(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu đánh giá biến động đường bờ phục vụ quản lý bờ biển sóc trăng cà mau

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt được mục tiêu nêu ra, quá trình nghiên cứu thực hiện 5 nội dung chính: 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu, xác lập cơ sở lý luận và lựa chọn hệ phương pháp nghiên c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

HÀ NỘI - 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Vũ Văn Phái

2 TS Nguyễn Đắc Đồng

HÀ NỘI - 2017

LỜI CAM ĐOAN

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

Các số liệu, kết quả nêu ra trong luận án này là trung thực và chưa được ai công bố trong công trình nào khác

Tác giả luận án

Lưu Thành Trung

NCS cũng nhận được sự giúp đỡ, sự hỗ trợ, tạo điều kiện của Ban giám hiệu, phòng Sau đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu đó

Đặc biệt, NCS xin trân trọng, ghi nhớ sự giúp đỡ, động viên về mặt tinh thần

và vật chất của bố mẹ, gia đình trong suốt quá trình học tập, khảo sát thực địa và viết luận án

Để hoàn thành luận án, xin cảm ơn Cục Viễn thám Quốc gia, Viện Địa chất và Địa vật lý Biển, Viện Hải dương học, các đơn vị trực thuộc Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam, Trung tâm Khí tượng thủy văn quốc gia, Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu đã cung cấp số liệu để xây dựng luận án

Và qua đây, xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các bạn bè, đồng nghiệp

đã hỗ trợ, động viên và tạo điều kiện cho NCS suốt thời gian qua

Xin một lần nữa được gửi lời cảm ơn đến tất cả những sự giúp đỡ chân tình của các thầy cô, gia đình, bạn bè trong suốt quá trình học tập, để sau đây có thể bắt đầu tự nghiên cứu khoa học độc lập không còn được các thầy hướng dẫn, chỉ bảo Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC HÌNH 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN 8

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 9

PHẠM VI NGHIÊN CỨU 9

CƠ SỞ TÀI LIỆU 9

Ý NGHĨA KHOA HỌC 10

CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN 11

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

1.1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ 13

1.1.1 Trên thế giới 13

1.1.2 Ở nước ta 20

1.2 LÝ LUẬN VỀ QUẢN LÝ BỜ BIỂN TỪ TIẾP CẬN ĐỊA MẠO 24

1.2.1 Một số thuật ngữ trong quản lý bờ biển 24

1.2.2 Quản lý bờ biển từ tiếp cận địa mạo 25

1.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

1.3.1 Phương pháp luận 27

1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu 28

1.3.3 Quy trình nghiên cứu 37

Tiểu kết chương 1 38

Từ những điều trình bày ở trên, có thể khái quát như sau: 38

CHƯƠNG 2 CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH, BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH VÀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO BỜ BIỂN SÓC TRĂNG - CÀ MAU 40

2.1 KHÁI QUÁT VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU 40

2.1.1 Vị trí địa lý 40

2.1.2 Ý nghĩa của vị trí 40

2.2 CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH VÀ BIẾN ĐỔI ĐỊA HÌNH BỜ BIỂN 40

2.2.1 Địa chất 40

2.2.1.1 Các hệ thống đứt gãy chính 40

2.2.1.3 Hoạt động magma 44

2.2.2 Địa hình 44

2.2.3 Khí hậu 45

2.2.3.1 Hoàn lưu 45

2.2.3.2 Bức xạ và nắng 45

2.2.3.3 Nhiệt độ không khí 46

2.2.3.4 Độ ẩm không khí 46

2.2.3.5 Gió 46

2.2.3.6 Lượng mưa 47

2.2.3.7 Bão và áp thấp nhiệt đới 47

2.2.4 Thủy văn 47

2.2.5 Hải văn 47

2.2.6 Thay đổi mực nước biển 48

2.2.7 Rừng ngập mặn 49

2.2.8 Các tác động nhân sinh 50

2.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO BỜ BIỂN SÓC TRĂNG - CÀ MAU 51

2.3.1 Đặc điểm địa mạo phần lục địa 51

2.3.1.2 Địa hình nguồn gốc sông - biển 51

2.3.1.3 Địa hình nguồn gốc sinh vật 53

2.3.2 Đặc điểm địa mạo phần đáy biển 53

2.3.2.1 Địa hình trong đới sóng vỗ bờ 53

2.3.2.2 Địa hình trong đới sóng vỗ và biến dạng 54

2.4 PHÂN VÙNG ĐỊA MẠO BỜ BIỂN 56

2.4.1 Nguyên tắc phân vùng 56

2.4.2 Các tiểu vùng địa mạo bờ biển STCM 57

Tiểu kết chương 2 58

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐỊA HÌNH PHỤC VỤ QUẢN LÝ BỜ BIỂN SÓC TRĂNG - CÀ MAU 62

3.1 ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐỊA HÌNH BỜ BIỂN 62

3.1.1 Biến động theo chiều dọc 62

3.1.2 Biến động theo chiều thẳng đứng 80

3.1.3 Bước đầu phân tích nguyên nhân gia tăng xói lở 97

3.2 ĐÁNH GIÁ TÍNH DỄ BỊ TỔN THƯƠNG CỦA ĐƯỜNG BỜ BIỂN 101

3.3 ĐỊNH HƯỚNG QUẢN LÝ BỜ BIỂN 106

3.4 THIẾT LẬP HÀNH LANG CẢNH BÁO NGUY CƠ XÓI LỞ - BỒI TỤ BA XÃ VEN BIỂN Ở PHÍA NAM MŨI CÀ MAU 122

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 129

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ARGIS Bộ phần mềm GIS do công ty ESRI của Mỹ sản xuất

CVI Chỉ số dễ bị tổn thương bờ biển (Coastal Vulnerable Index)

ĐHQGHN Đại học Quốc gia Hà Nội

ĐHKHTN Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội EPAW Chiều rộng vùng bờ dễ bị xói lở (Erosion prone area widths)

GIS Hệ thống thông tin địa lý (Geographic information system)

GPS Hệ thống định vị toàn cầu (Global positioning system)

LANDSAT Vệ tinh quan sát trái đất của Mỹ do cơ quan hàng không vũ trụ quốc

gia Hoa Kỳ (NASA) quản lý MHWL Đường mực nước cao trung bình (Mean high water level)

MIKE-21 Bộ phần mềm của Viện Thủy lực Đan Mạch

MSL Mean Sea Level (Mực nước biển trung bình)

SPOT Vệ tinh quan sát trái đất của Pháp

UTM Hệ tọa độ phẳng UTM quốc tế sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang

đồng góc (Universal transverse mercator) VN-2000 Hệ quy chiếu và Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000

RAMSAR Công ước quốc tế về các vùng đất ngập nước như là nơi cư trú của

các loài chim nước

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 12

Hình 1 2 Khảo sát đường bờ biển cổ trên đá vôi tại hang Cá Sấu, Kiên Giang 21

Hình 1 3 Mặt cắt ngang đới bờ biển 25

Hình 1 4 Quy mô không gian và thời gian và các tác nhân quan trọng làm thay đổi hệ thống bờ biển trong ngắn hạn, trung hạn và dài hạn 28

Hình 1 5 Một số hình ảnh khảo sát đánh giá xói lở bờ biển ngoài thực địa theo các lộ trình dọc theo các xã ven biển 29

Hình 1 6 Thực địa khảo sát xói lở bờ biển tại Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau 30

Hình 1 7 Tiếp cận nghiên cứu biến động từ phía biển sử dụng vỏ lãi 30

Hình 1 8 Xói lở bờ biển ở phía Tây Rạch Gốc 30

Hình 1 9 Nghiên cứu thực địa tại Gành Hào, tỉnh Bạc Liêu 31

Hình 1 10 Sử dụng chỉ thị thực vật để nghiên cứu biến động đường bờ biển 36

Hình 1 11 Phân tích xu thế quá trình xói lở - bồi tụ bờ biển dựa vào chỉ thị thực vật trong mối quan hệ với nước biển dâng 37

Hình 1 12 Quy trình nghiên cứu của luận án 39

Hình 2 1 Số liệu mực nước trung bình nhiều năm 49

Hình 2 2 Phát triển điện gió ven, xả thải gây ô nhiễm môi trường ven biển biển khu vực Nhà Mát, Bạc Liêu 51

Hình 2 3 Sơ đồ địa mạo dải ven biển Sóc Trăng - Cà Mau 59

Hình 2 4 Sơ đồ phân vùng địa mạo bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau 61

Hình 3 1 Chỉ thị thực vật cho bồi tụ ở Vĩnh Châu ……… 63

Hình 3 2 Bờ biển chuyển sang xu thế bồi tụ 63

Hình 3 3 Xói lở bờ biển phá hủy rừng ngập mặn tại Mũi Bà Quan 66

Hình 3 4 Chỉ thị xói lở với cây ngập mặn trưởng thành bị phá hủy ở Rạch Gốc 67

Hình 3 5 Xói lở để lại cát mịn và phá hủy công trình ở Rạch Tàu 67

Hình 3 6 Xói lở rãnh tạo đường bờ biển dạng răng cưa và phá hủy trực tiếp cây ngập mặn đã trưởng thành tại phía nam Mũi Cà Mau 67

Hình 3 7 Chỉ thị thực vật bờ biển bồi tụ tại Cà Mau với cây mắm tiên phong trên bãi bùn non 68

Hình 3 8 Cây rừng ngập mặn có độ cao khác nhau và thấp dần ra phía biển là chỉ

thị thực vật cho xu thế quá trình bồi tụ tại Ngọc Hiển 68

Hình 3 9 Sơ đồ xu thế biến động quá trình xói lở - bồi tụ trong dài hạn ở bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau thời kỳ 1965 -1990 76

Hình 3 10 Sơ đồ xu thế biến động quá trình xói lở - bồi tụ trong dài hạn ở bờ biển 3 xã phía nam Mũi Cà Mau thời kỳ 1965 - 1990 77

Hình 3 11 Sơ đồ xu thế biến động quá trình xói lở - bồi tụ bờ biển trong dài hạn ở bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau thời kỳ 1990 - 2013 78

Hình 3 12 Sơ đồ xu thế biến động quá trình xói lở - bồi tụ trong dài hạn ở bờ biển bờ biển 3 xã phía nam mũi Cà Mau thời kỳ 1990 - 2013 79

Hình 3 13 Độ sâu và lưới khu vực tính toán 85

Hình 3 14 Trường sóng trung bình tính ngày 4/7/2012 86

Hình 3 15 Trường sóng trung bình tính ngày 15/12/2012 87

Hình 3 16 Trường sóng cực đại tính ngày 24/5/2012 88

Hình 3 17 Phân bố trầm tích lơ lửng ngày 10/3/2012 89

Hình 3 18 Phân bố trầm tích lơ lửng ngày 10/9/2012 90

Hình 3 19 Phân bố trầm tích lơ lửng ngày 31/12/2012 91

Hình 3 20 Phân bố bồi xói đáy biển ngày 31/12/2012 92

Hình 3 21 Biến động bồi xói đáy năm 2009 và năm 2012 93

Hình 3 22 Biến động nồng độ trầm tích trung bình ngày 94

Hình 3 23 Thay đổi địa hình đáy theo các mặt cắt dọc bờ biển STCM 95

Hình 3 24 Mô phỏng sự thay đổi độ sâu của sông Tiền và sông Hậu 98

Hình 3 25 Rừng ngập mặn bị phá hủy do gia tăng năng lượng của sóng 101

Hình 3 26 Biểu đồ đường cong lũy tích CVI bờ biển STCM 104

Hình 3 27 Sơ đồ đánh giá khả năng tổn thương bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau 105

Hình 3 28 Đê biển ở Mũi Cà Mau và kè lát mái bị phá hủy tại Hòn Đá Bạc 106

Hình 3 29 Bờ biển xói lở vào sát chân đê (trái) và kè chữ T bằng tre để bảo vệ bờ (phải) ở Vĩnh Tân Sóc Trăng 107

Hình 3 30 Xói lở nghiêm trọng và kè mềm tại Nhà Mát, Bạc Liêu 108

Hình 3 31 Sơ đồ phân vùng quản lý bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau 121

Hình 3 32 Minh họa mặt cắt tính toán tại xã Nguyễn Huân cho thiết lập hành lang cảnh báo nguy cơ xói lở - bồi tụ ở bờ biển trên ảnh Spot năm 2013 126 Hình 3 33 Minh họa mặt cắt tính toán tại xã Tam Giang Đông thiết lập hành lang cảnh báo nguy cơ xói lở - bồi tụ ở bờ biển trên ảnh Spot năm 2013 127 Hình 3 34 Minh họa mặt cắt tính toán tại xã Tam Giang Tây cho thiết lập hành lang cảnh báo nguy cơ xói lở - bồi tụ ở bờ biển trên ảnh Spot 2013 127 Hình 3 35 Sơ đồ hành lang cảnh báo nguy cơ xói lở - bồi tụ cho ba xã ven biển ở phía nam Mũi Cà Mau 128

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3 1 Tổng hợp cán cân bồi - xói bờ biển STCM giai đoạn 1965 - 2013 73 Bảng 3 2 Tổng hợp chi tiết diễn biến bồi xói dọc theo bờ biển STCM theo các tiểu vùng địa mạo và các đoạn bờ biển 73 Bảng 3 3 Kết quả tính toán biến động địa hình đáy 04 tháng cuối năm 2012 84 Bảng 3 4 Tổng hợp kết quả tính toán biến động theo chiều thẳng đứng 96

MỞ ĐẦU

TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN

Biến động địa hình bờ biển, đặc biệt là xói lở đang trở thành một trong những vấn đề địa mạo và thay đổi môi trường ở quy mô toàn cầu trong bối cảnh biến đổi khí hậu Tình hình cũng đang ngày càng trở nên nan giải ở nước ta, khi xói lở xảy ra ngay tại những vùng đất mà trước đây liên tục được bồi tụ lấn ra phía biển

Gần đây, xói lở đã phá hủy cảnh quan, đê kè, các công trình du lịch suốt chiều dài bán đảo Cà Mau, dải đất địa đầu cực nam của Tổ Quốc Xói lở đang phổ biến tại chính Đất Mũi, khu vực thường xuyên bồi tụ trước đây như bãi Khai Long thì tốc

độ cũng suy giảm Những hình ảnh phá hủy liên tục quan sát được dọc bờ và sự thất bại của một số giải pháp địa kỹ thuật là do chưa tính hết các đặc trưng địa mạo và các nhân tố động lực hình thái gây biến đổi địa hình khi triển khai các hoạt động kinh tế, xây dựng công trình ven biển

Từ tiếp cận của địa mạo học, bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau gồm hai bộ phận là phần đồng bằng rìa châu thổ sông Mê Công (một trong những lưu vực sông lớn nhất thế giới) và phần đồng bằng thấp chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, đặc trưng cho kiểu bờ biển nông có diễn thế rừng ngập mặn tự nhiên nhiệt đới với thành phần chủ yếu là bùn sét chịu ảnh hưởng chính của sông và dòng dọc bờ

Vùng ven biển Sóc Trăng - Cà Mau cũng là nơi có những hoạt động kinh tế quan trọng của Tây Nam Bộ, song cũng là khu vực có khả năng tổn thương cao dưới tác động của các nhân tố tự nhiên và con người Xói mạnh đang gây mất đất, mất các dịch vụ địa mạo ở vùng bờ Có thể khẳng định, áp lực đối với bờ đang gia tăng cả từ phía biển và đất liền, hậu quả do tai biến gây ra đang trở thành gánh nặng với chính quyền và người dân

Từ những lý do nêu trên, đề tài luận án đã được lựa chọn không chỉ có ý nghĩa

về lý luận mà còn xuất phát từ những yêu cầu cấp bách của thực tiễn quản lý bờ biển khu vực trong bối cảnh biến đổi khí hậu, góp phần triển khai Luật Tài nguyên

và Môi trường biển, hải đảo [24], có hiệu lực từ ngày 01 tháng 7 năm 2016 với nhiều quy định mới, lần đầu tiên xuất hiện trong quản lý biển ở nước ta

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Đánh giá được hiện trạng, xu thế, nguyên nhân biến động địa hình dọc bờ và đáy biển và tính dễ bị tổn thương của đường bờ trên cơ sở nghiên cứu địa mạo phục

vụ cho quản lý bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục tiêu nêu ra, quá trình nghiên cứu thực hiện 5 nội dung chính: 1) Tổng quan vấn đề nghiên cứu, xác lập cơ sở lý luận và lựa chọn hệ phương pháp nghiên cứu xu thế biến động của quá trình xói lở - bồi tụ phục vụ cho quản lý

1) Không gian nghiên cứu

Dải bờ biển từ cửa Định An (Sóc Trăng) đến Tiểu Dừa (Cà Mau) với giới hạn

về phía lục địa được xác định cơ bản theo ranh giới hành chính của các xã ven biển, phía biển ra đến độ sâu 20 m nước

2) Vấn đề nghiên cứu

Đánh giá biến động của quá trình xói lở - bồi tụ bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau dựa trên nghiên cứu địa mạo cho quản lý bờ biển

3) Đối tượng nghiên cứu

Địa hình bờ biển cả phần trên cạn và dưới nước của không gian nghiên cứu

CƠ SỞ TÀI LIỆU

Nghiên cứu dựa trên các tài liệu chính sau đây:

(i) Các bản đồ địa hình đất liền và đáy biển, độ sâu và hải đồ do Viện Địa chất

và Địa vật lý biển, Trung tâm Trắc địa bản đồ biển, Trung tâm Điều tra tài nguyên

và Môi trường biển cung cấp

(ii) Kết quả nghiên cứu và khảo sát thực địa của NCS trong 3 đợt vào các năm

(v) Số liệu khí tượng thủy văn của Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia, Viện Khí tượng thủy văn và BĐKH cung cấp

(vi) Các tài liệu thu thập khi triển khai các đề tài, dự án liên quan đến luận án (vii) Các tài liệu lưu trữ tại bộ môn Địa mạo và Địa lý, Môi trường Biển, Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

(viii) Các tài liệu khác được trích dẫn

NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

1) Đã làm rõ hiện trạng và xu thế xói lở bờ biển trong mối quan hệ với quá trình địa mạo khu vực Sóc Trăng - Cà Mau

2) Đã đưa ra định hướng quản lý bờ biển theo tiểu vùng và xác lập được hành lang cảnh báo nguy cơ xói lở - bồi tụ cho ba xã ven biển ở phía nam mũi Cà Mau CÁC LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ

1) Dưới tác động tổng hợp của điều kiện tự nhiên và các hoạt động của con người trong bối cảnh nước biển dâng, biến động đường bờ Sóc Trăng - Cà Mau giai đoạn 1965 - 2013 có diễn biến phức tạp với xu thế gia tăng của quá trình xói lở 2) Tích hợp phân tích xu thế biến động địa hình và đánh giá tính dễ bị tổn thương là cơ sở khoa học cần thiết cho định hướng quản lý và thiết lập hành lang cảnh báo nguy cơ xói lở - bồi tụ ở bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau

Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho quản lý bờ biển Sóc Trăng -

Cà Mau và có thể nhân rộng áp dụng với các khu vực khác ở nước ta

CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN

Trên cơ sở các nội dung nghiên cứu để đạt mục tiêu đề ra và đảm bảo tính logic, chỉnh thể của vấn đề nghiên cứu Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và khuyến nghị, danh mục tài liệu tham khảo, luận án được bố cục thành 03 chương đánh số thứ từ từ 1 đến 3 như sau:

Chương 1 Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 Các nhân tố hình thành, biến đổi địa hình và đặc điểm địa mạo bờ biển Sóc Trăng - Cà Mau

Chương 3 Đánh giá biến động địa hình phục vụ quản lý bờ biển Sóc Trăng -

Cà Mau

Hình 1 1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ

1.1.1 Trên thế giới

Theo quan niệm của địa mạo học, biến động hay tiến hóa địa hình bờ biển là một quá trình tự nhiên, luôn tồn tại và góp phần tạo ra các cảnh quan ven bờ Nghiên cứu biến động đường bờ chính là đánh giá diễn biến của quá trình xói lở - bồi tụ (cả phần trên cạn và dưới nước) của hệ bờ biển Xói lở và bồi tụ là hai mặt đối lập trong một quá trình (hay cũng có thể gọi là hai quá trình địa mạo đối lập trong hệ bờ biển), hình thành nên một dạng địa hình nào đó (quá trình xây dựng) và

sự phá hủy một thành tạo địa hình khác đang tồn tại (quá trình phá hủy) dưới tác động của nhiều nhân tố động lực khác nhau từ phía biển cũng như từ phía lục địa, cả các nhân tố tự nhiên cũng như tác động của con người (Vũ Văn Phái, 2013) [16-22] Nghiên cứu sự biến đổi của đường bờ hay xu thế xói lở - bồi tụ bờ biển là vấn

đề thu hút các nhà khoa học, quản lý Việc quản lý bờ biển và quy hoạch các hoạt động kinh tế, xây dựng công trình ở vùng ven biển yêu cầu thông tin về xu thế biến đổi quá trình xói lở - bồi tụ (Boak và Tuner, 2005 ) [40]

đã đánh giá sự biến đổi của địa hình trong một hệ mở dựa trên mối quan hệ giữa hình dạng và quá trình Các tác giả Hack (1960) [56] và Strahler (1952) [85] đã công bố các nghiên cứu quan trọng về tiến hóa địa hình, phân tích các quá trình xói

lở, bồi tụ hình thành và biến đổi địa hình dựa trên động lực hình thái, mở ra hướng nghiên cứu về địa mạo động lực hay nhiều nhà khoa học gọi là địa mạo quá trình Trước năm 1970, việc sử dụng các tư liệu viễn thám còn rất hạn chế, chủ yếu vẫn là các phương pháp điều tra thực địa truyền thống, kết hợp với thiết lập các trạm quan trắc cố định, trạm mặt rộng và trạm liên tục Hà Lan là quốc gia đi đầu

trong thiết lập hệ thống quản lý đường bờ biển Chương trình quan trắc đường bờ của Hà Lan được thực hiện một cách có hệ thống từ năm 1963, kết quả đo đạc trực tiếp cập nhật thường xuyên theo các mặt cắt vuông góc với bờ và hình thành nên bộ

số liệu độc đáo duy nhất trên thế giới về giám sát bờ biển quốc gia Đây chính là lý

do Hà Lan trở thành quốc gia đầu tiên công bố chỉ giới hạn chế phát triển cho mọi hành động ra quyết định ở vùng bờ dựa trên đường bờ pháp lý quốc gia 1990 [27]

1.1.1.2 Sau năm 1970

Từ năm 1972, sau khi vệ tinh LANDSAT đầu tiên được đưa lên quỹ đạo, các

thế hệ vệ tinh quan trắc trái đất khác lần lượt được phóng lên quỹ đạo không gian trong đó có VNRedSat-1 của chính Việt Nam Ảnh chụp từ các vệ tinh đã cung cấp những dữ liệu hỗ trợ quan trọng cho nghiên cứu bờ biển khi được kết hợp với thực địa ngoại nghiệp, cho phép phân tích xu thế biến động tương đối chính xác Mặc dù viễn thám không thể thay thế hoàn toàn các phương pháp truyền thống nhưng nó cho phép có cái nhìn tổng thể cho lập quy hoạch và quản lý vùng bờ Việc sử dụng ảnh vệ tinh trong nghiên cứu cho phép phát hiện xu thế chung, hỗ trợ tốt cho ra quyết định quản lý bờ biển, nhất là khi những biến động được tích lũy là đáng kể (khi thời gian đánh giá đủ dài) Tuy nhiên, cũng cần khẳng định các kết quả phân tích viễn thám cần được khảo sát kiểm chứng bởi mô hình và thực địa bổ sung cho định hướng quản lý bờ do hạn chế về tính đồng bộ thời gian và chất lượng ảnh, nhất

là với điều kiện nghiên cứu ở nước ta

Từ sau năm 1990, việc kết hợp các phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền

thống và công nghệ địa tin học (geomatics), mô hình hóa trong nghiên cứu biến động địa hình đã mở ra một thời kỳ mới, với rất nhiều công trình đã được công bố trên thế giới

Crowel (1991) [43] đã có nghiên cứu quan trọng về phân tích tốc độ thay đổi

bờ biển trong lịch sử (phân tích xu thế) Tác giả này đã phân tích tương đối chi tiết những hạn chế, tính không chắc chắn của các kỹ thuật đánh giá biến động, thành lập bản đồ xu thế biến động bờ biển trong lịch sử dựa trên ảnh hàng không, các chỉ thị

bờ biển trong mối quan hệ với các giá trị mực nước biển cao, mực nước trung bình nhiều năm Weide (1993) [94] đã đưa ra những quan điểm cơ bản về tiếp cận hệ thống cho quản lý tổng hợp bờ biển

Những nghiên cứu đáng lưu ý được Woodroffe (1992, 2002) công bố về quá trình tiến hóa của địa hình bờ biển, đánh giá sự thay đổi về cung cấp trầm tích và các đặc trưng địa mạo bờ biển kết hợp cả các phương pháp điều tra truyền thống và

sử dụng các tư liệu vệ tinh như là những chỉ thị cho phát hiện xu thế xói lở bờ biển [95, 96]

Một số tác giả như Cook và Doornkamp (1990) [44], Panizza (1996) [76] đã xếp nghiên cứu biến động đường bờ là nội dung trong địa mạo môi trường, một hướng nghiên cứu mới và phục vụ trực tiếp cho công tác quản lý môi trường và bảo tồn đa dạng sinh học vùng ven biển

Nghiên cứu của Kay (1990) [59] đã đánh giá xói lở bờ biển dưới tác động của nước biển dâng và ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính là nền tảng cho nhiều nghiên cứu về tổn thương dựa trên chỉ số CVI sau này Tiếp đó, năm 1999, Kay và Alder

đã có nghiên cứu đưa ra nhưng nội dung cơ bản của quản lý bờ biển và tập hợp xuất bản cuốn sách “Quy hoạch và quản lý bờ biển” [64]

Một số tác giả đã đi sâu nghiên cứu về các hướng cụ thể liên quan đến địa mạo sinh vật, thay đổi môi trường, thay đổi địa mạo và phát triển bền vững, địa chất môi trường như Rohdenburg (1989) [79], Tuner (1990) [92], Jones (1995) [60], Montgomery (1992) [74], Meadowcroft và nnk (1999) [73] cho mục tiêu quản lý bờ biển trong các thang thời gian khác nhau (ngắn hạn, trung hạn, dài hạn) tương ứng với các quy mô không gian khác nhau phụ thuộc vào mục tiêu đánh giá và quản lý tài nguyên và tai biến Các nghiên cứu này đều khẳng định, đánh giá biến động hay tiến hóa bờ biển là vấn đề phức tạp trong mối quan hệ với các quá trình địa mạo vùng bờ Tuy nhiên, lại rất quan trọng và cần thiết cho quản lý bờ biển nói chung và giảm nhẹ thiệt hại do tai biến địa mạo, nhất là xói lở bờ biển nhằm bảo vệ cơ sở hạ tầng và dân sinh vùng bờ

Từ sau năm 2000, bên cạnh các nội dung truyền thống như đã phân tích, đã

xuất hiện một xu thế mới và liên tục được phát triển về lý luận và thực tiễn Các quốc gia tiên tiến trên thế giới hướng đến việc phân vùng, thiết lập các chỉ giới pháp

lý, hành lang cảnh báo nguy cơ tai biến, sử dụng các chỉ số đánh giá tổn thương nhằm hỗ trợ quá trình ra quyết định với các hành động phát triển tại vùng bờ Bên cạnh đó, các nghiên cứu đánh giá biến động bờ biển đã hình thành các phương pháp

đánh giá biến động khác nhau cho từng kiểu bờ với độ ổn định (stability) khác nhau

từ bờ đá, bờ cát đến các bờ thực vật, bùn sét Các nội dung liên quan đến bờ biển bùn sét bao phủ bởi rừng ngập mặn nhiệt đới tương tự với khu vực STCM cũng sẽ được phân tích dưới đây nhằm lựa chọn hệ phương pháp nghiên cứu phù hợp

a) Các nghiên cứu về phân vùng quản lý bờ biển dựa trên đánh giá tổn thương, thiết lập và quản lý các ranh giới hạn chế phát triển ở vùng ven biển

Năm 2010, Pendleton và nnk [77] đã có nghiên cứu quan trọng về xác lập những tham số quan trọng trong đánh giá tổn thương bờ biển do nước biển dâng Các biến số này được nhiều tác giả phát triển trong các chỉ số tổn thương tổng hợp, tổn thương với biến đổi khí hậu và dâng cao mực nước biển trên thế giới Thieler và Hammar (2000) đã đưa ra phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của bờ biển với nước biển dâng [48] Trong đó, chỉ số CVI được tính toán bán định lượng dựa trên tích hợp các tham số địa mạo, độ nghiêng, tốc độ dâng mực nước biển, tốc độ biến đổi bờ biển, triều và độ cao sóng, xây dựng biểu đồ đường cong lũy tích và phân cấp rủi ro, lập bản đồ khả năng tổn thương bờ biển theo các mặt cắt vuông góc với đường bờ được thiết lập

Các tác giả Gulizar Ozyurt và Aysen Ergin (2009, 2010, 2012) đã phát triển nhiều kỹ thuật khác nhau để đánh giá tổn thương bờ biển [51,52,53] Các chỉ số tổn thương tổng hợp dựa trên phân tích nhóm các nhân tố tác động, các nhân tố thể hiện mức độ nhạy cảm và nhóm các nhân tố thể hiện khả năng thích ứng và đưa ra phân cấp tổn thương dựa vào hàm phân bố đều Tuy nhiên, các phương pháp này chủ yếu được sử dụng để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và tính dễ bị tổn thương cho từng lĩnh vực kinh tế, xã hội cụ thể Đối với quản lý bờ biển, việc đánh giá dựa vào chỉ số CVI là phương pháp hiệu quả cho mục tiêu phân vùng định hướng quản

lý bờ biển, nhất là khi được kết hợp với công cụ hành lang cảnh báo tai biến

Cambers (1998) [41] đã nghiên cứu về giật lùi bờ biển phục vụ quy hoạch vùng bờ và đưa ra phương pháp tính toán thay đổi vị trí bờ biển dựa trên thiết lập các mặt cắt vuông góc với bờ biển (kéo dài cả về phía biển và đất liền), là cơ sở cho phép đánh giá tốc độ biến động (giật lùi hay tiến ra biển) của đường bờ

Sanò và nnk (2010) [80], Julien Rochette và nnk (2010) [61] đã có các nghiên cứu về biến động đường bờ ở biển Địa Trung Hải Trong đó, đưa ra các khung phân

tích chung về quản lý tai biến, khẳng định xu thế giật lùi bờ biển trong mối quan hệ với sự gia tang của xói lở là một trong những thách thức quan trọng nhất với bờ biển khu vực nói chung và cả châu Âu trong quản lý tổng hợp đới bờ biển

Năm 2013, Cơ quan Môi trường và bảo vệ di sản của chính quyền bang Queensland (Úc) đã đưa ra các hướng dẫn kỹ thuật chi tiết liên quan đến quản lý rủi

ro với tai biến ở vùng bờ Trong đó, đã đưa ra hướng dẫn tính toán các khoảng chiều rộng vùng bờ nhạy cảm với xói lở EPAW (Erosion Prone Area Withds) với các khoảng thời gian dự báo khác nhau (năm quy hoạch) cho quản lý bờ [90] Các khoảng chiều rộng vùng nhạy cảm được xác định dựa trên các tham số là năm quy hoạch, tốc độ bồi xói dài hạn, xói lở ngắn hạn do bão, xoáy thuận nhiệt đới, xói lở

do dâng cao mực nước biển liên quan đến BĐKH, hệ số an toàn và thành phần cho phép sụp đổ vách xói lở

Các nghiên cứu này đã đưa ra phương pháp tính toán các chỉ số, giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm phân chia các tiểu vùng, thiết lập các hành lang cảnh báo như

là một công cụ quản lý bờ hiện đại, khả thi, có chi phí thấp cho bảo vệ tài nguyên và giảm nhẹ thiệt hại gây ra bởi tai biến ở vùng bờ, bảo vệ các cơ sở hạ tầng và dân sinh ven biển trong bối cảnh BĐKH và mực nước biển dâng cao

b) Các nghiên cứu đánh giá biến động đường bờ biển bùn sét có rừng ngập mặn tự nhiên bao phủ vùng nhiệt đới tương tự với bờ biển STCM trên thế giới

Woodroffe (1992, 2002) [95,96] đã công bố nghiên cứu quan trọng về trầm tích và địa mạo sinh vật và chỉ ra mối liên hệ chặt chẽ giữa hệ sinh thái và biến đổi địa mạo bờ biển trong mối quan hệ với thay đổi nguồn cung cấp trầm tích Địa hình được xem là nền rắn cho hệ sinh thái phát triển, quyết định sự phân bố năng lượng

và vật chất vào, ra đối với hệ địa mạo, trên mỗi dạng địa hình sẽ tồn tại một hoặc một số hệ sinh thái đặc trưng đi kèm với nó (Vũ Văn Phái) [17,20] Năm 2008, Bird

đã xuất bản công trình về địa mạo bờ biển trong đó đã nêu ra nhiều nội dung cơ bản liên quan đến các nhân tố động lực hình thành và biến đổi bờ biển, trong đó, có các khu vực bờ thực vật nhiệt đới [39]

Trên cơ sở quan điểm tiếp cận đánh giá tiến hóa địa hình được Hack (1960) đưa ra [56], nhiều nghiên cứu đã khẳng định các thế hệ rừng ngập mặn, ranh giới bãi triều bùn sét là những dấu hiệu quan trọng, một chỉ thị có ý nghĩa trong nghiên

cứu biến đổi địa mạo toàn cầu ở các vùng ven biển nhiệt đới và là một thủ thuật tốt

để phát hiện và định lượng thay đổi đường bờ biển Việc đánh giá biến động đường

bờ biển dựa trên mối quan hệ địa mạo - sinh vật - trầm tích là một hướng đi mới, rất quan trọng và phù hợp đối với các dải bờ biển, cửa sông được bao phủ bởi rừng ngập mặn tự nhiên vùng nhiệt đới trong đó có bờ biển STCM Trong đó, tiêu biểu là các nghiên cứu của Suares (2009) [88] đã đưa ra mô hình về phản ứng của rừng ngập mặn với thay đổi mực nước biển trong bối cảnh BĐKH toàn cầu

Năm 2002, các tác giả Shigeko Haruyama và Vũ Văn Phái đã công bố trên tạp chí địa lý quốc tế của Nhật Bản các kết quả nghiên cứu về đánh giá biến động đường bờ biển châu thổ sông Hồng dựa trên kết hợp tài liệu địa mạo, ảnh viễn thám

và điều tra thực địa trong đó bước đầu cũng đã có những ứng dụng địa mạo sinh vật trong đánh giá biến động đường bờ miền Bắc Việt Nam [84]

Năm 2005, Boak và Tuner đã đánh giá sự thay đổi bờ biển dựa vào các chỉ thị địa mạo bờ biển Trong công trình này đã liệt kê và mô tả 45 dấu hiệu, chỉ thị nhận biết sự thay đổi hình thái bờ biển dựa trên tổng hợp các nghiên cứu của các học giả

về biến động địa hình, địa mạo bờ biển trên thế giới Các kết quả này có ý nghĩa rất lớn phục vụ cho nghiên cứu biến động và tiến hóa bờ biển từ tiếp cận địa mạo [40] Pedro Walfir và nnk (2006) đã sử dụng rừng ngập mặn như là một chỉ thị địa mạo

và đưa ra những kết quả nghiên cứu quan trọng về đánh giá biến động đường bờ thực vật thời kỳ 1985-2000 dựa trên kết hợp điều tra khảo sát thực địa và sử dụng ảnh SPOT 4, Landsat 5 và kết hợp cả ảnh chụp bằng máy ảnh số [78]

Năm 2012, Wilson và nnk đã kết hợp tư liệu Landsat và các loại ảnh vệ tinh khác nhau để đánh giá biến đổi đường bờ rừng ngập mặn ven biển cửa sông Amazone, thời kỳ 1996 - 2008, có nhiều điều kiện tương đồng với bờ biển khu vực nghiên cứu ở STCM Các phương pháp giải đoán ảnh kết hợp cả phương pháp giải đoán số và giải đoán bằng mắt, mối quan hệ giữa địa mạo - sinh vật - trầm tích dựa trên điều tra thực tiễn, khẳng định ý nghĩa của hướng nghiên cứu tích hợp GIS, viễn thám và khảo sát cho đánh giá biến động bờ biển [98]

Năm 2013, Szczuciński và nnk đã tiến hành nghiên cứu về đặc điểm trầm tích hiện đại và vận chuyển trầm tích và hình thái châu thổ sông Mê Công sử dụng các

số liệu khảo sát thực tế để đánh giá biến đổi môi trường trầm tích [89] Hình thái

rừng ngập mặn và thay đổi về trầm tích là những dấu hiệu quan trọng đánh giá tương tác giữa các quá trình bờ, ảnh hưởng của sông ra biển và sự thay đổi mực nước biển Chính mối tương tác này sẽ quyết định xu hướng giật lùi vào đất liền hay tiến ra biển của đường bờ

Các phân tích trên đây góp phần củng cố cho quan điểm của Slaymaker (2009) [83], Stephenson và Brander (2003) [86] cho rằng chính thay đổi sử dụng đất (trực tiếp và gián tiếp) đang là tác nhân quan trọng nhất quyết định “số phận của vật liệu trầm tích”, làm suy thoái tài nguyên, thay đổi các nhân tố thủy thạch động lực gây

ra biến động đường bờ cũng như những biến đổi địa hình ở quy mô toàn cầu trong thế kỷ 21 Biến động hay tiến hóa địa hình bờ biển đang trở thành một trong những hướng nghiên cứu quan trọng nhất trong địa mạo bờ biển tại tất cả các nước trên thế giới, đặc biệt là các khu vực nhạy cảm cao, dễ bị tổn thương như các bờ thực vật trên nền trầm tích cố kết yếu

Các tác giả đã được đề cập, đều thống nhất có mối liên hệ chặt chẽ giữa địa mạo, thay đổi trầm tích và diễn thế sinh thái vùng ven biển, nhất là với kiểu bờ thực vật Lớp phủ thực vật, hình thái bãi triều có thể thay đổi theo thời gian khi địa hình biến động Và sự hình thành hay suy thoái của các dạng địa hình bờ biển có mối liên hệ trực tiếp ứng với sự gia tăng hay thiếu hụt vật liệu cung cấp từ các quá trình trầm tích ven biển Và những biến động đáng kể có thể phân biệt khi được tích lũy trong thời gian đủ dài Do đó, việc sử dụng ranh giới bãi triều, rừng ngập mặn cung cấp những dấu hiệu địa mạo tin cậy cho nhận biết sự thay đổi vị trí của đường bờ biển và đánh giá diễn biến bồi xói ở các bờ thực vật nhiệt đới [83]

Hình thái rừng ngập mặn, bãi triều bùn sét (cả phần gian triều và phần ngập nước) là những chỉ thị địa mạo có thể sử dụng hữu ích cả trên thực địa và giải đoán ảnh viễn thám cho phép nghiên cứu biến động của đường bờ biển Những thay đổi trong mối quan hệ với đặc điểm địa mạo phát hiện từ ảnh vệ tinh và thực địa ngoại nghiệp, phân tích bản đồ cho phát hiện xu thế bồi xói có thể kiểm chứng dựa trên phân tích các quá trình ngắn hơn ứng dụng mô hình động lực cho định hướng quản

lý Như vậy, các kết quả nghiên cứu địa mạo sẽ được đưa vào quản lý bờ biển nói chung và bờ biển STCM nói riêng

1.1.2 Ở nước ta

1.1.2.1 Hướng nghiên cứu về tiến hóa trầm tích biển và đường bờ cổ

Các nghiên cứu về lịch sử tiến hóa trầm tích và đường bờ biển cổ cho phép thiết lập những bằng chứng địa chất, địa mạo quan trọng chứng minh sự thay đổi của mực nước biển trong quá khứ

Nguyễn Địch Dỹ (1995, 2010) đã có các nghiên cứu về các kiểu đường bờ biển Việt Nam và biến động cửa sông, môi trường trầm tích ven biển châu thổ trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển Tác giả đã chỉ ra rằng, châu thổ sông Cửu Long là một thành tạo còn rất trẻ, quá trình hình thành và tiến hóa của nó chỉ mới xảy ra trong quá trình biển lùi, sau khi biển tiến Flandrian đạt cực đại cách ngày nay khoảng 6.000 năm trước Trên cơ sở đó tác giả đã chia trầm tích Pleistocen muộn - Holocen khu vực sông Cửu Long thành một tập bao gồm 3 miền

hệ thống là hệ thống biển thấp tương đương với pha biển thoái của băng hà W2, hệ thống biển tiến tương đương với pha biển tiến Flandrian và hệ thống trầm tích biển cao trong giai đoạn đầu của biển thoái Holocen muộn [6-7]

Vũ Trường Sơn (2004) [25] đã phân tích đặc điểm trầm tích Đệ Tứ ở vùng biển nông ven bờ Rạch Giá - Vũng Tàu dựa trên tài liệu điều tra của Liên đoàn Địa chất Biển Trong đó, đã đưa ra bức tranh chi tiết về đặc điểm trầm tích, địa hóa môi trường trầm tích và nước phục vụ cho định hướng phát triển bền vững Trong đó, đáng lưu ý tác giả này có sử dụng phương pháp chỉ thị sinh học đánh dấu phân tử trong nghiên cứu biến động môi trường trầm tích vùng nghiên cứu Đây là một công trình nghiên cứu rất chi tiết về thành phần vật chất và các nhân tố động lực hình thành và biến động bờ biển các tỉnh Nam Bộ, trong đó có dải ven biển STCM Các tác giả Nguyễn Huy Dũng, Ngô Quang Toàn và nnk (2004) đã công bố kết quả nghiên cứu về địa tầng trầm tích vùng đồng bằng Nam Bộ trong hội thảo khoa học về địa tầng hệ Đệ Tứ các châu thổ Việt Nam [8] Các kết quả nghiên cứu này, đã được các tác giả thực hiện chủ yếu trong quá trình thành đã nghiên cứu các chuyên đề địa mạo, địa tầng trầm tích Đệ Tứ vùng đồng bằng Nam Bộ trong quá trình đo vẽ địa chất tỷ lệ 1:200.000 trong những năm 1980-1991 tại Đoàn 204, Liên đoàn Địa chất 6 dưới sự chỉ đạo của Hoàng Ngọc Kỷ, Nguyễn Ngọc Hoa của cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam (2005) [5] Đây là các kết quả nghiên cứu địa

mạo quan trọng phục vụ mục đích tìm kiếm khoáng sản và các hoạt động kinh tế công trình khu vực Nam Bộ nói chung và dải ven biển STCM nói riêng

Năm 2010, Xue và nnk [99] đã công bố các công trình nghiên cứu về tiến hóa đường bờ biển đồng bằng châu thổ sông Cửu Long trong khoảng thời gian 3000 năm trở lại đây Trong đó, đã phân chia ra 04 vùng bao gồm: Vùng cửa sông, vùng

bờ phía Đông, vùng Mũi Cà Mau và vùng phía Tây Từ đó, các tác giả này xác định tốc độ tiến về phía biển trung bình 16 m/năm, khu vực Mũi Cà Mau là 26 m/năm Năm 2013, Nguyễn Văn Lập và Tạ Thị Kim Oanh [13] đã có nghiên cứu đánh giá chi tiết về đặc điểm trầm tích bãi triều và thay đổi đường bờ biển khu vực ven biển tỉnh Cà Mau, châu thổ Sông Cửu Long trong đó đã đưa ra các mặt cắt địa hình tương đối đặc trưng dựa trên tài liệu lỗ khoan nông bãi triều ven biển

Vũ Văn Phái, Lưu Thành Trung và nnk (2012, 2013) đã khảo sát nhằm nghiên cứu tìm kiếm những dấu hiệu địa mạo về sự thay đổi mực nước biển Nam Bộ [18]

Hình 1 2 Khảo sát đường bờ biển cổ trên đá vôi tại hang Cá Sấu, Kiên Giang

1.1.2.2 Hướng nghiên cứu biến động địa hình từ tiếp cận địa mạo

Từ tiếp cận của địa mạo học, nhiều nghiên cứu đã tiến hành nhằm đưa các kết quả nghiên cứu địa mạo vào quản lý bờ biển Đáng lưu ý là các nghiên cứu của Vũ Văn Phái, Đào Mạnh Tiến, Vũ Văn Vĩnh, Nguyễn Hiệu và nnk về biến động của quá trình xói lở - bồi tụ theo các quy mô không gian - thời gian khác nhau dựa trên thành lập các bản đồ địa mạo đáy biển và xu thế xói lở - bồi tụ ở dọc bờ biển Việt Nam [16-23] Trong đó, NCS đã tham gia thành lập bản đồ địa mạo đáy biển và dọc đường bờ cho dải bờ biển cả 9 tỉnh Nam Bộ [20]

Nguyễn Địch Dỹ [7] đã thành lập bản đồ địa mạo khu vực cửa sông Cửu Long

tỷ lệ 1/250000, bản đồ này và nhiều công bố khác của tác giả đã thể hiện tương đối chi tiết các đơn vị địa mạo và mối quan hệ chặt chẽ giữa địa hình, địa mạo vùng biển nông ven bờ (0-30m nước) Nhiều công trình của các tác giả khác về các bản

đồ địa mạo thành phần trong nhiều đề tài, dự án khác nhau với các phương pháp và nguyên tắc thành lập khác nhau phục vụ cho nhiều mục tiêu nghiên cứu và xây dựng công trình, quy hoạch phát triển tại các khu vực và địa phương

1.1.2.3 Nghiên cứu xói lở - bồi tụ trong điều tra cơ bản cửa sông, ven biển

Những nghiên cứu đầu tiên về hiện trạng và nguyên nhân bồi xói bờ biển Việt Nam được thực hiện bởi Nguyễn Thanh Ngà (1995) [14], Lê Xuân Hồng (1997) [11] Các nghiên cứu này đã đưa ra bức tranh tổng thể về đặc điểm xói lở bờ biển Việt Nam, với các phân tích bao quát trên phạm vi cả nước, có ý nghĩa quan trọng trong định hướng cho các nghiên cứu chi tiết hơn với từng kiểu bờ biển

Sau đó, có nhiều công trình nghiên cứu khác nhau về hiện tượng xói lở và bồi

tụ bờ biển Việt Nam của nhiều nhà khoa học Đáng chú ý là các nghiên cứu của Nguyễn Văn Cư (2001) [2] về dự báo, phòng chống sạt lở bờ biển Miền Trung (từ Thanh Hóa đến Bình Thuận) và nghiên cứu dự báo hiện tượng xói lở, bồi tụ bờ biển, cửa sông và các giải pháp phòng tránh (2005) [3] Từ đó, Nguyễn Văn Cư và Phạm Huy Tiến (2003) đã tổng hợp nhiều nghiên cứu và xuất bản cuốn “Sạt lở bờ biển Miền Trung, Việt Nam” [4]

Nhiều đề án, dự án khác nhau đã đề cập đến vấn đề đánh giá biến động quá trình xói lở, bồi tụ phục vụ cho quản lý tổng hợp, phát triển bền vững kinh tế xã hội như của Nguyễn Chu Hồi và nnk (1997) [10], Lương Thị Nhị (2014) [15] Và nhiều công trình khác, cho thấy tính cấp thiết và ý nghĩa quan trọng của nghiên cứu biến động quá trình bồi xói dọc đường bờ và đáy ở một quốc gia biển như nước ta

1.1.2.4 Hướng nghiên cứu về quản lý tai biến, đánh giá rủi ro, tổn thương, nhạy cảm bờ biển

Việc hình thành cách tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu tai biến ở vùng ven biển đã được nêu ra tương đối chi tiết trong công trình của Đào Đình Bắc công bố năm 2002 Trong đó, đã nghiên cứu các tai biến thiên nhiên trên cơ sở các phương pháp địa mạo phục vụ cho phát triển đô thị dải ven biển Đà Nẵng - Quảng Ngãi Tác giả đã nêu ra những vấn đề lý thuyết quan trọng về tiếp cận hệ thống cho bờ biển,

đưa các kết quả nghiên cứu địa mạo vào quản lý bờ biển, thiết lập các phương trình tai biến phục vụ cho phát triển vững đô thị ven biển [1]

Tô Quang Thịnh (1996) [37], đã công bố một công trình quan trọng về ứng dụng công nghệ viễn thám thành lập bản đồ nhạy cảm ven biển Việt Nam Hệ phương pháp và kết quả nghiên cứu trong công trình này được nhiều tác giả sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo về đánh giá nhạy cảm môi trường và mức độ tổn thương của hệ bờ Và nhiều các công bố khác nhau về xây dựng mô hình vận chuyển bùn cát và biến động địa hình đáy vùng ven bờ sử dụng kết hợp nhiều bộ

mô hình mô phỏng cả 2 chiều, 3 chiều, sử dụng mô hình Mike, Delft3D, Genesis, các mô hình tính sóng, mô hình hoàn lưu biển được sử dụng hiệu quả trong nghiên cứu động lực vùng bờ

Năm 2011, các tác giả Thorsten và Nicole [30] đã có những nghiên cứu thực nghiệm về dòng chảy và mô hình xói lở tại Sóc Trăng Qua đó, đã đưa ra nhiều giải pháp bảo vệ bờ biển đã được địa phương áp dụng trong thực tiễn bước đầu mang lại hiệu quả thông qua dự án quản lý tài nguyên thiên nhiên vùng ven biển Sóc Trăng Năm 2013, Goichot và Bravard [9] đã công bố những nghiên cứu quan trọng đi sâu phân tích sự thay đổi của quỹ trầm tích lưu vực sông Mê Công, sử dụng kết hợp nhiều phân tích hiện đại có ý nghĩa quan trọng cho đánh giá các tác động xuyên biên giới của các hành động phát triển diễn ra trên lưu vực, đặc biệt là phát triển thủy điện bậc thang tại các quốc gia dọc theo lưu vực sông Nhiều nội dung trong công trình được NCS tổng hợp để bước đầu phân tích nguyên nhân gia tăng xói lở

bờ biển STCM trong mối quan hệ với thay đổi nguồn cung trầm tích

Năm 2014, Lương Thị Nhị [15] đã nghiên cứu đề xuất giải pháp quản lý tổng hợp vùng bờ bán đảo Cà Mau, tác giả đã thu thập được các kết quả từ niên giám thống kê các địa phương, khảo sát bổ sung kết hợp với các tư liệu viễn thám đưa ra được những định hướng và mô hình khung về quản lý tổng hợp chủ yếu cho vùng

bờ tỉnh Cà Mau

Và nhiều công trình khác đã đưa ra các phương pháp, kỹ thuật khác nhau nhằm đánh giá bán định lượng, định lượng cung cấp cơ sở khoa học cho định hướng, phân chia các tiểu vùng phục vụ cho quản lý tổng hợp bờ biển trước nguy cơ

gia tăng tai biến từ các hành động phát triển đang ngày càng rõ rệt trong bối cảnh BĐKH và dâng cao mực nước biển

1.2 LÝ LUẬN VỀ QUẢN LÝ BỜ BIỂN TỪ TIẾP CẬN ĐỊA MẠO

1.2.1 Một số thuật ngữ trong quản lý bờ biển

1.2.1.1 Dải ven biển

Có nhiều quan niệm về phạm vi của dải ven biển đã được đưa ra bởi các tổ chức và cá nhân trong và ngoài nước cho các mục tiêu khác nhau Trong quản lý

tổng hợp về biển và hải đảo ở nước ta, dải ven biển được xác định có ranh giới về

phía đất liền hết các đơn vị hành chính cấp huyện ven biển và về phía biển từ cách

bờ 6 hải lý trở vào [28,29] Dải ven biển trong nghiên cứu này có ranh giới về phía

đất liền cơ bản đến hết các xã ven biển, phía biển ra đến độ sâu 20 m nước

1.2.1.2 Vùng bờ và đới bờ

Theo Luật Tài nguyên, Môi trường biển và hải đảo có hiệu lực từ ngày 01

tháng 7 năm 2016 thì “vùng bờ là khu vực chuyển tiếp giữa đất liền hoặc đảo với

biển, bao gồm vùng biển nông ven bờ và vùng đất ven biển” [24] Đới bờ có ranh

giới về phía biển đến 6 hải lý còn ranh giới về phía đất liền đến hết phạm vi của các

xã ven biển [28,29] Như vậy, ở nước ta, phạm vi đới bờ về phía đất liền còn hẹp hơn so với ranh giới của dải ven biển lấy đến hết đơn vị hành chính cấp huyện

1.2.1.3 Đường bờ biển

Có rất nhiều định nghĩa về đường bờ biển đưa ra bởi nhiều nhà khoa học và các tổ chức khác nhau Định nghĩa cơ bản về đường bờ biển do Dolan đưa ra đầu

tiên được hầu hết các lĩnh vực sử dụng là “đường bờ biển là ranh giới tiếp xúc giữa

biển với đất liền” và luôn dịch chuyển theo sự dao động của mực nước biển [40]

Từ cách tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu bờ biển cần phân định rõ bờ trong

và 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 Đường bờ ngoài (shoreline) là đường giao nhau giữa mặt nước với bãi biển nằm ở vị trí mực nước cao trung bình (MHWL) Tại các vị trí bờ biển dốc đứng thì bờ trong và bờ ngoài có thể trùng nhau (Vũ Văn Phái) [17]

Đường bờ biển là sự giao thoa giữa đất liền và biển, nó là một đường động và

vị trí không gian của nó biến đổi theo nhiều quy mô thời gian (Moore, 2000) [65]

Vì bản chất động của ranh giới này nên khi nghiên cứu có rất nhiều chỉ thị được sử dụng để thiết lập đường bờ biển Boak và Tuner (2005) [40] đã tổng hợp 45 loại chỉ thị (indicator) phổ biến để xác định đường bờ Chỉ thị phổ biến để xác định đường

bờ ngoài (shoreline) là dựa vào đường mực nước cao trung bình với vị trí về phía đất liền đạt được bởi mực nước biển lúc thủy triều cao Khi việc xác định đường mực nước cao là khó khăn hoặc không thể thì đối với các bờ thực vật, các chỉ thị tốt cho đánh giá xói lở bờ biển có thể được sử dụng là các đường thực vật (đường rìa hướng ra phía biển của cồn hay bãi triều có lớp phủ thực vật) hoặc vách xói lở (theo

Priest (1999), Moore (1999), Komar (2001) [40])

Hình 1 3 Mặt cắt ngang đới bờ biển theo Boak và Tuner (2005) [40]

1.2.2 Quản lý bờ biển từ tiếp cận địa mạo

Địa hình là cơ sở cho một số loại tài nguyên khác tồn tại như đất, nước, khí hậu, sinh vật Nếu một thành tạo địa hình nào đó đang tồn tại bị phá hủy, thì các tài nguyên trên đó (bao gồm cả tài nguyên sinh vật và không sinh vật) cũng bị mất đi, đặc biệt là các thành tạo địa hình phá hủy (bóc mòn nói chung) Cụ thể với hệ bờ, xói lở sẽ dẫn đến mất đất, mất rừng ngập mặn, bãi lầy mặn và chuyển đổi từ hệ sinh thái cạn sang hệ sinh thái (Vũ Văn Phái, 2015) [20]

Địa hình là nền tảng cơ bản nhất cho sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người trong mối quan hệ lợi ích kép, đồng lợi ích với tất cả các loài động thực vật,

hệ sinh thái Đới bờ và biển, đại dương là “nguồn dự trữ cuối cùng cho sự tồn vong của xã hội loài người” và sử dụng tài nguyên và môi trường biển phải đảm bảo khả năng tự làm sạch, sức chịu tải của môi trường, khả năng tự phục hồi và tái tạo của các tài nguyên sinh vật và phi sinh vật, sự ổn định, cân bằng động của hệ bờ Như vậy, quản lý và bảo vệ tài nguyên địa hình là căn cứ cho các hành động quản lý và

hỗ trợ quá trình ra quyết định quản lý vùng bờ

Để có thể đưa các kết quả nghiên cứu địa mạo vào quản lý bờ biển ở nước ta cần tích hợp các thông tin về địa mạo và hiện trạng, xu thế, nguyên nhân và khả năng tổn thương của bờ biển Mối tương tác lâu dài giữa các nhân tố động lực (tự nhiên và nhân sinh) sẽ hình thành và biến đổi địa hình (cả phần trên cạn và dưới nước) tạo ra các đặc trưng địa mạo ở bờ biển Trên cơ sở phân chia các đơn vị địa mạo, tổng hợp các phân vị có sự đồng nhất tương đối sẽ hình thành các tiểu vùng địa mạo (không lặp lại về không gian) Các kết quả đánh giá hiện trạng, xu thế và nguyên nhân biến động địa hình bờ và đáy biển, khả năng tổn thương của đường bờ biển cho phép phân chia khu vực nghiên cứu thành các tiểu vùng quản lý trên cơ sở phân vùng địa mạo là nền tảng

Từ kết quả phân vùng quản lý bờ biển, sẽ đưa ra các định hướng quản lý với các nội dung cụ thể theo tiểu vùng Các nội dung quản lý thường tập trung vào các giải pháp về pháp lý, các giải pháp công trình và các giải pháp phi công trình cụ thể dựa vào tích hợp các kết quả nghiên cứu các đặc trưng địa mạo, xu thế biến động địa hình và đánh giá tổn thương

Thiết lập hành lang cảnh báo nguy cơ tai biến tại các khu vực có biến động phức tạp (hotspot) là một giải pháp hiện đại, chi phí thấp được nhiều quốc gia sử dụng hiệu quả, chính là quan điểm “biển tự xây bờ” được nói đến từ lâu trong địa mạo học bờ biển Bởi vì, chi phí xây dựng đê kè và các giải pháp công trình, khắc phục thiệt hại kinh tế do tai biến là vấn đề thách thức rất lớn với chính quyền và người dân tại các địa phương có biển Các giải pháp công trình chi phí cao có thể không mang lại hiệu quả như mong muốn của các nhà quản lý, đầu tư và cũng cần tính đến phân tích chi phí và lợi ích (có thể mở rộng cho cả bảo vệ môi trường và bảo tồn đa dạng sinh học)

Quản lý bờ biển hiện đại trong thế kỷ 21 cần dựa trên các dịch vụ địa mạo, mối tương tác đất - biển và đặc điểm địa mạo - sinh vật, coi trọng vai trò của các cộng đồng địa phương (chính là đảm bảo quyền tiếp cận của người dân với biển Quản lý bờ biển cần dựa trên bảo vệ các hệ sinh thái, cân bằng mối quan hệ giữa các hoạt động kinh tế (nhất là nghề cá, du lịch, hàng hải, nuôi trồng thủy sản) và bảo

vệ địa hình bờ biển, bảo tồn đa dạng sinh học Tại bờ biển, địa hình và các quá trình địa mạo thay đổi sẽ có những hậu quả trực tiếp cho xã hội (Reed và nnk, 2009) [83]

1.3 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.3.1 Phương pháp luận

Phân tích hệ thống là cơ sở phương pháp luận, sẽ được sử dụng xuyên suốt trong luận án Tác giả Betalanfy (1956) [13] đã đưa ra định nghĩa “hệ thống là một tổng thể, duy trì sự tồn tại bằng sự tương tác giữa các tổ phần tạo nên nó”

Theo Nguyễn Đình Hòe và nnk (2007) thì quan điểm hệ thống bao trùm cả nguyên tắc “hiện tại luận” của các khoa học trái đất, những gì xảy ra trong “hiện tại

là chìa khóa để luận giải những gì đã diễn ra trong quá khứ” tức là theo chiều âm của hệ thống và dự báo tiến hóa của nó trong tương lai (chiều dương) Khi nghiên cứu quan trọng nhất là cần phát hiện ra tính trồi “emergency” là chức năng quan trọng nhất của hệ thống mà các hợp phần, các quá trình riêng biệt trong hệ không

có Nó giống như đồng hồ có tính trồi là “chỉ giờ”, nhưng chỉ riêng rẽ kim giờ, kim phút, kim giây hay quả lắc thì không thể làm được điều đó Từ tiếp cận hệ thống, hệ

bờ biển có chức năng cung cấp không gian sống (cả con người và các loài sinh vật), cung cấp tài nguyên, chứa đựng phế thải và lưu trữ thông tin (di truyền, loài, hệ sinh thái, cảnh quan và các di sản địa chất, địa mạo.v.v) Khi phân tích một hệ thống, vừa phải coi nó là một “hộp đen”, tức là chỉ quan tâm đến nguyên nhân và hậu quả, dựa vào yếu tố đầu vào và kết quả đầu ra, hay như các nhà địa hóa học gọi là“ mang

đi, mang đến” để nhìn nhận vấn đề, lại cũng phải coi là một ‘hộp trắng” [12]

Các quá trình động lực bên trong và bên ngoài hệ sẽ quyết định sự biến động (hay tiến hóa) tạo ra “hình thái” của hệ Cân bằng của hệ thống là sự ổn định, với hệ

mở đó là cân bằng động, nó không ổn định tuyệt đối mà luôn biến động

Đối với đánh giá biến động địa hình tại các bãi lầy ven biển, bãi triều, khu vực cửa sông, Perrilo (2003) [83] đã chỉ ra rằng, trong khi mực nước biển dâng có thể

đo được (và có thể dự báo) với quy mô vài năm thì ảnh hưởng của nó đến địa hình

bờ biển chỉ có thể giải thích được ở quy mô vài chục năm Các quá trình dài thường ảnh hưởng đến các khu vực lớn hơn, trong khi các quá trình ngắn lại tạo ra những thay đổi nhỏ hơn về không gian Tuy nhiên, cũng cần đánh giá các quá trình ngắn (microscale) do nó lại ảnh hưởng đến các quy mô khác, bởi vì, tổng phi tuyến thường xuyên của các quá trình ngắn tạo ra những biến đổi khu vực trong địa mạo Như vậy, các biến động đáng kể ở bờ biển ghi nhận trong một chu kỳ dài (xu thế) xác định thông qua các chỉ thị thực vật, thay đổi bãi triều trầm tích, bản đồ địa hình, phân tích ảnh viễn thám có thể được minh chứng bằng các đánh giá các quá trình ngắn hơn dựa vào mô phỏng sử dụng mô hình số trị từ chuỗi số liệu quan trắc nhiều năm Tích hợp các phương pháp đánh giá biến động này cho phép đưa ra một bức tranh tổng thể định hướng cho quản lý bờ biển bền vững, phù hợp với quy luật

tự nhiên của quá trình địa mạo bờ

Hình 1 4 Quy mô không gian và thời gian và các tác nhân quan trọng làm thay đổi hệ thống bờ biển trong ngắn hạn, trung hạn và dài hạn [83]

1.3.2 Các phương pháp nghiên cứu

1.3.2.1 Khảo sát thực địa nghiên cứu biến động đường bờ biển

Trong quá trình thực hiện luận án, đã tiến hành 2 đợt nghiên cứu thực địa chính mỗi đợt khoảng hơn 1 tháng ở cả ven bờ và dùng tàu cá, vỏ lãi tiếp cận bờ từ

phía biển vào các năm 2012 và 2013 và 01 đợt tự tiến hành khảo sát của NCS vào cuối năm 2015 Theo các xã ven biển, đã thực hiện các lộ trình bằng cả ô tô, xe máy

và đi bộ dọc theo bờ biển Ngoài thực địa đã tiến hành nghiên cứu đặc điểm địa mạo

bờ biển, chụp ảnh, sử dụng thiết bị định vị cầm tay GPS, đánh giá bán định lượng

về thành phần trầm tích và khảo sát chi tiết về hiện trạng bờ biển Đã tiến hành phỏng vấn các cán bộ kiểm lâm, những người dân sinh sống lâu năm về tốc độ xói

lở, bồi tụ thực tế trong nhiều năm tại thực địa và hậu quả của tai biến gây ra với tính mạng và tài sản của cộng đồng

Hình 1 5 Một số hình ảnh khảo sát đánh giá xói lở bờ biển ngoài thực địa theo các

lộ trình dọc theo các xã ven biển

Hình 1 6 Thực địa khảo sát xói lở bờ biển tại Vườn Quốc gia Mũi Cà Mau

Hình 1 7 Tiếp cận nghiên cứu biến động từ phía biển sử dụng vỏ lãi năm 2012

Hình 1 8 Xói lở bờ biển ở phía Tây Rạch Gốc

Hình 1 9 Nghiên cứu thực địa tại Gành Hào, tỉnh Bạc Liêu năm 2015

Trong quá trình nghiên cứu biến động ngoài thực địa, đã xác định các vị trí có công trình bị sập nằm trên bãi hay phía trong hoặc các cây cối bị đánh bật gốc Các

vị trí vách xói lở, cây ngập mặn đã trưởng thành bị đánh bật gốc là các chỉ thị tốt cho xói lở ngoài thực địa Các thế hệ rừng ngập mặn theo xu thế trẻ dần từ trong ra ngoài cho phép kiểm chứng xu thế bồi của biến động bờ biển Các vị trí ổn định như các tuyến đê biển, tường chắn, một số công trình đền chùa, công trình du lịch, cột truyền hình, điện gió, nền móng các công trình bị phá hủy còn sót lại được định vị GPS tạo ra các điểm khống chế cho nghiên cứu Bờ biển răng cưa thường phát triển trên các bãi cũng là chỉ thị cho thấy xu thế xói lở bờ biển dựa trên mức độ khúc khuỷu, lồi lõm của đường bờ

1.3.2.2 Các phương pháp nghiên cứu địa mạo

a) Phương pháp phân tích hình thái - động lực

Thực chất đây là phương pháp hình thái - nguồn gốc Địa hình bờ biển được hình thành chủ yếu do các tác nhân động lực của biển, như sóng và dòng chảy do nó sinh ra, thủy triều, hoặc có sự kết hợp của cả sóng và thủy triều, hoặc giữa biển và sông Giữa hình thái địa hình bờ biển và các nhân tố động lực thành tạo chúng có mối liên quan mật thiết với nhau theo quan hệ nhân quả

b) Phương pháp phân tích trắc lượng hình thái

Đây là một trong những phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống và mang lại hiệu quả cao Tài liệu được sử dụng trong phương pháp này là các bản đồ địa hình và năm xuất bản khác nhau của vùng nghiên cứu Dựa vào bản đồ địa hình

và quan sát ngoài thực tế, có thể thấy bờ biển dốc hay thoải Dựa vào độ nghiêng có

thể chia ra các mức độ nghiêng, nghiêng thoải, hơi nghiêng, gần nằm ngang

c) Phương pháp phân tích hình thái - thạch học

Cơ sở của phương pháp này được dựa trên mối liên quan chặt chẽ giữa đặc điểm hình thái với các tính chất của vật liệu (đất đá gắn kết hay bở rời, kích thước hạt, v.v.) tạo nên chúng Chẳng hạn, độ dốc của bãi phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt Hạt càng thô, độ dốc của bãi càng lớn và ngược lại Kích thước hạt trầm tích cũng có sự phụ thuộc chặt chẽ vào năng lượng sóng Năng lượng sóng càng lớn, thì vật liệu trầm tích có kích thước càng lớn và độ nghiêng của bãi cũng càng lớn Vì vậy, người ta thường ghép phương pháp này với phương pháp hình thái - động lực và gọi chung

là phương pháp hình thái thuỷ thạch động lực (Vũ Văn Phái) [3,17]

1.3.2.3 Phương pháp đánh giá biến động địa hình đáy với mô hình MIKE-21

Cơ sở lý thuyết chi tiết của các mô hình tính được trình bày trong hướng dẫn của phần mềm Mike-21 [69], dưới đây chỉ đưa ra những phương trình cơ bản Phương trình liên tục và hệ phương trình nước nông 2 chiều trên toàn bộ độ sâu h =

η + d như sau:

hS y

v h x

u t

s x

s

x

p gh x

p h x gh h v f y

v u x

u t

u

s xy xx

xy xx

bx sx a

2

0 2

s y s

y

p gh y

p h y gh h u f x

v u y

v h t

v

h

s yy yx

yx yy

by sy a

2

0 2

u , : thành phần vận tốc trung bình theo độ sâu

[m/s]: f = 2 Ωsinφ – tham số Coriolis [1/s];

h: độ sâu [m]

Si,j: các tenxơ của thành phần ứng suất bức xạ [N/m2]

Ti,j: các thành phần ứng suất bên [N/m2

1 1 1

1

0 0 0

0

) ( ) ( ) (

) ( ) ( ) (

T m c y

m c x

m

c

T m c y

m c x

m

c

gy gx

gy gx

: mô ment bậc 0 của phổ sóng tác động;

: mô ment bậc 1 của phổ sóng tác động

cgx và cgy thành phần vận tốc nhóm sóng cg theo hước x, y

cθ tốc độ truyền sóng ứng với sự thay đổi theo hướng tác động θ

x, y: tọa độ Cartesian; θ: hướng sóng;

old j new

Với m (kg/m2) là khối lượng trầm tích; D (kg/m2

/s) là lắng đọng có thể (chỉ ở lớp đáy trên cùng); E(kg/m2/s) là xói có thể (chỉ từ lớp đáy hoạt động); Ti (kg/m2/s)

là di chuyển trầm tích đi xuống và∆t là bước thời gian

1.3.2.4 Hệ phương pháp GIS và viễn thám

Các phần mềm GIS và xử lý viễn thám sử dụng là ArGis 10.2 và Envi 5.2

),,

(

m

) ,

,

(

m

- Đường bờ năm 1965 đã được thiết lập từ các bản đồ địa hình UTM tỷ lệ 1/50000, do PGS.TS Vũ Văn Phái cung cấp

- Đường bờ năm 1990 và 2013 thiết lập chủ yếu từ các ảnh Landsat cho toàn vùng nghiên cứu kết hợp các tư liệu Spot 5 và Spot2 do Cục Viễn thám quốc gia cung cấp

+ Tư liệu Landsat 5 TM và Landsat 8 OLI, lựa chọn ảnh ít mây nhất trong 2 thời điểm vào tháng 8/1990 và 8/2013, số hiệu hàng và cột là 125-126, 53-54, 2 bộ mỗi bộ gồm 4 ảnh khác thời gian theo các cảnh 125053, 125054, 126053, 126054, ảnh được xử lý hiệu chỉnh nhiễu khí quyển, nắn chỉnh hình học Trong toàn bộ chu trình ảnh hiện cung cấp bởi USGS chỉ có ảnh vào 8/1990 và 8/2013 đáp ứng điều kiện trùng thời điểm và tương đối ít mây, các cảnh ảnh được ghép thành khối ảnh Một số khối ảnh Landsat năm 2014 và 1973 đã được ghép Mosaic do Viện Khoa học Đo đạc và bản đồ, Cục Viễn thám quốc gia cung cấp sử dụng để hỗ trợ, đối sánh thêm

+ Các tư liệu Spot 5 năm 2013 độ phân giải cao (ảnh được trộn P+XS) của Cục Viễn thám quốc gia cung cấp và các bình đồ ảnh Spot 2 năm 1990 được Trung tâm quy hoạch và quản lý tổng hợp vùng duyên hải phía nam cung cấp (nguồn từ Cục Viễn thám quốc gia)

+ Đã sử dụng định vị GPS ngoài thực địa để định vị một số vị trí ranh giới giữa rừng ngập mặn và bãi triều bùn sét hỗ trợ cho giải đoán ảnh viễn thám

- Tính toán biến động sử dụng phương pháp phân tích đường bờ số

DSAS (Digital Shoreline Analysis System) là bộ công cụ được phát triển bởi Cục Điều tra địa chất Hoa Kỳ (USGS) sử dụng tích hợp trong ArcMap theo hướng dẫn từ Himmelstoss (2009) [57] mô tả dưới đây:

Tạo cơ sở dữ liệu trong DSAS ở hệ mét với các thao tác tạo cơ sở dữ liệu: + Mở ArcCatalog tới vị trí muốn lưu trữ dữ liệu

+ Chọn mở New > Personal Geodatabase

+ Tạo file với mỗi đường bờ đưa vào 1 lớp đối tượng trong cơ sở dữ liệu, nếu nằm trong shapefile thì đưa về một file và chuyển vào cơ sở dữ liệu qua ArcCatalog

và mỗi vector đường bờ được gắn thời gian trong bảng thuộc tính

Tạo file đường cơ sở: DSAS sử dụng phương pháp tính biến động dựa trên đường cơ sở để đưa ra các tính toán về sự thay đổi theo thời gian Đường cơ sở do người dùng tự thiết kế để tạo các đường cắt ngang Tính toán các thông tin về tốc độ biến động EPR (end point rate) dựa vào Khoảng cách theo transect NSM (net shoreline movement) theo đường cơ sở tương ứng với (ID Baseline) theo các tọa độ

X, Y đã thiết lập dọc bờ cho đánh giá biến động

1.3.2.5 Phương pháp đánh giá tính dễ bị tổn thương của đường bờ biển

Hiện nay, nhiều phương pháp đánh giá tổn thương được các tổ chức, cá nhân đưa ra phục vụ cho các mục tiêu quản lý khác nhau IPCC đã có những tính toán tổn thương tổng hợp với BĐKH dựa trên phân tích nhóm các nhân tố tác động, thể hiện mức độ nhạy cảm và khả năng thích ứng và đưa ra phân cấp tổn thương dựa vào hàm phân bố đều Tuy nhiên, các phương pháp này chủ yếu được sử dụng để đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và tính dễ bị tổn thương kinh tế, xã hội cụ thể Đối với đánh giá tổn thương cho quản lý bờ biển, việc đánh giá dựa vào chỉ số tổn thương hình thái được hầu hết các nghiên cứu sử dụng

Việc đánh giá tổn thương dựa trên thiết lập các mặt cắt vuông góc với đường

bờ biển Trên mỗi mặt cắt, xác định giá trị CVI dựa trên các tham số thành phần, sau đó tổng hợp thiết lập đường cong lũy tích và phân chia các cấp bậc đánh giá, cuối cùng thành lập nên bản đồ khả năng tổn thương bờ Sử dụng phương pháp do Robert và Erika (2000) [43] với công thức tính toán giá trị CVI cho từng mặt cắt tổng quát là: CVI = (X1.X2.X3.X4.X5.X6/6)1/2

Với 6 tham số là địa mạo, độ nghiêng, tốc độ dâng mực nước biển, tốc độ bồi xói trung bình nhiều năm, độ cao của triều, độ cao trung bình của sóng Mỗi tham

số này được xếp hạng đánh giá bằng cách cho điểm thành 5 cấp từ rất thấp đến rất cao tương ứng với điểm từ 1 đến 5

Dựa trên kết quả cho điểm theo ma trận tổng hợp của các biến số, từ đó tính toán các giá trị CVI cụ thể cho từng mặt cắt Từ các bản đồ CVI thành phần tích hợp thành bản đồ CVI tổng hợp là cơ sở cho phân vùng định hướng quản lý bờ biển khi kết hợp với phân chia các tiểu vùng địa mạo là nền tảng và kết quả đánh giá xu thế biến động địa hình

Hình 1 10 Chỉ thị thực vật cho nghiên cứu biến động đường bờ biển