Luận án Nghiên cứu, đề xuất chế độ nước hợp lý để phát triển rừng tràm tái sinh vườn quốc gia U Minh Thượng

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu, đề xuất chế độ nước hợp lý để phát triển rừng tràm tái sinh vườn quốc gia U Minh Thượng

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM -------------\^][------------- PHẠM VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CHẾ ĐỘ NƯỚC HỢP LÝ ĐỂ PHÁT TRIỂN RỪNG TRÀM TÁI SINH VƯỜN QUỐC GIA U MINH THƯỢNG ( LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017
2. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án PHẠM VĂN TÙNG
3. LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của Cơ sở đào tạo: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lương Văn Thanh, Quyền Viện trưởng Viện Kỹ thuật Biển là người hướng dẫn khoa học thứ nhất đã quan tâm, giúp đỡ tận tình và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện luận án; PGS.TS Thái Thành Lượm là người hướng dẫn khoa học thứ hai đã theo dõi, hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình trong qúa trình thực hiện luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban quản lý Vườn Quốc gia U Minh Thượng đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận án trên vùng nghiên cứu; TS. Phạm Trọng Thịnh, TS. Giang Văn Thắng, TS. Kiều Tuấn Đạt đã giúp đỡ tận tình cho tác giả thực hiện luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện Kỹ thuật Biển, tập thể cán bộ Trung tâm Nghiên cứu Khai thác Tài nguyên Biển và Đới bờ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận án này. Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả đã nhận được sự động viên, cổ vũ và giúp đỡ quý báu từ các nhà khoa học, các bạn bè động nghiệp. Tác giả xin ghi nhớ tất cả những đóng góp to lớn đó. Cuối cùng, không thể thiếu được là sự biết ơn sâu sắc tới người thân trong gia đình bởi sự động viên, cổ vũ, khuyến khích đã tạo thêm nghị lực, quyết tâm cho tác giả trong suốt qúa trình thực hiện luận án này. Tp. Hồ Chí Minh, năm 2017 Tác giả: Phạm Văn Tùng
4. TÓM TẮT LUẬN ÁN Đề tài luận án “Nghiên cứu, đề xuất chế độ nước hợp lý để phát triển rừng tràm tái sinh VQG U Minh Thượng” được nghiên cứu sinh thực hiện xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong công tác quản lý nước ở VQG nhằm bảo vệ và phát triển rừng tràm sau cháy rừng tháng 3/2002 đến nay. Qua 4 đợt điều tra lâm sinh rừng tràm tại vùng nghiên cứu từ năm 2009 đến năm 2016 và kết quả nghiên cứu về chế độ nước. Nghiên cứu sinh đã đề xuất được chế độ quản lý nước hợp lý trên cơ sở đáp ứng được các yêu cầu: (i) đảm bảo cho sinh trưởng của cây tràm; (ii) đảm bảo cho bảo tồn đa dạng sinh học; và (iii) đảm bảo cho phòng chống cháy rừng. Kết quả nghiên cứu của luận án đã làm rõ được những nội dung chính sau: - Xác định được chế độ nước hợp lý để phát triển rừng tràm tái sinh trên đất than bùn, làm cơ sở để điều tiết nước. - Lựa chọn được những thời điểm bắt đầu tích nước phù hợp để có được chế độ nước hợp lý cho bảo vệ và phát triển rừng tràm trong cả năm. Thời điểm tích nước được xác định hàng năm là khoảng từ ngày 11/9 cho năm ít nước (tần tuất 75%), khoảng từ ngày 1/10 cho năm nước trung bình (tần tuất 50%) và khoảng từ ngày 21/10 cho năm nhiều nước (tần tuất 25%). - Đề xuất được hệ thống công trình thủy lợi và chế độ vận hành để quản lý và điều tiết nước với các nhiệm vụ: tiêu thoát lượng nước dư thừa, trữ nước, điều tiết nước, bổ sung nước theo yêu cầu quản lý. Tuy nhiên, nếu có điều kiện nghiên cứu tiếp, luận án cần phát triển thêm nghiên cứu lượng nước thất thoát trong VQG bao gồm cả thấm, bốc hơi trong điều kiện đặc trưng rừng tràm trên đất than bùn ngập nước theo mùa. Nghiên cứu thêm các giải pháp phòng chống cháy rừng khác mà nội dung luận án chưa được đề cập giải quyết để bảo vệ VQG trước các nguy cơ cháy rừng có thể xảy ra.
5. ABSTRACT The dissertation: “Research, propose a suitable water regime to develop the regeneration of Melaleuca forests in U Minh Thuong National Park" was conducted by the researcher stemming from practical requirements in water management in U Minh Thuong National Park in order to protect and develop Melaleuca forests after the fire in March 2002 up to now. After 4 investigations on silviculture of Melaleuca forests in the research area from 2009 to 2016 and the research results of water regime, the researcher has proposed a rational water management system that meets the requirements: (i) ensure the growth of Melaleuca; (ii) ensure the biodiversity conservation; and (iii) ensure the forest fire prevention. The results of this study have clarified the following main contents: - Determined a reasonable water regime to develop the regeneration of Melaleuca forests on peatland, as a basis for water regulation. - Specified the appropriate starting time for proper water storage with the purpose of obtaining a suitable water regime for protecting and developing Melaleuca forests throughout the year. The starting time for water storage was determined annually from September 11th for the year of low water (frequency of 75%), from October 1st for the average year (frequency of 50%) and from October 21st for the year of high water (frequency of 25%). - Proposed irrigation system and operating method to regulate and manage water with the tasks of draining the excess water amount, storing, regulating and replenishing water according to management requirements. However, for additional research purposes, the dissertation should further develop a study on the amount of water loss in the National Park including infiltration and evaporation in the typical condition of Melaleuca forests on the seasonal wetland. Study other solutions for prevention of forest fire that have not been addressed in this research to protect the National Park from the potential forest fire.
6. i MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 0.1 SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN................................. 1 0.2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................... 2 0.3 CÁCH TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN ........................................................ 3 0.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN .................. 3 0.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ......................................... 5 CHƯƠNG 1 ........................................................................................................ 6 TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN ............................................................................................ 6 1.1 ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN ........................................................................... 6 1.1.1 Vị trí địa lý ................................................................................................ 6 1.1.2 Điều kiện địa hình ..................................................................................... 6 1.1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng của rừng tràm ...................................................... 10 1.1.4 Đặc điểm khí hậu, thời tiết ...................................................................... 14 1.1.5 Chế độ thủy văn, thủy triều ..................................................................... 16 1.1.6 Nhận xét .................................................................................................. 17 1.2 HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH ĐIỀU TIẾT NƯỚC .................................. 17 1.2.1 Hệ thống đê và kênh ............................................................................... 17 1.2.2 Hệ thống cống tiêu nước ......................................................................... 18 1.2.3 Các trạm bơm .......................................................................................... 19 1.2.4 Nhận xét .................................................................................................. 20 1.3 QUẢN LÝ NƯỚC Ở VQG U MINH THƯỢNG ................................... 21 1.3.1 Nguồn nước đến ...................................................................................... 21 1.3.2 Hoạt động quản lý nước .......................................................................... 22 1.3.3 Đánh giá thực trạng quản lý nước ........................................................... 23 Luận án tiến sĩ kỹ thuật – Ngành Môi trường đất và nước
7. ii 1.3.3.1 Phương pháp đánh giá ..................................................................... 23 1.3.3.2 Quản lý nước trước năm 2002 ......................................................... 25 1.3.3.3 Quản lý nước từ năm 2002-2009 ..................................................... 27 1.3.3.4 Quản lý nước từ năm 2010-2014 ..................................................... 28 1.3.3.5 Nhận xét, đánh giá chung về quản lý nước ...................................... 30 1.3.4 Xác định mực nước hao trong rừng tràm ................................................ 31 1.4 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN CHẾ ĐỘ NƯỚC VÀ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI ..................................................................................... 31 1.4.1 Các nghiên cứu trong nước ..................................................................... 31 1.4.2 Các nghiên cứu ở nước ngoài ................................................................. 48 1.5 NHẬN XÉT PHẦN TỔNG QUAN ....................................................... 51 CHƯƠNG 2 ...................................................................................................... 53 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 53 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................... 53 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................... 53 2.2.1 Tổng quát các phương pháp .................................................................... 53 2.2.2 Nghiên cứu đặc điểm lâm sinh học của rừng tràm tái sinh ở VQG U Minh Thượng .................................................................................................... 54 2.2.2.1 Cơ sở khoa học điều tra đo đạc đặc điểm lâm sinh ......................... 54 2.2.2.2 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm lâm sinh................................... 56 2.2.3 Nghiên cứu phương án quản lý nước ...................................................... 65 2.2.3.1 Quản lý chế độ nước trên cơ sở mặt bằng hạ tầng hiện trạng ........ 65 2.2.3.2 Quản lý chế độ nước hợp lý trên cơ sở lựa chọn lại phương án phân khu và bổ sung công trình hạ tầng ........................................................... 65 2.2.4 Nghiên cứu xác định chế độ nước hợp lý ............................................... 66 2.2.4.1 Cơ sở khoa học xác định chế độ nước hợp lý .................................. 66 2.2.4.2 Phương pháp nghiên cứu xác định chế độ nước hợp lý .................. 69 Luận án tiến sĩ kỹ thuật – Ngành Môi trường đất và nước
8. iii 2.2.5 Nghiên cứu đề xuất hệ thống công trình và giải pháp quản lý điều tiết chế độ nước ....................................................................................................... 71 2.2.5.1 Cơ sở khoa học đề xuất hệ thống công trình ................................... 71 2.2.5.2 Phương pháp tính toán thủy văn công trình .................................... 72 2.2.5.3 Phương pháp tính toán thủy lực xác định kích thước công trình .... 73 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ....................................................................... 74 CHƯƠNG 3 ...................................................................................................... 75 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................. 75 3.1 CÁC CHỈ TIÊU LÂM SINH CỦA RỪNG TRÀM TÁI SINH ............. 75 3.1.1 Điều tra khu vực rừng tràm nguyên sinh tháng 4/2009 .......................... 75 3.1.2 Điều tra rừng tràm tái sinh trên nền than bùn cháy triệt để .................... 75 3.1.3 Điều tra rừng tràm tái sinh sau cháy rừng .............................................. 76 3.1.3.1 Kết quả điều tra hiện trường rừng tràm tái sinh ............................. 76 3.1.3.2 Kết quả tính toán trữ lượng rừng tràm tái sinh ............................... 82 3.1.3.3 Kết quả tính toán sinh khối rừng tràm tái sinh ................................ 83 3.1.3.4 Nhận xét ........................................................................................... 86 3.2 PHÂN KHU PHỤC VỤ QUẢN LÝ NƯỚC CHO RỪNG TRÀM ....... 88 3.2.1 Phân tích hiện trạng và quy hoạch phân khu .......................................... 88 3.2.1.1 Phân tích hiện trạng phân khu ......................................................... 88 3.2.1.2 Phân tích quy hoạch phân khu ......................................................... 89 3.2.2 Lựa chọn phương án phân khu ............................................................... 92 3.3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ NƯỚC HỢP LÝ THEO ĐIỀU CHỈNH PHÂN KHU ......................................................................................... 94 3.3.1 Tính toán phân bố diện tích theo cao độ phương án chọn ...................... 94 3.3.2 Tính toán xác định mực nước hợp lý ...................................................... 97 3.3.2.1 Xác định mực nước tương ứng với diện tích có nguy cơ cháy rừng cao là 0% 97 Luận án tiến sĩ kỹ thuật – Ngành Môi trường đất và nước
9. iv 3.3.2.2 Xác định mực nước tương ứng với diện tích có nguy cơ cháy rừng cao là 20% ......................................................................................................... 99 3.3.2.3 Đề xuất mực nước hợp lý vào thời điểm khô hạn nhất (tháng 4) .. 101 3.3.2.4 Tính toán xác định mực nước trữ phù hợp vào cuối mùa mưa...... 104 3.3.3 Nghiên cứu xác định chế độ nước hợp lý trong năm ............................ 107 3.3.3.1 Tính toán nguồn nước từ mưa ........................................................ 107 3.3.3.2 Đề xuất chế độ nước hợp lý ........................................................... 108 3.4 ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH .............................................. 118 3.4.1 Bố trí hệ thống công trình ..................................................................... 118 3.4.2 Tính toán thủy văn công trình ............................................................... 121 3.4.3 Tính toán thủy lực xác định kích thước công trình............................... 123 3.4.4 Bản vẽ kỹ thuật các công trình đặc trưng ............................................. 126 3.5 GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, ĐIỀU TIẾT CHẾ ĐỘ NƯỚC HỢP LÝ ....... 127 3.5.1 Quy trình vận hành, quản lý điều tiết nước .......................................... 127 3.5.2 Lịch trình hoạt động của hệ thống công trình ....................................... 129 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ..................................................................... 130 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 133 Kết luận: .......................................................................................................... 133 Kiến nghị: ........................................................................................................ 135 CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ ............................................... 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 137 PHẦN PHỤ LỤC ........................................................................................... 145 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Vị trí vùng nghiên cứu VQG U Minh Thượng thuộc ĐBSCL ......... 6 Hình 1.2. Phân bố độ cao vùng lõi của VQG trước cháy rừng ......................... 7 Luận án tiến sĩ kỹ thuật – Ngành Môi trường đất và nước