tóm tắt luận án NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐỊA HÌNH TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC HỆ SINH THÁI VÙNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG NINH TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN THẢO NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐỊA HÌNH TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC HỆ SINH THÁI VÙNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG NINH TRÊN CƠ SỞ ỨN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN VĂN THẢO

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG ĐỊA HÌNH TRONG MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC HỆ SINH THÁI VÙNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG NINH TRÊN CƠ SỞ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên và môi trường

Mã số: 62.85.01.01

DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ

Hà Nội – 2015

Công trình được hoàn thành tại Khoa Địa lý – Trường Đại học

Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học :

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Địa hình (ĐH) và hệ sinh thái (HST) có quan hệ chặt chẽ với nhau Vùng ven biển (VVB) là nơi có sự đa dạng các dạng ĐH và HST nhạy cảm, nơi tập trung dân số và các hoạt động phát triển kinh tế -

xã hội của một quốc gia hoặc vùng lãnh thổ Việc khai thác mạnh tài nguyên VVB đã làm biến động ĐH và tác động mạnh đến HST VVB Quảng Ninh có một diện tích đất ngập nước rộng lớn với nhiều HST tiêu biển như rừng ngập mặn (RNM), cỏ biển, v.v Trong nhiều năm qua, việc khai thác tài nguyên tại vùng này đã đóng góp khá lớn vào tốc độ phát triển kinh tế của tỉnh Tuy nhiên, đi kèm với thành tựu kinh tế là rủi ro và hiểm họa: xâm nhập mặn, sa bồi, bão lũ, ô nhiễm môi trường, mất dần diện tích các HST, v.v Làm rõ đặc điểm mối quan hệ giữa ĐH và HST cũng như đánh giá biến động của chúng sẽ góp phần xây dựng các kế hoạch, dự án làm giảm tác động tiêu cực khi khai thác tài nguyên VVB Quảng Ninh

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

2.1 Mục tiêu

1) Làm rõ thêm đặc điểm địa mạo (ĐM), HST và mối quan hệ giữa

ĐM với các HST VVB Quảng Ninh

2) Đánh giá sự biến động của ĐH và các HST VVB Quảng Ninh 3) Đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên VVB Quảng Ninh

3) Nghiên cứu biến động ĐH và các HST trên cơ sở sử dụng công nghệ viễn thám và công cụ GIS

4) Nghiên cứu đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên VVB Quảng Ninh

3 Phạm vi nghiên cứu

Không gian nghiên cứu: từ cửa sông Ka Long đến cửa sông Bạch

Đằng Giới hạn phía lục địa là ranh giới các vùng đồng bằng ven biển và đến mực triều thấp nhất (0mHĐ), riêng hai thành phố Hạ Long và Cẩm Phả lấy hết ranh giới hành chính vì nơi có các hoạt

động khai thác than tác động rất mạnh biến động ĐH Vấn đề nghiên

cứu: mối quan hệ giữa ĐM với HST, biến động ĐH và lớp phủ sinh

vật của HST Đối tượng nghiên cứu: các dạng ĐH, các HST và các

nhân tố tác động đến ĐH và HST

4 Ý nghĩa của nghiên cứu

- Ý nghĩa khoa học: Làm rõ thêm đặc điểm mối quan hệ giữa ĐM với

sinh vật tại VVB Quảng Ninh Chỉ rõ các nguyên nhân và cơ chế biến động ĐH trong mối quan hệ với các HST VVB Quảng Ninh

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ công tác quy hoạch

các khu du lịch, nuôi trồng thủy sản, bảo tồn HST và an ninh quốc phòng của tỉnh Quảng Ninh

5 Những điểm mới của luận án

- Bước đầu lượng hóa được mối quan hệ giữa ĐM và HST tại VVB Quảng Ninh

- Xác định được các đặc trưng, giai đoạn và phân vùng biến động

ĐH trong mối quan hệ với các HST tại VVB Quảng

6 Những luận điểm bảo vệ

Luận điểm thứ nhất: Đa dạng ĐH tạo ra bởi quá trình địa mạo là cơ

sở cho phát triển các HST VVB Quảng Ninh bao gồm HST rừng ngập mặn, cỏ biển, bãi triều và bãi cát biển

Luận điểm thứ hai: Trong giai đoạn hiện đại, hoạt động nhân sinh là

yếu tố chủ yếu chi phối biến động ĐH làm ảnh hưởng mạnh đến các HST VVB Quảng Ninh

7 Cơ sở tài liệu

Ngoài những tài liệu nghiên cứu cơ bản liên quan đến cơ sở lý luận của luận án, nghiên cứu sinh còn dựa vào các tài liệu của các đề tài,

dự án đã thực hiện, các kết quả khảo sát thực địa và dữ liệu viễn thám

8 Cấu trúc luận án

Luận án được trình bày trong 3 chương, ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị và tài liệu tham khảo

Chương 1: Tổng quan vấn đề và phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Đặc điểm ĐM và các HST VVB Quảng Ninh

Chương 3: Đánh giá biến động ĐH và các HST VVB Quảng Ninh

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 1.1 Biến động ĐH trong mối quan hệ với HST

1.1.1 Vùng ven biển

Hiện nay có nhiều quan điểm về phạm vi không gian VVB (Coastal

land) của các tổ chức quốc tế, các nhà khoa học trong và ngoài nước,

trong các văn bản hành chính quản lý Các quan điểm đều thống nhất

VVB là vùng giao hội giữa đất liền và biển, phạm vi không gian của VVB phụ thuộc vào các mục đích nghiên cứu, quản lý và sử dụng tài

nguyên Nghiên cứu này sử dụng quan điểm của Leontyev О К,

(1961) về phạm vi không gian VVB

1.1.2 Đặc trưng địa mạo VVB

Trên cơ sở quan điểm về động lực – hình thái, quá trình ĐM VVB do yếu tố động lực ngoại sinh tác động được phân chia theo nhân tố động lực chiếm ưu thế: vùng do sóng thống trị, vùng do sông thống trị, vùng do thủy triều thống trị, vùng do sinh vật thống trị và vùng

do nhân sinh thống trị Mỗi một vùng động lực thống trị sẽ tạo ra các dạng ĐH đi kèm (hình 1.1) Đây chính là cơ sở lý luận của nghiên cứu sinh sử dụng để nghiên cứu đặc điểm ĐM VVB Quảng Ninh

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả đặc trưng địa mạo VVB theo quan điểm động

lực ngoại sinh của quá trình địa mạo

1.1.3 Các HST tiêu biểu VVB

Rừng ngập mặn: Là HST đặc trưng cho vùng biển nhiệt đới và cận

nhiệt đới, được hình thành trên nền các thực vật vùng triều với tổ hợp động, thực vật đặc trưng

Bãi triều (BT): Vùng triều là vùng không ngập nước một khoảng

thời gian trong ngày theo chu kỳ thủy triều, với các yếu tố tự nhiên thay đổi do nước và không khí chi phối

Bãi cát biển (BCB): HST này đa dạng từ bãi cuội, sỏi và cát chiếm

ưu thế với số lượng hạn chế thực vật và động vật Năng suất sinh học của HST này không cao do hạn chế số lượng vi sinh vật sinh sống

1.1.4 Quan hệ giữa ĐM và HST

1.1.4.1 Vai trò của ĐH đối với HST

- Theo Eric Bird (2008) ĐH được xem là nền tảng rắn cho HST phát triển, quyết định sự phân bố năng lượng và vật chất ra-vào đối với hệ Trên mỗi một dạng ĐH sẽ tồn tại một hoặc nhiều HST đặc trưng đi kèm

1.1.4.2 Vai trò của sinh vật với ĐM

Theo John T Hack and John C Goodlett (1995) vai trò của sinh vật đối với ĐH được thể hiện qua 3 tác động chính: bảo vệ, phát triển và phá hủy ĐH

1.1.5 Biến động ĐH trong quan hệ với HST VVB

Khi làm biến động ĐH thì các điều kiện vi khí hậu cũng thay đổi dẫn đến thay đổi nguồn nước Khi cả ĐH, vi khí hậu, thuỷ văn thay đổi, lớp thổ nhưỡng cũng thay đổi thì lớp phủ sinh vật cũng thay đổi Khi làm biến đổi lớp phủ sinh vật sẽ tác động đến chế độ thổ nhưỡng, thay đổi trầm tích bề mặt, dưới tác động của các yếu tố động lực sẽ làm tăng khả năng biến động ĐH Tại VVB quá trình bồi tụ và xói lở

bờ biển do yếu tố tự nhiên và tác động của con người đã làm biến động ĐH dẫn đến mất nơi sinh cư của sinh vật Ngược lại khi các lớp sinh vật biến động sẽ mất vai trò đối với ĐM tác động mạnh đến quá trình bồi tụ-xói lở bờ biển

1.2 Viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động địa hình và

HST VVB

1.2.1 Viễn thám

Các ảnh đa phổ kết hợp với ảnh toàn sắc có độ phân giải không gian cao cho phép xác định các kiểu bờ biển với đặc trưng về hình thái và vật chất cấu tạo; phân biệt các đối tượng như BCB, BT, bãi cát ngầm, các thềm biển, cồn cát cổ và hiện đại, hệ thống lạch triều, cửa sông, đầm phá và vũng vịnh Kết hợp với số liệu thực địa có thể phân định trầm tích vùng triều với các thành phần cơ bản như bùn, bùn bột, bùn cát và cát Với đặc tính đa thời gian của dữ liệu viễn thám cho phép đánh giá được biến động của các dạng địa hình tại VVB Đối với các HST RNM, BT sử dụng ảnh đa phổ như để xác định hiện trạng và đánh giá biến động phân bố của chúng theo cách phân loại bằng mắt kết hợp với tự động sẽ cho độ chính xác rất cao

1.2.2 GIS

Hệ thống cơ sở dữ liệu về VVB giúp cho việc tham khảo, tra cứu nhanh chóng, thuận tiện, đặc biệt là với các thông tin không gian Đánh giá biến động nhờ GIS cho những kết quả định lượng, cho phép có những nhận định đúng đắn về biến động, xu thế diễn biến và đưa ra các dự báo Các lớp thông tin được chồng phủ và phân tích, tổng hợp để tìm ra các phương án tối ưu cho quy hoạch lãnh thổ hoặc quy hoạch phát triển các ngành kinh tế

1.3 Tình hình ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu biến động địa hình và HST VVB

1.3.1 Ngoài nước

Trước năm 1970, ứng dụng viễn thám nghiên cứu biến động ĐH và các HST VVB diễn ra ở Mỹ, Thái Lan, Ấn Độ, Nhật Bản và các

nước châu Âu với xử lý ảnh máy bay Sau 1970 các vệ tinh quan trắc trái đất đã cung cấp những dữ liệu viễn thám quan trọng cho nghiên cứu biến động ĐH và HST VVB Một số nghiên cứu tiêu biểu: Roland Doerffer, 1989; Yiman Wang, 1995; E Ghanavati, 1999; Xiaoge Zhu, 2001; Thomas E Dahl, 2004; Chalabi, 2006; Alesheikh, 2007; Behara Satyanarayana, 2011 tiến hành tại Mỹ, Tây Ban Nha,

Ấn Độ, Thái Lan, Banglades, v.v Những nghiên cứu trên đều đánh giá rất cao hiệu quả sử dụng tư liệu viễn thám kết hợp với công cụ GIS nghiên cứu biến động địa hình và HST VVB

1.3.2 Trong nước

Trước năm 1990, ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá biến động ĐH

và các HST VVB chỉ diễn ra tại viện nghiên cứu chuyên ngành và trường đại học Sau 1990, công nghệ viễn thám và GIS đã được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu biến động ĐH và HST VVB tại các viện nghiên cứu, trường đại học, trung tâm nghiên cứu, các cơ quan quản

lý nhà nước, v.v Một số nghiên cứu tiêu biểu như Tô Quang Thịnh (1996); Trần Đức Thạnh (2000); Trần Văn Điện (2003); Nguyễn Ngọc Thạch (2007); Trương Thị Hòa Bình (2008), v.v

1.3.3 Tại VVB Quảng Ninh

Đối với VVB Quảng Ninh, các nghiên cứu về ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đánh giá biến động ĐH và các HST VVB còn hạn chế Nổi bật hơn cả có nghiên cứu của Trần Đình Lân (2007), Nguyễn Văn Thảo (2009)

1.3.4 Những tồn tại của các nghiên cứu trước

Các nghiên cứu trước chưa lượng hóa được các thay đổi ĐH VVB do các hoạt động của con người Xác định đường bờ biển trên ảnh vệ tinh còn thiếu thuyết phục Một hạn chế rất lớn của các nghiên cứu

trước là chưa làm rõ được sự biến đổi ĐH trong mối quan hệ với HST, tức là chưa đánh giá được cơ chế biến động địa hình và HST

Hình 1.2 Sơ đồ các bước xử lý số liệu 1.4 Phương pháp nghiên cứu

Cách tiếp cận: Tiếp cận hệ thống, quản lý tổng hợp, công nghệ hiện

đại, kế thừa tài liệu đã có được sử dụng làm cơ sở cho các phương pháp nghiên cứu triển khai thực hiện các nội dung của nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp nghiên cứu chính

được sử dụng bao gồm: phương pháp địa mạo; giải đoán dữ liệu viễn thám; xây dựng cơ sở dữ liệu GIS và đánh giá biến động; xác định giai đoạn, đặc trưng và phân vùng biến động; đề xuất định hướng sử dụng hợp ký tài nguyên

Chương 2 ĐẶC ĐIỂM ĐM VÀ HST VVB QUẢNG NINH 2.1 Các nhân tố tác động đến biến động ĐH và HST

2.1.1 Nhân tố nội sinh

Nhân tố cấu trúc kiến tạo: bao gồm các khối kiến trúc nâng Yên Tử,

nâng Bình Liêu - Móng Cái, nâng Hoành Bồ - Cẩm phả, nâng Quảng Yên, hạ lún Cát Bà – Vĩnh Thực

Nhân tố cấu trúc địa chất và nham thạch: Nhóm đá vôi phân bố sát

bờ ở khu vực Hạ Long và Cẩm Phả Trầm tích Đệ tứ đa dạng về kiểu loại nguồn gốc và thành phần vật chất, chủ yếu phân bố ở các đồng bằng, vùng triều, cửa sông, cấu tạo bở dời, hạt thô như tảng, cuội, sỏi, cát và sét, dày 2-6m, nguồn gốc aluvi sông và sông - biển

Nhân tố chuyển động kiến tạo hiện đại: Vận tốc chuyển động đứng

cho các cấu trúc: Đới Bình Liêu: 0mm/năm; Đới Yên Tử: 1mm/năm; Đới Hoành Bồ: 0,7mm/năm; Đới Quảng Yên: 0,4mm/năm

2.1.2 Nhân tố ngoại sinh

Khí hậu: Mùa gió đông bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau với các

hướng thịnh hành là Bắc, Đông Bắc, tốc độ trung bình (TB) 3,5m/s Mùa hè, gió mùa Tây Nam với các hướng thịnh hành Đông

3-và Đông Nam, tốc độ gió TB 2,5 - 3m/s Hàng năm khu vực có 1300

- 1600 giờ nắng Tổng lượng bức xạ cả năm TB khoảng 115 Kcal/cm2 Nhiệt độ không khí TB năm 22,5 - 230

C Lượng mưa TB

của tỉnh 1995mm/năm, thuộc loại cao nhất ven bờ phía bắc

Thủy văn: các sông đều ngắn và dốc, it phân nhánh, uốn khúc yếu,

thung lũng sâu, hẹp Mạng lưới sông suối khá dày đặc, mật độ TB 1,9km/km2 Trong số 30 con sông, tổng lượng nước của 13 con sông chính khoảng 7.567 triệu m3 Lưu lượng phù sa của các con sông này rất thấp Tổng lượng bùn cát lơ lửng các sông đưa ra ven bờ Quảng Ninh khoảng gần 1,5 triệu tấn/năm, trong đó riêng sông Đá Bạch -Bạch Đằng khoảng 1 triệu tấn /năm

1-Hải văn: chế độ nhật triều thuần nhất Độ lớn thuỷ triều thuộc loại

lớn nhất nước ta, đạt khoảng 2,6 đến 3,6 mét vào kỳ nước cường Dòng chảy ven bờ là dòng tổng hợp, có các thành phần dòng triều, gió và sóng, trong đó dòng chảy triều với thành phần nhật triều có vai trò quyết định Tốc độ dòng chảy khi triều rút có thể lớn gấp 1,5 -

2 lần khi triều dâng Sóng biển nói chung không lớn, trừ những dịp đặc biệt có bão và gió mùa đông bắc thổi mạnh Bão đổ bộ vào vùng biển Quảng Ninh có tần xuất 28% so với toàn quốc, TB mỗi năm có 1,5 cơn bão ảnh hưởng trực tiếp Tốc độ gia tăng mực nước biển tổng cộng được xác định là 1,25 mm/năm

2.1.3 Các hoạt động nhân sinh

Tại lưu vực: Tỉnh hiện có 72 hồ đập, không có hồ tự nhiên lớn, mà

nhiều hồ đầm nhỏ Hai mươi năm qua, rừng tự nhiên toàn tỉnh bị giảm mạnh do cháy rừng, du canh du cư, đốt làm nương rẫy trồng sắn, ngô, do khai mỏ và do khai thác rừng bừa bãi

Tại VVB: Không hoạt động nào khiến cảnh quan ĐH bị thay đổi

nghiêm trọng như khai thác than, làm biến động mạnh HĐ và tổn hại môi trường tự nhiên của những vùng đất lân cận Từ năm 2000 đến nay, một diện tích lớn BT tại khu vực Tuần Châu – Cửa Ông được san lấp để mở rộng đô thị và xây dựng cơ sở hạ tầng Trong giai đoạn

1990 đến 2013, khoảng 10 nghìn ha BT và trên 7 nghìn ha RNM đã

bị mất đi liên quan đến nuôi trồng thủy sản

Các hoạt động ở biển: Các hoạt động nạo vét luồng lạch, xây dựng

cảng biển, vận tải hàng hóa cũng có tác động đến biến đổi ĐH và các HST VVB, tuy nhiên mức độ tác động so với các hoạt động trên bờ

gồm: Bùn – sét phân bố chủ yếu trong RNM được quai đê, đầm nuôi trồng thủy sản Bùn – bột trong RNM không quai đê bao, bãi triều thấp (BTT) vùng cửa Cát – bột phủ bụi than phân bố tại các bãi triều vùng Hạ Long - Cẩm Phả Cát nhỏ phân bố chủ yếu thành các dải theo các lạch triều tại BTT vịnh Tiên Yên – Hà Cối Cát trung hiện diện phần lớn tại các bãi triều cao (BTC) Cát lớn phân bố rải rác,

thường có mặt cùng cuội, sỏi ở cửa sông, suối tiêu biểu tại cửa sông

Đầm Hà và Hà Cối Cuội – tảng xuất hiện lẻ tẻ xen kẽ với các loại

trầm tích khác

2.2.2 Phân vùng ĐM

Nguyên tắc phân vùng

+ Sự khác biệt về đặc điểm địa chất và ĐH

+ Sự khác biệt về yếu tố động lực của quá trình ĐM

Đặc điểm các vùng ĐM

+ Móng Cái: là vùng cửa sông dạng lấp đầy được phát triển trên nền

đầm phá bị thoái hóa có bờ không ổn định Khu vực này có động lực sóng lớn hơn so với các vùng khác đã tạo ra bãi biển Trà Cổ có diện tích lớn nhất vùng Đông Bắc

+ Cửa Ông – Quảng Hà: vùng này có kiểu bờ biển dạng Danmat

Do các đảo nằm song song với đường bờ biển ở phía ngoài nên đã tạo ra các vũng vịnh kín gió nằm phía trước các cửa sông và đồng bằng ven biển Đây là vùng có diện tích RNM và BT lớn nhất miền Bắc Động lực triều là yếu tố thống trị của vùng này

+ Cửa Ông – Tuần Châu: phát triển trên nền đá vôi Cacbon –

Pecmi Phía ngoài là các vịnh Bái Tử Long và Hạ Long Phía bên trong là các trung tâm đô thị lớn Phía trên cao là các mỏ than với trữ lượng lớn Động lực triều và hoạt động nhân sinh là yếu tố thống trị của vùng này

+ Quảng Yên: là vùng cửa sông hình phễu điển hình với mạng lưới

dày đặc kênh và lạch triều Động lực triều và sông là yếu tố thống trị của vùng này

2.3 Đặc điểm các HST tiêu biểu

2.3.1 Rừng ngập mặn

Các kết quả nghiên cứu gần đây đã phát hiện được 30 loài, thuộc 28 chi, 21 họ và 2 ngành (Dương xỉ và Hạt kín) tại VVB Quảng Ninh RNM ít có điều kiện lấn ra biển do diện tích bồi tụ nhỏ So với toàn quốc, các nhóm thực vật ngập mặn ở Quảng Ninh đều thấp hơn do có mùa đông lạnh nên một số loài thực vật ngập mặn không thích nghi RNM đa số chỉ phân bố từ mực biển TB trở lên Một vài nơi tại vịnh Tiên Yên – Hà Cối, RNM phát triển trên nền đá gốc (hình 2.2)

2.3.2 Bãi triều