Kỹ Thuật Sinh Học Môi Trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018

PGS.TS. BÙI XUÂN DŨNG

THS. KIỀU THỊ DƯƠNG

Kü THUËT

SINH HäC M¤I TR¦êNG

1

PGS.TS. BÙI XUÂN DŨNG, THS. KIỀU THỊ DƯƠNG

BÀI GIẢNG

KỸ THUẬT SINH HỌC MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2018

2

3

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, nhờ vào sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, con người

đã không ngừng nâng cao điều kiện sống về vật chất cũng như những tiện nghi

phục vụ cuộc sống của mình. Tuy nhiên, đi cùng với những thành tựu đó lại là sự

xuống cấp ngày càng nghiêm trọng về chất lượng môi trường sống. Những chức

năng cơ bản của môi trường không ngừng suy giảm. Chất lượng không gian sống

tiếp tục suy giảm mạnh thể hiện ở đất đai ngày càng bạc màu, xói mòn, sa mạc hoá,

mặn hoá, phèn hoá, sự thất thường của dòng chảy kéo theo là hạn hán, lũ lụt, sự gia

tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, lũ… Bên cạnh đó sự tuyệt chủng

của các loài ngày càng gia tăng, nhiều nguồn tài nguyên đang có nguy cơ cạn kiệt

hoặc không có khả năng phục hồi. Các chức năng chứa đựng và đồng hóa chất thải

biểu hiện ở sự mất cần bằng về thành phần không khí, CO2 ngày càng tăng, sự ô

nhiễm bụi, tiếng ồn và những chất khí độc hại ngày càng nghiêm trọng cùng với nó

là hiện tượng hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon đang đe doạ trực tiếp đến đời

sống của con người.

Nhận thức được sự nghiêm trọng đó, con người đã có rất nhiều giải pháp khác

nhau nhằm thay đổi thực tế tồi tệ này. Nhiều giải pháp quản lý, giải pháp công nghệ

và giải pháp xã hội được thực hiện đã góp phần quan trọng trong việc bảo vệ môi

trường. Trong những giải pháp đó, giải pháp sử dụng sinh vật và hệ sinh thái để bảo

vệ và cải biến môi trường đang thể hiện những tính ưu việt hơn hẳn.

Là một môn học bắt buộc trong chương trình đào tạo cử nhân khoa học môi

trường, trường đại học Lâm nghiệp, môn học “Kỹ thuật sinh học môi trường”

nhằm trang bị những kiến thức cơ bản về vai trò của sinh vật và hệ sinh thái với

môi trường thông qua đó đưa ra được những giải pháp trong việc bảo vệ và cải

thiện môi trường. Với mục đích đó, bài giảng Kỹ thuật sinh học Môi trường

được thiết lập. Bài giảng bao gồm các nội dung chính như sau: Kỹ thuật sinh

học bảo vệ môi trường đất; Kỹ thuật sinh học bảo vệ môi trường nước; Kỹ thuật

sinh học bảo vệ môi trường không khí; Kỹ thuật xử lý chất thải hữu cơ; Kỹ thuật

sinh học xử lý nước thải.

Tài liệu biên soạn lần đầu nên không tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong

nhận được những ý kiến đóng góp của các chuyên gia, các nhà khoa học và bạn

bè đồng nghiệp để sửa chữa, bổ sung và hoàn chỉnh nội dung nhằm đáp ứng

ngày càng tốt hơn yêu cầu của quá trình đào tạo.

Nhóm tác giả

4

5

Chương 1

KỸ THUẬT SINH HỌC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG ĐẤT

1.1. Kỹ thuật sinh học bảo vệ đất chống xói mòn

1.1.1. Khái niệm đất và quá trình hình thành

Con người được sinh ra trên mặt đất, sống và lớn lên nhờ vào đất và khi

chết lại trở về với đất. Tuy nhiên, không ít người lại có thái độ thờ ơ với thiên

nhiên và môi trường nên không biết đất là gì? Đất sinh ra từ đâu? Đất quý giá

thế nào? Và vì sao chúng ta cần bảo vệ nguồn tài nguyên đất?

Cho tới nay, có rất nhiều khái niệm về Đất. Tuy nhiên, khái niệm được sử

dụng phổ biến về đất đó là: “Đất là vật thể thiên nhiên cấu tạo độc lập lâu đời do

kết quả của quá trình hoạt động tổng hợp của 5 yếu tố hình thành đất: đá, sinh

vật, khí hậu, địa hình và thời gian” (Docutraiep, 1789). Đây là một khái niệm đầu

tiên khá hoàn chỉnh về đất. Các loại đá cấu tạo nên vỏ trái đất dưới tác động của

khí hậu, sinh vật và địa hình trải qua một thời gian nhất định dần dần bị phá hủy,

vụn nát ra rồi sinh ra đất. Sau này nhiều nhà nghiên cứu cho rằng cần bổ sung

thêm một số yếu tố khác đặc biệt là vai trò của con người. Chính con người khi

tác động vào đất đã làm thay đổi khá nhiều tính chất đất và nhiều khi đã tạo ra

một loại đất mới chưa hề có trong tự nhiên, thí dụ: Đất trồng lúa nước.

Nếu biểu thị khái niệm này dưới dạng công thức toán học thì ta có thể coi

đất là hàm của một số yếu tố hình thành theo thời gian:

Đ = f (Đa, SV, KH, Đh, Nc, Ng)t

Trong đó:

Đ: Đất; Đh: Địa hình;

Đa: Đá; Nc: Nước của đất và nước ngầm;

SV: Sinh vật; Ng: Hoạt động của con người;

KH: Khí hậu; t: Thời gian.

Mỗi yếu tố đều đóng vai trò nhất định trong quá trình hình thành đất. Đá (1)

là nền móng của đất. Chính đá đã bị phá hủy và vỡ vụn ra tạo thành các phần

khoáng chiếm tới gần 95% trọng lượng khô của trái đất. Bởi vậy, thành phần

khoáng vật và hóa học của đá có ảnh hưởng đến thành phần của đất. Ví dụ: Nếu

đá chứa nhiều cát thì đất cũng nhiều cát, nếu đá chứa nhiều kali thì thường đất

cũng giàu kali… Nếu đá dễ phá hủy thì tầng đất dày, nếu đá khó phá hủy thì tầng

đất mỏng… Tuy nhiên, nếu chưa có sinh vật (2) thì đá vụn vẫn chưa được gọi là

đất. Những sinh vật đầu tiên sống trên đá nhờ vào nước và một ít chất dinh dưỡng,

6

khi chết đi chúng để lại xác hữu cơ trong đất dưới dạng chất hữu cơ màu đen gọi

là mùn. Có sinh vật, có mùn thì đó mới là đất. Chính nhờ chất mùn này mà thế hệ

thực vật sống tiếp theo lại lấy chất dinh dưỡng từ đất để lớn lên rồi khi chết đi lại

phân giải và tạo nên chất mùn của đất hình thành chu trình kín giữa đất và cây.

Khí hậu (3) ảnh hưởng trực tiếp đến sinh vật và sự phá hủy của đá. Nhờ năng

lượng ở dạng nhiệt nước, sinh vật mới sinh trưởng phát triển và đá mới phá hủy

được. Như vậy, có thể thấy các yếu tố nhiệt ẩm ảnh hưởng lớn đến sự hình thành

đất. Ở đới khí hậu cận cực, vào mùa băng giá toàn bộ các quá trình sinh vật đều

ngừng lại, thậm chí nhiều quá trình sinh lý hóa ở trong đất cũng hạn chế vì nhiệt

quá thấp, ngược lại ở đới khí hậu nóng ẩm quanh năm, các quá trình sinh vật, lý

hóa xảy ra mạnh mẽ nên quá trình hình thành đất rất mạnh mẽ, đất rất dày, cây cối

mọc tốt. Nước (4) trong đất và nước ngầm có ảnh hưởng đến sự hình thành đất.

Nước là môi trường hòa tan nhiều chất hóa học, nếu đó là chất có hại cho cây như

NaCl thì đất mặn và cây chết. Nếu đó là các chất dinh dưỡng tốt cho cây thì đây

lại là nguồn thức ăn, nếu các chất dinh dưỡng này bị di chuyển ra khỏi đất thì

nước đã làm cho đất mất chất dinh dưỡng, đất có thể chua và nghèo đi… Nếu

nước quá nhiều thì đất úng, thiếu không khí, các sinh vật trong đất và cây sẽ chết.

Địa hình (5) đóng vai trò tái phân phối lại những năng lượng mà thiên nhiên cung

cấp cho mặt đất. Trên cùng một khu vực, nhiệt lượng mặt trời nhận được là như

nhau nhưng ở trên núi cao thì lạnh, có khi băng tuyết bao phủ, ở dưới thấp thì

nóng, có khi nóng như vùng hoang mạc. Cùng một lượng mưa như nhau nhưng

nơi thấp thì úng nước, nơi cao vẫn hạn hán. Chính vì vậy, đất trũng khác đất cao,

đất đồng bằng khác đất miền núi. Thời gian (6) là một yếu tố đặc biệt. Mọi yếu tố

ngoại cảnh muốn tác động vào đất, mọi quá trình xảy ra trong đất đều đòi hỏi một

thời gian nhất định. Vả lại chính bản thân chúng cũng biến đổi theo thời gian, khí

hậu thời kỳ này nóng, thời kỳ sau lạnh, thời kỳ này là rừng nhiệt đới, thời kỳ sau

trơ trụi như hoang mạc, vì vậy đất cũng biến đổi tiến hóa theo thời gian. Vai trò

của con người (7) khác hẳn các yếu tố trên. Qua hoạt động sống, nhờ các thành

tựu kỳ diệu của khoa học, con người đã tác động vào thiên nhiên nói chung và đất

đai nói riêng một cách mạnh mẽ. Tác động này có thể là tốt, vừa đem lại lợi ích

cho con người vừa phù hợp với quy luật của tự nhiên như tưới nước cho đất khô,

tiêu nước cho đất úng, bón phân cho đất xấu, trồng rừng trên đất trọc… Cũng có

khi là tác động xấu làm ô nhiễm đất bằng chất độc hóa học hoặc bụi phóng xạ,

phá rừng làm đất trơ trụi, xói mòn…

7

Quá trình hình thành đất thường diễn ra theo 4 giai đoạn (hình 1.1): Phá vỡ

kết cấu của đá thông qua quá trình phong hóa, theo quá trình này đá sẽ bị phá vỡ

kết cấu và hình thành nên các khe hở. Các khe hở này sẽ là khoảng trống để các

chất hữu cơ thâm nhập. Chất hữu cơ xâm nhập sẽ tạo môi trường cho thực vật

phát triển và bắt đầu hình thành các tầng đất. Tầng đất hình thành sẽ giúp cho

thực vật phát triển tốt hơn.

Hình 1.1. Các giai đoạn hình thành đất (Karu, Abuja, 2013)

Trong các yếu tố kể trên, yếu tố nào là quan trọng nhất, đó là một câu hỏi

rất khó có câu trả lời thỏa đáng. Tuy nhiên, theo mối quan hệ của đất với người,

có thể coi con người và sinh vật là quan trọng nhất. Sự tác động của con người

vào sinh vật thường thông qua hoạt động làm thay đổi các loại hình sử dụng đất

sẽ thúc đẩy hoặc hạn chế quá trình hình thành đất. Nếu tác động trong phạm vi

hình thành đất sẽ giúp đất cân bằng không bị suy thoái. Ngược lại, nếu tác động

quá lớn sẽ dẫn đến quá trình suy thoái đất đai và sa mạc hóa. Một trong những

nguy cơ lớn nhất làm gia tăng quá trình suy thoái đất đó là hiện tượng xói mòn.

1.1.2. Đặc điểm và bản chất của xói mòn

1.1.2.1. Khái niệm về xói mòn

Xói mòn là hiện tượng phá hủy và cuốn trôi đất theo nước (hình 1.2), gió

hoặc trọng lực. Như vậy, đối tượng của xói mòn là lớp đất mặt và động lực gây

ra xói mòn chính là sự lôi cuốn của gió, của dòng nước và của trọng lực.

Đá bắt đầu bị

phân hủy

Xâm nhập

chất hữu cơ

Hình thành

tầng đất

Đất được hình thành

giúp tv phát triển

8

Trong các loại xói mòn thì xói mòn do nước xảy ra trên các lưu vực sông là

quan trọng nhất, gây tác hại nghiêm trọng nhất. Đó cũng là địa bàn hoạt động

trọng tâm của công tác phòng chống xói mòn. Mặc dù chúng ta cũng đều biết

nếu quá trình bào mòn vận chuyển làm mất đi lớp đất mặt màu mỡ trên diện tích

rất lớn thì quá trình bồi tụ lại hình thành những đồng bằng phù sa châu thổ đất

phì nhiêu như đồng bằng Bắc bộ, đồng bằng Nam bộ ở nước ta. Nhưng trên thực

tế lợi ích đó không thể bù đắp được những thiệt hại ghê gớm do xói mòn gây ra.

Hình 1.2. Các giai đoạn của quá trình xói mòn do nước gây ra

1.1.2.2. Bản chất vật lý của xói mòn do nước và quy luật lực học của xói mòn

Ở bất cứ 1 điểm nào trên mặt đất khi bị một lực tác dụng của nước nó sẽ

sinh ra một phản lực. Khi lực tác động của nước lớn hơn lực đề kháng của đất

thì phát sinh ra xói mòn. Vì vậy, bản chất vật lý của xói mòn đất là quá trình

động lực học của nước bao gồm tác dụng công phá của giọt nước mưa và tác

dụng đẩy, cuốn trôi của dòng chảy (Hình 1.2). Tất cả đều là quá trình biến từ thế

năng thành động năng. Nước chảy là một loại vận động của thể lỏng cho nên có

thể nghiên cứu nó theo phương pháp động lực học.

+ Tác dụng bào mòn của giọt nước mưa (pha bào mòn - bắn phá): Khi

mưa to các giọt nước mưa đập mạnh xuống mặt đất có thể sinh ra một động

năng rất lớn làm tan rã các hạt đất và bắn tung lên rồi toé ra xung quanh, ở nơi

bằng có thể bắn ngang xa tới 1 - 1,5 m, ở đất dốc những hạt đất bị vỡ đó thường

tung xuống phía dưới sườn dốc xa hơn và nhiều hơn phía bên trên sườn dốc. Với

độ dốc trên 100 những hạt đất chịu lực xung kích của giọt mưa bắn tung lên và di

động xuống phía dưới dốc tới 3/4, còn 1/4 di động lên phía trên. Do sự khác

Bắn phá

Cuốn trôi

Bồi tụ

9

nhau đó làm cho đất qua nhiều lần vỡ ra và bắn lên có thể di động xuống chân

dốc. Quá trình bắn phá này nhiều hay ít là tuỳ thuộc vào đường kính của giọt

mưa, cường độ mưa và thời gian kéo dài trận mưa.

Lực xung kích của giọt mưa thường tác động đều trên toàn bộ mặt dốc, những

hạt bị vỡ vụn sẽ lấp kín những lỗ hổng trên mặt đất làm cho lượng nước thấm

xuống đất giảm đi và tăng lượng nước chảy xói trên mặt do đó tác dụng xói mòn

càng tăng lên. Khi bàn tới tác dụng bào mòn của giọt nước mưa cần phải phân biệt

đất bị bào mòn và đất bị cuốn trôi. Nếu trên sườn dốc chúng ta có những ruộng bậc

thang, đào mương đắp bờ theo đường đồng mức thì chúng ta có thể giảm thấp được

tác dụng của dòng chảy, khống chế được đất bị cuốn trôi. Nhưng trường hợp đó

vẫn không ngăn cản được những hạt đất bị lực xung kích của giọt nước bắn tung

lên và di chuyển từ bậc thang này xuống bậc thang khác, hoặc bắn tung qua bờ, qua

mương và như vậy đất vẫn bị bào mòn. Vì thế đồng thời cải tạo địa hình chúng ta

phải tăng cường che phủ thực bì trên mặt đất. Nếu trên mặt đất có thực bì che phủ

thì trước khi giọt mưa rơi xuống nó sẽ tiếp xúc với tầng che phủ, động năng của hạt

mưa và tốc độ của các hạt mưa giảm xuống. Một số trường hợp nơi có rừng che

phủ các hạt nước mưa hoàn toàn bị thảm thực vật giữ lại .

+ Tác dụng cuốn trôi của dòng nước (pha cuốn trôi): Khi mưa lớn lượng

nước mưa rơi xuống mặt đất sẽ phân phối như sau: Một phần bốc hơi vào khí

quyển, một phần thấm xuống đất và một phần hình thành dòng chảy mặt (nếu là

đất dốc). Thường thường bốc hơi là không đáng kể cho nên nếu lượng nước

thấm càng giảm đi thì dòng chảy trên mặt đất càng được tăng cường. Dòng chảy

trên mặt có thể phân chia làm hai loại: Dòng nước mặt và dòng nước khe. Dòng

nước mặt là một lớp nước mỏng vận chuyển trên toàn bộ mặt đất rộng, dòng

nước khe thì tập trung di động trong lòng các khe rãnh.

Điểm khác nhau giữa tác dụng bào mòn của giọt mưa và của dòng chảy

là ở hậu quả của chúng. Sự khác nhau đó là do sự phân bố năng lượng của hai

loại bào mòn không giống nhau. Trên toàn bộ mặt đất năng lượng của lực

xung kích của giọt mưa đều lớn như nhau. Nhưng năng lượng của dòng chảy

thì tăng dần từ đoạn trên xuống đoạn dưới của dốc. Khi dòng chảy hoạt động

nó sẽ gây ra một động năng rất lớn lôi cuốn các hạt đất trôi theo dòng nước,

mặt khác bản thân nước chảy và các vật chất chứa trong dòng nước chảy gây

ra một lực ma sát rất lớn trên mặt tiếp xúc giữa dòng nước và mặt đất nên gây

ra bào mòn cũng mạnh hơn.

10

Hạt đất bị bắn tung lên theo hạt mưa và lượng đất bào mòn do dòng chảy

sẽ được vận chuyển và bồi tụ (pha bồi tụ) lại trên hành trình ra sông suối, ao hồ

hoặc các bộ phận tích nước khác. Hạt đất xói mòn có thể được bồi tụ trên sườn

dốc (chỗ trũng) hoặc vận chuyển ra các bộ phận chứa nước. Vì vậy, lượng đất

xói mòn trên sườn dốc thường không được vận chuyển toàn bộ ra sông suối hay

bộ phận tích nước.

1.1.2.3. Phân loại xói mòn

Có nhiều cách phân loại xói mòn khác nhau như:

- Dựa vào động lực gây ra xói mòn:

Gồm hai loại: Xói mòn do gió và xói mòn do nước. Ở những nơi lớp đất

mặt rời rạc thảm thực vật che phủ kém, khi trời hanh, có gió thổi mạnh, lớp đất

mặt bị gió cuốn bay lên thành những đám bụi rất lớn và di chuyển đi. Xói mòn

do gió tác động rất nghiêm trọng ở những vùng thảo nguyên khô hạn, những

vùng đất cát rời rạc. Ở nước ta vùng cát bay Quảng Bình chính là do tác động

của xói mòn do gió. Xói mòn do nước phổ biến ở nước ta và có tác hại nghiêm

trọng hơn, nó phát sinh chủ yếu ở nơi đất dốc, ít thực vật che phủ, khi mưa lớn

tạo thành những dòng chảy ở trên mặt làm cuốn trôi đi lớp đất mặt màu mỡ gây

ra tổn thất rất nghiêm trọng.

- Dựa vào mức độ bào mòn:

Bao gồm xói mòn bình thường và xói mòn gia tốc. Đất luôn luôn tồn tại hai

quá trình song song: Quá trình phát sinh, hình thành đất và quá trình bào mòn

rửa trôi. Khi quá trình bào mòn rất chậm, chậm hơn quá trình hình thành đất khi

đó gọi là xói mòn bình thường. Xói mòn bình thường không gây tác hại đối với

đất. Còn xói mòn gia tốc là khi tốc độ bào mòn lớn hơn tốc độ hình thành đất.

Mức độ, quy mô của xói mòn gia tốc ngày càng mãnh liệt và gây tác hại rất

nghiêm trọng cho đất dốc.

- Dựa vào lịch sử phát sinh:

Bao gồm xói mòn cổ đại và xói mòn hiện đại. Xói mòn cổ đại là chỉ các

quá trình xói mòn xảy ra trước khi có những hoạt động kinh tế, nhất là hoạt động

nông nghiệp của con người. Nguyên nhân gây ra xói mòn cổ đại là do tác động

đơn thuần của tự nhiên. Xói mòn cổ đại phát huy tác dụng trên cơ sở địa hình đã

được cấu tạo do vận động tạo sơn, băng hà rồi bào mòn, trầm tích lại để tạo ra

quy mô của địa hình và hình thành địa mạo xói mòn ngày nay. Trên cơ sở địa

hình địa mạo do xói mòn cổ đại tạo thành đó, do tác động sản xuất của con

11

người đã dẫn đến sự xuất hiện xói mòn gia tốc hiện đại, vì thế nó có liên quan

mật thiết với xói mòn hiện đại. Sau khi con người xuất hiện đã khai thác lợi

dụng đất, phá hoại mạnh mẽ thảm thực vật trên mặt đất làm cho quy mô và tốc

độ xói mòn ngày càng tăng lên, hạn chế trở lại hoạt động sản xuất của con người.

Xói mòn gia tốc hiện đại thường chỉ trong một năm hoặc chỉ vài ngày, vài giờ đã

có thể cuốn đi một lớp đất mà trong thiên nhiên phải hình thành hàng trăm nghìn

năm, đó là một hậu quả vô cùng nghiêm trọng.

- Dựa vào hình thức bào mòn: Bao gồm xói mòn mặt, xói khe, lũ đá, sụt, lở

và trượt đất.

+ Xói mòn mặt: Là hiện tượng cuốn trôi đi một lớp đất mặt màu mỡ trên

đất dốc sau mỗi trận mưa. Khi mưa rơi nước chảy theo sườn dốc được dàn mỏng

đều trên mặt đất dưới hình thức một màng lưới dày đặc của vô số dòng nhỏ. Sự

hoạt động của dòng chảy trong trường hợp này không mạnh lắm và gần như tác

động bằng nhau trên toàn bộ mặt dốc. Hình thức xói mòn này xảy ra tương đối

chậm, đó là quá trình mài rũa và di chuyển không ngừng các sản phẩm phong

hoá xuống dưới thấp. Lớp nước chảy tràn trên sườn dốc bằng vô số dòng nhỏ ấy,

khi thì xuất hiện, khi thì mất đi trong quá trình vận chuyển cho nên trên mặt dốc

có xen kẽ các khu bào mòn và bồi tụ vật chất một cách phức tạp. Ngoài dạng xói

mòn mặt theo rãnh nhỏ còn có dạng xói mòn mặt theo tầng và theo hình vẩy cá.

Ở nước ta hình thức xói mòn mặt rất phổ biến và gây tổn thất khá lớn. Nhưng vì

lượng đất cuốn đi phân bổ đều và xảy ra dần dần nên khó nhận thấy vì thế loại

xói mòn này rất ít được chú ý. Thực ra hình thức xói mòn mặt đã và đang gây

tổn thất rất lớn, nếu không có biện pháp ngăn chặn thì độ phì nhiêu của đất sẽ

giảm đi nhanh và tạo điều kiện cho xói mòn khe phát triển.

+ Xói mòn khe: Nói chung xói mòn mặt chỉ phát sinh một cách điển hình ở

những sườn dốc phẳng. Ở những nơi mặt dốc gồ ghề thì sau khi dòng nước mặt

tập trung đến một lượng nhất định do sự tăng lên của lưu lượng và lưu tốc, do sự

tăng lên của sức bào mòn mà mặt đất bị xẻ thành khe rãnh. Khi bắt đầu rãnh rất

nhỏ, về sau miệng rãnh tiến dần lên phía trước, đồng thời chiều sâu và bề rộng

rãnh ngày càng phát triển sâu rộng ra. Như vậy, xói mòn khe là hình thức xói

mòn mà trên mặt đất hình thành các rãnh với kích thước lớn nhỏ khác nhau.

Ngoài hai hình thức xói mòn mặt và xói mòn khe kể trên còn có:

+ Lũ đá: Ở những nơi cao dốc mạnh, thực bì che phủ kém. Khi mưa to đá

đất bị cuốn theo dòng nước rất mạnh đưa xuống có khi vùi lấp cả ruộng đồng ở

12

khu vực lân cận và gây ra tác hại rất lớn, rất nguy hiểm.

+ Sụt hang: Là do trong đất có hang hốc không thể đỡ được khối lượng đất

nặng ở trên nên sụt xuống thành hầm hố. Do trong đất có nhiều đá vôi (CaCO3)

có khả năng tan mạnh sau khi bị tác động của nước mưa đá vôi tan ra và bị thấm

xuống dưới sâu hoặc bị lôi cuốn đi hình thành những hang hốc rất lớn trong lòng

đất (hiện tượng Karst). Ở nước ta hiện tượng hang hốc, suối cụt, suối ngầm…

thường gặp phổ biến trên những vùng núi đá vôi.

+ Lở đất: Là do tác động của sức ly tâm dòng nước uốn cong hoặc sóng vỗ

bào mòn ven bờ thành hàm ếch, dưới tác dụng của trọng lực đất sẽ lở xuống. Lở

đất gây tác hại rất lớn ở bờ sông bờ hồ và bờ suối. Nhất là ở các sông độ dốc lớn,

lưu tốc mạnh. Ở nước ta lở đất dọc hai bên bờ sông Hồng… đã gây ra tác hại rất

lớn cho nhân dân và hàng năm Nhà nước phải chi một số tiền lớn để thả kè

chống xói lở bảo vệ đê.

+ Trượt đất: Là hiện tượng trôi trượt cả hệ thống sườn dốc xuống dưới thấp

trong những điều kiện địa chất thuỷ văn nhất định và theo quy mô lớn. Khi nước

mưa ngấm vào bề dầy lớp đất hoặc đá nằm ở sườn dốc đã làm trọng lượng của

nó tăng lên, mặt khác trong quá trình thấm nước đã tạo ra một lớp trơn nằm giữa

lớp đất (hoặc đá) không thấm nước với lớp thấm nước bên trên và phá hoại sự

liên kết giữa hai lớp đó mà phát sinh ra hiện tượng trượt đất. Trượt đất dễ xảy ra

nơi có độ dốc lớn và hướng các vỉa đá mẹ xếp theo hướng dốc. Hiện tượng này

có thể xảy ra từ từ và cũng có thể xảy ra tức khắc. Ở nước ta về mùa mưa hiện

tượng trượt đất lở núi lấp cả đường giao thông ở miền núi cũng thường xảy ra.

1.1.2.4. Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn do nước

Xói mòn đất chỉ xảy ra khi sức phá hoại của giọt mưa và dòng chảy lớn

hơn sức đề kháng của đất. Vì vậy, các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất chính

là các nhân tố ảnh hưởng tới sức phá hoại của giọt mưa, sức cuốn trôi của dòng

chảy và sức kháng xói mòn của đất. Nói cách khác, quá trình xói mòn có phát

sinh phát triển được hay không, quy mô và cường độ của nó được mở rộng và

mạnh yếu tới mức độ nào còn tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội

của vùng đó.

* Các nhân tố tự nhiên ảnh hưởng tới xói mòn đất bao gồm: khí hậu, địa

hình, địa chất, đất và thảm thực vật che phủ trên mặt đất.

- Điều kiện khí hậu: Quan hệ giữa điều kiện khí hậu với tình hình xói mòn

đất hết sức mật thiết và cũng là quan hệ rất phức tạp. Trong các yếu tố của khí

13

hậu thì mưa là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp, còn các yếu tố khác chỉ ảnh hưởng

gián tiếp tới xói mòn đất. Về mưa, cần phải xét tới: lượng mưa bình quân hàng

năm, tình hình phân bố mưa trong năm, cường độ mưa… Nơi có lượng mưa

bình quân hàng năm lớn, tập trung, cường độ mạnh thì xói mòn cao hơn những

nơi có lượng mưa bình quân hàng năm ít, phân bố đều, cường độ nhỏ. Nơi có

cường độ mưa lớn lượng mưa nhiều làm cho sức công phá của hạt mưa mạnh,

phá vỡ các đoàn lạp đất, làm cho độ xốp của đất giảm đi nhanh nên sức thấm

nước giảm và nhanh chóng hình thành dòng chảy mặt gây xói mòn.

Ở nước ta lượng mưa hàng năm rất lớn, trung bình từ 1364,1 mm (Sơn La)

đến 2859,8 mm (Móng Cái) trong đó 80% lượng mưa tập trung vào mùa hè. Đó

là điều kiện rất thuận lợi làm tăng nguy cơ xói mòn của nước ta.

- Điều kiện địa hình: Địa hình là cơ sở của xói mòn đất là điều kiện gây ra

dòng chảy, làm cho thế năng của nước trên mặt đất biến thành động năng.

Những nhân tố địa hình ảnh hưởng tới xói mòn đất là: độ cao, độ dốc, chiều dài

sườn dốc, hình dạng mặt dốc và hướng dốc.

Độ dốc càng lớn thì tốc độ chảy của dòng nước càng mạnh do đó lực bào

mòn đất sẽ tăng lên và sự cuốn trôi đất cũng càng nhiều. Dốc càng dài thì càng

về phía chân dốc lớp nước chảy càng dày lưu lượng càng lớn, tốc độ chảy càng

nhanh và sức công phá cũng càng mạnh.

Hình dạng mặt dốc cũng ảnh hưởng lớn tới xói mòn đất vì có quan hệ tới

độ dốc cục bộ và có quan hệ với đường đi của dòng chảy. Ở mặt dốc thẳng độ

dốc không thay đổi, cường độ xói mòn thay đổi tuỳ theo chiều dài dốc, xói mòn

mạnh nhất ở phần cuối của dốc. Ở mặt dốc lồi càng xa đỉnh độ dốc càng tăng

nhất là phần cuối của dốc, nhưng từ giữa dốc trở xuống thì tăng rất nhanh nên

xói mạnh ở phần cuối dốc. Ở mặt dốc lõm thì càng xa đỉnh, dốc càng thoải dần,

cho nên tốc độ dòng chảy thay đổi không rõ. Nói chung ở gần đỉnh xói mòn

mạnh, càng xuống dưới xói mòn càng nhẹ dần, phần cuối dốc có khi hình thành

một lớp bồi tụ. Dốc phức tạp là sự xen kẽ giữa những đoạn dốc thẳng, dốc lồi,

dốc lõm và những đoạn thẳng. Vì thế, độ dài dốc bị cắt gián đoạn. Độ dốc của

phần dốc có lớn nhưng ngắn và xen kẽ, cho nên tăng cơ hội thấm nước và do đó

dòng chảy bị giảm yếu. Mặt dốc hình phễu hoặc hình lòng máng là các loại địa

hình tập trung dòng chảy rất mạnh nên nguy cơ xói mòn cao.

Ở những hướng dốc khác nhau thì điều kiện tiểu khí hậu cũng khác nhau vì

điều kiện chiếu sáng, ẩm độ, gió đều rất khác nhau. Thành phần thực bì, tình

hình sinh trưởng của cây khác nhau, nên mức độ che phủ cũng khác nhau. Trên

14

những hướng dốc khác nhau thì tình hình đất cũng khác nhau, cường độ phân

giải thảm mục cũng không giống nhau. Chính là do sự khác nhau ở trên mà tốc

độ và góc độ rơi của giọt mưa, lưu lượng và tốc độ dòng chảy, sức công phá của

giọt mưa và của dòng chảy đều có khác nhau. Do đó, dẫn đến sự xói mòn khác

nhau trên những hướng dốc khác nhau.

Tóm lại địa hình là cơ sở của xói mòn đất, đồng thời cũng là cơ sở của hoạt

động sản xuất của con người. Cho nên khi sử dụng đất đai cần chú ý tới những

điều kiện có tính chất quy luật nói trên để khống chế dòng chảy hạn chế xói mòn

đất, nhằm giữ nước, giữ màu cải tạo đất để sản xuất lâu dài.

- Điều kiện địa chất và đất: Đất là đối tượng của xói mòn. Như trên đã nói

lực đề kháng của đất với động năng của hạt nước sẽ quyết định đến mức độ xói

mòn. Trong khi đó mức đề kháng lớn hay nhỏ là do tính chất của đá mẹ và loại

đất quyết định.

Như chúng ta đã biết, sự phong hoá trên mỗi loại đá mẹ khác nhau sẽ hình

thành các loại đất với tính chất khác nhau, do đó tính chất và cường độ xói mòn

ở mỗi loại đất cũng không giống nhau.

Ở các loại đất phát triển trên đá thô như: granit, sa thạch… có sức liên kết

kém, hoặc trên phiến thạch sét sức thấm nước thấp đều dẫn tới cường độ xói

mòn rất mạnh. Loại đá mẹ còn là yếu tố quyết định hình thức của xói mòn.

Thí dụ: Đất trên phiến thạch sét sức thấm nước kém, thường có xói khe. Ở

vùng đá vôi thì hiện tượng hang hốc (Karst) hố sụt lại là chủ yếu. Còn trên đất sa

thạch, granit thì hình thức xói mòn mặt là phổ biến.

Hình thức xếp lớp của đá mẹ có ảnh hưởng tới chế độ thuỷ văn của lớp đất

mặt. Do đó tính chất và cường độ xói mòn cũng khác nhau. Thí dụ: Khi đá mẹ

xếp lớp nằm ngang thì sức chứa nước kém, lượng nước chảy trên mặt nhiều xói

mòn mặt sẽ nghiêm trọng, nhưng ít bị sụt lở. Khi hướng của tầng đá mẹ xếp lớp

ngược chiều với hướng dốc thì nước ngấm dễ hơn, nhiều hơn, nước chảy trên

mặt ít, xói mặt không lớn nhưng khi sườn dốc không ổn định dễ bị sụt lở

nghiêm trọng.

Hình thức xếp lớp của đá mẹ cũng ảnh hưởng trực tiếp tới hình dạng của

mặt dốc.

Đất là đối tượng cho sự phá hoại của dòng nước mặt, cho nên tình hình và

tính chất của đất ảnh hưởng quan trọng tới xói mòn. Suy cho cùng khi nghiên

cứu quan hệ giữa đất và xói mòn thì vấn đề cần phải xét tới là sức đề kháng của

đất với động năng của các hạt nước. Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng chi phối