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

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

LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ

HÀ NỘI - 2015

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: 62850101

LUẬN ÁN TIẾN SỸ ĐỊA LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS Đặng Văn Bào

2 TS Trần Đình Lân

XÁC NHẬN NCS ĐÃ CHỈNH SỬA THEO QUYẾT NGHỊ

CỦA HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN Người hướng dẫn khoa học Chủ tịch hội đồng đánh giá

Luận án Tiến sĩ

PGS.TS Đặng Văn Bào GS.TS Nguyễn Cao Huần

HÀ NỘI - 2015

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi,

các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa

được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Văn Thảo

ii

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành luận án, tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với PGS TS Đặng Văn Bào và TS Trần Đình Lân, các thầy hướng dẫn vì những chỉ dẫn rất quí báu Tác giả cũng nhận được sự giúp đỡ về mặt khoa học của các thầy cô giáo và đồng nghiệp, sự giúp đỡ, động viên về mặt tinh thần và vật chất của lãnh đạo nhiều cơ quan và bạn bè Tác giả xin bày tỏ lòng cám ơn lãnh đạo, các thầy

cô giáo và đồng nghiệp ở khoa Địa lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Tài nguyên và Môi trường biển, các cơ quan, ban ngành tỉnh Quảng Ninh Đồng thời tác giả cũng xin chân thành cám ơn PGS TS Vũ Văn Phái, PGS TS Nguyễn Hiệu, PGS TS Trần Đức Thạnh, PGS.TS Nguyễn Ngọc Thạch

và PGS TS Uông Đình Khanh đã có những góp ý khoa học và cung cấp tài liệu cho luận án Tác giả cũng xin chân thành cám ơn TS Đinh Văn Huy, TS Nguyễn Đức Cự, TS Đàm Đức Tiến, Th.S Nguyễn Đắc Vệ và ThS Vũ Duy Vĩnh đã có những góp ý khoa học cho luận án Tác giả xin chân thành cám ơn đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu các phương pháp phân tích, đánh giá và giám sát chất lượng nước ven bờ bằng tư liệu viễn thám độ phân giải cao và độ phân giải trung bình, đa thời gian; Áp dụng thử nghiệm cho ảnh của vệ tinh VNREDSat-1” mã số VT/CB-01/14-15 đã hỗ trợ kinh phí

Tác giả

Nguyễn Văn Thảo

iii

MỤC LỤC

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU 1

Lý do chọn đề tài 1

Mục tiêu 2

Nội dung nghiên cứu 2

Phạm vi nghiên cứu 2

Cơ sở tài liệu thực hiện luận án 3

Các luận điểm bảo vệ 4

Những điểm mới của luận án 5

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5

Cấu trúc của luận án 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

1.1 Cơ sở lý luận 7

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái vùng ven biển 7

1.1.2 Biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái 12

1.1.2.1 Đới bờ biển và vùng ven biển 12

1.1.2.2 Đặc trưng địa mạo vùng ven biển 14

1.1.2.3 Các hệ sinh thái vùng ven biển 15

1.1.2.4 Quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái 17

1.1.2.5 Biến động địa hình trong quan hệ với hệ sinh thái vùng ven biển 22

1.1.3 Viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển 23

1.1.3.1 Viễn thám nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển 23

1.1.3.2 GIS nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển 26

1.1.3.3 Kết hợp Viễn thám và GIS 27

1.2 Phương pháp nghiên cứu 27

1.2.1 Cách tiếp cận 27

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

iv

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO VÀ HỆ SINH THÁI VÙNG VEN BIỂN

QUẢNG NINH 45

2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến biến động địa hình và hệ sinh thái 45

2.1.1 Các nhân tố tự nhiên 45

2.1.1.1 Địa chất 45

2.1.1.2 Khí hậu 52

2.1.1.3 Thủy văn 54

2.1.1.4 Hải văn 55

2.1.2 Các hoạt động nhân sinh 59

2.1.2.1 Các hoạt động ở lưu vực 59

2.1.2.2 Các hoạt động ở vùng ven biển 60

2.1.2.3 Các hoạt động ở biển 67

2.2 Đặc điểm địa mao 67

2.2.1 Các dạng địa hình 67

2.2.2 Phân vùng địa mạo 70

2.3 Đặc điểm các hệ sinh thái tiêu biểu 74

2.3.1 Rừng ngập mặn 74

2.3.2 Bãi triều bùn - cát 75

2.3.3 Bãi cát biển 76

2.3.4 Cỏ biển 78

2.3.5 Đầm nuôi thủy sản 79

2.4 Đặc điểm quan hệ giữa địa mạo với hệ sinh thái 79

2.4.1 Vai trò của địa hình với hệ sinh thái 79

2.4.2 Vai trò của sinh vật với địa mạo 83

2.4.2.1 Rừng ngập mặn 83

2.4.2.2 Các sinh vật khác 84

2.4.3 Sơ đồ địa mạo - sinh vật vùng ven biển Quảng Ninh 86

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐỊA HÌNH VÀ HỆ SINH THÁI VÙNG VEN BIỂN QUẢNG NINH 89

3.1 Đánh giá biến động địa hình 89

3.1.1 Biến động theo chiều ngang 89

3.1.1.1 Biến động đường bờ biển 89

3.1.1.2 Biến động cảnh quan địa hình do khai thác than 102

3.1.2 Biến động theo chiều thẳng đứng 108

v

3.2 Đánh giá biến động phân bố các hệ sinh thái tiêu biểu 113

3.2.1 Thay đổi diện tích phân bố 113

3.2.2 Phân tích cơ chế biến động 114

3.2.3 Nhận xét biến động phân bố các hệ sinh thái tiêu biểu 116

3.2.4 Sơ đồ biến động các hệ sinh thái 116

3.3 Quan hệ biến động địa hình và hệ sinh thái 123

3.3.1 Theo thời gian 123

3.3.2 Theo không gian 125

3.4 Đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biển Quảng Ninh 129

3.4.1 Cơ sở đề xuất 129

3.4.2 Định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biển Quảng Ninh 129

3.4.2.1 Quan điểm định hướng 129

3.4.2.2 Định hướng cơ bản 130

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 140

Kết luận 140

Khuyến nghị 141

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 142

TÀI LIỆU THAM KHẢO 143

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ALOS Vệ tinh quan sát trái đất của Nhật Bản phóng năm 2006

ARCGIS Phần mềm GIS do công ty ESRI của Mỹ sản xuất

ASTER Ảnh vệ tinh do vệ tinh TERRA của Mỹ thu nhận

AVNIR Ảnh vệ tinh do vệ tinh quan sát trái đất ALOS của Nhật Bản thu nhận CSDL Cơ sở dữ liệu

ENVISAT Ảnh vệ tinh do vệ tinh quan sát trái đất của châu Âu thu nhận

GDP Tổng sản phẩm quốc nội

GIS Hệ thông tin địa lý

IKONOS Vệ tinh quan sát trái đất của Mỹ do công ty Lockheed quản lý

IUCN Liên minh bảo tồn thiên nhiên quốc tế

LANDSAT Vệ tinh quan sát trái đất của Mỹ do cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ quản lý LHQ Liên hợp quốc

MOSS-1 Vệ tinh quan sát trái đất của Nhật Bản phóng năm 1986

RADASAT Ảnh vệ tinh do vệ tinh quan trắc trái đất của Canada thu nhận

SPOT Vệ tinh quan sát trái đất của Pháp

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Mô tả mối quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển 20

Bảng 2.1 Đặc điểm một số con sông chính đổ ra vùng ven biển Quảng Ninh 54

Bảng 2.2 Các nhà máy xi măng trong khu vực nghiên cứu 64

Bảng 2.3 Cấu trúc thành phần loài động vật đáy trong rừng ngập mặn vùng ven biển Quảng Ninh 75

Bảng 2.4 Kết quả phân tích mẫu động vật đáy bãi triều cát Trà Cổ (2012-2013) 77

Bảng 2.5 Vai trò của địa hình với hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh 79

Bảng 2.6 Kết quả phân tích hàm lượng Cacbonnat khu vực bãi Trà Cổ 86

Bảng 3.1.Biến động đường bờ biển Quảng Ninh giai đoạn 1975 đến 1990 89

Bảng 3.2 Biến động đường bờ biển Quảng Ninh giai đoạn 1990 đến 2013 91

Bảng 3.3 Biến động diện tích khai thác than và trầm tích bề mặt vùng ven biển

Hạ Long - Cửa Ông giai đoạn 1975 đến 1990 104

Bảng 3.4 Biến động diện tích khai thác than và trầm tích bề mặt vùng ven biển

Hạ Long - Cửa Ông giai đoạn 1990 đến 2013 104

Bảng 3.5 Tốc độ lắng đọng trầm tích (cm/năm) trên bãi triều Đầm Hà 110

Bảng 3.6 Biến động diện tích phân bố các hệ sinh thái giai đoạn 1975 đến 1990 113

Bảng 3.7 Biến động diện tích phân bố các hệ sinh thái giai đoạn 1990 đến 2013 114

Bảng 3.8 Ma trận biến động phân bố hệ sinh thái vùng triều Quảng Ninh giai đoạn 1975 đến 1990 121

Bảng 3.9 Ma trận biến động phân bố hệ sinh thái vùng triều Quảng Ninh giai đoạn 1990 đến 2013 122

Bảng 3.10 Ma trận phân vùng biến đổi địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh 126

Bảng 3.11 Tổng hợp đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biển Quảng Ninh 136

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Trang

Hình 1.1 Sơ đồ phạm vi không gian vùng nghiên cứu 6

Hình 1.2 Sơ đồ phạm vi không gian của vùng ven biển theo quan điểm Leontyev

О K.(1961) 13

Hình 1.3 Sơ đồ mô tả đặc trưng địa mạo vùng ven biển theo quan điểm động lực ngoại sinh của quá trình địa mạo 15

Hình 1.4 Sơ đồ mô tả vai trò của địa hình với hệ sinh thái 18

Hình 1.5 Sơ đồ mô tả vai trò của sinh vật đối với địa hình 20

Hình 1.6 Đường bờ biển khu vực xói lở trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 tổ hợp mầu giả khu vực Phù Long-Cát Hải 31

Hình 1.7 Đường bờ biển khu vực cửa sông, bãi triều thấp trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 tổ hợp mầu giả khu vực Đại Dân-Quảng Yên 32

Hình 1.8 Đường bờ biển khu vực bãi cát biển trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 tổ hợp

mầu giả khu vực Trà Cổ-Móng Cái 32

Hình 1.9 Đường bờ biển khu vực núi đá vôi trên ảnh vệ tinh Landsat TM tổ hợp

mầu giả khu vực Quang Hanh-Cẩm Phả 33

Hình 1.10 Đường bờ biển khu san lấp mặt bằng trên ảnh vệ tinh SPOT 5 tổ hợp

mầu giả khu vực Cẩm Thạch-Cẩm Phả 33

Hình 1.11 Phân bố các hệ sinh thái trên ảnh vệ tinh Landsat TM tổ hợp mầu giả

khu vực Hà An-Quảng Yên 34

Hình 1.12 Phân bố khu vực khai thác than lộ thiên trên ảnh vệ tinh Landsat TM

tổ hợp mầu giả khu vực Cẩm Phả 34

Hình 1.13 Khu vực khai thác đất sét trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 khu vực Giếng Đáy-Hạ Long 35

Hình 1.14 Khu vực khai thác đá vôi trên ảnh vệ tinh Landsat TM khu vực Đại Dân-Quảng Yên 35

Hình 1.15 Phân bố bùn bột và cát nhỏ trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 tổ hợp giả mầu

khu vực vịnh Tiên Yên-Hà Cối 36

Hình 1.16 Phân bố cát trung trên ảnh vệ tinh Landsat TM tổ hợp giả mầu khu vực Quảng Minh-Hải Hà 37

Hình 1.17 Phân bố cát lớn trên ảnh vệ tinh Landsat TM khu vực Quảng Phong-

Hải Hà 37

Hình 1.18 Phân bố trầm tích có phủ bụi than trên ảnh vệ tinh AVNIR 2 khu vực

cửa suối Lộ Phong-Hạ Long 38

Hình 1.19 Mô hình phân tích không gian trong GIS 40

ix

Hình 1.20 Sơ đồ quy trình nghiên cứu 44

Hình 2.1 Sơ đồ địa chất vùng ven biển Quảng Ninh 48

Hình 2.2 Sơ đồ tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại vùng ven biển Quảng Ninh 49

Hình 2.3 Sơ đồ phân bố trầm tích tầng mặt vùng triều Quảng Ninh 50

Hình 2.4 Sơ đồ hoa gió trong nhiều năm tại khu vực Bãi Cháy 52

Hình 2.5 Sơ đồ phân bố nhiệt độ năm 2006, 2007 và 2008 khu vực Bãi Cháy 53

Hình 2.6 Sơ đồ phân bố lượng mưa năm 2006, 2007 và 2008 khu vực Bãi Cháy 53

Hình 2.7 Sơ đồ dao động mực nước khu vực Bãi Cháy tháng 9 năm 2008 56

Hình 2.8 Sơ đồ dao động mực nước khu vực Bãi Cháy tháng 12 năm 2008 56 Hình 2.9 Sơ đồ dòng chảy tổng hợp mùa mưa khu vực vịnh Hạ Long và Bái Tử Long năm 2008 57

Hình 2.10 Sơ đồ dòng chảy tổng hợp mùa mưa khu vực vịnh Hạ Long và Bái Tử Long năm 2008 58

Hình 2.11 Một số hình ảnh hoạt động khai thác than ở Quảng Ninh 61

Hình 2.12 Một số hình ảnh khai thác vật liệu xây dựng trong vùng nghiên cứu 63

Hình 2.13 Sơ đồ san lấp mặt bằng khu vực Tuần Châu-Cái Rồng giai đoạn

1990-2013 65

Hình 2.14 Khu đô thị mới phường Cao Xanh, thành phố Hạ Long 65

Hình 2.15 Khu nuôi trồng thủy sản thị xã Quảng Yên 66

Hình 2.16 Sơ đồ địa mạo vùng ven biển Quảng Ninh 72

Hình 2.17 Sơ đồ phân vùng địa mạo vùng ven biển Quảng Ninh 73

Hình 2.18 Rừng ngập mặn khu vực xã Tiền Phong, TX Quảng Yên 74

Hình 2.19 Bãi triều bùn - cát khu vực xã Hà An TX Quảng Yên 76

Hình 2.20 Bãi cát biển khu trực Trà Cổ, thành phố Móng Cái 77

Hình 2.21 Phân bố cỏ biển tại vụng Đầm Hà 78

Hình 2.22 Sơ đồ phân bố các hệ sinh thái tiêu biểu vùng triều Quảng Ninh năm 2013 81 Hình 2.23 Sơ đồ quan hệ giữa động vật đáy với trầm tích tầng mặt vùng triều

Quảng Ninh 82

Hình 2.24 Mặt cắt ngang điển hình RNM ở khu vực Đồng Rui 84

Hình 2.25 Sơ đồ địa mạo - sinh vật vùng ven biển Quảng Ninh 88

Hình 3.1 Biến động đường bờ biển giai đoạn 1990-2013 khu vực Cẩm Phả 95

Hình 3.2 Sơ đồ biến động đường bờ Quảng Ninh giai đoạn 1975-1990 96

Hình 3.3 Sơ đồ biến động đường bờ Quảng Ninh giai đoạn 1990-2013 97

Hình 3.4 Sơ đồ biến động đường bờ khu vực Hạ Long - Cẩm Phả giai đoạn

1990-2013 98

Hình 3.5 Sơ đồ biến động đường bờ khu vực Hải Hà - Móng Cái giai đoạn

1990-2013 99

x

Hình 3.6 Tỷ lệ phần trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biển

tính theo diện tích biến động giai đoạn 1975-1990 100

Hình 3.7 Tỷ lệ phần trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biển

tính theo chiều dài đoạn bờ biến động giai đoạn 1975-1990 100

Hình 3.8 Tỷ lệ phần trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biển

tính theo diện tích biến động giai đoạn 1990-2013 101

Hình 3.9 Tỷ lệ phần trăm vai trò của các tác nhân gây biến động đường bờ biển

tính theo chiều dài đoạn bờ biến động giai đoạn 1990-2013 101

Hình 3.10 Bãi đổ đất đá khi khai thác than lộ thiên ở Cẩm Phả 103

Hình 3.11 Bãi đổ đất đá khi khai thác than lộ thiên ở Hạ Long 103

Hình 3.12 Sơ đồ biến động địa hình vùng ven biển Quảng Ninh do khai thác than giai đoạn 1975-1990 106

Hình 3.13 Sơ đồ biến động địa hình vùng ven biển Quảng Ninh do khai thác than giai đoạn 1990-2013 107

Hình 3.14 Sơ đồ mô phỏng tốc độ lắng đọng trầm tích mùa khô năm 2012 khu vực Bạch Đằng-Cửa Ông 108

Hình 3.15 Sơ đồ mô phỏng tốc độ lắng đọng trầm tích mùa mưa năm 2012 khu vực Bạch Đằng-Cửa Ông 109

Hình 3.16 Sơ đồ vị trí lỗ khoan 110

Hình 3.17 Sơ đồ vị trí các mặt cắt địa hình bãi Trà Cổ 111

Hình 3.18 Mặt cắt địa hình MC1 bãi Trà Cổ 112

Hình 3.19 Mặt cắt địa hình MC2 bãi Trà Cổ 112

Hình 3.20 Mặt cắt địa hình MC3 bãi Trà Cổ 113

Hình 3.21 Sơ đồ biến động các hệ sinh thái tiêu biểu vùng triều Quảng Ninh

giai đoạn 1975-1990 117

Hình 3.22 Sơ đồ biến động các hệ sinh thái tiêu biểu vùng triều Quảng Yên

giai đoạn 1975-1990 118

Hình 3.23 Sơ đồ biến động các hệ sinh thái tiêu biểu vùng triều Quảng Ninh

giai đoạn 1990-2013 119

Hình 3.24 Sơ đồ biến động các hệ sinh thái tiêu biểu vùng triều Hạ Long - Cẩm Phả giai đoạn 1990-2013 120

Hình 3.25 Sơ đồ định hướng sử dụng tài nguyên vùng ven biển Quảng Ninh 139

Về mặt tự nhiên, VVB tỉnh Quảng Ninh bao gồm 2 vùng địa hình: Đồng bằng hẹp ven biển, thực chất là các đồng bằng và thềm biển cổ được khai phá từ lâu đời Mặc dù chiếm một diện tích không lớn nhưng lại có ý nghĩa rất lớn về mặt dân sinh

và kinh tế Đây là nơi tập trung phần lớn dân cư với các đô thị lớn của tỉnh như các thành phố Uông Bí, Hạ Long, Cẩm Phả và Móng Cái Vùng triều là nơi có các hệ sinh thái cửa sông ven biển khá phong phú và đa dạng, trong đó có các hệ sinh thái đặc trưng như hệ sinh thái rừng ngập mặn, cỏ biển, bãi triều bùn - cát và bãi cát biển, v.v Về mặt hành chính, VVB tỉnh Quảng Ninh bao gồm 10 huyện, thị và thành phố: Thành phố Móng Cái, Hạ Long và Cẩm Phả, huyện Hải Hà, Đầm Hà, Tiên Yên, Hoành Bồ và thị xã Quảng Yên, huyện đảo Vân Đồ và Cô Tô Trong những năm gần đây, kinh tế của tỉnh Quảng Ninh đã phát triển nhanh chóng, từ năm 2006 đã trở thành một trong 10 tỉnh, thành có mức thu ngân sách lớn nhất của cả nước Thành tựu này có sự đóng góp rất lớn từ các hoạt động kinh tế tại khu vực VVB như khai thác

và chế biến than, công nghiệp, cảng và giao thông thủy, du lịch - dịch vụ, nuôi trồng,

2

khai thác và chế biến thủy sản, v.v Tuy nhiên, việc khai thác, sử dụng tài nguyên thiên nhiên vùng nhằm phát triển kinh tế -xã hội, xóa đói giảm nghèo đã làm biến động mạnh địa hình vùng ven biển, gây ra nhiều rủi ro và hiểm họa như: sự xâm nhập nước biển sâu vào đất liền, trượt lở, xói lở bờ biển và sa bồi, bão lũ, ô nhiễm môi trường, đặc biệt là mất dần diện phân bố của các hệ sinh thái Chính vì vậy, vấn đề khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường VVB Quảng Ninh được đặt ra hết sức cấp bách, đòi hỏi phải có những nghiên cứu khoa học để đề xuất những định hướng, giải pháp và biện pháp với các cơ quan quản lý của tỉnh nhằm giảm thiểu suy thoái tài nguyên và bảo vệ môi trường.Nghiên cứu biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái VVB Quảng Ninh được tiếp cận theo hướng địa mạo sinh thái sẽ góp phần làm rõ thêm đặc điểm địa hình, quá trình địạ mạo và các hệ sinh thái đặc trưng đi kèm, định lượng biến động địa hình tác động đến hệ sinh thái và vai trò của hệ sinh thái đối với địa hình Kết quả nghiên cứu là nguồn dữ liệu quan trọng

để xây dựng cơ sở khoa học nhằm điều chỉnh các qui hoạch phát triển và bảo vệ môi trường, là căn cứ khoa học bảo vệ bờ biển, chống bồi lấp luồng lạch, bảo tồn và phục hồi các hệ sinh thái VVB Quảng Ninh Công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý là công cụ hữu ích trong nghiên cứu địa mạo, sinh thái VVB bởi những lợi thế của chúng mà các công cụ khác không có được như đồng nhất thông tin của một vùng hay toàn lãnh thổ trong cùng một thời gian, tính đa thời gian, đa phổ với các dải phổ ngày càng mở rộng và độ phân giải không gian rất đa dạng, thời gian xử lý thông tin nhanh và đảm bảo độ chính xác, đặc biệt là giá thành rẻ

Mục tiêu

Đánh giá được biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái làm

cơ sở đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biển Quảng Ninh

Nội dung nghiên cứu

1) Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái vùng ven biển

2) Nghiên cứu đặc điểm địa mạo, các hệ sinh thái và mối quan hệ của chúng tại vùng ven biển Quảng Ninh

3) Nghiên cứu biến động địa hình tác động đến các hệ sinh thái trên cơ sở sử dụng công nghệ viễn thám và công cụ GIS theo các giai đọan khác nhau

4) Nghiên cứu đề xuất định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên vùng ven biển Quảng Ninh trên cơ sở đặc điểm địa mạo - sinh thái và biến động địa hình - hệ sinh thái

Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi không gian: Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi VVB Quảng

Ninh, từ cửa sông Ka Long đến cửa sông Bạch Đằng Giới hạn phía lục địa là ranh giới các vùng đồng bằng ven biển, về phía biển đến mực triều thấp nhất trung bình (0mHĐ) không bao gồm các đảo Vì các hoạt động khai thác khoáng sản than và vật

3

liệu xây dựng gây ra biến động địa hình rất mạnh ở hai thành phố Hạ Long và Cẩm Phả, nên phạm vi nghiên cứu lấy hết địa giới hành chính của hai thành phố này (hình 1.1)

Vấn đề nghiên cứu: mối quan hệ giữa địa mạo với hệ sinh thái, biến động địa

hình và lớp phủ sinh vật của hệ sinh thái

Đối tượng nghiên cứu: các dạng địa hình, các hệ sinh thái và các nhân tố tác

động đến biến động địa hình và hệ sinh thái

Cơ sở tài liệu thực hiện luận án

Các đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước (10 đề tài), bộ, tỉnh và hợp tác quốc tế (8 đề tài) do nghiên cứu sinh tham gia hoặc chủ trì trong gần 20 năm qua Kết quả của một số nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học, các ấn phẩm trong và ngoài nước, trong các hội nghị, hội thảo quốc gia và quốc tế Cụ thể là:

+ Dự án số 14 Điều tra cơ bản và đánh giá tài nguyên vị thế, kỳ quan sinh thái, địa chất vùng biển và các đảo Việt Nam, 2007-2010

+ Điều tra đặc điểm địa chất, địa động lực, địa chất khoáng sản, địa chất môi trường và dự báo tai biến địa chất các vùng biển Việt Nam, 2007 -2010

+ Lập luận chứng khoa học kỹ thuật về mô hình quản lý tổng hợp và phát triển bền vững dải ven biển Tây vịnh bắc Bộ, 2008 - 2010

+ Nghiên cứu, đánh giá tác động của các công trình hồ chứa thượng nguồn đến diễn biến hình thái và tài nguyên - môi trường vùng cửa sông ven biển đồng bằng Bắc Bộ, 2009 - 2011

+ Đánh giá mức độ suy thoái các hệ sinh thái vùng ven bờ biển Việt Nam và

đề xuất các giải pháp quản lý bền vững, 2009 - 2011

+ Xây dựng hệ thống cơ sở khoa học hỗ trợ quản lý đới bờ biển để bảo tồn

đa dạng sinh học và tài nguyên biển, 2004 -2005

+ Xây dựng mô hình lan truyền chất ô nhiễm vịnh Hạ Long - Bái Tử Long,

2006 - 2007

+ Đánh giá sức tải môi trường vịnh Hạ Long - Bái Tử Long, 2008 - 2009 + Nghiên cứu khả năng phục hồi hệ sinh thái rạn san hô và triển khai mô hình quản lý cộng đồng tại quần đảo Cô Tô, 2008 - 2010

+ Nghiên cứu sự biến đổi của quá trình địa mạo và xu thế phát triển địa hình

bờ biển Đông Bắc bộ (từ Móng Cái đến Ninh Bình) do sự dâng lên hiện nay của mực nước biển Đông, 2010 - 2011

+ Xây dựng kế hoạch hành động đa dạng sinh học tỉnh Quảng Ninh đến năm

2020, 2011 - 2012

Các nguồn tài liệu khác:

Các nguồn tài liệu khác liên quan đến vùng nghiên cứu do Viện Tài nguyên và Môi trường biển và các cơ quan chuyên ngành khác thực hiện cũng được khai thác, bao gồm:

+ Các ảnh Landsat TM, SPOT, AVNIR-2 thu năm 1973, 1975, 1990, 1996,

1998, 2000, 2004, 2008 và 2013 khu vực ven biển Quảng Ninh

+ Các bản đồ địa hình, hải đồ tỷ lệ 1:50000 và nhỏ hơn, bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1:200000

+ Các số liệu khảo sát, đo đạc về điều kiện tự nhiên, tài nguyên, môi trường và sinh thái liên quan đến vùng nghiên cứu

+ Các số liệu thống kê về kinh tế - xã hội và qui hoạch phát triển của khu vực nghiên cứu

Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1: Đa dạng địa hình tạo ra bởi quá trình địa mạo là cơ sở cho phát

triển các hệ sinh thái của vùng ven biển Quảng Ninh tiêu biểu như rừng ngập mặn,

cỏ biển, bãi triều bùn - cát, bãi cát biển và các hệ sinh thái nhân sinh

Luận điểm 2: Trong giai đoạn hiện đại, địa hình và hệ sinh thái vùng ven

biển Quảng Ninh có sự biến động mạnh mà nguyên nhân chủ yếu là do hoạt động nhân sinh

5

Những điểm mới của luận án

- Làm rõ được mối quan hệ giữa đặc điểm địa mạo và các hệ sinh thái, bước đầu lượng hóa được vai trò của sinh vật với địa mạo tại VVB Quảng Ninh

- Đánh giá được biến động địa hình tác động đến các hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh theo các giai đoạn 1975 - 1990 và 1990 - 2013 trên cơ sở ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Cấu trúc của 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: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Đặc điểm địa mạo và các hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh Chương 3: Đánh giá biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh

6

và sinh vật là một vòng tròn đan quyện vào nhau, nghĩa là sự tương tác này thuộc dạng mối quan hệ tương hỗ Trong hơn hai thập kỷ qua, địa mạo - sinh vật đã phát triển giống như những nghiên cứu tại hiện trường để đánh giá mối quan hệ giữa các

tổ chức sinh vật và quá trình địa mạo trong một sự đa dạng của môi trường cả trên biển và lục địa [102] Địa mạo - sinh vật vùng ven biển nghiên cứu mối tương tác giữa các tổ chức sinh vật vùng ven biển với quá trình địa mạo của vùng này [102] Địa mạo sinh vật nghiên cứu sự tương tác không chỉ của các vi sinh vật, thực vật, động vật bậc cao và kể cả con người với quá trình địa mạo Sự tương tác này là yếu

tố rất quan trọng trong sự tiến hóa của môi trường giống như quá trình phát triển của các đầm lầy muối, thực vật ngập mặn và các kiểu loại tài nguyên khác của vùng ven biển cũng như quá trình bồi tụ - xói lở bờ biển [107] Có ba quá trình chính liên quan đến địa mạo - sinh vật vùng ven biển là quá trình xói lở sinh vật (bioerosion), bảo vệ sinh vật (bioprotection) và xây dựng sinh vât (bioconstruction) [102] Quá trình xói lở sinh vật được gắn với sự xói lở chất đáy của đới bờ biển bởi đời sống của các tổ chức sinh vật Quá trình bảo vệ sinh vật được hiểu như là sự bảo vệ chất đáy từ các dạng xói lở khác nhau bởi vai trò của các tổ chức sinh vật (như vai trò của thực vật ngập mặn và san hô chống lại sự xói lở bờ biển trong điều kiện của sóng, dòng chảy và đặc biệt khi có bão) Quá trình xây dựng sinh vật được hiểu như

là quá trình xây dựng các yếu tố vật lý của cấu trúc sinh thái lên chất đáy của đới bờ bởi sinh vật [102] Các tổ chức sinh vật vùng ven bờ tương tác với quá trình địa mạo bởi xây dựng các kết cấu chất đáy, tích lũy trầm tích cabonat, đẩy nhanh sự xói

lở bởi sự khoan đào hoặc khuấy đục chất đáy, và đời sống của các thực vật biển góp phần bảo vệ bờ biển [84] Sự tương tác giữa sinh vật vùng triều với quá trình địa mạo là rất quan trọng để bảo vệ bờ biển, đặc biệt là những vùng có bờ biển được cấu tạo bởi sự gắn kết yếu như kiểu bờ tích tụ Sinh vật đáy, thực vật phù du cũng như động vật hai mảnh vỏ đóng gói và giữa chặt trầm tích dưới tác động của sóng

và dòng chảy tại vùng triều Nếu các hoạt động của con người như đánh bắt sinh vật hai mảnh vỏ, lạo vét luồng lạch hoặc dùng hóa chất đánh bắt hải sản sẽ làm cho môi trường suy thoái nhanh dẫn đến các tổ chức sinh vật bị chết hoặc chúng phải di chuyển đến nơi khác lúc đó xói lở sẽ diễn ra cũng như sự phá hủy của sóng đối với vùng bờ tăng lên [84]

và ảnh máy bay không được thường xuyên cập nhật vì chi phí rất lớn, điều này gây ảnh hưởng lớn đến công tác nghiên cứu về tài nguyên và môi trường nói chung và địa hình và hệ sinh thái nói riêng tại vùng ven biển Chính vì vậy, để cập nhật những số liệu mới về địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển phục vụ các nghiên cứu và quản lý tài nguyên môi trường vùng ven biển cần phải thường xuyên tổ chức khảo sát thực địa Điều này thường gây tốn công sức, tài chính và thời gian Đồng thời, kết quả nghiên cứu đưa ra thiếu tính đồng bộ nếu khu vực nghiên cứu có diện tích lớn và biến động nhanh vì rất khó quan trắc đồng thời dẫn đến kết quả tính toán không đồng nhất và thiếu tính thuyết phục Từ 1970 đến nay việc các vệ tinh quan trắc tài nguyên môi trường trái đất lần lượt được phóng như Landsat, SPOT, RADASAT, ENVISAT, ALOS, v.v đã cung cấp những dữ liệu viễn thám rất quan trọng trong nghiên cứu biến động địa hình vùng ven biển nói riêng và tài nguyên môi trường đới bờ biển nói chung Công nghệ viễn thám cho phép cung cấp cái nhìn khái quát và toàn cầu của môi trường biển và lục địa cả về không gian và thời gian Ảnh vệ tinh khi được kết hợp với dữ liệu mặt đất có thể lấp vào các phần trống quan trọng của hệ thống cơ sở dữ liệu Các thông tin thu nhận từ dữ liệu vệ tinh và được kết hợp với GIS cung cấp nguồn thông tin với hiệu quả và nhanh hơn từ các nguồn truyền thống Cùng với sử dụng công nghệ viễn thám, GIS cung cấp và một công cụ tiềm năng đáng lưu ý cho qui hoạch và quản lý vùng ven biển Các ảnh vệ tinh được

sử dụng để giám sát biến động bồi tụ - xói lở bờ sông, bờ biển, các bãi cát ngầm, các hệ sinh thái theo chu kỳ rất ngắn và trong mọi điều kiện thời tiết, đặc biệt có ý nghĩa khi giám sát bằng dữ liệu vệ tinh có thể đạt đến tỷ lệ 1:5000 phục vụ đắc lực cho thiết kế thi công các công trình kinh tế lớn Thêm nữa, sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh trong nghiên cứu biến đổi địa hình vùng cửa sông ven biển bởi dữ liệu đồng nhất về thời gian, giá thành thấp, thời gian xử lý dữ liệu rút ngắn và độ chính xác khá cao

Các nghiên cứu sử dụng dữ liệu viễn thám và công cụ GIS nghiên cứu biến động địa hình tập trung vào các kiểu biến đổi cụ thể của địa hình như trượt lở đất, xói lở - bồi tụ bờ sông, bờ biển, biến đổi hình thái địa hình sau thảm họa động đất

và núi lửa, sự di chuyển của các cồn cát ngầm, bãi ngầm vùng cửa sông ven biển Ngoài ra, còn rất nhiều nghiên cứu sử dụng tư liệu viễn thám đánh giá biến động phân bố các hệ sinh thái ven biển như rừng ngập mặn, cỏ biển, san hô, bãi triều bùn-cát, vùng đất ngập nước triều, v.v Đã có nhiều nghiên cứu điển hình trên thế giới sử

9

dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat, SPOT, RADASAT, ENVISAT, AVNIR, IKONOS, ASTER, v.v nghiên cứu biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển tiêu biểu như nghiên cứu của Roland Doerffer, 1989; Yiman Wang, 1995; E.Ghanavati, 1999; Kevin White, 1999; Won, J.S, 1999; Xiaoge Zhu, 2001; Shailesh Nayak, 2001; Thomas E Dahl, 2004; Chalabi, 2006; Charles Galdies, 2006; Alesheikh, 2007; W Wu, 2007; Sergey Victorov, 2007; Behara Satyanarayana, 2011 tiến hành tại Mỹ, Iran, Trung Quốc, Tây Ban Nha, Ấn Độ, Tanzania, Malaysia, 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

 Trong nước

Tại Việt Nam, nghiên cứu địa mạo - sinh vật nói chung và địa mạo sinh vật vùng ven biển nói riêng còn khá mới mẻ, chưa được quan tâm nghiên cứu đúng mức Các công trình nghiên cứu về vai trò của sinh vật đối với quá trình địa mạo chưa đặt trong khuôn khổ của địa mạo - sinh vật mà thường nghiêng về sinh thái học nên kết quả nghiên cứu chưa đánh giá được hết vai trò, quá trình tương tác giữa sinh vật và quá trình địa mạo Đã có một số công trình nghiên cứu về vai trò của thực vật ngập mặn đối với việc giảm năng lượng của sóng, bảo vệ bờ biển và lưu giữ trầm tích [41, 42, 43] Hay vai trò của san hô đối với việc bảo vệ bờ biển [71,

75, 76, 77] Vai trò của cỏ biển đối với bảo vệ chất đáy [13, 68] Các nghiên cứu về vai trò của các loài sinh vật khác như sinh vật đáy, thực vật phù du đối với quá trình địa mạo còn rất hạn chế và chủ yếu nghiêng về nghiên cứu sinh thái học nhiều hơn Đối với vai trò của con người với quá trình địa mạo vùng ven biển cũng còn rất hạn chế, các nghiên cứu chưa định lượng được các tác động của con người lên biến đổi địa hình và các hệ sinh thái mà chỉ mang tính định tính Nghiên cứu của Nguyễn Đức Cự (2011) về tác động của các công trình hồ chứa thượng nguồn đến diễn biến hình thái và tài nguyên - môi trường vùng cửa sông ven biển đồng bằng Bắc Bộ, hay nghiên cứu của Trần Đức Thạnh (2000) về đánh giá tác động của khai hoang lấn biển đến tiến hóa dải ven biển châu thổ sông Hồng mới chỉ đưa ra kết luận định tính về vai trò của con người đối với biến động hình thái địa hình vùng ven biển Bắc Bộ

Các nghiên cứu về địa mạo sinh vật vùng ven biển trên thế giới và tại Việt Nam đã góp phần làm sáng tỏ thêm vai trò của sinh vật đối với quá trình địa mạo của vùng ven bờ và ngược lại quá trình địa mạo tác động lên các tổ chức sinh vật Tuy nhiên, các tương tác giữa quá trình địa mạo và sinh vật tại vùng bờ biển là cả một quá trình diễn ra liên tục, kéo dài và kết quả ít gây đột biến Ngược lại, tác động của con người đối với quá trình địa mạo diễn ra mạnh mẽ, kết quả sẽ gây ra biến động mạnh về địa hình và các hệ sinh thái trong một thời gian ngắn Chính vì vậy cần phải kết hợp nghiên cứu cả vai trò của con người và sinh vật đối với quá trình địa mạo vùng ven biển, có như vậy mới đánh giá được hết sự tương tác này Hiện nay, dưới sức ép về dân số, đô thị hóa, cũng như nhu cầu sử dụng các dạng tài nguyên để phát triển kinh tế - xã hội thì vai trò của con người đối với quá trình địa mạo ngày càng lớn Vì vậy, nghiên cứu về địa mạo - sinh vật vùng ven biển càng có

1930 và 1965 kết hợp với dữ liệu vệ tinh để đánh giá biến động bồi tụ xói lở biển biển Bắc Bộ Trần Đức Thạnh (2004) đã sử dụng dữ liệu viễn thám đánh giá tổng quan tiềm năng sử dụng, quản lý đất ngập nước ven biển Hải Phòng Trần Đức Thạnh (2005) nghiên cứu về tác động của các đập thuỷ điện lớn trên lưu vực sông Hồng đối với tài nguyên, môi trường vùng cửa sông và ven biển đã sử dụng ảnh vệ tinh để lập bản đồ phân bố độ đục, các cồn cát ngầm vùng cửa sông ven biển Nguyễn Ngọc Thạch (2007) nghiên cứu tính nhạy cảm của các hệ sinh thái khu vực ven biển Hải Phòng trên cơ sở ứng dụng dữ liệu viễn thám và GIS Trương Thị Hòa Bình (2008) sử dụng dữ liệu vệ tinh để nghiêu cứu quản lý hệ sinh thái rừng ngập mặn Bắc Bộ phục vụ các qui hoạch phát triển và phòng chống thiên tai Gần đây, Nguyễn Văn Thảo (2009) đã xây dựng các bản đồ biến động bồi tụ xói lở, sử dụng đất vùng cửa sông ven biển Bắc Bộ giai đoạn 1998 đến 2008 sử dụng dữ liệu vệ tinh Nguyễn Văn Thảo (2013) giám sát biến động bờ biển châu thổ sông Hồng bằng tư liệu viễn thám Ngoài ra còn có nghiên cứu của Trần Thị Vân và Trịnh Thị Bình (2009) ứng dụng tư liệu viễn thám đánh giá biến động đường bờ khu vực châu thổ sông Mê Kông Vũ Thị Thu Thủy (2012) ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS nghiên cứu tai biến xói lở, bồi tụ đới ven biển Hải Phòng, v.v Các nghiên cứu trên

đã khẳng định dữ liệu viễn thám là rất quan trong trong nghiên cứu thay đổi địa hình vùng cửa sông ven biển bởi tính không gian rộng, chu kỳ lặp lại ngắn, thời gian xử lý dữ liệu nhanh và đảm bảo độ chính xác so với phương pháp truyền thống

11

 Tại vùng ven biển Quảng Ninh

Đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến biến động địa hình và các hệ sinh thái tại vùng ven biển Quảng Ninh Các nghiên cứu trước đã chỉ ra được các đặc điểm cơ bản về điều kiện tự nhiên bao gồm địa chất, địa hình, tài nguyên khoáng sản, khí hậu, hải văn, thủy văn, thực vật và động vật và thổ nhưỡng của vùng ven biển tỉnh Quảng Ninh [6, 7, 20, 34, 44, 52, 55] Tuy nhiên, đây không phải là mục tiêu chính của các nghiên cứu này, đó chỉ là các yếu tố đầu vào để đánh giá những vấn đề cụ thể như xói lở bồi tụ bờ biển, biến động luồng lạch, v.v Một vài nghiên cứu đã đề cập đến các nhân tố chính tác động đến biến đổi địa hình và các hệ sinh thái ở vùng ven biển Quảng Ninh nhưng ở mức độ định tính, không phải là kết quả nghiên cứu chính [47, 62, 69] Cũng có một số kết quả nghiên cứu chỉ ra được tốc độ bồi lắng trầm tích đối với vùng triều và đáy các vịnh Hạ Long và Bái Tư Long dưới dạng định lượng [55] Các nghiên cứu về địa mạo và biến đổi địa hình chỉ mang tính chất cục bộ, chưa bao phủ hết vùng ven bờ Quảng Ninh hoặc chỉ nghiên cứu ở vùng biển ven bờ Thêm nữa, các nghiên cứu về địa mạo và biến đổi địa hình thường ở tỷ lệ nhỏ, không có ý nghĩa nhiều cho quản lý tài nguyên [46, 62] Đối với các nghiên cứu về phân bố và biến động hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh đã cung cấp một bức tranh khá đầy

đủ về các hệ sinh thái, các nguyên nhân tác động đến các hệ sinh thái Tuy nhiên, kết quả các nghiên cứu này vẫn nặng về định tính, hoặc phạm vi nghiên cứu rộng do đó các kết quả nghiên cứu chưa thuyết phục [14, 34] Đối với vùng ven biển Quảng Ninh, các nghiên cứu về biến động địa hình và các hệ sinh thái sử dụng công nghệ viễn thám và GIS công bố trên các tạp chí, kỷ yếu hội thảo trong và ngoài nước còn hạn chế Nổi bật hơn cả có nghiên cứu của Nguyễn Văn Thảo (2009) về đánh giá biến động đất ngập triều ven bờ bắc bộ giai đoạn 1998 - 2008 bằng tư liệu viễn thám trong

đó bao gồm cả vùng Quảng Ninh Gần đây có nghiên cứu của Nguyễn Văn Thảo (2013) về biến động các hệ sinh thái tiêu biểu vùng ven biển Quảng Ninh trên cơ sở

xử lý dữ liệu viễn thám và công cụ GIS

Nghiên cứu biến động địa hình vùng ven biển với mục đích là đánh giá và tìm ra đặc trưng của các dạng biến động địa hình vùng ven biển như bồi tụ xói lở bờ biển, biến động các hệ sinh thái, thay đổi luồng lạch, xâm nhập mặn, phân bố các cồn cát ngầm, v.v Các nghiên cứu trước đây ở vùng ven biển Quảng Ninh chủ yếu tập trung vào giải quyết một vấn đề cụ thể như bồi tụ - xói lở bờ biển hoặc biến động các hệ sinh thái hoặc phân bố các đê cát cổ, biến động các bãi cát ngầm, v.v trên cơ sở sử dụng dữ liệu viễn thám và công nghệ GIS Vì vậy, bức tranh tổng thể về biến đổi địa hình vùng ven biển của các nghiên cứu này chưa đầy đủ Thêm nữa, các nghiên cứu trước chưa lượng hóa được các thay đổi địa hình vùng ven biển do các hoạt động của con người như đắp đập ở thượng nguồn, khai hoang lấn biển, nuôi trồng thủy sản, san lấp mặt bằng, v.v Đây chính những dữ liệu quan trọng để xác định các giai đoạn biến động cũng như đặc trưng của mỗi giai đoạn làm cơ sở giúp cho các nhà hoạch định chính sách, quản lý, sử dụng vùng đất xây dựng qui hoạch phát triển vùng, ngành và địa phương Mặc khác, trong nghiên cứu về bồi tụ xói lở bờ biển sử dụng dữ liệu viễn thám, việc xác định đường bờ biển trên ảnh vệ tinh là rất khó và phức tạp đối với

12

những vùng có dao động mực triều lớn, bãi triều rộng và khá bằng phẳng Các nghiên cứu trước chưa tính đến mực nước lúc thu ảnh dẫn đến việc xác định đường bờ biển còn thiếu thuyết phục Thêm nữa, việc sử dụng các loại dữ liệu vệ tinh có độ phân giải không gian khác nhau để phân tích biến đồng đường bờ biển phải có phương pháp xử lý ảnh để qui về cùng một độ phân giải, có như vậy mới tăng được độ chính xác Tuy nhiên, điều này ít được chú trọng trong các nghiên cứu dẫn đến kết quả có

độ tin cây chưa cao

Một hạn chế rất lớn của các nghiên cứu trước về biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển Quảng Ninh là chưa làm rõ được đặc điểm mối quan hệ giữa địa hình và các hệ sinh thái cũng như sự biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái, tức là chưa đánh giá được tác động của biến động địa hình đến các hệ sinh thái và ngược lại

1.1.2 Biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái

1.1.2.1 Đới bờ biển và vùng ven biển

 Quan niệm về đới bờ biển, vùng ven biển và đường bờ biển

Hiện nay có nhiều quan niệm về phạm vi không gian đới bờ biển (Coastal zone) và vùng ven biển (Coastal land) của các tổ chức quốc tế, các nhà khoa học trong và ngoài nước, trong các văn bản hành chính quản lý Nhìn chung, các quan điểm đều thống nhất, đới bờ biển là vùng giao hội giữa đất liền và biển, vùng ven biển là vùng đất tiếp giáp với biển và nằm trong đới bờ biển Phạm vi không gian của đới bờ biển và vùng ven biển phụ thuộc vào các mục đích nghiên cứu, quản lý

và sử dụng tài nguyên Theo IUCN (1986) đới bờ biển là vùng ở đó đất và biển tương tác với nhau, trong đó ranh giới về đất liền được xác định bởi giới hạn các ảnh hưởng của biển đến đất liền và ranh giới về biển được xác định bởi giới hạn các ảnh hưởng của đất và nước ngọt đến biển Nguyễn Chu Hồi (2000, 2006) cho rằng đới bờ biển là vùng giao hội của biển và đất liền Đó là nơi các quá trình sinh thái phụ thuộc vào sự tương tác lẫn nhau khá phức tạp giữa đất liền và biển Đới bờ biển bao gồm hai phần: vùng đất ven biển và vùng biển ven bờ Phạm vi lớn nhỏ của vùng bờ tuỳ thuộc vào nhu cầu và khả năng quản lý Đới bờ biển là một dải tiếp giáp giữa đất liền và biển, diện tích không lớn lắm, có bản chất độc đáo tạo nên một phần lớp vỏ cảnh quan trái đất và là nơi xảy ra mối tương tác rất phức tạp giữa các quyển của trái đất: thủy quyển, thạch quyển, khí quyển và sinh quyển, mà trong đó

có vai trò của con người Trong đới bờ biển các tác động tương hỗ giữa các quyển diễn ra quá trình địa mạo rất phức tạp và mạnh mẽ, làm biến đổi địa hình và vật chất của thạch quyển, đây chính là quan điểm của Lê Xuân Hồng (2007) Theo nghị định

25 của Chính phủ về Quản lý tổng hợp tài nguyên và bảo vệ môi trường biển, hải đảo ban hành ngày 6/3/2009 đã chỉ rõ: “đới bờ biển là vùng chuyển tiếp giữa lục địa

và biển, bao gồm vùng biển ven bờ và vùng đất ven biển (vùng ven biển) được xác định theo ranh giới hành chính để quản lý”

Nhiều nhà địa mạo học quan điểm rằng đới bờ biển nằm trong miền bờ biển,

nó bao gồm 04 phụ đới là phụ đới vùng bờ cổ được nâng lên, bờ cao, bờ thấp và

13

sườn bờ ngầm Vùng ven biển nằm trong đới bờ biển bao gồm phụ đới vùng bờ cổ được nâng lên, bờ cao và bờ thấp (hình 1.2) Vùng bờ cổ được nâng lên được tạo ra bởi sự nâng nên của bề mặt địa đình đã từng ngập chìm trong nước biển, bao gồm các dạng địa hình dạng thềm tích tụ, đồi núi thấp, v.v Bờ cao là các dạng địa hình tích tụ trẻ như đồng bằng ven biển, cồn cát, bãi cát, v.v Bờ thấp chính là địa hình dạng vùng triều gồm bãi triều, vùng cửa sông, đầm lầy nước mặn, đầm phá, rừng ngập mặn, v.v Đây cũng chính là quan điểm của Leontyev О К.(1961) [129], Nguyễn Hũu Xuân và Phan Thái Lê, (2010) Với quan điểm này thì phạm vị không gian của đới bờ biển và vùng ven biển đã mô tả được các dạng địa hình và quá trình địa mạo của chúng

Đường bờ biển là ranh giới tiếp xúc giữa biển và đất liền Đường này luôn dịch chuyển theo sự dao động của mực nước biển theo chu kỳ ngắn (thủy triều), chu kỳ dài (chu kỳ thiên văn) hoặc không theo chu kỳ Trong thực tế, người ta thường lấy đường bờ biển là mực nước triều trung bình nhiều năm Tuy nhiên để nghiên cứu biến động đường bờ biển cần phải xác định rõ 2 đường bờ: đường bờ trong và đường bờ ngoài Đường bờ trong (coastline) là ranh giới tác động cao nhất của sóng trong năm (thường là sóng bão) với đất liền; hoặc đơn giản hơn, là đường ranh giới giữa bờ và bãi, hoặc giữa đất và nước Đường bờ ngoài (shoreline) là đường giao nhau giữa mặt nước với bãi biển nằm ở vị trí mực nước cao trung bình [90]

Hình 1.2 Sơ đồ phạm vi không gian của vùng ven biển theo quan điểm Leontyev

О К.(1961) Nghiên cứu này sử dụng quan niệm của Leontyev О К(1961) về phạm vi không gian vùng ven biển trong xác định phạm vi vùng nghiên cứu, quan niệm đường bờ biển của Eric Bird (2008) để đánh giá biến động địa hình bờ biển

14

 Đặc trưng của đới bờ biển và vùng ven biển

Đới bờ biển là một đới động lực và thường xuyên biến đổi, vì vậy nghiên cứu đới bờ biển bắt buộc phải dựa trên các đặc thù của nó Có như vậy các dữ liệu thu được mới phản ánh đầy đủ bản chất tự nhiên và đặc thù tài nguyên của vùng này

để có đủ cứ liệu phù hợp phục vụ hoạch định các giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên của vùng này Đới bờ biển là một khu vực nhạy cảm với các tác động của

tự nhiên cũng như các tác động của con người tại chỗ và trên lưu vực và ngoài biển Mọi hoạt động ngoài biển cũng như trên các lưu vực trong chừng mực nhất định đều tác động trực tiếp hay gián tiếp tới đới bờ biển Đới này là nơi tiếp nhận nguồn thải từ lục địa và từ biển (khoảng 75 - 90% tổng nguồn thải vào biển và đại dương) Trong đới bờ biển có sự hiện diện đa dạng của các hệ sinh thái như rừng ngập mặn, cỏ biển, rạn san hô, cửa sông, bãi triều, đầm phá, v.v Chúng là các hệ thống tự nhiên cấp nhỏ hơn đới bờ biển, có quan hệ tương hỗ lẫn nhau, một trong các hệ bị tác động sẽ ảnh hưởng đến hệ còn lại Đây cũng là nơi dự trữ đa dạng sinh học, nguồn lợi sinh vật và giá trị du lịch sinh thái cho các quốc gia có biển Đới này chỉ chiếm khoảng 8% diện tích bề mặt trái đất nhưng cung cấp 26% tổng sản phẩm sinh học trên trái đất, ba phần tư tổng năng suất sinh học sơ cấp có được

từ các hệ sinh thái của đới bờ biển, số ít ỏi còn lại thuộc về thềm lục địa và đại dương rộng lớn Ở vùng lục địa ven biển (vùng ven biển), trong phạm vi 60km cách đường bờ biển có 60% của 5,5 tỷ người (1990) sinh sống và dự tính sẽ có khoảng 75% trên 11 tỷ người sống ở vùng này vào năm 2100 Đồng thời nơi đây cũng tập trung các hoạt động kinh tế đa dạng như cảng, hàng hải, du lịch - giải trí, nghề cá, nuôi trồng thuỷ sản, nông nghiệp ven biển, công nghiệp ven biển, khai

mỏ, đô thị hoá, v.v [20, 21, 22]

1.1.2.2 Đặc trưng địa mạo vùng ven biển

Quá trình địa mạo của một vùng lãnh thổ được chi phối bởi rất nhiều yếu tố động lực [1, 2] Các yếu tố động lực được phân vào hai nhóm chính là quá trình động lực nội sinh và ngoại sinh Quá trình địa mạo vùng ven biển cũng chịu chi phối của 2 quá trình động lực trên Các hoạt động tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại (chuyển động của các khối kiến trúc) cũng như cấu tạo địa chất (cấu trúc địa chất và thành phần thạch học) là những yếu tố động lực nội sinh chính tham gia vào quá trình địa mạo Các nhân tố ngoại sinh như điều kiện khí hậu, thủy văn, hải văn, lớp phủ sinh vật và hoạt động nhân sinh là những yếu tố động lực ngoại sinh chủ yếu tác động lên quá trình địa mạo vùng ven biển Các yếu tố động lực nội sinh nói chung nếu không có những hoạt động bất thường (động đất, hoạt động của núi lửa, trượt lở đất, sụt lún kiến tạo, v.v.) thì trong khoảng thời gian ngắn tác động của nó lên quá trình địa mạo là không lớn Chính vì vậy, quá trình địa mạo vùng ven biển dưới tác động của các yếu tố động lực ngoại sinh đóng vai trò rất quan trọng Tại mỗi vùng ven biển khác nhau thì vai trò của mỗi yếu tố động lực ngoại sinh tác động lên quá trình địa mạo cũng sẽ khác nhau, có những yếu tố tác động mạnh và

có những yếu tố động lực tác động yếu Trên cơ sở quan điểm về động lực - hình thái, quá trình địa mạo vùng ven biển do yếu tố động lực ngoại sinh tác động được

15

phân chia theo nhân tố động lực chiếm ưu thế: vùng có động lực sóng thống trị

(vùng Đại Lãnh - Cà Ná), vùng do sông thống trị (vùng cửa sông châu thổ sông

Hồng, sông Mê Kông), vùng do thủy triều thống trị (vùng Móng Cái - Đồ Sơn),

vùng do sinh vật thống trị (vùng Tiên Yên - Hà Cối nơi có diện tích rừng ngập mặn

nhất miền Bắc) [37, 50] Thêm nữa các hoạt động nhân sinh ngày càng lớn như mở

rộng đô thị, phát triển cảng biển, khai thác khoáng sản, khai hoang nông nghiệp,

nuôi trồng thủy sản, v.v cũng đóng một vai trò rất lớn đến quá trình địa mạo vùng

ven biển Địa hình là sản phẩm của quá trình địa mạo, vì vậy các dạng địa hình

được hình thành và phát triển phụ thuộc vào quá trình địa mạo Tại vùng ven biển,

các dạng địa hình được hình thành và phát triển trên cơ sở các yếu tố động lực ngoại

sinh là chủ yếu nếu không có các yếu tố động lực nội sinh đột biến Theo đó, các

dạng địa hình vùng ven biển được phân thành các nhóm theo các yếu tố động lực

ngoại sinh (hình 1.3) Đây chính là quan điểm của nghiên cứu sinh sử dụng để

nghiên cứu đặc điểm địa mạo vùng ven biển Quảng Ninh

Hình 1.3 Sơ đồ mô tả đặc trưng địa mạo vùng ven biển theo quan điểm động lực

ngoại sinh của quá trình địa mạo

1.1.2.3 Các hệ sinh thái vùng ven biển

Tập hợp các sinh vật, cùng với các mối quan hệ khác nhau giữa các sinh vật và

các mối tác động tương hỗ giữa chúng với môi trường, với các yếu tố vô sinh, tạo

thành một hệ thống sinh thái, gọi tắt là hệ sinh thái Hệ sinh thái là hệ chức năng

gồm có quần xã, các cơ thể sống và môi trường của nó dưới tác động của năng

lượng mặt trời Hệ sinh thái là một hệ thống tác động qua lại giữa thực vật, động vật

và con người với môi trường vật lý bao xung quanh chúng thể hiện qua dòng năng

lượng từ đó tạo nên chu trình vật chất [118] Một hệ sinh thái bao gồm có 2 thành

phần chính: Thành phần vô sinh, đó là các yếu tố vật lý để tạo nguồn năng lượng

như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, dòng chảy, v.v Các yếu tố vô cơ gồm những

nguyên tố và hợp chất hóa học cần thiết cho tổng hợp chất sống Các chất vô cơ có

thể ở dạng khí (O2, CO2, N2), thể lỏng (nước), dạng chất khoáng (Ca, PO43-, Fe,

v.v.) tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất Các yếu tố hữu cơ gồm các chất

16

mùn, acid amin, protein, lipid, glucid đóng vai trò làm cầu nối giữa thành phần vô sinh và hữu sinh, chúng là sản phẩm của quá trình trao đổi vật chất giữa 2 thành phần vô sinh và hữu sinh của môi trường Thành phần hữu sinh đó là các tập đoàn sinh vật [16, 89, 124]

Theo Đỗ Công Thung (2004) vùng ven biển Việt Nam bị chia cắt bởi nhiều kiểu sinh cảnh khác nhau đã tạo ra nhiều hệ sinh thái đặc thù của một vùng ven biển nhiệt đới Về mặt địa lý cảnh quan có thể chia vùng ven biển thành hai kiểu hệ sinh thái lớn: lục địa ven bờ và vùng triều Kiểu hệ sinh thái lục địa ven bờ gồm các hệ sinh thái tiêu biểu như đồng ruộng, đô thị, rừng Kiểu hệ sinh thái vùng triều có rừng ngập mặn, bãi triều bùn - cát, cỏ biển, bãi cát biển, v.v

Hệ sinh thái rừng ngập mặn: Là hệ sinh thái 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 Trong hệ sinh thái này, các động, thực vật, vi sinh vật trong đất

và môi trường tự nhiên được liên kết với nhau thông qua quá trình trao đổi chất và đồng hóa năng lượng Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu trong các vùng cửa sông, ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới hai bên đường Xích đạo (từ 250 Bắc đến 250

Nam) [18, 19] Môi trường thuận lợi cho hệ sinh thái rừng ngập mặn phát triển là đất ngập nước, nguồn khoáng vô cơ được bổ sung cho hệ sinh thái thông qua quá trình trao đổi nước từ sông và biển, và quá trình phân hủy chất vô cơ do vi sinh vật

và các loài động vật Các quần xã rừng ngập mặn có nhiều lợi ích trong hệ sinh thái lớn hơn nơi chúng sống Điểm nổi bật nhất là sản xuất ra một lượng lớn sinh khối

và các chất mùn bã hữu cơ làm giàu cho môi trường ven biển Những mảnh vụn này

sẽ là nguồn thức ăn cho nhiều loài động vật Hệ sinh thái rừng ngập mặn còn là nơi trú ẩn và phát triển của các loài động vật trên cạn và dưới nước, là lá chắn sóng, bão cho vùng đất liền, là “cỗ máy” lọc nước khổng lồ và có tác dụng lớn trong việc cân bằng môi trường nước ven biển và khả năng bảo vệ nền đáy [42, 43]

Hệ sinh thái cỏ biển: thành phần chính là cỏ biển, nhóm thực vật bậc cao sống

trong môi trường nước biển và nước lợ Cỏ biển phân bố rộng ở nhiều vùng ven biển nhiệt đới và ôn đới ở độ sâu không lớn nền nước nông, nước trong và không

có sóng mạnh Cỏ biển ít gặp ở những vùng biển có năng lượng sóng mạnh đặc biệt

là trong và gần vùng biển có sóng cồn, sóng vỡ hoặc vùng cửa sông nhập lưu của nhiều dòng sông lớn có mang theo nhiều bùn cát [42, 67, 68] Cũng giống như hệ sinh thái rừng ngập mặn, hệ sinh thái cỏ biển cũng tập trung phần lớn ở vùng nhiệt đới và ôn đới Vai trò của của quần xã cỏ biển trong hệ sinh thái ven biển là cung cấp môi trường sống cho nhiều loài cá, động vật không xương sống và các động vật khác, cung cấp nguồn thức ăn cho các sinh vật định cư vĩnh viễn hoặc tạm thời ở đó [67, 68]

Hệ sinh thái bãi triều bùn- cát: 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 Quần xã sinh vật thích nghi môi trường này và sự liên kết giữa sinh vật và môi trường tạo nên hệ sinh thái bãi thủy triều Bãi thuỷ

17

triều là vùng không có thực vật vì thuỷ triều lên xuống theo chu kỳ bao gồm nhật triều, bán nhật triều và hỗn hợp triều Thủy triều là yếu tố quan trọng nhất tác động lên các sinh vật vùng triều Vùng này có thể là bãi bùn, bùn - cát tuỳ thuộc vào kích thước hạt trầm tích Quần xã sinh vật đáy thường động vật đáy [42, 43]

Hệ sinh thái bãi cát biển: Hệ sinh thái 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 hệ sinh thái này không cao do hạn chế số lượng vi sinh vật sinh sống Đây là vùng đặc biệt có ý nghĩa cho các loài rùa biển, nhạn biển, v.v [42]

1.1.2.4 Quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái

 Vai trò của địa hình đối với hệ sinh thái

Địa hình là sản phẩm của mối tác động tương hỗ phức tạp, lâu dài giữa các quá trình nội, ngoại sinh Sự phát sinh, phát triển của chúng có mối liên hệ cụ thể

và chặt chẽ với đặc điểm của môi trường mà nó tồn tại Địa hình được xem như là một hợp phần của môi trường vốn có khả năng tự điều chỉnh, nghĩa là nó luôn có quan hệ tương hỗ và quan hệ chi phối nhân - quả với những hợp phần khác [2] Bề mặt Trái Đất chính là trường hoạt động của các lực đối lập nhau, nhưng tác động của chúng lại có mối quan hệ mật thiết với nhau Chúng thường xuyên thay đổi và làm cho địa hình mặt đất cũng biến đổi không ngừng: có sinh ra, phát triển và bị mất đi, nghĩa là biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác Ở mỗi thời điểm và không gian cụ thể, địa hình mặt đất có một trạng thái nhất định phụ thuộc vào mối quan hệ giữa các nhân tố động lực [2] Nói cách khác, chúng lại là chủ thể định hướng và chịu động lực của các quá trình ngoại sinh hiện đại Địa hình mặt đất là một yếu tố tự nhiên, một thực thể vật chất tồn tại khách quan và là một hợp phần không thể thiếu của các tổng thể tự nhiên; địa hình là một thành phần quan trọng của môi trường và là một nhân tố không thể thiếu trong các hệ sinh thái cả trên cạn lẫn dưới nước

Địa hình mặt đất hiện nay là kết quả tác động tương hỗ của hàng loạt nhân tố như quá trình địa chất tạo ra độ bền vững của đất đá khác nhau đối với tác động ngoại sinh (gió, nhiệt độ, dòng chảy, sóng), cấu trúc kiến tạo và chuyển động nâng -

hạ làm biến động độ cao, hình thái và phân tách địa hình Khí hậu tạo ra chế độ mưa, nhiệt độ, gió, v.v tác động trực tiếp đến lớp đất đá bề mặt và làm biến độnghình thái bề mặtđịa hình (tích tụ và xói mòn bề mặt địa hình) Chế độ thủy văn

và hải văn với động lực là lưu lượng nước bề mặt,dòng chảy, sóng, thủy triều, v.v tác động đến lớp trầm tích bề mặt tạo ra các lạch triều và bãi tích tụ ven biển, v.v

Hệ sinh vật với mức độ che phủ khác nhau là nguồn cung cấp vật liệu trầm tích tại chỗ cho bề mặt địa hình cũng như chống lại các ngoại lực tác động lên bề mặt địa hình Tác động của con người như làm đường giao thông, đào kênh, san lấp mặt bằng, phá rừng, khai thác khoáng sản, v.v làm thay đổi mạnh hình thái địa hình Như vậy, địa hình luôn nằm trong trạng thái cân bằng động, rất mong manh, dễ bị thay đổi do tác động của các nhân tố trên Về mặt môi trường, địa hình được xem

18

xét là một trong những yếu tố vô cùng quan trọng của tự nhiên Về mặt sinh thái, địa hình được xem là nền tảng rắn của các hệ sinh thái quyết định sự phân bố năng lượng và vật chất ra - vào đối với hệ [33, 34, 97]

Hình 1.4 Sơ đồ mô tả vai trò của địa hình với hệ sinh thái

Địa hình đóng vài trò quan trọng tạo ra vùng vi khí hậu, thủy văn và thổ nhưỡng, do đó các yếu tố vật lý, vô cơ và hữu cơ thuộc thành phần vô sinh của hệ sinh thái phụ thuộc vào đặc điểm địa hình Như vậy, đối với một hệ sinh thái bất kỳ, địa hình có chức năng tự nhiên là kiểm soát sự phân bố năng lượng và vật chất trong

đó Còn nước, không khí, băng, v.v là các tác nhân vận chuyển năng lượng-vật chất vào hoặc ra khỏi hệ này Vì vậy, địa hình vừa là nhân tố trực tiếp vừa là nhân tố gián tiếp quyết định tính phân dị lãnh thổ của các hệ sinh thái khác nhau như hệ sinh thái núi cao, hệ sinh thái thung lũng, hệ sinh thái cửa sông, v.v Ở quy mô địa

lý, đó cũng chính là các đơn vị không gian Mặt khác, kích thước của địa hình (chiều cao, diện tích, v.v.) là một nhân tố quyết định tính phi địa đới của lớp vỏ địa

lý Địa hình còn là một bộ phận không thể thiếu của cảnh quan, vì vậy nó vừa có giá trị sản xuất (thích nghi) vừa có giá trị thẩm mỹ có sức hấp dẫn đối với những nhóm người khác nhau đó chính là chức năng xã hội của địa hình Ngay từ thời nguyên thuỷ, loài người hoàn toàn phụ thuộc vào thiên nhiên và chưa có sự khác biệt nhiều lắm giữa các lãnh thổ Trong quá trình phát triển và tiến hoá, tuỳ thuộc vào khả năng của họ mà nhóm này sẽ chiếm được không gian sống thuận lợi hay phù hợp hơn nhóm kia [32, 105]

Như vậy, địa hình và hệ sinh thái có quan hệ tương hỗ rất mật thiết, mỗi một dạng địa hình sẽ quyết định tồn tại một hoặc nhiều hệ sinh thái đặc trưng đi kèm Với mỗi vùng lãnh thổ có đặc điểm địa hình và quá trình địa mạo khác nhau thì cũng có sự khác nhau về hệ sinh thái Đây chính là đặc trưng cơ bản nhất của mối liên hệ giữa địa hình và các hệ sinh thái

19

 Vai trò của sinh vật với địa mạo

Tại vùng bờ biển, mối tương tác giữa quá trình địa mạo và sinh vật được minh chứng rõ ràng nhất tại các vùng triều và vùng nước nông Mối quan hệ giữa quá trình địa mạo với sinh vật bao gồm sự phát triển của các cồn cát, bãi triều, đầm lầy, thực vật ngập mặn, cỏ biển và rạn san hô Các yếu tố địa mạo liên quan ở vùng ven

bờ là địa hình đáy, kết cấu nền đáy (đá, sỏi, cát, bùn) và sự vận chuyển trầm tích, các yếu tố điều khiển quá trình địa mạo như dòng chảy, sóng Sinh vật liên quan đến tương tác gồm vi sinh vật, thực vật (bậc thấp và bậc cao), động vật (bậc thấp đến bậc cao) từ vi sinh (tảo) vật đến thú (cá voi) Tác động của quá trình địa mạo lên sinh vật hầu hết là trực tiếp, đó là tác động lên nơi sinh cư của sinh vật Quá trình địa mạo vùng bờ biển xác định các sự biến thiên địa hình giữa cao và thấp, giữa ướt

và khô và giữa tích tụ và xói lở Những sự biến đổi này là nguyên nhân gây ra sự khác nhau của kích thước cấp hạt của trầm tích, mức độ dinh dưỡng, mức độ hợp chất hữu cơ và độ ẩm Thực vật và động vật sẽ thích nghi để phát triển với những điều kiện cụ thể của địa hình Tác động của sinh vật lên quá trình địa mạo là tạo ra, duy trì hoặc chuyển đổi quá trình địa mạo xung quanh chúng Điều này được minh chứng bởi tác động của thực vật lên điện trở của nước, sự ăn mòn và tích tụ, hoặc tác động của động vật lên đặc trưng trầm tích thông qua độ gắn kết Trong nhiều trường hợp quá trình địa mạo là thống trị quá trình sinh thái, lúc đó sinh vật tự điều chỉnh để thích nghi với môi trường của chúng Ngược lại có những trường hợp sinh vật thống trị quá trình địa mạo, lúc đó quá trình địa mạo sẽ phụ thuộc vào điều kiện sức khỏe của sinh vật [105, 117]

Theo John T Hack and John C Goodlett (1995), Naylor và Larissa A (2005), Dov Corenblit and Johannes Steiger (2009), Stoffel M, et al (2013) vai trò của sinh vật đối với địa hình được thể hiện qua 3 tương tác chính: bảo vệ, phát triển và phá hủy (hình 1.5)

Trong địa mạo -sinh vật, tác động của con người lên quá trình địa mạo được thể hiện rất rõ Đó là các hoạt động của con người như xây dựng cơ cở hạ tầng (nhà, đường giao thông, nhà máy, bến cảng, v.v.), khai thác tài nguyên khoáng sản (khai thác than, vật liệu xây dựng, các loại quạng, dầu khí, v.v.), canh tác nông nghiệp và lâm nghiệp, khai thác và nuôi thủy sản, v.v đã làm thay đổi và đẩy mạnh quá trình địa mạo tại vùng núi, cao nguyên, đồng bằng, vùng bờ biển Hậu quả của các hoạt động của con người là đã làm biến động mạnh hình thái địa hình, cảnh quan sinh thái, mất nơi sinh cư của sinh vật, biến đổi môi trường nước, trầm tích và không khí ảnh hưởng rất mạnh đến sinh vật Quá trình tác động của sinh vật lên quá trình địa mạo là một quá trình lâu dài, ít gây ra đột biến Ngược lại tác động của con người lên quá trình địa mạo diễn ra nhanh, đột biến Như vậy, khi đánh giá biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái ở một vùng địa lý cụ thể trong một khoảng thời gian ngắn, vai trò của con người cần phải chú ý đặc biệt Ngược lại, tác động của quá trình địa mạo lên con người được thể hiện bởi hậu quả về môi trường sinh thái do các hoạt động của con người gây ra Đó là các vấn đề ô nhiễm môi trường nước, trầm tích và không khí làm giảm chất lượng sống của con người và sinh vật [117]

20

Hình 1.5 Sơ đồ mô tả vai trò của sinh vật đối với địa hình

 Đặc điểm mối quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

Vùng ven biển là nơi có sự đa dạng về các yếu tố động lực của quá trình địa mạo tạo ra nhiều dạng cảnh quan địa hình đồng nghĩa với việc có sự đa dạng về các

hệ sinh thái Mỗi một dạng địa hình ở vùng ven biển có một hoặc nhiều hệ sinh thái đặc trƣng đi cùng bởi mối quan hệ mật thiết của chúng Mỗi một dạng địa hình là một nơi thích nghi cho những loài sinh vật nhất định phát triển, mà sinh vật là một hợp phần rất quan trọng của một hệ sinh thái [117]

Bảng 1.1 Mô tả mối quan hệ giữa địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

Nền mài

mòn Đáy cứng

Nơi sinh cƣ cho các sinh vật: thân mềm, giáp xác, rong biển, v.v

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Bãi cát biển Bãi cát biển

Nơi sinh cƣ cho các sinh vật: giáp xác, thân mềm, v.v

Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy địa hình

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Cồn nổi

cửa sông RNM

Nơi sinh cư: thực vật ngập mặn, thân mềm, giáp xác, v.v

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Bar ngầm Đáy mềm Nơi sinh cư: cỏ biển, giáp xác, thân mềm,

v.v

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Bar nổi biển, RNM Bãi cát

Nơi sinh cư cho các sinh vật: thực vật ngập mặn giáp xác, thân mềm, v.v

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Lạch sông Đáy mềm Là môi trường sống của động vật giáp xác,

các loài cá, v.v

Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy địa hình

Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy địa hình

Bãi triều Bãi triều bùn - cát

Là môi trường sống:

động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v

Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy địa hình

Delta triều Đáy mềm

Là môi trường sống:

động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v., cỏ biển

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Doi cát triều Đáy mềm, cỏ biển

Là môi trường sống:

động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v., cỏ biển

Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy địa hình

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Bãi triều

lầy Đáy mềm

Nơi sinh cư: các loại

cỏ, động vật thân mềm, giáp xác, các loài cá, giun, v.v

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Bảo vệ và xây dựng địa hình

Đồng bằng ruộng Đồng

Là nơi sống của con người, động vật nuôi, cây lương thực, cây ăn trái, v.v

Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy địa hình

Luồng lạch Đất ngập nước

Là môi trường sống:

động vật giáp xác, thân mềm, cá, giun v.v

Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy địa hình

Khu dân cư Đô thị Là môi trường sống của con người Bảo vệ, xây dựng địa hình và phá hủy

địa hình

1.1.2.5 Biến động địa hình trong quan hệ với hệ sinh thái vùng ven biển

Theo John T Hack and John C Goodlett (1995) biến động địa hình trong mối quan hệ với các hệ sinh thái được hiểu là sự biến động của địa hình (hình thái, trắc lượng hình thái) dẫn tới biến động của hệ sinh thái và ngược lại Khi làm biến động địa hình thì các điều kiện vi khí hậu cũng thay đổi làm cho cán cân nhiệt ẩm cũng thay đổi, từ đó dẫn đến thay đổi nguồn nước mặt và nước ngầm Khi cả địa hình, vi khí hậu, thuỷ văn thay đổi, lớp thổ nhưỡng cũng thay đổi thì lớp phủ sinh vật cũng thay đổi theo nghĩa là hệ sinh thái thay đổi Ngược lại, 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 thủy văn và khí hậu sẽ làm tăng khả năng biến đổi hình thái bề mặt địa hình Như vậy, khi biến đổi địa hình dẫn đến biến đổi hệ sinh thái và ngược lại Một điều rất rõ ràng là khi biến động địa hình thì lập tức lớp sinh vật phủ trên địa hình cũng biến động theo, tức là lập tức hệ sinh thái biến động Ngược lại, khi biến động lớp sinh vật của hệ sinh thái thì địa hình cũng biến đổi nhưng quá trình biến đổi diễn

ra từ từ Nghiên cứu này tập trung đánh giá biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái dưới góc độ biến động hình thái hoặc trắc lượng hình thái của địa hình dẫn tới biến động của lớp phủ sinh vật và ngược lại

Tại vùng ven biển biến động địa hình trong mối quan hệ với hệ sinh thái diễn

ra mạnh mẽ và được thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau, đặc biệt là tại vùng triều Quá trình bồi tụ và xói lở bờ biển do yếu tố tự nhiên và tác động của con người đã làm biến động địa hình dẫn đến mất nơi sinh cư của sinh vật Vật liệu từ lục địa đưa ra vùng ven biển, dưới tác động của các yếu tố hải văn tạo ra bồi tụ Quá trình này diễn ra liên tục làm thay đổi hình thái địa hình (bồi tụ nổi cao) tại các bãi triều cao và thấp, tác động mạnh đến các tổ chức sinh vật sống thích nghi tại các bãi

23

triều Thực vật ngập mặn phát triển mở rộng sẽ đẩy nhanh quá trình bồi tụ nổi cao tại vùng ven biển vì các vật liệu trầm tích thường lắng đọng trên các bãi có phủ thực vật ngập mặn Ngược lại, thu hẹp diện tích rừng ngập mặn sẽ gây ra nguy cơ xói lở

bờ biển Khi con người quai đê để xây dựng các đầm nuôi trồng thủy sản sẽ làm biến động quá trình địa mạo và hệ sinh thái tại khu vực đó Rừng ngập mặn trong đầm nuôi sẽ ngày càng lụi tàn do chế độ thủy triều trong đầm nuôi và phía ngoài khác nhau (thời gian phơi rễ của rừng ngập mặn trong đầm sẽ giảm đi), chất lượng nước cũng thay đổi, khả năng lắng động trầm tích cũng thay đổi San lấp mặt bằng

để mở rộng đô thị và xây dựng cơ sở hạ tầng sẽ làm biến động cảnh quan địa hình tại vùng triều dẫn đến phá hủy các hệ sinh thái bãi triều bùn - cát và rừng ngập mặn Quá trình xói lở (xói lở bờ biển, bãi biển, bãi triều) do yếu tố tự nhiên diễn ra sẽ phá hủy địa hình bờ, làm mất nơi sinh cư của các tổ chức sinh vật Con người đào kênh, nạo vét luồng lạch cũng làm biến động địa hình, phá hủy nơi sinh cư của sinh vật Khi môi trường thay đổi, các quần xã sinh vật không thể thích nghi được chúng sẽ chết hoặc di chuyển đi nơi khác lúc đó quá trình bồi tụ và xói lở sẽ biến động gây ra những tác động lớn đến đời sống con người như tăng nhanh quá trình bồi tụ hoặc xói lở Như vậy, đối với vùng ven biển, biến động địa hình trong mối quan hệ với

hệ sinh thái diễn ra đa dạng, khi địa hình biến động thì các quần xã sinh vật cũng biến động theo và ngược lại khi quần xã sinh vật biến động thì địa hình cũng bị tác động mạnh Nghiên cứu này đánh giá vai trò của lớp phủ sinh vật đối với biến động địa hình tại vùng ven biển Quảng Ninh và ngược lại

1.1.3 Viễn thám và GIS trong nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

1.1.3.1 Viễn thám nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

 Những tiện ích của viễn thám

Công nghệ viễn thám là một bộ phận của công nghệ vũ trụ và là phương tiện chủ đạo cho công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng vùng, từng nước, từng khu vực và trong phạm vi toàn cầu Hiện nay công nghệ viễn thám vừa là công cụ vừa là một phương pháp nghiên cứu rất có hiệu quả và phổ biến trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường nói chung và tài nguyên và môi trường biển nói riêng, đặc biệt là nghiên cứu địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển bởi những ưu thế vốn có của nó

- Chi phí rẻ và thời gian thực hiện nhanh so với các phương pháp khảo sát mặt đất bởi hệ thống xử lý dữ liệu hoàn toàn trên máy tính và dữ liệu viễn thám ngày càng rẻ

- Có thể tiếp cận các đối tượng mà dưới mặt đất khó có thể tới gần như các vùng núi cao, vùng biển xa hay vùng tranh chấp chủ quyền

- Có khả năng phủ trên diện rất rộng trên một cảnh chụp từ hàng trăm dến hàng chục nghìn km2 tuỳ tính chất đầu chụp nên đảm bảo được tính đồng thời của các quá trình tự nhiên trên một diện rộng

24

- Có khả năng cập nhật thông tin, tài liệu nghiên cứu mới nhất phục vụ cho những nghiên cứu nhanh và đáp ứng yêu cầu bất thường nhờ đặt ảnh trên mạng từ nhiều vệ tinh có quỹ đạo đã định luân đổi nhau bay trên khu vực nghiên cứu

- Có tính chất đa thời gian (multi time) do vệ tinh có khả năng bay chụp lặp lại quỹ đạo sau một thời khoảng nhất định, giúp ích cho theo dõi nghiên cứu biến động các đối tượng, các quá trình tự nhiên hay nhân tác

- Có tính chất đa dạng độ phân giải không gian (multi resolution) cho phép nghiên cứu các đối tượng mặt đất ở các tỷ lệ khác nhau từ khái quát đến chi tiết

- Có tính chất đa phổ (multi spectral), do các cảnh chụp đồng thời ở nhiều kênh phổ khác nhau, nhờ thế, có thể giải đoán và xác định nhiều đối tượng mặt đất, mặt biển, dưới mặt biển và quan hệ không gian của chúng với nhau Các kênh phổ có thể trong dải nhìn thấy như lam và lục đỏ, có thể cận hồng ngoại - hồng ngoại nhiệt

- Có khả năng đặt đa đầu chụp (multi sensors) trên cùng một vệ tinh (platform) với các tính chất khác nhau về độ phân giải không gian, độ phân giải phổ, diện phủ và thời gian chụp lặp lại để giải quyết đồng bộ nhiều vấn đề khác nhau Đó là các đầu chụp ảnh quang học ở các kênh sóng ánh sáng hoặc rađa ở các dải tần khác nhau

 Viễn thám trong nghiên cứu biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển

+ Nghiên cứu địa hình và trầm tích dải ven bờ biển

Vùng ven biển là vùng giao hội giữa đất liền và biển, chính vì vậy vùng này chịu sự tương tác của cả biển và đất liền, vùng này rất đặt biệt về các quá trình địa mạo nên hình thành rất nhiều dạng địa hình khác nhau Tuy nhiên, vùng ven biển là nơi tập trung các hoạt động kinh tế đa dạng như cảng, hàng hải, du lịch - giải trí, nghề cá, nuôi trồng thuỷ sản, nông nghiệp ven biển, công nghiệp ven biển, khai mỏ,

đô thị hoá, v.v Do vậy, vùng ven biển là nơi các dạng địa hình biến động mạnh do các hoạt động khai thác tài nguyên của con người Bằng kiến thức chuyên gia, các ảnh đa phổ kết hợp với ảnh toàn sắc có độ phân giải không gian cao có thể cho phép xác định các kiểu bờ biển với đặc trưng về hình thái và vật chất cấu tạo (bờ cát, sinh vật, đá gốc, bờ bùn sét, v.v.); có thể phân biệt rõ các đối tượng hình thái như bãi cát biển, bãi triều, 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 Trong những điều kiện thuận lợi (nước trong, sóng nhỏ), có thể giải đoán được địa hình và trầm tích mặt đáy ở độ sâu nhỏ hơn vài chục mét [26] Với đặc tính đa thời gian của dữ liệu viễn thám cho phép đánh giá được biến động của các dạng địa hình tại vùng ven biển Ảnh hưởng phù sa sông ra vùng biển ven bờ theo mùa và biến động năm có thể nhận biết bằng cách xử lý ảnh đa phổ để tách triết phân bố độ

25

đục theo các thuật toán xử lý khác nhau như thuật thực nghiệm hoặc bán định lượng Kết hợp với phân tích và quan trắc mặt đất có thể thành lập bản đồ phân bố phù sa với hàm lượng bùn cát được định lượng [26, 39]

+ Kiểm kê và giám sát biến động phân bố các hệ sinh thái biển

Đất ngập nước ven bờ là một dạng tài nguyên quan trọng, sử dụng vào nhiều mục đích phát triển kinh tế - xã hội, là nơi cư trú của sinh vật, bãi đẻ, bãi giống và là đối tượng bảo vệ tự nhiên Đất ngập nước ven bờ gồm bốn nhóm: đất phủ thực vật, đất không phủ thực vật, đất ngập nước thường xuyên và đất do con người sử dụng Rất đáng chú ý, trong đất phủ thực vật có rừng ngập mặn, trong đất ngập nước thường xuyên có các rạn san hô và thảm cỏ biển Do tự nhiên và nhân tác, quĩ đất ngập nước thường xuyên thay đổi và cần được kiểm kê, giám sát Đối với các hệ sinh thái rừng ngập mặn, bãi triều bùn - cát sử dụng ảnh đa phổ như Landsat TM, SPOT, AVNIR, v.v 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 [26, 57, 58, 59] Để xác định hiện trạng phân bố các hệ sinh thái khác như rạn san

hô, thảm cỏ biển trên dữ liệu viễn thám cần có những phương pháp riêng biệt Do phân bố dưới mặt nước nên cần lựa chọn các dữ liệu đa phổ có kênh phổ bước sóng ngắn có khả năng đâm xuyên trong nước lớn như kênh blue, đồng thời cần có các thuật toán xử lý dữ liệu ảnh đa phổ riêng biệt Đó là các thuật toán thực nghiệm, nội suy để hiệu chỉnh cột nước nhằm loại bỏ ảnh hưởng của độ sâu cột nước đối với phổ phản xạ của san hô và cỏ biển [57]

+ Đánh giá hiện trạng, giám sát các hoạt động sử dụng đất và tình hình khai thác một số dạng tài nguyên vùng ven biển

Tài liệu viễn thám được sử dụng có hiệu quả cho đánh giá hiện trạng, giám sát các hoạt động sử dụng đất và tình hình khai thác một số dạng tài nguyên vùng ven biển Xử lý các ảnh đa phổ giúp cho đánh giá hiện trạng và biến động diện tích các đầm nuôi thủy sản, đồng muối và khu vực khai hoang lấn biển làm nông nghiệp, mở rộng đô thị, xây dựng cơ sở hạ tầng như xây dựng công trình, bến cảng, v.v để từ

đó kịp thời có những giải pháp điều chỉnh quy hoạch phát triển nhằm khai thác hiệu quả tài nguyên vùng ven biển [26, 40]

+ Phát hiện và theo dõi các tai biến vùng ven biển

Đây là một ưu thế của ứng dụng công nghệ viễn thám Các tai biến như xói lở,

sa bồi, chuyển lấp cửa biển có thể được phát hiện, theo dõi và dự báo thông qua xử

lý dữ liệu viễn thám đa thời gian Vì biến động đường bờ biển là kết quả của xói lở - bồi tụ cả về chiều ngang lẫn chiều thẳng đứng của bờ biển nên để đánh giá các tai biến xói lở, sa bồi và chuyển lấp cửa biển chính là đánh giá biến động đường bờ biển Sử dụng kết hợp cả ảnh đa phổ, toàn sắc và radar để để theo dõi, đánh giá và

dự báo xói lở, sa bồi, chuyển lấp cửa biển thông qua việc xác định hiện trạng phân

bố đường bờ biển tại các mốc thời gian khác nhau, kết hợp với các mô hình GIS để phân tích, đánh giá và dự báo sự biến động của các đường bờ biển

1.1.3.2 GIS nghiên cứu biến động địa hình và hệ sinh thái vùng ven biển

 Lợi ích của GIS

GIS được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng, nghiên cứu khoa học, v.v, trên thế giới và đã chứng tỏ là công cụ mạnh và hữu hiệu trong hầu hết các lĩnh vực này Đặc biệt trong việc xây dựng hệ thống hỗ trợ kỹ thuật cho công tác quản lí, GIS đóng vai trò hết sức quan trọng, không thể thiếu bởi phương pháp trình bày dễ hiểu, trực quan các dữ liệu trên các bản đồ, biểu đồ, hình tượng mà không cần nhiều mô tả bằng văn bản với các con số khó hiểu, khó hình dung, v.v Trong ứng dụng GIS, xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu là nhiệm vụ trung tâm Cơ sở dữ liệu GIS với khả năng lưu trữ, tìm kiếm, cập nhật, phân tích và hiển thị các dữ liệu địa lý là một công cụ mạnh cho việc quản lý

GIS có những chức năng cơ bản là cập nhật và lưu trữ dữ liệu, tra cứu, đánh giá biến động và phân tích - tổng hợp lựa chọn các phương án quản lý - quy hoạch tối ưu [26, 58, 60, 95] GIS bao gồm các dữ liệu không gian và phi không gian Nguồn tài liệu cho GIS bao gồm tư liệu ảnh vệ tinh và máy bay, tài liệu bản đồ, biểu bảng và tài liệu điều tra khảo sát GIS hình thành nên các bộ dữ liệu, ví dụ: Dữ liệu tài nguyên thiên nhiên dải ven bờ, vùng biển; dữ liệu kinh tế xá hội dải ven biển; dữ liệu đánh bắt và nuôi trồng thuỷ sản, dữ liệu về ô nhiễm môi trường, dữ liệu về tai biến ven bờ, v.v

 GIS trong nghiên cứu biến động địa hình và các hệ sinh thái vùng ven biển + Điều tra và nghiên cứu cơ bản

- 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 Nhờ đó, có thể lập kế hoạch điều tra khảo sát với hệ thống trạm vị nhanh, khách quan, hợp lý và tiến độ nghiên cứu, phân tích tổng hợp số liệu nhanh Nhiều sản phẩm điều tra nghiên cứu được GIS hoá tiện lợi cho sửa chữa, biên tập, tổng hợp và lưu trữ [26, 40, 58, 60]

- 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

27

+ Quản lý tài nguyên và môi trường

- Hệ thống tài liệu được cập nhật cho phép quản lý có hiệu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên như các hệ sinh thái rừng ngập mặn, rạn san hô, thảm cỏ biển, bãi tắm du lịch, luồng vào cảng bến, các loại khoáng sản, các ngư trường, v.v

- Những vấn đề về môi trường như tình trạng đổ thải, ô nhiễm, sự huỷ hoại nơi sinh cư, những diễn biến đe doạ các khu bảo tồn tự nhiên và các hệ sinh thái, qui mô và diễn biến của các tai biến như ngập lụt, xói lở, sa bồi, lấp cửa sông cửa đầm phá được đánh giá và theo dõi để kiểm soát và đưa ra phương án ứng sử [26,

40, 58, 60]

+ Quy hoạch phát triển kinh tế xã hội

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, ví dụ như làm muối, nuôi trồng thuỷ sản, khai hoang nông nghiệp, phòng chống ngập lụt, quy hoạch các khu làng cá, dịch vụ nghề cá [26, 40, 58, 60]

+ Quản lý tổng hợp vùng biển và dải ven biển

Quản lý tổng hợp dải ven biển là xu hướng đang được quan tâm vì những lợi ích phát triển bền vững, bảo vệ tài nguyên và môi trường, bảo đảm lợi ích cộng đồng và giảm thiểu - dung hoà các mẫu thuẫn lợi ích sử dụng GIS trở thành một công cụ đắc lực cho quản lý tổng hợp dải ven biển nhờ các thuộc tính và chức năng quý giá của nó [26, 40, 58, 60]

1.1.3.3 Kết hợp Viễn thám và GIS

Viễn thám là một nguồn tư liệu quan trọng cho GIS, thoả mãn được nhiều thông tin không gian đồng bộ về thời gian và trên diện rộng, và có khả năng cập nhật cao Tư liệu viễn thám sau khi phân tích được chuyển sang lưu trữ GIS sẽ làm tăng giá trị và hiệu quả sử dụng, nhất là khả năng đánh giá biến động tài nguyên và môi trường vùng ven biển vốn rất nhạy cảm Vì vậy, trong một số phần mềm xử lý ảnh số viễn thám, người ta đưa vào một số modules GIS phục vụ tính toán đánh giá nhanh các mô hình biến động [26, 40, 58, 60]

1.2 Phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Cách tiếp cận

Tiếp cận hệ thống

Tất cả các hiện tượng tự nhiên hay xã hội, hoặc các hiện tượng tự nhiên - xã hội đều diễn ra trong một tổ chức được gọi là hệ thống Khi sử dụng cách tiếp cận này, vùng ven biển được xem là một hệ mở nằm trong khoa học hệ thống Trái đất -

có sự trao đổi vật chất và năng lượng với các hệ khác (môi trường bên ngoài) trên đất liền cũng như ngoài đại dương hoặc vùng biển bên cạnh Trong hệ vùng ven biển lại được chia thành 2 phụ hệ: phụ hệ tự nhiên và phụ hệ nhân văn Cách tiếp cận hệ thống phản ánh nhiều mối quan hệ cả bên trong (chủ quan) và bên ngoài

28

(khách quan) của hệ Điều đó nói lên rằng, cách tiếp cận hệ thống đã bao trùm lên nhiều cách tiếp cận khác nhau, như cách tiếp cận lãnh thổ, cách tiếp cận liên ngành, cách tiếp cận lịch sử, v.v [33]

Theo quan niệm chung, hệ thống bao gồm: 1) tập hợp các yếu tố/hợp phần để nhận ra đối tượng theo những dấu hiệu biến đổi nào đó; 2) tập hợp các mối quan hệ giữa các dấu hiệu của đối tượng và 3) tập hợp các mối quan hệ giữa các dấu hiệu của đối tượng và môi trường bên ngoài Như vậy, ở đây đối tượng nghiên cứu là địa hình và các hệ sinh thái; các hợp phần của địa hình và hệ sinh thái là nước, đất-đá, hoạt động địa chất, khí hậu, sinh vật, con người, v.v.; còn dấu hiệu của nước là chất lỏng, thay đổi lên xuống do thủy triều, sóng, dòng chảy, v.v và với môi trường bên ngoài là những tác động từ lưu vực sông phía lục địa hay bão từ phía ngoài khơi Đất đá là chất rắn bị biến đổi dưới tác động của các nhân tố bên ngoài nhanh hay chậm tùy thuộc vào mức độ gắn kết và độ bền vững của chúng Các mối quan hệ trên đều chịu sự chi phối bởi luật NHÂN-QUẢ và hoạt động tuân theo các nguyên

lý sau: 1) tính đồng dạng; 2) đột biến ngưỡng; 3) phản ứng liên hoàn và 4) thời gian Một đặc trưng quan trọng của hệ thống là vận động không ngừng Theo các nguyên

lý này, cứ sau một thay đổi theo kiểu tích lũy sẽ dẫn đến đột biến và hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác [33]

Phân tích hệ thống được xem như là một công cụ thích hợp để xây dựng các mối tương tác phức tạp giữa hệ thống tài nguyên thiên nhiên và hệ thống kinh tế-xã hội Đối với hệ vùng ven biển, có thể chia thành 2 phụ hệ là: 1) Phụ hệ tự nhiên (có thể chia nhỏ thành các hợp phần sinh vật và các hợp phần không sinh vật) và 2) Phụ hệ kinh tế-xã hội bao gồm việc sử dụng tài nguyên và hạ tầng cơ sở vùng ven biển [33]

Tiếp cận quản lý tổng hợp

Tiếp cận quản lý tổng hợp là nền tảng để quản lý thống nhất các hợp phần tự nhiên và các hoạt động khai thác, sử dụng của con người để đảm bảo phát triển bền vững ở đới bờ biển Tiếp cận quản lý tổng hợp là sự thống nhất về không gian địa

lý, thống nhất về khoảng thời gian chiến lược phát triển, thống nhất về thể chế chính sách, chiến lược và qui hoạch phát triển và thống nhất về quản lý sử dụng và khai thác tài nguyên đới bờ biển Đồng thời, đó cũng là sự thống nhất về cơ chế tài chính bền vững cho hành động quản lý vùng lãnh thổ trên mọi phương diện khai thác, sử dụng, bảo vệ và phát triển tài nguyên và môi trường [51-54]

Quản lý tổng hợp trên cơ sở tiếp cận hệ sinh thái là một phương thức quản lý khá mới mẻ mà Liên hợp quốc đang kêu gọi phát triển trong những năm đầu của thế

kỷ hai mốt Phương thức này đảm bảo cho sự kết hợp và liên kết giữa nhiều lực lượng, trong đó các nhà khoa học đóng vai trò quan trọng trong việc khái quát thực tiễn thành lý luận cơ bản và quay trở lại áp dụng vào thực tiễn Với cách tiếp cận quản lý trên cơ sở hệ sinh thái, các nhà quản lý và hoạch định chính sách sẽ sử dụng tốt các kiến thức khoa học, kỹ thuật và đạt được sự ủng hộ cao của cộng đồng các nhà khoa học, đồng thời cũng sẽ động viên và khai thác ngày càng triệt để kiến thức bản địa của cộng đồng địa phương cũng như sự ủng hộ của họ