy ra mạnh. Tuy nhiên, đến nay chƣa có nghiên cứu nào về xói mòn đất trên địa bàn huyện Sơn Động. Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tƣ liệu đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trƣờng sống, là tƣ liệu lao động chính của nền kinh tế Nông – Lâm nghiệp. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ gần đây, cùng với sự gia tăng dân số, các nguồn tài nguyên khoáng sản, thảm thực vật, đất đai đã và đang đƣợc sử dụng ở mức độ cao, thậm chí không hợp lý. Việc khai thác Nông – Lâm nghiệp không có ý thức ngày càng làm cho quá trình xói mòn đất xảy ra nghiêm trọng, độ phì nhiêu ngày càng giảm, nhiều nơi trơ sỏi đá, trở thành đất trống, đồi núi trọc [6]. Xói mòn đất là quá trình phá huỷ lớp thổ nhƣỡng (bao gồm cả phá huỷ thành phần cơ, lý, hoá, chất dinh dƣỡng v.v… của đất) dƣới tác động của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái hoá đất, laterit hoá, trơ sỏi đá v.v…, ảnh hƣởng trực tiếp tới sự sống và phát triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác. [6]. Ðể giảm thiểu xói mòn ở khu vực miền núi, hai vấn đề cần đƣợc song song nghiên cứu là: quá trình xói mòn, nguyên nhân, các yếu tố ảnh hƣởng và vấn đề sử dụng hợp lý tài nguyên. Có nhiều phƣơng pháp nghiên cứ u, đánh giá xói mòn đất đƣợc các tác giả trong và ngoài nƣớc sử dụng. Trong đó, việc ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) là phƣơng pháp, là công Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 cụ mạnh có khả năng phân tích không gian trong thời gian ngắn . Công nghệ GIS còn cho phép tích hợp phƣơng trình mất đất tổng quát của Wischmeier W.H và Smith D.D để tính toán và xây dựng bản đồ xói mòn đất của các lƣu vực, vùng lãnh thổ một cách dễ dàng và chính xác. Với các lý do nêu trên , chúng tôi chọn đề tài: “Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Sơn Động - tỉnh Bắc Giang”. 2. Mục đích nghiên cứu Dự báo xói mòn đất phục vụ quy hoạch sử dụng hợp lí tài nguyên đất huyện Sơn Động. Để đạt đƣợc mục đích trên, đề tài đặt ra những mục tiêu cụ thể sau: - Xây dựng bản đồ xói mòn đất hiện tại và bản đồ dự báo tiềm năng xói mòn đất huyện Sơn Động dựa trên ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS), làm cơ sở định hƣớng cho chiến lƣợc quy hoạch sử dụng đất huyện Sơn Động. - Đề xuất một số giải pháp chống xói mòn đất. 3. Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu - Ý nghĩa khoa học: Luận văn ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá và dự báo xói mòn đất qua việc phân tích không gian và mối quan hệ của các nhân tố địa hình, thủy văn, thổ nhƣỡng, thực vật và con ngƣời tại huyện Sơn Động. - Ý nghĩa thực tiễn của luận văn: Đánh giá xói mòn và xói mòn tiềm năng huyện Sơn Động, từ đó xây dựng bản đồ xói mòn đất khu vực nghiên cứu làm cơ sở đề xuất một số giải pháp hạn chế xói mòn đất. 4. Khối lƣợng và cấu trúc luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 Luận văn đƣợc trình bày trong 80 trang khổ A4 với 21 hình, 14 bảng biểu và đƣợc trình nhƣ sau: MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Chƣơng 2: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN – XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU Chƣơng 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chƣơng 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hƣởng đến xói mòn đất 1.1.1. Xói mòn đất Có nhiều định nghĩa về xói mòn đất, để phù hợp với khu vực nghiên cứu, luận văn sử dụng định nghĩa của Nguyễn Quang Mỹ [6]: Xói mòn đất (soil erosion) là quá trình phá hủy lớp thổ nhƣỡng (bao gồm phá hủy các thành phần cơ, lý, hóa, chất dinh dƣỡng v.v... của đất) dƣới tác động của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh, làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc mầu, thoái hóa đất, laterit hóa, trơ sỏi đá v.v... ảnh hƣởng trực tiếp đến sự sống và phát triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác. Xói mòn gồm 2 loại: - Xói mòn bề mặt: Là loại xói mòn do mƣa và băng tuyết tan. Kiểu xói mòn này thƣờng gặp trên sƣờn và đỉnh phân thủy cũng nhƣ ở trên các bồn thu nƣớc. - Xói mòn theo dòng: Là kiểu xâm thực, xói mòn tập trung trong các dải trũng nhƣ các rãnh sâu, thung lũng, sông suối. Xâm thực theo dòng chia làm 2 loại là xâm thực sâu và xâm thực ngang. 1.1.2. Các quá trình xói mòn đất Các quá trình xói mòn gồm: Xói lở sông suối và xói mòn, rửa trôi bề mặt. 1.1.2.1. Xói lở sông suối Quá trình xói lở sông suối đƣợc xác định theo công thức về động năng của dòng chảy [6]. F=vm 2 /2 Trong đó: F: là động năng của khối nƣớc chảy m: là khối lƣợng nƣớc chảy v: là vận tốc dòng chảy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 Nhƣ vậy động năng của dòng chảy tỉ lệ thuận với bình phƣơng của tốc độ dòng chảy. Trong quá trình xói lở, dòng chảy tạo ra vật liệu, phù sa. Tùy theo kích thƣớc phù sa và tốc độ dòng chảy mà phù sa có thể vận chuyển xuôi theo chiều dòng chảy. Khi động năng của dòng chảy không đủ sức mang đi từng bộ phận vật chất, phù sa sẽ lắng đọng xuống dòng sông gọi là quá trình bồi tụ. 1.1.2.2. Xói mòn và rửa trôi bề mặt Là quá trình xói mòn do dòng chảy tạm thời trên sƣờn lúc mƣa hoặc tuyết tan và chịu ảnh hƣởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó yếu tố địa hình là quan trọng nhất. 1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất Các nhân tố chính ảnh hƣởng đến quá trình xói mòn đất gồm: khí hậu, địa hình, đất đai, thảm thực vật và con ngƣời, đƣợc mô tả trong hình 1.1: Hình 1.1: Các nhân tố chính ảnh hƣởng đến xói mòn đất Xói Mòn Khí hậu A/H tích cực A/H tiêu cực A/H hai chiều Địa hình Con ngƣời Thảm thực vật Đất đai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 1.1.3.1. Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất Xói mòn chủ yếu do dòng chảy bề mặt gây ra, nhƣng dòng chảy lại do các yếu tố khí hậu quyết định đó là: Tổng lƣợng mƣa và tính chất của mƣa, thời gian và cƣờng độ mƣa. Thời gian mƣa càng lớn, cƣờng độ mƣa càng cao thì quá trình xói mòn càng xảy ra mạnh. Sự xuất hiện của xói mòn phụ thuộc rất nhiều vào lớp nƣớc trong một đợt mƣa và lƣợng mƣa trung bình tháng, năm. Lớp nƣớc mặt trên diện tích trồng cà phê 3 năm tuổi là 754mm gây rửa trôi 44,0 tấn/ha, khi lớp nƣớc mặt 2501mm gây rửa trôi 213 tấn/ha. Nhƣ vậy trong điều kiện nhƣ nhau, khi dòng chảy mặt tăng 4 lần sẽ làm tăng rửa trôi đất từ 5 lần [6]. Cƣờng độ mƣa gây ảnh hƣởng mạnh nhất đến dòng chảy mặt và xói mòn đất. Theo Nguyễn Quang Mỹ [6]: trận mƣa 10mm với cƣờng độ trung bình trong khoảng thời gian dƣới 1 giờ, xói mòn đất xảy ra mạnh nhất khi lớp nƣớc đạt từ 8-10mm và đặc biệt trên đất bỏ hoang. Ảnh hƣởng của cƣờng độ mƣa đến xói mòn càng mạnh nếu cƣờng độ đạt cực đại xảy ra vào nửa giờ đầu của trận mƣa. Ở Việt Nam nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng, mƣa phân hóa theo mùa rõ rệt. Lƣợng mƣa cực đại vào các tháng mùa hè và cực tiểu trong những tháng mùa đông. Vì vậy việc bảo vệ đất, chống xói mòn đặc biệt trong mùa mƣa là vô cùng cần thiết. Ngoài mƣa ảnh hƣởng trực tiếp đến xói mòn, các yếu tố khí hậu khác nhƣ gió, nhiệt độ, ẩm độ cũng có ảnh hƣởng đến xói mòn đất, tuy nhiên mức độ ảnh hƣởng không rõ ràng. 1.1.3.2. Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất Địa hình cũng là nhân tố tự nhiên ảnh hƣởng lớn đến xói mòn đất. Nếu xét trên diện rộng, địa hình có tác dụng làm thay đổi sự phân bố nhiệt và lƣợng mƣa rơi xuống. Sự thay đổi về độ cao kéo theo sự thay đổi về nhiệt độ, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 mƣa, ẩm. Các yếu tố địa hình nhƣ độ dốc, chiều dài sƣờn dốc, hình dạng (lồi, lõm, thẳng, bậc thang v.v...) mức độ chia cắt ngang của địa hình ảnh hƣởng trực tiếp đến xói mòn đất. Độ dốc của sƣờn là yếu tố địa hình có ảnh hƣởng lớn nhất đến quá trình xói mòn. Độ dốc lớn làm tăng cƣờng độ dòng chảy và do đó đẩy nhanh quá trình rửa trôi, xói mòn đất, gây nên xói mòn mạnh hơn. Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã đề xuất thang độ dốc trên lãnh thổ Việt Nam: 0-30, 3- 8 0 , 8-15 0 , 15-25 0 , trên 25 0, tuy chƣa đƣợc hoàn thiện nhƣng đây cũng là bƣớc thống nhất đầu tiên để sử dụng độ dốc ở nƣớc ta [6]. Nguyễn Quang Mỹ đã nghiên cứu ảnh hƣởng của độ dốc đến xói mòn đất tại Tây Nguyên từ năm 1978 đến 1982 trên đất bazan, trồng Chè một tuổi, kết quả cho thấy: Bảng 1.1: Ảnh hƣởng của độ dốc đến xói mòn đất [6] Loại đất Cây trồng Độ dốc (0 0 ) Tổn thất về đất (T/ha/năm) Năm nghiên cứu, địa điểm NC Đất bazan Chè 1 tuổi 3 96 Tây Nguyên 1978-1982 Đất bazan Chè 1 tuổi 8 211 Đất bazan Chè 1 tuổi 15 305 Đất phù sa cổ Sắn 1 tuổi 3 15 Vĩnh Phú 1982-1986 Đất phù sa cổ Sắn 1 tuổi 5 47 Đất phù sa cổ Sắn 1 tuổi 8 57 Đất phù sa cổ Sắn 1 tuổi 22 147 Bảng 1.1 cho thấy nếu độ dốc tăng 2 lần thì cƣờng độ xói mòn tăng 2- 4 lần. Chiều dài sƣờn dốc cũng là nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình xói mòn đất. Chiều dài sƣờn càng tăng, khối lƣợng nƣớc càng lớn, lớp nƣớc càng dày, tốc độ và năng lƣợng dòng chảy càng lớn thì quá trình rửa trôi, xói mòn đất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 càng xảy ra mạnh. Nếu tăng chiều dài sƣờn dốc lên 2 lần thì xói mòn đất tăng từ 2 đến 7,5 lần [6]. Việt Nam có trên 3/4 lãnh thổ là đồi núi, mạng lƣới sông suối dày đặc, sông ngắn, dốc, lƣợng mƣa lớn, 85-90% lƣợng mƣa tập trung vào mùa mƣa, do đó xói mòn có điều kiện xảy ra mạnh. 1.1.3.3. Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất Lớp phủ thực vật có ảnh hƣởng lớn đến quá trình xói mòn đất, nếu lớp phủ thực vật càng tăng thì quá trình xói mòn càng giảm. Vai trò chống xói mòn của lớp phủ thực vật phụ thuộc vào tuổi và độ che phủ của nó. Thực vật có khả năng bảo vệ đất chống xói mòn qua việc làm giảm ảnh hƣởng của hạt mƣa xuống mặt đất bởi tán lá và làm cho nƣớc có khả năng chảy xuống đến 50-60% theo chiều thẳng đứng của bộ rễ. Không những thế, vật rơi rụng của thực vật nhƣ cành khô, lá rụng... còn tạo ra lƣợng mùn lớn trong đất, giữ đất tơi xốp, chống xói mòn. 1.1.3.4. Ảnh hưởng của đất đến quá trình xói mòn đất Đất là đối tƣợng bị dòng chảy mặt phá hủy, bởi vậy sự phát triển của xói mòn phụ thuộc vào tính chất và trạng thái của đất. Những yếu tố chính của đất ảnh hƣởng đến xói mòn đất là thành phần cơ giới, cấu trúc và độ thấm nƣớc cũng nhƣ hàm lƣợng mùn trong đất. Những yếu tố dó ảnh hƣởng đến khả năng hình thành dòng chảy khi mƣa rào. 1.1.3.5. Ảnh hưởng của con người đến xói mòn đất Con ngƣời ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình xói mòn đất thông qua hoạt động sống. Việc phá rừng đã gián tiếp đẩy mạnh quá trình xói mòn đất. Những diện tích rừng mất đi làm lộ ra những khoảng trống không có thảm thực vật che phủ đất. Khi mƣa xuống quá trình xói mòn bề mặt xảy ra mạnh. Canh tác trên đất dốc không khoa học, du canh du cƣ cũng là nhƣng tác nhân gia tăng xói mòn đất. Trên độ dốc < 30 đã bắt đầu xảy ra xói mòn khi có Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 mƣa to. Từ độ dốc 30 trở lên, tùy vào yếu tố đất đai, thực vật, lƣợng mƣa v.v... mà quá trình xói mòn xảy ra mạnh hay yếu. Qua số liệu của lâm trƣờng Cầu Hai (Phú Thọ) cho thấy rừng phủ kín chỉ trôi đi 1 tấn đất/ha/năm trong khi các nƣơng sắn lại mất 147 tấn đất/ha/năm [6]. Rõ ràng biện pháp canh tác không hợp lý đã gây tác hại lớn, ảnh hƣởng xấu đến quá trình xói mòn đất. 1.2. Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới Có thể nói rằng con ngƣời đã quan tâm đến hiện tƣợng xói mòn từ rất sớm, từ thời Hy Lạp và La Mã cổ đại đã có những tác giả đề cập đến xói mòn cùng với việc bảo vệ đất. Quá trình xói mòn hiện đại đƣợc gắn liền với các hoạt động nông nghiệp. Nhiều ngƣời đã cho rằng đất đai bị khai thác cạn kiệt có thể là nguyên nhân khiến các nền văn minh quá khứ mất đi. Vì vậy, cùng với thoái hoá đất, xói mòn tồn tại nhƣ một vấn đề trong suốt quá trình phát triển của toàn nhân loại [10]. Về nguyên nhân xói mòn , hầu hết các nhà nghiên cƣ́ u trên thế giới đều thống nhất rằng có hai nguyên nhân cơ bản dẫn tới hiện tƣợng thoái hoá đất đang diễn ra mạnh mẽ trên qui mô toàn cầu hiện nay là: nguyên nhân tự nhiên và con ngƣời. Nguyên nhân con ngƣời, theo nhiều nhà nghiên cứu thể hiện ở sự quản lý đất kém và dƣờng nhƣ đó là một cái giá phải trả cho sự phát triển kinh tế, xã hội. Các giải pháp đƣa ra, đƣợc phân tích là khả thi nhất, là các biện pháp can thiệp vào lớp phủ thực vật nhằm đạt đƣợc hiệu quả tốt hơn trong việc chống xói mòn. Xói mòn tự nhiên là quá trình diễn ra liên tục trong tự nhiên và chỉ là thứ yếu nếu so với xói mòn do nguyên nhân con ngƣời. Tuy vậy, việc phân định nguyên nhân xói mòn không phải lúc nào cũng dễ dàng và cũng không cần thiết, nên trong việc lập bản đồ xói mòn, nhiều khi ngƣời ta không phân biệt hai nguyên nhân này. 1.2.1. Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 Hiện nay, xói mòn đƣợc nghiên cứu mở rộng hơn dƣới nhiều loại hình và tính chất khác nhau. Xu hƣớng phổ biến hiện nay trong nghiên cứu xói mòn trên thế giới, thể hiện qua hội thảo lần thứ 12 của ISCO tổ chức tại Bắc Kinh năm 2002 là nghiên cứu xói mòn theo hƣớng mô hình hóa diễn tả động lực của quá trình xói mòn và nghiên cứu xói mòn kết hợp với các khoa học khác, chủ yếu để tìm hiểu quá trình cũng nhƣ tác động của xói mòn lên môi trƣờng nhằm có đƣợc các biện pháp chống xói mòn khả thi [17]. Điều đáng chú ý là nhiều nhà khoa học [17] đã đồng ý rằng hầu hết các nghiên cứu về xói mòn hiện đƣợc tiến hành nhằm các mục tiêu sao cho không cần phải xem xé._.t đến sự khác biệt tỷ lệ (qui mô) không gian và thời gian. Nhƣng điều này sẽ dẫn đến những sai biệt đáng kể. Theo Valentin và các đồng nghiệp, để có thể dự báo đƣợc ảnh hƣởng của sự thay đổi toàn cầu, chúng ta buộc phải tìm hiểu quá trình xói mòn diễn ra ở các qui mô thời gian và không gian khác nhau, điều này cũng hoàn toàn phù hợp với kết luận của Drissa và nnk [18]. 1.2.2. Các phương pháp đánh giá xói mòn đất [10] - Phương pháp phân loại, phân vùng lãnh thổ theo mức độ xói mòn Phƣơng pháp này đã đƣợc áp dụng ở nhiều nƣớc để phân chia khái quát ra các vùng lớn có mức độ nguy hiểm xói mòn tiềm năng khác nhau trên toàn lãnh thổ một quốc gia. Tuy nhiên hạn chế của phƣơng pháp này là thiên về định tính, mang đặc trƣng của phƣơng pháp chuyên gia, có khó khăn trong việc giải quyết chính xác ranh giới giữa các vùng và ở các phạm vi hẹp. Phƣơng pháp này đã đƣợc các tác giả Liên Xô (cũ) và Trung Quốc áp dụng. Các bản đồ phân vùng theo độ nguy hiểm tiềm năng xuất hiện xói mòn đƣợc xây dựng trên cơ sở tổng hợp các bản đồ phân cấp các điều kiện tự nhiên tham gia quá trình xói mòn : địa hình, khí hậu, lớp phủ thực vật. Trong các yếu tố đó, các tác giả chú ý nhiều nhất đến các yếu tố địa hình và khí hậu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 - Phương pháp mô hình hoá Sử dụng mô hình để diễn tả quá trình xói mòn. Các mô hình này có thể là thực nghiệm hoặc lý thuyết. Ƣu điểm của phƣơng pháp này so với các phƣơng pháp khác là đã phần nào lƣợng hoá đƣợc vai trò của từng yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình xói mòn, có nghĩa là làm rõ hơn vai trò của chúng trong toàn bộ hệ thống. Phƣơng pháp này cũng cho phép ứng dụng các công nghệ thông tin vào nghiên cứu tính toán. Hạn chế của phƣơng pháp là do quá trình xói mòn diễn ra rất đa dạng, thay đổi theo điều kiện cụ thể của từng địa phƣơng nên mô hình có thể dùng tốt cho địa phƣơng này nhƣng không đúng với địa phƣơng khác. Vì vậy, khi vận dụng các mô hình cần phải chú ý tới các điều kiện đặc thù tại địa phƣơng, hay đúng hơn, là sử dụng các thông số của mô hình đã đƣợc kiểm chứng cho địa phƣơng [17]. 1.2.3. Các mô hình đánh giá xói mòn đất Việc mô hình hoá quá trình xói mòn bắt đầu vào thập niên 80 thế kỷ 20, góp phần tính toán và dự báo xói mòn. Theo Phạm Hùng [3], có thể chia các mô hình ra làm hai loại chính là mô hình kinh nghiệm và mô hình nhận thức. Các mô hình đƣợc xây dựng trên cơ sở của lý thuyết hệ thống với giả thiết là lƣợng vào và ra của hệ thống là đã xác định. 1.2.3.1. Mô hình kinh nghiệm Mô hình kinh nghiệm là các mô hình đƣợc xây dựng dựa vào tổng kết từ các quan sát thực tế. Nói theo nghĩa hẹp hơn, hầu hết các mô hình này đều dựa vào phƣơng trình mất đất tổng quát của Wischmeier và Smith hoặc các tƣ duy tƣơng tự. Có thể kể đến các mô hình: Phƣơng trình Musgrave của Musgrave, 1947; Phƣơng pháp tỉ lệ phân chia bùn cát, Renfro, 1975; Phƣơng pháp Dendy - Boltan, Dendy và Bolten, 1976; MUSLE (modified universal soil loss equation, Auerswwald, 1990 [3]: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 Mục đích của các mô hình này là để tính toán lƣợng đất tổn thất trung bình hàng năm cũng nhƣ dự báo xói mòn đất bình quân trên đất dốc. Ngoài ra, việc sử dụng các mô hình cũng cho phép dự báo những thay đổi về xói mòn đất do biến đổi trong hệ thống canh tác và đề xuất, ƣớc đoán hiệu quả của các biện pháp phòng chống xói mòn. Mô hình kinh nghiệm có những hạn chế sau: - Phạm vi ứng dụng mang tính địa phƣơng, có độ chính xác hạn chế khi áp dụng ở những khu vực khác nhau. - Chƣa đề cập đến quá trình bồi lắng và chuyển tải hạt đất - Không có khả năng tính toán cho từng trận mƣa hay các bƣớc thời gian ngắn hơn - Đối với các lƣu vực lớn, độ chính xác chƣa cao do tính phức tạp của khu vực nghiên cứu. Nhƣợc điểm này có thể đƣợc khắc phục bằng cách chia khu vực nghiên cứu thành các khu vực nhỏ hơn. Mô hình thực nghiệm AĐ Ivanovaki và IA Kornev Mô hình này đƣợc xây dựng tại các trạm thực nghiệm Novosilski. Phƣơng trình của mô hình có dạng [2]: M=AI 0,75 L 1,5 X 1,50 Trong đó: M: lƣợng đất rửa trôi I: Độ dốc sƣờn (tang góc dốc) L: Khoảng cách từ đƣờng chia nƣớc (chiều dài sƣờn m) X: Cƣờng độ mƣa hoặc tuyết tan (mm/ph) A: Hệ số tính đến các nhân tố khác Mô hình này chƣa đề cập tới vai trò của thảm thực vật cũng nhƣ vai trò của các loại đất, chỉ đƣa vào dƣới dạng một hệ số. Tuy vậy, mô hình thực Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 nghiệm này đƣợc một số nhà khoa học Việt Nam ứng dụng trong các tính toán của mình để phân cấp tiềm năng xói mòn cho các khu vực khác nhau. Mô hình USLE USLE (Universal soil loss equation) – Phƣơng trình mất đất tổng quát (hay phƣơng trình mất đất phổ dụng) đƣợc Wischmeier và Schmid hoàn thiện vào năm 1978 từ kết quả của một nỗ lực thống kê lớn ( dữ liệu từ hơn 5000 plot hàng năm). Phƣơng trình đƣợc thiết kế ban đầu nhƣ là một công cụ qui hoạch để kiểm soát vấn đề xói mòn cho các cánh đồng ở vùng “vành đai ngô” nƣớc Mỹ [45]. Phƣơng trình mất đất tổng quát cho phép đánh giá ở tỷ lệ từng cánh đồng lƣợng đất mất do xói mòn khe rãnh và xói mòn liên rãnh. Trong khung cảnh của phƣơng trình mất đất tổng quát, xói mòn đƣợc định nghĩa là tổng lƣợng đất đƣợc chuyển tới chân sƣờn dốc nơi các quá trình lắng đọng quan trọng bắt đầu diễn ra hoặc các dòng chảy bắt đầu đƣợc tập trung lại. Việc áp dụng cách tiếp cận mô hình hoá phân tích thống kê hồi qui đa biến để xây dựng phƣơng trình đã cho phép phân tách các nhân tố trọng số của một loạt biến độc lập (mƣa, đất, địa hình, lớp phủ thực vật và phƣơng thức canh tác). Hơn nữa, việc sử dụng các tham số đo lƣờng lƣợng mất đất hàng năm cho phép phƣơng trình này có thể dùng đƣợc trong đánh giá lƣợng mất đất trung bình hàng năm. Phƣơng trình có đƣợc từ số lƣợng lớn các thửa đất đƣợc quan sát hiếm khi quá 90m chiều dài và dốc quá 18%. Loại đất mà mô hình ban đầu đƣợc xây dựng chủ yếu là loại đất cấu trúc hạt vừa [17]. Phƣơng trình mất đất tổng quát có dạng nhƣ sau: A=R*K*L*S*C*P (Phƣơng trình: Wischmeier WH - Smith DD) Trong đó: A: lƣợng đất mất trung bình hàng năm chuyển tới chân sƣờn (kg/m2.năm) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 R: hệ số xói mòn do mƣa (thang đo độ xói mòn đƣợc lập trên cơ sở EI30) (KJ.mm/m2.h.năm) K: hệ số kháng xói của đất (đƣợc xác định bằng lƣợng đất mất đi cho một đơn vị xói mòn của mƣa trong điều kiện chuẩn, nghĩa là chiều dài sƣờn là 22,4m, độ dốc 9%, trồng luống theo chiều từ trên xuống sƣờn dốc) (kg.h/KJ.mm) L: Hệ số chiều dài sƣờn dốc, tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lƣợng đất mất đi của thửa đất chuẩn (không thứ nguyên) S: Hệ số độ dốc (tỷ lệ đất mất đi của thửa đất so với lƣợng mất đất của thửa đất chuẩn) (không thứ nguyên) C: Hệ số cây trồng hoặc lớp phủ (không thứ nguyên) tỷ lệ lƣợng đất mất của thửa đất so với lƣợng đất mất đi của thửa đất chuẩn (bỏ hoá cách năm) P: Hệ số canh tác bảo vệ đất (không thứ nguyên) tỷ lệ lƣợng đất mất đi của thửa đất so với lƣợng đất mất đi của thửa đất chuẩn (trồng luống theo chiều từ trên xuống sƣờn dốc) Phƣơng trình ban đầu đƣợc thành lập ở hệ đo lƣờng Anh - Mỹ nhƣng ngày nay đã đƣợc chuyển sang hệ SI để tiện cho việc tính toán với các dữ liệu thu thập đƣợc cũng nhƣ đánh giá so sánh USLE với các mô hình xói mòn khác. Phƣơng trình mất đất tổng quát có thể đƣợc coi là công cụ dự báo có thể “đánh giá tốt nhất” [17] và chính xác dƣới các điều kiện về khí hậu, đất, địa hình đã đƣợc Wischmieier và Smith chỉ rõ. Cũng có thể nhận thấy rằng việc sử dụng phƣơng trình này để tính toán hoặc dự đoán các hiện tƣợng xói mòn xảy ra trong thời gian ngắn hơn sẽ không chính xác [3] và khi áp dụng phƣơng trình cho các tỷ lệ khác (qui mô về không gian) cũng cần hết sức thận trọng. Tuy nhiên, việc phân tách quá trình xói mòn thành các biến độc lập cũng mang lại khả năng to lớn trong tính toán dự đoán xói mòn, và tƣ duy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 này, cũng nhƣ bản thân phƣơng trình USLE có thể đƣợc sửa đổi để thích hợp với những hoàn cảnh cụ thể về tỷ lệ không gian, điều kiện khí hậu cũng nhƣ các điều kiện địa - vật lý khác bằng cách thay đổi các hệ số của phƣơng trình. Vì lý do trên, phƣơng trình USLE đã đƣợc thay đổi cho phù hợp với các điều kiện khác nhau, ví dụ [17]: - USLE cho đất canh tác nông nghiệp (chính là phƣơng trình gốc của Wischmeier và Smith) - USLE cho đất xây dựng (Wischmeier, Jonson và Cross, 1971) - USLE cho đất rừng (Dissmeier và Foster, 1981) - USLE trong điều kiện bão (Onstad và Foster, 1974) - USLE cho đánh giá lƣợng trầm tích của lƣu vực (Williams, 1975) Trong quá trình phát triển, phƣơng trình USLE cũng đồng thời đƣợc các chuyên gia đánh giá, đặc biệt là trên khía cạnh áp dụng. Mặc dù vẫn đƣợc coi là công cụ hữu hiệu trong đánh giá xói mòn do mƣa với ý tƣởng quản lý tổng hợp lƣu vực và trong các nghiên cứu dựa trên GIS, Baumann và nnk [39], khi so sánh kết quả nghiên cứu xói mòn của cùng một khu vực trong cùng một thời kỳ (bang Chiapas, Mexico, 1997) của hai nhóm nghiên cứu cùng sử dụng phƣơng trình mất đất phổ dụng (USLE) đã thấy có sự khác biệt đáng kể (từ 57 đến 300 t/ha cho vùng cao và 20 đến 859 t/ha cho vùng thấp). Sau khi tìm hiểu, họ thấy rằng sai lệch do bản đồ chỉ chiếm một phần, còn một phần là do sai lệch trong quá trình diễn giải và đánh giá cùng một nguồn dữ liệu. Sự phân tích tập trung vào ba nhân tố chính của phƣơng trình USLE: C, K và R, nghĩa là sự ảnh hƣởng của lớp phủ thực vật, điều kiện thổ nhƣỡng và đặc điểm mƣa trong quá trình xói mòn. Mô hình SEIM Để đánh giá đƣợc mƣ́c độ xói mòn trên lãnh thổ lớn (toàn bộ Đài Loan), các tác giả đã sử dụng Mô hình chỉ số xói mòn đất (Soil Erosion Index Model Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 – SEIM). Mô hình này nghiên cƣ́u sƣ̣ ảnh hƣởng của các chỉ số khác nhau tới lƣợng đất xói mòn mà không nhằm tính ra cụ thể lƣợng đất xói m òn hàng năm [15]. Với sƣ̣ có mặt của Ci (chỉ số lớp phủ ) và Ui (chỉ số sử dụng đất ), mô hình này mang tới bức tranh rõ rệt hơn về tình trạng xói mòn so với mô hình xói mòn tiềm năng từ phƣơng trình USLE (loại bỏ hệ số C và P). Mô hình chỉ số xói mòn đất có dạng : Ai=Ki+Ri+Ti+Ci+Ui Trong đó: Ki: chỉ số xói mòn của đất Ri: Chỉ số xói mòn của mƣa Ti: Chỉ số xói mòn của sƣờn Ci: Chỉ số xói mòn của lớp phủ Ui: Chỉ số xói mòn của sử dụng đất . Để có thể thấy rõ hơn vai trò của các chỉ số tới tiềm năng xói mòn , các tác giả đã phân tích dựa trên cơ sở chia 5 loại chỉ số trên thành 2 lĩnh vực : các chỉ số điều kiện tự nhiên và các chỉ số nhâ n tạo (artificial index ) gồm Ci và Ui, tƣ̀ đó có đƣợc kết luận về nhƣ̃ng nơi mà con ngƣời cần có tác động để giảm thiểu xói mòn Mô hình ESLE (Emprical Soil loss equation)[17] Trong nghiên cƣ́u của mình , các tác giả đã sử dụng s ố liệu từ khoảng 1841 khoảnh-năm để đánh giá các hệ số trong phƣơng trình USLE . Với hệ số LS, khi áp dụng cho vùng đất dốc , các tác giả đã tìm ra sự khác biệt đáng kể giƣ̃a kết quả thƣ̣c nghiệm và phƣơng trình khi độ dố c trên 10 độ. Theo tính toán, các tác giả đƣa ra công thức tính LS nhƣ sau : S=10.8sin(teta) +0.03 khi góc dốc teta<=5 độ S=16.8sin(teta)-0.5 teta >5-10 độ S=21.91sin(teta)-0.96 teta>10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 Để có thể đánh giá đƣợc rõ hơn các tác động của con ngƣời trong việc bảo vệ đất chống xói mòn , các tác giả đã đƣa vào phƣơng trình 3 hệ số mới (thay thế cho C và P ) gọi là B (biological control ), E(Engineering control ) và T (tillage). B đặc trƣng cho các tác động đến lớp phủ , E cho các tác động đến địa hình và T là hƣớng luống canh tác . 1.2.3.2. Mô hình nhận thức Khác với mô hình kinh nghiệm, các mô hình nhận thức đƣợc phát triển dựa vào hiểu biết về các qui luật vận động và cơ chế vật lý của quá trình xói mòn, nghĩa là dựa vào các hiểu biết đã đƣợc lý thuyết hoá dƣới dạng các định luật hay phƣơng trình vật lý. Các quá trình vật lý của xói mòn có thể đƣợc kể ra gồm: quá trình bóc tách hạt đất (do năng lƣợng của hạt mƣa rơi hoặc một dạng năng lƣợng khác); quá trình chuyển tải (với các định luật về dòng chảy mà quá trình này tuân thủ) và quá trình sa lắng của các hạt đất. Vì thế, cơ sở lý thuyết của mô hình nhận thức là lý thuyết cơ học chất rắn, chất lỏng và phân tích mô hình kinh nghiệm. Mô hình nhận thức đơn giản Bản chất của các mô hình nhận thức đơn giản là quá trình xói mòn đƣợc chia ra làm hai bƣớc, bƣớc đất bị bóc tách và bƣớc đất đƣợc chuyển tải tới cửa ra. Lƣợng đất bị bóc tách thƣờng đƣợc tính theo phƣơng trình mất đất tổng quát USLE, quá trình chuyển tải đƣợc tính toán qua các hàm diễn toán thành phần chuyển tải. Các mô hình thuộc loại này có thể kể ra là Mô hình diễn toán bùn cát theo Muskingum, Sign và Quiroga, 1986; Kết hợp mô hình mô phỏng mƣa, dòng chảy và bùn cát, Franchini và Schipa, 1993 [3]: Theo nhận xét của Phạm Hùng [3], mô hình nhận thức đơn giản có các ƣu điểm và nhƣợc điểm sau: Ƣu điểm: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 - Mô tả và tính toán khá chi tiết quá trình chuyển tải hạt đất trên sƣờn dốc thông qua việc phân chia lƣu vực. - Không bắt buộc phụ thuộc vào hình dạng xác định. Nhƣợc điểm: Không hoàn toàn dựa vào quá trình vật lý của hiện tƣợng xói mòn mà mới chỉ đề cập đến lƣợng đất tổn thất hàng năm. Mô hình nhận thức phức tạp Các mô hình loại này đƣợc xây dựng dựa vào bản chất vật lý của hiện tƣợng xói mòn lƣu vực. Quá trình xói mòn lƣu vực đƣợc mô tả qua ba quá trình chính: 1) quá trình bóc tách các hạt đất do năng lƣợng của hạt mƣa; 2) quá trình chuyển tải hạt đất do dòng chảy mặt gây nên và 3) quá trình bồi lắng do khả năng chuyển tải của bề mặt lƣu vực nhỏ hơn nồng độ tập trung các hạt. Mỗi quá trình đều tuân thủ những định luật vật lý và có thể mô phỏng đƣợc. Toàn bộ ba quá trình trên là liên tục và tạo nên động lực của quá trình xói mòn trên bề mặt lƣu vực. Có thể kể ra các mô hình phổ biến sau: Dự báo xói mòn do nƣớc (WEPP), Lane và Nearing, 1989; Mô hình xói mòn châu Âu, Morgan, 1992; Chƣơng trình dự báo xói mòn theo quá trình, Schramm, 1994 [3]: Ƣu điểm quan trọng nhất cần phải kể tới của mô hình nhận thức phức tạp là nó đã khắc phục nhiều nhƣợc điểm của mô hình nhận thức đơn giản. Cách mô phỏng sát với quá trình xói mòn trên bề mặt lƣu vực, vì thế, cho phép xem xét phản ứng của hệ thống thuỷ văn khi muốn thay đổi một bộ phận hay toàn bộ cấu trúc của hệ thống. Nhƣợc điểm dễ thấy của mô hình nhận thức phức tạp là đòi hỏi lƣợng thông tin đầu vào tƣơng đối lớn và chính xác. 1.3. Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam Việt Nam có trên 3/4 diện tích tự nhiên là đồi núi với độ dốc cao, địa hình chia cắt phức tạp. Trƣớc đây hầu hết các diện tích đồi núi đều có rừng che phủ, ngày nay, do nhu cầu lƣơng thực thực phẩm, nhu cầu gỗ trong công nghiệp và xây dựng cũng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 nhƣ quá trình buông lỏng quản lí những năm đầu đổi mới làm cho diện tích rừng Việt Nam giảm mạnh. Độ che phủ đất ngày càng giảm cùng với hiện tƣợng mƣa tập trung theo mùa là nguyên nhân chính gây nên xói mòn vùng đất dốc và đang ảnh hƣởng không nhỏ đến sản xuất Nông Lâm nghiệp các tỉnh miền núi. Tuy vậy việc nghiên cứu xói mòn mới chỉ bắt đầu từ những năm 60 trở lại đây. Một số tác giả đã nghiên cứu xói mòn đất ở Đông bắc, Tây bắc bằng các phƣơng pháp đơn giản và trực quan nhƣ đóng cọc, dùng dây... hoặc mô tả, đánh giá định tính quá trình xói mòn trong khoảng thời gian ngắn (4 năm 1961-1964). Sau đó, do chiến tranh (1965-1976), vấn đề xói mòn ít đƣợc quan tâm nghiên cứu. Những công trình đầu tiên nghiên cứu xói mòn ở Việt Nam đáng chú ý là của các tác giả Nguyễn Quí Khải (1962), Nguyễn Xuân Khoát (1963), Tôn Gia Huyên (1963, 1964), Bùi Quang Toản (1965), Trần An Phong (1967) [17]... Trong những năm 1977, 1978, các đề tài nghiên cứu xói mòn đƣợc triển khai trong nhiều chƣơng trình khoa học cấp nhà nƣớc nhƣ các chƣơng trình Tây nguyên, Tây bắc, Môi trƣờng...Những công trình này đã đi sâu nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố đến xói mòn; phƣơng pháp nghiên cứu định lƣợng, quan trắc, cân đo chính xác. Đáng chú ý một số công trình của Bùi Quang Toản (1985), Đỗ Hƣng Thành (1982), Phan Liên (1984), Nguyễn Quang Mỹ và nnk (1985, 1987) [6],[7], nghiên cứu về ảnh hƣởng của các yếu tố địa hình tới xói mòn, Nguyễn Quang Mỹ đã có những tổng kết rằng hiện tƣợng xói mòn trên lãnh thổ Việt Nam là khá nghiêm trọng do ảnh hƣởng của điều kiện tự nhiên và canh tác và có thể tóm tắt nhƣ sau [5]: - Độ dốc tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 đến 4 lần - Chiều dài sƣờn tăng 2 lần, xói mòn tăng 2 đến 7,5 lần Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 - Hƣớng Đông, Đông nam, Tây nam, Tây, do năng lƣợng mặt trời chiếu nhiều, nhiệt độ tăng cao dẫn tới quá trình phong hoá khiến vật chất bị vỡ làm cho xói mòn tăng từ 1,8 đến 3,9 lần. - Sƣờn lồi tăng 2 đến 3 lần so với sƣờn thẳng. Sƣờn lõm xói mòn yếu, sƣờn bậc thang xói mòn không đáng kể. Theo Nguyễn Quang Mỹ [6], lịch sử nghiên cứu xói mòn ở nƣớc ta có thể chia thành 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Trước năm 1954. Giai đoạn này xói mòn đất hầu nhƣ chƣa đƣợc nghiên cứu đƣa lên thành lý luận. Một số biện pháp canh tác chống xói mòn mang tính sơ khai nhƣ làm ruộng bậc thang, xây kè cống … mới bƣớc đầu xuất hiện. - Giai đoạn 2: Từ 1954 đến 1975. Nghiên cứu về xói mòn đất ở Việt Nam có thể nói bắt đầu từ những năm 1960. Trong thời gian này, miền Bắc xây dựng nhiều nông trƣờng, nông trang, các hợp tác xã nông nghiệp. Ở khu vực trung du và miền núi nƣớc ta chủ yếu là đất dốc, do đó vấn đề sử dụng hợp lý và có hiệu quả đất đai đƣợc nhiều ngƣời chú ý, nhất là Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Trƣờng Sơn v.v... Cán bộ kỹ thuật ở các nông trƣờng, nông trang đã đề ra hàng loạt các biện pháp chống xói mòn. Giai đoạn này đã bắt đầu xuất hiện một số công trình nghiên cứu về xói mòn đất, nổi bật là công trình nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Bình (1962), Nguyễn Quý Khải (1962), Cao Văn Bính (1962) về ảnh hƣởng của độ dốc đến xói mòn đất, góp phần đƣa ra các tiêu chí bảo vệ đất, sử dụng và khai thác đất dốc. Các tác giả Tôn Gia Huyên, Chu Đình Hoàng, Nguyễn Xuân Kỳ, Nguyễn Quý Khải, Bùi Ngạnh (1963) [5] v.v... đã tập trung nghiên cứu về xói mòn khu vực và biện pháp, công trình trồng cây xanh che phủ đất chống xói Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 mòn ở Tây bắc, Bắc Thái (cũ), Phú Thọ (cũ), Sơn La và Lào Cai. Tuy mới là các nghiên cứu định tính, mô tả là chủ yếu nhƣng những công trình nghiên cứu này đã góp phần xây dựng nên quy phạm tạm thời về "thiết kế trên đồi" của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Cuối giai đoạn này, các công trình nghiên cứu xói mòn đất tập trung nghiên cứu theo chiều sâu, đã có phân vùng xói mòn, xây dựng các trạm quan trắc định vị lâu dài. Nổi bật là các công trình của Chu Đình Hoàng và Đào Khƣơng về những nét đặc trƣng chủ yếu của xói mòn vùng khí hậu nhiệt đới Việt Nam. Những công trình nghiên cứu giai đoạn này bƣớc đầu đã ứng dụng nhằm ngăn chặn, kiểm soát xói mòn đất trong canh tác Nông Lâm nghiệp. - Giai đoạn 3: Từ 1975 đến nay. Nhiều công trình nghiên cứu về xói mòn đất đƣợc triển khai trong giai đoạn này và áp dụng các phƣơng pháp nghiên cứu hiện đại, xây dựng hàng loạt các khu quan trắc kiên cố nhƣ trạm nghiên cứu xói mòn An Châu (Hữu Lũng – Lạng Sơn), trạm Ekmat (Buôn ma thuột), trạm nghiên cứu xói mòn đất Tây nguyên. Trong giai đoạn này các công trình nghiên cứu đã đi theo hƣớng định lƣợng nhƣ công trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ [7] về xói mòn đất Nông nghiệp Tây nguyên và các nhân tố ảnh hƣởng đến xói mòn. Công trình của Phạm Ngọc Dũng (1991) [1] về ứng dụng phƣơng trình mất đất phổ quát vào dự báo tiềm năng xói mòn đất và đƣa ra các biện pháp chống xói mòn cho các tỉnh Tây nguyên. Công trình này mở ra triển vọng cho việc ứng dụng phƣơng trình Wischmeier W.H– Smith D.D vào dự báo xói mòn đất trong điều kiện nƣớc ta hiện nay. Năm 1996, Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải đã công bố công trình nghiên cứu với tựa đề “Nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nƣớc của một số thảm thực vật chính và các nguyên tắc xây dựng rừng phòng hộ nguồn nƣớc”[4]. Về mặt lý luận các tác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 giả đã đánh giá đƣợc năng lực phòng hộ của một số dạng cấu trúc thảm thực vật rừng về mặt chống xói mòn. Một số nghiên cứu xói mòn phục vụ cho công tác tính toán bồi lắng cũng đáng đƣợc đề cập. Vi Văn Vị và Trần Bích Nga [12] đã thử dự đoán lƣợng cát bùn bồi lấp lòng hồ Hoà Bình với lƣợng xói mòn đƣợc đề cập cho toàn lƣu vực là từ 20.000 đến 40.000 tấn/km2 năm. Nghiên cứu sự liên quan giữa xói mòn và trầm tích trên lƣu vực sông đã dẫn tới những kết luận đáng chú ý. Không nhằm nghiên cứu xói mòn tại từng điểm, Lại Vinh Cẩm [16] sử dụng phƣơng trình mất đất tổng quát (USLE) để đánh giá tiềm năng và mức độ xói mòn hiện tại của từng lƣu vực (4 lƣu vực lớn ở miền Bắc Việt Nam). Kết quả nghiên cứu về xói mòn tại các lƣu vực đƣợc tích hợp với phân tích lƣu vực nhằm chỉ ra các khu vực xói mòn nguy hiểm làm cơ sở cho đề xuất các biện pháp phòng tránh hữu hiệu nhằm mục tiêu phát triển bền vững [16]. Trong thời gian gần đây, khoảng từ những năm 90, với sự phát triển mạnh mẽ của hệ thông tin địa lý, một số nhà nghiên cứu Việt Nam cũng đã thử giải quyết bài toán xói mòn bằng cách mô hình hoá, sử dụng sức mạnh tính toán của công nghệ tin học. Phƣơng trình mất đất tổng quát (USLE) của Wischmeier và Smith đƣợc sử dụng rộng rãi trong các mô hình do tính minh bạch và dễ áp dụng của nó. Điển hình cho các nghiên cứu loại này là của Trần Minh Ý, Lại Vinh Cẩm, Nguyễn Tứ Dần, Trần Thị Bích Nga ... [12],[13],[16]. Gần đây nhất , trong đề tài nghiên cứu cơ bản 74 06 01 [10], tác giả Vũ Anh Tuân đã ứng dụng phƣơng trình mất đất tổng quát USLE để tính toán xói mòn. Điểm đặc biệt là các thông tin về lớp phủ thực vật đã đƣợc xét đến “thông số lớp phủ thực vật” đã đƣợc thu nhận qua tƣ liệu viễn thám đa phổ UoSAT-12. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 Quá trình xói mòn đất làm phá hủy lớp thổ nhƣỡng, rửa trôi dinh dƣỡng trong đất, gây thoái hóa bạc mầu đất, làm giảm năng xuất cây trồng, thậm trí làm mất khả năng tồn tại và sinh tồn của cây trồng trên đất bị xói mòn. Xói mòn còn gây nên hiện tƣợng bồi lắng sông hồ, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến khả năng lƣu thông và tích trữ nƣớc. Hiện nay vấn đề bảo vệ đất chống xói mòn đã trở thành một vấn đề lớn và cấp bách của thế giới và ở Việt Nam. Các đề tài nghiên cứu về xói mòn đất đang đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Sơn Động là huyện miền núi, địa hình phức tạp, độ dốc lớn, khí hậu có tính chất đặc thù, lƣợng mƣa lớn với cƣờng độ cao, đa phần nhân dân canh tác nông lâm nghiệp trên đất dốc nhƣng chƣa áp dụng những biện pháp canh tác khoa học. Đây là những nguyên nhân cơ bản gây thoái hóa, xói mòn đất. Tuy nhiên đến nay chƣa có công trình khoa học nào nghiên cứu đánh giá xói mòn đất trên địa bàn huyện Sơn Động. Vì vậy đề tài nghiên cứu đánh giá xói mòn đất và tìm ra biện pháp tác động phù hợp nhằm giảm thiểu xói mòn trên địa bàn là rất cần thiết và cấp bách. 1.4. Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong đánh giá xói mòn đất 1.4.1. Sự hình thành và phát triển của GIS Trong xã hội thông tin, thông tin địa lý giữ một vai trò rất quan trọng. Khi cung cấp thông tin hoặc sự kiện, nhà cung cấp thông tin cần phải cho biết vật ấy, sự kiện ấy xảy ra ở đâu, khi nào, đó chính là thông tin địa lý (Geographic Information) [9]. Từ khi ra đời, hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System) phát triển với tốc độ mạnh, đã và đang đƣợc ứng dụng trong rất nhiều Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 ngành, lĩnh vực. GIS đã phát triển từ những ứng dụng trên các đối tƣợng liên quan đến đất đai và biến đổi chậm nhƣ tài nguyên, môi trƣờng đến những ứng dụng trong các lĩnh vực liên quan đến con ngƣời hoặc những đối tƣợng có tần số biến đổi nhanh nhƣ cơ sở kỹ thuật hạ tầng, kinh tế, xã hội. Với những ứng dụng ngày càng rộng rãi và phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực kinh tế, xã hội, từ năm 1992, các nhà khoa học Mỹ đã xác lập một ngành khoa học mới: Khoa học thông tin địa lý (Geographic Information Science). Khoa học thông tin địa lý đã từng bƣớc hoàn thiện các mô hình biểu diễn đối tƣợng, hoạt động, sự kiện và các quan hệ của chúng trong thế giới thực, đồng thời nghiên cứu phát triển các thuật toán lƣu trữ, xử lý số liệu theo không gian và thời gian [9]. Có nhiều phần mềm GIS, để phù hợp với điều kiện tài chính và bản quyền, đề tài chọn phần mềm Mapinfo và Arcview là hai công cụ chính để lập bản đồ, chồng xếp và phân tích bản đồ, quản lí dữ liệu, xử lý và truy xuất thông tin. 1.4.2. Ứng dụng GIS trực tiếp xây dựng bản đồ xói mòn Nhƣ trình bày ở trên cho thấy GIS là công cụ mạnh có khả năng ứng dụng để đánh giá xói mòn đất. Sử dụng trực tiếp GIS trong đánh giá, xây dựng bản đồ xói mòn đất đƣợc thực hiện qua 2 bƣớc sau: Bƣớc 1: Xây dựng bản đồ hợp phần gồm 4 loại bản đồ sau: - Bản đồ thổ nhƣỡng - Bản đồ lƣợng mƣa - Bản đồ địa hình - Bản đồ thảm thực vật Bƣớc 2: Sử dụng GIS tính toán để đƣợc bản đồ xói mòn đất. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 Các bƣớc cụ thể đƣợc mô phỏng theo hình 1.2 dƣới đây: Hình 1.2: Ứng dựng GIS trực tiếp tính toán xói mòn - Ƣu điểm của phƣơng pháp này: Nhanh, tốn ít công - Nhƣợc điểm: Độ tin cậy không cao, khi tạo thành bản đồ thành quả cần có những kiểm định thực tế. 1.4.3. Ứng dụng GIS và mô hình hóa tính toán xói mòn đất Với việc các mô hình tính toán xói mòn phong phú, đa dạng (nhƣ đã trình bày ở mục 1.2, 1.3), việc lựa chọn mô hình cần dựa trên yếu tố: - Tính khả thi, bao gồm cả việc khả thi về dữ liệu và phƣơng pháp - Tính phù hợp về thông tin. Các thông tin mà mô hình có thể đem lại (nghĩa là kết quả tính toán) phải đầy đủ, phù hợp với yêu cầu đặt ra - Tính chính xác. Mô hình đƣợc chọn phải có độ chính xác phù hợp với yêu cầu. Bản đồ thổ nhƣỡng Bản đồ xói mòn đất GIS Bản đồ lƣợng mƣa Bản đồ địa hình Bản đồ thảm thực vật Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 Từ những yếu tố trên cho thấy USLE là một trong những mô hình phù hợp để đánh giá, tính toán xói mòn. Sử dụng mô hình USLE trong đánh giá xói mòn đã là đề tài nghiên cứu của nhiều tác giả và cho thấy mô hình USLE có thể áp dụng cho tính toán xói mòn ở cấp độ khu vực hoặc một huyện (nhƣ nghiên cứu của đề tài). Tính tổng hợp của mô hình USLE là đề cập đến tất cả các nhân tố ảnh hƣởng tới xói mòn một cách riêng biệt trong mối tƣơng quan chặt chẽ. Điều này cho phép tách riêng từng yếu tố để phân tích ảnh hƣởng vai trò của chúng đến xói mòn và tìm ra biện pháp tác động phù hợp nhất. Với cách tiệm cận vấn đề theo từng thông số ảnh hƣởng đến xói mòn, USLE có thể đƣợc tính toán bằng GIS. Trình tự các bƣớc cơ bản đƣợc thực hiện nhƣ sau: Bƣớc 1: Xây dựng các bản đồ hợp phần: - Bản đồ thổ nhƣỡng - Bản đồ lƣợng mƣa - Bản đồ địa hình - Bản đồ thảm thực vật - Bản đồ canh tác sử dụng đất v.v… Bƣớc 2: Từ các bản đồ đơn tính, ứng dụng GIS xây dựng các bản đồ hệ số xói mòn của phƣơng trình USLE Bƣớc 3: Từ các bản đồ hệ số xói mòn, ứng dụng GIS xây dựng bản đồ tiềm năng xói mòn và xói mòn hiện tại của khu vực nghiên cứu Các bƣớc thực hiện đƣợc mô phỏng theo hình 1.3: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 Hình 1.3: Sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng GIS Hình 1.3 trên đây miêu tả việc sử dụng mô hình USLE trong tính toán xói mòn bằng hệ thống thông tin địa lý. Các thông số của mô hình (các hệ số) đƣợc tính toán trên GIS từ các dữ liệu đầu vào (các bản đồ). Cuối cùng, dựa trên bản đồ hệ số, tính toán bản đồ xói mòn và bản đồ xói mòn tiềm năng. - Ƣu điểm: Phƣơng pháp này cho độ tin cậy cao, dễ phân cấp xói mòn - Nhƣợc điểm: Cần hiểu rõ về GIS để thực hiện tốt các bƣớc công việc trong khi đây là phần mềm tiên tiến với nhiều ứng dụng rất đa dạng, khó tìm hiểu, nắm bắt trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, cần đặc biệt lƣu ý đối với việc ứng dụng GIS trong tính toán xói mòn đất là số liệu đầu vào phải đồng bộ và thống nhất về khuôn mẫu, tọa độ và tiêu chuẩn. Do đó, quan tâm đến việc xây dựng một cơ sở dữ liệu đủ tin cậy là yêu cầu hàng đầu trong việc ứng dụng GIS nói chung và ứng dụng GIS trong đánh giá xói mòn đất nói riêng. Bản đồ lƣợng mƣa trung bình năm Bản đồ địa hình Bản đồ thổ nhƣỡng Bản đồ lớp phủ thực vật 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 Bản đồ thành phần Bản đồ kết quả GIS Cơ sở dữ liệu đầu vào PP khác + GIS GIS GIS Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 CHƢƠNG II: ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 2.1. Điều kiện tự nhiên 2.1.1. Vị trí địa lý, địa hình 2.1.1.1. Vị trí địa lý Huyện Sơn Động đƣợc bao bọc bởi dãy núi cánh cung Đông Triều, đỉnh núi cao nhất của huyện là đỉnh Yên Tử cao 1064,0 m. Tọa độ địa lý từ: 2109’00” đến 21030’10” Vĩ độ Bắc; từ 106040’00” đến 107 000’20” Kinh độ Đông. Phía Đông giáp huyện Đình Lập (tỉnh Lạng Sơn), huyện Ba Chẽ và huyện Hoành Bồ (tỉnh Quảng Ninh); Phía Tây giáp huyện Lục Nam và huyện Lục Ngạn (tỉnh Bắc Giang); Phía Bắc giáp huyện Đình Lập, Lộc Bình (tỉnh Lạng Sơn) và huyện Lục Ngạn (tỉnh Bắc Giang). Hình 2.1: Vị trí địa lý h._.