Tổng quan nghiên cứu

Đầm Lập An, thuộc thị trấn Lăng Cô, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế, là một thủy vực biệt lập với diện tích mặt nước khoảng 16,17 km², chiếm 15,2% diện tích tự nhiên của thị trấn. Đây là vùng có nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, đa dạng, đóng vai trò quan trọng trong phát triển du lịch sinh thái, đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nghề khai thác hàu. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, đầm Lập An đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng của hiện tượng bồi lắng, làm thay đổi địa hình đáy, gây cạn lòng đầm và ảnh hưởng tiêu cực đến các hoạt động kinh tế - xã hội của hơn 12.000 dân cư địa phương.

Hiện tượng bồi lắng chủ yếu do xói mòn đất và vận chuyển bùn cát từ các khe suối xung quanh đổ về, kết hợp với các hoạt động khai thác và tác động của dòng chảy, sóng, gió, thủy triều. Lượng mưa năm tại khu vực dao động khoảng 3.000 mm, với mùa mưa chiếm 70-75% tổng lượng mưa năm, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xói mòn và vận chuyển bùn cát. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng mô hình SWAT để đánh giá mức độ xói mòn đất và vận chuyển bùn cát do dòng chảy tràn mặt đến bồi lắng đầm Lập An, từ đó đề xuất các giải pháp hạn chế bồi lắng, cải thiện và phục hồi tài nguyên môi trường nước.

Phạm vi nghiên cứu tập trung trên lưu vực đầm Lập An, tỉnh Thừa Thiên Huế, với dữ liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 1996-2015 và lớp phủ đất trung bình giai đoạn 2001-2010. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp số liệu định lượng về xói mòn và bồi lắng, hỗ trợ quản lý tài nguyên nước và phát triển bền vững kinh tế - xã hội địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về xói mòn đất và bồi lắng, trong đó:

  • Khái niệm xói mòn đất: Xói mòn là quá trình di chuyển lớp đất mặt do tác động của nước mưa, gió và trọng lực, ảnh hưởng bởi các yếu tố khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng, thảm thực vật và hoạt động con người.

  • Phân loại xói mòn: Bao gồm xói mòn do gió, do nước (xói mòn bề mặt, rãnh), do trọng lực và do các hoạt động sử dụng đất không hợp lý.

  • Quá trình bồi lắng: Là sự tích tụ các hạt bùn cát lơ lửng trong nước, ảnh hưởng đến địa hình đáy đầm, giao thông thủy, hiệu quả công trình thủy lợi và môi trường sinh thái.

  • Mô hình SWAT (Soil and Water Assessment Tool): Mô hình toán học mô phỏng các quá trình thủy văn, xói mòn và vận chuyển bùn cát trên lưu vực dựa trên dữ liệu khí tượng, địa hình, thổ nhưỡng và sử dụng đất. SWAT chia lưu vực thành các tiểu lưu vực và đơn vị thủy văn, mô phỏng chu trình thủy văn gồm pha lưu vực và pha diễn toán dòng chảy.

  • Phương pháp đường cong SCS và phương trình Green & Ampt: Dùng để tính lượng mưa hiệu quả và dòng chảy mặt, xác định lượng nước thấm và dòng chảy tràn trên bề mặt lưu vực.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu khí tượng thủy văn (mưa, nhiệt độ, độ ẩm, gió) giai đoạn 1996-2015; dữ liệu địa hình số (DEM) độ phân giải 30 m; bản đồ sử dụng đất giai đoạn 2001-2010; dữ liệu thổ nhưỡng và mạng lưới sông suối trong lưu vực đầm Lập An.

  • Phương pháp chọn mẫu: Do lưu vực đầm Lập An không có trạm thủy văn quan trắc dòng chảy và bùn cát, nghiên cứu sử dụng phương pháp hiệu chỉnh và kiểm định mô hình SWAT trên lưu vực tương tự có điều kiện khí hậu và địa hình gần giống, sau đó áp dụng bộ thông số hiệu chỉnh cho lưu vực đầm Lập An.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm ArcGIS và MapInfo để xử lý dữ liệu không gian, xây dựng bản đồ chuyên đề; mô hình SWAT để mô phỏng tính toán xói mòn đất và vận chuyển bùn cát; SWAT-CUP để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu (6 tháng); hiệu chỉnh và kiểm định mô hình (4 tháng); mô phỏng và phân tích kết quả (6 tháng); đề xuất giải pháp và hoàn thiện luận văn (4 tháng).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ xói mòn đất trên lưu vực đầm Lập An: Kết quả mô phỏng cho thấy lượng đất xói mòn bình quân hàng năm tại các tiểu lưu vực dao động từ khoảng 5 đến 15 tấn/ha/năm, với tiểu lưu vực Hói Dừa và Hói Cạn có mức độ xói mòn cao nhất, chiếm khoảng 40% tổng lượng đất xói mòn của toàn lưu vực.

  2. Lượng bùn cát vận chuyển vào đầm Lập An: Tổng lượng bùn cát vận chuyển vào đầm ước tính khoảng 25.000 tấn/năm, trong đó mùa mưa chiếm tới 75% tổng lượng bùn cát, phản ánh sự ảnh hưởng lớn của lượng mưa và dòng chảy tràn mặt trong mùa mưa đến quá trình bồi lắng.

  3. Phân bố nồng độ bùn cát trong các nhánh sông, suối: Nồng độ bùn cát bình quân trong các nhánh sông nhập lưu dao động từ 150 đến 350 mg/l, với các nhánh sông phía Tây Bắc có nồng độ cao hơn do địa hình dốc và thảm thực vật bị suy giảm.

  4. Ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên và nhân sinh: Độ dốc trung bình lưu vực khoảng 15%, thảm thực vật tự nhiên chiếm khoảng 60% diện tích, tuy nhiên các hoạt động khai thác hàu vôi và canh tác nông nghiệp không hợp lý đã làm giảm độ che phủ thực vật, tăng nguy cơ xói mòn và bồi lắng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến mức độ xói mòn và bồi lắng cao là do lượng mưa lớn, đặc biệt trong mùa mưa chiếm 70-75% tổng lượng mưa năm, kết hợp với địa hình dốc và thảm thực vật bị suy giảm. So sánh với các nghiên cứu tại các lưu vực tương tự trong khu vực, mức độ xói mòn tại đầm Lập An tương đối cao, phản ánh tác động mạnh mẽ của các hoạt động kinh tế - xã hội và biến đổi sử dụng đất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố lượng đất xói mòn theo tiểu lưu vực, biểu đồ tỷ lệ bùn cát theo mùa và bản đồ phân vùng mức độ xói mòn đất trên lưu vực. Bảng tổng hợp nồng độ bùn cát tại các nhánh sông cũng giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt về mức độ bồi lắng.

Kết quả nghiên cứu khẳng định vai trò quan trọng của mô hình SWAT trong việc đánh giá và dự báo quá trình xói mòn và bồi lắng, hỗ trợ quản lý tài nguyên nước và quy hoạch phát triển bền vững vùng đầm Lập An.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường phủ xanh và bảo vệ thảm thực vật: Thực hiện các chương trình trồng rừng, phục hồi thảm thực vật tự nhiên trên các sườn đồi dốc, đặc biệt tại các tiểu lưu vực có mức độ xói mòn cao như Hói Dừa và Hói Cạn. Mục tiêu tăng độ che phủ thực vật lên trên 70% trong vòng 3 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Thừa Thiên Huế chủ trì.

  2. Áp dụng kỹ thuật canh tác bền vững: Khuyến khích người dân áp dụng các biện pháp canh tác hạn chế xói mòn như ruộng bậc thang, luân canh cây trồng, hạn chế đốt rừng làm nương rẫy. Mục tiêu giảm lượng đất xói mòn ít nhất 20% trong 5 năm, phối hợp với các tổ chức nông nghiệp địa phương.

  3. Xây dựng hệ thống kênh mương và công trình thủy lợi hợp lý: Thiết kế và thi công các công trình thủy lợi nhằm kiểm soát dòng chảy tràn mặt, giảm vận chuyển bùn cát vào đầm. Thời gian thực hiện dự kiến 4 năm, do Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng tỉnh đảm nhiệm.

  4. Tăng cường giám sát và quản lý tài nguyên nước: Thiết lập hệ thống quan trắc thủy văn, thủy lực và bùn cát tại các điểm trọng yếu trong lưu vực để theo dõi diễn biến xói mòn và bồi lắng, phục vụ điều chỉnh chính sách quản lý kịp thời. Mục tiêu hoàn thành trong 2 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và môi trường: Luận văn cung cấp số liệu và phương pháp đánh giá xói mòn, bồi lắng giúp hoạch định chính sách bảo vệ tài nguyên nước và môi trường vùng đầm Lập An.

  2. Các nhà nghiên cứu và học viên ngành thủy văn, tài nguyên nước: Cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp mô hình SWAT và dữ liệu thực nghiệm phục vụ nghiên cứu chuyên sâu về xói mòn và bồi lắng.

  3. Người dân và cộng đồng địa phương: Hiểu rõ nguyên nhân và tác động của bồi lắng đến sinh kế, từ đó tham gia tích cực vào các chương trình bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

  4. Các nhà hoạch định chính sách phát triển kinh tế - xã hội: Thông tin về ảnh hưởng của xói mòn và bồi lắng giúp cân nhắc trong quy hoạch sử dụng đất, phát triển du lịch và nông nghiệp bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình SWAT là gì và tại sao được chọn để nghiên cứu?
    Mô hình SWAT là công cụ mô phỏng thủy văn và xói mòn dựa trên dữ liệu vật lý và khí tượng, phù hợp với quy mô lưu vực lớn. Nó được chọn vì khả năng mô phỏng chi tiết các quá trình tự nhiên và nhân sinh ảnh hưởng đến xói mòn và bồi lắng, đồng thời có công cụ hiệu chỉnh và kiểm định tự động.

  2. Lượng mưa ảnh hưởng thế nào đến quá trình xói mòn và bồi lắng?
    Lượng mưa lớn, đặc biệt trong mùa mưa chiếm 70-75% tổng lượng mưa năm, tạo điều kiện cho dòng chảy tràn mặt mạnh, làm tăng lực xói mòn đất và vận chuyển bùn cát vào đầm, gây bồi lắng nghiêm trọng.

  3. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến mức độ xói mòn đất?
    Bao gồm khí hậu (mưa, gió), địa hình (độ dốc, chiều dài sườn dốc), thổ nhưỡng (đặc tính đất, độ thấm), thảm thực vật (độ che phủ, cấu trúc rễ) và hoạt động của con người (canh tác, khai thác rừng).

  4. Giải pháp nào hiệu quả nhất để hạn chế bồi lắng đầm Lập An?
    Tăng cường phủ xanh, bảo vệ thảm thực vật, áp dụng kỹ thuật canh tác bền vững, xây dựng hệ thống thủy lợi kiểm soát dòng chảy và tăng cường giám sát tài nguyên nước là các giải pháp đồng bộ và hiệu quả.

  5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào quản lý thực tiễn?
    Kết quả mô hình và phân tích cung cấp cơ sở khoa học cho các cơ quan quản lý trong việc lập kế hoạch bảo vệ môi trường, quy hoạch sử dụng đất và phát triển kinh tế bền vững, đồng thời hỗ trợ cộng đồng nâng cao nhận thức và tham gia bảo vệ tài nguyên.

Kết luận

  • Luận văn đã ứng dụng thành công mô hình SWAT để đánh giá mức độ xói mòn đất và vận chuyển bùn cát đến đầm Lập An, cung cấp số liệu định lượng quan trọng cho quản lý tài nguyên nước.
  • Mức độ xói mòn đất bình quân dao động từ 5-15 tấn/ha/năm, với tổng lượng bùn cát vận chuyển vào đầm khoảng 25.000 tấn/năm, chủ yếu tập trung trong mùa mưa.
  • Các yếu tố khí hậu, địa hình, thổ nhưỡng và hoạt động con người đều ảnh hưởng đáng kể đến quá trình xói mòn và bồi lắng.
  • Đề xuất các giải pháp tăng cường phủ xanh, áp dụng kỹ thuật canh tác bền vững, xây dựng công trình thủy lợi và giám sát tài nguyên nhằm hạn chế bồi lắng và bảo vệ môi trường.
  • Nghiên cứu mở ra hướng đi cho các nghiên cứu tiếp theo về quản lý lưu vực, biến đổi khí hậu và phát triển bền vững vùng đầm Lập An; kêu gọi các cơ quan chức năng và cộng đồng địa phương phối hợp thực hiện các giải pháp đề xuất.