Ứng dụng công nghệ địa không gian cho giám sát tổng chất rắn lơ lửng trong nước cửa sông, lấy ví dụ cửa Đáy - Ninh Bình

Quan hệ giữa phổ phản xạ rời mặt nước với hàm lượng TSS theo hàm mũ tại bước sóng 650 nm trong dải phổ đỏ vùng ven biển châu thổ sông Hồng [17] ..... Xu hướng biến động hàm lượng TSS the

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Phạm Thị Nhung

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊA KHÔNG GIAN CHO GIÁM SÁT TỔNG CHẤT RẮN LƠ LỬNG TRONG NƯỚC CỬA SÔNG,

LẤY VÍ DỤ CỬA ĐÁY - NINH BÌNH

Chuyên ngành: Địa chất Môi trường

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, học viên xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Thị Thu Hà, người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn học viên trong suốt thời gian hoàn thành luận văn thạc sĩ khoa học

Đồng thời, học viên cũng chân thành cảm ơn các thầy, cô trong khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã luôn nhiệt tình giảng dạy cho học viên trong suốt chương trình đạo tạo thạc sĩ Học viên cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh/chị/em và bạn bè đồng nghiệp trong nhóm nghiên cứu Địa chất môi trường đã tạo điều kiện giúp đỡ cho học viên hoàn thành luận văn

Cuối cùng, học viên xin gửi lời cảm ơn đến gia đình đã luôn quan tâm, chia

sẻ mọi khó khăn và ủng hộ học viên trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Hà ội, ngà 26 tháng 01 năm 2017

Học viên

Phạm Thị Nhung

Trang 4

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH SỬ

NGHIÊN CỨU 3

1.1 Vị trí địa lý vùng nghiên cứu 3

1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 3

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên 3

1.2.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 3

1.2.1.2 Đặc điểm địa chất 4

1.2.1.3 Đặc điểm khí hậu 6

1.2.1.4 Đặc điểm thủ văn, hải văn 9

1.2.2 Tai biến thiên nhiên 12

1.2.3 Hiện trạng bồi tụ - xói lở 14

1.2.3.1 Giai đoạn trước năm 1989 14

1.2.3.2 Giai đoạn 1989 - 1995 15

1.2.3.3 Giai đoạn 1995 đến nay 15

1.2.4 Đặc điểm kinh tế - xã hội 15

1.2.4.1 Dân cư 15

1.2.4.2 Nông nghiệp 16

1.2.4.3 Diêm nghiệp 17

1.2.4.4 Khai thác và nuôi trồng thủy sản 17

1.2.4.5 Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp 19

1.2.4.6 Du lịch và dịch vụ 20

1.2.5 Cảng trên sông Đáy và kế hoạch nạo vét luồng 21

1.3 Lịch sử nghiên cứu 22

1.3.1 Công nghệ địa không gian trong nghiên cứu môi trường 22

1.3.2 Ứng dụng công nghệ địa không gian trong nghiên cứu TSS 23

1.3.3 Tổng quan các công trình nghiên cứu về khu vực cửa Đáy 28

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp số liệu 31

2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 31

2.3 Phương pháp xác định hàm lượng TSS 33

Trang 5

2.4 Phương pháp viễn thám - bản đồ 33

2.4.1 Dữ liệu ảnh vệ tinh sử dụng 33

2.4.2 Các phần mềm sử dụng 34

2.4.3 Phương pháp xử lý ảnh 34

2.5 Phương pháp lập bản đồ sử dụng mô hình địa thống kê trong ArcGis 35

2.6 Phương pháp thống kê, đánh giá độ chính xác 37

CHƯƠNG 3 DIỄN BIẾN PHÂN BỐ HÀM LƯỢNG TSS VÙNG CỬA ĐÁY THEO KHÔNG GIAN VÀ THỜI GIAN 38

3.1 Phương trình tính toán hàm lượng TSS vùng cửa Đáy 38

3.2 Phân bố hàm lượng TSS theo không gian và thời gian 42

3.2.1 Phân bố hàm lượng TSS các tháng mùa mưa 42

3.2.1.1 Phân bố hàm lượng TSS ngày 22/09/2013 42

3.2.2 Phân bố hàm lượng TSS các tháng mùa khô 48

3.3 Xu hướng phân bố hàm lượng TSS theo mùa 52

CHƯƠNG 4 THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH HÓA TSS TRONG NƯỚC

VÙNG CỬA SÔNG ĐÁY SỬ DỤNG DỮ LIỆU SENTINEL 2A 57

4.1 So sánh đặc trưng của ảnh Landsat 8 và ảnh Sentinel 2A 57

4.2 Phân bố hàm lượng TSS trong nước vùng cửa Đáy dựa trên dữ liệu ảnh Sentinel 2A 60

KẾT LUẬN 63

KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Trang 6

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu (Google Earth) 3

Hình 1.2 Địa hình khu vực cửa Đáy [18] 4

Hình 1.3 Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm tại trạm Ninh Bình (0C) 6

Hình 1.4 Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm tại trạm Nam Định (0C) 7

Hình 1.5 Lượng mưa trung bình các tháng trong năm tại trạm Ninh Bình (mm) 7

Hình 1.6 Lượng mưa trung bình các tháng trong năm tại trạm Nam Định (mm) 8

Hình 1.7 Trường mực nước và dòng chảy tổng cộng tại một số thời điểm trong

pha triều xuống đại diện cho đặc trưng mùa [18] 10

Hình 1.8 Độ cao và hướng sóng có nghĩa đặc trưng cho các tháng trong năm [18] 11

Hình 1.9 Đường đi của bão Côn Sơn năm 2010 13

Hình 1.10 Đường đi của bão Sơn Tinh năm 2012 13

Hình 1.11 Biến động đường bờ vùng cửa Đáy từ 2001 - 2011 [15] 14

Hình 1.12 Đầm nuôi tôm xã Kim Trung 19

Hình 1.13 Cơ sở thu gom ngao xã Kim Tân 19

Hình 1.14 Sản phẩm TTCN làm từ cói 20

Hình 1.15 Cơ sở sản xuất TTCN xã Kim Chính 20

Hình 1.16 Nhà thờ đá Phát Diệm 21

Hình 1.17 Đền thờ Nguyễn Công Trứ 21

Hình 2.1 Sơ đồ mạng lưới lấy mẫu nước trong hai đợt khảo sát thực địa tại

cửa Đáy 32

Hình 2.2 Ảnh gốc (a) và ảnh sau khi hiệu chỉnh khí quyển (b) 35

Hình 3.1 Mối quan hệ phổ đo ngoài thực địa (bước sóng 655 nm) và phổ chiết tách từ kênh 4 ảnh Landsat 8 theo phương pháp FLAASH 39

Hình 3.2 Mối quan hệ giữa phổ phản xạ bước sóng đỏ đo ngoài thực địa và

hàm lượng TSS tại cửa Ba Lạt 39

Hình 3.3 Mối quan hệ giữa phổ phản xạ bước sóng đỏ và hàm lượng TSS [51] 40

Hình 3.4 Quan hệ giữa phổ phản xạ rời mặt nước với hàm lượng TSS theo hàm mũ tại bước sóng 650 nm trong dải phổ đỏ vùng ven biển châu thổ sông Hồng [17] 40

Hình 3.5 Mối quan hệ giữa hàm lượng TSS và phổ phản xạ tại kênh 4 của ảnh Landsat 8 41

Trang 7

Hình 3.6 Mối quan hệ giữa hàm lượng TSS phân tích từ mẫu nước và TSS

tính toán từ phương trình (8) 41

Hình 3.7 Phân bố hàm lượng TSS ngày 22/09/2013 43

Hình 3.16 Xu hướng biến động hàm lượng TSS theo mùa phía trong sông Đáy 53

Hình 3.17 Xu hướng biến động hàm lượng TSS theo mùa phía Đông Nam

cửa Đáy 53

Hình 3.18 Xu hướng biến động hàm lượng TSS theo mùa phía Đông Bắc

cửa Đáy 54

Hình 3.19 Xu hướng biến động hàm lượng TSS theo mùa khu vực biển xa bờ 54

Hình 3.20 Phân bố hàm lượng TSS mùa mưa khu vực cửa Đáy 55

Hình 3.21 Phân bố hàm lượng TSS giai đoạn chuyển mùa khu vực cửa Đáy 55

Hình 3.22 Phân bố hàm lượng TSS mùa khô khu vực cửa Đáy 56

Hình 4.1 Sự tương đồng các kênh phổ trong dải ánh sáng nhìn thấy Landsat 8 và Sentinel 2A 59

Trang 8

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tần suất (%) của các hướng gió và lặng gió (%) trạm Văn Lý 8

Bảng 1.2 Xác suất tốc độ gió theo các cấp tốc độ (tính bằng % của tổng số

trường hợp) trạm Văn Lý 9

Bảng 1.3 Độ cao trung bình h (m), chu kỳ trung bình  (s) của sóng tại trạm

Văn Lý 11

Bảng 1.4 Thống kê các cơn bão đổ bộ vào vùng Cửa Đáy từ năm 1980 - 2012 12

Bảng 1.5 Thống kê các trận lũ lịch sử từ năm 1971 đến 2011 13

Bảng 1.6 Diện tích, dân số và mật độ dân số của vùng Cửa Đáy năm 2015 16

Bảng 1.7 Diện tích một số cây lương thực có hạt và cây chất bột có củ (ha) 16

Bảng 1.8 Diện tích đất làm muối huyện Nghĩa Hưng (ha) 17

Bảng 1.9 Diện tích, sản lượng thủy sản vùng nghiên cứu năm 2015 18

Bảng 1.10 Số cơ sở sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp trên địa bàn

năm 2015 19

Bảng 1.11 Tổng mức bán lẻ hàng hóa và doanh thu dịch vụ năm 2015

(triệu đồng) 21

Bảng 2.1 Các ảnh vệ tinh Landsat 8 sử dụng trong nghiên cứu 33

Bảng 3.1 Kết quả thống kê hàm lượng TSS trong hai đợt khảo sát tại cửa Đáy 38

Bảng 4.1 So sánh các thông số của ảnh Landsat 8 và Sentinel 2A 57

Bảng 4.2 Dữ liệu kênh phổ Landsat 8 và Sentinel 2A 58

Trang 9

KÍ HIỆU VIẾT TẮT

TN & MTB Tài nguyên và môi trường biển

Trang 10

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của luận văn

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) là tập hợp các phần tử vô cơ và hữu cơ không bị hòa tan trong nước, hình thành do quá trình vận chuyển, tái lắng đọng trầm tích và

xác chết của các sinh vật phù du TSS là một chỉ tiêu quan trọng trong đánh giá chất

lượng môi trường nước cửa sông, ven biển Phân bố hàm lượng TSS tại vùng cửa

sông ven biển là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá tương tác sông -

biển, đồng thời cũng là nhân tố có vai trò quan trọng trong chu trình sinh địa hóa

bởi chúng chứa đựng thành phần hóa học khác nhau của môi trường nước Hàm

lượng TSS trong nước vùng cửa sông, ven biển thường xuyên biến đổi theo không

gian và thời gian do ảnh hưởng của thủy triều, sóng, gió, dòng chảy và hoạt động

của con người [38]

Cửa Đáy là một cửa sông lớn ở phía bắc Việt Nam, đây là khu vực có chế độ thủy lực tương đối phức tạp, chế độ dòng chảy dọc bờ và dòng chảy từ sông Đáy

chảy ra là yếu tố quyết định đến quá trình bồi lắng Ở khu vực này, trầm tích chủ

yếu là cát hạt nhỏ và mịn với đường kính hạt trung bình là 0,17 mm Lưu lượng

dòng chảy từ sông Đáy đưa ra khoảng 195.000 m3/năm Ngoài ra, lưu lượng dòng

chảy tổng hợp cả năm qua mặt cắt tại bờ khu vực Nghĩa Hưng - Nam Định có

hướng đi từ bắc xuống nam với lưu lượng khoảng 1.807.000 m3/năm Lượng bùn

cát của cửa Đáy được tiếp nhận từ hai nguồn lớn: nguồn thứ nhất là nguồn từ sông

Đáy đưa ra khoảng 34.000 tấn bùn cát/năm và nguồn thứ hai là dòng dọc bờ mang

bùn cát từ phía bắc trở xuống khoảng 220.000 tấn bùn cát/năm [18] Hàm lượng

TSS cao ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ sinh thái và năng suất sinh học của

chúng Do đó, thường xuyên quan trắc sự thay đổi hàm lượng TSS là việc làm cần

thiết để hiểu rõ hơn về quá trình tương tác giữa sông - biển và hoạt động của con

người tác động lên khu vực ven biển Tuy nhiên, các phương pháp truyền thống để

quan trắc hàm lượng TSS trong nước một vùng rộng lớn như cửa Đáy thường gây

tốn kém về mặt thời gian và kinh phí Ngày nay, trên thế giới, ứng dụng các dữ liệu

ảnh vệ tinh để quan trắc chất lượng môi trường nước (cụ thể là TSS) là một trong

những giải pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề nêu trên Xuất phát từ thực tiễn đó,

học viên lựa chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ địa không gian cho giám sát tổng

chất rắn lơ lửng trong nước cửa sông, lấy ví dụ Cửa Đá - Ninh Bình” làm đề tài

nghiên cứu luận văn

Trang 11

Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định mối quan hệ giữa hàm lượng TSS trong nước cửa sông Đáy và phổ

phản xạ kênh phổ đỏ (kênh 4) của ảnh Landsat 8;

- Sử dụng dữ liệu ảnh Landsat 8 để mô hình hóa sự phân bố không gian của TSS

trong nước mặt Cửa Đáy các mùa trong năm;

- Xác định quá trình vận chuyển vật chất của sông Đáy ra biển Đông theo mùa

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu: biến động hàm lượng TSS trong nước Cửa

Đáy tính toán từ ảnh Landsat 8

 Phạm vi nghiên cứu: Vùng nước cửa sông, ven bờ kéo dài từ cửa sông

Ninh Cơ (Nam Định) đến cửa Lạch Sung (Thanh Hóa)

Bố cục luận văn

Luận văn không kể phần mở đầu và kết luận gồm 4 chương chính như sau:

Chương 1: Tổng quan về vùng nghiên cứu và lịch sử nghiên cứu Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Diễn biến phân bố hàm lượng TSS vùng cửa sông theo không gian và thời gian

Chương 4: Thử nghiệm mô hình hóa TSS trong nước sông vùng Cửa Đáy sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Sentinel 2A

Luận văn được thực hiện tại bộ môn Địa chất Môi trường - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên dưới sự hướng dẫn của TS.Nguyễn Thị Thu Hà

Trang 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU

VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

1.1 Vị trí địa lý vùng nghiên cứu

Vùng nghiên cứu bao gồm các xã, thị trấn thuộc hai huyện Kim Sơn (Ninh Bình) và huyện Nghĩa Hưng (Nam Định) Phía đông vùng nghiên cứu giáp huyện

Hải Hậu (Nam Định); phía tây nam giáp huyện Nga Sơn (Thanh Hóa); phía bắc và

tây bắc giáp huyện Yên Khánh, Yên Mô (Ninh Bình) và huyện Nam Trực (Nam

Định); phía nam giáp biển Đông (Hình 1.1)

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu

1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu

1.2.1 Đặc điểm tự nhiên

1.2.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Địa hình vùng cửa Đáy tương đối bằng phẳng, hướng nghiêng về phía biển,

độ dốc nhỏ (dao động từ 0,04 đến 0,05 m/km) Độ cao trung bình vùng ven biển

dao động từ 0 đến 2 m [20] Địa hình vùng nghiên cứu chịu tác động rất lớn bởi

hoạt động quai đê lấn biển Hệ thống đê và các trục giao thông đã chia cắt vùng

nghiên cứu ra những ô đất thấp khác nhau Ngoài đê là chịu ảnh hưởng của sóng

biển, thủy triều và dòng biển nên chủ yếu là các bãi triều, có địa hình khá thoải,

rộng khoảng 2 - 3 km

Trang 13

Vùng nghiên cứu còn có các địa hình âm là các lạch triều tự nhiên Hiện nay, dạng địa hình này chỉ còn tồn tại ở Nghĩa Hưng Các lạch triều có vai trò

lớn trong việc phân bố lại các vật chất bở rời do sông ngòi đưa ra và qua chu

trình tiến vào và rút ra của thủy triều Khu vực Kim Sơn gần như không còn lạch

triều tự nhiên, thay vào đó là hệ thống kênh rạch thủy nông phục vụ nuôi thủy

sản rất phát triển

Đường bờ vùng nghiên cứu có hướng đông bắc - tây nam và bị chia cắt mạnh bởi các cửa lạch và cửa sông Đáy, chiều dài bờ biển khoảng 30km Đoạn bờ

biển Nghĩa Hưng, vùng tiếp giáp với cửa sông Ninh Cơ, có các bãi cát, các cồn

cát Phía trong hệ thống doi cát này hệ sinh thái rừng ngập mặn, khá phát triển, có

nơi rộng đến gần 3km và kéo dài đến 6km

Địa hình đáy biển có xu hướng thoải dần theo hướng đông bắc - tây nam

Vị trí đường đẳng sâu 5 m nằm cách bờ từ 1,5 đến 2 km Trước cửa Đáy, đường

đẳng sâu có mật độ cao nhất ở khoảng độ sâu 2 đến 6 m nước Vật liệu trầm tích

đưa ra từ cửa Đáy tập trung lắng đọng ở ngay sát cửa sông, tạo thành các cồn cát,

bar cát (dài khoảng 2 km, rộng 1 km) làm thay đổi lòng dẫn cửa sông Khu vực bờ

biển Kim Sơn, từ độ sâu 0 đến 2 m nước, địa hình gần như bằng phẳng

1.2.1.2 Đặc điểm địa chất

a Đặc điểm địa tầng

Hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb): Trong khu vực Cồn Nổi đến Bến Bụt, hệ tầng

Vĩnh Bảo dự kiến nằm ở độ sâu trên 140 m Trên toàn bộ diện tích đồng bằng ven

Trang 14

biển Ninh Bình, hệ tầng Vĩnh Bảo không lộ trên mặt, chỉ gặp chúng ở độ sâu từ 130

đến 54 m trong các lỗ khoan ở phần diện tích phía đông Bề dày trầm tích thay đổi

từ 4,5 đến 40 m Hệ tầng gồm các đá hạt mịn (sét kết, bột kết) xen với các đá hạt thô

(cát kết, cát sạn kết, cuội kết) Tuy nhiên trầm tích hạt mịn vẫn chiếm chủ yếu Bề

mặt hệ tầng thường bị phong hóa có màu sắc loang lổ chứng tỏ sau khi thành tạo,

các trầm tích hệ tầng lộ trên mặt chịu quá trình phong hóa bóc mòn [22]

Hệ tầng Lệ Chi (Q11lc): Hệ tầng Lệ Chi không lộ trên mặt địa hình hiện đại,

chúng phân bố hạn chế ở độ sâu từ vài chục mét đến trên một trăm mét, bề dày trầm

tích thay đổi từ 5 - 7 m đến vài chục mét, có quan hệ bất chỉnh hợp với hệ tầng Vĩnh

Bảo [22]

Hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn): Trầm tích hạt mịn (bột sét) chiếm chủ yếu, trầm

tích hạt thô (cát, sạn) chiếm một lượng nhỏ, rất hiếm gặp cuội sỏi Theo mặt cắt từ

dưới lên trên độ hạt trầm tích giảm dần, phản ánh xu thế biển tiến trong thời kỳ tích

tụ trầm tích hệ tầng Hà Nội [22]

Hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13vp): có diện phân bố rộng Chúng lộ rải rác ở ven rìa

đồng bằng, còn chủ yếu bị phủ bởi các trầm tích Holocen ở độ sâu nhỏ Trầm tích

hệ tầng Vĩnh Phúc được chia thành 3 phần rõ rệt Dưới cùng là trầm tích hạt thô lẫn

dăm sạn thạch anh hoặc sét, có màu xám xanh tương ứng với tướng sông Phần giữa

trầm tích hạt mịn có màu xám, xám tro lẫn di tích thực vật tương ứng với trầm tích

sông - biển Phần trên thường có màu xám xanh, xám vàng loang lổ tương ứng với

trầm tích biển Các thành tạo phần dưới cùng có chứa nước ngầm Nét đặc trưng của

hệ tầng Vĩnh Phúc là phần trên bị phong hóa mạnh mẽ tạo màu loang lổ, có nơi tạo

lớp laterit cứng chắc dày tới 1m [22]

Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2hh 1): bị phủ bởi các trầm tích đa nguồn gốc hệ tầng Thái Bình Ở phần bị phủ, bắt gặp trong hầu hết các lỗ khoan địa chất Nhìn chung

trầm tích hệ tầng chủ yếu có độ hạt mịn, gồm sét bột có lẫn cát hạt mịn Trầm tích

sông biển, trầm tích biển thường nhiều mùn thực vật Chúng có màu xám, xám

vàng, xám ghi, loang lổ khá đặc trưng Trầm tích Hải Hưng có hai phần rõ rệt, phần

dưới là các trầm tích sông - biển, phần trên là trầm tích biển [22]

Hệ tầng Thái Bình, tập trên (Q23tb 3): Tạo nên các bề mặt địa hình ngập nước

và không ngập nước, độ cao thay đổi từ -1,5 m đến +0,5 m Thành phần thạch học

của hệ tầng phụ thuộc vào nguồn gốc trầm tích Trầm tích sông - biển - đầm lầy

chứa nhiều vật chất hữu cơ màu xám đen Trầm tích sông biển chủ yếu là cát hạt

mịn màu xám nâu Trạng thái đặc trưng của đất sét là dẻo và dẻo mềm, cát bở rời

chưa bị nén Nhìn chung các trầm tích của hệ tầng đều nghèo di tích cổ sinh [22]

Trang 15

b Đặc điểm đứt gãy kiến tạo

Hệ thống đứt gãy kiến tạo của vùng nghiên cứu dựa vào các dấu hiệu mang tính gián tiếp Trên bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 đã ghi nhận sự có mặt các đứt

gãy phương tây bắc - đông nam cắt quá khối đá vôi thuộc hệ tầng Đồng Giao Tại

các mỏ đá khu vực Nga Sơn, các vết lộ tại moong khai thác đá cho thấy các đới cà

nát và biến dạng giòn-dẻo có chiều rộng đến 1,5 km Tại đây, các mặt trượt cắm về

phía tây nam góc dốc 80 - 850, đường phương 310 - 3300

Phần trung tâm đới biến dạng, quan sát các cấu tạo budina và vi uốn nếp hẹp, cục bộ Đứt gãy có dấu hiệu

thuận, cánh tây nam hạ, cánh đông bắc nâng mạnh Đứt gãy Bỉm Sơn - Quảng Tân

được ghi nhận là đứt gãy lớn, song song với đứt gãy sông Mã [22]

1.2.1.3 Đặc điểm khí hậu

Khí hậu vùng nghiên cứu mang tính chất nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, với hai

hệ thống gió mùa đông bắc và đông nam Hàng năm, vùng nghiên cứu thường phải

hứng chịu nhiều tác động xấu của thời tiết như bão và áp thấp nhiệt đới, không khí

lạnh, ngập lụt cục bộ do mưa to trong bão và áp thấp nhiệt đới gây tác động trực

tiếp đến cuộc sống người dân và các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội

a Chế độ nhiệt

Chế độ nhiệt vùng nghiên cứu tương đồng với các tỉnh thuộc đồng bằng Bắc

Bộ Nhiệt độ trung bình trong năm từ 22,9 - 25,0oC [3-4]

Nguồn: [4]

Giữa các mùa trong năm có chế độ nhiệt khác nhau rõ rệt Mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9, nhiệt độ trung bình tháng từ 26 - 30oC, các tháng 6 và 7 thường có

nhiệt độ cao nhất, xấp xỉ 30oC (Hình 1.3, Hình 1.4)

Trang 16

Hình 1.4 Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm tại trạm Nam Định ( 0 C)

Nguồn: [3]

Tổng số giờ nắng trong mùa hè chiếm gần 70% tổng số giờ nắng trong năm

Mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, do chịu ảnh hưởng của gió mùa đông

bắc nên nền nhiệt độ giảm, nhiệt độ trung bình tháng thường dưới 25oC, tháng lạnh

nhất là tháng 1, nhiệt độ trung bình từ 15 - 18oC (Hình 1.3, Hình 1.4) Số giờ nắng

trong giai đoạn này chỉ bằng 50% so với mùa hè

Đặc biệt, lượng mưa tháng 12 và tháng 1 thấp nhất trong năm, chỉ từ 0,1 - 42,7 mm

nên độ ẩm vào các tháng này đều dưới 75%

Trang 17

Hình 1.6 Lượng mưa trung bình các tháng trong năm tại trạm Nam Định (mm)

tháng 11 đến tháng 4 năm sau) và gió mùa đông nam (từ tháng 5 đến tháng 10) Vào

mùa đông, gió có hướng thịnh hành là đông bắc, tần suất đạt 60 - 70% Mùa hè, các

tháng 5, 6, 7 hướng gió ổn định, thịnh hành là đông và đông nam, tần suất đạt

khoảng 60 - 70% Tháng 8 hướng gió phân tán, hướng thịnh hành nhất cũng chỉ đạt

tần suất 20 - 25% Các tháng chuyển tiếp hướng gió không ổn định, tần suất mỗi

hướng thay đổi trung bình từ 10 - 15%

Bảng 1.1 Tần suất (%) của các hướng gió và lặng gió (%) trạm Văn Lý

xuất hiện 70 - 80%, tốc độ gió trên 7m/s khá phổ biến, chiếm khoảng 20% Mùa gió

đông nam, tốc độ gió trung bình 4 - 5m/s, đặc biệt khi xuất hiện các nhiễu động thời

tiết như dông, áp thấp nhiệt đới, bão tốc độ gió có thể đạt tới 25 - 30m/s [23]

Trang 18

Bảng 1.2 Xác suất tốc độ gió theo các cấp tốc độ (tính bằng % của tổng số trường hợp) trạm Văn Lý

có lưu lượng phân bố không đều Mùa lũ bắt đầu vào tháng 5 nhưng đôi khi có thể

bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 9 hoặc tháng 10 Trong khoảng 4 tháng (từ

tháng 6 đến tháng 9) lượng nước chiếm khoảng 75 - 85% lượng nước cả năm Trong

giai đoạn này, dòng chảy sông lấn át dòng triều nên chỉ có một hướng chảy từ sông

ra biển Mùa kiệt từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Giai đoạn ổn định của mùa kiệt

kéo dài 3 tháng (từ tháng 1 đến tháng 3) Vào khoảng thời gian này, lưu lượng dòng

chảy khá nhỏ, chỉ bằng 7 - 8% lưu lượng dòng chảy cả năm Đây là thời kỳ mặn có

điều kiện xâm nhập sâu vào lục địa [23]

b Hải văn

Chế độ dòng chảy

Dòng chảy khu vực cửa Đáy là dòng tổng hợp gồm dòng triều, dòng chảy gió

và dòng chảy sông (sông Đáy) Nhìn chung, dòng chảy ổn định ở vùng ven bờ có

hướng đông bắc - tây nam Vào mùa đông, dòng chảy tổng cộng ở vùng này chủ

yếu là do sự đóng góp của dòng chảy gió và dòng triều Vì vậy về mùa đông, dòng

chảy ở vùng xem xét thường có hướng dọc theo bờ, đó là hướng chủ đạo Từ tháng

12 đến tháng 1 xuất hiện chế độ dòng chảy ngược chiều nhau tại khu vực nghiên

cứu Ở vùng biển thoáng, dòng chảy có hướng nam do ảnh hưởng của gió mùa

Trang 19

Đông Bắc, trong khi đó tại ven bờ, tồn tại dòng ven có hướng từ nam lên bắc Tốc

độ dòng chảy tổng cộng thường không lớn, vào khoảng 20 - 40 cm/s Vào mùa hè,

bức tranh dòng chảy khác với mùa đông Ở gần bờ vùng này không quan sát thấy

dòng ven có hướng từ nam lên bắc nữa Tốc độ dòng chảy vùng ngoài khơi và ven

bờ chỉ khoảng 20-30cm/s Tốc độ dòng chảy trong cửa sông cao hơn, đạt tới gần

100cm/s, thậm chí cao hơn trong thời kỳ mùa lũ do ảnh hưởng mạnh bởi dòng chảy

trong sông

0h ngày 15/8/2010 (Mùa hè) 0h ngày 15/1/2010 (Mùa đông)

Hình 1.7 Trường mực nước và dòng chảy tổng cộng tại một số thời điểm trong

pha triều xuống đại diện cho đặc trưng mùa [18]

Sự giao thoa thủy thạch động lực của dòng chảy sông và dòng chảy dọc bờ là yếu tố quyết định quan trọng đến quá trình bồi lắng Lưu lượng dòng chảy từ sông

Đáy đưa ra khoảng 195.000 m3/năm Ngoài ra, lưu lượng dòng chảy tổng hợp cả

năm qua mặt cắt tại bờ khu vực Nghĩa Hưng - Nam Định có hướng đi từ bắc xuống

nam với lưu lượng khoảng 1.807.000 m3/năm Lượng bùn cát ở khu vực cửa sông

Đáy được tiếp nhận từ hai nguồn lớn: nguồn thứ nhất là từ sông Đáy đưa ra khoảng

34.000 tấn bùn cát/năm và nguồn thứ hai là dòng dọc bờ mang bùn cát từ phía bắc

trở xuống khoảng 220.000 tấn bùn cát/năm [18]

Chế độ sóng

Chế độ sóng tại khu vực nghiên cứu chịu sự chi phối mạnh bởi chế độ gió

và hướng sóng chủ đạo mang tính chất mùa Vào mùa đông, sóng biển có hướng

thịnh hành là đông bắc với tần suất 51,7%, độ cao sóng trung bình 0,1 - 0,4m Tuy

nhiên, do ảnh hưởng bởi địa hình có hướng đông bắc - tây nam, vùng ven bờ khu

vực cửa Đáy thịnh hành hướng sóng đông và đông nam Mùa hè, hướng sóng nam

thịnh hành ngoài khơi chiếm 37,60% và vùng ven biển là các hướng sóng đông nam

chiếm 24% và nam chiếm 20%, độ cao sóng trung bình 0,1 - 0,45m

Trang 20

Bảng 1.3 Độ cao trung bình h (m), chu kỳ trung bình  (s) của sóng tại trạm Văn Lý

Các đặc trưng

Hình 1.8 Độ cao và hướng sóng có nghĩa đặc trưng cho các tháng trong năm [18]

Nhìn chung, trong mùa hè sóng có độ cao lớn hơn trong mùa đông do chịu tác động mạnh của bão và áp thấp nhiệt đới Độ cao sóng ven bờ lớn nhất tới 4-5 m

và ở ngoài khơi là 9-10 m [23]

Trang 21

Chế độ thủy triều

Thủy triều vùng nghiên cứu mang tính chất nhật triều đã kém thuần nhất, trong tháng số ngày có hai lần nước lớn hai lần nước ròng tới 5 - 7 ngày Diễn biến

mực nước triều trong một tháng thường có hai chu kỳ nước lớn, mỗi chu kỳ kéo dài

11- 13 ngày và hai chu kỳ nước nhỏ thường diễn ra vào giữa tháng và cuối tháng,

mỗi chu kỳ kéo dài 2 - 3 ngày Độ lớn triều vùng này thuộc loại lớn nhất nước ta,

trung bình khoảng 3m vào kỳ nước cường, triều lên cao nhất tới 3,9m và xuống thấp

nhất tới 0,1m Trong năm, độ lớn triều đạt giá trị cực đại trong các tháng 1, 6, 7 và

12 [29]

1.2.2 Tai biến thiên nhiên

Khu vực cửa Đáy chịu tác động của những loại hình tai biến chủ yếu sau:

bão, lũ lụt và dâng cao mực nước biển

Bão: Trong giai đoạn 1980 đến 2012, khu vực Cửa Đáy chịu ảnh hưởng

của 29 cơn bão và áp thấp nhiệt đới (Bảng 1.4) trong đó chiếm phần lớn là các

cơn bão mạnh

Bảng 1.4 Thống kê các cơn bão đổ bộ vào vùng Cửa Đáy từ năm 1980 - 2012

Trang 22

hướng di chuyển và vị trí đổ bộ của các bơn bão cũng trở nên khó dự đoán hơn,

đường đi của các cơn bão liên tục thay đổi gây khó khăn trong việc phòng tránh và

giảm thiểu thiệt hại (Hình 1.9, Hình 1.10) Bão đổ bộ vào vùng nghiên cứu với

cường độ mạnh đã gây thiệt hại lớn về người và tài sản Đặc biệt là cơn bão Sơn

Tinh, gió cấp 11, 12, giật trên cấp 13, 14, gây thiệt hại nặng cho nền sản xuất nông

và ngư nghiệp Chỉ tính riêng 3 xã ven biển huyện Kim Sơn có 5 ngôi nhà bị sập,

160 nhà bị tốc mái, 350 lều lán và 150 cột điện bị gãy đổ Hệ thống thông tin liên

lạc, đường điện hư hỏng [31]

Hình 1.9 Đường đi của bão Côn Sơn năm 2010

Nguồn: [31]

Hình 1.10 Đường đi của bão Sơn Tinh năm 2012

Nguồn: [31]

Lũ Lụt: Trong giai đoạn từ năm 1970 đến nay đã xảy ra 11 trận lũ vào các

năm 1971, 1985, 1996, 2002, 2007, 2008 với cấp báo động 3 ở trên hệ thống các

sông Đào, Ninh Cơ, Hoàng Long (Bảng 1.5)

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	1,64 MB