Đánh giá nguy cơ tổn thương đới bờ tỉnh Thừa Thiên Huế dưới ảnh hưởng của nước biển dâng

ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TỔN THƯƠNG ĐỚI BỜ<br /> TỈNH THỪA THIÊN HUẾ DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC BIỂN DÂNG<br /> TRẦN PHƯƠNG HÀ - NGUYỄN NGỌC ĐÀN<br /> Viện Nghiên cứu Khoa học miền Trung<br /> Tóm tắt: Sử dụng chỉ số tổn thương bờ biển Coastal Vulnerability Index<br /> (CVI) kết hợp với công cụ Viễn thám và GIS, là một trong những phương<br /> pháp hiệu quả để đánh giá, xác định nguy cơ tổn thương đới bờ ở tỉnh Thừa<br /> Thiên Huế. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Có 11042,7 km2 (chiếm khoảng<br /> 6,3%) diện tích đới bờ có mức độ tổn thương rất cao, tập trung tại các xã<br /> thuộc huyện Quảng Điền và Phú Vang; 72832,4 km2 (41,7%) diện tích đới<br /> bờ có mức độ tổn thương cao, tập trung tại các xã thuộc huyện Phong Điền,<br /> Quảng Điền, Phú Vang và thành phố Huế; 48769,9 km2 (27,9%) diện tích<br /> đới bờ có mức độ tổn thương trung bình, tập trung tại các xã thuộc huyện<br /> Phong Điền, Hương Trà, Quảng Điền và Phú Lộc; và 42012,97 km2 (24%)<br /> có mức độ tổn thương thấp, tập trung chủ yếu ở các xã thuộc huyện Hương<br /> Trà, Phú Lộc, thành phố Huế. Phân tích các đối tượng xã hội nằm trong các<br /> vùng chịu ảnh hưởng của nước biển dâng cho thấy, càng tiến sâu về phía lục<br /> địa, mức nguy cơ tổn thương càng giảm. Theo đó, địa phương sẽ chịu nhiều<br /> thiệt hại và có nguy cơ tổn thương cao là các huyện Quảng Điền, Phú Vang<br /> và Phú Lộc.<br /> Từ khóa: chỉ số CVI, tổn thương, bờ biển, nước biển dâng, Thừa Thiên Huế<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU<br /> Đới bờ là một vùng chuyển tiếp mà ở đó môi trường biển và môi trường lục địa tương<br /> tác lẫn nhau và hình thành một môi trường thống nhất. Đới bờ Thừa Thiên Huế được<br /> xác định gồm vùng đất về phía lục địa của các xã trong tỉnh có toàn bộ hoặc phần lớn<br /> diện tích nằm về phía Đông của đường bình độ 25m [1]. Đới bờ Thừa Thiên Huế là nơi<br /> tập trung đông dân cư, các vùng đất canh tác nông nghiệp chính, hệ sinh thái đa dạng và<br /> có ý nghĩa an ninh quốc phòng quan trọng. Đây là khu vực có địa hình trũng thấp, có<br /> các bờ cát nhạy cảm với sự thay đổi của mực nước biển, thường xuyên đối mặt với các<br /> tai biến như lũ lụt, xói lở bờ sông, bờ biển, ngập chìm các vùng đất canh tác… nên dễ<br /> dàng tạo nguy cơ tổn thương đới bờ.<br /> Biến đổi khí hậu gây ra nhiều hậu quả môi trường, trong đó có vấn đề nước biển dâng.<br /> Đánh giá nguy cơ tổn thương bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế, dưới tác động của nước<br /> biển dâng là rất cấp thiết nhằm giúp giảm thiểu các tác hại của thiên tai, duy trì, bảo vệ<br /> các quá trình sinh thái chủ yếu, các hệ sinh thái đặc trưng, sự đa dạng sinh học…, phục<br /> vụ phát triển bền vững đới bờ Thừa Thiên Huế [2]. Để đánh giá chỉ số tổn thương đới<br /> bờ tỉnh Thừa Thiên Huế, các chỉ số sau đã được sử dụng: Chỉ số CVI (Coastal<br /> Vulnerability Index) để xác định mức độ tổn thương tự nhiên, chỉ số CsoVI (Coastal<br /> Social Vulnerability Index) để xác định mức độ tổn thương xã hội và chỉ số PVI (Place<br /> Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế<br /> ISSN 1859-1612, Số 04(36)/2015: tr. 88-97<br /> <br /> ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TỔN THƯƠNG ĐỚI BỞ TỈNH THỪA THIÊN HUẾ…<br /> <br /> 89<br /> <br /> Vulnerability Index) để xác định mức độ tổn thương đới bờ. Sau khi xây dựng các bản<br /> đồ chỉ số tổn thương, tiến hành đánh giá nguy cơ tổn thương đới bờ Thừa Thiên Huế do<br /> mực nước biển dâng trong tương lai.<br /> 2. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 2.1. Dữ liệu sử dụng<br /> Đề tài sử dụng các loại dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian có liên quan đến đới bờ<br /> tỉnh Thừa Thiên Huế, cụ thể:<br /> - Dữ liệu thuộc tính: Bao gồm các báo cáo về đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội, các<br /> nghiên cứu liên quan tới bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế.<br /> - Dữ liệu không gian: Bao gồm các bản đồ và ảnh viễn thám.<br /> + Dữ liệu bản đồ: gồm có các dữ liệu bản đồ địa hình, hành chính, địa mạo, sử dụng đất<br /> tỉnh Thừa Thiên Huế của dự án GIS Huế. Ngoài ra còn sử dụng bản đồ đường đẳng sâu<br /> tỉ lệ 1:50.000.<br /> + Dữ liệu ảnh Viễn thám: Ảnh vệ tinh Landsat 5 TM (LT5) và Landsat 7 ETM khu vực<br /> Thừa Thiên Huế (path 125/ row 48 và path 125/ row 49) chụp các năm 1989, 1996,<br /> 2000, 2005 và 2010; được tải từ website của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ - USGS<br /> (Bảng 1) có độ phân giải mặt đất là 30m.<br /> Bảng 1. Thông tin ảnh viễn thám sử dụng trong nghiên cứu<br /> TT<br /> 1<br /> 2<br /> 3<br /> 4<br /> 5<br /> <br /> Vị trí<br /> Zone 48N – path 125/ row 48<br /> Zone 48N – path 125/ row 49<br /> <br /> Năm<br /> 1989<br /> 1996<br /> 2000<br /> 2005<br /> 2010<br /> <br /> Vệ tinh<br /> Landsat 5<br /> Landsat 5<br /> Landsat 7<br /> Landsat 5<br /> Landsat 5<br /> <br /> Bộ cảm<br /> TM<br /> TM<br /> ETM+<br /> TM<br /> TM<br /> <br /> Datum<br /> WGS84<br /> WGS84<br /> WGS84<br /> WGS84<br /> WGS84<br /> <br /> Nguồn<br /> USGS<br /> USGS<br /> USGS<br /> USGS<br /> USGS<br /> <br /> 2.2. Phương pháp nghiên cứu<br /> a. Kĩ thuật GIS<br /> Sử dụng các phần mềm GIS để biên tập, trình bày các bản đồ và tính toán các hệ số<br /> trong công thức CVI, CSoVI như tốc độ thay đổi đường bờ, độ dốc bờ biển, tích hợp<br /> các yếu tố xã hội. Các phần mềm được sử dụng chính là: ArcGIS, Mapinfo. Ngoài ra,<br /> để tính tốc độ thay đổi bờ biển từ năm 1989 đến 2013 và dự báo được xu hướng thay<br /> đổi bờ biển, ứng dụng phần mềm DSAS - Digital Shoreline Analysis System - Hệ thống<br /> phân tích đường bờ kỹ thuật số tích hợp trong AcrGis9.3. Ba bước cơ bản thực hiện<br /> tính toán tốc độ thay đổi đường bờ bao gồm:<br /> - Xác định đường chuẩn (baseline) và các đường bờ tính toán (shoreline)<br /> - Xác định độ dài và khoảng cách giữa các transect (đường thẳng vuông góc với<br /> đường bờ)<br /> <br /> 90<br /> <br /> TRẦN THỊ PHƯƠNG HÀ - NGUYỄN NGỌC ĐÀN<br /> <br /> <br /> <br /> - Tính toán tốc độ thay đổi đường bờ<br /> Các kết quả này được sử dụng để xây dựng biến xu hướng thay đổi bờ biển (tốc độ bồi<br /> xói) dùng để tính toán chỉ số CVI.<br /> b. Phương pháp Viễn thám<br /> Phương pháp Viễn thám được sử dụng nhằm<br /> tách đường bờ qua các năm. Trên cơ sở đó<br /> nghiên cứu, phân tích biến động đường bờ là<br /> một biến dùng để tính toán chỉ số CVI. Quy<br /> trình rút trích đường bờ [3], thành lập bản đồ<br /> biến động bờ biển từ ảnh vệ tinh được tóm tắt<br /> như sơ đồ hình 1.<br /> Chỉ số tổn thương bờ biển (CVI)<br /> Chỉ số CVI được tính toán trong đề tài dựa theo<br /> công thức của Thieler and Hammar-Klose<br /> (1999). Công thức tính chỉ số này như sau:<br /> <br /> Trong đó:<br /> Các biến liên quan đến địa chất<br /> a: Địa mạo<br /> b: Tốc độ xói/bồi bờ biển<br /> c: Độ dốc bờ biển<br /> <br /> Các biến liên quan đến biến đổi quá trình vật lý<br /> d: Mực triều trung bình<br /> e: Độ cao sóng trung bình<br /> f: Sự thay đổi mực nước biển trung bình<br /> <br /> c. Phương pháp đánh giá tổn thương bờ biển<br /> Đề tài sử dụng phương pháp chỉ số tổn thương bờ biển (CVI) và công thức tính chỉ số<br /> CVI tương tự của Hammar-Klose và Theler (2000) với 6 biến số được xác định gồm: 1)<br /> Hình thái bờ, địa mạo. 2) Độ dốc bờ biển. 3) Xu hướng biến đổi bờ biển. 4) Chiều cao<br /> sóng trung bình. 5) Tốc độ thay đổi mực nước biển trung bình. 6) Mực triều trung bình.<br /> Mỗi yếu tố được cho điểm từ 1 đến 5, tương ứng với từng mức độ tổn thương khác nhau:<br /> Rất thấp (1 điểm), Thấp (2 điểm), Trung bình (3 điểm), Cao (4 điểm), Rất cao (5 điểm).<br /> d. Phương pháp tính chỉ số tổn thương xã hội (CsoVI)<br /> Chỉ số tổn thương xã hội được tính theo công thức của Cutter, Boruff và Shirley (2003).<br /> Theo đó, chỉ số tổn thương xã hội là một thuật toán phụ thuộc không gian, bao gồm các<br /> biến về kinh tế - xã hội như: tình trạng phát triển kinh tế - xã hội, cơ cấu dân số theo độ<br /> tuổi, nông thôn thành thị, phát triển dân số, giao thông, cơ sở hạ tầng, cấu trúc gia đình,<br /> dịch vụ y tế… [4], [5].<br /> Bản đồ tổn thương xã hội đới bờ là bản đồ tích hợp các bản đồ tổn thương của mỗi yếu<br /> tố kinh tế - xã hội.<br /> <br /> ĐÁNH GIÁ NGUY CƠ TỔN THƯƠNG ĐỚI BỞ TỈNH THỪA THIÊN HUẾ…<br /> <br /> 91<br /> <br /> e. Phương pháp tính chỉ số tổn thương đới bờ (PVI)<br /> Chỉ số tổn thương đới bờ (PVI) bằng tổng của CVI và CSoVI [4], [5]. Với chỉ số này, cả<br /> 2 yếu tố tổn thương tự nhiên và kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu được xét đến.<br /> Ngoài ra, còn xét đến yếu tố độ cao của khu vực nghiên cứu. Như vậy, chỉ số PVI là<br /> tổng của 3 yếu tố: tổn thương bờ biển (CVI), tổn thương xã hội đới bờ (CsoVI), và yếu<br /> tố độ cao của khu vực nghiên cứu.<br /> 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 3.1. Tổn thương đường bờ biển Thừa Thiên Huế (CVI)<br /> Kết quả cho thấy giá trị CVI lớn nhất là 40,8, nhỏ nhất là 11,3 và CVI trung bình là<br /> 17.4. Tiến hành phân chia chỉ số CVI thành 4 nhóm tổn thương với các khoảng giới hạn<br /> (percentiles) 25%, 50%, 75% tương ứng là 19,6, 23,1 và 28,3.<br /> Các nhóm tổn thương tương ứng là:<br /> Mức 2: tổn thương rất thấp và thấp (CVI: 11,3 đến 19,6);<br /> Mức 3: tổn thương trung bình (CVI: từ 19,6 đến 23,1);<br /> Mức 4: tổn thương cao (CVI: từ 23,1 đến 28,3);<br /> Mức 5: tổn thương rất cao (CVI: từ 28,3 đến 40,8).<br /> <br /> Hình<br /> 2. Sơ đồ nguy cơ tổn thương bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế<br /> <br /> Kết quả tính toán chỉ số tổn thương bờ biển (CVI) và bản đồ nguy cơ tổn thương bờ<br /> <br /> 92<br /> <br /> TRẦN THỊ PHƯƠNG HÀ - NGUYỄN NGỌC ĐÀN<br /> <br /> <br /> <br /> biển Thừa Thiên Huế, cho thấy:<br /> - Đoạn bờ có nguy cơ tổn thương cao nhất (CVI = 5 - rất cao): Tập trung tại vùng cửa<br /> biển như khu vực cửa Thuận An, phía Nam bờ Hải Dương, bờ biển Phú Thuận và Vinh<br /> Hiền. Đây là những khu vực có bề rộng dãy cồn đụn cát nhỏ và những đoạn bờ có dạng<br /> cánh cung lồi dễ bị tác động bởi sóng.<br /> - Đoạn bờ có nguy cơ tổn thương cao: Tập trung tại khu vực bờ Điền Hương - Điền<br /> Môn, Hải Dương, Vinh Xuân, Vinh Thanh.<br /> - Đoạn bờ có nguy cơ tổn thương trung bình: Tập trung tại bờ biển các xã Phong Hải,<br /> Quảng Ngạn, Quảng Công, Lộc Hải, Lộc Vĩnh.<br /> - Đoạn bờ có nguy cơ tổn thương thấp: Tập trung ở bờ biển có địa mạo là sườn bóc mòn<br /> xâm thực trên đá xâm nhập, chủ yếu ở xã Lộc Vĩnh.<br /> Chiều dài và tỉ lệ phần trăm của từng đoạn bờ biển tương ứng với các nguy cơ tổn<br /> thương khác nhau được thống kê ở bảng 2.<br /> Bảng 2. Chiều dài các đoạn bờ biển ứng với từng mức độ nguy cơ tổn thương<br /> Nguy cơ tổn thương<br /> <br /> Chiều dài (km)<br /> <br /> Rất cao<br /> Cao<br /> Trung bình<br /> Thấp<br /> Tổng<br /> <br /> Tỷ lệ (%)<br /> 20,14<br /> 41,02<br /> 21,21<br /> 37,63<br /> 120<br /> <br /> 16,78<br /> 34,19<br /> 17,67<br /> 31,36<br /> 100<br /> <br /> Từ bảng trên, cho thấy: Hơn 50% chiều dài bờ biển Thừa Thiên Huế có nguy cơ tổn<br /> thương cao và rất cao, đây là những khu vực dễ bị tổn thương hay khả năng thích ứng<br /> đối với những tác động của nước biển dâng do biến đổi khí hậu là yếu nhất so với các<br /> khu vực khác của bờ biển Thừa Thiên Huế. Điều này có nghĩa là khi nước biển dâng<br /> cao, những đoạn bờ biển này sẽ có xu hướng bị xói lở mạnh, các cồn cát ven biển sẽ bị<br /> thu hẹp và dẫn tới bị phá huỷ.<br /> 3.2. Tổn thương xã hội đới bờ (CSoVI)<br /> Sử dụng chỉ số tổn thương (CsoVI) để đánh giá nguy cơ tổn thương xã hội cho đới bờ<br /> tỉnh Thừa Thiên Huế.<br /> Dựa vào tiêu chí của Cutter, Boruff và Sirley (2003) và NOAA (1999) cùng với kết quả<br /> khảo sát các yếu tố xã hội trong khu vực nghiên cứu đã xác định được các đối tượng dễ<br /> bị tổn thương khi nước biển dâng. Các đối tượng xã hội và khoảng cách tới bờ biển<br /> được chia 5 nhóm tương ứng với điểm từ 1 - 5.<br /> <br />