Tài liệu mô hình hoá: Đất sự xói mòn, ô nhiễm đất Ứng dụng GIS và mô hình USLE trong tình toán xói mòn đất

64 5 0
  • Loading ...
1/64 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 30/07/2020, 10:04

1 Chương 1: Sự hình thành đất 1.1 Khái niệm đất Đất xem sản phẩm hoạt động khí hậu (cl) đá mẹ (p) làm thay đổi ảnh hưởng thực vật thể sống khác (o), địa hình (r) phụ thuộc vào thời gian (t) Jenny biểu diễn mối quan hệ sau: Đất (s) = f(p, Cl, t, r, o), bao gồm biến số người ta gọi yếu tố hình thành đất Người ta khẳng định thực tế đất hệ thống hở cuối q trình hoạt động: - Hoạt động thêm vào đất:      Nước, mưa, tuyết, sương O2, CO2 từ khí N, Cl, S từ khí theo mưa Vật chất trầm tích Năng lượng từ mặt trời      Bay nước Bay N trình phản ứng nitrat hoá C CO2 oxy hoá chất hữu Mất vật chất xói mịn Bức xạ lượng - Mất khỏi đất: - Chuyển dịch vị trí đất:     Chất hữu cơ, sét, sét quioxit Tuần hoàn sinh học nguyên tố dinh dưỡng Di chuyển muối tan Di chuyển động vật đất - Hoạt động chuyển hóa đất:     Mùn hoá, phong hoá khoáng Tạo cấu trúc kết von, kết tủa Chuyển hoá khoáng Tạo sét Sự tạo thành từ đá xảy tác dụng hai trình diễn bề mặt trái đất:sự phong hoá đá tạo thành đất Các trình tạo thành đất tổng hợp thay đổi hoá học, lý học, sinh học làm cho nguyên tố dinh dưỡng khoáng, đá chuyển thành dạng dễ tiêu 1.2 Q trình phong hóa đá 1.2.1 K h i n i ệ m Dưới tác động nhân tố bên ( nhiệt độ, nước, hoạt động vi sinh vật… ) mà trạng tháivật lý hoá học đá khoáng bề mặt đất bị biến đổi Quá trình gọi q trình phong hố Kết q trình phong hoá đá khoáng chất bị phá vỡthành mảnh vụn, hoà tan, di chuyển làm cho trạng thái tồn thành phần hố học hồn tồn bị thay đổi Kết tạo vật thể vun xốp - sản phẩm phong hoá sau q trình phong hố gọi mẫu chất – vật liệu để tạo thành đất Mẫu chất đất có mối liên quan mật thiết, đặc tính thành phần hố học mẫu chất phản ánh đặc tính thành phần đất Dựa vào đặc trưng nhân tố tác động, phong hoá chia thành loại: Phong hoá lý hoc, phong hoá hoá học phong hoá sinh vật học Các trình xảy đồng thời liên quan khăng khít 1.2.2 C c q u t r ì n h p h o n g h ó a a) Phong hố lý học Q trình làm vỡ vụn đá có tính chất lý học (cơ học) đơn Nguyên nhân: - Sự thay đổi nhiệt độ - Sự thay đổi áp suất (mao quản) - Sự đóng băng nước kẽ nứt - Sự kết tinh muối b) Phong hóa hóa học Q trình phá hủy đá khống chất tác động hóa học nước dung dịch nước Phong hóa hóa học làm cho thành phần khống học thành phần hóa học đá thay đổi Kết quả: - Làm đá vụn xốp - Xuất khoáng thứ sinh ( khoáng ) - Q trình hịa tan Các loại muối clorua sunfat cation kim loại kiềm kiềm thổ khống dễ hịa tan - Q trình hydrat hóa ( q trình ngậm nước) Nước phân tử có cực, nên khống chất có cation anion có hóa trị tự hút phân tử nước trở thành ngậm nước 2Fe2O3 + 3H2O  2Fe2O3 3H2O CaSO4 + 2H2O  CaSO4 2H2O Na2SO4 + 10H2O  Na2SO4 3H2O Hydat hóa làm độ cứng khống giảm, thể tích tăng làm đá bị vỡ vụn hịa tan Như phong hóa hóa học khơng phá vỡ đá mặt hóa học, mà cịn thúc đẩy q trình phong hóa lý học Q trình oxy hóa Trong khống chất cấu tạo đá, chứa nhiều ion hóa trị thấp (Fe 2+ , Mn2+ ), ion bị oxy hóa thành hóa trị cao làm cho khoáng bị phá hủy thay đổi thành phần 2FeS2 + 2H2O + 7O2  2FeSO4 + 2H2SO4 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2  2Fe2(SO4)3 + H2O Quá trình thủy phân Nước bi phân ly thành H+ + OH– Trong vỏ đất chứa nhiều khống silicat – muối axit yếu (axit silic: H2SiO3, axit amulosilic: H2[Al2Si6O16]) Trong các khoáng chứa ion kim loại kiềm kiềm thổ, trình thủy phân, ion H + nước điện ly thay cation K[AlSi3O8] + H+ + OH–  HalSi3O8 + KOH Q trình phong hóa hóa học làm đá vỡ vụn thay đổi thành phần khống đá c) Phong hóa sinh học Là q trình biến đổi học, hóa học loại khoáng chất đá tác dụng sinh vật sản phẩm chúng Sinh vật hút ngun tố dinh dưỡng q trình phong hóa giải phóng để tồn Sinh vật tiết axit hữu ( axit axetic, malic, oxalit,…) CO dạng H2CO3 Các axit phá vỡ phân giải đá khoáng chất Những vi sinh vật hoạt động phân giải cũng giải phóng axit vơ ( axit nitric, sunfuric…) làm tăng trình phá hủy đá Tảo địa y có khả phá hủy đá thơng qua tiết hệ rễ len lỏi vào khe đá Tác dụng phong hóa học hệ rễ len lỏi gây áp suất đá 1.3 Quá trình hình thành đất 1.3.1 K h i n i ệ m Quá trình hình thành đất phức tạp, bao gồm nhiều hoạt động: sinh học, hóa học,lý học, lý – hóa học tác động tương hỗ lẫn nhau: - Sự tổng hợp chất hữu phân giải chúng - Sự tập trung tích lũy chất hữu cơ, vô rửa trôi chúng - Sự phân hủy khoáng chất tổng hợp hợp chất hóa hoc - Sự xâm nhập nước vào đất nước từ đất - Sự hấp thu lượng mặt trời đất làm đất nóng lên lượng từ đất, làm cho đất lạnh Từ xuất sống trái đất q trình phong hóa xảy đồng thời với trình hình thành đất Thực chất q trình hình thành đất vịng tiểu tuần hồn sinh học, thưc hoạt động sống sinh học (động vật, thực vật vi sinh vật) Trong vịng tuần hồn sinh vật hấp thu lượng, chất dinh dưỡng khí từ khí để tổng hợp nên chất hữu ( quang hợp ) Các chất hữu vơ hóa nhờ vi sinh vật nguồn thức ăn cho sinh vật hệ sau Thực vật vòng đại tuần hồn địa chất q trình phong hóa đá để tạo thành mẫu chất Còn chất trình hình thành đất vịng tiểu tuần hồn sinh học, có tiểu tuần hồn sinh học đất hình thành, nhân tố cho độ phì nhiêu đất tạo 1.3.2 C c y ế u t ố h ì n h t h n h đ ấ t Đất hình thành biến đổi liên tục sâu sắc tầng mặt đất tác dụng sinh vật yếu tố môi trường Các yếu tố tác động vào trình hình thành đất làm cho đất hình thành gọi yếu tố hình thành đất Docuchaev người nêu yếu tố hình thành đất gọi yếu tố phát sinh học (1) Đá mẹ - Nguồn cung cấp vật chất vô cho đất, trước hết khống chất, xương ảnh hưởng tới thành phần giới, khoáng học học đất - Thành phần tính chất đất chịu ảnh hưởng đá mẹ thường biểu rõ rệt giai đoạn đầu trình hình thành đất, sau bị biến đổi sâu sắc q trình hóa học sinh học xảy đất (2) Khí hậu Khí hậu tham gia vào trình hình thành đất thể qua: - Nước mưa - Các chất khí quyển: O2, CO2, NO2 - Hơi nước lượng mặt trời - Sinh vật sống trái đất Khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến trình hình thành đất: - Trực tiếp: nước nhiệt độ + Nước mưa định độ ẩm, mức độ rửa trôi, pH dung dịch đất tham gia tích cực vào phong hóa hóa học + Nhiệt độ làm cho đất nóng hay lạnh, thúc đẩy q trình hóa học, hịa tan tích lũy chất hữu - Gián tiếp: Biểu qua giới sinh vật mà sinh vật yếu tố chủ đạo cho trình hình thành đất: biểu qua quy luật phân bố địa lý theo vĩ độ, độ cao khu vực (3) Yếu tố sinh học - Cây xanh có vai trị quan trọng tổng hợp nên chất hữu từ chất vơ đất khí – nguồn chất hữu đất - Vi sinh vật phân hủy, tổng hợp cố định nitow (N) - Các động vật có xương khơng xương xới đảo đất làm cho đất tơi xốp, đất có cấu trúc Xác sinh vật nguồn chất hữu cho đất , nói vai trị sinh vật q trình hình thành đất là: tổng hợp, tập trung, tích lũy chất hữu cơ, phân giải biến đổi chất hữu (4) Yếu tố địa hình - Địa hình khác xâm nhập nước, nhiệt chất hịa tan khác Nơi có địa hình cao, dốc, độ ẩm bé nơi có địa hình thấp trũng Địa hình cao thường bị rửa trơi, bào mòn - Hướng dốc ảnh hưởng đến nhiệt độ đất - Địa hình ảnh hưởng tới hoạt động sống giới sinh vật, tới chiều hướng cường độ trình hình thành đất (5) Yếu tố thời gian - Yếu tố coi tuổi đất Đó thời gian diễn trình hình thành đất loại đất định tạo thành tuổi - Đất có tuổi cao, thời gian hình thành đất dài phát triển đất rõ rệt - Ngày hoạt động sản xuất người có tác động mạnh trình hình thành đất Do số tác giả có xu hướng đưa vào yếu tố thứ trình hình thành đất 1.4 Sự phát triển trình hình thành đất - Đất hình thành, khơng ngừng tiến hóa gắn liền với tiến hóa sinh giới Sự sống xuất trái đất đánh dấu khởi đầu trình tạo thành đất - Sinh vật đơn giản ( vi khuẩn, tảo ) tham gia vào trình tạo thành đất Chúng sống sản phẩm phong hóa vật lý đá, sau làm giàu chất hữu cho sản phẩm phong hóa - Sau vi khuẩn, tảo xuất sinh vật tiến hóa mộc tặc, thạch tùng, dương xỉ, rêu sau thực vật bậc cao, làm cho đất phát triển cường độ chất lượng - Khi thực vật xanh bao phủ khắp mặt đất, hệ thống rễ chúng phát triển đa dạng ăn sâu vào lớp đá phong hóa, lượng chất hữu cơ, mùn, chất dinh dưỡng, đạm tích lũy nhiều, hình thành độ phì ổn định Đánh dấu giai đoạn chất lượng trình hình thành đất - Sự tiến hóa sinh giới từ đơn giản đến phức tạp hoàn thiện qua hàng triệu năm, nên trình phát triển để hình thành đất cũng lâu dài 1.5 Các chức đất Đất có chức năng: (1) Mơi trường để loại trồng sinh trưởng phát triển (2) Địa bàn cho trình biến đổi phân hủy phế thải hữu khoáng (3) Nơi cư trú cho động vật đất (4) Địa bàn cho cơng trình xây dựng (5) Địa bàn để cung cấp nước lọc nước 2.1 Chương 2: KHÁI QT VỀ XĨI MỊN Khái niệm xói mòn đất 2.1.1 K h i n i ệ m Chúng ta có nhiều khái niệm khác xói mịn đất như: Ellison (1944) [23]: “Xói mịn tượng di chuyển đất nước mưa, gió tác động trọng lực lên bề mặt đất Xói mịn đất xem hàm số với biến số loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ thảm thực vật, lượng mưa cường độ mưa” FAO (1994) [26]: “Xói mịn tượng phần tử mảnh, cục có lớp bề mặt đất bị bào mòn, trơi sức gió sức nước.” Tóm lại, xói mịn đất q trình phá hủy lớp thổ nhưỡng bề mặt tác động yếu tố tự nhiên kinh tế xã hội, làm đất, giảm chất lượng đất ảnh hưởng đến môi trường, kinh tế xã hội Các khái niệm xói mịn đất phụ thuộc vào hướng tiếp cận đối tượng mục tiêu nghiên cứu 2.1.2 N g u y ê n n h â n g â y r a x ó i m ò n đ ấ t : - Nguyên nhân sâu xa: + Khai thác mức sử dụng không bền vững tài nguyên sinh học: Nhằm thỏa mãn nhu cầu sống, người không ngừng khai thác nguồn tài nguyên từ thiên nhiên Khi dân số tang lên, nhu cầu sử dụng cũng tang theo họ sử dụng phương pháp khai thác hữu hiệu Việc sử dụng phương pháp khai thác gỗ không bền vững từ trước đến coi mối đe dọa lớn, khơng làm cạn kiệt nguồn tài ngun gỗ tự nhiên mà làm giảm sút nghiêm trọng chất lượng rừng gây xói mịn đất nghiêm trọng + Việc sử dụng đất không hợp lý trồng ngắn ngày đất dốc, phương thức canh tác chủ yếu quản canh, khơng có biện pháp phục hồi, bồi dưỡng, bảo vệ đất… tất yếu dẫn đến thối hóa đất - Nguyên nhân trực tiếp + Lượng mưa cường độ mưa: Mưa yếu tố ảnh hưởng lớn trực tiếp đến xói mịn đất, lượng mưa phân bố không đồng đều, tập trung vào mùa mưa Chỉ 10 Hình 3.5 Sự biến đổi thuốc trừ sâu đất (nguồn: Ross,1989) Việc sử dụng loại HCBVTV nông nghiệp làm nảy sinh nhiều vấn đề mơi trường - Sự tích lũy HCBVTV môi trường đất Bảng 3.3 Dư Lượng HCBVTV số đất Hà Nội Nguồn: Đề tài KC.08.06,2005 - Tích lũy HCBVTV thịt sinh vật đáy vùng ven biển Đó thuốc trừ sâu từ môi trường xung quanh theo mùn bã hữu cơ, nước vào thể sinh vật - Tác động có hại đến tất hệ sinh thái d Tác động HCBVTV đến sức khỏe người 42 Việc sử dụng HCBVTV không tác động đến hệ sinh thái nơi người sinh sống, mà dẫn đến ô nhiễm đất, nước Từ MT đất, nước nông sản, HCBVTV xâm nhập vào thể người tích tụ lâu dài gây bệnh ung thư phổi, tổn thương di truyền - Các yếu tố định mức độ độc hại HCBVTV phụ thuộc vào độ độc hại thuốc, tính mẫn cảm người, thời gian tiếp xúc đường xâm nhập vào thể Có ba đường xâm nhập vào thể người: + Đường hơ hấp: hít thở thuốc dạng khí, hay bụi + Hấp thụ qua da: Khi thuốc dính bám vào da + Đường tiêu hóa: Do ăn uống phải thức ăn nhiễm thuốc sử dụng dụng cụ ăn, uống nhiễm thuốc - Con người tiếp xúc với HCBVTV lao động, sản xuất, cất giữ, nhầm lẫn thông qua đất, nước, thực phẩm, khơng khí HCBVTV gây tác hại sau: + Ngộ độc tiếp xúc trực tiếp, uống nhầm + Ngộ độc ăn nhầm loại rau chứa nhiều thuốc trừ sâu + Gây ảnh hưởng di truyền (vô sinh ) + Ơ nhiễm nguồn nước khơng khí + Tiêu diệt loại trùng có lợi cho MT - Những ảnh hưởng HCBVTV cấp tính mãn tính tùy thuộc vào nồng độ thời gian tiếp xúc HCBVTV cũng gây phản ứng khác Theo tính chất tác động HCBVTV thể người, phân loại theo nhóm sau đây: + Kích thích gây khó chịu + Gây ngạt + Tác động đến hệ thống quan chức + Ảnh hưởng đến hệ tương lai + Bệnh bụi phổi + Gây dị ứng + Gây ung thư + Hư bào thai + Gây mê gây tê 43 3.4.3 C c b i ệ n p h p p h ò n g n g a - Sử dụng hóa chất BVTV: Trong sản xuất nơng nghiệp, HCBVTV chủ yếu sử dụng cho lúa, gần sử dụng cho loại rau màu, hoa, loại ăn Do cần giáo dục tuyên truyền để người dân thực nghiêm ngặt việc lưu giữ sử dụng theo phương châm “đúng thuốc, liều lượng, lúc dung cách” - Quản lý sâu hại tổng hợp – IPM: IPM bao gồm việc sử dụng đồng thời thuốc trừ sâu cách có chọn lọc dựa việc sử dụng phương pháp sinh học, tính đề kháng di truyền thực tiễn quản lý thích hợp, cụ thể: + Biện pháp sinh học: Sử dụng thiên địch, dung công nghệ gen để lai tạo giống kháng sâu hại 44 + Biện pháp canh tác: Bố trí cấu trồng xen canh, luân canh, nông, lâm nghiệp kết hợp gieo trồng, bón phân, tưới hợp lý, quy cách giúp trồng khỏe mạnh, có sức đề kháng cao với sâu hại + Biện pháp hóa học: Sử dụng có giới hạn hợp lý HCBVTV dung có giải pháp khác khơng - Áp dụng biện pháp nơng lâm kết hợp - Đào tạo giáo dục cần thiết người trực tiếp sử dụng người gián tiếp tiếp xúc với HCBVTV 45 Chương 4: Ứng dụng GIS mơ hình USLE tính tốn xói mịn đất 4.1 Một số mơ hình tính tốn xói mịn đất 4.1.1 M h ì n h k i n h n g h i ệ m Mơ hình kinh nghiệm mơ hình xây dựng dựa vào tổng kết, quan sát thực tế Mục đích mơ hình để tính tốn lượng đất tổn thất trung bình hàng năm cũng nhằm dự báo xói mịn đất bình qn Ngồi ra, việc sử dụng mơ hình cũng cho phép dự báo thay đổi xói mịn đất biến đổi hệ thống canh tác đề xuất, ước tính hiệu biện pháp phịng chống xói mịn Có thể kể đến số mơ hình sau[5]: Mơ hình SEIM (Soil Erosion Index Model), mơ hình ESLE (Emprical Soil Loss Equation), mơ hình USLE (Universal Soil Loss Erosion)… Mơ hình USLE mơ hình sử dụng rộng rãi việc tính tốn xói mịn cho đất trồng sườn dốc Được xây dựng hoàn thiện đồng tác giả Wischmeier Smith vào năm 1978 Hiện nay, người ta sử dụng mơ hình USLE để tính tốn, dự báo lượng đất xói mịn Trong mơ hình lượng đất xói mịn hang năm tính tốn dựa sở đánh giá ảnh hưởng yếu tố: mưa, khả kháng xói mịn 46 đất, chiều dài sườn dốc độ dốc sườn cũng thông số lớp phủ thực vật (giai đoạn phát triển trồng, loại trồng, độ phủ thực vật) phương pháp canh tác đất Việc xác lập, định lượng yếu tố xói mịn mơ hình quan trọng, qua yếu tố mơ hình ước lượng tiềm trạng xói mịn Nếu yếu tố mơ hình thay đổi làm thay đổi kết mơ hình Đây mơ hình đơn giản, kết xác, sử dụng rộng rãi Mơ hình USLE thể thơng qua phương trình: A=R*K*SL*C*P (3.1) Trong đó: A: Lượng đất (t.ha-1) R: hệ số xói mịn mưa (MJ.mm-1/ha.h-1) K: hệ số xói mịn đất (t.ha-1 h-1)/(ha MJ-1 Mm-1) SL: hệ số độ dốc chiều dài dốc C: hệ số trồng P: hệ số canh tác 4.1.2 M h ì n h n h ậ n t h ứ c Khác với mơ hình kinh nghiệm, mơ hình nhận thức phát triển dựa vào hiểu biết qui luật vận động chế vật lý q trình xói mịn, nghĩa dựa 47 vào hiểu biết lý thuyết hoá dạng định luật hay phương trình vật lý Các trình vật lý xói mịn kể gồm: trình tách hạt đất (do lượng hạt mưa rơi dạng lượng khác); trình chuyển tải (với định luật dịng chảy mà trình tuân thủ) trình sa lắng hạt đất Vì thế, sở lý thuyết mơ hình nhận thức lý thuyết học chất rắn, chất lỏng phân tích mơ hình kinh nghiệm Có thể kể mơ hình phổ biến sau: Dự báo xói mịn nước (WEPP), Lane Nearing, 1989; Mơ hình xói mịn châu Âu, Morgan, 1992; Chương trình dự báo xói mịn theo q trình, Schramm, 1994 [5]… Mơ hình WEPP (Water Erosion Prediction Project) mơ hình tính tốn xói mịn dựa q trình vật lý Mơ hình tính tốn xói mịn trầm tích Cơng thức: Di = Ki * Ie2 * Ge * Ce *Sf (3.2) Trong : Di: Lượng trầm tích chuyển từ xói mịn mảng sang khu vực xói mịn dịng (kg/m2/s) Ki: Tính xói mòn mảng mảng (Kg/m4/s) Ie: Tác động cường độ mưa (m/s) Ge: Nhân tố điều chỉnh lớp phủ Sf = 1,05 – 0,85 exp (-4sin): nhân tố điều chỉnh độ dốc 4.2 Ứng dụng GIS xây dựng trực tiếp đồ xói mịn GIS cơng cụ mạnh có khả ứng dụng để đánh giá xói mịn đất Sử dụng trực tiếp GIS đánh giá, xây dựng đồ xói mịn đất thực qua bước: Bước 1: Xây dựng đồ hợp phần gồm đồ sau: + Bản đồ thổ nhưỡng + Bản đồ lượng mưa + Bản đồ địa hình + Bản đồ thảm thực vật Bước 2: Sử dụng GIS tính tốn để đồ xói mịn đất Các bước cụ thể mơ theo hình: Bản đồ thổ nhưỡng Bản đồ lượng mưa Bản đồ xói 48 GIS mịn đất Bản đồ địa hình Bản đồ thảm thực vật Hình 3.2 Ứng dụng GIS trực tiếp tính tốn xói mịn 4.3 Phương pháp thành lập đồ xói mịn đất Để thành lập đồ xói mịn đất cho khu vực nghiên cứu theo mơ hình USLE GIS ta cần xây dựng đồ hệ số R, đồ hệ số K, đồ hệ số LS, đồ hệ số c Sau tích đồ hệ số R, đồ hệ số K, đồ hệ số LS đồ xói mịn tiềm Cuối tích đồ hệ số C với đồ xói mịn tiềm đồ xói mịn thực tế Hình 3.3 Tiến trình xây dựng đồ xói mịn đất (Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005) 49 4.3.1 H ệ s ố x ó i m ị n d o m a R ( R a i n e r o s i v i t 50 y ) R hệ số xói mịn mưa dịng chảy Nó đặc trưng cho tác động mưa đến q trình xói mịn đất, hệ số thể sức mạnh xói mịn mưa sức chảy tràn bề mặt R không lượng mưa mà yếu tố thể qua tổng lượng mưa cường độ mưa Sau nhiều cơng trình nghiên cứu với 8.250 số thực nghiệm 35 trạm Wishmeier (1958) tìm tích số động mưa cường độ mưa lớn 30 phút kí hiệu EI30 Trị số phản ánh mối quan hệ lượng đất lượng mưa rơi thời điểm khác phụ thuộc vào động mưa, cường độ mưa 30 phút Wishmeier đề xuất cơng thức tính hệ số R dựa vào EI30 sau: R = E*I30/1000 (3.3) Trong đó: R: Hệ số xói mịn mưa dòng chảy E: Động mưa (J/m2) I30: Lượng mưa lớn 30 phút (mm/h) Khi trị số EI30 tìm trị số sử dụng rộng rãi để xác lập hệ số xói mịn mưa dịng chảy Bảng 3.1: Một số cơng thức tính hệ số R Tác giả Cơng thức Roose (1975) Chỉ số xói mịn tính theo lượng mưa năm (p) R = 0,5 * P * 1,73 Morgan (1974) Chỉ số xói mịn tính theo lượng mưa năm (p) R = 9,28 * P – 8,838 Foster et al (1981) Chỉ số xói mịn tính theo lượng mưa năm (p) I30 R = 0,276 * P * I30 El – Swaify and others 1985 Chỉ số xói mịn tính theo lượng mưa năm (p) R = 38,5 + 0,35 (p) Wanapiryarat et al (1986) Chỉ số xói mịn tính theo lượng mưa ngày (x) R = 3,2353 +1,789 ln (x) Công thức Nguyễn Trọng Hà (Đại học Thủy Lợi – Hà Nội) Chỉ số xói mịn tính theo lượng mưa năm (p) R = 0,548257* P – 59,9 (Nguồn: Nguyễn Kim Lợi,2005) Việc xác lập cơng thức để tính toán cho hệ số R phụ thuộc vào khu vực định vùng có khác lượng mưa, phân bố, tính chất mưa… Cường độ mưa lớn thời gian mưa lâu, tiềm xói mịn cao Giá trị 51 R thay đổi từ năm qua năm khác nên việc xác định hệ số R chung khó, muốn tính hệ số R cách xác phải dựa vào chế độ mưa số liệu thống kê vùng nghiên cứu cụ thể qua nhiều năm Khi tính tốn hệ số R cho khu vực khác ta áp dụng cơng tính R khu vực nghiên cứu, ta phải chọn cơng thức tính hệ số R phù hợp với khu vực 4.3.2 H ệ s ố K K hệ số thể khả xói mịn đất (soil erodibility) Nói cách khác nhân tố biểu thị tính dễ bị tổn thương đất với xói mịn đại lượng nghịch đảo với tính kháng xói mịn đất Đất có giá trị K lớn khả xói mịn cao K phụ thuộc vào đặc tính đất chủ yếu ổn định cấu trúc đất, thành phần giới đất Đặc biệt tầng đất mặt thêm vào thành phần giới, hàm lượng hữu có đất Có nhiều cơng thức cho việc tính hệ số K (bảng 3.2): Bảng 3.2: Một số cơng thức tính hệ số K Tác giả Công Thức -4 1,14 Wischmeier 100K = 2,1*10 M (12-a) +3,25(b-2)+2,5(c-3) Smith (1978) Rosewell (1993) 100K = 2,27M1,14(10-7)(12-a)+4,28(10-3)(b-2)+3,29(10-3)(c-3) ISSS (1995) 100K = 2,241[2,1*10-4(12-a)M1,14+3,25(b-2)+2,5(c-3) Trong đó: K: Hệ số xói mịn đất M xác định: (%)M = (%limon + % cát mịn)(100% - % sét) a: Hàm lượng hữu đất, đo phần tram b: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng, sắp xếp loại kết cấu đất c: Hệ số phụ thuộc khả tiêu thấm đất Để tiện cho việc tính tốn hệ số K, Wischmeier Smith đưa tốn đồ dựa vào cơng thức Wischmeier Smith (1978) để tra hệ số K 52 Hình 3.4: Tốn đồ tính hệ số K Wischmeier Smith (1978) (Nguồn: A.F Bouwman,1985) Bảng 3.3 Chỉ số xói mịn K số đất Việt Nam STT 10 11 12 Loại đất Đất đen có tầng kết von dầy Đất đen Glây Đất nâu thẫm Bazan Đất nâu vùng bán khô hạn Đất đỏ vùng bán khơ hạn Đất xám bạc mầu Đất xám có tầng loang lổ Đất xám feralit Đất xám mùn núi Đất nâu đỏ Đất nâu vàng Đất mùn vàng đỏ núi Số K (Tính trung bình) mẫu Theo tốn đồ Theo cơng thức ISSS 0,09 0,11 0,10 0,10 15 0,12 0,09 0,25 0,19 0,20 0,17 21 0,22 0,22 25 0,25 0,23 27 0,23 0,22 19 0,19 0,20 32 0,20 0,23 35 0,21 0,20 25 0,15 0,16 (Nguồn: Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên, 1999) 4.3.3 H ệ s ố 53 L S Là đại lượng biểu thị cho ảnh hưởng nhân tố độ dốc (S) độ dài sườn dốc (L) tới hoạt động xói mịn đất Về mặt lý thuyết, tăng tốc độ dịng chảy lên gấp đơi mức độ vận chuyển hạt lớn 64 lần, cho phép mang vật liệu hòa tan nước lớn gấp 30 lần kết làm tăng sức mạnh xói mịn gấp lần S độ dốc sườn, lượng đất lớn độ dốc cao Nó tỷ lệ đất từ độ dốc thực tế độ dốc chuẩn (9%) điều kiện khác đồng nhất, liên hệ đất độ dốc bị ảnh hưởng mật độ lớp phủ thực vật kích thước hạt đất L khoảng cách từ đường phân thủy đỉnh dốc đến nơi vận tốc dòng chảy chậm lại vật chất bị trầm lắng Nó tỷ số lượng đất loại đất giống có độ dốc giống có chiều dài sườn khác nhau, so với chiều sườn ô đất chuẩn (72.6 feet) L S yếu tố xem xét chung tính tốn xói mịn Tùy thuộc vào khu vực mà ta có cách tính tốn LS cho phù hợp Wischmeier Smith (1978) đưa cơng thức tính L; S sau: - Hệ số chiều dài sườn dốc L: L = (X/22,13)n (3.4) Trong đó: X chiều dài sườn dốc (m) n: Thông số thực nghiệm (dao động từ 0,2 đến 0,5) n = 0,5 độ dốc sườn dốc > 5%; n = 0,4 %< sđộ dốc sườn dốc < 5% n = 0,3 1% < độ dốc sườn dốc < %; n = 0,2 độ dốc sườn dốc < 1% - Hệ số độ dốc S: S = 65,4 sin 2(x) + 4,56 sin (x) + 0,065 (3.5) x độ dốc (độ) Hoặc cơng thức tính LS sau : LS = (X/22,13)n * (0,065 +0,045*s +0,0065*s2) X chiều dài sườn thực tế (m) S phần trăm độ dốc 54 (3.6) 4.3.4 H ệ s ố C Theo Wischmeier Smith (1978) hệ số C tỉ số lượng đất đơn vị diện tích có lớp phủ thực vật quản lý người lượng đất diện tích trống tương đương Hệ số C hệ số đặc trưng cho mức độ che phủ đất lớp thực phủ bề mặt, biện pháp quản lý lớp phủ, biện pháp làm đất, sinh khối đất…Giá trị C chạy từ đến Đối với vùng đất trống khơng có lớp phủ thực vật hệ số C xem Bảng 3.4 Giá trị hệ số C số loại thực phủ Thảm thực vật bề mặt Hệ số C Trảng cỏ trang 0,0076 Rừng tre nứa 0,0083 Rừng thông 0,0108 Rừng keo tram hỗn giao 0,0134 Rừng phục hồi sau nương rẫy 0,0132 Thảm cỏ + bụi 0,0135 Rừng thông trồng hỗn giao keo tràm 0,0150 (Nguồn: Nguyễn Ngọc Lung Võ Đại Hải, 1997) Để xác định hệ số C cho vùng cách xác cần có quan trắc lâu dài Chúng ta có hai phương pháp để tính hệ số C: - Phương pháp khảo sát thực địa theo Wishmeir Smith (1978) - Phương pháp sử dụng đồ trạng sử dụng đất hay ảnh vệ tinh để xây dựng lớp phủ thực vật sau tham khảo hệ số C loại trạng từ tài liệu 4.3.5 H ệ s ố P Trong phương trình USLE yếu tố P đánh giá hiệu phương thức canh tác, phản ánh hoạt động làm đất người nhằm bảo vệ đất việc hạn 55 chế xói mịn vùng đất dốc Trong công thức đất phổ dụng, giá trị hệ số P thành lập từ yếu tố phụ tính theo cơng thức: P = Pc * Pst * Pter (3.5) Trong đó: Pc: Yếu tố phụ làm đất theo đồng mức Pst: Yếu tố phụ đường viền thực vật theo đường đồng mức Pter: Yếu tố phụ đắp bờ ngăn xói mòn Yếu tố P xem số có giá trị 56 ... gần với việc ứng dụng GIS vào nghiên cứu xói mịn có số cơng trình tiến hành như: ? ?Ứng dụng GIS ước lượng xói mòn đất lâm trường Mã Đà- Tỉnh Đồng Nai” Nguyễn Kim Lợi (2006); ? ?Ứng dụng GIS viễn thám... tầng mặt đất tác dụng sinh vật yếu tố môi trường Các yếu tố tác động vào trình hình thành đất làm cho đất hình thành gọi yếu tố hình thành đất Docuchaev người nêu yếu tố hình thành đất gọi yếu... mạnh thị hóa, cơng nghiệp hóa mạng lưới giao thông làm cho đất bị ô nhiễm 3.3 Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất Những chất gây ô nhiễm MT đất đa dạng phong phú, chúng chất hóa học có nguồn
- Xem thêm -

Xem thêm: Tài liệu mô hình hoá: Đất sự xói mòn, ô nhiễm đất Ứng dụng GIS và mô hình USLE trong tình toán xói mòn đất, Tài liệu mô hình hoá: Đất sự xói mòn, ô nhiễm đất Ứng dụng GIS và mô hình USLE trong tình toán xói mòn đất

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn