Tổng quan nghiên cứu
Huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn, nằm trong vùng núi Đông Bắc Việt Nam với địa hình phức tạp, chủ yếu là đồi núi cao và hệ thống sông suối dày đặc. Diện tích rừng chiếm trên 80% tổng diện tích huyện, tạo nên hệ sinh thái phong phú và đa dạng. Tuy nhiên, trong giai đoạn 2010-2020, hiện tượng sạt lở đất tại đây diễn biến ngày càng phức tạp, gây thiệt hại lớn về tài sản và ảnh hưởng đến phát triển kinh tế - xã hội địa phương. Theo báo cáo, trong 6 tháng đầu năm 2018, huyện Ba Bể đã phát hiện nhiều vụ khai thác rừng trái phép với khối lượng gỗ nhóm IIA lên tới gần 7,6 m3, đồng thời các vụ vi phạm trong lĩnh vực quản lý bảo vệ rừng cũng gia tăng. Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xây dựng bản đồ lớp phủ rừng, đánh giá biến động lớp phủ và phân vùng nguy cơ sạt lở đất trên địa bàn huyện Ba Bể trong giai đoạn 2010-2020. Nghiên cứu nhằm làm rõ mối quan hệ giữa biến động lớp phủ rừng và nguy cơ sạt lở đất, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu tác động tiêu cực. Phạm vi nghiên cứu tập trung trên toàn bộ huyện Ba Bể với dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8 năm 2010 và 2020, kết hợp với các dữ liệu địa chất, thổ nhưỡng, lượng mưa và điểm trượt lở đất thực tế. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý tài nguyên rừng, phòng chống thiên tai và phát triển bền vững kinh tế - xã hội tại địa phương.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:
Khái niệm sạt lở đất: Sạt lở đất là quá trình chuyển động của đất, đá xuống dốc dưới tác động của trọng lực, bao gồm các dạng như trượt, chảy, rơi, diễn ra trong thời gian từ ngắn đến dài hạn. Độ dốc địa hình và lớp phủ thực vật là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến nguy cơ sạt lở.
Khái niệm lớp phủ rừng: Lớp phủ rừng là quần xã thực vật rừng với các đặc trưng như mật độ, độ che phủ, tuổi cây, cấu trúc tầng tán. Luật Lâm nghiệp 2017 và các văn bản pháp luật liên quan quy định tiêu chí xác định rừng tự nhiên, rừng trồng, rừng phòng hộ và rừng đặc dụng.
Viễn thám và GIS: Viễn thám (Remote Sensing) là khoa học thu nhận thông tin bề mặt Trái Đất từ xa qua ảnh vệ tinh, trong khi GIS là hệ thống thông tin địa lý dùng để thu thập, quản lý, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian. Sự kết hợp giữa viễn thám và GIS cho phép xây dựng bản đồ lớp phủ, phân tích biến động và mô hình hóa nguy cơ thiên tai.
Chỉ số thực vật NDVI: NDVI là chỉ số đo lường mật độ và sức khỏe thảm thực vật dựa trên phản xạ bước sóng đỏ và cận hồng ngoại, hỗ trợ phân loại lớp phủ rừng chính xác.
Phân tích đa tiêu chí (MCA): Phương pháp này được sử dụng để xác định trọng số các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ sạt lở đất như lớp phủ rừng, độ dốc, lượng mưa, thổ nhưỡng, địa chất và khoảng cách đến đường giao thông.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu: Ảnh vệ tinh Landsat 8 năm 2010 và 2020 được tải từ trang Earthexplorer.gov, dữ liệu mô hình số độ cao (DEM), bản đồ địa chất, thổ nhưỡng, bản đồ sử dụng đất, dữ liệu lượng mưa từ các trạm quan trắc tỉnh Bắc Kạn, cùng dữ liệu điểm trượt lở đất giai đoạn 2010-2020 thu thập từ trang canhbaotruotlo.vn.
Phương pháp phân tích: Ảnh vệ tinh được xử lý qua các bước tổ hợp màu, trộn ảnh nâng cao độ phân giải, tăng cường chất lượng ảnh và nắn chỉnh hình học sang hệ tọa độ VN2000. Phân loại lớp phủ sử dụng phương pháp phân loại có kiểm định (Supervised classification) với thuật toán Maximum Likelihood trên phần mềm ArcGIS. Chỉ số NDVI được tính toán để hỗ trợ phân loại lớp phủ. Bản đồ biến động lớp phủ được xây dựng bằng cách chồng lớp bản đồ năm 2010 và 2020.
Kiểm chứng và đánh giá độ chính xác: Thực hiện điều tra thực địa tại 30 ô tiêu chuẩn, bao gồm các điểm rừng tự nhiên, rừng trồng, đất nông nghiệp, đất phi nông nghiệp và mặt nước. Đánh giá độ chính xác phân loại dựa trên so sánh kết quả giải đoán ảnh với dữ liệu thực địa.
Phân tích đa tiêu chí (MCA): Xác định trọng số các yếu tố ảnh hưởng đến nguy cơ sạt lở đất dựa trên số lượng điểm sạt lở thực tế và các đặc tính địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng, lớp phủ rừng. Tính toán chỉ số nguy cơ sạt lở (H) theo công thức tích hợp các biến đầu vào có trọng số, phân loại nguy cơ thành 4 mức: thấp, trung bình, cao và rất cao.
Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong 12 tháng, từ tháng 10/2019 đến tháng 10/2020, bao gồm thu thập dữ liệu, xử lý ảnh, phân tích, điều tra thực địa và xây dựng bản đồ.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Hiện trạng lớp phủ rừng năm 2010 và 2020: Năm 2010, diện tích rừng tự nhiên tại huyện Ba Bể là 58.626 ha, chiếm 86% tổng diện tích; năm 2020 giảm còn 57.682 ha, chiếm 84%. Diện tích đất phi nông nghiệp tăng từ 1.244 ha lên 2.737 ha, tăng gấp đôi, phản ánh sự phát triển hạ tầng và dịch vụ. Diện tích đất nông nghiệp giảm nhẹ từ 7.658 ha xuống 7.126 ha.
Biến động lớp phủ rừng giai đoạn 2010-2020: Mật độ cây xanh giảm rõ rệt, chỉ số NDVI thấp nhất năm 2010 là -0.08, năm 2020 giảm hơn, cho thấy sự suy giảm chất lượng và mật độ thảm thực vật. Việc khai thác rừng trái phép và chặt phá rừng tại khu vực vườn quốc gia Ba Bể diễn ra phức tạp, với hơn 16 vụ vi phạm được phát hiện trong 9 tháng đầu năm 2019, thu giữ hơn 48 m3 gỗ các loại.
Đánh giá nguy cơ sạt lở đất: Bản đồ phân vùng nguy cơ sạt lở đất được xây dựng dựa trên phân tích đa tiêu chí với các yếu tố như lớp phủ rừng, độ dốc, lượng mưa, thổ nhưỡng, địa chất và khoảng cách đến đường giao thông. Kết quả cho thấy nguy cơ sạt lở tỷ lệ thuận với mức độ suy giảm lớp phủ rừng và độ dốc lớn. Các khu vực có lớp phủ rừng suy giảm mạnh có nguy cơ sạt lở rất cao, chiếm khoảng 15% diện tích huyện.
Tương quan giữa biến động lớp phủ rừng và sạt lở đất: Khu vực có biến động lớp phủ rừng mạnh, đặc biệt là giảm diện tích rừng tự nhiên và tăng diện tích đất phi nông nghiệp, có tỷ lệ điểm sạt lở đất cao hơn 30% so với khu vực ổn định lớp phủ. Điều này khẳng định vai trò quan trọng của lớp phủ rừng trong việc giảm thiểu nguy cơ sạt lở.
Thảo luận kết quả
Nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng nguy cơ sạt lở đất là sự suy giảm lớp phủ rừng do khai thác trái phép và chuyển đổi mục đích sử dụng đất. Địa hình đồi núi với độ dốc lớn làm tăng tính nhạy cảm của đất đối với các hiện tượng trượt lở. So sánh với các nghiên cứu tương tự tại các tỉnh miền núi phía Bắc, kết quả phù hợp với xu hướng chung về ảnh hưởng tiêu cực của biến động lớp phủ rừng đến nguy cơ sạt lở. Việc ứng dụng viễn thám và GIS đã giúp xây dựng bản đồ lớp phủ và nguy cơ sạt lở với độ chính xác cao, hỗ trợ công tác quản lý và phòng chống thiên tai hiệu quả. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ biến động diện tích lớp phủ rừng, bản đồ phân vùng nguy cơ sạt lở và bảng thống kê số vụ vi phạm khai thác rừng, giúp minh họa rõ ràng mối liên hệ giữa các yếu tố nghiên cứu.
Đề xuất và khuyến nghị
Tăng cường công tác quản lý và bảo vệ rừng: Cơ quan chức năng cần đẩy mạnh kiểm tra, giám sát và xử lý nghiêm các hành vi khai thác rừng trái phép, đặc biệt tại khu vực vườn quốc gia Ba Bể. Mục tiêu giảm thiểu 50% số vụ vi phạm trong vòng 2 năm tới.
Phát triển chương trình trồng rừng và phục hồi lớp phủ: Thực hiện các dự án trồng rừng tái sinh, ưu tiên các khu vực có nguy cơ sạt lở cao nhằm tăng độ che phủ rừng lên ít nhất 5% trong 5 năm tới. Chủ thể thực hiện là chính quyền địa phương phối hợp với các tổ chức lâm nghiệp.
Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong giám sát liên tục: Thiết lập hệ thống giám sát biến động lớp phủ rừng và cảnh báo sạt lở đất theo thời gian thực, cập nhật dữ liệu hàng năm để kịp thời phát hiện và xử lý các nguy cơ. Thời gian triển khai trong vòng 1 năm.
Tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các chương trình giáo dục, tập huấn cho người dân về vai trò của rừng trong phòng chống thiên tai và bảo vệ môi trường, nhằm nâng cao ý thức bảo vệ rừng và giảm thiểu tác động tiêu cực. Mục tiêu tiếp cận 80% hộ dân trong huyện trong 3 năm.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Cơ quan quản lý tài nguyên và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách quản lý rừng, phòng chống thiên tai và quy hoạch phát triển bền vững.
Các nhà nghiên cứu và học viên ngành lâm nghiệp, địa lý môi trường: Tham khảo phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS trong phân tích biến động lớp phủ và đánh giá nguy cơ thiên tai.
Chính quyền địa phương và ban quản lý vườn quốc gia Ba Bể: Áp dụng các giải pháp đề xuất để nâng cao hiệu quả quản lý rừng và giảm thiểu nguy cơ sạt lở đất.
Tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư: Nâng cao nhận thức và tham gia bảo vệ rừng, phòng chống thiên tai dựa trên các thông tin khoa học và bản đồ nguy cơ được cung cấp.
Câu hỏi thường gặp
Viễn thám và GIS có vai trò gì trong nghiên cứu này?
Viễn thám cung cấp ảnh vệ tinh để xác định lớp phủ rừng và biến động theo thời gian, trong khi GIS giúp quản lý, phân tích và xây dựng bản đồ nguy cơ sạt lở đất. Ví dụ, ảnh Landsat 8 được sử dụng để phân loại lớp phủ năm 2010 và 2020.Chỉ số NDVI được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
NDVI đo mật độ và sức khỏe thảm thực vật, hỗ trợ phân loại lớp phủ rừng chính xác hơn. Giá trị NDVI giảm từ năm 2010 đến 2020 cho thấy mật độ cây xanh suy giảm.Nguy cơ sạt lở đất được đánh giá dựa trên những yếu tố nào?
Các yếu tố gồm lớp phủ rừng, độ dốc, lượng mưa, thổ nhưỡng, địa chất và khoảng cách đến đường giao thông, được tích hợp qua phương pháp phân tích đa tiêu chí để xác định trọng số và tính chỉ số nguy cơ.Tại sao biến động lớp phủ rừng lại ảnh hưởng đến nguy cơ sạt lở đất?
Lớp phủ rừng giúp giữ đất, giảm xói mòn và ổn định địa hình. Khi rừng bị suy giảm hoặc chuyển đổi mục đích sử dụng, đất dễ bị trượt lở hơn do mất đi lớp bảo vệ tự nhiên.Các giải pháp giảm thiểu nguy cơ sạt lở đất được đề xuất là gì?
Bao gồm tăng cường quản lý bảo vệ rừng, trồng rừng tái sinh, ứng dụng công nghệ giám sát viễn thám GIS và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ rừng và phòng chống thiên tai.
Kết luận
- Ứng dụng viễn thám và GIS đã thành công trong việc xây dựng bản đồ lớp phủ rừng và phân vùng nguy cơ sạt lở đất huyện Ba Bể giai đoạn 2010-2020.
- Diện tích rừng tự nhiên giảm nhẹ, trong khi diện tích đất phi nông nghiệp tăng, phản ánh sự biến động lớp phủ và tác động đến nguy cơ sạt lở.
- Chỉ số NDVI cho thấy mật độ thảm thực vật suy giảm, làm tăng nguy cơ sạt lở đất tại các khu vực có biến động lớp phủ mạnh.
- Phân tích đa tiêu chí xác định các yếu tố ảnh hưởng chính đến nguy cơ sạt lở, giúp xây dựng bản đồ phân vùng nguy cơ với 4 mức độ từ thấp đến rất cao.
- Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm bảo vệ rừng, phục hồi lớp phủ và ứng dụng công nghệ giám sát để giảm thiểu thiệt hại do sạt lở đất trong tương lai.
Next steps: Triển khai các giải pháp quản lý rừng, thiết lập hệ thống giám sát viễn thám GIS liên tục và tổ chức các chương trình tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng.
Call-to-action: Các cơ quan quản lý và cộng đồng dân cư cần phối hợp chặt chẽ để bảo vệ rừng và phòng chống sạt lở đất, đảm bảo phát triển bền vững huyện Ba Bể.