Tốc Độ Thấm Nước Ban Đầu Bình Quân Của Các Trạng Thái Rừng

Bảng 4.7: Thành phần cơ giới của đất tại các OTC

Cấp hạt (mm)

OTC	Độ sâu (cm)	2 - 0,02 (mm)	0,02 - 0,002 (mm)	< 0,002 (mm)
	0 - 10	25,57	50,33	24,10
1	10 - 30	29,35	47,35	23,30
	30 - 60	19,50	45,40	35,10
	0 - 10	23,91	55,04	21,05
2	10 - 30	22,10	55,76	21,64
	30 - 60	26,76	51,14	22,10
	0 - 10	20,00	47,35	22,15
3	10 - 30	29,05	46,60	24,35
	30 - 60	26,10	42,70	31,20
	0 - 10	31,97	45,98	22,05
4	10 - 30	41,98	37,61	20,54
	30 - 60	41,03	3 5,43	23,54
	0 - 10	34,97	44,98	20,05
5	10 - 30	35,64	43,50	20,86
	30 - 60	35,37	42,13	22,50
	0 - 10	34,45	42,40	23,15
6	10 - 30	37,31	34,19	28,50
	30 - 60	34,60	47,35	18,05
	0 - 10	36,29	46,10	17,61
7	10 - 30	45,92	36,62	17,46
	30 - 60	41,30	40,58	18,12
	0 - 10	22,14	54,91	23,05
8	10 - 30	29,55	42,10	28,35
	30 - 60	39,65	40,05	20,30

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 90 trang tài liệu này.

Nhận xét:

Đất dưới tán rừng thông và keo tại núi Luốt thuộc loại đất sét trung bình. Hàm lượng sét vật lý (cấp hạt < 0,02 mm) của đất dưới tán rừng biến động trong khoảng 20,86 - 35,10%, bình quân là 22,88%. Hàm lượng cát vật lý (cấp hạt > 0,02 mm) biến động trong khoảng 19,50 - 45,92%, bình quân là 31,41%.

4.2. Đặc trưng thấm nước của đất rừng

Đặc trưng thấm nước của đất rừng được biểu hiện qua tốc độ thâm

nhập của nước vào đất qua bề mặt đất. Về mặt số lượng, khả năng thấm nước

của đất là lưu lượng dòng chảy qua một đơn vị tiết diện ngang của đất trong một đơn vị thời gian với độ chênh lệch áp lực nhất định. Nước thấm vào trong đất có tác dụng rất quan trọng trong việc hình thành cơ chế phát sinh dòng chảy lưu vực và hạn chế dòng chảy bề mặt là nguyên nhân dẫn đến xói mòn đất. Tại những vùng nhiệt đới và á nhiệt đới ẩm, lượng giáng thủy hàng năm hay từng đợt mưa là rất lớn, bởi vậy lượng nước thấm xuống đất càng quan trọng trong việc bảo vệ đất và giữ nước. Tuy nhiên, khả năng thấm nước của đất lại phụ thuộc chủ yếu vào tính chất đất như độ xốp, thành phần cơ giới, hàm lượng mùn trong đất, kết cấu đất,…Ngoài ra cường độ mưa, địa hình, bề mặt đất cũng là những nhân tố ảnh hưởng tới khả năng thấm và giữ nước của đất. Nhìn chung ở những nơi có hình dạng bề mặt đất bằng phẳng và độ dốc cao, khả năng thấm nước của đất thấp. Đất được coi là thấm nước tốt khi có lượng nước thấm xuống nhiều, tốc độ thấm nước nhanh khi có nguồn giáng thủy. Tốc độ thấm nước bao gồm: tốc độ thấm nước ban đầu và tốc độ thấm nước ổn định.

4.2.1. Tốc độ thấm nước ban đầu (V0, mm/phút)

Tốc độ thấm biểu thị bằng mm/phút là tốc độ thấm nước từ mặt đất đi vào trong đất. Nếu trên mặt đất có lớp nước đọng, nước sẽ thấm xuống đất theo tốc độ thấm nước tiềm tàng. Tốc độ thấm là đặc trưng quan trọng nhất về vận động của nước dưới đất trong môi trường lỗ hổng. Nếu tốc độ cấp nước trên mặt đất nhỏ hơn tốc độ thấm tiềm tàng thì tốc độ thấm thực tế sẽ nhỏ hơn tốc độ thấm tiềm tàng. Cho đến nay phần lớn các phương trình thấm đều mô tả tốc độ thấm nước tiềm tàng.

Tốc độ thấm nước ban đầu (V0, mm/phút) là tốc độ mà lượng nước thấm được vào trong đất trong thời gian 5 phút đầu. Đây là một chỉ tiêu quan trọng phản ánh đặc trưng thấm nước của đất rừng. Chỉ tiêu này được Horton (1933) và nhiều tác giả khác sử dụng để mô hình hóa quá trình thấm nước của

đất. Việc xác định tốc độ thấm nước ban đầu và so sánh với tốc độ thấm nước ổn định còn góp phần làm rõ ảnh hưởng của độ ẩm đất đến khả năng thấm nước của đất rừng. Vì vậy, việc xác định tốc độ thấm nước ban đầu là rất cần thiết. Đề tài xác định tốc độ thấm nước ban đầu theo phương pháp ống vòng khuyên.

Tại mỗi trạng thái thảm thực vật, đề tài đã xác định tốc độ thấm nước ban đầu tại 3 vị trí khác nhau. Từ kết quả ở bảng 01a, 01b (phần phụ lục), đề tài tổng hợp được kết quả tại bảng 4.8.

Bảng 4.8: Tốc độ thấm nước ban đầu bình quân của các trạng thái rừng

ở địa điểm nghiên cứu

OTC

Trạng thái rừng	Tốc độ thấm nước ban đầu (Vo, mm/phút)
1	Thông + Keo	6,6
2	Thông + Cây bản địa	6,7
3	Thông + Cây bản địa	8,1
4	Thông + Cây bản địa	8,6
5	Thông + Keo	10,0
6	Keo + Cây bản địa	11,1
7	Keo + Cây bản địa	11,3
8	Keo + Cây bản địa	11,5

Ghi chú: Thời gian đo tốc độ thấm nước ban đầu là 5 phút

Nhận xét:

- Tốc độ thấm nước ban đầu của đất rừng là khá cao, biến động từ 6,6 - 11,5 mm/phút.

- Tốc độ thấm nước ban đầu của rừng trồng Keo + Cây bản địa là cao nhất biến động từ 11,1 - 11,3 mm/phút, tốc độ thấm nước của rừng trồng Thông + Cây bản địa là thấp nhất, biến động từ 6,6 - 6,7 mm/phút.

- Tốc độ thấm nước ban đầu ở các trạng thái rừng khác nhau có thể xếp theo thứ tự giảm dần như sau: Keo + Cây bản địa > Thông + Keo > Thông + Cây bản địa.

Sự khác nhau về tốc độ thấm nước ban đầu ở các trạng thái rừng gián tiếp là do thảm thực vật gây ra, còn nguyên nhân chủ yếu phải kể đến đó là độ xốp và độ ẩm. Từ số liệu điều tra đồng thời ba chỉ tiêu: Tốc độ thấm (V0), độ xốp tầng đất mặt (0 - 10 cm , X), độ ẩm tầng đất mặt (0 - 10 cm, Wđ), đã xây dựng được phương trình tương quan sau: V0 = -13,544 + 0,55Wđất + 0,105X (với hệ số r = 0,96).

Căn cứ vào phương trình trên, có thể dự đoán tốc độ thấm nước ban đầu của đất tương ứng với tổ hợp độ xốp và độ ẩm đất khác nhau như sau:

Bảng 4.9: Dự đoán tốc độ thấm nước ban đầu của đất

X0 - 10

(%)

V0		(mm/phút)
Wđ		(%)
20 - 25	25 - 30	30 - 35	35 - 40
48 - 50	15,8	16,3	16,8	16,8
50 - 52	16,9	16,8	17,7	17,7
52 - 54	18,0	18,5	19,0	19,0
54 - 56	19,1	19,6	20,1	20,1
56 - 58	20,2	20,7	21,2	21,2
58 - 60	26,8	21,8	22,3	22,3
60 - 62	21,8	22,9	23,4	23,4

Trần Kông Tấu và cộng sự (1986) đã đưa ra bảng đánh giá tốc độ thấm của đất khi mực nước trong ống vòng khuyên có độ sâu 4 cm, ở nhiệt độ 100C như sau:

Bảng 4.10: Đánh giá độ thấm nước của đất

Tốc độ thấm ở giờ đầu tiên (mm/h)

Tốc độ thấm ở giờ đầu tiên (mm/phút)	Đánh giá
1000	16,7	Mạnh quá
1000 - 500	16,7 - 8,3	Cao quá
500 - 100	8,3 - 1,7	Tốt nhất
100 - 70	1,7 -1,17	Tốt
70 - 30	1,17 - 0,5	Trung bình
< 30	< 0,5	Xấu

Như vậy, đất ở khu vực nghiên cứu có khả năng thấm nước tốt đến tốt

nhất.

4.2.2. Tốc độ thấm nước ổn định

Tốc độ thấm nước ổn định của đất (VC, mm/phút) là tốc độ thấm khi đất được cung cấp đủ nước và tầng đất mặt bão hoà nước. Khi đất đạt đến tốc độ thấm nước ổn định và nhỏ hơn cường độ mưa, dòng chảy bề mặt sẽ tiếp diễn cùng với việc cuốn trôi vật chất xói mòn. Vì vậy, nghiên cứu tốc độ thấm nước ổn định của đất có ý nghĩa rất quan trọng trong việc xác định điều kiện phát sinh dòng chảy và xói mòn đất trên sườn dốc.

Bảng 4.11 ghi kết quả xác định tốc độ thấm nước nước ổn định bằng phương pháp ống vòng khuyên đo tốc độ thấm nước ổn định và thời gian đạt đến tốc độ thấm nước ổn định cho các trạng thái rừng.

Bảng 4.11: Tốc độ và thời gian thấm nước ổn định của các trạng thái rừng

OTC

Trạng thái rừng	VC (mm/phút)	So sánh VC	Thời gian đạt đến Vc (phút)
1	Thông + Keo	2,9	1,04	35
2	Thông + Cây bản địa	2,8	1,00	42
3	Thông + Cây bản địa	4,0	1,42	82
4	Thông + Cây bản địa	4,4	1,58	65
5	Thông + Keo	5,1	1,80	93
6	Keo + Cây bản địa	4,5	1,61	98
7	Keo + Cây bản địa	5,1	1,82	93
8	Keo + Cây bản địa	5,2	1,86	85

Nhận xét:

Trong số các trạng thái rừng, đất ở trạng thái rừng Keo có tốc độ thấm nước ổn định cao nhất (5,0 mm/phút), sau đó là đến đất ở trạng thái rừng Keo

+ Cây bản địa (4,0 mm/phút), và thấp nhất là đất ở trạng thái rừng Thông + Cây bản địa (3,8 mm/phút). Để giải thích rõ hơn điều này, số liệu điều tra một số nhân tố có ảnh hưởng chủ yếu đến tốc độ thấm nước trên cơ sở phương pháp ống vòng khuyên đã được thống kê ở bảng sau:

Bảng 4.12: Tốc độ thấm nước ổn định và một số nhân tố ảnh hưởng

OTC

Trạng thái rừng	VC (mm/phút)	X (%)	Hđ (cm)
1	Thông + Keo	2,90	43,26	75,5
2	Thông + Cây bản địa	2,80	43,15	74,6
3	Thông + Cây bản địa	4,00	45,65	87,4
4	Thông + Cây bản địa	4,45	46,67	87,0
5	Thông + Keo	5,10	47,33	93,5
6	Keo + Cây bản địa	4,50	46,73	96,4
7	Keo + Cây bản địa	5,10	47,34	92,7
8	Keo + Cây bản địa	5,20	47,92	94,6

Từ bảng 4.12, ta xây dựng được phương trình tương quan biểu thị mối quan hệ của tốc độ thấm nước ổn định (VC, mm/phút) với độ xốp bình quân của mặt cắt phẫu diện đất (XBQ, %) và độ dày tầng đất (Hđ, cm). Những phương trình này xác nhận rằng, tốc độ thấm nước ổn định của đất tỷ lệ thuận với độ xốp bình quân chung và với độ dày tầng đất.

Bảng 4.13: Phương trình liên hệ của tốc độ thấm nước ổn định với các chỉ tiêu

R	Ftính	Sig.ta0	Sig.ta1	V(%)	P(%)
	VC = -19,32 + 0,514X%
	0,992	380,098	1,214	0,026	4.02	1,42
	VC = -5,040 + 0,106Hd
	0,937	43,079	1,422	0,016	9,66	3,41
	VC = -20,228 + 0,546X% - 0,07Hd
	0,99	162,79	3,17	0,019	4,02	1,42

Có thể nói cho đến nay, phương pháp thực nghiệm quá trình thấm nước bằng ống vòng khuyên vẫn là phương pháp điều tra đơn giản và phổ biến nhất để xác định khả năng thấm nước của đất trong nghiên cứu thuỷ văn rừng.

Chúng tôi thừa nhận rằng, trên đất rừng nghiêng dốc, điều kiện mưa thiên nhiên không thể xuất hiện được một tầng nước dày như trong yêu cầu của phương pháp thí nghiệm bằng ống vòng khuyên (4 cm). Thấm nước bằng phương pháp ống vòng khuyên chỉ có quan hệ với khả năng thấm nước của bản thân đất, còn vận tốc thấm nước dưới điều kiện mưa thiên nhiên lại chịu ảnh hưởng của đặc điểm cường độ mưa, độ dốc mặt đất, vật rơi rụng và cây bụi thảm tươi. Vì thế, tốc độ thấm nước ổn định VC chỉ là một loại chỉ tiêu về khả năng thấm nước của đất và VC không thể trực tiếp thuyết minh cho khả năng thấm nước thực sự của đất trong điều kiện mưa thiên nhiên. Tuy vậy, đây vẫn là những chỉ tiêu quan có triển vọng mở ra phương hướng phân chia đất rừng phòng hộ theo những đặc điểm thuỷ văn vốn có của nó.

4.2.3. Quá trình thấm nước

Quá trình thấm nước là quá trình nước từ mặt đất thâm nhập vào trong đất. Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ thấm bao gồm điều kiện trên mặt đất và lớp phủ thực vật, tính chất của đất như độ xốp, cấu tượng đất, độ ẩm đất. Sự biến đổi mạnh mẽ các tính chất của đất trong không gian và thời gian mỗi khi có sự thay đổi về độ ẩm đã làm cho quá trình thấm trở thành rất phức tạp đến mức chỉ có thể mô tả nó một cách gần đúng bằng các phương trình toán học.

Quá trình thấm nước của đất dưới các trạng thái rừng được biểu diễn

qua hình 4.5: