Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam và các nước trong khu vực Đông Nam Á đang đối mặt với vấn đề suy thoái đất nghiêm trọng, đặc biệt là xói mòn đất do tác động của các hoạt động phát triển kinh tế và biến đổi sử dụng đất. Tại Malaysia, khu vực lưu vực sông Rajang, đặc biệt là tiểu lưu vực thượng nguồn thuộc dự án thủy điện Bakun, được xác định là vùng có nguy cơ xói mòn đất cao do địa hình đồi núi dốc, lượng mưa lớn trung bình 4066 mm/năm và các hoạt động khai thác rừng, canh tác nông nghiệp. Mục tiêu nghiên cứu nhằm ước tính lượng đất bị xói mòn trong tiểu lưu vực thượng nguồn Rajang trong quá trình phát triển dự án thủy điện Bakun, đồng thời phân tích mối quan hệ giữa lượng đất mất và lưu lượng nước chảy trong lưu vực. Nghiên cứu tập trung vào giai đoạn từ năm 1983 đến 2043, với phạm vi địa lý là khu vực lưu vực sông Balui, Sarawak, Malaysia, chiếm khoảng 34% tổng diện tích lưu vực sông Rajang rộng 44.200 km². Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá tác động môi trường của dự án thủy điện, hỗ trợ quản lý lưu vực sông và bảo vệ tài nguyên đất, nước, góp phần phát triển bền vững khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết xói mòn đất và mô hình ước tính lượng đất mất. Lý thuyết xói mòn đất mô tả quá trình phá hủy cấu trúc đất do tác động của nước mưa, dòng chảy bề mặt và các yếu tố địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng. Mô hình Universal Soil Loss Equation (USLE) được sử dụng để dự báo lượng đất mất trung bình hàng năm dựa trên các yếu tố: chỉ số mưa (R), độ dễ xói mòn của đất (K), độ dài và độ dốc sườn đồi (LS), hệ số che phủ thực vật (C) và biện pháp bảo vệ đất (P). Ngoài ra, mô hình đánh giá trầm tích (sediment yield) tại điểm cửa lưu vực được áp dụng để ước tính lượng đất bị cuốn trôi và vận chuyển ra khỏi lưu vực, dựa trên mối quan hệ giữa nồng độ tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và lưu lượng nước.

Ba khái niệm chính được sử dụng gồm: xói mòn đất (soil erosion), lượng đất mất (soil loss) và trầm tích (sediment yield). Xói mòn đất là quá trình phá hủy và tách rời các hạt đất, lượng đất mất là phần đất bị cuốn trôi ra khỏi khu vực, còn trầm tích là lượng đất được vận chuyển đến điểm đo trong lưu vực.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu lưu lượng nước, nồng độ tổng chất rắn lơ lửng (TSS) thu thập từ năm 1996 đến 2001 tại cửa lưu vực Bakun, dữ liệu khí tượng thủy văn, bản đồ địa hình, bản đồ đất và ảnh vệ tinh LANDSAT năm 1988 và 1994. Cỡ mẫu dữ liệu TSS và lưu lượng nước được thu thập hàng ngày, đảm bảo tính đại diện cho các mùa mưa và khô.

Phương pháp phân tích sử dụng mô hình USLE để ước tính lượng đất mất trên từng phân khu vực dựa trên các yếu tố khí hậu, đất đai, địa hình và sử dụng đất. Mối quan hệ giữa TSS và lưu lượng nước được xác định bằng phương pháp hồi quy logarit tuyến tính, từ đó tính toán lượng trầm tích hàng năm tại cửa lưu vực. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 9 đến tháng 10 năm 2004, kết hợp phân tích dữ liệu thứ cấp và khảo sát thực địa để đánh giá hiện trạng sử dụng đất, hoạt động khai thác rừng và canh tác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Lượng đất mất ước tính trong lưu vực Bakun: Theo mô hình USLE và dữ liệu TSS, lượng đất mất trung bình hàng năm trong giai đoạn 1983-1998 là khoảng 6,4 triệu tấn (tương đương 4 tấn/ha/năm) cho kịch bản không khai thác (baseline). Khi có khai thác rừng chọn lọc, lượng đất mất tăng lên gấp 3 lần, đạt khoảng 20,75 tấn/ha/năm.

  2. Ảnh hưởng của khai thác rừng: Các kịch bản khai thác rừng với phương pháp cơ giới (traktor, cáp kéo) làm tăng lượng trầm tích tích lũy lên đến 345 triệu tấn trong 15 năm, cao gấp 3 lần so với kịch bản không khai thác. Việc chuyển sang khai thác ít tác động (heli-logging) và quản lý sinh khối bờ hồ có thể giảm nhẹ lượng trầm tích nhưng không đáng kể do diện tích vùng hồ nhỏ (<5% lưu vực).

  3. Mối quan hệ giữa lưu lượng nước và TSS: Phân tích hồi quy cho thấy nồng độ TSS tăng theo lưu lượng nước với hệ số b và a trong phương trình logarit tuyến tính, cho phép dự báo lượng trầm tích hàng ngày dựa trên dữ liệu lưu lượng. Khoảng 30% tổng lượng trầm tích hàng năm được vận chuyển trong khoảng 8% số ngày có lưu lượng cao, cho thấy vai trò quan trọng của các đợt mưa lớn, lũ lụt trong việc gia tăng xói mòn.

  4. Tác động của địa hình và sử dụng đất: Khu vực có độ dốc trung bình 18,5°, đất chủ yếu là loại đất đỏ vàng podzolic dễ bị xói mòn, đặc biệt tại các vùng khai thác rừng và canh tác nông nghiệp truyền thống. Diện tích rừng nguyên sinh giảm từ 93,7% năm 1982 xuống còn dưới 70% năm 1992, trong khi diện tích đất canh tác và rừng khai thác tăng lên, làm gia tăng nguy cơ xói mòn.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy khai thác rừng và thay đổi sử dụng đất là nguyên nhân chính làm gia tăng lượng đất mất và trầm tích trong lưu vực Bakun. So với các nghiên cứu tại Malaysia và khu vực Đông Nam Á, mức độ tăng trầm tích do khai thác rừng tại Bakun tương đồng với các vùng đồi núi có điều kiện khí hậu và địa hình tương tự. Việc sử dụng mô hình USLE kết hợp phân tích TSS-lưu lượng cho phép đánh giá chính xác hơn lượng đất mất trên quy mô lưu vực lớn, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý tài nguyên đất và nước.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mối quan hệ logarit giữa TSS và lưu lượng nước, bảng so sánh lượng trầm tích theo các kịch bản khai thác rừng, và bản đồ phân bố mức độ xói mòn theo phân vùng sử dụng đất và địa hình. Những phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc áp dụng các biện pháp quản lý rừng bền vững và bảo vệ đất đai trong vùng lưu vực để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và hiệu quả kinh tế của dự án thủy điện.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng kỹ thuật khai thác rừng ít tác động: Khuyến khích sử dụng phương pháp khai thác bằng trực thăng (heli-logging) thay cho cơ giới để giảm thiểu phá vỡ lớp phủ thực vật và hạn chế xói mòn đất, đặc biệt trong giai đoạn từ 2024 đến 2030. Chủ thể thực hiện là các công ty lâm nghiệp và cơ quan quản lý rừng.

  2. Tăng cường trồng rừng và phục hồi sinh thái: Thực hiện các chương trình trồng rừng tái sinh và phục hồi vùng đất bị khai thác, ưu tiên các khu vực có độ dốc lớn và đất dễ xói mòn nhằm giảm lượng đất mất xuống dưới 10 tấn/ha/năm trong vòng 5 năm tới. Chủ thể là chính quyền địa phương phối hợp với các tổ chức bảo vệ môi trường.

  3. Xây dựng hệ thống giám sát trầm tích và lưu lượng nước: Thiết lập mạng lưới quan trắc tự động tại các điểm trọng yếu trong lưu vực để theo dõi biến động TSS và lưu lượng nước, phục vụ cho việc dự báo và quản lý xói mòn đất hiệu quả. Thời gian triển khai trong 2 năm, do cơ quan thủy lợi và môi trường thực hiện.

  4. Tuyên truyền và đào tạo cộng đồng địa phương: Nâng cao nhận thức về tác động của xói mòn đất và các biện pháp bảo vệ đất cho người dân, đặc biệt là các hộ canh tác nông nghiệp trên đất dốc, nhằm giảm thiểu khai thác đất không bền vững. Chương trình đào tạo kéo dài liên tục, do các tổ chức phi chính phủ và chính quyền địa phương phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý dự án thủy điện và phát triển hạ tầng: Sử dụng kết quả nghiên cứu để đánh giá tác động môi trường, lập kế hoạch khai thác rừng và quản lý lưu vực nhằm giảm thiểu xói mòn đất và trầm tích.

  2. Chuyên gia môi trường và tài nguyên đất: Áp dụng mô hình USLE và phương pháp phân tích TSS-lưu lượng trong nghiên cứu và giám sát xói mòn đất tại các lưu vực sông khác có điều kiện tương tự.

  3. Cơ quan quản lý rừng và nông nghiệp: Tham khảo để xây dựng chính sách khai thác rừng bền vững, phục hồi đất và hướng dẫn canh tác trên đất dốc nhằm bảo vệ tài nguyên đất và nước.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học môi trường, quản lý tài nguyên nước: Học tập phương pháp nghiên cứu, phân tích dữ liệu và áp dụng mô hình dự báo xói mòn đất trong các đề tài liên quan.

Câu hỏi thường gặp

  1. Xói mòn đất là gì và tại sao nó quan trọng trong nghiên cứu này?
    Xói mòn đất là quá trình phá hủy và vận chuyển lớp đất mặt do tác động của nước mưa và dòng chảy. Nó ảnh hưởng đến năng suất đất, chất lượng nước và tuổi thọ các công trình thủy lợi, do đó việc ước tính xói mòn giúp quản lý tài nguyên hiệu quả.

  2. Mô hình USLE được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu?
    USLE dự báo lượng đất mất trung bình hàng năm dựa trên các yếu tố khí hậu, đất đai, địa hình và sử dụng đất. Nghiên cứu đã điều chỉnh các tham số phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai của lưu vực Bakun để tính toán lượng đất mất.

  3. TSS là gì và vai trò của nó trong đánh giá trầm tích?
    TSS (Tổng chất rắn lơ lửng) là lượng vật chất rắn treo lơ lửng trong nước, phản ánh mức độ trầm tích vận chuyển trong dòng chảy. Phân tích TSS giúp ước tính lượng đất bị cuốn trôi và vận chuyển ra khỏi lưu vực.

  4. Khai thác rừng ảnh hưởng như thế nào đến lượng đất mất?
    Khai thác rừng làm giảm lớp phủ thực vật, làm đất dễ bị xói mòn hơn. Nghiên cứu cho thấy khai thác rừng cơ giới làm tăng lượng đất mất gấp 3 lần so với không khai thác, trong khi khai thác ít tác động có thể giảm nhẹ mức tăng này.

  5. Các biện pháp nào có thể giảm thiểu xói mòn đất trong lưu vực Bakun?
    Bao gồm áp dụng khai thác rừng ít tác động, trồng rừng phục hồi, xây dựng hệ thống giám sát trầm tích, và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ đất đai. Các biện pháp này giúp giảm lượng đất mất và bảo vệ môi trường lưu vực.

Kết luận

  • Ước tính lượng đất mất trung bình hàng năm trong lưu vực Bakun là khoảng 6,4 triệu tấn trong điều kiện không khai thác, tăng lên gấp 3 lần khi khai thác rừng cơ giới.
  • Mối quan hệ chặt chẽ giữa lưu lượng nước và nồng độ TSS cho phép dự báo lượng trầm tích vận chuyển trong lưu vực.
  • Địa hình dốc, loại đất dễ xói mòn và thay đổi sử dụng đất là các yếu tố chính làm gia tăng xói mòn đất.
  • Các kịch bản quản lý rừng và sử dụng đất có thể ảnh hưởng đáng kể đến lượng đất mất và chất lượng nước trong lưu vực.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng chính sách quản lý lưu vực bền vững và giảm thiểu tác động môi trường của dự án thủy điện Bakun.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp quản lý rừng bền vững, giám sát trầm tích liên tục và nâng cao nhận thức cộng đồng để bảo vệ tài nguyên đất và nước. Mời các nhà quản lý, chuyên gia và nhà nghiên cứu áp dụng kết quả nghiên cứu này trong thực tiễn nhằm phát triển bền vững lưu vực sông Rajang và các dự án thủy điện tương tự.