ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng gây ảnh hưởng tổng hợp đến môi trường bên ngoài và môi trường bên trong (tiểu hoàn cảnh rừng). Vai trò của rừng trong việc điều tiết nguồn nước, đảm bảo cung cấp nước, hạn chế lũ lụt mùa mưa đã được thừa nhận là rất quan trọng. Việc xây dựng các khu phòng hộ đầu nguồn trở thành vấn đề cấp bách và không thể thiếu được đối với mỗi lưu vực, mỗi công trình thủy lợi, thủy điện. Song để việc quy hoạch sắp xếp một cách khoa học các khu vực đầu nguồn cho các mục đích cụ thể cần có căn cứ lí thuyết và thực tiến.
Từ yêu cầu đó việc phân cấp xung yếu cho từng diện tích đầu nguồn để xây dựng các biện pháp cần thiết và quy phạm phục vụ việc quy hoạch các chương trình phòng hộ đầu nguồn là việc làm có tính thực tiễn cao. Nước Việt Nam có lắm núi, nhiều sông, cấu trúc của địa hình đất nước được ví như cấu trúc của hệ “bát phân” (tám phần, trong đó 3 phần là núi, 4 phần là biển mà chỉ có 1 phần là đất canh tác) [9]. Với 64 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương, trong đó có khoảng 20 tỉnh nằm trong vùng đầu nguồn của hệ thống sông ngòi chính, diện tích đất canh tác Nông nghiệp của Việt Nam chiếm tỷ lệ nhỏ và chịu ảnh hưởng rất lớn bởi sông và núi, hay nói một cách khác vùng đầu nguồn của Việt Nam có ý nghĩa rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế chung của đất nước. Hiện nay việc phân chia lâm phận phòng hộ và lâm phận sản xuất vẫn còn nhiều vấn đề cân nhắc giữa các yếu tố độ cao, độ dốc, dạng đất,…và QHSDĐ của địa phương.
Chính vì vậy đã dẫn đến hiện tượng khai thác lạm vào vốn rừng, gây ảnh hưởng không tốt đến vấn đề tái sinh tự nhiên và phòng hộ của rừng. Mặt khác quá trình quy hoạch bố trí đất đai cũng như phân tích lựa chọn cây trồng vật nuôi thường ít hoặc không áp dụng phương pháp đánh giá phân cấp đất đai mà “phần lớn các quy hoạch dựa trên hiện trạng, quy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2 hoạch bản đồ, phân định ranh giới 5 loại đất, 3 loại rừng” [8]. Việc góp phần nghiên cứu phân cấp đầu nguồn cụ thể là rất cần thiết và có ý nghĩa lí luận và thực tiễn sâu sắc. Phúc Sơn là một huyện miền núi thuộc huyện Anh Sơn – tỉnh Nghệ An.
Khu vực này là nguồn sinh thủy quan trọng cho sông Con, sông Giăng. Mặt khác đây cũng là nguồn sinh kế cơ bản cho các cộng đồng sống dựa vào rừng, là diện tích rừng phòng hộ cho các cộng đồng địa phương và vùng hạ lưu nên việc phân cấp đầu nguồn nhằm xác định loại hình canh tác phục vụ mục tiêu sinh kế và phòng hộ là đặc biệt quan trọng. Thực tế sản xuất tại xã Phúc Sơn còn gặp nhiều vấn đề trong sử dụng đất. Trong đó định hướng sử dụng đất vẫn còn mâu thuẫn giữa lâm nghiệp và nông nghiệp, QHSDĐ dành cho rừng sản xuất và phòng hộ vẫn còn nhiều vấn đề, xác định đối tượng khai thác và cường độ khai thác ở rừng tự nhiên vẫn còn nhiều bất cập.
Phần lớn việc xác định đối tượng khai thác chỉ xuất phát từ yêu cầu lâm sản mà ít tính đến khả năng cung cấp của rừng và các tác động đến quá trình khai thác lợi dụng. Trong khi đó phân cấp mức độ xung yếu vùng đầu nguồn là căn cứ cơ sở quan trọng để đưa ra các phương hướng quy hoạch nhằm sử dụng bền vững tài nguyên rừng. Trên cơ sở đó, tác giả chọn đề tài “ Nghiên cứu phân cấp vùng đầu nguồn tại xã Phúc Sơn – huyện Anh Sơn – Tỉnh Nghệ An” nhằm giải quyết nhu cầu thực tiễn nêu trên. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3 CHƢƠNG 1: LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Trên thế giới Phân cấp đầu nguồn là chia vùng đầu nguồn thành những diện tích thuộc những CĐN khác nhau. Trong mỗi diện tích đó có sự đồng nhất nhất định về tiềm năng xói mòn và khô hạn và có những biện pháp ứng xử khác nhau cho nhu cầu của phát triển bền vững [10]. Phân cấp đầu nguồn là công việc chuyên môn - cụ thể, là phân chia hệ thống đầu nguồn ra thành những cấp khác nhau, trong mỗi một CĐN ấy có đặc trưng tương đối đồng nhất về điều kiện vị trí, địa lý và tài nguyên thiên nhiên cũng như hệ thống canh tác nhằm mục đích quản lý bền vững tài nguyên và phát triển kinh tế xã hội bền vững trên từng CĐN ấy và rộng hơn là trên toàn bộ hệ thống đầu nguồn [2]. Trên thế giới, các công trình nghiên cứu quản lí đầu nguồn và thủy văn rừng đã được công bố nhiều và chủ yếu cho rừng ôn đới nhưng cho rừng nhiệt đới thì còn ít.
Nhiều mô hình đánh giá mức độ xói mòn và an toàn môi trường được thế giới chấp nhận như mô hình xói mòn của Wischmeier W.H và Smith ở Mỹ [4]. Phương trình dự báo xói mòn của Wischmeier W.H và Smith hiện đang được thừa nhận và sử dụng rộng rãi trên thế giới. Đây là 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 SDĐ (P) theo phương trình: M = 2,47*R*K*L*S*C*P (1.1) Trong đó: M- Lượng đất bị xói mòn (tấn/ha) 2,47 – Hệ số đổi ra tấn/ ha R – Hệ số xói mòn mưa K – Hệ số xói mòn đặc trưng cho từng loại đất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 L – Chiều dài sườn dốc S – Độ dốc đất mặt C – Hệ số cây trồng P – Hệ số bảo vệ đất Năm 1979, GS, TS Davide Wordige áp dụng phương pháp raster vào phân cấp vùng đầu nguồn ở Thái Lan. Theo phương pháp này, người ta phân chia lãnh thổ Thái Lan thành những ô có diện tích bằng nhau với diện tích các ô vuông là 1 km2, tiếp theo là xây dựng phương trình cơ bản PCĐN sau đó nội suy để tính giá trị CĐN cho từng ô.
Các biến số được lựa chọn để tiến hành phân cấp là độ dốc, dạng đất, độ cao, đất và địa chất [26]. Phương trình phân cấp đầu nguồn có dạng như sau: WSC = a + bX1 + cX2 + dX3 + eX4 + fX5 (1.2) Trong đó: a, b, c, d, e là các hằng số thay đổi theo vùng X1: Độ dốc X2: Dạng đất X3: Độ cao X4: Địa chất X5: Đất WSC: Là giá trị CĐN Toàn bộ lãnh thổ Thái Lan được chia thành 5 cấp, với các giá trị của CĐN cụ thể. Năm CĐN được xác định trên bản đồ cùng với các đặc điểm đặc trưng cho một số mô hình và kiểu sử dụng đất. - Cấp I( rừng phòng hộ): Ở cấp này việc sử dụng đất gắn liền với việc duy trì rừng tự nhiên với những cấu trúc tự nhiên của nó.
Ở cấp này rừng hầu như không bị tác động của con người trừ việc phòng tránh lửa rừng và ngăn chặn những hoạt động trái phép ở rừng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 - Cấp II (rừng sản xuất): Đây là cấp khi tiến hành các hoạt động canh tác cần gắn với việc xây dựng và duy trì và phát triển rừng bằng cách phục hồi rừng tự nhiên hay rừng trồng, việc khai thác gỗ thường phải giới hạn trong những quy định của luật pháp để bảo vệ đất và bảo vệ nguồn nước. - Cấp III ( vườn cây ăn quả và nông lâm kết hợp): Cấp III thường ở những nơi đất cao, dốc vừa phải, hoạt động sử dụng đất có thể là xây dựng những vườn cây công nghiệp, vườn cây ăn quả và chăn thả súc vật hay canh tác thêm một vài loài cây nông nghiệp khi có biện pháp bảo vệ đất. - Cấp IV (Nông nghiệp vùng cao): Bao gồm những vùng có độ dốc nhỏ nhưng thiếu nước với các loài cây nông nghiệp theo hàng, cây ăn quả và chăn thả súc vật, ít cần các biện pháp bảo vệ đất.
- Cấp V (nông nghiệp vùng thấp – nông nghiệp truyền thống): Đây là cấp phân bố ở nơi bằng phẳng với hệ thống ruộng nước hoặc hệ thống canh tác khác mà không cần biện pháp bảo vệ đất. Ưu điểm của phương pháp raster là : - Đơn giản - Tính toán chính xác - Mô tả và lưu trữ số liệu theo hệ toạ độ - Có thể đưa vào lập trình để tính một cách dễ dàng Nhược điểm của phương pháp raster: - Không xác định chính xác về mặt địa lý - Trong một ô vuông 1 km2 có thể không đồng nhất và cần có biện pháp xử lý khác nhau LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 - Phương pháp raster không linh hoạt Năm 1989, Cơ quan hợp tác và phát triển Thuỷ Sỹ đã tài trợ cho dự án “Phân cấp đầu nguồn vùng hạ lưu sông Mê Kông” do Ban thư kí uỷ hội sông Mê Kông thực hiện. Dự án này được triển khai vào tháng 6 năm 1990 bao gồm 3 nước Việt Nam, Lào và Camphuchia. Mục tiêu của dự án là xây dựng một bộ dữ liệu hoàn chỉnh để tạo ra một hệ thống PCĐN và sản xuất ra các bản đồ PCĐN cho toàn bộ vùng hạ lưu sông Mê Kông.
Dự án thiết kế trên cơ sở áp dụng phương pháp của GS, TS Davide Wordrige áp dụng thành công ở Thái Lan. Năm 1997, phương pháp PCĐN dựa trên phương trình tuyến tính nhiều lớp và mô hình số hoá địa hình (DTM) đã được triển khai để xây dựng bản đồ PCĐN hạ lưu sông Mê Kông [1]. Các ô vuông 1 (km) x 1 (km) được thay bằng các ô vuông 50(m)x50(m) để xây dựng mô hình DTM. Chương trình được triển khai giữa Uỷ Hội sông Mê Kông và Trung Tâm Phát Triển Môi Trường – khoa Địa lí Tin học, Đại học Berne Thụy Sĩ.
Theo phương pháp này, mô hình số hóa địa hình được xây dựng được xây dựng thông qua hệ thống giá trị độ cao của các điểm cách đều nhau 50 trên mặt đất. Giá trị của các biến số cũng như giá trị của CĐN sẽ được tính cho mỗi điểm cách đều nhau 50(m) trên mặt đất, nó đại diện cho một ô vuông có diện tích 50(m)x50(m). Như vậy, so với diện tích ô vuông của phương pháp raster, diện tích ô vuông ở phương pháp DTM đã được giảm xuống 400 lần. Ranh giới các CĐN trên bản đồ có độ zíc zắc giảm đi.