1 DỰ ĐOÁN LƯỢNG ĐẤT XÓI MÒN TIỀM TÀNG VÀ VẤN ĐỀ PHÂN CẤP ĐẦU NGUỒN KHU VỰC HỒ THUỶ ĐIỆN SƠN LA Nguyễn Hữu Tân Đại học Hồng Đức TÓM TẮT Bài báo đã dự báo lượng đất xói mòn tiềm tàng và vấn đề phân cấp đầu nguồn khu vực hồ thủy điện Sơn La, trên cơ sở xác định lượng mất đất theo phương trình mất đất của Wischmeier W.H và Smith D.D (1978) và phương trình hiệu chỉnh hệ số xói mòn đất (K) của tác giả Nguyễn Trọng Hà và các cộng sự; chúng tôi đã xây dựng bảng hệ số xói mòn đất khu vực nghiên cứu, bản đồ phân cấp lượng xói mòn và bản đồ phân bố GT + CP + TM; dự báo lượng xói mòn và tỷ lệ (%) diện tích của các cấp đầu nguồn tương ứng (ít xung yếu, xung yếu, rất xung yếu) tại lưu vực hồ thủy điện Sơn La địa bàn Tỉnh Sơn La. Từ khoá: Phân cấp đầu nguồn, thảm thực vật, rừng phòng hộ đầu nguồn ĐẶT VẤN ĐỀ Ở nước ta, việc xây dựng và phát triển hệ thống rừng phòng hộ đầu nguồn đang trở thành nhu cầu khẩn thiết và còn nhiều vấn đề bức bách cần được giải quyết cả về lý luận lẫn thực tiễn. Tuy nhiên, những nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này còn nhiều hạn chế nên hiện nay chúng ta chưa đủ hệ thống thông tin và cơ sở khoa học cần thiết cho xây dựng cấu trúc của thảm thực vật phòng hộ. Hạn chế này đã làm cho hiệu quả quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn chưa cao. Một trong những lĩnh vực nghiên cứu có tầm quan trọng đặc biệt là nghiên cứu xói mòn đất gắn với những đề xuất về phân cấp đầu nguồn. Phân cấp đầu nguồn đã được hiểu là phân chia khu vực đầu nguồn ra thành các cấp khác nhau theo tiềm năng suy thoái đất và nước. Vì vậy, việc phân chia lượng đất xói mòn tiềm tàng thành các cấp khác nhau được xem như một trong những căn cứ quan trọng để phân cấp đầu nguồn. Với ý nghĩa đó, bài báo này tập trung xác định lượng đất xói mòn tiềm tàng ở khu vực hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La. Từ đó đưa ra một số ý kiến trong việc phân cấp đầu nguồn và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của bài báo là diện tích tự nhiên thuộc vùng hồ thuỷ điện Sơn La thuộc tỉnh Sơn La, với ranh giới hành chính theo quyết định 364/CP. Phương pháp nghiên cứu Lượng đất xói mòn tiềm tàng được xác định theo phương trình mất đất của Wischmeier W.H. và Smith D.D (1978), cụ thể như sau: A = 2,47.R.K.LS.C.P (1-1) trong đó: A = lượng đất xói mòn (tấn/ha/năm) 2,47 = hệ số đổi từ acre sang hecta R = hệ số xói mòn do mưa (phút-tấn/acre) K = Hệ số xói mòn đất 2 LS = Hệ số địa hình C = hệ số thảm thực vật P = hệ số bảo vệ đất - Hệ số xói mòn do mưa (R) được xác định theo phương pháp tính gần đúng theo tiêu chuẩn ngành của Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn b”ng phương trình: R = 0,548527* P - 59,9 (1-2) Trong đó, P là lượng mưa trung bình năm được xác định từ bản đồ đẳng trị mưa của Cục khí tượng thuỷ văn và nội suy dựa trên phần mềm sinh khí hậu của Trường đại học Lâm nghiệp. - Hệ số xói mòn đất (K) được xác định bằng phương pháp hiệu chỉnh bảng hệ số xói mòn đất đối với 20 loại đất của Nguyễn Trọng Hà và cộng sự (dẫn theo Phạm Xuân Hoàn, Phạm Văn Điển, 2005). Theo bản đồ đất và điều tra hiện trường, tại khu vực nghiên cứu có 15 loại đất. Với kết quả phân tích mẫu đất lấy tại một số điểm có loại đất đặc trưng của khu vực nghiên cứu, dùng toán đồ Wischmeier W.H. để tính hệ số xói mòn đất, đem so sánh kết quả với các hệ số mà Nguyễn Trọng Hà và cộng sự đã nghiên cứu, nhận thấy hệ số xói mòn đất có sự sai lệch kh”ng nhiều, vì thế chúng tôi công nhận những kết quả còn lại và chỉnh lý hệ số xói mòn của một số loại đất đã có kết quả phân tích. Dưới đây là bảng hệ số xói mòn đất (K) trong khu vực nghiên cứu. Bảng 1. Hệ số xói mòn đất (K) trong khu vực nghiên cứu TT Loại đất Ký hiệu Hệ số K Diện tích (ha) Tỷ lệ % 1 Đất Feralit mùn phát triển trên đá trầm tích và biến chất hạt mịn FHs 0,20 17.057,6 9,9 2 Feralit phát triển trên đá mác ma chua Fa 0,24 2.507,4 1,4 3 Feralit mùn phát triển trên đá mác ma chua Fha 0,23 1.710,7 1,0 4 Feralit mùn phát triển trên đá mác ma bazơ và trung tính FHk 0,21 5.073,1 2,9 5 Feralit mùn phát triển trên đá v”i FHv 0,29 2.320,2 1,3 6 Feralit phát triển trên đá mác ma bazơ và trung tính Fk 0,22 14.122,2 8,2 7 Feralit phát triển trên đá trầm tích và biến chất hạt th” Fq 0,23 1.262,7 0,7 8 Feralit phát triển trên đá trầm tích và biến chất hạt mịn Fs 0,21 42.342,7 24,5 9 Feralit phát triển trên đá v”i Fv 0,30 3.581,4 2,1 10 Đất mùn núi cao phún xuất chua Ha 0,15 1.203,3 0,7 11 Đất thung lũng tầng mỏng T1 0,22 6.776,7 3,9 12 Đất thung lũng tầng trung bình T2 0,20 3.388,5 2,0 13 Đất đồi D2 0,23 2.470,8 1,4 14 Fc 0,25 25.127,1 14,5 15 FHc 0,24 5.148,0 3,0 16 Các loại đất khác 16.493,4 9,5 Tổng diện tích 173.157,3 100,0 - Hệ số địa hình (LS) bao gồm độ dốc và chiều dài sườn dốc. Theo Nguyễn Ngọc Lung (1997), “chiều dài sườn dốc được tính bằng khoảng cách từ điểm bắt nguồn dòng chảy mặt đến điểm diễn ra sự lắng động bùn cát hoặc là tới điểm tiếp xúc với lòng dẫn nào đó”. Như vậy có thể chia các mái chảy thành các lô có độ dài sườn dốc và độ dốc khác biệt để tính toán riêng hệ số L và hệ số S. Theo c”ng thức của Wischmeier W.H Smith D.D. hệ số chiều dài sườn dốc L được tính cho đoạn sườn dốc chuẩn 22,13 mét là: Trong đó: X 22,13 L = { } m (1-3) 3 L: Hệ số chiều dài sườn dốc. X: Chiều dài sườn dốc (m). M: Hệ số mũ dao động từ 0,2 – 0,5. + m = 0,5 nếu độ dốc sườn dốc > 5% + m = 0,4 nếu độ dốc sườn dốc khoảng 3% < độ dốc ≤ 5%. + m = 0,3 nếu độ dốc sườn dốc khoảng 1% < độ dốc ≤ 3%. + m = 0,2 nếu độ dốc sườn dốc ≤ 1%. Khu vực nghiên cứu có địa hình rất dốc, trên 5%, do đó hệ số chọn ở đây là 0,5. Hệ số độ dốc S (Slope) cũng được tính theo c”ng thức của Wischmeier W.H. và Smith D.D: S = 0,065 + 0,0456.s + 0,00654.s 2 (1-4) trong đó : S : Hệ số độ dốc. s : Độ dốc ( % ). Trong thực tế, do mối liên hệ giữa độ dốc và chiều dài sườn dốc là rất chặt chẽ, nên hai hệ số L và S đã được tính gộp lại theo tích số của hai công thức trên và xây dựng một bản đồ chuyên đề duy nhất để đánh giá ảnh hưởng của chúng tới xói mòn đất. Đã sử dụng bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000 thể hiện dưới dạng các đường đồng mức cách đều 20m, với sự trợ giúp của chương trình ArcView, xây dựng mô hình số hoá địa hình (DTM) với kích thước pixel 30m, từ đó tính toán độ dốc và đai cao của từng pixel. Bản đồ độ cao và độ dốc sau đó được chồng ghép và sử dụng Extention trong ArcView (wwf_hydro) để tính chiều dài sườn dốc tỉnh từ đỉnh d”ng tới điểm tiếp nhận nước cuối cùng. áp dụng c”ng thức để xác định trị số LS. - Hệ số thảm thực vật được xác định theo bảng phân loại của Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997). Trong nghiên cứu này, để tính lượng đất xói mòn tiềm năng - tức là lượng đất xói mòn lớn nhất trong điều kiện không có rừng che phủ - đã dựa vào kết quả khảo sát hiện trường. Trong điều kiện không có rừng, độ che phủ bình quân của thảm tươi từ 70 - 90%, vì vậy hệ số C được xác định b”ng 0,0097. - Hệ số bảo vệ đất (P) là tỷ số giữa lượng đất xói mòn trên đất trồng cây có áp dụng các biện pháp chống xói mòn đất với lượng đất xói mòn trên đất không thực hiện các biện pháp chống xói mòn. Như vậy, trị số P cao nhất ( P=1) trong điều kiện canh tác không thực hiện các biện pháp chống xói mòn như phân cắt dòng chảy, đắp bờ, đào hố nước, v.v…. Trị số P < 1 trong trường hợp thực hiện các biện pháp chống xói mòn trên sườn dốc như làm ruộng bậc thang, canh tác theo đường đồng mức, bẫy đất… ở địa bàn nghiên cứu hầu như chưa sử dụng những biện pháp bảo vệ đất nên P = 1. Tất cả các loại bản đồ như bản đồ đẳng vũ, bản đồ đất, bản đồ thuỷ văn, bản đồ hành chính, bản đồ khoảnh đều được số hoá bằng hệ mềm MICROSTATION. Lượng đất xói mòn tiềm tàng (trong điều kiện không có thảm thực vật rừng che phủ) và bản đồ xói mòn đất tiềm tàng là một trong những cơ sở để kiểm tra mức độ phù hợp của hệ thống phân cấp đầu nguồn vùng hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La. Giả sử rằng lượng đất xói mòn được tính toán khi chưa có rừng che phủ, áp dụng c”ng thức Wischmeier W.H. và Smith D.D. với các hệ số R, K, LS, C và P đã được xác định, đã dự đoán được lượng đất xói mòn cho từng vị trí bề mặt lưu vực. Trên cơ sở tiêu chuẩn Nhà nước số 579/TCVN - 1995 về phân chia cấp xói mòn, ta có thể phân chia lưu vực hồ thuỷ điện Sơn La thành 4 cấp, sau đó tính toán diện tích và lượng đất xói mòn cho từng cấp xói mòn: 4 Hình 1. Bản đồ xói mòn đất tiềm tàng khu vực nghiên cứu Bảng 2. Thống kê diện tích các cấp xói mòn tại khu vực nghiên cứu Cấp xói mòn Lượng đất bị mất (tấn/ha/năm) Diện tích (ha) Tỷ lệ % Lượng đất bị rửa tr”i (tấn/năm) Cấp I 0 - 10 22.220 12,8 71.650,8 Cấp II 10 - 50 23.808 13,7 720.494 Cấp III 50 - 200 85.031 49,1 10.383.984 Cấp IV > 200 42.093 24,3 17.362.598 5 T ổ ng c ộ ng 173.153 100,0 28.538.726 Ph©n bè diÖn tÝch lu vùc theo cÊp xãi mßn 0 ®Õn 10 10 ®Õn 50 50 ®Õn 200 >200 Hình 2. Phân bố diện tích theo cấp xói mòn Hình trên cho thấy trong khu vực nghiên cứu, diện tích đất bị xói mòn ở cấp 1 và cấp 2 là tương đương nhau, chiếm khoảng 13%, cấp xói mòn 3 chiếm diện tích lớn nhất, gần 50%. Theo dự đoán trong trường hợp kh”ng có thảm thực vật che phủ, lưu vực hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La sẽ mất đi khoảng 28 triệu tấn đất mỗi năm do xói mòn, trong đó phần lớn tập trung ở các cấp II và III phân bố ở những nơi cao và dốc. Nếu xác định cấp xói mòn I là ít xung yếu, cấp xói mòn II là xung yếu và cấp xói mòn III + IV là rất xung yếu, sẽ thu được bảng 3 dưới đây; Bảng 3. Phân cấp xung yếu theo cấp xói mòn TT C ấ p xung y ế u Di ệ n t í ch (ha) T ỷ l ệ % 1 ít xung yếu 22.220 12,8 2 Xung yếu 23.808 13,7 3 Rất xung yếu 127.124 73,4 Phạm Văn Điển (2006) đã đề xuất phương pháp tính độ che phủ cần thiết để giữ đất khỏi nguy cơ xói mòn thông qua Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) hợp thành từ các hệ số xói mòn đất (K), độ dốc mặt đất (S, độ), chỉ số diện tích tán (GT, %), độ che phủ cây bụi thảm tươi (CP, %), và độ che phủ của vật rơi rụng (TM, %). Lượng đất xói mòn có liên hệ chặt chẽ với Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) theo phương trình dạng mũ bằng công thức (trang 8) (Đơn vị: tấn/ha/năm) 6 Hình 3. Bản đồ Phân bố GT + CP + TM lưu vực hồ thủy điện Sơn La A = 184,6571 ((GT+CP+TM)/(K.S)) -0,8334 7 Thay lượng đất xói mòn được tính b”ng phương trình Wischmeier W.H. và Smith D.D vào c”ng thức trên đây, có thể dễ dàng tính được giá trị của Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) trên lưu vực hồ thuỷ điện Sơn La. Dưới đây là bản đồ phân bố Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S). Từ trên bản đồ cho thấy r”ng, phần lớn diện tích vùng đầu nguồn hồ thuỷ điện Sơn La n”m trong vùng có Chỉ tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) dao động trong khoảng 51 đến 120. Đây cũng chính là khu vực có lượng đất xói mòn tiềm tàng ở cấp 3 (từ 50 đến 200 tấn/ha/năm). KẾT LUẬN Tổng lượng đất xói mòn tiềm tàng vùng hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La được dự báo là 28,5 triệu tấn/năm, trong đó cấp xói mòn III và IV là chủ yếu. Nếu việc phân cấp đầu nguồn dựa vào lượng đất xói mòn tiềm tàng thì tỷ lệ diện tích của các cấp đầu nguồn tương ứng là: ít xung yếu - 12,8%, xung yếu - 13,7%, rất xung yếu 73,4%. TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban thư ký Uỷ hội sông Mê Kông, 1997. Phân cấp đầu nguồn sông Mê Kông Hướng dẫn lập và sử dụng bản đồ phân cấp đầu nguồn. Trung tâm M”i trường và Phát triển, Trường Đại học Berne, Thuỵ Sỹ, Băng Cốc, 1997, 77 trang. Phạm Văn Điển, 2006. Nghiên cứu khả năng giữ nước của một số thảm thực vật ở vùng phòng hộ thủy điện tỉnh Hòa Bình, Luận án Tiến sĩ nông nghiệp, Trường đại học Lâm nghiệp. Phạm Xuân Hoàn, Phạm Văn Điển, 2005. Rà soát hệ thống phân cấp đầu nguồn hồ Hoà Bình và thử nghiệm phân cấp đầu nguồn hồ thuỷ điện Sơn La, Báo cáo khoa học đề tài nghiên cứu cấp Bộ, Hà Nội. Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải, 1997. Kết quả bước đầu nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nước của một số thảm thực vật chính và các nguyên tắc xây dựng rừng phòng hộ nguồn nước, NXB N”ng nghiệp TP. Hồ Chí Minh. Wischmeir W.H, 1978. Predicting rainfall erosion soil loss, US, Dept Agri. Handbook, USA. ESTIMATING THE AMOUNT OF POTENTIAL PLANE OF EROSION AND THE PROBLEM OF FOUNTAIN HEAD GRADATION IN THE AREA OF SON LA POWER POOL Nguyen Huu Tan Hong Duc University – Thanh Hoa SUMMARY The article has estimated the amount of potential plane of erosion and the problem of fountain head gradation in the area of Son La Power Pool. On the basis of the equation of erosion by Wischmeier and Smith D.D (1978) and the correction plate of erosion coefficient by Nguyen Trong Ha, we have estimated the amount of plane erosion, wich help us to build up a table of erosion coefficient, a gradation map and a distribution map of erosion; to forecast the amount of plane erosion and the percentage (%) of correlative fountain head gradation (not very important, important, very important) in the area of Son La Power Pool, Keywords: Watershed classification, vegetation, headwater protection forest. 8 . 1 DỰ ĐOÁN LƯỢNG ĐẤT XÓI MÒN TIỀM TÀNG VÀ VẤN ĐỀ PHÂN CẤP ĐẦU NGUỒN KHU VỰC HỒ THUỶ ĐIỆN SƠN LA Nguyễn Hữu Tân Đại học Hồng Đức TÓM TẮT Bài báo đã dự báo lượng đất xói mòn tiềm tàng và. phân cấp đầu nguồn. Với ý nghĩa đó, bài báo này tập trung xác định lượng đất xói mòn tiềm tàng ở khu vực hồ thuỷ điện tỉnh Sơn La. Từ đó đưa ra một số ý kiến trong việc phân cấp đầu nguồn và. thể phân chia lưu vực hồ thuỷ điện Sơn La thành 4 cấp, sau đó tính toán diện tích và lượng đất xói mòn cho từng cấp xói mòn: 4 Hình 1. Bản đồ xói mòn đất tiềm tàng khu vực nghiên cứu Bảng