Nghiên cứu khoa học: Ứng dụng Gis & phương trình Usle tính toán xói mòn đất cho một khu vực (Lưu vực, Tỉnh)

Nghiên cứu khoa học: Ứng dụng Gis & phương trình Usle tính toán xói mòn đất cho một khu vực (Lưu vực, Tỉnh) với mục tiêu ứng dụng phương trình xói mòn Usle trong việc dự báo xói mòn trong một lưu vực, ước lượng off-site soil erosion sử dụng khái niệm SDR, ứng dụng Spreadsheet và kỹ thuật GIS để vẽ lên bản đồ xói mòn đất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khoa học: Ứng dụng Gis & phương trình Usle tính toán xói mòn đất cho một khu vực (Lưu vực, Tỉnh) Laboratory Exercise No. 3 GIS & USLE Model Chuyên đề 3 ỨNG DỤNG GIS & PHƯƠNG TRÌNH USLE TÍNH TÓAN XÓI MÒN ĐẤT CHO MỘT KHU VỰC (LƯU VỰC, TỈNH) Mục tiêu: 1) Ứng dụng phương trình xói mòn USLE (Universal Soil Loss Equation) trong việc dự báo xói mòn trong một lưu vực; (on-site soil erosion) 2) Ước lượng off-site soil erosion (mất được thực) sử dụng khái niệm SDR (Sediment Delivery Ratio 3) Ứng dụng spreadsheet (trong Exel) và kỹ thuật GIS để vẽ lên bản đồ xói mòn đất. Tài liệu tham khảo: (1) Nguyen Kim Loi. 2002. Effect of Land Use/ Land Cover Changes and Practices on Sediment Contribution to the Tri An Reservoir of Dong Nai Watershed, Vietnam. M.Sc. Thesis, Graduate School, Kasetsart University, Bangkok, Thailand. 113p. (2) ARS-USDA. 2001. The National Soil Erosion Research Laboratory, at Website: http://topsoil.nserl.purduc.edu/nserl web lentry.html [Connect to WEPP software, RUSLE Link Page (3) Nguyễn Kim Lợi .2004. Anh hưởng của sự thay đổi các kiểu sử dụng đất đến bồi lắng lòng hồ Trị An của lưu vực sông Đồng Nai.Tạp chí Khoa học đất, Số đặc biệt 20/2004, Hà Nội. (4) Cochrane, T.A. 1999. Methodologies for Watershed Modeling with GIS and DEMs for parameterization of the WEPP Model. Ph.D Dissertation. Graduate School, Purdue University, West Lafayette, Indiana. 198p. (5) Nguyen Kim Loi. and N. Tangtham. 2004. Decision support system for sustainable watershed management in Dong Nai watershed – Vietnam: Applying Linear Programming Technique for Land Allocation. Paper presented in International Environmental Modelling and Software Society iEMSs 2004 International Conference . Complexity and Integrated Resources Management Session. 14-17 June 2004 University of Osnabrck, Germany. (6) Rollans, S. 1999. Soil Erosion and Sediment Yield Modeling using GIS. GIS in Water Resources, University of Texasa at Austin, at Website: http://www.ce.utexas.edu/stu/rollansw/termroject.html (7) Roose, E.J.,1977. Use of the universal soil erosion equation to predict erosion in West Africa. In Soil Erosion: Prediction and Control. Soil Cons. Soc. Am., Ankeny, Iowa, p.60-74. (8) Nipon Tangtham and K.Lorsirirat .1993. Prediction Models of the Effect of Basin Characteristics and Forest Cover on Reservoir Sedimentation in Northeastern Thailand. Kasetsart J. (Nat. Scl.)27: 230 – 235p. Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 120 Laboratory Exercise No. 3 GIS & USLE Model Vật liệu cần chuẩn bị: 1) Bản đồ sử dụng đất 2) Máy tính với các phần mềm hỗ trợ: Arc View, Arc GIS,… 3) Bản đồ địa hình 4) Lượng mưa của khu vực cần nghiên cứu 5) Bản đồ đất Các kiến thức căn bản 1. Tiến trình xói mòn đất Bennet (1955), Baver (1965), Steven et.al. (1986) và Troeh et.al (1999) đã định nghĩa xói mòn đất là hiện tượng di chuyển đất bởi nước mưa, bởi gió dưới tác động của trọng lực lên bề mặt của đất. Xói mòn đất được xem như là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lượng mưa và cường độ mưa. Quá trình xói mòn gồm 3 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Tách các hạt đất; Giai đoạn 2: Giai đoạn vận chuyển; Giai đoạn 3: Giai đoạn lắng đọng. Bằng các thí nghiệm trong phòng Ellision (1944) thấy rằng các loại đất khác nhau có biểu hiện khác nhau trong các giai đoạn này. Thí dụ, các hạt các nhỏ bị tách ra dễ hơn nhiều so với các hạt đất bùn, song hạt bùn dễ vận chuyển hơn các hạt cát. Việc nghiên cứu quá trình xói mòn có thể được chia thành 2 vấn đề: Xói mòn biểu hiện ra sao ở các dạng mưa khác nhau và xói mòn xảy ra như thế nào trên các loại đất khác nhau. Vì vậy, xói mòn phụ thuôc vào tổ hợp 2 nhân t ố: Cường độ mưa và khả năng của đất chống lại tác động của mưa. Tóm lại, xói mòn đất là hàm số tác động xói mòn của mưa và tính xói mòn của đất. Xói mòn = f (tính xói mòn của mưa, tính xói mòn của đất). 2. Phương trình dự báo xói mòn đất USLE (The Universal Soil Loss Equation) Phương trình dự báo xói mòn (Wischmeier và Smith, 1965, 1975 và 1978) hiện đang được thừa nhận và sử dụng rộng rãi trên thế giới, có lịch sử phát triển lâu dài. Đây là phương trình toán học biểu thị lượng đất xói mòn phụ thuộc vào các yếu tố mưa (R), đất (K), địa hình (LS), cây trồng (C), và biện pháp sử dụng đất (P). Phương trình trình như sau: A = RKCPSL Trong đó: A: dự đoán lượng đất xói mòn (tons/ acre); R: nhân tố mưa (ft-ton/acre-in); K: nhân tố đất; LS: địa hình; C: cây trồng; P: biện pháp sử dụng đất. 3. Mối quan hệ giữa các hình thức sử dụng đất, thủy văn và bồi lắng lòng hồ Designed by Dr. Nguyen Kim Loi, July 2005 121 Laboratory Exercise No. 3 GIS & USLE Model Glymph và Flaxman (1975) đã thu thập số liệu bồi lắng tại các lưu vực ơ Mỹ, và đã chỉ ra được mối quan hệ giữa lượng bồi lắng lòng hồ và lưu lượng dòng chảy theo mô hình như sau: Y = a* Xm Trong đó: Y = lượng bồi lắng lòng hồ (mg/l); X = lưu lượng dòng chảy (cfs); a = hằng số; m = tham số. Để có thể ứng dụng đối với những lưu vực lớn, Dune và Dietrich (1982) đã đề nghị thêm vào tham số sử dụng đất và yếu tố địa hình, mô hình trở thành: Sy = U * Qa * Sb Trong đó: Sy = lượng bồi lắng lòng hồ hằng năm (tons/km2/yr) Q = lưu lượng dòng chảy hằng năm (mm) S = yếu tố địa hình U = hình thức sử dụng đất trong lưu vực Dune và Dietrich (1982) đã sử dụng phương pháp phân tích hồi quy đa biến cho các kiểu sử dụng đất, và mô hình đã tìm được như sau: ...